专题02 化学能与电能的转化（考题猜想）（6大题型）-2024-2025学年高二化学上学期期末考点大串讲（苏教版2019）

专题02 化学能与电能的转化 题型1原电池的工作原理 题型2原电池原理的应用 题型3化学电源 题型4电解池的工作原理 题型5电解池原理的应用 题型6金属的腐蚀与防护 ▉题型1 原电池的工作原理 【例1】（24-25高二上·北京·阶段练习）有关电化学知识的描述正确的是 A．，可以放出大量的热，故可把该反应设计成原电池，把其中的化学能转化为电能 B．某原电池反应为，装置中的盐桥中是装有含琼胶的饱和溶液，由于生成的会使盐桥的导电性减弱，所以不能使用溶液 C．原电池的两极一定是由活动性不同的两种金属组成 D．任何能自发进行的氧化还原反应都可设计成原电池 【变式1-1】（24-25高二上·广西桂林·阶段练习）下列装置中，可形成原电池的是 A． B． C． D． 【变式1-2】（24-25高二上·四川南充·阶段练习）铁镍可充电电池以KOH溶液为电解液，放电时的总反应为，下列有关该电池的说法正确的是 A．放电时，正极反应式为 B．放电时，向Fe电极迁移 C．放电时，负极区pH增大 D．充电时，实现了电能向化学能的转化 【变式1-3】（2024高二下·江苏·学业考试）某柔性电池的结构如图所示，其中作电池的负极，作正极。下列关于该电池工作时的说法不正确的是 A．逐渐被消耗 B．失去电子 C．离子通过电解质膜进行迁移 D．化学能转化为电能 【变式1-4】（24-25高二上·北京·阶段练习）某学习小组查阅资料知氧化性：，设计了双液原电池，结构如下图所示。盐桥中装有琼脂与饱和溶液。下列说法正确的是 A．溶液A为溶液 B．乙烧杯中的电极反应式为 C．外电路的电流方向为从a到b D．电池工作时，盐桥中的移向乙烧杯 ▉题型2 原电池原理的应用 【例2】（24-25高二上·福建泉州·阶段练习）有一合金由X、Y、Z、W四种金属组成，若将合金放入盐酸中只有Z、Y能溶解；若将合金置于潮湿空气中，表面只出现Z的化合物；若将该合金做阳极，用X盐溶液作电解液，通电时四种金属都以离子形式进入溶液中，但在阴极上只析出X。这四种金属的活动性顺序是 A． B． C． D． 【变式2-1】（24-25高二上·上海·期中）浓度为的硫酸跟过量的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生成氢气的总量，可采用的方法是 A．加入适量的的硫酸 B．加入适量蒸馏水 C．加入数滴硫酸铜溶液 D．加入适量的硫酸钠溶液 【变式2-2】（24-25高二上·内蒙古赤峰·阶段练习）燃料电池法可以处理高浓度氨氨废水，原理的示意图如下(忽略溶液体积的变化)。 下列说法不正确的是 A．通过质子交换膜向b极室迁移 B．电极a的电极反应： C．工作一段时间后，a极室中稀硫酸的浓度减小 D．电池的总反应： 【变式2-3】（24-25高二上·河南南阳·阶段练习）电化学“大气固碳”方法是我国科学家研究发现的，相关装置如图所示，下列说法正确的是 A．放电时，电极A发生的电极反应式： B．放电时，电极B上吸收达到“大气固碳” C．充电时，电池的总反应为 D．放电时，电路中每通过1mol电子，正极区质量增加33g 【变式2-4】（24-25高二上·江苏苏州·阶段练习）微生物脱盐池是一种高效、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。现以氯化钠溶液模拟海水，采用情性电极，用下图的装置处理有机废水(以含的溶液为例)，下列说法正确的是 A．负极的电极反应： B．该电池可在高温环境下工作 C．每消耗2.24L(标准状况)的空气，有电子转移 D．Y为阴离子选择性交换膜 ▉题型3 化学电源 【例3】（24-25高二上·江苏苏州·阶段练习）一种可植入体内的微型电池工作原理如图所示，通过CuO催化消耗血糖发电，从而控制血糖浓度。当传感器检测到血糖浓度高于标准，电池启动。血糖浓度(以葡萄糖浓度计)下降至标准，电池停止工作。电池工作时，下列叙述不正确的是 A．电池总反应为2C6H12O6+O2 =2C6H12O7 B．两电极间血液中的Na+在电场驱动下的迁移方向为b→a C．b电极上CuO通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转变起催化作用 D．消耗18mg葡萄糖理论上a电极有0.4mmol电子流入 【变式3-1】（24-25高二上·广西桂林·阶段练习）一种染料敏化太阳能电池如图，其成本便宜且对环境无污染。敏化染料(S)吸附在纳米空心球表面。光照时：S(基态)(激发态)，，下列说法正确的是 A．该装置属于电解池 B．正极的电极反应式为 C．敏化染料还原过程为 D．该电池工作一段时间后需要补充电解质 【变式3-2】（24-25高二上·四川泸州·阶段练习）碱性锌锰电池的总反应为，电池构造示意图如图所示。下列有关说法不正确的是 A．电池工作时，通过隔膜向负极移动 B．电池工作时，发生还原反应 C．为利于电池放电可选择低温环境 D．反应中每生成1，转移电子数为 【变式3-3】（24-25高二上·江苏苏州·阶段练习）如图所示是几种常见的化学电源示意图，下列有关说法正确的是 A．化学电源是将电能转化为化学能的实用装置 B．该氢氧燃料电池工作时可以采用碱性电解质溶液 C．干电池示意图所对应的电池属于二次电池 D．铅蓄电池充电时(正极)应与外接电源正极相连 【变式3-4】（24-25高二上·江苏苏州·阶段练习）太阳能路灯蓄电池是磷酸铁锂电池，其工作原理如图。M电极材料是金属锂和碳的复合材料(碳作为金属锂的载体)，电解质为一种能传导Li+的高分子材料，隔膜只允许Li+通过，电池反应式为LixC6+Li1-xFePO4LiFePO4+6C。下列说法正确的是 A．放电时Li+从左边移向右边，从右边移向左边 B．放电时，正极反应式为Li1-xFePO4+xLi++xe-=LiFePO4 C．充电时M极连接电源的负极，电极反应式为6C+xe-= D．充电时电路中通过2.0mol电子，产生28gLi 【变式3-5】（24-25高二上·江苏常州·期中）一种浓差电池的放电原理是利用电解质溶液的浓度不同而产生电流。某浓差电池装置示意图如图所示，该电池使用前将开关K先与a连接一段时间后再与b连接。下列说法正确的是 A．交换膜应当选择阳离子交换膜 B．K与b连接时，电极A的质量相比于K与a相连时，质量会减轻 C．K与b连接时，电极B上发生的反应为 D．电极K与b连接时，电极A发生还原反应 ▉题型4 电解池的工作原理 【例1】（24-25高二上·河南洛阳·阶段练习）电解可直接制得钛，电解原理如图所示。下列说法错误的是 A．若电源为铅酸蓄电池，则P应与电极相连 B．石墨电极上的主要反应式为 C．熔融的电离方程式为 D．电池工作时，石墨电极附近会出现 【变式4-1】（24-25高二上·河北衡水·阶段练习）在如图串联装置中，通电片刻即发现乙装置左侧电极表面出现红色固体。下列说法不正确的是 A．乙中左侧电极反应式为 B．电解过程中丙中溶液酸碱性无变化 C．向甲中加入适量的盐酸，不能使溶液恢复到电解前的状态 D．当甲中产生4.48L气体时，丙中Cu电极质量增加21.6g 【变式4-2】（24-25高二上·北京昌平·期中）氯碱工业的原理如图所示，下列说法中不正确的是 A．电极a接电源的正极 B．电极b上电极反应为： C．Na+透过阳离子交换膜由左向右移动 D．总离子反应为： 【变式4-3】（24-25高二上·福建宁德·阶段练习）甲、乙两同学，均用惰性电极电解硫酸铜溶液，各通电一段时间后，甲、乙分别向所得的溶液中加入0.1molCuO和0.05molCu(OH)2，都恰好使溶液恢复到电解前的浓度。则甲、乙在电解过程中转移的电子的物质的量之比为 A． B． C． D． 【变式4-4】（24-25高二上·江苏苏州·阶段练习）工业上电解NaHSO4溶液制备Na2S2O8，电解时阴极材料为Pb；阳极(Pt电极)电极反应为2-2e-=+2H+。下列说法正确的是 A．电解时，电子由电源负极→导线→Pb电极，Pt 电极→导线→电源正极 B．阳极反应中S的化合价升高 C．阴极电极反应式为Pb+-2e- =PbSO4+H+ D．可以用铜电极作阳极 ▉题型5 电解池原理的应用 【例5】（24-25高二上·江苏苏州·阶段练习）利用双极膜电解制备，捕集烟气中，制备，原理如图所示： 已知：双极膜为复合膜，可在直流电的作用下，将膜间的解离，提供和。 下列说法正确的是 A．阴极反应式： B．Ⅰ为阴离子交换膜，Ⅱ为阳离子交换膜 C．电路中转移电子时，整套装置将制得 D．电路中转移电子时，离子交换膜Ⅱ与双极膜之间的隔室能生成 【变式5-1】（24-25高二上·北京·期中）葡萄糖(C6H12O6)为含有醛基的还原糖。采用双极膜电解法，可电解葡萄糖(C6H12O6)溶液同时制备山梨醇(C6H14O6)和葡萄糖酸(C6H12O7)。电解原理示意图如下(忽略副反应)。下列说法不正确的是 已知：在电场作用下，双极膜可将水解离，在两侧分别得到H+和OH-。 注：R为—C5H11O5 A．右侧的电极与电源的正极相连 B．阴极的电极反应：C6H12O6+2e−+2H+=C6H14O6 C．一段时间后，阳极室的pH增大 D．每生成1mol山梨醇，理论上同时消耗2mol葡萄糖 【变式5-2】（24-25高二上·江苏苏州·阶段练习）下列电化学实验装置能达到实验目的的是 A．电解精炼铜 B．验证电解饱和NaCl溶液的产物 C． 在铁制品上镀铜 D．构成原电池 ▉题型6 金属的腐蚀与防护 【例6】（24-25高二上·北京·阶段练习）用如下图所示装置及试剂进行铁的电化学腐蚀实验探究，测定具支锥形瓶中压强随时间变化关系以及溶解氧随时间变化关系的曲线如下。 下列说法不正确的是 A．压强增大主要是因为产生了 B．整个过程中，负极电极反应式为： C．时，不发生析氢腐蚀，只发生吸氧腐蚀 D．时，正极电极反应式为：和 【变式6-1】（24-25高二上·河北保定·期中）化学与工业生产，社会发展等息息相关，下列说法正确的是 A．在潮湿的空气中，纯铁比生铁更容易生锈 B．将滹沱河特大桥的桥墩钢铁与外接电源正极相连以减缓桥梁的腐蚀 C．工业上电解熔融的来制备铝 D．锌锰干电池工作时，存在化学能转化为电能和热能的过程 【变式6-2】（24-25高二上·浙江宁波·阶段练习）下列有关金属的腐蚀和防护说法正确的是 A．当镀锡铁皮的镀层破损时，减慢铁的腐蚀速率 B．外加电源阴极保护法常用于海堤钢闸门防腐，被保护的钢铁设备作为阳极 C．铜铁交接处，在潮湿的空气中直接发生反应：，继而形成铁锈 D．石油管道常常通过连接一块锌块以达到防腐的作用 【变式6-3】（24-25高二上·北京·期中）研究生铁的锈蚀，下列分析不正确的是 序号 ① ② ③ 实验 现象 8小时未观察到明显锈蚀 8小时未观察到明显锈蚀 1小时观察到明显锈蚀 A．①中，NaCl溶液中溶解的不足以使生铁片明显锈蚀 B．②中，生铁片未明显锈蚀的原因之一是缺少电解质溶液 C．③中正极反应： D．对比①②③，说明苯能隔绝 【变式6-4】（24-25高二上·河南南阳·阶段练习）在生产、生活中金属腐蚀所带来的损失非常严重。下列有关金属腐蚀与防护的说法错误的是 A．铁锅表面加聚四氟乙烯涂层可有效保护铁锅不被腐蚀 B．福建号航母使用高性能富锌底漆利用了牺牲阳极保护法防腐 C．将海水中的钢闸门与外加直流电源的正极相连，使其受到保护 D．右图中铁棒底端的腐蚀速率比中间部位腐蚀速率慢 【变式6-5】（24-25高二上·福建泉州·阶段练习）下列有关电化学装置图说明正确的是 A．图1中高硅铸铁作为耗损阳极材料发挥作用 B．图2中把镁块换成锌块，对输水管的保护作用会更好 C．图3中制取金属钠，石墨为阳极，铁为阴极 D．图3中换成，也可以得到和 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！19 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 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【分析】放电时总反应为Fe+Ni2O3+3H2O=Fe(OH)2+2Ni(OH)2，放电时Fe为负极，电极反应为Fe-2e-+2OH-=Fe(OH)2，Ni2O3为正极，电极反应为Ni2O3+2e-+3H2O=2Ni(OH)2+2OH-；充电时Fe为阴极，Ni2O3为阳极。 【解析】A．根据分析，放电时正极反应式为Ni2O3+2e-+3H2O=2Ni(OH)2+2OH-，A项错误； B．放电时为原电池原理，阳离子向正极迁移，则放电时，阳离子K+向Ni2O3电极迁移，B项错误； C．根据分析，放电时负极的电极反应为Fe-2e-+2OH-=Fe(OH)2，消耗OH-，溶液碱性减弱，负极区pH减小，C项错误； D．充电时为电解原理，实现了电能向化学能的转化，D项正确； 答案选D。 【变式1-3】（2024高二下·江苏·学业考试）某柔性电池的结构如图所示，其中作电池的负极，作正极。下列关于该电池工作时的说法不正确的是 A．逐渐被消耗 B．失去电子 C．离子通过电解质膜进行迁移 D．化学能转化为电能 【答案】B 【分析】根据题目已知：电池的总反应为：，则负极反应式为：，正极反应式为：，电解质膜用于传递，据此分析解答。 【解析】A．根据分析，Zn为负极，在电池工作中不断被消耗，质量减少，A正确； B．根据分析，在反应中得到电子被还原为MnO，B错误； C．电池工作中通过电解质膜进行迁移传递电流，C正确； D．原电池是将化学能转化为电能的装置，D正确； 故答案为：B。 【变式1-4】（24-25高二上·北京·阶段练习）某学习小组查阅资料知氧化性：，设计了双液原电池，结构如下图所示。盐桥中装有琼脂与饱和溶液。下列说法正确的是 A．溶液A为溶液 B．乙烧杯中的电极反应式为 C．外电路的电流方向为从a到b D．电池工作时，盐桥中的移向乙烧杯 【答案】B 【分析】根据题意可知，氧化性＞Fe3+，则在原电池反应中，乙烧杯中含有高锰酸钾，因此在b电极得电子，b电极为正极，则溶液A含有Fe2+，Fe2+在a电极失电子，a电极为负极，据此作答。 【解析】A．由分析可知，Fe2+在a电极失电子，则溶液A含有Fe2+，故A错误； B．乙烧杯中(b电极)发生还原反应，Mn元素的化合价降低，电极反应式为，故B正确； C．根据分析可知，a电极为负极，b电极为正极，电流由正极沿导线流入负极，则电流从b经过外电路流向a，故C错误； D．电池工作时，乙池消耗、H+，阳离子消耗更多，则盐桥中K+移向乙池，甲池Fe2+失电子生成Fe3+，正电荷数增多，则盐桥中的移向甲烧杯，故D错误； 故答案选B。 ▉题型2 原电池原理的应用 【例2】（24-25高二上·福建泉州·阶段练习）有一合金由X、Y、Z、W四种金属组成，若将合金放入盐酸中只有Z、Y能溶解；若将合金置于潮湿空气中，表面只出现Z的化合物；若将该合金做阳极，用X盐溶液作电解液，通电时四种金属都以离子形式进入溶液中，但在阴极上只析出X。这四种金属的活动性顺序是 A． B． C． D． 【答案】A 【解析】将合金放入盐酸中，只有Z、Y能溶解，说明Z、Y金属活动性在氢前，X、W在氢后；若将合金置于潮湿空气中，表面只出现Z的化合物，则说明Z为负极，活泼性：Z＞Y；若将该合金做阳极，用X盐溶液作电解液，通电时四种金属都以离子形式进入溶液中，但在阴极上只析出X，说明X离子的氧化性最强，对应X的活泼性最弱，故活泼性顺序是：X<W<Y<Z，故选A。 【变式2-1】（24-25高二上·上海·期中）浓度为的硫酸跟过量的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生成氢气的总量，可采用的方法是 A．加入适量的的硫酸 B．加入适量蒸馏水 C．加入数滴硫酸铜溶液 D．加入适量的硫酸钠溶液 【答案】C 【解析】A．浓度为的硫酸跟过量的锌片反应，加入适量的的硫酸，增大氢离子的浓度，反应速率加快，也增大了氢离子的物质的量，生成氢气的总量增大，故A不选； B．浓度为的硫酸跟过量的锌片反应，加入适量蒸馏水，氢离子的浓度减小，不改变氢离子的物质的量，化学反应速率减小，故B不选； C．浓度为的硫酸跟过量的锌片反应，加入数滴硫酸铜溶液，Zn和Cu2+反应置换出Cu，构成Cu、Zn原电池，加快反应速率，且没有改变氢离子的物质的量，不影响生成的氢气的总量，故C选； D．浓度为的硫酸跟过量的锌片反应，加入适量的硫酸钠溶液，氢离子的浓度减小，不改变氢离子的物质的量，化学反应速率减小，故D不选； 故选C。 【变式2-2】（24-25高二上·内蒙古赤峰·阶段练习）燃料电池法可以处理高浓度氨氨废水，原理的示意图如下(忽略溶液体积的变化)。 下列说法不正确的是 A．通过质子交换膜向b极室迁移 B．电极a的电极反应： C．工作一段时间后，a极室中稀硫酸的浓度减小 D．电池的总反应： 【答案】A 【分析】根据燃料电池装置可知，左侧a极为正极，通入空气后氧气在正极发生还原反应，电极反应式：，右侧b极为负极，在负极发生氧化反应生成，电极反应式：。 【解析】A．原电池装置中阳离子向正极移动，即通过质子交换膜向a极室迁移，A错误； B．根据分析可知，a极为正极，氧气在正极发生还原反应，电极反应式：，B正确； C．根据分析可知，a极电极反应式：，工作过程中每当消耗4mol氢离子的同时，生成2mol水，则工作一段时间后，a极室中稀硫酸浓度减小，C正确； D．根据分析可知，正负电极反应式相加可得总反应，则总反应：，D正确； 答案选A。 【变式2-3】（24-25高二上·河南南阳·阶段练习）电化学“大气固碳”方法是我国科学家研究发现的，相关装置如图所示，下列说法正确的是 A．放电时，电极A发生的电极反应式： B．放电时，电极B上吸收达到“大气固碳” C．充电时，电池的总反应为 D．放电时，电路中每通过1mol电子，正极区质量增加33g 【答案】B 【分析】由图可知，放电时，电极A为原电池的负极，锂在负极失去电子发生氧化反应生成锂离子，电极反应式为，电极B为正极，锂离子作用下二氧化碳在正极得到电子发生还原反应生成碳酸锂和碳，电极反应式为，则电池的总反应为；充电时，电极A为电解池的阴极，锂离子在阴极得到电子发生还原反应生成锂，电极B为阳极，碳酸锂作用下碳在阳极失去电子发生氧化反应生成生成二氧化碳和锂离子，电池的总反应为。 【解析】A．由分析可知，放电时，电极A为原电池的负极，锂在负极失去电子发生氧化反应生成锂离子，电极反应式为，故A错误； B．由分析可知，放电时，电极B为正极，锂离子作用下二氧化碳在正极得到电子发生还原反应生成碳酸锂和碳，电极反应式为，所以电极B上吸收二氧化碳可以达到“大气固碳”的目的，故B正确； C．由分析可知，充电时，电池的总反应为，故C错误； D．由分析可知，放电时，电极B为正极，锂离子作用下二氧化碳在正极得到电子发生还原反应生成碳酸锂和碳，电极反应式为，当有4mol电子转移时，有从电极移向电极，增加的质量为，则电路中每通过电子时，正极区质量增加，故D错误； 故选B。 【变式2-4】（24-25高二上·江苏苏州·阶段练习）微生物脱盐池是一种高效、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。现以氯化钠溶液模拟海水，采用情性电极，用下图的装置处理有机废水(以含的溶液为例)，下列说法正确的是 A．负极的电极反应： B．该电池可在高温环境下工作 C．每消耗2.24L(标准状况)的空气，有电子转移 D．Y为阴离子选择性交换膜 【答案】A 【分析】该装置为原电池，有机废水中的CH3COO-发生失电子的氧化反应生成CO2，负极反应式为CH3COO-+2H2O-8e-═2CO2↑+7H+，正极反应式为4H++O2+4e-═2H2O↑，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正极、Cl-通过阴离子交换膜移向负极，可实现海水淡化，则隔膜Y为阳离子交换膜，据此分析解答。 【解析】A．负极上CH3COO-失电子发生氧化反应生成二氧化碳，同时生成氢离子，电极反应式为，A正确； B．该装置为微生物脱盐电池，温度过高会导致微生物死亡，海水淡化效果变差，B错误； C．标况下2.24L空气中含有n（O2）=×20%=0.02mol，每消耗1mol氧气转移4mol电子，据此计算消耗0.02mol氧气转移电子物质的量=0.02mol×4=0.08mol，C错误； D．负极区生成氢离子，需要氯离子；正极区消耗氢离子，需要钠离子，所以Y是阳离子交换膜，D错误； 故选A。 ▉题型3 化学电源 【例3】（24-25高二上·江苏苏州·阶段练习）一种可植入体内的微型电池工作原理如图所示，通过CuO催化消耗血糖发电，从而控制血糖浓度。当传感器检测到血糖浓度高于标准，电池启动。血糖浓度(以葡萄糖浓度计)下降至标准，电池停止工作。电池工作时，下列叙述不正确的是 A．电池总反应为2C6H12O6+O2 =2C6H12O7 B．两电极间血液中的Na+在电场驱动下的迁移方向为b→a C．b电极上CuO通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转变起催化作用 D．消耗18mg葡萄糖理论上a电极有0.4mmol电子流入 【答案】D 【分析】由题中信息可知，b电极为负极，发生反应，然后再发生；a电极为正极，发生反应，在这个过程中发生的总反应为。 【解析】A．由题中信息可知，当电池开始工作时，a电极为电池正极，血液中的在a电极上得电子生成，电极反应式为；b电极为电池负极， 在b电极上失电子转化成CuO，电极反应式为，然后葡萄糖被CuO氧化为葡萄糖酸，CuO被还原为，则电池总反应为，A正确； B．原电池中阳离子从负极移向正极迁移，故迁移方向为b→a，B正确； C．b电极上CuO将葡萄糖氧化为葡萄糖酸后被还原为，在b电极上失电子转化成CuO，在这个过程中CuO的质量和化学性质保持不变，因此，CuO通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转变起催化作用，C正确； D．根据反应可知，参加反应时转移2 mol电子，的物质的量为0.1 mmol，则消耗18 mg葡萄糖时，理论上a电极有0.2 mmol电子流入，D错误； 故选D。 【变式3-1】（24-25高二上·广西桂林·阶段练习）一种染料敏化太阳能电池如图，其成本便宜且对环境无污染。敏化染料(S)吸附在纳米空心球表面。光照时：S(基态)(激发态)，，下列说法正确的是 A．该装置属于电解池 B．正极的电极反应式为 C．敏化染料还原过程为 D．该电池工作一段时间后需要补充电解质 【答案】B 【分析】根据图示装置可以知道：敏化染料（S）吸附在TiO2纳米空心球表面，光照时：S(基态)(激发态)，，M电极为电池负极，发生氧化反应，N电极为电源正极，正极电极发生还原反应，电极反应式是：I3-+2e-═3I-。 【解析】A．由分析可知，该装置为原电池，故A错误； B．正极电极发生还原反应，正极的电极反应式为，故B正确； C．敏化染料还原过程为2S++3I-═2S+I，故C错误； D．由图可知，I-与I可互相转化，循环往复，不需要补充，故D错误； 故选B。 【变式3-2】（24-25高二上·四川泸州·阶段练习）碱性锌锰电池的总反应为，电池构造示意图如图所示。下列有关说法不正确的是 A．电池工作时，通过隔膜向负极移动 B．电池工作时，发生还原反应 C．为利于电池放电可选择低温环境 D．反应中每生成1，转移电子数为 【答案】C 【分析】电池工作时，MnO2为正极，得到电子，发生还原反应，Zn为负极，发生氧化反应，据此分析。 【解析】A．电池工作时，阴离子向负极移动，故OH-通过隔膜向负极移动，故A正确； B．电池工作时，MnO2为正极，得到电子，发生还原反应，故B正确； C．环境温度过低，电阻越大，不利于电池放电，故C错误； D．反应中锰元素的化合价由+4价降低到+3价，则每生成1mol MnOOH，移电子数为，故D正确； 答案选C。 【变式3-3】（24-25高二上·江苏苏州·阶段练习）如图所示是几种常见的化学电源示意图，下列有关说法正确的是 A．化学电源是将电能转化为化学能的实用装置 B．该氢氧燃料电池工作时可以采用碱性电解质溶液 C．干电池示意图所对应的电池属于二次电池 D．铅蓄电池充电时(正极)应与外接电源正极相连 【答案】D 【解析】A．化学电源是提供电能，是将化学能转化为电能的实用装置，故A错误； B．氢离子和氢氧根离子能反应生成水，由图可知，使用了质子交换膜，该氢氧燃料电池工作时不能采用碱性电解质溶液，故B错误； C．该干电池不可充电，属于一次电池， C错误； D．铅蓄电池放电时在正极上得电子被还原生成PbSO4，充电时，PbSO4在阳极上失去电子被氧化生成，则铅蓄电池充电时PbO2(正极)应与外接电源正极相连，故D正确； 故选D。 【变式3-4】（24-25高二上·江苏苏州·阶段练习）太阳能路灯蓄电池是磷酸铁锂电池，其工作原理如图。M电极材料是金属锂和碳的复合材料(碳作为金属锂的载体)，电解质为一种能传导Li+的高分子材料，隔膜只允许Li+通过，电池反应式为LixC6+Li1-xFePO4LiFePO4+6C。下列说法正确的是 A．放电时Li+从左边移向右边，从右边移向左边 B．放电时，正极反应式为Li1-xFePO4+xLi++xe-=LiFePO4 C．充电时M极连接电源的负极，电极反应式为6C+xe-= D．充电时电路中通过2.0mol电子，产生28gLi 【答案】B 【分析】电池反应式为LixC6+Li1-xFePO4LiFePO4+6C，由图可知，M极为负极，电极反应式为LixC6-xe-═xLi++6C，N极为正极，电极反应式为Li1-xFePO4+xLi++xe-═LiFePO4，充电时，M极为阴极，电极反应式为xLi++6C+xe-═LixC6，N极为阳极，电极反应式为LiFePO4-xe-═Li1-xFePO4+xLi+，据此作答。 【解析】A．放电时，负极生成锂离子，正极消耗锂离子，故Li+从左边移向右边，隔膜为阳离子交换膜，磷酸根离子不能透过，故A错误； B．放电时，N极为正极，电极反应式为Li1-xFePO4+xLi++xe-═LiFePO4，故B正确； C．充电时，M极为阴极，连接电源的负极，电极反应式为xLi++6C+xe-═LixC6，故C错误； D．充电时电路中通过2.0mol电子，阴极生成Li的质量为2mol×7g/mol=14g，故D错误； 答案选B。 【变式3-5】（24-25高二上·江苏常州·期中）一种浓差电池的放电原理是利用电解质溶液的浓度不同而产生电流。某浓差电池装置示意图如图所示，该电池使用前将开关K先与a连接一段时间后再与b连接。下列说法正确的是 A．交换膜应当选择阳离子交换膜 B．K与b连接时，电极A的质量相比于K与a相连时，质量会减轻 C．K与b连接时，电极B上发生的反应为 D．电极K与b连接时，电极A发生还原反应 【答案】B 【分析】由题干信息可知，将开关K先与a连接后则电极B为阳极，电极反应为，电极A为阴极，电极反应为：，一段时间后右侧溶液中浓度增大，而左侧溶液中浓度减小，为了保持的浓度差必须保证不能通过半透膜，故交换膜是阴离子交换膜，一段时间后与b连接，电极A为负极，电极反应为：，电极B为正极，电极反应为：，据此分析解题。 【解析】A．由分析可知，交换膜应当选择阴离子交换膜，阻止阳极通过以保证两侧溶液中有浓度差，A错误； B．K与b连接时，形成原电池，电极A为负极，电极反应为：，电极质量减轻；同时，电极B为正极，电极反应为：，B正确； C．由分析可知，K与b连接时，电极B为正极，电极反应为：，C错误； D．K与b连接时，形成原电池，电极A为负极，电极A发生氧化反应，D错误； 故选B。 ▉题型4 电解池的工作原理 【例1】（24-25高二上·河南洛阳·阶段练习）电解可直接制得钛，电解原理如图所示。下列说法错误的是 A．若电源为铅酸蓄电池，则P应与电极相连 B．石墨电极上的主要反应式为 C．熔融的电离方程式为 D．电池工作时，石墨电极附近会出现 【答案】A 【分析】该图为电解装置，石墨作阳极，发生失电子的氧化反应，电极方程式为；作阴极，发生得电子的还原反应，电极方程式为。 【解析】A．因石墨电极是阳极，所以应与外电源的正极相连，铅蓄电池中的二氧化铅电极是正极，石墨与二氧化铅电极相连，A错误； B．石墨电极为阳极，电解质中氯离子失去电子生成氯气，B正确； C．熔融属于强电解质，可完全电离，C正确； D．电池工作时，生成的向阳极移动，D正确； 故选A。 【变式4-1】（24-25高二上·河北衡水·阶段练习）在如图串联装置中，通电片刻即发现乙装置左侧电极表面出现红色固体。下列说法不正确的是 A．乙中左侧电极反应式为 B．电解过程中丙中溶液酸碱性无变化 C．向甲中加入适量的盐酸，不能使溶液恢复到电解前的状态 D．当甲中产生4.48L气体时，丙中Cu电极质量增加21.6g 【答案】D 【分析】该装置有外接电源，为电解装置，通电片刻即发现乙装置左侧电极表面出现红色固体，则乙装置左侧电极有铜析出，乙装置左侧电极为阴极、右侧电极为阳极；甲装置左侧电极为阴极、右侧电极为阳极；丙装置左侧电极为阴极、右侧电极为阳极； 【解析】A．通电片刻即发现乙装置左侧电极表面出现红色固体，左侧电极有铜析出，左侧为阴极，发生反应，故A正确； B．在丙装置中阳极电极反应式为Ag-e-=Ag+，阴极电极反应式为Ag++e-=Ag，所以电解过程中丙中溶液酸碱性无变化，故B正确； C．甲装置中阳极电极反应为2Cl--2e-=Cl2，阴极电极反应为2H++2e-=H2，相当于从溶液中逸出HCl气体，若加入盐酸，则多加了水，会导致KCl溶液浓度减小，故C正确； D．甲中产生4.48L气体，没有明确是否为标准状况，不能减少气体物质的量，则不能计算丙中Cu电极质析出银的质量， D错误； 选D。 【变式4-2】（24-25高二上·北京昌平·期中）氯碱工业的原理如图所示，下列说法中不正确的是 A．电极a接电源的正极 B．电极b上电极反应为： C．Na+透过阳离子交换膜由左向右移动 D．总离子反应为： 【答案】D 【分析】电解饱和食盐水，连接正极的阳极上氯离子失电子产生氯气，故电极a为阳极，连接电源的正极；连接负极的阴极上水得电子产生氢气和氢氧根，故电极b为阴极，连接电源的负极。 【解析】A．根据分析可知，电极a接电源的正极，选项A正确； B．电极b为阴极，电极上水电离产生的氢离子得电子产生氢气，电极反应为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，选项B正确； C．电解池中阳离子定向移动到阴极，故Na+透过阳离子交换膜由左向右移动，选项C正确； D．氯碱工业为电解饱食盐水生成氢氧化钠、氢气和氯气，总反应为：2Cl-+2H2OH2↑+Cl2↑+2OH-，选项D错误； 故答案选D。 【变式4-3】（24-25高二上·福建宁德·阶段练习）甲、乙两同学，均用惰性电极电解硫酸铜溶液，各通电一段时间后，甲、乙分别向所得的溶液中加入0.1molCuO和0.05molCu(OH)2，都恰好使溶液恢复到电解前的浓度。则甲、乙在电解过程中转移的电子的物质的量之比为 A． B． C． D． 【答案】A 【解析】甲向所得的溶液中加入0.1molCuO，恰好使溶液恢复到电解前的浓度，表明阴极生成0.1molCu，阳极生成0.05molO2，则甲在电解过程中转移的电子的物质的量为0.1mol×2=0.2mol；乙向所得的溶液中加入0.05molCu(OH)2，恰好使溶液恢复到电解前的浓度，则表明电解分两个阶段，第一阶段电解CuSO4、水，阴极生成Cu，阳极生成O2，第二阶段电解水(电解硫酸溶液的实质是电解水)，阳极共生成0.05molO2，阴极生成0.05molCu和0.05molH2，共转移电子的物质的量为0.05mol×4=0.2mol。所以甲、乙在电解过程中转移电子的物质的量之比为0.2mol: 0.2mol=1:1，故选A。 【变式4-4】（24-25高二上·江苏苏州·阶段练习）工业上电解NaHSO4溶液制备Na2S2O8，电解时阴极材料为Pb；阳极(Pt电极)电极反应为2-2e-=+2H+。下列说法正确的是 A．电解时，电子由电源负极→导线→Pb电极，Pt 电极→导线→电源正极 B．阳极反应中S的化合价升高 C．阴极电极反应式为Pb+-2e- =PbSO4+H+ D．可以用铜电极作阳极 【答案】A 【分析】工业电解NaHSO4溶液制备Na2S2O8时Pt作阳极，失电子发生氧化反应，Pb作阴极，得电子发生还原反应，电子由电源负极流出沿导线流向阴极，阳极产生的电子沿导线流向电源正极。 【解析】A．电解时电子由电源负极流出沿导线流向Pb电极，Pt电极产生的电子沿导线流向电源正极，A正确； B．阳极反应中生产的其结构式如图 ，中含硫氧极性键和氧氧非极性键，S的化合价为+6价，中间的两个O均为-1价，其他的O均为-2价，故被氧化的为O原子，B错误； C．阴极发生还原反应，C错误； D．若以铜电极作阳极，则阳极发生氧化反应，无生成，D错误； 本题选A。 ▉题型5 电解池原理的应用 【例5】（24-25高二上·江苏苏州·阶段练习）利用双极膜电解制备，捕集烟气中，制备，原理如图所示： 已知：双极膜为复合膜，可在直流电的作用下，将膜间的解离，提供和。 下列说法正确的是 A．阴极反应式： B．Ⅰ为阴离子交换膜，Ⅱ为阳离子交换膜 C．电路中转移电子时，整套装置将制得 D．电路中转移电子时，离子交换膜Ⅱ与双极膜之间的隔室能生成 【答案】C 【分析】由图知，与电源负极相连的电极为阴极，阴极的电极反应式为，与电源正极相连的电极反应式为，钠离子通过离子交换膜Ⅰ移向阴极，故Ⅰ为阳离子交换膜，硫酸根通过离子交换膜Ⅱ向右移动，故Ⅱ阴离子交换膜，双极膜处氢离子向左移动，氢氧根向右移动，钠离子通过阳离子交换膜向左移动，硫酸根通过阴离子交换膜向右移动，据此回答。 【解析】A．由分析知，阴极反应式：，A错误； B．由分析知，Ⅰ为阳离子交换膜，Ⅱ为阴离子交换膜，B错误； C．电路中转移电子时，2molNa+通过离子交换膜Ⅰ在阴极附近得到2molNaOH，同理，在双极膜和阳离子交换膜之间得到2molNaOH，共得到，C正确； D．电路中转移电子时，双极膜处氢离子向左移动，离子交换膜Ⅱ与双极膜之间的隔室能生成，D错误； 故选C。 【变式5-1】（24-25高二上·北京·期中）葡萄糖(C6H12O6)为含有醛基的还原糖。采用双极膜电解法，可电解葡萄糖(C6H12O6)溶液同时制备山梨醇(C6H14O6)和葡萄糖酸(C6H12O7)。电解原理示意图如下(忽略副反应)。下列说法不正确的是 已知：在电场作用下，双极膜可将水解离，在两侧分别得到H+和OH-。 注：R为—C5H11O5 A．右侧的电极与电源的正极相连 B．阴极的电极反应：C6H12O6+2e−+2H+=C6H14O6 C．一段时间后，阳极室的pH增大 D．每生成1mol山梨醇，理论上同时消耗2mol葡萄糖 【答案】C 【分析】装置为电解池，左侧电极上葡萄糖发生还原反应生成山梨醇，因此左侧电极为阴极，电极反应式为：，则右侧电极为阳极，电极反应式为，生成的与葡萄糖发生反应，双极膜上生成的和右池产生的中和，据此分析回答。 【解析】A．右侧电极溴离子失电子被氧化为溴单质，为阳极，与电源正极相连，故A正确； B．左侧电极为阴极，葡萄糖中的醛基被还原，电极反应式：，故B正确； C．阳极室中还发生，双极膜产生的氢氧根会移向阳极中和产生的氢离子生成水，阳极室中反应的水和生成的水物质的量相等，电解一段时间后，pH不变，故C错误； D．制备山梨醇的反应为，制备葡萄糖酸的总反应为，根据得失电子守恒可知每生成1mol山梨醇，理论上同时可生成1mol葡萄糖酸，故D正确； 故选C。 【变式5-2】（24-25高二上·江苏苏州·阶段练习）下列电化学实验装置能达到实验目的的是 A．电解精炼铜 B．验证电解饱和NaCl溶液的产物 C． 在铁制品上镀铜 D．构成原电池 【答案】A 【解析】A．粗铜的精炼装置中，粗铜作阳极，接电源正极，精铜作阴极，接电源负极，A正确； B．根据图示，碳棒电极作阳极，阳极上发生氧化反应生成，氧化生成，使淀粉溶液变蓝，铁棒电极作阴极，阴极上发生还原反应生成，用向下排空气法收集，电流方向错误，B错误； C．在铁制品上镀铜，则待镀铁制品作阴极，连接电源负极，Cu作阳极，连接电源正极，C错误； D．Fe与能发生氧化还原反应生成，左边烧杯中应该是氯化亚铁溶液，右边烧杯中应该是氯化铁溶液，D错误； 故选A。 ▉题型6 金属的腐蚀与防护 【例6】（24-25高二上·北京·阶段练习）用如下图所示装置及试剂进行铁的电化学腐蚀实验探究，测定具支锥形瓶中压强随时间变化关系以及溶解氧随时间变化关系的曲线如下。 下列说法不正确的是 A．压强增大主要是因为产生了 B．整个过程中，负极电极反应式为： C．时，不发生析氢腐蚀，只发生吸氧腐蚀 D．时，正极电极反应式为：和 【答案】C 【分析】Fe在酸性环境下会发生析氢腐蚀，产生氢气，会导致锥形瓶内压强增大；若介质的酸性很弱或呈中性，并且有氧气参与，此时Fe就会发生吸氧腐蚀，吸收氧气，会导致锥形瓶内压强减小，据此分析解答。 【解析】A．根据分析可知，酸性较强，因此锥形瓶中的Fe粉能发生析氢腐蚀，析氢腐蚀产生氢气，因此会导致锥形瓶内压强增大，故A正确； B．锥形瓶中的Fe粉和Cu粉与酸溶液共同构成了原电池，Fe粉作为原电池的负极，发生氧化反应，电极反应式为：，故B正确； C．若pH=4.0时，若只发生吸氧腐蚀，那么锥形瓶内的压强会有下降，但图中pH=4.0时，锥形瓶内的压强几乎不变，说明除了吸氧腐蚀，Fe粉还发生了析氢腐蚀，消耗氧气的同时也产生了氢气，因此锥形瓶内压强几乎不变，故C错误； D．由图可知，pH=2.0时，锥形瓶内的溶解氧减少，说明有消耗氧气的吸氧腐蚀发生，同时锥形瓶内的气压增大，说明有产生氢气的析氢腐蚀发生，因此，正极反应式有：和，故D正确； 故答案选C。 【变式6-1】（24-25高二上·河北保定·期中）化学与工业生产，社会发展等息息相关，下列说法正确的是 A．在潮湿的空气中，纯铁比生铁更容易生锈 B．将滹沱河特大桥的桥墩钢铁与外接电源正极相连以减缓桥梁的腐蚀 C．工业上电解熔融的来制备铝 D．锌锰干电池工作时，存在化学能转化为电能和热能的过程 【答案】D 【解析】A．在潮湿的空气中，生铁及其中的杂质、水膜构成原电池，铁为原电池的负极，使其腐蚀的速率比纯铁更快，更容易生锈，故A错误； B．应将大桥的桥墩钢铁与外接电源负极相连以减缓桥梁的腐蚀，使其不发生氧化反应，故B错误； C．工业上电解熔融的来制备铝，故C错误；　 D．锌锰干电池工作时，化学能转化为电能，但并没有完全转化为电能，其中也存在化学能转化为热能的过程，故D正确； 故选D。 【变式6-2】（24-25高二上·浙江宁波·阶段练习）下列有关金属的腐蚀和防护说法正确的是 A．当镀锡铁皮的镀层破损时，减慢铁的腐蚀速率 B．外加电源阴极保护法常用于海堤钢闸门防腐，被保护的钢铁设备作为阳极 C．铜铁交接处，在潮湿的空气中直接发生反应：，继而形成铁锈 D．石油管道常常通过连接一块锌块以达到防腐的作用 【答案】D 【解析】A．当镀锡铁皮的镀层破损时，锡铁在潮湿空气中形成原电池，金属性强于锡的铁为负极，腐蚀速率加快，故A错误； B．外加电源阴极保护法常用于海堤钢闸门防腐，被保护的钢铁设备作为阴极，故B错误； C．铜铁在潮湿空气中形成原电池，金属性强于铜的铁为负极，铁失去电子发生氧化反应生成亚铁离子，电极反应式为，故C错误； D．地下钢铁管道用导线连接着锌块，锌铁在潮湿环境中构成原电池，金属性强于铁的锌为负极被腐蚀，铁管为正极被保护，故D正确； 故选D。 【变式6-3】（24-25高二上·北京·期中）研究生铁的锈蚀，下列分析不正确的是 序号 ① ② ③ 实验 现象 8小时未观察到明显锈蚀 8小时未观察到明显锈蚀 1小时观察到明显锈蚀 A．①中，NaCl溶液中溶解的不足以使生铁片明显锈蚀 B．②中，生铁片未明显锈蚀的原因之一是缺少电解质溶液 C．③中正极反应： D．对比①②③，说明苯能隔绝 【答案】D 【解析】A．①中8小时未观察到明显锈蚀，说明铁未发生吸氧腐蚀，NaCl溶液中溶解的氧气不足以使生铁片明显锈蚀，A正确； B．苯为非电解质，②中生铁片8小时未观察到明显锈蚀原因之一是缺少电解质溶液，B正确； C．③中1小时观察到明显锈蚀，铁发生了吸氧腐蚀，正极上是O2得电子结合水生成氢氧根离子，电极反应为，C正确； D．实验①可知NaCl溶液中溶解的氧气不足以使生铁片明显锈蚀，但是③中铁片发生锈蚀，说明外界空气进入了NaCl溶液中与生铁片构成原电池，则苯不能隔绝氧气，D错误； 故答案选D。 【变式6-4】（24-25高二上·河南南阳·阶段练习）在生产、生活中金属腐蚀所带来的损失非常严重。下列有关金属腐蚀与防护的说法错误的是 A．铁锅表面加聚四氟乙烯涂层可有效保护铁锅不被腐蚀 B．福建号航母使用高性能富锌底漆利用了牺牲阳极保护法防腐 C．将海水中的钢闸门与外加直流电源的正极相连，使其受到保护 D．右图中铁棒底端的腐蚀速率比中间部位腐蚀速率慢 【答案】C 【解析】A．铁锅表面加聚四氟乙烯涂层可以隔绝氧气和水，不利于铁发生吸氧腐蚀，可有效保护铁锅不被腐蚀，故A正确； B．福建号航母使用高性能富锌底漆的防腐原理是铁锌在海水中构成原电池时，锌为负极被腐蚀，铁作正极被保护，该保护方法为牺牲阳极保护法，故B正确； C．由外加直流电源的阴极保护法可知，将在海水中的钢闸门与外加直流电源的负极连接，作电解池的阴极而被保护，故C错误； D．越靠近海水底端氧气含量越少，铁棒腐蚀速率越慢，中间部位与海水接触且氧气含量较多，腐蚀速率较快，所以铁棒底端的腐蚀速率比中间部位腐蚀速率慢，故D正确； 故选C。 【变式6-5】（24-25高二上·福建泉州·阶段练习）下列有关电化学装置图说明正确的是 A．图1中高硅铸铁作为耗损阳极材料发挥作用 B．图2中把镁块换成锌块，对输水管的保护作用会更好 C．图3中制取金属钠，石墨为阳极，铁为阴极 D．图3中换成，也可以得到和 【答案】C 【解析】A．由图可知，高硅铸铁是惰性辅助阳极材料，所以不会耗损，A错误； B．由于镁的金属活泼性强于锌，所以镁块对输水管保护作用更好，B错误； C．如图为电解熔融状态的氯化钠制取钠单质，只能用石墨为阳极，发生氧化反应，铁为阴极；如果铁做阳极，铁电极自身会放电，C正确； D．氯化铝是共价化合物，熔融态不导电，D错误； 故选C。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！19 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$