2021年各地高考化学真题分类汇编：电化学

2021高考化学真题

专题电化学

一、单选题

1.（2021•山东高考真题）以KOH溶液为离子导体，分别组成C&OH—Ch、N2H4—。2、

（CH3）2NNH2—02清洁燃料电池，下列说法正确的是

A.放电过程中，K+均向负极移动

B.放电过程中，KOH物质的量均减小

C,消耗等质量燃料，（CHRNNHL02燃料电池的理论放电量最大

D.消耗ImoKh时，理论上N2H4—。2燃料电池气体产物的体积在标准状况下为U.2L

【答案】C

【解析】

A.放电过程为原电池工作原理，所以钾离子均向正极移动，A错误；

B.根据上述分析可知，N2H4-。2清洁燃料电池的产物为氮气和水，其总反应中未消耗KOH,

所以KOH的物质的量不变，其他两种燃料电池根据总反应可知，KOH的物质的量减小，B错

误；

C.理论放电量与燃料的物质的量和转移电子数有关，设消耗燃料的质量均为mg,则甲醉、

mg/mg/

N2H4和（CH3）2NNH2放电量（物质的量表达式）分别是：”/46、&X4、

32g/mol32g/mol

“，，X16,通过比较可知（CH3）2NNH2理论放电量最大，C正确；

60g/mol

D.根据转移电子数守恒和总反应式可知，消耗ImolO?生成的氮气的物质的量为Imol,在标

准状况下为22.4L,D错误；

故选C。

2.（2021•浙江）某全固态薄膜锂离子电池截面结构如图所示，电极A为非晶硅薄膜，充电时

Li，得电子成为Li嵌入该薄膜材料中；电极B为Lie。。?薄膜；集流体起导电作用。下列说法

不正碗的是

A.充电时，集流体A与外接电源的负极相连

B.放电时，外电路通过amol电子时，LiPON薄膜电解质损失amolLi+

C.放电时，电极B为正极，反应可表示为Li|_xCoO2+xLr+xe=LiCoO2

D.电池总反应可表示为LixSi+Li-CoOz、*、Si+LiCo()2

【答案】B

【解析】

A.由图可知，集流体A与电极A相连，充电时电极A作阴极，故充电时集流体A与外接电

源的负极相连，A说法正确；

B.放电时，外电路通过amol电子时，内电路中有amolLi*通过UPON薄膜电解质从负极

迁移到正极，但是LiPON薄膜电解质没有损失Li*,B说法不正确；

C.放电时，电极B为正极，发生还原反应，反应可表示为LiiCoO2+xLi++xe-=LiCoC)2,

C说法正确；

D.电池放电时，嵌入在非晶硅薄膜中的锂失去电子变成Li,，正极上Li-Co。？得到电子和

充电

+

Li变为LiCoO2,故电池总反应可表示为LzxSi+Li^CoO,=Si+LiCoO,,D说法正确。

综上所述，相关说法不正确的是B,本题选B。

3.(2021•全国高考真题)乙醛酸是一种重要的化工中间体，可果用如下图所示的电化学装置

合成。图中的双极膜中间层中的H?。解离为H+和OH，并在直流电场作用下分别问两极迁

移。下列说法正确的是

电源

OOO

HH

H&CC

-石

墨

铅-C使

亿

电电

极极

、O0

IIII

HO—C—C—0H

（乙二酸）（乙醛酸）

饱和乙二酸溶液双极膜乙二醛+KBr酸溶液

A.KBr在上述电化学合成过程中只起电解质的作用

oo

OOnn+HO

B.阳极上的反应式为：।II+2H++2e-=ee2

HO-C-C-OH

C.制得2moi乙醛酸，理论上外电路中迁移了Imol电子

D.双极膜中间层中的H*在外电场作用下向铅电极方向迁移

【答案】D

【解析】

A.KBr在上述电化学合成过程中除作电解质外，同时还是电解过程中阳极的反应物，生成的

Br2为乙二醛制备乙醛酸的中间产物，故A错误；

B.阳极上为Br失去电子生成Bn,Br2将乙二醛氧化为乙醛酸，故B错误；

C.电解过程中阴阳极均生成乙醛酸，Imol乙二酸生成Imol乙醛酸转移电子为2moi,Imol

乙二醛生成Imol乙醛酸转移电子为2moi，根据转移电子守恒可知每生成Imol乙醛酸转移电

子为Imol,因此制得2moi乙醛酸时，理论上外电路中迁移了2moi电子，故C错误；

D.由上述分析可知，双极膜中间层的H+在外电场作用下移向阴极，即H+移向铅电极，故D

正确；

综上所述，说法正确的是D项，故答案为D。

4.（2021•广东高考真题）钻（Co）的合金材料广泛应用于航空航天、机械制造等领域。如图为

水溶液中电解制备金属钻的装置示意图。下列说法正确的是

A.工作时，i室和n室溶液的PH均增大

B.生成1molCo,I室溶液质量理论上减少16g

C.移除两交换膜后，石墨电极上发生的反应不变

D.电解总反应：2Co2++2H,0—2Co+O,T+4H+

【答案】D

【解析】

A.由分析可知，放电生成的氢离子通过阳离子交换膜由I室向II室移动，使n室中氢离子浓

度增大，溶液pH减小，故A错误；

B.由分析可知，阴极生成Imol钻，阳极有Imol水放电，则I室溶液质量减少18g,故B错

误；

C.若移除离子交换膜，氯离子的放电能力强于水，氯离子会在阳极失去电子发生氧化反应生

成氯气，则移除离子交换膜，石墨电极的电极反应会发生变化，故C错误；

D.由分析可知，电解的总反应的离子方程式为2co2++2H2O通电2Co+O2T+4H+,故D正确;

故选D。

5.（2021•广东高考真题）火星大气中含有大量C02,一种有CO?参加反应的新型全固态电池

有望为火星探测器供电。该电池以金属钠为负极，碳纳米管为正极，放电时

A.负极上发生还原反应B.C。?在正极上得电子

C.阳离子由正极移向负极D.将电能转化为化学能

【答案】B

【解析】

根据题干信息可知，放电时总反应为4Na+3co2=2Na2cCh+C。

A.放电时负极上Na发生氧化反应失去电子生成Na+,故A错误；

B.放电时正极为C02得到电子生成C,故B正确；

C.放电时阳离子移向还原电极，即阳离子由负极移向正极，故C错误；

D.放电时装置为原电池，能量转化关系为化学能转化为电能和化学能等，故D错误；

综上所述，符合题意的为B项，故答案为B。

6.（2021•河北高考真题）K-Ch电池结构如图，a和b为两个电极，其中之一为单质钾片。

关于该电池，下列说法错误的是

有机电解'质1有疝电解质2

A.隔膜允许K+通过，不允许02通过

B.放电时，电流由b电极沿导线流向a电极；充电时，b电极为阳极

C.产生lAh电量时，生成KCh的质量与消耗Ch的质量比值约为2.22

D.用此电池为铅酸蓄电池充电，消耗3.9g钾时，铅酸蓄电池消耗0.9g水

【答案】D

【解析】

A.金属性强的金属钾易与氧气反应，为防止钾与氧气反应，电池所选择隔膜应允许K+通过,

不允许。2通过，故A正确；

B.由分析可知，放电时，a为负极，b为正极，电流由b电极沿导线流向a电极，充电时，b

电极应与直流电源的正极相连，做电解池的为阳极，故B正确；

C.由分析可知，生成Imol超氧化钾时，消耗Imol氧气，两者的质量比值为lmolX71g/mol：

1molX32g/mol^2.22：I,故C正确；

D.铅酸蓄电池充电时的总反应方程式为2PbSO4+2H2O=PbO2+Pb+2H2sO4,反应消耗2moi

水，转移2moi电子，由得失电子数目守恒可知，耗3.9g钾时，铅酸蓄电池消耗水的质量为

痴而X18g/mol=1.8g,故D错误;

故选D。

7.（2021•湖南高考真题）锌漠液流电池是一种先进的水溶液电解质电池，广泛应用于再生能

源储能和智能电网的备用电源等。三单体串联锌溟液流电池工作原理如图所：

循环回路

下列说法错误的是

A.放电时，N极为正极

B.放电时，左侧贮液器中ZnBr?的浓度不断减小

C.充电时，M极的电极反应式为Zn2++2e-=为

D.隔膜允许阳离子通过，也允许阴离子通过

【答案】B

【解析】

A.由分析可知，放电时，N电极为电池的正极，故A正确；

B.由分析可知，放电或充电时，左侧储液器和右侧储液器中漠化锌的浓度维持不变，故B错

误；

C.由分析可知，充电时，M电极与直流电源的负极相连，做电解池的阴极，锌离子在阴极上

得到电子发生还原反应生成锌，电极反应式为Z**+2e-=Zn,故C正确；

D.由分析可知，放电或充电时，交换膜允许锌离子和滨离子通过，维持两侧滨化锌溶液的浓

度保持不变，故D正确；

故选B。

8.（2021•全国高考真题）沿海电厂采用海水为冷却水，但在排水管中生物的附着和滋生会阻

碍冷却水排放并降低冷却效率，为解决这一问题,通常在管道口设置一对惰性电极（如图所示）,

通入一定的电流。

下列叙述错误的是

A.阳极发生将海水中的C「氧化生成CU的反应

B.管道中可以生成氧化灭杀附着生物的NaClO

C.阴极生成的H2应及时通风稀释安全地排入大气

D.阳极表面形成的Mg（OH）2等积垢需要定期清理

【答案】D

【解析】

A.根据分析可知，阳极区海水中的C1一会优先失去电子生成CL,发生氧化反应，A正确；

B.设置的装置为电解池原理，根据分析知，阳极区生成的C12与阴极区生成的OH-在管道中

会发生反应生成NaCl、NaClO和H2O,其中NaClO具有强氧化性，可氧化灭杀附着的生物，

B正确；

C.因为H2是易燃性气体，所以阳极区生成的H2需及时通风稀释，安全地排入大气，以排除

安全隐患，C正确；

D.阴极的电极反应式为：2H2O+2e=H2T+2OH,会使海水中的Mg2+沉淀积垢，所以阴极表面

会形成Mg（OH）2等积垢需定期清理，D错误。

故选D。

9.（2021•浙江高考真题）银镉电池是二次电池，其工作原理示意图如下（L为小灯泡，Ki、

Q为开关，a、b为直流电源的两极）。

下列说法不氐确的是

A.断开K2、合上Ki,银镉电池能量转化形式：化学能一电能

B.断开Ki、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

放电

D.银镉二次电池的总反应式：Cd+2NiOOH+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2

充电

【答案】C

【解析】

A.断开K2、合上K”为放电过程，银镉电池能量转化形式：化学能一电能，A正确；

B.断开Ki、合上K2,为充电过程，电极A与直流电源的负极相连，电极A为阴极，发生还

原反应，电极反应式为Cd(OH)2+2e-=Cd+2OH;B正确；

C.电极B发生氧化反应的电极反应式为2Ni(OH)2-2e-+20H=2NiOOH+2H20,则电极A发生

还原反应的电极反应式为Cd(OH)2+2e-=Cd+2OH;此时为充电过程，总反应为

Cd(OH)2+2Ni(OH)2=Cd+2NiOOH+2H2O,溶液中KOH浓度减小，C错误；

D.根据分析，放电时总反应为Cd+2NiOOH+2H2O=Cd(OH)2+2Ni(OH)2,则银镉二次电池总反

放电

应式为Cd+2NiOOH+2H2。？Cd(OH)2+2Ni(OH)2,D正确；

充电

答案选C。

二、工业流程题

10.(2021•山东高考真题)工业上以铭铁矿(FeCmO』，含Al、Si氧化物等杂质)为主要原料制

备红帆钠(Na2Cr2O7・2H2O)的工艺流程如图。回答下列问题：

母液

蒸发冷却

结晶结晶

滤渣滤渣副产品Na2Cr2O7-2H2O

⑴焙烧的目的是将FeCrzCh转化为NazCrth并将AI、Si氧化物转化为可溶性钠盐，焙烧时

气体与矿料逆流而行，目的是一。

（2）矿物中相关元素可溶性组分物质的量浓度c与pH的关系如图所示。当溶液中可溶组分浓

(

T

I

S

M

中和时pH的理论范围为一；酸化的目的是一；Fe元素在一（填操作单元的名称）过程中除

去。

（3）蒸发结晶时，过度蒸发将导致一；冷却结晶所得母液中，除NazCmCh外，可在上述流程

中循环利用的物质还有—o

（4）利用膜电解技术（装置如图所示），以NazCMh为主要原料制备NazCnCh的总反应方程式

通电

为：4Na2CrO4+4H2O2Na2Cr2O7+4NaOH+2H2t+O2t（）则NazCmCh在一（填“阴”

或“阳”）极室制得，电解时通过膜的离子主要为

【答案】增大反应物接触面积，提高化学反应速率4.5<pH<9.3使

2CrO1+2H+^^Cr2O，+H2。平衡正向移动，提高NaaCgCh的产率浸取所得

+

溶液中含有大量Na2soolOFhOH2SO4阳Na

【解析】

(1)焙烧时气体与矿料逆流而行，目的是利用热量使O2向上流动，增大固体与气体的接触面积,

提高化学反应速率，故答案为：增大反应物接触面积，提高化学反应速率。

(2)中和时调节溶液pH目的是将A10；、SiO：转化为沉淀过滤除去，由图可知，当溶液

pH24.5时，AP除尽，当溶液pH>9.3时，ESiCh会再溶解生成SiO：,因此中和时pH的

理论范围为4.5<pH<9.3；将A1元素和Si元素除去后，溶液中Cr元素主要以Cr?。；和

+

CrO；存在，溶液中存在平衡：2CrO；-+2H^^Cr2O？-+H2O,降低溶液pH,平衡正

向移动，可提高NazCnCh的产率；由上述分析可知，Fe元素在“浸取”操作中除去，故答案

为：4.5<pH<9.3；使2CrO:+2H+^=±Cr2O；+H2。平衡正向移动，提高NazCrzCh

的产率；浸取。

⑶蒸发结晶时，Na2sO,主要以Na2s(VIOHzO存在，Na2s0尸10比0的溶解度随温度升高先

增大后减小，若蒸发结晶时，过度蒸发将导致所得溶液中含有大量Na2sO4TOH2O；由上述分

析可知，流程中循环利用的物质除Na2Cr2Ch外，还有H2sCM,故答案为：所得溶液中含有大

量Na2soolOHzO；H2so4。

通电

(4)由4Na2CrO4+4H2O^―=2Na2Cr2O7+4NaOH+2H2t+02t可知，电解过程中实质是电

解水，阳极上水失去电子生成H-和02,阴极上门得到电子生成H2,由

2CrOj+2H+=^Cr2O：+H2。可知，Cr2。；在氢离子浓度较大的电极室中制得，即

NazCnCh在阳极室产生；电解过程中，阴极产生氢氧根离子，氢氧化钠在阴极生成，所以为

提高制备NazCmCh的效率，Na，通过离子交换膜移向阴极，故答案为：阳；Na\

三、原理综合题

11.（2021•湖南高考真题）氨气中氢含量高，是一种优良的小分子储氢载体，且安全、易储运,

可通过下面两种方法由氨气得到氢气。

方法I：氨热分解法制氢气

相关化学键的键能数据

化学键N三NH-HN-H

键能E/（kJ・mo『）946436.0390.8

一定温度下，利用催化剂将NH：分解为N?和H?。回答下列问题：

⑴反应2NH3（g）=N2（g）+3H?（g）AH=kJ-mol-1;

⑵已知该反应的A5=198.9J-moL-KT,在下列哪些温度下反应能自发进行？（填

标号）

A.25℃B.125℃C.225℃D.325℃

（3）某兴趣小组对该反应进行了实验探究。在一定温度和催化剂的条件下，将O.lmolNH：通入

3L的密闭容器中进行反应（此时容器内总压为200kPa）,各物质的分压随时间的变化曲线如图

所示。

①若保持容器体积不变，％时反应达到平衡，用H2的浓度变化表示0~%时间内的反应速率

1

V(H2)=molL--minT(用含乙的代数式表示)

②L时将容器体积迅速缩小至原来的一半并保持不变，图中能正确表示压缩后N2分压变化趋

势的曲线是(用图中a、b、c,d表示)，理由是；

③在该温度下，反应的标准平衡常数=。(已知：分压=总压x该组分物质的量分数,

/、g/\h

PGPH

萨,萨&

对于反应dD(g)+eE(g)=gG(g)+hH(g),K°=)，其中P=100kPa,pc、

PD\丝］

PH、PD、PE为各组分的平衡分压)。

方法II：氨电解法制氢气

利用电解原理，将氨转化为高纯氢气，其装置如图所示。

阴

离

子

H2

交

NH3换

膜

KOH溶液

(4)电解过程中OH-的移动方向为.(填“从左往右”或“从右往左”)

(5)阳极的电极反应式为

KOH溶液KOH溶液

0.02

【答案】+90.8CDb

A

开始体积减半，冲分压变为原来的2倍，随后由于加压平衡逆向移动，N2分压比原来2

倍要小从右往左

0.482NH3-6e-+60HHN2+6H2O

【解析】

⑴根据反应热=反应物的总键能-生成物的总键能，2NHKg)BN2(g)+3H2(g),

❷”=390.8kJ•mol-1x3x2-(946kJ-mol1+436.0kJ-mol-1x3)=+90.8kJ-mol'1，故答案为：+90.8；

3

(2)若反应自发