2010-2019年高考化学真题分类训练专题10 电化学(含解析)
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1、十年高考真题分类汇编十年高考真题分类汇编(2010-2019) 化学化学 专题专题 10 电化学电化学 题型一:原电池的工作原理、金属的电化学腐蚀与防护题型一:原电池的工作原理、金属的电化学腐蚀与防护.1 题型二:电解原理及应用题型二:电解原理及应用.20 题型三:原电池、电解池的综合考查题型三:原电池、电解池的综合考查.31 题型一:原电池的工作原理金属的电化学腐蚀与防护题型一:原电池的工作原理金属的电化学腐蚀与防护 1.(2019 全国全国 12)利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成,电池工作时 MV2+/MV+在电极与酶之间传递 电子,示意图如图所示。下列说法错误的是 A.相比现有工业
2、合成氨,该方法条件温和,同时还可提供电能 B.阴极区,在氢化酶作用下发生反应 H2+2MV2+2H+2MV+ C.正极区,固氮酶为催化剂,N2发生还原反应生成 NH3 D.电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动 【答案】【答案】B 【解析】【解析】本题考查原电池工作原理,涉及酶的特性、电极反应式的书写和电解质中离子迁移方向等知识, 考查的核心素养是证据推理与模型认知、 宏观辨识与微观探析。 由题图和题意知, 电池总反应是 3H2+N2 2NH3。该合成氨反应在常温下进行,并形成原电池产生电能,反应不需要高温、高压和催化剂,A 项正确; 观察题图知,左边电极发生氧化反应 MV+-e-MV2
3、+,为负极,不是阴极,B 项错误;正极区 N2在固氮酶 作用下发生还原反应 生成 NH3,C 项正确;电池工作时,H+通过交换膜,由左侧(负极区)向右侧(正极区)迁移,D 项正确。 【解后反思】【解后反思】分析装置图时,抓住粒子流向与物质转化,整体认识合成氨原理。联系原电池原理综合作出 判断。电解池的电极分阴极、阳极,阴极发生还原反应,阳极发生氧化反应;原电池的电极分正极、负极, 正极发生还原反应,负极发生氧化反应。 2.(2019 江苏江苏 10)将铁粉和活性炭的混合物用 NaCl 溶液湿润后,置于如图所示装置中,进行铁的电化学腐蚀 实验。下列有关该实验的说法正确的是 A.铁被氧化的电极反应
4、式为 Fe-3e-Fe3+ B.铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能 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 【答案】【答案】C 【解析】【解析】本题考查金属的电化学腐蚀,考查的核心素养是证据推理与模型认知。A 项,铁和炭的混合物用 NaCl 溶液湿润后构成原电池,铁作负极,铁失去电子生成 Fe2+,电极反应式为 Fe2e-Fe2+,错误; B 项,铁腐蚀过程中化学能除了转化为电能外,还可转化为热能等,错误;C 项,构成原电池后,铁腐蚀的 速率变快,正确;D 项,用水代替 NaCl 溶液,Fe 和炭也可以构成原电池,Fe 失去电子,空气中的 O2得到 电子
5、,铁发生吸氧腐蚀,错误。 3.(2019 浙江浙江 4 月选考月选考 12)化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。 下列说法不正确的是 A.甲:Zn2+向 Cu 电极方向移动,Cu 电极附近溶液中 H+浓度增加 B.乙:正极的电极反应式为 Ag2O+2e-+H2O2Ag+2OH- C.丙:锌筒作负极,发生氧化反应,锌筒会变薄 D.丁:使用一段时间后,电解质溶液的酸性减弱,导电能力下降 【答案】【答案】A 【解析】【解析】本题以铜锌原电池,钮扣式银锌电池,锌锰干电池和铅蓄电池为背景考查原电池的基本概念、工 作原理以及电极反应式的书写。 铜锌原电池(电解质溶液为硫酸)中铜作正极, 电极反应
6、为 +2e- H2, 故铜电极附近 H+浓度降低,A 项错误。 4.(2017 全国全国 I 11)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】【答案】C 【解析】【解析】 5.(2017 全国全国 III 11)全固态锂硫电池能量密度高、成本低,其工作原理如图所示,其中电极 a 常用掺有石墨 烯的 S8材料,电池
7、反应为:16Li+xS8=8Li2Sx(2x8)。下列说法错误的是( ) A电池工作时,正极可发生反应:2Li2S6+2Li+2e-=3Li2S4 B电池工作时,外电路中流过 0.02 mol 电子,负极材料减重 0.14 g C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】【答案】D 【解析】【解析】 6.(2017 江苏江苏 12)下列说法正确的是( ) A反应 N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的 H0 B地下钢铁管道用导线连接锌块可以减缓管道的腐蚀 C常温下,KspMg(OH)2=5.6 1012,pH=10 的含 Mg2+溶液中
8、,c(Mg2+)5.6104 mol L1 D常温常压下,锌与稀 H2SO4反应生成 11.2 L H2,反应中转移的电子数为 6.02 1023 【答案】【答案】BC 7.(2016 全国全国 II 11)MgAgCl 电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误的是( ) A负极反应式为 Mg-2e-=Mg2+ B正极反应式为 Ag+e-=Ag C电池放电时 Cl-由正极向负极迁移 D负极会发生副反应 Mg+2H2O=Mg(OH)2+H2 【答案】【答案】B 【解析】【解析】根据题意,电池总反应式为:Mg+2AgCl=MgCl2+2Ag,正极反应为:2AgCl+2e-= 2Cl-
9、+ 2Ag,负极 反应为:Mg-2e-=Mg2+,A 项正确,B 项错误;对原电池来说,阴离子由正极移向负极,C 项正确;由于镁 是活泼金属,则负极会发生副反应 Mg+2H2O=Mg(OH)2+H2,D 项正确;答案选 B。 8.(2016 浙江浙江 11)金属(M)空气电池(如图)具有原料易得、能量密度高等优点,有望成为新能源汽车和移动设 备的电源。该类电池放电的总反应方程式为:4M+nO2+2nH2O=4M(OH) n。已知:电池的理论比能量指单 位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。下列说法不正确 的是( ) A采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积,并有利于氧气扩散至电
10、极表面 B比较 Mg、Al、Zn 三种金属空气电池,Al空气电池的理论比能量最高 CM空气电池放电过程的正极反应式:4Mn+nO2+2nH2O+4ne=4M(OH)n D在 Mg空气电池中,为防止负极区沉积 Mg(OH)2,宜采用中性电解质及阳离子交换膜 【答案】【答案】C 9.(2016 海南海南 10)某电池以 K2FeO4和 Zn 为电极材料,KOH 溶液为电解溶质溶液。下列说法正确的是( ) AZn 为电池的负极科_网 Z_X_X_K B正极反应式为 2FeO42+ 10H+6e=Fe2O3+5H2O C该电池放电过程中电解质溶液浓度不变 D电池工作时向负极迁移 【答案】【答案】AD
11、【解析】【解析】 A 根据化合价升降判断, Zn 化合价只能上升, 故为负极材料, K2FeO4为正极材料, 正确; B KOH 溶液为电解质溶液,则正极反应式为 2FeO42 +6e+8H2O =2Fe(OH)3+10OH,错误;C该电池放电过程中 电解质溶液浓度减小,错误;D电池工作时阴离子 OH向负极迁移,正确;故选 AD。 10.(2016 上海上海 8)图 1 是铜锌原电池示意图。图 2 中,x 轴表示实验时流入正极的电子的物质的量,y 轴表示 ( ) OH A铜棒的质量 Bc(Zn2+) Cc(H+) Dc(SO42-) 【答案】【答案】C 11.(2016 天津天津 3)下列叙述
12、正确的是( ) A使用催化剂能够降低化学反应的反应热(H) B金属发生吸氧腐蚀时,被腐蚀的速率和氧气浓度无关 C原电池中发生的反应达平衡时,该电池仍有电流产生 D在同浓度的盐酸中,ZnS 可溶而 CuS 不溶,说明 CuS 的溶解度比 ZnS 的小 【答案】【答案】D 【解析】【解析】A使用催化剂不能改变化学反应的反应热(H) ,错误;B金属发生吸氧腐蚀时,被腐蚀的速 率和氧气浓度有关,氧气的浓度越大,腐蚀速率越快,错误;C原电池中发生的反应达到平衡时,两端就 不存在电势差了,无法形成电压驱动电子移动,无法形成电流,错误;D根据 Ksp的计算公式,二者化学 式形式相似,在同浓度的盐酸中,ZnS
13、 可溶而 CuS 不溶,说明 CuS 的溶解度比 ZnS 的小,正确;故选 D。 12.(2016 天津天津 4)锌铜原电池装置如图所示,其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过,下列有关叙述 正确的是( ) A铜电极上发生氧化反应 B电池工作一段时间后,甲池的 c(SO42 )减小 C电池工作一段时间后,乙池溶液的总质量增加 D阴阳离子离子分别通过交换膜向负极和正极移动,保持溶液中电荷平衡 【答案】【答案】C 【解析】【解析】由图像可知该原电池反应原理为 Zn+ Cu2 = Zn2+ Cu,故 Zn 电极为负极失电子发生氧化反应,Cu 电极为正极得电子发生还原反应,故 A 项错误;该装置中为
14、阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过,故 两池中 c(SO42)不变,故 B 项错误;电解过程中溶液中 Zn2由甲池通过阳离子交换膜进入乙池,乙池中 Cu2 +2e= Cu,故乙池中为 Cu2Zn2,摩尔质量 M(Zn2)M(Cu2)故乙池溶液的总质量增加,C 项正确;该 装置中为阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过,电解过程中溶液中 Zn2由甲池通过阳离子交换膜进入 乙池保持溶液中电荷平衡,阴离子并不通过交换膜,故 D 项错误;本题选 C。 13.(2015 全国全国 I 11)微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置,其工作原理如图所示。 下列有关微生物电池的说法错误的是(
15、) A正极反应中有 CO2生成 B微生物促进了反应中电子的转移 C质子通过交换膜从负极区移向正极区 D电池总反应为 C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O 【答案】【答案】A 【解析】【解析】 14.(2015 上海上海 14)研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示。下列有关说法错误的是( ) Ad 为石墨,铁片腐蚀加快 Bd 为石墨,石墨上电极反应为:O2 + 2H2O + 4e 4OH Cd 为锌块,铁片不易被腐蚀 Dd 为锌块,铁片上电极反应为:2H+ + 2e H2 【答案】【答案】D 【解析】【解析】由于活动性:Fe石墨,所以铁、石墨及海水构成原电池,Fe 为负极,失去电子被氧化变为
16、 Fe2+ 进入溶液,溶解在海水中的氧气在正极石墨上得到电子被还原,比没有形成原电池时的速率快,正确。B.d 为石墨,由于是中性电解质,所以发生的是吸氧腐蚀,石墨上氧气得到电子,发生还原反应,电极反应为: O2 + 2H2O + 4e 4OH,正确。C.若 d 为锌块,则由于金属活动性:ZnFe,Zn 为原电池的负极,Fe 为正 极,首先被腐蚀的是 Zn,铁得到保护,铁片不易被腐蚀,正确。D. d 为锌块,由于电解质为中性环境,发 生的是吸氧腐蚀,在铁片上电极反应为:O2 + 2H2O + 4e 4OH,错误。 15.(2015 江苏江苏 10)一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电
17、池的说法正确的是( ) A反应 CH4H2O3H2CO,每消耗 1molCH4转移 12mol 电子 B电极 A 上 H2参与的电极反应为:H22OH 2e=2H 2O = 点燃 = 通电 = 电解 = 催化剂 C电池工作时,CO32 向电极 B 移动 D电极 B 上发生的电极反应为:O22CO24e =2CO 3 2 【答案】【答案】D 【解析】【解析】 16.(2015 重庆重庆 4)我国古代青铜器工艺精湛,有很高的艺术价值和历史价值,但出土的青铜器大多受到环境 腐蚀,故对其进行修复和防护具有重要意义。 (1)原子序数为 29 的铜元素位于元素周期表中第 周期。 (2)某青铜器中 Sn、P
18、b 的质量分别为 119g、20.7g,则该青铜器中 Sn 和 Pb 原子的数目之比为 。 (3)研究发现,腐蚀严重的青铜器表面大都存在 CuCl。关于 CuCl 在青铜器腐蚀过程中的催化作用,下列叙 述正确的是 。 A降低了反应的活化能 B增大了反应的速率 C降低了反应的焓变 D增大了反应的平衡常数 (4)采用局部封闭法可以防止青铜器进一步被腐蚀。 如将糊状Ag2O涂在被腐蚀部位, Ag2O与有害组分CuCl 发生复分解反应,该化学方程式为 。 (5)题 11 图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图。 腐蚀过程中,负极是 (填图中字母a或b或c); 环境中的 Cl-扩散到孔口,并与
19、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,其离子方 程式为 ; 若生成 4.29 g Cu2(OH)3Cl,则理论上耗氧体积为 L(标准状况)。 【答案】【答案】(1)四 (2)101 (3)A、B (4)Ag2O2CuCl=2AgClCu2O (5)c 2Cu2 3OHCl=Cu 2(OH)3Cl 0.448 【解析】【解析】(1)A催化剂降低了反应的活化能,增大活化分子百分数,故 A 正确; B催化剂降低了反应的 活化能,增大活化分子百分数,增大活化分子之间的碰撞机会,所以反应速率增大,故 B 正确;C催化剂 改变反应路径,但焓变不变,故 C 错误;D平衡常数只与
20、温度有关,温度不变,平衡常数不变,与催化剂 无关,故 D 错误;故选 AB; (2)Ag2O 与有害组分 CuCl2发生复分解反应,则二者相互交换成分生成另外的两种化合物, 反应方程式为 Ag2O+CuCl2=2AgCl+CuO,故答案为:Ag2O+CuCl2=2AgCl+CuO; (3)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;nCu2(OH)3Cl=4.
21、29g 214.5g/mol=0.02mol,根据转移电子得 n(O2)=0.02mol,V(O2)=0.02mol 22.4L/mol=0.448L,故答案为:2Cu2+3OH-+Cl-=Cu2(OH)3Cl;0.448 17.(2014 天津天津 6)已知:锂离子电池的总反应为 LixCLi1xCoO2 CLiCoO2 锂硫电池的总反应 2LiS Li2S 有关上述两种电池说法正确的是( ) A锂离子电池放电时, Li 向负极迁移 B锂硫电池充电时,锂电极发生还原反应 C理论上两种电池的比能量相同 D下图表示用锂离子电池给锂硫电池充电 【答案】【答案】B 【解析】【解析】A、电池工作时,阳
22、离子(Li )向正极迁移,A 项错误;B、锂硫电池充电时,锂电极上发生 Li得 电子生成 Li 的还原反应,B 项正确;C、两种电池负极材料不同,故理论上两种电池的比能量不相同,C 项错误;D、根据电池总反应知,生成碳的反应是氧化反应,因此碳电极作电池的负极,而锂硫电池中单质 锂作电池的负极,给电池充电时,电池负极应接电源负极,即锂硫电池的锂电极应与锂离子电池的碳电极 相连,D 项错误。 18.(2014 全国全国 II 12)2013年3月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系。下列叙述错误的是 Aa 为电池的正极 B电池充电反应为 LiMn2O4=Li1-xMn2O4+xLi C放
23、电时,a 极锂的化合价发生变化 D放电时,溶液中的 Li+从 b 向 a 迁移 【答案】【答案】C 【解析】【解析】根据题给装置图判断,电极 b 是原电池的负极,电极反应式为 Li-e- =Li+,电极 a 是原电池的正极, 电极反应为 LiMn2O4 +xLi +xe- =Li1-xMn2O4。A、综上所述,a 是原电池的正极,A 正确;B、根据正负极的 电极反应可知,电池充电反应为 LiMn2O4=Li1-xMn2O4+xLi,B 正确;C、放电时,a 极锰的化合价发生变化, Li 的化合价没有变化,C 错误;D、放电时,溶液中的 Li+从 b 向 a 迁移,D 正确。 19.(2014
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