通用版2022届高三化学一轮复习强化训练电化学原理及应用含解析

电化学原理及应用

1．燃料电池是燃料(如CO、H2、CH4等)跟O2(或空气)反应，将化学能转化为电能的装置，电解质溶液是强碱溶液。下列关于CH4燃料电池的说法正确的是

A．负极反应式为：CH4+10OH- -8e-=CO32-+7H2O

B．正极反应式为：O2+2H++4e- =2H2O

C．随着放电的进行，溶液的碱性不变

D．放电时溶液中阴离子向正极移动

【答案】A

【解析】燃料电池中，通入燃料的电极失电子发生氧化反应，电极反应式为：CH4+10 OH--8e-═CO32-+7 H2O，所以为负极，通入氧化剂的电极得电子发生还原反应，电极反应式为：2 O2+4 H2O+8e-═8OH-，所以为正极；所以电池反应式为2O2+CH4+2OH-═CO32-+3H2O，根据总反应式判断溶液的酸碱性的变化，判断溶液中离子的移动方向。A．负极发生氧化反应，电极反应式为：CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O，故A正确；B．正极发生还原反应，电极反应式为：2O2+4 H2O+8e-═8OH-，故B错误；C．电池总反应式为2O2+CH4+2OH-═CO32-+3H2O，随着放电的进行，溶液的碱性减弱，故C错误；D．放电时溶液中的阴离子向负极移动，故D错误；故选A。

2．对于放热反应Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑，下列叙述正确的是

A. 反应过程中的能量关系可用上图表示

B. 1 mol Zn的能量大于1 mol H2的能量

C. 若将其设计为原电池，则其能量转化形式为电能转化为化学能

D. 若将其设计为原电池，当有32.5gZn溶解时，正极放出的气体一定为11.2L.

【答案】A

【解析】A、Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑反应放热，生成物的总能量低于反应物的总能量，故A正确；B、放热反应是生成物的总能量低于反应物的总能量，所以1 mol Zn与1mol H2SO4的总能量大于1 mol H2与1mol ZnSO4的总能量，故B错误；C、 若将其设计为原电池，则其能量转化形式为化学能转化为电能，故C错误；D、 若将其设计为原电池，当有32.5gZn溶解时，转移1mol电子，正极放出0.5mol氢气，标准状况下的体积约为11.2L，故D错误。故选A。

3． X、Y、Z、M、N代表五种金属，有以下反应，则这五种金属的活动性由强到弱的顺序为

①Y与M用导线连接放入稀硫酸中，M上冒气泡；

②M、N为电极，与N的盐溶液组成原电池，电子从M极流出，经过外电路，流入N极；

③Z+2H2O(冷水)=Z(OH)2+H2↑；

④水溶液中，X+Y2+=X2++Y。

A．Z＞X＞Y＞M＞N       B．Z＞Y＞X＞M＞N

C．Z＞X＞Y＞N＞M       D．X＞Y＞M＞N＞Z

【答案】A

【解析】①Y与M用导线连接放入稀硫酸中，M上冒气泡，说明M作为原电池的正极，活泼性M<Y；②M、N为电极，与N的盐溶液组成原电池，电子从M极流出，经过外电路，流入N极，电子经外电路从负极流向正极，那么M极为负极，活泼性M>N；③Z+2H2O(冷水)=Z(OH)2+H2↑，Z的化学性质非常活泼；④水溶液中，X+Y2+=X2++Y，X可以置换出Y的盐溶液中的Y，所以活泼性X>Y，所以五种金属活动性由强到弱的顺序为：Z>X>Y>M>N，答案选A。

4．ZulemaBorjas等设计的一种微生物脱盐池的装置如图所示，下列说法正确的是

A．该装置可以在高温下工作

B．X、Y依次为阳离子、阴离子选择性交换膜

C．负极反应为CH3COO-+2H2O-8e-=2CO2↑+7H＋

D．该装置工作时，电能转化为化学能

【答案】C

【解析】A.高温能使微生物蛋白质凝固变性，导致电池工作失效，所以该装置不能在高温下工作，A错误；B.原电池内电路中：阳离子移向正极、阴离子移向负极，从而达到脱盐目的，所以Y为阳离子交换膜、X为阴离子交换膜，B错误；C.由图片可知，负极为有机废水CH3COO-的电极，失电子发生氧化反应，电极反应为CH3COO-+2H2O-8e-=2CO2↑+7H+，C正确；D.该装置工作时为原电池，是将化学能转化为电能的装置，D错误；故选C。

5．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．电子由Zn电极流出，经KOH溶液流向正极

B．正极反应式为2Fe+=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

【答案】D

【解析】A．电子由电源的负极经导线流向正极，所以电子从锌极经导线流向K2FeO4极，A错误；B．KOH溶液为电解溶质溶液，则正极电极反应式为：2Fe+8H2O+6e-=Fe(OH)3+10OH-，B错误；C．该电池放电过程中电解质溶液浓度减小，C错误；D．电池工作时阴离子向负极移动，所以OH-向负极迁移，D正确；故选D。

6．下列关于原电池的叙述中错误的是

A．构成原电池的正极和负极必须是两种不同的金属

B．原电池是将化学能转变为电能的装置

C．在原电池中，电子流出的一极是负极，发生氧化反应

D．原电池放电时，电流的方向是从正极到负极

【答案】A

【解析】A．构成原电池的正极和负极还可以是导电的非金属，如石墨，错误；B．将化学能转变为电能的装置是原电池，正确；C．在原电池中，电子流出的一极是负极，负极发生氧化反应，正确；D．原电池放电时，电流的流向是从正极到负极，正确。故选A。

7．如图为原电池装置，a为锌棒、b为碳棒，下列说法不正确的是

A. a是正极，b是负极      B. a极上发生了氧化反应

C. 电子从a极通过导线流向b极    D. 碳棒上有气体逸出，溶液中H+浓度减小

【答案】A

【解析】锌为活泼金属，碳棒为导电的非金属，构成原电池，a为负极、b为正极，结合原电池原理分析解答。A．根据上述分析，a为负极、b为正极，故A错误；B．a为负极，负极发生氧化反应，故B正确；C．原电池中，电子从负极沿导线流向正极，即从a极通过导线流向b极，故C正确；D．b为正极，正极上溶液中的氢离子得电子生成氢气，故D正确；故选A。

8．铅蓄电池的两极分别为Pb、PbO2，电解液为硫酸，工作时的反应为Pb＋PbO2＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2O，下面结论正确的是

A．Pb为正极，被氧化       B．溶液的pH不断减小

C．SO42－只向PbO2处移动      D．电解液密度不断减小

【答案】D

【解析】A. Pb为负极，被氧化，A不正确；B. 硫酸参与电池反应，溶液的pH不断增大，B不正确；C. 两个电极的产物均为PbSO4，故SO42－向两个电极移动，C不正确；D. 电解液为硫酸，硫酸的浓度越小则密度越小，电池放电时，硫酸的浓度逐渐减小，故其密度不断减小，D正确。故选D。

9．下列有关电池的说法不正确的是

A．手机上用的锂离子电池属于二次电池

B．铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极

C．甲醇燃料电池可把化学能转化为电能

D．锌锰干电池中，锌电极是负极

【答案】B

【解析】A项，手机锂离子电池可以多次充放电，因此是二次电池，故A项正确；B项，铜锌原电池工作的时候，锌作负极，铜作正极，电子应该是从锌电极经导线流向铜电极，故B项错误；C项，甲醇燃料电池就是将甲醇内部的化学能转化为电能的装置，故C项正确；D项，锌的化学性质比锰要活泼，因此锌锰干电池中锌是负极，故D项正确。故选B。

10．分析下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是

A．①②中Mg作负极，③④中Fe作负极

B．②中Mg作正极，电极反应式为6H2O+6e−6OH−+3H2↑

C．③中Fe作负极，电极反应式为Fe−3e−Fe3+

D．④中Cu作正极，电极反应式为2H++2e−H2↑

【答案】B

【解析】A.②中Mg不与NaOH溶液反应，而Al能和NaOH溶液反应失去电子，故Al是负极；③中Fe在浓硝酸中钝化，Cu和浓硝酸反应失去电子作负极，故A不正确；B.②中电池总反应为2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，负极反应式为2Al+8OH−−6e−=2AlO2-+4H2O，两者相减得到正极反应式为6H2O+6e−6OH−+3H2↑，故B正确；C.③中Fe在浓硝酸中钝化，Cu和浓硝酸反应失去电子作负极，故C不正确；D.④中Cu是正极，电极反应式为O2+2H2O+4e−4OH−，故D不正确；故选B。

11．电能是现代社会应用最广泛的能源之一。

（1）某原电池装置如图所示。

其中，Zn电极为原电池的______极（填“正”或“负”），电极反应式是______。Cu电极上发生的反应属于______（填“氧化”或“还原”） 反应，当铜表面析出4.48 L氢气（标准状况）时，导线中通过了______ mol电子。

（2）下列反应通过原电池装置，可实现化学能直接转化为电能的是______（填序号）。

①CaO+H2O=Ca(OH)2

②2H2+O2 =2H2O

③2FeCl3+Cu=CuCl2+2FeCl2

【答案】（1）负    Zn-2e-=Zn2+    还原    0.4    （2）②③

【解析】（1）在原电池中，由于金属活动性Zn>Cu，所以Zn电极为原电池的负极，负极失去电子，发生氧化反应，电极反应式为Zn-2e-=Zn2+；Cu电极为正极，正极上发生的反应为还原反应；当铜表面析出4.48 L氢气(标准状况)时，n(H2)= 4.48 L÷22.4L/mol=0.2mol，则电子转移n(e-)=0.2mol×2=0.4mol，所以导线中通过了0.4 mol电子。

（2）可实现化学能直接转化为电能的装置的反应是氧化还原反应，①CaO+H2O=Ca(OH)2是非氧化还原反应，不能设计成原电池；②2H2+O2 =2H2O是氧化还原反应，可以设计为原电池；③2FeCl3+Cu=CuCl2+2FeCl2是氧化还原反应，可以设计为原电池，故合理选项是②③。

12．微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用，有一种银锌电池，其电极分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，总反应为Ag2O+Zn=ZnO+2Ag，其中一个电极反应为Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-。

（1）判断正负极的材料。负极材料_____________，正极材料___________。

（2）写出另一电极的电极反应式，并判断反应类型。电极反应式__________，反应类型___________。

（3）判断电池工作时，电子的流动方向和电解质溶液中离子的流动方向。电子由______到______，溶液中的阳离子流向电池的________，阴离子流向________。

（4）在电池使用的过程中，电解质溶液中KOH的物质的量怎样变化________（增大、减小、不变）。

（5）当电池工作时通过电路对外提供了1 mol电子，计算消耗的负极的质量_______。

（6）氢氧燃料电池为绿色化学电源，在碱性NaOH溶液为电解质溶液时的负极电极反应式为______。

【答案】（1）Zn    Ag2O    （2）Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O    氧化反应    （3）负    正    正    负

（4）不变    （5）32.5g    （6）H2+2OH--2e-=2H2O   

【解析】正极-得电子-化合价升高-被氧化，负极-失电子-化合价降低-被还原。原电池的题是高考高平考点，熟练运用原电池工作基本原理，是解决本类题的关键，有些题从化合价入手，有些题从电子入手，有些题从反应类型入手，轻而易举就拿下了。总反应为Ag2O+Zn=ZnO+2Ag，其中一个电极反应为Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-，Ag2O变成Ag，Ag的化合价从+1变为0，化合价降低，则该电极反应化合价降低、被还原，是正极。

（1）由分析可知，Zn为负极，Ag2O为正极，故答案为：Zn；Ag2O；

（2）Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-为正极反应，负极失电子，被氧化，则负极反应为：Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O，故答案为：Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O；氧化反应；

（3）原电池中，电子由负极经导线流回正极，溶液中离子流向为阳离子流向正极，阴离子流向负极，故答案为：负；正；正；负；

（4）从总反应Ag2O+Zn=ZnO+2Ag来看，反应不涉及KOH，故答案为：不变；

（5）Zn-+2OH-+2e-=ZnO+H2O

     65g      2mol

     m        1mol     列式解得：m=32.5g

故答案为：32.5g；

（6）碱性氢氧燃料电池的负极反应式为：H2+2OH--2e-=2H2O，故答案为：H2+2OH--2e-=2H2O。