2021届高考化学一轮复习过关训练：电化学 【解析版】

电化学
1．有人设想以N2和H2为反应物，以溶有物质A的稀盐酸为电解质溶液，制造出一种新型燃料电池，装置如图所示，下列有关说法正确的是(　　)

A．通入N2的一极的电极反应式为N2＋6e－＋6H＋===2NH3
B．通入H2的一极的电极反应式为H2＋2e－===2H＋
C．物质A是NH4Cl
D．反应过程中左边区域溶液的pH逐渐减小
解析：选C　A项，本题以N2和H2为反应物形成新型燃料电池，两者反应生成NH3，考生易忽视在稀盐酸存在下，NH3会继续与HCl反应生成NH4Cl。正极发生还原反应，即N2被还原为NH，电极反应式为N2＋6e－＋8H＋===2NH，错误。B项，放电过程中，通入H2的电极为负极，H2失去电子，发生氧化反应，电极反应式为H2－2e－===2H＋，错误。C项，根据负极和正极的电极反应式可得到电池总反应式为N2＋3H2＋2HCl===2NH4Cl，因此物质A为NH4Cl，正确。D项，正极消耗H＋，则反应过程中左边区域溶液的pH逐渐增大，错误。

2.(2019·全国卷Ⅲ)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(3D­Zn)可以高效沉积ZnO的特点，设计了采用强碱性电解质的3D­Zn—NiOOH二次电池，结构如图所示。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
[解析]　三维多孔海绵状Zn为多孔结构，具有较高的表面积，所沉积的ZnO分散度高，A项正确；二次电池充电时作为电解池使用，阳极发生氧化反应，元素化合价升高，原子失去电子，阳极反应为Ni(OH)2(s)＋OH－(aq)－e－===NiOOH(s)＋H2O(l)，B项正确；二次电池放电时作为原电池使用，负极发生氧化反应，元素化合价升高，原子失去电子，由电池总反应可知负极反应为Zn(s)＋2OH－(aq)－2e－===ZnO(s)＋H2O(l)，C项正确；二次电池放电时作为原电池使用，阴离子从正极区向负极区移动，D项错误。
[答案]　D
3.(2019·山东八校联考)熔融碳酸盐燃料电池是一种高温电池(600～700 ℃)，具有效率高、噪声低、无污染等优点。熔融碳酸盐燃料电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　)

A．电池工作时，熔融碳酸盐只起到导电的作用
B．负极反应式为H2－2e－＋CO===CO2＋H2O
C．电子流向：电极a→负载→电极b→熔融碳酸盐→电极a
D．电池工作时，外电路中通过0.2 mol电子，消耗3.2 g O2
解析：选B　电池工作时，负极反应式：H2－2e－＋CO===CO2＋H2O，正极反应式：O2＋4e－＋2CO2===2CO，故熔融碳酸盐不仅起到导电的作用，还参与了电极反应，A项错误，B项正确；电子只能在电极和外电路中移动，不会通过熔融碳酸盐，C项错误；根据正极的反应式可知，外电路中通过0.2 mol电子，消耗氧气的物质的量为0.05 mol，质量为1.6 g，D项错误。
4．(2019·昆明摸底)一种太阳能储能电池的工作原理如图所示，已知锂离子电池的总反应为Li1－xNiO2＋xLiC6LiNiO2＋xC6。下列说法错误的是(　　)

A．该锂离子电池为二次电池
B．该锂离子电池充电时，n型半导体作为电源正极
C．该锂离子电池放电时，Li＋从a极移向b极
D．该锂离子电池放电时，b极上发生还原反应，电极反应式为Li1－xNiO2＋xe－＋xLi＋===LiNiO2
解析：选B　根据图示可知该储能电池左边为太阳能电池，右边为锂离子电池。结合锂离子电池总反应可知：放电时a极为负极，b极为正极；充电时a极为阴极，b极为阳极。题图所示锂离子电池能实现充电和放电，为二次电池，A项正确；电池充电时a极为阴极，则n型半导体为电源负极，B项错误；电池放电时，Li＋从负极向正极移动，即Li＋从a极向b极移动，C项正确；电池放电时，b极为正极，发生还原反应，其电极反应式为Li1－xNiO2＋xe－＋xLi＋===LiNiO2，D项正确。
5．(2019·辽宁五校联考)高压直流电线路的瓷绝缘子经日晒雨淋容易出现铁帽腐蚀现象，在铁帽上加锌环能有效防止铁帽腐蚀，防护原理如图所示。下列说法错误的是(　　)

A．通电时，锌环是阳极，发生氧化反应
B．通电时，阴极上的电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
C．断电时，锌环上的电极反应为Zn2＋＋2e－===Zn
D．断电时，仍能防止铁帽被腐蚀
解析：选C　通电时，锌环与电源正极相连，作阳极，发生氧化反应，A项正确；通电时，铁帽为阴极，发生还原反应：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，B项正确；断电时，形成原电池，锌环为负极，发生氧化反应：Zn－2e－===Zn2＋，C项错误；断电时，形成原电池，铁帽为正极，此为牺牲阳极的阴极保护法，仍能防止铁帽被腐蚀，D项正确。
6．直接煤空气燃料电池原理如图所示，下列说法错误的是(　　)

A．随着反应的进行，氧化物电解质的量不断减少
B．负极的电极反应式为C＋2CO －4e－===3CO2↑
C．电极X为负极，O2－向X极迁移
D．直接煤空气燃料电池的能量效率比煤燃烧发电的能量效率高
解析：选A　氧化物电解质的量不会减少，在电极Y上O2得到电子生成O2－不断在补充，A项错误；由原理图分析可知，其负极反应式为C＋2CO －－4e－===3CO2↑，B项正确；原电池内部的阴离子向负极移动，C项正确；直接煤空气燃料电池是把化学能直接转化为电能，而煤燃烧发电是把化学能转化为热能，再转化为电能，其中能量损耗较大，D项正确。
7．某种熔融碳酸盐燃料电池以Li2CO3、K2CO3 为电解质、以CH4 为燃料时，该电池工作原理如图。下列说法正确的是(　　 )
A．Li＋、K＋移向左侧电极
B．外电路中电子由右侧电极移向左侧电极
C．通入1 mol气体A时，左侧电极上生成5 mol CO2
D．相同条件下，通入气体B与气体C的体积比为2∶1
解析：选C　该原电池为甲烷燃料电池，通入燃料的电极为负极，通入氧化剂的电极为正极，负极反应式为CH4＋4CO－8e－===5CO2＋2H2O，正极反应式为O2＋2CO2＋4e－===2CO，负极上产生的二氧化碳可以为正极所利用，所以A是负极，B是正极。原电池放电时，阳离子向正极移动，Li＋、K＋向右侧电极移动，A错误；外电路中电子由负极流向正极，即从左侧电极移向右侧电极，B错误；由正、负极反应式可知，通入1 mol CH4气体时，左侧电极上生成5 mol CO2，C正确；相同条件下，通入气体B与气体C的体积比为1∶2，D错误。
8．某新型电池，以NaBH4(B的化合价为＋3价)和H2O2作原料，负极材料采用Pt，正极材料采用MnO2(既作电极材料又对该极的电极反应具有催化作用)，该电池可用作卫星、深水勘探等无空气环境电源，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是(　　)

A．每消耗3 mol H2O2，转移6 mol e－
B．电池工作时Na＋从b极区移向a极区
C．a极上的电极反应式为BH＋8OH－－8e－===BO＋6H2O
D．b极材料是MnO2，该电池总反应方程式：
NaBH4＋4H2O2===NaBO2＋6H2O
解析：选B　由图中信息可知，NaBH4是还原剂，其在负极上被氧化为BO，电极反应式为BH＋8OH－－8e－===BO＋6H2O，H2O2是氧化剂，其在正极上被还原为OH－，电极反应式为4H2O2＋8e－===8OH－，该电池总反应方程式为NaBH4＋4H2O2===NaBO2＋6H2O。所以电极a是负极、电极b是正极。每消耗3 mol H2O2，O元素的化合价从－1降到－2，故转移6 mol e－，电池工作时Na＋从负极区移向正极区，由此知A、C、D项正确，B项错误。
9．锂空气电池是一种新型的二次电池，其放电时的工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　)

A．放电时，电解液中Li＋由多孔电极迁移向锂电极
B．放电时，负极发生还原反应
C．充电时，阳极的反应式为Li2O2－2e－===2Li＋＋O2↑
D．电池中的电解液可以是有机电解液或稀盐酸等
解析：选C　放电时，锂电极作负极，多孔电极作正极，电解液中阳离子移向正极，所以Li＋由锂电极迁移向多孔电极，故A错误；该电池放电时，负极发生氧化反应，故B错误；充电时，阳极的反应式为Li2O2－2e－===2Li＋＋O2↑，故C正确；金属锂与稀盐酸发生反应，所以电池中的电解液不可以是稀盐酸，故D错误。
10．市售一种可充电电池，由LaNi5H6、NiO(OH)、KOH溶液组成。LaNi5H6＋6NiO(OH)LaNi5＋6Ni(OH)2有关该电池的叙述正确的是(　　)
A．放电时，负极反应为
LaNi5H6＋6OH－－6e－===LaNi5＋6H2O
B．放电时，负极材料是Ni(OH)2
C．充电时，阴极反应为
Ni(OH)2＋OH－－e－===NiO(OH)＋H2O
D．充电时，电池负极接充电器电源的正极
解析：选A　放电时为原电池，负极发生氧化反应，LaNi5H6＋6OH－－6e－===LaNi5＋6H2O，A正确；放电时，负极材料是LaNi5H6，B错误；充电时为电解池，阴极发生还原反应，LaNi5＋6H2O＋6e－===LaNi5H6＋6OH－，C错误；充电时电解池的阴极应与电源的负极相连，即电池负极接充电器电源的负极，D错误。
11．据报道，我国钒电池研究获得重大突破，未来十年市场有望突破1 000亿美元。某钒电池反应为2VCl2＋BrCl2VCl3＋Br－，电极均为惰性材料，储液罐里存有反应物和酸性电解质溶液，模拟装置如图所示。下列说法不正确的是(　　)

A．放电时，Ⅰ极的电极反应式为VCl2－e－＋Cl－===VCl3
B．放电时，H＋由交换膜右侧向左侧迁移
C．充电时，Ⅰ极与电源负极相连，发生还原反应
D．充电时，Ⅱ极的电极反应式为
2Cl－＋Br－－2e－===BrCl
解析：选B　Ⅰ极为负极，由钒电池反应式可知，放电时VCl2在负极失电子生成VCl3，电极反应式为VCl2－e－＋Cl－===VCl3，故A正确；H＋是阳离子，放电时H＋移向正极，所以H＋由交换膜左侧向右侧迁移，故B错误；Ⅰ极为负极，充电时连接电源的负极构成电解池的阴极，发生还原反应，故C正确；Ⅱ极为原电池的正极，充电时为电解池的阳极，电极反应式为2Cl－＋Br－－2e－===BrCl，故D正确。
12.(2016·全国卷Ⅰ)三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na＋和SO可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。下列叙述正确的是(　　)

A．通电后中间隔室的SO离子向正极迁移，正极区溶液pH增大
B．该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品
C．负极反应为2H2O－4e－===O2＋4H＋，负极区溶液pH降低
D．当电路中通过1 mol电子的电量时，会有0.5 mol的O2生成
[解析]　A项正极区发生的反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，由于生成H＋，正极区溶液中阳离子增多，故中间隔室的SO向正极迁移，正极区溶液的pH减小。B项负极区发生的反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，阴离子增多，中间隔室的Na＋向负极迁移，故负极区产生NaOH，正极区产生H2SO4。C项由B项分析可知，负极区产生OH－，负极区溶液的pH升高。D项正极区发生的反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，当电路中通过1 mol电子的电量时，生成0.25 mol O2。
[答案]　B
13．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．阳极的电极反应式为Cl－＋2OH－－2e－===ClO－＋H2O
C．阴极的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
D．除去CN－的反应为2CN－＋5ClO－＋2H＋===N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋H2O
解析：选D　阳极要产生ClO－，则铁只能作阴极，不能作阳极，否则就是活性电极铁失电子，A正确；阳极是Cl－失电子产生ClO－，Cl的化合价升高，故在阳极发生氧化反应，又知该溶液呈碱性，B正确；阴极是H＋得电子产生H2，溶液呈碱性，C正确；溶液呈碱性，反应物中不该有H＋，故除去CN－的反应为2CN－＋5ClO－＋H2O===N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋2OH－，D错误。
14．(2019·武汉调研)某化学课外活动小组拟用铅蓄电池进行电絮凝净水的实验探究，设计的实验装置如图所示，下列叙述正确的是(　　)

A．Y极的电极反应：Pb－2e－===Pb2＋
B．铅蓄电池工作时SO向Y极移动
C．电解池中发生的反应仅有2Al＋6H2O2Al(OH)3＋3H2↑
D．每消耗103.5 g Pb，理论上电解池阴极上有0.5 mol H2生成
解析：选D　根据电解池中Fe电极上H2O转化为H2，发生还原反应，知Fe电极为阴极，故X极为负极，Y极为正极，Y极的电极反应为PbO2＋2e－＋4H＋＋SO===PbSO4＋2H2O，A项错误；原电池中阴离子向负极移动，因此铅蓄电池工作时SO向X极移动，B项错误；根据题图可知Al电极上既有铝离子生成，又有氧气放出，说明铝电极上发生的氧化反应有两个：Al－3e－===Al3＋、2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，因此电解池中发生的反应有2Al＋6H2O2Al(OH)3＋3H2↑、2H2O2H2↑＋O2↑，C项错误；原电池负极发生反应：Pb－2e－＋SO===PbSO4，电解池阴极发生反应：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，由题图可知原电池和电解池串联，因此各电极上转移电子数相等，由此可得关系式：Pb～H2，每消耗103.5 g Pb，理论上阴极生成H2的物质的量n(H2)＝n(Pb)＝＝0.5 mol，D项正确。
15　(2018·全国卷Ⅰ)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。示意图如下所示，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：
①EDTA­Fe2＋－e－===EDTA­Fe3＋
②2EDTA­Fe3＋＋H2S===2H＋＋S＋2EDTA­Fe2＋

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EDTA­Fe3＋/EDTA­Fe2＋，溶液需为酸性
[解析]　由题中信息可知，石墨烯电极发生氧化反应，为电解池的阳极，则ZnO@石墨烯电极为阴极。由题图可知，电解时阴极反应式为CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2O，A项正确；将阴、阳两极反应式合并可得总反应式为CO2＋H2S===CO＋H2O＋S，B项正确；阳极接电源正极，电势高，阴极接电源负极，电势低，故石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的高，C项错误；Fe3＋、Fe2＋只能存在于酸性溶液中，D项正确。
[答案]　C
16．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同时得到某种副产品。其供电装置和电解装置如图所示(电极材料均为惰性电极)。下列说法不正确的是(　　)

A．为了达到目的，需将m电极与a电极相连，n电极与b电极相连
B．甲装置中正极的电极反应式为O2＋4e－＋2CO2===2CO
C．电解池左侧应为阴离子交换膜，右侧为阳离子交换膜
D．A口进入的是稀NaOH溶液，作用是增强溶液的导电性；C口流出的是较浓的硫酸
解析：选C　甲装置为燃料电池，其中m电极为负极，n电极为正极；乙装置为电解池，结合题意和题图可知，A口进入的应是稀NaOH溶液，a电极为阴极，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，B口放出的气体为H2，产生的OH－与Na＋结合成NaOH，实现NaOH的再生，因此，电解池左侧为阳离子交换膜，这样才能使Na2SO3溶液中的Na＋顺利通过。b电极为电解池的阳极，SO有强还原性，在阳极失电子，生成SO，所以C口流出的是较浓的硫酸，综上分析，C错误。
17．氮氧化物(NOx)是有毒的大气污染物，研究发现，可以采用如图装置有效去除氮的氧化物，下列说法正确的是(　　)

A．Pt电极Ⅰ为电解池的阳极
B．电解过程中，质子由左极室移向右极室
C．电解过程中，左极室pH会逐渐减小
D．若NOx为NO，转移1 mol电子时吸收塔中可以生成1 mol HSO
解析：选D　根据图示，可以得出HSO得到电子被还原为S2O，所以Pt电极Ⅰ为电解池的阴极，Pt电极Ⅱ为电解池的阳极，A错误；质子在电解池中向阴极移动，即由右极室移向左极室，B错误；电解过程中，Pt电极Ⅰ上发生的反应为2HSO＋2e－＋2H＋===S2O＋2H2O，Pt电极Ⅱ上发生反应：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，H＋通过质子交换膜移向左极室，但左极室中消耗的H＋和从右极室移动过来的H＋一样多，且不断生成水，所以pH会逐渐增大，C错误；根据得失电子守恒，可得关系式NO～2HSO，故D正确。
18.H3BO3可以通过电解NaB(OH)4溶液的方法制备，其工作原理如图所示。下列叙述错误的是(　　)

A．M室发生的电极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
B．N室中：a%