电化学高考题解析.doc
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电化学高考真题解析
（2013大纲卷）9、电解法处理酸性含铬废水（主要含有Cr2O72－）时，以铁板作阴、阳极，处理过程中存在反应Cr2O72＋6Fe2＋＋14H＋2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，最后Cr3＋以Cr（OH）3形式除去，下列说法不正确的是
A.阳极反应为Fe－2e－Fe2＋B.电解过程中溶液pH不会变化
C.过程中有Fe（OH）3沉淀生成D.电路中每转移12mol电子，最多有1molCr2O72－被还原
【答案】B
【解析】根据总方程式可得酸性减弱，B错误。
阳-yang-氧，↑失氧，A正确；Fe－2e－＝Fe2＋~~~~2e－，则6mol的铁发生变化时候转移电子数12mol，又据能够处理的关系式，得6Fe~~~~12e－~~~6Fe2＋~~~Cr2O72－，所以D正确。
在阴极，发生还原反应，↓得还，溶液中的氢离子得到电子减少，同时生成氢氧根，C正确。
（2013江苏卷）9.Mg-H2O2电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。
该电池以海水为电解质溶液，示意图如下。
该电池工作时，下列说法正确的是
A.Mg电极是该电池的正极
B.H2O2在石墨电极上发生氧化反应
C.石墨电极附近溶液的pH增大
D.溶液中Cl－向正极移动
【参考答案】C
【解析】本题是电化学基础的一条简单综合题，着力考查学生对原电池基础知识的理解能力。
A.组成的原电池的负极被氧化，镁为负极，而非正极。
B、C.双氧水作为氧化剂，在石墨上被还原变为水，溶液PH值增大。
D.溶液中Cl－移动方向同外电路电子移动方向一致，应向负极方向移动。
（2013海南卷）4．Mg-AgCl电池是一种能被海水激活的一次性贮备电池，电池反应方程式为：
2AgCl+Mg=Mg2++2Ag+2Cl-。
有关该电池的说法正确的是
A．Mg为电池的正极
B．负极反应为AgCl+e-=Ag+Cl-
C．不能被KCl溶液激活
D．可用于海上应急照明供电
[答案]D
[解析]：
根据氧化还原判断，Mg为还原剂是负极、失电子，所以A、B都错，C是指电解质溶液可用KCl溶液代替。
（2013海南卷）12．下图所示的电解池I和II中，a、b、c和d均为Pt电极。
电解过程中，电极b和d上没有气体逸出，但质量均增大，且增重b>d。
符合上述实验结果的盐溶液是
选项
X
Y
A．
MgSO4
CuSO4
B．
AgNO3
Pb（NO3）2
C．
FeSO4
Al2（SO4）3
D．
CuSO4
AgNO3
[答案]D
[解析]：
题意表明b、d没有气体逸出，所电解的盐溶液中金属元素，应该在金属活动顺序表中（H）以后，只有D符合题意。
（2013上海卷）8.糕点包装中常见的脱氧剂组成为还原性铁粉、氯化钠、炭粉等，其脱氧原理与钢铁的吸氧腐蚀相同。
下列分析正确的是
A.脱氧过程是吸热反应，可降低温度，延长糕点保质期
B.脱氧过程中铁作原电池正极，电极反应为：
Fe-3e→Fe3+
C.脱氧过程中碳做原电池负极，电极反应为：
2H2O+O2+4e→4OH-
D.含有1.12g铁粉的脱氧剂，理论上最多能吸收氧气336mL（标准状况）
答案：
D
【解析】在脱氧过程中，由铁、碳做电极，氯化钠溶液做电解质溶液形成原电池，发生吸氧腐蚀，该过程为放热反应；在脱氧过程中，碳做正极，铁做负极，失电子发生氧化反应生成Fe2+；在脱氧过程中，Fe失电子氧化为Fe2+，Fe2+最终还是被氧气氧化为Fe3+，由电子守恒知消耗氧化剂氧气的体积（标况下）V（O2）＝22.4L·mol-1×（3×1.12g/56g·mol-1）/4＝336mL。
（2013安徽卷）10.热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。
一种热激活电池的基本结构如图所示，其中作为电解质的无水LiCl-KCl混合物受热熔融后，电池即可瞬间输出电能。
该电池总反应为：
PbSO4+2LiCl+Ca＝CaCl2+Li2SO4+Pb。
下列有关说法正确的是
A．正极反应式：
Ca+2Cl--2e-＝CaCl2
B．放电过程中，Li＋向负极移动
C．每转移0.1mol电子，理论上生成20.7gPb
D．常温时，在正负极间接上电流表或检流计，指针不偏转
【答案】D
【解析】A、正极发生还原反应，故为，错误；B、放电过程为原电池，阳离子向正极移动，错误；C、每转移0.1mol电子，生成0.05molPb，为10.35g，错误；D常温下，电解质不能融化，不能形成原电池，故指针不偏转，正确。
【考点定位】考查化学基本理论，电极判断、电极反应方程式的书写、离子流动方向以及简单计算。
（2013新课标卷2）11.“ZEBRA”蓄电池的结构如图所示，电极材料多孔Ni/NiCl2和金属钠之间由钠离子导体制作的陶瓷管相隔。
下列关于该电池的叙述错误的是
A.电池反应中有NaCl生成
B.电池的总反应是金属钠还原三个铝离子
C.正极反应为：
NiCl2+2e－=Ni+2Cl－
D.钠离子通过钠离子导体在两电极间移动
解析：
考察原电池原理。
原电池中较活泼的金属是负极，失去电子，发生氧化反应。
电子经导线传递到正极，所以溶液中的阳离子向正极移动，正极得到电子，发生还原反应。
据此可知负极是液体金属Na，电极反应式为：
Na－e－＝Na＋；正极是Ni，电极反应式为NiCl2+2e－=Ni+2Cl－；总反应是2Na＋NiCl2=2NaCl＋Ni。
所以A、C、D正确，B错误，选择B。
答案：
B
（2013浙江卷）11、电解装置如图所示，电解槽内装有KI及淀粉溶液，中间用阴离子交换膜隔开。
在一定的电压下通电，发现左侧溶液变蓝色，一段时间后，蓝色逐渐变浅。
已知:
3I2+6OH—==IO3—+5I—+3H2O
下列说法不正确的是
A．右侧发生的电极方程式：
2H2O+2e—==H2↑+2OH—
B．电解结束时，右侧溶液中含有IO3—
C．电解槽内发生反应的总化学方程式KI+3H2O＝KIO3+3H2↑
D．如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜，电解槽内发生的总化学方程式不变
【解析】电解的电极反应为：
阳极2I——2e—==I2左侧溶液变蓝色
3I2+6OH—==IO3—+5I—+3H2O一段时间后，蓝色变浅
阴极2H2O+2e—==H2↑+2OH—右侧放出氢气
如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜：
电极反应为：
阳极2I——2e—==I2
阴极2H2O+2e—==H2↑+2OH—
多余K+通过阳离子交换膜迁移至阴极保证两边溶液呈电中性，所以选项D不正确，答案选D。
答案：
D
（2013天津卷）6、为增强铝的耐腐蚀性，现以铅蓄电池为外电源，以Al作阳极、Pb作阴极，电解稀硫酸，使铝表面的氧化膜增厚。
其反应原理如下：
电池：
Pb（s）+PbO2（s）+2H2SO4（aq）=2PbSO4（s）+2H2O（l）
电解池：
2Al+3H2OAl2O3+3H2↑
电解过程中，以下判断正确的是
电池
电解池
A
H+移向Pb电极
H+移向Pb电极
B
每消耗3molPb
生成2molAl2O3
C
正极：
PbO2+4H++2e=Pb2++2H2O
阳极：
2Al+3H2O-6e=Al2O3+6H+
D
【解析】该题考查原电池和电解池的基本知识。
A选项H+离子在原电池中移向PbO2电极，错误。
B选项每消耗3molPb，根据电子守恒生成lmolAl2O3，错误。
C选项在原电池的正极电极反应是生成PbSO4，错误。
D选项在原电池中Pb电极的质量由于生成PbSO4，质量增加，在电解池中，Pb阴极，质量不变，正确。
答案：
D
（2013北京卷）7.下列金属防腐的措施中，使用外加电流的阴极保护法的是
A.水中的钢闸门连接电源的负极 B.金属护拦表面涂漆
C.汽水底盘喷涂高分子膜 D.地下钢管连接镁块
【答案】A
【解析】
A、钢闸门连接电源的负极，为电解池的阴极，被保护，属于外加电流的阴极保护法，故正确；
BC、是金属表面覆盖保护层，隔绝空气，故错误
D、镁比铁活泼，构成原电池，铁为正极，被保护，是牺牲阳极的阴极保护法，故错误。
（2013北京卷）9.用石墨电极电解CuCl2溶液（见右图）。
下列分析正确的是
A.a端是直流电源的负极
B.通电使CuCl2发生电离
C.阳极上发生的反应：
Cu2++2e-=Cu
D.通电一段时间后，在阴极附近观察到黄绿色气体
【答案】A
【解析】
A、由溶液中离子移动方向可知，U型管左侧电极是阴极，连接电源
的负极，a端是电源的负极，故正确；
B、通电使CuCl2发生电解，不是电离，故错误；
C、阳极发生氧化反应，Cl-在阳极放电2Cl--2e-=C12↑，故错误；
D、Cl-发生氧化反应，在阳极放电生成C12，故D错误。
（2013全国新课标卷1）10．银质器皿日久表面会逐渐变黑，这是生成了Ag2S的缘故，根据电化学原理可进行如下处理：
在铝质容器中加入食盐溶液，再将变黑的银器浸入该溶液中，一段时间后发现黑色会褪去，下列说法正确的是
A、处理过程中银器一直保持恒重
B、银器为正极，Ag2S被还原生成单质银
C、该过程中总反应为2Al+3Ag2S=6Ag+Al2S3
D、黑色褪去的原因是黑色Ag2S转化为白色AgCl
答案：
B
解析：
A错，银器放在铝制容器中，由于铝的活泼性大于银，故铝为负极，失电子，银为正极，银表面的Ag2S得电子，析出单质银附着在银器的表面，故银器质量增加；
C错，Al2S3在溶液中不能存在，会发生双水解反应生成H2S和Al（OH）3；
D错，黑色褪去是Ag2S转化为Ag而不是AgCl
（2013全国新课标卷1）27.锂离子电池的应用很广，其正极材料可再生利用。
某锂离子电池正极材料有钴酸锂（LiCoO2）,导电剂乙炔黑和铝箔等。
充电时，该锂离子电池负极发生的反应为6C+xLi++xe-=LixC6。
现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源（部分条件未给出）
回答下列问题：
⑴LiCoO2中，Co元素的化合价为___________。
⑵写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式_________________________________。
⑶“酸浸”一般在80oC下进行，写出该步骤中发生的所有氧化还原反应的化学方程式__________________;可用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液，但缺点是_________。
⑷写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式_____________。
⑸充放电过程中发生LiCoO2与Li1-xCoO2之间的转化，写出放电时电池反应方程式___________________。
⑹上述工艺中“放电处理”有利于锂在正极的回收。
其原因是___________________________。
在整个回收工艺中，可回收的金属化合物有_________________（填化学式）。
答案：
（1）+3；
（2）2Al+2OH—+6H2O＝2Al（OH）4—+3H2↑
（3）2LiCoO2＋3H2SO4＋H2O2Li2SO4＋2CoSO4＋O2↑＋4H2O；2H2O22H2O＋O2↑；有氯气生成，污染大
（4）CoSO4+2NH4HCO3＝CoCO3↓+（NH4）2SO4+H2O+CO2↑
（5）Li1-xCoO2+LixC6＝LiCoO2+6C
（6）Li+从负极中脱出，经电解质向正极移动并进入正极材料中；Al（OH）3、CoCO3、Li2SO4
解析：
（1）Li和O元素的化合价分别是＋1和－2价，所以该化合物中Co的化合价是＋（2×2－1）＝＋3价。
（2）正极材料中的金属铝能和氢氧化钠溶液反应，反应的离子方程式是2Al+2OH—+6H2O＝2Al（OH）4—+3H2↑。
（3）根据后面流程可知，有CoSO4生成，这说明在反应中LiCoO2是氧化剂，双氧水是还原剂，因此该反应的化学方程式是2LiCoO2＋3H2SO4＋H2O2Li2SO4＋2CoSO4＋O2↑＋4H2O；在反应中双氧水是过量的，则过量的双氧水还会发生自身的氧化还原反应，即2H2O22H2O＋O2↑；如果用盐酸代替，则氯化氢能被氧化生成氯气，会造成环境污染。
（4）根据原子守恒可知，在反应中还应该有硫酸铵、CO2和H2O生成，所以反应的化学方程式是CoSO4+2NH4HCO3＝CoCO3↓+（NH4）2SO4+H2O+CO2↑。
（5）根据充电时，该锂离子电池负极发生的反应为6C+xLi++xe-=LixC6可知，放电时LixC6在负极失去电子，则Li1-xCoO2在正极得到电子，所以该反应式是Li1-xCoO2+LixC6＝LiCoO2+6C。
（6）由于放电时Li+从负极中脱出，经电解质向正极移动并进入正极材料中，所以有利于锂在正极的回收；根据工艺流程图可知，在整个回收工艺中，可回收的金属化合物有Al（OH）3、CoCO3、Li2SO4。
（2013全国新课标卷1）28.二甲醚（CH3OCH3）是无色气体，可作为一种新型能源，由合成气（组成为H2、CO、和少量CO2）直接制备二甲醚，其中主要过程包括以下四个反应：
甲醇合成反应：
①CO（g）+2H2（g）＝CH3OH（g） △H1=-90.1kJ·mol-1
②CO2（g）+3H2（g）＝CH3OH（g）+H2O（g） △H2=-49.0kJ·mol-1
水煤气变换反应：
③CO（g）+H2O（g）＝CO2（g）+H2（g） △H3=-41.1kJ·mol-1
二甲醚合成反应：
④2CH3OH（g）＝CH3OCH3（g）+H2O（g） △H4=-24.5kJ·mol-1
⑴Al2O3是合成气直接制备二甲醚反应催化剂的主要成分之一。
工业上从铝土矿制备较高纯度Al2O3的主要工艺流程是 （以化学方程式表示）。
⑵分析二甲醚合成反应④对于CO转化率的影响 。
⑶由H2和CO直接制备二甲醚（另一产物为水蒸气）的热化学方程式为 。
⑷有研究者在催化剂（含Cu-Zn-Al-O和Al2O3），压强为5.0MPa的条件下由H2和CO直接制备二甲醚，结果如下图所示。
其中CO转化率随温度升高而降低的原因是____________。
⑸二甲醚直接燃料电池具有启动快，效率高等优点，其能量密度高于甲醇直接燃烧燃料电池（5.93kW·h·kg-1），若电解质为酸性，二甲醚直接燃料电池的负极反应为_______________。
一个二甲醚分子经过电化学氧化，可以产生_______个电子的电量；该电池理论输出电压1.20V，能量密度E=_____（列式计算，能量密度=电池输出电能/燃料质量，1kW·h=3.6×105J）
答案：
（1）Al2O3（铝土矿）+2NaOH+3H2O＝2NaAl（OH）4；NaAlO2+CO2+2H2O＝NaHCO3+Al（OH）3↓；2Al（OH）3Al2O3＋3H2O
（2）消耗甲醇，促进甲醇合成反应①平衡向右移，CO转化率增大；生成的H2O，通过水煤气变换反应③消耗部分CO。
（3）2CO（g）+4H2（g）＝CH3OCH3（g）+H2O（g）ΔH=-204.7kJ/mol；该反应分子数减小，压强升高使平衡右移，CO和H2的转化率增大，CH3OCH3产率增加。
压强升高使CO和H2的浓度增加，反应速率增大。
（4）反应放热，温度升高，平衡左移
（5）CH3OCH3－12e－＋3H2O＝2CO2＋12H＋；12
。
（1）工业上从铝土矿中提纯高纯度氧化铝的流程是：
用氢氧化钠溶液溶解铝土矿，然后过滤，在滤液中通入过量的CO2，得到氢氧化铝，然后高温煅烧氢氧化铝，即可得到高纯度的氧化铝。
（2）合成二甲醚消耗甲醇，对于CO参与的反应相当于减小生成物的浓度，有利于平衡向右移动，使CO的转化率提高。
（3）根据盖斯定律可知，将①×2＋④即得到反应2CO（g）+4H2（g）＝CH3OCH3（g）+H2O（g），所以该反应的放热△H＝－90.1kJ/mol×2－24.5kJ/mol＝－204.7kJ/mol。
（4）该反应分子数减小，压强升高使平衡右移，CO和H2的转化率增大，CH3OCH3产率增加。
压强升高使CO和H2的浓度增加，反应速率增大。
（5）原电池中负极失去电子，所以负极电极反应式是CH3OCH3－12e－＋3H2O＝2CO2＋12H＋；二甲醚中碳原子的化合价是－2价，反应后变为＋4价，失去6个电子，所以一个二甲醚分子经过电化学氧化，可以产生12个电子的电量；由于能量密度＝电池输出电能/燃料质量，所以该电池的能量密度＝
。
（2013北京卷）26.（14分）
NOx是汽车尾气中的主要污染物之一。
（1）NOx能形成酸雨，写出NO2转化为HNO3的化学方程式:
_.
（2）汽车发动机工作时会引发N2和02反应，其能量变化示意图如下:
①写出该反应的热化学方程式:
_。
②随温度升高，该反应化学平衡常数的变化趋势是_。
（3）在汽车尾气系统中装置催化转化器，可有效降低NOX的排放。
①当尾气中空气不足时，NOX在催化转化器中被还原成N2排出。
写出NO被CO还原的化学方程式：
_。
②当尾气中空气过量时，催化转化器中的金属氧化物吸收NOX生成盐。
其吸收能力顺序如下：
12MgO<2oCaO<38SrO<56BaO。
原因是，元素的金属性逐渐增强，金属氧化物对NOX的吸收能力逐渐增强。
（4）通过NOx传感器可监测NOx的含量，其工作原理示意图如下:
①Pt电极上发生的是反应（填“氧化”或“还原”）。
②写出NiO电极的电极反应式:
。
【答案】
（1）3NO2+2H2O=2HNO3+NO；
（2）①N2（g）+O2（g）=2NO（g）△H=+183KJ/mol；②增大；
（3）①2NO+2CON2+2CO2
②由Mg、Ca、Sr、Ba的质子数，得知它们均为第ⅡA族。
同一主族的元素，从上到下，原子半径逐渐增大；
（4）①还原；②NO+O2--2e-＝NO2；
【解析】
（1）NO2与H2O反应生成HNO3与NO；
（2）①△H=945kJ/mol+498kJ/mol-2×630KJ/mol=+183KJ/mol；
②该反应正反应是吸热反应，升高温度，平衡向正反应移动，化学平衡常数增大；
（3）①NO被CO还原N2，CO被氧化为CO2；
②由Mg、Ca、Sr、Ba的质子数可知，它们均处于第ⅡA族，同一主族自上而下，原子半径增大，金属性增强；
（4）①由工作原理示意图可知，O2在Pt电极发生还原反应生成O2-；
②在O2-参加反应下，NO在NiO电极发生氧化反应生成NO2。
（2013山东卷）28．（12分）金属冶炼和处理常涉及氧化还原反应。
（1）由下列物质冶炼相应金属时采用电解法的是。
a．Fe2O3b．NaClc．Cu2Sd．Al2O3
（2）辉铜矿（Cu2S）可发生反应2Cu2S+2H2SO4+5O2＝4CuSO4+2H2O，该反应的还原剂是，当1molO2发生反应时，还原剂所失电子的物质的量为mol。
向CuSO4溶液中加入镁条时有气体生成，该气体是。
（3）右图为电解精炼银的示意图，（填a或b）极为含有杂质的粗银，若b极有少量红棕色气体生成，则生成该气体的电极反应式为。
（4）为处理银器表面的黑斑（Ag2S），将银器置于铝制容器里的食盐水中并与铝接触，Ag2S转化为Ag，食盐水的作用为。
解析：
（1）NaCl与Al2O3冶炼需要用电解法，Fe2O3与Cu2S可以用热还原法，所以答案为b、d。
（2）在该反应中，Cu元素化合价由+1升高到+2，S元素化合价由-2升高到+6，Cu2S做还原剂；当有1molO2参与反应转移的电子为4mol，由于Cu2+水解呈酸性，加入镁条时，镁与H+反应生成了氢气。
（3）电解精炼时，不纯金属做阳极，这里就是a极；b电极是阴极，发生还原反应，生成了红棕色气体是NO，遇空气氧化生成的NO2，电极反应：
NO3-+3e-＋4H+＝NO↑+2H2O。
或NO3-+e-＋2H+＝NO2↑+H2O
（4）做电解质溶液，形成原电池。
答案：
（1）b、d
（2）Cu2S；4；氢气
（3）a；NO3-+e-＋2H+＝NO2↑+H2O
（4）做电解质溶液（或导电）
直流电源
Pt
电极
Ag-Pt
电极
H2O
NO3—N2
质子交换膜
题11图
A
B
[2013高考∙重庆卷∙11]（14分）化学在环境保护中趁着十分重要的作用，催化反硝化法和电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。
（1）催化反硝化法中，H2能将NO3—还原为N2，
25℃时，反应进行10min，溶液的pH由7变为12。
①N2的结构式为。
②上述反应离子方程式为，
其平均反应速率v（NO3—）为mol∙L—1∙min—1
③还原过程中可生成中间产物NO2—，写出3
种促进NO2—水解的方法。
（2）电化学降解NO3—的原理如题11图所示。
①电源正极为（填“A”或“B”），
阴极反应式为。
②若电解过程中转移了2mol电子，则膜两侧
电解液的质量变化差（△m左－△m右）为g。
答案：
（1）①N≡N②2NO3-+5H2N2+2OH-+4H2O0.001③加酸，升高温度，加水
（2）①A，2NO3-+6H2O+10e-＝N2+12OH-②14.4
【解析】
（1）①N2分子中氮原子间通过氮氮三键结合，因此其结构式为N≡N；②利用溶液pH变化可知有OH-生成，再结合原子守恒可写出反应的离子方程式；利用离子方程式知v（NO3-）＝v（OH-）＝（10-2-10-7）/10＝0.001mol/（L·min）；③水解是吸热反应，NO2-水解使溶液中c（OH-）变大，因此可促进NO2-水解的措施有加热、加水或加酸等。
（2）①由图示知在Ag-Pt电极上NO3-发生还原反应，因此Ag-Pt电极为阴极，则B为负极，A为电源正极；在阴极反应是NO3-得电子发生还原反应生成N2，利用电荷守恒与原子守恒知有H2O参与反应且有OH-生成；②转移2mol电子时，阳极（阳极反应为H2O失电子氧化为O2和H+）消耗1mol水，产生2molH+进入阴极室，阳极室质量
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