2021年新课标（老高考）化学复习练习课件：专题九　化学能与电能.pptx

1、考点考点1 1 原电池原电池 金属的电化学腐蚀与防金属的电化学腐蚀与防护护 1.1.(2020课标,12,6分)科学家近年发明了一种新型Zn-CO2水介质电池。电池示意图如下,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Zn-2e-+4OH-Zn(OH 2- 4 ) B.放电时,1 mol CO2转化为HCOOH,转移的电子数为2 mol C.充电时,电池总反应为2Zn(OH2Zn+O2+4OH-+2H2O D.充电时,正极溶液中OH-浓度升高 2- 4 ) 答案答案 D

2、A项,放电时Zn极为负极,负极反应式为Zn-2e-+4OH- Zn(OH,正确;B项,放电时,正 极反应为CO2+2e-+2H+HCOOH,每转化1 mol CO2,转移2 mol电子,正确;C项,充电时,阳极反应 式为2H2O-4e-4H+O2,阴极反应式为2 Zn(OH, +4e- 2Zn+8OH-,将两极电极反应式相加得 总反应,正确;D项,充电时,正极溶液中OH-浓度降低,错误。 2- 4 ) 2- 4 ) 2.(2020课标,12,6分)一种高性能的碱性硼化钒(VB2)空气电池如下图所示,其中在VB2电极发 生反应:VB2+16OH-11e- V+2B(OH+4H2O。该电池工作时,

3、下列说法错误的是( ) A.负载通过0.04 mol电子时,有0.224 L(标准状况)O2参与反应 B.正极区溶液的pH降低、负极区溶液的pH升高 C.电池总反应为4VB2+11O2+20OH-+6H2O 8B(OH+4V D.电流由复合碳电极经负载、VB2电极、KOH溶液回到复合碳电极 3- 4 O - 4 ) - 4 ) 3- 4 O 答案答案 B 正极发生的电极反应为O2+2H2O+4e- 4OH-,因此当负载通过0.04 mol电子时,消耗O2 0.01 mol,即标准状况下0.224 L,A项正确;正极O2发生反应产生OH-,c(OH-)增大,正极区溶液pH升 高,负极VB2发生反

4、应消耗OH-,c(OH-)减小,负极区溶液pH降低,B项错误;正极反应11即11O2+22H2 O+44e- 44OH-,负极反应4即4VB2+64OH-44e- 4V+8B(OH+16H2O,相加可得电池总 反应为4VB2+11O2+20OH-+6H2O 8B(OH+4V,C项正确;外电路中,电流由电池正极(复合碳 电极)经负载流到负极(VB2电极),电池内部,电流由电池负极经电解质溶液(KOH溶液)流回正极,D 项正确。 3- 4 O - 4 ) - 4 ) 3- 4 O 3.(2020山东,10,2分)微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置,利用微生物处理有机废水获 得电能,同时可实现

5、海水淡化。现以NaCl溶液模拟海水,采用惰性电极,用下图装置处理有机废水 (以含CH3COO-的溶液为例)。下列说法错误的是( ) A.负极反应为CH3COO-+2H2O-8e- 2CO2+7H+ B.隔膜1为阳离子交换膜,隔膜2为阴离子交换膜 C.当电路中转移1 mol电子时,模拟海水理论上除盐58.5 g D.电池工作一段时间后,正、负极产生气体的物质的量之比为21 答案答案 B A项,结合题给微生物脱盐电池装置可知,a极的电极反应式为CH3COO-+2H2O-8e- 2 CO2+7H+,故a极为负极,b极为正极,正确。B项,a极区有H+产生,阳离子增多,为保证溶液呈电中 性,Cl-需定向

6、迁移到a极区,隔膜1为阴离子交换膜;同理,b极的电极反应式为2H+2e- H2,需Na +定向迁移到b极区,隔膜2为阳离子交换膜,错误。C项,当电路中转移1 mol电子时,有1 mol Na+和1 mol Cl-发生定向迁移,故理论上除盐58.5 g,正确。D项,结合电极反应式,得8e-2CO24H2,故电池工 作一段时间后,正、负极产生的气体的物质的量之比为21,正确。 4.(2020天津,11,3分)熔融钠-硫电池性能优良,是具有应用前景的储能电池。下图中的电池反应为2 Na+xSNa2Sx(x=53,难溶于熔融硫)。下列说法错误的是( ) A.Na2S4的电子式为Na+ 2-Na+ B.

7、放电时正极反应为xS+2Na+2e-Na2Sx C.Na和Na2Sx分别为电池的负极和正极 D.该电池是以Na-Al2O3为隔膜的二次电池 S S S S 答案答案 C A项,Na2S4中有类似Na2O2中O原子间形成的非极性键,正确;B项,由电池的总反应方程式 可知,x个S原子得到2个电子,故放电时正极反应为xS+2Na+2e-Na2Sx(因Na2Sx难溶于熔融硫,故 不拆),正确;C项,由电池的总反应方程式可知,放电时,钠失去电子是负极反应物,硫得到电子是正 极反应物,故Na和S分别作电池的负极和正极,错误;D项,由题图可知Na-Al2O3是隔膜,且电池可以 充电,属于二次电池,正确。 5

8、.(2020江苏单科,11,4分)将金属M连接在钢铁设施表面,可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。在下图 所示的情境中,下列有关说法正确的是( ) A.阴极的电极反应式为Fe-2e-Fe2+ B.金属M的活动性比Fe的活动性弱 C.钢铁设施表面因积累大量电子而被保护 D.钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的快 答案答案 C A项,题图中金属的防护方法是牺牲阳极的阴极保护法,金属M失去电子被氧化,水在钢 铁设施表面得到电子,错误;B项,金属M和钢铁设施构成原电池,金属M作负极,故金属M的活动性 比铁的活动性强,错误;C项,电子流向钢铁设施,钢铁设施表面积累大量电子而被保护,正确;D项,海 水中含有大量

9、电解质,故钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的慢,错误。 6.(2019课标,12,6分)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 本题涉及原电池的工作原理及应用,以生物燃料电池为载体考查学生接受、吸收、整 合化学信息的能力。借助不同形式的能量转化过程,体现了证

10、据推理与模型认知的学科核心素养 和关注社会发展、科技进步、生产生活的价值观念。 A项,现有工业合成氨的反应条件是高温、高压、催化剂,则题述方法合成氨条件更为温和,同时可 将化学能转化为电能,正确;B项,阴(正)极区,在固氮酶催化作用下发生反应N2+6H+6MV+ 2NH 3+6MV 2+,错误;C项,由B项分析可知正极区N 2被还原为NH3,正确;D项,原电池工作时,质子(H +)通过 交换膜由负极区向正极区移动,正确。 7.(2019课标,13,6分)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(3D-Zn) 可以高效沉积ZnO的特点,设计了采用强碱性电解质的3D-ZnNiO

11、OH二次电池,结构如下图所 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)-e-NiOOH(s)+H2O(l) C.放电时负极反应为Zn(s)+2OH-(aq)-2e-ZnO(s)+H2O(l) D.放电过程中OH-通过隔膜从负极区移向正极区 答案答案 D 本题涉及二次电池知识,以新型三维多孔海绵状Zn的信息为切入点,考查了学生接受、 吸收、整合化学信息的能力,运用电化学原理解决实际问题,体现了证据推

12、理与模型认知的学科核 心素养。 A项,依题干信息可知正确;B项,充电时阳极发生氧化反应,正确;C项,放电时Zn作负极失去电子,发 生氧化反应,正确;D项,放电时,OH-由正极区向负极区迁移,错误。 解题关键解题关键 掌握原电池和电解池的反应原理及二次电池知识,同时注意从题干中获取关键信息。 8.(2019天津理综,6,6分)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0.65

13、g,溶液中有0.02 mol I-被氧化 D.充电时,a电极接外电源负极 答案答案 D 本题涉及原电池正负极的判断、电极反应式的书写等知识,通过工作原理示意图的分 析,考查学生接受、吸收、整合化学信息的能力。新型高能电池的原理应用体现了科学探究与创 新意识的学科核心素养。 由工作原理示意图中Zn2+迁移的方向可判断放电时a为正极,b为负极,a极的电极反应式为I2Br-+2e- 2I-+Br-,A项正确;放电时,a极得到电子,发生还原反应,使溶液中离子数目增大,B项正确;充电 时,b极为阴极,电极反应式为Zn2+2e- Zn,每增重0.65 g,转移0.02 mol电子,a极为阳极,电极反应 式

14、为2I-+Br-2e- I2Br-,转移0.02 mol电子,有0.02 mol I-被氧化,C项正确;充电时,a极接外接电源的 正极,D项错误。 解题思路解题思路 根据示意图判断电池的正、负极,再结合图中微粒变化的情况书写出电极反应式,根据 两极转移电子守恒进行计算。 9.(2018课标,12,6分)我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na-CO2二次电池。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+4 Na2Na2CO3+C。下列说法错误的是( ) A.放电时,Cl向负极移动 B.充电时释放CO2,放电时吸收CO2 C.放电时

15、,正极反应为:3CO2+4e-2C+C D.充电时,正极反应为:Na+e-Na - 4 O 2- 3 O 答案答案 D 本题考查原电池的工作原理及其应用、二次电池的工作原理等,体现了证据推理与模 型认知和科学态度与社会责任的学科核心素养。 放电时,负极反应为4Na-4e-4Na+,正极反应为3CO2+4e-C+2C,Na+移向正极,C、Cl 移向负极,A、C正确;充电过程与放电过程相反,充电时释放CO2,放电时吸收CO2,B正确;充电时,阳 极反应为2C+C-4e-3CO2,D错误。 2- 3 O 2- 3 O - 4 O 2- 3 O 10.(2018课标,11,6分)一种可充电锂空气电池如

16、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 2 x 答案答案 D 本题以新型化学电源为载体,涉及的知识点有原电池工作原理及应用、电解原理及其 应用、二次电池等,体现了证据推理与模型认知和科学态度与社会责任的学科核心素养。 A项,依据题意和可充电电池装置图判断出,放电时锂电极作负极,多孔碳材料电极作正极,错误;B 项,在原电池中,外电路

17、电子由负极流向正极,即放电时,外电路电子由锂电极流向多孔碳材料电极, 错误;C项,充电时,电解质溶液中的阳离子向阴极区迁移,即Li+向锂电极区迁移,错误;D项,充电时,Li+在 阴极区得到电子生成Li,阳极区生成O2,即电池总反应为Li2O2-x 2Li+(1-)O2,正确。 2 x 11.(2018北京理综,12,6分)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)。 下列说法不正确的是( ) A.对比,可以判定Zn保护了Fe B.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 在Fe

18、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 答案答案 D 本题涉及的知识点有金属的腐蚀与防护、原电池原理及其应用、Fe2+的检验等,以探究 性实验的形式考查学生接受、吸收、整合化学信息的能力,体现了证据推理与模型认知和科学探 究与创新意识的学科核心素养。 A项,实验中加入K3Fe(CN)6溶液,溶液无变化,说明溶液中没有Fe2+;实验中加入K3Fe(CN)6溶 液生成蓝色沉淀,说明溶液中有Fe2+,正确;B项,对比可知,中K3Fe(CN)6可能将Fe氧化成Fe2+, Fe2+再与K3Fe(CN)6反应生成蓝色沉淀,正确;C项,由以上分析可知,验证Zn保护Fe时,可以用 做对比实验,

19、不能用的方法,正确;D项,K3Fe(CN)6可将单质铁氧化为Fe2+,Fe2+与K3Fe(CN)6反应 生成蓝色沉淀,附着在Fe表面,无法判断铁比铜活泼,错误。 规律方法规律方法 做对比实验时,一定要弄清哪些实验条件是相同的,哪些是变化的。 12.(2017课标,11,6分)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

20、整 答案答案 C 本题涉及的知识点有金属的腐蚀与防护、电解原理及其应用等,以教材上的模型考查 学生对知识的识记、再现和理解能力及理论联系实际的学科思想,体现了证据推理与模型认知的 学科核心素养。 将被保护的金属(钢管桩)与电源的负极相连,防止钢管桩被腐蚀,外加保护电流可以抑制金属电化 学腐蚀产生的电流,故其表面腐蚀电流接近于零,A项正确;高硅铸铁为惰性辅助阳极,阳极上发生 氧化反应,失去电子,外电路电子从高硅铸铁流向钢管桩,B项正确;高硅铸铁为惰性辅助阳极,只是 用于传递电流,故阳极材料不损耗,C项错误;金属的腐蚀受环境的影响,故通入的电流要根据环境 条件的变化及时进行调整,D项正确。 审题技

21、巧审题技巧 本题易因忽视高硅铸铁为惰性辅助阳极而导致出错。通常除金、铂以外的金属作为 阳极材料,是活性电极,优先于溶液中的粒子放电,且起到导电作用。此题指出惰性辅助阳极,“惰 性”说明在此条件下铁不放电,只是起导电作用(辅助)。做题时,应“具体问题具体分析”,不能一 味地“按章办事”。 13.(2016课标,11,6分)Mg-AgCl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 A项,Mg-

22、AgCl电池中,Mg为负极,失去电子,正确;B项,AgCl为正极,故正极反应式为AgCl +e- Ag+Cl-,错误;C项,电池放电时,阴离子移向负极,正确;D项,镁是活泼金属,能与水发生反应, 故电池负极会发生副反应,正确。 关联知识关联知识 Mg可以和热水缓慢反应生成Mg(OH)2和H2。 14.(2016课标,11,6分)锌空气燃料电池可用作电动车动力电源,电池的电解质溶液为KOH溶 液,反应为2Zn+O2+4OH-+2H2O 2Zn(OH。下列说法正确的是( ) A.充电时,电解质溶液中K+向阳极移动 B.充电时,电解质溶液中c(OH-)逐渐减小 C.放电时,负极反应为:Zn+4OH-

23、2e- Zn(OH D.放电时,电路中通过2 mol电子,消耗氧气22.4 L(标准状况) 2- 4 ) 2- 4 ) 答案答案 C 本题涉及的知识点有原电池原理及其应用、化学电源、电解原理等,以电动车电源为 载体主要考查学生接受、吸收、整合化学信息的能力和理论联系实际的学科思想,体现了证据推 理与模型认知的学科核心素养。 充电时为电解池,溶液中的阳离子向阴极移动,发生的反应为2Zn(OH 2Zn+O2+4OH-+2H2 O,电解质溶液中c(OH-)增大,故A项、B项均错误;放电时负极反应为Zn+4OH-2e- Zn(OH,故 C项正确;每消耗1 mol O2电路中通过4 mol电子,故D项错

24、误。 2- 4 ) 2- 4 ) 知识拓展知识拓展 1. : : 原电池 阳离子移向正极 电解池 阳离子移向阴极 2.失电子 原电池负极 电解池阳极 3.原电池充电时:正极接电源正极,电池正极变阳极。 15.(2020江苏单科,20,14分)CO2/HCOOH循环在氢能的贮存/释放、燃料电池等方面具有重要应 用。 图-1 (1)CO2催化加氢。在密闭容器中,向含有催化剂的KHCO3溶液(CO2与KOH溶液反应制得)中通入H2生成 HCOO-,其离子方程式为 ;其他条件不变,HC 转化为HCOO-的转化率随温度的变化如图-1所示。反应温度在40 80 范围内,HC催化 加氢的转化率迅速上升,其主

25、要原因是 。 (2)HCOOH燃料电池。研究HCOOH燃料电池性能的装置如图-2所示,两电极区间用允许K+、H+通 - 3 O - 3 O 过的半透膜隔开。 图-2 电池负极电极反应式为 ;放电过程中 需补充的物质A为 (填化学式)。 图-2所示的HCOOH燃料电池放电的本质是通过HCOOH与O2的反应,将化学能转化为电能,其反 应的离子方程式为 。 (3)HCOOH催化释氢。在催化剂作用下,HCOOH分解生成CO2和H2可能的反应机理如图-3所示。 图-3 HCOOD催化释氢反应除生成CO2外,还生成 (填化学式)。 研究发现:其他条件不变时,以HCOOK溶液代替HCOOH催化释氢的效果更佳

26、,其具体优点是 。 答案答案 (1)HC+H2 HCOO-+H2O 温度升高反应速率增大,温度升高催化剂的活性增强 (2)HCOO-+2OH-2e- HC+H2O H2SO4 2HCOOH+2OH-+O2 2HC+2H2O或2HCOO-+O2 2HC (3)HD 提高释放氢气的速率,提高释放出氢气的纯度 - 3 O - 3 O - 3 O - 3 O 解析解析 (1)根据题意,HC+H2 HCOO-,1个H2失去2个电子,1个HC得到2个电子,说明n(HC )n(H2)n(HCOO-)=111。根据原子守恒及电荷守恒配平离子方程式:HC+H2 HCOO-+H2O;反应温度在4080 范围内,随

27、着温度升高,催化剂活性增强,单位时间内HC催化 加氢的转化率迅速上升。(2)通过观察物质的变化情况,可知HCOO-HC,HCOO-失电子,在负 极发生反应,结合环境为碱性环境,得电极反应式:HCOO-+2OH-2e- HC+H2O;右侧电极上Fe3 +Fe2+,通入物质A和O 2,产生K2SO4,又Fe 3+在强酸性条件下存在,可知物质A为H 2SO4。根据物质 变化,确定反应物、产物,得离子方程式:2HCOOH+2OH-+O2 2HC+2H2O,溶液是碱性环境,本 质是HCOO-反应,故反应方程式可写为2HCOO-+O2 2HC。 (3)观察题图所示反应机理,HCOOH电离出的H+结合形成,

28、HCOO-结合 形成,然后脱去CO2形成与结合产 生H2,故是HCOOH的2个H结合产生了H2,则HCOOD的产物除了CO2还有HD。HCOOK与 HCOOH的不同之处在于前者完全电离,更易与催化剂结合脱去CO2,相比而言,可提高释放氢气的 - 3 O - 3 O - 3 O - 3 O - 3 O - 3 O - 3 O - 3 O - 3 O 速率;HCOOK溶液呈碱性,CO2不易放出,故还可提高释放出氢气的纯度。 16.(2019江苏单科,10,2分)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

29、的电极反应式为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 以下为教师用书专用 答案答案 C 铁作负极,Fe-2e- Fe2+,A不正确;电化学腐蚀过程中化学能不可能全部转化为电能, 还有部分转化为热能,B不正确;活性炭的存在构成了原电池,加快了负极铁的腐蚀,C正确;以水代 替NaCl溶液,铁仍然能发生吸氧腐蚀,只是吸氧腐蚀的速率会减慢,D不正确。 知识总结知识总结 在中性或极弱的酸性环境中钢铁发生吸氧腐蚀,正极的电极反应式为O2+2H2O+4e- 4OH-;在酸性环境中钢铁发生析氢腐蚀,正极的电极反

30、应式为2H+2e- H2。 17.(2019海南单科,8,4分)(双选)微型银锌电池可用作电子仪器的电源,其电极分别是Ag/Ag2O和 Zn,电解质为KOH溶液,电池总反应为Ag2O+Zn+H2O 2Ag+Zn(OH)2。下列说法正确的是( ) A.电池工作过程中,KOH溶液浓度降低 B.电池工作过程中,电解液中OH-向负极迁移 C.负极发生反应Zn+2OH-2e- Zn(OH)2 D.正极发生反应Ag2O+2H+2e- Ag+H2O 答案答案 BC A项,依据电池总反应知,电池工作过程中消耗水,故KOH溶液浓度增大,错误;B项,原电 池工作过程中,电解液中阴离子移向负极,即OH-向负极迁移,

31、正确;C项,锌在负极失去电子被氧化, 生成氢氧化锌,电极反应式为Zn+2OH-2e- Zn(OH)2,正确;D项,氧化银在正极得到电子生成银 单质,但电解质溶液显碱性,故正极的电极反应式为Ag2O+2e-+H2O 2Ag+2OH-,错误。 18.(2018海南单科,8,4分)(双选)一种镁氧电池如图所示,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2Mg+O2+2H2O 2Mg(OH)2 B.正极反应式为Mg-2e- Mg2+ C.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 答案答案 BC Mg、活性炭和K

32、OH浓溶液构成原电池,Mg易失电子作负极、活性炭作正极,负极上 电极反应式为Mg-2e-+2OH- Mg(OH)2、正极反应式为O2+4e-+2H2O 4OH-,得失电子相同的 条件下将正负极电极反应式相加得电池总反应式:2Mg+O2+2H2O 2Mg(OH)2,故A正确、B错 误;通入空气的电极是正极,活性炭可以加快O2在正极上的反应速率,故C错误;外电路中,电子由负 极移向正极,Mg作负极、活性炭作正极,电子从负极a经外电路到正极b,故D正确。 方法技巧方法技巧 尽管原电池外观形形色色,五花八门,但其原理是相同的,即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

33、负极流向正极,电流方向与电子流动方向相 反。 19.(2016海南单科,10,4分)(双选)某电池以K2FeO4和Zn为电极材料,KOH溶液为电解质溶液。下列 说法正确的是( ) A.Zn为电池的负极 B.正极反应式为2Fe+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OH-向负极迁移 2- 4 O 答案答案 AD A项,根据化合价升降判断,Zn化合价只能升高,故为负极材料,K2FeO4为正极,正确;B 项,KOH溶液为电解质溶液,则正极电极反应式为2Fe+6e-+8H2O 2Fe(OH)3+10OH-,错误;C 项,电池总反应式为3Zn+2K2

34、FeO4+8H2O 3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH,消耗H2O并且生成KOH, 则该电池放电过程中电解质溶液浓度增大,错误;D项,电池工作时阴离子OH-向负极迁移,正确。 2- 4 O 20.(2016四川理综,5,6分)某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池,放电时电池总反应为Li1- xCoO2+LixC6 LiCoO2+C6(x” “”或“=”)。 (3)在恒温恒容的密闭容器中,某储氢反应:MHx(s)+yH2(g)MHx+2y(s) Hv(吸氢) (4)利用太阳能直接分解水制氢,是最具吸引力的制氢途径,其能量转化形式为 。 (5)化工生产的副产氢也是氢气的来源。电解法制取

35、有广泛用途的Na2FeO4,同时获得氢气:Fe+2H2 O+2OH- Fe+3H2,工作原理如图1所示。装置通电后,铁电极附近生成紫红色Fe,镍电 极有气泡产生。若氢氧化钠溶液浓度过高,铁电极区会产生红褐色物质。已知:Na2FeO4只在强碱 性条件下稳定,易被H2还原。 图1 图2 电解一段时间后,c(OH-)降低的区域在 (填“阴极室”或“阳极室”)。 电解过程中,须将阴极产生的气体及时排出,其原因为 2- 4 O 2- 4 O 。 c(Na2FeO4)随初始c(NaOH)的变化如图2,任选M、N两点中的一点,分析c(Na2FeO4)低于最高值的 原因: 。 答案答案 (1)污染小、可再生、

36、来源广、资源丰富、燃烧热值高(任写其中2个) H2+2OH-2e- 2H2O (2) (3)ac (4)光能转化为化学能 (5)阳极室 防止Na2FeO4与H2反应使产率降低 M点:c(OH-)低,Na2FeO4稳定性差,且反应慢 N点:c(OH-)过高,铁电极上有Fe(OH)3(或Fe2O3)生成,使Na2FeO4产率降低 解析解析 (1)碱性氢氧燃料电池中H2在负极失电子结合OH-生成H2O。 (2)两反应的S均小于0,且均为自发反应,故两反应均为放热反应。 H2(g)+A(l) B(l) H10 O2(g)+B(l) A(l)+H2O2(l) H20 运用盖斯定律,+可得:H2(g)+O

37、2(g) H2O2(l)的H=H1+H2v逆,即v(吸氢)v(放氢),d项不正确。 (5)由题意可知,阳极的电极反应式为Fe-6e-+8OH- Fe+4H2O,阴极的电极反应式为6H2O+6 e- 3H2+6OH-,故电解一段时间后阳极室c(OH-)降低。阴极产生H2,若不及时排出,则会还原 Na2FeO4,使产率降低。由题中信息可知Na2FeO4在强碱性条件下稳定,故c(OH-)较低时Na2FeO4稳 定性差;c(OH-)过高时,铁电极上会产生Fe(OH)3或Fe2O3,导致Na2FeO4产率降低。 2 1 (H ) y c 2- 4 O A A组组 考点基础题组考点基础题组 考点1 原电池

38、 金属的电化学腐蚀与防护 1.(2020安徽合肥重点中学四模,11)研究表明,离子由高浓度体系向低浓度体系迁移可形成电动势, 从而形成浓差电池。某浓差电池的工作原理如图所示。 该电池工作时,下列说法正确的是( ) A.M极为电池的负极 B.N极的电势比M极的电势高 C.正极的电极反应式为N+4H+3e-NO+2H2O D.当负极质量减少10.8 g时,理论上有0.1 mol离子通过阴离子交换膜 - 3 O 答案答案 D 本题以浓差电池为背景考查原电池工作原理与理解辨析能力,体现了科学探究与创新 意识的核心素养。由题意可知,N由左向右迁移,依据电荷守恒,则右侧生成Ag+,N极为负极,A不 正确;

39、外电路电流方向MN,M极电势高于N极电势,B不正确;M极为正极,电极反应式为Ag+e- Ag,C不正确;当负极质量减少10.8 g时,外电路转移0.1 mol电子,理论上有0.1 mol N通过阴 离子交换膜,D正确。 - 3 O - 3 O 2.(2020陕西榆林一模,14)电化学气敏传感器可用于监测环境中NH3的含量,其工作原理示意图如 图所示。下列说法正确的是( ) A.b电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH- B.溶液中OH-向电极b移动 C.NH3的还原产物为N2 D.电流方向:由a经外电路到b 答案答案 A 本题重点考查原电池工作原理与知识获取能力,体现科学探究与创新意识的核心

40、素 养。由图中信息可知,a电极上NH3失去电子生成N2,为负极,电极反应式为2NH3-6e-+6OH- N2+6 H2O;b电极作正极,电极反应式为O2+2H2O+4e- 4OH-;N2为氧化产物;OH-由b极移向a极;电流由b 经外电路到a。故选A。 3.(2020四川内江一模,12)近年来,我国多条高压直流电线路的瓷绝缘子出现铁帽腐蚀现象,在铁帽 上加锌环能有效防止铁帽的腐蚀。下列说法正确的是( ) A.阴极的电极反应式为4OH-4e- O2+2H2O B.阳极的电极反应式为Zn-2e- Zn2+ C.通电时,该装置为牺牲阳极的阴极保护法 D.断电时,锌环失去保护作用 答案答案 B 电解池

41、中阴极发生还原反应,得到电子;阳极发生氧化反应,失去电子。锌为活性电极, 锌失去电子,故A不正确、B正确;通电时,该装置为外加电流的阴极保护法,C不正确;断电时构成原 电池,锌比铁活泼性强,锌作负极,铁帽作正极,锌也可以起到保护铁的作用,D不正确。 4.(2019青海西宁四中四模,11)关于下列各装置图的叙述中不正确的是( ) A.用装置精炼铜,则a极为粗铜,电解质溶液为CuSO4溶液 B.装置的总反应是Cu+2Fe3+ Cu2+2Fe2+ C.装置中钢闸门应与外接电源的负极相连 D.装置中的铁钉几乎没被腐蚀 答案答案 B 根据电流方向可知装置中a为阳极,精炼铜时,粗铜作阳极,电解质溶液为Cu

42、SO4溶液, A正确;装置中,负极为Fe,电极反应式为Fe-2e- Fe2+,正极为Cu,电极反应式为Fe3+e- Fe2+, B不正确;装置采用的是外加电流的阴极保护法,C正确;浓硫酸有吸水性,液面上方为干燥空气, 铁钉很难被腐蚀,D正确。 5.(2018陕西西安长安一中四检,13)有四种燃料电池的工作原理示意图,其中正极反应的产物为水 的是( ) 答案答案 C A项,正极反应式为O2+4e- 2O2-;B项,正极反应式为O2+4e-+2H2O 4OH-;C项,正极 反应式为O2+4e-+4H+ 2H2O;D项,正极反应式为O2+4e-+2CO2 2C。 2- 3 O 6.(2020吉林普通

43、中学二调,9)pH=a 的某电解质溶液,用惰性电极电解,电解过程中溶液pHS,用Na2SO4溶液作电解质溶液,阳极OH-放电生成H2O和O2,可避免有害气体 的产生,D正确。 2- 4 O 9.2020安徽六安重点中学线下自测(六),132019年3月,我国科学家研发出一种新型的锌碘单液流 电池,其原理如图所示。下列说法不正确的是( ) A.放电时B电极反应式为I2+2e- 2I- B.放电时电解质储罐中离子总浓度增大 C.M为阳离子交换膜,N为阴离子交换膜 D.充电时,A极增重65 g时,C区增加离子数为4NA 答案答案 C 本题以新型锌碘单液流电池为背景,综合考查原电池与电解池的工作原理,

44、同时考查分 析与推测能力,体现科学探究与创新意识的核心素养。 由题图可知,放电时,Zn失去电子生成Zn2+,A电极为负极,则B电极为正极,电极反应式为I2+2e- 2 I-,A正确;放电时A极区生成Zn2+,B极区生成I-,C区的Cl-透过阴离子交换膜进入A极区,K+透过阳离 子交换膜进入B极区,A极区的ZnCl2溶液进入电解质储罐,使电解质储罐中离子总浓度增大,故B正 确,C不正确;充电时,A极增重65 g时,1 mol Zn2+得到电子,2 mol Cl-转移进入C区,同时B极区会有2 mol I-失去电子,2 mol K+转移进入C区,C区增加的离子数为4NA,D正确。 10.(2019

45、陕西商洛中学五检,15)全钒液流电池是一种新型的绿色环保储能电池。其电池总反应为 V3+VO2+H2O V+2H+V2+,下列说法正确的是( ) A.放电时每转移2 mol电子,消耗1 mol氧化剂 B.放电时正极反应为V+2H+e- VO2+H2O C.放电过程中电子由负极经外电路移向正极,再由正极经电解质溶液移向负极 D.充电过程中,H+由阴极区向阳极区迁移 2 O 2 O 答案答案 B 放电时O2+,转移1 mol电子消耗1 mol氧化剂,A不正确;放电时正极反应式为V +e-+2H+ VO2+H2O,B正确;电子不能经过电解质溶液,C不正确;充电时,H+由阳极区移向阴极 区,D不正确。

46、 5 V 2 O 4 V 2 O 易错警示易错警示 分析得失电子时,不要错误地认为转化关系是V3+V,VO2+V2+。 2 O 11.(2019东北三省三校一模,10)下列有关四个常用电化学装置的叙述中,正确的是( ) A.图所示的电池中,MnO2是正极,电极反应式是2H2O+2e- H2+2OH- B.图所示电池放电过程中,当外电路通过1 mol电子时,理论上负极板的质量增加96 g C.图所示装置工作过程中,阳极质量减少量等于阴极的质量增加量 D.图所示电池中,不管KOH溶液换成H2SO4溶液还是Na2SO4溶液,电池的总反应式不变 图 碱性锌锰电池 图 铅蓄电池 图 电解精炼铜 图 氢氧

47、燃料电池 答案答案 D 图所示电池中正极反应式为MnO2+e-+H2O MnO(OH)+OH-,A不正确;图电池中 负极反应式为Pb-2e-+S PbSO4,外电路通过1 mol电子时,负极板的质量增加48 g,B不正确;图 所示装置中粗铜中含有Zn、Fe、Ag、Au等杂质,阳极质量减少量一般不等于阴极质量增加量, C不正确;氢氧燃料电池的总反应式为2H2+O2 2H2O,与电解质溶液无关,D正确。 2- 4 O 一、选择题（每小题4分，共54分） B B组组 专题综合题组专题综合题组 (时间：35分钟 分值：65分) 1.(2020安徽蚌埠二检,12)继电器在控制电路中应用非常广泛,有一种新型继电器是以对电池的循 环充放电实现自动离合(如图所示)。 已知电极材料一极为纳米Fe2O3,另一极为金属锂和石墨的复合材料。 以下关于该继电器的说法中错误的是( ) A.充电完成时,电池能