高考化学真题分项汇编-五年（2017-2021）专题07 电化学及其应用（全国通用）

专题07 电化学及其应用

【2021年】

1．（2021·广东）钴()的合金材料广泛应用于航空航天、机械制造等领域。如图为水溶液中电解制备金属钴的装置示意图。下列说法正确的是

A．工作时，Ⅰ室和Ⅱ室溶液的均增大

B．生成，Ⅰ室溶液质量理论上减少

C．移除两交换膜后，石墨电极上发生的反应不变

D．电解总反应：

2．（2021·山东）以KOH溶液为离子导体，分别组成CH3OH—O2、N2H4—O2、(CH3)2NNH2—O2清洁燃料电池，下列说法正确的是

A．放电过程中，K+均向负极移动

B．放电过程中，KOH物质的量均减小

C．消耗等质量燃料，(CH3)2NNH2—O2燃料电池的理论放电量最大

D．消耗1molO2时，理论上N2H4—O2燃料电池气体产物的体积在标准状况下为11.2L

3．（2021·浙江）某全固态薄膜锂离子电池截面结构如图所示，电极A为非晶硅薄膜，充电时得电子成为Li嵌入该薄膜材料中；电极B为薄膜；集流体起导电作用。下列说法不正确的是

A．充电时，集流体A与外接电源的负极相连

B．放电时，外电路通过电子时，薄膜电解质损失

C．放电时，电极B为正极，反应可表示为

D．电池总反应可表示为

4．（2021·全国甲）乙醛酸是一种重要的化工中间体，可果用如下图所示的电化学装置合成。图中的双极膜中间层中的解离为和，并在直流电场作用下分别问两极迁移。下列说法正确的是

A．在上述电化学合成过程中只起电解质的作用

B．阳极上的反应式为：+2H++2e-=+H2O

C．制得乙醛酸，理论上外电路中迁移了电子

D．双极膜中间层中的在外电场作用下向铅电极方向迁移

5．（2021·广东）火星大气中含有大量，一种有参加反应的新型全固态电池有望为火星探测器供电。该电池以金属钠为负极，碳纳米管为正极，放电时

A．负极上发生还原反应 B．在正极上得电子

C．阳离子由正极移向负极 D．将电能转化为化学能

6．（2021·河北）K—O2电池结构如图，a和b为两个电极，其中之一为单质钾片。关于该电池，下列说法错误的是

A．隔膜允许K+通过，不允许O2通过

B．放电时，电流由b电极沿导线流向a电极；充电时，b电极为阳极

C．产生1Ah电量时，生成KO2的质量与消耗O2的质量比值约为2.22

D．用此电池为铅酸蓄电池充电，消耗3.9g钾时，铅酸蓄电池消耗0.9g水

7．（2021·湖南）锌溴液流电池是一种先进的水溶液电解质电池，广泛应用于再生能源储能和智能电网的备用电源等。三单体串联锌溴液流电池工作原理如图所：

下列说法错误的是

A．放电时，N极为正极

B．放电时，左侧贮液器中的浓度不断减小

C．充电时，M极的电极反应式为

D．隔膜允许阳离子通过，也允许阴离子通过

8．（2021·全国乙）沿海电厂采用海水为冷却水，但在排水管中生物的附着和滋生会阻碍冷却水排放并降低冷却效率，为解决这一问题，通常在管道口设置一对惰性电极(如图所示)，通入一定的电流。

下列叙述错误的是

A．阳极发生将海水中的氧化生成的反应

B．管道中可以生成氧化灭杀附着生物的

C．阴极生成的应及时通风稀释安全地排入大气

D．阳极表面形成的等积垢需要定期清理

【2020年】

1.（2020·新课标Ⅰ）科学家近年发明了一种新型Zn−CO2水介质电池。电池示意图如图，电极为金属锌和选择性催化材料，放电时，温室气体CO2被转化为储氢物质甲酸等，为解决环境和能源问题提供了一种新途径。

下列说法错误的是

A. 放电时，负极反应为

B. 放电时，1 mol CO2转化为HCOOH，转移的电子数为2 mol

C. 充电时，电池总反应为

D. 充电时，正极溶液中OH−浓度升高

2.（2020·新课标Ⅱ）电致变色器件可智能调控太阳光透过率，从而实现节能。下图是某电致变色器件的示意图。当通电时，Ag+注入到无色WO3薄膜中，生成AgxWO3，器件呈现蓝色，对于该变化过程，下列叙述错误的是

A. Ag为阳极 B. Ag+由银电极向变色层迁移

C. W元素的化合价升高 D. 总反应为：WO3+xAg=AgxWO3

3.（2020·新课标Ⅲ）一种高性能的碱性硼化钒(VB2)—空气电池如下图所示，其中在VB2电极发生反应：该电池工作时，下列说法错误的是

A. 负载通过0.04 mol电子时，有0.224 L(标准状况)O2参与反应

B. 正极区溶液的pH降低、负极区溶液的pH升高

C. 电池总反应为

D. 电流由复合碳电极经负载、VB2电极、KOH溶液回到复合碳电极

4.（2020·江苏卷）将金属M连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。在题图所示的情境中，下列有关说法正确的是

A. 阴极的电极反应式为

B. 金属M的活动性比Fe的活动性弱

C. 钢铁设施表面因积累大量电子而被保护

D. 钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的快

5.（2020·山东卷）微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置，利用微生物处理有机废水获得电能，同时可实现海水淡化。现以NaCl溶液模拟海水，采用惰性电极，用下图装置处理有机废水(以含 CH3COO-的溶液为例)。下列说法错误的是

A. 负极反应为

B. 隔膜1为阳离子交换膜，隔膜2为阴离子交换膜

C. 当电路中转移1mol电子时，模拟海水理论上除盐58.5g

D. 电池工作一段时间后，正、负极产生气体的物质的量之比为2:1

6.（2020·山东卷）采用惰性电极，以去离子水和氧气为原料通过电解法制备双氧水的装置如下图所示。忽略温度变化的影响，下列说法错误的是

A. 阳极反应

B. 电解一段时间后，阳极室的pH未变

C. 电解过程中，H+由a极区向b极区迁移

D. 电解一段时间后，a极生成的O2与b极反应的O2等量

7.（2020·天津卷）熔融钠-硫电池性能优良，是具有应用前景的储能电池。下图中的电池反应为(x=5~3，难溶于熔融硫)，下列说法错误的是

A. Na2S4的电子式为

B. 放电时正极反应为

C. Na和Na2Sx分别为电池的负极和正极

D. 该电池是以为隔膜的二次电池

8.（2020·浙江卷）电解高浓度(羧酸钠)的溶液，在阳极放电可得到(烷烃)。下列说法不正确的是(    )

A. 电解总反应方程式：

B. 在阳极放电，发生氧化反应

C. 阴极的电极反应：

D. 电解、和混合溶液可得到乙烷、丙烷和丁烷

【2019年】

1．[2019·新课标Ⅰ卷]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

2．[2019·新课标Ⅲ卷]为提升电池循环效率和稳定性，科学家近期利用三维多孔海绵状Zn（3D−Zn）可以高效沉积ZnO的特点，设计了采用强碱性电解质的3D−Zn—NiOOH二次电池，结构如下图所示。电池反应为Zn(s)+2NiOOH(s)+H2O(l)ZnO(s)+2Ni(OH)2(s)。

下列说法错误的是

A．三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积，所沉积的ZnO分散度高

B．充电时阳极反应为Ni(OH)2(s)+OH−(aq)−e−===NiOOH(s)+H2O(l)

C．放电时负极反应为Zn(s)+2OH−(aq)−2e−===ZnO(s)+H2O(l)

D．放电过程中OH−通过隔膜从负极区移向正极区

3．[2019·天津卷]我国科学家研制了一种新型的高比能量锌−碘溴液流电池，其工作原理示意图如下。图中贮液器可储存电解质溶液，提高电池的容量。

下列叙述不正确的是（   ）

A．放电时，a电极反应为

B．放电时，溶液中离子的数目增大

C．充电时，b电极每增重，溶液中有被氧化

D．充电时，a电极接外电源负极

4．[2019`江苏卷]将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液湿润后，置于如图所示装置中，进行铁的电化学腐蚀实验。下列有关该实验的说法正确的是

A．铁被氧化的电极反应式为Fe−3e−Fe3+

B．铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能

C．活性炭的存在会加速铁的腐蚀

D．以水代替NaCl溶液，铁不能发生吸氧腐蚀

5. [2019·浙江卷]化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法不正确的是

A. Zn2+向Cu电极方向移动，Cu电极附近溶液中H+浓度增加

B. 正极的电极反应式为Ag2O＋2e−＋H2O2Ag＋2OH−

C. 锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄

D. 使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降

6．[2019·新课标Ⅱ卷节选]环戊二烯（）是重要的有机化工原料，广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。回答下列问题：

（4）环戊二烯可用于制备二茂铁（Fe(C5H5)2，结构简式为），后者广泛应用于航天、化工等领域中。二茂铁的电化学制备原理如下图所示，其中电解液为溶解有溴化钠（电解质）和环戊二烯的DMF溶液（DMF为惰性有机溶剂）。

该电解池的阳极为____________，总反应为__________________。电解制备需要在无水条件下进行，原因为_________________________。

7．[2019·新课标Ⅲ卷节选]近年来，随着聚酯工业的快速发展，氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。因此，将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。回答下列问题：

（4）在传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上，科学家最近采用碳基电极材料设计了一种新的工艺方案，主要包括电化学过程和化学过程，如下图所示：

负极区发生的反应有____________________（写反应方程式）。电路中转移1 mol电子，需消耗氧气__________L（标准状况）。

8．[2019·北京卷节选]氢能源是最具应用前景的能源之一，高纯氢的制备是目前的研究热点。

（2）可利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢，工作示意图如下。通过控制开关连接K1或K2，可交替得到H2和O2。

①制H2时，连接_______________。产生H2的电极反应式是_______________。

②改变开关连接方式，可得O2。

③结合①和②中电极3的电极反应式，说明电极3的作用：________________________。

9．[2019·江苏卷节选]CO2的资源化利用能有效减少CO2排放，充分利用碳资源。

（2）电解法转化CO2可实现CO2资源化利用。电解CO2制HCOOH的原理示意图如下。

①写出阴极CO2还原为HCOO−的电极反应式：    ▲    。

②电解一段时间后，阳极区的KHCO3溶液浓度降低，其原因是    ▲    。

10．[2019浙江选考节选]水是“生命之基质”，是“永远值得探究的物质”。

（4）以铂阳极和石墨阴极设计电解池，通过电解NH4HSO4溶液产生(NH4)2S2O8，再与水反应得到H2O2，其中生成的NH4HSO4可以循环使用。

①阳极的电极反应式是________。

②制备H2O2的总反应方程式是________。

【2018年】

1. （2018·全国卷Ⅰ卷）硫酸亚铁锂（LiFePO4）电池是新能源汽车的动力电池之一。采用湿法冶金工艺回收废旧硫酸亚铁锂电池正极片中的金属，其流程如下：

下列叙述错误的是

A. 合理处理废旧电池有利于保护环境和资源再利用

B. 从“正极片”中可回收的金属元素有Al、Fe、Li

C. “沉淀”反应的金属离子为Fe3+

D. 上述流程中可用硫酸钠代替碳酸钠2. （2018·全国卷Ⅰ卷）最近我国科学家设计了一种CO2+H2S协同转化装置，实现对天然气中CO2和H2S的高效去除。示意图如图所示，其中电极分别为ZnO@石墨烯（石墨烯包裹的ZnO）和石墨烯，石墨烯电极区发生反应为：

①EDTA-Fe2+-e-＝EDTA-Fe3+

②2EDTA-Fe3++H2S＝2H++S+2EDTA-Fe2+

该装置工作时，下列叙述错误的是

A. 阴极的电极反应：CO2+2H++2e-＝CO+H2O

B. 协同转化总反应：CO2+H2S＝CO+H2O+S

C. 石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低

D. 若采用Fe3+/Fe2+取代EDTA-Fe3+/EDTA-Fe2+，溶液需为酸性3. （2018·全国卷II）我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na—CO2二次电池。将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料，电池的总反应为：3CO2+4Na2Na2CO3+C。下列说法错误的是

A. 放电时，ClO4－向负极移动

B. 充电时释放CO2，放电时吸收CO2

C. 放电时，正极反应为：3CO2+4e− ＝2CO32－+C

D. 充电时，正极反应为：Na++e−＝Na

4. （2018·全国卷Ⅲ）一种可充电锂-空气电池如图所示。当电池放电时，O2与Li+在多孔碳材料电极处生成Li2O2-x（x=0或1）。下列说法正确的是

A. 放电时，多孔碳材料电极为负极

B. 放电时，外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极

C. 充电时，电解质溶液中Li+向多孔碳材料区迁移

D. 充电时，电池总反应为Li2O2-x=2Li+（1－）O25. （2018·北京卷）验证牺牲阳极的阴极保护法，实验如下（烧杯内均为经过酸化的3%NaCl溶液）。

下列说法不正确的是

A. 对比②③，可以判定Zn保护了Fe

B. 对比①②，K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化

C. 验证Zn保护Fe时不能用①的方法

D. 将Zn换成Cu，用①的方法可判断Fe比Cu活泼

【2017年】

1．【2017·新课标1卷】支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是

[来源:学科网ZXXK]

A．通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零

B．通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩

C．高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流

D．通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整

2．【2017·新课标2卷】用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解质溶液一般为混合溶液。下列叙述错误的是

A．待加工铝质工件为阳极

B．可选用不锈钢网作为阴极

C．阴极的电极反应式为：

D．硫酸根离子在电解过程中向阳极移动

3．【2017·新课标3卷】全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料，电池反应为：16Li+xS8=8Li2Sx（2≤x≤8）。下列说法错误的是

A．电池工作时，正极可发生反应：2Li2S6+2Li++2e-=3Li2S4

B．电池工作时，外电路中流过0.02mol电子，负极材料减重0.14g

C．石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性

D．电池充电时间越长，电池中Li2S2的量越多

4．【2017·江苏卷】下列说法正确的是

A．反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的ΔH<0，ΔS>0

B．地下钢铁管道用导线连接锌块可以减缓管道的腐蚀

C．常温下，Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10−12，pH=10的含Mg2+溶液中，c(Mg2+)≤5.6×10−4mol·L−1

D．常温常压下，锌与稀H2SO4反应生成11.2LH2，反应中转移的电子数为6.02×1023