2022屆高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 第6講 電化學(xué)基礎(chǔ)專題追蹤

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1、2022屆高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 第6講 電化學(xué)基礎(chǔ)專題追蹤 考向一　新型化學(xué)電源的分析與推斷 1．(2018·全國(guó)卷Ⅱ)我國(guó)科學(xué)家研發(fā)了一種室溫下“可呼吸”的Na—CO2二次電池。將NaClO4溶于有機(jī)溶劑作為電解液，鈉和負(fù)載碳納米管的鎳網(wǎng)分別作為電極材料，電池的總反應(yīng)為：3CO2＋4Na2Na2CO3＋C。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　) A．放電時(shí)，ClO向負(fù)極移動(dòng) B．充電時(shí)釋放CO2，放電時(shí)吸收CO2 C．放電時(shí)，正極反應(yīng)為：3CO2＋4e－ ===2CO＋C D．充電時(shí)，正極反應(yīng)為：Na＋＋e－===Na [解析]　高氯酸根離子是陰離子，電池放電時(shí)為原電池裝置，陰離子向

2、負(fù)極移動(dòng)，A正確；由題圖結(jié)合電池總反應(yīng)知，充電時(shí)釋放二氧化碳，放電時(shí)吸收二氧化碳，B正確；放電時(shí)，正極反應(yīng)可以理解為“CO2得到4e－還原為C，余下的兩個(gè)O2－進(jìn)一步結(jié)合CO2生成CO”：3CO2＋4e－===2CO＋C，C正確；充電時(shí)電池的正極與外接電源的正極相連，作電解池的陽(yáng)極，發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，應(yīng)為碳失電子生成CO2，D錯(cuò)誤。 [答案]　D 2．(2017·全國(guó)卷Ⅱ)全固態(tài)鋰硫電池能量密度高、成本低，其工作原理如圖所示，其中電極a常用摻有石墨烯的S8材料，電池反應(yīng)為：16Li＋xS8===8Li2Sx(2≤x≤8)。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　) A．電池工作時(shí)，正極可發(fā)生反應(yīng)：

3、2Li2S6＋2Li＋＋2e－===3Li2S4 B．電池工作時(shí)，外電路中流過(guò)0.02 mol電子，負(fù)極材料減重0.14 g C．石墨烯的作用主要是提高電極a的導(dǎo)電性 D．電池充電時(shí)間越長(zhǎng)，電池中Li2S2的量越多 [解析]　原電池工作時(shí)，正極發(fā)生一系列得電子的還原反應(yīng)，即：Li2S8→Li2S6→Li2S4→Li2S2，其中可能有2Li2S6＋2Li＋＋2e－===3Li2S4，A項(xiàng)正確；該電池工作時(shí)，每轉(zhuǎn)移0.02 mol電子，負(fù)極有0.02 mol Li(質(zhì)量為0.14 g)被氧化為L(zhǎng)i＋，則負(fù)極質(zhì)量減少0.14 g，B項(xiàng)正確；石墨烯能導(dǎo)電，用石墨烯作電極，可提高電極a的導(dǎo)電性，

4、C項(xiàng)正確；充電過(guò)程中，Li2S2的量逐漸減少，當(dāng)電池充滿電時(shí)，相當(dāng)于達(dá)到平衡狀態(tài)，電池中Li2S2的量趨于不變，故不是電池充電時(shí)間越長(zhǎng)，電池中Li2S2的量越多，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 [答案]　D 3．(2015·全國(guó)卷Ⅰ)微生物電池是指在微生物的作用下將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，其工作原理如圖所示。下列有關(guān)微生物電池的說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　) A．正極反應(yīng)中有CO2生成 B．微生物促進(jìn)了反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移 C．質(zhì)子通過(guò)交換膜從負(fù)極區(qū)移向正極區(qū) D．電池總反應(yīng)為C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O [解析]　由題意可知，微生物電池的原理是在微生物作用下O2與C6H12O6發(fā)生氧化還原

5、反應(yīng)，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，B正確；氧氣在正極反應(yīng)，由于質(zhì)子交換膜只允許H＋通過(guò)，則正極反應(yīng)為：O2＋4e－＋4H＋===2H2O，沒有CO2生成，A項(xiàng)錯(cuò)誤；負(fù)極發(fā)生反應(yīng)：C6H12O6－24e－＋6H2O===6CO2＋24H＋，H＋在負(fù)極區(qū)生成，移向正極區(qū)，在正極被消耗，C項(xiàng)正確；總反應(yīng)為：C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O，D項(xiàng)正確。 [答案]　A 4．(1)(2018·天津卷)CO2是一種廉價(jià)的碳資源，其綜合利用具有重要意義。回答下列問(wèn)題： O2輔助的Al－CO2電池工作原理如圖所示。該電池電容量大，能有效利用CO2，電池反應(yīng)產(chǎn)物Al2(C2O4)3是重要的化工原料。

6、 電池的負(fù)極反應(yīng)式：_________________________。 電池的正極反應(yīng)式：6O2＋6e－===6O；6CO2＋6O===3C2O＋6O2 反應(yīng)過(guò)程中O2的作用是_________________________。 該電池的總反應(yīng)式：________________________。 (2)(2017·北京卷)實(shí)驗(yàn)證明Ag＋＋Fe2＋===Ag＋Fe3＋能發(fā)生，裝置如下圖。其中甲溶液是__________，操作及現(xiàn)象是_____________。 (3)(2016·江蘇卷)鐵炭混合物在水溶液中可形成許多微電池。將含有Cr2O的酸性廢水通過(guò)鐵炭混合物，在微電池正

7、極上Cr2O轉(zhuǎn)化為Cr3＋，其電極反應(yīng)式為_________________________________。 (4)(2016·天津卷)氫能是發(fā)展中的新能源，它的利用包括氫的制備、儲(chǔ)存和應(yīng)用三個(gè)環(huán)節(jié)?；卮鹣铝袉?wèn)題： 與汽油相比，氫氣作為燃料的優(yōu)點(diǎn)是__________________________________(至少答出兩點(diǎn))。但是氫氣直接燃燒的能量轉(zhuǎn)換率遠(yuǎn)低于燃料電池，寫出堿性氫氧燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式：_______________________________。 (5)(2015·四川卷)FeSO4在一定條件下可制得FeS2(二硫化亞鐵)納米材料。該材料可用于制造高容量鋰電池

8、，電池放電時(shí)的總反應(yīng)為4Li＋FeS2===Fe＋2Li2S，正極反應(yīng)式是_____________________。 [解析]　(1)O2輔助的Al－CO2電池中，Al是活潑金屬，作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Al－3e－===Al3＋。由電池的正極反應(yīng)式可知，O2先生成O，O與CO2反應(yīng)生成C2O和O2，據(jù)此推測(cè)，該過(guò)程中O2的作用是催化劑。根據(jù)正、負(fù)極反應(yīng)式及得失電子守恒得電池的總反應(yīng)式為2Al＋6CO2===Al2(C2O4)3。 [答案]　(1)Al－3e－===Al3＋(或2Al－6e－===2Al3＋)　催化劑　2Al＋6CO2===Al2(C2O4)3 (2)FeSO

9、4溶液　取電池工作前與工作一段時(shí)間后左側(cè)燒杯中溶液，同時(shí)滴加KSCN溶液，后者紅色更深。 (3)Cr2O＋14H＋＋6e－===2Cr3＋＋7H2O (4)污染小，可再生，來(lái)源廣，資源豐富，燃燒熱值高(任寫其中2個(gè))　H2＋2OH－－2e－===2H2O (5)FeS2＋4Li＋＋4e－===Fe＋2Li2S(或FeS2＋4e－===Fe＋2S2－) 考向二　電解原理在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用 5．(2017·全國(guó)卷Ⅱ)用電解氧化法可以在鋁制品表面形成致密、耐腐蝕的氧化膜，電解質(zhì)溶液一般為H2SO4—H2C2O4混合溶液。下列敘述錯(cuò)誤的是(　　) A．待加工鋁質(zhì)工件為陽(yáng)極 B．可選用不

10、銹鋼網(wǎng)作為陰極 C．陰極的電極反應(yīng)式為：Al3＋＋3e－===Al D．硫酸根離子在電解過(guò)程中向陽(yáng)極移動(dòng) [解析]　利用電解氧化法在鋁制品表面形成致密的Al2O3薄膜，即待加工鋁質(zhì)工件作陽(yáng)極，A項(xiàng)正確；陰極與電源負(fù)極相連，對(duì)陰極電極材料沒有特殊要求，可選用不銹鋼網(wǎng)等，B項(xiàng)正確；電解質(zhì)溶液呈酸性，陰極上應(yīng)是H＋放電，C項(xiàng)錯(cuò)誤；在電解過(guò)程中，電解池中的陰離子向陽(yáng)極移動(dòng)，D項(xiàng)正確。 [答案]　C 6．(2018·全國(guó)卷Ⅰ)焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)在醫(yī)藥、橡膠、印染、食品等方面應(yīng)用廣泛?；卮鹣铝袉?wèn)題： 制備Na2S2O5也可采用三室膜電解技術(shù)，裝置如圖所示，其中SO2堿吸收液中含有

11、NaHSO3和Na2SO3。陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為_____________________________________________________。 電解后，________室的NaHSO3濃度增加。將該室溶液進(jìn)行結(jié)晶脫水，可得到Na2S2O5。 [解析]　 裝置圖中左側(cè)與電源正極相連，為三室膜電解槽的陽(yáng)極，由于陽(yáng)極室的溶液為稀硫酸，故陽(yáng)極發(fā)生的反應(yīng)為2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，生成的H＋穿過(guò)陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入a室與SO2堿吸收液中的SO反應(yīng)生成HSO，則a室中NaHSO3濃度增加。 [答案]　2H2O－4e－===4H＋＋O2↑　a 7．(1)(2016·浙江卷)研究證

12、實(shí)，CO2也可在酸性水溶液中通過(guò)電解生成甲醇，則生成甲醇的反應(yīng)發(fā)生在________極，該電極反應(yīng)式是______________________________________________。 (2)(2016·天津卷)化工生產(chǎn)的副產(chǎn)物氫也是氫氣的來(lái)源。電解法制取有廣泛用途的Na2FeO4，同時(shí)獲得氫氣：Fe＋2H2O＋2OH－FeO＋3H2↑，工作原理如圖1所示。裝置通電后，鐵電極附近生成紫紅色FeO，鎳電極有氣泡產(chǎn)生。若氫氧化鈉溶液濃度過(guò)高，鐵電極區(qū)會(huì)產(chǎn)生紅褐色物質(zhì)。已知：Na2FeO4只在強(qiáng)堿性條件下穩(wěn)定，易被H2還原。 ①電解一段時(shí)間后，c(OH－)降低的區(qū)域在______

13、__(填“陰極室”或“陽(yáng)極室”)。 ②電解過(guò)程中，須將陰極產(chǎn)生的氣體及時(shí)排出，其原因?yàn)開_______________________________________。 ③c(Na2FeO4)隨初始c(NaOH)的變化如圖2，任選M、N兩點(diǎn)中的一點(diǎn)，分析c(Na2FeO4)低于最高值的原因：_______________。 [解析]　(1)根據(jù)題意，二氧化碳在酸性水溶液中通過(guò)電解生成甲醇，CO2中C呈＋4價(jià)，CH3OH中C呈－2價(jià)，結(jié)合反應(yīng)前后碳元素化合價(jià)變化，可知碳元素的化合價(jià)降低，得到電子，故該電極為陰極，電極反應(yīng)式為CO2＋6H＋＋6e－===CH3OH＋H2O。(2)①根據(jù)題意，

14、鎳電極有氣泡產(chǎn)生是H＋得電子生成H2，發(fā)生還原反應(yīng)，則鐵電極上OH－發(fā)生氧化反應(yīng)，溶液中的OH－減少，因此電解一段時(shí)間后，c(OH－)降低的區(qū)域在陽(yáng)極室。②H2具有還原性，根據(jù)題意：Na2FeO4只在強(qiáng)堿性條件下穩(wěn)定，易被H2還原。因此，電解過(guò)程中，須將陰極產(chǎn)生的氣體及時(shí)排出，防止Na2FeO4與H2反應(yīng)使產(chǎn)率降低。③根據(jù)題意Na2FeO4只在強(qiáng)堿性條件下穩(wěn)定，在M點(diǎn)：c(OH－)低，Na2FeO4穩(wěn)定性差，且反應(yīng)慢；在N點(diǎn)：c(OH－)過(guò)高，鐵電極上有Fe(OH)3生成，使Na2FeO4產(chǎn)率降低。 [答案]　(1)陰　CO2＋6H＋＋6e－===CH3OH＋H2O (2)①陽(yáng)極室　②防止

15、Na2FeO4與H2反應(yīng)使產(chǎn)率降低?、跰點(diǎn)：c(OH－)低，Na2FeO4穩(wěn)定性差，且反應(yīng)慢或N點(diǎn)；c(OH－)過(guò)高，鐵電極上有Fe(OH)3或(Fe2O3)生成，使Na2FeO4產(chǎn)率降低 考向三　金屬的腐蝕與防護(hù) 8．(2015·上海卷)研究電化學(xué)腐蝕及防護(hù)的裝置如圖所示。下列有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是 (　　) A．d為石墨，鐵片腐蝕加快 B．d為石墨，石墨上電極反應(yīng)為：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ C．d為鋅塊，鐵片不易被腐蝕 D．d為鋅塊，鐵片上電極反應(yīng)為：2H＋＋2e－===H2↑ [解析]　A項(xiàng)，當(dāng)d為石墨時(shí)，鐵片為負(fù)極，腐蝕加快，正確；B項(xiàng)，當(dāng)d為石墨時(shí)，石墨為

16、原電池的正極，其電極反應(yīng)為O2＋2H2O＋4e－===4OH－，正確；C項(xiàng)，當(dāng)d為鋅塊時(shí)，鐵片為原電池的正極而受到保護(hù)，稱為犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法，正確；D項(xiàng)，當(dāng)d為鋅塊時(shí)，鐵片為正極，電極反應(yīng)為：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，錯(cuò)誤。 [答案]　D 9. (2014·福建卷)鐵及其化合物與生產(chǎn)、生活關(guān)系密切。右圖是實(shí)驗(yàn)室研究海水對(duì)鐵閘不同部位腐蝕情況的剖面示意圖。 (1)該電化學(xué)腐蝕稱為____________________________。 (2)圖中A、B、C、D四個(gè)區(qū)域，生成鐵銹最多的是________(填字母)。 [解析]　(1)海水接近于中性，則鐵閘發(fā)生的是吸氧腐蝕。(2)表面海水中O2濃度較大，腐蝕得較快，故B處產(chǎn)生的鐵銹最多。 [答案]　(1)吸氧腐蝕　(2)B 題型特點(diǎn)：選擇題　填空題 考向評(píng)析：常以新型電源為命題背景，考查原電池的構(gòu)成及工作原理；以電解原理在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用為背景，考查電解池的工作原理及電解規(guī)律；以貼近日常生活的實(shí)例為背景，考查兩種電化學(xué)腐蝕的原理及區(qū)別以及常見防腐方法。 答題啟示：二輪復(fù)習(xí)時(shí)應(yīng)抓住燃料電池中介質(zhì)對(duì)電極反應(yīng)式的影響；新型高能充電電池四個(gè)電極式的關(guān)系等命題要點(diǎn)進(jìn)行落實(shí)，強(qiáng)化電極方程式書寫訓(xùn)練。