資源簡介

命題區(qū)間九　電化學(xué)基礎(chǔ)
(選擇題每小題4分，第7題4分，共36分)
新型化學(xué)電源
1．(2024·安徽卷T11仿真題)南開大學(xué)陳軍團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)出一種以兩性羥基乙酸鋁[AlAc(OH)2(H2O)3]為電解質(zhì)的二次電池。兩性羥基乙酸鋁具有H＋和OH－雙極電離能力，該電池充電時(shí)的原理如下圖所示，下列說法錯(cuò)誤的是(　　)
[A]放電時(shí)，N極發(fā)生還原反應(yīng)
[B]放電時(shí)，負(fù)極的電極反應(yīng)式為H2AQ－2e－===AQ＋2H＋
[C]充電時(shí)，電極M連接電源負(fù)極
[D]充電時(shí)，當(dāng)兩性羥基乙酸鋁電離出2 mol H＋時(shí)，陽極板質(zhì)量增加2 g
2．(2023·全國乙卷)室溫鈉 硫電池被認(rèn)為是一種成本低、比能量高的能源存儲(chǔ)系統(tǒng)。一種室溫鈉 硫電池的結(jié)構(gòu)如圖所示。將鈉箔置于聚苯并咪唑膜上作為一個(gè)電極，表面噴涂有硫黃粉末的炭化纖維素紙作為另一電極。工作時(shí)，在硫電極發(fā)生反應(yīng)：e－―→Na2Sx
下列敘述錯(cuò)誤的是(　　)
[A]充電時(shí)Na＋從鈉電極向硫電極遷移
[B]放電時(shí)外電路電子流動(dòng)的方向是a→b
[C]放電時(shí)正極反應(yīng)為2Na＋＋S8＋2e－―→Na2Sx
[D]炭化纖維素紙的作用是增強(qiáng)硫電極導(dǎo)電性能
3．(2024·新課標(biāo)卷T6仿真題)某大學(xué)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)海泥細(xì)菌電池的電壓可以高達(dá)0.8 V，在這種海水/海泥界面存在的天然電壓驅(qū)動(dòng)下，海泥細(xì)菌產(chǎn)生的電子可以源源不斷的傳輸出來，持續(xù)產(chǎn)生電能。下列說法錯(cuò)誤的是(　　)
[A]電極電勢(shì)：A＜B
[B]天然的海泥層和海水層分別為負(fù)極和正極的導(dǎo)電介質(zhì)
[C]海泥層可發(fā)生反應(yīng)：CH2O－4e－＋H2O===CO2＋4H＋
[D]海水層/海泥層天然界面作為“質(zhì)子交換膜材料”，不需要任何人工膜材料
電解原理在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用
4．(2023·遼寧卷)某無隔膜流動(dòng)海水電解法制H2的裝置如圖所示，其中高選擇性催化劑PRT可抑制O2產(chǎn)生。下列說法正確的是(　　)
[A]b端電勢(shì)高于a端電勢(shì)
[B]理論上轉(zhuǎn)移2 mol e－生成
[C]電解后海水pH下降
[D]陽極發(fā)生：Cl－＋H2O－2e－===HClO＋H＋
5．(2024·湖南卷T10仿真題)鈣介導(dǎo)下電化學(xué)合成氨的原理如圖所示，已知鈣元素的轉(zhuǎn)化途徑為Ca2+→Ca→CaxNyHz→Ca2+。
下列說法正確的是(　　)
[A]陰極區(qū)的電極反應(yīng)式為H2－2e－＋2C2H5O－===2C2H5OH
[B]理論上每產(chǎn)生17 g NH3消耗3 mol C2H5OH
[C]鈣離子在該合成氨過程中的作用是活化N2
[D]電解質(zhì)溶液可換為含有少量乙醇的水溶液
6．(2023·北京卷)回收利用工業(yè)廢氣中的CO2和SO2，實(shí)驗(yàn)原理示意圖如下。
下列說法不正確的是(　　)
[A]廢氣中SO2排放到大氣中會(huì)形成酸雨
[B]裝置a中溶液顯堿性的原因是的水解程度大于的電離程度
[C]裝置a中溶液的作用是吸收廢氣中的CO2和SO2
[D]裝置b中的總反應(yīng)為＋CO2＋H2O
7．(4分)利用膜電解技術(shù)(裝置如圖所示)，以Na2CrO4為主要原料制備Na2Cr2O7的總反應(yīng)方程式為4Na2CrO4＋4H2O2Na2Cr2O7＋4NaOH＋2H2↑＋O2↑。則Na2Cr2O7在________(填“陰”或“陽”)極室制得，電解時(shí)通過膜的離子主要為___________________________________________________________。
金屬的腐蝕與防護(hù)
8．將金屬M(fèi)連接在鋼鐵設(shè)施表面，可減緩水體中鋼鐵設(shè)施的腐蝕。在如圖所示的情境中，下列有關(guān)說法正確的是(　　)
[A]陰極的電極反應(yīng)式為Fe－2e－===Fe2+
[B]金屬M(fèi)的活動(dòng)性比Fe的活動(dòng)性弱
[C]鋼鐵設(shè)施表面因積累大量電子而被保護(hù)
[D]鋼鐵設(shè)施在河水中的腐蝕速率比在海水中的快
9．驗(yàn)證犧牲陽極的陰極保護(hù)法，實(shí)驗(yàn)如下(燒杯內(nèi)均為經(jīng)過酸化的3% NaCl溶液)。
① 在Fe表面生成藍(lán)色沉淀
② 試管內(nèi)無明顯變化
③ 試管內(nèi)生成藍(lán)色沉淀
下列說法不正確的是(　　)
[A]對(duì)比②③，可以判定Zn保護(hù)了Fe
[B]對(duì)比①②，K3[Fe(CN)6]可能將Fe氧化
[C]驗(yàn)證Zn保護(hù)Fe時(shí)不能用①的方法
[D]將Zn換成Cu，用①的方法可判斷Fe比Cu活潑高考真題衍生卷·命題區(qū)間九
角度一
1．D　[由圖可知，充電時(shí)，與直流電源負(fù)極相連的電極M為陰極，酸性條件下AQ在陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成H2AQ，電極N為陽極，堿性條件下氫氧化鎳在陽極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成堿式氧化鎳和水；則放電時(shí)，電極M為原電池的負(fù)極，H2AQ在負(fù)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成AQ和氫離子，電極N為原電池正極，水分子作用下堿式氧化鎳在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氧化鎳和氫氧根離子。A．由分析可知，放電時(shí)，電極N為正極，水分子作用下堿式氧化鎳在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氧化鎳和氫氧根離子，故A正確；B．由分析可知，放電時(shí)，電極M為原電池的負(fù)極，H2AQ在負(fù)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成AQ和氫離子，電極反應(yīng)式為H2AQ－2e－===AQ＋2H＋，故B正確；C．由分析可知，充電時(shí)，與直流電源負(fù)極相連的電極M為陰極，故C正確；D．由分析可知，充電時(shí)，電極N為陽極，堿性條件下氫氧化鎳在陽極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成堿式氧化鎳和水，電極反應(yīng)式為Ni(OH)2－e－＋OH－===NiO(OH)＋H2O，則當(dāng)兩性羥基乙酸鋁電離出2 mol氫離子時(shí)，電路中轉(zhuǎn)移2 mol e－，陽極板質(zhì)量減少2 g，故D錯(cuò)誤。]
2．A　[由題給硫電極上發(fā)生的反應(yīng)，可知放電時(shí)硫電極為正極，則充電時(shí)硫電極為陽極，陽離子向陰極移動(dòng)，A敘述錯(cuò)誤；放電時(shí)，外電路的電子由負(fù)極移向正極，即由鈉電極移向硫電極，B敘述正確；放電時(shí)，硫電極為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，根據(jù)正極得電子及題中所給正極產(chǎn)物，即可寫出正極的電極反應(yīng)，C敘述正確；炭化纖維素紙是一種具有高導(dǎo)電性能的材料，使用炭化纖維素紙可以增強(qiáng)硫電極的導(dǎo)電性能，D敘述正確。]
3．A　[由圖示可知，電極A上氧氣轉(zhuǎn)化成水，氧元素化合價(jià)降低，發(fā)生還原反應(yīng)，即電極A為正極，則電極B為負(fù)極。A．電極A為正極，電極B為負(fù)極，正極電勢(shì)高于負(fù)極電勢(shì)，所以電極電勢(shì)：A＞B，故A錯(cuò)誤；B．電極A為正極，電極B為負(fù)極，天然的海泥層和海水層分別為負(fù)極和正極的導(dǎo)電介質(zhì)，故B正確； C．由圖示可知，海泥層CH2O轉(zhuǎn)化為CO2，所以海泥層可發(fā)生反應(yīng)：CH2O－4e－＋H2O===CO2＋4H＋，故C正確； D．負(fù)極電極反應(yīng)式為HS－－2e－===S＋H＋，生成的H＋向正極移動(dòng)，即H＋從海泥層通過交接面向海水層移動(dòng)，所以海水層/海泥層天然界面作為“質(zhì)子交換膜材料”，不需要任何人工膜材料，故D正確。]
角度二
4．D　[該電解池裝置中，鈦網(wǎng)電極上發(fā)生的電極反應(yīng)為Cl－＋H2O－2e－===HClO＋H＋，抑制了氧氣生成，Cl－失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，為電解池的陽極，故a為電源正極；鈦箔電極上發(fā)生的電極反應(yīng)為2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，H2O得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)，為電解池的陰極，故b為電源負(fù)極。根據(jù)上述分析可知，a端電勢(shì)高于b端電勢(shì)，A錯(cuò)誤；根據(jù)陰極的電極反應(yīng)可知，理論上每轉(zhuǎn)移2 mol e－生成1 mol (即2 g)H2，B錯(cuò)誤；電池總反應(yīng)為2H2O＋Cl－H2↑＋HClO＋OH－，電解后的海水呈堿性，pH增大，C錯(cuò)誤；由上述分析可知，陽極反應(yīng)為Cl－＋H2O－2e－===HClO＋H＋，D正確。]
5．C　[由圖可知，與直流電源正極相連的左側(cè)電極為電解池的陽極，氫氣在陽極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氫離子，氫離子與C2H5O－結(jié)合生成乙醇，乙醇又解離生成氫離子和C2H5O－，右側(cè)電極為陰極，鈣離子在陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成鈣，鈣與氮?dú)夥磻?yīng)生成CaxNyHz，CaxNyHz與氫離子反應(yīng)生成鈣離子和氨，則電解的總反應(yīng)為鈣離子和乙醇催化作用下氮?dú)夂蜌錃怆娊馍砂薄．由分析可知，與直流電源正極相連的左側(cè)電極為電解池的陽極，氫氣在陽極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氫離子，氫離子與C2H5O－結(jié)合生成乙醇，電極反應(yīng)式為H2－2e－＋2C2H5O－===2C2H5OH，故A錯(cuò)誤；B．由分析可知，電解的總反應(yīng)為鈣離子和乙醇催化作用下氮?dú)夂蜌錃怆娊馍砂保瑒t陰極區(qū)生成氨時(shí)，催化劑乙醇的量沒有變化，故B錯(cuò)誤；C．鈣離子的作用是活化氮?dú)猓蔆正確；D．鈣能與水反應(yīng)生成氫氧化鈣和氫氣，所以電解質(zhì)溶液不能換為含有少量乙醇的水溶液，故D錯(cuò)誤。]
6．C　[SO2是酸性氧化物，廢氣中SO2排放到大氣中會(huì)形成硫酸型酸雨，A正確；裝置a中溶液的溶質(zhì)為NaHCO3，溶液顯堿性，說明的水解程度大于其電離程度，B正確；裝置a中NaHCO3溶液的作用是吸收SO2氣體，CO2與NaHCO3溶液不反應(yīng)，不能吸收CO2，C錯(cuò)誤；由電解池陰極和陽極反應(yīng)可知，裝置b中總反應(yīng)為＋CO2＋H2O，D正確。]
7．解析：由4Na2CrO4＋4H2O2Na2Cr2O7＋4NaOH＋2H2↑＋O2↑可知，電解過程中實(shí)質(zhì)是電解水，陽極上H2O失去電子生成H＋和O2，陰極上H＋得到電子生成H2，由＋H2O可知在陽極室中制得，即Na2Cr2O7在陽極室產(chǎn)生；電解過程中，陰極發(fā)生反應(yīng)4H2O＋4e－===4OH－＋2H2↑，為保持溶液呈電中性，Na＋通過離子交換膜移向陰極。
答案：(每空2分)陽　Na＋
角度三
8．C　[根據(jù)圖示可知金屬M(fèi)失電子，為原電池的負(fù)極(圖示為陽極)，鋼鐵設(shè)施為原電池的正極(圖示為陰極)，此方法屬于犧牲陽極法。該裝置中陰極發(fā)生還原反應(yīng)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；金屬M(fèi)被氧化，即金屬活動(dòng)性：M>Fe，B項(xiàng)錯(cuò)誤；鋼鐵設(shè)施為原電池的正極，表面積累大量電子而被保護(hù)，C項(xiàng)正確；海水中含有大量的NaCl等電解質(zhì)，而河水中電解質(zhì)較少，故鋼鐵設(shè)施在河水中的腐蝕速率比在海水中的慢，D項(xiàng)錯(cuò)誤。]
9．D　[②中Zn作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)生成Zn2+，F(xiàn)e作正極被保護(hù)，所以向取出的少量Fe附近的溶液中滴入鐵氰化鉀溶液，試管內(nèi)無明顯變化。但③中沒有Zn保護(hù)Fe，F(xiàn)e在酸性環(huán)境中發(fā)生化學(xué)腐蝕，F(xiàn)e被氧化生成Fe2+，所以向取出的少量Fe附近的溶液中滴入鐵氰化鉀溶液，生成藍(lán)色沉淀，對(duì)比②③可知Zn保護(hù)了Fe，A項(xiàng)正確。①與②的區(qū)別在于前者是將鐵氰化鉀溶液直接滴入燒杯中，而后者是在取出的少量Fe附近的溶液中滴加鐵氰化鉀溶液，①中出現(xiàn)了藍(lán)色沉淀，說明有Fe2+生成，對(duì)比分析可知，可能是鐵氰化鉀氧化Fe生成了Fe2+，B項(xiàng)正確。通過上述分析可知，驗(yàn)證Zn保護(hù)Fe時(shí)不能用①的方法，C項(xiàng)正確。若將Zn換成Cu，用①的方法鐵氰化鉀溶液仍會(huì)將Fe氧化為Fe2+，在鐵的表面同樣會(huì)生成藍(lán)色沉淀，所以無法判斷Fe2+是不是負(fù)極產(chǎn)物，即無法判斷Fe與Cu的活潑性，D項(xiàng)錯(cuò)誤。]

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