1、2017 年高考真题分类汇编（化学）：专题 7 原电池、电解池工作原理及其应用一.单选题1.（2017海南）一种电化学制备 NH3 的装置如图所示，图中陶瓷在高温时可以传输 H+。下列叙述错误的是( )A. Pb 电极 b 为阴极 B. 阴极的反应式为： N2+6H+6e=2NH3C. H+由阳极向阴极迁移 D. 陶瓷可以隔离 N2 和 H22.（2017天津）下列能量转化过程与氧化还原反应无关的是（ ） A. 硅太阳能电池工作时，光能转化成电能 B. 锂离子电池放电时，化学能转化成电能C. 电解质溶液导电时，电能转化成化学能 D. 葡萄糖为人类生命活动提供能量时，化学能转化成热能3.（201
2、7新课标）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（2x8）下列说法错误的是（ ）A. 电池工作时，正极可发生反应：2Li 2S6+2Li+2e =3Li2S4B. 电池工作时，外电路中流过 0.02 mol 电子，负极材料减重 0.14 gC. 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，电池中的 Li2S2 量越多4.（2017新课标）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，电解质溶液一般为H2SO4H 2C2O4 混合溶液下列叙述错误的是（ ） A. 待
3、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 3+3e Al D. 硫酸根离子在电解过程中向阳极移动5.（2017新课标）支撑海港码头基础的钢管柱，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极下列有关表述不正确的是（ ）A. 通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零B. 通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩C. 高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流D. 通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整二.综合题6.（2017天津）（14 分）某混合物浆液含有 Al（OH） 3、MnO 2 和少量 Na2CrO4 考虑到胶
4、体的吸附作用使 Na2CrO4 不易完全被水浸出，某研究小组利用设计的电解分离装置（见图），使浆液分离成固体混合物和含铬元素溶液，并回收利用回答和中的问题固体混合物的分离和利用（流程图中的部分分离操作和反应条件未标明） (1)反应所加试剂 NaOH 的电子式为_BC 的反应条件为_，CAl 的制备方法称为_ (2)该小组探究反应发生的条件D 与浓盐酸混合，不加热，无变化；加热有 Cl2 生成，当反应停止后，固体有剩余，此时滴加硫酸，又产生 Cl2 由此判断影响该反应有效进行的因素有（填序号）_a温度 bCl 的浓度 c溶液的酸度 (3)0.1mol Cl2 与焦炭、TiO 2 完全反应，生成一
5、种还原性气体和一种易水解成 TiO2xH2O 的液态化合物，放热 4.28kJ，该反应的热化学方程式为_含铬元素溶液的分离和利用 (4)用惰性电极电解时，CrO 42 能从浆液中分离出来的原因是_，分离后含铬元素的粒子是_；阴极室生成的物质为_（写化学式） 7.（2017江苏）（12 分）铝是应用广泛的金属以铝土矿（主要成分为 Al2O3 ， 含 SiO2和 Fe2O3等杂质）为原料制备铝的一种工艺流程如下：注：SiO 2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀(1)“碱溶”时生成偏铝酸钠的离子方程式为_(2)向“过滤”所得滤液中加入 NaHCO3溶液，溶液的 pH_ （填“增大”、“不变”或“减小”）
6、(3)“电解”是电解熔融 Al 2O3 ， 电解过程中作阳极的石墨易消耗，原因是_(4)“电解”是电解 Na2CO3溶液，原理如图所示阳极的电极反应式为_，阴极产生的物质 A 的化学式为_(5)铝粉在 1000时可与 N2反应制备 AlN在铝粉中添加少量 NH4Cl 固体并充分混合，有利于 AlN 的制备，其主要原因是_8.（2017北京）某小组在验证反应“Fe+2Ag +=Fe2+2Ag”的实验中检测到 Fe3+ ， 发现和探究过程如下向硝酸酸化的 0.05molL1 硝酸银溶液（pH2）中加入过量铁粉，搅拌后静置，烧杯底部有黑色固体，溶液呈黄色 (1)检验产物取少量黑色固体，洗涤后，_（填
7、操作和现象），证明黑色固体中含有 Ag取上层清液，滴加 K3Fe（CN ） 6溶液，产生蓝色沉淀，说明溶液中含有 _ (2)针对“溶液呈黄色”，甲认为溶液中有 Fe3+ ， 乙认为铁粉过量时不可能有 Fe3+ ， 乙依据的原理是_（用离子方程式表示）针对两种观点继续实验：取上层清液，滴加 KSCN 溶液，溶液变红，证实了甲的猜测同时发现有白色沉淀产生，且溶液颜色变浅、沉淀量多少与取样时间有关，对比实验记录如下：序号 取样时间/min 现象 3 产生大量白色沉淀；溶液呈红色 30 产生白色沉淀；较 3min 时量小；溶液红色较 3min 时加深 120 产生白色沉淀；较 30min 时量小；溶液
8、红色较 3 0min 时变浅（资料：Ag +与 SCN 生成白色沉淀 AgSCN）对 Fe3+产生的原因作出如下假设：假设 a：可能是铁粉表面有氧化层，能产生 Fe3+；假设 b：空气中存在 O2 ， 由于_（用离子方程式表示），可产生 Fe3+；假设 c：酸性溶液中 NO3 具有氧化性，可产生 Fe3+；假设 d：根据_现象，判断溶液中存在 Ag+ ， 可产生 Fe3+ 下列实验可证实假设 a、b、c 不是产生 Fe3+的主要原因实验可证实假设 d 成立实验：向硝酸酸化的_溶液（pH2）中加入过量铁粉，搅拌后静置，不同时间取上层清液滴加KSCN 溶液，3min 时溶液呈浅红色， 30min
9、后溶液几乎无色实验：装置如图其中甲溶液是_，操作现象是_(3)根据实验现象，结合方程式推测实验中 Fe3+浓度变化的原因：_ 答案解析部分一.单选题1.【答案】A 【考点】电解原理 【解析】【解答】解：APb 电极 b 上氢气失去电子，为阳极，故 A 错误；B阴极上发生还原反应，则阴极反应为 N2+6H+6e =2NH3 ， 故 B 正确；C电解池中，H +由阳极向阴极迁移，故 C 正确；D由图可知，氮气与氢气不直接接触，陶瓷可以隔离 N2 和 H2 ， 故 D 正确；故选 A【分析】由电化学制备 NH3 的装置可知，通入氮气的一端为为阴极，通入氢气的一端为阳极，电解反应N2+3H2 2NH3
10、 ， 电解池中阳离子向阴极移动，以此来解答 2.【答案】A 【考点】氧化还原反应，反应热和焓变 【解析】【解答】解：A光能转化为电能，不发生化学变化，与氧化还原反应无关，故 A 选；B发生原电池反应，本质为氧化还原反应，故 B 不选；C发生电解反应，为氧化还原反应，故 C 不选；D发生氧化反应，故 D 不选故选 A【分析】发生的反应中存在元素的化合价变化，则为氧化还原反应，以此来解答 3.【答案】D 【考点】原电池和电解池的工作原理，电极反应和电池反应方程式 【解析】【解答】解：A据分析可知正极可发生反应：2Li 2S6+2Li+2e =3Li2S4 ， 故 A 正确；B负极反应为：Li e
11、=Li+ ， 当外电路流过 0.02mol 电子时，消耗的锂为 0.02mol，负极减重的质量为0.02mol7g/mol=0.14g，故 B 正确；C硫作为不导电的物质，导电性非常差，而石墨烯的特性是室温下导电最好的材料，则石墨烯的作用主要是提高电极 a 的导电性，故 C 正确；D充电时 a 为阳极，与放电时的电极反应相反，则充电时间越长，电池中的 Li2S2 量就会越少，故 D 错误；故选 D【分析】由电池反应 16Li+xS8=8Li2Sx（2x8 ）可知负极锂失电子发生氧化反应，电极反应为： Lie =Li+ ， Li+移向正极，所以 a 是正极，发生还原反应：S 8+2e =S82
12、， S82 +2Li+=Li2S8 ， 3Li2S8+2Li+2e =4Li2S6 ， 2Li2S6+2Li+2e =3Li2S4 ， Li2S4+2Li+2e =2Li2S2 ， 根据电极反应式结合电子转移进行计算 4.【答案】C 【考点】电极反应和电池反应方程式，电解原理 【解析】【解答】解：A、铝的阳极氧化法表面处理技术中，金属铝是阳极材料，故 A 正确；B、不论阴极用什么材料离子都会在此得电子，故可选用不锈钢网作为阴极，故 B 正确；C、阴极是阳离子氢离子发生得电子的还原反应，故电极反应方程式为 2H+2e =H2，故 C 错误；D、在电解池中，阳离子移向阴极，阴离子移向阳极，故硫酸根
13、离子在电解过程中向阳极移动，故 D 正确，故选 C【分析】A、铝的阳极氧化法表面处理技术中，金属铝是阳极材料，对应的电极反应为2Al6e +3H2O=Al2O3+6H+；B、不论阴极用什么材料离子都会在此得电子；C、阴极上是电解质中的阳离子发生得电子的还原反应；D、在电解池中，阴离子移向阳极，阳离子移向阴极 5.【答案】C 【考点】金属的电化学腐蚀与防护 【解析】【解答】A被保护的钢管桩应作为阴极，从而使得金属腐蚀发生的电子迁移得到抑制，使钢管桩表面腐蚀电流接近于零，避免或减弱腐蚀的发生，故 A 正确；B通电后，惰性高硅铸铁作阳极，海水中的氯离子等在阳极失电子发生氧化反应，电子经导线流向电源正
14、极，再从电源负极流出经导线流向钢管桩，故 B 正确；C高硅铸铁为惰性辅助阳极，所以高硅铸铁不损耗，故 C 错误；D在保护过程中要使被保护金属结构电位低于周围环境，则通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整，故 D 正确；故选 C【分析】外加电流阴极保护是通过外加直流电源以及辅助阳极，被保护金属与电源的负极相连作为阴极，电子从电源负极流出，给被保护的金属补充大量的电子，使被保护金属整体处于电子过剩的状态，让被保护金属结构电位低于周围环境，从而使得金属腐蚀发生的电子迁移得到抑制，避免或减弱腐蚀的发生，阳极若是惰性电极，则是电解质溶液中的离子在阳极失电子，据此解答 二.综合题6.【答案】（1） ；
15、加热（或煅烧）；电解法（2 ） ac（3 ） 2Cl2（g ）+TiO 2（s ）+2C（s）TiCl 4（l）+2CO （g）H=85.6kJmol 1（4 ）在直流电场作用下，CrO 42 通过阴离子交换膜向阳极室移动，脱离浆液；CrO 42 、Cr 2O72 ；NaOH和 H2 【考点】物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用 【解析】【解答】解：（1） NaOH 为离子化合物，电子式为 ，B 为 Al（OH） 3 ， 在加热条件下生成氧化铝，电解熔融的氧化铝可得到铝，故答案为： ；加热（或煅烧）；电解法；（2）反应涉及的条件为加热，加热下可反应，另外加热硫酸，氢离子浓度变化，可知影响的因
16、素为温度和氢离子浓度，故答案为：ac；（3）0.1mol Cl2 与焦炭、TiO 2 完全反应，生成一种还原性气体和一种易水解成 TiO2xH2O 的液态化合物，放热 4.28kJ，由质量守恒可知还原性气体为 CO，反应的化学方程式为 2Cl2（ g）+TiO 2（s）+2C（s）TiCl 4（l）+2CO（g ），则 2mol 氯气反应放出的热量为 4.28kJ=85.6kJ，所以热化学方程式为 2Cl2（g ）+TiO 2（s）+2C（s ）TiCl 4（l）+2CO（g）H=85.6kJmol 1 ， 故答案为：2Cl 2（g）+TiO 2（ s）+2C（s ）TiCl 4（l）+2CO
17、（g）H=85.6kJmol 1 ；（4 ）电解时，CrO42 通过阴离子交换膜向阳极移动，从而从浆液中分离出来，因存在 2CrO42 +2H+Cr2O72 +H2O，则分离后含铬元素的粒子是 CrO42 、Cr 2O72 ， 阴极发生还原反应生成氢气和 NaOH，故答案为：在直流电场作用下，CrO 42 通过阴离子交换膜向阳极室移动，脱离浆液；CrO42 、Cr 2O72 ；NaOH 和 H2 【分析】（1）固体混合物含有 Al（OH ） 3、MnO 2 ， 加入 NaOH 溶液，过滤，可得到滤液 A 为NaAlO2 ， 通入二氧化碳，生成 B 为 Al（OH） 3 ， 固体 C 为 Al2
18、O3 ， 电解熔融的氧化铝可得到 Al；固体 D 为 MnO2 ， 加热条件下与浓盐酸反应可生成氯气；（2）题中涉及因素有温度和浓度；（3）0.1mol Cl2 与焦炭、TiO 2 完全反应，生成一种还原性气体和一种易水解成 TiO2xH2O 的液态化合物，放热4.28kJ，由质量守恒可知还原性气体为 CO，反应的化学方程式为 2Cl2（g ）+TiO 2（s）+2C（s）TiCl4（l）+2CO（g），以此可计算反应热并写出热化学方程式；（4）电解时，CrO 42 通过阴离子交换膜向阳极移动，阴极发生还原反应生成氢气和 NaOH，以此解答该题 7.【答案】 （1）Al 2O3+2OH 2Al
19、O 2+H 2O（2）减小（3）石墨电极被阳极上产生的 O2氧化（4）4CO 32+2H 2O4e 4HCO 3+O 2；H 2（5）NH 4Cl 分解产生的 HCl 能够破坏 Al 表面的 Al2O3薄膜【考点】物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用【解析】【解答】解:（1）“碱溶”时生成偏铝酸钠的离子方程式为 Al2O3+2OH 2AlO 2+H 2O，故答案为：Al2O3+2OH 2AlO 2+H 2O；（2）向“过滤”所得滤液中加入 NaHCO3溶液，与 NaAlO2反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸钠，碱性为 OH AlO 2CO 32 ， 可知溶液的 pH 减小，故答案为：减小；（3）“电
20、解”是电解熔融 Al 2O3 ， 电解过程中作阳极的石墨易消耗，因石墨电极被阳极上产生的 O2氧化，故答案为：石墨电极被阳极上产生的 O2氧化；（4）由图可知，阳极反应为 4CO32+2H 2O4e 4HCO3+O 2，阴极上氢离子得到电子生成氢气，则阴极产生的物质 A 的化学式为 H2 ，故答案为：4CO 32+2H 2O4e 4HCO 3+O 2；H 2； （5）铝粉在 1000时可与 N2反应制备 AlN在铝粉中添加少量 NH4Cl 固体并充分混合，有利于 AlN 的制备，其主要原因是 NH4Cl 分解产生的 HCl 能够破坏 Al表面的 Al2O3薄膜，故答案为：NH 4Cl 分解产生
21、的 HCl 能够破坏 Al 表面的 Al2O3薄膜【分析】以铝土矿（主要成分为 Al2O3 ， 含 SiO2和 Fe2O3等杂质）为原料制备铝，由流程可知，加 NaOH溶解时 Fe2O3不反应，由信息可知 SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀，过滤得到的滤渣为 Fe2O3、铝硅酸钠，碳酸氢钠与偏铝酸钠反应生成 Al（OH） 3 ， 过滤 II 得到 Al（OH） 3 ， 灼烧生成氧化铝，电解I 为电解氧化铝生成 Al 和氧气，电解 II 为电解 Na2CO3溶液，结合图可知，阳极上碳酸根离子失去电子生成碳酸氢根离子和氧气，阴极上氢离子得到电子生成氢气，以此来解答8.【答案】（1）加入足量加入
22、足量稀盐酸（或稀硫酸）酸化，固体未完全溶解；Fe 2+（2 ） Fe+2Fe3+=3Fe2+；4Fe 2+O2+4H+=Fe3+2H2O；白色沉淀；NaNO 3；FeCl 2/FeCl3；按图连接好装置，电流表指针发生偏转（3 ） iii Ag+Fe2+=Ag+Fe3+ ， 反应生成 Fe3+ ， 使 Fe3+增加，红色变深，iiiii 空气中氧气氧化 SCN ， 红色变浅 【考点】原电池和电解池的工作原理，性质实验方案的设计 【解析】【解答】解：（1） 黑色固体中含有过量铁，如果同时含有银，则可以加入 HCl 或 H2SO4 溶解Fe，而银不能溶解，故答案为：加入足量加入足量稀盐酸（或稀硫酸
23、）酸化，固体未完全溶解；K 3Fe（CN） 3是检验 Fe2+的试剂，所以产生蓝色沉淀说明含有 Fe2+ ， 故答案为：Fe 2+；（2）过量铁粉与 Fe3+反应生成 Fe2+ ， 即 Fe+2Fe3+=3Fe2+ ， 故答案为：Fe+2Fe 3+=3Fe2+；O 2 氧化 Fe2+反应为 4Fe2+O2+4H+=Fe3+2H2O，白色沉淀是 AgSCN，所以实验可以说明含有 Ag+ ， Ag+可能氧化 Fe2+生成 Fe3+ ， 故答案为：4Fe 2+O2+4H+=Fe3+2H2O；白色沉淀；证明假设 abc 错误，就是排除 Ag+时实验比较，相当于没有 Ag+存在的空白实验，考虑其他条件不
24、要变化，可以选用 NaNO3 ， 原电池实验需要证明的是假设 d 的反应 Ag+Fe2+=Ag+Fe3+能够实现，所以甲池应当注入 FeCl2、FeCl 3 混合溶液，按图连接好装置，如电流表指针发生偏转，可说明 d 正确，故答案为：NaNO 3；FeCl 2/FeCl3；按图连接好装置，电流表指针发生偏转；（3）iiii 中 Fe3+变化的原因：iii Ag+Fe2+=Ag+Fe3+ ， 反应生成 Fe3+的使 Fe3+浓度增加，iiiii 溶液红色较 3 0min 时变浅，说明空气中氧气氧化 SCN ， 使平衡向生成 Fe3+的方向移动，Fe（SCN） 3 浓度减小，则溶液的颜色变浅，故答
25、案为：iii Ag+Fe2+=Ag+Fe3+ ， 反应生成 Fe3+的使 Fe3+增加，红色变深，iiiii 空气中氧气氧化SCN ， 红色变浅【分析】（1）银和盐酸、稀硫酸等不反应，可用 K3Fe（CN） 3检验亚铁离子，生成蓝色沉淀；（2）过量的铁与硝酸反应生成亚铁离子，亚铁离子可被空气中氧气氧化，银离子如氧化亚铁离子，则发生Ag+Fe2+=Ag+Fe3+ ， 如反应能发生，可设计成原电池，负极加入 FeCl2/FeCl3 ， 正极为硝酸银，可根据电流计是否发生偏转判断；（3）取上层清液，滴加 KSCN 溶液，溶液变红，可证明溶液中有 Fe3+ ， 生成白色沉淀为 AgSCN，随着放置时间的增加，溶液红色变浅，可能为空气中氧气氧化 SCN ， 以此解答该题
