热点题型06 电化学及其应用-2025年高考化学【热点·重点·难点】专练（江苏专用）

热点题型06 电化学及其应用 1、 原电池原理 1．工作原理示意图 2．正极和负极的5种判定方法 3．微粒流向 (1)电子流向 负极→正极(电流的方向正好相反)。 [注意]电子沿导线传递但不能通过电解质溶液。 (2)离子流向 阳离子移向正极，阴离子移向负极。 二、一次电池 一次电池 （1）特点：只能使用一次，不能充电复原继续使用 （2）代表：碱性锌锰干电池、酸性锌锰干电池 碱性锌锰干电池 ①电池反应：Zn+2MnO2+2H2O2MnOOH+Zn（OH）2 ②负极反应：Zn+2OH－－2e－Zn（OH）2 ③正极反应：2MnO2+2H2O+2e－2MnOOH+2OH－ 纽扣式锌银电池 2 电池反应：Zn+Ag2O+H2OZn（OH）2+2Ag ②负极反应：Zn+2OH－－2e－Zn（OH）2 3 正极反应：Ag2O+H2O+2e－2Ag+2OH－ 三、二次电池 原理 （1）放电时为原电池，电极属性为正负极；充电时为电解池，电极属性为阴阳极 （2）阳极连正极，阴极连负极，电极反应和电极反应式相反，充放电时电极互变 ①充电时，阳极变成正极，阴极变成负极 ②放电时，正极变成阳极，负极变成阴极 铅蓄电池 总反应 Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O ①负极反应 Pb+SO42－－2e－PbSO4 ②正极反应 PbO2+4H++SO42－+2e－PbSO4+2H2O ③阳极反应 PbSO4+2H2O－2e－PbO2+4H++SO42－ ④阴极反应 PbSO4+2e－Pb+SO42－ 钴酸锂电池 总反应 LixC6+Li1－xCoO2C6+LiCoO2 ①负极反应 LixC6－xe－C6+xLi+ ②正极反应 Li1－xCoO2+xLi+LiCoO2－xe－ ③阳极反应 LiCoO2－xe－Li1－xCoO2+xLi+ ④阴极反应 C6+xLi++xe－LixC6 储氢合金电池 总反应 LaNi5H6+6NiOOHLaNi5+6Ni(OH)2（储氢合金和储氢物质中各元素的化合价均为0价） ①负极反应 LaNi5H6－6e－+6OH－LaNi5+6H2O ②正极反应 6NiOOH+6e－6Ni（OH）2+6OH－ ③阳极反应 6Ni（OH）2+6OH－－6e－6NiOOH+6H2O ④阴极反应 LaNi5+6H2O+6e－LaNi5H6+6OH－ 四、燃料电池 （1）燃料电池的电极材料 ①可燃物在负极上发生氧化反应，如氢气、甲烷、乙醇等还原剂 ②助燃物在正极上发生还原反应，如氧气、氯气等氧化剂 （2）燃料电池的总反应：可燃物的燃烧反应兼顾产物和溶液的反应 （3）燃料电池的正极反应式 （4）氧气在正极上的反应式 环境 氧气 氮气 酸性环境 4H++O2+4e－2H2O N2+6e－+8H+2NH4+ 碱性环境 2H2O+O2+4e－4OH－ N2+6e－+6H+2NH3 中性环境 2H2O+O2+4e－4OH－ N2+6e－+6H+2NH3 熔融氧化物 O2+4e－2O2－ N2+6e－2N3－ 有CO2存在 O2+4e－+2CO22CO32－ （5）燃料电池的负极反应式 环境 甲烷 氢气 酸性环境 CH4+2H2O－8e－CO2+8H+ H2－2e－2H+ 碱性环境 CH4+10OH－－8e－CO32－+7H2O H2－2e－+2OH－2H2O 熔融碳酸盐 CH4+4CO32－－8e－5CO2↑+2H2O H2－2e－+CO32－H2O+ CO2↑ 碳酸盐溶液 CH4+9CO32－－8e－+3H2O10HCO3－ H2－2e－+CO32－H2O+ CO2↑ 熔融氧化物 CH4+5O2－－8e－CO32－+2H2O H2－2e－+O2－2H2O 环境 甲醇 肼 酸性环境 CH3OH+H2O－6e－CO2↑+6H+ N2H4－4e－N2↑+4H+ 碱性环境 CH3OH+8OH－－6e－CO32－+6H2O N2H4－4e－+4OH－N2↑+4H2O 熔融碳酸盐 CH3OH－6e－+3CO32－4CO2↑+2H2O 碳酸盐溶液 CH3OH +7CO32－－6e－+2H2O8HCO3－ 熔融氧化物 CH3OH +4O2－－6e－CO32－+2H2O N2H4－4e－+2O2－N2↑+2H2O 五、电解的原理 1．电解池的构成 ①有与直流电源相连的两个电极。②电解质溶液（或熔融电解质）。③形成闭合回路。 2．电解池的工作原理 （1）电极反应 ①阳极：连原电池的正极，发生氧化反应 ②阴极：连原电池的负极，发生还原反应 （2）三个“流向” ①电子流向：阳极阴极 ②电流流向：阴极阳极阴极 ③离子流向：阳离子→阴极；阴离子→阳极 （3）电势高低 ①原电池：正极＞负极 ②电解池：阴极＞阳极 3．电极按性质分类 （1）惰性电极：由Pt（铂）、Au（金）、C（石墨）组成的电极 （2）活泼电极：除了Pt、Au以外的其他金属电极 4．阴阳两极上放电顺序 （1）阴极（与电极材料无关）：氧化性强的微粒先放电，放电顺序： （2）阳极（与电极材料有关）： ①若是活性电极作阳极，则活性电极首先失电子，发生氧化反应。 ②若是惰性电极作阳极，放电顺序为： （3）三注意 ①阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是溶液（或熔融电解质）中的阳离子放电。 ②最常用、最重要的放电顺序为阳极：Cl－＞OH－；阴极：Ag+＞Cu2+＞H+。 ③电解水溶液时，K+～Al3+不可能在阴极放电。 六、电解原理的应用 1．电解精炼铜（含Zn、Ni、Fe、Ag、Au、Pt等杂质） （1）电解池的构成 ①粗铜作阳极 ②精铜作阴极 ③硫酸酸化的CuSO4溶液作电解液 （2）电极反应 ①阳极：Zn－2e－Zn2+、Fe－2e－Fe2+、Ni－2e－Ni2+、Cu－2e－Cu2+ ②阴极：Cu2++2e－Cu 2．电镀 （1）电解池的构成 ①镀层金属作阳极 ②被镀物品作阴极 ③含镀层金属离子溶液作电解液 （2）电极反应 ①阳极：Cu－2e－Cu2+ ②阴极：Cu2++2e－Cu _ （3）反应特点 ①不能写出总反应方程式 ②电解过程中原电解质溶液浓度不变 3．电冶炼：制备K、Ca、Na、Mg、Al等活泼金属 （1）炼钠的方法：电解熔融的NaCl ①阳极反应：2Cl－－2e－Cl2↑ ②阴极反应：2Na++2e－2Na ③电解反应：2NaCl2Na+Cl2↑ （2）炼铝的方法：电解熔融的Al2O3 ①阳极反应：2O2－－4e－O2↑ ②阴极反应：Al3++3e－Al ③电解反应：2Al2O34Al+3O2↑ ④不用氯化铝的原因：AlCl3是共价化合物，熔融状态下不导电 ⑤冰晶石的作用：作熔剂，降低氧化铝的熔点，节能 ⑥阳极石墨被氧气腐蚀，需定期更换 4．电解熔融的碳酸钠 （1）阳极反应：2CO32－－4e－O2↑+2CO2↑ （2）阴极反应：2Na++2e－2Na （2）电解反应：2Na2CO34Na+O2↑+2CO2↑ 七、电化学装置中的“桥与膜” 1.盐桥式原电池 ①导电：盐桥中离子的定向迁移构成了电流通路 ②平衡电荷：使由它连接的两溶液保持电中性，使电池能持续提供电流 ③隔离：相互反应的电极和溶液通过盐桥隔离开 2．离子交换膜在电解池中的作用 （1）隔离：将两极区隔离，阻止两极区产生的物质接触 ①防止副反应发生，避免影响所制取产品的质量 ②防止副反应发生，避免引发不安全因素（如爆炸） （2）通透：能选择性的通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用 （3）实例：氯碱工业中阳离子交换膜的作用 ①平衡电荷，形成闭合回路； ②防止Cl2和H2混合而引起爆炸； ③避免Cl2与NaOH反应生成NaClO，影响NaOH的产量； ④避免Cl－进入阴极区导致制得的NaOH不纯。 3．常见的离子交换膜（隔膜） （1）阳离子交换膜：简称阳膜，只允许阳离子通过 （2）阴离子交换膜：简称阴膜，只允许阴离子通过 （3）质子交换膜：只允许氢离子通过 4．含离子交换膜电化学装置的几个区域 （1）原料区 ①主料区：加入原料的浓溶液，流出原料的稀溶液 ②辅料区：加入辅料的稀溶液，流出辅料的浓溶液 （2）产品区：产品中的阴阳离子通过离子交换膜进入该区域 （3）缓冲区：两侧的离子交换膜属性相同，起防漏的保护作用 （4）计算含交换膜电化学装置中某一区域质量变化，注意离子的迁移 装置 问题 根据O2~4e－~4H+，阳极产生lmol O2时，有4mol H+由阳极移向阴极，则阳极溶液的质量减轻32g+4g＝36g 八、多池串联池属性的判断 1．有外接电源的全部都是原电池 2．无明显外接电源的一般只有1个原电池，其余全是电解池 （1）有盐桥的是原电池 （2）有燃料电池的是原电池 （3）能发生自发氧化还原反应的装置为原电池 （4）多个自发，两电极金属性相差最大的为原电池 3．电极的连接顺序：负→阴→阳→阴→…→阳→正 4．串联电路的特点：每一个电极转移的电子数都相等 九、金属腐蚀 1．金属的腐蚀 （1）化学腐蚀 ①反应类型：普通的化学反应 ②特点：无电流产生，电子直接转移给氧化剂 （2）电化腐蚀 ①反应类型：原电池反应 ②特点：有电流产生，电子间接转移给氧化剂 （3）普遍性：两者往往同时发生，电化腐蚀更普遍 2．电化学腐蚀的类型 （1）析氢腐蚀 ①形成条件：水膜酸性较强 ②特点：在密闭容器中气体压强增大 （2）吸氧腐蚀 ①形成条件：形成条件：水膜酸性很弱或呈中性甚至碱性 ②特点：在密闭容器中气体压强减小 （3）特殊性：在酸性条件下，氢前的活泼金属发生析氢腐蚀，氢后的不活泼金属发生吸氧腐蚀 （4）普遍性：吸氧腐蚀更为普遍 3．钢铁吸氧腐蚀的过程 （1）腐蚀过程 ①负极反应：Fe－2e－Fe2+ ②正极反应：2H2O+O2+4e－4OH－ ③电池反应：2Fe+2H2O+O22Fe（OH）2 （2）后续反应 ①氧化反应：4Fe（OH）2+O2+2H2O4Fe（OH）3 ②部分分解：2Fe（OH）3Fe2O3·xH2O +（3－x）H2O （3）铁锈成分：Fe2O3的复杂水合物（Fe2O3·nH2O） （4）铁在无氧条件下的生锈过程：FeFe2+Fe(OH)2 十、金属防护 1．金属的电化学防护 （1）原电池防护法：牺牲阳极的阴极保护法 ①负极：比被保护金属活泼的金属 ②正极：被保护的金属设备 （2）电解池防护法：外加电流的阴极保护法 ①阳极：惰性电极 ②阴极：被保护的金属设备 2．金属腐蚀速率的比较 （1）同一金属：离子浓度大＞离子浓度小＞非电解质 （2）同一电解液 ①电解质浓度越大，金属腐蚀越快 ②电解腐蚀＞原电池腐蚀＞化学腐蚀＞有防护的腐蚀 （3）不同金属、同一电解液：两金属活动性相差越大，活泼金属腐蚀越快 十一、电化学计算 1．电子守恒和电荷守恒列关系式 （1）电子守恒：两极得失电子数相等 ①串联电路各支路转移的电子数相同，按支路算 （2）电荷守恒：1个电子对应1个正电荷或负电荷 （3）常用关系式：O2~4e－~4Ag~2Cu~2H2~2Cl2~4OH－~4H+~Mn+ 2．电化学计算的物理公式 （1）电量公式：Q＝It＝nNAq＝nF （2）电能公式：W＝UIt＝UQ ①n——得失电子的物质的量（mol） ②NA——阿伏加德罗常数（6.02×1023mol－1） ③q——1个电子所带的电量（1.60×10－19C） ④I——电流强度（A） ⑤t——时间（s） ⑥F——法拉弟常数（96500C/mol） ⑦U——电压（V） ⑧W——电能（J） 3．几个注意问题 （1）气体体积相关计算时，必须注明标准状况 （2）计算含交换膜电化学装置中某一区域质量变化，注意离子的迁移 （建议用时：40分钟） 考向01 原电池原理 1．（2025·江苏盐城·阶段练习）如图所示原电池装置中，溶液为稀硫酸，装置如图所示。下列说法正确的是 A．电极X为正极 B．氢气产生在X电极上，SO移向X电极 C．X电极上发生氧化反应，Y电极上发生还原反应 D．电子流动方向为：X电极→导线→Y电极→溶液→X电极 【答案】C 【分析】从图中可知，电子从X电极向Y电极移动，则X电极为负极，Y电极为正极。 【解析】A．根据分析可知，电极X为负极，A错误； B．Y为正极，氢离子在Y电极上得电子生成氢气，硫酸根离子向负极移动即向X电极移动，B错误； C．X电极为负极，负极上的物质失电子被氧化发生氧化反应，Y电极上氢离子得电子被还原发生还原反应，C正确； D．电子不会经过电解质溶液，D错误； 故答案选C。 2．（2025·江苏·模拟）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。 3．（2025·河南三门峡·单元测试）有a、b、c、d四种金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下，由此可判断这四种金属的活动性顺序是 实验装置 实验现象 a极质量减小，b极质量增大 b极有气体产生，c极无变化 实验装置 实验现象 d极溶解，c极有气体产生 电流从a极流向d极 A．a>b>c>d B．b>c>d>a C．d>a>b>c D．a>b>d>c 【答案】C 【解析】装置1，a极质量减小，b极质量增加，a极为负极，b极为正极，所以金属的活动性顺序a＞b； 装置2，b极有气体产生，c极无变化，所以金属的活动性顺序b＞c； 装置3，d极溶解，所以d是负极，c极有气体产生，所以c是正极，所以金属的活动性顺序d＞c； 装置4，电流从a极流向d极，a极为正极，d极为负极，所以金属的活动性顺序d＞a； 综上有，这四种金属的活动性顺序d＞a＞b＞c； 故选C。 考向02 一次电池 4．（2025·江苏淮安·期中）根据原电池原理，人们研制出很多结构和性能各异的化学电池，用来满足不同的用电需要。常见的锌锰干电池的构造如图所示。下列说法正确的是 A．锌筒质量逐渐减小 B．该电池可以反复充放电 C．石墨棒作负极 D．电流从锌筒通过导线流向石墨棒 【答案】A 【分析】图示的电池为锌锰电池，锌筒作为电池的负极，其电极反应式为，碳棒为电池的正极，其反应的电极方程式为。 【解析】A．根据电池反应，锌筒作为电池负极逐渐被反应，锌筒质量逐渐减小，A正确； B．该电池为一次电池，放电后不能重复充电，B错误； C．石墨棒作为正极，体系中在此电极上放电，C错误； D．电池中锌失去电子后通过导线转移到石墨棒上，电流方向为石墨到锌筒，D错误； 故选A。 5．（2025·江苏连云港·期中）科学家设计了锂-空气电池，它直接使用金属锂作负极，让从空气中获得的通过多孔碳电极。该电池具有较高的能量密度(单位质量的电池所放出的能量)。下列关于这种电池的说法正确的是 A．放电时氧气发生氧化反应 B．放电时电子向负极移动 C．放电时电能转化为化学能 D．能量密度高可能是因为锂的相对原子质量小 【答案】D 【解析】A．放电时氧气得电子化合价降低，发生还原反应，故A错误； B．原电池工作时，电子从负极流出，向正极移动，故B错误； C．锂-空气电池放电时将化学能转化为电能，故C错误； D．金属Li失去1mol电子时消耗的质量为7g，较其它金属消耗的质量小，即Li电池的能量密度高，故D正确； 故选：D。 6．（2025·河南濮阳·阶段练习）新冠肺炎最明显的症状就是出现发热，体温枪能快速检测人体体温，该体温枪所用的电池为一种银锌电池(如下图所示)，该电池的总反应式为：。下列关于该电池的说法正确的是 A．Ag2O电极作正极，发生氧化反应 B．该电池放电时溶液中的K+向Zn电极移动 C．电池工作时，电流从Ag2O电极经过隔板流向Zn电极 D．该电池的负极反应为： 【答案】D 【分析】由图可知，银锌电池中，锌为电池的负极，碱性条件下，锌失去电子发生氧化反应生成氢氧化锌，电极反应式为Zn—2e—+2OH—=Zn(OH)2，氧化银为正极，水分子作用下氧化银得到电子发生还原反应生成银和氢氧根离子，电极反应式为Ag2O+2e—+H2O=2Ag+2OH—。 【解析】A．由分析可知，氧化银为正极，水分子作用下氧化银得到电子发生还原反应生成银和氢氧根离子，故A错误； B．由分析可知，电池放电时锌为电池的负极，氧化银为正极，则溶液中钾离子向氧化银电极移动，故B错误； C．由分析可知，电池放电时锌为电池的负极，氧化银为正极，则电流从氧化银电极经导线流向锌电极，故C错误； D．由分析可知，锌为电池的负极，碱性条件下，锌失去电子发生氧化反应生成氢氧化锌，电极反应式为Zn—2e—+2OH—=Zn(OH)2，故D正确； 故选D。 考向03 二次电池 7．（2025·江苏南通·期中）铅蓄电池是常见的二次电池，其结构如下图所示，其中Pb作电池的负极，PbO2作正极。下列关于该电池工作时的说法不正确的是 A．放电时Pb电极上有电子流出 B．放电时PbO2电极失去电子 C．H2SO4是电池的电解质溶液 D．充电时是电能转化为化学能 【答案】B 【分析】在铅蓄电池中，Pb作电池的负极，PbO2作正极，电解质溶液为H2SO4，放电时发生的总反应为Pb+ PbO2+ 2H2SO4=2PbSO4+2H2O。 【解析】A．放电时Pb电极发生的反应为Pb-2e-+=PbSO4，Pb电极上有电子流出，A正确； B．PbO2作正极，电极发生的反应为PbO2+2e-+4H++=PbSO4，放电时，PbO2得到电子，B错误； C．铅蓄电池的电解液为硫酸，C正确； D．充电时，外接直流电源，将电能转化为化学能，D正确； 答案选B。 8．（2025·黑龙江·期中）某充电宝锂离子电池的总反应为xLi＋Li1-xMn2O4LiMn2O4，某手机镍氢电池总反应为NiOOH＋MHM＋Ni(OH)2(M为储氢金属或合金)，有关上述两种电池的说法不正确的是    A．锂离子电池放电时，Li＋向正极迁移 B．镍氢电池放电时，正极的电极反应式：NiOOH＋H2O＋e-=Ni(OH)2＋OH- C．如图表示用锂离子电池给镍氢电池充电 D．锂离子电池充电时，阴极的电极反应式：LiMn2O4-xe-=Li1-xMn2O4＋xLi＋ 【答案】D 【分析】由总反应可知，锂离子电池放电时锂极失去电子发生氧化反应为负极，则Li1-xMn2O4为正极；镍氢电池放电时NiOOH得到电子发生还原反应为正极，则MH为负极； 【解析】A．原电池工作时阳离子向正极移动，故锂离子电池放电时，Li＋向正极迁移，A正确； B．由分析可知，镍氢电池放电时，NiOOH得到电子发生还原反应生成氢氧化镍，为正极，正极的电极反应式：NiOOH＋H2O＋e-=Ni(OH)2＋OH-，B正确； C．由图可知，右侧装置为电极为M、Ni(OH)2，则应该为连接锂离子电池进行充电生成NiOOH、MH的过程，故表示用锂离子电池给镍氢电池充电，C正确； D．锂离子电池充电时，阴极反应为LiMn2O4发生还原反应生成锂单质，电极反应式：xLi++xe-=xLi，D错误； 故选D。 9．（2025·江苏南通·模拟预测）一种基于氧化还原靶向反应的液流锂电池如下图所示。氧化还原靶向反应是指通过引入在电解质中具有高溶解度、并与活性物质配对的氧化还原介质，来将活性物质与电极联系起来。这样既可以消除活性物质的溶解度问题，又可以将低溶解度的活性物质储存在液罐中。下列说法不正确的是 A．左侧储罐中滴入含或的溶液会产生蓝色沉淀 B．图示装置可以将电能转化为化学能 C．右侧储罐中如果液体流速下降，可能会有其他多硫离子如等 D．该电池运行结束后需要进行废液处理工作以防污染 【答案】B 【解析】A．与反应生成蓝色沉淀，与反应生成蓝色沉淀，所以左侧储罐中滴入含或的溶液会产生蓝色沉淀，故A正确； B．图示装置为电池，可以将化学能转化为电能，故B错误； C．右侧储罐中如果液体流速下降，失电子速率减慢，可能会有其他多硫离子如 等，故C正确； D．、对水体产生污染，该电池运行结束后需要进行废液处理工作以防污染，故D正确； 选B。 考向04 燃料电池 10．（2025·江苏无锡·期末）燃料电池的能量利用率比内燃机高，已应用于汽车中。如图为某燃料电池工作示意图，其中C1和C2均为多孔性纳米电极(不考虑电解质参与电极反应)。下列有关说法不正确的是 A．b口放出气体为CO2 B．质子将由C1电极区经交换膜向C2电极区运动 C．用该电池电解精制铜，当消耗1mol甲醇时，可溶解粗铜中3 molCu D．电池总反应的产物与甲醇燃烧产物一样 【答案】C 【分析】该燃料电池中电解质溶液呈酸性，通入燃料甲醇的电极C1是负极，通入空气的电极C2是正极。 【解析】A．负极上甲醇失电子生成二氧化碳和氢离子，所以b口放出气体为CO2，故A正确； B．C1是负极，C2是正极，电解质溶液中质子从负极流向正极，所以质子将由C1电极区经交换膜向C2电极区运动，故B正确； C．燃料电池总反应是：2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O，当消耗1mol甲醇时，转移电子是6mol，用该电池电解精制铜，可根据主反应：Cu-2e-=Cu2+，转移电子是6mol，溶解粗铜中3mol铜，但是阳极上先是活泼金属（如锌）失电子，然后是金属铜失电子，所以当消耗1mol甲醇时，可溶解粗铜中铜的量小于3mol，故C错误； D．燃料电池总反应是燃料燃烧的化学方程式，在酸性介质下，甲醇燃料电池的总反应产物与甲醇燃烧产物一样，故D正确； 故选C。 11（2025·江苏南京·阶段练习）2022年11月，我国“天舟五号”货运飞船搭载的燃料电池成功完成在轨试验。下列关于氢氧燃料电池的说法不正确的是 A．电池工作时将化学能转化为电能 B．H2在电池的正极发生氧化反应 C．O2反应中得到电子 D．氢气、氧气可通过电解水产生 【答案】B 【解析】A．燃料电池工作时，能将化学能转化为电能，故A正确； B．通入H2的一极作负极，失去电子，发生氧化反应，故B错误； C．通入O2的一极作正极，得到电子，发生还原反应，故C正确； D．水电解得到氢气和氧气，故D正确； 综上所述，答案为B。 12．（2025·江苏·阶段练习）一种三室微生物燃料电池的工作原理如图所示，该电池能同时去除有机物、脱氮形成无害气体和水。下列说法不正确的是 A．电极室A与B中生成的与满足关系：2n(N2)=5n(CO2) B．X、Y交换膜能传递 C．c电极上的反应为： D．该微生物燃料电池具有环保、高效、可持续等优点，是一种新型的清洁能源技术 【答案】A 【分析】根据图中电子的流向和电极上的变化可判断电极b电极上发生的反应为：C6H12O6+6H2O-24e-=6CO2↑+24H+，电极a上的反应为，而电池c上有两个变化过程分别为O2+4e-+4H+=2H2O，，据此回答。 【解析】A．根据电极方程式可知，生成1molCO2转移4mol电子，生成1molN2转移10mol电子，则电极室A与B中生成的N2与CO2满足关系：5n(N2)=2n(CO2)，A错误； B．结合电极反应可判断X、Y交换膜均为质子交换膜，能传递H+，B正确； C．根据分析可知，c电极上的反应为：O2+4e−+4H+=2H2O，C正确 D．该电池具有环保、高效、可持续等优点，能同时去除有机物、脱氮形成无害气体和水，是一种新型的清洁能源技术，D正确； 故选A。 考向05 电解原理及应用 13．（2025·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。 14．（2025·江苏扬州·阶段练习）某同学利用甲烷燃料电池设计了一种电解法制取Fe(OH)2的实验装置(如下图所示)，通电后，溶液中产生大量的白色沉淀，且较长时间不变色。下列说法中不正确的是 A．A、B两端都必须用铁作电极 B．可以用NaCl溶液作为电解液 C．电源中的a为正极，b为负极，制取效果较好 D．阴极发生的反应是： 【答案】A 【解析】A．装置中铁一定作阳极，阴极可以是铁，也可以是其他惰性电极，A错误； B．氯化钠溶液作电解质溶液时，不影响阴极H+放电生成氢气，B正确； C．a为正极，b为负极时，Fe2+在A区生成，H2在B区生成，气体上升，既可以排除溶液中的氧气，也可起到搅拌作用，制取效果较好，C正确； D．电解过程溶液必须产生Fe2+，铁必须作阳极，即Fe-2e-=Fe2+，而阴极需要产生OH－，阴极上发生 ，D正确； 故选A。 15．（2025·江苏·阶段练习）下列指定反应的离子方程式正确的是 A．用铜电极电解HCl溶液： B．电解精炼粗铜时阳极反应一定是： C．用惰性电极电解溶液： D．钢铁发生吸氧腐蚀或者析氢腐蚀时负极反应为： 【答案】A 【解析】A．用铜电极电解溶液，铜作阳极的时候会失去电子，被氧化；盐酸中的氢离子会得到电子，被还原为氢气，A正确； B．电解精炼粗铜时，若阳极混有的金属杂质的还原性强于铜，则会先于铜失去电子，B错误； C．用惰性电极电解溶液，产生的氢氧化镁沉淀，离子方程式为：，C错误； D．钢铁发生吸氧腐蚀或者析氢腐蚀时负极反应为：，D错误； 故选A。 考向06 电化学装置中的“桥与膜” 16．（2025·江苏苏州·阶段练习）可以用电解溶液的方法制备，其工作原理如图： 下列说法不正确的是 A．M室发生的电极反应式： B．b膜为阴离子交换膜 C．N室中和的大小关系为 D．理论上每生成产品，阴极室可生成气体(标准状况下) 【答案】C 【解析】A．M室中石墨电极为阳极，电解时阳极上水失电子生成O2和H+，电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，A正确； B．原料室中的通过b膜进入产品室，M室中氢离子通入a膜进入产品室，则b膜为阴离子交换膜，B正确； C．N室中石墨为阴极，电解时阴极上水得电子生成H2和OH-，原料室中的Na+通过c膜进入N室，使阴极区溶液中c(NaOH)增大，所以N室：a%＜b%，C错误； D．理论上每生成1 mol产品，M、N室电极反应式分别为2H2O-4e-=O2↑+4H+、2H2O+2e-=H2↑+2OH-，M室生成1 mol H+、N室生成0.5 mol H2，阴极生成的气体体积在标况下是11.2 L，D正确； 答案选C。 17．（2025·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 A．A B．B C．C D．D 【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。 18．（2025·江苏·阶段练习）2019年诺贝尔化学奖颁给了三位为锂离子电池发展作出重要贡献的科学家。钴酸锂(LiCoO2)电池的工作原理如图所示，电解质为只能传导 Li+的高分子材料，隔膜只允许特定的离子通过，电池的反应式为：LixC6+Li1-xCoO22C6+LiCoO2。下列说法中正确的是 A．充电时Li+由A极区域移向B极区域 B．放电时，B为正极，电极反应式为Li1-xCoO2+xLi++xe -=LiCoO2 C．充电时，A为阴极，发生氧化反应C6+xLi++xe-=LixC6 D．废旧钴酸锂(LiCoO2)电池进行“放电处理"使锂进入石墨中而有利于回收 【答案】B 【分析】根据电池反应式知，负极反应式为LixC6-xe-=C6+xLi+、正极反应式为Li1-xCoO2+xLi++xe-=LiCoO2，充电时，阴极、阳极反应式与负极、正极反应式正好相反，所以A是负极、B是正极，根据二次电池的工作原理结合原电池和电解池的工作原理来回答。 【解析】A．充电时，A是阴极、B是阳极，锂离子向阴极移动，则Li+从B流向A，故A错误； B．放电时，B为正极，正极反应式为Li1-xCoO2+xLi++xe-=LiCoO2，故B正确； C．充电时，A为阴极，阴极上发生还原反应，而不是氧化反应，故C错误； D．根据电池反应式知，充电时锂离子加入石墨中，有利于锂离子的回收，因此不是放电，故D错误； 故答案为B。 19．（2025·江苏·期末）电催化还原CO2可实现捕捉并将其转化为燃料CO，其工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．Co-N-C/P电极与直流电源的正极相连 B．溶液中H+通过质子交换膜向石墨电极一侧移动 C．Co-N-C/P电极发生的反应为： D．工作过程中石墨电极周围溶液的pH不变 【答案】C 【分析】石墨电极产生O2，为阳极，Co-N-C/P电极消耗CO2转化为CO，为阴极，电极方程式为：，据此回答。 【解析】A．Co-N-C/P电极为阴极，与直流电源的负极相连，A错误； B．阳离子向阴极移动，所以溶液中H+通过质子交换膜向Co-N-C/P电极一侧移动，B错误； C．Co-N-C/P电极为阴极，所以电极反应式为：，C正确； D．石墨电极为阳极，电极反应式为：，H+浓度增大，pH减小，D错误； 故选C。 20．（2025·重庆·模拟预测）利用双极膜电渗析法(BMED)进行碳吸收，采用双极膜、阳离子交换膜、阴离子交换膜，通过隔板分离成盐室(NaCl溶液)、碱室( 溶液)、酸室( HCl溶液)、极室( 溶液)，实验装置如图所示。接通电源，调至实验设置电流，开始循环并向碱室通入制备和溶液，忽略各室溶液的体积变化。下列说法错误的是 A．M连接电源负极，相同条件下，电极M，N产生气体的体积比为2：1 B．a膜、b膜、c膜分别为阳离子交换膜、双极膜、阴离子交换膜 C．极室、盐室的pH保持不变，酸室pH减小，碱室的pH可能增大 D．当酸室产生0.4mol HCl时，双极膜电离出的数目为 【答案】B 【分析】根据装置图可知，b膜中产生的H+向M电极移动，则M为阴极，连接电源的负极，N为阳极，连接电源的正极，分析每个室中存在的离子可知，M—b膜之间为极室(溶液)，b膜—c膜之间为碱室(溶液)，c膜—a膜之间为盐室(NaCl溶液), a膜—b膜之间为酸室(HCl溶液)，b膜—N之间为极室(溶液)，据此作答。 【解析】A．根据分析可知，M为阴极，连接电源的负极，电极反应式为：，N为阳极，电极反应式为：，相同条件下，根据转移的电子数可知，，电极M，N产生气体的体积比为2：1，故A正确； B．题干中说明向碱室通入制备和溶液，因此b膜要产生与反应，又可知盐室(NaCl溶液)中的钠离子通过c膜移动到碱室，根据电荷守恒，盐室(NaCl溶液)中的氯离子通过a膜移动到酸室，因此a膜、b膜、c膜分别为阴离子交换膜、双极膜、阳离子交换膜，故B错误； C．极室中的溶质为硫酸钠，电解硫酸钠实质是电解水，因此极室中pH保持不变，同样氯化钠水溶液为中性，离子的移动不影响pH，因此盐室的pH保持不变，氯离子通过a膜移动到酸室，H+通过b膜移动到酸室，HCl浓度增大，因此pH减小，同样碱室中和浓度增大，则碱性增强，因此pH可能增大，故C正确； D．当酸室产生0.4mol HCl时，根据电荷守恒可知，b膜产生的为0.4mol，有2个b膜均产生，左侧的b膜产生进入到碱室，右侧的b膜产生进入到盐室，因此双极膜电离出为0.8mol，数目为，故D正确； 故答案选B。 考向07 电化学腐蚀 21．（2025·全国·课后作业）下列有关金属腐蚀的说法不正确的是 A．镀层破损的白铁皮(镀锌)比马口铁(镀锡)更易被腐蚀 B．电解精炼粗铜时，阳极减少的质量与阴极增加的质量不一样 C．用氯化铁溶液腐蚀铜板制作印刷电路板 D．铝片经过浓硫酸处理后表面生成致密的氧化膜可保护铝 【答案】A 【解析】A．锌比铁活泼，形成原电池时，锌作负极，能保护铁不受腐蚀，锡没有铁活泼，形成原电池时，锡作正极，能加速铁腐蚀，所以镀层破损的白铁皮(镀锌)比马口铁(镀锡)难被腐蚀，A不正确； B．电解精炼粗铜时，阳极的Cu、Zn、Fe都会失去电子，Au、Ag等成为阳极泥，质量减少，阴极只有Cu2+获得电子，生成的Cu附着在阴极表面，质量增加，且二者质量变化不一样，B正确； C．用氯化铁溶液腐蚀铜板制作印刷电路板，发生反应2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2，C正确； D．铝片经过浓硫酸处理后，表面发生钝化，生成致密的氧化膜，阻止内部铝被进一步腐蚀，可保护铝，D正确； 故选A。 22．（2025·江苏连云港·期末）铜板上的铁铆钉暴露在空气中，表面被潮湿空气或雨水浸润容易生锈，腐蚀原理如图所示，下列说法正确的是 A．铜板上的电极反应： B．腐蚀过程中电子从铁移向铜 C．当有生成时，水膜中释放 D．铁铆钉腐蚀过程中化学能全部转化为电能 【答案】B 【分析】铜板表面被潮湿空气或雨水浸润，空气中的、溶解其中，形成电解质溶液，组成原电池，加速了铁的腐蚀，铁为负极失电子产生二价铁离子，铜为正极，H+得到电子产生H2，据此作答。 【解析】A．图示为铁的析氢腐蚀，铜板上的电极反应：，故A错误； B．原电池中，电池从负极流向正极，因此是从铁移向铜，故B正确； C．未说明气体所在状态，无法计算H2体积，故C错误； D．铁铆钉腐蚀过程中化学能一部分转化为电能，一部分转化为热能等形式，故D错误； 故答案选B。 23．（2025·江苏·期中）在潮湿的深层土壤中钢管主要发生厌氧腐蚀，有关厌氧腐蚀的机理有多种，其中一种理论认为厌氧细菌可促使与反应生成，加速钢管腐蚀，其反应原理如图所示。下列说法正确的是 A．正极反应式为 B．钢管腐蚀的产物中仅含有FeS C．向钢中加入Cu制成合金可减缓钢管的腐蚀 D．与反应可表示为 【答案】D 【解析】A．根据题中所给信息，潮湿的深层土壤中钢管发生厌氧腐蚀，正极水得电子生成氢气，电极反应式为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，A错误； B．在钢铁锈蚀中，Fe为负极，失去电子发生氧化反应，则负极反应式为Fe－2e-=Fe2+，厌氧细菌可促使与反应生成，S2-及正极上生成的OH-与Fe2＋可分别反应生成FeS、Fe(OH)2，B错误； C．向钢中加入铜，发生电化学腐蚀时，活动性弱的铜作正极，活动性强的Fe作负极，从而加速钢管的腐蚀，C错误； D．厌氧细菌可促使与反应生成，根据元素守恒，方程式为，D正确； 故选D。 考向08 金属防护 24．（2025·江苏苏州·阶段练习）金属腐蚀会对设备产生严重危害，腐蚀快慢与材料种类、所处环境有关。下图为两种对海水中钢闸门的防腐措施示意图，下列说法正确的是 A．图1、图2中，阳极材料本身均失去电子 B．图1、图2中钢闸门均为电子输入的一端 C．图1、图2中钢闸门上均主要发生了反应： 2H++2e-=H2↑ D．图1是外加电流法，图2是牺牲阳极法 【答案】B 【解析】A．图1为牺牲阳极的阴极保护法，牺牲阳极一般为较活泼金属，其作为原电池的负极失去电子被氧化；图2为外加电流的阴极保护法，阳极材料为辅助阳极，其通常是惰性电极，本身不失去电子，故A错误； B．图1中钢闸门为原电池正极、图2中钢闸门为电解池阴极，均为电子输入的一端，故B正确； C．图1为牺牲阳极的阴极保护法，钢闸门为原电池正极，海水做电解质溶液，正极上氧气得电子发生还原反应O2+4e-+2H2O=4OH-，图2钢闸门为电解池阴极，主要发生反应2H++2e-=H2↑，故C错误； D．图1为牺牲阳极的阴极保护法，图2是外加电流的阴极保护法，故D错误； 选B。 25．（2025·全国·检测）下列关于金属的腐蚀与防护说法正确的是 A．图①中往电极区滴入2滴铁氰化钾溶液，溶液中产生蓝色沉淀 B．图②中铁丝不易生成 C．图③中金属比铁活泼，防护过程中电子流入金属 D．图④中钢铁闸门连接电源的正极可减缓其腐蚀速率 【答案】B 【解析】A．因为锌比铁活泼，所以锌为负极，失去电子生成Zn2+，铁为正极，铁被保护，故图①中往Fe电极区滴入2滴铁氰化钾K3[Fe(CN)6]溶液，不能产生蓝色沉淀，A错误； B．图②试管内为干燥的空气，铁不易发生腐蚀，B正确； C．图③金属M活泼为负极，铁为正极，防护过程中电子由金属M流入铁，C错误； D．图④钢闸门连接电源负极作阴极，可防止钢闸门失电子被腐蚀，减缓其腐蚀速率，D错误； 故选B。 26．（2025·江苏南京·阶段练习）下列叙述中正确的是 A．铁质管道与锌用导线相连(如图所示)可防止管道被腐蚀 B．电解精炼铜时，若阳极有3.2g铜溶解，则阴极得电子数为0.1mol C．合成氨生产中将NH3液化分离，正反应速率增大、逆反应速率减少 D．反应NH3(g)+HCl(g)=2NH3Cl(s)在室温下能自发进行，该反应>0 【答案】A 【解析】A．铁和锌构成的原电池，活泼的金属锌是负极，正极金属铁被保护，即铁质管道与锌用导线相连可防止管道被腐蚀，A正确； B．电解精炼铜过程中，由于阳极粗铜中还原杂质铁、锌，电解是铁和锌原先铜放电，所以阳极溶解铜3.2g时，外电路通过的电子数多于0.1mol，B错误； C．合成氨生产中将NH3液化分离，则生成物浓度突然减小，逆反应速率减小，平衡正向移动，导致反应物浓度逐渐减小，则正反应速率减小、逆反应速率减少，C错误； D．已知反应NH3(g)+HCl(g)=2NH3Cl(s)的＜0，根据反应自发性综合判据自由能变可知，该反应在室温下能自发进行，该反应＜0，D错误； 故答案为：A。 1．（2025·广东·期中）一种高性能的碱性硼化钒()一空气电池如下图所示。电池的总反应为： 该电池工作时 (1)电子由 电极经外电路流向 电极(选填“正”、“负”)。 (2)正极室溶液的pH ，负极室溶液的pH (选填“升高”、“降低”或“不变”)。 (3)书写电极反应方程式： 。 (4)a秒时，有0.112L(标准状况)参与反应，则有 通过阴离子交换膜移到负极。外电路有 mol电子通过，电流为 A．(附：电子电量：) (5)类似的，以KOH溶液为离子导体，构成燃料电池，写出正极反应方程式 。 【答案】(1) 负 正 (2) 升高 降低 (3)VB2+16OH--11e-=+2B(OH)+4H2O (4) 0.02 0.02 (5)O2+4e-+2H2O=4OH- 【分析】硼化钒(VB2)-空气电池中电池总反应为，B2发生失电子的氧化反应，则VB2电极为负极，负极反应为VB2+16OH--11e-=+2B(OH)+4H2O，氧气在复合碳电极上发生得电子的还原反应，复合碳电极为正极，正极反应为O2+4e-+2H2O=4OH-，电子由负极经过导线流向正极，据此分析解题。 【解析】（1）原电池中，电子由负极经外电路流向正极； （2）由分析可知，正极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，故正极室溶液的pH升高；负极反应式为VB2+16OH--11e-=+2B(OH)+4H2O，故负极室溶液的pH降低； （3）VB2电极为负极，负极反应为VB2+16OH--11e-=+2B(OH)+4H2O； （4）a秒时，有0.112L(标准状况)参与反应，O2的物质的量为=0.005mol，根据电极反应式O2+4e-+2H2O=4OH-，生成的OH-为0.02mol，故有0.02molOH-通过阴离子交换膜移到负极，外电路有0.02mol电子通过，电量为0.02mol =1929C，则电流为A； （5）以KOH溶液为离子导体，构成燃料电池，正极上氧气得到电子变为OH-，正极反应方程式O2+4e-+2H2O=4OH-。 2．（2025·河北邢台·期中）回收利用工业废气中的和并制备甲酸(HCOOH)，实验原理示意图如下。 回答下列问题： (1)电极M连接电源的 (填“正极”或“负极”)。 (2)离子交换膜只允许 通过(填离子符号)。 (3)装置a中发生反应的离子方程式为 。 (4)参与的电极反应式为 。 (5)若电源采用铅蓄电池，理论上处理气体电源内部会转移 ，生成 。 (6)若电源采用碱性甲醇(C)燃料电池，则电池的负极电极反应式为 ；当消耗最终制得甲酸时，电流效率为 。(电流效率定义为实际产量除以理论产量的百分比) 【答案】(1)正极 (2)H+ (3) (4) (5) 2 2 (6) 50% 【分析】该装置为电解池装置，由图可知M处亚硫酸根被氧化为硫酸根，电极反应为：，故M为阳极，与电源正极相连，N为阴极，与电源负极相连，阴极的电极反应为：，离子交换膜只允许H+通过。 【解析】（1）根据分析，电极M连接电源的正极； （2）根据分析，离子交换膜只允许H+通过； （3）由图可知，装置a中二氧化硫与碳酸氢钠反应生成亚硫酸钠和二氧化碳，离子方程式为：； （4）根据分析，参与的电极反应式为：； （5）SO2被处理后转化为硫酸根，转移2mol电子，根据得失电子守恒，若电源采用铅蓄电池，负极电极反应式为：，理论上处理气体电源内部会转移2，根据电池的总反应：，生成2； （6）若电源采用碱性甲醇()燃料电池，甲醇在负极反应，电极反应式为：；当消耗时转移电子，生成1mol甲酸转移2mol电子，理论上得到甲酸：，电流效率为：。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$ 热点题型06 电化学及其应用 1、 原电池原理 1．工作原理示意图 2．正极和负极的5种判定方法 3．微粒流向 (1)电子流向 负极→正极(电流的方向正好相反)。 [注意]电子沿导线传递但不能通过电解质溶液。 (2)离子流向 阳离子移向正极，阴离子移向负极。 二、一次电池 一次电池 （1）特点：只能使用一次，不能充电复原继续使用 （2）代表：碱性锌锰干电池、酸性锌锰干电池 碱性锌锰干电池 ①电池反应：Zn+2MnO2+2H2O2MnOOH+Zn（OH）2 ②负极反应：Zn+2OH－－2e－Zn（OH）2 ③正极反应：2MnO2+2H2O+2e－2MnOOH+2OH－ 纽扣式锌银电池 2 电池反应：Zn+Ag2O+H2OZn（OH）2+2Ag ②负极反应：Zn+2OH－－2e－Zn（OH）2 3 正极反应：Ag2O+H2O+2e－2Ag+2OH－ 三、二次电池 原理 （1）放电时为原电池，电极属性为正负极；充电时为电解池，电极属性为阴阳极 （2）阳极连正极，阴极连负极，电极反应和电极反应式相反，充放电时电极互变 ①充电时，阳极变成正极，阴极变成负极 ②放电时，正极变成阳极，负极变成阴极 铅蓄电池 总反应 Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O ①负极反应 Pb+SO42－－2e－PbSO4 ②正极反应 PbO2+4H++SO42－+2e－PbSO4+2H2O ③阳极反应 PbSO4+2H2O－2e－PbO2+4H++SO42－ ④阴极反应 PbSO4+2e－Pb+SO42－ 钴酸锂电池 总反应 LixC6+Li1－xCoO2C6+LiCoO2 ①负极反应 LixC6－xe－C6+xLi+ ②正极反应 Li1－xCoO2+xLi+LiCoO2－xe－ ③阳极反应 LiCoO2－xe－Li1－xCoO2+xLi+ ④阴极反应 C6+xLi++xe－LixC6 储氢合金电池 总反应 LaNi5H6+6NiOOHLaNi5+6Ni(OH)2（储氢合金和储氢物质中各元素的化合价均为0价） ①负极反应 LaNi5H6－6e－+6OH－LaNi5+6H2O ②正极反应 6NiOOH+6e－6Ni（OH）2+6OH－ ③阳极反应 6Ni（OH）2+6OH－－6e－6NiOOH+6H2O ④阴极反应 LaNi5+6H2O+6e－LaNi5H6+6OH－ 四、燃料电池 （1）燃料电池的电极材料 ①可燃物在负极上发生氧化反应，如氢气、甲烷、乙醇等还原剂 ②助燃物在正极上发生还原反应，如氧气、氯气等氧化剂 （2）燃料电池的总反应：可燃物的燃烧反应兼顾产物和溶液的反应 （3）燃料电池的正极反应式 （4）氧气在正极上的反应式 环境 氧气 氮气 酸性环境 4H++O2+4e－2H2O N2+6e－+8H+2NH4+ 碱性环境 2H2O+O2+4e－4OH－ N2+6e－+6H+2NH3 中性环境 2H2O+O2+4e－4OH－ N2+6e－+6H+2NH3 熔融氧化物 O2+4e－2O2－ N2+6e－2N3－ 有CO2存在 O2+4e－+2CO22CO32－ （5）燃料电池的负极反应式 环境 甲烷 氢气 酸性环境 CH4+2H2O－8e－CO2+8H+ H2－2e－2H+ 碱性环境 CH4+10OH－－8e－CO32－+7H2O H2－2e－+2OH－2H2O 熔融碳酸盐 CH4+4CO32－－8e－5CO2↑+2H2O H2－2e－+CO32－H2O+ CO2↑ 碳酸盐溶液 CH4+9CO32－－8e－+3H2O10HCO3－ H2－2e－+CO32－H2O+ CO2↑ 熔融氧化物 CH4+5O2－－8e－CO32－+2H2O H2－2e－+O2－2H2O 环境 甲醇 肼 酸性环境 CH3OH+H2O－6e－CO2↑+6H+ N2H4－4e－N2↑+4H+ 碱性环境 CH3OH+8OH－－6e－CO32－+6H2O N2H4－4e－+4OH－N2↑+4H2O 熔融碳酸盐 CH3OH－6e－+3CO32－4CO2↑+2H2O 碳酸盐溶液 CH3OH +7CO32－－6e－+2H2O8HCO3－ 熔融氧化物 CH3OH +4O2－－6e－CO32－+2H2O N2H4－4e－+2O2－N2↑+2H2O 五、电解的原理 1．电解池的构成 ①有与直流电源相连的两个电极。②电解质溶液（或熔融电解质）。③形成闭合回路。 2．电解池的工作原理 （1）电极反应 ①阳极：连原电池的正极，发生氧化反应 ②阴极：连原电池的负极，发生还原反应 （2）三个“流向” ①电子流向：阳极阴极 ②电流流向：阴极阳极阴极 ③离子流向：阳离子→阴极；阴离子→阳极 （3）电势高低 ①原电池：正极＞负极 ②电解池：阴极＞阳极 3．电极按性质分类 （1）惰性电极：由Pt（铂）、Au（金）、C（石墨）组成的电极 （2）活泼电极：除了Pt、Au以外的其他金属电极 4．阴阳两极上放电顺序 （1）阴极（与电极材料无关）：氧化性强的微粒先放电，放电顺序： （2）阳极（与电极材料有关）： ①若是活性电极作阳极，则活性电极首先失电子，发生氧化反应。 ②若是惰性电极作阳极，放电顺序为： （3）三注意 ①阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是溶液（或熔融电解质）中的阳离子放电。 ②最常用、最重要的放电顺序为阳极：Cl－＞OH－；阴极：Ag+＞Cu2+＞H+。 ③电解水溶液时，K+～Al3+不可能在阴极放电。 六、电解原理的应用 1．电解精炼铜（含Zn、Ni、Fe、Ag、Au、Pt等杂质） （1）电解池的构成 ①粗铜作阳极 ②精铜作阴极 ③硫酸酸化的CuSO4溶液作电解液 （2）电极反应 ①阳极：Zn－2e－Zn2+、Fe－2e－Fe2+、Ni－2e－Ni2+、Cu－2e－Cu2+ ②阴极：Cu2++2e－Cu 2．电镀 （1）电解池的构成 ①镀层金属作阳极 ②被镀物品作阴极 ③含镀层金属离子溶液作电解液 （2）电极反应 ①阳极：Cu－2e－Cu2+ ②阴极：Cu2++2e－Cu _ （3）反应特点 ①不能写出总反应方程式 ②电解过程中原电解质溶液浓度不变 3．电冶炼：制备K、Ca、Na、Mg、Al等活泼金属 （1）炼钠的方法：电解熔融的NaCl ①阳极反应：2Cl－－2e－Cl2↑ ②阴极反应：2Na++2e－2Na ③电解反应：2NaCl2Na+Cl2↑ （2）炼铝的方法：电解熔融的Al2O3 ①阳极反应：2O2－－4e－O2↑ ②阴极反应：Al3++3e－Al ③电解反应：2Al2O34Al+3O2↑ ④不用氯化铝的原因：AlCl3是共价化合物，熔融状态下不导电 ⑤冰晶石的作用：作熔剂，降低氧化铝的熔点，节能 ⑥阳极石墨被氧气腐蚀，需定期更换 4．电解熔融的碳酸钠 （1）阳极反应：2CO32－－4e－O2↑+2CO2↑ （2）阴极反应：2Na++2e－2Na （2）电解反应：2Na2CO34Na+O2↑+2CO2↑ 七、电化学装置中的“桥与膜” 1.盐桥式原电池 ①导电：盐桥中离子的定向迁移构成了电流通路 ②平衡电荷：使由它连接的两溶液保持电中性，使电池能持续提供电流 ③隔离：相互反应的电极和溶液通过盐桥隔离开 2．离子交换膜在电解池中的作用 （1）隔离：将两极区隔离，阻止两极区产生的物质接触 ①防止副反应发生，避免影响所制取产品的质量 ②防止副反应发生，避免引发不安全因素（如爆炸） （2）通透：能选择性的通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用 （3）实例：氯碱工业中阳离子交换膜的作用 ①平衡电荷，形成闭合回路； ②防止Cl2和H2混合而引起爆炸； ③避免Cl2与NaOH反应生成NaClO，影响NaOH的产量； ④避免Cl－进入阴极区导致制得的NaOH不纯。 3．常见的离子交换膜（隔膜） （1）阳离子交换膜：简称阳膜，只允许阳离子通过 （2）阴离子交换膜：简称阴膜，只允许阴离子通过 （3）质子交换膜：只允许氢离子通过 4．含离子交换膜电化学装置的几个区域 （1）原料区 ①主料区：加入原料的浓溶液，流出原料的稀溶液 ②辅料区：加入辅料的稀溶液，流出辅料的浓溶液 （2）产品区：产品中的阴阳离子通过离子交换膜进入该区域 （3）缓冲区：两侧的离子交换膜属性相同，起防漏的保护作用 （4）计算含交换膜电化学装置中某一区域质量变化，注意离子的迁移 装置 问题 根据O2~4e－~4H+，阳极产生lmol O2时，有4mol H+由阳极移向阴极，则阳极溶液的质量减轻32g+4g＝36g 八、多池串联池属性的判断 1．有外接电源的全部都是原电池 2．无明显外接电源的一般只有1个原电池，其余全是电解池 （1）有盐桥的是原电池 （2）有燃料电池的是原电池 （3）能发生自发氧化还原反应的装置为原电池 （4）多个自发，两电极金属性相差最大的为原电池 3．电极的连接顺序：负→阴→阳→阴→…→阳→正 4．串联电路的特点：每一个电极转移的电子数都相等 九、金属腐蚀 1．金属的腐蚀 （1）化学腐蚀 ①反应类型：普通的化学反应 ②特点：无电流产生，电子直接转移给氧化剂 （2）电化腐蚀 ①反应类型：原电池反应 ②特点：有电流产生，电子间接转移给氧化剂 （3）普遍性：两者往往同时发生，电化腐蚀更普遍 2．电化学腐蚀的类型 （1）析氢腐蚀 ①形成条件：水膜酸性较强 ②特点：在密闭容器中气体压强增大 （2）吸氧腐蚀 ①形成条件：形成条件：水膜酸性很弱或呈中性甚至碱性 ②特点：在密闭容器中气体压强减小 （3）特殊性：在酸性条件下，氢前的活泼金属发生析氢腐蚀，氢后的不活泼金属发生吸氧腐蚀 （4）普遍性：吸氧腐蚀更为普遍 3．钢铁吸氧腐蚀的过程 （1）腐蚀过程 ①负极反应：Fe－2e－Fe2+ ②正极反应：2H2O+O2+4e－4OH－ ③电池反应：2Fe+2H2O+O22Fe（OH）2 （2）后续反应 ①氧化反应：4Fe（OH）2+O2+2H2O4Fe（OH）3 ②部分分解：2Fe（OH）3Fe2O3·xH2O +（3－x）H2O （3）铁锈成分：Fe2O3的复杂水合物（Fe2O3·nH2O） （4）铁在无氧条件下的生锈过程：FeFe2+Fe(OH)2 十、金属防护 1．金属的电化学防护 （1）原电池防护法：牺牲阳极的阴极保护法 ①负极：比被保护金属活泼的金属 ②正极：被保护的金属设备 （2）电解池防护法：外加电流的阴极保护法 ①阳极：惰性电极 ②阴极：被保护的金属设备 2．金属腐蚀速率的比较 （1）同一金属：离子浓度大＞离子浓度小＞非电解质 （2）同一电解液 ①电解质浓度越大，金属腐蚀越快 ②电解腐蚀＞原电池腐蚀＞化学腐蚀＞有防护的腐蚀 （3）不同金属、同一电解液：两金属活动性相差越大，活泼金属腐蚀越快 十一、电化学计算 1．电子守恒和电荷守恒列关系式 （1）电子守恒：两极得失电子数相等 ①串联电路各支路转移的电子数相同，按支路算 （2）电荷守恒：1个电子对应1个正电荷或负电荷 （3）常用关系式：O2~4e－~4Ag~2Cu~2H2~2Cl2~4OH－~4H+~Mn+ 2．电化学计算的物理公式 （1）电量公式：Q＝It＝nNAq＝nF （2）电能公式：W＝UIt＝UQ ①n——得失电子的物质的量（mol） ②NA——阿伏加德罗常数（6.02×1023mol－1） ③q——1个电子所带的电量（1.60×10－19C） ④I——电流强度（A） ⑤t——时间（s） ⑥F——法拉弟常数（96500C/mol） ⑦U——电压（V） ⑧W——电能（J） 3．几个注意问题 （1）气体体积相关计算时，必须注明标准状况 （2）计算含交换膜电化学装置中某一区域质量变化，注意离子的迁移 （建议用时：40分钟） 考向01 原电池原理 1．（2025·江苏盐城·阶段练习）如图所示原电池装置中，溶液为稀硫酸，装置如图所示。下列说法正确的是 A．电极X为正极 B．氢气产生在X电极上，SO移向X电极 C．X电极上发生氧化反应，Y电极上发生还原反应 D．电子流动方向为：X电极→导线→Y电极→溶液→X电极 2．（2025·江苏·模拟）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 3．（2025·河南三门峡·单元测试）有a、b、c、d四种金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下，由此可判断这四种金属的活动性顺序是 实验装置 实验现象 a极质量减小，b极质量增大 b极有气体产生，c极无变化 实验装置 实验现象 d极溶解，c极有气体产生 电流从a极流向d极 A．a>b>c>d B．b>c>d>a C．d>a>b>c D．a>b>d>c 考向02 一次电池 4．（2025·江苏淮安·期中）根据原电池原理，人们研制出很多结构和性能各异的化学电池，用来满足不同的用电需要。常见的锌锰干电池的构造如图所示。下列说法正确的是 A．锌筒质量逐渐减小 B．该电池可以反复充放电 C．石墨棒作负极 D．电流从锌筒通过导线流向石墨棒 5．（2025·江苏连云港·期中）科学家设计了锂-空气电池，它直接使用金属锂作负极，让从空气中获得的通过多孔碳电极。该电池具有较高的能量密度(单位质量的电池所放出的能量)。下列关于这种电池的说法正确的是 A．放电时氧气发生氧化反应 B．放电时电子向负极移动 C．放电时电能转化为化学能 D．能量密度高可能是因为锂的相对原子质量小 6．（2025·河南濮阳·阶段练习）新冠肺炎最明显的症状就是出现发热，体温枪能快速检测人体体温，该体温枪所用的电池为一种银锌电池(如下图所示)，该电池的总反应式为：。下列关于该电池的说法正确的是 A．Ag2O电极作正极，发生氧化反应 B．该电池放电时溶液中的K+向Zn电极移动 C．电池工作时，电流从Ag2O电极经过隔板流向Zn电极 D．该电池的负极反应为： 考向03 二次电池 7．（2025·江苏南通·期中）铅蓄电池是常见的二次电池，其结构如下图所示，其中Pb作电池的负极，PbO2作正极。下列关于该电池工作时的说法不正确的是 A．放电时Pb电极上有电子流出 B．放电时PbO2电极失去电子 C．H2SO4是电池的电解质溶液 D．充电时是电能转化为化学能 8．（2025·黑龙江·期中）某充电宝锂离子电池的总反应为xLi＋Li1-xMn2O4LiMn2O4，某手机镍氢电池总反应为NiOOH＋MHM＋Ni(OH)2(M为储氢金属或合金)，有关上述两种电池的说法不正确的是    A．锂离子电池放电时，Li＋向正极迁移 B．镍氢电池放电时，正极的电极反应式：NiOOH＋H2O＋e-=Ni(OH)2＋OH- C．如图表示用锂离子电池给镍氢电池充电 D．锂离子电池充电时，阴极的电极反应式：LiMn2O4-xe-=Li1-xMn2O4＋xLi＋ 9．（2025·江苏南通·模拟预测）一种基于氧化还原靶向反应的液流锂电池如下图所示。氧化还原靶向反应是指通过引入在电解质中具有高溶解度、并与活性物质配对的氧化还原介质，来将活性物质与电极联系起来。这样既可以消除活性物质的溶解度问题，又可以将低溶解度的活性物质储存在液罐中。下列说法不正确的是 A．左侧储罐中滴入含或的溶液会产生蓝色沉淀 B．图示装置可以将电能转化为化学能 C．右侧储罐中如果液体流速下降，可能会有其他多硫离子如等 D．该电池运行结束后需要进行废液处理工作以防污染 考向04 燃料电池 10．（2025·江苏无锡·期末）燃料电池的能量利用率比内燃机高，已应用于汽车中。如图为某燃料电池工作示意图，其中C1和C2均为多孔性纳米电极(不考虑电解质参与电极反应)。下列有关说法不正确的是 A．b口放出气体为CO2 B．质子将由C1电极区经交换膜向C2电极区运动 C．用该电池电解精制铜，当消耗1mol甲醇时，可溶解粗铜中3 molCu D．电池总反应的产物与甲醇燃烧产物一样 11（2025·江苏南京·阶段练习）2022年11月，我国“天舟五号”货运飞船搭载的燃料电池成功完成在轨试验。下列关于氢氧燃料电池的说法不正确的是 A．电池工作时将化学能转化为电能 B．H2在电池的正极发生氧化反应 C．O2反应中得到电子 D．氢气、氧气可通过电解水产生 12．（2025·江苏·阶段练习）一种三室微生物燃料电池的工作原理如图所示，该电池能同时去除有机物、脱氮形成无害气体和水。下列说法不正确的是 A．电极室A与B中生成的与满足关系：2n(N2)=5n(CO2) B．X、Y交换膜能传递 C．c电极上的反应为： D．该微生物燃料电池具有环保、高效、可持续等优点，是一种新型的清洁能源技术 考向05 电解原理及应用 13．（2025·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 14．（2025·江苏扬州·阶段练习）某同学利用甲烷燃料电池设计了一种电解法制取Fe(OH)2的实验装置(如下图所示)，通电后，溶液中产生大量的白色沉淀，且较长时间不变色。下列说法中不正确的是 A．A、B两端都必须用铁作电极 B．可以用NaCl溶液作为电解液 C．电源中的a为正极，b为负极，制取效果较好 D．阴极发生的反应是： 15．（2025·江苏·阶段练习）下列指定反应的离子方程式正确的是 A．用铜电极电解HCl溶液： B．电解精炼粗铜时阳极反应一定是： C．用惰性电极电解溶液： D．钢铁发生吸氧腐蚀或者析氢腐蚀时负极反应为： 考向06 电化学装置中的“桥与膜” 16．（2025·江苏苏州·阶段练习）可以用电解溶液的方法制备，其工作原理如图： 下列说法不正确的是 A．M室发生的电极反应式： B．b膜为阴离子交换膜 C．N室中和的大小关系为 D．理论上每生成产品，阴极室可生成气体(标准状况下) 17．（2025·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 A．A B．B C．C D．D 18．（2025·江苏·阶段练习）2019年诺贝尔化学奖颁给了三位为锂离子电池发展作出重要贡献的科学家。钴酸锂(LiCoO2)电池的工作原理如图所示，电解质为只能传导 Li+的高分子材料，隔膜只允许特定的离子通过，电池的反应式为：LixC6+Li1-xCoO22C6+LiCoO2。下列说法中正确的是 A．充电时Li+由A极区域移向B极区域 B．放电时，B为正极，电极反应式为Li1-xCoO2+xLi++xe -=LiCoO2 C．充电时，A为阴极，发生氧化反应C6+xLi++xe-=LixC6 D．废旧钴酸锂(LiCoO2)电池进行“放电处理"使锂进入石墨中而有利于回收 19．（2025·江苏·期末）电催化还原CO2可实现捕捉并将其转化为燃料CO，其工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．Co-N-C/P电极与直流电源的正极相连 B．溶液中H+通过质子交换膜向石墨电极一侧移动 C．Co-N-C/P电极发生的反应为： D．工作过程中石墨电极周围溶液的pH不变 20．（2025·重庆·模拟预测）利用双极膜电渗析法(BMED)进行碳吸收，采用双极膜、阳离子交换膜、阴离子交换膜，通过隔板分离成盐室(NaCl溶液)、碱室( 溶液)、酸室( HCl溶液)、极室( 溶液)，实验装置如图所示。接通电源，调至实验设置电流，开始循环并向碱室通入制备和溶液，忽略各室溶液的体积变化。下列说法错误的是 A．M连接电源负极，相同条件下，电极M，N产生气体的体积比为2：1 B．a膜、b膜、c膜分别为阳离子交换膜、双极膜、阴离子交换膜 C．极室、盐室的pH保持不变，酸室pH减小，碱室的pH可能增大 D．当酸室产生0.4mol HCl时，双极膜电离出的数目为 考向07 电化学腐蚀 21．（2025·全国·课后作业）下列有关金属腐蚀的说法不正确的是 A．镀层破损的白铁皮(镀锌)比马口铁(镀锡)更易被腐蚀 B．电解精炼粗铜时，阳极减少的质量与阴极增加的质量不一样 C．用氯化铁溶液腐蚀铜板制作印刷电路板 D．铝片经过浓硫酸处理后表面生成致密的氧化膜可保护铝 22．（2025·江苏连云港·期末）铜板上的铁铆钉暴露在空气中，表面被潮湿空气或雨水浸润容易生锈，腐蚀原理如图所示，下列说法正确的是 A．铜板上的电极反应： B．腐蚀过程中电子从铁移向铜 C．当有生成时，水膜中释放 D．铁铆钉腐蚀过程中化学能全部转化为电能 23．（2025·江苏·期中）在潮湿的深层土壤中钢管主要发生厌氧腐蚀，有关厌氧腐蚀的机理有多种，其中一种理论认为厌氧细菌可促使与反应生成，加速钢管腐蚀，其反应原理如图所示。下列说法正确的是 A．正极反应式为 B．钢管腐蚀的产物中仅含有FeS C．向钢中加入Cu制成合金可减缓钢管的腐蚀 D．与反应可表示为 考向08 金属防护 24．（2025·江苏苏州·阶段练习）金属腐蚀会对设备产生严重危害，腐蚀快慢与材料种类、所处环境有关。下图为两种对海水中钢闸门的防腐措施示意图，下列说法正确的是 A．图1、图2中，阳极材料本身均失去电子 B．图1、图2中钢闸门均为电子输入的一端 C．图1、图2中钢闸门上均主要发生了反应： 2H++2e-=H2↑ D．图1是外加电流法，图2是牺牲阳极法 25．（2025·全国·检测）下列关于金属的腐蚀与防护说法正确的是 A．图①中往电极区滴入2滴铁氰化钾溶液，溶液中产生蓝色沉淀 B．图②中铁丝不易生成 C．图③中金属比铁活泼，防护过程中电子流入金属 D．图④中钢铁闸门连接电源的正极可减缓其腐蚀速率 26．（2025·江苏南京·阶段练习）下列叙述中正确的是 A．铁质管道与锌用导线相连(如图所示)可防止管道被腐蚀 B．电解精炼铜时，若阳极有3.2g铜溶解，则阴极得电子数为0.1mol C．合成氨生产中将NH3液化分离，正反应速率增大、逆反应速率减少 D．反应NH3(g)+HCl(g)=2NH3Cl(s)在室温下能自发进行，该反应>0 1．（2025·广东·期中）一种高性能的碱性硼化钒()一空气电池如下图所示。电池的总反应为： 该电池工作时 (1)电子由 电极经外电路流向 电极(选填“正”、“负”)。 (2)正极室溶液的pH ，负极室溶液的pH (选填“升高”、“降低”或“不变”)。 (3)书写电极反应方程式： 。 (4)a秒时，有0.112L(标准状况)参与反应，则有 通过阴离子交换膜移到负极。外电路有 mol电子通过，电流为 A．(附：电子电量：) (5)类似的，以KOH溶液为离子导体，构成燃料电池，写出正极反应方程式 。 2．（2025·河北邢台·期中）回收利用工业废气中的和并制备甲酸(HCOOH)，实验原理示意图如下。 回答下列问题： (1)电极M连接电源的 (填“正极”或“负极”)。 (2)离子交换膜只允许 通过(填离子符号)。 (3)装置a中发生反应的离子方程式为 。 (4)参与的电极反应式为 。 (5)若电源采用铅蓄电池，理论上处理气体电源内部会转移 ，生成 。 (6)若电源采用碱性甲醇(C)燃料电池，则电池的负极电极反应式为 ；当消耗最终制得甲酸时，电流效率为 。(电流效率定义为实际产量除以理论产量的百分比) 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$