2023年高考化学专题《电化学及其应用》习题含解析

10电化学及其应用1．[2023课标Ⅰ]利用生物燃料电池原理争论室温下氨的合成，电池工作时MV2+/MV+在电极与酶之间传递电子，示意图如下所示。以下说法错误的选项是A．相比现有工业合成氨，该方法条件温顺，同时还可供给电能B．阴极区，在氢化酶作用下发生反响H2+2MV2+C．正极区，固氮酶为催化剂，B．阴极区，在氢化酶作用下发生反响H2+2MV2+【答案】B【解析】【分析】由生物燃料电池的示意图可知，左室电极为燃料电池的负极，MV+在负极失电子发生氧化反响生MV2+MV+−e−=MV2+MV2+在氢化酶的作用下与H2反响生成H+MV+，反响MV2+在正极得电子发生复原反响生成MV+MV2++e−=MV+MV+N2在固氮酶的作用下反响生成NH3MV2+，反应的方程式为N2+6H++6MV+=6MV2++NH3，电池工作时，氢离子通过交换膜由负极向正极移动。【详解】A项、相比现有工业合成氨，该方法选用酶作催化剂，条件温顺，同时利用MV+和MV2+的相互转化，化学能转化为电能，故可供给电能，故A正确；B项、左室为负极区，MV+在负极失电子发生氧化反响生成MV2+，电极反响式为MV+−e−=MV2+，放电生成的M2在氢化酶的作用下与H2反响生成H和M+H2+2M2+=2++2M+B错误；C项、右室为正极区，MV2+在正极得电子发生复原反响生成MV+，电极反响式为MV2++e−=MV+，放电生MV+与N2在固氮酶的作用下反响生成NH3MV2+，故C正确；D项、电池工作时，氢离子〔即质子〕通过交换膜由负极向正极移动，故D正确。应选B。【点睛】此题考察原池原理的应用，留意原电池反响的原理和离子流淌的方向，明确酶的作用是解题的关键。2．[2023课标Ⅲ]为提升电池循环效率和稳定性，科学家近期利用三维多孔海绵状Zn〔3D−Zn〕可以高效沉积ZnO3D−Zn—NiOOHZn(s)+2NiOOH(s)+HO(l)ZnO(s)+2Ni(OH)(s。2 2充电以下说法错误的选项是B．充电时阳极反响为Ni(OH)2(s)+OH−(aq)−eB．充电时阳极反响为Ni(OH)2(s)+OH−(aq)−e−NiOOH(s)+H2O(l)C．放电时负极反响为Zn(s)+2OH−(aq)−2e−C．放电时负极反响为Zn(s)+2OH−(aq)−2e−ZnO(s)+H2O(l)【答案】D【解析】A、三维多孔海绵状Zn具有较高的外表积，吸附力量强，所沉积的ZnO分散度高，A正确；B、充电相当于是电解池，阳极发生失去电子的氧化反响，依据总反响式可知阳极是Ni(OH)2失去电子转化NiOOH，电极反响式为Ni(OH)2(s)＋OH−(aq)−e−＝NiOOH(s)＋H2O(l)，B正确；C、放电时相当于是原电池，负极发生失去电子的氧化反响，依据总反响式可知负极反响式为Zn(s)＋2OH−(aq)−2e−＝ZnO(s)＋H2O(l)，C正确；DOH−通过隔膜从正极区移向负极区，D错误。答案选D。3．[2023天津]我国科学家研制了一种型的高比能量锌−碘溴液流电池，其工作原理示意图如下。图中贮液器可储存电解质溶液，提高电池的容量。以下表达的是放电时，a电极反响为IBr2

2e 2IBr放电时，溶液中离子的数目增大充电时，b电极每增重0.65g ，溶液中有0.02molI

被氧化充电时，a电极接外电源负极【答案】D【解析】【分析】放电时，ZnZn−2e−═Zn2＋I2Br−+2e−=2I−+Br−，充电时，阳极反响式为Br−+2I−−2e−=I2Br−、阴极反响式为Zn2＋+2e−=Zn，只有阳离子能穿过交换膜，阴离子不能穿过交换膜，据此分析解答。【详解】A、放电时，a电极为正极，碘得电子变成碘离子，正极反响式为I2Br−+2e−=2I−+Br−，故A正确；B、放电时，正极反响式为I2Br−+2e=2I−+Br−，溶液中离子数目增大，故B正确；C、充电时，b电极反响式为Zn2＋+2e−=Zn0.65g0.02mol电子，阳极反响式为Br−+2I−−2e−=I2Br−0.02molI−失电子被氧化，故C正确；D、充电时，a是阳极，应与外电源的正极相连，故D错误；应选D。【点睛】此题考察化学电源型电池，会依据电极上发生的反响推断正负极是解此题关键，会正确书写电极反响式，易错选项是B，正极反响式为I2Br−+2e=2I−+Br−，溶液中离子数目增大。4．[2023江苏]将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液潮湿后，置于如下图装置中，进展铁的电化学腐蚀实验。以下有关该试验的说法正确的选项是A．铁被氧化的电极反响式为Fe−3eA．铁被氧化的电极反响式为Fe−3e−Fe3+C．活性炭的存在会加速铁的腐蚀D．以水代替NaCl溶液，铁不能发生吸氧腐蚀B．正极的电极反响式为AgB．正极的电极反响式为Ag2O＋2e−＋H2O2Ag＋2OH−C．锌筒作负极，发生氧化反响，锌筒会变薄【解析】−=F2+O2+2O+4e−=4OH−；据此解题；【详解】A.在铁的电化学腐蚀中，铁单质失去电子转化为二价铁离子，即负极反响为：Fe−2e−=Fe2+，故A错误；B.铁的腐蚀过程中化学能除了转化为电能，还有一局部转化为热能，故B错误；C.活性炭与铁混合，在氯化钠溶液中构成了很多微小的原电池，加速了铁的腐蚀，故C正确；D.以水代替氯化钠溶液，水也呈中性，铁在中性或碱性条件下易发生吸氧腐蚀，故D错误；综上所述，此题应选C.【点睛】此题考察金属铁的腐蚀。依据电解质溶液的酸碱性可推断电化学腐蚀的类型，电解质溶液为酸性条件下，铁发生的电化学腐蚀为析氢腐蚀，负极反响为：Fe−2e−=Fe2+；正极反响为：2H++2e−=H2↑；电解A．Zn2+Cu电极方向移动，Cu电极四周溶液中H+浓度增加Fe−2e−=Fe2+；正极反响为：O2+2H2O+4e−=4OH−。5．[2023A．Zn2+Cu电极方向移动，Cu电极四周溶液中H+浓度增加D．使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导电力量下降D．使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导电力量下降【解析】A.ZnCu活泼，做负极，ZnZn2+，电子经导线转移到铜电极，铜电极负电荷变多，吸Zn2+H+迁移至铜电极，H+H2c(H+)减小，A项错误；B.Ag2OZnAg,结合KOHAg2OZn−2e−=Zn2+，锌溶解，因而锌筒会变薄，C项正确；D.PbO2+Pb+2H2SOZn−2e−=Zn2+，锌溶解，因而锌筒会变薄，C项正确；D.PbO2+Pb+2H2SO42PbSO4+2H2O，可知放电一段时间后，H2SO4不断被消耗，因而电解质溶液的酸性减弱，导电力量下降，D项正确。故答案选A。6．[2023海南]一种镁氧电池如下图，电极材料为金属镁和吸附氧气的活性炭，电解液为KOH浓溶液。以下说法错误的选项是电池总反响式为：2Mg＋O2＋2H2O＝2Mg(OH)2B．正极反响式为：Mg－2e－＝Mg2＋C．活性炭可以加快O2在负极上的反响速率D．电子的移动方向由a经外电路到b【答案】BC【解析】A.电池总反响式为：2Mg＋O2＋2H2O＝2Mg(OH)2，不符合题意；正极应当是氧气得电子，发生复原反响，反响式为：O2+4e-+4OH-=2H2O，符合题意；氧气在正极参与反响，符合题意；外电路中，电子由负极移向正极，该反响中a为负极，b为正极，故不符合题意；故答案为BC。【点睛】尽管原电池外观形形色色，五花八门，但其原理是一样的，即要紧紧抓住原电池中负极失电子发生氧化反响，正极得电子发生复原反响；外电路中，电子由负极流向正极，电流方向与电子流淌方向相反这一根本规律。7．[2023课标Ⅲ]一种可充电锂-空气电池如下图。当电池放电时，O2与Li+在多孔碳材料电极处生成Li2O2-x〔x=01〕。以下说法正确的选项是放电时，多孔碳材料电极为负极放电时，外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极C．充电时，电解质溶液中Li+向多孔碳材料区迁移xD．充电时，电池总反响为Li2O2-x=2Li+〔12〕O2【答案】D【解析】此题考察的是电池的根本构造和原理，应领先依据题目表达和对应的示意图，推断出电池的正负极，再依据正负极的反响要求进展电极反响方程式的书写。A．题目表达为：放电时，O2Li+在多孔碳电极处反响，说明电池内，Li+向多孔碳电极移动，由于阳离子移向正极，所以多孔碳电极为正极，选项A错误。B．由于多孔碳电极为正极，外电路电子应当由锂电极流向多孔碳电极〔由负极流向正极〕，选项B错误。C．充电和放电时电池中离子的移动方向应当相反，放电时，Li+向多孔碳电极移动，充电时向锂电极移动，选项C错误。DO2与Li+得电子转化为Li2O2-X，电池的负极反响应当是单x2Li失电子转化为Li+，所以总反响为：2Li+(1－)O2＝Li2O2-X，充电的反响与放电的反响相反，所以2xLi2O2-x＝2Li+(12)O2，选项D正确。点睛：此题是比较典型的可充电电池问题。对于此类问题，还可以直接推断反响的氧化剂和复原剂，进而推断出电池的正负极。此题明显是空气中的氧气得电子，所以通氧气的为正极，单质锂就肯定为负极。放电时的电池反响，逆向反响就是充电的电池反响，留意：放电的负极，充电时应当为阴极；放电的正极充电时应当为阳极。3CO2+4Na2Na2CO3+C。以下说法错误的选项是8．[2023课标Ⅱ]我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”Na—CO3CO2+4Na2Na2CO3+C。以下说法错误的选项是4放电时，ClO－向负极移动4充电时释放CO2，放电时吸取CO2C．放电时，正极反响为：3CO2+4e−＝2CO

2－+C3D．充电时，正极反响为：Na++e−＝Na【答案】D动，A正确；B3CO2+4Na2Na2动，A正确；B3CO2+4Na2Na2CO3+C，因此充电时释放CO2，放电时吸取CO2，B433正确；C．放电时是原电池，正极是二氧化碳得到电子转化为碳，反响为：3CO2+4e−＝2CO2－+C，C正确；D．充电时是电解，正极与电源的正极相连，作阳极，发生失去电子的氧化反响，反响为2CO2－+C－4e−＝3CO2，D错误。答案选D。339．[2023课标Ⅰ]CO2+H2S协同转扮装置，实现对自然气中CO2H2S的高效去除。示意图如下图，其中电极分别为ZnO@石墨烯〔石墨烯包裹的ZnO〕和石墨烯，石墨烯电极区发生反响为：①EDTA-Fe2+-e-＝EDTA-Fe3+②2EDTA-Fe3++H2S＝2H++S+2EDTA-Fe2+该装置工作时，以下表达错误的选项是A．阴极的电极反响：CO2+2H++2e-＝CO+H2OB．协同转化总反响：CO2+H2S＝CO+H2O+S石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低假设承受Fe3+/Fe2+取代EDTA-Fe3+/EDTA-Fe2+，溶液需为酸性【答案】C【解析】该装置属于电解池，CO2在ZnO@石墨烯电极上转化为CO，发生得到电子的复原反响，为阴极，石墨烯电极为阳极，发生失去电子的氧化反响，据此解答。A、CO2ZnO@石墨烯电极上转化为CO，发生得到电子的复原反响，为阴极，电极反响式为CO2+H＋+2e－＝CO+H2O，A正确；B、依据石墨烯电极上发生的电极反响可知①+②即得到H2S－2e－＝2H＋+S，因此总反响式为CO2+H2S＝CO+H2O+S，B正确；C、石墨烯电极为阳极，与电源的正极相连，因此石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯电极上的高，C错误；D正确。答案选C。点睛：准确推断出阴阳极是解答的关键，留意从元素化合价变化的角度去分析氧化反响和复原反响，进而得出阴阳极。电势凹凸的推断是解答的难点，留意从物理学的角度借助于阳极与电源的正极相连去分析。10．[2023年11月浙江选考]最近，科学家研发了“全氢电池”，其工作原理如下图。以下说法的是右边吸附层中发生了复原反响2负极的电极反响是H2

－2e－＋2OH－

====2H2O2H＋O====2HO2 2 2D．电解质溶液中NaD．电解质溶液中Na＋向右移动，ClO向左移动【解析】由电子的流淌方向可以得知左边为负极，发生氧化反响；右边为正极，发生复原反响，应选项A、B正确；电池的总反响没有O2参与，总反响方程式不存在氧气，故C选项不正确；在原电池中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，故D选项正确。答案选C。11．[202311月浙江选考]金属(M)－空气电池的工作原理如下图，以下说法的是金属M作电池负极2 电解质是熔融的MOC．正极的电极反响：O＋2HO＋4e－＝4OH2 D．电池反响：2M＋O

＋2HO＝2M(OH)【答案】B

2 2 2【解析】A、金属M失去电子，作电池负极，A正确；B、OH－向负极移动，所以电解质不行能是熔融的2 MO，B错误；C、氧气在正极发生得到电子的复原反响，正极的电极反响：O＋2HO＋4e－＝4OH－，C2 确；D、依据以上分析可知电池反响：2M＋O＋2HO＝2M(OH)，D正确，答案选B。2 2 2点睛：把握原电池的工作原理是解答的关键，即原电池中较活泼的金属是负极，失去电子，发生氧化反响。电子经导线传递到正极，所以溶液中的阳离子向正极移动，正极得到电子，发生复原反响。12．[2023]用电解氧化法可以在铝制品外表形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解质溶液一般为HSO2 4

HCO2 2

混合溶液。以下表达错误的选项是A．待加工铝质工件为阳极B．可选用不锈钢网作为阴极CAl33e===AlD．硫酸根离子在电解过程中向阳极移动【答案】C【解析】A、依据原理可知，Al要形成氧化膜，化合价上升失电子，因此铝为阳极，故A说法正确；B、不锈钢网接触面积大，能增加电解效率，故B说法正确；C、阴极应为阳离子得电子，依据离子放电挨次应是H＋2H＋＋2e−正确。

H2↑，故C说法错误；D、依据电解原理，电解时，阴离子移向阳极，故D说法【名师点睛】此题考察电解原理的应用，如此题得到致密的氧化铝，说明铝作阳极，因此电极方程式应是32Al−6e−＋3H2O Al2O＋6H＋313．[2023海南]一种电化学制备NH3的装置如下图，图中陶瓷在高温时可以传输H+。以下表达错误的选项是A．Pd电极b为阴极B．阴极的反响式为：N2+6H++6e−C．H+由阳极向阴极迁移D．陶瓷可以隔离N2和H2【答案】A

2NH32 2 【解析】A、此装置为电解池，总反响是N＋3H 2NH，Pd电极b上是氢气发生反响，即氢气失去电子化合价上升，Pd电极b为阳极，故A说法错误；B、依据A选项分析，Pd电极a为阴极，反响式为N22 2 3＋6H＋＋6e− 2NHB说法正确；C32C说法正确；D、依据装置图，陶瓷隔离N2和H，故D说法正确。2【名师点睛】此题考察电解原理，首先推断阴阳两极，阴极连接电源的负极，阴极上得到电子化合价降低，发生复原反响，阳极连接电源的正极，阳极上失去电子化合价上升，发生氧化反响，然后推断电极材料，惰性电极还是活动性金属作电极，活动性金属作阳极，活动性金属先失电子，假设是惰性材料作阳极，则是复原性强的阴离子先失电子，氧化性强的离子在阴极上得电子；电极反响式的书写是高考的热点，一般需要依据装置图完成，需要看清反响环境。14．[2023课标Ⅰ]其中高硅铸铁为惰性关心阳极。以下有关表述不正确的选项是11A．通入保护电流使钢管桩外表腐蚀电流接近于零B．通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩C．高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流D．通入的保护电流应当依据环境条件变化进展调整【答案】CA．外加强大的电流可以抑制金属电化学腐蚀产生的电流，从而保护钢管柱，A正确；B．通电后，被保护的钢管柱作阴极，高硅铸铁作阳极，因此外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩，B正确；C．高硅铸铁为惰性关心阳极，所以高硅铸铁不损耗，C错误；D．通过外加电流抑制金属电化学腐蚀产生的电流，因此通入的保护电流应当依据环境条件变化进展调整，D正确。答案选C。【名师点睛】该题难度较大，明确电化学原理是以及金属的防腐蚀原理是解答的关键，钢管桩外表腐蚀电流的理解是难点，留意题干信息的挖掘，即高硅铸铁为惰性关心阳极，性质不活泼，不会被损耗。15．[2023课标Ⅲ]a常用掺有石墨烯的816LiS8=8L2Sx〔2。以下说法错误的选项是A．电池工作时，正极可发生反响：2Li2S6+2Li++2e−=3Li2S4B0.02mol电子，负极材料减重0.14gC．石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性D．电池充电时间越长，电池中Li2S2的量越多【答案】D12【解析】A．原电池工作时，Li+向正极移动，则a为正极，正极上发生复原反响，随放电的进展可能发生多4种反响，其中可能发生反响2Li2S6+2Li++2e−=3Li2S4

，故A正确；B0.02mol电子时，Li0.02mol0.14gB正确；C．石墨烯能导电，S8不能导电，利用掺有石墨S8aC正确；D．电池充电时间越长，转移电子数越多，生成LiS8越多，即电池中Li2S2的量越少，故D错误。答案为A。16．[2023课标Ⅱ节选]环戊二烯〔〕是重要的有机化工原料，广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。【名师点睛】考察二次电池的使用，涉及原电池工作原理，原电池工作时负极发生氧化反响，正极发生还16．[2023课标Ⅱ节选]环戊二烯〔〕是重要的有机化工原料，广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。〔4〔4〕环戊二烯可用于制备二茂铁〔Fe(C5H5)2，构造简式为〕，后者广泛应用于航天、化工等领域中。二茂铁的电化学制备原理如以下图所示，其中电解液为溶解有溴化钠〔电解质〕和环戊二烯DMF溶液〔DMF为惰性有机溶剂〕。〔4〕Fe电极Fe+2+H2〔4〕Fe电极Fe+2+H2↑〔Fe+2C5H6Fe(C5H5)2+H2↑〕水会阻碍中间物Na的生成；水会电解生成OH−，进一步与Fe2+反响生成Fe(OH)2Fe+2=+H2↑Na会与水反响生成氢氧化钠和氢气，〔4〕依据阳极升失氧可知Fe+2=+H2↑Na会与水反响生成氢氧化钠和氢气，答案：Fe答案：Fe电极；Fe+2=+2〔Fe+2H6=F〔CH+；水会阻碍中间物Na的生成；水会电解生成OH−，进一步与Fe2+反响生成Fe〔OH〕2。17．[2023课标Ⅲ节选]长。因此，将氯化氢转化为氯气的技术成为科学争论的热点。答复以下问题：〔4〕在传统的电解氯化氢回收氯气技术的根底上，科学家最近承受碳基电极材料设计了一种的工艺方案，主要包括电化学过程和化学过程，如以下图所示：负极区发生的反响有 〔写反响方程式〕。电路中转移1mol电子，需消耗氧气 L〔标准状况〕。【答案〔4〕Fe3++e−=Fe2+，4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O 5.6〔4〕电解过程中，负极区即阴极上发生的是得电子反响，元素化合价降低，属于复原反响，则图中左侧为负极反响，依据图示信息知电极反响为：Fe3++e−＝Fe2+和4Fe2++O2+4H+＝4Fe3++2H2O；电路中转1mol电子，依据电子得失守恒可知需消耗氧气的物质的量是1mol÷4＝0.25mol，在标准状况下的体积为0.25mol×22.4L/mol＝5.6L。18．[2023北京节选]氢能源是最具应用前景的能源之一，高纯氢的制备是目前的争论热点。〔2〕K1或K2，可交替得H2和O2。①制H2时，连接 。产生H2的电极反响式是 。②转变开关连接方式，可得O2。③结合①和②中电极3的电极反响式，说明电极3的作用： 。【答案〔2〕K1 2H2O+2e−=H2↑+2OH− 连接K1或K2时，电极3分别作为阳极材料和阴极材料，并且NiOOH和Ni(OH)2相互转化供给电子转移〔2〕①电极生成H