2023年高考化学真题与模拟题分项汇编专题07 电化学及其应用（含解析）

这是一份2023年高考化学真题与模拟题分项汇编专题07 电化学及其应用（含解析），共17页。试卷主要包含了某低成本储能电池原理如下图所示等内容，欢迎下载使用。
1．（2023·全国甲卷）用可再生能源电还原 SKIPIF 1 < 0 时，采用高浓度的 SKIPIF 1 < 0 抑制酸性电解液中的析氢反应来提高多碳产物(乙烯、乙醇等)的生成率，装置如下图所示。下列说法正确的是

A．析氢反应发生在 SKIPIF 1 < 0 电极上
B． SKIPIF 1 < 0 从 SKIPIF 1 < 0 电极迁移到 SKIPIF 1 < 0 电极
C．阴极发生的反应有： SKIPIF 1 < 0
D．每转移 SKIPIF 1 < 0 电子，阳极生成 SKIPIF 1 < 0 气体(标准状况)
【答案】C
【分析】由图可知，该装置为电解池，与直流电源正极相连的IrOx-Ti电极为电解池的阳极，水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为2H2O-4e—=O2↑+4H+，铜电极为阴极，酸性条件下二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成乙烯、乙醇等，电极反应式为2CO2+12H++12e−=C2H4+4H2O、2CO2+12H++12e−=C2H5OH+3H2O，电解池工作时，氢离子通过质子交换膜由阳极室进入阴极室。
【详解】A．析氢反应为还原反应，应在阴极发生，即在铜电极上发生，故A错误；
B．离子交换膜为质子交换膜，只允许氢离子通过，Cl-不能通过，故B错误；
C．由分析可知，铜电极为阴极，酸性条件下二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成乙烯、乙醇等，电极反应式有2CO2+12H++12e−=C2H4+4H2O，故C正确；
D．水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为2H2O-4e—=O2↑+4H+，每转移1ml电子，生成0.25mlO2，在标况下体积为5.6L，故D错误；
答案选C。
2．（2023·全国乙卷）室温钠-硫电池被认为是一种成本低、比能量高的能源存储系统。一种室温钠-硫电池的结构如图所示。将钠箔置于聚苯并咪唑膜上作为一个电极，表面喷涂有硫黄粉末的炭化纤维素纸作为另一电极。工作时，在硫电极发生反应： SKIPIF 1 < 0 S8+e-→ SKIPIF 1 < 0 S SKIPIF 1 < 0 ， SKIPIF 1 < 0 S SKIPIF 1 < 0 +e-→S SKIPIF 1 < 0 ，2Na++ SKIPIF 1 < 0 S SKIPIF 1 < 0 +2(1- SKIPIF 1 < 0 )e-→Na2Sx
下列叙述错误的是
A．充电时Na+从钠电极向硫电极迁移
B．放电时外电路电子流动的方向是a→b
C．放电时正极反应为：2Na++ SKIPIF 1 < 0 S8+2e-→Na2Sx
D．炭化纤维素纸的作用是增强硫电极导电性能
【答案】A
【分析】由题意可知放电时硫电极得电子，硫电极为原电池正极，钠电极为原电池负极。
【详解】A．充电时为电解池装置，阳离子移向阴极，即钠电极，故充电时，Na+由硫电极迁移至钠电极，A错误；
B．放电时Na在a电极失去电子，失去的电子经外电路流向b电极，硫黄粉在b电极上得电子与a电极释放出的Na+结合得到Na2Sx，电子在外电路的流向为a→b，B正确；
C．由题给的的一系列方程式相加可以得到放电时正极的反应式为2Na++ SKIPIF 1 < 0 S8+2e-→Na2Sx，C正确；
D．炭化纤维素纸中含有大量的炭，炭具有良好的导电性，可以增强硫电极的导电性能，D正确；
故答案选A。
3．（2023·新课标卷）一种以 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 为电极、 SKIPIF 1 < 0 水溶液为电解质的电池，其示意图如下所示。放电时， SKIPIF 1 < 0 可插入 SKIPIF 1 < 0 层间形成 SKIPIF 1 < 0 。下列说法错误的是

A．放电时 SKIPIF 1 < 0 为正极
B．放电时 SKIPIF 1 < 0 由负极向正极迁移
C．充电总反应： SKIPIF 1 < 0
D．充电阳极反应： SKIPIF 1 < 0
【答案】C
【分析】由题中信息可知，该电池中Zn为负极、 SKIPIF 1 < 0 为正极，电池的总反应为 SKIPIF 1 < 0 。
【详解】A．由题信息可知，放电时， SKIPIF 1 < 0 可插入 SKIPIF 1 < 0 层间形成 SKIPIF 1 < 0 ， SKIPIF 1 < 0 发生了还原反应，则放电时 SKIPIF 1 < 0 为正极，A说法正确；
B．Zn为负极，放电时Zn失去电子变为 SKIPIF 1 < 0 ，阳离子向正极迁移，则放电时 SKIPIF 1 < 0 由负极向正极迁移，B说法正确；
C．电池在放电时的总反应为 SKIPIF 1 < 0 ，则其在充电时的总反应为 SKIPIF 1 < 0 ，C说法不正确；
D．充电阳极上 SKIPIF 1 < 0 被氧化为 SKIPIF 1 < 0 ，则阳极的电极反应为 SKIPIF 1 < 0 ，D说法正确；
综上所述，本题选C。
4．（2023·浙江卷）氯碱工业能耗大，通过如图改进的设计可大幅度降低能耗，下列说法不正确的是

A．电极A接电源正极，发生氧化反应
B．电极B的电极反应式为： SKIPIF 1 < 0
C．应选用阳离子交换膜，在右室获得浓度较高的 SKIPIF 1 < 0 溶液
D．改进设计中通过提高电极B上反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗
【答案】B
【详解】A．电极A是氯离子变为氯气，化合价升高，失去电子，是电解池阳极，因此电极A接电源正极，发生氧化反应，故A正确；
B．电极B为阴极，通入氧气，氧气得到电子，其电极反应式为： SKIPIF 1 < 0 ，故B错误；
C．右室生成氢氧根，应选用阳离子交换膜，左边的钠离子进入到右边，在右室获得浓度较高的 SKIPIF 1 < 0 溶液，故C正确；
D．改进设计中增大了氧气的量，提高了电极B处的氧化性，通过反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗，故D正确。
综上所述，答案为B。
5．（2023·辽宁卷）某无隔膜流动海水电解法制 SKIPIF 1 < 0 的装置如下图所示，其中高选择性催化剂 SKIPIF 1 < 0 可抑制 SKIPIF 1 < 0 产生。下列说法正确的是

A．b端电势高于a端电势B．理论上转移 SKIPIF 1 < 0 生成 SKIPIF 1 < 0
C．电解后海水 SKIPIF 1 < 0 下降D．阳极发生： SKIPIF 1 < 0
【答案】D
【分析】由图可知，左侧电极产生氧气，则左侧电极为阳极，电极a为正极，右侧电极为阴极，b电极为负极，该装置的总反应产生氧气和氢气，相当于电解水，以此解题。
【详解】A．由分析可知，a为正极，b电极为负极，则a端电势高于b端电势，A错误；
B．右侧电极上产生氢气的电极方程式为：2H++2e-=H2↑，则理论上转移 SKIPIF 1 < 0 生成 SKIPIF 1 < 0 ，B错误；
C．由图可知，该装置的总反应为电解海水的装置，随着电解的进行，海水的浓度增大，但是其pH基本不变，C错误；
D．由图可知，阳极上的电极反应为： SKIPIF 1 < 0 ，D正确；
故选D。
6．（2023·北京卷）回收利用工业废气中的 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 ，实验原理示意图如下。
下列说法不正确的是
A．废气中 SKIPIF 1 < 0 排放到大气中会形成酸雨
B．装置a中溶液显碱性的原因是 SKIPIF 1 < 0 的水解程度大于 SKIPIF 1 < 0 的电离程度
C．装置a中溶液的作用是吸收废气中的 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0
D．装置 SKIPIF 1 < 0 中的总反应为 SKIPIF 1 < 0
【答案】C
【详解】A． SKIPIF 1 < 0 是酸性氧化物，废气中 SKIPIF 1 < 0 排放到空气中会形成硫酸型酸雨，故A正确；
B．装置a中溶液的溶质为 SKIPIF 1 < 0 ，溶液显碱性，说明 SKIPIF 1 < 0 的水解程度大于电离程度，故B正确；
C．装置a中 SKIPIF 1 < 0 溶液的作用是吸收 SKIPIF 1 < 0 气体， SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 溶液不反应，不能吸收 SKIPIF 1 < 0 ，故C错误；
D．由电解池阴极和阳极反应式可知，装置b中总反应为 SKIPIF 1 < 0 ，故D正确；
选C。
7．（2023·山东卷）利用热再生氨电池可实现 SKIPIF 1 < 0 电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示，甲、乙两室均预加相同的 SKIPIF 1 < 0 电镀废液，向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法正确的是
A．甲室 SKIPIF 1 < 0 电极为正极
B．隔膜为阳离子膜
C．电池总反应为： SKIPIF 1 < 0
D． SKIPIF 1 < 0 扩散到乙室将对电池电动势产生影响
【答案】CD
【详解】A. 向甲室加入足量氨水后电池开始工作，则甲室 SKIPIF 1 < 0 电极溶解，变为铜离子与氨气形成 SKIPIF 1 < 0 ，因此甲室 SKIPIF 1 < 0 电极为负极，故A错误；
B. 再原电池内电路中阳离子向正极移动，若隔膜为阳离子膜，电极溶解生成的铜离子要向右侧移动，通入氨气要消耗铜离子，显然左侧阳离子不断减小，明显不利于电池反应正常进行，故B错误；
C. 左侧负极是 SKIPIF 1 < 0 ，正极是 SKIPIF 1 < 0 ，则电池总反应为： SKIPIF 1 < 0 ，故C正确；
D. SKIPIF 1 < 0 扩散到乙室会与铜离子反应生成 SKIPIF 1 < 0 ，铜离子浓度降低，铜离子得电子能力减弱，因此将对电池电动势产生影响，故D正确。
综上所述，答案为CD。
8．（2023·湖北卷）我国科学家设计如图所示的电解池，实现了海水直接制备氢气技术的绿色化。该装置工作时阳极无 SKIPIF 1 < 0 生成且KOH溶液的浓度不变，电解生成氢气的速率为 SKIPIF 1 < 0 。下列说法错误的是

A．b电极反应式为 SKIPIF 1 < 0
B．离子交换膜为阴离子交换膜
C．电解时海水中动能高的水分子可穿过PTFE膜
D．海水为电解池补水的速率为 SKIPIF 1 < 0
【答案】D
【分析】由图可知，该装置为电解水制取氢气的装置，a电极与电源正极相连，为电解池的阳极，b电极与电源负极相连，为电解池的阴极，阴极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，阳极反应为4OH--4e-=O2↑+2H2O，电池总反应为2H2O SKIPIF 1 < 0 2H2↑+O2↑，据此解答。
【详解】A．b电极反应式为b电极为阴极，发生还原反应，电极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，故A正确；
B．该装置工作时阳极无Cl2生成且KOH浓度不变，阳极发生的电极反应为4OH--4e-=O2↑+2H2O，为保持OH-离子浓度不变，则阴极产生的OH-离子要通过离子交换膜进入阳极室，即离子交换膜应为阴离子交换摸，故B正确；
C．电解时电解槽中不断有水被消耗，海水中的动能高的水可穿过PTFE膜，为电解池补水，故C正确；
D．由电解总反应可知，每生成1mlH2要消耗1mlH2O，生成H2的速率为 SKIPIF 1 < 0 ，则补水的速率也应是 SKIPIF 1 < 0 ，故D错误；
答案选D。
9．（2023·辽宁卷）某低成本储能电池原理如下图所示。下列说法正确的是

A．放电时负极质量减小
B．储能过程中电能转变为化学能
C．放电时右侧 SKIPIF 1 < 0 通过质子交换膜移向左侧
D．充电总反应： SKIPIF 1 < 0
【答案】B
【分析】该储能电池放电时，Pb为负极，失电子结合硫酸根离子生成PbSO4，则多孔碳电极为正极，正极上Fe3+得电子转化为Fe2+，充电时，多孔碳电极为阳极，Fe2+失电子生成Fe3+，PbSO4电极为阴极，PbSO4得电子生成Pb和硫酸。
【详解】A．放电时负极上Pb失电子结合硫酸根离子生成PbSO4附着在负极上，负极质量增大，A错误；
B．储能过程中，该装置为电解池，将电能转化为化学能，B正确；
C．放电时，右侧为正极，电解质溶液中的阳离子向正极移动，左侧的H+通过质子交换膜移向右侧，C错误；
D．充电时，总反应为PbSO4+2Fe2+=Pb+ SKIPIF 1 < 0 +2Fe3+，D错误；
故答案选B。
1．（2023·天津·统考三模）如图1所示为铅蓄电池，图2所示为用铅蓄电池做电源，石墨做电极，电解 SKIPIF 1 < 0 溶液，Z为盐桥。下列说法正确的是
A．X连B极，Y连A极
B．铅蓄电池放电时，负极得电子被氧化，电极析出 SKIPIF 1 < 0 ，质量越来越大
C．将Z换成阴离子交换膜，电解一小段时间后，X极区和Y极区溶液浓度均变小。
D．将Z换成铜片，电解一小段时间，Z的质量几乎不变
【答案】D
【分析】用铅蓄电池做电源，石墨做电极，电解 SKIPIF 1 < 0 溶液，Z为盐桥，铅蓄电池中铅为负极、氧化铅为正极，正极连接图2的Y极，负极连接X极，X极上氯离子失电子产生氯气，Y极上铜离子得电子产生铜。
【解析】A．A为负极，B为正极，即X连A极，Y连B极，A错误；B．负极失电子被氧化，B错误；C．若2是阴离子交换膜，Y为阳极，电极反应式为 SKIPIF 1 < 0 ，同时左边溶液转移相同个数的 SKIPIF 1 < 0 到右边，X为阴极，电极反应式为 SKIPIF 1 < 0 ，所以左边 SKIPIF 1 < 0 溶液浓度减小，理论上右边 SKIPIF 1 < 0 溶液浓度不变，C错误；D．若将Z换成铜片，相当于两个串联的电解池，X为阴极(电极反应式为 SKIPIF 1 < 0 )，Z左侧为阳极(电极反应式为 SKIPIF 1 < 0 )，Z右侧为阴极(电极反应式为 SKIPIF 1 < 0 )，Y为阳极(电极反应式为 SKIPIF 1 < 0 )，理论上Z的质量不变，D正确；答案选D。
2．（2023·江西景德镇·统考三模）某化学兴趣小组探究KI溶液与AgNO3溶液的反应。Ⅰ：向KI溶液中滴加几滴AgNO3溶液，立刻产生黄色沉淀，静置取上层清液滴加淀粉溶液，无明显现象。Ⅱ：组装如图装置，一段时间后观察到下列现象：①电流计发生偏转：②蛋壳内溶液、烧杯内溶液均未产生沉淀③烧杯内石墨电极表面有银白色固体析出；下列说法错误的是

A．正极的电极方程式为Ag++e-=Ag
B．向反应后的蛋壳内溶液滴加淀粉，溶液变蓝
C．蛋壳膜的孔隙半径比Ag+和I-的半径大
D．Ag+和I-直接反应不生成I2，可能原因是AgI的溶度积太小且沉淀反应速率太快
【答案】C
【分析】①电流计发生偏转②蛋壳内溶液、烧杯内溶液均未产生沉淀③烧杯内石墨电极表面有银白色固体析出，说明反应中有电流产生，右侧电极上银离子得到电子发生还原反应生成银单质，为正极，左侧电极为负极；
【解析】A．由分析可知，正极的电极方程式为Ag++e-=Ag，A正确；
B．左侧电极碘离子失去电子发生氧化反应生成碘单质，故向反应后的蛋壳内溶液滴加淀粉，溶液变蓝，B正确；C．蛋壳膜的孔隙半径比Ag+和I-的半径小，使得碘离子和银离子不能透过蛋壳而接触，不生成沉淀，C错误；D．Ag+和I-直接反应不生成I2，可能原因是AgI的溶度积太小且沉淀反应速率太快，使得两者没有发生氧化还原反应生成碘单质，D正确；故选C。
3．（2023·福建南平·统考三模）西北工业大学推出一种新型 SKIPIF 1 < 0 电池。该电池能有效地捕获 SKIPIF 1 < 0 ，将其转化为 SKIPIF 1 < 0 ，再将产生的 SKIPIF 1 < 0 电解制氨，过程如图所示。下列说法错误的是

A．d电极为电解池的阳极
B． SKIPIF 1 < 0 电池总反应式为： SKIPIF 1 < 0
C．c极区溶液的pH升高
D．电路中转移 SKIPIF 1 < 0 时，理论上能得到 SKIPIF 1 < 0
【答案】D
【分析】由图可知，锌为活泼金属，失去电子发生氧化反应，a为负极、b为正极，则c为阴极、d为阳极；
【解析】A．由分析可知，d电极为电解池的阳极，A正确；B． SKIPIF 1 < 0 电池总反应为锌和二氧化氮反应生成亚硝酸锌： SKIPIF 1 < 0 ，B正确；C．c极区为阴极区，亚硝酸根离子发生还原生成 SKIPIF 1 < 0 ，溶液碱性增强，故溶液的pH升高，C正确；D．c极区为阴极区，亚硝酸根离子发生还原生成 SKIPIF 1 < 0 ，电子转移为 SKIPIF 1 < 0 ，则电路中转移 SKIPIF 1 < 0 时，理论上能得到 SKIPIF 1 < 0 ，D错误；故选D。
4．（2023·湖北武汉·统考模拟预测）科学家近年发明了一种新型光电催化装置，它能将葡萄糖和CO2转化为甲酸盐，如图所示。光照时，光催化电极a产生电子(e-)和空穴(h+)，图中的双极膜中间层中的H2O会解离产生H+和OH-。

下列说法错误的是
A．光催化电极a的反应为C6H12O6+12h++18OH-=6HCOO-+12H2O
B．双极膜中间层中的H+在外电场作用下向催化电极b移动
C．理论上电路中转移4mle-时可生成2mlHCOO-
D．阳极区和阴极区的pH均减小
【答案】C
【分析】科学家近年发明了一种新型光电催化装置，它能将葡萄糖和CO2转化为甲酸盐，光照时，光催化电极a产生电子(e-)和空穴(h+)，电子经过电源到达催化电极b处，则光催化电池a为阳极，催化电极b为阴极。
【解析】A．该装置可以将葡萄糖转化为甲酸盐，C6H12O6在电极a处得到空穴(h+)生成HCOO-，方程式为：C6H12O6+12h++18OH-=6HCOO-+12H2O，故A正确；B．电解池中阳离子向阴极移动，则双极膜中间层中的H+在外电场作用下向催化电极b移动，故B正确；C．CO2在电极b处得到电子生成HCOO-，电极方程式为：CO2+2e-+H2O= HCOO-+OH-，理论上电路中转移4mle-时可以在催化电极b处得到2ml HCOO-，另外光催化电极a处得到2ml HCOO-，共可生成4mlHCOO-，故C错误；D．光催化电极a处发生反应C6H12O6+12h++18OH-=6HCOO-+12H2O，氢氧根浓度减小，pH减小，电极b处CO2转化为甲酸，然后甲酸和KHCO3溶液反应使溶液pH减小，故D正确；故选C。
5．（2023·内蒙古赤峰·统考模拟预测）2022 年中国团队在巴塞罗那获得“镁未来技术奖”。一种以MgCl2-聚乙烯醇为电解液的镁电池如图所示。下 列说法不正确的是
A．放电时，正极的电极反应式为Mg2+ +2e- +V2O5=MgV2O5
B．放电一段时间后，聚乙烯醇中的c(Mg2+)几乎保持不变
C．充电时，Mg2+ 嵌入V2O5晶格中
D．若将电解液换成MgCl2水溶液，工作时电池可能产生鼓包
【答案】C
【分析】图中装置，放电时Mg作负极，V2O5作正极。
【解析】A．由图中可知，放电时负极电极式为： SKIPIF 1 < 0 ，正极电极式为：Mg2+ +2e- +V2O5=MgV2O5，A正确；B．由放电时电池总反应式： SKIPIF 1 < 0 知，放电不影响电解质溶液的Mg2+浓度，故一段时间后，聚乙烯醇中的c(Mg2+)几乎保持不变，B正确；C．充电时阳极电极式为： SKIPIF 1 < 0 ， SKIPIF 1 < 0 从V2O5中脱离，C错误；D．若将电解液换成MgCl2水溶液，Mg能与水缓慢反应生成H2,工作时电池可能产生鼓包，D正确；故选C。
6．（2023·重庆九龙坡·重庆市育才中学校考三模）近期科技工作者开发了一套以乙醇为原料制备DDE()的电解装置如下图所示。下列说法正确的是
A．催化电极的电极电势：b＞a
B．阴极电极反应式为 SKIPIF 1 < 0
C．电解后溶液的pH会减小(忽略溶液体积变化)
D．每产生1ml SKIPIF 1 < 0 需要消耗3ml SKIPIF 1 < 0
【答案】D
【解析】A．b极氢离子生成氢气发生还原反应，为阴极，则催化电极的电极电势：b