2023年高考化学真题题源解密（新高考专用）专题07 电化学及其应用（原卷版）

专题七电化学及其应用目录：2023年真题展现考向一原电池原理及其应用考向二新型电源及其应用考向三电解池原理考向四电解池原理的应用真题考查解读近年真题对比考向一原电池原理及其应用考向二新型电源及其应用考向三电解池原理考向四电解池原理的应用命题规律解密名校模拟探源易错易混速记考向一原电池原理及其应用1.（2023·山东卷第11题）利用热再生氨电池可实现CuSO4电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示，甲、乙两室均预加相同的CuSO4电镀废液，向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法正确的是A.甲室Cu电极为正极B.隔膜为阳离子膜C.电池总反应为：D.NH3扩散到乙室将对电池电动势产生影响考向二新型电源及其应用2.（2023·新课标卷第10题）一种以V2O5和Zn为电极、水溶液为电解质的电池，其示意图如下所示。放电时，Zn2+可插入V2O5层间形成。下列说法错误的是A.放电时V2O5为正极B.放电时Zn2+由负极向正极迁移C.充电总反应：D.充电阳极反应：3.（2023·辽宁卷第11题）某低成本储能电池原理如下图所示。下列说法正确的是（）A.放电时负极质量减小B.储能过程中电能转变为化学能C.放电时右侧通过质子交换膜移向左侧D.充电总反应：考向三电解池原理4.（2023·浙江选考1月第11题）在熔融盐体系中，通过电解TiO2和SiO2获得电池材料（TiSi），电解装置如图，下列说法正确的是（）A.石墨电极为阴极，发生氧化反应B.电极A的电极反应：C.该体系中，石墨优先于Cl-参与反应D.电解时，阳离子向石墨电极移动5.（2023·辽宁卷第7题）某无隔膜流动海水电解法制H2的装置如下图所示，其中高选择性催化剂PRT可抑制O2产生。下列说法正确的是（）A.b端电势高于a端电势B.理论上转移2mole-生成4gH2C.电解后海水pH下降D.阳极发生：考向四电解池原理的应用6.（2023·浙江卷6月第13题）氯碱工业能耗大，通过如图改进的设计可大幅度降低能耗，下列说法不正确的是A.电极A接电源正极，发生氧化反应B.电极B的电极反应式为：C.应选用阳离子交换膜，在右室获得浓度较高的NaOH溶液D.改进设计中通过提高电极B上反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗7.（2023·湖北卷第10题）我国科学家设计如图所示的电解池，实现了海水直接制备氢气技术的绿色化。该装置工作时阳极无生成且KOH溶液的浓度不变，电解生成氢气的速率为。下列说法错误的是（）A.b电极反应式为B.离子交换膜为阴离子交换膜C.电解时海水中动能高的水分子可穿过PTFE膜D.海水为电解池补水的速率为8.（2023·湖南卷第8题）葡萄糖酸钙是一种重要的补钙剂，工业上以葡萄糖、碳酸钙为原料，在溴化钠溶液中采用间接电氧化反应制备葡萄糖酸钙，其阳极区反应过程如下：下列说法错误的是A.溴化钠起催化和导电作用B.每生成葡萄糖酸钙，理论上电路中转移了电子C.葡萄糖酸能通过分子内反应生成含有六元环状结构的产物D.葡萄糖能发生氧化、还原、取代、加成和消去反应【命题意图】电化学内容是高考试卷中的重要内容，对原电池和电解池的考查往往以选择题的形式考查两电极反应式的书写、两电极附近溶液性质的变化、电子的转移或电流方向的判断等。在卷中会以应用性和综合性进行命题，如与生产生活相联系，也无机推断、实验及化学计算等学科内知识综合，尤其特别注意燃料电池和新型电池的正、负极材料分析和电极反应式的书写。【考查要点】1.原电池和电解池的构成、工作原理及应用；2书写电极反应和总反应方程式；3.化学电源的种类及其工作原理；4.金属的电化学腐蚀原理、金属腐蚀、防止金属腐蚀的措施。【课标链接】1.认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用。2.了解原电池及常见化学电源的工作原理。3.了解电解池的工作原理，认识电解在实现物质转化和储存能量中的具体应用。4.了解金属发生电化学腐蚀的本质，知道金属腐蚀的危害，了解防止金属腐蚀的措施。考向一新型电源及其应用1.（2022·湖南卷）海水电池在海洋能源领域备受关注，一种锂-海水电池构造示意图如下。下列说法错误的是（）A.海水起电解质溶液作用B.N极仅发生的电极反应：C.玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能D.该锂-海水电池属于一次电池2.（2022·辽宁卷）某储能电池原理如图。下列说法正确的是（）A.放电时负极反应：B.放电时透过多孔活性炭电极向中迁移C.放电时每转移电子，理论上吸收D.充电过程中，溶液浓度增大考向二电解池原理3.(2022·北京卷)利用下图装置进行铁上电镀铜的实验探究。装置示意图序号电解质溶液实验现象①阴极表面有无色气体，一段时间后阴极表面有红色固体，气体减少。经检验电解液中有②阴极表面未观察到气体，一段时间后阴极表面有致密红色固体。经检验电解液中无元素下列说法不正确的是（）A.①中气体减少，推测是由于溶液中减少，且覆盖铁电极，阻碍与铁接触B.①中检测到，推测可能发生反应：C.随阴极析出，推测②中溶液减少，平衡逆移D.②中生成，使得比①中溶液的小，缓慢析出，镀层更致密4.（2022·浙江卷）通过电解废旧锂电池中的可获得难溶性的和，电解示意图如下(其中滤布的作用是阻挡固体颗粒，但离子可自由通过。电解过程中溶液的体积变化忽略不计)。下列说法不正确的是（）A.电极A为阴极，发生还原反应B.电极B的电极发应：C.电解一段时间后溶液中浓度保持不变D.电解结束，可通过调节除去，再加入溶液以获得考向三电解池原理的应用5.（2022·广东卷）以熔融盐为电解液，以含和等的铝合金废料为阳极进行电解，实现的再生。该过程中（）A.阴极发生的反应为 B.阴极上被氧化C.在电解槽底部产生含的阳极泥 D.阳极和阴极的质量变化相等6.（2022·海南卷）一种采用和为原料制备的装置示意图如下。下列有关说法正确的是（）A.在b电极上，被还原B.金属Ag可作为a电极的材料C.改变工作电源电压，反应速率不变D.电解过程中，固体氧化物电解质中不断减少考向四金属的腐蚀7.（2022·广东卷）为检验牺牲阳极的阴极保护法对钢铁防腐的效果，将镀层有破损的镀锌铁片放入酸化的溶液中。一段时间后，取溶液分别实验，能说明铁片没有被腐蚀的是（）A.加入溶液产生沉淀B.加入淀粉碘化钾溶液无蓝色出现C.加入溶液无红色出现D.加入溶液无蓝色沉淀生成考向五电化学综合8.（2022·山东卷）设计如图装置回收金属钴。保持细菌所在环境pH稳定，借助其降解乙酸盐生成，将废旧锂离子电池的正极材料转化为，工作时保持厌氧环境，并定时将乙室溶液转移至甲室。已知电极材料均为石墨材质，右侧装置为原电池。下列说法正确的是（）A.装置工作时，甲室溶液pH逐渐增大B.装置工作一段时间后，乙室应补充盐酸C.乙室电极反应式为D.若甲室减少，乙室增加，则此时已进行过溶液转移9.（2021·浙江卷）镍镉电池是二次电池，其工作原理示意图如下(L为小灯泡，K1、K2为开关，a、b为直流电源的两极)。下列说法不正确的是（）A.断开K2、合上K1，镍镉电池能量转化形式：化学能→电能B.断开K1、合上K2，电极A为阴极，发生还原反应C.电极B发生氧化反应过程中，溶液中KOH浓度不变D.镍镉二次电池的总反应式：Cd+2NiOOH+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2分析近三年的高考试题，主要利用铜-锌双液原电池、铅蓄电池、氢氧燃料电池、电解熔融氯化钠和电解饱和食盐水、新型电源等为情境，考查学生对原电池和电解池工作原理的认识，促使学生认识到电极反应、电极材料、离子导体、电子导体是电化学体系的基本要素，建立对电化学过程的系统分析思路，提高学生对电化学本质的认识，从氧化还原反应的角度初步认识原电池的工作原理，开发高能清洁燃料和研制新型电池的重要性。预测2024年，利用新型电池的工作原理及电解原理的应用为背景，考查电极反应式的书写、离子移动方向、金属的电化学腐蚀及防护等知识以及信息提取、应用能力进行考查。1．（2023·广东·模拟）硫化氢(H2S)是强烈的神经毒素，对黏膜有强烈的刺激作用。科研人员设计了如图装置，借助太阳能，将H2S再利用，变废为宝。下列叙述正确的是A．b电极发生氧化反应B．a电极区不可用NaOH溶液作电解质溶液C．的迁移方向为b电极→a电极D．每生成2gH2，负极区需消耗22.4LH2S2．（2023·湖北·模拟）科研团队开创了海水原位直接电解制氢的全新技术(如图所示)。该研究的关键点是利用海水侧和电解质侧的水蒸气压力差使海水自发蒸发，并以蒸汽形式通过透气膜扩散到电解质侧重新液化，即“液-气-液”水迁移机制，为电解提供淡水。下列叙述错误的是A．直接电解海水存在阳极易腐蚀问题B．液态水、阴离子分别不能通过膜a、膜bC．铅酸蓄电池做电源时，电极与N电极相连D．电解过程中，阴极区溶液可能不变3．（2023·山东聊城·一模）科学家设计了一种能产生羟基自由基()的原电池—电解池组合装置，能将苯酚氧化为和，实现发电、环保二位一体，如图所示。下列说法错误的是A．a极为正极，N为阴离子交换膜B．d极的电极反应式为C．a极区每产生1mol，c极区溶液质量减轻3gD．b极区消耗1mol，理论上电路中转移电子28mol4．（2023·北京海淀·二模）甲、乙同学分别用如图所示装置验证铁的电化学防腐原理，相同时间后继续进行实验。实验①：甲同学分别向Ⅰ、Ⅱ中Fe电极附近滴加K3[Fe(CN)6]溶液，Ⅰ中产生蓝色沉淀，Ⅱ中无沉淀。实验②：乙同学分别取Ⅰ、Ⅱ中Fe电极附近溶液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，Ⅰ、Ⅱ中均无沉淀。下列说法正确的是A．Ⅰ是牺牲阳极保护法，正极反应式为B．Ⅱ为外加电流阴极保护法，Fe电极与外接电源的正极相连C．由实验①中Ⅰ、Ⅱ现象的差异，推测K3[Fe(CN)6]在Ⅰ中氧化性强于ⅡD．由实验可知，两种保护法均能保护，且Ⅱ保护得更好5．（2023·浙江·一模）利用电解池原理可将转化为燃料或者化学品。下图通过将与辛胺反应耦合，实现了两电极体系中产物的高选择性合成。

下列说法正确的是A．装置中b电极为阴极，发生还原反应B．电极a的电极反应可能为：C．中间的离子交换膜一定是质子交换膜D．电解过程中，a、b两极反应物物质的量之比为2∶16．（2023·山东滨州·二模）水系锌离子电池(AZIBs)应用前景广阔。一种AZIBs电池示意图如下所示，钒基氧化物有利于Zn2+的扩散及嵌入/脱出，常被用做AZIBs正极材料，TMP(磷酸三甲酯)有良好的化学稳定性和宽的液态温度范围，适合做安全电解液。下列说法错误的是

A．在充放电过程中，锌箔侧发生与Zn的沉积或溶解B．充电过程中，向侧移动C．放电时正极电极反应可能为D．TMP促进了水系锌离子电池宽温域范围内的应用7．（2023·辽宁·一模）“北溪”天然气管道至少泄漏8万吨天然气，近20年间甲烷的温室效应率是的84倍。已知管道接口处有钢铁材料等，海水的pH约为8.0。设为阿伏伽德罗常数的值。下列有关叙述不正确的是A．损坏的钢铁材料在海水中主要发生吸氧腐蚀B．制造管道时表面涂层能起到抗腐蚀作用C．铁在海水中完全发生电化学腐蚀时转移电子数一定为D．修复管道时在钢管表面镶嵌锌块，这种方法叫牺牲阳极法8．（2023·福建南平·三模）西北工业大学推出一种新型电池。该电池能有效地捕获，将其转化为，再将产生的电解制氨，过程如图所示。下列说法错误的是

A．d电极为电解池的阳极B．电池总反应式为：C．c极区溶液的pH升高D．电路中转移时，理论上能得到9．（2023·湖北武汉·模拟）科学家近年发明了一种新型光电催化装置，它能将葡萄糖和CO2转化为甲酸盐，如图所示。光照时，光催化电极a产生电子(e-)和空穴(h+)，图中的双极膜中间层中的H2O会解离产生H+和OH-。

下列说法错误的是A．光催化电极a的反应为C6H12O6+12h++18OH-=6HCOO-+12H2OB．双极膜中间层中的H+在外电场作用下向催化电极b移动C．理论上电路中转移4mole-时可生成2molHCOO-D．阳极区和阴极区的pH均减小10．（2023·山东济宁·三模）气态废弃物中的硫化氢可以用电化学方法转化为可以利用的硫，如图所示，下列说法错误的是A．阳极反应：B．电解一段时间之后需要补充和C．理论上每生成1mol硫，电路中通过的电子数为D．电解一段时间后，溶液的pH不变11．（2023·广东深圳·二模）我国科学家研发了一种用于合成氨的自供电Haber-Bosch反应器(机理如图所示)。该装置工作时，将Zn-NO2水溶液体系电池反应中的产物，通过自供电转换为NH3•H2O，从而在单个设备内完成氮循环中的多个关键转换步骤。下列说法正确的是A．b电极为Zn电极B．放电过程中，负极发生的反应为C．电解过程中，阴极区溶液的pH逐渐减小D．理论上，每得到1molNH3•H2O，至少需要消耗390gZn12.（2023·山东济宁·二模）某浓差电池的装置如图所示，该电池使用前先将K与M连接一段时间，K再与N连接，当正负电极室中溶液的浓度相等时，电池将停止放电。下列说法错误的是A．K与M连接时，当电路中转移0.1mol电子时，乙室溶液质量减少17gB．K与N连接时，甲室的电极反应式为C．若换成阳离子交换膜，电池将不能正常使用D．K分别与M、N连接时，在电解质溶液中的移动方向相反1.原电池构成条件(1)一看反应：看是否有能自发进行的氧化还原反应发生(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)。(2)二看两电极：一般是活泼性不同的两电极。(3)三看是否形成闭合回路，形成闭合回路需三个条件：①电解质溶液；②两电极直接或间接接触；③两电极插入电解质溶液中。2.原电池原理的应用(1)比较金属的活动性强弱：原电池中，负极一般是活动性较强的金属，正极一般是活动性较弱的金属(或非金属)。(2)加快化学反应速率：氧化还原反应形成原电池时，反应速率加快。(3)用于金属的防护：将需要保护的金属制品作原电池的正极而受到保护。(4)设计制作化学电源①首先将氧化还原反应分成两个半反应。②根据原电池的工作原理，结合两个半反应，选择正、负电极材料以及电解质溶液。3.二次电池的充放电规律(1)充电时电极的连接：充电的目的是使电池恢复其供电能力，因此负极应与电源的负极相连以获得电子，可简记为负接负后作阴极，正接正后作阳极。(2)工作时的电极反应式：同一电极上的电极反应式，在充电与放电时，形式上恰好是相反的；同一电极周围的溶液，充电与放电时pH的变化趋势也恰好相反。4.电解池阴阳两极上放电顺序(1)阴极：(与电极材料无关)。氧化性强的先放电，放电顺序：(2)阳极：若是活性电极作阳极，则活性电极首先失电子，发生氧化反应。若是惰性电极作阳极，放电顺序为【特别提醒】①阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是溶液(或熔融电解质)中的阳离子放电。②最常用、最重要的放电顺序为阳极：Cl－>OH－；阴极：Ag＋>Cu2＋>H＋。③电解水溶液时，K＋～Al3＋不可能在阴极放电，即不可能用电解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金属。5.用惰性电极电解电解质溶液的规律类型实例电极反应特点或反应式电解产物溶液pH变化溶液复原电解水型含氧酸H2SO4溶液中的H＋和OH－分别在阴阳两极放电：阴极：4H＋＋4e－===2H2↑阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑H2O2减小水强碱NaOH增大活泼金属的含氧酸盐KNO3不变电解电解质型无氧酸(氢氟酸除外)HCl电解质电离的阴阳离子分别在两极放电：阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑H2Cl2增大HCl不活泼金属的无氧酸盐CuCl2CuCl2CuCl2放氢生碱型活泼金属的无氧