第26课 化学反应与电能-【提分宝典】2025年新高考化学一轮全考点普查随堂课后练

第26课　　　　　化学反应与电能 普查与练习26Ⅰ　　　　　原电池、化学电源 1．原电池工作原理的理解 a．原电池工作原理的分析 (1)(2023广东真题，2分)负载有Pt和Ag的活性炭，可选择性去除Cl－实现废酸的纯化，其工作原理如图。 下列说法正确的是(　　) A．Ag作原电池正极 B．电子由Ag经活性炭流向Pt C．Pt表面发生的电极反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ D．每消耗标准状况下11.2 L的O2，最多去除1 mol Cl－ 答案：B 解析：O2在Pt极得到电子发生还原反应，Pt为原电池的正极，Ag极失去电子发生氧化反应：Ag－e－＋Cl－===AgCl，Ag为原电池的负极，故A项错误。电子由负极Ag经活性炭流向正极Pt，故B项正确。溶液呈酸性，故Pt表面发生的电极反应为O2＋4H＋＋4e－=== 2H2O，故C项错误。该原电池的总反应为4Ag＋4Cl－＋4H＋＋O2=== 4AgCl＋2H2O，则每消耗标准状况下11.2 L的O2，转移2 mol电子，最多去除2 mol Cl－，故D项错误。 (2)(2022全国Ⅱ真题，6分)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＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O D．电池总反应：Zn＋4OH－＋MnO2＋4H＋===Zn(OH)＋Mn2＋＋2H2O 答案：A 解析：本题考查化学电源的工作原理。由图示装置可确定Zn电极为负极，MnO2电极为正极。电池工作时，负极反应式为Zn－2e－＋4OH－===Zn(OH)，负极消耗了氢氧根离子，Ⅲ区多余的K＋通过隔膜向Ⅱ区迁移，故A项错误，符合题意。MnO2在酸性条件下得电子被还原为Mn2＋，正极反应式为MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O，正极消耗了氢离子，Ⅰ区多余的SO通过隔膜向Ⅱ区迁移，故B、C项正确，不符合题意。结合前面分析的正、负极反应式，可写出该电池的总反应为Zn＋4OH－＋MnO2＋4H＋=== Zn(OH)＋Mn2＋＋2H2O, 故D项正确，不符合题意。 (3)(多选)(2023山东真题，4分)利用热再生氨电池可实现CuSO4电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示，甲、乙两室均预加相同的CuSO4电镀废液，向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法正确的是(　　) A．甲室Cu电极为正极 B．隔膜为阳离子膜 C．电池总反应为：Cu2＋＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋ D．NH3扩散到乙室将对电池电动势产生影响 答案：CD 解析：向甲室加入足量氨水后电池开始工作，则甲室Cu电极溶解，变为铜离子与氨气形成[Cu(NH3)4]2＋，因此甲室Cu电极为负极，故A项错误。在原电池内电路中阳离子向正极移动，若隔膜为阳离子膜，甲室中Cu电极溶解生成的铜离子要向乙室移动，通入氨气要消耗铜离子，显然甲室阳离子浓度不断减小，明显不利于电池反应正常进行，隔膜应为阴离子交换膜，硫酸根离子由乙室向甲室移动，故B项错误。负极反应：Cu－2e－＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋，正极反应：Cu2＋＋2e－===Cu，则电池总反应为Cu2＋＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋，故C项正确。NH3扩散到乙室会与铜离子反应生成[Cu(NH3)4]2＋，铜离子浓度减小，将会对电池电动势产生影响，故D项正确。 b．盐桥在原电池中的作用 (4)(多选)(河北唐山模拟，4分)某化学实验探究小组探究MnO2与某些盐溶液的反应，设计如图装置。左烧杯中加入50 mL 6 mol·L－1硫酸溶液，右烧杯中加入50 mL 2 mol·L－1的CaCl2溶液，盐桥选择氯化钾琼脂。当闭合开关K时，电流表中出现指针偏转。下列说法正确的是(　　) A．该实验装置属于电解池 B．左侧烧杯中的电极反应式为MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O C．C电极上发生还原反应，产生的气体可使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝 D．若盐桥换成KNO3琼脂，则C电极上产生的气体的总量减少 答案：BD 解析：此装置无外接电源，为原电池装置，故A项错误。该实验是探究MnO2与某些盐溶液的反应，MnO2具有氧化性，右烧杯中加入的CaCl2溶液中Cl－具有还原性，故正极为MnO2极，电极反应式为MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O，故B项正确。C极为负极，氯离子发生氧化反应生成氯气，故C项错误。C电极上发生的电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，当盐桥为KCl琼脂时，Cl－向右烧杯移动，若盐桥换成KNO3琼脂，硝酸根离子向右烧杯移动，当CaCl2溶液中的Cl－消耗完，发生反应2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，通过等量电子时产生气体量变少，故D项正确。 c．离子交换膜在原电池中的作用 (5)(山东经典真题，2分)微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置，利用微生物处理有机废水获得电能，同时可实现海水淡化。现以NaCl溶液模拟海水，采用惰性电极，用如图装置处理有机废水(以含CH3COO－的溶液为例)。下列说法错误的是(　　) A．负极反应为CH3COO－＋2H2O－8e－===2CO2↑＋7H＋ B．隔膜1为阳离子交换膜，隔膜2为阴离子交换膜 C．当电路中转移1 mol电子时，模拟海水理论上除盐58.5 g D．电池工作一段时间后，正、负极产生气体的物质的量之比为2∶1 答案：B 解析：该装置为原电池，根据装置图可知有机废水中的CH3COO－发生失电子的氧化反应生成CO2和H＋，则a极为负极，电极反应式为CH3COO－＋2H2O－8e－===2CO2↑＋7H＋，b极为正极，酸性条件下，H＋得电子生成H2，反应式为2H＋＋2e－===H2↑，故A项正确，不符合题意。原电池工作时，阴离子移向负极、阳离子移向正极，即模拟海水NaCl溶液中的Na＋通过阳离子交换膜移向b极、Cl－通过阴离子交换膜移向a极，达到海水淡化目的，则隔膜1为阴离子交换膜，隔膜2为阳离子交换膜，故B项错误，符合题意。由于电子与Na＋、Cl－所带电荷数相等均为1个单位电荷，所以电路中转移1 mol电子时，通过离子交换膜的Na＋、Cl－的物质的量均为1 mol，总质量为1 mol×58.5 g·mol－1＝58.5 g，即模拟海水理论上除盐58.5 g，故C项正确，不符合题意。负极反应式为CH3COO－＋2H2O－8e－===2CO2↑＋7H＋，正极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，转移8 mol电子时，正极得到4 mol H2、负极得到2 mol CO2，即正、负极产生气体的物质的量之比为2∶1，故D项正确，不符合题意。 (6)(河北经典真题，3分)K－O2电池结构如图，a和b为两个电极，其中之一为单质钾片。关于该电池，下列说法错误的是(　　) A．隔膜允许K＋通过，不允许O2通过 B．放电时，电流由b电极沿导线流向a电极；充电时，b电极为阳极 C．产生1 Ah电量时，生成KO2的质量与消耗O2的质量比值约为2.22 D．用此电池为铅酸蓄电池充电，消耗3.9 g钾时，铅酸蓄电池消耗0.9 g水 答案：D 解析：由图可知，电池总反应为K＋O2===KO2，a极上K的化合价升高，发生失电子的氧化反应生成K＋，则a电极为负极，负极反应为K－e－===K＋，b电极为正极，发生得电子的还原反应，正极反应为K＋＋O2＋e－===KO2，原电池工作时阳离子移向正极、阴离子移向负极，据此分析解答。由图可知，a极上生成的K＋通过隔膜移向b极生成KO2，但金属性强的金属钾易与氧气反应，为防止钾与氧气反应，电池所选隔膜应允许K＋通过，不允许O2通过，故A项正确，不符合题意。由分析可知，放电时，a为负极，b为正极，电流由b电极沿导线流向a电极，充电时，b电极应与直流电源的正极相连，作电解池的阳极，故B项正确，不符合题意。由分析可知，生成1 mol KO2时，消耗1 mol氧气，两者的质量比为(1 mol×71 g·mol－1)∶(1 mol×32 g·mol－1)≈2.22∶1，故C项正确，不符合题意。铅酸蓄电池充电时的总反应方程式为2PbSO4＋2H2OPbO2＋Pb＋2H2SO4，反应每消耗2 mol水，转移2 mol电子，由得失电子数目守恒可知，K～e－～H2O，消耗3.9 g钾时，铅酸蓄电池消耗水的质量为×18 g·mol－1＝1.8 g，故D项错误，符合题意。 2．运用原电池原理书写电极反应式和总反应式 a．运用原电池原理书写一次电池的电极反应式和总反应式 (7)(多选)(2025汇编，4分)下列原电池的电极反应式书写不正确的是(　　) A．某电池以K2FeO4和Zn为电极材料，KOH溶液为电解质溶液。正极反应式为2FeO ＋10H＋＋6e－===Fe2O3＋5H2O B．银锌电池是一种常见化学电源，其反应原理：Zn＋Ag2O＋H2O=== Zn(OH)2＋2Ag，负极反应式：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2 C．海水中某电池反应可表示为5MnO2＋2Ag＋2NaCl===Na2Mn5O10＋2AgCl，其正极反应式为Ag＋Cl－－e－===AgCl D．全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极常用掺有石墨烯的S8材料，已知电池反应为16Li ＋xS8=== 8Li2Sx，则正极反应可为2Li2S6 ＋ 2Li＋ ＋ 2e－ ===3Li2S4 答案：AC 解析：KOH溶液为电解质溶液，则正极反应式为2FeO＋6e－＋8H2O === 2Fe(OH)3＋10OH－，故A项错误，符合题意。根据电池总反应：Zn＋Ag2O＋H2O=== Zn(OH)2＋2Ag，可知负极反应式为Zn＋2OH－－2e－=== Zn(OH)2，故B项正确，不符合题意。根据电池总反应：5MnO2＋2Ag＋2NaCl=== Na2Mn5O10＋2AgCl，可判断出Ag应为原电池的负极，负极的反应式为Ag＋Cl－－e－=== AgCl，而不是正极反应式，故C项错误，符合题意。由电池反应为16Li＋xS8 === 8Li2Sx，可知负极锂失电子发生氧化反应，电极反应式为Li－e－ === Li＋，Li＋移向正极，所以a是正极，发生还原反应，结合装置图，正极反应有S8＋2e－ === S，S＋2Li＋ === Li2S8，3Li2S8＋2Li＋＋2e－=== 4Li2S6，2Li2S6＋2Li＋＋2e－ === 3Li2S4，Li2S4＋2Li＋＋2e－ === 2Li2S2，故D项正确，不符合题意。 (8)(2025汇编，10分)按要求填空。 ①取Pt和Zn为电极材料埋入人体内作为心脏起搏器的能源，它跟人体体液中含有的一定浓度的溶解O2、H＋和Zn2＋进行作用，其正极反应式为__________________________________，负极反应式为________________________________。 ②O2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－===6O 6CO2＋6O===3C2O＋6O2 该电池的总反应式：______________________。 ③利用反应2Cu＋O2＋2H2SO4=== 2CuSO4＋2H2O可制备CuSO4，若将该反应设计为原电池，其正极电极反应式为________________________________________________________________________________。 答案：①O2＋4e－＋4H＋=== 2H2O(2分)　 Zn－2e－=== Zn2＋(2分) ②Al－3e－===Al 3＋(或2Al－6e－===2Al3＋)(2分) 2Al＋6CO2===Al2(C2O4)3(2分) ③4H＋＋O2＋4e－=== 2H2O(2分) 解析：①Zn、Pt和电解质溶液构成原电池，Zn作负极、Pt作正极，电解质溶液呈酸性，正极上氧气得电子发生还原反应生成水，电极反应式为O2＋4e－＋4H＋=== 2H2O，负极上锌失电子发生氧化反应生成锌离子，电极反应式为Zn－2e－=== Zn2＋。 ②该原电池中Al作负极，失电子生成铝离子，电极反应式为Al－3e－===Al 3＋(或2Al－6e－===2Al3＋)；在正极的反应式中，O2在第一个反应中作反应物、在第二个反应中作生成物，所以氧气在反应中作催化剂，在得失电子相同条件下，正负两极反应式相加即得电池总反应，电池总反应式为2Al＋6CO2===Al2(C2O4)3。 ③利用反应2Cu＋O2＋2H2SO4 === 2CuSO4＋2H2O可制备CuSO4，若将该反应设计为原电池，正极上是氧气得到电子发生还原反应，溶液呈酸性，故其正极电极反应式为4H＋＋O2＋4e－=== 2H2O。 b．用“加减法”或根据图示书写燃料电池电极反应式 (9)(河北模拟，2分)微生物燃料电池可用于有机废弃物的处理，某微生物燃料电池工作原理如图所示[废弃物用(C6H10O5)n表示]。下列说法错误的是(　　) A．X是H＋，膜为质子膜 B．负极上的电极反应式：(C6H10O5)n＋7nH2O－24ne－===6nCO2↑＋24nH＋ C．当电路中转移0.4 mol电子时，b极上消耗2.24 L O2 D．a极的电势低于b极 答案：C 解析：乙室中O2得到电子被还原，则b为正极，a为负极，负极上的电极反应式为(C6H10O5)n ＋7nH2O－24ne－===6nCO2↑＋24nH＋，电解质溶液呈酸性，H＋由负极向正极迁移，则X是H＋，相应的膜为允许H＋通过的质子膜，故A、B项正确，不符合题意。没有说明是标准状况，无法计算b极上消耗O2的体积，故C项错误，符合题意。原电池中正极的电势高于负极的电势，a为负极，b为正极，则a极的电势低于b极，故D项正确，不符合题意。 (10)(江苏经典真题，6分)CO2/HCOOH循环在氢能的贮存/释放、燃料电池等方面具有重要应用。研究HCOOH燃料电池性能的装置如图所示，两电极区间用允许K＋、H＋通过的半透膜隔开。 ①电池负极电极反应式为________________________________；放电过程中需补充的物质A为________________(填化学式)。 ②如图所示的HCOOH燃料电池放电的本质是通过HCOOH与O2的反应，将化学能转化为电能，其反应的离子方程式为__________________________________________________。 答案：①HCOO－－2e－＋2OH－===HCO＋H2O(2分)　H2SO4(2分)　②2HCOOH＋2OH－＋O2===2HCO＋2H2O(或2HCOO－＋O2===2HCO)(2分) 解析：①根据图示可知，HCOOH碱性燃料电池中，HCOO－失去电子生成HCO，所在电极为负极，负极反应式为HCOO－－2e－＋2OH－===HCO＋H2O。正极Fe3＋得电子生成Fe2＋，Fe2＋又被O2氧化生成Fe3＋，Fe3＋循环使用，离子方程式为O2＋4Fe2＋＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O，消耗了H＋，原电池工作时K＋通过半透膜移向正极，结合最终得到K2SO4，由此可知物质A为H2SO4。 ②HCOOH燃料电池放电的本质是通过HCOOH与O2的反应将化学能转化为电能，根据①分析可知，HCOOH与O2在碱性条件下反应生成HCO和H2O，总反应为2HCOOH＋2OH－＋O2===2HCO＋2H2O(或2HCOO－＋O2===2HCO)。 3．二次电池工作原理的理解及反应式书写 (11)(2022福建真题，4分)一种化学“自充电”的锌－有机物电池，电解质为KOH和Zn(CH3COO)2水溶液。将电池暴露于空气中，某电极无需外接电源即能实现化学自充电，该电极充放电原理如图所示。下列说法正确的是(　　) A．化学自充电时，c(OH－)增大 B．化学自充电时，电能转化为化学能 C．化学自充电时，锌电极反应式：Zn2＋＋2e－===Zn D．放电时，外电路通过0.02 mol电子，正极材料损耗0.78 g 答案：A 解析：由图可知，化学“自充电”时消耗O2，在碱性条件下，O2发生的反应为O2＋2H2O＋4e－=== 4OH－，c(OH－)增大，故A项正确。化学“自充电”时，无需外接电源即能实现化学“自充电”，该过程不是电能转化为化学能，故B项错误。由图可知，化学“自充电”时，锌电极作阴极，该电极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，故C项错误。放电时，正极1 mol 转化为1 mol ，消耗2n mol K＋，转移2n mol电子，当外电路通过0.02 mol电子时，正极物质增加0.02 mol K＋，增加的质量为0.02 mol×39 g·mol－1＝0.78 g，故D项错误。 (12)(2022辽宁真题，3分)某储能电池原理如图。下列说法正确的是(　　) A．放电时负极反应：Na3Ti2(PO4)3－2e－===NaTi2(PO4)3＋2Na＋ B．放电时Cl－透过多孔活性炭电极向CCl4中迁移 C．放电时每转移1mol电子，理论上CCl4吸收0.5 mol Cl2 D．充电过程中，NaCl溶液浓度增大 答案：A 解析：放电时负极失电子，发生氧化反应，电极反应为Na3Ti2(PO4)3－2e－===NaTi2(PO4)3＋2Na＋，故A项正确。放电时，阴离子移向负极，即 Cl－透过多孔活性炭电极向NaCl中迁移，故B项错误。放电时每转移1 mol电子，根据正极反应：Cl2＋2e－===2Cl－，可知理论上CCl4释放0.5 mol Cl2，故C项错误。充电过程中，阳极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑，消耗氯离子，NaCl溶液浓度减小，故D项错误。 (13)(2023新课标真题，6分)一种以V2O5和Zn为电极、Zn(CF3SO3)2水溶液为电解质的电池，其示意图如图所示。放电时，Zn2＋可插入V2O5层间形成ZnxV2O5·nH2O。下列说法错误的是(　　) A．放电时V2O5为正极 B．放电时Zn2＋由负极向正极迁移 C．充电总反应：xZn＋V2O5＋nH2O===ZnxV2O5·nH2O D．充电阳极反应：ZnxV2O5·nH2O－2xe－===xZn2＋＋V2O5＋nH2O 答案：C 解析：放电时Zn失电子转化为Zn2＋，所以 Zn为负极、V2O5为正极，电池的总反应为xZn＋V2O5＋nH2O===ZnxV2O5·nH2O。由题中信息可知，放电时，Zn2＋可插入V2O5层间形成ZnxV2O5·nH2O，V2O5发生了还原反应，则放电时V2O5为正极，故A项正确，不符合题意。放电时Zn为负极，Zn失去电子转化为Zn2＋，阳离子向正极迁移，则放电时Zn2＋由负极向正极迁移，故B项正确，不符合题意。电池在放电时的总反应为xZn＋V2O5＋nH2O===ZnxV2O5·nH2O，则其在充电时的总反应为ZnxV2O5·nH2O===xZn＋V2O5＋nH2O，故C项错误，符合题意。充电时阳极上ZnxV2O5·nH2O被氧化为V2O5，则阳极的电极反应为ZnxV2O5·nH2O－2xe－===xZn2＋＋V2O5＋nH2O，故D项正确，不符合题意。 (14)(2023福建真题，4分)一种可在较高温下安全快充的铝－硫电池的工作原理如图，电解质为熔融氯铝酸盐(由NaCl、KCl和AlCl3形成熔点为93 ℃的共熔物)，其中氯铝酸根[AlnCl(n≥1)]起到结合或释放Al3＋的作用。电池总反应：2Al＋3xSAl2(Sx)3。下列说法错误的是(　　) A．AlnCl含4n个Al—Cl键 B．AlnCl中同时连接2个Al原子的Cl原子有(n－1)个 C．充电时，再生1 mol Al单质至少转移3 mol电子 D．放电时间越长，负极附近熔融盐中n值小的AlnCl浓度越高 答案：D 解析：放电时Al失去电子生成Al3＋，铝作负极，硫单质得到电子生成S，钨丝作正极；充电时Al3＋得到电子生成Al，此时铝作阴极，S失去电子生成硫单质，钨丝作阳极，依此解题。Al价电子数为3，能和Cl形成3个单键，想要形成长链结构，需要由Cl提供孤电子对，Al提供空轨道，形成配位键，因此AlnCl的结构可表示为，所以含4n个Al—Cl键，故A项正确，不符合题意。由AlnCl的结构可知，同时连接2个Al原子的Cl原子有(n－1)个，故B项正确，不符合题意。由总反应可知充电时，再生1 mol Al单质需由1 mol Al3＋得到电子生成，所以至少转移3 mol电子，故C项正确，不符合题意。由总反应可知放电时间越长，负极铝失去电子生成的Al3＋越多，氯铝酸根结合的Al3＋越多，所以n值大的AlnCl浓度越高，故D项错误，符合题意。 随堂普查练26Ⅰ 1．(2022.01浙江选考，2分)pH计是一种采用原电池原理测量溶液pH的仪器。如图所示，以玻璃电极(在特制玻璃薄膜球内放置已知浓度的HCl溶液，并插入Ag－AgCl电极)和另一Ag－AgCl电极插入待测溶液中组成电池，pH与电池的电动势E存在关系：pH＝(E－常数)÷0.059。下列说法正确的是(　　) A．如果玻璃薄膜球内电极的电势低，则该电极反应式为AgCl(s)＋e－===Ag(s)＋Cl－(aq)(0.1 mol·L－1) B．玻璃膜内外氢离子浓度的差异不会引起电动势的变化 C．分别测定含已知pH的标准溶液和未知溶液的电池的电动势，可得出未知溶液的pH D．pH计工作时，电能转化为化学能 答案：C 解析：玻璃薄膜球内电极的电势低，则该电极为负极，负极发生氧化反应而不是还原反应，故A项错误。pH与电池的电动势E存在关系：pH＝(E－常数)/0.059，则玻璃膜内外氢离子浓度的差异会引起电动势的变化，故B项错误。pH与电池的电动势E存在关系：pH＝(E－常数)/0.059，则分别测定含已知pH的标准溶液和未知溶液的电池的电动势，可得出未知溶液的pH，故C项正确。pH计工作时，利用原电池原理，将化学能转化为电能，故D项错误。 2．(2022广东真题，4分)科学家基于Cl2易溶于CCl4的性质，发展了一种无需离子交换膜的新型氯流电池，可作储能设备(如图)。充电时电极a的反应为：NaTi2(PO4)3＋2Na＋＋2e－===Na3Ti2(PO4)3。下列说法正确的是(　　) A．充电时电极b是阴极 B．放电时NaCl溶液的pH减小 C．放电时NaCl溶液的浓度增大 D．每生成1 mol Cl2，电极a质量理论上增加23 g 答案：C 解析：本题考查新型二次电池的工作原理。充电时电极a发生还原反应，电极a为阴极，则电极b为阳极，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，放电时电极a为负极，电极b为正极，据此解答。充电时电极b为阳极，故A项错误。氯化钠溶液为中性，放电时，电极a的反应式为Na3Ti2(PO4)3－2e－ ===NaTi2(PO4)3＋2Na＋，电极b的反应式为Cl2＋2e－ ===2Cl－，不涉及H＋、OH－放电，溶液pH不变，故B项错误。由放电时的电极反应式可知，氯化钠溶液浓度增大，故C项正确。根据得失电子守恒有Cl2～2Na＋，每生成1 mol氯气，电极a的质量理论上增加46 g, 故D项错误。 3．(多选)(海南经典真题，4分)某燃料电池主要构成要素如图所示，下列说法正确的是(　　) A．电池可用于乙醛的制备 B．b电极为正极 C．电池工作时，a电极附近pH降低 D．a电极的反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O 答案：AD 解析：该燃料电池中，氧气易得电子发生还原反应，所以通入氧气的电极是正极，乙烯和水发生氧化反应，所以通入乙烯和水的电极是负极。由图可知，负极上乙烯和水生成乙醛和氢离子，氢离子移向正极，正极上氧气和氢离子反应生成水，X为水。该电池将乙烯和水转化为乙醛，可用于乙醛的制备，故A项正确。根据上述分析，a电极为正极，b电极为负极，故B项错误。电池工作时，氢离子移向正极，a电极的反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，a电极附近pH升高，故C项错误，D项正确。 4．(湖南经典真题，3分)锌/溴液流电池是一种先进的水溶液电解质电池，广泛应用于再生能源储能和智能电网的备用电源等。三单体串联锌/溴液流电池工作原理如图所示： 下列说法错误的是(　　) A．放电时，N极为正极 B．放电时，左侧贮液器中ZnBr2的浓度不断减小 C．充电时，M极的电极反应式为Zn2＋＋2e－===Zn　 D．隔膜允许阳离子通过，也允许阴离子通过 答案：B 解析：由图可知，放电时，溴单质得到电子发生还原反应生成溴离子，发生还原反应的是正极，故N电极为电池的正极，电极反应式为Br2＋2e－===2Br－，M电极为负极，锌失去电子发生氧化反应生成锌离子，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，正极放电生成的溴离子通过隔膜进入左侧，同时锌离子通过隔膜进入右侧，维持两侧溴化锌溶液的浓度保持不变；充电时，M电极与直流电源的负极相连，作电解池的阴极，N电极与直流电源的正极相连，作阳极。由以上分析可知，放电时，N电极为电池的正极，故A项正确，不符合题意。由以上分析可知，放电或充电时，左侧贮液器和右侧贮液器中溴化锌的浓度维持不变，故B项错误，符合题意。由以上分析可知，充电时，M电极与直流电源的负极相连，作电解池的阴极，锌离子在阴极上得到电子发生还原反应生成锌，电极反应式为Zn2＋＋2e－ ===Zn，故C项正确，不符合题意。由以上分析可知，放电或充电时，隔膜允许锌离子和溴离子通过，维持两侧溴化锌溶液的浓度保持不变，故D项正确，不符合题意。 5．(天津经典真题，3分)熔融钠－硫电池性能优良，是具有应用前景的储能电池。如图中的电池反应为2Na＋xS Na2Sx(x＝5～3，难溶于熔融硫)，下列说法错误的是(　　) A． Na2S4的电子式为 B． B．放电时正极反应为xS＋2Na＋＋2e－===Na2Sx C．Na和Na2Sx分别为电池的负极和正极 D．该电池是以Na－β－Al2O3为隔膜的二次电池 答案：C 解析：Na2S4属于离子化合物，4个硫原子间形成三对共用电子对，电子式为，故A项正确，不符合题意。放电时发生的是原电池反应，正极发生还原反应，根据电池反应2Na＋xSNa2Sx可知，正极电极反应为xS＋2Na＋＋2e－===Na2Sx，故B项正确，不符合题意。放电时，该装置为原电池，钠为负极，硫为正极，充电时，该装置为电解池，Na－β－Al2O3为隔膜，该电池为二次电池，故C项错误，符合题意，D项正确，不符合题意。 6．(2023辽宁真题，3分)某低成本储能电池原理如图所示。下列说法正确的是(　　) A．放电时负极质量减小 B．储能过程中电能转变为化学能 C．放电时右侧H＋通过质子交换膜移向左侧 D．充电总反应：Pb＋SO＋2Fe3＋===PbSO4＋2Fe2＋ 答案：B 解析：该储能电池放电时，Pb为负极，失电子结合硫酸根离子生成PbSO4，则多孔碳电极为正极，正极上Fe3＋得电子转化为Fe2＋；充电时，多孔碳电极为阳极，Fe2＋失电子生成Fe3＋，PbSO4电极为阴极，PbSO4得电子生成Pb和硫酸根离子。放电时负极上Pb失电子结合硫酸根离子生成PbSO4附着在负极上，负极质量增大，故A项错误。储能过程中，该装置为电解池，将电能转化为化学能，故B项正确。放电时，多孔碳为正极，电解质溶液中的阳离子向正极移动，则左侧的H＋通过质子交换膜移向右侧，故C项错误。充电时，总反应为PbSO4＋2Fe2＋===Pb＋SO＋2Fe3＋，故D项错误。 7．(2023全国Ⅰ真题，6分)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－―→Na2Sx。 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－―→Na2Sx 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：由题意可知，放电时硫电极得电子，硫电极为原电池的正极，钠电极为原电池的负极。充电时为电解池装置，硫电极为阳极，钠电极为阴极，阳离子移向阴极，故充电时，Na＋由硫电极迁移至钠电极，故A项错误，符合题意。放电时Na在钠电极失去电子，失去的电子经外电路流向硫电极，硫黄粉在硫电极上得电子与钠电极失电子生成的Na＋结合得到Na2Sx，电子在外电路的流向为a→b，故B项正确，不符合题意。由题干可知，放电时在正极(硫电极)发生的反应是分步进行的：①S8＋e－―→S；②S＋e－―→S；③2Na＋＋S＋2(1－) e－―→Na2Sx。则正极总反应为①＋②＋③，即2Na＋＋S8＋2e－―→Na2Sx，故C项正确，不符合题意。硫是由 S8环状分子组成的分子晶体，在室温时晶体结构为斜方硫的较为稳定，而用作电极时，导电性能较差。通常，对于导电性能较差的电极，如 H2、O2、卤素电极等，可以选用导电性能优良的金属Pt、石墨等材料作为辅助电极。基于相同原因，本题中的室温钠－硫电池利用炭化纤维素纸来增强硫电极导电性能，故D项正确，不符合题意。 8．(全国Ⅰ经典真题，14分)为验证不同化合价铁的氧化还原能力，利用下列电池装置进行实验。 回答下列问题： (1)电池装置中，盐桥连接两电极电解质溶液。盐桥中阴、阳离子不与溶液中的物质发生化学反应，并且电迁移率(u∞)应尽可能地相近。根据下表数据，盐桥中应选择__________作为电解质。 (2)电流表显示电子由铁电极流向石墨电极。可知，盐桥中的阳离子进入____________电极溶液中。 (3)电池反应一段时间后，测得铁电极溶液中c(Fe2＋)增加了0.02 mol·L－1。石墨电极上未见Fe析出。可知，石墨电极溶液中c(Fe2＋)＝____________。 (4)根据(2)、(3)实验结果，可知石墨电极的电极反应式为______________________________________，铁电极的电极反应式为__________________________________________。因此，验证了Fe2＋氧化性小于__________，还原性小于__________。 (5)实验前需要对铁电极表面活化。在FeSO4溶液中加入几滴Fe2(SO4)3溶液，将铁电极浸泡一段时间，铁电极表面被刻蚀活化。检验活化反应完成的方法是______________________________________________________________________________________。 答案：(1)KCl(2分)　 (2)石墨(1分) (3)0.09 mol·L－1(2分) (4) Fe3＋＋e－===Fe2＋ (2分) Fe－2e－===Fe2＋(2分)　Fe3＋(1分)　Fe(1分)　 (5)取少量溶液于试管中，滴入KSCN溶液，不出现血红色，说明活化反应已完成(3分) 解析：(1)题目要求盐桥中阴、阳离子不与溶液中的物质发生化学反应，HCO会与Fe2＋、Fe3＋反应，Ca2＋与SO反应，可以排除HCO与Ca2＋。再根据FeSO4溶液显酸性，NO在酸性溶液中具有氧化性，可以排除NO，再根据电迁移率(u∞)应尽可能地相近，则阴离子选择Cl－，阳离子应该选择K＋，盐桥中应选择KCl作为电解质。 (2)根据电流表显示电子由铁电极流向石墨电极的描述，可知石墨电极为正极，盐桥中的阳离子进入石墨电极所在的溶液中。 (3)铁电极为负极，负极反应为Fe－2e－===Fe2＋，石墨电极为正极，石墨电极上未见Fe析出，正极反应为Fe3＋＋e－===Fe2＋，根据得失电子守恒建立物质对应关系Fe～Fe2＋(铁电极)～2Fe3＋～2Fe2＋(石墨电极)，测得铁电极溶液中c(Fe2＋)增加了0.02 mol·L－1，则石墨电极溶液中c(Fe2＋)增加0.04 mol·L－1，石墨电极溶液中c(Fe2＋)＝0.04 mol·L－1＋0.05 mol·L－1＝0.09 mol·L－1。 (4)根据上述分析可知，石墨电极的电极反应式为Fe3＋＋e－===Fe2＋，铁电极的电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，总反应为2Fe3＋＋Fe=== 3Fe2＋，根据总反应式可知， Fe3＋氧化性大于Fe2＋，Fe还原性大于Fe2＋。 (5)活化反应为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，检验溶液中是否含有Fe3＋可表明活化反应是否完成，操作为取少量活化后溶液于试管中，滴加几滴KSCN溶液，若溶液不变血红色，说明不含Fe3＋，即活化反应已完成。 普查与练习26Ⅱ　　　　　电解池　金属的腐蚀与防护 4．电解原理的分析及电极(总)反应式的书写与相关计算 (15) (2023广东真题，4分)用一种具有“卯榫”结构的双极膜组装电解池(如图)，可实现大电流催化电解KNO3溶液制氨。工作时，H2O在双极膜界面处被催化解离成H＋和OH－，有利于电解反应顺利进行。下列说法不正确的是(　　) A．电解总反应：KNO3＋3H2ONH3·H2O＋2O2↑＋KOH B．每生成1 mol NH3·H2O，双极膜处有9 mol的H2O解离 C．电解过程中，阳极室中KOH的物质的量不因反应而改变 D．相比于平面结构双极膜，“卯榫”结构可提高氨生成速率 答案：B 解析：由大电流催化电解KNO3溶液制氨可知，在电极a处KNO3放电生成NH3，发生还原反应，故电极a为阴极，电极反应式为NO＋8e－＋7H2O===NH3·H2O＋9OH－，电极b为阳极，电极反应式为4OH－－4e－=== O2↑＋2H2O，“卯榫”结构双极膜中的H＋移向电极a，OH－移向电极b。由该电解池的阴、阳极电极反应式可知，电解总反应为KNO3＋3H2O NH3·H2O＋2O2↑＋KOH，故A项正确，不符合题意。每生成1 mol NH3·H2O，阴极得8 mol e－，同时双极膜处有8 mol H＋进入阴极室，即有8 mol的H2O解离，故B项错误，符合题意。每生成1 mol NH3·H2O，双极膜处有8 mol的H2O解离，产生的8 mol OH－移向阳极室且全部放电，阳极室中KOH的物质的量不因反应而改变，故C项正确，不符合题意。“卯榫”结构可实现大电流催化电解KNO3溶液制氨，单位时间内流过的电量增大，即单位时间内电子的转移量增大，提高氨生成速率，故D项正确，不符合题意。 (16) (2023湖北真题，3分)我国科学家设计如图所示的电解池，实现了海水直接制备氢气技术的绿色化。该装置工作时阳极无Cl2生成且KOH溶液的浓度不变，电解生成氢气的速率为x mol·h－1。下列说法错误的是(　　) A．b电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ B．离子交换膜为阴离子交换膜 C．电解时海水中动能高的水分子可穿过PTFE膜 D．海水为电解池补水的速率为2x mol·h－1 答案：D 解析：由图可知，该装置为电解水制取氢气的装置，a电极与电源正极相连，为电解池的阳极，b电极与电源负极相连，为电解池的阴极。阴极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，阳极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，电池总反应式为2H2O2H2↑＋O2↑，据此解答。b电极为阴极，发生还原反应，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，故A项正确，不符合题意。该装置工作时阳极无Cl2生成且KOH浓度不变，阳极发生的电极反应为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，为保持OH－浓度不变，则阴极产生的OH－要通过离子交换膜进入阳极室，即离子交换膜应为阴离子交换膜，故B项正确，不符合题意。电解时电解槽中不断有水被消耗，海水中动能高的水分子变为水蒸气能穿过PTFE膜，为电解池补水，故C项正确，不符合题意。由电池总反应式可知，每生成1 mol H2要消耗1 mol H2O，生成H2的速率为x mol·h－1，则补水的速率也应是x mol·h－1，故D项错误，符合题意。 (17)(2022湖北真题，3分)含磷有机物应用广泛。电解法可实现由白磷直接制备Li[P(CN)2]，过程如图所示(Me为甲基)。下列说法正确的是(　　) A．生成1 mol Li[P(CN)2 ]，理论上外电路需要转移2 mol电子 B．阴极上的电极反应为P4＋8CN－－4e－===4[P(CN)2]－ C．在电解过程中CN－向铂电极移动 D．电解产生的H2中的氢元素来自于LiOH 答案：D 解析：该电化学装置为电解装置，石墨电极为阳极，电极反应式为P4＋8CN－－4e－=== 4[P(CN)2]－，铂电极为阴极，电极反应式为2HCN＋2e－ ===H2↑＋2CN－，电解时阴离子向阳极移动，据此解答。由上述分析可知，每生成1 mol Li[P(CN)2]，外电路转移1 mol电子，故A项错误。由上述分析可知，阴极上的电极反应为P4＋8CN－－4e－===4[P(CN)2]－，故B项错误。电解过程中CN－向阳极移动，故C项错误。由图示可知，电解产生的H2来源于HCN，而HCN中的H来源于LiOH, 故D项正确。 (18)(广东经典真题，4分)钴(Co)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pH均增大 B．生成1 mol Co，Ⅰ室溶液质量理论上减少16 g 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：2Co2＋＋2H2O2Co＋O2↑＋4H＋ 答案：D 解析：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室中多余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，多余的氯离子通过阴离子交换膜由Ⅲ室向Ⅱ室移动，电解的总反应离子方程式为2Co2＋＋2H2O2Co＋O2↑＋4H＋。由分析可知，Ⅰ室消耗水，硫酸的浓度增大，溶液pH减小，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项错误。由分析可知，阴极每生成1 mol钴，阳极有1 mol H2O放电，产生的氧气逸出，H＋通过阳离子交换膜移动至Ⅱ室，则Ⅰ室溶液质量减少18 g，故B项错误。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，则石墨电极上的反应会发生变化，故C项错误。由分析可知，电解的总反应离子方程式为2Co2＋＋2H2O2Co＋O2↑＋4H＋，故D项正确。 (19)(2025汇编，13分)完成下列填空： ①近年研究发现，电催化CO2和含氮物质(NO等)在常温常压下合成尿素，有助于实现碳中和及解决含氮废水污染问题。向一定浓度的KNO3溶液通CO2至饱和，在电极上反应生成CO(NH2)2，电解原理如图所示。 ⅰ.电极b是电解池的________极。 ⅱ.电解过程中生成尿素的电极反应式是____________________________________________。(2023北京真题) ②催化电解吸收CO2的KOH溶液可将CO2转化为有机物。在相同条件下，恒定通过电解池的电量，电解得到的部分还原产物的法拉第效率(FE%)随电解电压的变化如图所示。 FE%＝×100% 其中，QX＝nF，n表示电解生成还原产物X所转移电子的物质的量，F表示法拉第常数。 ⅰ.当电解电压为U1时，电解过程中含碳还原产物的FE%为0，阴极主要还原产物为________(填化学式)。 ⅱ.当电解电压为U2时，阴极由HCO生成CH4的电极反应式为________________________________________。 ⅲ.当电解电压为U3时，电解生成的C2H4和HCOO－的物质的量之比为________________________________________________________________________________________________________________________(写出计算过程)。(2023江苏真题) ③电解法转化CO2可实现CO2资源化利用。电解CO2制HCOOH的原理示意图如图。 ⅰ.写出阴极CO2还原为HCOO－的电极反应式：______________________________。 ⅱ.电解一段时间后，阳极区的KHCO3溶液浓度降低，其原因是________________________________________。(江苏经典真题) 　　　　　　　　　　　　　　　 答案：①ⅰ.阳(1分)　ⅱ.2NO＋16e－＋CO2＋18H＋===CO(NH2)2＋7H2O(2分)　②ⅰ.H2(1分)　ⅱ.10HCO＋8e－===CH4↑＋9CO＋3H2O(2分)　ⅲ.每生成1 mol C2H4转移12 mol e－，每生成1 mol HCOO－转移2 mol e－，则有＝，解得＝＝(3分)　③ⅰ.CO2＋H＋＋2e－===HCOO－或CO2＋HCO＋2e－===HCOO－＋CO(2分)　ⅱ.阳极产生O2，pH减小，HCO浓度降低；K＋部分迁移至阴极区(2分) 解析：①ⅰ.电极b上发生H2O失电子生成O2的氧化反应，电极b为电解池的阳极。ⅱ.电极a为电解池的阴极，硝酸根离子得电子转化为尿素，再结合酸性环境及通入的CO2可分析得出电极反应式为2NO＋16e－＋CO2＋18H＋=== CO(NH2)2＋7H2O。 ②ⅰ.当电解电压为U1时，电解过程中含碳还原产物的FE%为0，说明二氧化碳未得电子，应是氢离子得电子转化为氢气。ⅱ.当电解电压为U2时，根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒可知，碱性条件下阴极由HCO生成CH4的电极反应式为10HCO＋8e－=== CH4↑＋9CO＋3H2O。ⅲ.当电解电压为U3时，电解过程中还原产物C2H4的FE%为24%，还原产物HCOO－的FE%为8%，每生成1 mol C2H4转移12 mol e－，每生成1 mol HCOO－转移2 mol e－，则有＝，解得＝＝，故电解生成的C2H4和HCOO－的物质的量之比为1∶2。 ③ⅰ.CO2、HCOO－中碳元素化合价分别为＋4、＋2价，阴极电极反应式为CO2＋2e－＋H＋===HCOO－或CO2＋HCO＋2e－===HCOO－＋CO。ⅱ.阳极区生成O2：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，溶液pH减小，HCO与H＋反应生成CO2逸出，K＋部分通过阳离子交换膜移向阴极区，故阳极区KHCO3溶液浓度降低。 5．电解原理的应用 a．制备物质 (20)(2023重庆真题，3分)电化学合成是一种绿色高效的合成方法。如图是在酸性介质中电解合成半胱氨酸和烟酸的示意图。下列叙述错误的是(　　) A．电极a为阴极 B．H＋从电极b移向电极a C．电极b发生的反应为：＋2H2O－6e－=== ＋6H＋ D．生成3 mol半胱氨酸的同时生成1 mol烟酸 答案：D 解析：该装置是电解池，电极b上3－甲基吡啶转化为烟酸的过程中“加氧去氢”，发生氧化反应，则电极b为阳极，电极a为阴极，阴极电极反应式为 。由上述分析可知，电极a为阴极，故A项正确，不符合题意。电解池中阳离子移向阴极，则H＋从电极b移向电极a，故B项正确，不符合题意。电极b上3－甲基吡啶转化为烟酸过程中发生氧化反应，在酸性介质中电极反应式为，故C项正确，不符合题意。根据得失电子守恒可得关系式，因此生成6 mol半胱氨酸的同时生成1 mol烟酸，故D项错误，符合题意。 (21)(2022.06浙江选考，2分)通过电解废旧锂电池中的LiMn2O4可获得难溶性的Li2CO3和MnO2，电解示意图如下(其中滤布的作用是阻挡固体颗粒，但离子可自由通过。电解过程中溶液的体积变化忽略不计)。下列说法不正确的是(　　) A．电极A为阴极，发生还原反应 B．电极B的电极反应：2H2O＋Mn2＋－2e－===MnO2＋4H＋ C．电解一段时间后溶液中Mn2＋浓度保持不变 D．电解结束，可通过调节pH除去Mn2＋，再加入Na2CO3溶液以获得Li2CO3 答案：C 解析：该装置为电解池，电极A中LiMn2O4得到电子生成Mn2＋，发生还原反应，则电极A为阴极，由溶液中存在Mn2＋且该溶液为酸性溶液，电极A的电极反应式为LiMn2O4＋3e－＋8H＋===Li＋＋2Mn2＋＋4H2O；电极B上Mn2＋失去电子生成MnO2，发生氧化反应，为阳极，电极反应式为2H2O＋Mn2＋ －2e－ ===MnO2＋4H＋，据此解答。根据上述分析，电极A为阴极，发生还原反应，故A项正确，不符合题意。电极B的电极反应式为2H2O＋Mn2＋ －2e－===MnO2＋4H＋，故B项正确，不符合题意。由电极A、B的电极反应式可知，当电路中通过一定物质的量的电子时，阴极和阳极分别生成和消耗的Mn2＋不相等，阴极生成的Mn2＋多于阳极消耗的，故电解一段时间后，溶液中Mn2＋浓度发生变化， 故C项错误，符合题意。电解结束后可通过调节pH，使Mn2＋转化为Mn(OH)2沉淀除去，再加入Na2CO3溶液获得Li2CO3，故D项正确，不符合题意。 b．解决生产、生活中的效率等问题 (22)(2023.06浙江选考，3分)氯碱工业能耗大，通过如图改进的设计可大幅度降低能耗，下列说法不正确的是(　　) A．电极A接电源正极，发生氧化反应 B．电极B的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ C．应选用阳离子交换膜，在右室获得浓度较高的NaOH溶液 D．改进设计中通过提高电极B上反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗 答案：B 解析：电极A上氯离子转化为氯气，化合价升高，失去电子，是电解池阳极，因此电极A接电源正极，发生氧化反应，故A项正确，不符合题意。电极B为阴极，通入氧气，氧气得到电子，其电极反应式为2H2O＋4e－＋O2=== 4OH－，故B项错误，符合题意。右室生成氢氧根离子，根据电流流向，应选用阳离子交换膜，钠离子由左室移向右室，在右室获得浓度较高的NaOH溶液，故C项正确，不符合题意。题给氯碱工业的改进装置可有效降低能耗，由图示可知，该工艺在阴极通入氧气，由原来的水被还原为氢气变为氧气被还原为氢氧根离子，氧气的氧化性更强，更容易得到电子，有效降低了电解所需的电压，实现节能，故D项正确，不符合题意。 (23) (2023全国Ⅱ真题，6分)用可再生能源电还原CO2时，采用高浓度的K＋抑制酸性电解液中的析氢反应，并提高多碳产物(乙烯、乙醇等)的生成率，装置如图所示。下列说法正确的是(　　) A．析氢反应发生在IrOx－Ti电极上 B．Cl－从Cu电极迁移到IrOx－Ti电极 C．阴极发生的反应有：2CO2＋12H＋＋12e－===C2H4＋4H2O D．每转移1 mol电子，阳极生成11.2 L气体(标准状况) 答案：C 解析：由图可知，该装置为电解池，与直流电源正极相连的IrOx－Ti电极为电解池的阳极，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＋，铜电极为阴极，酸性条件下二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成乙烯、乙醇等，电极反应式为2CO2＋12H＋＋12e－===C2H4＋4H2O、2CO2＋12H＋＋12e－===C2H5OH＋3H2O等，电解池工作时，氢离子通过质子交换膜由阳极室进入阴极室，据此解答。析氢反应为还原反应，应在阴极发生，即在铜电极上发生，故A项错误。质子交换膜只允许氢离子通过，Cl－不能通过，故B项错误。由分析可知，铜电极为阴极，酸性条件下二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成乙烯、乙醇等，电极反应式有2CO2＋12H＋＋12e－===C2H4＋4H2O，故C项正确。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＋，每转移1 mol电子，生成0.25 mol O2，在标准状况下体积为5.6 L，故D项错误。 c．解决污染问题 (24)(多选)(经典题，4分)氮氧化物(NOx)是有毒的大气污染物，研究发现，可以采用如图装置有效去除氮的氧化物，下列说法正确的是(　　) A．Pt电极Ⅱ比Pt电极Ⅰ电势低 B．电解过程中，Pt电极Ⅰ上发生反应：2HSO＋2e－===S2O＋2OH－ C．电解过程中，左极室pH会逐渐减小 D．转移1 mol电子时，吸收塔中消耗0.5 mol S2O　 d．电解池在电镀上的应用 答案：BD 解析：根据图可知电解池右侧产生O2，说明氧元素被氧化，则Pt电极Ⅱ为电解池阳极；左侧HSO被还原为S2O，所以Pt电极Ⅰ为电解池阴极。S2O进入吸收塔后被NOx氧化为HSO，同时产生氮气。Pt电极Ⅱ为电解池阳极，连接电源的正极，所以Pt电极Ⅱ比Pt电极Ⅰ电势高，故A项错误。电解过程中，Pt电极Ⅰ上HSO得电子被还原为S2O，根据电荷守恒和元素守恒可得电极反应式为2HSO＋2e－===S2O＋2OH－，故B项正确。阳极水电离出的氢氧根放电产生氧气，同时生成氢离子，氢离子经过质子交换膜迁移到左极室，与阴极产生的氢氧根离子结合生成水，所以电解过程中左极室pH基本不变，故C项错误。在吸收塔中，S2O转化为HSO，硫元素的化合价升高1价，则1 mol S2O转移2 mol电子生成2 mol HSO，所以转移1 mol电子时，吸收塔中消耗0.5 mol S2O，故D项正确。 d.在电镀上的应用 (25)(2022北京真题，3分)利用下图装置进行铁上电镀铜的实验探究。 下列分析不正确的是(　　) A．①中气体减少，推测是由于溶液中c(H＋)减小，且Cu覆盖铁电极，阻碍H＋与铁接触 B．①中检测到Fe2＋，推测可能发生反应：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑、Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu C．随阴极析出铜，推测②中溶液c(Cu2＋)减小，平衡逆向移动 D．②中Cu2＋生成[Cu(NH3)4]2＋，使得c(Cu2＋)比①中溶液的小，Cu缓慢析出，镀层更致密 答案：C 解析：实验①时，铁会先与溶液中的氢离子反应，当溶液中氢离子浓度减小，铁与铜离子反应和放电生成的铜覆盖铁电极，阻碍氢离子与铁接触，导致产生的气体减少，故A项正确，不符合题意。根据A项分析可知，可能发生的反应为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑、Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu，故B项正确，不符合题意。实验②中铜离子与过量氨水反应生成四氨合铜离子，同时铜离子在阴极得到电子发生还原反应，在阴极析出铜，但阳极发生Cu－2e－===Cu2＋的反应，使得溶液中铜离子浓度不变，平衡不移动，故C项错误，符合题意。实验②中由于铜离子与过量氨水反应生成四氨合铜离子，使得溶液中铜离子浓度比①中要小，电解反应速率减慢，铜离子在阴极得到电子缓慢发生还原反应生成铜，在铁表面得到比实验①更致密的镀层，故D项正确，不符合题意。 6．“多池组合”的综合应用 (26)(多选)(2022山东真题，4分)设计如图装置回收金属钴。保持细菌所在环境pH稳定，借助其降解乙酸盐生成CO2，将废旧锂离子电池的正极材料LiCoO2(s)转化为Co2＋，工作时保持厌氧环境，并定时将乙室溶液转移至甲室。已知电极材料均为石墨材质，右侧装置为原电池。下列说法正确的是(　　) A．装置工作时，甲室溶液pH逐渐增大 B．装置工作一段时间后，乙室应补充盐酸 C．乙室电极反应式为LiCoO2＋2H2O＋e－===Li＋＋Co2＋＋4OH－ D．若甲室Co2＋减少200 mg，乙室Co2＋增加300 mg，则此时已进行过溶液转移 答案：BD 解析：右侧装置为原电池，则左侧装置为电解池，右侧装置中，乙室发生转化：LiCoO2(s)→Co2＋，发生还原反应，故乙室为正极室，乙室电极反应式为LiCoO2＋e－＋4H＋===Li＋＋Co2＋＋2H2O，则细菌电极室为负极室；可知左侧装置中，甲室为阴极室、细菌电极室为阳极室，阴极室电极反应式为Co2＋＋2e－===Co，阳极室电极反应式为CH3COO－＋2H2O－8e－===2CO2↑＋7H＋，装置工作时，甲室消耗Co2＋，氢离子、金属阳离子通过阳膜移向甲室，则甲室溶液pH逐渐减小，故A项错误。乙室中正极上LiCoO2得到电子，被还原为Co2＋，同时得到Li＋，LiCoO2中的O与溶液中的H＋结合生成H2O，因此装置工作一段时间后，乙室应补充盐酸，故B项正确。电解质溶液为酸性，不可能生成OH－，乙室电极反应式为LiCoO2＋e－＋4H＋===Li＋＋Co2＋＋2H2O，故C项错误。甲室电极反应式为Co2＋＋2e－===Co, 乙室电极反应式为LiCoO2＋e－＋4H＋===Li＋＋Co2＋＋2H2O，根据电子转移守恒，可知没有进行溶液转移时，乙室Co2＋增加的质量是甲室减少的2倍，而实际二者倍数为＝1.5<2，说明此时已进行过溶液转移，故D项正确。 (27)(多选)(山东枣庄模拟，4分)羟基自由基(·OH)是自然界中氧化性仅次于氟的氧化剂。我国科学家设计了一种能将苯酚氧化为CO2和H2O的原电池－电解池组合装置，实现了发电、环保两位一体。下列说法错误的是(　　) A．a极1 mol Cr2O参与反应，理论上NaCl溶液中减少的离子数为12NA(设NA为阿伏加德罗常数的值) B．电池工作时，b极附近pH减小 C．右侧装置中，c、d两极产生气体的体积比(相同条件下)为2∶1 D．d极区苯酚被氧化的化学方程式为C6H5OH＋28·OH===6CO2↑＋17H2O 答案：AC 解析：a极发生还原反应，Cr2O＋6e－＋7H2O===2Cr(OH)3↓＋8OH－，a电极为原电池正极，b极苯酚失电子被氧化为CO2，电极反应式为C6H5OH－28e－＋11H2O===6CO2↑＋28H＋，b电极为原电池负极；c极为电解池阴极，电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，d极为电解池阳极，电极反应为H2O－e－===H＋＋·OH，羟基自由基(·OH)是自然界中氧化性仅次于氟的氧化剂，进一步氧化苯酚，化学方程式为C6H5OH＋28·OH===6CO2↑＋17H2O，据此答题。a极发生还原反应：Cr2O＋6e－＋7H2O===2Cr(OH)3↓＋8OH－，每有1 mol Cr2O参与反应，生成8 mol OH－，阴离子增多，则会透过阴离子交换膜进入NaCl溶液中，即NaCl溶液中应增加离子而不是减少离子，故A项错误，符合题意。b极苯酚失电子被氧化为CO2，电极反应式为C6H5OH－28e－＋11H2O===6CO2↑＋28H＋，则b电极附近pH减小，故B项正确，不符合题意。c极为电解池阴极，电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，d极为电解池阳极，电极反应为H2O－e－===H＋＋·OH，C6H5OH＋28·OH===6CO2↑＋17H2O，则14H2～28e－～6CO2，c、d两极产生气体的体积比(相同条件下)为14∶6＝7∶3，故C项错误，符合题意。羟基自由基对有机物有极强的氧化能力，苯酚被氧化的化学方程式为C6H5OH＋28·OH===6CO2↑＋17H2O，故D项正确，不符合题意。 7．金属的电化学腐蚀与防护 a．金属电化学防护原理分析 (28)(江苏经典真题，4分)将金属M连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。在如图所示的情境中，下列有关说法正确的是(　　) A．阴极的电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋ B．金属M的活动性比Fe的活动性弱 C．钢铁设施表面因积累大量电子而被保护 D．钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的快 答案：C 解析：在图中所示的“牺牲阳极法”中，阴极其实是原电池的正极，该电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，故A项错误。金属M的活动性比Fe的活动性强，失电子，为负极，才能保护Fe，故B项错误。M电极失去的电子沿着导线进入钢铁设施表面，使表面积累大量电子而被保护，故C项正确。海水中含有大量的NaCl等电解质，而河水中电解质较少，钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的慢，故D项错误。 b．运用电化学原理比较金属腐蚀的快慢 (29)(经典题，2分)如图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为(　　) A．②①③④⑤⑥ B．⑤④③①②⑥ C．⑤④②①③⑥ D．⑤③②④①⑥ 答案：C 解析：由图可知，②③④装置是原电池，在②④中，金属铁作负极，③中金属铁作正极，作负极的腐蚀速率快，并且两个电极金属活泼性相差越大，负极金属腐蚀速率越快，正极被保护，并且原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀，所以腐蚀速率④＞②＞①，⑤⑥装置是电解池，⑤中金属铁为阳极，⑥中金属铁为阴极，阳极金属被腐蚀速率快，阴极被保护，即腐蚀速率⑤＞⑥，根据电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防护措施的腐蚀，并且原电池的正极金属腐蚀速率快于电解池的阴极金属腐蚀速率，即⑤④②①③⑥，故C项正确。 c．防止金属腐蚀的方法 (30)(2025汇编，2分)下列有关金属防护的说法中错误的是(　　) A．金属表面涂油漆，可避免金属与电解质溶液接触 B．电热水器用镁棒防止内胆腐蚀，原理是牺牲阳极法 C．铁管镀锌层局部破损后，铁管仍不易生锈 D．将钢闸门与直流电源的正极相连可防止其被腐蚀 答案：D 解析：金属表面涂油漆，可避免金属与电解质溶液接触，防止发生腐蚀，故A项正确，不符合题意。Mg比Fe活泼，当发生电化学腐蚀时，Mg作负极而被腐蚀，从而阻止Fe被腐蚀，属于牺牲阳极法，故B项正确，不符合题意。Zn的活泼性强于Fe，组成原电池时Zn作为负极，Fe被保护，所以铁管镀锌层局部破损后，铁管仍不易生锈，故C项正确，不符合题意。将钢闸门与直流电源的正极相连，钢闸门作阳极，金属铁容易失去电子而被腐蚀，所以将钢闸门与直流电源的正极相连不能防止其被腐蚀，反而能加速腐蚀，故D项错误，符合题意。 随堂普查练26Ⅱ 1．(2023辽宁真题，3分)某无隔膜流动海水电解法制H2的装置如图所示，其中高选择性催化剂PRT可抑制O2产生。下列说法正确的是(　　) A．b端电势高于a端电势 B．理论上转移2 mol e－生成4 g H2 C．电解后海水pH下降 D．阳极发生：Cl－＋H2O－2e－===HClO＋H＋ 答案：D 解析：由图可知，左侧电极产生氧气和次氯酸，则左侧电极为阳极，a为电源正极，右侧电极为阴极，b为电源负极，以此解题。由分析可知，a为电源正极，b为电源负极，则a端电势高于b端电势，故A项错误。右侧电极上产生氢气的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，则理论上转移2 mol e－生成2 g H2，故B项错误。由题意可知高选择性催化剂PRT可抑制O2产生，由图可知，阳极主要产生HClO, 电极反应式为Cl－＋H2O－2e－===HClO＋H＋，阴极电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，阴极生成的OH－总量大于阳极生成的H＋总量，随着电解的进行，海水pH升高，故C项错误。由图可知，阳极发生：Cl－＋H2O－2e－===HClO＋H＋，故D项正确。 2．(2023.01浙江选考，3分)在熔融盐体系中，通过电解TiO2和SiO2获得电池材料(TiSi)，电解装置如图，下列说法正确的是(　　) A．石墨电极为阴极，发生氧化反应 B．电极A的电极反应：8H＋＋TiO2＋SiO2＋8e－===TiSi＋4H2O C．该体系中，石墨优先于Cl－参与反应 D．电解时，阳离子向石墨电极移动 答案：C 解析：由图可知，在外加电源作用下，石墨电极上C失电子发生氧化反应转化为CO，石墨电极为阳极，与电源正极相连，故A项错误。电极A作阴极，TiO2和SiO2得电子生成电池材料(TiSi)，由于是熔融盐体系，该体系中不存在H2O及H＋，此时O2－可独立存在，电极反应式为TiO2＋SiO2＋8e－===TiSi＋4O2－，故B项错误。根据图中信息可知，阳极并无Cl2产生，因此该体系中，石墨优先于Cl－参与反应，故C项正确。电解池中石墨电极为阳极、电极A为阴极，电解时阳离子向阴极即电极A移动，阴离子O向石墨电极移动，故D项错误。 3.(江苏经典真题，3分)通过下列方法可分别获得H2和O2：①通过电解获得NiOOH和H2(装置如图所示)；②在90 ℃将NiOOH与H2O反应生成Ni(OH)2并获得O2。下列说法正确的是(　　) A．电解后 KOH 溶液的物质的量浓度减小 B．电解时阳极电极反应式：Ni(OH)2＋OH－－e－===NiOOH ＋H2O C．电解的总反应方程式：2H2O2H2↑＋O2↑ D．电解过程中转移4 mol电子，理论上可获得22.4 L O2 答案：B 解析：由图可知，阴极水电离的氢离子得电子生成氢气，阳极Ni(OH)2失电子生成NiOOH，电解过程总反应为2Ni(OH)22NiOOH＋H2↑，电解后KOH溶液的物质的量浓度不变，故A项错误。电解时阳极Ni(OH)2失电子生成NiOOH，电极反应式为Ni(OH)2＋OH－－e－===NiOOH＋H2O，故B项正确。根据以上分析可知，电解的总反应方程式为2Ni(OH)22NiOOH＋H2↑，故C项错误。电解过程中转移4 mol电子，生成4 mol NiOOH，根据4NiOOH＋2H2O4Ni(OH)2＋O2↑，生成1 mol氧气，但未指明气体状态，无法计算氧气体积，故D项错误。 4．(山东经典真题，4分)采用惰性电极，以去离子水和氧气为原料通过电解法制备双氧水的装置如图所示。忽略温度变化的影响，下列说法错误的是(　　) A．阳极反应为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑ B．电解一段时间后，阳极室的pH未变 C．电解过程中，H＋由a极区向b极区迁移 D．电解一段时间后，a极生成的O2与b极反应的O2等量 答案：D 解析：阳极发生氧化反应生成氧气，所以a极为阳极，电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，故A项正确，不符合题意。b极O2得电子发生还原反应，O2＋2e－＋2H＋===H2O2，消耗H＋，因此阳极(a极)产生的氢离子通过质子交换膜移向阴极(b极)，所以电解一段时间后，阳极室的pH不变，故B、C项正确，不符合题意。a极电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，b极电极反应式为O2＋2e－＋2H＋===H2O2，当转移4 mol电子时b极消耗的氧气的量是a极产生氧气量的2倍，故D项错误，符合题意。 5．(经典题，2分)下列与金属腐蚀有关的说法正确的是(　　) 　　 　　 A．图1中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重 B．图2中，开关由M改置于N时，Cu－Zn合金的腐蚀速率减小 C．图3中，接通开关时Zn腐蚀速率增大，Zn上放出气体的速率也增大 D．图4中，Zn－MnO2干电池自放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的 答案：B 解析：图1中，铁棒发生化学腐蚀，靠近底端的部分与氧气接触少，腐蚀程度较轻，故A项错误。图2中开关由M改置于N时，Cu－Zn合金作正极，腐蚀速率减小，故B项正确。图3中接通开关时Zn作负极，腐蚀速率增大，但氢气在Pt上放出，故C项错误。图4中干电池自放电腐蚀是因为NH4Cl水解呈酸性，负极材料是锌，锌跟氯化铵接触，发生化学反应而被腐蚀，而不是二氧化锰的氧化作用，故D项错误。 6．(山东烟台、德州模拟，4分)电解法处理含有Cl－、NO的酸性废水，其工作原理及电极b中铁的化合物的催化机理如图所示，H表示氢原子。下列说法错误的是(　　) A．电极b接电源负极 B．处理1 mol NO，电路中转移5 mol e－ C．HClO在阳极生成：Cl－＋H2O－2e－===HClO＋H＋ D．H＋与NO反应的电极方程式为10H＋＋NO＋8e－===NH＋3H2O 答案：B 解析：由图知，硝酸根离子在电极b上转化为铵根离子，N由＋5价变为－3价，发生还原反应，则电极b为阴极，与电源负极相连，故A项正确，不符合题意。1个NO转化为NH，N的化合价从＋5降低到－3，转移8个电子，则处理1 mol NO，电路中转移8 mol e－，故B项错误，符合题意。阳极氯离子失去电子被氧化，转化为HClO，电极方程式为Cl－＋H2O－2e－===HClO＋H＋，故C项正确，不符合题意。电极b上NO转化为NH，电极方程式为10H＋＋NO＋8e－===NH＋3H2O，故D项正确，不符合题意。 7．(2022重庆真题，3分)硝酮是重要的有机合成中间体，可采用“成对间接电氧化”法合成。电解槽中水溶液的主要成分及反应过程如图所示。 下列说法错误的是(　　) A．惰性电极2为阳极 B．反应前后WO/WO数量不变 C．消耗1 mol 氧气，可得到1 mol 硝酮 D．外电路通过1 mol 电子，可得到1 mol 水 答案：C 解析：阳极区发生的反应为2Br－－2e－===Br2、；阴极区发生的反应为O2＋2e－＋2H＋===H2O2、H2O2＋，；制备硝酮的总反应为2H2O。惰性电极2上Br－转化为Br2，发生氧化反应，为阳极，故A项正确，不符合题意。由总反应可知，反应前后WO/WO数量不变，故B项正确，不符合题意。根据总反应知，消耗1 mol氧气，可得到2 mol硝酮，故C项错误，符合题意。根据阴极区反应可知，外电路通过1 mol电子，可得到1 mol 水，故D项正确，不符合题意。 8．(2025汇编，6分)根据装置图，结合电解反应原理，回答下列问题： (1)如图是电解Na2CO3溶液的原理示意图： 阳极的电极反应式为________________________________________________________________________。 (2)高铁酸钾(K2FeO4)可用作水处理剂。某同学通过“化学－电解法”探究K2FeO4的合成，其原理如图所示。接通电源，调节电压，将一定量Cl2通入KOH溶液，然后滴入含Fe3＋的溶液，控制温度，可制得K2FeO4。 ①请写出“化学法”得到FeO的离子方程式________________________________。 ②请写出阳极的电极反应式(含FeO)________________________________。 答案：(1)4CO＋2H2O－4e－=== 4HCO＋O2↑(2分)　(2)①2Fe3＋＋3ClO－＋10OH－===2FeO＋3Cl－＋5H2O或2Fe(OH)3＋3ClO－＋4OH－===2FeO＋3Cl－＋5H2O(2分)　②Fe3＋＋8OH－－3e－===FeO＋4H2O或Fe(OH)3＋5OH－－3e－===FeO＋4H2O(2分) 解析：(1)由图可知，阳极反应为4CO＋2H2O－4e－=== 4HCO＋O2↑。 (2)①将一定量Cl2通入KOH溶液，生成KCl和KClO，KClO具有强氧化性，将Fe3＋氧化为FeO，然后根据碱性环境，配平即可，得到2Fe3＋＋3ClO－＋10OH－===2FeO＋3Cl－＋5H2O或2Fe(OH)3＋3ClO－＋4OH－===2FeO＋3Cl－＋5H2O。②阳极失电子，反应物为Fe3＋，产物为FeO，然后根据碱性环境及守恒规则，写出电极反应为Fe3＋＋8OH－－3e－===FeO＋4H2O或Fe(OH)3＋5OH－－3e－===FeO＋4H2O。 课后提分练26　化学反应与电能 A组(巩固提升) 1． (2022湖南真题，3分)海水电池在海洋能源领域备受关注，一种锂－海水电池构造示意图如图。下列说法错误的是(　　) A．海水起电解质溶液作用 B．N极仅发生的电极反应：2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑ C．玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能 D．该锂－海水电池属于一次电池 答案：B 解析：能形成锂－海水电池，则海水为电解质溶液，故A项正确，不符合题意。N极为正极，发生还原反应，电极反应有O2＋4e－＋2H2O===4OH－、2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，故B项错误，符合题意。Li易与水反应，则玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能，故C项正确，不符合题意。负极锂失去电子生成Li＋，M极接外加电源负极时，Li＋不能得电子生成锂单质，即该电池不能进行充电，属于一次电池，故D项正确，不符合题意。 2．(全国Ⅲ经典真题，6分)一种高性能的碱性硼化钒(VB2)－空气电池如图所示，其中在VB2电极发生反应：VB2＋16OH－－11e－===VO＋2B(OH)＋4H2O。该电池工作时，下列说法错误的是(　　) A．负载通过0.04 mol电子时，有0.224 L(标准状况)O2参与反应 B．正极区溶液的pH降低、负极区溶液的pH升高 C．电池总反应为4VB2＋11O2＋20OH－＋6H2O=== 8B(OH)＋4VO D．电流由复合碳电极经负载、VB2电极、KOH溶液回到复合碳电极 答案：B 解析：根据图示的电池结构和题干所示的电极反应式可知，VB2电极为负极，复合碳电极上空气中的氧气发生得电子的反应：O2＋4e－＋2H2O===4OH－。当负载通过0.04 mol电子时，正极也通过0.04 mol电子，根据正极的电极反应式，则消耗0.01 mol氧气，在标准状况下为0.224 L，故A项正确，不符合题意。反应过程中正极生成大量的OH－使正极区pH升高，负极消耗OH－使负极区OH－浓度减小，pH降低，故B项错误，符合题意。根据正、负极电极反应式可得电池的总反应为4VB2＋11O2＋20OH－＋6H2O===8B(OH)＋4VO，故C项正确，不符合题意。电池中，电子由VB2电极经负载流向复合碳电极，电流流向与电子流向相反，则电流由复合碳电极经负载、VB2电极、KOH溶液回到复合碳电极，故D项正确，不符合题意。 3．(2022全国Ⅰ真题，6分)Li－O2电池比能量高，在汽车、航天等领域具有良好的应用前景。近年来，科学家研究了一种光照充电Li－O2电池(如图所示)。光照时，光催化电极产生电子(e－)和空穴(h＋)，驱动阴极反应(Li＋＋e－===Li)和阳极反应(Li2O2＋2h＋=== 2Li＋＋O2)对电池进行充电。下列叙述错误的是(　　) A．充电时，电池的总反应Li2O2===2Li＋O2 B．充电效率与光照产生的电子和空穴量有关 C．放电时，Li＋从正极穿过离子交换膜向负极迁移 D．放电时，正极发生反应O2＋2Li＋＋2e－===Li2O2 答案：C 解析：本题考查电化学知识。由题意可知，充电时，电池总反应为Li2O2===2Li＋O2，故A项正确，不符合题意。光照产生的电子和空穴驱动反应，故充电效率与光照产生的电子和空穴量有关， 故B项正确，不符合题意。放电时，该装置为原电池，阳离子向正极移动，故C项错误，符合题意。此装置为二次电池，阳极反应式为Li2O2＋2h＋===2Li＋＋O2，则正极反应式为O2＋2Li＋＋2e－=== Li2O2，故D项正确，不符合题意。 4．(广东佛山模拟，3分)利用如图所示装置探究铁的腐蚀与防护，下列说法不正确的是(　　) A．装置Ⅰ中发生吸氧腐蚀 B．一段时间后装置Ⅰ中石墨电极附近溶液pH增大 C．装置Ⅱ中铁电极上发生氧化反应 D．装置Ⅱ模拟了牺牲阳极法 答案：C 解析：食盐水接近中性，所以发生了吸氧腐蚀，故A项正确，不符合题意。装置Ⅰ中发生吸氧腐蚀，石墨电极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，所以溶液pH上升，故B项正确，不符合题意。装置Ⅱ中铁电极为正极，正极发生还原反应，故C项错误，符合题意。装置Ⅱ中铁电极为正极，锌作负极，铁得到保护，模拟了牺牲阳极法，故D项正确，不符合题意。 5．(山东烟台、德州模拟，4分)一种全有机质子二次电池放电原理如图所示，电极材料中的P、PO、PR均为有机高分子化合物。下列说法正确的是(　　) A．放电时，电极M发生氧化反应 B．放电时，H＋移向电极N C．充电一段时间后，电解液的pH未变 D．充电时，阳极反应为P－2e－===PO＋2H＋ 答案：C 解析：由图示可知，放电时，电极M上PO得电子，结合H＋生成P，电极反应式为PO＋2ne－＋2nH＋===P(PR、PO和P是有机物的简写，下同)，发生还原反应，故A项错误。由上述分析可知，放电时电极M得电子，因此M为正极，H＋移向电极M，故B项错误。由图示可知，放电时正极反应式为PO＋2ne－＋2nH＋===P，负极反应式为PR－2ne－===2nH＋＋P，则电池总反应为PO＋PR2P，可知充电一段时间后，电解液的pH不变，故C项正确。由分析可知，放电时，电池的正极反应式为PO＋2ne－＋2nH＋===P，则充电时，阳极反应式为P－2ne－===PO＋2nH＋，故D项错误。 6．(山东经典真题，2分)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1 mol O2时，理论上N2H4－O2燃料电池气体产物的体积在标准状况下为11.2 L 答案：C 解析：碱性环境下，CH3OH－O2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；(CH3)2NNH2中C和N的化合价均为－2价，H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。放电时为原电池，所以钾离子均向正极移动，故A项错误。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，故B项错误。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m g，则CH3OH、N2H4和(CH3)2NNH2放电量分别是×6、×4、×16，通过比较可知(CH3)2NNH2－O2燃料电池的理论放电量最大，故C项正确。根据得失电子守恒和总反应式可知，消耗1 mol O2时，N2H4反应生成氮气的物质的量为1 mol，在标准状况下为22.4 L，故D项错误。 7． (经典题，5分)将PbO粗品溶解在HCl和NaCl的混合溶液中，得到含Na2PbCl4的电解液，电解Na2PbCl4溶液生成Pb的装置如图所示。 (1)写出电解时阴极的电极反应式________________________________。 (2)电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为____________。 (3)电解过程中，Na2PbCl4电解液浓度不断减小，为了恢复其浓度，应该向______极室(填“阴”或“阳”)加入____________(填化学式)。 答案：(1)PbCl＋2e－===Pb↓＋4Cl－(2分)　(2)H＋(1分)　(3)阴(1分)　PbO(1分) 解析：(1)阴极发生还原反应，则阴极上Na2PbCl4被还原生成Pb，阴极反应为PbCl＋2e－===Pb↓＋4Cl－。 (2)电解时阳离子向阴极移动，观察装置图，通过阳离子交换膜的离子主要应为氢离子。 (3)电解过程中，Na2PbCl4在阴极发生还原反应生成Pb，H2O在阳极发生氧化反应生成氧气，电解液浓度不断减小，为恢复其浓度，则应在阴极室加入PbO。 B组(冲刺满分) 8．(2022海南真题，4分)一种采用H2O(g)和N2(g)为原料制备NH3(g)的装置示意图如图。下列有关说法正确的是(　　) A．在b电极上，N2被还原 B．金属Ag可作为a电极的材料 C．改变工作电源电压，反应速率不变 D．电解过程中，固体氧化物电解质中O2－不断减少 答案：A 解析：本题考查电解池工作原理。分析所给装置可知，该装置为电解装置，a极生成O2，发生氧化反应，为电解池的阳极，b极上N2得电子生成NH3，发生还原反应，为电解池的阴极，电解质为固体氧化物，电解时，阴离子向阳极移动，据此解答。氮气在b极上得电子生成氨气，发生还原反应，电极反应式为N2＋6e－＋3H2O===2NH3＋3O2－ ，故A项正确。若银作阳极，则阳极发生的电极反应为银失去电子生成银离子，不生成O2, 故B项错误。增大电源电压，反应速率加快， 故C项错误。电解时，阳极电极反应为2O2－－4e－===O2↑，消耗O2－ ，阴极生成O2－，且转移相同电子数时，生成和消耗的O2－的物质的量相同，固体氧化物电解质中的O2－不变， 故D项错误。 9．(天津经典真题，3分)如图所示电解装置中，通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成，Fe2O3逐渐溶解，下列判断错误的是(　　) A．a是电源的负极 B．通电一段时间后，向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出现红色 C．随着电解的进行，CuCl2溶液浓度变大 D．当0.01 mol Fe2O3完全溶解时，至少产生气体336 mL(折合成标准状况下) 答案：C 解析：通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成，水电离出的OH－放电生成氧气，电极反应式为2H2O －4e－=== 4H＋＋O2↑，石墨电极Ⅱ为阳极，则b为电源正极，a为负极，石墨电极Ⅰ为阴极，Cu2＋得电子发生还原反应，据此分析解答。由以上分析可知，a是电源的负极，故A项正确，不符合题意。石墨电极Ⅱ为阳极，通电一段时间后，产生氧气和氢离子，所以向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出现红色，故B项正确，不符合题意。随着电解的进行，铜离子在阴极得电子生成铜单质，所以CuCl2溶液浓度变小，故C项错误，符合题意。当0.01 mol Fe2O3完全溶解时，消耗氢离子为0.06 mol，根据阳极电极反应式2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，产生氧气为0.015 mol，体积为336 mL(折合成标准状况下)，故D项正确，不符合题意。 10．(浙江经典真题，2分)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Li＋得电子成为Li嵌入该薄膜材料中；电极B为LiCoO2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a mol电子时，LiPON薄膜电解质损失a mol Li＋ C．放电时，电极B为正极，反应可表示为Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2 D．电池总反应可表示为LixSi＋Li1－xCoO2Si＋LiCoO2 答案：B 解析：由题中信息可知，该电池充电时Li＋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。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，故A项正确，不符合题意。放电时，电极A为负极，电极反应式为LixSi－xe－===Si＋xLi＋，外电路通过a mol电子时，负极生成a mol Li＋，则内电路中有a mol Li＋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Li＋，故B项错误，符合题意。放电时，电极B为正极，发生还原反应，反应可表示为Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2，故C项正确，不符合题意。电池放电时，嵌入非晶硅薄膜中的Li失去电子变成Li＋，正极上Li1－xCoO2得到电子和Li＋结合变为LiCoO2，故电池总反应可表示为LixSi＋Li1－xCoO2Si＋LiCoO2，故D项正确，不符合题意。 11．(2025改编，4分)如图，甲、乙是两个完全相同的光伏并网发电模拟装置，利用它们对煤浆进行脱硫处理。下列叙述中错误的是(　　) A．光伏并网发电装置中b为正极 B．石墨1电极上消耗1 mol Mn2＋，甲、乙中各转移1 mol电子 C．脱硫反应原理为15Mn3＋＋FeS2＋8H2O===15Mn2＋＋Fe3＋＋2SO＋16H＋ D．处理60 g FeS2，石墨2电极上消耗1 mol H＋ 答案：D 解析：由图可知，石墨1电极上锰元素价态升高失电子，故石墨1为阳极，则b极为电源的正极，故A项正确，不符合题意。石墨1为阳极，电极反应式为Mn2＋－e－===Mn3＋，消耗1 mol Mn2＋，电路中转移1 mol电子，故B项正确，不符合题意。阳极生成的Mn3＋与FeS2反应实现脱硫，反应为15Mn3＋＋FeS2＋8H2O===15Mn2＋＋Fe3＋＋2SO＋16H＋，故C项正确，不符合题意。处理60 g FeS2，消耗阳极生成的Mn3＋的物质的量为×15＝7.5 mol，转移电子7.5 mol，石墨2为阴极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，石墨2上消耗7.5 mol H＋，故D项错误，符合题意。 12．(全国Ⅱ经典真题，6分)乙醛酸是一种重要的化工中间体，可采用如图所示的电化学装置合成。图中的双极膜中间层中的H2O解离为H＋和OH－，并在直流电场作用下分别向两极迁移。下列说法正确的是(　　) A．KBr在上述电化学合成过程中只起电解质的作用 B．阳极上的反应式为＋2H＋＋2e－―→＋H2O C．制得2 mol乙醛酸，理论上外电路中迁移了1 mol电子 D．双极膜中间层中的H＋在外电场作用下向铅电极方向迁移 答案：D 解析：该装置通电时，乙二酸被还原为乙醛酸，因此铅电极为电解池阴极，石墨电极为电解池阳极，阳极上Br－被氧化为Br2，Br2将乙二醛氧化为乙醛酸，双极膜中间层的H＋在直流电场作用下移向阴极，OH－移向阳极。KBr在上述电化学合成过程中除作电解质外，同时还是电解过程中阳极的反应物，故A项错误。阳极上Br－失去电子生成Br2，Br2将乙二醛氧化为乙醛酸，故B项错误。电解过程中阴、阳极均生成乙醛酸，1 mol乙二酸生成1 mol乙醛酸转移2 mol电子，1 mol乙二醛生成1 mol乙醛酸转移2 mol电子，根据转移电子守恒可知每生成1 mol乙醛酸转移1 mol电子，因此制得2 mol乙醛酸时，理论上外电路中迁移了2 mol电子，故C项错误。由上述分析可知，双极膜中间层的H＋在外电场作用下移向阴极，即H＋移向铅电极，故D项正确。 13．(辽宁朝阳模拟，3分)电絮凝的反应原理是以铝、铁等金属为阳极，在直流电的作用下，阳极被溶蚀，产生金属离子，再经一系列水解、聚合及氧化过程，发展成为各种羟基络合物、多核羟基络合物以及氢氧化物，使废水中的胶态杂质、悬浮杂质凝聚沉淀而分离。下列说法错误的是(　　) A．若铁为阳极，则阳极电极方程式为Fe－2e－===Fe2＋和2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ B．阴极得电子，发生还原反应，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ C．每产生1 mol O2，整个外电路中理论上转移电子数为4NA D．若铁为阳极，则在处理废水的过程中阳极附近会发生：4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O 答案：C 解析：由装置图可知，若铁为阳极，阳极电极方程式有Fe－2e－===Fe2＋和2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，故A项正确，不符合题意。阴极H2O得电子发生还原反应，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，故B项正确，不符合题意。阳极电极方程式有Fe－2e－===Fe2＋和2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，则每产生1 mol O2，整个外电路中理论上转移电子数大于4NA，故C项错误，符合题意。若铁为阳极，阳极电极方程式为Fe－2e－===Fe2＋和2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，在处理废水的过程中二价铁还被放出的氧气氧化成三价铁，离子方程式为4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O，故D项正确，不符合题意。 14．(河北等“八省联考”适应性试卷，8分)我国科学家最近发明了一种Zn－PbO2电池，电解质为K2SO4、H2SO4和KOH，由a和b两种离子交换膜隔开，形成A、B、C三个电解质溶液区域，结构示意图如图。 回答下列问题： (1)电池中，Zn为________极，B区域的电解质为________(填“K2SO4”“H2SO4”或“KOH”)。 (2)电池反应的离子方程式为________________________________________________。 (3)阳离子交换膜为图中的________膜(填“a”或“b”)。 (4)此电池中，消耗6.5 g Zn，理论上可产生的容量(电量)为________毫安时(mAh)(1 mol电子的电量为1 F，1 F＝96500 C·mol－1，结果保留整数)。 答案：(1)负(1分)　K2SO4(2分)　(2)PbO2＋SO＋Zn＋2H2O===PbSO4＋Zn(OH)(2分)　(3)a(1分)　(4)5361(2分) 解析：由图可知，Zn为负极，被氧化生成Zn(OH)，PbO2为正极，发生还原反应，电解质溶液A为KOH，B为K2SO4，C为H2SO4，原电池工作时，负极发生Zn－2e－＋4OH－===Zn(OH)，消耗OH－，钾离子向正极移动，正极电极反应式为PbO2＋SO＋2e－＋4H＋===PbSO4＋2H2O，正极消耗氢离子，阴离子向负极移动，则a是阳离子交换膜，b是阴离子交换膜，在同一闭合回路中电子转移数目相等。 (1)由以上分析可知，Zn为负极，B区域的电解质为K2SO4。 (2)Zn为负极，被氧化生成Zn(OH)，正极PbO2反应生成PbSO4，总反应式为PbO2＋SO＋Zn＋2H2O===PbSO4＋Zn(OH)。 (3)由以上分析可知阳离子交换膜为a膜。 (4)6.5 g Zn的物质的量为＝0.1 mol，转移0.2 mol电子，1 mol电子的电量为1 F，1 F＝96500 C·mol－1，则转移0.2 mol电子的电量Q＝0.2 mol×96500 C·mol－1＝19300 C，则理论上可产生的容量(电量)为19300C＝19300A·s＝ mAh≈5361 mAh。 15．(北京经典真题，9分)环氧乙烷(，简称EO)是一种重要的工业原料和消毒剂。由乙烯经电解制备EO的原理示意图如图所示。 (1)①阳极室产生Cl2后发生的反应有：________________________________、CH2===CH2＋HClO―→HOCH2CH2Cl。 ②结合电极反应式说明生成溶液A的原理________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)一定条件下，反应物按一定流速通过该装置。 电解效率η和选择性S的定义： η(B)＝×100% S(B)＝×100% ①若η(EO)＝100%，则溶液B的溶质为__________。 ②当乙烯完全消耗时，测得η(EO)≈70%，S(EO)≈97%，推测η(EO)≈70%的原因： Ⅰ.阳极有H2O放电 Ⅱ.阳极有乙烯放电 Ⅲ.阳极室流出液中含有Cl2和HClO …… ⅰ.检验电解产物，推测Ⅰ不成立。需要检验的物质是__________。 ⅱ.假设没有生成EO的乙烯全部在阳极放电生成CO2，η(CO2)≈__________%。经检验阳极放电产物没有CO2。 ⅲ.实验证实推测Ⅲ成立，所用试剂及现象是__________________________________________________________。 可选试剂：AgNO3溶液、KI溶液、淀粉溶液、品红溶液。 答案：(1)①Cl2＋H2OHCl＋HClO(1分)　②阴极发生反应：2H2O＋2e－===H2↑ ＋ 2OH－生成OH－，K＋通过阳离子交换膜从阳极迁移到阴极，形成KOH和KCl的混合溶液(2分)　(2)①KCl(1分)　②ⅰ.O2(1分)　ⅱ.13(2分)　ⅲ.KI溶液和淀粉溶液，溶液变蓝(2分) 解析：(1)①阳极产生氯气后，可以和水发生反应生成次氯酸，其方程式为Cl2＋H2OHCl＋HClO。②溶液A是阴极的产物，阴极发生反应2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，同时阳极的钾离子会向阴极移动和氢氧根结合，从而形成氢氧化钾和氯化钾的混合溶液。 (2)①若η(EO)＝100%，则说明阳极在电解过程中产生的Cl2全部参与生成EO的反应，没有剩余，即全部转化为KCl，故溶液B的溶质为KCl。②ⅰ.阳极有H2O放电时会产生氧气，故需要检验的物质是O2。ⅱ.设EO的物质的量为a mol，则生成EO所用的乙烯的物质的量为a mol；则转化的乙烯的物质的量为 mol；生成EO转移的电子的物质的量：2a mol；此过程转移电子的总物质的量： mol；生成CO2的物质的量： mol；生成CO2转移的电子的物质的量： mol，则η(CO2)＝≈13%。ⅲ.实验证实推测Ⅲ成立，则会产生氯气，验证氯气即可。 16．(经典题，10分)利用电化学原理，将NO2、O2和熔融KNO3制成燃料电池，模拟工业电解法来处理含Cr2O废水，如图所示。电解过程中溶液发生反应：Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O。 (1)甲池工作时，NO2转变成绿色硝化剂Y，Y是N2O5，可循环使用。则石墨Ⅱ是电池的____________极；石墨Ⅰ附近发生的电极反应式为________________________________。 (2)工作时，甲池内的NO向______________极移动(填“石墨Ⅰ”或“石墨Ⅱ”)；在相同条件下，消耗的O2和NO2的体积比为__________________。 (3)乙池中Fe(Ⅰ)棒上发生的电极反应为________________。 (4)若溶液中减少了0.01 mol Cr2O，则电路中至少转移了________mol电子。 答案：(1)正(1分)　NO2 ＋NO－ 3－e－=== N2O5(2分)　(2) 石墨Ⅰ(1分)　1∶4(2分)　(3) Fe－2e－=== Fe2＋(2分)　(4) 0.12(2分) 解析：(1)甲池工作时，NO2转变成N2O5，说明氮元素的化合价升高，石墨Ⅰ为负极，电极反应式为NO2＋NO－e－ === N2O5，石墨Ⅱ为正极。 (2)由于石墨Ⅰ为负极，原电池中阴离子向负极移动，根据得失电子守恒计算，1 mol O2在反应中转移4 mol电子，4 mol NO2转变成N2O5转移4 mol电子，相同条件下气体的体积比等于物质的量之比，故O2和NO2的体积比为1∶4。 (3)由于石墨Ⅱ为正极，故Fe(Ⅰ)为阳极，铁失去电子生成亚铁离子，电极反应为Fe－2e－=== Fe2＋。 (4)Fe(Ⅱ)为阴极，根据溶液中减少了0.01 mol Cr2O，0.01 mol Cr2O～0.02 mol Cr3＋～0.06 mol Fe2＋，此时阳极中产生的0.06 mol Fe2＋转变为Fe3＋，故阳极上应有0.06 mol铁溶解变为Fe2＋，即转移电子的物质的量为0.12 mol。 $$