电化学专题2（答案）

电化学专题2一、单选题（本大题共12小题，共12.0分）“碳呼吸电池”是一种新型能源装置，它能吸收大气中的碳，将其转化为电能。其工作原理如图。下列说法正确的是A.该装置实现能将化学能全部转变为电能

B.正极的电极反应为：C2O42―−2e−=2CO2↑

2022年中科院大连化学物理研究所科研团队研制了一种新型的高能量密度、长寿命锌−碘溴液流电池，其工作原理示意图如下图。图中贮液器可储存电解质溶液，提高电池的容量。下列叙述不正确的是(

)A.放电时，溶液中离子的数目增大

B.充电时，a电极接外电源负极

C.充电时，b电极每增重0.65 g，溶液中有0.02 mol I−被氧化

D.放电时，a世界某著名学术刊物近期介绍了一种新型中温全瓷铁−空气电池，如图所示。下列说法正确的是(

)A.放电时，a极发生氧化反应

B.充电时，负极室发生反应：Fe+xH2O(g)FeOx+xH2

C.充电时，a新型双膜锌碘单流电池的工作原理如图所示，放电过程中两膜之间的KCl溶液浓度不断降低。下列说法正确的是A.锌电极电势高于多孔碳电极电势

B.cd膜可以选用阴离子交换膜

C.多孔碳电极上发生的电极方程式为I 3−+2e−=3I−

高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为：3Zn+2K2FeO4+8HA.放电时负极反应为：3Zn−6e−+6OH−=3Zn(OH)2

B.充电时阳极反应为：Fe(OH)3−3e一种新型可逆电池的工作原理如图所示。放电时总反应为表示石墨)。电解质为含AlCl4−的熔融盐，下列说法正确的是(

)

A.放电时负极反应为2Al−6e−+7Cl−=Al2Cl7−

B.放电时AlCl4−将二氧化钛(TiO2)光电极嵌入到新型钠离子电池的正极，由于光电势的补偿，电池的充电电位下降。该光电极辅助充电时的工作原理如下图所示，下列说法错误的是A.充电时，阳极的电极反应式为3I−−2e−=I3−

B.放电时，继电器在控制电路中应用非常广泛，有一种新型继电器是以对电池的循环充放电实现自动离合(如图所示)。以下关于该继电器的说法中错误的是已知电极材料为纳米FeA.充电完成时，电池能被磁铁吸引

B.该电池电解液一般由高纯度的有机溶剂、锂盐等原料组成

C.充电时，该电池正极的电极反应式为2Fe+3Li2O−6e−=Fe2022年3月，我国科学家研发出一种新型的锌碘单液流电池，其原理如图所示。下列说法不正确的是(    )A.放电时B电极反应式为：I2+2e−=2I−

B.放电时电解质储罐中离子总浓度增大

C.M为阳离子交换膜，N为阴离子交换膜

D.充电时，A最近我国科学家设计了一种微生物燃料电池(MFC)。它是一种现代化氨氮去除技术。下图为MFC碳氮联合去除的氮转化系统原理示意图。当该装置工作时，下列有关叙述正确的是A.温度越高，该装置的转化效率越高

B.电极A上的电势比电极B上的高

C.该系统的总反应：4CH3COONH4某柔性屏手机的柔性电池以碳纳米管做电极材料，以ZnSO4溶液的有机高聚物为固态电解质，其电池总反应为：，其电池结构如图所示，下列说法正确的是(

)

A.放电时，锌膜发生还原反应

B.放电时，电池的正极反应为：MnO2+e−+H+=MnOOH

C.铝电池性能优越，在工业上有广泛的应用。如图为用Al−Ag2O2电池电解尿素[CO(NH2)2]碱性溶液制氢气(隔膜Ⅱ仅阻止气体通过，A.电池工作时，电解质溶液中Na+移向Ag电极

B.Al电极的电极反应为Al−3e−+3OH−=Al(OH)3

C.a电极上的电极反应为二、填空题（本大题共1小题，共1.0分）I、仔细分析如图装置，完成下面的填空：

(1)该反应的电流方向是_____________。(2)盐桥中的阴离子向________溶液中移动。(3)一段时间后，锌片上的现象是_____________，铜片上的现象是______________。(4)锌极发生_______反应，总反应方程式为__________________________________。(5)30min后，1.3g的Zn参加了反应，则转移了_______个电子。Ⅱ、(1)将反应2Fe3++Cu=2Cu2++2Fe2+设计成原电池，正极反应为______________，10min内该电池向外提供0.1mol(2).研究人员最近发现了一种水电池，能利用淡水与海水之间的含盐量差别进行发电，在海水中电池总反应式为：5MnO2+2Ag+2NaCl=Na2三、简答题（本大题共2小题，共10.0分）电化学原理和化学平衡原理在现代生产和日常生活中有着广泛的应用。(1)用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解质溶液一般为H2SO4—H2(2)英国《自然》杂志近期报道了一种新型铝离子电池，以金属铝和石墨为电极，用AlCl4−和有机阳离子构成电解质溶液，其放电工作原理如图所示。

①电池放电时负极的电极反应式为

。

②充电时有机阳离子向

电极移动

(填“铝”或“石墨”)(3)ZnO吸收法也是处理烟气中SO2的常用方法。配制ZnO悬浊液，在吸收塔中封闭循环脱硫，发生的主要反应为ZnO(s)+SO2(g)=ZnSO3(s)，测得pH、吸收效率η随时间

图I

图II

①为提高SO2的吸收效率η，可采取的措施有：增大悬浊液中ZnO的量、

。

②图I中的pH−t曲线ab段发生的主要化学方程式为

氢气是一种新型的绿色能源，又是一种重要的化工原料。以生物材质(以C计)与水蒸气反应制取H2是一种低耗能，高效率的制H2方法。该方法由气化炉制造H2和燃烧炉再生CaO两步构成。气化炉中涉及的反应有：

Ⅰ.C(s)+H2O(g)⇌CO(g)+H2(g)K1；

Ⅱ.CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g) K2；

Ⅲ.CaO(s)+CO2(g)⇌CaCO3(s)K3；

燃烧炉中涉及的反应为：

Ⅳ.C(s)+O2(g)=CO2；

Ⅴ.CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)。

(1)氢能被视为最具发展潜力的绿色能源，该工艺制H2总反应可表示为C(s)+2H2O(g)+CaO(s)⇌CaCO3(s)+2H2(g)，其反应的平衡常数K=______(用K1、K2、K3的代数式表示)。答案和解析1.【答案】D

【解析】【分析】

本题考查电化学的相关知识、电极反应式的书写等知识点，注意电极反应式的书写，为易错点，题目难度中等。

【解答】

A.“碳呼吸电池”为原电池原理，将化学能转变为电能，但转化率不为100%，还转化为其它形式的能，如热能等，故A错误；

B.根据工作原理图，“呼出”CO2作为正极反应物得电子生成草酸根，电极反应为2CO2+2e−=C2O42−，故B错误；

C.该电池中金属铝电极为负极，多孔碳电极为正极，原电池中阳离子向正极移动，所以电池工作时，溶剂中的阳离子向正极多孔碳电极移动，故C错误；

D.根据工作原理图，金属铝是负极失电子生成草酸铝，根据碳原子守恒，则每得到1mol Al2(C2【解析】【分析】

本题考查原电池和电解池知识，为高考常见题型和高频考点，侧重考查学生的分析能力，注意把握电极的反应和判断，结合图象的物质的变化，从氧化还原反应的角度分析，题目难度一般。

【解答】

由电池装置图可知，a极I2Br−生成I−、Br−，则发生还原反应，应为原电池的正极；b极Zn失电子生成Zn2+，发生氧化反应，应为原电池的负极，充电时，a为阳极，b为阴极。

A.放电时，正极I2Br−生成I−、Br−，负极生成Zn2+，则溶液中离子的数目增多，故A正确；

B.充电时，a为阳极，连接电源的正极，故B错误；

C.充电时，b电极生成Zn，每增重0.65g，即生成0.01molZn，则转移0.02mol电子，阳极发生2I−+Br−−2e−=I2【解析】【分析】

本题考查化学电源新型电池，题目难度中等，注意把握原电池的工作原理和电极反应的判断。

【解答】

A.放电时，a极空气中氧气得电子发生还原反应，故A错误；

B.充电时，负极发生反应式为，故B错误；

C.充电时，a极发生反应：2O2−−4e−=O2↑，故C错误；

D.放电时，氢气在b极失电子发生氧化反应，电极反应式为H2+O2−【解析】【分析】

本题考查了原电池的工作原理，题目难度一般。

【解答】

A.由题意可知锌电极为原电池的负极，电势较低，故A项错误；

B.放电过程中两膜之间的KCl溶液浓度不断降低，说明KCl溶液中K+通过cd膜进入右侧室，则cd膜可以选用阳离子交换膜，故B项错误；

C.根据多孔碳电极判断电极反应式为I ​3−+2e−=3I−，故C项正确；

D.K+应通过cd膜向正极移动，故【解析】【分析】

本题考查原电池和电解池原理，正确书写电极反应式是解本题关键，根据电极反应式进行有关计算、分析，难点是电极反应式的书写，要结合电解质溶液酸碱性书写，总结书写规律，灵活运用，难度不大。

【解答】

A.根据电池反应式知，放电时负极上锌失电子发生氧化反应，所以电极反应式为3Zn−6e−+6OH−=3Zn(OH)2，故A正确；

B.充电时，阳极电极反应式与放电时正极反应式正好相反，电极反应式为Fe(OH)3−3e−+5OH−=FeO42−+4H2O，故B正确；

C.放电时，每转移3

【解析】【分析】

本题考查原电池和电解池的工作原理，电极反应式的书写，电化学计算等知识，是高考常考题型，难度中等。关键是掌握原电池的工作原理，侧重知识的能力考查。

【解答】

根据放电时总反应为：Al+3Cn(AlCl4)+4AlCl4−

表示石墨)，可知：放电时负极上是Al失电子的氧化反应，正极上是Cn(AlCl4)得电子的还原反应，在原电池中，阴离子移向负极，根据电极反应式结合电子守恒进行解答即可。

A.放电时，铝失电子，发生氧化反应，做负极，电极反应式为：电解质是含AlCl4−的熔融盐，没有Cl−)，故A错误；

B.放电时阴离子AlCl4−移向负极，故B错误；

C.充电时阳极失电子，发生氧化反应，电极反应为：AlCl4―−e【解析】【分析】

本题考查电化学原理的应用，侧重考查正负极判断，电极反应式书写，以及能量的转化，难度不大，解题的关键是根据图示判断阴阳极。

【解答】

A.充电时，阳极发生氧化反应，电极反应式为3I−−2e−=I3−，故A正确；

B.放电时，a极为负极，发生氧化反应，故B正确；

C.放电时，正极反应为I3−+2e−=3I−，负极反应为2S2−−2e【解析】【分析】

本题考查充电电池工作原理，难度一般，注意放电过程是原电池的工作原理是解题关键，同时注意归纳单质锂的化学性质，如与钠相似遇水和氧气可反应。

【解答】

由电池的示意图可知，电池放电时，反应物为Fe2O3和单质Li，生成物为单质Fe和Li2O，所以放电的总反应为Fe2O3+6Li=2Fe+3Li2O。

A.由示意图可知，充电时，电池会远离磁铁，因为充电时电池中的单质铁转化为氧化铁，氧化铁没有磁性，不能被磁铁吸引，故A错误；

B.因为单质锂可以与水反应，所以该电池电解液一般由高纯度的有机溶剂、锂盐等原料组成，故B正确；

C.充电时电池中的单质铁转化为氧化铁，该电池正极的电极反应式为2Fe+3Li2O−6e−=F【解析】解：A.放电时，B电极为正极，I2得到电子生成I−，电极反应式为I2+2e−=2I−，故A正确；

B.放电时，左侧即负极，电极反应式为Zn−2e−=Zn2+，所以储罐中的离子总浓度增大，故B正确；

C.离子交换膜是防止正负极I2、Zn接触发生自发电，负极区生成Zn2+、正电荷增加，正极区生成I−、负电荷增加，所以Cl−通过M膜进入负极，K+通过N膜进入正极，所以M为阴离子交换膜，N为阳离子交换膜，故C错误；

D.充电时，A极反应式Zn2++2e−=Zn，A极增重65g转移2mol电子，所以C区增加2molK+、2molCl−【解析】【分析】

本题考查原电池工作原理，涉及电极反应式的书写，侧重考查学生分析、判断及知识综合运用能力，题目难度一般。

【解答】

A.温度过高，电池中的微生物死亡，导致转化效率降低，故A错误；

B.图示分析可知微生物燃料电池中氢离子移向B电极，说明A为原电池的负极，B为原电池的正极，正极的电势比负极高，故B错误；

C.NO3−离子在正极得到电子生成氮气发生还原反应，CH3COO−在原电池负极失电子生成二氧化碳气体，发生氧化反应，环境为酸性介质，电池总反应为：4CH3COONH4+11O2=8CO2+2N【解析】【分析】

本题考查新型原电池工作原理和电解池原理的应用，明确原电池和电解池的工作原理为解答关键，注意掌握电极的判断方法及电极反应式的书写原则，试题培养了学生的灵活应用能力，题目难度中等。

【解答】

A.放电过程中含有锌膜的碳纳米管纤维为负极，锌膜发生氧化反应，故A错误；

B.原电池正极发生还原反应，根据放电时的总反应式，放电时MnO2得电子发生还原反应，所以电池的正极反应为：MnO2+e−+H2O=MnOOH+OH−，故B错误；

C.放电过程中锌做负极，充电过程中锌做阴极，通电时阳离子移向阴极，充电时，Zn2+移向Zn膜，故C【解析】【分析】

本题考查原电池以及电解原理、电极反应式的书写，侧重于学生的分析能力的考查，明确元素化合价变化是解本题关键，根据元素化合价变化与阴阳极的关系来分析解答，难度中等。

【解答】

Al−Ag2O2/Ag电池工作时，Al为负极被氧化，Ag2O2/Ag为正极被还原。则a为阳极，b为阴极。

A.Ag电极为电池的正极，工作时，钠离子(阳离子)移向正极，故A正确；

B.在强碱性电解质环境，Al电极的电极反应为Al−3e−

+4OH−=AlO2−+2H2O，故B错误；

C.a接电源的正极，为电解池的阳极，失电子，电极反应式为，故C正确；

D.1mol Ag2O2可以获得4mol e−，根据得失电子守恒，可以产生2mol H2，标况下体积为44.8L，故D正确；

故选B。

13.【答案】【解析】【分析】

本题考查原电池、电解池知识，为高考常见题型，侧重于学生的分析能力的考查，注意把握原电池、电解池的工作原理，把握电极方程式的书写，难度不大。

【解答】

该装置为原电池，锌做负极，锌逐渐溶解，发生氧化反应，铜棒为正极，发生还原反应生成氢气，电流由正极流向负极，阴离子向负极移动，根据电极方程式及得失电子守恒计算，以此解答该题：

(1)根据上述分析，Zn为原电池负极，铜为正极，电流由正极流向负极，即由铜极流向锌极，

故答案为：铜极流向锌极；

(2)原电池中阴离子向负极移动，故盐桥中阴离子向硫酸锌溶液中流动；

故答案为：ZnSO4；

(3)锌做负极，锌逐渐溶解，发生氧化反应，铜棒为正极，发生还原反应生成氢气，产生气泡；

故答案为：逐渐溶解；产生气泡；

(4)锌做负极，锌逐渐溶解，发生氧化反应，电池总反应方程式为Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑；

故答案为：氧化；Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑；

(5)根据电极反应Zn−2e−=Zn2+，当有2mol电子转移，溶解65g锌，1.3g的Zn为0.02mol，此时转移0.04mol电子，即转移2.408×1022个电子。

故答案为：2.408×1022。

Ⅱ.(1)由总反应：2Fe3++Cu=Cu2++2Fe2+可得，正极得电子，发生还原反应，其电极反应式为：Fe3+ + e− =Fe2+；正极Fe3+发生还原反应生成Fe2+，正极质量不变，而负极为：Cu−2e【解析】【分析】

本