三年高考(2017-2019)化学真题分项版解析——专题08 电化学及其应用 (解析版)
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1、专题08 电化学及其应用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+,
2、反应的方程式为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
3、应生成H+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
4、图所示。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
5、式为Ni(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
6、外电源负极【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
7、2e =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
8、】【分析】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
9、性条件下,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。52019浙江4月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AZn2+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】A.Zn较Cu活泼,做负极,Zn失电子变Zn2+,电子经导线转移到铜电
10、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。62018海南一种镁氧电池
11、如图所示,电极材料为金属镁和吸附氧气的活性炭,电解液为KOH浓溶液。下列说法错误的是A电池总反应式为:2MgO22H2O2Mg(OH)2B正极反应式为:Mg2eMg2C活性炭可以加快O2在负极上的反应速率D电子的移动方向由a经外电路到b【答案】BC【解析】A. 电池总反应式为:2MgO22H2O2Mg(OH)2,不符合题意;B. 正极应该是氧气得电子,发生还原反应,反应式为:O2+4e-+4OH-=2H2O,符合题意;C.氧气在正极参与反应,符合题意;D.外电路中,电子由负极移向正极,该反应中a为负极,b为正极,故不符合题意;故答案为BC。【点睛】尽管原电池外观形形色色,五花八门,但其原理是相
12、同的,即要紧紧抓住原电池中负极失电子发生氧化反应,正极得电子发生还原反应;外电路中,电子由负极流向正极,电流方向与电子流动方向相反这一基本规律。72018新课标一种可充电锂-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+(1)O2【答案】D【解析】本题考查的是电池的基本构造和原理,应该先根据题目叙述和对应的示意图,判断出电池的正负极,再根据正负极的反应要求进行电极
13、反应方程式的书写。A题目叙述为:放电时,O2与Li+在多孔碳电极处反应,说明电池内,Li+向多孔碳电极移动,因为阳离子移向正极,所以多孔碳电极为正极,选项A错误。B因为多孔碳电极为正极,外电路电子应该由锂电极流向多孔碳电极(由负极流向正极),选项B错误。C充电和放电时电池中离子的移动方向应该相反,放电时,Li+向多孔碳电极移动,充电时向锂电极移动,选项C错误。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 2L
14、i + (1)O2,选项D正确。点睛: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。82018新课标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
15、收CO2C放电时,正极反应为:3CO2+4e 2CO32+CD充电时,正极反应为:Na+eNa【答案】D【解析】原电池中负极发生失去电子的氧化反应,正极发生得到电子的还原反应,阳离子向正极移动,阴离子向负极移动,充电可以看作是放电的逆反应,据此解答。A放电时是原电池,阴离子ClO4向负极移动,A正确;B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;C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+4e2CO32+C,C正确;D充电时是电解,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2CO32+C4e3CO2
16、,D错误。答案选D。92018新课标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】该装置属于电
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