专题13 电化学综合-高考化学易错题（解析版）

1．曾在南充求学和工作过的青年学者孙旭平及其领衔团队，近日成功利用Mo2N纳米催化剂在0.1mol·L−1盐酸溶液中进行电催化固氮，装置如图所示，在一定电压下具有较高的产氨速率。下列判断错误的是A．Mo2N/GCE电极为阴极B．溶液中H+通过隔膜向MoN/GCE电极区迁移C．Mo2N/GCE电极区反应式为N2+6H++6e−====2NH3D．为提高溶液的导电性，可在石墨电极区加入适量的盐酸【答案】D2．科学家预言，被称为“黑金”的“新材料之王”石墨烯将“彻底改变21世纪”。中国华为研发人员利用锂离子能在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性，已在世界上率先开发出石墨烯电池，电池反应式为LixC6+Li1－xCoO2C6+LiCoO2，其工作原理如图。下列关于该电池的说法正确的是A．有设计师建议该电池采用隔膜效果更好，可选用质子交换膜B．放电时，LiCoO2极发生的电极反应为：LiCoO2－xe−＝Li1－xCoO2+xLi+C．石墨烯电池通过提高储锂容量进而提高能量密度，废旧的该电池进行“放电处理”让Li+嵌入LiCoO2中而有利于回收D．石墨烯电池充电时LiCoO2极与电源负极相连【答案】C3．铝石墨双离子电池是一种全新的低成本、高效能电池，反应原理为，电池结构如图所示。下列说法正确的是A．放电时，外电路中电子向铝锂电极移动B．充电时，应将铝石墨电极与电源负极相连C．放电时，正极反应式为Cx(PF6)+e−=xC+PF6−D．充电时，若电路中转移1mol电子，则阴极质量增加9g【答案】C【解析】A.放电过程为原电池原理，外电路电子从负极流出，流向正极。根据反应总方程式可知，该装置放电过程中，锂元素化合价升高发生氧化反应，碳元素化合价降低发生还原反应，所以铝锂电极做负极，铝石墨电极做正极，则外电路电子向铝石墨电极移动，故A项错误；B.充电过程为放电过程的逆过程，铝石墨电极作为阳极与电源的正极相连，故B项错误；C.放电时正极发生还原反应，其电极反应式可表示为：Cx(PF6)+e−=xC+PF6−，故C项正确；D.充电时，阴极锂离子发生还原反应，电极反应为：Al+Li++e-═AlLi，所以转移1mole-，阴极电极从Al变为AlLi将增重1mol×7g/mol=7g，故D项错误。4．一种钌（Ru）基配合物光敏染料敏化太阳能电池的示意图如下。电池工作时发生的反应为：下列关于该电池叙述错误的是A．电池中镀Pt导电玻璃为正极B．电池工作时，I－离子在镀Pt导电玻璃电极上放电C．电池工作时，电解质中I－和I3－浓度不会减少D．电池工作时，是将太阳能转化为电能【答案】B5．如图所示装置Ⅰ是一种可充电电池，装置Ⅱ为电解池．离子交换膜只允许Na+通过，充放电的化学方程式为2Na2S2+NaBr3Na2S4+3NaBr。闭合开关K时，b极附近先变红色。下列说法正确的是A．闭合K后，a电极上有气体产生B．装置Ⅰ中电子由B经过交换膜移向AC．装置Ⅰ充电时，电极A的电极反应式：2Na2S2－2e—═Na2S4+2Na+D．当有0.01molNa+通过离子交换膜时，b电极上析出标准状况下的气体112mL【答案】D6．我国对可呼吸的钠——二氧化碳电池的研究取得突破性进展，该电池的总反应式为：4Na＋3CO22Na2CO3＋C，其工作原理如图所示(放电时产生的碳酸钠固体储存于碳纳米管中)。关于该电池，下列说法错误的是A．放电时，当转移1mol电子时负极质量减轻23gB．充电时，Na＋从阳极向阴极移动C．放电时，正极反应式为3CO2＋4Na＋＋4e－=2Na2CO3＋CD．可以用乙醇代替TEGDME作有机溶剂【答案】D7．实验表明新型钠离子聚合物电池正负极材料均表现出较快的电极反应动力学，使得电池具备高功率性能。其放电时的工作原理如图，下列说法正确的是A．放电时，高聚物发生还原反应B．充电时，阳极的电极反应式为3I-+2e-=I3-C．充电时，电极A接电源负极D．放电时，当转移0.5mol电子，NaI溶液中增加0.5NA个Na+【答案】D【解析】A.放电时，电子转移方向可知，高聚物在负极失电子发生氧化反应，A错误；B.充电时，原电池正极为电解池的阳极，阳极的电极反应式为3I--2e-=I3-，B错误；C.充电时，电极A接电源正极，作阳极，发生氧化反应，C错误；D.结合放电过程中的电极反应式、电子守恒、电荷守恒计算，放电时，当转移0.5mol电子时，I3-+2e-=3I-，必有0.5mol钠离子通过阳离子交换膜进入正极室，故NaI溶液中增加0.5NA个Na+，D正确。8．国内某科技研究小组首次提出一种新型的Li+电池体系，该体系正极采用含有I-、Li+的水溶液，负极采用固态有机聚合物，电解质溶液采用LiNO3溶液，聚合物离子交换膜作为隔膜将液态正极和固态负极分隔开(原理示意图如图)。下列有关判断正确的是A．图甲是原电池工作原理图，图乙是电池充电原理图B．放电时，正极液态电解质溶液的颜色加深C．充电时，Li+从右向左通过聚合物离子交换膜D．放电时，负极的电极反应式为-2ne-=+2nLi+【答案】D9．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+xH2C．充电时，a极发生反应：4OH--4e-=2H2O+O2↑D．放电时，b极发生反应：H2+O2--2e-=H2O【答案】D【解析】A.根据装置图可知放电时，a极上空气中的氧气得电子，发生还原反应，电极反应式为：O2+4e-=2O2-，A错误；B.放电时，负极室发生的反应为xH2O(g)+FeFeOx+xH2，则充电时发生的反应为FeOx+xH2xH2O(g)+Fe，B错误；C.充电时a极为阳极，发生氧化反应：2O2--4e-=O2↑，C错误；D.放电时，b极为负极，氢气失电子发生氧化反应：H2+O2--2e-=H2O，D正确。10．最近有科学家研发了一种新型锂空气电池，结构如下图所示。已知：①电解质由离子液体(离子能够自由移动，非溶液)和二甲基亚砜[(CH3)2SO]混合制成，可促进过氧化锂生成；②碳酸锂薄层的作用是让锂离子进入电解质，并阻止其它化合物进入该电极；③二硫化钼起催化作用。该装置工作时，下列叙述不正确的是A．放电时，a极发生氧化反应B．放电时的总反应为：2Li+O2=Li2O2C．充电时，Li+在电解质中由b极移向a极D．充电时，b极的反应式：Li2O2+2e-=2Li+O22-【答案】D11．微生物燃料电池在净化废水的同时能获得能源或得到有价值的化学产品，左图为其工作原理，右图为废水中Cr2O72-离子浓度与去除率的关系。下列说法不正确的是A．有机物被氧化，M为电源负极B．电池工作时，N极附近溶液pH增大C．Cr2O72-离子浓度较大时，可能会造成还原菌失活D．处理0.1molCr2O72－时有1.4molH＋从交换膜左侧向右侧迁移【答案】D12．下图是一种染料敏化太阳能电池的示意图。电池的一个电极由有机光敏染料(S)涂覆在TiO2纳米晶体表面制成，另一电极由导电玻璃镀铂构成，电池中发生的反应为：TiO2/STiO2/S*(激发态)TiO2/S*→TiO2/S++e－I+2e－→3I－2TiO2/S++3I－→2TiO2/S+I3-下列关于该电池叙述不正确的是A．电池工作时，I－在镀铂导电玻璃电极上放电B．电池工作时，是将太阳能转化为电能C．电池的电解质溶液中I－和I的浓度不会减少D．电池中镀铂导电玻璃为正极【答案】A13．某微生物燃料电池的工作原理如图所示，下列说法正确的是A．b极发生氧化反应B．高温下该电池效率更高C．若有机物为甲烷，则该电池整个过程的总反应式为：CH4+2O2=CO2+2H2OD．硫氧化菌参加的反应为：HS-+8e－+4H2O=SO42-+9H+【答案】C【解析】A.b是电池的正极，发生还原反应，A错误；B.在高温下硫酸盐还原菌、硫氧化菌会失去生物活性，因而在高温下微生物被杀死，效率更低，B错误；C.根据图示可知硫酸盐还原菌将SO42-还原为HS-，a电极有机物发生氧化反应转化为CO2，反应式为：CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+，硫氧化菌又将HS-转化为SO42-，b电极发生还原反应，电极反应为：O2+4e-+4H+=2H2O，总反应方程式为CH4+2O2=CO2+2H2O，C正确；D.负极上HS-在硫氧化菌作用下转化为SO42-，失电子，发生氧化反应，电极反应式是HS-+4H2O-8e-=SO42-+9H+，D错误。14．煤的电化学脱硫是借助煤在电解槽阳极发生的电化学氧化反应，将煤中黄铁矿(FeS2)或有机硫化物氧化成可溶于水的含硫化合物而达到净煤目的，下图是一种脱硫机理，则下列说法正确的是l—电极a2—黄铁矿3—MnSO4、H2SO4混合溶液4—未反应黄铁矿5一电解产品A．Mn3+充当了电解脱硫过程的催化剂B．电极a应与电源负极相连C．脱硫过程中存在的离子反应为：8H2O+FeS2+15Mn3+=Fe3++16H++2SO42－+15Mn2+D．阴极发生的反应：2H2O+2e－=4H++O2↑【答案】C15．宝鸡被誉为“青铜器之乡”，出土了大盂鼎、毛公鼎、散氏盘等五万余件青铜器。研究青铜器（含Cu、Sn等）在潮湿环境中发生的腐蚀对于文物保护和修复有重要意义。下图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图，下列说法不正确的是()A．青铜器发生电化学腐蚀，图中c作负极B．潮湿环境中Cl-浓度大有利于多孔粉状锈的生成C．若生成0.2molCu2(OH)3Cl，则消耗的O2体积为4.48LD．环境中的Cl−与正、负两极反应的产物作用生成a的离子方程式为2Cu2++3OH−+Cl−===Cu2(OH)3Cl↓【答案】C【解析】A项、根据图知，氧气得电子生成氢氧根离子、Cu失电子生成铜离子，发生吸氧腐蚀，则Cu作负极被氧化，腐蚀过程中，负极是c，故A正确；B项、Cl-扩散到孔口，并与正极反应产物氢氧根离子和负极反应产物铜离子作用生成多孔粉状锈Cu2（OH）3Cl，潮湿环境中Cl-浓度大，有利于多孔粉状锈Cu2（OH）3Cl的生成，故B正确；C项、未指明标准状态，无法计算消耗的O2体积，故C错误；D项、Cl-扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈Cu2（OH）3Cl，负极上生成铜离子、正极上生成氢氧根离子，所以该离子反应为氯离子、铜离子和氢氧根离子反应生成Cu2（OH）3Cl沉淀，离子方程式为2Cu2++3OH-+Cl-=Cu2（OH）3Cl↓，故D正确。16．电解絮凝净水可用如图装置模拟探究，下列叙述正确的是A．电子从X极经电解液流入Y极B．铝电极表面的反应有：Al-3e-=Al3+，4OH--4e-＝O2↑+2H2OC．Y的电极反应：Pb-2e-+SO42-=PbSO4D．电路每通过2mol电子，理论上电解池阴极上有22.4LH2生成【答案】B17．我国科学家成功研制出新型铝-石墨烯(Cn)可充电电池，电解质为阳离子(EMIM+)与阴离子(AlCl4-)组成的离子液体，该电池放电过程示意图如右。下列说法错误的是A．放电时铝为负极，发生氧化反应B．放电时正极的反应为：Cn＋AlCl4--e－=Cn[AlCl4]C．充电时石墨烯与电源的正极相连D．充电时的总反应为：3Cn＋4Al2Cl7-=Al＋4AlCl4-＋3Cn[AlCl4]【答案】B18．2018年初，我国科学家成功研制出铝－石墨烯电池。若手机使用该电池，1.1s即充满电并可连续使用半个月。电池的电解质为铝基离子液体(BMIM和AlCl3按一定比例配制而成)，主要阴离子为AlCl4－、Al2Cl7－。其电池如图所示，下列说法正确的是A．放电时，石墨烯作电池正极，发生氧化反应B．放电时，铝电极的电极反应式为Al－3e－+7AlCl4－=4Al2Cl7－C．充电时，Al与电源正极相连D．放电时，AlCl4－、Al2Cl7－向石墨烯移动【答案】B【解析】A.放电时是原电池，Al作负极，发生氧化反应，石墨烯正极上发生还原反应，故A错误；B.根据题意可知，电池中主要阴离子为AlCl4－、Al2Cl7－，且Al作负极，失去电子，电极方程式为：Al－3e－+7AlCl4－=4Al2Cl7－，故B正确；C.充电时，阴极得电子生成Al，所以Al应该连接电源负极，故C错误；D.放电时，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，即阴离子向Al移动，故D错误。19．支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是A．通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零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．通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整【答案】C20．锂—铜空气燃料电池是低成本高效电池。该电池通过一种复杂的铜“腐蚀”现象产生电能，其中放电过程为2Li＋Cu2O＋H2O===2Cu＋2Li+＋2OH－。下列说法不正确的是A．放电时，Li+透过固体电解质向Cu极移动B．通空气时，铜被腐蚀，产生Cu2OC．放电时，正极的电极反应式为:Cu2O＋2H++2e-===2Cu＋H2OD．整个反应过程中，氧化剂为O2【答案】C21．《科学美国人》评出的2016年十大创新科技之一的碳呼吸电池，电池原理如下图所示，已知草酸铝［Al2(C2O4)3］难溶于水，则下列说法正确的是A．该装置将电能转变为化学能B．正极的电极反应为C2O42－-2e-＝2CO2C．每生成1molAl2(C2O4)3，有6mol电子流过负载D．随着反应的进行草酸盐浓度不断减小【答案】C【解析】A.该装置属于燃料电池，将化学能变为电能，A错误；B.原电池正极上发生得电子的还原反应，正极的电极反应为2CO2+2e-＝C2O42－，B错误；C.每生成1molAl2(C2O4)3，负极就有2mol铝失电子，共失去有6mol电子，所以有6mol电子流过负载，C正确；D.根据原电池正负极反应可知，该反应总反应：2Al+6CO2=Al2(C2O4)3，从图示可以知道，所以随着反应的进行草酸盐浓度保持不变，D错误。22．H2S废气资源化的原理为：2H2S(g)+O2(g)=S2(s)+2H2O(l)ΔH=－632kJ·mol-1。下图为H2S燃料电池的示意图。下列说法正确的是A．电极b为电池的负极B．电极b上发生的电极反应为：O2+2H2O+4e－=4OH－C．电路中每流过4mol电子，电池会产生632kJ电能D．每34gH2S参与反应，有2mol

H+经质子膜进入正极区【答案】D23．钠—硫电池是一种以熔融金属钠和熔融非金属硫为电极材料，以陶瓷管为电解质隔膜的二次电池。如图所示为钠—硫电池的工作原理，根据图示