高考选择题电化学知识总结及解题指导

1．（2023·全国甲卷）用可再生能源电还原时，采用高浓度的抑制酸性电解液中的析氢反应来提高多碳产物(乙烯、乙醇等)的生成率，装置如下图所示。下列说法正确的是  

A．析氢反应发生在电极上

B．从电极迁移到电极

C．阴极发生的反应有：

D．每转移电子，阳极生成气体(标准状况)

答案：C

解析：

根据题意，由可再生能源（太阳能或风能）提供电能，通过直流电源电解，题中电解池装置可转化为基本模型，质子交换膜将溶液分为左右两个区域，右侧铜电极为阴极，与电源负极相连，通入CO₂气体后，被还原为有机物，左侧Ti电极为阳极，与直流电源正极相连，水被氧化产生氧气。

在装置右侧将CO₂还原为有机物，右侧为阴极区，CO₂在Cu电极上得电子，还原为有机物，该区域溶液为酸性；分析化合价，规定H为+1价，O为-2价，则CO₂中C为+4价，C₂H₄中C为-2价，C₂H₅OH中C为-2价。左侧为阳极区，H₂O在电极上失电子被氧化产生O₂，左侧区域溶液为酸性，

2CO₂+ 12e- + 12H⁺=== C₂H₄ + 4H₂O

2CO₂+ 12e- + 12H⁺=== C₂H₅OH + 3H₂O

• H₂O在电极上被氧化产生O₂，不发生析氢反应，A选项错误；

• 由于装置中为质子交换膜，左侧产生左侧反应产生H⁺，右侧反应消耗H⁺，则左侧溶液中的H⁺通过质子交换膜进入右侧，B选项错误；

• 右侧为阴极区，该区域溶液为酸性，CO₂在Cu电极上得电子，还原为有机物（乙烯或乙醇），半反应正确，C选项正确；

• 左侧为阳极区，H₂O在电极上失电子被氧化产生O₂，其半反应为：2H₂O -4e^-=== O₂+ 4H⁺，则失去4e^-反应产生1分子O₂，转移1 mol e-，则产生0.25 mol O₂（标况下为5.6 L），D选项错误。

2．（2023·全国乙卷）室温钠-硫电池被认为是一种成本低、比能量高的能源存储系统。一种室温钠-硫电池的结构如图所示。将钠箔置于聚苯并咪唑膜上作为一个电极，表面喷涂有硫黄粉末的炭化纤维素纸作为另一电极。工作时，在硫电极发生反应：S₈+e^-→S，S+e^-→S，2Na⁺+S+2(1-)e^-→Na₂S_x

下列叙述错误的是

A．充电时Na⁺从钠电极向硫电极迁移

B．放电时外电路电子流动的方向是a→b

C．放电时正极反应为：2Na⁺+S₈+2e^-→Na₂S_x

D．炭化纤维素纸的作用是增强硫电极导电性能

答案：A

解析：

根据题意，可以将电池装置转化为下图电池基本模型，分别以Na、S作为电极材料，电解质只提供导电环境，不参与电极反应（电解质不含水，避免Na反应），反应时，Na被氧化而S被还原。

其电池总反应可表示为：

负极半反应为：2Na -2e^- ===2Na⁺；

正极半反应为：xS₈+ 2e^- + 2Na⁺ ===Na₂S_X

3．(2022·全国甲卷)一种水性电解液Zn-­MnO2离子选择双隔膜电池如图所示[KOH溶液中，Zn2＋以Zn(OH)存在]。电池放电时，下列叙述错误的是(　　)

A．Ⅱ区的K＋通过隔膜向Ⅲ区迁移

B．Ⅰ区的SO通过隔膜向Ⅱ区迁移

C．MnO2电极反应：MnO2＋2e－＋4H＋===Mn2＋＋2H2O

D．电池总反应：Zn＋4OH－＋MnO2＋4H＋===Zn(OH)＋Mn2＋＋2H2O

答案：A

解析：

根据题意，该电池装置中，在Ⅲ区，Zn失电子发生氧化反应，Zn作为负极，负极半反应为：Zn – 2e- + 4OH- === Zn(OH)42- ；

根据负极半反应可知Ⅲ区阴离子减少，若Ⅱ区与Ⅲ区之间的离子交换膜为阳离子交换膜（允许阳离子通过），则K+从Ⅲ区向Ⅱ区移动，若离子交换膜为阴离子交换膜（允许阴离子通过），则SO42-从Ⅱ区向Ⅲ区移动，A选项错误；

在Ⅰ区，MnO2得电子发生还原反应，MnO2做正极，正极半反应为：

MnO2+ 2e- + 4H+  === Mn2++ 2H2O，由半反应可知，Ⅰ区阳离子减少，

若Ⅰ区与Ⅱ区之间的离子交换膜为阳离子交换膜，则K+从Ⅱ区向左移动进入Ⅰ区，若为阴离子交换膜，则SO42-从Ⅰ区向右进入Ⅱ区，B选项正确；

根据正极半反应可知C选项正确；

则总反应为：Zn＋4OH－＋MnO2＋4H＋===Zn(OH)＋Mn2＋＋2H2O，D选项正确；