第6讲 电化学基础
考向一 新型化学电源的分析与推断
1．(2018·全国卷Ⅱ)我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na—CO2二次电池。将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料，电池的总反应为：3CO2＋4Na
2Na2CO3＋C。下列说法错误的是( )
A．放电时，ClO4向负极移动 B．充电时释放CO2，放电时吸收CO2
C．放电时，正极反应为：3CO2＋4e===2CO3＋C D．充电时，正极反应为：Na＋e===Na
[解析] 高氯酸根离子是阴离子，电池放电时为原电池装置，阴离子向负极移动，A正确；由题图结合电池总反应知，充电时释放二氧化碳，放电时吸收二氧化碳，B正确；放电时，正极反应可以理解为“CO2得到4e还原为C，余下的两个O进一步结合CO2生成CO3”：3CO2＋4e===2CO3＋C，C正确；充电时电池的正极与外接电源的正极相连，作电解池的阳极，发生失电子的氧化反应，应为碳失电子生成CO2，D错误。
[答案] D
2．(2017·全国卷Ⅱ)全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料，电池反应为：16Li＋xS8===8Li2Sx(2≤x≤8)。下列说法错误的是( )
A．电池工作时，正极可发生反应：2Li2S6＋2Li＋2e===3Li2S4 B．电池工作时，外电路中流过0.02 mol电子，负极材料减重0.14 g C．石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性 D．电池充电时间越长，电池中Li2S2的量越多
[解析] 原电池工作时，正极发生一系列得电子的还原反应，即：Li2S8→Li2S6→Li2S4→Li2S2，其中可能有2Li2S6＋2Li＋2e===3Li2S4，A项正确；该电池工作时，每转移0.02 mol电子，负极有0.02 mol Li(质量为0.14 g)被氧化为Li，则负极质量减少0.14 g，B项正确；石墨烯能导电，用石墨烯作电极，可提高电极a的导电性，C项正确；充电过程中，Li2S2的量逐渐减少，当电池充满电时，相当于达到平衡状态，电池中Li2S2的量趋于不变，故不是电池充电时间越长，电池中Li2S2的量越多，D项错误。
[答案] D
3．(2015·全国卷Ⅰ)微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是( )
1
＋
＋
－
＋
－
－
2－
－
2－
2－
＋
－－
2－
－
A．正极反应中有CO2生成
B．微生物促进了反应中电子的转移 C．质子通过交换膜从负极区移向正极区 D．电池总反应为C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O
[解析] 由题意可知，微生物电池的原理是在微生物作用下O2与C6H12O6发生氧化还原反应，将化学能转化为电能，B正确；氧气在正极反应，由于质子交换膜只允许H通过，则正极反应为：O2＋4e＋4H===2H2O，没有CO2生成，A项错误；负极发生反应：C6H12O6－24e
－
－
＋
＋
＋6H2O===6CO2＋24H，H在负极区生成，移向正极区，在正极被消耗，C项正确；总反应
＋＋
为：C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O，D项正确。
[答案] A
4．(1)(2018·天津卷)CO2是一种廉价的碳资源，其综合利用具有重要意义。回答下列问题：
O2辅助的Al－CO2电池工作原理如图所示。该电池电容量大，能有效利用CO2，电池反应产物Al2(C2O4)3是重要的化工原料。
电池的负极反应式：_________________________。
电池的正极反应式：6O2＋6e===6O2；6CO2＋6O2===3C2O4＋6O2 反应过程中O2的作用是_________________________。 该电池的总反应式：________________________。
(2)(2017·北京卷)实验证明Ag＋Fe===Ag＋Fe能发生，装置如下图。其中甲溶液是__________，操作及现象是_____________。
(3)(2016·江苏卷)铁炭混合物在水溶液中可形成许多微电池。将含有Cr2O7的酸性废水通过铁炭混合物，在微电池正极上Cr2O7转化为Cr_________________________________。
(4)(2016·天津卷)氢能是发展中的新能源，它的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节。回答下列问题：
与汽油相比，氢气作为燃料的优点是__________________________________(至少答出两点)。但是氢气直接燃烧的能量转换率远低于燃料电池，写出碱性氢氧燃料电池的负极反应式：_______________________________。
(5)(2015·四川卷)FeSO4在一定条件下可制得FeS2(二硫化亚铁)纳米材料。该材料可用于制造高容量锂电池，电池放电时的总反应为4Li＋FeS2===Fe＋2Li2S，正极反应式是_____________________。
2
2－
3＋
2－
＋
2＋
3＋
－
－
－
2－
，其电极反应式为
[解析] (1)O2辅助的Al－CO2电池中，Al是活泼金属，作负极，发生氧化反应，电极反应式为Al－3e===Al。由电池的正极反应式可知，O2先生成O2，O2与CO2反应生成C2O4
－
3＋
－
－
2－
和O2，据此推测，该过程中O2的作用是催化剂。根据正、负极反应式及得失电子守恒得电池的总反应式为2Al＋6CO2===Al2(C2O4)3。
[答案] (1)Al－3e===Al(或2Al－6e===2Al) 催化剂 2Al＋6CO2===Al2(C2O4)3 (2)FeSO4溶液 取电池工作前与工作一段时间后左侧烧杯中溶液，同时滴加KSCN溶液，后者红色更深。
(3)Cr2O7＋14H＋6e===2Cr＋7H2O
(4)污染小，可再生，来源广，资源丰富，燃烧热值高(任写其中2个) H2＋2OH－2e
－
－
2－
＋
－
3＋
－
3＋
－
3＋
===2H2O
(5)FeS2＋4Li＋4e===Fe＋2Li2S(或FeS2＋4e===Fe＋2S) 考向二 电解原理在工农业生产中的应用
5．(2017·全国卷Ⅱ)用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电
＋
－
－
2－
解质溶液一般为H2SO4—H2C2O4混合溶液。下列叙述错误的是( )
A．待加工铝质工件为阳极 B．可选用不锈钢网作为阴极
C．阴极的电极反应式为：Al＋3e===Al D．硫酸根离子在电解过程中向阳极移动
[解析] 利用电解氧化法在铝制品表面形成致密的Al2O3薄膜，即待加工铝质工件作阳极，A项正确；阴极与电源负极相连，对阴极电极材料没有特殊要求，可选用不锈钢网等，B项正确；电解质溶液呈酸性，阴极上应是H放电，C项错误；在电解过程中，电解池中的阴离子向阳极移动，D项正确。
[答案] C
6．(2018·全国卷Ⅰ)焦亚硫酸钠(Na2S2O5)在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛。回答下列问题：
制备Na2S2O5也可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中SO2碱吸收液中含有NaHSO3
和
Na2SO3
。
阳
极
的
电
极
反
应
式
为
＋
3＋
－
_____________________________________________________。
电解后，________室的NaHSO3浓度增加。将该室溶液进行结晶脱水，可得到Na2S2O5。 [解析] 装置图中左侧与电源正极相连，为三室膜电解槽的阳极，由于阳极室的溶液为稀硫酸，故阳极发生的反应为2H2O－4e===4H＋O2↑，生成的H穿过阳离子交换膜进入a室与SO2碱吸收液中的SO3反应生成HSO3，则a室中NaHSO3浓度增加。
[答案] 2H2O－4e===4H＋O2↑ a
3
－
＋2－
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＋
＋
2019高考化学二轮冲刺复习精讲第一部分必考部分第6讲电化学基础真题追踪含解析
