2021年高考化学二轮复习专题七电化学基础强化练含解析.doc

专题强化练(七)
1．(2020·河北省名校联盟联考)我国科学家发明了一种“可固氮”的镁—氮二次电池，其装置如图所示。

下列说法不正确的是( )
A．固氮时，电池的总反应为3Mg＋N2===Mg3N2
B．脱氮时，钌复合电极的电极反应式为Mg3N2－6e－===3Mg2＋＋N2
C．固氮时，外电路中电子由钌复合电极流向镁电极
D．当无水LiCl­MgCl2混合物受热熔融后电池才能工作
解析：A项，固氮时该装置为原电池装置，镁为活泼金属，作负极，被氧化成Mg2＋，钌复合电极为正极，氮气在电极上发生还原反应生成N3－，与熔融电解质中镁离子反应生成Mg3N2，所以总反应为3Mg＋N2===Mg3N2，正确；B项，脱氮时，－3价的氮要被氧化，钌复合电极应发生氧化反应，Mg3N2失电子发生氧化反应生成氮气，电极反应：Mg3N2－6e－===3Mg2＋＋N2↑，正确；C项，固氮时，镁电极为负极，外电路中电子由负极镁电极流向钌复合电极，错误；D项，无水LiCl­MgCl2混合物常温下为固体，无自由移动离子，不能导电，受热熔融后产生自由移动离子导电，电池才能工作，正确；故选C。

答案：C
2．(2020·皖南八校临门一卷)某微生物燃料电池能将污水中的乙二胺(H2NCH2CH2NH2)氧化成环境友好的物质，示意图如图所示，a、b均为石墨电极。

下列说法错误的是( )
A．a电极的电极反应为H2NCH2CH2NH2－16e－＋4H2O=== 2CO2↑＋N2↑＋16H＋
B．电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动
C．a电极上的电势比b电极上的电势低
D．电池工作时b电极附近溶液的pH保持不变
解析：根据原电池装置图分析，H2NCH2CH2NH2在a电极上失电子发生氧化反应，生成氮气、二氧化碳和水，则a为负极，电极反应式为H2NCH2CH2NH2＋4H2O－16e－===2CO2↑＋N2↑＋16H＋，氧气在正极b上得电子发生还原反应，电极反应式为O2＋4e－＋4H＋=== 2H2O，据此分析解答。

A项，
H2NCH2CH2NH2在负极a上失电子发生氧化反应，生成氮气、二氧化碳和水，电极反应式为H2NCH2CH2NH2－16e－＋4H2O===2CO2↑＋N2↑＋16H＋，正确；B项，原电池中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，因此，电池工作时质子(H＋)通过质子交换膜由负极区向正极区移动，正确；C项，由上述分析可知，a电极为负极，b电极为正极，故a电极上的电势比b电极上的电势低，正确；D项，电池工作时，氧气在正极b上得电子发生还原反应，发生的电极反应式为O2＋4e－＋4H＋=== 2H2O，H＋浓度减小，故b电极附近溶液的pH增大，错误。

答案：D
3．(2020·成都市第七中模拟)锌—空气燃料电池有比能量高、容量大、使用寿命长等优点，可用作电动车动力电源，电池的电解质溶液为 KOH 溶液，放电时发生反应：2Zn＋O2
＋4OH－＋2H2O=== 2[Zn(OH)4]2－。

下列说法正确的是( )
A．放电时，负极反应为 Zn－2e－===Zn2＋
B．该隔膜为阳离子交换膜，允许K＋通过
C．充电时，当0.1 mol O2生成时，流经电解质溶液的电子个数约为1.204×1022
D．采用多孔炭可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
解析：由放电时总反应2Zn＋O2＋4OH－＋2H2O===2[Zn(OH)4]2－和装置图可知，金属Zn为负极，放电时发生反应：Zn＋4OH－－2e－===[Zn(OH)4]2－，多孔炭为正极，反生反应：O2＋4e－＋2H2O===4OH－，充电时总反应为2[Zn(OH)4]2－===2Zn＋O2↑＋4OH－＋2H2O，金属Zn为阴极，多孔炭为阳极，以此分析。

A项，放电时，负极反应为Zn＋4OH－－2e－===[Zn(OH)4]2－，错误；B 项，正极发生反应：O2＋4e－＋2H2O===4OH－，可知该隔膜为阴离子交换膜，允许OH－通过，错误；C项，不论放电还是充电，电子都不会流经电解质溶液，错误；D项，采用多孔炭可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，正确。

答案：D
4．(2020·宁夏三校联考)我国某科研团队设计了一种新型能量存储/转化装置(如图所示)。

闭合K2、断开K1时，制氢并储能；断开K2、闭合K1时，供电。

下列说法错误的是( )
A．制氢时，溶液中K＋向Pt电极移动
B．供电时，Zn电极附近溶液的pH不变
C．供电时，X电极发生还原反应
D．制氢时，X电极反应式为Ni(OH)2－e－＋OH－===NiOOH＋H2O
解析：闭合K2、断开K1时，制氢并储能，构成电解池，Pt电极发生还原反应，为阴极，X电极发生氧化反应，为阳极；断开K2、闭合K1时，构成原电池，X电极发生还原反应，为正极，Zn电极发生氧化反应，为负极。

A项，制氢时，Pt电极为阴极，电子从X电极向Pt电极移动，溶液中K＋向Pt电极移动，正确；B项，供电时，Zn电极发生氧化反应，发生反应Zn －2e－＋4OH－===ZnO2－2＋2H2O，消耗OH－，pH减小，错误；C项，供电时，X电极发生还原反应，NiOOH转化为Ni(OH)2，正确；D项，制氢时，X电极为阳极，反应式为Ni(OH)2－e－＋OH－===NiOOH ＋H2O，正确。

答案：B
5．(2020·咸阳模拟)碳酸二甲酯[(CH3O)2CO]是一种具有发展前景的“绿色”化工产品。

电化学法合成碳酸二甲酯的工作原理如图所示。

下列说法错误的是( )
A．石墨Ⅰ与直流电源正极相连
B．H＋由石墨Ⅱ通过质子交换膜向石墨Ⅰ移动
C．石墨Ⅰ上发生的电极反应为2CH3OH＋CO－2e－=== (CH3O)2CO＋2H＋
D．电解过程中，阴极和阳极消耗气体的物质的量之比为1∶2
解析：该装置有外接电源，是电解池，由图可知甲醇和一氧化碳失电子发生氧化反应生成碳酸二甲酯，则电极石墨Ⅰ为阳极，阳极反应为2CH3OH＋CO－2e－===(CH3O)2CO＋2H＋，电极石墨Ⅱ为阴极，阳极产生的氢离子从质子交换通过移向阴极，氧气在阴极得电子与氢离子反应生成水，电极反应为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，据此解答。

A项，石墨Ⅰ为阳极，与直流电源正极相连，正确；B项，电解池工作时，阳离子向阴极移动，即H＋由石墨Ⅰ通过质子交换膜向石墨Ⅱ移动，错误；C项，石墨Ⅰ为阳极，阳极上是甲醇和一氧化碳反应失电子发生氧化反应，电极反应为2CH3OH＋CO－2e－=== (CH3O)2CO＋2H＋，正确；D项，常温常压下甲醇是液体，电解池工作时转移电子守恒，根据关系式2CO～4e－～O2可知阴极消耗的氧气与阳极消耗的一氧化碳物质的量之比为1∶2，正确。

答案：B
6．(2020·成都市树德中学模拟)已知某种二次锂离子电池工作时反应为Li x C n＋Li(1－x)CoO2===LiCoO2＋n C。

电池如图所示。

下列说法不正确的是( )
A．放电时，碳材料极失去电子，发生氧化反应，电子经外电路，Li＋经内电路同时移向正极
B．放电时正极反应为Li(1－x)CoO2＋x Li＋＋x e－===LiCoO2
C．充电时， Li＋从负极脱出，又嵌入正极
D．锂离子二次电池正、负极之间充、放电时发生传输 Li＋的反应，少有副反应
解析：放电时的反应为Li x C n＋Li(1－x)CoO2 === LiCoO2＋n C，Co元素的化合价降低，Li 元素的化合价升高，原电池中负极发生氧化反应，反应式为Li x C n－x e－===x Li＋＋n C，正极发生还原反应，反应式为Li(1－x)CoO2＋x Li＋＋x e－===LiCoO2，再由放电时的反应分析充电时的反应。

A项，放电时，碳材料极为负极，发生氧化反应，电子经外电路，Li＋经内电路同时移向正极，正确；B项，由上述分析可知，Co元素的化合价降低，正极反应式为Li(1－x)CoO2＋x Li＋＋x e－===LiCoO2，正确；C项，充电时，Li＋应从正极脱出，嵌入阴极，错误；D项，由上述正负极反应可知，锂离子二次电池正、负极之间充放电时发生传输 Li＋的反应，少有副反应，正确。

答案：C
7．(2020·厦门质检)一种双电子介体电化学生物传感器，用于检测水体急性生物毒性，其工作原理如图。

下列说法正确的是( )
A．图中所示电极为阳极，其电极反应式为K4Fe(CN)6－e－=== K3Fe(CN)6
B．甲萘醌在阴极发生氧化反应
C．工作时K＋向图中所示电极移动
D．NAD(P)H转化为NAD(P)＋的过程失去电子
解析：A项，根据图示可知K4Fe(CN)6在电极表面失电子生成K3Fe(CN)6，故图示电极为阳
极，其电极方程式为K4Fe(CN)6－e－=== K3Fe(CN)6＋K＋，错误；B项，甲萘醌应在阴极发生还原反应，错误；C项，工作时在电解池中阳离子应向阴极移动，错误；D项，根据图示，该过程NAD(P)H被甲萘醌氧化，即失去电子，正确。

答案：D
8．(2020·南宁第二次适应性测试)DBFC燃料电池的结构如图，该电池的总反应为NaBH4＋4H2O2===NaBO2＋6H2O。

下列关于电池工作时的相关分析不正确的是( )
A．X极为正极，电流经X流向外电路
B．Y极发生的还原反应为H2O2＋2e－===2OH－
C．X极区溶液的pH逐渐减小
D．每消耗1.0 L 0.50 mol·L－1的H2O2电路中转移1.0 mol e－
解析：由工作原理装置图可知，负极发生氧化反应，电极反应式为BH－4＋8OH－－8e－===BO－2＋6H2O，正极H2O2发生还原反应，得到电子被还原生成OH－，电极反应式为H2O2＋2e－===2OH－。

A项，由图知X极为负极，电子经X流向外电路流入Y，错误；B项，Y极为正极，H2O2发生还原反应：H2O2＋2e－===2OH－，正确；C项，X极发生氧化反应：BH－4＋8OH－－8e－===BO－2＋6H2O，故X极区溶液的pH逐渐减小，正确；D项，由电极反应式H2O2＋2e－=== 2OH－知，每消耗1.0 L 0.50 mol·L－1的H2O2电路中转移1.0 mol e－，正确。

答案：A
9．电化学原理在防止金属腐蚀、能量转换、物质合成等方面应用广泛。

(1)图1中，为了减缓海水对钢闸门A的腐蚀，材料B可以选择________(填字母)。

用电化学原理解释材料B需定期拆换的原因：
_______________________________________________________
____________________________________________________。

a．碳棒b．锌板c．铜板
(2)图2中，钢闸门C作________极。

若用氯化钠溶液模拟海水进行实验，D为石墨块，则D上的电极反应式为_______________，检测该电极反应产物的方法是__________________________________
___________________________________________________。

(3)镁燃料电池在可移动电子设备电源和备用电源等方面应用前景广阔。

图3为“镁—次氯酸盐”燃料电池原理示意图，电极为镁合金和铂合金。

①E为该燃料电池的________极(填“正”或“负”)。

F电极上的电极反应式为____________________________________________
_____________________________________________________。

②镁燃料电池负极容易发生自腐蚀产生氢气，使负极利用率降低，用化学用语解释其原因：________________________________
____________________________________________________。

(4)乙醛酸()是有机合成的重要中间体。

工业上用“双极室成对电解法”生产乙醛酸，原理如图4所示，该装置中阴、阳两极为惰性电极，两极室均可产生乙醛酸，其中乙二醛与M电极的产物反应生成乙醛酸。

①N电极上的电极反应式为____________________________。

②若有 2 mol H＋通过质子交换膜，并完全参与了反应，则该装置中生成的乙醛酸为________ mol。

解析：(1)根据电化学原理，材料B对应的金属的活泼性应强于被保护的金属，所以材料B可以为锌板。

(2)图2为外加电流的阴极保护法，被保护的金属应与电源负极相连，作阴极，则D作阳极，Cl－在阳极发生失电子反应生成Cl2。

可以用湿润的淀粉­KI试纸或淀粉­KI 溶液来检验Cl2。

(3)①镁具有较强的还原性，且由图示可知Mg转化为Mg(OH)2，发生失电子的氧化反应，故E为负极。

次氯酸根离子具有强氧化性，且由图示可知在F电极(正极)ClO－转化为Cl－，发生得电子的还原反应。

②镁可与水缓慢反应生成氢气(与热水反应较快)，即发生自腐蚀现象。

(4)①由H＋的迁移方向可知N为阴极，发生得电子的还原反应，结合题意“两极室均可产生乙醛酸”，可知N电极为乙二酸发生得电子的还原反应生成乙醛酸。

②1 mol乙二酸在阴极得到2 mol电子，与2 mol H＋反应生成1 mol乙醛酸和1 mol H2O，同时在阳极产生的1 mol Cl2能将1 mol乙二醛氧化成1 mol乙醛酸，两极共产生2 mol乙醛酸。

答案：(1)b 锌等作原电池的负极(失电子，Zn－2e－===Zn2＋)，不断遭受腐蚀，需定期拆
换
(2)阴2Cl－－2e－===Cl2↑将湿润的淀粉­KI试纸放在阳极附近，试纸变蓝，证明生成氯气(或取阳极附近溶液滴加淀粉­KI溶液，变蓝)
(3)①负ClO－＋2e－＋H2O===Cl－＋2OH－
②Mg＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑
(4)①HOOC—COOH＋2e－＋2H＋===HOOC—CHO＋H2O
②2
10．(2020·漳州第一次质检)化学电池的研究一直是化学工作者研究的热点之一。

Ⅰ.美国科学家S·鲁宾成功开发锌汞纽扣式电池，以锌和氧化汞为电极材料，氢氧化钾溶液为电解液的原电池，有效地解决电池使用寿命短，易发生漏液等问题。

电池总反应为Zn ＋HgO===ZnO＋Hg。

(1)该电池的正极反应式为_____________________________。

(2)含汞电池生产企业的污水中会含有一定量的＋2价的汞离子，通常采用处理成本较低的硫化物沉淀法，即向污水中投入一定量的硫化钠，反应的离子方程式为____________________________
____________________________________________________。

(3)该方法的缺点是产物的颗粒比较小，大部分悬浮于污水中，通常采用投入一定量的明矾晶体进行后续处理，请解释其原因
_______________________________________________________
____________________________________________________。

Ⅱ.锂离子电池由于轻便、比能量大等优点，成为当今社会最为常见的电池。

其中的重要材料磷酸亚铁锂(LiFePO4)通常按照下列流程进行生产：
(4)生产过程中“混合搅拌”的目的是____________________
____________________________________________________，
气体X的化学式为______________。

(5)请写出一定条件下由LiH2PO4生成LiFePO4的化学方程式：
_______________________________________________________
____________________________________________________，
当生成1 mol磷酸亚铁锂时，转移的电子数目为___________。

(6)生成LiFePO4的过程可能产生一种杂质对电池有致命的影响，则该杂质可能为________。

解析：Ⅰ.(1)正极发生还原反应，HgO获得电子生成Hg，碱性条件下还生成氢氧根离子，该电池的正极反应式为HgO＋H2O＋2e－===Hg＋2OH－。

(2)硫离子与汞离子反应生成HgS 沉淀，反应离子方程式为Hg2＋＋S2－===HgS↓。

(3)铝离子水解得到氢氧化铝胶体具有吸附性，吸附HgS颗粒，加快HgS微粒的沉降。

Ⅱ.(4)生产过程中“混合搅拌”的目的：使反应物充分混合，增大反应速率，铵根离子与氢氧根离子反应生成氨气，即X为NH3。

(5)流程图中LiH2PO4与Fe2O3、C反应生成LiFePO4，Fe元素被还原，C元素被氧化生成CO，还有水生成，反应方程式为2LiH2PO4＋Fe2O3＋C===2LiFePO4＋CO↑＋2H2O，当生成1 mol磷酸亚铁锂时，转移的电子为1 mol，即转移电子数目为6.02×1023。

(6)碳可能将氧化铁中Fe元素还原为Fe单质，对电池有致命的影响。

答案：Ⅰ.(1)HgO＋H2O＋2e－===Hg＋2OH－
(2)Hg2＋＋S2－===HgS↓
(3)铝离子水解得到氢氧化铝胶体具有吸附性，吸附HgS颗粒，加快HgS微粒的沉降
Ⅱ.(4)使反应物充分混合，增大反应速率NH3
(5)2LiH2PO4＋Fe2O3＋C===2LiFePO4＋CO↑＋2H2O 6.02×1023
(6)Fe
11. (2020·深圳第一次调研等汇编)(1)利用LiOH和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。

LiOH可由电解法制备，钴氧化物可通过处理钴渣获得。

利用如图1装置电解制备LiOH，两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。

B极区电解液为________(填化学式)溶液，阳极电极反应式为__________________________________________，
电解过程中Li＋向________(填“A”或“B”)电极迁移。

图1
(2)用NaOH溶液吸收烟气中的SO2，将所得的Na2SO3溶液进行电解，可循环再生NaOH，同时得到H2SO4，其原理如图2所示(电极材料为石墨)。

图中a极要连接电源的________(填“正”或“负”)极，C口流出的物质是______，SO2－3放电的电极反应式为_______，电解过程中阴极区碱性明显增强，用平衡移动原理解释原因：
_______________________________________________________
_____________________________________________________。

图2
解析：(1)B极区生成H2，同时会生成LiOH ，则B极区电解液为LiOH溶液；电极A为阳极，在阳极区LiCl 溶液中Cl－放电，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑；在电解过程中Li＋(阳离子)向B电极(阴极区)迁移。

(2)根据Na＋、SO2－3的移向判断阴、阳极。

Na＋移向阴极区，a极应接电源负极，b极应接电源正极，其电极反应式分别为，阳极：SO2－3－2e－＋H2O===SO2－4＋2H＋，阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－。

所以从C口流出的是H2SO4，在阴极区，由于H＋放电，破坏水的电离平衡，c(H＋)减小，c(OH－)增大，生成NaOH，碱性增强，从B口流出的是浓度较大的NaOH溶液。

答案：(1)LiOH 2Cl－－2e－===Cl2↑ B
(2)负硫酸SO2－3－2e－＋H2O===SO2－4＋2H＋水中存在平衡：H2O H＋＋OH－，在阴极H＋放电生成H2，c(H＋)减小，水的电离平衡正向移动，碱性增强
12．(2020·江淮十校联考等汇编)Ⅰ.高铁酸盐在能源、环保等方面有着广泛的用途。

高铁酸钾(K2FeO4)不仅是一种理想的水处理剂，而且高铁电池的研制也在进行中。

如图1是高铁电池的模拟实验装置：
(1)该电池放电时正极的电极反应式为_____________________
____________________________________________________；
若维持电流强度为1 A，电池工作10 min，理论消耗Zn_______g (已知F＝96 500 C·mol －1)。

(2)盐桥中盛有饱和KCl溶液，此盐桥中氯离子向________(填“左”或“右”，下同)池移动；若用阳离子交换膜代替盐桥，则钾离子向________移动。

(3)图2为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线，由此可得出高铁电池的优点有______________________________________
____________________________________________________。

Ⅱ.(4)电解制取KIO3，电解前先将一定量的精制碘溶于过量氢氧化钾溶液，溶解时发生反应：3I2＋6KOH===5KI＋KIO3＋3H2O，将该溶液加入阳极区。

另将氢氧化钾溶液加入阴极区，电解槽用水冷却。

电解时，阳极上发生反应的电极反应式为________；电解过程中阴极附近溶液pH________(填“变大”“变小”或“不变”)。

解析：Ⅰ.(1)根据电池装置，Zn作负极，C为正极，高铁酸钾的氧化性很强，正极上高铁酸钾发生还原反应生成Fe(OH)3，正极电极反应式：FeO2－4＋4H2O＋3e－===Fe(OH)3＋5OH－，若
维持电流强度为1 A，电池工作10 min，通过电子为
1 A×600 s
96 500 C·mol－1
，则理论消耗Zn的质量
为
1 A×600 s
96 500 C·mol－1
×
1
2
×65 g·mol－1≈0.2 g。

(2)盐桥中阴离子向负极移动，盐桥起的作用
是使两个半电池连成一个通路，使两溶液保持电中性，起到平衡电荷，构成闭合回路的作用，放电时盐桥中氯离子向右池移动，用某种高分子材料制成阳离子交换膜代替盐桥，则钾离子向左移动。

(3)由图可知高铁电池的优点有：使用时间长、工作电压稳定。

Ⅱ.(4)阳极附近的阴离子有碘离子、碘酸根离子和氢氧根离子，电解过程中阳极上碘离子失去电子生成碘酸根离子，电极方程式为I－＋6OH－－6e－=== IO－3＋3H2O (或2I－－2e－===I2)；阴极上氢离子放电生成氢气，所以阴极附近水的电离平衡破坏，溶液中的氢氧根离子浓度增大，pH 变大。

答案：Ⅰ.(1)FeO2－4＋4H2O＋3e－===Fe(OH)3＋5OH－0.2
(2)右左(3)使用时间长、工作电压稳定
Ⅱ.(4)I－＋6OH－－6e－===IO－3＋3H2O(或2I－－2e－===I2) 变大。