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【备战2017】高考化学一轮复习同步(精讲+精练+精析):专题11 电化学及其应用试题(含解析)

资料类别: 化学/同步

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专题11 电化学及其应用

从2015年各地考试说明和近几年高考试题可发现,可充电电池试题的关键在于能否正确书写电极反应式;书写电极反应式的关键是能否正确书写放电时的电极反应式。要正确书写放电时的电极反应式,既要弄清得失电子的物质,还要特别注意电极产物是否与电解质溶液共存,要写出实际存在的电极反应式。然后根据原电池的负极反应与电解池的阳极反应、原电池的正极反应与电解池的阴极反应互为逆反应,即可快速写出充电时的电极反应式。各电极反应式顺利写出以后,即可正确解题。
从以上分析,我们预测2016年电化学及其应用仍为高考命题的重点。命题角度主要为原电池和电解池原理及应用;从题型看主要是选择题和填空题,其题型包括五判断、二写、一比较和三解释。
(1)五判断是判断工作原理题型、判断电极、判断电子流向、判断电极上析出的产物、判断电极附近或整个溶液的酸碱性;
(2)二写是书写电极反应式和总反应方程式;
(3)一比较是利用电化学知识比较金属的活动性;
(4)三解释是利用电化学知识解释电化学腐蚀、电化学防护和某些反应速率加快的原因。

结合考纲和考试说明,2015年电化学类试题可能从以下几个方面考查:
(1)原电池、电解池、电镀池的电极名称、电子流向及电极反应式;
(2)根据原电池、电解池的电极变化判断金属活泼性强弱;
(3)根据电解时电极变化判断电极材料或电解质种类;
(4)新型电池的电极反应及应用;
(5)有关电解产物的判断和计算。

☆★考点一:原电池和电解池的基本原理
1、原电池工作原理

2、电解的原理
(1)定义: 电解池借助于电流引起氧化还原反应的装置,也就是把电能转变为化学能的装置叫做电解池或电解槽。
(2)构成电解池的条件
①电流必须是直流而不是交流
②两个电极。其中与电源的正极相连的电极叫做阳极,与电源的负极相连的电极叫做阴极。
③电解质溶液或熔融态电解质。
(3)电解结果:在两极上有新物质生成。
(4)电解质导电的实质
对电解质溶液(或熔融态电解质)通电时,电子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极,电解质的阳离子移向阴极得电子发生还原反应;电解质的阴离子移向阳极失去电子(有的是组成阳极的金属原子失去电子)发生氧化反应,电子从电解池的阳极流出,并沿导线流回电源的正极。这样,电流就依靠电解质溶液(或熔融态电解质)里阴、阳离子的定向移动而通过溶液(或熔融态电解质),所以电解质溶液(或熔融态电解质)的导电过程,就是电解质溶液(或熔融态电解质)的电解过程。
【例1】【2015上海化学】研究电化学腐蚀及防护的装置如右图所示。下列有关说法错误的是(    )

A.d为石墨,铁片腐蚀加快
B.d为石墨,石墨上电极反应为:O2 + 2H2O + 4e → 4OH–
C.d为锌块,铁片不易被腐蚀
D.d为锌块,铁片上电极反应为:2H+ + 2e → H2↑
【答案】D
【考点定位】考查金属的电化学腐蚀及防护的知识。
【名师点睛】电化学理论是化学学习的重要理论,特别是在科技迅速发展,人均能耗不断增加,能源日趋紧张的今天,了解电化学理论,实现能量的转化,减少对环境的污染和保护,都是非常必要的。电化学知识包括原电池和电解池,首先要确定装置是原电池还是电解池。确定方法是观察图示是否有电源,若有就是电解池,否则就是原电池。电解池工作时,阳极发生氧化反应,阴极发生还原反应。结合电解质溶液的酸碱性书写电极反应式、总反应方程式,并根据电性作用原理:同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引确定电解质溶液中离子移动的方向。原电池工作时,活动性强的电极为负极,发生氧化反应,活动性弱的电极为正极,正极上发生还原反应。要掌握电化学反应原理,结合电极及电解质溶液的酸碱性正确书写电极反应式,利用好图示及题干提供的信息,是本题解决的关键。

☆★考点二:可充电电池
   可充电电池又称二次电池,里面有充电和放电两个过程,运用原电池和电解池的原理进行分析。
(1)对可充电电池充电和放电两过程认识:放电是原电池反应,充电是电解池反应
(2)对可充电电池电极极性和材料的判断: 
判断电池放电时电极极性和材料,可先标出放电(原电池)总反应式电子转移的方向和数目,失去电子的一极为负极,该物质即为负极材料;得到电子的一极为正极,该物质即为正极材料。
若判断电池充电时电极极性和材料,方法同前,失去电子的一极为阳极,该物质即为阳极材料;得到电子的一极为阴极,该物质即为阴极材料。
(3)对溶液中离子的移动方向判断: 
放电时,阴离子移向负极,阳离子移向正极;
充电时,阴离子移向阳极,阳离子移向阴极。 
(4)可充电电池充电时与电源的连接: 
可充电电池用完后充电时,原电池的负极与外电源的负极相连,原电池的正极与外电源的正极相连。 
(5)对可充电电池某电极是发生氧化还是还原反应及某元素被氧化还是被还原的判断: 
可根据电极反应式进行分析,
放电(原电池)的负极及充电(电解池)的阳极均失去电子,发生了氧化反应,其变价元素被氧化;
放电(原电池)的正极及充电(电解池)的阴极均得到电子,发生了还原反应,其变价元素被还原。 
(6)可充电电池电极反应式的书写方法:
书写可充电电池电极反应式,一般都是先书写放电的电极反应式。
书写放电的电极反应式时,一般要遵守三步:
第一,先标出原电池总反应式电子转移的方向和数目,指出参与负极和正极反应的物质;
第二,写出一个比较容易书写的电极反应式(书写时一定要注意电极产物是否与电解质溶液共存);
第三,在电子守恒的基础上,总反应式减去写出的电极反应式即得另一电极反应式。
充电的电极反应与放电的电极反应过程相反,充电的阳极反应为放电正极反应的逆过程,充电的阴极反应为放电负极反应的逆过程。
【例2】【2016年高考四川卷】某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池。放电时电池的总反应为:Li1-xCoO2+LixC6=LiCoO2+ C6(x<1)。下列关于该电池的说法不正确的是(   )
A.放电时,Li+在电解质中由负极向正极迁移
B.放电时,负极的电极反应式为LixC6-xe-= xLi++ C6
C.充电时,若转移1mole-,石墨C6电极将增重7xg
D.充电时,阳极的电极反应式为LiCoO2-xe-=Li1-xCoO2+Li+
【答案】C

【考点定位】考查电化学原理的应用,化学电源。
【名师点睛】电化学问题分析思路:首先要根据题给信息和装置确定考查的是原电池和电解池,然后根据反应类型、电子和电流方向、电解质中的离子流向、电极材料和实验现象等确定装置的两极,结合电极材料和离子种类、放电顺序确定放电的微粒,结合溶液的酸碱性、反应物和生成物结合原子守恒和电荷守恒确定电极反应式,进一步确定总反应进行作答。涉及电化学计算要紧抓电子守恒,涉及酸碱性分析要根据电极反应分析电极周围的pH变化,根据总反应分析整个过程中的pH变化。

☆★考点三:燃料电池
    燃料电池的基础是一个燃烧的反应,但是实现能量转化的方式不是提供热能,而是利用原电池的原理,实现电子的流动,从而产生电能。
1、化学电源中电极反应式书写的一般程序——“加减法”书写电极反应式
(1)先确定原电池的正负极,列出正负极上的反应物质,并标出相同数目电子的得失。
(2)注意负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共存。若不共存,则该电解质溶液中的阴离子应写入负极反应式;若正极上的反应物质是O2,且电解质溶液为中性或碱性,则水必须写入正极反应式中,且O2生成OH-,若电解质溶液为酸性,则H+必须写入正极反应式中,O2生成水。
(3)正负极反应式相加得到电池反应的总反应式。若已知电池反应的总反应式,可先写出较易书写的一极的电极反应式,然后在电子守恒的基础上,总反应式减去较易写出的一极的电极反应式,即得到较难写出的另一极的电极反应式。
2、燃料电池电极反应式的书写
根据燃料电池的特点,一般在正极上发生还原反应的物质都是O2,随着电解质溶液的不同,其电极反应有所不同,其实,我们只要熟记以下四种情况:
(1)酸性电解质溶液环境下电极反应式:O2+4H++4e-===2H2O
(2)碱性电解质溶液环境下电极反应式:O2+2H2O+4e-===4OH-
(3)固体电解质(高温下能传导O2-)环境下电极反应式:O2+4e-===2O2-
(4)熔融碳酸盐(如:熔融K2CO3)环境下电极反应式:O2+2CO2+4e-===2CO。
根据电池总反应式和正极反应式写出电池的负极反应式
电池的总反应和正、负极反应之间有如下关系:电池的总反应式=电池正极反应式+电池负极反应式
电池的总反应式-电池正极反应式=电池负极反应式,注意在将两个反应式相减时,要约去正极的反应物O2。
【例3】【2015江苏化学】一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是(    )

A.反应CH4+H2O3H2+CO,每消耗1molCH4转移12mol 电子
B.电极A上H2参与的电极反应为:H2+2OH--2e-=2H2O
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:O2+2CO2+4e-=2CO32-
【答案】D
【考点定位】考查原电池的工作原理和电极反应式书写。
【名师点睛】考查原电池的工作原理,负极上失电子,正极上得电子,阴离子一般向负极移动,阳离子向正极移动,电极反应式书写,先写化合价变化的物质以及得失电子数,然后根据所给条件配平其他,也可以用总电极反应式减去简单的电极反应式,但要注意还原剂不出现在正极上,氧化剂不出现在负极上,培养学生对氧化还原反应的书写。

☆★考点四:电解的规律及应用
1、电极上离子放电的顺序
(1)阳极产物的判断
首先看电极,若是活性电极(一般是除Au、Pt外的金属),则电极材料本身失电子,电极被溶解形成阳离子进入溶液;若是惰性电极(如石墨、铂、金等),则根据溶液中阴离子放电顺序加以判断。
阳极放电顺序:
金属(一般是除Au、Pt外)>S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根>F-。
(2)阴极产物的判断
直接根据溶液中阳离子放电顺序加以判断。阳离子放电顺序:
Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+。
2、电解规律
电解类型	电解质类别	实例	电极反应特点	电解对象	电解质浓度	pH	电解质溶液复原		电解
水型	强碱、含氧酸、活泼金属的含氧酸盐	NaOH	H+和OH-分别在阴极和阳极放电生成H2和O2	水	增大	增大	水				H2SO4				减小	水				Na2SO4				不变	水		电解电解质型	无氧酸、不活泼金属的无氧酸盐	HCl	电解质电离出的阴阳离子分别在两极放电	电解质	减小	增大	HCl				CuCl2				 	CuCl2		放H2生碱型	活泼金属的无氧酸盐	NaCl	阴极:H2O得电子放H2生成碱阳极:电解质阴离子放电	电解质和水	生成新电解质	增大	HCl		放O2生酸型	不活泼金属的含氧酸盐	CuSO4	阴极:电解质阳离子放电阳极:H2O失电子放O2生成酸	电解质和水	生成新电解质	减小	CuO或 CuCO3		3、应用
(1)电解饱和食盐水制取氯气和烧碱(氯碱工业)
(2)电镀
(3)电冶炼
(4)电解精炼
【例4】【2016年高考新课标Ⅰ卷】三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示,采用惰性电极,ab、cd均为离子交换膜,在直流电场的作用下,两膜中间的Na+和SO42-可通过离子交换膜,而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。

下列叙述正确的是(     )
A.通电后中间隔室的SO42-离子向正极迁移,正极区溶液pH增大
B.该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品
C.负极反应为2 H2O–4e–=O2+4H+,负极区溶液pH降低
D.当电路中通过1mol电子的电量时,会有0.5mol的O2生成
【答案】B
增大,所以负极区溶液pH升高,错误;D.当电路中通过1mol电子的电量时,根据整个闭合回路中电子转移数目相等可知反应产生氧气的物质的量是n(O2)=1mol÷4=0.25mol,错误。
【考点定位】考查电解原理的应用的知识。
【名师点睛】化学反应主要是物质变化,同时也伴随着能量变化。电化学是化学能与电能转化关系的化学。电解池是把电能转化为化学能的装置,它可以使不能自发进行的化学借助于电流而发生。与外接电源正极连接的电极为阳极,与外接电源的负极连接的电极为阴极。阳极发生氧化反应,阴极发生还原反应。若阳极是活性电极(除Au、Pt、C之外的电极),则电极本身失去电子,发生氧化反应;若是惰性电极(Au、Pt、C等电极),则是溶液中的阴离子放电,放电的先后顺序是S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根离子,阴极则是溶液中的阳离子放电,放电顺序是Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+,与金属活动性顺序刚好相反。溶液中的离子移方向符合:同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引的原则,即阳离子向阴极区移动,阴离子向阳极区移动。掌握电解池反应原理是本题解答的关键。本题难度适中。
☆★考点五:金属的电化学腐蚀及防护
金属的电化学腐蚀是因为形成原电池加快了反应速度。金属腐蚀的速度为:电解池的阳极>原电池的负极>普通反应>原电池的正极>电解池的阴极
(1)电化学防护
①牺牲阳极的阴极保护法—原电池原理
a.负极:比被保护金属活泼的金属;
b.正极:被保护的金属设备。
②外加电流的阴极保护法—电解原理
a.阴极:被保护的金属设备;
b.阳极:惰性金属。
(2)改变金属的内部结构,如制成合金、不锈钢等。
(3)加防护层,如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。
【例5】【2014年高考上海卷第12题】如右图所示,将铁棒和石墨棒插入盛有饱和NaCl溶液的U型管中。下列分析正确的是(   )
   
   A.K1闭合,铁棒上发生的反应为2H++2e-→H2↑
B.K1闭合,石墨棒周围溶液pH逐渐升高
C.K2闭合,铁棒不会被腐蚀,属于牺牲阳极的阴极保护法
D.K2闭合,电路中通过0.002NA个电子时,两极共产生0.001mol气体
【答案】B

【命题意图】本题主要是考查电化学原理的应用,涉及原电池和电解池的判断,金属的腐蚀与防护以及电极产物判断和计算,属于中等难度试题的考查,意在考查学生分析问题、解决问题的能力。


1.【2016年高考海南卷】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(   )
A.Zn为电池的负极
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】AD
【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,则正极电极方程式为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。
考点:考查原电池原理及化学电源
【名师点睛】原电池原理是建立在氧化还原和电解质溶液基础上,借助氧化还原反应实现化学能与电能的相互转化,是高考命题重点,题目主要以选择题为主,主要围绕原电池的工作原理、电池电极反应的书写与判断、新型电池的开发与应用等进行命题。 
2.【2016年高考上海卷】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(   )

A.铜棒的质量      B.c(Zn2+)
C.c(H+)           D.c(SO42-)
【答案】C

【考点定位】考查原电池基本原理和溶液中离子浓度变化。
【名师点睛】原电池原理无论在工业生产、日常生活和科学研究领域都有着重要用途,尤其在金属的腐蚀与防护、新能源的开发和利用方面有着不可替代的作用,因此也是历年高考必考知识点之一。无论题型如何变化,如果把握原电池的工作原理、电极反应式和电池总反应方程式问题都会迎刃而解。在原电池中,一般活泼金属做负极、失去电子、发生氧化反应(金属被氧化)、逐渐溶解(或质量减轻);不活泼金属(或导电的非金属)做正极、发生还原反应、有金属析出(质量增加)或有气体放出;电子从负极流出经过外电路流回正极,电流方向正好相反;溶液中离子浓度变化及移动方向由电极反应决定。
3.【2016年高考新课标Ⅱ卷】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】B

【考点定位】考查原电池的工作原理。
【名师点睛】本题以Mg-AgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池为载体,考查原电池电极反应式的书写,离子的迁移方向等知识。化学电源是高考中的热点,也是难点,学生要结合原电池的知识来推断试题给出的化学电源的工作原理,然后结合化合价的变化判断正、负极。
4.【2016年高考浙江卷】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
C.M–空气电池放电过程的正极反应式:4Mn++nO2+2nH2O+4ne–=4M(OH)n
D.在M–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】C
【解析】
试题分析:A、多孔电极可以增加氧气与电极的接触,使氧气充分反应,故正确;B、24克镁失去2摩尔电子,27克铝失去3摩尔电子,65克锌失去2摩尔电子,所以铝-空气电池的理论比能量最高,故正确;C、根据题给放电的总反应4M+nO2+2nH2O=4M(OH) n,氧气在正极得电子,由于有阴离子交换膜,正极反应式为O2+2H2O+4e–=4OH-,故错误;D、负极是金属失去电子生成金属阳离子,因为镁离子或铝离子或锌离子都可以和氢氧根离子反应生成氢氧化物沉淀,说明应采用中性电解质或阳离子交换膜,防止正极产生的氢氧根过来反应,故正确。答案选C。
【考点定位】考查原电池的工作原理。
【名师点睛】原电池是将化学能变成电能的装置。负极失去电子,被氧化,正极得到电子被还原。注意原电池中的正负极的反应,氧气肯定在正极得到电子,金属肯定在负极失去电子,结合原电池的电解质的环境分析其电极反应的书写。在电解质溶液中,阴离子向负极移动,阳离子向正极移动,电子从负极经过导线流向正极。
5.【2015浙江理综化学】在固态金属氧化物电解池中,高温共电解H2O—CO2混合气体制备H2和CO是一种新的能源利用方式,基本原理如图所示。下列说法不正确的是(   )

A.X是电源的负极
B.阴极的反应式是:H2O+2eˉ=H2+O2ˉ
CO2+2eˉ=CO+O2ˉ
C.总反应可表示为:H2O+CO2H2+CO+O2
D.阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是1︰1
【答案】D
【考点定位】本题主要是考查电解原理及其应用、电极判断、电极反应式书写、电极产物判断与计算等。
【名师点晴】电化学是历年高考的重要考点之一,考查的内容为:提供电极材料和电解质溶液判断能否形成原电池,原电池电极名称判断及电极反应式的书写,提供反应方程式设计原电池、电解池(包括电镀池、精炼池),根据电解时电极质量或溶液p H的变化判断电极材料或电解质种类,电解产物的判断和计算,结合图像考查电极质量或电解质溶液质量分数的变化。电化学部分,尤其是原电池、电解池的电极反应式的书写,可以说是对氧化还原反应的灵活应用,实现了氧化还原反应的“合久必分”的发展和延伸。解答电解池相关题目时,应从几步入手:①看电极(材料),判断电极本身是否参与反应。②看溶液,判断电解液中的阳离子、阴离子种类,从而判断在阴极、阳极发生反应的微粒。③看隔膜,判断两极反应发生后阴离子、阳离子的浓度变化,从而判断溶液中微粒穿过阴(阳)离子隔膜的方向和产物。
6.【2015新课标Ⅰ卷理综化学】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(   )
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】A
【考点定位】原电池原理;难度为一般等级
【名师点晴】本题是关于能量转化的题目,电化学包括原电池和电解池。原电池是将化学能转化为电能的装置,组成有正负极、电解质溶液、形成闭合回路,活动性强的电极为负极,发生氧化反应,活动性弱的电极为正极,正极上发生还原反应。电解池是将电能转化为化学能的装置。与外加电源正极连接的为阳极,与电源负极连接的为阴极。阳极发生氧化反应,阴极发生还原反应。若阳极是活性电极,则是电极本身失去电子,若电极是惰性电极,则电解质溶液(或熔融状态)阴离子发生还原反应。掌握好阴离子、阳离子的放电顺序、清楚在闭合回路中电子转移数目相等是本题的关键。
7.【2015天津理综化学】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】C

【考点定位】本题主要考查了原电池的反应原理,涉及反应类型、离子浓度的变化、电极的判断、离子的移动方向的判断等  
【名师点睛】电化学反应原理是选修4中的重要内容,也是难点之一。原电池的反应原理的应用,抓住化学反应的本质、正负极的判断、正负极反应类型的判断、电极反应式的书写、总反应方程式的书写、电子的流向、电流的流向、溶液中离子的流向、电极是否参加反应、电子的转移、有关氧化还原反应的计算、溶液质量的变化、离子交换膜的判断、溶液的pH的计算或变化、溶液颜色的变化是解题的关键。综合性较强,针对每个知识点进行详细剖析,使学生真正理解原电池的反应中所涉及的知识。
8.【2015四川理综化学】用右图所示装置除去含CN-、Cl-废水中的CN-时,控制溶液PH为9~10,阳极产生的ClO-将CN-氧化为两种无污染的气体,下列说法不正确的是(   )

A.用石墨作阳极,铁作阴极
B.阳极的电极反应式为:Cl- + 2OH--2e-= ClO- + H2O
C.阴极的电极反应式为:2H2O + 2e- = H2↑ + 2OH-
D.除去CN-的反应:2CN-+ 5ClO- + 2H+ = N2↑ + 2CO2↑ + 5Cl-+ H2O
【答案】D 
【考点定位】电化学基础知识
【名师点睛】原电池原理和电解池原理都是建立在氧化还原和电解质溶液基础上,借助氧化还原反应实现化学能与电能的相互转化,是高考命题重点,题目主要以选择题为主,主要围绕工作原理、电极反应的书写与判断、新型电池的开发与应用等进行命题。电化学的命题除在继续加强基本知识考查的基础上,更加注重了试题题材的生活化、实用化、情景化,同时也加强了不同知识间的相互渗透与融合,这与新课标所倡导的提高国民科学素养与探究、创新、灵活解决实际问题的能力极为相符,相信今后的电化学命题将会有更新颖的形式与题材出现。
9.【2014年高考福建卷第11题】某原电池装置如右图所示,电池总反应为2Ag+Cl2=2AgCl。下列说法正确的是(   )

A.正极反应为AgCl +e-=Ag +Cl-
B.放电时,交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成
C.若用NaCl溶液代替盐酸,则电池总反应随之改变
D.当电路中转移0.01 mol e-时,交换膜左侧溶液中约减
少0.02 mol离子
【答案】D

【命题意图】考查原电池知识,具体考查电极反应式的书写、反应现象的分析、转移电子数与离子数的关系,尤其是D项按照常规思路容易判断错误,通过这些内容能考查学生对原电池原理的掌握情况和分析解决问题的能力,要克服思维定势给审题时带来的干扰。
10.【2016年高考天津卷】(14分)氢能是发展中的新能源,它的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节。回答下列问题:
(1)与汽油相比,氢气作为燃料的优点是_________(至少答出两点)。但是氢气直接燃烧的能量转换率远低于燃料电池,写出碱性氢氧燃料电池的负极反应式:____________。
(5)化工生产的副产氢也是氢气的来源。电解法制取有广泛用途的Na2FeO4,同时获得氢气:Fe+2H2O+2OH−FeO42−+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的FeO42−,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。
        
①电解一段时间后,c(OH−)降低的区域在_______(填“阴极室”或“阳极室”)。
②电解过程中,须将阴极产生的气体及时排出,其原因是_______。
③c( 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】
(1)污染小;可再生;来源广;资源丰富;燃烧热值高;H2+2OH--2e-=2H2O
(5)①阳极室
②防止Na2FeO4与H2反应使产率降低
③M点:c(OH-)低,Na2FeO4稳定性差,且反应慢(或N点:c(OH-)过高,铁电极上有氢氧化铁生成,使Na2FeO4产率降低)。

【考点定位】考查化学反应中的能量变化、电解原理及其应用
【名师点晴】本题考查的知识点较多,以氢气利用为线索考查了化学反应中的能量变化、电解原理及其应用、化学平衡的移动及其影响因素等相关知识。在书写燃料电池电极反应时,要注意掌握一般的书写方法:①电极反应是一种离子反应,遵循书写离子反应的所有规则;②将两极反应的电子得失数配平后,相加得到总反应,总反应减去一极反应即得到另一极反应;③负极失电子所得氧化产物和正极得电子所得还原产物,与溶液的酸碱性有关(如+4价的C在酸性溶液中以CO2形式存在,在碱性溶液中以CO32-形式存在);④溶液中不存在O2-:在酸性溶液中它与H+结合成H2O、在碱性或中性溶液中它与水结合成OH-。本题的易错点和难点是c(Na2FeO4)低于最高值的原因分析。分析时,要注意从题目中寻找线索并结合反应的特征分析。
11.【2015山东理综化学】(15分)利用LiOH和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。LiOH可由电解法制备,钴氧化物可通过处理钴渣获得。
(1)利用如图装置电解制备LiOH,两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。B极区电解液为__________溶液(填化学式),阳极电极反应式为__________ ,电解过程中Li+向_____电极迁移(填“A”或“B”)。

【答案】(1)LiOH;2Cl‾—2e‾=Cl2↑;B

【考点定位】本题考查了电极原理及应用,包括电极方程式的书写、电解液的判断、离子移动方向的判断;还考查了离子方程式的书写、元素化合价的判断、根据化学计算推测物质的化学式,


1.【2016届北京朝阳一模】某同学做如下实验:

下列说法正确的是(    )
A.“电流计指针未发生偏转”,说明铁片Ⅰ、铁片Ⅱ均未被腐蚀
B.用K3[Fe(CN)3]溶液检验铁片Ⅲ、Ⅳ附近溶液,可判断电池的正、负极
C.铁片Ⅰ、Ⅲ所处的电解质溶液浓度相同,二者的腐蚀速率相等
D.铁片Ⅳ的电极反应式为Fe-3e-=Fe3+
【答案】B

考点:考查原电池反应原理及应用的知识。
2.【2016届成都二诊】研究人员发现了一种“水”电池,其总反应为:5MnO2 +2Ag+2NaCl  =Na2 Mn5O10 +2AgCl。如图用“水”电池为电源电解NaCI溶液的实验中,X电极上有无色气体逸出。下列有关分析正确的是(   )

A.I为负极,其电极反应式为Ag十Cl-+e-=AgCl
B.“水”电池内Na+不断向负极作定向移动
C.每转移1mole-,U型管中消耗0.5mol H2O
D.开始时U型管中Y极附近pH逐渐增大
【答案】A
【解析】
试题分析:A、X电极上有无色气体逸出,应为阴极,则I为负极,Ⅱ为正极,负极发生Ag十Cl-+e-=AgCl,故A正确;B、原电池工作时,阳离子向正极移动,故B错误;C、每转移1摩尔电子,生成0.5摩尔氢气,消耗1摩尔水,故C错误;D、Y为阳极,生成氯气,氯气与水反应显酸性,pH减小,故D错误。
考点: 原电池和电解池的工作原理
3.【2016届天津河东区二模】用右图装置研究电化学原理,下列分析中错误的是(   )
 
【答案】D

考点:原电池和电解池的工作原理
4.【2016届厦门一模】锂一空气电池是高能量密度的新型电池,结构如右图所示。下列说法正确的是(   )

 A.固体电解质只有Li+可通过
 B.电池反应为
 C.充电时,水性电解液的pH将升高
 D.放电时,若外电路有0. 1mol e -通过时,理论上将
消耗1.12 LO2(标准状况)
【答案】A
考点:考查原电池原理的应用、化学电源。
5.【2016届 江西省五市八校第二次联考】 以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示.关于该电池的叙述不正确的是(  )

A.该电池能够在高温下工作
B.电池的负极反应为:C6H12O6+6H2O-24e-=6CO2+24H+
C.放电过程中,质子(H+)从负极区向正极区迁移 
D.在电池反应中,每消耗1mol氧气,理论上能生成
标准状况下CO2气体22.4 L 
【答案】A
【解析】
试题分析:A、微生物主要成分是蛋白质,高温条件下蛋白质失去活性,电池不能工作,错误;B、根据题给装置知C6H12O6在酸性条件下发生氧化反应生成CO2,在电池的负极上发生反应,电极反应式为C6H12O6+6H2O-24e-=6CO2+24H+,正确;C、原电池中阳离子移向正极,即放电过程中,质子(H+)从负极区向正极区迁移,正确;D、根据电池反应C6H12O6+6O2==6CO2+6H2O可知,每消耗1 mol氧气,理论上能生成标准状况下CO2气体22.4 L,正确。
考点:考查原电池原理的应用,化学电源。
6.【2016届苏州一模】铅蓄电池在现代生活中有广泛应用,其电极材料是Pb和PbO2,电解液是硫酸溶液。现用铅蓄电池电解硫酸钠溶液一段时间后,假设电解时温度不变且惰性电极,下列说法正确的是(   )
A.蓄电池放电时,每消耗0.1molPb,共生成0.1mol PbSO4 
B.电解硫酸钠溶液时的阳极反应式为:4OH--4e-=2H2O+O2↑ 
C.电解后,硫酸钠溶液中有晶体析出,但c(Na2SO4)会变小 
D.蓄电池放电一段时间后其电解液中H2SO4的浓度、密度都变大
【答案】B

考点:考查原电池的工作原理,涉及电极反应,电子守恒应用,饱和溶液电解水后的浓度变化等。
7.【2016届信阳、三门峡第一次联考】某充电宝锂离子电池的总反应为:xLi+Li1-xMn2O4 LiMn2O4,某手机镍氢电池总反应为:NiOOH+MH M+Ni(OH)2(M为储氢金属或合金),有关上述两种电池的说法不正确的是(  )

A.锂离子电池放电时Li+向正极迁移
B.镍氢电池放电时,正极的电极反应式:NiOOH+H2O+e-═Ni(OH)2+OH-
C.右图表示用锂离子电池给镍氢电池充电
D.锂离子电池充电时,阴极的电极反应式:LiMn2O4-xe-═Li1-xMn2O4+xLi+
【答案】C

考点:考查了化学电源新型电池、原电池和电解池的工作原理的相关知识。
8.【甘肃省天水市2015届高考第一轮复习基础知识检测考试题】控制适当的条件,将反应2Fe3++2I-2Fe2++I2设计成如图所示的原电池。下列判断正确的是( )
 
  A.反应开始时,乙中电极反应为2I-+2e-== I2
   B.反应开始时,甲中石墨电极上发生氧化反应
   C.电流表指针为零时,两池溶液颜色相同 
   D.平衡时甲中溶入FeCl2固体后,乙池的石墨电极为正极
【答案】D
【解析】
试题分析:A项反应开始时,乙中电极为负极,发生反应为2I--2e-== I2,故A项错误;B项Fe3+得电子被还原为正极,故B项错误;C项电流表指针为零时,反应达到平衡,甲池为Fe3+、Fe2+,乙池为I-、I2,故两池颜色不同,C项错误;平衡时甲中溶入FeCl2固体后,则甲池中c(Fe2+)增大,平衡逆行移动,故乙池中I2得电子作正极,故D项正确。
考点:电化学原理。
9.【江苏省苏州市2015届高三上学期期末调研测试】用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥(盛有KNO3琼脂的U型管)构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是 (   )

① 在外电路上,电流由铜电极流向银电极  
② 正极反应为:Ag++e―=Ag
③ 盐桥中的NO移向AgNO3溶液,K+移向Cu(NO3)2溶液
④ 将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同
A.①②            B.②③            C.②④           D.③④
【答案】C
考点:考查原电池原理的应用
10.【辽宁丹东五校协作体2015届高三上学期期末考试】有人设计将两根铂丝做电极插入到KOH溶液中,然后在两极上分别通过甲烷和氧气而构成燃料电池。该电池中反应的化学方程式为:CH4+2O2+2KOHK2CO3+3H2O,则关于此燃料电池的下列说法中错误的是(1个电子所带电量为1.6×10-19C) 
  A.通过甲烷的电极为电池的负极,通过氧气的电极为正极 
  B.在标准状况下,每消耗5.6 L O2,可向外提供2.4×104 C的电量 
  C.通过甲烷电极的电极反应为:CH4+10OH--8e-CO32-+7H2O 
  D.放电一段时间后,溶液的pH减小
【答案】B
【解析】
试题分析:A、根据电池反应化学方程式中元素化合价的变化可知,CH4失去电子,O2得电子,所以通过甲烷的电极为电池的负极,通过氧气的电极为正极,故A正确;B、在标准状况下, 5.6 L O2物质的量为:5.6L÷22.4L/mol=0.25mol,根据电极反应O2+4e‾+2H2O=4OH‾,提供电量为:0.25mol×4×6.02×1023×1.6×10-19C=9.632×104 C,故B错误;C、碱性条件下,CH4在负极上得电子生成CO32‾和H2O,配平可得电极方程式:CH4+10OH--8e-CO32-+7H2O,故C正确;D、根据电池反应方程式可知,该反应消耗OH‾,所以放电一段时间后,溶液的pH减小,故D正确。
考点:本题考查原电池原理。 
11.【山东省桓台县第二中学2015届高三上学期期末考试】某学习小组为研究电化学原理,设计如右图装置。下列叙述不正确的是(    )

A. a和b不连接时,铁片上会有金属铜析出
B. a和b用导线连接时,铜片上发生的反应为Cu2++2e- = Cu
C. a和b分别连接直流电源正、负极,Cu2+向铜电极移动
D. 无论a和b是否连接,铁片均会溶解,溶液从蓝色逐渐变成浅绿色
【答案】C
考点:考查化学反应、电化学反应的判断,反应现象的判断
12.【上海市黄浦区201届高三上学期期末调研测试化学试题】电解尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液制氢的装置示意图如右图,其中电解池中隔膜仅阻止气体通过,阴、阳极均为石墨电极。下列相关叙述正确的是

A.b电极为阳极
B.电子由b电极经过溶液流入a电极形成回路
C.b电极上发生失去电子的反应
D.尿素在a电极发生氧化反应
【答案】D

考点:考查电化学原理的应用
13.【浙江省杭州地区七校2015届高三上学期期末模拟联考】利用反应6NO2+8NH3=7N2+12H2O构成电池的方法,既能实现有效消除氮氧化物的排放,减轻环境污染,又能充分利用化学能,装置如图所示。下列说法不正确的是

A.电流从右侧电极经过负载后流向左侧电极
B.为使电池持续放电,离子交换膜需选用阴离子交换膜
C.电极A极反应式为:2NH3-6e-=N2+6H+
D.当有4.48LNO2(标准状况) 被处理时,转移电子为0.8mol
【答案】C
【解析】
试题分析:A、根据所给的化学方程式判断,氨气发生氧化反应,所以电极A是负极,则电极B是正极,所以电流电流从右侧电极经过负载后流向左侧电极,正确;B、氨气失去电子生成氮气和氢离子,在碱性电解质溶液中,氢离子与移动来的氢氧根离子结合为水,所以该离子交换膜应允许氢氧根离子通过,所以是阴离子交换膜,正确;C、因为电解质溶液为碱性,所以氨气失去电子与氢氧根离子结合为水,电极反应式为2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O,错误;D、4.48L标准状况下的二氧化氮的物质的量是0.2mol,其N元素的化合价从+4价降低到0价,所以转移电子的物质的量是0.2mol×4=0.8mol,正确,答案选C。
考点:考查原电池反应原理的应用


1. C-NaMO2电池是科学家正在研发的钠离子电池,据悉该电池可以将传统锂电池的续航能力提升7倍。该电池的电池反应式为:NaMO2 + nCNa(1-x)MO2 + NaxCn ,下列有关该电池的说法正确的是A. 电池放电时,溶液中钠离子向负极移动B. 该电池负极的电极反应为NaMO2xe- Na(1-x)MO2+xNa+
C. 消耗相同质量金属时,用锂作负极产生电子的物质的量比用钠时少D. 电池充电时的阳极反应式为:nC+xNa+-xe- NaxCn考点:考查C-NaMO2电池工作原理的正误判断的知识。
—2e-=Cl2↑
D.图Ⅲ装置的总反应为4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3,生成的Al(OH)3进一步脱水形成白斑
【答案】D

考点:考查金属腐蚀和原电池原理的应用的知识。
.一种处理污水的燃料电池模型如下图所示。该电池工作时,只需把污水注入反应池,细菌就可将污水中的有机物分解,在此过程中释放出电子、质子和乙。下列叙述不正确的是
A.B电极为正极
B.气体乙可能为CO2
C.O2在A电极得电子
D.电池工作时,B电极附近的pH逐渐减小
【答案】A
【考点定位】考查原电池的工作原理。
【名师点睛】本题考查原电池原理的应用,主要考查燃料电池的工作原理和有关判断。燃料电池电极反应式的书写方法:
    (1)写出电池总反应:燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致,若产物能和电解质反应,则总反应为加合后的反应。
    (2)写出电池的正极反应
     ①酸性电解质溶液环境下:O2+4H++4e-=2H2O
②碱性电解质溶液环境下:O2+4e-+2H2O =4OH-
③固体电解质(高温下能传导O2-)环境下:O2+4e-=2O2-
(3)根据电池总反应和正极反应写出电池的负极反应
     电池总反应=电池正极反应+电池负极反应
.锂—铜空气燃料电池容量高、成本低,具有广阔的发展前景。该电池通过一种复杂的铜腐蚀“现象”产生电能,其中放电过程为2Li+Cu2O+H2O=2Cu+2Li++2OH-,下列说法不正确的是
A.放电时,Li+透过固体电解质向Cu极移动
B.放电时,正极的电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-
C.通空气时,铜被腐蚀,表面产生Cu2O
D.整个反应过程中,氧化剂为O2
】
【考点定位】本题主要是
【名师点晴】结合原电池结构,明确原电池的工作原理,时注意结合装置图和题干信息分析判断。——锂水电池,工作原理如图所示。下列有关说法不正确的是

A.碳极发生的反应是:2H2O+2e-=H2↑+2OH -
B.有机电解质和水溶液不可以互换区域
C.标况下产生22.4L的氢气时,正极消耗锂的质量为14g
D.该装置不仅可提供电能,还可得到清洁的氢气
【答案】C
【解析】
试题分析:A根据图示信息知道,碳电极上产生氢气,应该是正极,该电极上发生得电子的还原反应:2H2O+2e-=H2↑+2OH -,A正确;B、由于金属Li可以和水之间反应生成氢氧化锂和氢气,但是和有机电解质不反应,所以有机电解质和水溶液不可以互换区域,B正确;C、金属Li可以和水之间反应生成氢氧化锂和氢气应是自发的氧化还原反应,即为2Li+2H2O=2LiOH+H2↑,标况下产生22.4L的氢气时,金属锂是负极,负极消耗锂的质量为14g,C错误;D、该原电池是将化学能转化为电能的装置,装置不仅可提供电能,并且反应产物是氢气,能提供能源,D正确,答案选C。
【考点定位】本题主要是考查学生原电池的工作原理知识
【名师点晴】掌握原电池的工作原理是解答的关键,的,时需要注意:判断阴阳极判断是电极材料放电还是溶液中的离子分析溶液中离子的种类根据离子放电顺序,分析电极根据电极产物,写出电极反应式


 














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