高考化学一轮总复习 专题十一 电化学AB卷1

电化学

A 卷 全国卷

原电池及化学电源

1．(2016·课标全国卷Ⅱ，11，6分)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( )

A ．负极反应式为Mg －2e －===Mg 2＋

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 ＋2H 2O===Mg(OH)2＋H 2↑

解析 根据题意，Mg -海水-AgCl 电池总反应式为Mg ＋2AgCl===MgCl 2＋2Ag 。A 项，负

极反应式为Mg －2e －===Mg 2＋，正确；B 项，正极反应式为2AgCl ＋2e －===2C l －

＋ 2Ag ，错误；C 项，对原电池来说，阴离子由正极移向负极，正确；D 项，由于镁是活泼金属，则负极会发生副反应Mg ＋2H 2O===Mg(OH)2＋H 2↑，正确。 答案 B

2．(2016·课标全国Ⅲ，11，6分)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 ＋O 2＋4OH －＋2H 2O===2Zn(OH)2－

4。下列说法正确的是( )

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c (OH －

)逐渐减小

C ．放电时，负极反应为：Zn ＋4OH －－2e －===Zn(OH)2－

4

D ．放电时，电路中通过2 mol 电子，消耗氧气22.4 L(标准状况)

解析 A 项，充电时，电解质溶液中K ＋

向阴极移动，错误；B 项，充电时，总反应方程

式为2Zn(OH)2－4=====通电2Zn ＋O 2＋4OH －＋2H 2O ，所以电解质溶液中c (OH －

)逐渐增大，错误；C 项，

在碱性环境中负极Zn 失电子生成的Zn 2＋将与OH ―结合生成Zn(OH)2－4，正确；D 项，O 2～4e －

，故电路中通过2mol 电子，消耗氧气0.5mol ，在标准状况体积为11.2 L ，错误。 答案 C

3．(2015·课标全国卷Ⅰ，11，6分)微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是( )

A ．正极反应中有CO 2生成

B ．微生物促进了反应中电子的转移

C ．质子通过交换膜从负极区移向正极区

D ．电池总反应为C 6H 12O 6＋6O 2===6CO 2＋6H 2O

解析由题意可知，微生物电池的原理是在微生物作用下O2与C6H12O6发生氧化还原反应，将化学能转化为电能，B正确；氧气在正极反应，由于质子交换膜只允许H＋通过，则正极反应为：O2＋4e－＋4H＋===2H2O，没有CO2生成，A项错误；负极发生反应：C6H12O6－24e－＋6H2O===6CO2＋24H＋，H＋在负极区生成，移向正极区，在正极被消耗，C项正确；总反应为：C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O，D项正确。

答案A

4．(2014·课标全国卷Ⅱ，12，6分)2013年3月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系。下列叙述错误的是( )

A．a为电池的正极

B．电池充电反应为LiMn2O4===Li1－x Mn2O4＋x Li

C．放电时，a极锂的化合价发生变化

D．放电时，溶液中Li＋从b向a迁移

解析由图可知，b极(Li电极)为负极，a极为正极，放电时，Li＋从负极(b)向正极(a)迁移，A项、D项正确；该电池放电时，负极：x Li－x e－===x Li＋，正极：Li1－x Mn2O4＋x Li＋＋x e－===LiMn2O4，a极Mn元素的化合价发生变化，C项错误；由放电反应可得充电时的反应，B项正确。

答案C

5．(2013·课标全国卷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( )

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＋Al2S3

D．黑色褪去的原因是黑色Ag2S转化为白色AgCl

解析由“电化学原理”可知正极反应式为Ag2S＋2e－===2Ag＋S2－，负极反应式为Al －3e－===Al3＋；电解质溶液中发生反应Al3＋＋3H3O Al(OH)3＋3H＋，S2－与H＋结合生成H2S，

使Al3＋＋3H2O Al(OH)3＋3H＋的平衡右移，最终生成Al(OH)3沉淀，只有B选项正确。

答案B

6．(2013·课标全国卷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( )

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NiCl 2＋2e －===Ni ＋2Cl －

D ．钠离子通过钠离子导体在两电极间移动

解析 由题意知Na 作负极，NiCl 2作电解质，电极反应分别为

?

????正极：NiCl 2＋2e －

===Ni ＋2Cl －

负极：2Na －2e －===2Na ＋，总反应为2Na ＋NiCl 2===2NaCl ＋Ni ，由以上分析A 、C 正确，B 错误；由图示知负极产生的Na ＋

由负极流向正极，D 正确。 答案 B B 卷 地方卷

原电池及化学电源

1．(2016·浙江理综，11，6分)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 ＋n O 2＋2n H 2O===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( ) 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：4M n ＋＋n O 2＋2n H 2O ＋4n e －

===4M(OH)n

D ．在Mg -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

解析 A 项，采用多孔电极可以增大电极与电解质溶液的接触面积，且有利于氧气扩散至电极的表面，正确；B 项，单位质量的Mg 、Al 、Zn 释放的电子分别为112 mol 、19 mol 、2

65

mol ，显然铝的比能量比Mg 、Zn 高，正确；C 项，电池放电过程正极O 2得电子生成OH －

，但

负极生成的金属阳离子不能透过阴离子交换膜移至正极，故正极不能生成M(OH)n ，反应式应

为：O 2＋2H 2O ＋4e －===4OH －，错误；D 项，为避免OH －

移至负极而生成M(OH)n ，可采用中性电

解质及阳离子交换膜阻止OH －

，正确。 答案 C

2．(2016·四川理综，5，6分)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：Li 1－x CoO 2＋Li x C 6===LiCoO 2＋C 6(x <1)。下列关于该电池的说法不正确的是( )

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Li x

C 6－x e －===x Li ＋

＋C 6

C ．充电时，若转移1 mol e －

，石墨(C 6)电极将增重7x g

D ．充电时，阳极的电极反应式为LiCoO 2－x e －===Li 1－x CoO 2＋x Li ＋

解析放电时，负极反应为Li x C6－x e－===x Li＋＋C6，正极反应为Li1－x CoO2＋x e－＋x Li＋===LiCoO2，A、B正确；充电时，阴极反应为：x Li＋＋C6＋x e－===Li x C6，转移1 mol e－时，石墨C6电极将增重 7 g，C项错误；充电时，阳极反应为放电时正极反应的逆反应：LiCoO2－x e－===Li1－x CoO2＋x Li＋，D项正确。

答案C

3．(2015·天津理综，4，6分)锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是( )

A．铜电极上发生氧化反应

B．电池工作一段时间后，甲池的c(SO2－4)减小

C．电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加

D．阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡

解析A项，由锌的活泼性大于铜，可知铜电极为正极，在正极上Cu2＋得电子发生还原反应生成Cu，错误；B项，由于阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，故甲池的c(SO2－4)不变，错误；C项，在乙池中Cu2＋＋2e－===Cu，同时甲池中的Zn2＋通过阳离子交换膜进入乙池中，则有Cu2＋→Zn2＋，由于M(Zn2＋)>M(Cu2＋)，故乙池溶液的总质量增加，正确；D项，阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，电解过程中Zn2＋通过交换膜移向正极保持溶液中电荷平衡，阴离子是不能通过交换膜的，错误。

答案C

4．(2014·福建理综，11，6分)某原电池装置如图所示，电池总反应为2Ag＋Cl2===2AgCl。下列说法正确的是 ( )

A．正极反应为AgCl＋e－===Ag＋Cl－

B．放电时，交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成

C．若用NaCl溶液代替盐酸，则电池总反应随之改变

D．当电路中转移0.01 mol e－时，交换膜左侧溶液中约减少0.02 mol离子

解析A项，Pt为正极发生还原反应：Cl2＋2e－===2Cl－，错误；B项，放电时，左侧的电极反应式Ag＋Cl－－e－===AgCl↓，有大量白色沉淀生成，错误；C项，由于H＋、Na＋均不参与电极反应，则用NaCl代替盐酸，电池总反应不变，错误；D项，当电路中转移0.01 mol e－时，左侧产生0.01 mol Ag＋与Cl－结合为AgCl沉淀，右侧产生0.01 mol Cl－，为保持溶液的电中性，左侧约有0.01 mol H＋通过阳离子交换膜转移到右侧，故左侧溶液中约减少0.02 mol离子，正确。

答案D

5．(2014·天津理综，6，6分)已知：锂离子电池的总反应为：

锂硫电池的总反应为：

有关上述两种电池说法正确的是( )

A．锂离子电池放电时，Li＋向负极迁移

B．锂硫电池充电时，锂电极发生还原反应

C．理论上两种电池的比能量相同

D．如图表示用锂离子电池给锂硫电池充电

解析A项，在原电池内部，阳离子应移向正极；二次电池充电过程为电解的过程，阴极发生还原反应，B项正确；C项，比能量是指这种电池单位质量或单位体积所能输出的电能，当二者质量相同时，转移电子的物质的量不相等，即比能量不同；D项，左边装置已经是放完电的电池，应为锂硫电池给锂离子电池充电。

答案B

6．(2016·北京理综，26，13分)用零价铁(Fe)去除水体中的硝酸盐(NO－3)已成为环境修复研究的热点之一。

(1)Fe还原水体中NO－3的反应原理如图所示。

①作负极的物质是________。

②正极的电极反应式是______________________________________。

(2)－3

初始pH pH＝2.5pH＝4.5

NO－3的去除率接近100%＜50%

24小时pH接近中性接近中性

铁的最终

物质形态

pH＝4.53

_______________________________________________________________。

(3)实验发现：在初始pH＝4.5的水体中投入足量铁粉的同时，补充一定量的Fe2＋可以明显提高NO－3的去除率。对Fe2＋的作用提出两种假设：

Ⅰ.Fe2＋直接还原NO－3；

Ⅱ. Fe2＋破坏FeO(OH)氧化层。

①做对比实验，结果如图所示，可得到的结论是______________________

______________________________________________________________。

②同位素示踪法证实Fe2＋能与FeO(OH)反应生成Fe3O4。结合该反应的离子方程式，解释加入Fe2＋提高NO－3去除率的原因：_______________________。

pH＝4.5(其他条件相同)

(4)其他条件与(2)－3

初始pH pH＝2.5pH＝4.5

NO－3的去除率约10%约3%

1小时pH接近中性接近中性

与(2)3

____________________________________________________

______________________________________________________________。

解析(1)由Fe还原水体中NO－3的反应原理图可知，NO－3生成NH＋4的过程中，N元素化合价降低，NO－3作氧化剂得电子，参与正极反应，由氧化还原反应规律可知，Fe应化合价升高作还原剂，为原电池的负极。由氧化还原反应和电荷守恒规律可写出正极电极反应式为：NO－3＋8e－＋10H＋===NH＋4＋3H2O。

(2)从NO－3的去除率与溶液pH的关系表可知，pH＝4.5时，溶液中的Fe3＋更易水解生成不导电的FeO(OH)，所以NO－3的去除率降低。

(3)①由对比实验所得到的图像可知，同时加入Fe和Fe2＋时NO－3的去除率最高，所以不是Fe2＋直接还原NO－3；而是Fe2＋破坏FeO(OH)氧化层，故在Fe和Fe2＋共同作用下能提高NO－3的去除率。②由题意“Fe2＋能与FeO(OH)反应生成Fe3O4”可写出该反应的离子方程式为Fe2＋＋2FeO(OH)===Fe3O4＋2H＋，加入Fe2＋使不导电的FeO(OH)转化为可导电的Fe3O4，利于电子转移，从而使NO－3去除率提高。

(4)由题意pH影响铁的最终物质形态，初始pH低时，产生的Fe2＋充足，有利于导电的Fe3O4的生成，NO－3去除率提高；初始pH高时，产生的Fe2＋不足，有利于不导电的FeO(OH)的生成，NO－3去除率降低。

答案(1)①Fe②NO－3＋8e－＋10H＋===NH＋4＋3H2O

(2)pH为4.5时，Fe3＋更易水解生成FeO(OH)，因FeO(OH)不导电，阻碍电子转移

(3)①本实验条件下，Fe2＋不能直接还原NO－3；在Fe和Fe2＋共同作用下能提高NO－3的去除率

②Fe2＋＋2FeO(OH)===Fe3O4＋2H＋，Fe2＋将不导电的FeO(OH)转化为可导电的Fe3O4，利于电子转移

(4)初始pH低时，产生的Fe2＋充足；初始pH高时，产生的Fe2＋不足

电解原理及其应用

7．(2016·北京理综，12，6分)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( )

A．a、d处：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－

B．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

解析A项，a、d处试纸变蓝，说明溶液显碱性，是溶液中的氢离子得到电子生成氢气，氢氧根离子剩余造成的，正确；B项，b处变红，局部褪色，说明是溶液中的氯离子放电生成氯气同时与H2O反应生成HClO和H＋，Cl－－e－＋H2O===HClO＋H＋，错误；C项，c处为阳极，铁失去电子生成亚铁离子，正确；D项，实验一中ac形成电解池，bd形成电解池，所以实验二中形成3个电解池，n(右面)有气泡生成，为阴极产生氢气，n的另一面(左面)为阳极产生Cu2＋，Cu2＋在m的右面得电子析出铜，正确。

答案B

8．(2015·四川理综，4，6分)用右图所示装置除去含CN－、Cl－废水中的CN－时，控制溶液pH为9～10，阳极产生的ClO－将CN－氧化为两种无污染的气体。下列说法不正确的是( )

A．用石墨作阳极，铁作阴极

B．阳极的电极反应式：Cl－＋2OH－－2e－===ClO－＋H2O

C．阴极的电极反应式：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－

D．除去CN－的反应：2CN－＋5ClO－＋2H＋===N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋H2O

解析Cl－在阳极发生氧化反应生成ClO－，水电离出的H＋在阴极发生还原反应生成H2，又由于电解质溶液呈碱性，故A、B、C项正确；D项，溶液呈碱性，离子方程式中不能出现H＋，正确的离子方程式为2CN－＋5ClO－＋H2O===N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋2OH－，错误。

答案D

9．(2015·浙江理综，11，6分)在固态金属氧化物电解池中，高温共电解H2O－CO2混合气体制备H2和CO是一种新的能源利用方式，基本原理如图所示。下列说法不正确

．．．的是( )

A．X是电源的负极

B ．阴极的电极反应式是：H 2O ＋2e －

===H 2＋O 2－

、CO 2＋2e －

===CO ＋O 2－

C ．总反应可表示为：H 2O ＋CO 2=====通电

H 2＋CO ＋O 2

D ．阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是1∶1

解析 由水和二氧化碳生成氢气和一氧化碳发生还原反应，此极上得到电子，应为阴极，故X 极为电源的负极，A 、B 项正确；C 项，根据电极上的反应物和生成物，可知总反应方程

式正确；D 项，因阳极电极反应式为2O 2－－4e －

===O 2↑，结合电子得失相等，可知阴、阳两极生成气体的物质的量之比为2∶1，错误。 答案 D

10．(2014·广东理综，11，4分)某同学组装了如图所示的电化学装置，电极Ⅰ为Al ，其他均为Cu ，则( )

A ．电流方向：电极Ⅳ→?→电极Ⅰ

B ．电极Ⅰ发生还原反应

C ．电极Ⅱ逐渐溶解

D ．电极Ⅲ的电极反应：Cu 2＋＋2e －

===Cu

解析 分析图可知：左侧两个烧杯的装置形成原电池，且Ⅰ为负极，Ⅱ为正极，而最右边的装置为电解池，因此，该装置中电子流向：电极Ⅰ→?→电极Ⅳ，则电流方向：电极

Ⅳ→A→电极Ⅰ，A 正确；电极Ⅰ发生氧化反应，B 错误；电极Ⅱ的电极反应为Cu 2＋＋2e －

===Cu ，

有铜析出，C 错误；电极Ⅲ为电解池的阳极，其电极反应为Cu －2e －===Cu 2＋

，D 错误。 答案 A

11．(2013·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)＋PbO 2(s)＋2H 2SO 4(aq)===2PbSO 4(s)＋2H 2O(l) 电解池：2Al ＋3H 2O=====电解

Al 2O 3＋3H 2↑ 电解过程中，以下判断正确的是( )

电池

电解池 A H ＋

移向Pb 电极 H ＋

移向Pb 电极 B 每消耗3 mol Pb 生成2 mol Al 2O 3 C

正极：PbO 2＋4H ＋

＋2e －

===Pb 2＋

＋2H 2O

阳极：2Al ＋3H 2O －6e －

===Al 2O 3＋6H ＋

D

解析 原电池中H 移向正极，电解池中H 移向阴极，A 错误；由电子守恒3Pb ～6e －

～

Al 2O 3，B 错误；C 项中原电池正极反应：PbO 2＋4H ＋＋2e －＋SO 2－

4===PbSO 4＋2H 2O ，电解池中阳

极反应：2Al ＋3H 2O －6e －===Al 2O 3＋6H ＋，C 错误；D 项中，原电池负极：Pb ＋SO 2－4－2e －

===PbSO 4，Pb 电极增重，电解池中Pb 作阴极，阴极上析出H 2，Pb 电极质量不变，D 正确。

答案D

金属的电化腐蚀及防护

12．(2014·天津理综，1，6分)化学与生产、生活息息相关，下列叙述错误的是( ) A．铁表面镀锌可增强其抗腐蚀性

B．用聚乙烯塑料代替聚乳酸塑料可减少白色污染

C．大量燃烧化石燃料是造成雾霾天气的一种重要因素

D．含重金属离子的电镀废液不能随意排放

解析A项，铁表面镀锌，当发生电化学腐蚀时，Fe作正极被保护；B项，聚乙烯塑料非常稳定，不易降解，而聚乳酸塑料是易降解的塑料，故应用聚乳酸塑料代替聚乙烯塑料来减少白色污染，故B项错误；D项，重金属离子对土壤、水都会产生污染，所以含重金属离子的电镀废液不能随意排放。

答案B

13．(2013·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．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

D．地下钢管连接镁块

解析B、C为加保护层保护法；D为原电池原理的牺牲阳极的阴极保护法。

答案A

14．(2014·安徽理综，28，14分)某研究小组为探究弱酸性条件下铁发生电化学腐蚀类型的影响因素，将混合均匀的新制铁粉和碳粉置于锥形瓶底部，塞上瓶塞(如图1)。从胶头滴管中滴入几滴醋酸溶液，同时测量容器中的压强变化。

图1

(1)

编号实验目的碳粉/g铁粉/g醋酸/%

①为以下实验作参照0.5 2.090.0

②醋酸浓度的影响0.536.0

③0.2 2.090.0

(2)编号①实验测得容器中压强随时间变化如图2。2时，容器中压强明显小于起始压强，其原因是铁发生了________腐蚀，请在图3中用箭头标出发生该腐蚀时电子流动方向；此时，碳粉表面发生了________(填“氧化”或“还原”)反应，其电极反应式是____________________________________________。

(3)该小组对图2中0～t1时压强变大的原因提出了如下假设，请你完成假设二：

假设一：发生析氢腐蚀产生了气体；

假设二：___________________________________________________；

……

(4)为验证假设一，某同学设计了检验收集的气体中是否含有H2的方案。请你再设计一个实实验步骤和结论（不要求写具体操作过程）：

不变；③组实验中醋酸浓度和铁粉质量未变，碳粉质量减少，所以实验目的是碳粉含量的影响。(2)由图2知，t2时瓶内压强明显小于起始压强，所以瓶内压强减小，发生了吸氧腐蚀；Fe和碳构成了原电池的两极，电子由负极Fe流向正极碳，碳粉表面发生了还原反应，电极反应式为：2H2O＋O2＋4e－===4OH－或4H＋＋O2＋4e－===2H2O。(3)由图2知，0～t1时瓶内压强增大，假设二可以为Fe与醋酸反应放热使气体体积受热膨胀。本题为开放性题，其他合理答案也可。(4)由题意知，检验收集的气体中是否含有H2，可根据H2的性质设计实验方案，如实验步骤：收集一试管刚反应的气体，迅速插入一根表面变黑的灼热铜丝，若铜丝表面的黑色变红，则可验证有H2生成。

答案(1)

编号实验目的碳粉/g铁粉/g醋酸/%

② 2.0

③碳粉含量的影响

(2)吸氧

还原2H2O＋O2＋4e－===4OH－(或4H＋＋O2＋4e－===2H2O)

(3)反应放热，温度升高

(4)

实验步骤和结论(不要求写具体操作过程)：

①药品用量和操作同编号①实验(多孔橡皮塞增加进、出导管)；

②通入氩气排净瓶内空气；

③滴入醋酸溶液，同时测量瓶内压强变化(也可测温度变化，检验Fe2＋等)。如果瓶内压强增