2025届高三化学二轮复习 专题突破训练　电化学综合应用

电化学综合应用真题分类　[分值：100分] (选择题1~6题，每小题5分，7~16题，每小题7分，共100分) 题组一　金属的腐蚀与防护 1.(2019·江苏，10)将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液湿润后，置于如图所示装置中，进行铁的电化学腐蚀实验。下列有关该实验的说法正确的是： A.铁被氧化的电极反应式为Fe-3e-===Fe3+ B.铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能 C.活性炭的存在会加速铁的腐蚀 D.以水代替NaCl溶液，铁不能发生吸氧腐蚀 2.(2024·广东，5)我国自主设计建造的浮式生产储油装置“海葵一号”将在珠江口盆地海域使用，其钢铁外壳镶嵌了锌块，以利用电化学原理延缓外壳的腐蚀。下列有关说法正确的是： A.钢铁外壳为负极 B.镶嵌的锌块可永久使用 C.该法为外加电流法 D.锌发生反应：Zn-2e-===Zn2+ 3.(2024·浙江6月选考，13)金属腐蚀会对设备产生严重危害，腐蚀快慢与材料种类、所处环境有关。下图为两种对海水中钢闸门的防腐措施示意图： 下列说法正确的是： A.图1、图2中，阳极材料本身均失去电子 B.图2中，外加电压偏高时，钢闸门表面可发生反应：O2+4e-+2H2O===4OH- C.图2中，外加电压保持恒定不变，有利于提高对钢闸门的防护效果 D.图1、图2中，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时，钢闸门、阳极均不发生化学反应 题组二　原电池原理　新型化学电源 4.(2024·江苏，8)碱性锌锰电池的总反应为Zn+2MnO2+H2O===ZnO+2MnOOH，电池构造示意图如图所示。下列有关说法正确的是： A.电池工作时，MnO2发生氧化反应 B.电池工作时，OH-通过隔膜向正极移动 C.环境温度过低，不利于电池放电 D.反应中每生成1 mol MnOOH，转移电子数为2×6.02×1023 5.(2023·广东，6)负载有Pt和Ag的活性炭，可选择性去除Cl-实现废酸的纯化，其工作原理如图。下列说法正确的是： A.Ag作原电池正极 B.电子由Ag经活性炭流向Pt C.Pt表面发生的电极反应：O2+2H2O+4e-===4OH- D.每消耗标准状况下11.2 L的O2，最多去除1 mol Cl- 6.(2024·全国甲卷，12)科学家使用δ⁃MnO2研制了一种MnO2⁃Zn可充电电池(如图所示)。电池工作一段时间后，MnO2电极上检测到MnOOH和少量ZnMn2O4。下列叙述正确的是： A.充电时，Zn2+向阳极方向迁移 B.充电时，会发生反应Zn+2MnO2===ZnMn2O4 C.放电时，正极反应有MnO2+H2O+e-===MnOOH+OH- D.放电时，Zn电极质量减少0.65 g，MnO2电极生成了0.020 mol MnOOH 7.(2024·河北，13)我国科技工作者设计了如图所示的可充电Mg⁃CO2电池，以Mg(TFSI)2为电解质，电解液中加入1，3⁃丙二胺(PDA)以捕获CO2，使放电时CO2还原产物为MgC2O4。该设计克服了MgCO3导电性差和释放CO2能力差的障碍，同时改善了Mg2+的溶剂化环境，提高了电池充放电循环性能。 下列说法错误的是： A.放电时，电池总反应为2CO2+Mg===MgC2O4 B.充电时，多孔碳纳米管电极与电源正极连接 C.充电时，电子由Mg电极流向阳极，Mg2+向阴极迁移 D.放电时，每转移1 mol电子，理论上可转化1 mol CO2 8.(2024·安徽，11)我国学者研发出一种新型水系锌电池，其示意图如下。该电池分别以Zn⁃TCPP(局部结构如标注框内所示)形成的稳定超分子材料和Zn为电极，以ZnSO4和KI混合液为电解质溶液。下列说法错误的是： A.标注框内所示结构中存在共价键和配位键 B.电池总反应为：+ZnZn2++3I- C.充电时，阴极被还原的Zn2+主要来自Zn⁃TCPP D.放电时，消耗0.65 g Zn，理论上转移0.02 mol电子 9.(2023·全国乙卷，12)室温钠⁃硫电池被认为是一种成本低、比能量高的能源存储系统。一种室温钠⁃硫电池的结构如图所示。将钠箔置于聚苯并咪唑膜上作为一个电极，表面喷涂有硫黄粉末的炭化纤维素纸作为另一电极。工作时，在硫电极发生反应：S8+e-―→，+e-―→，2Na+++2(1-)e-―→Na2Sx 下列叙述错误的是： A.充电时Na+从钠电极向硫电极迁移 B.放电时外电路电子流动的方向是a→b C.放电时正极反应为2Na++S8+2e-―→Na2Sx D.炭化纤维素纸的作用是增强硫电极导电性能 题组三　电解原理及应用 10.(2021·江苏，12)通过下列方法可分别获得H2和O2：①通过电解获得NiOOH和H2(如图)；②在90 ℃将NiOOH与H2O反应生成Ni(OH)2并获得O2。下列说法正确的是： A.电解后KOH溶液的物质的量浓度减小 B.电解时阳极电极反应式：Ni(OH)2+OH--e-===NiOOH+H2O C.电解的总反应方程式：2H2O2H2↑+O2↑ D.电解过程中转移4 mol电子，理论上可获得22.4 L O2 11.(2023·浙江6月选考，13)氯碱工业能耗大，通过如图改进的设计可大幅度降低能耗，下列说法不正确的是： A.电极A接电源正极，发生氧化反应 B.电极B的电极反应式为：2H2O+2e-===H2↑+2OH- C.应选用阳离子交换膜，在右室获得浓度较高的NaOH溶液 D.改进设计中通过提高电极B上反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗 12.(2024·黑吉辽，12)“绿色零碳”氢能前景广阔。为解决传统电解水制“绿氢”阳极电势高、反应速率缓慢的问题，科技工作者设计耦合HCHO高效制H2的方法，装置如图所示。部分反应机理为：。下列说法错误的是： A.相同电量下H2理论产量是传统电解水的1.5倍 B.阴极反应：2H2O+2e-===2OH-+H2↑ C.电解时OH-通过阴离子交换膜向b极方向移动 D.阳极反应：2HCHO-2e-+4OH-===2HCOO-+2H2O+H2↑ 13.(2024·山东，13)以不同材料修饰的Pt为电极，一定浓度的NaBr溶液为电解液，采用电解和催化相结合的循环方式，可实现高效制H2和O2，装置如图所示。下列说法错误的是： A.电极a连接电源负极 B.加入Y的目的是补充NaBr C.电解总反应式为Br-+3H2OBr+3H2↑ D.催化阶段反应产物物质的量之比n(Z)∶n(Br-)=3∶2 14.(2024·湖南，10)在KOH水溶液中，电化学方法合成高能物质K4C6N16时，伴随少量O2生成，电解原理如图所示，下列说法正确的是： A.电解时，OH-向Ni电极移动 B.生成C6的电极反应：2C3N8H4+8OH--4e-===C6+8H2O C.电解一段时间后，溶液pH升高 D.每生成1 mol H2的同时，生成0.5 mol K4C6N16 15.(2023·广东，16)用一种具有“卯榫”结构的双极膜组装电解池(如图)，可实现大电流催化电解KNO3溶液制氨。工作时，H2O在双极膜界面处被催化解离成H+和OH-，有利于电解反应顺利进行。下列说法不正确的是： A.电解总反应：KNO3+3H2O===NH3·H2O+2O2↑+KOH B.每生成1 mol NH3·H2O，双极膜处有9 mol的H2O解离 C.电解过程中，阳极室中KOH的物质的量不因反应而改变 D.相比于平面结构双极膜，“卯榫”结构可提高氨生成速率 16.(2024·湖北，14)我国科学家设计了一种双位点PbCu电催化剂，用H2C2O4和NH2OH电化学催化合成甘氨酸，原理如图，双极膜中H2O解离的H+和OH-在电场作用下向两极迁移。已知在KOH溶液中，甲醛转化为HOCH2O-，存在平衡HOCH2O-+OH-+H2O。Cu电极上发生的电子转移反应为-e-===HCOO-+H·。下列说法错误的是： A.电解一段时间后阳极区c(OH-)减小 B.理论上生成1 mol H3N+CH2COOH双极膜中有4 mol H2O解离 C.阳极总反应式为2HCHO+4OH--2e-===2HCOO-+H2↑+2H2O D.阴极区存在反应H2C2O4+2H++2e-===CHOCOOH+H2O 答案精析 1.C　［D项，用水代替NaCl溶液，Fe和炭也可以构成原电池，Fe失去电子，空气中的O2得到电子，铁发生吸氧腐蚀，错误。］ 2.D　［由于金属活动性Zn>Fe，钢铁外壳为正极，锌块为负极，故A错误；Zn失去电子，发生氧化反应：Zn-2e-Zn2+，镶嵌的锌块会被逐渐消耗，需根据腐蚀情况进行维护和更换，不能永久使用，故B错误、D正确；该方法为牺牲阳极法，故C错误。］ 3.B　［图1为牺牲阳极的阴极保护法，牺牲阳极一般为较活泼金属，其作为原电池的负极，失去电子被氧化；图2为外加电流的阴极保护法，辅助阳极通常是惰性电极，本身不失去电子，电解质溶液中的阴离子在其表面失去电子，如海水中的Cl-，A不正确；图2中，外加电压偏高时，钢闸门表面积累的电子很多，除了海水中的H+放电外，海水中溶解的O2也会竞争放电，故可发生反应：O2+4e-+2H2O4OH-，B正确；图2为外加电流的阴极保护法，理论上只要能对抗钢闸门表面的腐蚀电流即可，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时保护效果最好；腐蚀电流会随着环境的变化而变化，若外加电压保持恒定不变，则不能保证抵消腐蚀电流，不利于提高对钢闸门的防护效果，C不正确；图1、图2中，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时，说明从牺牲阳极或外加电源传递过来的电子阻止了Fe-2e-Fe2+的发生，钢闸门不发生化学反应，但是牺牲阳极发生了氧化反应，辅助阳极上也发生了氧化反应，D不正确。］ 4.C　［电池工作时，Zn为负极，MnO2为正极，MnO2得到电子，发生还原反应，A错误；电池工作时，OH-通过隔膜向负极移动，B错误；环境温度过低，化学反应速率下降，不利于电池放电，C正确；由电极反应式MnO2+e-+H2OMnOOH+OH-可知，反应中每生成1 mol MnOOH，转移1 mol(即6.02×1023)电子，D错误。］ 5.B　［由题图分析可知，Cl-在Ag极失去电子发生氧化反应，Ag为负极，A错误；电子由负极Ag经活性炭流向正极Pt，B正确；溶液为酸性，故Pt表面发生的电极反应为O2+4H++4e-2H2O，C错误；每消耗标准状况下11.2 L的O2，转移2 mol电子，最多去除2 mol Cl-，D错误。］ 6.C　［充电时该装置为电解池，电解池中阳离子向阴极迁移，即Zn2+向阴极方向迁移，A错误；放电时，Zn电极为负极，电极反应为Zn-2e-Zn2+，则充电时阴极反应为Zn2++2e-Zn，即充电时Zn元素化合价应降低，B错误；放电时，MnO2电极为正极，正极上检测到MnOOH和少量ZnMn2O4，则正极上主要发生的电极反应为MnO2+H2O+e-MnOOH+OH-，C正确；放电时，Zn电极质量减少0.65 g(物质的量为0.010 mol)，电路中转移0.020 mol电子，由正极的主要反应MnO2+H2O+e-MnOOH+OH-可知，若正极上只有MnOOH生成，则生成MnOOH的物质的量为0.020 mol，但正极上还有少量ZnMn2O4生成，因此，MnOOH的物质的量小于0.020 mol，D错误。］ 7.C　［放电时CO2转化为MgC2O4，碳元素化合价由+4价降低为+3价，CO2发生还原反应，所以多孔碳纳米管电极为正极，电极反应式为Mg2++2CO2+2e-MgC2O4，Mg电极为负极，电极反应式为Mg-2e-Mg2+，则放电时电池总反应为2CO2+MgMgC2O4，A正确；充电时，多孔碳纳米管电极上发生氧化反应，为阳极，与电源正极连接，B正确；充电时，Mg电极为阴极，电子从电源负极经外电路流向Mg电极，同时Mg2+向阴极移动，C错误；根据放电时的电极总反应2CO2+MgMgC2O4可知，每转移1 mol电子，理论上可转化1 mol CO2，D正确。］ 8.C　［由标注框内所示结构可知，其结构中存在碳碳单键、碳碳双键等多种共价键，还有由N提供孤电子对、Zn2+提供空轨道形成的配位键，A正确；由图可知，该新型水系锌电池的负极是锌，正极是超分子材料，负极的电极反应式为Zn-2e-Zn2+，正极电极反应式为+2e-3I-，则该电池总反应为+ZnZn2++3I-，B正确；充电时，阴极电极反应式为Z+2e-Zn，被还原的Zn2+主要来自电解质溶液，C错误；放电时，负极的电极反应式为Zn-2e-Zn2+，因此消耗0.65 g(即0.01 mol) Zn，理论上转移0.02 mol电子，D正确。］ 9.A　［充电时为电解池装置，阳离子移向阴极，Na+由硫电极迁移至钠电极，A错误；放电时Na在a电极失去电子，失去的电子经外电路流向b电极，即电子在外电路的流向为a→b，B正确；将题给硫电极发生的反应依次编号为①②③，由×①+×②+③可得正极的反应式为2Na++S8+2e-Na2Sx，C正确；炭化纤维素纸中含有大量的炭，炭具有良好的导电性，可以增强硫电极的导电性能，D正确。］ 10.B　［阴极水电离的氢离子得电子生成氢气，阳极Ni(OH)2失电子生成NiOOH，电解过程总反应为2Ni(OH)22NiOOH+H2↑，电解后KOH溶液的物质的量浓度不变，故A、C错误；电解时阳极Ni(OH)2失电子生成NiOOH，电极反应式为Ni(OH)2+OH--e-NiOOH+H2O，故B正确；电解过程中转移4 mol电子，生成1 mol氧气，非标准状况下的体积不一定是22.4 L，故D错误。］ 11.B　［电极A是氯离子变为氯气，化合价升高，失去电子，发生氧化反应，是电解池阳极，因此电极A接电源正极，故A正确；电极B为阴极，通入的氧气得到电子，其电极反应式为2H2O+4e-+O24OH-，故B错误；右室生成氢氧根离子，应选用阳离子交换膜，左室的钠离子进入到右室，在右室获得浓度较高的NaOH溶液，故C正确；改进设计中阴极反应物由H2O变为O2，提高了电极B处的氧化性，从而降低电解电压，减少能耗，故D正确。］ 12.A　［据图示可知，b电极上HCHO 转化为HCOO-，HCHO发生氧化反应，所以b电极为阳极，a电极为阴极，HCHO为阳极反应物，阳极反应：①HCHO+OH--e-HCOOH+H2↑，②HCOOH+OH-HCOO-+H2O，阴极反应：2H2O+2e-H2↑+2OH-，即转移2 mol电子时，阴、阳两极各生成1 mol H2，共2 mol H2；而传统电解水：2H2O2H2↑+O2↑，转移2 mol电子，只有阴极生成1 mol H2，所以相同电量下H2理论产量是传统电解水的2倍，故A错误、B正确；由电极反应式可知，电解过程中阴极生成OH-，OH-通过阴离子交换膜向阳极移动，即向b极方向移动，故C正确；由分析可知阳极反应为2HCHO-2e-+4OH-2HCOO-+2H2O+H2↑，故D正确。］ 13.B　［电极b上Br-发生失电子的氧化反应转化成，电极b为阳极，电极反应为Br- -6e-+3H2O+6H+，则电极a为阴极，电极反应为2H2O+2e-H2↑+2OH-，电解总反应式为Br-+3H2O+3H2↑，A、C项正确；催化循环阶段发生反应：2Br2Br-+3O2↑，即Z为O2，电解过程中消耗H2O和Br-，故加入Y的目的是补充H2O，维持NaBr溶液为一定浓度，B项错误，D项正确。］ 14.B　［由图可知，Ni电极产生氢气，发生还原反应，作阴极，Pt电极作阳极。电解过程中，阴离子向阳极移动，即OH-向Pt电极移动，A错误；Pt电极C3N8H4失去电子生成C6，电极反应为2C3N8H4+8OH--4e-C6+8H2O，同时Pt电极还伴随少量O2生成，电极反应为4OH--4e-O2↑+2H2O，B正确；阴极反应为2H2O+2e-H2↑+2OH-，结合B项分析，则电解过程中发生的总反应为2C3N8H4+4OH-C6+4H2O+2H2↑，反应消耗OH-，生成H2O，电解一段时间后，溶液pH降低，C错误；根据2C3N8H4+4OH-C6+4H2O+2H2↑可知，每生成1 mol H2，应生成0.5 mol K4C6N16，但Pt电极伴随少量O2生成，根据阴、阳两极得失电子数相等知，生成1 mol H2时，生成的K4C6N16小于0.5 mol，D错误。］ 15.B　［由大电流催化电解KNO3溶液制氨可知，在电极a处KNO3放电生成NH3，发生还原反应，故电极a为阴极，电极反应式为+8e-+7H2ONH3·H2O+9OH-，电极b为阳极，电极反应式为4OH--4e-O2↑+2H2O，电解总反应为KNO3+3H2ONH3·H2O+2O2↑+KOH，故A正确；每生成1 mol NH3·H2O，阴极得8 mol e-，同时双极膜处有8 mol H+进入阴极室，即有8 mol的H2O解离，故B错误；电解过程中，阳极室每消耗4 mol OH-，同时有4 mol OH-通过双极膜进入阳极室，KOH的物质的量不因反应而改变，故C正确；相比于平面结构双极膜，“卯榫”结构具有更大的膜面积，有利于H2O被催化解离成H+和OH-，可提高氨生成速率，故D正确。］ 16.B　［由题意可知，Cu电极为阳极，电极总反应为2HCHO-2e-+4OH-2HCOO-+H2↑+2H2O，阳极区消耗OH-、同时生成H2O，c(OH-)减小，A、C正确；PbCu电极为阴极，首先HOOC—COOH在Pb上发生得电子的还原反应转化为OHC—COOH：H2C2O4+2e-+2H+OHC—COOH+H2O，OHC—COOH与HO—N+H3反应生成HOOC—CHN—OH：OHC—COOH+HO—N+H3HOOC—CHN—OH+H2O+H+，HOOC—CHN—OH发生得电子的还原反应转化成H3N+CH2COOH：HOOC—CHN—OH+4e-+5H+H3N+CH2COOH+H2O，阴极总反应为H2C2O4+NH2OH+6e-+7H+H3N+CH2COOH+3H2O，1 mol H2O解离成1 mol H+和1 mol OH-，故理论上生成1 mol H3N+CH2COOH双极膜中有6 mol H2O解离，B错误、D正确。］ 学科网（北京）股份有限公司 $$