专题9 电化学-【十年高考】备战2025年高考化学真题分类解析与应试策略（Word版）

专题九　电化学 考点 2015-2019年 2020年 2021年 2022年 2023年 2024年 合计 全国卷 地方卷 全国卷 地方卷 全国卷 地方卷 全国卷 地方卷 全国卷 地方卷 全国卷 地方卷 全国卷 地方卷 20.原电池原理及其应用　金属的腐蚀与防护 1 10 1 6 0 4 1 3 0 3 0 1 3 27 21.电解原理及其应用 1 5 0 1 2 3 0 8 1 7 0 2 4 26 22.二次电池及原电池和电解池的综合 0 0 1 0 0 4 1 3 2 1 1 1 5 9 命题分析与备考建议 本专题主要考查:(1)以新型能源电池或燃料电池为载体,考查原电池正负极的判断、电极反应式的书写、电子或电流的方向及溶液pH的变化等;(2)电解池的工作原理主要考查电解池阴阳极的判断、电极反应式的书写及溶液pH的变化等;(3)电解规律及其应用主要考查氯碱工业、粗铜的精炼、电镀等;(4)金属发生电化学腐蚀的原因和防止金属腐蚀的措施。对原电池原理的复习备考应该针对以下几点:一是理解原电池基本原理;二是陌生电池电极反应式的书写。对电解原理的复习应该针对以下几点:一是理解电解池基本原理;二是重点复习阴、阳极的判断,电极反应类型,电极反应式的书写。 考点20原电池原理及其应用　金属的腐蚀与防护　 　　高考有关原电池的命题一直是常考常新,命题背景新、设问角度新、解答方式新。虽然电池的种类多样,但主要考查内容离不开原电池的基本工作原理,着重考查考生对原理的迁移应用能力。命题主要有两种形式:(1)在选择题中,常通过新型电池对原电池的工作原理进行考查;(2)在非选择题中,常结合元素化合物、物质的分离和提纯等知识,考查电极反应式的书写,以及利用电子守恒进行相关计算。 1.(2024·湖北,2,3分,难度★★)2024年5月8日,我国第三艘航空母舰福建舰顺利完成首次海试。舰体表面需要采取有效的防锈措施,下列防锈措施中不形成表面钝化膜的是 (　D　) 　　　 　　　　　 　　　　　 　　 A.发蓝处理 B.阳极氧化 C.表面渗镀 D.喷涂油漆 解析 发蓝处理技术通常用于钢铁等黑色金属,通过在空气中加热或直接浸泡于浓氧化性溶液中来实现,可在金属表面形成一层极薄的氧化膜,这层氧化膜能有效防锈,A项不符合题意;阳极氧化是将待保护的金属与电源正极连接,在金属表面形成一层氧化膜的过程,B项不符合题意;表面渗镀是在高温下将气态、固态或熔融状态的欲渗镀的物质(金属或非金属元素)通过扩散作用从被渗镀的金属的表面渗入内部以形成表层合金镀层的一种表面处理的方法,C项不符合题意;喷涂油漆是将油漆涂在待保护的金属表面,该过程中并没有在金属表面形成钝化膜,D项符合题意。 2.(2023·海南,8,3分,难度★★★)利用金属Al、海水及其中的溶解氧可组成电池,如图所示。下列说法正确的是 (　A　) A.b电极为电池正极 B.电池工作时,海水中的Na+向a电极移动 C.电池工作时,紧邻a电极区域的海水呈强碱性 D.每消耗1 kg Al,电池最多向外提供37 mol电子的电量 解析 铝为活泼金属,发生氧化反应,为负极,则石墨为正极,A正确;原电池中,阳离子向正极移动,B错误;a电极反应为铝失去电子生成铝离子:Al-3e-Al3+,铝离子水解显酸性,C错误;每消耗1 kg Al为 mol,电池最多向外提供 mol×3= mol电子的电量,D错误。 3.(2023·广东,6,2分,难度★★★)负载有Pt和Ag的活性炭,可选择性去除C1-实现废酸的纯化,其工作原理如图。下列说法正确的是 (　B　) 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- 解析 O2在Pt上得到电子发生还原反应,Pt为正极,Cl-在Ag上失去电子发生氧化反应,Ag为负极。由上述分析可知,Cl-在Ag上失去电子发生氧化反应,故Ag作原电池负极,A项错误;电子由负极Ag经活性炭流向正极Pt,B项正确;该活性炭可实现废酸的纯化,溶液为酸性,故Pt表面发生的电极反应为O2+4H++4e-2H2O,C项错误;每消耗标准状况下11.2 L的O2(物质的量为0.5 mol),转移2 mol电子,而2 mol Cl-失去2 mol电子,故最多去除2 mol Cl-,D项错误。 4.(双选)(2023·山东,11,4分,难度★★★★)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 (　CD　) 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 解析 装置左侧回收CuSO4溶液,则甲池Cu电极发生氧化反应产生[Cu(NH3)4]2+,通过低温热解释放NH3,所以甲室Cu电极为负极,乙室Cu电极为正极,电极反应分别为 负极　Cu+4NH3-2e-[Cu(NH3)4]2+ 正极　Cu2++2e-Cu 因此总反应为Cu2++4NH3[Cu(NH3)4]2+,C项正确,A项错误;乙池中Cu2+减少,则乙池中的S通过隔膜进入甲池,因此隔膜为阴离子膜,B项错误;NH3扩散到乙室,NH3也会与Cu2+发生反应,D项正确。 5.(双选)(2022·山东,13,4分,难度★★★)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 (　BD　) 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 解析 根据信息右侧装置为原电池,则左侧装置为电解池。电池工作时,左侧装置中乙酸盐的阴离子在细菌表面失去电子被氧化为CO2气体,电极反应式为CH3COO-+2H2O-8e-2CO2↑+7H+,即左侧装置中细菌所在的电极为阳极,Co2+在另一个电极(阴极)上得到电子,被还原产生金属Co,为保持细菌所在环境pH稳定,也为平衡电荷,阳极上电极反应产生的H+应通过阳膜进入甲室,使甲室溶液酸性逐渐增强,pH逐渐减小,A项错误;根据得失电子关系可知,右侧装置中细菌所在的电极为负极,电极反应为CH3COO-+2H2O-8e-2CO2↑+7H+,乙室中的电极为正极,正极材料LiCoO2得电子转化为Co2+,电极反应为8LiCoO2+8e-+32H+8Li++8Co2++16H2O,综上可知装置工作一段时间后,乙室应该补充盐酸,B项正确;乙室中电解质溶液为酸性,不可能生成大量OH-,C项错误;若甲室Co2+减少200 mg,电子转移的物质的量为n(e-)=×2≈0.006 8 mol,根据得失电子守恒可知,乙室Co2+应增加的质量为0.006 8 mol×59 g·mol-1≈0.4 g>300 mg,说明此时已进行过溶液转移,D项正确。 6.(2022·全国甲,10,6分,难度★★★)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　) A.Ⅱ区的K+通过隔膜向Ⅲ区迁移 B.Ⅰ区的S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 解析 根据电池装置图可知,Zn电极为负极,MnO2电极为正极。根据原电池电解质溶液中阴、阳离子的移动方向(阴离子向负极定向移动,阳离子向正极定向移动)的规律可知,A项叙述错误,B项叙述正确;电池放电时的正极反应为MnO2+4H++2e-Mn2++2H2O,C项叙述正确;放电时的负极反应为Zn+4OH--2e-Zn(OH,由此可知,放电时的电池总反应为Zn+4OH-+MnO2+4H+Zn(OH+Mn2++2H2O,D项叙述正确。 7.(2022·湖南,8,3分,难度★★★)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下。下列说法错误的是 (　B　) 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.玻璃陶瓷具有传递离子和防水的功能 D.该锂-海水电池属于一次电池 解析 海水中存在NaCl、MgCl2等电解质,海水在该电池中起电解质溶液的作用,A项说法正确;N极为电池的正极,正极上水放电生成氢气,同时,海水中溶解的O2也可在N极放电,电极反应为O2+4e-+2H2O4OH-,B项说法错误;Li为活泼金属,能够与水反应,玻璃陶瓷起到隔绝水的作用,同时传导离子形成闭合回路,C项说法正确;该电池将化学能转化为电能后,H2在N极不具有充电后发生失电子反应的条件,故该锂-海水电池属于一次电池,D项说法正确。 8.(2022·广东,11,4分,难度★★★)为检验牺牲阳极的阴极保护法对钢铁防腐的效果,将镀层有破损的镀锌铁片放入酸化的3%NaCl溶液中。一段时间后,取溶液分别实验,能说明铁片没有被腐蚀的是 (　D　) A.加入AgNO3溶液产生沉淀 B.加入淀粉碘化钾溶液无蓝色出现 C.加入KSCN溶液无红色出现 D.加入K3[Fe(CN)6]溶液无蓝色沉淀生成 解析 检验铁片是否被腐蚀,实际上就是检验有无Fe2+产生。 溶液中的氯离子能与银离子反应生成氯化银沉淀,因此产生沉淀无法说明Fe2+是否存在,A项错误;加入淀粉碘化钾溶液无蓝色出现,说明不存在Fe3+,但不能确定是否存在Fe2+,B项错误;加入KSCN溶液无红色出现,说明不存在Fe3+,但不能确定是否存在Fe2+,C项错误;加入铁氰化钾溶液,无蓝色沉淀,则说明无Fe2+,即铁片未被腐蚀,D项正确。 9.(2021·山东,10,2分,难度★★★★)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 (　C　) 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 解析 电池放电过程中,阳离子向电池正极移动,A项说法错误;放电过程中,N2H4—O2燃料电池的总反应为N2H4+O2N2+2H2O,KOH物质的量不会减小,B项说法错误;由N2H4+O2N2+2H2O可知,消耗1 mol O2时,理论上生成1 mol N2,其在标准状况下的体积为22.4 L,D项说法错误;三种燃料电池中发生的总反应依次为:2CH3OH+3O2+4KOH2K2CO3+6H2O、N2H4+O2N2+2H2O、(CH3)2NNH2+4O2+4KOH2K2CO3+N2+6H2O,每转移1 mol电子,消耗三种燃料的质量依次为5.33 g、8 g、3.75 g,比较可知,消耗等质量燃料,(CH3)2NNH2—O2燃料电池的理论放电量最大,C项说法正确,符合题目要求。 10.(2021·广东,9,2分,难度★★)火星大气中含有大量CO2,一种有CO2参加反应的新型全固态电池有望为火星探测器供电。该电池以金属钠为负极,碳纳米管为正极,放电时 (　B　) A.负极上发生还原反应 B.CO2在正极上得电子 C.阳离子由正极移向负极 D.将电能转化为化学能 解析 电池的负极发生氧化反应,A项错误;CO2在正极上得电子发生还原反应,B项正确;放电时阳离子移向正极,C项错误;原电池是把化学能转化为电能的装置,D项错误。 11.(2021·辽宁,10,3分,难度★★★)如图,某液态金属储能电池放电时产生金属化合物Li3Bi。下列说法正确的是 (　B　) A.放电时,M电极反应为Ni-2e-Ni2+ B.放电时,Li+由M电极向N电极移动 C.充电时,M电极的质量减小 D.充电时,N电极反应为Li3Bi+3e-3Li++Bi 解析 由题干信息可知,M极由于Li比Ni更活泼,也比N极上的Sb、Bi、Sn更活泼,故放电时,M极作负极,电极反应为Li-e-Li+,N极为正极,电极反应为3Li++Bi+3e-Li3Bi,据此分析解题。由分析可知,放电时,M电极反应为Li-e-Li+,A项错误;放电时,M极为负极,N极为正极,故Li+由M电极向N电极移动,B项正确;由二次电池的原理可知,充电时和放电时同一电极上发生的反应互为逆过程,充电时,M电极的电极反应为Li++e-Li,故电极质量增大,C项错误;充电时,N电极反应为Li3Bi-3e-3Li++Bi,D项错误。 12.(2021·辽宁,13,3分,难度★★★)利用 (Q)与电解转化法从烟气中分离CO2的原理如图。已知气体可选择性通过膜电极,溶液不能通过。下列说法错误的是 (　C　) A.a为电源负极 B.溶液中Q的物质的量保持不变 C.CO2在M极被还原 D.分离出的CO2从出口2排出 解析 由题干信息可知,M极发生的反应是由(Q)转化为,该过程是一个还原反应,故M极为阴极,电极反应为+2H2O+2e-+2OH-,故与M极相连的a电极为负极;N极为阳极,电极反应为-2e-+2H+,b极为电源正极,据此分析解题。由分析可知,a为电源负极,A项说法正确;由上述分析可知,溶液中Q的物质的量保持不变,B项说法正确;整个过程CO2未被还原,CO2在M极区发生的反应为CO2+OH-,C项说法错误;M极区CO2发生反应CO2+OH-,向阳极移动,N极区发生反应+H+H2O+CO2↑,故分离出的CO2从出口2排出,D项说法正确。 13.(2020·全国3,12,6分,难度★★★)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-V+2B(OH+4H2O。该电池工作时,下列说法错误的是 (　B　) 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-+6H2O8B(OH+4V 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 解析 根据题中所给的VB2电极上的反应式可知,该原电池中VB2电极为负极,复合碳电极为正极。正极反应式为O2+4e-+2H2O4OH-。根据电子守恒可知,当负极通过0.04 mol电子时,正极参加反应的氧气为0.01 mol,在标准状况下的体积为0.224 L,A项说法正确;根据正、负极的电极反应式可知,负极消耗OH-,溶液的pH降低,而正极生成OH-,溶液的pH升高,B项说法错误;根据电子守恒由负极反应式:VB2+16OH--11e-V+2B(OH+4H2O和正极反应式:O2+4e-+2H2O4OH-,可得该碱性硼化钒-空气电池的总反应为:4VB2+11O2+20OH-+6H2O8B(OH+4V,C项说法正确;电流方向与电子的流向相反,电流方向为:复合碳电极→负载→VB2电极→KOH溶液→复合碳电极,D项说法正确。 14.(2020·山东,10,2分,难度★★★)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,用下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 (　B　) 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 解析 由图可知,a极变化为CH3COO-CO2,该极的电极反应为CH3COO-+2H2O-8e-2CO2+7H+,a极发生氧化反应,则a极为负极,b极为正极,A项说法正确;由于可实现海水淡化,结合原电池原理分析,Cl-应移向a极,Na+应移向b极,故隔膜1为阴离子交换膜,隔膜2为阳离子交换膜,B项说法错误;当转移8 mol e-时,CH3COO-减少1 mol,同时H+增加7 mol,应有8 mol Cl-通过隔膜1,则转移1 mol电子时理论上可除去1 mol NaCl,所以C项说法正确;工作一段时间后,由于正极反应式为2H++2e-H2↑,故正、负极生成气体的物质的量之比为2∶1,D项说法正确。 15.(双选)(2020·海南,11,4分,难度★★)某燃料电池主要构成要素如图所示,下列说法正确的是 (　AD　) 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 解析 燃料电池中,通入O2的一极为正极,通入燃料的一极为负极,即a电极为正极,b电极为负极,故B不符合题意;该电池将乙烯和水转化成乙醛,可用于乙醛的制备,故A符合题意;电池工作时,阳离子氢离子移向正极,a电极的反应式为O2+4e-+4H+2H2O,a电极附近pH升高,故C不符合题意;正极发生还原反应,a电极的反应式为O2+4e-+4H+2H2O,故D符合题意。 16.(2020·天津,11,3分,难度★★★)熔融钠-硫电池性能优良,是具有应用前景的储能电池。下图中的电池反应为2Na+xSNa2Sx(x=5~3,难溶于熔融硫)。下列说法错误的是 (　C　) A.Na2S4的电子式为Na+]2-Na+ 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 解析 根据化学键形成条件,Na+与之间形成离子键,S原子之间形成共价键,所以Na2S4的电子式为Na+]2-Na+,A项说法正确;该电池放电时,正极发生还原反应,其电极反应为xS+2Na++2e-Na2Sx,B项说法正确;该电池的正极反应物是S,C项说法错误;该电池能充电,所以为二次电池,D项说法正确。 17.(2020·江苏,11,4分,难度★★★)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。在下图所示的情境中,下列有关说法正确的是 (　C　) 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 解析 所示装置是牺牲阳极的阴极保护法,阳极材料M比Fe活泼,失电子,发生氧化反应,电子通过导线流向钢铁设施被保护的一极,阴极的电极反应式(一般)为O2+2H2O+4e-4OH-,A、B两项错误,C项正确;海水比河水中电解质的浓度大,钢铁更易腐蚀,D项错误。 18.(2019·全国1,12,6分,难度★★★★)利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成,电池工作时MV2+/MV+在电极与酶之间传递电子,示意图如下所示。下列说法错误的是 (　B　) A.相比现有工业合成氨,该方法条件温和,同时还可提供电能 B.阴极区,在氢化酶作用下发生反应H2+2MV2+2H++2MV+ C.正极区,固氮酶为催化剂,N2发生还原反应生成NH3 D.电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动 解析 该过程是在室温条件下进行的,因此比现有工业合成氨的条件温和,同时还能提供电能,A项说法正确;阴极区发生的是得电子的反应,而左池中发生的是失电子的反应,B项说法错误;右池为正极区,氮气发生还原反应生成氨气,C项说法正确;左池中产生的氢离子通过交换膜向右池移动,即由负极区移向正极区,D项说法正确。 19.(2019·浙江,12,2分,难度★★★★)化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。 下列说法不正确的是 (　A　) A.甲:Zn2+向Cu电极方向移动,Cu电极附近溶液中H+浓度增加 B.乙:正极的电极反应式为Ag2O+2e-+H2O2Ag+2OH- C.丙:锌筒作负极,发生氧化反应,锌筒会变薄 D.丁:使用一段时间后,电解质溶液的酸性减弱,导电能力下降 解析 A项,Cu作正极,H+在正极得电子生成氢气,因此Cu电极附近溶液中H+浓度减小,所以错误,符合题意;B项,Ag2O得电子作正极,生成Ag和OH-,所以正确,不符合题意;C项,锌筒作负极,失电子发生氧化反应生成Zn2+,因此锌被消耗而使锌筒变薄,所以正确,不符合题意;D项,铅蓄电池总的电池反应为Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O ,由此可知反应过程中消耗了硫酸,因此酸性减弱,溶液中的离子浓度减小,因此导电能力下降,所以正确,不符合题意。 20.(双选)(2019·海南,8,4分,难度★★)微型银-锌电池可用作电子仪器的电源,其电极分别是Ag/Ag2O和Zn,电解质溶液为KOH溶液。电池总反应为Ag2O+Zn+H2O2Ag+Zn(OH)2。下列说法正确的是 (　BC　) A.电池工作过程中,KOH溶液的浓度降低 B.电池工作过程中,电解质溶液中OH-向负极迁移 C.负极发生反应Zn+2OH--2e-Zn(OH)2 D.正极发生反应Ag2O+2H++2e-Ag+H2O 解析 由电池总反应可知,KOH未被消耗,H2O被消耗,KOH溶液的浓度增大,A项错误;负极发生反应Zn+2OH--2e-Zn(OH)2,OH-向负极迁移,B、C两项正确;电解质溶液为KOH溶液,发生的正极反应为Ag2O+2e-+H2O2Ag+2OH-,D项错误。 21.(双选)(2018·海南,8,4分,难度★★★)一种镁氧电池如图所示,电极材料为金属镁和吸附氧气的活性炭,电解液为KOH浓溶液。下列说法错误的是 (　BC　) A.电池总反应为2Mg+O2+2H2O2Mg(OH)2 B.正极反应为Mg-2e-Mg2+ C.活性炭可以加快O2在负极上的反应速率 D.电子的移动方向由a经外电路到b 解析 该电池的总反应为2Mg+O2+2H2O2Mg(OH)2,A项说法正确;正极上是O2放电,电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-,B项说法错误;活性炭为正极,活性炭比表面积大,可以加快O2在正极上的反应速率,C项说法错误;电子从负极经外电路流向正极,即由a经外电路到b,D项说法正确。 22.(2018·北京,12,6分,难度★★★)验证牺牲阳极的阴极保护法,实验如下(烧杯内均为经过酸化的3% NaCl溶液)。 ① ② 在Fe表面生成蓝色沉淀 试管内无明显变化 ③ 试管内生成蓝色沉淀 下列说法不正确的是 (　D　) A.对比②③,可以判定Zn保护了Fe B.对比①②,K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化 C.验证Zn保护Fe时不能用①的方法 D.将Zn换成Cu,用①的方法可判断Fe比Cu活泼 解析 A项,对比②③可知,没有连接锌的Fe附近溶液在加入K3[Fe(CN)6]溶液后产生了蓝色沉淀,说明Zn保护了Fe,说法正确;B项,对比①②可知,铁氰化钾可能把Fe氧化为Fe2+,并进一步与Fe2+反应生成蓝色沉淀,说法正确;C项,①生成蓝色沉淀,说明有Fe2+生成,因而不能用于验证Zn保护Fe,说法正确;D项,实验①中无论Fe作正极还是负极,Fe附近均产生蓝色沉淀,故将Zn换成Cu,无法证明Fe比Cu活泼,说法错误。 23.(2018·浙江,17,2分,难度★★★)锂(Li)—空气电池的工作原理如图所示。下列说法不正确的是 (　C　) A.金属锂作负极,发生氧化反应 B.Li+通过有机电解质向水溶液处移动 C.正极的电极反应:O2+4e-2O2- D.电池总反应:4Li+O2+2H2O4LiOH 解析 A选项,锂失电子,化合价升高发生氧化反应,说法正确,不符合题意;B选项,阳离子向正极移动,正极在水溶液中,因此锂离子向水溶液处移动,说法正确,不符合题意;C选项,氧离子在水溶液中不能存在,而是与水分子结合生成氢氧根离子,因此正极反应为O2+4e-+2H2O4OH-,说法错误,符合题意;D选项,该电池反应为锂与氧气、水反应生成氢氧化锂,说法正确,不符合题意。 原电池中阴、阳离子移动方向的判断 原电池中带正电荷的阳离子向正极区移动,带负电荷的阴离子向负极区移动。 24.(2016·浙江,11,6分,难度★★★)金属(M)-空气电池(如图)具有原料易得、能量密度高等优点,有望成为新能源汽车和移动设备的电源。该类电池放电的总反应方程式为:4M+nO2+2nH2O4M(OH)n。 已知:电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。下列说法不正确的是 (　C　) A.采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积,并有利于氧气扩散至电极表面 B.比较Mg、Al、Zn三种金属-空气电池,Al-空气电池的理论比能量最高 C.M-空气电池放电过程的正极反应式:4Mn++nO2+2nH2O+4ne-4M(OH)n D.在Mg-空气电池中,为防止负极区沉积Mg(OH)2,宜采用中性电解质及阳离子交换膜 解析 多孔电极的表面积大,电极与电解质溶液的接触面积大并利于氧气扩散,A项说法正确;根据信息提示,质量均为m g的Mg、Al、Zn完全反应,转移的电子的物质的量分别为 mol、 mol、 mol,由此知Al转移电子数最多,B项说法正确;正极为O2放电,电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-,C项说法错误;采用中性电解质可防止负极产生的Mg2+与OH-反应生成Mg(OH)2沉淀,采用阳离子交换膜可阻止OH-向负极移动,与Mg2+反应生成氢氧化镁沉淀,D项说法正确。 25.(2015·江苏,10,2分,难度★★★)一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是 (　D　) A.反应CH4+H2O3H2+CO,每消耗1 mol CH4转移12 mol电子 B.电极A上H2参与的电极反应为H2+2OH--2e-2H2O C.电池工作时,C向电极B移动 D.电极B上发生的电极反应为O2+2CO2+4e-2C 解析 CH4中的C为-4价,反应后生成的CO中C为+2价,1 mol CH4转移6 mol e-,A项错误;由示意图可看出,电解质离子中没有OH-,B项错误;该燃料电池中,O2在正极反应,CO和H2在负极反应,原电池中C移向负极,C项错误;由示意图可看出,电极B处CO2和O2结合,转化为C,D项正确。 差值法书写电极反应式 复杂电极反应式=总反应式-较简单一极的电极反应式。 书写燃料电池电极反应式一般分为三步: 第一步:书写燃料电池总反应方程式,总反应方程式可参考物质燃烧反应的化学方程式和电解质溶液书写;第二步:书写燃料电池正极反应式,正极上一般为氧气得电子,因此正极反应比较简单,可以先写出来;第三步:书写燃料电池负极反应式,即负极反应式=总反应式-正极反应式。 26.(2015·天津,4,6分,难度★★★)锌铜原电池装置如图所示,其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过。下列有关叙述正确的是 (　C　) A.铜电极上发生氧化反应 B.电池工作一段时间后,甲池的c(S)减小 C.电池工作一段时间后,乙池溶液的总质量增加 D.阴、阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动,保持溶液中电荷平衡 解析 由于两半池中的阴离子S不能透过阳离子交换膜,故c(S)都不变,B项错误;甲池中由于生成Zn2+,而乙池中Cu2++2e-Cu,则乙池中的CuSO4部分变为ZnSO4,导致乙池中溶液总质量变大,C项正确;阴离子不能透过阳离子交换膜,D项错误。 27.(2020·河北,16,14分,难度★★★★★)当今,世界多国相继规划了碳达峰、碳中和的时间节点。因此,研发二氧化碳利用技术、降低空气中二氧化碳含量成为研究热点。 (1)大气中的二氧化碳主要来自煤、石油及其他含碳化合物的燃烧。已知25 ℃时,相关物质的燃烧热数据如下表: 物质 H2(g) C(石墨,s) C6H6(l) -285.8 -393.5 -3 267.5 则25 ℃时H2(g)和C(石墨,s)生成C6H6(l)的热化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (2)雨水中含有来自大气的CO2,溶于水中的CO2进一步和水反应,发生电离: ①CO2(g)CO2(aq) ②CO2(aq)+H2O(l)H+(aq)+HC(aq) 25 ℃时,反应②的平衡常数为K。 溶液中CO2的浓度与其在空气中的分压成正比(分压=总压×物质的量分数),比例系数为y mol·L-1·kPa-1,大气中CO2(g)的物质的量分数为x时,溶液中H+浓度为　　　　　 mol·L-1(写出表达式,考虑水的电离,忽略HC的电离)。  (3)105 ℃时,将足量的某碳酸氢盐(MHCO3)固体置于真空恒容容器中,存在如下平衡: 2MHCO3(s)M2CO3(s)+H2O(g)+CO2(g) 上述反应达平衡时体系的总压为46 kPa。 保持温度不变,开始时在体系中先通入一定量的CO2(g),再加入足量MHCO3(s),欲使平衡时体系中水蒸气的分压小于5 kPa,CO2(g)的初始压强应大于　　　　 kPa。  (4)我国科学家研究Li-CO2电池,取得了重大科研成果。回答下列问题: ①Li-CO2电池中,Li为单质锂片,则该电池中的CO2在　　　　(填“正”或“负”)极发生电化学反应。研究表明,该电池反应产物为碳酸锂和单质碳,且CO2电还原后与锂离子结合形成碳酸锂按以下4个步骤进行,写出步骤Ⅲ的离子方程式。  Ⅰ.2CO2+2e-C2 Ⅱ.C2CO2+C Ⅲ.　　　　　　　　　　　　　　　　  Ⅳ.C+2Li+Li2CO3 ②研究表明,在电解质水溶液中,CO2气体可被电化学还原。 Ⅰ.CO2在碱性介质中电还原为正丙醇(CH3CH2CH2OH)的电极反应方程式为  　。  Ⅱ.在电解质水溶液中,三种不同催化剂(a、b、c)上CO2电还原为CO的反应进程中(H+电还原为H2的反应可同时发生),相对能量变化如图。由此判断,CO2电还原为CO从易到难的顺序为　　　　(用a、b、c字母排序)。  (a)CO2电还原为CO (b)H+电还原为H2 答案 (1)3H2(g)+6C(石墨,s)C6H6(l) ΔH=+49.1 kJ·mol-1 (2)　(3)36 (4)①正　2C+CO22C+C ②12CO2+18e-+4H2OCH3CH2CH2OH+9C　c>b>a 解析 (1)根据H2(g)、C(石墨,s)和C6H6(l)的燃烧热,写出其热化学方程式分别为H2(g)+O2(g)H2O(l)　ΔH1=-285.8 kJ·mol-1①,C(石墨,s) +O2(g) CO2(g)ΔH2=-393.5 kJ·mol-1②,C6H6(l)+O2(g)6CO2(g)+3H2O(l)　ΔH3=-3 267.5 kJ·mol-1③,H2(g)与C(石墨,s)反应生成C6H6(l)的化学方程式为3H2(g)+6C(石墨,s)C6H6(l),根据盖斯定律得ΔH=ΔH1×3+ΔH2×6-ΔH3,即热化学方程式为3H2(g)+6C(石墨,s)C6H6(l) ΔH=+49.1 kJ·mol-1。(2)因为K=,将c(CO2)aq=xyP代入得c(HC)=。根据电荷守恒:c(H+)=c(HC)+c(OH-)=+,则c(H+)=。(3)根据化学方程式2MHCO3(s)Na2CO3(s)+CO2(g)+H2O(g),真空恒容容器中,平衡时体系中水蒸气分压小于5 kPa,则生成的CO2气体的分压也应小于5 kPa,CO2(g)的初始压强应大于46 kPa-10 kPa=36 kPa。(4)①Li-CO2电池中,Li失电子作负极,CO2在正极发生还原反应;根据反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ和有单质碳生成可知,反应Ⅲ为2C+CO22C+C;②CO2在碱性介质中电还原为正丙醇,其电极反应式为12CO2+18e-+4H2OCH3CH2CH2OH+9C; 根据图示(a)和(b)反应相对能量变化可推知,CO2电还原为CO由易到难的顺序为c>b>a。 28.(2020·江苏,20,14分,难度★★★★)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。 (1)CO2催化加氢。在密闭容器中,向含有催化剂的KHCO3溶液(CO2与KOH溶液反应制得)中通入H2生成HCOO-,其离子方程式为　　　　　　　　　　　　　;其他条件不变,HC转化为HCOO-的转化率随温度的变化如图-1所示。反应温度在40~80 ℃范围内,HC催化加氢的转化率迅速上升,其主要原因是　  　。  图-1 (2)HCOOH燃料电池。研究HCOOH燃料电池性能的装置如图-2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图-2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  　。  图-2 (3)HCOOH催化释氢。在催化剂作用下,HCOOH分解生成CO2和H2可能的反应机理如图-3所示。 图-3 ①HCOOD催化释氢反应除生成CO2外,还生成　　　　　(填化学式)。  ②研究发现:其他条件不变时,以HCOOK溶液代替HCOOH催化释氢的效果更佳,其具体优点是  　。  答案 (1)HC+H2HCOO-+H2O 温度升高反应速率增大,温度升高催化剂的活性增强 (2)①HCOO-+2OH--2e-HC+H2O H2SO4 ②2HCOOH+2OH-+O22HC+2H2O(或2HCOO-+O22HC) (3)①HD　②提高释放氢气的速率,提高释放出氢气的纯度 解析 (1)依据题意分析:反应物为HC和H2,产物为HCOO-,则可写出离子方程式:HC+H2HCOO-+H2O。其他条件不变,仅改变温度,导致转化率迅速上升,则要从影响反应速率的因素角度入手,首先考虑催化剂的活性增强。 (2)①依据两极物质化合价变化可知,负极HCOOH发生氧化反应得到HC:HCOO--2e-+2OH-HC+H2O。正极反应式为Fe3++e-Fe2+,而Fe2+被O2氧化为Fe3+,发生如下反应:4Fe2++4H++O24Fe3++2H2O,再结合有K2SO4被分离出来,故需补充H2SO4。 ②总反应的离子方程式为2HCOO-+O22HC,也可写为2HCOOH+O2+2OH-2HC+2H2O。 (3)①认真观察催化释氢的反应机理图,HCOOD中的两个氢原子先后断键被吸附,HCOOD→CO2,两个氢原子(H和D)结合生成HD。 ②因HCOOK易电离产生HCOO-,使得释氢速率加快,同时提高释放氢气的纯度。 29.(2019·海南,16,9分,难度★★★)连二亚硫酸钠(Na2S2O4·2H2O),俗称保险粉,易溶于水,常用于印染、纸张漂白等。回答下列问题: (1)Na2S2O4中S的化合价为　　　　　。  (2)向锌粉的悬浊液中通入SO2制备ZnS2O4,生成1 mol ZnS2O4反应中转移的电子的物质的量为　　　　mol,向ZnS2O4溶液中加入适量Na2CO3,生成Na2S2O4,并有沉淀产生,该反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (3)Li-SO2电池具有高输出功率的优点。其正极为可吸附SO2的多孔碳电极,负极为金属锂,电解液为溶解有LiBr的碳酸丙烯酯-乙腈溶液。电池放电时,正极上发生的电极反应为2SO2+2e-S2,电池总反应为　　　　　　　　　　　　。该电池不可用水替代混合有机溶剂,其原因是　  　。  答案 (1)+3　(2)2　ZnS2O4+Na2CO3Na2S2O4+ZnCO3↓ (3)2SO2+2LiLi2S2O4　Li与水反应会影响电池的正常工作 解析 (1)Na、O的化合价分别为+1、-2价,根据化合物中正、负化合价的代数和为0可知,S的化合价是+3价。 (2)反应中Zn由0价升高到+2价,故生成1 mol ZnS2O4转移2 mol电子。 由题中信息可知,ZnS2O4与Na2CO3的反应为复分解反应(非氧化还原反应),反应的化学方程式为ZnS2O4+Na2CO3Na2S2O4+ZnCO3↓。 (3)锂电池的负极反应为Li-e-Li+,根据转移电子守恒,将正、负极的电极反应加和可得总反应为2SO2+2LiLi2S2O4。Li为活泼金属,能够与水剧烈反应,故溶剂不能为水。 30.(2018·天津,10,14分,难度★★★★)CO2是一种廉价的碳资源,其综合利用具有重要意义。回答下列问题: (1)CO2可以被NaOH溶液捕获。若所得溶液pH=13,CO2主要转化为　　　　　(写离子符号);若所得溶液c(HC)∶c(C)=2∶1,溶液pH=　　　　。(室温下,H2CO3的K1=4×10-7;K2=5×10-11)  (2)CO2与CH4经催化重整,制得合成气: CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) ①已知上述反应中相关的化学键键能数据如下: 化学键 C—H CO H—H CO(CO) 键能/(kJ·mol-1) 413 745 436 1 075 则该反应的ΔH=　　　　　　。分别在V L 恒温密闭容器A(恒容)、B(恒压,容积可变)中,加入CH4和CO2各1 mol的混合气体。两容器中反应达平衡后放出或吸收的热量较多的是　　　　　(填“A”或“B”)。  ②按一定体积比加入CH4和CO2,在恒压下发生反应,温度对CO和H2产率的影响如图1所示。此反应优选温度为900 ℃的原因是   　。  图1 图2 (3)O2辅助的Al—CO2电池工作原理如图2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-6 6CO2+63C2+6O2 反应过程中O2的作用是　。  该电池的总反应式:　。  答案 (1)C　10　(2)①+120 kJ·mol-1　B ②900 ℃时,合成气产率已经较高,再升高温度产率增幅不大,但能耗升高,经济效益降低 (3)Al-3e-Al3+(或2Al-6e-2Al3+)　催化剂　2Al+6CO2Al2(C2O4)3 解析 (1)CO2可以被NaOH溶液捕获。若所得溶液pH=13,碱性较强,可知CO2主要转化为C;若所得溶液c(HC)∶c(C)=2∶1,此时K2==,则c(H+)=10-10 mol·L-1,则溶液的pH=10。 (2)①ΔH=4×413 kJ·mol-1+2×745 kJ·mol-1-2×1 075 kJ·mol-1-2×436 kJ·mol-1=+120 kJ·mol-1;恒压时体积膨胀相当于减压,平衡右移吸热更多,故选择B。②根据图1可知,900 ℃时,合成气产率已经较高,再升高温度产率增幅不大,但能耗升高,经济效益降低。 考点21电解原理及其应用答案P315　 　　电解原理及其应用,与原电池原理考查的频率几乎相当。近年常考的电解池有离子交换膜电解池、活泼阳极电解池,这类试题主要以电解池的基本原理为基础,考查考生的迁移运用能力,题型为选择题。电解池、金属的腐蚀与防护部分的试题设计突出“理论联系实际,强调学以致用”,注重以实际化工生产过程为问题情境,以电化学基础知识为载体,将化学研究的基本思想与方法、基本概念与原理、重要物质的性质与应用巧妙融合于试题之中,考查考生对知识的应用能力。 1.(2024·吉林,12,3分,难度★★★)“绿色零碳”氢能前景广阔。为解决传统电解水制“绿氢”阳极电势高、反应速率缓慢的问题,科技工作者设计耦合HCHO高效制H2的方法,装置如图所示。部分反应机理为+H2。下列说法错误的是 (　A　) A.相同电量下H2理论产量是传统电解水的1.5倍 B.阴极反应:2H2O+2e-2OH-+H2↑ C.电解时OH-通过阴离子交换膜向b极方向移动 D.阳极反应:2HCHO-2e-+4OH-2HCOO-+2H2O+H2↑ 解析 由题中反应机理分析可知,HCHO在阳极发生反应,阳极总反应为2HCHO-2e-+4OH-2HCOO-+H2↑+2H2O。而阴极水中的H+放电得H2,电极反应式为2H2O+2e-H2↑+2OH-。传统电解水时每转移2 mol电子可生成1 mol H2,而此原理中两电极均生成H2,每转移2 mol电子共可得到2 mol H2,所以相同电量下H2理论产量是传统电解水的2倍,A错误;由上述分析可知,B正确;根据电解原理可知,阴离子向阳极移动,则OH-通过阴离子交换膜向阳极(b极)移动,C正确;由上述分析可知,D正确。 2.(2024·湖北,14,3分,难度★★★★)我国科学家设计了一种双位点PbCu电催化剂,用H2C2O4和NH2OH电化学催化合成甘氨酸,原理如图,双极膜中H2O解离的H+和OH-在电场作用下向两极迁移。已知在KOH溶液中,甲醛转化为HOCH2O-,存在平衡HOCH2O-+OH-[OCH2O]2-+H2O。Cu电极上发生的电子转移反应为[OCH2O]2--e-HCOO-+H·。下列说法错误的是 (　B　) A.电解一段时间后阳极区c(OH-)减小 B.理论上生成1 mol H3N+CH2COOH,双极膜中有4 mol H2O解离 C.阳极总反应式为2HCHO+4OH--2e-2HCOO-+H2↑+2H2O D.阴极区存在反应H2C2O4+2H++2e-OHC—COOH+H2O 解析 根据题述信息,在KOH溶液中HCHO转化为HOCH2O-,离子方程式为HCHO+OH-HOCH2O-,存在平衡HOCH2O-+OH-[OCH2O]2-+H2O,Cu电极上发生的电子转移反应为[OCH2O]2--e-HCOO-+H·,2个H·结合生成H2,Cu电极为阳极;PbCu电极为阴极,首先HOOC—COOH在Pb上发生得电子的还原反应转化为OHC—COOH,电极反应式为H2C2O4+2e-+2H+OHC—COOH+H2O,再是OHC—COOH与HO—N+H3反应生成HOOC—CHN—OH,离子方程式为OHC—COOH+HO—N+H3HOOC—CHN—OH+H2O+H+,最后HOOC—CHN—OH在Cu上发生得电子的还原反应转化成H3N+CH2COOH,电极反应式为HOOC—CHN—OH+4e-+5H+H3N+CH2COOH+H2O。根据分析,电解过程中,阳极区消耗OH-、同时生成H2O,故电解一段时间后阳极区c(OH-)减小,A项正确;根据分析,阴极区的总反应为H2C2O4+HO—N+H3+6e-+6H+H3N+CH2COOH+3H2O,1 mol H2O解离成1 mol H+和1 mol OH-,故理论上生成1 mol H3N+CH2COOH,双极膜中有6 mol H2O解离,B项错误;根据分析,结合装置图,阳极总反应为2HCHO-2e-+4OH-2HCOO-+H2↑+2H2O,C项正确;根据分析,阴极区的Pb上发生反应H2C2O4+2e-+2H+OHC—COOH+H2O,D项正确。 3.(2023·全国甲,12,6分,难度★★★★)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 (　C　) 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) 解析 根据电还原CO2可知IrOx-Ti电极为电解池阳极,Cu电极为电解池阴极。析氢反应发生在阴极(Cu电极)上,A项错误;质子交换膜只允许两极区转移H+,B项错误;2O2H4,结合H2SO4溶液和电荷守恒可知阴极反应有2CO2+12H++12e-C2H4+4H2O,C项正确;阳极反应为: 2H2O-4e-O2↑+4H+ 4 mol 22.4 L 1 mol V(O2) 解得V(O2)=5.6 L,D项错误。 4.(2023·辽宁,7,3分,难度★★★)某无隔膜流动海水电解法制H2的装置如下图所示,其中高选择性催化剂PRT可抑制O2产生。下列说法正确的是 (　D　) 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+ 解析 H2为还原产物,故钛箔为电解池的阴极,钛网极为阳极。阳极连接电源正极,阴极连接电源负极,故a端电势高于b端电势,A项错误;电解时,阳极反应为Cl-+H2O-2e-HClO+H+,阴极反应为2H2O+2e-H2↑+2OH-,总反应方程式为Cl-+H2OClO-+H2↑,理论上转移2 mol e-生成2 g H2,B项错误、D项正确;流动海水电解后,海水中含有NaClO,其为强碱弱酸盐,pH不会下降,C项错误。 5.(2023·湖北,10,3分,难度★★★)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 (　B　) 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 解析 该装置工作时,b电极连接电源负极为阴极,电极上放出H2:2H2O+2e-H2↑+2OH-,A正确;阳极无Cl2生成且KOH溶液浓度不变,则本质上是电解水,阳极生成O2,两极之间转移H+,离子交换膜为阳离子交换膜,B错误;电解的本质是电解水,而KOH浓度不变,PTFE膜不透液态水,则通过PTFE膜的水应为动能高的水分子(透汽),C正确;电解生成H2的速率为x mol·h-1,阴、阳极分别通过的水的速率都应为x mol·h-1,故海水为电解池补水的速率为2x mol·h-1,D正确。 6.(2023·重庆,12,3分,难度★★★)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 (　D　) 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 解析 电极b上3-甲基吡啶转化为烟酸过程中“加氧少氢”,发生氧化反应,则b为阳极,a为阴极,阴极电极反应式为+2e-+2H+,A正确;电解池中阳离子移向阴极,则H+移向a电极,B正确;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: +2H2O-6e-+6H+,C正确;根据电子守恒可得关系式:~6e-~,因此生成6 mol半胱氨酸的同时生成1 mol烟酸,D错误。 7.(2023·浙江,13,3分,难度★★★)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 (　B　) 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 解析 在电极A上Cl-失去电子生成Cl2,发生氧化反应,电极A为电解池阳极,接电源正极,A正确;电极B为阴极,碱性条件下通入的O2放电生成OH-:2H2O+4e-+O24OH-,B错误;右室有OH-生成,选用阳离子交换膜,左边的Na+通过阳离子交换膜进入右边,在右室获得浓度较高的NaOH溶液,C正确;改进设计中由H+在阴极放电变为O2在阴极放电,O2的氧化性强,更易得电子,因此可通过提高电极B上反应物的氧化性来降低电解电压,减少能耗,D正确。 8.(2023·北京,5,3分,难度★★★)回收利用工业废气中的CO2和SO2,实验原理示意图如下。 下列说法不正确的是 (　C　) A.废气中SO2排放到大气中会形成酸雨 B.装置a中溶液显碱性的原因是HC的水解程度大于HC的电离程度 C.装置a中溶液的作用是吸收废气中的CO2和SO2 D.装置b中的总反应为S+CO2+H2OHCOOH+S 解析 SO2在空气中经一系列反应转化为硫酸,可形成硫酸型酸雨,A项正确;装置a中溶液的溶质为NaHCO3,溶液显碱性,说明HC的水解程度大于HC的电离程度,B项正确;装置a中NaHCO3溶液的作用是吸收SO2气体,CO2与NaHCO3溶液不反应,不能吸收CO2,C项错误;由电解池阴极和阳极反应式可知,装置b中总反应为S+CO2+H2OHCOOH+S,D项正确。 离子交换膜的分类和应用 9.(2023·广东,13,4分,难度★★★)利用活性石墨电极电解饱和食盐水,进行如图所示实验。闭合K1,一段时间后 (　D　) A.U型管两侧均有气泡冒出,分别是Cl2和O2 B.a处布条褪色,说明Cl2具有漂白性 C.b处出现蓝色,说明还原性:Cl->I- D.断开K1,立刻闭合K2,电流表发生偏转 解析 闭合K1,形成电解池,电解饱和食盐水,由图中电源的正、负极可知,U型管左侧电极为阳极,氯离子在阳极上失去电子生成氯气,电极反应为2Cl--2e-Cl2↑,U型管右侧电极为阴极,阴极电极反应为2H2O+2e-H2↑+2OH-,总反应为2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑,据此解答。根据分析,U型管两侧均有气泡冒出,分别是Cl2和H2,A项错误;U型管左侧生成氯气,氯气与水反应生成HClO,HClO具有漂白性,则a处布条褪色,说明HClO具有漂白性,而不是Cl2具有漂白性,B项错误; b处出现蓝色,发生反应Cl2+2KII2+2KCl,说明还原性:I->Cl-,C项错误;断开K1,立刻闭合K2,此时可构成氢氯燃料电池,形成电流,电流表发生偏转,D项正确。 10.(2023·广东,16,4分,难度★★★)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 (　B　) 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 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N+8e-+8H+NH3·H2O+H2O+OH-,电极b为阳极,电极反应式为4OH--4e-O2↑+2H2O,“卯榫”结构的双极膜中的H+移向电极a,OH-移向电极b。由分析中阴、阳极电极反应式可知,电解总反应为KNO3+3H2ONH3·H2O+2O2↑+KOH,A项正确;根据阴极的电极反应式可知,每生成1 mol NH3·H2O,阴极得到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,B项错误;电解过程中,阳极室每消耗4 mol OH-,同时有4 mol OH-通过双极膜进入阳极室,KOH的物质的量不因反应而改变,C项正确;相比于平面结构双极膜,“卯榫”结构具有更大的膜面积,有利于H2O被解离成H+和OH-,可提高氨生成速率,D项正确。 “5点”突破电解综合应用题 (1)分清阴、阳极,与电源正极相连的为阳极,与电源负极相连的为阴极,两极反应为“阳氧阴还”。 (2)剖析离子移动方向,阳离子移向阴极,阴离子移向阳极。 (3)注意放电顺序,正确判断放电的微粒或物质。 (4)注意环境,正确判断反应产物,酸性环境不出现OH-,碱性环境不出现H+;不能想当然地认为金属作阳极,电极产物为金属阳离子。 (5)注意得失电子守恒和电荷守恒,正确书写电极反应式。 11.(2022·海南,9,3分,难度★★★)一种采用H2O(g)和N2(g)为原料制备NH3(g)的装置示意图如右。下列有关说法正确的是(　A　) 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 解析 b电极上N2转化为NH3,N元素的化合价降低,得到电子发生还原反应,电极反应式为N2+3H2O+6e-2NH3+3O2-;a为阳极,电极反应式为2O2--4e-O2↑。b电极上N2转化为NH3,N元素的化合价降低,得到电子发生还原反应,即N2被还原,b为阴极,A项说法正确;a为阳极,若用金属Ag作a电极的材料,则金属Ag优先失去电子,B项说法错误;改变工作电源的电压,反应速率会随之发生变化,C项说法错误;电解过程中,阴极电极反应为N2+3H2O+6e-2NH3+3O2-,阳极电极反应为2O2--4e-O2↑,由于两电极上得失电子数相等,因此固体氧化物电解质中O2-不会减少,D项说法错误。 12.(2022·浙江,21,2分,难度★★★)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(　C　) 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 解析 电极B上,Mn2+失去电子,Mn元素的化合价升高,则B极为阳极,A极为阴极,A、B两项说法正确;电极A的电极反应为LiMn2O4+8H++3e-Li++2Mn2++4H2O,结合电极B的电极反应可知总反应的离子方程式为2LiMn2O4+4H+2Li++Mn2++3MnO2+2H2O,故溶液中Mn2+浓度增大,C项说法错误;电解结束后,溶液中的阳离子为Li+和Mn2+,调节pH可使Mn2+生成沉淀除去,由于Li2CO3为难溶物,溶液中的Li+可加入Na2CO3溶液制取Li2CO3,D项说法正确。 13.(2022·北京,13,3分,难度★★★)利用下图装置进行铁上电镀铜的实验探究。 装置 序号 电解质溶液 实验现象 ① 0.1 mol·L-1 CuSO4+少量H2SO4溶液 阴极表面产生无色气体,一段时间后阴极表面有红色固体,气体减少。经检验,电解液中有Fe2+ ② 0.1 mol·L-1 CuSO4+过量氨水 阴极表面未观察到气体,一段时间后阴极表面有致密红色固体。经检验,电解液中无Fe元素 下列分析不正确的是 (　C　) 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Cu,推测②中溶液c(Cu2+)减小,Cu2++4NH3[Cu(NH3)4]2+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 解析 由实验现象可知,实验①中铁作电镀池的阴极,铁会先与溶液中的氢离子、铜离子反应生成亚铁离子、氢气和铜,一段时间后,铜离子在阴极得到电子发生还原反应生成铜;实验②中铜离子与过量氨水反应生成四氨合铜离子,四氨合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。由分析可知,实验①中,铁会先与溶液中的氢离子、铜离子反应,当溶液中氢离子浓度减小,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,A项说法正确;由分析可知,实验①中铁作电镀池的阴极,铁会先与溶液中的氢离子、铜离子反应生成亚铁离子、氢气和铜,可能发生的反应为Fe+2H+Fe2++H2↑、Fe+Cu2+Fe2++Cu,B项说法正确;由分析可知,四氨合铜离子在阴极得到电子缓慢发生还原反应生成铜,随阴极析出铜,四氨合铜离子浓度减小,平衡Cu2++4NH3[Cu(NH3)4]2+向正反应方向移动,C项说法错误,符合题目要求;由分析可知,实验②中铜离子与过量氨水反应生成四氨合铜离子,四氨合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,D项说法正确。 一般来说,电镀时阳极固体减少的质量和阴极析出固体的质量相等;电镀时电解质溶液的浓度保持不变。 14.(2022·辽宁,9,3分,难度★★★)如图,c管为上端封口的量气管,为测定乙酸溶液浓度,量取10.00 mL待测样品加入b容器中,接通电源,进行实验。下列说法正确的是(　A　) A.左侧电极反应:2H2O-4e-O2↑+4H+ B.实验结束时,b中溶液红色恰好褪去 C.若c中收集气体11.20 mL,则样品中乙酸浓度为0.1 mol·L-1 D.把盐桥换为U形铜导线,不影响测定结果 解析 b容器中加入了酚酞指示剂,则CH3COOH放电后产物为CH3COO-、H2,可利用CH3COO-水解使溶液呈碱性确定终点,故该电解装置的右侧为阴极、左侧为阳极,左侧阳极的电极反应式为:2H2O-4e-O2↑+4H+,A正确;右侧电极反应为:2CH3COOH+2e-H2↑+2CH3COO-,反应结束时溶液中存在大量CH3COO-,其水解后使溶液呈碱性,使含酚酞的溶液显红色,B错误;由于未指明c中收集的11.20 mL气体所处的温度和压强,故不能准确计算乙酸的浓度,C错误;若将盐桥换为U形铜导线,则a、b容器分别形成一个电解池,铜导线在b槽中为阳极,电解过程中该电极放电产生Cu2+,Cu2+水解使溶液呈酸性,会影响酚酞的变色,故会影响测定结果,D错误。 15.(双选)(2022·河北,12,4分,难度★★★)科学家研制了一种能在较低电压下获得氧气和氢气的电化学装置,工作原理示意图如下。 下列说法正确的是 (　BD　) A.电极b为阳极 B.隔膜为阴离子交换膜 C.生成气体M与N的物质的量之比为2∶1 D.反应器Ⅰ中反应的离子方程式为4[Fe(CN)6]3-+4OH-4[Fe(CN)6]4-+O2↑+2H2O 解析 由题图可知,电极a为阳极,碱性条件下[Fe(CN)6在阳极失去电子发生氧化反应生成[Fe(CN)6;反应器Ⅰ中,在催化剂作用下[Fe(CN)6与OH-反应生成[Fe(CN)6、氧气和水。电极b为阴极,水分子作用下DHPS在阴极得到电子发生还原反应生成DHPS·2H和氢氧根离子;反应器Ⅱ中,在催化剂作用下,DHPS·2H与水反应生成DHPS和氢气,氢氧根离子通过阴离子交换膜由阴极室向阳极室移动。故M为氧气、N为氢气。由分析可知,电极b为电解池的阴极,A错误;由分析可知,OH-通过阴离子交换膜由阴极室向阳极室移动,则隔膜为阴离子交换膜,B正确;由分析可知,M为氧气、N为氢气,由得失电子数目守恒可知,氧气和氢气的物质的量之比为1∶2,故C错误;由分析可知,反应器Ⅰ中发生反应的离子方程式为4[Fe(CN)6+4OH—4[Fe(CN)6+O2↑+2H2O,故D正确。 含离子交换膜电化学装置题的解题步骤 16.(2022·湖北,14,3分,难度★★★)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 (　D　) 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 解析 石墨电极发生的物质变化为P4→Li[P(CN)2],磷元素化合价升高发生氧化反应,所以石墨电极为阳极,对应的电极反应为:P4+8CN--4e-4[P(CN)2]-,则生成1 mol Li[P(CN)2],理论上外电路需要转移1 mol电子,A项说法错误;阴极上发生还原反应,P4+8CN--4e-4[P(CN)2]-为阳极上的反应,B项说法错误;石墨电极上P4→Li[P(CN)2]发生氧化反应,为阳极,铂电极为阴极,CN-应该向阳极移动,即移向石墨电极,C项说法错误;由所给图示可知HCN在阴极放电,产生CN-和H2,而HCN中的H来自LiOH,则电解产生的H2中的氢元素来自于LiOH,D项说法正确。 准确判断电解池的电极名称 17.(2022·重庆,12,3分,难度★★★)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 (　C　) A.惰性电极2为阳极 B.反应前后W/W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 解析 在惰性电极2上,Br-被氧化为Br2,惰性电极2为阳极,故A项说法正确;W与W发生循环反应,反应前后W/W数量不变,故B项说法正确;总反应为氧气把二丁基-N-羟基胺氧化为硝酮,1 mol二丁基-N-羟基胺失去2 mol H原子生成1 mol硝酮,氧气最终生成水,根据氧原子守恒,消耗1 mol氧气可得到2 mol硝酮,故C项说法错误;外电路通过2 mol电子时有1 mol O2参加反应,最终生成水,根据氧原子守恒,可得到2 mol水,则外电路通过1 mol电子;可得到1 mol水,故D项说法正确。 18.(2022·广东,10,2分,难度★★)以熔融盐为电解液,以含Cu、Mg和Si等的铝合金废料为阳极进行电解,实现Al的再生。该过程中 (　C　) A.阴极发生的反应为Mg-2e-Mg2+ B.阴极上Al被氧化 C.在电解槽底部产生含Cu的阳极泥 D.阳极和阴极的质量变化相等 解析 由题干信息可知,以铝合金废料作为阳极进行电解,镁和铝在阳极失电子,A、B两项错误;进行电解时,铜失电子能力小于铝,不能在电极上放电,与硅以单质形式沉积在电解槽阳极底部,形成阳极泥,C项正确;由于阳极存在多种金属放电,阴极为单一离子放电,阴极和阳极质量变化不相等,D项错误。 19.(2021·全国甲,13,6分,难度★★★★)乙醛酸是一种重要的化工中间体,可采用如下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 (　D　) 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 解析 由铅电极上的反应+2H++2e-+H2O可知,铅电极上发生还原反应,铅电极为阴极;石墨电极上的反应为2Br--2e-Br2,故石墨电极上发生氧化反应,石墨电极为阳极。由于在电解池阳极上发生反应2Br--2e-Br2,故A、B两项说法错误;根据阴极电极反应+2H++2e-+H2O和阳极区反应可知,制得2 mol乙醛酸理论上转移2 mol电子,C项说法错误;由于铅电极是电解池的阴极,故双极膜中间层中的H+在外电场作用下向铅电极方向迁移,D项说法正确。 电解池中阴、阳极的判断方法 通过分析物质的变化判断阴、阳极是常用的方法。例如本题中由转化为,即—COOH被还原为—CHO,铅电极上发生还原反应,作阴极。 20.(2021·全国乙,12,6分,难度★★★)沿海电厂采用海水为冷却水,但在排水管中生物的附着和滋生会阻碍冷却水排放并降低冷却效率。为解决这一问题,通常在管道口设置一对惰性电极(如图所示),通入一定的电流。 下列叙述错误的是 (　D　) A.阳极发生将海水中的Cl-氧化生成Cl2的反应 B.管道中可以生成氧化灭杀附着生物的NaClO C.阴极生成的H2应及时通风稀释安全地排入大气 D.阳极表面形成的Mg(OH)2等积垢需要定期清理 解析 根据装置示意图以及阴、阳极都是惰性电极可知,阳极反应为2Cl--2e-Cl2↑,即Cl-被氧化生成Cl2,A项说法正确;阴极生成氢气,溶液碱性增强,海水中存在大量的Na+,故Cl2参与反应生成NaClO,NaClO具有强氧化性,可以杀灭附着生物,B项说法正确;阴极生成的氢气易燃,与空气的混合气体遇明火易发生爆炸,所以应将生成的氢气及时通风稀释安全地排出,C项说法正确;阴极上H+得电子生成氢气,溶液中c(OH-)增大,海水中的Mg2+向阴极移动,在阴极表面形成Mg(OH)2沉淀,故在阴极表面形成积垢,需要定期处理,D项说法错误。 21.(2021·湖北,15,3分,难度★★★)Na2Cr2O7的酸性水溶液随着H+浓度的增大会转化为CrO3。电解法制备CrO3的原理如图所示。下列说法错误的是 (　A　) A.电解时只允许H+通过离子交换膜 B.生成O2和H2的质量比为8∶1 C.电解一段时间后阴极区溶液OH-的浓度增大 D.CrO3的生成反应为:Cr2+2H+2CrO3+H2O 解析 根据左侧电极上生成O2,右侧电极上生成H2,可知左侧电极为阳极,发生反应:2H2O-4e-4H++O2↑,右侧电极为阴极,发生反应:2H2O+2e-2OH-+H2↑;由题意知,左室中Na2Cr2O7随着H+浓度增大转化为CrO3:Cr2+2H+2CrO3+H2O,因此阳极生成的H+不能通过离子交换膜。由以上分析可知,电解时通过离子交换膜的是Na+,A项说法错误;根据各电极上转移电子数相等,由阳极反应和阴极反应可知生成O2和H2的物质的量之比为1∶2,其质量比为8∶1,B项说法正确;根据阴极反应可知,电解一段时间后阴极区溶液中OH-的浓度增大,C项说法正确;电解过程中阳极区H+的浓度增大,Na2Cr2O7转化为CrO3的反应为Cr2+2H+2CrO3+H2O,D项说法正确。 离子交换膜类型的判断方法 根据电解质溶液呈电中性的原则判断膜的类型,判断时首先写出阴、阳两极上的电极反应式,依据电极反应式确定该电极附近哪种离子剩余,因该电极附近溶液呈电中性,从而判断出离子移动的方向,进而确定离子交换膜的类型,如电解饱和食盐水时,阴极反应为2H++2e-H2↑,则阴极区域OH-有剩余,破坏水的电离平衡,阳极区域的Na+穿过离子交换膜进入阴极室,与OH-组合生成NaOH,故电解食盐水所用的离子交换膜是阳离子交换膜。 22.(2021·海南,9,4分,难度★★★)液氨中存在平衡:2NH3N+N。如图所示为电解池装置,以KNH2的液氨溶液为电解液,电解过程中a、b两个惰性电极上都有气泡产生。下列有关说法正确的是 (　B　) A.b电极连接的是电源的负极 B.a电极的反应为2NH3+2e-H2+2N C.电解过程中,阴极附近K+浓度减小 D.理论上两极产生的气体物质的量之比为1∶1 解析 根据图示可知:在b电极上产生N2,N元素化合价升高,失去电子,发生氧化反应,所以b电极为阳极,连接电源的正极,A项错误;电极a上产生H2,H元素得到电子化合价降低,发生还原反应,所以a电极为阴极,电极反应式为:2NH3+2e-H2+2N,B项正确;电解过程中,阴极附近产生N,使溶液中阴离子浓度增大,为维持溶液电中性,阳离子K+会向阴极区定向移动,最终导致阴极区K+浓度增大,C项错误;反应每产生1 mol H2,转移2 mol电子,反应每产生1 mol N2,转移6 mol电子,故阴极产生的H2与阳极产生的N2的物质的量之比是3∶1,D项错误。 陌生电化学装置的相关判断 第一步:判断装置类型。 第二步:分析电极反应。在b电极上产生N2,N元素化合价升高,失去电子,发生氧化反应,所以b电极为阳极,连接电源的正极;电极a上产生H2,H元素化合价降低得到电子,发生还原反应,所以a电极为阴极。 第三步:抓关键。电解过程中,阴极附近产生N,使阴极区溶液中阴离子浓度增大,为维持溶液电中性,阳离子K+会向阴极区定向移动,最终导致阴极区K+浓度增大。 23.(2021·广东,16,4分,难度★★★)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 (　D　) 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+ 解析 电解装置工作时,Ⅰ室反应为2H2O-4e-4H++O2↑,Ⅲ室反应为Co2++2e-Co,形成闭合回路,H+移向Ⅱ室,Cl-移向Ⅱ室。Ⅰ室中H2SO4的物质的量不变,H2O的物质的量减小,H2SO4浓度增大,溶液pH减小,A项错误;生成1 mol Co转移2 mol e-,Ⅰ室减少1 mol H2O,质量为18 g,B项错误;移除两交换膜,石墨电极上放电的是Cl-,C项错误;根据电子守恒,该电解过程的总反应为2Co2++2H2O2Co+O2↑+4H+,D项正确。 24.(2019·全国3,13,6分,难度★★★★)为提升电池循环效率和稳定性,科学家近期利用三维多孔海绵状Zn(3D-Zn)可以高效沉积ZnO的特点,设计了采用强碱性电解质的3D-Zn-NiOOH二次电池,结构如下图所示。电池反应为Zn(s)+2NiOOH(s)+H2O(l)ZnO(s)+2Ni(OH)2(s)。下列说法错误的是 (　D　) A.三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积,所沉积的ZnO分散度高 B.充电时阳极反应为Ni(OH)2(s)+OH-(aq)-e-NiOOH(s)+H2O(l) C.放电时负极反应为Zn(s)+2OH-(aq)-2e-ZnO(s)+H2O(l) D.放电过程中OH-通过隔膜从负极区移向正极区 解析 三维多孔海绵状Zn类似于活性炭,故表面积较大,可高效沉积ZnO,所沉积的ZnO分散度也高,A项说法正确;根据总反应式Zn(s)+2NiOOH(s)+H2OZnO(s)+2Ni(OH)2(s)可知,充电时Ni(OH)2(s)在阳极上发生氧化反应Ni(OH)2(s)+OH-(aq)-e-NiOOH(s)+H2O(l),B项说法正确;放电时Zn在负极上发生氧化反应Zn(s)+2OH- -2e-ZnO(s)+H2O(l),C项说法正确;在放电过程中,阴离子应向负极移动,D项说法错误。 25.(2019·天津,6,6分,难度★★★★)我国科学家研制了一种新型的高比能量锌-碘溴液流电池,其工作原理示意图如下。图中贮液器可储存电解质溶液,提高电池的容量。下列叙述不正确的是(　D　) A.放电时,a电极反应为I2Br-+2e-2I-+Br- B.放电时,溶液中离子的数目增大 C.充电时,b电极每增重0.65 g, 溶液中有0.02 mol I-被氧化 D.充电时,a电极接外电源负极 解析 根据离子和电子的移动方向可知,a电极是正极,b电极是负极。放电时,负极电极反应为Zn-2e-Zn2+,正极电极反应为I2Br-+2e-2I-+Br-,显然A、B两项说法正确;充电时,b电极电极反应为Zn2++2e-Zn,每增重0.65 g转移0.02 mol e-,根据以上分析,可知溶液中有0.02 mol I-被氧化,C项说法正确;充电时,阳极接电源正极,故D项说法错误。 26.(2016·北京,12,6分,难度★★★★)用石墨电极完成下列电解实验。 实验 实　验　一 实　验　二 装置 现象 a、d处试纸变蓝;b处变红,局部褪色;c处无明显变化 两个石墨电极附近有气泡产生;n处有气泡产生…… 下列对实验现象的解释或推测不合理的是(　B　) A.a、d处:2H2O+2e-H2↑+2OH- B.b处:2Cl--2e-Cl2↑ C.c处发生了反应:Fe-2e-Fe2+ D.根据实验一的原理,实验二中m处能析出铜 解析 A项,电解NaCl溶液,a、d处试纸变蓝,是因为H+放电生成H2,溶液中OH-浓度增大,使试纸变蓝,推测正确;B项,b处为阳极,b处变红,局部褪色,说明溶液中的Cl-和OH-均放电,分别产生Cl2和O2,H+浓度增大,酸性增强,Cl2与H2O反应生成的HClO具有漂白性,故推测错误;C项,实验一相当于两个串联电路,c处的Fe作阳极,故Fe失去电子生成Fe2+,推测正确;D项,根据实验一的原理知,实验二相当于三个串联电解池,每个铜珠的左、右两侧分别作为两个电极,其中m为阴极,n为阴极,右边的铜珠中,与n相对的一侧为阳极,其与m作电极构成的电解池中,电解时会存在Cu2+在m处放电生成Cu,推测正确。 书写电解池电极反应式及总反应式的步骤 第一步,先确定阳极电极材料和溶液中的离子种类; 第二步,由放电顺序确定放电产物并书写电极反应式; 第三步,将两极电极反应式相加得总反应式。 27.(2015·浙江,11,6分,难度★★★★)在固态金属氧化物电解池中,高温共电解H2O-CO2混合气体制备H2和CO是一种新的能源利用方式,基本原理如图所示。下列说法不正确的是(　D　) A.X是电源的负极 B.阴极的电极反应式是H2O+2e-H2+O2-、CO2+2e-CO+O2- C.总反应可表示为H2O+CO2H2+CO+O2 D.阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是1∶1 解析 H2O、CO2混合气体制备H2和CO时,氢元素及碳元素的化合价降低,H2O和CO2发生还原反应,则该极为阴极,连接电源的负极,A选项说法正确;因电解质是金属氧化物,故该过程中可以传递O2-,则阴极反应为H2O+2e-H2+O2-,CO2+2e-CO+O2-,B选项说法正确;图中阳极放出的是O2,2O2--4e-O2↑,则总反应方程式为H2O+CO2H2+CO+O2,C选项说法正确;从总反应方程式看,阴极和阳极生成的气体的物质的量之比是2∶1,D选项说法错误。 28.(2015·福建,11,6分,难度★★)某模拟“人工树叶”电化学实验装置如下图所示,该装置能将H2O和CO2转化为O2和燃料(C3H8O)。下列说法正确的是 (　B　) A.该装置将化学能转化为光能和电能 B.该装置工作时,H+从b极区向a极区迁移 C.每生成1 mol O2,有44 g CO2被还原 D.a电极的反应为:3CO2+18H+-18e-C3H8O+5H2O 解析 b侧连接电源的正极为阳极,a侧连接电源的负极为阴极,在电解池中H+向阴极移动,B选项正确;右侧H2O→O2发生的是氧化反应,每生成1 mol O2,转移4 mol e-,C3H8O中碳的化合价是-2价,故3 mol CO2→1 mol C3H8O,转移18 mol e-,依据得失电子守恒,反应中2CO2→3O2,生成1 mol O2消耗 mol CO2,C选项错误;a电极发生的是还原反应:3CO2+18H++18e-C3H8O+5H2O,D选项错误。 29.(2020·北京,15,10分,难度★★★★)H2O2是一种重要的化学品,其合成方法不断发展。 (1)早期制备方法:Ba(NO3)2BaOBaO2滤液H2O2 ①Ⅰ为分解反应,产物除BaO、O2外,还有一种红棕色气体。该反应的化学方程式是  　。  ②Ⅱ为可逆反应,促进该反应正向进行的措施是　。  ③Ⅲ中生成H2O2,反应的化学方程式是  　。  ④减压能够降低蒸馏温度,从H2O2的化学性质角度说明Ⅴ中采用减压蒸馏的原因:  　。  (2)电化学制备方法:已知反应2H2O22H2O+O2↑能自发进行,反向不能自发进行,通过电解可以实现由H2O和O2为原料制备H2O2,如图为制备装置示意图。 ①a极的电极反应式是　。  ②下列说法正确的是　　　　。  A.该装置可以实现电能转化为化学能 B.电极b连接电源负极 C.该方法相较于早期制备方法具有原料廉价,对环境友好等优点 答案 (1)①2Ba(NO3)22BaO+O2↑+4NO2↑ ②增大压强或增大氧气的浓度或降低温度 ③BaO2+2HClBaCl2+H2O2　④H2O2受热易分解　(2)①O2+2H++2e-H2O2　②AC 解析 (1)①Ⅰ为分解反应,产物除BaO、O2外,还有一种红棕色气体,该气体为NO2。根据氧化还原反应中电子得失守恒配平该反应的化学方程式为:2Ba(NO3)22BaO+O2↑+4NO2↑;②Ⅱ为BaO与氧气反应生成BaO2,是可逆反应,反应方程式为:2BaO(s)+O2(g)2BaO2(s),正反应为气体体积减小的放热反应,促进该反应正向进行的措施是增大压强或增大氧气的浓度或降低温度;③Ⅲ中过氧化钡与盐酸反应生成氯化钡和H2O2,反应的化学方程式是BaO2+2HClBaCl2+H2O2;④H2O2受热易分解,采用减压能够降低蒸馏温度,防止双氧水分解导致产率降低。 (2)①根据题图所示,左端电极上氧气转化为H2O2,氧元素的化合价由0价变为-1价,得电子发生还原反应,则a电极为阴极,电极反应为O2+2H++2e-H2O2;②根据题图所示,该装置中有电源,属于电解池,电解池是将电能转化为化学能的装置,故A正确;根据分析,电极b为阳极,电解池阳极与电源正极连接,故B错误;该装置的总反应为2H2O+O22H2O2,根据反应可知,制取H2O2的原料为氧气和水,具有原料来源广泛,原料廉价,对环境友好等优点,故C正确。 30.(2015·山东,29,15分,难度★★★)利用LiOH和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。LiOH可由电解法制备,钴氧化物可通过处理钴渣获得。 (1)利用如图装置电解制备LiOH,两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。B极区电解液为　　　　溶液(填化学式),阳极电极反应式为　,  电解过程中Li+向　　　　(填“A”或“B”)电极迁移。  (2)利用钴渣[含Co(OH)3、Fe(OH)3等]制备钴氧化物的工艺流程如下: Co(OH)3溶解还原反应的离子方程式为  　。  铁渣中铁元素的化合价为　　　　。在空气中煅烧CoC2O4生成钴氧化物和CO2,测得充分煅烧后固体质量为2.41 g,CO2体积为1.344 L(标准状况),则钴氧化物的化学式为　　　　　。  答案 (1)LiOH　2Cl--2e-Cl2↑　B (2)2Co(OH)3+S+4H+2Co2++S+5H2O[或Co(OH)3+3H+Co3++3H2O,2Co3++S+H2O2Co2++S+2H+] +3价　Co3O4 解析 (1)B极产生H2,根据反应:2H2O+2e-H2↑+2OH-,说明B极为阴极,随着电解进行,溶液中c(H+)减小、c(OH-)增大,B极附近电解液为LiOH溶液,随着电解的进行,溶液中c(LiOH)增大。A极为阳极,电解液为LiCl溶液,电极反应:2Cl--2e-Cl2↑;在电解过程中Li+向阴极附近移动,即向B极迁移。 (2)Co(OH)3与H2SO4反应,然后生成的Co3+被Na2SO3还原,总反应的离子方程式为2Co(OH)3+4H++SS+2Co2++5H2O。在酸性条件下,加入NaClO3和O2,则Fe2+被氧化成Fe3+,故铁渣中铁元素的化合价为+3价。 n(CO2)==0.06 mol,根据原子守恒,可知:CoC2O4~2CO2,n(CoC2O4)=0.03 mol,则钴氧化物中m(Co)=0.03 mol×59 g· mol-1=1.77 g,钴氧化物中m(O)=2.41 g-1.77 g=0.64 g,故钴氧化物中n(O)==0.04 mol,则钴氧化物中n(Co)∶n(O)=0.03 mol∶0.04 mol,则钴氧化物的化学式为Co3O4。 考点22二次电池及原电池和电解池的综合　 　　以新型电池为切入点,考查二次电池的充放电过程以及分析其他有关问题,如原电池、电解池的工作原理及应用、电极反应式的书写及判断、溶液中离子的迁移方向及浓度变化等,既可以考查原电池原理,也可以考查电解池原理,试题设问灵活多样,试题难度中等。 1.(2024·全国甲,12,6分,难度★★★)科学家使用δ-MnO2研制了一种MnO2-Zn可充电电池(如图所示)。电池工作一段时间后,MnO2电极上检测到MnOOH和少量ZnMn2O4。下列叙述正确的是 (　C　) A.充电时,Zn2+向阳极方向迁移 B.充电时,会发生反应Zn+2MnO2ZnMn2O4 C.放电时,正极反应有MnO2+H2O+e-MnOOH+OH- D.放电时,Zn电极质量减少0.65 g,MnO2电极生成了0.020 mol MnOOH 解析 根据化合价代数和为0,MnOOH和ZnMn2O4中Mn的化合价为+3价,则MnO2发生了还原反应,该电极为正极,Zn电极为负极。充电时,阳离子Zn2+应移向阴极(Zn),A项错误;根据价态变化,Zn+2MnO2ZnMn2O4为放电时的反应,B项错误;MnOOH为正极放电产物,根据电子守恒和电荷守恒配平方程式:MnO2+H2O+e-MnOOH+OH-,C项正确;放电时,Zn电极质量减少0.65 g,转移电子0.02 mol,MnO2得电子转化的产物有MnOOH和ZnMn2O4两种形式,D项错误。 2.(2024·安徽,11,3分,难度★★★)我国学者研发出一种新型水系锌电池,其示意图如下。该电池分别以Zn-TCPP(局部结构如标注框内所示)形成的稳定超分子材料和Zn为电极,以ZnSO4和KI混合液为电解质溶液。下列说法错误的是 (　C　) A.标注框内所示结构中存在共价键和配位键 B.电池总反应为+ZnZn2++3I- C.充电时,阴极被还原的Zn2+主要来自Zn-TCPP D.放电时,消耗0.65 g Zn,理论上转移0.02 mol电子 解析 由图中信息可知标注框内所示结构中存在共价键,还有由N提供孤电子对,Zn2+提供空轨道形成的配位键,A正确。由图中信息可知,该新型水系锌电池的负极是锌,正极是超分子材料,放电时负极反应是Zn-2e-Zn2+,正极反应是+e-3I-,则放电时电池总反应为+ZnZn2++3I-;充电时的反应是其逆反应,B正确。充电时,阴极反应为Zn2++2e-Zn,被还原的Zn2+主要来自电解质溶液,C错误。放电时,负极反应为Zn-2e-Zn2+,消耗0.65 g Zn(即0.01 mol Zn)理论上转移0.02 mol电子,D正确。 3.(2023·全国乙,12,6分,难度★★★★)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-,+e-,2Na+++2(1-)e-Na2Sx 下列叙述错误的是 (　A　) 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 解析 钠-硫电池负极为Na,正极为S。充电时钠电极为阴极,电极反应式为Na++e-Na,Na+应由硫电极向钠电极迁移,A错误;放电时,外电路中电子由负极移向正极(a→b),B正确;放电时正极为硫放电,电极反应式为2Na++S8+2e-Na2Sx,C正确;利用炭化纤维素纸易导电的性质,可增强电极的导电性能,D正确。 4.(2023·全国新课标,10,6分,难度★★★)一种以V2O5和Zn为电极、Zn(CF3SO3)2水溶液为电解质溶液的电池,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 (　C　) 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+nH2OZnxV2O5·nH2O D.充电阳极反应:ZnxV2O5·nH2O-2xe-xZn2++V2O5+nH2O 解析 Zn为活泼金属,放电时发生氧化反应为电源的负极,A正确;放电时,阳离子(Zn2+)由负极向正极迁移,B正确;xZn+V2O5+nH2OZnxV2O5·nH2O反应中Zn发生氧化反应,为放电总反应方程式,C错误;充电时阳极(原电池正极)重新生成V2O5,D正确。 5.(2023·辽宁,11,3分,难度★★★★)某低成本储能电池原理如下图所示。下列说法正确的是(　B　) 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+S+2Fe3+PbSO4+2Fe2+ 解析 电池放电时,负极反应式为Pb-2e-+SPbSO4,可知负极质量增大,A项错误;储能过程为充电过程,将电能转化为化学能,充电时总反应为PbSO4+2Fe2+Pb+S+2Fe3+,B项正确、D项错误;放电时,H+向正极移动,通过质子交换膜移向电池右侧,C项错误。 6.(2022·辽宁,14,3分,难度★★★)某储能电池原理如图。下列说法正确的是 (　A　) 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1 mol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 解析 放电时负极反应为Na3Ti2(PO4)3-2e-NaTi2(PO4)3+2Na+;正极反应为Cl2+2e-2Cl-,消耗氯气,放电时,阴离子移向负极;充电时阳极反应为2Cl--2e-Cl2↑。放电时负极发生氧化反应,电极反应为Na3Ti2(PO4)3-2e-NaTi2(PO4)3+2Na+,A项正确;放电时,阴离子移向负极,Cl-透过多孔活性炭电极向NaCl溶液中迁移,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储液器中释放0.5 mol Cl2,C项错误;充电过程中,阳极反应为2Cl--2e-Cl2↑,氯离子向阳极迁移使NaCl溶液浓度减小,D项错误。 7.(2022·福建,9,4分,难度★★★)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下图所示。下列说法正确的是(　A　) 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 解析 由题图可知,化学自充电时,消耗O2,该反应为O2+2H2O+4e-4OH-,c(OH-)增大,故A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错误;由题图可知,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错误;放电时,1 mol 转化为,消耗2 mol K+,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错误。 8.(2022·全国乙,12,6分,难度★★★)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 (　C　) A.充电时,电池的总反应Li2O22Li+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 解析 根据电子守恒,将阴极反应和阳极反应加和可得充电时总反应方程式:Li2O22Li+O2,A项叙述正确;根据题给信息,充电过程通过光照产生的电子和空穴实现光能转化为电能,B项叙述正确;放电时,带正电的Li+应向电池的正极移动,C项叙述错误;根据图示,放电时正极上O2转化为Li2O2,电极反应为2Li++2e-+O2Li2O2,D项叙述正确。 将题干信息与装置图中“充电、放电”过程中的微粒转化相联系,即可准确解答。 9.(2022·广东,16,4分,难度★★★)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 (　C　) 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 解析 根据题干给的方程式知:充电时电极a上发生得电子的反应,为阴极,放电时电极a失电子,为负极,则充电时电极b为阳极,A项错误;放电时正极的电极反应式为Cl2+2e-2Cl-,NaCl溶液中氢离子和氢氧根离子的浓度无变化,pH不变,B项错误;放电时正极反应生成氯离子,负极反应生成钠离子,放电时NaCl溶液的浓度增大,C项正确;充电时电极b的反应为2Cl--2e-Cl2↑,每生成1 mol氯气转移2 mol电子,电极a理论上有2 mol Na+转化为Na3Ti2(PO4)3,增重46 g,D项错误。 10.(2021·河北,9,3分,难度★★★)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 (　D　) 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 解析 a电极的材料是钾片,为原电池的负极,b电极为原电池的正极,则充电时a电极为阴极、b电极为阳极。O2在正极得电子后结合K+生成KO2,所以K+通过隔膜,A项说法正确;放电时,电子从负极通过外电路流向正极,而电流方向与电子流向相反,即电流由b电极流向a电极,充电时b电极作阳极,B项说法正确;每生成1 mol KO2需要消耗1 mol O2,即生成KO2的质量与消耗O2的质量比约为71 g∶32 g=2.22,C项说法正确;消耗3.9 g钾时,转移电子的物质的量为0.1 mol,依据铅酸蓄电池反应式Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O,此时消耗0.1 mol水,即1.8 g水,D项说法错误。 解答二次电池问题的规律 在可充电电池中,放电的过程为原电池反应,充电的过程为电解的过程。充电时,电源的负极与电池的负极相连,电源的正极与电池的正极相连。 11.(2021·湖南,10,3分,难度★★★★)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 (　B　) 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 解析 该电池放电反应总方程式:Zn+Br2ZnBr2,放电时,Br2在正极反应,ZnBr2被循环回路“回收”至左侧贮液器中,A项说法正确、B项说法错误;充电时,锌极为阴极发生还原反应:Zn2++2e-Zn,C项说法正确;放电时,Br2得电子产生Br-,通过隔膜迁移向负极区,形成ZnBr2回流至左侧贮液器,Zn失电子产生Zn2+,通过隔膜迁移至正极区,形成ZnBr2回流至右侧贮液器,充电时,Zn2+得电子生成Zn在M极放电,部分Zn2+在隔膜上生成沉积锌,而Br-在贮液器处转化为Br2复合物贮存,该过程中Zn2+、Br-都可以通过隔膜,D项说法正确。 总反应方程式在电化学中的应用 解答本题的关键是根据题意结合图示写出电池的总反应方程式:Zn+Br2ZnBr2,然后根据总反应方程式写出正、负极电极反应式。 12.(2021·福建,9,4分,难度★★★)催化剂TAPP-Mn(Ⅱ)的应用,使电池的研究取得了新的进展。电池结构在该催化剂作用下正极反应可能的历程如下图所示。 下列说法错误的是 (　D　) A.Li-CO2电池可使用有机电解液 B.充电时,Li+由正极向负极迁移 C.放电时,正极反应为3CO2+4Li++4e-2Li2CO3+C D.*LiCO2、*CO、*LiC2O3和C都是正极反应的中间产物 解析 Li是活泼金属,能与水发生反应,因此不能采用水溶液作为电解液,应使用有机电解液,A项说法正确;充电时是电解池原理,则Li+由正极向负极迁移,B项说法正确;由装置图可知,在该原电池的正极上二氧化碳得电子生成C单质,电极反应式为:3CO2+4Li++4e-2Li2CO3+C,C项说法正确;由正极的反应历程图示可知,C为最终产物,不是中间产物,D项说法错误。 13.(2021·浙江,22,2分,难度★★★)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 (　B　) 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 解析 充电时Li+转化为Li嵌入的电极为阴极,放电时为负极,该电池的总反应为LixSi+Li1-xCoO2Si+LiCoO2,放电时正极反应式为Li1-xCoO2+xLi++xe-LiCoO2,A、C、D项说法正确;放电时Li失电子产生Li+,Li+移向LiPON薄膜,LiPON薄膜中的Li+移向电极B,LiPON导电层的Li+数保持不变,B项说法错误。 14.(2020·全国1,12,6分,难度★★★★)科学家近年发明了一种新型Zn-CO2水介质电池。电池示意图,电极为金属锌和选择性催化材料。放电时,温室气体CO2被转化为储氢物质甲酸等,为解决环境和能源问题提供了一种新途径。 下列说法错误的是 (　D　) A.放电时,负极反应为Zn-2e-+4OH-Zn(OH B.放电时,1 mol CO2转化为HCOOH,转移的电子数为2 mol C.充电时,电池总反应为2Zn(OH2Zn+O2↑+4OH-+2H2O D.充电时,正极溶液中OH-浓度升高 解析 依据题给文字及图示信息,可确定该装置为二次电池。当放电时(即原电池),负极为Zn,电极反应式为Zn+4OH--2e-Zn(OH;正极发生还原反应,电极反应式为CO2+2H++2e-HCOOH,A、B两项说法正确。当充电时(即电解池),阳极反应式为2H2O-4e-O2↑+4H+;阴极反应式为Zn(OH+2e-Zn+4OH-,总反应式为2Zn(OH2Zn+O2↑+4OH-+2H2O,C项说法正确,D项说法错误。 学科网（北京）股份有限公司 $$