届高考化学一轮专项提升电化学基础.docx

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届高考化学一轮专项提升电化学基础

2021届高考一轮复习化学

电化学基础

一、选择题

1．下图Ⅰ、Ⅱ分别是甲、乙两组同学将反应“AsO

＋2I－＋2H＋⇌AsO

＋I2＋H2O”设计成的原电池装置，其中C1、C2均为碳棒。

甲组向图Ⅰ烧杯中逐滴加入适量浓盐酸；乙组向图ⅡB烧杯中逐滴加入适量40%NaOH溶液。

下列叙述中正确的是（　　）

A．甲组操作时，电流表（A）指针发生偏转

B．甲组操作时，溶液颜色变浅

C．乙组操作时，C2作正极

D．乙组操作时，C1上发生的电极反应为I2＋2e－===2I－

2．一种处理垃圾渗透液并用其发电的装置示意图如图所示。

装置工作时，下列说法不正确的是（　　）

A．微生物细菌在氮的硝化中起氧化作用

B．盐桥中K＋向Y极移动

C．电子由Y极沿导线流向X极

D．Y极发生的反应为2NO

＋12H＋＋10e－===N2↑＋6H2O

3．下列关于电化学的叙述正确的是（　　）

A．图①两极均有气泡产生，滴加酚酞溶液时石墨一极变红

B．图②装置可以验证牺牲阳极的阴极保护法

C．图③可以模拟钢铁的吸氧腐蚀，碳棒一极的电极反应式：

O2＋2H2O＋4e－===4OH－

D．上述4个装置中，图①、②中Fe腐蚀速率较快，图③中Fe腐蚀速率较慢

4．某可充电电池的原理如图所示，已知a、b为惰性电极，溶液呈酸性。

充电时右槽溶液颜色由绿色变为紫色。

下列叙述正确的是（　　）

注：

V2＋为紫色　V3＋为绿色　

VO

为黄色　VO2＋为蓝色

A．放电时，H＋从左槽迁移进右槽

B．放电过程中，左槽溶液颜色由黄色变为蓝色

C．充电时，b极接直流电源正极，a极接直流电源负极

D．充电过程中，a极的电极反应式为VO

＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O

5．如图是电化学催化还原二氧化碳制备一氧化碳的装置示意图，质子交换膜将电解池分隔为阴极室和阳极室。

下列说法中正确的是（　　）

A．a是阴极

B．B极室的反应是CO2＋2e－＋2H＋===CO＋H2O

C．一段时间后，A极室中溶液的pH增大

D．电子由B极室流向A极室

6．我国科学家研制了一种新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。

下列叙述不正确的是（　　）

A．放电时，a电极反应为I2Br－＋2e－===2I－＋Br－

B．放电时，溶液中离子的数目增大

C．充电时，b电极每增重0.65g，溶液中有0.02molI－被氧化

D．充电时，a电极接外电源负极

7．一种可充电锂－空气电池如图所示。

当电池放电时，O2与Li＋在多孔碳材料电极处生成Li2O2－x（x＝0或1）。

下列说法正确的是（　　）

A．放电时，多孔碳材料电极为负极

B．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

D．充电时，电池总反应为Li2O2－x===2Li＋

O2

8．我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的NaCO2二次电池。

将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料，电池的总反应为：

3CO2＋4Na2Na2CO3＋C。

下列说法错误的是（　　）

A．放电时，ClO

向负极移动

B．充电时释放CO2，放电时吸收CO2

C．放电时，正极反应为：

3CO2＋4e－===2CO

＋C

D．充电时，正极反应为：

Na＋＋e－===Na

9．下图是利用盐桥电池从某些含碘物质中提取碘的两个装置

下列说法中正确的是

A．两个装置中，石墨I和石墨Ⅱ均作负极

B．碘元素在装置①中被还原，在装置②中被氧化

C．装置①、②中的反应生成等量的I2时，导线上通过的电子数之比为1∶5

D．装置①中MnO2的电极反应式为MnO2+2H2O+2e−=Mn2++4OH−

10．某兴趣小组使用甲烷燃料电池（如图甲所示）作为SO2传感器（如图乙所示）的电源，检测空气中SO2的含量。

下列说法错误的是

A．甲烷燃料电池M极的电极反应式为CH4-8e−+4O2−=CO2+2H2O

B．甲烷燃料电池的b端连接SO2传感器的c端

C．标准状况下，当甲烷燃料电池的N极消耗2.24L的O2时进入传感器的SO2为4.48L

D．每转移1mol电子，传感器中Ag/AgCl电极质量增加35.5g

11．新冠疫情期间某同学尝试在家自制含氯消毒剂。

用两根铅笔芯（C1和C2）、电源适配器和水瓶组装如图所示的装置。

接通电源观察到：

C1周围产生细小气泡，C2周围无明显现象；持续通电一段时间后，C2周围产生细小气泡。

此时停止通电，拔出电极，旋紧瓶塞，振荡摇匀，制备成功。

关于该实验的说法不正确的是（）

A．C1电极产生气泡原因：

B．可以用两根铁钉代替铅笔芯完成实验

C．自制消毒剂的总反应为：

NaCl+H2O

NaClO+H2↑

D．实验过程中要注意控制电压、开窗通风、导出氢气，确保安全

12．科学家近年发明了一种新型Zn−CO2水介质电池。

电池示意图如图，电极为金属锌和选择性催化材料，放电时，温室气体CO2被转化为储氢物质甲酸等，为解决环境和能源问题提供了一种新途径。

下列说法错误的是（）

A．放电时，负极反应为

B．放电时，1molCO2转化为HCOOH，转移的电子数为2mol

C．充电时，电池总反应为

D．充电时，正极溶液中OH−浓度升高

13．现有阳离子交换膜、阴离子交换膜、石墨电极和如图所示的电解槽。

利用氯碱工业中的离子交换膜技术原理,可电解Na2SO4溶液生产NaOH溶液和H2SO4溶液。

下列说法中不正确的是（　　）。

A.阳极反应式为4OH--4e-

2H2O+O2↑

B.从A口出来的是H2SO4溶液

C.b是阳离子交换膜,允许Na+通过

D.Na2SO4溶液从E口加入

二、非选择题

14．羟基自由基（·OH,电中性,O为-1价）是一种活性含氧微粒。

常温下,利用·OH处理含苯酚废水,

可将其转化为无毒的氧化物。

（1）·OH的电子式为　　　　　　　　。

（2）pH=3时Fe2+催化H2O2的分解过程中产生·OH中间体,催化循环反应如下。

将ⅱ补充完整。

ⅰ.Fe2++H2O2+H+

Fe3++H2O+·OH

ⅱ.　　+　 

　　+O2↑+2H+ 

（3）已知:

羟基自由基容易发生猝灭2·OH

H2O2。

用H2O2分解产生的·OH脱除苯酚,当其他条件不变时,不同温度下,苯酚的浓度随时间的变化如图1所示。

0~20min时,温度从40℃上升到50℃,反应速率基本不变的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

图1　　　　　　　　　图2

（4）利用电化学高级氧化技术可以在电解槽中持续产生·OH,使处理含苯酚废水更加高效,装置如图2所示。

已知a极主要发生的反应是O2生成H2O2,然后在电解液中产生·OH并迅速与苯酚反应。

①b极连接电源的　　　　极（填“正”或“负”）。

②a极的电极反应式为　。

③电解液中发生的主要反应方程式为 　。

15．将H2S转化为可再利用的资源是能源研究领域的重要课题。

（1）H2S的转化

Ⅰ

克劳斯法

Ⅱ

铁盐氧化法

Ⅲ

光分解法

①反应Ⅰ的化学方程式是________。

②反应Ⅱ：

____+1H2S=____Fe2++____S↓+____（将反应补充完整）。

③反应Ⅲ体现了H2S的稳定性弱于H2O。

结合原子结构解释二者稳定性差异的原因：

_______。

（2）反应Ⅲ硫的产率低，反应Ⅱ的原子利用率低。

我国科研人员设想将两个反应耦合，实现由H2S高效产生S和H2，电子转移过程如图。

过程甲、乙中，氧化剂分别是______。

（3）按照设计，科研人员研究如下。

①首先研究过程乙是否可行，装置如图。

经检验，n极区产生了Fe3+，p极产生了H2。

n极区产生Fe3+的可能原因：

ⅰ．Fe2+-e−=Fe3+

ⅱ．2H2O-4e−=O2+4H+，______________________（写离子方程式）。

经确认，ⅰ是产生Fe3+的原因。

过程乙可行。

②光照产生Fe3+后，向n极区注入H2S溶液，有S生成，持续产生电流，p极产生H2。

研究S产生的原因，设计如下实验方案：

______。

经确认，S是由Fe3+氧化H2S所得，H2S不能直接放电。

过程甲可行。

（4）综上，反应Ⅱ、Ⅲ能耦合，同时能高效产生H2和S，其工作原理如图。

进一步研究发现，除了Fe3+/Fe2+外，I

/I−也能实现如图所示循环过程。

结合化学用语，说明I3-/I-能够使S源源不断产生的原因：

________。

参考答案

一、选择题

1．D

解析：

D　[装置Ⅰ中的反应，AsO

＋2I－＋2H＋⇌AsO

＋I2＋H2O，当加入适量浓盐酸时，平衡向右移动，有电子转移，但电子不会沿导线通过，所以甲组操作时，电流表（A）指针不会发生偏转，但由于I2浓度增大，所以溶液颜色变深；向装置ⅡB烧杯中加入NaOH溶液中，C2上发生：

AsO

－2e－＋2OH－===AsO

＋H2O，电子沿导线到C1棒，I2＋2e－===2I－，所以C2为负极，C1为正极。

]

2．C

解析：

C　解析：

本题考查原电池原理在垃圾处理中的应用，涉及电子和离子的移动、电极反应式书写等。

由题图可知，NH3在X电极被氧化生成N2，NO

在Y电极被还原生成N2，则X极是负极，Y极是正极。

NH

经微生物硝化作用生成NO

，则微生物细菌在氮的硝化中起氧化作用，A正确；盐桥中阳离子移向正极，则盐桥中K＋向Y极移动，B正确；电子由负极流向正极，故电子由X极经导线流向Y极，C错误；Y电极上NO

被还原生成N2，电极反应式为2NO

＋12H＋＋10e－===N2↑＋6H2O，D正确。

3．C

解析：

C

解析　图①阳极为惰性电极石墨，电解时阳极产生Cl2，阴极产生H2，两极均有气泡产生，滴加酚酞溶液时Fe电极附近溶液变红，A错误。

牺牲阳极的阴极保护法利用的是原电池原理，将受保护的金属作原电池的正极，而图②为电解池，可验证外加电流的阴极保护法，B错误。

NaCl溶液呈中性，钢铁发生吸氧腐蚀，碳棒作正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，C正确。

图③中Fe作负极，腐蚀速率最快；图①和②中Fe作阴极，图④中铁作正极，均受到保护，不易被腐蚀，D错误。

4．B

解析：

　B

解析　充电时右槽溶液颜色由绿色变为紫色，即V3＋―→V2＋，充电时b作阴极，接直流电源负极，a极接直流电源正极，C错误；放电时，b是负极，a是正极，a极发生还原反应，化合价降低，即VO

―→VO2＋，左槽溶液颜色由黄色变为蓝色，H＋从右槽迁移进左槽，A错误，B正确；充电过程中，a极是阳极，电极反应式为VO2＋－e－＋H2O===VO

＋2H＋，D错误。

5．B

解析：

　B

解析　根据题意可知该装置是电解池，根据质子的流向知b是阴极，B极室是阴极室，发生的反应是CO2＋2e－＋2H＋===CO＋H2O，A极室发生的反应是2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，总反应是2CO2===2CO＋O2，A错误，B正确；A极室中溶液的pH不会增大，C错误；电子不能在电解质溶液中流动，D错误。

6．D

解析：

　D

解析　根据题图，放电时，a极的电极反应式为I2Br－＋2e－===2I－＋Br－，b极的电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，总反应为I2Br－＋Zn===Zn2＋＋Br－＋2I－，故b为原电池负极，a为原电池正极，A正确；放电时，由总反应可知离子数目增大，B正确；充电时，b极每增重0.65g，被还原的Zn2＋的物质的量为0.01mol，则消耗0.02molI－，C正确；充电时，a极发生氧化反应，做阳极，接电源正极，D错误。

7．D

解析：

　D

解析　放电时，O2与Li＋在多孔碳材料电极处反应，说明电池内，Li＋向多孔碳材料电极移动，因为阳离子移向正极，所以多孔碳材料电极为正极，A错误。

因为多孔碳材料电极为正极，外电路电子应该由锂电极流向多孔碳材料电极（由负极流向正极），B错误。

充电和放电时电池中离子的移动方向相反，放电时，Li＋向多孔碳材料电极移动，充电时向锂电极移动，C错误。

根据图示和上述分析，可知放电时，电池的正极反应是O2得电子与Li＋转化为Li2O2－x，电池的负极反应是单质Li失电子转化为Li＋，所以总反应为：

2Li＋

O2===Li2O2－x，充电时的反应与放电时的反应相反，所以充电时，电池总反应为Li2O2－x===2Li＋

O2，D正确。

8．D

解析：

　D

解析　放电时是原电池，ClO

向负极移动，A正确；电池的总反应为3CO2＋4Na2Na2CO3＋C，因此充电时释放CO2，放电时吸收CO2，B正确；放电时是原电池，正极是二氧化碳得到电子转化为碳，反应为：

3CO2＋4e－===2CO

＋C，C正确；充电时是电解池，正极与电源的正极相连，作阳极，发生失去电子的氧化反应，反应为2CO

＋C－4e－===3CO2，D错误。

9．C

解析：

C

【解析】两个装置中，①中左边碘离子化合价升高变为单质碘，因此石墨I作负极，②中左边碘酸根离子化合价降低变为单质碘，因此石墨Ⅱ作正极，故A错误；碘元素在装置①中化合价升高，被氧化，在装置②中化合价降低，被还原，故B错误；装置①、②中的反应生成1mol的I2时，导线上通过的电子数物质的量分别为2mol和10mol，导线上通过的电子数之比为1∶5，故C正确；装置①中MnO2的电极反应式应该为MnO2+4H++2e−=Mn2++2H2O，故D错误。

综上所述，答案为C。

10．C

解析：

C

【解析】甲烷燃料电池的M极为原电池的负极，失电子发生氧化反应，又以O2−为电解质，故其电极反应式为CH4-8e−+4O2−=CO2+2H2O，说法正确，A不选；甲烷燃料电池的b端为N极的一端，N极为原电池的正极，传感器中Ag/AgCl电极为电解池的阳极，失电子发生氧化反应，原电池的正极连接电解池的阳极，故甲烷燃料电池的b端连接SO2传感器的c端，说法正确，B不选；甲烷燃料电池的N极发生的电极反应为O2+4e−=2O2−，标准状况下，消耗2.24L即0.1mol的O2转移0.4mol电子，传感器中阴极的电极反应式是2HSO3-+2H++2e−=S2O

+2H2O，若转移0.4mol电子，应消耗0.4molHSO

，故应消耗标准状况下8.96L（0.4mol）的SO2，说法错误，C可选；传感器中Ag/AgCl电极发生的电极反应式为Ag-e−+Cl−=AgCl，每转移1mol电子，则有1molAg转化为1molAgCl，质量增加35.5g，说法正确，D不选；答案为C。

11．B

解析：

B

【解析】电解饱和食盐水，阳极会产生氯气，阴极会产生氢气，由于H2不溶于水且不与溶液中的其他物质反应，所以会直接溢出，而氯气会与电解过程中溶液中生成的NaOH反应转变为NaClO和NaCl，所以在制备过程中几乎不会溢出，则C1极为阴极，C2极为阳极。

A．由分析可知，C1极为阴极，阴极处产生了氢气，所以相关的电极反应式为：

2H2O+2e−=2OH−

+H2↑，故A正确；B．若用两个铁钉代替两个石墨电极，那么电解过程中阳极发生Fe的氧化，无法再产生氯气，也就无法获得含氯消毒剂，故B错误；C．由分析可知，电解过程中生成的氯气又会再与溶液中生成的NaOH反应转变为NaClO和NaCl，涉及的反应共有两步，分别为：

2NaCl+2H2O

2NaOH+H2↑+Cl2↑和2NaOH+Cl2=NaCl+NaClO+H2O，因此自制消毒剂的总反应为：

NaCl+H2O=NaClO+H2↑，故C正确；D．电压控制不得当，可能会导致副反应发生，或者反应速率很慢；由于电解过程中产生了氯气和氢气，所以要注意开窗通风，防止中毒和发生爆炸，故D正确；故选C。

【点睛】以电解饱和食盐水为原理，设计的简易装置，不能忽略的一个问题是没有隔膜，所以生成的阳极产生的氯气易与阴极产生的氢氧化钠溶液发生反应。

12．D

解析：

D

【解析】由题可知，放电时，CO2转化为HCOOH，即CO2发生还原反应，故放电时右侧电极为正极，左侧电极为负极，Zn发生氧化反应生成

；充电时，右侧为阳极，H2O发生氧化反应生成O2，左侧为阴极，

发生还原反应生成Zn，以此分析解答。

A．放电时，负极上Zn发生氧化反应，电极反应式为：

，故A正确，不选；B．放电时，CO2转化为HCOOH，C元素化合价降低2，则1molCO2转化为HCOOH时，转移电子数为2mol，故B正确，不选；C．充电时，阳极上H2O转化为O2，负极上

转化为Zn，电池总反应为：

，故C正确，不选；D．充电时，正极即为阳极，电极反应式为：

，溶液中H+浓度增大，溶液中c（H+）·c（OH−）=Kw，温度不变时，Kw不变，因此溶液中OH−浓度降低，故D错误，符合题意；答案选D。

【点睛】充放电电池，搞清楚对应的电极发生的反应。

13．D

解析：

D

【解析】阳极是氢氧根离子放电,发生的反应为4OH--4e-

2H2O+O2↑,A项正确;阳极上氢氧根离子放电产生氧气,同时生成氢离子,阳极附近生成硫酸,则从A口出来的是H2SO4溶液,B项正确;在阴极室一侧放置阳离子交换膜,只允许阳离子通过,则b是阳离子交换膜,允许Na+通过,C项正确;Na2SO4溶液从F口加入,D项错误。

二、非选择题

14．

（1）

（2）2Fe3++2·OH

2Fe2++O2↑+2H+

（3）从图1可知,0~20min,40~50℃,升高温度化学反应速率应该加快;但是温度升高羟基自由基发生猝灭（或温度升高过氧化氢分解产生氧气）,导致c（·OH）下降,所以,温度从40℃上升到50℃,反应速率基本不变

（4）①正

②O2+2e-+2H+

H2O2

③Fe2++H2O2+H+

Fe3++H2O+·OH（答案合理即可,如H2O2

2·OH,C6H6O+28·OH

6CO2+17H2O）

15．

（1）

↓2Fe3+212H+

O与S位于同主族，原子半径S>O，得电子能力S

（2）Fe3+、H+

（3）将

溶液换成H2S溶液

（4）I−在电极上放电：

。

I

在溶液中氧化H2S：

。

I−和I

循环反应

【解析】

（1）①H2S在氧气氧化作用下生成S，其化学方程式为：

↓；②H2S为Fe3+氧化为S，依据氧化还原反应规律可知，其离子方程式为：

2Fe3++1H2S=2Fe2++S↓+2H+，故答案为2Fe3+：

2；1；2H+；③O与S位于同主族，原子半径S>O，得电子能力S

（2）过程甲中，S元素化合价从-2价升高到0价，Fe元素从+3降低到+2价，则氧化剂为Fe3+；过程乙中，Fe元素从+2升高到+3价，H元素化合价从+1价降低到0价，则氧化剂为H+；（3）n极区产生了Fe3+，p极产生了H2，则n极为氧化反应，是原电池的负极，p极发生了还原反应是原电池的正极，负极区，除了Fe2+失电子生成Fe3+以外，也可能是水失电子生成的氧气将Fe2+氧化成Fe3+所致，其离子方程式为：

2H2O-4e−=O2+4H+，

；②为了研究S是由于H2S失电子发生氧化反应产生的，避免溶液中其他离子的干扰，需要将将

溶液换成H2S溶液，进行验证。

（4）根据上述工作原理可知，I

/I−能够使S源源不断产生，主要是因为I−在电极上放电：

。

I3-在溶液中氧化H2S：

。

I−和I

循环反应。