北京曲一线图书策划有限公司 2024版《5年高考3年模拟》A版
专题十 化学反应与电能
考点一 原电池原理及其应用
1.(2022广东,16,4分)科学家基于Cl 易溶于CCl 的性质,发展了一种无需离子交换膜
2 4
的新型氯流电池,可作储能设备(如图)。充电时电极a的反应为:
NaTi (PO ) +2Na++2e- Na Ti (PO )
2 4 3 3 2 4 3
下列说法正确的是 ( )
A.充电时电极b是阴极
B.放电时NaCl溶液的pH减小
C.放电时NaCl溶液的浓度增大
D.每生成1 mol Cl ,电极a质量理论上增加23 g
2
答案 C 由充电时电极a的反应可知,电极a发生还原反应,为阴极,电极b为阳极,A项
错误;充电时电极b的反应为2Cl--2e- Cl ,放电时的总反应为 Cl +Na Ti (PO )
2 2 3 2 4 3
NaTi (PO ) +2NaCl,NaCl溶液的浓度增大,NaCl溶液呈中性,故放电时NaCl溶液的pH不
2 4 3
变,B项错误、C项正确;每生成1 mol Cl ,转移2 mol e-,结合充电时电极a的反应,可知会
2
有2 mol Na+结合到电极a上,使电极a质量理论上增加46 g,D项错误。
疑点突破 在做电化学试题时,首先从题中信息确定放电时的正、负极和充电时的阴、
阳极,结合电极反应式确定反应前后电解质溶液浓度的变化情况。理论上,电极反应转移
电子的物质的量与溶液中某种特定离子定向移动转移的电荷的物质的量是相同的。
2.(2022湖南,8,3分)海水电池在海洋能源领域备受关注,一种锂—海水电池构造示意图
如下。下列说法错误的是 ( )北京曲一线图书策划有限公司 2024版《5年高考3年模拟》A版
A.海水起电解质溶液作用
B.N极仅发生的电极反应:2H O+2e- 2OH-+H ↑
2 2
C.玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能
D.该锂—海水电池属于一次电池
答案 B 锂为活泼金属,作负极;N 极为正极,可能发生电极反应 O +2H O+4e-
2 2
4OH-,故B错误。
3.(2022全国甲,10,6分)一种水性电解液Zn-MnO 离子选择双隔膜电池如图所示[KOH
2
溶液中,Zn2+以Zn(OH) 2− 存在]。电池放电时,下列叙述错误的是( )
4
A.Ⅱ区的K+通过隔膜向Ⅲ区迁移
B.Ⅰ区的SO2−
通过隔膜向Ⅱ区迁移
4
C.MnO 电极反应:MnO +4H++2e- Mn2++2H O
2 2 2
2−
D.电池总反应:Zn+4OH-+MnO +4H+ Zn(OH) +Mn2++2H O
2 4 2
2−
答案 A 根据题图可知Zn为负极,电极反应为Zn-2e-+4OH- Zn(OH) ,MnO 为正
4 2
极,电极反应为MnO +2e-+4H+ Mn2++2H O。A项,根据负极反应可知,Ⅲ区中负电荷
2 2
减少,为了平衡溶液中电荷,放电时Ⅲ区的钾离子向Ⅱ区迁移,错误;B项,根据正极反应可
知,Ⅰ区中正电荷减少,为了平衡溶液中电荷,硫酸根离子从Ⅰ区迁移至Ⅱ区,正确;D项,将
正、负极电极反应相加即可得到电池总反应,正确。
知识归纳 离子交换膜的作用分析北京曲一线图书策划有限公司 2024版《5年高考3年模拟》A版
(1)平衡左右两侧电荷,得到稳定电流。离子交换膜能选择性地通过离子,起到平衡电荷、
形成闭合回路的作用。Ⅰ区中正电荷减少,需要增加正电荷或减少负电荷以平衡电荷;同
理Ⅲ区中负电荷减少,只能移出钾离子至Ⅱ区或移入硫酸根离子至Ⅲ区,保持溶液中的电
荷平衡,使原电池得到稳定电流。
(2)阻隔某些离子或分子,防止某些副反应的发生。如Ⅰ区与Ⅱ区之间只能使用阴离子交
换膜,使硫酸根离子移至Ⅱ区,同时Ⅱ区与Ⅲ区只能使用阳离子交换膜,使钾离子进入Ⅱ区;
否则氢离子和氢氧根离子在Ⅱ区相遇,发生反应。
(3)制备某些特定产品。本题主要通过废硫酸和废碱液发电并制取产品硫酸钾。
4.(2022全国乙,12,6分)Li-O 电池比能量高,在汽车、航天等领域具有良好应用前景。
2
近年来,科学家研究了一种光照充电Li-O 电池(如图所示)。光照时,光催化电极产生电子
2
(e-)和空穴(h+),驱动阴极反应(Li++e- Li)和阳极反应(Li O +2h+ 2Li++O )对电池
2 2 2
进行充电。下列叙述错误的是 ( )
A.充电时,电池的总反应Li O 2Li+O
2 2 2
B.充电效率与光照产生的电子和空穴量有关
C.放电时,Li+从正极穿过离子交换膜向负极迁移
D.放电时,正极发生反应O +2Li++2e- Li O
2 2 2
答案 C 根据题给电池装置图并结合阴、阳极电极反应可知,充电时,电池的总反应为
Li O 2Li+O ,A项正确;由题干中光照时阴、阳极反应可知,充电效率与光照产生的
2 2 2
电子和空穴量有关,B项正确;放电时题给装置为原电池,阳离子(Li+)向正极迁移,C项错误;
根据题给装置图可知,放电时正极上 O 得电子并与 Li+结合生成 Li O ,即O +2Li++2e-
2 2 2 2
Li O ,D项正确。
2 2
方法归纳 电极反应式的书写步骤:第1步,判断电极(正、负极或者阴、阳极)上参与反
应的反应物和生成物,根据元素化合价变化标出转移电子的数目;第2步,根据溶液的酸碱
性,通过在电极反应式的两端添加H+或OH-,使电极反应式两端的电荷守恒;第3步,根据
原子守恒,在电极反应式的两端添加H O(或其他小分子物质),使电极反应式两端的原子
2
守恒。北京曲一线图书策划有限公司 2024版《5年高考3年模拟》A版
5.(2022浙江1月选考,21,2分)pH计是一种采用原电池原理测量溶液pH的仪器。如
图所示,以玻璃电极(在特制玻璃薄膜球内放置已知浓度的HCl溶液,并插入Ag-AgCl电
极)和另一 Ag-AgCl 电极插入待测溶液中组成电池,pH 与电池的电动势 E 存在关系:
pH=(E-常数)/0.059。下列说法正确的是 ( )
A.如果玻璃薄膜球内电极的电势低,则该电极反应式为 AgCl(s)+e- Ag(s)+Cl-(0.1
mol·L-1)
B.玻璃膜内外氢离子浓度的差异不会引起电动势的变化
C.分别测定含已知pH的标准溶液和未知溶液的电池的电动势,可得出未知溶液的pH
D.pH计工作时,电能转化为化学能
答案 C A项,原电池中,电势低的一极为负极,失电子,发生氧化反应,错误;B项,玻璃膜
内外氢离子浓度差异会使pH不同,则电动势会发生改变,错误;C项,通过测定已知pH的
标准溶液的电动势,可求出公式pH=(E-常数)/0.059中常数的值,再将所测未知溶液的电动
势代入关系式,即可求出未知溶液的pH,正确;D项,原电池是将化学能转化为电能的装置,
错误。
6.(2019海南单科,8,4分)(双选)微型银—锌电池可用作电子仪器的电源,其电极分别是
Ag/Ag O和Zn,电解质为KOH溶液,电池总反应为Ag O+Zn+H O 2Ag+Zn(OH) ,下
2 2 2 2
列说法正确的是( )
A.电池工作过程中,KOH溶液浓度降低
B.电池工作过程中,电解液中OH-向负极迁移
C.负极发生反应Zn+2OH--2e- Zn(OH)
2
D.正极发生反应Ag O+2H++2e- Ag+H O
2 2
答案 BC A项,依据电池总反应知,电池工作过程中消耗水,故KOH溶液浓度增大,错
误;B项,原电池工作过程中,电解液中阴离子移向负极,即OH-向负极迁移,正确;C项,锌在
负极失去电子被氧化,生成氢氧化锌,电极反应式为Zn+2OH--2e- Zn(OH) ,正确;D项,
2
氧化银在正极得到电子生成银单质,但电解质溶液显碱性,故正极的电极反应式为
Ag O+2e-+H O 2Ag+2OH-,错误。
2 2
7.(2018课标Ⅲ,7,6分)化学与生活密切相关。下列说法错误的是( )
A.泡沫灭火器可用于一般的起火,也适用于电器起火北京曲一线图书策划有限公司 2024版《5年高考3年模拟》A版
B.疫苗一般应冷藏存放,以避免蛋白质变性
C.家庭装修时用水性漆替代传统的油性漆,有利于健康及环境
D.电热水器用镁棒防止内胆腐蚀,原理是牺牲阳极的阴极保护法
答案 A 本题考查化学与生活的联系。A项,泡沫灭火器利用了盐类相互促进的水解
反应,可用于一般的起火,但不适用于电器起火,电器起火常用干粉灭火器灭火。
知识拓展 牺牲阳极的阴极保护法是利用原电池原理,使被保护的物质作正极而被保护
起来。
8.(2017浙江11月选考,17,2分)金属(M)-空气电池的工作原理如图所示。下列说法不正
确的是( )
A.金属M作电池负极
B.电解质是熔融的MO
C.正极的电极反应O +4e-+2H O 4OH-
2 2
D.电池反应2M+O +2H O 2M(OH)
2 2 2
答案 B 由题给金属(M)-空气电池的工作原理示意图可知,金属M作电池负极,负极反
应为2M-4e- 2M2+,正极反应为O +2H O+4e- 4OH-,两电极反应相加可得电池反
2 2
应:2M+O +2H O 2M(OH) ,电解质显然不是熔融的MO(因体系中有H O和OH-),故
2 2 2 2
A、C、D正确,B错误。
9.(2016课标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- Mg2+
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 O Mg(OH) +H ↑
2 2 2
答案 B Mg-AgCl电池中,Mg为负极,AgCl为正极,故正极反应式应为AgCl+e-
Ag+Cl-,B项错误。北京曲一线图书策划有限公司 2024版《5年高考3年模拟》A版
10.(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+nO +2nH O 4M(OH)
2 2 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:4Mn++nO +2nH O+4ne- 4M(OH)
2 2 n
D.在Mg-空气电池中,为防止负极区沉积Mg(OH) ,宜采用中性电解质及阳离子交换膜
2
答案 C A项,采用多孔电极可以提高电极与电解质溶液的接触面积,并有利于O 扩散
2
至电极表面;B项,单位质量的Mg、Al、Zn反应,Al转移的电子数最多,故Al-空气电池的
理论比能量最高;C项,由于电池中间为阴离子交换膜,故Mn+不能通过,则正极的电极反应
式为O +4e-+2H O 4OH-;D项,在Mg-空气电池中,负极的电极反应式为Mg-2e-
2 2
Mg2+,为防止负极区沉积Mg(OH) ,可采用阳离子交换膜阻止OH-进入负极区。
2
评析 本题设计新颖,以新型电池为背景,考查原电池的工作原理。
11.(2015课标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,
错误
其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法 的是( )
··
A.正极反应中有CO 生成
2
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 H O +6O 6CO +6H O
6 12 6 2 2 2
答案 A 根据微生物电池工作原理示意图可知:C H O 在负极上发生氧化反应,电极反
6 12 6
应式为C H O -24e-+6H O 6CO ↑+24H+;O 在正极上发生还原反应,电极反应式为
6 12 6 2 2 2
6O +24e-+24H+ 12H O。负极有CO 生成,A项错误;B项,微生物促进了反应中电子
2 2 2
的转移,正确;C项,质子通过交换膜从负极区移向正极区,正确;D项,电池总反应为
C H O +6O 6CO +6H O,正确。
6 12 6 2 2 2北京曲一线图书策划有限公司 2024版《5年高考3年模拟》A版
12.(2015江苏单科,10,2分)一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的
说法正确的是( )
A.反应 CH +H O 3H +CO,每消耗1 mol CH 转移12 mol 电子
4 2 2 4
B.电极A上H 参与的电极反应为:H +2OH--2e- 2H O
2 2 2
C.电池工作时,CO2−向电极B移动
3
D.电极B上发生的电极反应为:O +2CO +4e- 2CO2−
2 2 3
答案 D A项,由元素化合价变化知,每消耗1 mol CH 转移6 mol电子;B项,电极A为
4
负极,H 参与的电极反应为H -2e-+CO2− H O+CO ;C项,电池工作时,CO2−向电极A
2 2 3 2 2 3
移动;D项,电极B是正极,电极反应为O +4e-+2CO 2CO2−。
2 2 3
13.(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− )减小
4
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
答案 C 题中所述锌铜原电池中,Zn为负极,电极反应式为Zn-2e- Zn2+;Cu为正极,
电极反应式为Cu2++2e- Cu,发生还原反应。Zn2+通过阳离子交换膜向正极移动;乙池
溶液中消耗的Cu2+与由甲池迁移过来的Zn2+的物质的量相同,则乙池溶液质量增加。溶
液中的阴离子无法通过阳离子交换膜。故选C。北京曲一线图书策划有限公司 2024版《5年高考3年模拟》A版
14.(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+Cl 2AgCl。
2
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
答案 D 原电池的正极反应为Cl +2e- 2Cl-,故A项错误;放电时,白色沉淀AgCl在
2
左侧电极处产生,故B项错误;当电路中转移0.01 mol e-时,原电池左侧发生的反应为Ag-
e-+Cl- AgCl,减少了0.01 mol的Cl-,根据溶液呈电中性可知,左侧溶液中的H+通过阳
离子交换膜向右侧转移0.01 mol,故D项正确。
15.(2014北京理综,8,6分)下列电池工作时,O 在正极放电的是 ( )
2
A.锌锰电池 B.氢燃料电池 C.铅蓄电池 D.镍镉电池
答案 B 氢燃料电池中,负极上H 放电,正极上O 放电,A、C、D中均不存在O 放电,
2 2 2
故选B。
16.(2013课标Ⅰ,10,6分)银质器皿日久表面会逐渐变黑,这是生成了Ag S的缘故。根据
2
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,Ag S被还原生成单质银
2
C.该过程中总反应为2Al+3Ag S 6Ag+Al S
2 2 3
D.黑色褪去的原因是黑色Ag S转化为白色AgCl
2
答案 B 根据电化学原理可知,Al为负极,电极反应为2Al-6e- 2Al3+,银器为正极,电
极反应为3Ag S+6e- 6Ag+3S2-,溶液中反应为2Al3++3S2-+6H O
2 2
2Al(OH) ↓+3H S↑,三反应相加可知该过程的总反应为2Al+3Ag S+6H O
3 2 2 2
2Al(OH) +6Ag+3H S↑,故B正确,C、D错误;银器表面黑色的Ag S变成了Ag,质量必然
3 2 2
减小,A错误。北京曲一线图书策划有限公司 2024版《5年高考3年模拟》A版
评析 本题以表面变黑的银质器皿的处理为素材,考查原电池的工作原理、氧化还原反
应及盐类水解等知识,能力考查层级为综合应用,试题有一定难度。
17.(2013课标Ⅱ,11,6分)“ZEBRA”蓄电池的结构如图所示,电极材料多孔Ni/NiCl 和金属
2
错误
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 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 +2e- Ni+2Cl-
2
D.钠离子通过钠离子导体在两电极间移动
答案 B 该原电池的负极反应为Na-e- Na+,正极反应为NiCl +2e- Ni+2Cl-,电
2
池总反应为2Na+NiCl 2NaCl+Ni。B项错误。
2
18.(2013江苏单科,9,2分,★★★)Mg-H O 电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。该电池以
2 2
海水为电解质溶液,示意图如下。该电池工作时,下列说法正确的是( )
A.Mg电极是该电池的正极
B.H O 在石墨电极上发生氧化反应
2 2
C.石墨电极附近溶液的pH增大
D.溶液中Cl-向正极移动
答案 C 该电池中Mg电极为负极,A项错误;石墨电极为正极,H O 得电子发生还原反
2 2
应,电极反应式为H O +2e- 2OH-,电极附近溶液pH增大,B项错误,C项正确;溶液中
2 2
Cl-移向Mg电极,即Cl-向负极移动,D项错误。
方法归纳 原电池正、负极判断的常用方法:①若两电极均为金属材料,则较活泼金属一
般作负极;若两电极分别为金属和非金属材料,则金属材料作负极。②在原电池工作时,
被不断消耗的电极一般为负极。③电子流出的电极为负极,阴离子移向的电极为负极,发
生氧化反应的电极为负极。④对于燃料电池,非O 通入的电极一般为负极。
2北京曲一线图书策划有限公司 2024版《5年高考3年模拟》A版
考点分析 江苏高考以“电化学”为依托考查氧化还原反应原理的运用,主要内容有电
极反应式的书写,判断电解质溶液浓度、pH的变化,以及能源、环保等热点问题。
19.(2013安徽理综,10,6分)热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。一种热激活电池
的基本结构如图所示,其中作为电解质的无水LiCl-KCl混合物受热熔融后,电池即可瞬间
输出电能。该电池总反应为:PbSO +2LiCl+Ca CaCl +Li SO +Pb。
4 2 2 4
下列有关说法正确的是( )
A.正极反应式:Ca+2Cl--2e- CaCl
2
B.放电过程中,Li+向负极移动
C.每转移0.1 mol电子,理论上生成20.7 g Pb
D.常温时,在正负极间接上电流表或检流计,指针不偏转
答案 D 本题以热激活电池为载体考查电化学知识。A项,根据电池总反应可知该反
应为负极反应,正极反应式为PbSO +2e- Pb+SO2− ;B项,放电过程中,Li+向正极移
4 4
动;C项,因为每转移0.1 mol电子,理论上生成0.05 mol Pb,故质量为0.05 mol×207
g·mol-1=10.35 g;D项,常温时,由于电解质LiCl-KCl无法电离,电解质中无自由移动的离
子,不能形成闭合回路,所以不导电,无电流。
评析 本题不仅考查原电池原理的基础知识,同时也考查学生对题给信息的运用能力,难
度中等。
20.(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膜
D.地下钢管连接镁块
答案 A 外加电流的阴极保护法是指把要保护的金属连接在直流电源的负极上,使其
作为电解池的阴极被保护,A项符合题意;金属表面涂漆或喷涂高分子膜可防止金属与其
他物质接触发生反应,B、C选项不符合题意;钢管连接镁块利用的是原电池原理,镁为负
极被氧化,钢管为正极被保护,D项不符合题意。
21.(2012北京理综,12,6分)北京曲一线图书策划有限公司 2024版《5年高考3年模拟》A版
人工光合作用能够借助太阳能,用CO 和H O制备化学原料。右图是通过人工光合作用
2 2
制备HCOOH的原理示意图,下列说法不正确的是( )
A.该过程是将太阳能转化为化学能的过程
B.催化剂a表面发生氧化反应,有O 产生
2
C.催化剂a附近酸性减弱,催化剂b附近酸性增强
D.催化剂b表面的反应是CO +2H++2e- HCOOH
2
答案 C 电池总反应式为2CO +2H O 2HCOOH+O 。负极:2H O-4e-
2 2 2 2
O ↑+4H+,正极:
2
2CO +4H++4e- 2HCOOH。A项,该过程中太阳能先转化为电能,再转化为化学能;C项,
2
催化剂a附近生成H+,酸性增强,催化剂b附近消耗H+,酸性减弱,故C项错误。
22.(2011福建,11,6分)研究人员研制出一种锂水电池,可作为鱼雷和潜艇的储备电源。该
电池以金属锂和钢板为电极材料,以LiOH为电解质,使用时加入水即可放电。关于该电
池的下列说法不正确的是( )
A.水既是氧化剂又是溶剂
B.放电时正极上有氢气生成
C.放电时OH-向正极移动
D.总反应为:2Li+2H O 2LiOH+H ↑
2 2
答案 C 在原电池中电解质溶液中的阳离子移向正极,阴离子移向负极。
23.(2018天津理综,10,14分)CO 是一种廉价的碳资源,其综合利用具有重要意义。回答
2
下列问题:
(1)CO 可以被NaOH溶液捕获。若所得溶液pH=13,CO 主要转化为 (写离子符
2 2
号);若所得溶液c(HCO- )∶c(CO2− )=2∶1,溶液pH= 。(室温下,H CO 的K =4×10-
3 3 2 3 1
7;K =5×10-11)
2
(2)CO 与CH 经催化重整,制得合成气:
2 4
CH (g)+CO (g) 2CO(g)+2H (g)
4 2 2
①已知上述反应中相关的化学键键能数据如下:
化学键 C—HC OH—HC← O(CO)
键能/kJ·mol-1 413 745 436 1 075北京曲一线图书策划有限公司 2024版《5年高考3年模拟》A版
则该反应的ΔH= 。分别在V L恒温密闭容器A(恒容)、B(恒压,容积
可变)中,加入CH 和CO 各1 mol的混合气体。两容器中反应达平衡后放出或吸收的热
4 2
量较多的是 (填“A”或“B”)。
②按一定体积比加入CH 和CO ,在恒压下发生反应,温度对CO和H 产率的影响如图1
4 2 2
所示。此反应优选温度为900 ℃的原因是
。
图1
(3)O 辅助的Al-CO 电池工作原理如图2所示。该电池电容量大,能有效利用CO ,电池
2 2 2
反应产物Al (C O ) 是重要的化工原料。
2 2 4 3
图2
电池的负极反应式: 。
电池的正极反应式:6O +6e- 6O-
2 2
6CO +6O- 3C O2−+6O
2 2 2 4 2
反应过程中O 的作用是 。
2
该电池的总反应式: 。
答案
(14分)(1)CO2−
10
3
(2)①+120 kJ·mol-1 B
②900 ℃时,合成气产率已经较高,再升高温度产率增幅不大,但能耗升高,经济效益降低
(3)Al-3e- Al3+(或2Al-6e- 2Al3+) 催化剂
2Al+6CO Al (C O )
2 2 2 4 3
解析 本题考查电离平衡常数的应用、反应热的计算、化学平衡的移动、电极反应式
的书写。北京曲一线图书策划有限公司 2024版《5年高考3年模拟》A版
(1)NaOH溶液吸收CO 后所得溶液pH=13,CO 主要转化为CO2− ;由H CO 的二级电离
2 2 3 2 3
c(H+)·c(CO2−) c(H+)
平衡常数知,当溶液中c(HCO- )∶c(CO2− )=2∶1时,K = 3 =
3 3 2 c(HCO-) 2
3
=5×10-11,故c(H+)=1×10-10mol·L-1,则溶液pH=10。
(2)①由已知键能数据知,反应的ΔH=4×413 kJ·mol-1+2×745 kJ·mol-1-(2×1 075
kJ·mol-1+2×436 kJ·
mol-1)=+120 kJ·mol-1;已知正反应是气体分子数增大的吸热反应,A(恒容)与B(恒压,容积
可变)相比,B中压强小于A,减压平衡正向移动,则B容器中反应达到平衡后吸收的热量
较多。②观察图像知,900 ℃时,合成气产率已经较高,再升高温度产率增幅不大,但能耗
升高,经济效益降低,故此反应优选温度为900 ℃。
(3)观察原电池工作原理图知,铝电极作负极,多孔碳电极作正极,故负极反应式为Al-3e-
Al3+;正极反应式为6O +6e- 6O-、6CO +6O- 3C O2− +6O ,由此可知反应过
2 2 2 2 2 4 2
程中O 的作用是催化剂;电池总反应式为2Al+6CO Al (C O ) 。
2 2 2 2 4 3
易混易错 恒容容器是指容积不变的容器,气体的量发生变化时压强发生改变;恒压容器
是指压强不变的容器,气体的量发生变化时容器容积发生改变。
考点二 电解原理及其应用
1. (2022北京,13,3分)利用下图装置进行铁上电镀铜的实验探究。
电解质溶
装置 序号 实验现象
液
0.1 mol·L-1
CuSO + 少阴极表面产生无色气体,一段时间后阴极表面有红色固
4
①
量H SO 溶体,气体减少。经检验,电解液中有Fe2+
2 4
液
0.1 mol·L-1
阴极表面未观察到气体,一段时间后阴极表面有致密红
② CuSO + 过
4
色固体。经检验,电解液中无Fe元素
量氨水
下列分析不正确的是 ( )北京曲一线图书策划有限公司 2024版《5年高考3年模拟》A版
A.①中气体减少,推测是由于溶液中c(H+)减小,且Cu覆盖铁电极,阻碍H+与铁接触
B.①中检测到Fe2+,推测可能发生反应: Fe+2H+ Fe2++H ↑、Fe+Cu2+ Fe2++Cu
2
C.随阴极析出铜,推测②中溶液c(Cu2+)减小,Cu2++4NH [Cu(NH ) ]2+平衡逆向移动
3 3 4
D.②中Cu2+生成[Cu(NH ) ]2+,使得c(Cu2+)比①中溶液的小,Cu缓慢析出,镀层更致密
3 4
答案 C 随着反应的进行,一段时间后溶液中的c(H+)减小,同时阴极发生电极反应Cu2+
+2e- Cu,生成的Cu覆盖在阴极铁制镀件表面,阻碍了H+与铁的接触,故气体减少,A
正确;因为溶液中有H+和Cu2+,铁制镀件与其接触,铁可能与H+、Cu2+发生氧化还原反应
生成Fe2+,B正确;当阴极有Cu析出时,阴极电极反应为Cu2++2e- Cu,阳极电极反应为
Cu-2e- Cu2+,又因为②中电解液中无Fe元素,根据得失电子守恒,②中溶液c(Cu2+)保
持不变,C错误;②中的Cu2+与NH ·H O反应生成[Cu(NH ) ]2+,使得c(Cu2+)比①中溶液的
3 2 3 4
小,Cu缓慢析出,镀层更致密,D正确。
疑难突破 本题为探究型的对比实验题,以学生熟悉的实验为载体,但是实验现象与平时
老师所教的有所不同,学生在做这种类型的试题时,一定要弄清哪些实验条件和现象是相
同的,哪些是不同的。
2.(2022广东,10,2分)以熔融盐为电解液,以含Cu、Mg和Si等的铝合金废料为阳极进
行电解,实现Al的再生。该过程中 ( )
A.阴极发生的反应为Mg-2e- Mg2+
B.阴极上Al被氧化
C.在电解槽底部产生含Cu的阳极泥
D.阳极和阴极的质量变化相等
答案 C 电解精炼Al,阴极发生的反应为Al3++3e- Al,A项错误;在阴极Al被还原,
B项错误;Cu活泼性比Al弱,在电解过程中沉积在电解槽的底部,C项正确;在阳极Al、
Mg放电,在阴极Al3+得电子生成Al,质量变化不相等,D项错误。
知识归纳 电解精炼:利用电解原理,由粗金属作阳极,纯金属作阴极,含有该金属离子的
溶液(或熔融盐)作电解液,阳极溶解金属,阴极析出金属;粗金属中不活泼的杂质不溶解,成
为阳极泥沉积于电解槽底部,活泼的杂质虽然在阳极溶解,但不能在阴极析出,从而达到精
炼的目的。
3.(2022海南,9,4分)一种采用H O(g)和N (g)为原料制备NH (g)的装置示意图如下。
2 2 3
下列有关说法正确的是 ( )北京曲一线图书策划有限公司 2024版《5年高考3年模拟》A版
A.在b电极上,N 被还原
2
B.金属Ag可作为a电极的材料
C.改变工作电源电压,反应速率不变
D.电解过程中,固体氧化物电解质中O2-不断减少
答案 A b电极上N 转化为NH ,氮元素得到电子,化合价降低,N 被还原,A正确;a电极
2 3 2
上O2-失去电子生成O ,若a电极材料为金属Ag,Ag为活性电极材料,则Ag失去电子,被腐
2
蚀,B 不正确;改变工作电源电压,反应速率改变,C 不正确;b 电极电极反应式为
2N +6H O+12e- 4NH +6O2-,a 电极电极反应式为 6O2--12e- 3O ,总反应为
2 2 3 2
2N +6H O 4NH +3O ,则电解过程中固体氧化物电解质中O2-保持不变,D不正确。
2 2 3 2
4.(2022河北,12,4分)(双选)科学家研制了一种能在较低电压下获得氧气和氢气的电化
学装置,工作原理示意图如下。
下列说法正确的是 ( )
A.电极b为阳极
B.隔膜为阴离子交换膜
C.生成气体M与N的物质的量之比为2∶1
D.反应器Ⅰ中反应的离子方程式为4[Fe(CN) ]3-+4OH- 4[Fe(CN) ]4-+O ↑+2H O
6 6 2 2
+2 +3
答案 BD 电极a上[Fe(CN)
6
]4-转化为[Fe(CN)
6
]3-发生氧化反应,则a为阳极,b为阴极,A
+3 +2
错误;反应器Ⅰ中[Fe(CN)
6
]3-转化为[Fe(CN)
6
]4-,铁元素的化合价降低,应有另一种元素的
化合价升高,则只能是氧元素,故反应器Ⅰ中反应的离子方程式为 4[Fe(CN) ]3-+4OH-
6
4[Fe(CN) ]4-+O ↑+2H O,D正确;生成的气体M是O ,生成1 mol O 转移4 mol电
6 2 2 2 2北京曲一线图书策划有限公司 2024版《5年高考3年模拟》A版
子,电极 b 上的电极反应式为 DHPS+2H O+2e- DHPS-2H+2OH-,反应器Ⅱ中
2
DHPS-2H DHPS+H ↑,故生成的气体N为H ,则生成气体M与N的物质的量之
2 2
比为1∶2,C错误;左侧反应器中消耗OH-,右侧反应器中生成OH-,故隔膜为阴离子交换膜,B
正确。
5.(2022湖北,14,3分)含磷有机物应用广泛。电解法可实现由白磷直接制备Li[P(CN) ],
2
过程如图所示(Me为甲基)。下列说法正确的是 ( )
A.生成1 mol Li[P(CN) ],理论上外电路需要转移2 mol电子
2
B.阴极上的电极反应为P +8CN--4e- 4[P(CN) ]-
4 2
C.在电解过程中CN-向铂电极移动
D.电解产生的H 中的氢元素来自LiOH
2
答案 D 石墨电极发生反应P →Li[P(CN) ],P元素化合价升高,发生氧化反应,故石墨电
4 2
极为阳极,对应的电极反应式为P +8CN--4e- 4[P(CN) ]-,则生成1 mol Li[P(CN) ],理论
4 2 2
上外电路需要转移1 mol电子,A、B错误;CN-应该向阳极移动,即移向石墨电极,C错误;
由题图知,HCN在阴极放电产生CN-和H ,而HCN中的氢元素来自LiOH,则电解产生的
2
H 中的氢元素来自LiOH,D正确。
2
6.(2022山东,13,4分)(双选)设计如图装置回收金属钴。保持细菌所在环境pH稳定,借
助其降解乙酸盐生成CO ,将废旧锂离子电池的正极材料LiCoO (s)转化为Co2+,工作时保
2 2
持厌氧环境,并定时将乙室溶液转移至甲室。已知电极材料均为石墨材质,右侧装置为原
电池。下列说法正确的是( )
A.装置工作时,甲室溶液pH逐渐增大
B.装置工作一段时间后,乙室应补充盐酸
C.乙室电极反应式为LiCoO +2H O+e- Li++Co2++4OH-
2 2北京曲一线图书策划有限公司 2024版《5年高考3年模拟》A版
D.若甲室Co2+减少200 mg,乙室Co2+增加300 mg,则此时已进行过溶液转移
答案 BD 甲池为电解池,工作时阳极发生反应:CH COO-+2H O-8e- 2CO ↑+7H+,阴
3 2 2
极发生反应:Co2++2e- Co,甲室中c(H+)增大,溶液pH减小,A项错误;乙室正极发生反
应 :LiCoO +4H++e- Li++Co2++2H O, 负 极 发 生 反 应 :CH COO-+2H O-8e-
2 2 3 2
2CO ↑+7H+,总反应为8LiCoO +25H++CH COO- 8Li++8Co2++2CO ↑+14H O,故电池工
2 2 3 2 2
作一段时间后应补充盐酸,B项正确、C项错误;甲室Co2+~2e-,乙室Co2+~e-,根据得失电子
守恒,若没有进行溶液转移,甲、乙两室Co2+的改变量应为1∶2,而实际上为2∶3,说明此时已
进行过溶液转移,D项正确。
方法技巧 解答电池串联问题的关键是分清电池类型(电解池和原电池),明确电极反应,
根据得失电子守恒进行计算。
7.(2022浙江1月选考,9,2分)下列说法正确的是 ( )
A.铁与碘反应易生成碘化铁
B.电解ZnSO 溶液可以得到Zn
4
C.用石灰沉淀富镁海水中的Mg2+,生成碳酸镁
D.SO 通入BaCl 溶液中生成BaSO 沉淀
2 2 3
18.B 铁与碘反应生成 FeI ,Fe3+可氧化I-,A错误;电解ZnSO 溶液时,Zn2+可以在阴极得到
2 4
电子生成Zn,B正确;石灰沉淀海水中的Mg2+,生成Mg(OH) ,C错误;SO 不与BaCl 溶液反
2 2 2
应,D错误。
8.(2022浙江 6月选考,21,2分)通过电解废旧锂电池中的 LiMn O 可获得难溶性的
2 4
Li CO 和MnO ,电解示意图如下(其中滤布的作用是阻挡固体颗粒,但离子可自由通过。
2 3 2
电解过程中溶液的体积变化忽略不计)。下列说法不正确的是 ( )
A.电极A为阴极,发生还原反应
B.电极B的电极反应:2H O+Mn2+-2e- MnO +4H+
2 2
C.电解一段时间后溶液中Mn2+浓度保持不变
D.电解结束,可通过调节pH除去Mn2+,再加入Na CO 溶液以获得Li CO
2 3 2 3北京曲一线图书策划有限公司 2024版《5年高考3年模拟》A版
答案 C 电极B上Mn2+→MnO ,为阳极,电极反应为Mn2++2H O-2e- MnO +4H+;电
2 2 2
极A为阴极,电极反应为LiMn O +3e-+8H+ 2Mn2++Li++4H O,故A、B正确。由上述
2 4 2
两个电极反应式可知,当电路中通过6 mol电子时,电极A上生成4 mol Mn2+,而电极B上
消耗 3 mol Mn2+,所以电解一段时间后溶液中 Mn2+浓度增大,C 错误。通过调节
pH,Mn2+可生成沉淀,由题中信息可知Li CO 是难溶的,D正确。
2 3
9.(2017课标Ⅱ,11,6分)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H SO -H C O 混合溶液。下列叙述错误的是( )
2 4 2 2 4
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:Al3++3e- Al
D.硫酸根离子在电解过程中向阳极移动
0 +3
答案 C 本题考查电解原理的应用。 Al→Al O
3
发生氧化反应,故铝质工件为阳极,A
2
正确;阴极材料被保护,B正确;电解质溶液中含有大量H+,故阴极的电极反应式为2H++2e-
H ↑,C不正确;在电解池中,阴离子移向阳极,D正确。
2
知识拓展 电解原理的应用
1.电解原理在“金属防腐”中的应用。如:外加电流的阴极保护法。
2.电解原理在“物质制备”中的应用。如:尿素[CO(NH ) ]制氢气。
2 2
3.电解原理在“环境治理”中的应用。如:用电解法消除CN-。
10.(2015福建理综,11,6分)某模拟“人工树叶”电化学实验装置如下图所示,该装置能将
H O和CO 转化为O 和燃料(C H O)。下列说法正确的是( )
2 2 2 3 8
A.该装置将化学能转化为光能和电能
B.该装置工作时,H+从b极区向a极区迁移
C.每生成1 mol O ,有44 g CO 被还原
2 2
D.a电极的反应为:3CO +18H+-18e- C H O+5H O
2 3 8 2
答案 B 由模拟“人工树叶”电化学实验装置可知,该装置将光能和电能转化为化学
能,故A错误;在电解池内部,阳离子向阴极迁移,故H+从b极区向a极区迁移,B正确;阴极
上:3CO ~C H O~18e-,阳极上:2H O~O ~4e-,根据得失电子守恒可知,当阳极生成1 mol O
2 3 8 2 2 2北京曲一线图书策划有限公司 2024版《5年高考3年模拟》A版
4mol
时,阴极被还原的CO 的质量为 ×44 g/mol=29.3 g,故C错误;a电极的反应为
2 6
3CO +18H++18e- C H O+5H O,故D错误。
2 3 8 2
11.(2015四川理综,4,6分)用如图所示装置除去含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-+H O
2
C.阴极的电极反应式:2H O+2e- H ↑+2OH-
2 2
D.除去CN-的反应:2CN-+5ClO-+2H+ N ↑+2CO ↑+5Cl-+H O
2 2 2
答案 D D项,控制溶液pH为9~10,溶液呈碱性,离子方程式应为2CN-+5ClO-+H O
2
N ↑+2CO ↑+
2 2
5Cl-+2OH-。
12.(2013大纲全国,9,6分)电解法处理酸性含铬废水(主要含有Cr O2− )时,以铁板作阴、
2 7
阳极,处理过程中存在反应Cr O2− +6Fe2++14H+ 2Cr3++6Fe3++7H O,最后Cr3+以
2 7 2
Cr(OH) 形式除去。下列说法不正确的是( )
3
A.阳极反应为Fe-2e- Fe2+
B.电解过程中溶液pH不会变化
C.过程中有Fe(OH) 沉淀生成
3
D.电路中每转移12 mol电子,最多有1 mol Cr O2−被还原
2 7
答案 B 电解过程中,阳极发生氧化反应,A项正确;从题干信息中所给离子方程式可看
出H+被消耗,pH会升高,B项错误;pH升高,c(OH-)增大,Fe3++3OH- Fe(OH) ↓,C项正
3
确;还原1 mol Cr O2−需要6 mol Fe2+,由Fe-2e- Fe2+得电路中转移的电子为2×6
2 7
mol=12 mol,D项正确。
13.(2013浙江理综,11,6分)电解装置如图所示,电解槽内装有KI及淀粉溶液,中间用阴离
子交换膜隔开。在一定的电压下通电,发现左侧溶液变蓝色,一段时间后,蓝色逐渐变浅。北京曲一线图书策划有限公司 2024版《5年高考3年模拟》A版
已知:3I +6OH- IO- +5I-+3H O
2 3 2
下列说法不正确的是( )
A.右侧发生的电极反应式:2H O+2e- H ↑+2OH-
2 2
B.电解结束时,右侧溶液中含有IO-
3
C.电解槽内发生反应的总化学方程式:KI+3H O KIO +3H ↑
2 3 2
D.如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜,电解槽内发生的总化学反应不变
答案 D 依题意,左侧溶液变蓝,说明左侧Pt电极为阳极,电极反应式为2I--2e-
I ……①;右侧Pt电极为阴极,电极反应式为2H O+2e- H ↑+2OH-……②或2H++2e-
2 2 2
H ↑,A正确。阴极生成的OH-通过阴离子交换膜迁移至左侧,与I 发生反应:3I +6OH-
2 2 2
5I-+IO-
+3H O……③,I
浓度逐渐减小,故蓝色逐渐变浅,电解结束后IO-可通过阴离
3 2 2 3
子交换膜扩散至右侧,B正确。①式×3+②式×3+③式得电解总反应:I-+
3H
2
O I O
3
- +3H
2
↑,C正确。若换用阳离子交换膜,OH-不能迁移至左侧,反应③无法发
生,①式+②式得电解总反应式为2I-+2H O 2OH-+I +H ↑,两种情况下电解总反应显
2 2 2
然不同,D错误。
14.(2013北京理综,9,6分)用石墨电极电解CuCl 溶液(见下图)。下列分析正确的是(
2
)
A.a端是直流电源的负极
B.通电使CuCl 发生电离
2
C.阳极上发生的反应:Cu2++2e- Cu
D.通电一段时间后,在阴极附近观察到黄绿色气体
答案 A 电解过程中,阳离子向阴极移动,阴离子向阳极移动,阴极与直流电源的负极相
连,阳极与直流电源的正极相连,A项正确;电解质在溶液中的电离是因为水分子的作用,北京曲一线图书策划有限公司 2024版《5年高考3年模拟》A版
与通电无关,B项错误;电解过程中阳极上发生的反应为氧化反应,阳极反应为2Cl--2e-
Cl ↑,在阳极附近可观察到黄绿色气体,C、D项错误。
2
15.(2013海南单科,12,4分)下图所示的电解池Ⅰ和Ⅱ中,a、b、c和d均为Pt电极。电解
过程中,电极b和d上没有气体逸出,但质量均增大,且增重b<d。符合上述实验结果的盐
溶液是 ( )
选项 X Y
A. MgSO CuSO
4 4
B. AgNO Pb(NO )
3 3 2
C. FeSO Al (SO )
4 2 4 3
D. CuSO AgNO
4 3
答案 D “电极b和d上没有气体逸出,但质量均增大”即要求阴极不产生气体而是
析出金属,故A、B、C可以排除;再根据“增重b<d”通过差量计算可得出D项正确。
16.(2018课标Ⅱ,12,6分)我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na-CO 二次电池。
2
将NaClO 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
4
的总反应为:3CO +4Na 2Na CO +C。下列说法错误的是( )
2 2 3
A.放电时,ClO-
向负极移动
4
B.充电时释放CO ,放电时吸收CO
2 2
C.放电时,正极反应为:3CO +4e- 2CO2− +C
2 3
D.充电时,正极反应为:Na++e- Na
答案 D 本题考查二次电池的工作原理。放电时,负极反应为:4Na-4e- 4Na+,正极反
应为3CO +4e- C+2CO2− ;Na+移向正极,CO2−、ClO- 移向负极,A、C正确;充电过程与
2 3 3 4
放电过程相反,B正确;充电时,阳极反应为2CO2− +C-4e- 3CO ↑,D错误。
3 2
规律总结 二次电池充、放电的电极判断北京曲一线图书策划有限公司 2024版《5年高考3年模拟》A版
二次电池充电时,“正接正、负接负”;放电时的正极为充电时的阳极;放电时的负极为充
电时的阴极。
17.(2016课标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 +4OH-+2H O 2Zn(OH)2−。下列说法正确的是( )
2 2 4
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)
答案 C
充电时为电解池,溶液中的阳离子向阴极移动,发生的反应为2Zn(OH)2−
4
2Zn+O ↑+4OH-+2H O,电解质溶液中c(OH-)增大,故A项、B项均错误;放电时负极反应
2 2
为Zn+4OH--2e- Zn(OH)2− ,故C项正确;每消耗1 mol O 电路中通过4 mol电子,故
4 2
D项错误。
18.(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,放电时电池总反
应为:Li CoO +
1-x 2
Li C LiCoO +C (x<1)。下列关于该电池的说法不正确的是( )
x 6 2 6
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 C -xe- xLi++C
x 6 6
C.充电时,若转移1 mol e-,石墨(C )电极将增重7x g
6
D.充电时,阳极的电极反应式为LiCoO -xe- Li CoO +xLi+
2 1-x 2
答案 C 由放电时电池总反应可知,放电时负极反应式为Li C -xe- C +xLi+,正极反
x 6 6
应式为Li CoO +
1-x 2
xe-+xLi+ LiCoO ,在原电池内部阳离子由负极向正极迁移,A、B项均正确;充电时阴
2
极反应式为C +xLi++xe- Li C ,阳极反应式为LiCoO -xe- Li CoO +xLi+,转移x
6 x 6 2 1-x 2
mol e-,石墨电极增重7x g,若转移1 mol e-,石墨电极将增重7 g,C项不正确,D项正确。
19.(2014课标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 ( )北京曲一线图书策划有限公司 2024版《5年高考3年模拟》A版
A.a为电池的正极
B.电池充电反应为LiMn O Li Mn O +xLi
2 4 1-x 2 4
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
答案 C 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:xLi-xe- xLi+,正极:Li Mn O +xLi++xe-
1-x 2 4
LiMn O ,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
2 4
确。
20.(2014大纲全国,9,6分)下图是在航天用高压氢镍电池基础上发展起来的一种金属氢
不正确
化物镍电池(MH-Ni电池)。下列有关说法 的是( )
···
A.放电时正极反应为:NiOOH+H O+e- Ni(OH) +OH-
2 2
B.电池的电解液可为KOH溶液
C.充电时负极反应为:MH+OH- H O+M+e-
2
D.MH是一类储氢材料,其氢密度越大,电池的能量密度越高
答案 C 在金属氢化物镍电池(MH-Ni电池)中,MH(M为零价,H为零价)在负极发生反
应:MH+OH--e- M+H O,NiOOH在正极发生反应:NiOOH+H O+e- Ni(OH) +OH-,
2 2 2
电解液可为KOH溶液,A、B正确;充电时,阴极反应式为M+H O+e- MH+OH-,C错
2
误;MH中氢密度越大,单位体积电池所储存电量越多,即电池能量密度越高,D正确。
21.(2014上海单科,12,3分)如图所示,将铁棒和石墨棒插入盛有饱和NaCl溶液的U形管
中。下列分析正确的是( )北京曲一线图书策划有限公司 2024版《5年高考3年模拟》A版
A.K 闭合,铁棒上发生的反应为2H++2e H ↑
1 2
B.K 闭合,石墨棒周围溶液pH逐渐升高
1
C.K 闭合,铁棒不会被腐蚀,属于牺牲阳极的阴极保护法
2
D.K 闭合,电路中通过0.002N 个电子时,两极共产生0.001 mol气体
2 A
答案 B K 闭合,该装置为原电池,铁棒为负极,发生的反应为Fe-2e Fe2+,石墨棒为
1
正极,发生的反应为O +4e+2H O 4OH-,石墨棒周围溶液的pH逐渐升高,所以B正确;
2 2
K 闭合则为电解池装置,铁棒为阴极,不会被腐蚀,但不属于牺牲阳极的阴极保护法,电路
2
中通过0.002N 个电子时,两极产生氢气和氯气共为0.002 mol。
A
22.(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→A→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:Cu2++2e- Cu
答案 A 由图示可分析出该图中Ⅰ为原电池的负极,Ⅳ为电解池的阴极,电子流向为
Ⅰ→A→Ⅳ,电流由Ⅳ→A→Ⅰ,A正确。Al极发生氧化反应,B错误。电极Ⅱ发生的电极
反应为Cu2++2e- Cu,电极上有Cu生成,C错误。电极Ⅲ的电极反应为Cu-2e-
Cu2+,D错误。
23.(2014天津理综,6,6分)已知:
锂离子电池的总反应为:Li C+Li CoO C+LiCoO
x 1-x 2 2
锂硫电池的总反应为:2Li+S Li S
2
有关上述两种电池说法正确的是( )北京曲一线图书策划有限公司 2024版《5年高考3年模拟》A版
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
答案 B 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,图示为锂硫电池给
锂离子电池充电。
24.(2012安徽,11,6分)某兴趣小组设计如下图所示微型实验装置。实验时,先断开K ,闭
2
合K ,两极均有气泡产生;一段时间后,断开K ,闭合K ,发现电流表A指针偏转。下列有
1 1 2
关描述正确的是( )
A.断开K ,闭合K 时,总反应的离子方程式为:
2 1
2H++2Cl- Cl ↑+H ↑
2 2
B.断开K ,闭合K 时,石墨电极附近溶液变红
2 1
C.断开K ,闭合K 时,铜电极上的电极反应式为:
1 2
Cl +2e- 2Cl-
2
D.断开K ,闭合K 时,石墨电极作正极
1 2
答案 D 断开K ,闭合K ,构成电解池,反应的离子方程式为2H O+2Cl-
2 1 2
H ↑+Cl ↑+2OH-,石墨电极为阳极,发生反应:2Cl--2e- Cl ↑;铜电极为阴极,发生反
2 2 2
应:2H++2e- H ↑,所以铜电极附近溶液变红。断开K ,闭合K ,构成原电池,其中石墨
2 1 2
电极为正极。
25.(2011课标,11,6分)铁镍蓄电池又称爱迪生电池,放电时的总反应为:
Fe+Ni O +3H O Fe(OH) +2Ni(OH)
2 3 2 2 2
下列有关该电池的说法不正确的是( )
A.电池的电解液为碱性溶液,正极为Ni O 、负极为Fe
2 3
B.电池放电时,负极反应为Fe+2OH--2e- Fe(OH)
2
C.电池充电过程中,阴极附近溶液的pH降低
D.电池充电时,阳极反应为2Ni(OH) +2OH--2e- Ni O +3H O
2 2 3 2北京曲一线图书策划有限公司 2024版《5年高考3年模拟》A版
答案 C A项,由电池反应可知,Ni O →Ni(OH) ,Ni的化合价由+3价→+2价,化合价降
2 3 2
低,发生还原反应,故Ni O 为正极;Fe→Fe(OH) ,Fe的化合价由0价→+2价,化合价升高,
2 3 2
发生氧化反应,故Fe为负极,正确。B项,负极发生氧化反应:Fe+2OH--2e- Fe(OH) ,正
2
确。C项,阴极发生还原反应:Fe(OH) +2e- Fe+2OH-,
2
c(OH-)增大,溶液的pH升高,故错误;D项,阳极发生氧化反应,电极反应为
2Ni(OH) +2OH--2e- Ni O +3H O,正确。
2 2 3 2
26.(2016天津理综,10,14分)氢能是发展中的新能源,它的利用包括氢的制备、储存和应
用三个环节。
回答下列问题:
(1)与汽油相比,氢气作为燃料的优点是 (至少答出两点)。
但是氢气直接燃烧的能量转换率远低于燃料电池,写出碱性氢氧燃料电池的负极反应式:
。
(2)氢气可用于制备H O 。已知:
2 2
H (g)+A(l) B(l) ΔH
2 1
O (g)+B(l) A(l)+H O (l) ΔH
2 2 2 2
其中A、B为有机物,两反应均为自发反应,则H (g)+O (g) H O (l)的ΔH
2 2 2 2
0(填“>”“<”或“=”)。
(3)在恒温恒容的密闭容器中,某储氢反应:MH (s)+yH (g) MH (s) ΔH<0达到化学
x 2 x+2y
平衡。下列有关叙述正确的是 。
a.容器内气体压强保持不变
b.吸收y mol H 只需1 mol MH
2 x
c.若降温,该反应的平衡常数增大
d.若向容器内通入少量氢气,则v(放氢)>v(吸氢)
(4)利用太阳能直接分解水制氢,是最具吸引力的制氢途径,其能量转化形式为 。
(5)化工生产的副产氢也是氢气的来源。电解法制取有广泛用途的Na FeO ,同时获得氢
2 4
气:Fe+2H
2
O+2OH- Fe
O2
4
−
+3H
2
↑,工作原理如图1所示。装置通电后,铁电极附近生
成紫红色FeO2− ,镍电极有气泡产生。若氢氧化钠溶液浓度过高,铁电极区会产生红褐色
4
物质。已知:Na FeO 只在强碱性条件下稳定,易被H 还原。
2 4 2
图1 图2
①电解一段时间后,c(OH-)降低的区域在 (填“阴极室”或“阳极室”)。
②电解过程中,须将阴极产生的气体及时排出,其原因为
。北京曲一线图书策划有限公司 2024版《5年高考3年模拟》A版
③c(Na FeO )随初始c(NaOH)的变化如图2,任选M、N两点中的一点,分析c(Na FeO )低
2 4 2 4
于最高值的原因:
。
答案 (共14分)(1)污染小 可再生 来源广 资源丰富 燃烧热值高(任写其中2个)
H +2OH--2e- 2H O
2 2
(2)< (3)ac
(4)光能转化为化学能
(5)①阳极室
②防止Na FeO 与H 反应使产率降低
2 4 2
③M点:c(OH-)低,Na FeO 稳定性差,且反应慢
2 4
N点:c(OH-)过高,铁电极上有Fe(OH) (或Fe O )生成,使Na FeO 产率降低
3 2 3 2 4
解析 (1)碱性氢氧燃料电池中H 在负极失电子结合OH-生成H O。
2 2
(2)两反应的ΔS均小于0,且均为自发反应,故两反应均为放热反应。
H (g)+A(l) B(l) ΔH <0……①
2 1
O (g)+B(l) A(l)+H O (l) ΔH <0……②
2 2 2 2
运用盖斯定律,①+②可得:H (g)+O (g) H O (l)的ΔH=ΔH +ΔH <0。
2 2 2 2 1 2
(3)恒温恒容条件下反应达平衡后H 的物质的量不再改变,容器内压强不再改变,a项正确;
2
该反应为可逆反应,吸收y mol H 需要MH 的物质的量大于1 mol,b项不正确;降温,平
2 x
1
衡正向移动,c(H )减小,平衡常数K= ,故K增大,c项正确;v(放氢)代表逆反应速率,
2 cy(H )
2
v(吸氢)代表正反应速率,向容器内通入少量H ,v >v ,即v(吸氢)>v(放氢),d项不正确。
2 正 逆
(5)①由题意可知,阳极的电极反应式为Fe-6e-+8OH- FeO2− +4H O,阴极的电极反应
4 2
式为6H O+6e- 3H ↑+6OH-,故电解一段时间后阳极室c(OH-)降低。②阴极产生H ,
2 2 2
若不及时排出,则会还原Na FeO ,使产率降低。③由题中信息可知Na FeO 在强碱性条
2 4 2 4
件下稳定,故c(OH-)较低时Na FeO 稳定性差;c(OH-)过高时,铁电极上会产生Fe(OH) 或
2 4 3
Fe O ,导致Na FeO 产率降低。
2 3 2 4
易混易错 本题中第(3)小题b项中要注意可逆反应进行不彻底,参加反应的反应物的量
应小于其加入量。
27.(2015山东理综,29,15分)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。
(1)利用如图装置电解制备LiOH,两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。B极区电
解液为 溶液(填化学式),阳极电极反应式为 ,电解过程中Li+向
电极迁移(填“A”或“B”)。北京曲一线图书策划有限公司 2024版《5年高考3年模拟》A版
(2)利用钴渣[含Co(OH) 、Fe(OH) 等]制备钴氧化物的工艺流程如下:
3 3
Co(OH) 溶解还原反应的离子方程式为 。铁
3
渣中铁元素的化合价为 。在空气中煅烧CoC O 生成钴氧化物和CO ,测得
2 4 2
充分煅烧后固体质量为2.41 g,CO 体积为1.344 L(标准状况),则钴氧化物的化学式为
2
。
答案 (1)LiOH 2Cl--2e- Cl ↑ B
2
(2)2Co(OH) +SO2−+4H+ 2Co2++SO2−+5H O
3 3 4 2
[或Co(OH) +3H+ Co3++3H O,2Co3++SO2− +H O 2Co2++SO2− +2H+] +3 Co O
3 2 3 2 4 3 4
解析 (1)B极区产生H ,则B极区发生还原反应,为阴极;A极电极反应式为2Cl--2e-
2
Cl ↑,为阳极。A极区电解液为LiCl溶液,B极区电解液为LiOH溶液;Li+(阳离子)向阴极
2
(B电极)移动。
(2)向浸液中加入了具有氧化性的NaClO 和O ,所以铁渣中的铁元素为+3价。设钴氧化
3 2
物的化学式为Co O ,有
x y
y
xCoC O + O Co O + 2xCO
2 4 2 2 x y 2
(59x+16y) g 2x×22.4 L
2.41 g 1.344 L
(59x+16 y) g 2x×22.4 L
则 = ,解得x∶y=3∶4,则钴氧化物的化学式为Co O 。
2.41 g 1.344 L 3 4
评析 本题考查了电解原理、化学计算、离子方程式的书写、氧化还原反应等,综合性
强。
28.(2014山东理综,30,16分)离子液体是一种室温熔融盐,为非水体系。由有机阳离子、
Al
Cl-和AlCl-组成的离子液体作电解液时,可在钢制品上电镀铝。
2 7 4
(1)钢制品应接电源的 极,已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与
电极反应,阴极电极反应式为 。若改用AlCl 水溶液作
3
电解液,则阴极产物为 。北京曲一线图书策划有限公司 2024版《5年高考3年模拟》A版
(2)为测定镀层厚度,用NaOH溶液溶解钢制品表面的铝镀层,当反应转移6 mol电子时,
所得还原产物的物质的量为 mol。
(3)用铝粉和Fe O 做铝热反应实验,需要的试剂还有 。
2 3
a.KCl b.KClO c.MnO d.Mg
3 2
取少量铝热反应所得的固体混合物,将其溶于足量稀H SO ,滴加KSCN溶液无明显现象,
2 4
(填“能”或“不能”)说明固体混合物中无Fe O ,理由是
2 3
(用离子方程式说明)。
答案 (1)负 4Al
Cl-
+3e-
Al+7AlCl-
H
2 7 4 2
(2)3
(3)b、d 不能 Fe O +6H+ 2Fe3++3H O、Fe+2Fe3+ 3Fe2+(或只写Fe+2Fe3+
2 3 2
3Fe2+)
解析 (1)电镀时,镀件作阴极,与电源负极相连,发生还原反应。若改用AlCl 水溶液作电
3
解液,阴极电极反应式应为2H++2e- H ↑。电镀过程中有机阳离子不参与反应且不
2
产生其他离子,故阴极的电极反应式应为4Al Cl- +3e- Al+7AlCl-。
2 7 4
(2)2Al+2NaOH+2H O 2NaAlO +3H ↑,反应转移6 mol电子时,还原产物H 的物质
2 2 2 2
的量为3 mol。
(3) 铝热反应实验需要高温条件,实验时一般用镁条插入KClO 中,镁条燃烧放热,KClO
3 3
受热分解放出O ,有助于铝热剂点燃。由于2Fe3++Fe 3Fe2+,故用KSCN溶液检验无
2
明显现象不能证明固体混合物中无Fe O 。
2 3
29.(2013重庆理综,11,14分)化学在环境保护中起着十分重要的作用。催化反硝化法和
电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。
(1)催化反硝化法中,H
能将NO-
还原为N 。25 ℃时,反应进行10 min,溶液的pH由7变
2 3 2
为12。
①N 的结构式为 。
2
②上述反应离子方程式为
,其平均反应速率v(NO-
)
3
为 mol·L-1·min-1。
③还原过程中可生成中间产物NO- ,写出3种促进NO-
水解的方法
2 2
。
(2)电化学降解NO-
的原理如下图所示。
3
①电源正极为 (填“A”或“B”),阴极反应式为
。
②若电解过程中转移了2 mol电子,则膜两侧电解液的质量变化差(Δm -Δm )为
左 右
g。北京曲一线图书策划有限公司 2024版《5年高考3年模拟》A版
答案 (1)①
②2N O
3
- +5H
2
N
2
+2OH-+4H
2
O 0.001
③加酸,升高温度,加水
(2)①A
2NO-
+6H O+10e- N ↑+12OH-
3 2 2
②14.4
解析 (1)②H
在水溶液中将NO-
还原为N 的同时,溶液pH升高,说明有OH-生成,结合
2 3 2
得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒可写出反应的离子方程式;10 min内OH-浓度的变
化量为Δc(OH-)=10-2 mol·L-1-10-7 mol·L-1 ≈10-2 mol·L-1,由离子方程式可知NO-浓度变化
3
10-2mol·L-1
量也为10-2 mol·L-1,所以用NO-表示的该反应速率为v(NO- )= =0.001
3 3 10min
mol·L-1·min-1。③NO-的水解为吸热反应,生成HNO 和OH-,故加酸、升温、加水稀释均
2 2
可促进水解。
(2)①由题图可知在电解过程中NO-
转化成N ,发生还原反应,故B为电源负极,则A为电
3 2
源正极,NO-
在阴极得电子生成N ,由电荷守恒可知反应必然会同时生成OH-;②电解池
3 2
中阳极反应式为4OH--4e- 2H O+O ↑,转移2 mol电子时生成0.5 mol O 和2 mol
2 2 2
H+,2 mol H+通过质子交换膜转移到右侧,故左侧溶液质量改变量为0.5 mol×32
1
g·mol-1+2 mol×1 g·mol-1=18 g;当转移2 mol电子时阴极可生成 mol N ,同时从左侧转
5 2
1
移过来2 mol H+,故右侧溶液质量变化量为 mol×28 g·mol-1-2 mol×1 g·mol-1=3.6 g,两
5
侧溶液质量变化差为18 g-3.6 g=14.4 g。
评析 本题综合考查了电化学、化学反应速率、离子方程式的书写、盐类水解等相关
知识。第(2)小题②如果不能正确理解质子交换膜的作用,就无法弄清左、右两侧溶液质
量的变化,造成对试题无法准确作答而失分。北京曲一线图书策划有限公司 2024版《5年高考3年模拟》A版
考点三 金属的腐蚀与防护
1.(2022广东,11,4分)为检验牺牲阳极的阴极保护法对钢铁防腐的效果,将镀层有破损
的镀锌铁片放入酸化的3% NaCl溶液中。一段时间后,取溶液分别实验,能说明铁片没有
被腐蚀的是 ( )
A.加入AgNO 溶液产生沉淀
3
B.加入淀粉碘化钾溶液无蓝色出现
C.加入KSCN溶液无红色出现
D.加入K [Fe(CN) ]溶液无蓝色沉淀生成
3 6
答案 D 若铁片没有被腐蚀,则溶液中不存在Fe2+。A项可证明溶液中存在Cl-;B项、C
项均可证明溶液中不存在Fe3+;D项可证明溶液中不存在Fe2+,故D正确。
关 联 知 识 用 K [Fe(CN) ] 溶 液 检 验 Fe2+, 发 生 反 应 :3Fe2++2[Fe(CN) ]3-
3 6 6
Fe [Fe(CN) ] ↓(蓝色)。
3 6 2
2.(2022湖北,6,3分)下列实验装置(部分夹持装置略)或现象错误的是 ( )
A.滴入酚酞溶液 B.吸氧腐蚀
C.钠的燃烧 D.石蜡油的热分解
答案 C A项,同浓度的碳酸钠溶液的碱性强于碳酸氢钠溶液,正确;B项,食盐水浸泡过
的铁钉发生了吸氧腐蚀,左侧试管中压强减小,右侧试管中导管中有水柱,正确;C项,钠燃
烧实验应在坩埚中进行,玻璃表面皿易炸裂,错误;D项,石蜡油的热分解需要碎瓷片催化,
正确。
