2022年新高考化學(xué)時事熱點情境化考題-電化學(xué)專題(解析版)

2022年新高考化學(xué)時事熱點情境化考題-------電化學(xué)專題1．一種3D打印機(jī)的柔性電池以碳納米管作電極材料，以吸收ZnSO4溶液的有機(jī)高聚物為固態(tài)電解質(zhì)，其電池結(jié)構(gòu)如圖1所示，圖2是有機(jī)高聚物的結(jié)構(gòu)片段。其電池總反應(yīng)為：；下列說法不正確的是A．吸收ZnSO4溶液的有機(jī)高聚物固態(tài)電解質(zhì)中離子可自由移動B．充電時，SO向陰極移動C．放電時，含有鋅膜的碳納米管纖維作電池負(fù)極D．放電時，電極的正極反應(yīng)為：MnO2+e-+H2O=MnOOH+OH-【答案】B【詳解】A．內(nèi)電路通過離子的移動導(dǎo)電，所以吸收ZnSO4溶液的有機(jī)高聚物固態(tài)電解質(zhì)中離子可自由移動，故A正確；B．充電時，陰離子移向陽極，SO向陽極移動，故B錯誤；C．根據(jù)總反應(yīng)式，放電時，鋅的化合價升高，含有鋅膜的碳納米管纖維作電池負(fù)極，故C正確；D．放電時，MnO2中Mn元素的化合價降低生成MnOOH，所以電極的正極反應(yīng)為MnO2+e-+H2O=MnOOH+OH-，故D正確；2．《Science》雜志報道了王浩天教授團(tuán)隊發(fā)明的制取H2O2的綠色方法，原理如圖所示(已知：H2O2H++HO，Ka=2.4×10-12)。下列說法正確的是A．X膜為陰離子交換膜 B．每生成1molH2O2外電路通過4mole—C．催化劑可加快單位時間內(nèi)反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移數(shù)目 D．a(chǎn)極上發(fā)生還原反應(yīng)【答案】C【詳解】A．由分析可知，X膜應(yīng)為陽離子交換膜，允許氫離子通過，故A錯誤；B．由分析可知，反應(yīng)總方程式為H2+O2=H2O2，由方程式可知，生成1mol過氧化氫，外電路通過2mol電子，故B錯誤；C．催化劑能降低反應(yīng)的活化能，加快反應(yīng)速率，使單位時間內(nèi)反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移數(shù)目加快，故C正確；D．由分析可知，通入氫氣的a極為原電池的負(fù)極，氫氣在負(fù)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氫離子，故D錯誤；3．我國《政府工作報告》首次寫入“推動充電、加氫等設(shè)施的建設(shè)”。如圖是一種新型“全氫電池”，能量效率可達(dá)。下列說法不正確的是A．該裝置將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能B．離子交換膜不允許和通過C．吸附層為負(fù)極，電極反應(yīng)式為D．電池總反應(yīng)為【答案】C【詳解】A．“全氫電池”工作時是原電池反應(yīng)，能量變化是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，故A正確；B．由工作原理圖可知，左邊溶液為堿性，右邊溶液為酸性，所以離子交換膜可阻止左邊的堿性溶液和右邊的酸性溶液發(fā)生中和，因此該離子交換膜不能允許H+和OH－通過，故B正確；C．根據(jù)氫氣的進(jìn)出方向可知，氫氣在吸附層A上發(fā)生氧化反應(yīng)，化合價由0價變成+1價，吸附層A為負(fù)極，電極反應(yīng)為：H2-2e-+2OH-═2H2O，故C錯誤；D．根據(jù)C的分析可知，右邊吸附層B為正極，發(fā)生了還原反應(yīng)，正極電極反應(yīng)是2H++2e-═H2↑，左邊吸附層A為負(fù)極，發(fā)生了氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)是H2-2e-+2OH-═2H2O，因此總反應(yīng)為：H++OH-=H2O，故D正確；4．世界首款石墨烯鋰離子電池產(chǎn)品已發(fā)布，可在-30℃-80℃環(huán)境下工作，電池循環(huán)壽命高達(dá)3500次左右，充電效率是普通充電產(chǎn)品的24倍。它是利用鋰離子能在石墨烯表面和電極之間快速大量穿梭運動的特性制作的一種新型二次電池。其工作原理如圖所示，電池反應(yīng)式為。下列關(guān)于該電池的說法不正確的是A．充電時，移向石墨烯B．充電時，轉(zhuǎn)移電子理論上陰極材料質(zhì)量增加3.5gC．放電時，極發(fā)生的電極反應(yīng)為D．對廢舊的該電池進(jìn)行“放電處理”，讓從石墨烯中脫出有利于回收【答案】C【詳解】A．根據(jù)得到放電時石墨烯為負(fù)極，則充電時，石墨烯為陰極，移向陰極(石墨烯)，故A正確；B．充電時，移向陰極(石墨烯)，電極反應(yīng)式為，轉(zhuǎn)移電子理論上陰極材料質(zhì)量增加0.5mol×7g?mol?1＝3.5g，故B正確；C．放電時，正極(極)發(fā)生的電極反應(yīng)為，故C錯誤；D．對廢舊的該電池進(jìn)行“放電處理”，讓從石墨烯中脫出有利于回收，故D正確；5．相同金屬在其不同濃度鹽溶液中可形成濃差電池。如圖所示裝置是利用濃差電池電解Na2SO4溶液(a、b電極均為石墨電極)，可以制得O2、H2、H2SO4和NaOH。下列說法不正確的是A．a(chǎn)電極的電極反應(yīng)為4H2O+4e-=2H2↑+4OH-B．c、d離子交換膜依次為陽子交換膜和陰離子交換膜C．電池放電過程中，Cu(1)電極上的電極反應(yīng)為Cu2++2e-=CuD．電池從開始工作到停止放電，電解池理論上可制得320gNaOH【答案】D【詳解】A．a(chǎn)為電解池的陰極，H2O中的H+得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成H2，電極反應(yīng)為4H2O+4e-=2H2↑+4OH-，A項正確；B．因溶液為電中性，a電極附近產(chǎn)生了陰離子，必須讓陽離子發(fā)生移動，c為陽離子交換膜，b電極附近陰離子減少，必須讓陰離子發(fā)生移動，d為陰離子交換膜，B項正確；C．Cu(1)作正極，得到電子，電極反應(yīng)為Cu2++2e-=Cu，C項正確；D．電池從開始工作到停止放電，正極區(qū)硫酸銅溶液濃度同時由2.5mol·L-1降到1.5mol·L-1，負(fù)極區(qū)硫酸銅溶液同時由0.5mol·L-1升到1.5mol·L-1，正極反應(yīng)可還原Cu2+的物質(zhì)的量為2L×(2.5-1.5)mol·L-1=2mol，電路中轉(zhuǎn)移4mol電子，電解池的陰極生成4molOH-，即陰極區(qū)可得4mol氫氧化鈉，其質(zhì)量為160g，D選項錯誤；6．我國科學(xué)家報道了機(jī)理如下圖所示的電化學(xué)過程。下列相關(guān)說法錯誤的是A．Ni電極為陰極B．Ni-YSZ電極上發(fā)生的反應(yīng)為CH4+2O2-—4e-=CO2+2H2C．該電化學(xué)過程的總反應(yīng)為CH4C+2H2D．理論上，每有1molCO2與1molO2-結(jié)合，電路中轉(zhuǎn)移2mole-【答案】D【詳解】A．由分析可知，Ni電極為陰極，碳酸根離子在陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成碳和氧離子，故A正確；B．由分析可知，Ni-YSZ電極物為電解池的陽極，電極反應(yīng)式為CH4+2O2-—4e-=CO2+2H2，故B正確；C．由分析可知，電解的總反應(yīng)方程式為CH4C+2H2，故C正確；D．由分析可知，每有1molCO2與1molO2-結(jié)合成1mol，電路中轉(zhuǎn)移4mole-，故D錯誤；7．鎵的化學(xué)性質(zhì)與鋁相似，電解精煉法提純鎵(Ga)的原理如圖所示。已知：金屬活動順序Zn>Ga>Fe。下列說法錯誤的是A．陽極泥的主要成分是鐵和銅B．陰極反應(yīng)為C．若電壓過高，陰極可能會產(chǎn)生H2導(dǎo)致電解效率下降D．電流流向為：N極→粗高純極【答案】B【詳解】A．電解精煉時，粗鎵作陽極，活潑的鋅和鎵優(yōu)先失去電子被氧化溶解，雜質(zhì)中的鐵和銅沉積下來形成陽極泥，A正確；B．鎵的化學(xué)性質(zhì)與鋁相似，具有兩性，陽極鎵失去電子在強(qiáng)堿性溶液中被氧化為GaO，陰極生成鎵的反應(yīng)為：，B錯誤；C．若電壓過高，溶液中的氫離子可能在陰極得到電子生成氫氫氣，從而導(dǎo)致電解效率下降，C正確；D．電流方向與電子流向相反，所以電流由直流電源正極，經(jīng)電解池陽極、電解質(zhì)溶液、陰極到直流電源負(fù)極，D正確。8．某研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，利用微生物電化學(xué)系統(tǒng)可處理含氮廢水。下圖是一種新型的浸沒式雙極室脫鹽—反硝化電池，中間由質(zhì)子交換膜隔開，陽極室中的通過泵循環(huán)至陰極室。下列說法錯誤的是A．電極電勢：陰極室高于陽極室B．負(fù)極的電極反應(yīng)式：CH2O-4e-+H2O=CO2+4H+C．當(dāng)處理1mol時，有5molH+經(jīng)過質(zhì)子交換膜，移向陰極室D．該裝置需在適宜的溫度下進(jìn)行，溫度不宜過高【答案】B【詳解】A．原電池中電極電勢，右側(cè)正極高于左側(cè)負(fù)極，則右側(cè)陰極高于左側(cè)陽極，故A正確；B．負(fù)極電極反應(yīng)式為(CH2O)n-4ne-+nH2O=nCO2↑+4nH+，故B錯誤；C．由正極電極反應(yīng)式2NO+12H++10e-=N2↑+6H2O可知，當(dāng)處理1mol時，有5molH+經(jīng)過質(zhì)子交換膜，移向陰極室，故C正確；D．溫度過高(CH2O)n會變成氣體，因此需要控制溫度，故D正確；9．直接硼氫化物燃料電池是一種新型的燃料電池，具有理論比能量高，產(chǎn)物清潔無污染，燃料易于儲存和運輸?shù)忍攸c。如圖所示是以NaBH4(溶于堿溶液中)為燃料的直接硼氫化物燃料電池結(jié)構(gòu)示意圖。反應(yīng)中BH轉(zhuǎn)化成為BO。下列有關(guān)說法中錯誤的是A．該電池A室為陽極室B．工作過程中電池B室的pH明顯減小C．負(fù)極反應(yīng)式為：BH+8OH-=BO+6H2O+8e-D．該電池B室極板的電勢高于A室極板【答案】B【詳解】A．A為負(fù)極，也可稱為陽極室，發(fā)生氧化反應(yīng)，A正確；B．B室的氧氣發(fā)生還原反應(yīng)：O2+4e-+2H2O=4OH-，pH明顯增大，B錯誤；C．負(fù)極(A)發(fā)生氧化反應(yīng)：BH+8OH--8e-=BO+6H2O，可將8e-移至右端，反應(yīng)式為：BH+8OH-=BO+6H2O+8e-，C正確；D．A為負(fù)極，B為正極，正極電勢高于負(fù)極，電池B室極板的電勢高于A室極板，D正確；10．如圖所示的C/Na4Fe(CN)6--鈉離子電池是一種新型電池。下列有關(guān)說法正確的是A．電極a在放電時做正極，充電時做陰極B．放電時，電極b上的電極反應(yīng)為:NaxC-e-=Na++Nax-1CC．電池工作時，Na+向電板b移動D．該電池通過Na+的定向移動產(chǎn)生電流，不發(fā)生氧化還原反應(yīng)【答案】B【詳解】原電池中電子從負(fù)極流出經(jīng)外電路流回正極，電解池中，電子從電源負(fù)極流向電解池的陰極，電解質(zhì)中離子定向移動傳遞電荷，陽極上失去電子，流回電源正極，從圖中電池放電電子流動方向知電極b是原電池負(fù)極，電極a是原電池正極；從充電時電子移動方向知，a是電解池的陽極，b是電解池的陰極。詳解：結(jié)合以上分析A.電極a在放電時做正極，充電時做陽極，A錯誤；B.放電時，電極b上發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為:NaxC-e-=Na++Nax-1C，B正確；C.電池工作時，陽離子移向正極，即Na+向電板a移動，C錯誤；D.電池工作時發(fā)生氧化還原反應(yīng)，D錯誤；因此，本題答案為B。11．下圖所示電解裝置(電極均為惰性電極)可用于制取硫酸，該工藝已被某些工廠所采用。下列說法錯誤的是（）A．陰極的電極反應(yīng)式為2HSO3-+2e-=2SO32-+H2↑B．該工藝中NaHSO3轉(zhuǎn)化為硫酸的轉(zhuǎn)化率不會超過33.3%C．通過陰離子交換膜交換的離子主要是SO32-D．圖中右側(cè)電極應(yīng)連接電源的正極【答案】B【詳解】A.根據(jù)陰極上發(fā)生還原反應(yīng)可判斷放出氫氣的一極為陰極，該電極的產(chǎn)物為H2和Na2SO3，電極反應(yīng)式為2HSO3-+2e-=2SO32-+H2↑，A正確；B.陰極上每得到4mole-生成4molSO32-，同時在陽極生成1molO2，根據(jù)反應(yīng)2SO32-+O2=2SO42-可知1molO2只能與2molSO32-反應(yīng)，所以該工藝中NaHSO3轉(zhuǎn)化為硫酸的轉(zhuǎn)化率可以大于33.3%，但不會超過50%，B錯誤；C.根據(jù)陰極的電極反應(yīng)式2HSO3-+2e-=2SO32-+H2↑可知，陰離子交換膜交換的離子主要是，C正確；D.根據(jù)圖示可知：左側(cè)電極為陰極，右側(cè)電極為陽極，右側(cè)電極連接電源的正極，D正確；12．如圖，下列關(guān)于新型鎂鋰雙離子二次電池的說法不正確的是A．充電時，導(dǎo)線上每通過1mole—，理論上左室電解液質(zhì)量減輕12gB．充電時，外加電源的正極與Y相連C．放電時，Li由左向右移動D．放電時，正極的電極反應(yīng)式為Li1–xFePO4+xLi++xe—=LiFePO4【答案】A【詳解】A．充電時，左室電極反應(yīng)式為：Mg2++2e-=Mg，導(dǎo)線上每通過1mol電子，電解液質(zhì)量減輕12g，同時右側(cè)極室將有1molLi+移向左室，使電解液質(zhì)量增加7g，所以左極室溶液質(zhì)量共減輕12g-7g=5g，A項錯誤；B．充電時，外加電源的正極與該電池的正極相連，所以外加電源的正極與Y相連，B項正確；C．放電時，溶液中陽離子移向正極，所以Li+由左向右移動，C項正確；D．放電時，右邊是正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：Li1–xFePO4+xLi++xe—=LiFePO4，D項正確；13．以鋯英石(主要成分是ZrSiO4

，

還含有少量Al2O3、SiO2、Fe2O3等雜質(zhì))

為原料生產(chǎn)硅、鋁、鋯及其化合物的流程如圖所示(1)高溫氣化過程中，

不考慮損失，

發(fā)現(xiàn)分餾后得到的SiCl4質(zhì)量通常比由純ZrSiO4發(fā)生的反應(yīng)得到的SiCl4質(zhì)量大，

用反應(yīng)方程式說明其原因：__________________。(2)寫出上述流程中ZrCl4與水反應(yīng)的化學(xué)方程式：_______________________。(3)搭雜Y2O3的ZrO3固體，在高溫下能傳導(dǎo)O2—。利用它的導(dǎo)電性，可制得燃料電池。利用CH4燃料電池作為電源(如左下圖所示)，采用如右下圖所示電解槽裝置，用Cu-Si合金作硅源，在950℃下利用三層液熔鹽對冶金硅進(jìn)行電解精煉提純、可降低高純硅制備成本。

①電極c與_____(填“b”或“a”)相連。②a極的電極反應(yīng)為：______________________。③假設(shè)在電解精煉過程中沒有能量損失，

則消耗33.6LCH4

(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)

時，提純____molSi。(4)高溫氣化后的固體殘渣除碳外，

還有Al2O3和FeCl3，從殘渣中分離出Al2O3的方法如下：①已知Ksp[Fe(OH)3=1×10—39?！疤峒儭边^程中，

當(dāng)溶液中c(Fe3+)<10—6mol/L時，

落液中c(OH—)>____mol/L。②“沉淀”過程中，通入過量CO2時發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為______________?！敬鸢浮浚?）SiO2+2Cl2+2CSiCl4+2CO（2）ZrCl4+9H2O=ZrOCl·8H2O+2HClaCH4?8e?+4O2?=CO2+2H2O3（4）1×10－11AlO2－+CO2+2H2O＝Al(OH)3↓+HCO3－【詳解】(1)鋯英石(主要成分為ZrSiO4，也可表示為ZrO2?SiO2，還含少量Al2O3、SiO2、Fe2O3等雜質(zhì))，雜質(zhì)SiO2也能在高溫氣化條件下反應(yīng)生成SiCl4，則分餾后得到的SiCl4質(zhì)量通常比由純ZrSiO4發(fā)生的反應(yīng)得到的SiCl4質(zhì)量大，涉及反應(yīng)的化學(xué)方程式為SiO