2021年高考化学专题复习：电化学原理的综合应用

2021年高考化学专题复习：电化学原理的综合应用1．某化学小组通过手持技术探究铁钉在4种溶液中的吸氧腐蚀实验，相关数据如表所示。

实验装置实验编号浸泡液pH 氧气体积分数随时间的变化

① 1.0 mol·L－1NH

4

Cl 5

②0.5 mol·L－

1(NH

4

)

2

SO

4

5

③ 1.0 mol·L－1NaCl 7

④0.5 mol·L－1Na

2SO

4

7

已知铁在负极被氧化的过程由3个步骤构成：①Fe＋H

2

O－e－

===Fe(OH)ads(吸附物)＋H＋；②Fe(OH)ads(吸附物)－e－===FeOH＋；③FeOH＋＋H＋

===Fe2＋＋H

2

O。

下列说法错误的是( )

A．铁钉吸氧腐蚀的负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋

B．上述实验的正极反应式均为O

2＋4e－＋4H＋===2H

2

O

C．300 min内，铁钉的平均吸氧腐蚀速率：酸性溶液>中性溶液

D．曲线先陡后平可能是由于溶液碱性增强促进氢氧化物生成，阻碍反应继续进行

2．RFC是一种将水电解技术与氢氧燃料电池技术相结合的可充电电池。下图为RFC工作原理示意图，下列有关说法正确的是( )

A．图1把化学能转化为电能，图2把电能转化为化学能，水得到了循环使用

B．当有0.1 mol电子转移时，a极产生0.56 L O

2

(标准状况下)

C．c极上发生的电极反应是O

2＋4H＋＋4e－===2H

2

O

D．图2中电子从c极流向d极，提供电能

3．如图A为碱性硼化钒(VB

2

)—空气电池示意图，两极用离子交换膜隔开，

VB

2

放电时生成两种氧化物。若用该电池为电源，用惰性电极电解硫酸铜溶液，实验装置如图B所示。则下列说法错误的是( )

A．碱性硼化钒(VB

2

)—空气电池中使用阴离子交换膜

B．外电路中电子由VB

2

电极流向c电极

C．电解过程中，b电极表面产生的气体可以收集后充入A池中的电极循环利用

D．VB

2电极发生的电极反应为2VB

2

－22e－＋11H

2

O===V

2

O

5

＋2B

2

O

3

＋22H＋

4．如图所示装置Ⅰ是一种可充电电池，装置Ⅱ为电解池，离子交换膜只允

许Na＋通过，充放电的化学方程式为2Na

2S

2

＋NaBr

3

放电

充电Na2S4＋3NaBr，闭合

开关K时，b极附近先变红色，下列说法正确的是( )

A．负极反应为4Na－4e－===4Na＋

B．当有0.01 mol Na＋通过离子交换膜时，b电极上析出标准状况下的气体112 mL

C．闭合K后，b电极附近的pH变小

D．闭合K后，a电极上有气体产生

5．NaBH

4

燃料电池具有理论电压高、能量密度大等优点。以该燃料电池为电源电解精炼铜的装置如下图所示。下列说法不正确的是( )

A．离子交换膜应为阳离子交换膜，Na＋由左极室向右极室迁移

B．该燃料电池的负极反应式为BH－

4＋8OH－－8e－===BO－

2

＋6H

2

O

C．电解池中的电解质溶液可以选择CuSO

4

溶液

D．每消耗2.24 L O

2

(标准状况)时，A电极的质量减轻12.8 g 6．港珠澳大桥设计寿命120年，对桥体钢构件采用了多种防腐方法。下列分析错误的是( )

A．防腐原理主要是避免发生反应：2Fe＋O

2＋2H

2

O===2Fe(OH)

2

B．钢构件表面喷涂环氧树脂涂层，是为了隔绝空气、水等防止形成原电池C．采用外加电流的阴极保护时需外接镁、锌等作辅助阳极

D．钢构件可采用不锈钢材料以减缓电化学腐蚀

7．摩拜单车利用车篮处的太阳能电池板向智能锁中的锂离子电池充电，电

池反应原理为LiCoO

2＋6C

充电

放电Li1－x CoO2＋Li x C6，结构如下图所示。下列说法

正确的是( )

A．放电时，正极质量增加

B．充电时，锂离子由右向左移动

C．该锂离子电池工作时，涉及的能量形式有3种

D．充电时，阳极的电极反应式为Li

1－x ＋CoO

2

＋x Li＋＋x e－===LiCoO2

8.研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示。下列有关说法正确的是( ) A．d为石墨，铁片腐蚀减慢

B．d为石墨，石墨上电极反应式为O

2＋2H

2

O＋4e－===4OH－

C．d为锌块，铁片易被腐蚀

D．d为锌块，铁片上电极反应式为2H＋＋2e－===H

2

↑

9．H

2S转化是环保和资源利用的研究课题。将烧碱吸收H

2

S后的溶液加入如

图装置，可以回收单质硫，甲为二甲醚(CH

3OCH

3

)—空气燃料电池。

下列推断正确的是( )

A．Y极充入二甲醚

B．电子移动方向：X→W→溶液→Z→Y

C．电解后，乙装置右池中c(NaOH)减小

D．Z极反应式为S2－－2e－===S↓

10．某同学组装了如图所示的电化学装置，则下列说法正确的是( )

A．图中甲池为原电池装置，Cu电极发生还原反应

B．实验过程中，甲池左侧烧杯中NO－

3

的浓度不变

C．若用铜制U形物代替“盐桥”，工作一段时间后取出U形物称量，质量会

减小

D．若甲池中Ag电极质量增加5.4 g时，乙池某电极析出1.6 g 金属，则乙中的某盐溶液可能是AgNO

3

溶液

11.钴酸锂电池是目前用量最大的锂离子电池，用它

作电源按如图装置进行电解。通电后，a电极上一直有气

泡产生；d电极附近先出现白色沉淀(CuCl)，后白色沉淀

逐渐转变成橙黄色沉淀(CuOH)。下列有关叙述正确的是

( )

A．已知钴酸锂电池放电时总反应为Li

1－x CoO

2

＋Li x C

6

===LiCoO

2

＋6C，则Li

1－

x CoO

2

作负极，失电子

B．当外电路中转移0.2 mol电子时，电极b处有2.24 L Cl

2

生成C．电极d为阴极，电解开始时的电极反应式为

Cu＋Cl－－e－===CuCl

D．随着电解的进行，U形管Ⅱ中发生了如下转化

CuCl＋OH－===CuOH＋Cl－

12．用吸附了氢气的纳米碳管等材料制作的二次电池的原理如图所示，下列

说法正确的是( )

A．放电时，OH－向镍电极作定向移动

B．放电时，负极的电极反应为H

2－2e－＋2OH－===2H

2

O

C．充电时，将电池的碳电极与外电源的正极相连

D．充电时，阴极的电极反应为Ni(OH)

2＋OH－－e－===NiO(OH)＋H

2

O

13．对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命。

(1)以下为铝材表面处理的一种方法：

①碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜，碱洗时常有气泡冒出，该气体的名称为________。

②为将碱洗槽液中的铝元素以沉淀形式回收，最好向槽液中加入下列试剂中的________。

A．NH

3B．CO

2

C．NaOH D．HNO

3

③以铝材为阳极，在H

2SO

4

溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反

应式为________________。

(2)镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是________________。

(3)下列关于金属腐蚀的事实中，与电化学腐蚀有关的是________________。

A．埋在潮湿土壤里的铁管比埋在干燥土壤里的铁管更易被腐蚀

B．为保护海轮的船壳，常在船壳上镶入锌块

C．在空气中，金属银的表面生成一层黑色物质

D．镀银的铁制品，镀层部分受损后，露出的铁表面易被腐蚀

(4)利用如图装置，可以模拟铁的电化学防护。

①若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于________处。

②若X为锌，开关K应置于________处。

14．某兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合该装置的电键时，观察到检流计的指针发生了偏转。

请回答下列问题：

OH电

(1)甲池为________(填“原电池”“电解池”或“电镀池”)，通入CH

3

极的电极反应式为___________________________________________________。

(2)乙池中A(石墨)电极的名称为________(填“正极”“负极”“阴极”或“阳极”)，总反应式为__________________________________________________。

的体积为

(3)当乙池中B极质量增加 5.40 g时，甲池中理论上消耗O

2

________mL(标准状况下)，丙池中________极析出________g铜。

(4)若丙中电极不变，将其溶液换成NaCl溶液，电键闭合一段时间后，甲中

“减小”或“不变”)；丙中溶液的pH将________(填溶液的pH将________(填“增大”

“增大”“减小”或“不变”)。

15．如图所示，A、B、C、D均为石墨电极，E、F分别为短周期相邻两种活泼金属元素的单质，且E能与NaOH溶液反应。按图示接通电路，反应一段时间。

(1)甲池是______(填“原电池”或“电解池”)装置，电极A的名称是________。

(2)C极为__________(填“阴极”或“阳极”)，电极反应式为______________。

(3)烧杯中溶液会变蓝的是________(填“a”或“b”)。

(4)甲池中总反应的离子方程式为_________________________________。

参考答案

1．解析：选B 由题给已知信息知，铁钉吸氧腐蚀的负极反应式为Fe－2e －===Fe2＋，故A正确；吸氧腐蚀是在中性或弱酸性环境中发生的，故正极反应式

均为O

2＋4e－＋2H

2

O===4OH－，故B错误；①②溶液显酸性，③④溶液显中性，根

据图像可知，铁钉的平均吸氧腐蚀速率：酸性溶液大于中性溶液，故C正确；氧气体积分数下降曲线先陡后平，一方面是由于氧气体积分数降低后使腐蚀速率变慢，另一方面也可能是由于溶液碱性增强促进氢氧化物的生成，氢氧化物覆盖在铁钉表面阻碍反应继续进行，故D正确。

2．解析：选C A．图1是电解池把电能转化为化学能，图2是燃料电池把化学能转化为电能，错误；B.a极与电源负极相连是阴极，产生的气体X是H

2

，

错误；C.酸性溶液中，c极上发生的电极反应是O

2＋4H＋＋4e－===2H

2

O，正确；D.

气体X是H

2

，则图2中c为正极，d为负极，图2中电子从d极流向c极，错误。

3．解析：选D 硼化钒—空气燃料电池中，VB

2

在负极失电子，氧气在正极

得电子，电池总反应为4VB

2＋11O

2

===4B

2

O

3

＋2V

2

O

5

，VB

2

放电消耗OH－,正极O

2

放电

生成OH－，所以电池中使用阴离子交换膜，故A正确；VB

2

极是负极，外电路中

电子由VB

2

电极流向阴极c电极，故B正确；电解过程中，b电极是阳极，该电极表面产生的气体是氧气，可以收集后充入A池中的电极循环利用，故C正确；

负极上是VB

2失电子发生氧化反应，因在碱性环境中，VB

2

极发生的电极反应为

2VB

2＋22OH－－22e－===V

2

O

5

＋2B

2

O

3

＋11H

2

O，故D错误。

4．解析：选B 当闭合开关K时，b附近溶液先变红，即b附近有OH－和H

2

生成，b极是阴极，a极是阳极，则B极是负极，A极是正极。A.负极发生氧化

反应，电极反应式为2Na

2S

2

－2e－===2Na＋＋Na

2

S

4

，错误；B.闭合K时，有0.01 mol

Na＋通过离子交换膜，说明有0.01 mol 电子转移，阴极上生成0.005 mol H

2

，标准状况下体积为0.005 mol×22.4 L/mol＝0.112 L＝112 mL，正确；C.闭合

开关K时，b极附近先变红色，该极上发生2H

2O＋2e－===H

2

↑＋2OH－，即b附近

有OH－生成，pH增大，错误；D.闭合开关K时，a极是阳极，金属铜作阳极，电极本身被氧化，电极反应为Cu－2e－===Cu2＋，没有气体产生，错误。

5．解析：选 D 燃料电池中通入氧气的一极为正极，氧气得电子生成氢氧根离子，钠离子通过离子交换膜进入右极室得到浓氢氧化钠溶液，故离子交换膜

允许钠离子通过，是阳离子交换膜，A正确；根据图示，负极BH－

4转化为BO－

2

，

故电极反应式为BH－

4＋8OH－－8e－===BO－

2

＋6H

2

O，B正确；电解池是电解精炼铜，

电解质溶液必须含有铜离子，可以选择CuSO

4

溶液，C正确；A极连接正极，作

为阳极，每消耗2.24 L O

2

(标准状况)时，转移电子0.4 mol，A极为粗铜，比铜活泼的金属先放电，质量减轻不一定为12.8 g，D错误。

6．解析：选C A．铁为活泼的金属，在潮湿的空气中容易发生吸氧腐蚀，

发生的主要反应有2Fe＋O

2＋2H

2

O===2Fe(OH)

2

、4Fe(OH)

2

＋O

2

＋2H

2

O===4Fe(OH)

3

等，正确；B.钢构件表面喷涂环氧树脂涂层，可以隔绝空气、水等防止形成原电池，防止铁发生电化学腐蚀，正确；C.外接镁、锌等作辅助阳极属于牺牲阳极的阴极保护法，采用外加电流的阴极保护时需外接电源，错误；D.不锈钢具有较强的抗腐蚀性，采用不锈钢材料做钢构件可以防止或减缓电化学腐蚀，正确。

7．解析：选A 放电时，正极发生得电子的还原反应，电极反应式为Li

1－x CoO

2

＋x Li＋＋x e－===LiCoO2，所以正极质量增加，A正确；充电时，阳极生成Li＋，Li＋向阴极(C极)移动，即由左向右移动，B错误；锂离子电池工作时，化学能转化为电能，涉及2种能量形式之间的转化，C错误；充电时，阳极发生失电子的氧化反应，电极反应式为LiCoO

2

－x e－===Li1－x CoO2＋x Li＋，D错误。

8.解析：选B 电极d为石墨，腐蚀时形成原电池，铁片作负极，则铁片腐蚀加快，A错误；d为石墨，形成原电池，铁片作负极，海水呈弱碱性，发生铁

的吸氧腐蚀，则石墨上电极反应式为O

2＋2H

2

O＋4e－===4OH－，B正确；d为锌块，

形成原电池时，锌块作负极，铁片作正极而受到保护，C错误；d为锌块，形成原电池，铁片作正极，海水呈弱碱性，发生吸氧腐蚀，则铁片上电极反应式为

O 2＋2H

2

O＋4e－===4OH－，D错误。

9．解析：选D 据图分析甲为原电池，乙为电解池，电解池右侧有H

2

产生，

则W极为阴极，Z极作阳极，连接的Y极为原电池的正极，发生还原反应，所以Y极应充入空气，A项错误；电子不进入溶液，B项错误；乙装置右池中发生电

极反应式为2H

2O＋2e－===H

2

↑＋2OH－，氢氧化钠溶液浓度增大，C项错误；Z极

电极反应式为S2－－2e－===S↓，D项正确。

10．解析：选D A项，甲池有盐桥，乙池中两电极材料相同，甲池为原电池，乙池为电解池，因为活泼性Cu>Ag，所以甲池中Cu电极为负极，负极发生氧化反应，错误；B项，NO－

3

离子由甲池右侧烧杯向左侧烧杯定向移动，左侧烧

杯中NO－

3

的浓度增大，错误；C项，若用铜制U形物代替“盐桥”，甲池的左侧烧

杯为电解池，右侧烧杯为原电池，U形物插入右侧烧杯中的Cu为负极，电极反应为Cu－2e－===Cu2＋，插入左侧烧杯中的Cu为阴极，电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，根据电子守恒，工作一段时间后取出U形物称量，质量不变，错误；D项，甲池中Ag电极的电极反应式为Ag＋＋e－===Ag，若甲池中Ag电极质量增加5.4 g时，电路中通过的电子物质的量为n(e－)＝n(Ag)＝5.4 g÷108 g/mol＝0.05 mol，乙池某电极析出1.6 g金属，乙池中盐溶液的阳离子应为不活泼金属的阳离子，

若乙中的某盐溶液是AgNO

3

溶液，根据电子守恒，乙池中阴极先后发生的电极反

应为Ag＋＋e－===Ag、2H＋＋2e－===H

2

↑，正确。

11.解析：选D A项，Li x C

6中C为负价，根据电池总反应，Li x C

6

作负极，

则Li

1－x CoO

2

作正极，得电子，故A错误；B项，没有说明是否是标准状况，因此

无法直接计算生成氯气的体积，故B错误；C项，d电极发生的变化Cu→CuCl 是氧化反应，故d极为阳极，d极反应式为Cu＋Cl－－e－===CuCl，故C错误；D 项，d电极先产生白色沉淀(CuCl)，白色沉淀逐渐转变成橙黄色沉淀(CuOH)，发生的反应是CuCl＋OH－===CuOH＋Cl－，故D正确。

12．解析：选B 开关连接用电器时，为原电池，根据电子流向知，镍电极为正极，发生还原反应；开关连接充电器时，镍电极为阳极，发生的电极反应为

Ni(OH)

2＋OH－－e－===NiO(OH)＋H

2

O。A.放电时，为原电池，电解质溶液中阴离子

向负极移动，所以OH－移向碳电极，错误；B.放电时，负极上氢气发生氧化反应，

电极反应式为H

2＋2OH－－2e－===2H

2

O，正确；C.碳电极为负极，该电池充电时，

碳电极应与电源的负极相连，错误；D.充电时，阳极上发生氧化反应，即Ni(OH)

2

＋OH－－e－===NiO(OH)＋H

2

O，错误。

13．解析：(1)①铝能与强碱溶液反应产生氢气，有气泡冒出，反应为2Al

＋2OH－＋2H

2O===2AlO－

2

＋3H

2

↑；②Al(OH)

3

具有两性，既能与强碱反应也能与强

酸反应生成盐和水，碱洗槽液中有AlO－

2，故应通入CO

2

来回收Al(OH)

3

，发生反

应2AlO－

2＋3H

2

O＋CO

2

===2Al(OH)

3

↓＋CO2－

3

或CO

2

＋2H

2

O＋AlO－

2

===HCO－

3

＋Al(OH)

3

↓；若加HNO

3

，生成的沉淀还会继续溶解；③铝为阳极，发生氧化反应，表面形

成氧化膜，应有水参加，电极反应式为2Al＋3H

2O－6e－===Al

2

O

3

＋6H＋。(2)电镀

铜时用铜作阳极，阳极上铜被氧化，电解质溶液浓度不变，用铜作电极可及时补

充电镀液中消耗的Cu2＋，保持其浓度恒定，采用石墨不能补充Cu2＋。(3)A项，铁管中含有碳，在潮湿的环境中形成原电池而腐蚀，与电化学腐蚀有关，正确；B项，船壳镶入锌，锌与铁形成原电池，锌作负极，铁作正极，原电池中负极被腐蚀，正极被保护，正确；C项，银表面形成黑色物质是直接发生的化学反应，没有形成原电池，与电化学腐蚀无关，错误；D项，镀层受损后，铁和银在潮湿的环境中构成原电池，铁作负极，被腐蚀，与电化学腐蚀有关，正确。(4)①减缓铁的腐蚀，使铁作电解池中的阴极，连接N；②若X为锌，可以让铁和锌构成原电池，Fe作正极被保护，所以连接M。

答案：(1)①氢气②B ③2Al＋3H

2O－6e－===Al

2

O

3

＋6H＋

(2)补充溶液中消耗的Cu2＋，保持溶液中Cu2＋浓度恒定

(3)ABD (4)①N ②M

14．解析：(1)甲池为原电池，通入CH

3OH的电极为负极，电极反应式为CH

3

OH

－6e－＋8OH－===CO2－

3＋6H

2

O。(2)乙池中电解AgNO

3

溶液，其中C作阳极，Ag作阴

极，总反应式为4AgNO

3＋2H

2

O=====

通电

4Ag＋O

2

↑＋4HNO

3

。(3)根据各电极上转移的电

子数相同，得n(Ag)＝4n(O2)＝2n(Cu)，故V(O2)＝1

4

×

5.40

108

×22.4 L＝0.28 L＝

280 mL，m(Cu)＝1

2

×

5.40

108

×64 g＝1.60 g。(4)若丙中电极不变，将其溶液换成

NaCl溶液，根据丙中总反应2NaCl＋2H

2O=====

通电

2NaOH＋H

2

↑＋Cl

2

↑，则溶液pH增

大，而甲中总反应为2CH

3OH＋3O

2

＋4KOH=====

通电

2K

2

CO

3

＋6H

2

O，溶液pH减小。

答案：(1)原电池CH

3OH－6e－＋8OH－===CO2－

3

＋6H

2

O

(2)阳极4AgNO

3＋2H

2

O=====

通电

4Ag＋O

2

↑＋4HNO

3

(3)280 D 1.60 (4)减小增大

15．解析：E、F分别为短周期相邻两种活泼金属元素的单质，且E能与NaOH 溶液反应，则E为Al，F为Mg。(1)Al、Mg、NaOH溶液组成的原电池中，Al失

去电子被氧化生成AlO－

2

，则E(Al)电极为负极，F(Mg)电极为正极；甲池和中间U形管均形成电解池，根据电极的连接方式可知，电极A为阳极。(2)U形管是电解池装置，D极连接Al电极(负极)，作阴极，故电极C为阳极，Cl－在阳极上发

生氧化反应生成Cl

2，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl

2

↑。(3)电极C上Cl－发生

氧化反应生成Cl

2，Cl

2

通过导管进入淀粉-KI溶液，发生反应：2KI＋Cl

2

===2KCl

＋I

2，反应生成的I

2

使淀粉溶液变蓝，故a烧杯中溶液会变蓝。(4)甲池中A、B

电极材料均为石墨，是惰性电极，电解CuSO

4

溶液时，阴极上Cu2＋放电生成Cu，

阳极上H

2O放电生成O

2

和H＋，故电池总反应为2Cu2＋＋2H

2

O=====

电解

2Cu＋O

2

↑＋4H＋。

答案：(1)电解池阳极(2)阳极2Cl－－2e－===Cl

2

↑(3)a

(4)2Cu2＋＋2H

2O=====

电解

2Cu＋O

2

↑＋4H＋