高考试题电化学3年真题模拟剖析.docx

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高考试题电化学3年真题模拟剖析

原电池与电解池

学科内重点热点分析

原电池与电解池是高考每年都涉及的内容，本专题的考查要求为：

（1）理解原电池原理。

熟记金属活动性顺序。

了解化学腐蚀与电化学腐蚀及一般防腐蚀方法。

（2）了解电解和电镀的基本原理及应用。

高考考查的方式除了以课本知识为基点的原电池和电解池原理的直接考查外，还给出以最新电池等新科技和新知识为信息的信息迁移题，以考查学生对课本知识的灵活运用和信息处理能力。

装置特点：

化学能转化为电能。

①、两个活泼性不同的电极；

形成条件：

②、电解质溶液（一般与活泼性强的电极发生氧化还原反应）；

原③、形成闭合回路（或在溶液中接触）

电负极：

用还原性较强的物质作负极，负极向外电路提供电子；发生氧化反应。

池基本概念：

正极：

用氧化性较强的物质正极，正极从外电路得到电子，发生还原反应。

原电极反应方程式：

电极反应、总反应。

理

氧化反应负极铜锌原电池正极还原反应

反应原理：

Zn-2e-=Zn2+2H++2e-=2H2↑

电解质溶液

电极反应：

负极（锌筒）Zn-2e-=Zn2+

正极（石墨）2NH4++2e-=2NH3+H2↑

①、普通锌——锰干电池总反应：

Zn+2NH4+=Zn2++2NH3+H2↑

干电池：

电解质溶液：

糊状的NH4Cl

特点：

电量小，放电过程易发生气涨和溶液

②、碱性锌——锰干电池电极：

负极由锌改锌粉（反应面积增大，放电电流增加）；

电解液：

由中性变为碱性（离子导电性好）。

总反应：

Zn+2H2O+2MnO2=2MnO（OH）+Zn（OH）2

正极（PbO2）PbO2+SO42-+4H++2e-=PbSO4+2H2O

负极（Pb）Pb+SO42--2e-=PbSO4

铅蓄电池：

总反应：

PbO2+Pb+2H2SO42PbSO4+2H2O

电解液：

1.25g/cm3~1.28g/cm3的H2SO4溶液

蓄电池特点：

电压稳定。

Ⅰ、镍——镉（Ni——Cd）可充电电池；

其它蓄电池Cd+2NiO（OH）+2H2OCd（OH）2+2Ni（OH）2

Ⅱ、银锌蓄电池

锂电池①、燃料电池与普通电池的区别

不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内，而是工作时不断从外界输入，同时

电极反应产物不断排出电池。

燃料电池②、原料：

除氢气和氧气外，也可以是CH4、煤气、燃料、空气、氯气等氧化剂。

负极：

2H2+2OH--4e-=4H2O；正极：

O2+2H2O+4e-=4OH-

③、氢氧燃料电池：

总反应：

O2+2H2=2H2O

特点：

转化率高，持续使用，无污染。

废旧电池的危害：

旧电池中含有重金属（Hg2+）酸碱等物质；回收金属，防止污染。

腐蚀概念：

金属或合金与周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程。

概述：

腐蚀危害：

腐蚀的本质：

M-ne-→Mn+（氧化反应）

分类：

化学腐蚀（金属与接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀）、电化腐蚀

定义：

因发生原电池反应，而使金属腐蚀的形式。

负极（Fe）：

Fe-2e-=Fe2+；正极（C）：

O2+2H2O+4e-=4OH-

电化吸氧腐蚀：

总反应：

2Fe+O2+2H2O=Fe（OH）2

腐蚀后继反应：

4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3

钢铁的腐蚀：

2Fe（OH）3Fe2O3+3H2O

负极（Fe）：

Fe-2e-=Fe2+；

析氢腐蚀：

正极（C）：

2H++2e-=H2↑

总反应：

Fe+2H+=Fe2++H2↑

影响腐蚀的因素：

金属本性、介质。

金属的防护：

①、改变金属的内部组织结构；

保护方法：

②、在金属表面覆盖保护层；

③、电化学保护法（牺牲阳极的阴极保护法）

考点一原电池原理及其应用

1．【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（C）

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

2．【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（B）

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2H2O–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

3．【2016年新课标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（B）

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↑

4．【2016年高考新课标Ⅲ卷】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（C）

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

逐渐减小

C．放电时，负极反应为：

Zn+4OH–-2e–===Zn（OH）

D．放电时，电路中通过2mol电子，消耗氧气22.4L（标准状况）

5．【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（C）

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

6.（2013年新课标全国理综Ⅱ,11,6分）“ZEBRA”蓄电池的结构如图所示,电极材料多孔Ni/NiCl2和金属钠之间由钠离子导体制作的陶瓷管相隔。

下列关于该电池的叙述错误的是（　B　）

A.电池反应中有NaCl生成B.电池的总反应是金属钠还原三价铝离子

C.正极反应为:

NiCl2+2e-

Ni+2Cl-D.钠离子通过钠离子导体在两电极间移动

7.（2013年安徽理综,10,6分）热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。

一种热激活电池的基本结构如图所示,其中作为电解质的无水LiCl—KCl混合物受热熔融后,电池即可瞬间输出电能。

该电池总反应为:

PbSO4+2LiCl+Ca

CaCl2+Li2SO4+Pb。

下列有关说法正确的是（　D　）

A.正极反应式:

Ca+2Cl--2e-

CaCl2

B.放电过程中,Li+向负极移动

C.每转移0.1mol电子,理论上生成20.7gPb

D.常温时,在正负极间接上电流表或检流计,指针不偏转

8.（2013年上海化学,8,3分）糕点包装中常见的脱氧剂组成为还原性铁粉、氯化钠、炭粉等,其脱氧原理与钢铁的吸氧腐蚀相同。

下列分析正确的是（　D　）

A.脱氧过程是吸热反应,可降低温度,延长糕点保质期

B.脱氧过程中铁作原电池正极,电极反应为:

Fe-3e-

Fe3+

C.脱氧过程中碳作原电池负极,电极反应为:

2H2O+O2+4e-

4OH-

D.含有1.12g铁粉的脱氧剂,理论上最多能吸收氧气336mL（标准状况）

9.（2013年新课标全国理综Ⅰ,10,6分）银质器皿日久表面会逐渐变黑,这是生成了Ag2S的缘故。

根据电化学原理可进行如下处理:

在铝质容器中加入食盐溶液,再将变黑的银器浸入该溶液中,一段时间后发现黑色会褪去。

下列说法正确的是（　B　）

A.处理过程中银器一直保持恒重B.银器为正极,Ag2S被还原生成单质银

C.该过程中总反应为2Al+3Ag2S

6Ag+Al2S3D.黑色褪去的原因是黑色Ag2S转化为白色AgCl

10.（2012年四川理综,11,6分）一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪,负极上的反应为:

CH3CH2OH-4e-+H2O

CH3COOH+4H+。

下列有关说法正确的是（　C　）

A.检测时,电解质溶液中的H+向负极移动B.若有0.4mol电子转移,则在标准状况下消耗4.48L氧气

C.电池反应的化学方程式为:

CH3CH2OH+O2

CH3COOH+H2O

D.正极上发生的反应为:

O2+4e-+2H2O

4OH-

11.（2011年安徽理综,12,6分）研究人员最近发明了一种“水”电池,这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电,在海水中电池总反应可表示为:

5MnO2+2Ag+2NaCl

Na2Mn5O10+2AgCl，下列“水”电池在海水中放电时的有关说法正确的是（　B　）

A.正极反应式:

Ag+Cl--e-

AgClB.每生成1molNa2Mn5O10转移2mol电子

C.Na+不断向“水”电池的负极移动D.AgCl是还原产物

12.（2010年安徽理综,11,6分）某固体酸燃料电池以CsHSO4固体为电解质传递H+,其基本结构如图,电池总反应可表示为:

2H2+O2

2H2O,下列有关说法正确的是（　D　）

A.电子通过外电路从b极流向a极B.b极上的电极反应式为:

O2+2H2O+4e-

4OH-

C.每转移0.1mol电子,消耗1.12L的H2D.H+由a极通过固体酸电解质传递到b极

二、填空题

1.（2013年新课标全国理综Ⅰ,27,15分）锂离子电池的应用很广,其正极材料可再生利用。

某锂离子电池正极材料有钴酸锂（LiCoO2）,导电剂乙炔黑和铝箔等。

充电时,该锂离子电池负极发生的反应为6C+xLi++xe-

LixC6。

现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源（部分条件未给出）。

回答下列问题:

（1）LiCoO2中,Co元素的化合价为　　　　。

（2）写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式 　　　　　　　　。

（3）“酸浸”一般在80℃下进行,写出该步骤中发生的所有氧化还原反应的化学方程式　　　; 

可用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液,但缺点是 　　　　　　　　。

（4）写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式 　　　　　　　　。

（5）充放电过程中,发生LiCoO2与Li1-xCoO2之间的转化,写出放电时电池反应方程式 　　　　。

（6）上述工艺中,“放电处理”有利于锂在正极的回收,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　。

在整个回收工艺中,可回收到的金属化合物有　　　　　（填化学式）。

答案:

（1）+3

（2）2Al+2OH-+6H2O

+3H2↑（3）2LiCoO2+3H2SO4+H2O2

Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O、2H2O2

2H2O+O2↑　有氯气生成,污染较大

（4）CoSO4+2NH4HCO3

CoCO3↓+（NH4）2SO4+H2O+CO2↑（5）Li1-xCoO2+LixC6

LiCoO2+6C

（6）Li+从负极流出,经电解质向正极移动并进入正极材料中　Al（OH）3、CoCO3、Li2SO4

2.（2011年四川理综,29,14分）开发氢能是实现社会可持续发展的需要。

硫铁矿（FeS2）燃烧产生的SO2通过下列碘循环工艺过程既能制H2SO4,又能制H2。

请回答下列问题:

（1）已知1gFeS2完全燃烧放出7.1kJ热量,FeS2燃烧反应的热化学方程式为　。

（2）该循环工艺过程的总反应方程式为 。

（3）用化学平衡移动的原理分析,在HI分解反应中使用膜反应器分离出H2的目的是 。

（4）用吸收H2后的稀土储氢合金作为电池负极材料（用MH表示）,NiO（OH）作为电池正极材料,KOH溶液作为电解质溶液,可制得高容量、长寿命的镍氢电池。

电池充放电时的总反应为:

NiO（OH）+MH

Ni（OH）2+M

①电池放电时,负极的电极反应式为　。

②放电完成时,Ni（OH）2全部转化为NiO（OH）。

若继续充电将在一个电极产生O2,O2扩散到另一个电极发生电极反应被消耗,从而避免产生的气体引起电池爆炸,此时,阴极的电极反应式为　。

答案:

（1）4FeS2（s）+11O2（g）

2Fe2O3（s）+8SO2（g）ΔH=-3408kJ·mol-1

（2）2H2O+SO2

H2SO4+H2

（3）减少H2的量,使HI分解平衡正向移动,提高HI的分解率（4）①MH+OH--e-

M+H2O

②O2+2H2O+4e-

4OH-

考点二电解原理及应用

定义：

使电流通过电解质溶液而在阴阳两极引起氧化还原反应的过程。

装置特点：

电能转化为化学能。

①、与电源本连的两个电极；

形成条件②、电解质溶液（或熔化的电解质）

③、形成闭合回路。

电极阳极：

与直流电源正极相连的叫阳极。

概念阴极：

与直流电源负极相连的叫阴极。

电极反应：

原理：

谁还原性或氧化性强谁先放电（发生氧化还原反应）

离子放电顺序：

阳极：

阴离子还原性S2->I->Br->Cl->OH->SO42-（含氧酸根）>F-

阴极：

阳离子氧化性Ag+>Fe3+>Cu2+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+>Al3+>Mg2+>Na+

电子流向e-e-

氧化反应阳极阴极还原反应

反应原理：

4OH--4e-=2H2O+O2Cu2++2e-=Cu

电解质溶液

电解结果：

在两极上有新物质生成。

总反应：

2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2↑

粗铜板作阳极，与直流电源正极相连；

①、装置纯铜作阴极，与直流电源负极相连；

用CuSO4（加一定量H2SO4）作电解液。

阴极：

Cu2++2e-=Cu

电解精炼铜阳极：

Cu-2e-=Cu2+、Zn-2e-=Zn2+

②、原理：

Ni-2e-=Ni2+

阳极泥：

含Ag、Au等贵重金属；

电解液：

溶液中CuSO4浓度基本不变

③、电解铜的特点：

纯度高、导电性好。

①、概念：

利用电解原理在某些金属的表面镀上一薄层其它金属或合金的过程。

将待镀金属与电源负极相连作阴极；

②、方法：

镀层金属与电源正极相连作阳极；

电镀：

用含镀层金属离子的电解质溶液配成电镀液。

③、原理：

阳极Cu-2e-=Cu2+；Cu2++2e-=Cu

④、装置：

⑤、电镀工业：

镀件预处理→电镀液添加剂→

装置：

（如图）

现象①、阴极上有气泡；②、阳极有刺激性气体产，能使湿润的淀粉KI变蓝；

电解食盐水③、阴极区附近溶液变红，有碱生成

原理：

通电前：

NaCl=Na++Cl-H2OH++OH-

原理阴极（Fe）:

Na+,H+移向阴极；2H++2e-=H2↑（还原反应）

通电后：

阳极（C）：

Cl-、OH-移向阳极；2Cl--2e-=Cl2↑（氧化反应）

总反应：

2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑

阳极、阴极、离子交换膜、电解槽、导电铜棒等

①、组成阳极：

金属钛网（涂有钌氧化物）；阴极：

碳钢网（涂有Ni涂层）

阳离子交换膜：

只允许阳离子通过，阻止阴离子和空气通过；

②、装置：

1．【2016年高考北京卷】用石墨电极完成下列电解实验。

实验一

实验二

装置

现象

a、d处试纸变蓝；b处变红，局部褪色；c处无明显变化

两个石墨电极附近有气泡产生；n处有气泡产生；……

下列对实验现象的解释或推测不合理的是（B）

A．a、d处：

2H2O+2e-=H2↑+2OHB．B处：

2Cl--2e-=Cl2↑

C．c处发生了反应：

Fe-2e-=Fe2+D．根据实验一的原理，实验二中m处能析出铜

2.（2013年北京理综,9,6分）用石墨电极电解CuCl2溶液（如图所示）。

下列分析正确的是（　A　）

A.a端是直流电源的负极B.通电使CuCl2发生电离

C.阳极上发生的反应:

Cu2++2e-

CuD.通电一段时间后,在阴极附近观察到黄绿色气体

3.（2013年天津理综,6,6分）为增强铝的耐腐蚀性,现以铅蓄电池为外电源,以Al作阳极、Pb作阴极,电解稀硫酸,使铝表面的氧化膜增厚。

反应原理如下:

电池:

Pb（s）+PbO2（s）+2H2SO4（aq）

2PbSO4（s）+2H2O（l）

电解池:

2Al+3H2O

Al2O3+3H2↑电解过程中,以下判断正确的是（　D　）

电池

电解池

A

H+移向Pb电极

H+移向Pb电极

B

每消耗3molPb

生成2molAl2O3

C

正极:

PbO2+4H++2e-

Pb2++2H2O

阳极:

2Al+3H2O-6e-

Al2O3+6H+

D

4.（2013年浙江理综,11,6分）电解装置如图所示,电解槽内装有KI及淀粉溶液,中间用阴离子交换膜隔开。

在一定的电压下通电,发现左侧溶液变蓝色,一段时间后,蓝色逐渐变浅。

已知:

3I2+6OH-

I

+5I-+3H2O,下列说法不正确的是（　D　）

A.右侧发生的电极反应式:

2H2O+2e-

H2↑+2OH-

B.电解结束时,右侧溶液中含有I

C.电解槽内发生反应的总化学方程式:

KI+3H2O

KIO3+3H2↑

D.如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜,电解槽内发生的总化学反应不变

5.（2012年福建理综,9,6分）将如图所示实验装置的K闭合,下列判断正确的是（　A　）

A.Cu电极上发生还原反应

B.电子沿Zn→a→b→Cu路径流动

C.片刻后甲池中c（S

）增大

D.片刻后可观察到滤纸b点变红色

6.（2012年安徽理综,11,6分）某兴趣小组设计如图微型实验装置。

实验时,先断开K2,闭合K1,两极均有气泡产生;一段时间后,断开K1,闭合K2,发现电流表A指针偏转。

下列有关描述正确的是（　D　）

A.断开K2,闭合K1时,总反应的离子方程式为:

2H++2Cl-

Cl2↑+H2↑

B.断开K2,闭合K1时,石墨电极附近溶液变红

C.断开K1,闭合K2时,铜电极上的电极反应式为:

Cl2+2e-

2Cl-

D.断开K1,闭合K2时,石墨电极作正极

7.（2012年浙江理综,10,6分）以铬酸钾为原料,电化学法制备重铬酸钾的实验装置示意图如下:

下列说法不正确的是（　D　）

A.在阴极室,发生的电极反应为:

2H2O+2e-

2OH-+H2↑

B.在阳极室,通电后溶液逐渐由黄色变为橙色,是因为阳极区H+浓度增大,使平衡2Cr

+2H+

Cr2

+H2O向右移动

C.该制备过程中总反应的化学方程式为4K2CrO4+4H2O

2K2Cr2O7+4KOH+2H2↑+O2↑

D.测定阳极液中K和Cr的含量,若K与Cr的物质的量之比（nK/nCr）为d,则此时铬酸钾的转化率为1-

考点三金属的腐蚀与防护

1.（2013年北京理综,7,6分）下列金属防腐的措施中,使用外加电流的阴极保护法的是（　A　）

A.水中的钢闸门连接电源的负极B.金属护栏表面涂漆

C.汽车底盘喷涂高分子膜D.地下钢管连接镁块

2.（2012年山东理综,13,4分）下列与金属腐蚀有关的说法正确的是（　B　）

A.图a中,插入海水中的铁棒,越靠近底端腐蚀越严重

B.图b中,开关由M改置于N时,Cu-Zn合金的腐蚀速率减小

C.图c中,接通开关时,Zn腐蚀速率增大,Zn上放出气体的速率也增大

D.图d中,Zn-MnO2干电池自放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的

3.（2011年浙江理综,10,6分）将NaCl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上,一段时间后发现液滴覆盖的圆圈中心区（a）已被腐蚀而变暗,在液滴外沿形成棕色铁锈环（b）,如图所示。

导致该现象的主要原因是液滴之下氧气含量比边缘处少。

下列说法正确的是（　B　）

A.液滴中的Cl-由a区向b区迁移

B.液滴边缘是正极区,发生的电极反应为:

O2+2H2O+4e-

4OH-

C.液滴下的Fe因发生还原反应而被腐蚀,生成的Fe2+由a区向b区迁移,与b区的OH-形成Fe（OH）2,进一步氧化、脱水形成铁锈

D.若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板,在铜铁接触处滴加NaCl溶液,则负极发生的电极反应为:

Cu-2e-

Cu2+

4.（2010年上海综合能力测试,11,3分）铁是用途最广的金属材料之一。

为探究铁的化学性质,某同学将盛有生铁屑的试管塞上蓬松的棉花,然后倒置在水中（如图所示）。

数天后,他观察到的现象是（　C　）

A.铁屑不生锈,试管内液面上升B.铁屑不生锈,试管内液面高度不变

C.铁屑生锈,试管内液面上升D.铁屑生锈,试管内液面高度不变

5.（2010年北京理综,6,6分）下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是（　B　）

A.钢管与电源正极连接,钢管可被保护B.铁遇冷浓硝酸表面钝化,可保护内部不被腐蚀

C.钢管与铜管露天堆放在一起时,钢管不易被腐蚀D.钢铁发生析氢腐蚀时,负极反应是Fe-3e-

Fe3+

6．【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）。