主题8 高频考点3 电化学的综合考查-【金版教程】2025年高考化学大二轮专题复习冲刺方案全书Word（不定项版）

大二轮专题复习冲刺方案　化学 电化学的综合考查 [典例1]　(2024·全国甲卷)科学家使用δ­MnO2研制了一种MnO2­Zn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 答案：C 解析：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不正确；放电时，负极的电极反应为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，而选项中Zn元素化合价升高，B不正确；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，但是正极上还有ZnMn2O4生成，因此，MnOOH的物质的量小于0.020 mol，D不正确。 [典例2]　(2023·河北卷)我国科学家发明了一种以和MnO2为电极材料的新型电池，其内部结构如下图所示，其中①区、②区、③区电解质溶液的酸碱性不同。放电时，电极材料转化为。下列说法错误的是(　　) A．充电时，b电极上发生还原反应 B．充电时，外电源的正极连接b电极 C．放电时，①区溶液中的SO向②区迁移 D．放电时，a电极的电极反应式为MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O 答案：B 解析：放电时，电极材料转化为，是原电池的负极，电极反应为 2nK＋，阳离子通过阳离子交换膜进入②区；二氧化锰得到电子变成锰离子，是原电池的正极，电极反应：MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O，阳离子减少，多余的阴离子需要通过阴离子交换膜进入②区。充电时，b电极上得到电子，发生还原反应，A正确；充电时，外电源的正极连接a电极，B错误；放电时，①区溶液中多余的SO向②区迁移，C正确；放电时，a电极为正极，电极反应式为MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O，D正确。 一、可充电电池 可充电电池放电时的负极反应和充电时的阴极反应、放电时的正极反应和充电时的阳极反应在形式上互逆。将负(正)极反应式变方向并将电子移向即得出阴(阳)极反应式： 二、金属的腐蚀与防护 1．金属的腐蚀 2．金属的防护 (1)电化学防护 ①牺牲阳极法—原电池原理 负极：比被保护金属活泼的金属；正极：被保护的金属设备。 ②外加电流法—电解原理 阴极：被保护的金属设备；阳极：惰性金属或石墨。 (2)改变金属的内部结构，如制成合金、不锈钢等。 (3)加防护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。 一、突破可充电电池 二、电化学与有机化学和结构化学的融合 1．电化学与有机化学的融合 (1)有机化合物采取氢氧标价法，H元素＋1价，O元素－2价，根据化合价代数和为0，标出C元素化合价。 (2)找出C元素化合价变化，确定正、负极或阴、阳极。 (3)写出电极反应式，注意电解质溶液酸碱性。 2．电化学与结构化学的融合 (1)根据均摊法求算晶胞中各离子个数，算出各元素化合价。 (2)根据原电池或电解池工作后晶胞中各离子个数的变化，找出元素化合价变化。 (3)根据元素化合价变化确定正、负极或阴、阳极。 (4)写出各电极反应式。 (5)根据电极反应式进行计算或判断。 1．(2024·福建省泉州市第五中学高三一模)一种新型的锂－空气二次电池的工作原理如图所示。下列说法中错误的是(　　) A．电路中有2 mol电子通过时，水性电解液的质量增加16 g B．催化剂可以吸附氧气，促进氧气得电子发生还原反应 C．电池充电时，电子从电源负极流向锂电极，锂电极作阴极 D．固体电解质既可以传递离子又可以起到隔膜的作用 答案：A 解析：在锂－空气二次电池中，活泼金属锂是负极，通入氧气的一极为正极，负极锂失去电子形成Li＋进入溶液，并通过固体电解质到达正极一边，正极上氧气得电子生成氢氧根离子，1 mol O2得到4 mol电子。电路中有2 mol电子通过时，有0.5 mol O2(16 g)进入水性电解液，同时负极产生的2 mol Li＋也会通过固体电解质进入正极，增加的质量是氧气和锂离子的质量之和，故A错误。 2．(2024·吉林、黑龙江高考适应性测试)某生物质电池原理如下图所示，充、放电时分别得到高附加值的醇和羧酸。下列说法正确的是(　　) A．放电时，正极电极反应为＋H2O－2e－===＋2H＋ B．放电时，Co0.2Ni0.8(OH)2转化为Co0.2Ni0.8OOH C．充电时，K＋通过交换膜从左室向右室迁移 D．充电时，阴极电极反应为＋2H2O＋2e－===＋2OH－ 答案：D 解析：放电时，负极发生氧化反应，转化为，所以放电时，Rh/Cu是负极，正极得电子，Co0.2Ni0.8OOH转化为Co0.2Ni0.8(OH)2，A、B错误；充电时，阳离子向阴极移动，充电时，Rh/Cu是阴极，K＋通过交换膜从右室向左室迁移，C错误；充电时，Rh/Cu是阴极，糠醛发生还原反应生成，阴极电极反应为＋2H2O＋2e－===＋2OH－，D正确。 专题作业 [三年真题集训] 1．(2024·河北卷)我国科技工作者设计了如图所示的可充电Mg­CO2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 答案：C 解析： 电极 过程 电极反应式 Mg电极 放电 Mg－2e－===Mg2＋ 充电 Mg2＋＋2e－===Mg 多孔碳纳米管电极 放电 Mg2＋＋2CO2＋2e－===MgC2O4 充电 MgC2O4－2e－===Mg2＋＋2CO2↑ 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＋向阴极迁移，C错误。 2．(2024·浙江6月选考)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 答案：B 解析：图2为外加电流法，阳极通常是惰性电极，其本身不失去电子，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为外加电流法，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反应Fe－2e－===Fe2＋的发生，钢闸门不发生化学反应，但是牺牲阳极和辅助阳极上发生了氧化反应，D不正确。 3．(2023·新课标卷)一种以V2O5和Zn为电极、Zn(CF3SO3)2水溶液为电解质的电池，其示意图如下所示。放电时，Zn2＋可插入V2O5层间形成ZnxV2O5·nH2O。下列说法错误的是(　　) A．放电时V2O5为正极 B．放电时Zn2＋由负极向正极迁移 C．充电总反应：xZn＋V2O5＋nH2O===ZnxV2O5·nH2O D．充电阳极反应：ZnxV2O5·nH2O－2xe－===xZn2＋＋V2O5＋nH2O 答案：C 解析：由题中信息可知，该电池放电时Zn为负极、V2O5为正极，电池的总反应为xZn＋V2O5＋nH2O===ZnxV2O5·nH2O。充电时的总反应为ZnxV2O5·nH2O===xZn＋V2O5＋nH2O，C错误。 4．(2023·辽宁卷)某低成本储能电池原理如下图所示。下列说法正确的是(　　) A．放电时负极质量减小 B．储能过程中电能转变为化学能 C．放电时右侧H＋通过质子交换膜移向左侧 D．充电总反应：Pb＋SO＋2Fe3＋===PbSO4＋2Fe2＋ 答案：B 解析：放电时Pb失电子，Fe3＋得电子，负极生成PbSO4，质量增加，A错误；放电时多孔碳电极为正极，阳离子向正极移动，则H＋从左侧通过质子交换膜移向右侧，C错误；充电总反应为2Fe2＋＋PbSO4===2Fe3＋＋Pb＋SO，D错误。 5．(2023·福建卷)一种可在较高温下安全快充的铝－硫电池的工作原理如图，电解质为熔融氯铝酸盐(由NaCl、KCl和AlCl3形成熔点为93 ℃的共熔物)，其中氯铝酸根[AlnCl(n≥1)]起到结合或释放Al3＋的作用。电池总反应：2Al＋3xS Al2(Sx)3。下列说法错误的是(　　) A．AlnCl含4n个Al—Cl键 B．AlnCl中同时连接2个Al原子的Cl原子有(n－1)个 C．充电时，再生1 mol Al单质至少转移3 mol电子 D．放电时间越长，负极附近熔融盐中n值小的AlnCl浓度越高 答案：D 解析：放电时铝失去电子生成铝离子作负极，硫单质得到电子作正极，充电时铝离子在阴极得到电子生成铝，硫离子在阳极失去电子生成硫单质。AlnCl的结构为，所以含4n个Al—Cl键，A正确；由AlnCl的结构可知同时连接2个Al原子的Cl原子有(n－1)个，B正确；由总反应可知充电时，再生1 mol Al单质需由铝离子得到电子生成，所以至少转移3 mol电子，C正确；由总反应可知放电时间越长，负极铝失去电子生成的铝离子越多，所以n值大的AlnCl浓度越高，D错误。 6．(2023·重庆卷)电化学合成是一种绿色高效的合成方法，如图是在酸性介质中电解合成半胱氨酸和烟酸的示意图。下列叙述错误的是(　　) A．电极a为阴极 B．H＋从电极b移向电极a C．电极b发生的反应为＋2H2O－6e－===＋6H＋ D．生成3 mol半胱氨酸的同时生成1 mol烟酸 答案：D 解析：由题图可知电极a发生还原反应： ，电极a为阴极，电极b发生氧化反应：＋2H2O－6e－===＋6H＋，为阳极。由分析可知A、C正确；H＋从阳极移向阴极，B正确；根据得失电子守恒知，生成6 mol半胱氨酸的同时生成1 mol烟酸，D错误。 7．(2022·福建高考)一种化学“自充电”的锌－有机物电池，电解质为KOH和Zn(CH3COO)2水溶液。将电池暴露于空气中，某电极无需外接电源即能实现化学自充电，该电极充放电原理如图所示。下列说法正确的是(　　) A．化学自充电时，c(OH－)增大 B．化学自充电时，电能转化为化学能 C．化学自充电时，锌电极反应式：Zn2＋＋2e－===Zn D．放电时，外电路通过0.02 mol电子，正极材料损耗0.78 g 答案：A 解析：由题图知，化学自充电时，O2得电子转化为OH－，OH－与K＋结合形成KOH，c(OH－)增大，A正确；该电池为自充电电池，无需外接电源，因此化学自充电时，没有电能转化为化学能，B错误；由题图知，化学自充电时，阳极反应为有机物之间的转化，阴极反应为O2转化为OH－，没有发生反应：Zn2＋＋2e－===Zn，C错误；放电时，＋2nK＋＋2ne－===，正极材料中增加了K＋，故当外电路中通过0.02 mol电子时，正极材料增加0.78 g，D错误。 8．(2022·广东高考)科学家基于Cl2易溶于CCl4的性质，发展了一种无需离子交换膜的新型氯流电池，可作储能设备(如图)。充电时电极a的反应为：NaTi2(PO4)3＋2Na＋＋2e－===Na3Ti2(PO4)3。下列说法正确的是(　　) A．充电时电极b是阴极 B．放电时NaCl溶液的pH减小 C．放电时NaCl溶液的浓度增大 D．每生成1 mol Cl2，电极a质量理论上增加23 g 答案：C 解析：充电时电极a发生还原反应，所以电极a是阴极，则电极b是阳极，故A错误；放电时电极反应和充电时相反，则放电时电极a的反应为Na3Ti2(PO4)3－2e－===NaTi2(PO4)3＋2Na＋，电极b反应为Cl2＋2e－===2Cl－，可知反应后Na＋和Cl－浓度都增大，NaCl溶液的pH不变，但NaCl溶液的浓度增大，故B错误，C正确；充电时阳极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极反应为NaTi2(PO4)3＋2Na＋＋2e－===Na3Ti2(PO4)3，由得失电子守恒可知，每生成1 mol Cl2，电极a质量理论上增加23 g/mol×2 mol＝46 g，故D错误。 9．(2022·辽宁高考)镀锌铁钉放入棕色的碘水中，溶液褪色；取出铁钉后加入少量漂白粉，溶液恢复棕色；加入CCl4，振荡，静置，液体分层。下列说法正确的是(　　) A．褪色原因为I2被Fe还原 B．液体分层后，上层呈紫红色 C．镀锌铁钉比镀锡铁钉更易生锈 D．溶液恢复棕色的原因为I－被氧化 答案：D 解析：Zn比Fe活泼，更容易失去电子，故溶液褪色原因为I2被Zn还原，A错误；液体分层后，I2在CCl4层，下层呈紫红色，B错误；由于活泼性：Zn＞Fe＞Sn，则镀锡铁钉更易生锈，C错误。 10．(2022·山东高考)(双选)Cu2－xSe是一种钠离子电池正极材料，充放电过程中正极材料立方晶胞(示意图)的组成变化如图所示，晶胞内未标出因放电产生的0价Cu原子。下列说法正确的是(　　) A．每个Cu2－xSe晶胞中Cu2＋个数为x B．每个Na2Se晶胞完全转化为Cu2－xSe晶胞，转移电子数为8 C．每个NaCuSe晶胞中0价Cu原子个数为1－x D．当NayCu2－xSe转化为NaCuSe时，每转移(1－y) mol电子，产生(1－x) mol Cu原子 答案：BD 解析：由晶胞结构可知，位于顶点和面心的硒离子个数为8×＋6×＝4，设晶胞中的铜离子和亚铜离子的个数分别为a和b，则a＋b＝8－4x，由化合价代数和为0可得2a＋b＝4×2，解得a＝4x，故A错误；Na2Se转化为Cu2－xSe的电极反应式为Na2Se－2e－＋(2－x)Cu===Cu2－xSe＋2Na＋，由晶胞结构可知，每个晶胞中含有4个Na2Se，转移电子数为8，故B正确；Cu2－xSe转化为NaCuSe的电极反应式为Cu2－xSe＋e－＋Na＋===NaCuSe＋(1－x)Cu，由晶胞结构可知，每个晶胞中含有4个NaCuSe，晶胞中0价铜原子的个数为(4－4x)，故C错误；NayCu2－xSe转化为NaCuSe的电极反应式为NayCu2－xSe＋(1－y)e－＋(1－y)Na＋===NaCuSe＋(1－x)Cu，所以每转移(1－y) mol电子，产生(1－x) mol铜，故D正确。 11．(2022·北京高考)利用下图装置进行铁上电镀铜的实验探究。 装置示意图 序号 电解质溶液 实验现象 ① 0.1 mol/L CuSO4＋少量H2SO4 阴极表面有无色气体，一段时间后阴极表面有红色固体，气体减少。经检验电解液中有Fe2＋ ② 0.1 mol/L CuSO4＋过量氨水 阴极表面未观察到气体，一段时间后阴极表面有致密红色固体。经检验电解液中无Fe元素 下列说法不正确的是(　　) A．①中气体减少，推测是由于溶液中c(H＋)减少，且Cu覆盖铁电极，阻碍H＋与铁接触 B．①中检测到Fe2＋，推测可能发生反应：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑、Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu C．随阴极析出Cu，推测②中溶液c(Cu2＋)减少，Cu2＋＋4NH3[Cu(NH3)4]2＋平衡逆移 D．②中Cu2＋生成[Cu(NH3)4]2＋，使得c(Cu2＋)比①中溶液的小，Cu缓慢析出，镀层更致密 答案：C 解析：实验②中，阴极析出铜，阳极发生反应Cu－2e－===Cu2＋，故溶液中c(Cu2＋)不会减少，故C错误。 [一年模拟演练] ※每小题有1个或2个选项符合题意 12．(2024·最新模拟)将NaCl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后发现液滴覆盖的圆周中心区(a)已被腐蚀而变暗，在液滴外沿出现棕色铁锈环(b)，如图所示。下列说法不正确的是(　　) A．铁片腐蚀过程发生的总化学方程式为4Fe＋6H2O＋3O2===4Fe(OH)3 B．液滴之下氧气含量少，铁片作负极，发生的还原反应为Fe－2e－===Fe2＋ C．液滴边缘是正极区，发生的电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－ D．铁片腐蚀最严重区域不是生锈最多的区域 答案：B 解析：NaCl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后液滴覆盖的圆周中心区(a)被腐蚀变暗，实际上是发生了吸氧腐蚀，铁片作负极，发生氧化反应，电极反应为Fe－2e－===Fe2＋，液滴边缘是正极区，电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－(发生还原反应)，在液滴外沿，由于发生反应：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2、4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，形成了棕色铁锈环(b)，铁片腐蚀过程发生的总化学方程式为4Fe＋6H2O＋3O2===4Fe(OH)3。根据以上分析知，A、C正确，B错误；铁片腐蚀最严重区域是液滴中心区，D正确。 13．(2024·最新模拟)钠基海水电池是一种能量密度高、环境友好的储能电池，电极材料为钠基材料和选择性催化材料(能抑制海水中Cl－的吸附和氧化)，固体电解质只允许Na＋透过。下列说法正确的是(　　) A．放电时，a电极发生还原反应 B．放电时，b电极的电势高于a电极 C．充电时，b电极的电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑ D．充电时，每转移2 mol电子，理论上有2 mol Na＋由b电极迁移到a电极 答案：BD 解析：钠为活泼金属，失去电子发生氧化反应，a为负极，则b为正极，A错误；放电时，a为负极，b为正极，b电极的电势高于a电极，B正确；充电时，b电极为阳极，由于选择性催化材料能抑制海水中Cl－的吸附和氧化，故电极上不是Cl－放电，C错误；充电时，a为阴极，b为阳极，阳离子向阴极移动，故每转移2 mol电子，理论上有2 mol Na＋由b电极迁移到a电极，D正确。 14．(2024·最新模拟)我国科学家设计了一种新型Zn­S可充电电池，该电池放电时硫电极发生两步反应，分别为S＋2Cu2＋＋4e－===Cu2S、5Cu2＋＋O2＋10e－===Cu＋2Cu2O，下列说法错误的是(　　) A．放电时锌电极发生的反应为Zn－2e－===Zn2＋ B．该电池充电时Cu2＋的浓度增大 C．该电池放电时电子从锌电极流出 D．每生成1 mol铜，外电路中通过10 mol电子 答案：D 解析：根据题意，S得到电子，被还原，作正极，则Zn为负极，发生氧化反应，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，A正确；放电时，铜离子转化为Cu2S、Cu2O、Cu，则充电时Cu2S、Cu2O、Cu转化为铜离子，Cu2＋的浓度增大，B正确；该电池放电时电子从负极锌极流出，C正确；由反应5Cu2＋＋O2＋10e－===Cu＋2Cu2O可知，每生成1 mol铜，需要10 mol电子，由于该电池放电时硫电极发生两步反应，故外电路中通过的电子大于10 mol，D错误。 15．(2024·最新模拟)2023年星恒电源发布“超钠F1”开启钠电在电动车上产业化元年。该二次电池的电极材料为Na2Mn[Fe(CN)6](普鲁士白)和NaxCy(嵌钠硬碳)。下列说法中错误的是(　　) A．放电时，左边电极电势高 B．放电时，负极的电极反应式可表示为Nax＋1Cy－e－===NaxCy＋Na＋ C．充电时，电路中每转移1 mol电子，阳极质量增加23 g D．比能量：钠离子电池高于锂离子电池 答案：CD 解析：放电时，左边电极为正极，电极电势高，A正确；放电时，负极的电极反应式可表示为Nax＋1Cy－e－===NaxCy＋Na＋，B正确；充电时，阳极反应式为Na2Mn[Fe(CN)6]－2e－===2Na＋＋Mn[Fe(CN)6]，电路中每转移1 mol电子，阳极质量减少23 g，C错误；比能量就是参与电极反应的单位质量的电极材料放出电能的大小，Li、Na反应时均失去1个电子，但Li的相对原子质量小于Na的，故锂离子电池的比能量高于钠离子电池的，D错误。 15 学科网（北京）股份有限公司 $$