2022屆高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 專題七 電化學(xué)基礎(chǔ)專題強(qiáng)化練1下列做法有利于金屬防護(hù)的是()A鋼鐵零件表面進(jìn)行烤藍(lán)處理B將鋼鐵制成的閘門與直流電源正極相連C菜刀切菜后不洗凈就放回刀架D埋在地下的鋼管與銅塊相連解析：A項(xiàng)，鋼鐵零件容易生銹，如果將鋼鐵零件的表面進(jìn)行烤藍(lán)處理，就能大大增強(qiáng)抗蝕能力，延長使用壽命，正確；B項(xiàng)，鋼鐵制成的閘門與直流電源的正極相連，閘門成為電解池的陽極，加速其腐蝕，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，菜刀切菜后不洗凈，容易發(fā)生吸氧腐蝕，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，鐵比銅活潑，當(dāng)埋在地下的鋼管與銅塊相連時(shí)，鋼管成為原電池的負(fù)極，加快了腐蝕，應(yīng)該與比鐵活潑的金屬如鋅塊相連，錯(cuò)誤。答案：A2(2018·泉州一模)鋰空氣電池是一種新型的二次電池，其放電時(shí)的工作原理如下圖所示。下列說法正確的是()A電解液中，Li由多孔電極遷移向鋰電極B該電池放電時(shí)，負(fù)極發(fā)生了還原反應(yīng)C充電時(shí)，電池正極的反應(yīng)式為Li2O2=2LiO22eD電池中的電解液可以是有機(jī)電解液或稀鹽酸等解析：鋰電極作負(fù)極，多孔電極作正極，電解液中，陽離子移向陰極，所以Li由鋰電極遷移向多孔電極，故A錯(cuò)誤；該電池放電時(shí)，負(fù)極發(fā)生了氧化反應(yīng)，故B錯(cuò)誤；充電時(shí)，電池正極的反應(yīng)式為Li2O2=2LiO22e，故C正確；金屬鋰與稀鹽酸發(fā)生反應(yīng)，所以電池中的電解液不可以是稀鹽酸，故D錯(cuò)誤。答案：C3(2017·海南卷)一種電化學(xué)制備NH3的裝置如圖所示，圖中陶瓷在高溫時(shí)可以傳輸H。下列敘述錯(cuò)誤的是()APd電極b為陰極B陰極的反應(yīng)式為N26H6e=2NH3CH由陽極向陰極遷移D陶瓷可以隔離N2和H2解析：A項(xiàng)，此裝置為電解池，總反應(yīng)是N23H2=2NH3，Pd電極b上是氫氣發(fā)生反應(yīng)，即氫氣失去電子化合價(jià)升高，Pd電極b為陽極，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，根據(jù)A項(xiàng)分析，Pd電極a為陰極，反應(yīng)式為N26H6e=2NH3，正確；C項(xiàng)，根據(jù)電解池的原理，陽離子在陰極上放電，即有陽離子移向陰極，正確；D項(xiàng)，根據(jù)裝置圖，陶瓷隔離N2和H2，正確。答案：A4.(2018·汕頭模擬)NO2、O2和熔融KNO3可制作燃料電池，其原理如圖，該電池在使用過程中石墨電極上生成氧化物Y，Y可循環(huán)使用。下列說法正確的是()AO2在石墨附近發(fā)生氧化反應(yīng)B該電池放電時(shí)NO向石墨電極遷移C石墨附近發(fā)生的反應(yīng)：3NO22e=NO2NOD相同條件下，放電過程中消耗的NO2和O2的體積比為41解析：石墨通入氧氣，發(fā)生還原反應(yīng)，為原電池的正極，電極方程式為O22N2O54e=4NO，A錯(cuò)誤；原電池中陰離子移向負(fù)極，NO向石墨電極遷移，B錯(cuò)誤；石墨為原電池的負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極方程式為NO2NOe=N2O5，C錯(cuò)誤；電極方程式分別為NO2NOe=N2O5、O22N2O54e=4NO，則放電過程中消耗的NO2和O2的體積比為41，D正確。答案：D5.(2018·濰坊模擬)我國預(yù)計(jì)在2020年前后建成自己的載人空間站，為循環(huán)利用人體呼出的CO2并提供氧氣。我國科學(xué)家設(shè)計(jì)了一種裝置(如圖所示)，實(shí)現(xiàn)“太陽能電能化學(xué)能”轉(zhuǎn)化，總反應(yīng)為2CO2=2COO2，下列有關(guān)說法不正確的是()A該裝置屬于電解池BX極發(fā)生氧化反應(yīng)，Y極發(fā)生還原反應(yīng)C人體呼出的水蒸氣參與Y極反應(yīng)：CO2H2O2e=CO2OHDX極每產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下22.4 L氣體，有2 mol的OH從Y極移向X極解析：該裝置實(shí)現(xiàn)“太陽能電能化學(xué)能”轉(zhuǎn)化，將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置為電解池，故A正確；根據(jù)圖中電子的流向“XY”可知，X極為陽極，失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，Y為陰極，得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，故B正確；Y為陰極，根據(jù)總反應(yīng)可知，陰極為CO2得電子，生成CO，電極反應(yīng)為CO2H2O2e=CO2OH，故C正確；X極為陽極，OH放電生成氧氣，電極反應(yīng)為4OH4e=2H2OO2，每產(chǎn)生標(biāo)況下22.4 L O2，即1 mol O2，陽極有4 mol OH放電，根據(jù)溶液電中性原理，X電極區(qū)陰離子減少，則會(huì)有4 mol OH從Y極透過陰離子交換膜移向X極，使得溶液保持電中性，故D錯(cuò)誤。故選D。答案：D6.(2018·肇慶模擬)將二氧化碳轉(zhuǎn)化為乙烯的裝置如圖所示，使用的電極材料均為惰性電極。下列說法正確的是()Aa為電源的正極B每生成0.1 mol乙烯，同時(shí)生成6.72 L O2C陰極反應(yīng)式為2CO212H12e=C2H44H2OD電解過程中，陽極區(qū)溶液中c(H)逐漸減小解析：根據(jù)圖知，右側(cè)電極上OH放電生成O2，則右側(cè)電極為陽極，左側(cè)電極為陰極，連接電解池陰極的電極為原電池負(fù)極、連接電解池陽極的電極為原電池正極，所以a為負(fù)極、b為正極，故A錯(cuò)誤；陰極上二氧化碳得電子和氫離子反應(yīng)生成乙烯和水，電極反應(yīng)式為2CO212H12e=C2H44H2O，陽極反應(yīng)式為2H2O4e=O24H，每生成0.1 mol乙烯，轉(zhuǎn)移1.2 mol電子，生成0.3 mol氧氣，但未注明是否為標(biāo)準(zhǔn)狀況，無法計(jì)算氧氣的體積，故B錯(cuò)誤；陰極上二氧化碳得電子和氫離子反應(yīng)生成乙烯和水，電極反應(yīng)式為2CO212H12e=C2H44H2O，故C正確；電解過程中陽極反應(yīng)式為2H2O4e=O24H，陽極附近有H生成，所以電解過程中，陽極區(qū)溶液中c(H)逐漸增大，故D錯(cuò)誤。答案：C7.(2018·廣州調(diào)研)海水中含有大量Na、Cl及少量Ca2、Mg2、SO，用電滲析法對該海水樣品進(jìn)行淡化處理，如圖所示。下列說法正確的是()Ab膜是陽離子交換膜BA極室產(chǎn)生氣泡并伴有少量沉淀生成C淡化工作完成后A、B、C三室中pH大小為pHA<pHB<pHCDB極室產(chǎn)生的氣體可使?jié)駶櫟腒I淀粉試紙變藍(lán)解析：A項(xiàng)，因?yàn)殛帢O是陽離子反應(yīng)，所以b為陽離子交換膜，正確；B項(xiàng)，A極室氯離子在陽極失電子產(chǎn)生氯氣，但不產(chǎn)生沉淀，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，淡化工作完成后，A室氯離子失電子產(chǎn)生氯氣，部分溶于水溶液呈酸性，B室氫離子得電子產(chǎn)生氫氣，氫氧根離子濃度增大，溶液呈堿性，C室溶液呈中性，pH大小為pHA<pHC<pHB，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，B極室氫離子得電子產(chǎn)生氫氣，不能使?jié)駶櫟腒I淀粉試紙變藍(lán)，錯(cuò)誤。答案：A8鋰的化合物用途廣泛。Li3N是非常有前途的儲(chǔ)氫材料；LiFePO4、Li2FeSiO4等可以作為電池的正極材料。回答下列問題：(1)將鋰在純氮?dú)庵腥紵芍频肔i3N，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。(2)氮化鋰在氫氣中加熱時(shí)可得到氨基鋰(LiNH2)，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為Li3N2H2LiNH22LiH，氧化產(chǎn)物為_(填化學(xué)式)。在270 時(shí)，該反應(yīng)可逆向進(jìn)行放出H2，因而氮化鋰可作為儲(chǔ)氫材料，儲(chǔ)存氫氣最多可達(dá)Li3N質(zhì)量的_%(精確到0.1)。(3)將Li2CO3、FeC2O4·2H2O和SiO2粉末均勻混合，在800 的氬氣中燒結(jié)6小時(shí)制得Li2FeSiO4，寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式：_。制備Li2FeSiO4的過程必須在惰性氣體氛圍中進(jìn)行，其原因是_。(4)將一定濃度的磷酸二氫銨、氯化鋰混合溶液作為電解液，以鐵棒為陽極，石墨為陰極，電解析出LiFePO4沉淀，陽極的電極反應(yīng)為_。解析：(1)反應(yīng)物為金屬鋰和氮?dú)?，生成物為Li3N，因此其反應(yīng)的化學(xué)方程式為6LiN22Li3N。(2)分析給出的化學(xué)方程式中三種元素的化合價(jià)，N、Li兩種元素在反應(yīng)前后化合價(jià)不變，而H從H2中的0價(jià)轉(zhuǎn)化為LiNH2中的1價(jià)和LiH中的1價(jià)，故LiNH2為氧化產(chǎn)物。由給出的化學(xué)方程式知，35 g (1 mol)Li3N最多可儲(chǔ)存氫氣4 g(2 mol)，故儲(chǔ)存氫氣最多可達(dá)Li3N質(zhì)量的11.4%。(3)根據(jù)給出的反應(yīng)物L(fēng)i2CO3、FeC2O4·2H2O、SiO2，生成物之一Li2FeSiO4及反應(yīng)條件，結(jié)合化學(xué)反應(yīng)中的元素守恒可知生成物還有H2O、CO2及CO，由此可寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式。對比反應(yīng)物FeC2O4·2H2O和生成物L(fēng)i2FeSiO4可知反應(yīng)前后Fe的化合價(jià)沒有變化，且為2價(jià)，故在惰性氣體氛圍中進(jìn)行的目的是防止2價(jià)鐵被氧化。(4)鐵作陽極，F(xiàn)e發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為Fe2e=Fe2，然后發(fā)生離子反應(yīng)：Fe2LiH2PO=LiFePO42H。答案：(1)6LiN22Li3N(2)LiNH211.4(3)Li2CO3FeC2O4·2H2OSiO2Li2FeSiO4CO2CO22H2O防止二價(jià)鐵被氧化(4)FeH2POLi2e=LiFePO42H(或Fe2e=Fe2)9.氫氧燃料電池是符合綠色化學(xué)理念的新型發(fā)電裝置。右圖為電池示意圖，該電池電極表面鍍一層細(xì)小的鉑粉，鉑吸附氣體的能力強(qiáng)，性質(zhì)穩(wěn)定。(1)氫氧燃料電池的能量轉(zhuǎn)化主要形式是_，在導(dǎo)線中電子流動(dòng)方向?yàn)開(用a、b和箭頭表示)。(2)負(fù)極反應(yīng)式為_。(3)電極表面鍍鉑粉的原因?yàn)開。(4)氫氣的制備和存儲(chǔ)是氫氧燃料電池能否有效推廣的關(guān)鍵技術(shù)。有人提出利用光伏發(fā)電裝置電解尿素的堿性溶液來制備氫氣。光伏發(fā)電是當(dāng)今世界利用太陽能最主要方式之一。圖1為光伏并網(wǎng)發(fā)電裝置，圖2為電解尿素CO(NH2)2(C為4價(jià))的堿性溶液制氫的裝置示意圖(電解池中隔膜僅阻止氣體通過，陰、陽極均為惰性電極)。圖1中N型半導(dǎo)體為_(填“正極”或“負(fù)極”)該系統(tǒng)工作時(shí)，A極的電極反應(yīng)式為_。若A極產(chǎn)生7.00 g N2，則此時(shí)B極產(chǎn)生_L H2(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)。解析：(1)氫氧燃料電池屬于原電池，是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，所以該燃料電池中能量主要轉(zhuǎn)化形式是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能；燃料電池中，通入燃料的電極是負(fù)極、通入氧化劑的電極是正極，電子從負(fù)極沿導(dǎo)線流向正極，所以通入氫氣的電極是負(fù)極、通入氧氣的電極是正極，電子流動(dòng)方向?yàn)閍到b。(2)堿性氫氧燃料電池中，負(fù)極上氫氣失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成水，電極反應(yīng)式為H22e2OH=2H2O。(3)反應(yīng)物接觸面積越大，反應(yīng)速率越快，電極表面鍍鉑粉能增大反應(yīng)物的接觸面積，所以能增大反應(yīng)速度。(4)該電池反應(yīng)時(shí)中，氮元素化合價(jià)由3價(jià)變?yōu)?價(jià)，H元素化合價(jià)由1價(jià)變?yōu)?價(jià)，則氮元素被氧化，氫元素被還原，所以生成氮?dú)獾碾姌OA是陽極，生成氫氣的電極B是陰極，則圖1中N型半導(dǎo)體為負(fù)極，P型半導(dǎo)體為正極；A極為陽極，電極反應(yīng)式為：CO(NH2)28OH6e=CON26H2O。若A極產(chǎn)生7.00 g即0.25 mol N2，則轉(zhuǎn)移電子是1.5 mol，此時(shí)B極產(chǎn)生氫氣，B電極反應(yīng)為：2H2O2e=H22OH，轉(zhuǎn)移1.5 mol電子，產(chǎn)生氫氣的體積是：×22.4 L·mol116.8 L。答案：(1)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能ab(2)H22e2OH=2H2O(或2H24e4OH=4H2O)(3)增大電極單位面積吸附H2和O2的分子數(shù)，加快電極反應(yīng)速率(4)負(fù)極CO(NH2)28OH6e=CON26H2O16.810(2016·天津卷)氫能是發(fā)展中的新能源，它的利用包括氫的制備、儲(chǔ)存和應(yīng)用三個(gè)環(huán)節(jié)。回答下列問題：(1)與汽油相比，氫氣作為燃料的優(yōu)點(diǎn)是_(至少答出兩點(diǎn))。但是氫氣直接燃燒的能量轉(zhuǎn)換率遠(yuǎn)低于燃料電池，寫出堿性氫氧燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式：_。(2)化工生產(chǎn)的副產(chǎn)氫也是氫氣的來源。電解法制取有廣泛用途的Na2FeO4，同時(shí)獲得氫氣：Fe2H2O2OHFeO3H2，工作原理如圖1所示。裝置通電后，鐵電極附近生成紫紅色FeO，鎳電極有氣泡產(chǎn)生。若氫氧化鈉溶液濃度過高，鐵電極區(qū)會(huì)產(chǎn)生紅褐色物質(zhì)。已知：Na2FeO4只在強(qiáng)堿性條件下穩(wěn)定，易被H2還原。 圖1圖2電解一段時(shí)間后，c(OH)降低的區(qū)域在_(填“陰極室”或“陽極室”)。電解過程中，須將陰極產(chǎn)生的氣體及時(shí)排出，其原因是_。c(Na2FeO4)隨初始c(NaOH)的變化如圖2，任選M、N兩點(diǎn)中的一點(diǎn)，分析c(Na2FeO4)低于最高值的原因：_。解析：(1)汽油是不可再生的能源，燃燒會(huì)產(chǎn)生CO、氮的氧化物和硫的氧化物等污染性氣體，而氫氣燃燒的產(chǎn)物是水，故其優(yōu)點(diǎn)有：污染小、可再生、來源廣、資源豐富和燃燒熱值高等。堿性氫氧燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式為H22OH2e=2H2O。(2)根據(jù)電解總反應(yīng)：Fe2H2O2OHFeO3H2，結(jié)合陽極發(fā)生氧化反應(yīng)知，陽極反應(yīng)式為Fe6e8OH=FeO4H2O，結(jié)合陰極發(fā)生還原反應(yīng)知，陰極反應(yīng)式為2H2O2e=2OHH2，則陽極室消耗OH且無補(bǔ)充，故c(OH)降低。結(jié)合題給信息“Na2FeO4易被氫氣還原”知，陰極產(chǎn)生的氫氣不能接觸到Na2FeO4，故需及時(shí)排出。圖示中隨著c(NaOH)增大，c(Na2FeO4)先增大后減小，結(jié)合已知信息“Na2FeO4只在強(qiáng)堿性條件下穩(wěn)定”知，M點(diǎn)c(Na2FeO4)低的原因是c(OH)低，反應(yīng)速率小且Na2FeO4穩(wěn)定性差。結(jié)合已知信息“若氫氧化鈉溶液濃度過高，鐵電極區(qū)會(huì)產(chǎn)生紅褐色物質(zhì)”知，N點(diǎn)c(Na2FeO4)低的原因是c(OH)過高，鐵電極上產(chǎn)生Fe(OH)3或Fe2O3，使Na2FeO4產(chǎn)率降低。答案：(1)污染小、可再生、來源廣、資源豐富、燃燒熱值高(任寫其中2條)H22OH2e=2H2O(2)陽極室防止Na2FeO4與H2反應(yīng)使產(chǎn)率降低M點(diǎn)：c(OH)低，Na2FeO4穩(wěn)定性差，且反應(yīng)慢；N點(diǎn)：c(OH)過高，鐵電極上有Fe(OH)3(或Fe2O3)生成，使Na2FeO4產(chǎn)率降低(任寫其中1條)11(1)酸性鋅錳干電池是一種一次性電池，外殼為金屬鋅，中間是碳棒，其周圍是由碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等組成的糊狀填充物。該電池放電過程產(chǎn)生MnOOH。該電池的正極反應(yīng)式為_。電池反應(yīng)的離子方程式為_。(2)二甲醚(CH3OCH3)是無色氣體，可作為一種新型能源。二甲醚直接燃料電池具有啟動(dòng)快、效率高等優(yōu)點(diǎn)，其能量密度高于甲醇直接燃料電池。若電解質(zhì)為酸性，二甲醚直接燃料電池的負(fù)極反應(yīng)為_，一個(gè)二甲醚分子經(jīng)過電化學(xué)氧化，可以產(chǎn)生_個(gè)電子的電量。(3)新型固體燃料電池的電解質(zhì)是固體氧化鋯和氧化釔，高溫下允許氧離子(O2)在其間通過。如圖所示，其中多孔電極不參與電極反應(yīng)。該電池的負(fù)極反應(yīng)式為_。如果用該電池作為電解裝置，當(dāng)有16 g甲醇發(fā)生反應(yīng)時(shí)，則理論上提供的電量表達(dá)式為_C(1個(gè)電子的電量為1.6×1019 C)。答案：(1)MnO2He=MnOOH2MnO2Zn2H=2MnOOHZn2注：式中Zn2可寫為Zn(NH3)、Zn(NH3)2Cl2等，H可寫為NH(2)CH3OCH312e3H2O=2CO212H12(3)CH3OH6e3O2=CO22H2O0.5 mol×6×1.6×1019C×6.02×1023mol1(或2.890×105)