专题07 电化学 练习-高考化学母题题源系列

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【母题来源】高考新课标Ⅰ卷
【母题题文】利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时MV2+/MV+在电极与酶之间传递电子，示意图如下所示。下列说法错误的是
A．相比现有工业合成氨，该方法条件温和，同时还可提供电能
B．阴极区，在氢化酶作用下发生反应H2+2MV2+2H++2MV+
C．正极区，固氮酶为催化剂，N2发生还原反应生成NH3
D．电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动
【试题解析】由生物燃料电池的示意图可知，左室电极为燃料电池的负极，MV+在负极失电子发生氧化反应生成MV2+，电极反应式为MV+−e−= MV2+，放电生成的MV2+在氢化酶的作用下与H2反应生成H+和MV+，反应的方程式为H2+2MV2+=2H++2MV+；右室电极为燃料电池的正极，MV2+在正极得电子发生还原反应生成MV+，电极反应式为MV2++e−= MV+，放电生成的MV+与N2在固氮酶的作用下反应生成NH3和MV2+，反应的方程式为N2+6H++6MV+=6MV2++NH3，电池工作时，氢离子通过交换膜由负极向正极移动。
A项、相比现有工业合成氨，该方法选用酶作催化剂，条件温和，同时利用MV+和MV2+的相互转化，化学能转化为电能，故可提供电能，故A正确；
B项、左室为负极区，MV+在负极失电子发生氧化反应生成MV2+，电极反应式为MV+−e−= MV2+，放电生成的MV2+在氢化酶的作用下与H2反应生成H+和MV+，反应的方程式为H2+2MV2+=2H++2MV+，故B错误；
C项、右室为正极区，MV2+在正极得电子发生还原反应生成MV+，电极反应式为MV2++e−= MV+，放电生成的MV+与N2在固氮酶的作用下反应生成NH3和MV2+，故C正确；
D项、电池工作时，氢离子（即质子）通过交换膜由负极向正极移动，故D正确。故选B。
【命题意图】本题考查原电池原理的应用，考察新情境下化学电源的工作原理及应用，很好的落实了宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知、科学精神与社会责任等学科素养。注意原电池反应的原理和离子流动的方向，明确酶的作用是解题的关键。
【命题方向】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pH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。展望2020年高考化学试题呈现仍然会以我国化学领域最近取得的重大创新科研成果为载体考查考生的必备知识和关键能力，考查社会主义核心价值观个人层面的爱国精神，落实了立德树人的教育根本任务。
【得分要点】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。电解池是把化学能转化为电能的装置，其构成条件为①能自发发生氧化还原反应。②具有活动性不同的两个电极(金属和金属或金属和非金属)。③形成闭合回路或在溶液中相互接触。
掌握原电池电极反应式的书写
（1）准确判断原电池的正负极是书写电极反应的关键。
如果原电池的正负极判断失误，电极反应式的书写一定错误。判断正负极的方法不是绝对的，例如铜片和铝片同时插入浓硝酸溶液中，由于铝片表明的钝化，这时铜失去电子，是负极，其电极反应为：
负极：Cu−2e− SKIPIF 1 < 0 Cu2+
正极：2 SKIPIF 1 < 0 + 4H+ + 2e− SKIPIF 1 < 0 2H2O + 2NO2↑
再如镁片和铝片同时插入氢氧化钠溶液中，虽然镁比铝活泼，但由于镁不与氢氧化钠反应，而铝却反应，失去电子，是负极，其电极反应为：
负极：2Al + 8OH−−6e− SKIPIF 1 < 0 2 SKIPIF 1 < 0 + 2H2O
正极：6H2O+6e− SKIPIF 1 < 0 6OH−+3H2↑
（2）要注意电解质溶液的酸碱性。
在正负极上发生的电极反应不是孤立的，它往往与电解质溶液紧密联系，如氢氧燃料电池有酸式和碱式，在酸溶液中，电极反应式中不能出现OH−，在碱溶液中，电极反应式中不能出现H+，像CH4、CH3OH等燃料电池，在碱溶液中碳（C）元素以 SKIPIF 1 < 0 离子形式存在，而不是放出CO2气体。
（3）要考虑电子的转移数目。
在同一个原电池中，负极失去电子数必然等于正极得到的电子数，所以在书写电极反应时，一定要考虑电荷守恒。防止由总反应方程式改写成电极反应式时所带来的失误，同时也可避免在有关计算中产生误差。
（4）要利用总的反应方程式。
从理论上讲，任何一个自发的氧化还原反应均可设计成原电池，而两个电极反应相加即得总反应方程式。所以只要知道总反应方程式和其中一个电极反应，便可以写出另一个电极反应方程式。
注意：介质对电极反应式书写的影响
①中性溶液反应物若是H+得电子或OH−失电子，则H+或OH−均来自于水的电离。
②酸性溶液反应物或生成物中均没有OH−。
③碱性溶液反应物或生成物中均没有H+。
④水溶液中不能出现O2−。
1．【安徽省合肥市高三第三次教学质量检测】下列有关电化学原理及应用的相关说法正确的是
A．电池是能量高效转化装置，燃料电池放电时化学能全部转化为电能
B．电热水器用牺牲阳极的阴极保护法阻止不锈钢内胆腐蚀，阳极选用铜棒
C．工业上用电解法精炼铜过程中，阳极质量减少和阴极质量增加相同
D．电解氧化法在铝制品表面形成氧化膜减缓腐蚀，铝件作为阳极
2．【山东省济南市高三5月模拟】海水淡化是解决沿海城市饮用水问题的关键技术。下图是电渗析法淡化海水装置的工作原理示意图(电解槽内部的“┆”和“│”表示不同类型的离子交换膜)。工作过程中b电极上持续产生Cl2。下列关于该装置的说法错误的是
A．工作过程中b极电势高于a极
B．“┆”表示阴离子交换膜，“│”表示阳离子交换膜
C．海水预处理主要是除去Ca2＋、Mg2＋等
D．A口流出的是“浓水”，B口流出的是淡水
3．【天津市河西区高三一模】银Ferrzine 法检测甲醛的原理：①在原电池装置中，氧化银将甲醛充分氧化为CO2②Fe3+与①中产生的Ag定量反应生成Fe2+③Fe2+与Ferrzine形成有色物质④测定溶液的吸光度(吸光度与溶液中有色物质的浓度成正比)。下列说法不正确的是
A．①中负极反应式：HCHO-4e-+H2O=CO2+4H+
B．①溶液中的H+由Ag2O极板向另一极板迁移
C．测试结果中若吸光度越大，则甲醛浓度越高
D．理论上消耗的甲醛与生成的Fe2+的物质的量之比为1：4
4．【江苏省盐城市高三第四次模拟】ZulemaBrjas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
5．【安徽省六安市第一中学、合肥八中、阜阳一中三校高三最后一卷】某高校的研究人员研究出一种方法，可实现水泥生产时CO2零排放，其基本原理如图所示，下列说法正确的是
A．该装置可以将太阳能转化为电能
B．阴极的电极反应式为3CO2+4e—＝C+2CO32—
C．高温的目的只是为了将碳酸盐熔融，提供阴阳离子
D．电解过程中电子由负极流向阴极，经过熔融盐到阳极，最后回到正极
6．【山东省临沂市高三5月三模】利用微生物燃料电池进行废水处理，实现碳氮联合转化。其工作原理如下图所示，其中M、N为厌氧微生物电极。
下列有关叙述错误的是
A．负极的电极反应为CH3COO-—8e-+2H2O==2CO2↑+7H+
B．电池工作时，H+由M极移向N极
C．相同条件下，M、N两极生成的CO2和N2的体积之比为3：2
D．好氧微生物反应器中发生的反应为NH3+2O2==NO3-+2H++H2O
7．【陕西省西北工业大学附属中学高三下学期第十二次适应性训练】人工肾脏可用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素[CO(NH2)2]。下列有关说法正确的是
A．a为电源的负极
B．电解结束后，阴极室溶液的pH与电解前相比将升高
C．除去尿素的反应为：CO(NH2)2＋2Cl2＋H2O== N2＋CO2＋4HCl
D．若两极共收集到气体0.6ml，则除去的尿素为0.12ml(忽略气体溶解，假设氯气全部参与反应)
8．【北京市通州区高三年级第三次模拟】我国科学家设计二氧化碳熔盐捕获及电化学转化装置，其示意图如下：
下列说法不正确的是
A．b为电源的正极
B．①②中，捕获CO2时碳元素的化合价发生了变化
C．a极的电极反应式为2C2O52− − 4e− == 4CO2 + O2
D．上述装置存在反应：CO2 ===== C + O2
9．【山东省烟台市、菏泽市高三5月高考适应性练习】已知过氧化氢在强碱性溶液中主要以HO2-存在。我国研究的Al-H2O2燃料电池可用于深海资源的勘查、军事侦察等国防科技领域，装置示意图如下。下列说法错误的是
A．电池工作时，溶液中OH-通过阴离子交换膜向Al极迁移
B．Ni极的电极反应式是HO2-+2e-+H2O=3OH-
C．电池工作结束后，电解质溶液的pH降低
D．Al电极质量减轻13.5g，电路中通过9.03×1023个电子[来源:Z。xx。k.Cm]
10．【北京市昌平区高三二模】某柔性屏手机的柔性电池以碳纳米管做电极材料，以吸收ZnSO4溶液的有机高聚物做固态电解质，其电池总反应为：
MnO2+Zn +(1+ QUOTE )H2O+ QUOTE ZnSO4 QUOTE MnOOH+ZnSO4[Zn(OH)2]3·xH2O
其电池结构如图1所示，图2是有机高聚物的结构片段。
下列说法中，不正确的是
A．碳纳米管具有导电性，可用作电极材料
B．放电时，电池的正极反应为：MnO2+e−+H+==MnOOH
C．充电时，Zn2+移向Zn膜
D．合成有机高聚物的单体是：
11．【四川省成都市高三下学期第三次诊断性检测】已知某高能锂离子电池的总反应为：2Li+FeS= Fe +Li2S，电解液为含LiPF6．SO(CH3)2的有机溶液（Li+可自由通过）。某小组以该电池为电源电解废水并获得单质镍，工作原理如图所示。
下列分析正确的是
A．该锂离子电池正极反应为FeS+2Li++2e-=Fe +Li2S
B．X与电池的Li电极相连
C．电解过程中c(BaC12)保持不变
D．若去掉阳离子膜将左右两室合并，则X电极的反应不变[来源:学+科+网Z+X+X+K]
12．【湖南省长沙市雅礼中学高三下学期二模】科学家发现对冶金硅进行电解精炼提纯可降低高纯硅制备成本。相关电解槽装置如左下图所示，用Cu—Si合金作硅源，在950℃下利用三层液熔盐进行电解精炼，并利用某CH4燃料电池(如下图所示)作为电源。下列有关说法不正确的是
A．电极c与b相连，d与a相连
B．左侧电解槽中；Si优先于Cu被氧化
C．a极的电极反应为CH4-8e—+4O2—===CO2+2H2O
D．相同时间下，通入CH4、O2的体积不同，会影响硅的提纯速率
13．【辽宁省大连市高三第二次模拟】以柏林绿Fe[Fe(CN)6]为代表的新型可充电钠离子电池，其放电工作原理如图所示。下列说法正确的是
A．放电时，M箔上的电势比Mg箔上的低
B．充电时，M箔接电源的负极
C．放电时，正极反应为Fe[Fe(CN)6]+2Na++2e-===Na2Fe[Fe(CN)6]
D．充电时，外电路中通过0.2ml电子时，阴极质量增加3.55g
14．【福建省莆田市高三第二次质量检测（A卷)】下图甲是一种在微生物作用下将废水中的尿素CO(NH2)2转化为环境友好物质，实现化学能转化为电能的装置，并利用甲、乙两装置实现在铁上镀铜。下列说法中不正确的是
A．乙装置中溶液颜色不变
B．铜电极应与Y相连接
C．M电极反应式：CO(NH2)2+H2O-6e-===CO2↑+N2↑+6H＋
D．当N电极消耗0.25 ml气体时，铜电极质量减少16g