专题07 电化学及其应用-五年（2017-2021）高考化学真题分项汇编（全国通用）（解析版）

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专题 07 电化学及其应用
【2021 年】
1．（2021·广东）钴( )的合金材料广泛应用于航空航天、机械制造等领域。如图为水溶液中电解制备金
属钴的装置示意图。下列说法正确的是
A．工作时，Ⅰ室和Ⅱ室溶液的 均增大
B．生成 ，Ⅰ室溶液质量理论上减少
C．移除两交换膜后，石墨电极上发生的反应不变
D．电解总反应：
【答案】D
【分析】
由图可知，该装置为电解池，石墨电极为阳极，水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极
反应式为 2H2O-4e-=O2↑+4H+，Ⅰ室中阳离子电荷数大于阴离子电荷数，放电生成的氢离子通过阳离子交换
膜由Ⅰ室向Ⅱ室移动，钴电极为阴极，钴离子在阴极得到电子发生还原反应生成钴，电极反应式为 Co2+
+2e-=Co，Ⅲ室中阴离子电荷数大于阳离子电荷数，氯离子过阴离子交换膜由Ⅲ室向Ⅱ室移动，电解的总反
应的离子方程式为 2Co2++2H2O 2 Co +O2↑+4H+。
【详解】
A．由分析可知，放电生成的氢离子通过阳离子交换膜由Ⅰ室向Ⅱ室移动，使Ⅱ室中氢离子浓度增大，溶
液pH 减小，故 A错误；
B．由分析可知，阴极生成 1mol 钴，阳极有 1mol 水放电，则Ⅰ室溶液质量减少 18g，故 B错误；
C．若移除离子交换膜，氯离子的放电能力强于水，氯离子会在阳极失去电子发生氧化反应生成氯气，则
移除离子交换膜，石墨电极的电极反应会发生变化，故 C错误；
D．由分析可知，电解的总反应的离子方程式为 2Co2++2H2O 2 Co +O2↑+4H+，故 D正确；
故选 D。
2．（2021·山东）以 KOH 溶液为离子导体，分别组成 CH3OH—O2、N2H4—O2、(CH3)2NNH2—O2清洁燃料
电池，下列说法正确的是
A．放电过程中，K+均向负极移动
B．放电过程中，KOH 物质的量均减小
C．消耗等质量燃料，(CH3)2NNH2—O2燃料电池的理论放电量最大
D．消耗 1molO2时，理论上 N2H4—O2燃料电池气体产物的体积在标准状况下为 11.2L
【答案】C
【分析】
碱性环境下，甲醇燃料电池总反应为：2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O；N2H4-O2清洁燃料电池总反应
为：N2H4+O2=N2+2H2O；偏二甲肼[(CH3)2NNH2]中C和N的化合价均为-2 价，H元素化合价为+1 价，所以
根据氧化还原反应原理可推知其燃料电池的总反应为：(CH3)2NNH2+4O2+4KOH=2K2CO3+N2+6H2O，据此
结合原电池的工作原理分析解答。
【详解】
A．放电过程为原电池工作原理，所以钾离子均向正极移动，A错误；
B．根据上述分析可知，N2H4-O2清洁燃料电池的产物为氮气和水，其总反应中未消耗 KOH，所以 KOH 的
物质的量不变，其他两种燃料电池根据总反应可知，KOH 的物质的量减小，B错误；
C．理论放电量与燃料的物质的量和转移电子数有关，设消耗燃料的质量均为 mg，则甲醇、N2H4和
(CH3)2NNH2放电量（物质的量表达式）分别是： 、 、 ，通过比较
可知(CH3)2NNH2理论放电量最大，C正确；
D．根据转移电子数守恒和总反应式可知，消耗 1molO2生成的氮气的物质的量为 1mol，在标准状况下为
22.4L，D错误；
故选 C。
3．（2021·浙江）某全固态薄膜锂离子电池截面结构如图所示，电极 A为非晶硅薄膜，充电时 得电子
成为 Li 嵌入该薄膜材料中；电极 B为 薄膜；集流体起导电作用。下列说法不正确的是
A．充电时，集流体 A与外接电源的负极相连
B．放电时，外电路通过 电子时， 薄膜电解质损失
C．放电时，电极 B为正极，反应可表示为
D．电池总反应可表示为
【答案】B
【分析】
由题中信息可知，该电池充电时 得电子成为 Li 嵌入电极 A中，可知电极 A在充电时作阴极，故其在放
电时作电池的负极，而电极 B是电池的正极。
【详解】
A．由图可知，集流体 A与电极 A相连，充电时电极 A作阴极，故充电时集流体 A与外接电源的负极相连，
A说法正确；
B．放电时，外电路通过 a mol 电子时，内电路中有 a mol 通过 LiPON 薄膜电解质从负极迁移到正极，
但是 LiPON 薄膜电解质没有损失 ，B说法不正确；
C．放电时，电极 B为正极，发生还原反应，反应可表示为 ，C说法正
确；
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