专题09 电化学基本原理-五年高考(15-19)化学试题分类汇编(解析版)
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1、2019年高考题12019新课标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,示意图如下所示。下列说法错误的是A相比现有工业合成氨,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NH3D电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动【答案】B【解析】【分析】由生物燃料电池的示意图可知,左室电极为燃料电池的负极,MV+在负极失电子发生氧化反应生成MV2+,电极反应式为MV+e= MV2+,放电生成的MV2+在氢化酶的作用下与H2反应生成H+和MV+,反应的方
2、程式为H2+2MV2+=2H+2MV+;右室电极为燃料电池的正极,MV2+在正极得电子发生还原反应生成MV+,电极反应式为MV2+e= MV+,放电生成的MV+与N2在固氮酶的作用下反应生成NH3和MV2+,反应的方程式为N2+6H+6MV+=6MV2+NH3,电池工作时,氢离子通过交换膜由负极向正极移动。【详解】A项、相比现有工业合成氨,该方法选用酶作催化剂,条件温和,同时利用MV+和MV2+的相互转化,化学能转化为电能,故可提供电能,故A正确;B项、左室为负极区,MV+在负极失电子发生氧化反应生成MV2+,电极反应式为MV+e= MV2+,放电生成的MV2+在氢化酶的作用下与H2反应生成H
3、+和MV+,反应的方程式为H2+2MV2+=2H+2MV+,故B错误;C项、右室为正极区,MV2+在正极得电子发生还原反应生成MV+,电极反应式为MV2+e= MV+,放电生成的MV+与N2在固氮酶的作用下反应生成NH3和MV2+,故C正确;D项、电池工作时,氢离子(即质子)通过交换膜由负极向正极移动,故D正确。故选B。【点睛】本题考查原池原理的应用,注意原电池反应的原理和离子流动的方向,明确酶的作用是解题的关键。22019新课标为提升电池循环效率和稳定性,科学家近期利用三维多孔海绵状Zn(3DZn)可以高效沉积ZnO的特点,设计了采用强碱性电解质的3DZnNiOOH二次电池,结构如下图所示。
4、电池反应为Zn(s)+2NiOOH(s)+H2O(l)ZnO(s)+2Ni(OH)2(s)。下列说法错误的是A三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积,所沉积的ZnO分散度高B充电时阳极反应为Ni(OH)2(s)+OH(aq)eNiOOH(s)+H2O(l)C放电时负极反应为Zn(s)+2OH(aq)2eZnO(s)+H2O(l)D放电过程中OH通过隔膜从负极区移向正极区【答案】D【解析】A、三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积,吸附能力强,所沉积的ZnO分散度高,A正确;B、充电相当于是电解池,阳极发生失去电子的氧化反应,根据总反应式可知阳极是Ni(OH)2失去电子转化为NiOOH,电极反应式为Ni
5、(OH)2(s)OH (aq) e NiOOH(s)H2O(l),B正确;C、放电时相当于是原电池,负极发生失去电子的氧化反应,根据总反应式可知负极反应式为Zn(s)2OH (aq) 2e ZnO(s)H2O(l),C正确;D、原电池中阳离子向正极移动,阴离子向负极移动,则放电过程中OH 通过隔膜从正极区移向负极区,D错误。答案选D。32019天津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B放电时,溶液中离子的数目增大C充电时,b电极每增重,溶液中有被氧化D充电时,a电极接外电源负
6、极【答案】D【解析】【分析】放电时,Zn是负极,负极反应式为Zn2e Zn2,正极反应式为I2Br +2e =2I +Br ,充电时,阳极反应式为Br +2I 2e =I2Br 、阴极反应式为Zn2+2e =Zn,只有阳离子能穿过交换膜,阴离子不能穿过交换膜,据此分析解答。【详解】A、放电时,a电极为正极,碘得电子变成碘离子,正极反应式为I2Br +2e =2I +Br ,故A正确;B、放电时,正极反应式为I2Br +2e =2I +Br ,溶液中离子数目增大,故B正确;C、充电时,b电极反应式为Zn2+2e =Zn,每增加0.65g,转移0.02mol电子,阳极反应式为Br +2I 2e =
7、I2Br ,有0.02molI 失电子被氧化,故C正确;D、充电时,a是阳极,应与外电源的正极相连,故D错误;故选D。【点睛】本题考查化学电源新型电池,会根据电极上发生的反应判断正负极是解本题关键,会正确书写电极反应式,易错选项是B,正极反应式为I2Br +2e =2I +Br ,溶液中离子数目增大。42019江苏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式为Fe3eFe3+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】C【解析】【分析
8、】根据实验所给条件可知,本题铁发生的是吸氧腐蚀,负极反应为:Fe2e=Fe2+;正极反应为:O2+2H2O +4e=4OH;据此解题;【详解】A.在铁的电化学腐蚀中,铁单质失去电子转化为二价铁离子,即负极反应为:Fe2e=Fe2+,故A错误;B.铁的腐蚀过程中化学能除了转化为电能,还有一部分转化为热能,故B错误;C.活性炭与铁混合,在氯化钠溶液中构成了许多微小的原电池,加速了铁的腐蚀,故C正确;D.以水代替氯化钠溶液,水也呈中性,铁在中性或碱性条件下易发生吸氧腐蚀,故D错误;综上所述,本题应选C.【点睛】本题考查金属铁的腐蚀。根据电解质溶液的酸碱性可判断电化学腐蚀的类型,电解质溶液为酸性条件下
9、,铁发生的电化学腐蚀为析氢腐蚀,负极反应为:Fe2e=Fe2+;正极反应为:2H+ +2e=H2;电解质溶液为碱性或中性条件下,发生吸氧腐蚀,负极反应为:Fe2e=Fe2+;正极反应为:O2+2H2O +4e=4OH。5. 2019浙江选考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. Zn2+向Cu电极方向移动,Cu电极附近溶液中H+浓度增加B. 正极的电极反应式为Ag2O2eH2O2Ag2OHC. 锌筒作负极,发生氧化反应,锌筒会变薄D. 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】A【解析】【详解】A.Zn较Cu活泼,做负极,Zn失电子变Zn2+,电子
10、经导线转移到铜电极,铜电极负电荷变多,吸引了溶液中的阳离子,因而Zn2+和H+迁移至铜电极,H+氧化性较强,得电子变H2,因而c(H+)减小,A项错误;B. Ag2O作正极,得到来自Zn失去的电子,被还原成Ag,结合KOH作电解液,故电极反应式为Ag2O2eH2O2Ag2OH,B项正确;C.Zn为较活泼电极,做负极,发生氧化反应,电极反应式为Zn2e=Zn2+,锌溶解,因而锌筒会变薄,C项正确;D.铅蓄电池总反应式为PbO2 + Pb + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O,可知放电一段时间后,H2SO4不断被消耗,因而电解质溶液的酸性减弱,导电能力下降,D项正确。故答案选A。1【201
11、8新课标1卷】最近我国科学家设计了一种CO2+H2S协同转化装置,实现对天然气中CO2和H2S的高效去除。示意图如图所示,其中电极分别为ZnO石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯,石墨烯电极区发生反应为:EDTA-Fe2+-e-EDTA-Fe3+2EDTA-Fe3+H2S2H+S+2EDTA-Fe2+该装置工作时,下列叙述错误的是A阴极的电极反应:CO2+2H+2e-CO+H2OB协同转化总反应:CO2+H2SCO+H2O+SC石墨烯上的电势比ZnO石墨烯上的低D若采用Fe3+/Fe2+取代EDTA-Fe3+/EDTA-Fe2+,溶液需为酸性【答案】C【解析】考点定位:考查电化学原理的应用、电
12、极反应式书写、铁盐与亚铁盐的性质等【试题点评】准确判断出阴阳极是解答的关键,注意从元素化合价变化的角度去分析氧化反应和还原反应,进而得出阴阳极。电势高低的判断是解答的难点,注意从物理学的角度借助于阳极与电源的正极相连去分析。2【2018新课标2卷】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,ClO4向负极移动B充电时释放CO2,放电时吸收CO2C放电时,正极反应为:3CO2+4e 2CO32+CD充电时,正极反应为:Na+eN
13、a【答案】D【解析】来源:学科网ZXXK考点定位:考查新型二次电池,涉及电极反应式书写、离子移动方向判断等【试题点评】本题以我国科学家发表在化学顶级刊物上的“一种室温下可呼吸的钠、二氧化碳二次电池”为载体考查了原电池和电解池的工作原理,掌握原电池和电解池的工作原理是解答的关键,注意充电与发电关系的理解。本题很好的弘扬了社会主义核心价值观个人层面的爱国精神,落实了立德树人的教育根本任务。学科!网3【2018新课标3卷】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
14、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+(1)O2【答案】D【解析】D根据图示和上述分析,电池的正极反应应该是O2与Li+得电子转化为Li2O2-X,电池的负极反应应该是单质Li失电子转化为Li+,所以总反应为:2Li + (1)O2 Li2O2-X,充电的反应与放电的反应相反,所以为Li2O2-X 2Li + (1)O2,选项D正确。学科#网考点定位:考查新型电池的基本构造和原理,涉及正负价判断、离子和电流方向判断、反应式等【试题点评】本题是比较典型的可充电电池问题。对于此类问题,还可以直接判断反应的氧化剂和还原剂,进
15、而判断出电池的正负极。本题明显是空气中的氧气得电子,所以通氧气的为正极,单质锂就一定为负极。放电时的电池反应,逆向反应就是充电的电池反应,注意:放电的负极,充电时应该为阴极;放电的正极充电时应该为阳极。4【2018北京卷】验证牺牲阳极的阴极保护法,实验如下(烧杯内均为经过酸化的3%NaCl溶液)。在Fe表面生成蓝色沉淀试管内无明显变化试管内生成蓝色沉淀下列说法不正确的是A对比,可以判定Zn保护了FeB对比,K3Fe(CN)6可能将Fe氧化C验证Zn保护Fe时不能用的方法D将Zn换成Cu,用的方法可判断Fe比Cu活泼【答案】D【解析】考点定位:考查牺牲阳极保护法、实验方案设计与评价。【试题点评】
16、思路点拨:本题应该从实验现象进行判断,如实验中试管内生成蓝色沉淀,说明产生Fe2,然后结合元素及其化合物的性质,进行判断即可。1【2017新课标1卷】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】C【名师点睛】该题难度较大,明确电化学原理是以及金属的防腐蚀原理是解答的关键,钢管桩表面腐蚀电流的理解是难点,注意题干信息的挖掘,即高硅铸
17、铁为惰性辅助阳极,性质不活泼,不会被损耗。2【2017新课标2卷】用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜,电解质溶液一般为混合溶液。下列叙述错误的是A待加工铝质工件为阳极B可选用不锈钢网作为阴极C阴极的电极反应式为:D硫酸根离子在电解过程中向阳极移动【答案】C【解析】A、根据原理可知,Al要形成氧化膜,化合价升高失电子,因此铝为阳极,故A说法正确;B、不锈钢网接触面积大,能增加电解效率,故B说法正确;C、阴极应为阳离子得电子,根据离子放电顺序应是H放电,即2H2e=H2,故C说法错误;D、根据电解原理,电解时,阴离子移向阳极,故D说法正确。【名师点睛】本题考查电解原理的应用,如本
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