热点题型04 电化学及其应用-2025年高考化学【热点·重点·难点】专练（上海专用）

热点题型04 电化学及其应用 1．原电池工作原理 2．电解池工作原理 3．三类电池电极反应式的书写 (1)燃料电池(以CH3OH燃料电池为例，体会不同介质对电极反应的影响) 质子交换膜(酸性) H＋ 总反应：2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O 正极 O2＋4e－＋4H＋===2H2O 负极 CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋ 碱性燃料电池 OH－ 总反应：2CH3OH＋3O2＋4OH－===2CO＋6H2O 正极 O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 负极 CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O 固态氧化物燃 料电池 O2－ 总反应：2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O 正极 O2＋4e－===2O2－ 负极 CH3OH－6e－＋3O2－===CO2↑＋2H2O (2)一次电池 锌电池 锌银电池 总反应：Ag2O＋H2O＋Zn=== Zn(OH)2＋2Ag 正极 Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－ 负极 Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2 锌锰 干电池 总反应：Zn＋2MnO2＋H2O===ZnO＋2MnOOH 正极 MnO2＋e－＋H2O===MnOOH＋OH－ 负极 Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O 镁电池 (新型) Mg­H2O2 总反应：H2O2＋2H＋＋Mg===Mg2＋＋2H2O 正极 H2O2＋2H＋＋2e－===2H2O 负极 Mg－2e－===Mg2＋ Mg­AgCl 总反应：Mg＋2AgCl===2Ag＋MgCl2 正极 2AgCl＋2e－===2Cl－＋2Ag 负极 Mg－2e－===Mg2＋ (3)充电(可逆)电池 镍电池(传统) 总反应：NiO2＋Fe＋2H2OFe(OH)2＋Ni(OH)2 正极 NiO2＋2e－＋2H2O===Ni(OH)2＋2OH－ 负极 Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2 阳极 Ni(OH)2＋2OH－－2e－===NiO2＋2H2O 阴极 Fe(OH)2＋2e－===Fe＋2OH－ 锂离子 电池 (新型) 总反应：Li1－xCoO2＋LixC6LiCoO2＋C6(x<1) 正极 Li1－xCoO2＋xe－＋xLi＋===LiCoO2 负极 LixC6－xe－===xLi＋＋C6 阳极 LiCoO2－xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋ 阴极 xLi＋＋xe－＋C6===LixC6 4．可逆电池解题模型 关系图示 解题模型 例：xMg＋Mo3S4MgxMo3S4 5．金属的腐蚀与防护 (1)金属的腐蚀(以钢铁的腐蚀为例进行分析) 类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 条件 水膜酸性较强(pH≤4.3) 水膜酸性很弱或呈中性 电极 反应 负极 Fe－2e－===Fe2＋ 正极 2H＋＋2e－===H2↑ O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 总反应式 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2 联系 吸氧腐蚀更普遍 (2)金属的防护 (建议用时：30分钟) 考点1 原电池原理与新型电源 1．(2025·上海市第二中高三上学期期中)(双选)科学家将金属Li和FeS2组成电池，电池工作时电解质中的发生定向迁移，则( ) A．FeS2在电池中做正极 B．电池工作时产生Fe3+离子 C．该装置组成了一个电解池 D．电池工作时Li+向FeS2电极迁移 2．(2024·上海市黄浦区高三下学期二模)以电池级碳酸锂为基础原料，可制备钴酸锂(LiCoO2)离子电池，之所以能够实现电能与化学能的互相转换，是通过锂离子与电子在正负极活性物质之间的嵌入和脱出实现的。 钴酸锂离子电池的总反应为：Li1-xCoO2＋LixC6LiCoO2＋6C(石墨)，以下说法错误的是( ) A．放电时，正极的电极方程式是Li1-xCoO2＋xLi+＋xe-=LiCoO2 B．隔膜是正离子交换膜 C．充电时，锂离子的移动方向是A→B D．充电时，若转移1mole-，石墨电极将增重7xg 3．(2024·上海市南汇中学高三上学期月考)2022年北京冬奥会期间，赛区内使用了氢燃料清洁能源车辆，某氢氧燃料电池工作如图所示。下列说法不正确的是( ) A．此电池反应为自发的氧化还原反应 B．电极b表面反应为：O2＋4e−＋2H2O=4OH− C．电池工作过程中K+向负极迁移 D．氢氧燃料电池将化学能转化为电能的转化率高于火力发电，提高了能源利用率 4．(2024·上海市青浦高级中学高三上学期质量检测)某种锂离子二次电池的总反应为，装置如图所示： a极材料为金属锂和石墨的复合材料。下列说法错误的是( ) A．图中e-及Li+移动方向说明该电池处于放电状态 B．该电池可选择含Li+的水溶液作离子导体 C．充电时，a极连接外接电源的负极 D．充电时，b极电极反应为LiFePO4-e-=FePO4+Li+ 5．(2025·上海市杨浦高级中学高三上学期期中)利用微生物燃料电池处理某工业废水，工作原理如图所示。 (1)该装置工作时，下列说法正确的是______。 A．此是电能转化为化学能 B．电极b区附近溶液pH基本保持不变 C．电池工作时，H+通过质子交换膜，从正极向负极移动 D．当电路中有0.5mol电子发生转移，则有1mol的通过质子交换膜 (2)写出电极a表面发生的电极反应 。 (3)利用微生物燃料电池处理某工业废水的优点是 。 6．(2025·上海市南洋中学高三上学期期中)二氧化硫—空气质子交换膜燃料电池实现了制硫酸、发电、环保三位一体的结合，原理如图所示。 (1)电极a附近发生的电极反应为 。 (2)相同条件下，放电过程中消耗的SO2和O2的体积比为___________。 A．1：2 B．2：1 C．1：4 D．4：1 7．(2025·上海市三林中学高三上学期期中)利用如下图所示装置，探究Ag+氧化I–的反应。 (1)图中盐桥中的电解质可用 。 A．KCl B．KNO3 C．Fe2(SO4)3 (2)闭合K，电流计指针偏转。“石墨2”作___________。 A．阴极 B．阳极 C．正极 D．负极 8．(2025·上海市格致中学高三上学期月考)燃料电池能大幅度提高能的转化率。某种采用固体氧化物电解质的氢氧燃料电池结构如图所示。 已知电极甲的电极反应式为O2+4e-=2O2-，写出电极乙的电极反应式 。电池工作时，固体电解质中向负极迁移的微粒是 (填微粒符号)。 9．(2025·上海市闵行中学高三上学期(等级)学科学情调研卷)利用NH3的燃烧反应能设计成燃料电池，其工作原理如下图所示。电极b为 极(填电极名称)，电极a上的电极反应式为 。 10．(2025·上海市川沙中学高三上学期期中)甲醇燃料电池以甲醇为燃料，其工作原理示意图如下： (1)判断b电极是 极。 (2)写出a极反应式 。 考点2 电解原理及其应用 11．(2025·上海交通大学附属中学高三上学期阶段测试)(双选)如图装置可实现将转化为，并获得溶液。下列说法错误的是( ) A．为太阳能电池的正极 B．该装置可实现多种能量之间的转化 C．电极的电极反应为CO2+2e-+2H+=CO+H2O D．当有1molCO2参与反应时，外电路中通过2NA个电子、质子交换膜透过NA个H+ 12．(2025·上海市曹杨第二中学高三上学期期中)(双选)戴维改用萤石(主要成分为氟化钙)制成的容器进行电解，腐蚀的问题终于得到解决。如图是他使用的电解装置，对于他的实验说法正确的是( ) A．戴维的装置使用盐桥，有效地将阴、阳极气体产物分开收集 B．戴维的装置最终无法制得F2 C．电解时，K+向阳极区移动，F-向阴极区移动 D．通电一段时间后，中间池中的减小 13．(2025·上海市控江中学高三上学期期中)燃煤烟气脱硫脱氮对解决雾霾污染很重要。下图是4种电化学烟气净化装置。 (2)该装置工作时电极I为 极，写出该电极上的反应方程式 。 14．(2025·上海市建平中学高三上学期月考)在酸性溶液中，间接电化学法可对NO进行无害化处理，其工作原理如图所示。 (1)阳极反应式为： 。 (2)为使电解产物全部转化为，需要补充物质A，A是 。 15．(2025·上海市南洋模范中学高三上学期期中)工业上制备H2S2O8的流程之一如下： (1)电解时阳极的电极反应式为 。 (2)阳极材料能否用铜丝代替铂丝？ (选填“能”或“不能”)，说明理由 。 16．(2025·上海市文建中学高三上学期月考)氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱和氯的含氧酸盐等系列化工产品。下图是离子交换膜法电解食盐水的示意图，图中的离子交换膜只允许正离子通过。 (1)写出电解饱和食盐水的化学方程式 。 (2)写出阴极的电极反应式 。 (3)离子交换膜的作用为 、 。 (4)精制饱和食盐水从图中 位置补充，氢氧化钠溶液从图中 位置流出。(选填“a”、“b”、“c”或“d”) 17．(2025·上海市七宝中学高三上学期期中)常温常压下电解法合成氨的原理如图所示。 (1)阴极生成氨的电极反应式为 。 (2)阳极氧化产物只有O2。电解时实际生成的的总量远远小于由理论计算所得的量，结合电极反应式解释原因： 。 18．(2025·上海市延安中学高三上学期质量调研)近年来，随着聚酯工业的快速发展，氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。因此，将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。 在传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上，科学家最近采用碳基电极材料设计了一种新的工艺方案，主要包括电化学过程和化学过程，如下图所示： (6)写出电化学过程中阴极发生的半反应： ；电路中转移1mol电子，需消耗氧气 L(标准状况)。 19．(2025·上海市奉贤中学高三上学期期中)科学家采用碳基电极材料，发展了HCl向Cl2转化的新方法，其原理如图： (1)电源a极为 极 A．正 B．负 (2)当电路中有0.05mol电子转移时，理论上消耗的O2体积在标准状况下为 L。 20．(2025·上海市民办育辛高级中学高三上学期期中)工业电解饱和食盐水制备烧碱时需要阻止OH-移向阳极，下图采用正离子交换膜将两极溶液分开。 (1)C是电源 极。 (2)电解一段时间后， 由A口导出。阴极附近碱性增强的原因 (用电极反应式表示)。 考点3 金属的腐蚀与防护 21．(2025·上海市文建中学高三上学期月考)结合下图判断，下列叙述正确的是( ) A．Ⅰ 和 Ⅱ中正极均被保护 B．Ⅰ 和 Ⅱ中负极反应均是Fe-2e-=Fe2＋ C．Ⅰ 和 Ⅱ中正极反应均是O2＋2H2O＋4e-=4OH- D．Ⅰ 和 Ⅱ中均有Fe3＋生成 22．(2025·上海师范大学附属嘉定高级中学高三上学期第一次学业检测)如图装置可以模拟铁的电化学防护。 (1)X为碳棒时，当开关K置于N处，该方法为 保护法。 (2)在实践中，可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀，若要镀铜，该装置要做哪些改变？ 。 (3)装置中开关K置于M处，若X为棒，可减缓铁的腐蚀___________。 A．Cu B．Zn C．C D．Sn 23．(2024·上海市南汇中学高三上学期期中)利用如表实验探究铁钉在不同溶液中的吸氧腐蚀： 实验装置 实验编号 浸泡液 pH ① 1.0 mol·L-1 NH4Cl 5 ② 0.5 mol·L-1 (NH4)2SO4 5 ③ 1.0 mol·L-1 NaCl 7 ④ 0.5 mol·L-1 Na2SO4 7 氧气浓度随时间的变化 (1)实验①~④中，正极反应式 (填“相同”或“不同”)。 (2)比较①和 ，可以得到结论：在300min内， ，铁钉的平均吸氧腐蚀速率增大。 (3)判断60 min内，Cl-是否属于影响吸氧腐蚀速率的主要因素 ？说明理由 。 24．(2025·上海市杨浦高级中学高三上学期测试)海水资源丰富，但也会给生产、生活带来困扰，阅读下图，回答问题： (1)氯碱工业能耗大，通过如下图的改进，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 (2)下图中铁棒含碳量为10.8%，海水pH约为8.1，没入一段时间之后发现，越靠近烧杯底部发生电化学腐蚀就越轻微，简述其原因是 ，正极的电极反应式为： 。 (3)下图所示的方案可以降低铁闸门的腐蚀速率，下列判断正确的是___________。 A．若X为导线，Y可以是锡 B．若X为导线，铁闸门上的电极反应式为Fe-2e-=Fe2+ C．若X为直流电源，铁闸门做负极 D．若X为直流电源，Y极上发生氧化反应 25．(2025·上海市晋元高级中学高三上学期期中)湿法炼铅可用方铅矿(主要成分为PbS)作原料，在制备金属铅的同时，还可制得硫黄，相对环保。湿法炼铅的工艺流程如下： (5)操作a为加适量水稀释并冷却，该操作有利于PbCl2的析出，从平衡移动的角度分析可能的原因 。 将溶液3和滤液2分别置于如图所示电解装置的两个极室中，可制取金属铅并使浸取液中的FeCl3再生。 (6)溶液3主要溶质是Na2[PbCl4]，其化学名称应为_______。 A．四氯化铅合钠 B．四氯合铅酸钠 C．四氯酸铅钠 D．氯铅化钠 (7)溶液3应置于 中。 A．阳极室 B．阴极室 (8)获得金属铅的电极反应式为 。 (9)简述滤液2电解后再生为FeCl3的原理 。 26．(2025·上海师范大学附属中学高三上学期期中)以MnSO4溶液为原料，用图1装置(，均为情性电极)同步制备Mn和MnO2。 (5)a是 极，交换膜B是 (选填“阳”或“阴”)离子交换膜。写出左室电极反应式 。 (6)结合离子交换膜的类型，解释中间室产生较浓硫酸的原因： 。 (7)图1中b电极上Mn的电解效率与溶液pH的关系如图2所示。随pH的增大，电解效率先增大后减小的原因是 。 27．(2025·上海市第二中学高三上学期期中考试)为减少火力发电时SO2的排放，燃煤中的FeS2杂质需要在燃烧前去除，采用电解法可将煤浆中的FeS2转化为溶液中的离子，原理如下图。 (1)分析原理图可知，石墨A为电解池的_______。 A．阳极 B．阴极 C．正极 D．负极 (2)书写石墨A上发生的电极反应式： 。 (3)若电解过程中有1mol的Mn2+转化为Mn3+，理论上石墨B上产生的H2体积为 L(标况下)。电解过程中，发现石墨B上产生H2的物质的量小于理论值，试分析可能的原因： 。 28．(2025·上海市复旦大学附属中学高三上学期阶段性教学质量评估)使用电化学方法能够对CO2进行吸收。利用活泼金属与二氧化碳的反应，能够构建金属-CO2电池，其中一种Li-CO2电池的模型如下图所示：(图中Li2CO3是固体) (1)下列有关该原电池的说法中，正确的是_______。(不定项) A．该原电池工作时，电子由正极向负极移动 B．在该原电池中，b电极作为正极 C．原电池工作时，正离子向正极方向移动 D．原电池工作时，b电极发生氧化反应 (2)写出该原电池的正极反应式： 。 (3)原电池中每转移1 mol电子，能够吸收 molCO2。 29．(2025·上海市南洋中学高三上学期学习能力诊断测)一种肼(N2H4)燃料电池的工作原理如图所示。 (1)a极的电极反应式为 ； (2)电池中Fe2+→Fe3+的离子方程式为 。 (3)若利用该电池电解饱和食盐水，当消耗3.2gN2H4时，将产生氢气 mol。 30．(2025·上海市杨浦高级中学高三上学期测试)燃料电池能量转化率高，在各领域具有广阔的发展前景。某同学用NO-空气质子交换膜燃料电池探究将雾霾中的、转化为的原理。 (1)下列说法正确的是___________。 A．甲、乙装置中NO均被氧化 B．石墨(II)做阳极 C．标准状况，若甲中消耗5.6LO2，则乙中一共转化SO2和NO 15.68L D．该装置中电子的转移方向为Pt(Ⅰ)→石墨(II)→电解质溶液→石墨(Ⅰ)→Pt(II) (2)写出Pt(Ⅰ)电极发生的电极反应式 。 31．(2024·上海市南汇中学高三上学期期中)如图所示，某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理。其中乙装置中X为正离子交换膜。 (1)下列关于乙装置氯碱工业的说法错误的是___________。 A．Fe做阴极，电极反应为：2H+-2e-=H2↑ B．使用的正离子交换膜阻止负离子OH-和气体通过，使生成的NaOH更纯 C．碳棒作阳极，产生的气体主要是Cl2 D．若用此装置电解熔融状态的NaCl，可以制得金属钠 (2)丙装置可将含有Fe、Zn、Ag、Pt等杂质的粗铜精炼提纯，下列说法正确的是___________。 A．电解过程中，阳极减少的质量与阴极增加的质量相等 B．精铜做阳极，该电极上发生氧化反应 C．CuSO4溶液的浓度保持减小 D．杂质都将以单质的形式沉淀到池底 (3)①通入氧气的电极为 (填“正极”成“负极”)；甲烷发生的电极反应为 。 ②若在标准状况下，有2.24L氧气参加反应，乙装置中生成氢气的分子数为 ，丙装置中阴极析出铜的质量为 g。 32．(2025·上海市华东师范大学附属周浦中学高三上学期期中)为简便起见，原电池可用电池符号表示。习惯上把负极材料写在左边，正极材料写在右边，溶液中与电极反应相关的离子写中间，以║表示盐桥，以┃表示相界面，半电池中不同物质以“，”隔开，一般需要标明离子的浓度。例如下图铜锌原电池的符号为：(—) Zn┃Zn2+ (c1)║Cu2+ (c2)┃Cu (+)； 而反应2Fe3+ + Sn2+=2Fe2+ + Sn4+组成的原电池的符号可为：(—) Pt┃Sn4+ (c1)，Sn2+ (c2)║Fe3+ (c3)，Fe2+ (c4)┃Pt (+)； (1)请根据图中KMnO4(H+)和FeSO4组成的原电池示意图写出该电池的符号(无需写出离子浓度) (2)根据电池符号：(—) Cu┃Cu2+ (c1)║Fe3+(c2)，Fe2+(c3)┃Pt (+) 写出该电池的总反应式 。 (3)微生物燃料电池(如图所示)是利用大肠杆菌、丁酸梭菌等产电菌把有机物中化学能转化为电能的装置，在有机废水处理等诸多领域有良好的应用前景。下列关于该电池的说法错误的是_______。 A．负极反应为C6H12O6 + 6H2O -24e-= 6CO2 + 24H+ B．质子通过交换膜从左室移向右室 C．微生物燃料电池反应条件较温和，产电菌等微生物促进了电子的转移 D．用电器中每通过1mol电子，就会有0.5 mol 氧气参与反应 17 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LixC6－xe－===xLi＋＋C6 阳极 LiCoO2－xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋ 阴极 xLi＋＋xe－＋C6===LixC6 4．可逆电池解题模型 关系图示 解题模型 例：xMg＋Mo3S4MgxMo3S4 5．金属的腐蚀与防护 (1)金属的腐蚀(以钢铁的腐蚀为例进行分析) 类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 条件 水膜酸性较强(pH≤4.3) 水膜酸性很弱或呈中性 电极 反应 负极 Fe－2e－===Fe2＋ 正极 2H＋＋2e－===H2↑ O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 总反应式 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2 联系 吸氧腐蚀更普遍 (2)金属的防护 (建议用时：30分钟) 考点1 原电池原理与新型电源 1．(2025·上海市第二中高三上学期期中)(双选)科学家将金属Li和FeS2组成电池，电池工作时电解质中的发生定向迁移，则( ) A．FeS2在电池中做正极 B．电池工作时产生Fe3+离子 C．该装置组成了一个电解池 D．电池工作时Li+向FeS2电极迁移 【答案】AD 【解析】根据金属Li和FeS2组成电池，电池工作时电解质中的Li+发生定向迁移可知，放电时 Li 失电子发生氧化反应，则 Li 是负极，电极反应式为Li-e-=Li+，FeS2为正极，正极反应式为FeS2+4e-= Fe+2S2-。A项，FeS2在电池中做正极，A正确；B项，电池工作时产生铁单质，B错误；C项，该装置组成了一个原电池，C错误；D项，电池工作时阳离子向正极移动，Li+向FeS2电极迁移，D正确；故选AD。 2．(2024·上海市黄浦区高三下学期二模)以电池级碳酸锂为基础原料，可制备钴酸锂(LiCoO2)离子电池，之所以能够实现电能与化学能的互相转换，是通过锂离子与电子在正负极活性物质之间的嵌入和脱出实现的。 钴酸锂离子电池的总反应为：Li1-xCoO2＋LixC6LiCoO2＋6C(石墨)，以下说法错误的是( ) A．放电时，正极的电极方程式是Li1-xCoO2＋xLi+＋xe-=LiCoO2 B．隔膜是正离子交换膜 C．充电时，锂离子的移动方向是A→B D．充电时，若转移1mole-，石墨电极将增重7xg 【答案】D 【解析】放电过程为原电池，Li1- xCoO2转化为LiCoO2，钴元素化合价升高，发生得电子还原反应，为正极，LixC6转化为C(石墨)发生失电子氧化反应，为负极；根据电子由负极沿导线移向正极，通过图中电子流向可知，A为正极，B为负极。A项，Li1- xCoO2为正极，正极的电极方程式是Li1- xCoO2+ xLi+xe-= LiCoO2，A正确；B项，从图中可看出，放电时，Li+通过隔膜从右侧移向左侧，故隔膜为阳离子交换膜，B正确；C项，充电时，正极A接电源的正极作阳极，负极B接电源的负极作阴极，Li+向阴极移动，故Li+的移动方向是A→B，C正确；D项，充电时，石墨电极发生xLi＋+6C+ xe-= LixC6，石墨转化为LixC6质量增加的为Li+的质量，若转移1mole-，电极增重7g，D错误；故选D。 3．(2024·上海市南汇中学高三上学期月考)2022年北京冬奥会期间，赛区内使用了氢燃料清洁能源车辆，某氢氧燃料电池工作如图所示。下列说法不正确的是( ) A．此电池反应为自发的氧化还原反应 B．电极b表面反应为：O2＋4e−＋2H2O=4OH− C．电池工作过程中K+向负极迁移 D．氢氧燃料电池将化学能转化为电能的转化率高于火力发电，提高了能源利用率 【答案】C 【解析】由图可知，电极a为负极，电极反应式为H2−2e−＋2OH−=2H2O，电极b为正极，电极反应式为O2＋4e−＋2H2O=4OH−。A项，此电池为原电池原理，反应为自发的氧化还原反应，故A正确；B项，电极b为正极，电极反应式为O2＋4e−＋2H2O=4OH−，故B正确；C项，原电池工作时，阴离子向负极移动，K+移向正极，故C错误；D项，氢氧燃料电池将化学能转化为电能，能量损失少，转化率高于火力发电，提高了能源利用率，故D正确；故选C。 4．(2024·上海市青浦高级中学高三上学期质量检测)某种锂离子二次电池的总反应为，装置如图所示： a极材料为金属锂和石墨的复合材料。下列说法错误的是( ) A．图中e-及Li+移动方向说明该电池处于放电状态 B．该电池可选择含Li+的水溶液作离子导体 C．充电时，a极连接外接电源的负极 D．充电时，b极电极反应为LiFePO4-e-=FePO4+Li+ 【答案】B 【解析】A项，锂为负极，电子由负极经导线流向正极，根据e-及Li+移动方向，说明该电池处于放电状态，故A正确；B项，锂能与水反应，该电池不能选择含Li+的水溶液作离子导体，故B错误；C项，放电时，a为负极、b为正极，充电时，a作阴极，a极连接外接电源的负极，故C正确；D项，充电时，b是阳极失电子发生氧化反应，b极电极反应为LiFePO4-e-=FePO4+Li+，故D正确；故选B。 5．(2025·上海市杨浦高级中学高三上学期期中)利用微生物燃料电池处理某工业废水，工作原理如图所示。 (1)该装置工作时，下列说法正确的是______。 A．此是电能转化为化学能 B．电极b区附近溶液pH基本保持不变 C．电池工作时，H+通过质子交换膜，从正极向负极移动 D．当电路中有0.5mol电子发生转移，则有1mol的通过质子交换膜 (2)写出电极a表面发生的电极反应 。 (3)利用微生物燃料电池处理某工业废水的优点是 。 【答案】(1)B (2) H2S-8e-+4H2O= SO42-+10H＋ (3)反应条件温和，利用率高，产物无污染 【解析】(1)A项，根据题目可知，该装置为微生物燃料电池，将化学能转变为电能，A错误；B项，电极b为正极，电极反应式为：O2＋4H＋＋4e-=2H2O，消耗的H+由质子交换膜交换而来，b极区的离子未发生改变，所以溶液pH基本保持不变，B正确；C项，在原电池中，阳离子从负极区向正极区移动，所以电池工作时，H+通过质子交换膜，从负极向正极移动，C错误；D项，原电池内外电路转移的电子数相等，所以当电路中有0.5mol电子发生转移，有0.5mol H+通过质子交换膜，D错误；故选B。(2)电极a为正极，是H2S在硫氧化菌作用失去电子转化为SO42-，电极反应式为：H2S-8e-+4H2O= SO42-+10H＋。(3)利用微生物燃料电池处理某工业废水，在室温下进行，条件温和；反应过程中产物无污染，利用率高，故利用微生物处理工业废水的优点为：反应条件温和，利用率高，产物无污染(其他合理答案也可)。 6．(2025·上海市南洋中学高三上学期期中)二氧化硫—空气质子交换膜燃料电池实现了制硫酸、发电、环保三位一体的结合，原理如图所示。 (1)电极a附近发生的电极反应为 。 (2)相同条件下，放电过程中消耗的SO2和O2的体积比为___________。 A．1：2 B．2：1 C．1：4 D．4：1 【答案】(1)SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+ (2)B 【解析】(1)由装置图可知，左边电极上二氧化硫失电子发生氧化反应生成硫酸根离子，电极反应式为：SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+，右边电极上氧气得电子生成水，电极反应式为：O2＋4H＋＋4e-=2H2O。(2)由正负极的电极反应式可知，电池的总反应为：2SO2+O2+2H2O=2H2SO4，故体积比为2∶1，故选B。 7．(2025·上海市三林中学高三上学期期中)利用如下图所示装置，探究Ag+氧化I–的反应。 (1)图中盐桥中的电解质可用 。 A．KCl B．KNO3 C．Fe2(SO4)3 (2)闭合K，电流计指针偏转。“石墨2”作___________。 A．阴极 B．阳极 C．正极 D．负极 【答案】(1)B (2)C 【解析】(1)原电池中盐桥起到平衡电解质溶液中的电荷和构成闭合回路的作用。根据图中电解质溶液有硝酸银、碘化钾，可知盐桥中电解质应为硝酸钾溶液，能平衡电荷且不与碘化钾及硝酸银溶液反应，KCl中Cl-会和Ag+反应生成AgCl沉淀，Fe2(SO4)3电离产生的铁离子会和碘离子反应生成碘单质，故选B；(2)装置中Ag+得电子发生还原反应，原电池正极发生还原反应，则闭合K，电流计指针偏转，构成原电池，且“石墨2”作正极，故选C。 8．(2025·上海市格致中学高三上学期月考)燃料电池能大幅度提高能的转化率。某种采用固体氧化物电解质的氢氧燃料电池结构如图所示。 已知电极甲的电极反应式为O2+4e-=2O2-，写出电极乙的电极反应式 。电池工作时，固体电解质中向负极迁移的微粒是 (填微粒符号)。 【答案】H2+O2--2e-=H2O O2- 【解析】由题干氢氧燃料电池结构图可知，电极甲为通入O2，电极反应为O2+4e-=2O2-，发生还原反应，即为正极，在电极乙为负极，发生氧化反应，电极反应为：H2-2e-+O2-=H2O，原电池内部阴离子流向负极，阳离子移向正极，该电池工作时，在固体电解质中移动的微粒是负离子即O2-。 9．(2025·上海市闵行中学高三上学期(等级)学科学情调研卷)利用NH3的燃烧反应能设计成燃料电池，其工作原理如下图所示。电极b为 极(填电极名称)，电极a上的电极反应式为 。 【答案】正 2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O 【解析】燃料电池中，通入燃料的一极为负极，通入氧气的一极为正极，故电极b为正极，电极a为负极，发生氧化反应，结合电解质溶液为NaOH溶液，则a电极上的电极反应式为：2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O。 10．(2025·上海市川沙中学高三上学期期中)甲醇燃料电池以甲醇为燃料，其工作原理示意图如下： (1)判断b电极是 极。 (2)写出a极反应式 。 【答案】(1)正 (2)CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+ 【解析】(1)由图可知，O2在b电极得到电子生成H2O，b电极是正极。(2)由图可知，CH3OH在a电极失去电子生成CO2，根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极方程式为：CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+。 考点2 电解原理及其应用 11．(2025·上海交通大学附属中学高三上学期阶段测试)(双选)如图装置可实现将转化为，并获得溶液。下列说法错误的是( ) A．为太阳能电池的正极 B．该装置可实现多种能量之间的转化 C．电极的电极反应为CO2+2e-+2H+=CO+H2O D．当有1molCO2参与反应时，外电路中通过2NA个电子、质子交换膜透过NA个H+ 【答案】CD 【解析】该装置有太阳能电池为电源、为电解池，总反应为，其中C元素的化合价降低、Cl元素的化合价升高，CO2发生得电子的还原反应生成CO，装置图中电极X为阴极，电极反应为CO2+2e-+2H+=CO+H2O，电极Y为阳极，电极反应为Cl- -2e-+H2O=ClO-+2H+，与阴极相接的为电源负极，b为负极，与阳极相接的为电源正极，即a为正极。A项，根据上述分析可知：a为正极，b为负极，故A项正确；B项，该装置有太阳能电池为电源，太阳能电池将太阳能转化为电能，实现了CO2与NaCl电解生成CO和NaClO，电能转化为化学能，该装置工作时，至少实现了三种能量形式的转化，故B项正确；C项，装置图中电极X为阴极，电极反应为CO2+2e-+2H+=CO+H2O，故C项错误；D项，X是阴极，阴极反应为CO2+2e-+2H+=CO+H2O，1molCO2参与反应外电路通过2NA个电子，质子交换膜通过2NA个H+，故D项错误；故选CD。 12．(2025·上海市曹杨第二中学高三上学期期中)(双选)戴维改用萤石(主要成分为氟化钙)制成的容器进行电解，腐蚀的问题终于得到解决。如图是他使用的电解装置，对于他的实验说法正确的是( ) A．戴维的装置使用盐桥，有效地将阴、阳极气体产物分开收集 B．戴维的装置最终无法制得F2 C．电解时，K+向阳极区移动，F-向阴极区移动 D．通电一段时间后，中间池中的减小 【答案】AB 【解析】由图可知，与直流电源正极相连的萤石电极为电解池的阳极，水分子在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，右侧电极为阴极，氢离子在阴极得到电子发生还原反应生成氢气。A项，由图可知，戴维的装置使用盐桥，可以有效地将阴、阳极气体产物分开收集，故A正确；B项，戴维的装置在阳极区制得氧气，阴极区制得氢气，无法制得氟气，故B正确；C项，电解时，盐桥中氟离子向阳极区移动，钾离子向阴极区移动，故C错误；D项，电解时，右侧盐桥中的氟离子移向中间池，左侧盐桥的钾离子移向中间池，故中间池中由HF水溶液变为HF、KF的混合溶液，pH变大，故D错误；故选AB。 13．(2025·上海市控江中学高三上学期期中)燃煤烟气脱硫脱氮对解决雾霾污染很重要。下图是4种电化学烟气净化装置。 (2)该装置工作时电极I为 极，写出该电极上的反应方程式 。 【答案】(2) 阳 SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+ 【解析】(2)该装置为电解池，SO2转化为(NH4)2SO4，S元素化合价升高，发生氧化反应，故电极I为阳极，该电极上的反应方程式为SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+。 14．(2025·上海市建平中学高三上学期月考)在酸性溶液中，间接电化学法可对NO进行无害化处理，其工作原理如图所示。 (1)阳极反应式为： 。 (2)为使电解产物全部转化为，需要补充物质A，A是 。 【答案】(1)NO+2H2O-3e-=NO3-＋4H＋ (2)NH3 【解析】由图可知，阳极NO转化为NO3-，反应式为NO+2H2O-3e-=NO3-＋4H＋，阴极NO转化为NH4+，反应式为NO+6H++5e-=NH4+＋H2O。(1)据分析可知，阳极反应式为NO+2H2O-3e-=NO3-＋4H＋。(2)从两极反应可看出，要使得失电子守恒，阳极产生的NO3-的物质的量大于阴极产生的NH4+的物质的量，总反应方程式为8NO+7H2O3NH4NO3+2HNO3，因此若要使电解产物全部转化为NH4NO3，需要补充NH3。 15．(2025·上海市南洋模范中学高三上学期期中)工业上制备H2S2O8的流程之一如下： (1)电解时阳极的电极反应式为 。 (2)阳极材料能否用铜丝代替铂丝？ (选填“能”或“不能”)，说明理由 。 【答案】(1)2SO42--2e-= S2O82- (2) 不能 铜是活性电极，铜作阳极时本身会失去电子 【解析】(1)铂丝与电源正极相连为阳极，SO42-在阳极失去电子生成S2O82-，根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极方程式为：2 SO42--2e-= S2O82-。(2)阳极材料不能用铜丝代替铂丝，因为铜是活性电极，铜作阳极时本身会失去电子。 16．(2025·上海市文建中学高三上学期月考)氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱和氯的含氧酸盐等系列化工产品。下图是离子交换膜法电解食盐水的示意图，图中的离子交换膜只允许正离子通过。 (1)写出电解饱和食盐水的化学方程式 。 (2)写出阴极的电极反应式 。 (3)离子交换膜的作用为 、 。 (4)精制饱和食盐水从图中 位置补充，氢氧化钠溶液从图中 位置流出。(选填“a”、“b”、“c”或“d”) 【答案】(1) 2Cl-+2H2O 2OH-+H2↑+Cl2↑ (2) 2H2O+2e-=H2↑＋2OH- (3) 防止阳极生成的Cl2和阴极生成的NaOH反应，使产品不纯 防止Cl2和H2混合发生爆炸 (4) a d 【解析】(1)电解饱和食盐水，生成氯气、氢气和烧碱，故离子方程式为：2Cl-+2H2O 2OH-+H2↑+Cl2↑；(2)根据电解原理和放电顺序，电解饱和食盐水，电极反应式为，阳极：2Cl-―2e-=Cl2↑，阴极：2H2O+2e-=H2↑＋2OH-，所以阴极的电极反应式为：2H2O+2e-=H2↑＋2OH-；(3)阳离子交换膜只允许阳离子通过，气体分子和阴离子不能通过，所以在电解饱和食盐水时，阳离子交换膜的作用为：防止阳极生成的Cl2和阴极生成的NaOH反应，使产品不纯，还可以防止Cl2和H2混合发生爆炸；(4)电解饱和食盐水，阳极：2Cl-―2e-=Cl2↑，食盐水从阳极a口进入，阴极：2H2O+2e-=H2↑＋2OH-，溶液从阴极d口流出。 17．(2025·上海市七宝中学高三上学期期中)常温常压下电解法合成氨的原理如图所示。 (1)阴极生成氨的电极反应式为 。 (2)阳极氧化产物只有O2。电解时实际生成的的总量远远小于由理论计算所得的量，结合电极反应式解释原因： 。 【答案】(1)N2+6e-+6H+=2NH3 (2)阴极除生成氨气外，还可能发生N2+6e-+8H+=2NH4+、2H++2e-=H2↑等副反应，造成氨气的量减少 【解析】(1)由图可知，N2在阴极得到电子生成NH3，根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极方程式为：N2+6e-+6H+=2NH3。(2)阳极氧化产物只有O2，电解时实际生成的NH3的总量远远小于由理论计算所得NH3的量，原因是：阴极除生成氨气外，还可能发生N2+6e-+8H+=2 NH4+、2H++2e-=H2↑等副反应，造成氨气的量减少。 18．(2025·上海市延安中学高三上学期质量调研)近年来，随着聚酯工业的快速发展，氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。因此，将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。 在传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上，科学家最近采用碳基电极材料设计了一种新的工艺方案，主要包括电化学过程和化学过程，如下图所示： (6)写出电化学过程中阴极发生的半反应： ；电路中转移1mol电子，需消耗氧气 L(标准状况)。 【答案】(6) Fe3++e—=Fe2+ 5.6 【解析】(6)由图可知，左侧电极为电解池的阴极，铁离子在阴极得到电子发生还原反应生成亚铁离子，电极反应式为Fe3++e—=Fe2+；由得失电子数目守恒可知，电路中转移1mol电子时，标准状况下消耗氧气的体积为1mol××22.4L/mol=5.6L，故答案为：Fe3++e—=Fe2+；5.6。 19．(2025·上海市奉贤中学高三上学期期中)科学家采用碳基电极材料，发展了HCl向Cl2转化的新方法，其原理如图： (1)电源a极为 极 A．正 B．负 (2)当电路中有0.05mol电子转移时，理论上消耗的O2体积在标准状况下为 L。 【答案】(1)B (2)0.28 【解析】(1)由电解池装置图可知，Fe3＋在左侧电极放电转化为Fe2＋，Fe元素的化合价从+3降低到+2，Fe3＋得到电子发生还原反应，则Fe3＋在阴极放电。阴极与外电源的负极相连，则电源a极为负极，故选B。(2)根据图示，O2将Fe2＋氧化为Fe3＋，离子方程式为4Fe2＋+O2+4H＋=2H2O+4Fe3＋。阴极的电极方程式为Fe3＋+e－=Fe2＋，当电路中有0.05mol电子转移时，消耗了0.05molFe3＋；则O2需要将0.05molFe2＋氧化为0.05molFe3＋，需要O2的物质的量为0.05mol÷4=0.0125mol，则理论上消耗的O2体积在标准状况下为0.0125mol×22.4L/mol=0.28L。 20．(2025·上海市民办育辛高级中学高三上学期期中)工业电解饱和食盐水制备烧碱时需要阻止OH-移向阳极，下图采用正离子交换膜将两极溶液分开。 (1)C是电源 极。 (2)电解一段时间后， 由A口导出。阴极附近碱性增强的原因 (用电极反应式表示)。 【答案】(1)负 (2)氯气 2H2O+2e-=H2↑＋2OH- 【解析】左侧电极上氯离子失去电子发生氧化反应生成氯气，为阳极，右侧电极，水中的氢离子得到电子发生还原反应，生成氢气，作阴极。(1)左侧电极上氯离子失去电子发生氧化反应，为阳极，与外接电源正极相连；右侧电极，水中的氢离子得到电子发生还原反应，作阴极，与外接电源负极相连；(2)左侧电极上氯离子失去电子发生氧化反应生成氯气，由A口导出；阴极附近，水中的氢离子得到电子发生还原反应，生成氢气，附近溶液碱性增强，其电极反应式为2H2O+2e-=H2↑＋2OH-。 考点3 金属的腐蚀与防护 21．(2025·上海市文建中学高三上学期月考)结合下图判断，下列叙述正确的是( ) A．Ⅰ 和 Ⅱ中正极均被保护 B．Ⅰ 和 Ⅱ中负极反应均是Fe-2e-=Fe2＋ C．Ⅰ 和 Ⅱ中正极反应均是O2＋2H2O＋4e-=4OH- D．Ⅰ 和 Ⅱ中均有Fe3＋生成 【答案】A 【解析】Ⅰ构成原电池，锌更活泼，更易失电子，锌是负极，铁是正极；Ⅱ构成原电池，铁更活泼，铁失电子，铁是负极，铜是正极。A项，Ⅰ 和 Ⅱ均构成原电池，正极发生还原反应，正极均被保护，故D正确；B项，Ⅰ构成原电池，锌是负极，负极反应式为Zn-2e-=Zn2＋，故B错误；C项，Ⅰ构成原电池，电解质溶液呈中性，为金属的吸氧腐蚀，正极反应式为O2＋2H2O＋4e-=4OH-；Ⅱ电解质溶液呈酸性，为金属的析氢腐蚀，正极反应式为2H++2e-=H2↑，故C错误；D项，Ⅰ构成原电池，锌是负极，铁是正极，铁被保护，溶液中没有Fe3＋生成，故D错误；故选A。 22．(2025·上海师范大学附属嘉定高级中学高三上学期第一次学业检测)如图装置可以模拟铁的电化学防护。 (1)X为碳棒时，当开关K置于N处，该方法为 保护法。 (2)在实践中，可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀，若要镀铜，该装置要做哪些改变？ 。 (3)装置中开关K置于M处，若X为棒，可减缓铁的腐蚀___________。 A．Cu B．Zn C．C D．Sn 【答案】(1)外加电流的阴极保护法 (2)铁件置于阴极、铜置于阳极、电解质溶液换为含有铜离子的溶液 (3)B 【解析】当K置于M时装置为原电池，置于N时装置为电解池。(1)K置于N处时，为电解池，碳棒为阳极，铁为阴极，属于外加电流的阴极保护法；(2)需要在铁件外面镀铜则需将铁件置于阴极、铜置于阳极、电解质溶液换为含有铜离子的溶液；(3)当K置于M时装置为原电池，是牺牲阳极的阴极保护法，则X为比Fe活泼的金属，3个选项中选择Zn，故选B。 23．(2024·上海市南汇中学高三上学期期中)利用如表实验探究铁钉在不同溶液中的吸氧腐蚀： 实验装置 实验编号 浸泡液 pH ① 1.0 mol·L-1 NH4Cl 5 ② 0.5 mol·L-1 (NH4)2SO4 5 ③ 1.0 mol·L-1 NaCl 7 ④ 0.5 mol·L-1 Na2SO4 7 氧气浓度随时间的变化 (1)实验①~④中，正极反应式 (填“相同”或“不同”)。 (2)比较①和 ，可以得到结论：在300min内， ，铁钉的平均吸氧腐蚀速率增大。 (3)判断60 min内，Cl-是否属于影响吸氧腐蚀速率的主要因素 ？说明理由 。 【答案】(1)相同 (2)③ 随溶液酸性增强 (3)否 从实验③和④可以看出，前60分钟腐蚀速率相同，说明前60min氯离子不会影响腐蚀速率 【解析】根据表格数据，铁钉在不同的盐溶液中，即弱酸性、中性条件下发生吸氧腐蚀，结合原电池原理，负极的电极反应为：Fe-2e-=Fe2+，正极的电极反应为：O2+2H2O+4e-=4OH-。(1)据分析，实验①~④中的正极反应式相同。(2)实验①②的溶液呈酸性，实验③④的溶液呈中性，根据图像可知，在300min内，铁钉的平均吸氧腐蚀速率：酸性溶液大于中性溶液，因此比较①和③，可以得到结论：在300min内，随溶液酸性增强，铁钉的平均吸氧腐蚀速率增大。(3)根据图像可知，实验③和④中60 min内的铁钉平均吸氧腐蚀速率相差不大，说明60 min内，Cl-不是影响吸氧腐蚀速率的主要因素。 24．(2025·上海市杨浦高级中学高三上学期测试)海水资源丰富，但也会给生产、生活带来困扰，阅读下图，回答问题： (1)氯碱工业能耗大，通过如下图的改进，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 (2)下图中铁棒含碳量为10.8%，海水pH约为8.1，没入一段时间之后发现，越靠近烧杯底部发生电化学腐蚀就越轻微，简述其原因是 ，正极的电极反应式为： 。 (3)下图所示的方案可以降低铁闸门的腐蚀速率，下列判断正确的是___________。 A．若X为导线，Y可以是锡 B．若X为导线，铁闸门上的电极反应式为Fe-2e-=Fe2+ C．若X为直流电源，铁闸门做负极 D．若X为直流电源，Y极上发生氧化反应 【答案】(1)B (2靠近烧杯底部的海水中O2浓度小 O2+4e—+2H2O =4OH— (3)D 【解析】(1)由图可知，氯离子在阳极失去电子发生氧化反应生成氯气，与直流电源正极相连的电极A为阳极，电极B为阴极，水分子作用下氧气在阴极得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，钠离子通过阳离子交换膜由阳极室移向阴极室，在右室获得浓度较高的氢氧化钠溶液；A项，与直流电源正极相连的电极A为阳极，氯离子在阳极失去电子发生氧化反应生成氯气，故正确；B项，电极B为阴极，水分子作用下氧气在阴极得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，电极反应式为O2+4e—+2H2O =4OH—，故错误；C项，电极B为阴极，水分子作用下氧气在阴极得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，钠离子通过阳离子交换膜由阳极室移向阴极室，在右室获得浓度较高的氢氧化钠溶液，故C正确；D项，改进设计中增大了氧气的量，提高了电极B处的氧化性，通过提高反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗，故正确；故选B；(2)由题意可知，铁棒在碱性海水中发生吸氧腐蚀，铁为原电池的负极，碳为正极，水分子作用下氧气在阴极得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，电极反应式为O2+4e—+2H2O =4OH—，铁棒没入一段时间之后发现，越靠近烧杯底部发生电化学腐蚀就越轻微的原因是烧杯底部海水中氧气浓度低，故答案为：靠近烧杯底部的海水中O2浓度小；(3)A项，若X为导线，Y为锡，铁锡在海水中构成原电池，金属性强于锡的铁为原电池的负极被损耗，铁闸门的腐蚀速率加快，故错误；B项，由题意可知，若X为导线，铁闸门为原电池的正极，水分子作用下氧气在阴极得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，电极反应式为O2+4e—+2H2O =4OH—，故错误；C项，若X为直流电源，为降低铁闸门的腐蚀速率，低铁闸门应做电解池的阴极被保护，故错误；D项，若X为直流电源，为降低铁闸门的腐蚀速率，Y应做电解池的阳极，发生氧化反应，故正确；故选D。 25．(2025·上海市晋元高级中学高三上学期期中)湿法炼铅可用方铅矿(主要成分为PbS)作原料，在制备金属铅的同时，还可制得硫黄，相对环保。湿法炼铅的工艺流程如下： (5)操作a为加适量水稀释并冷却，该操作有利于PbCl2的析出，从平衡移动的角度分析可能的原因 。 将溶液3和滤液2分别置于如图所示电解装置的两个极室中，可制取金属铅并使浸取液中的FeCl3再生。 (6)溶液3主要溶质是Na2[PbCl4]，其化学名称应为_______。 A．四氯化铅合钠 B．四氯合铅酸钠 C．四氯酸铅钠 D．氯铅化钠 (7)溶液3应置于 中。 A．阳极室 B．阴极室 (8)获得金属铅的电极反应式为 。 (9)简述滤液2电解后再生为FeCl3的原理 。 【答案】(6)B (7)B (8)[PbCl4]2-+2e-= Pb+4Cl- (9)阳极发生Fe2+-e-=Fe3+，溶液中c(Fe3+)升高，同时Cl-穿过负离子交换膜进入阳极室，使FeCl3再生 【解析】(6)Na2[PbCl4]的化学名称为：四氯合铅酸钠，选B；(7)该电解实验的目的是：制取金属铅并使浸取液中的FeCl3再生，Na2[PbCl4]中Pb元素由+2价降低为0价，在阴极发生还原反应，Na2[PbCl4]放在阴极室，故选B；(8)获得金属铅的电极反应式为：[PbCl4]2-+2e-= Pb+4Cl-；(9)滤液2电解后再生为FeCl3的原理：阳极发生Fe2+-e-=Fe3+，溶液中c(Fe3+)升高，同时Cl-穿过负离子交换膜进入阳极室，使FeCl3再生。 26．(2025·上海师范大学附属中学高三上学期期中)以MnSO4溶液为原料，用图1装置(，均为情性电极)同步制备Mn和MnO2。 (5)a是 极，交换膜B是 (选填“阳”或“阴”)离子交换膜。写出左室电极反应式 。 (6)结合离子交换膜的类型，解释中间室产生较浓硫酸的原因： 。 (7)图1中b电极上Mn的电解效率与溶液pH的关系如图2所示。随pH的增大，电解效率先增大后减小的原因是 。 【答案】(5) 阳 阴 Mn2++2H2O-2e-= MnO2+4H+ (6)阴极区的硫酸根离子与阳极区的氢离子分别向中间室迁移 (7) pH<7.0时，随着pH的增大，氢离子的浓度降低，氢离子在阴极放电被抑制，有利于Mn2+放电；pH >7.0之后，部分Mn2+转化为Mn(OH)2，导致Mn2+的浓度降低，对Mn2+放电不利 【解析】(5)左室中Mn2+发生氧化反应生成MnO2，故a电极为阳极；右室中的硫酸根离子通过b膜进入中间室，故b应为阴离子交换膜；左室电极反应式为：Mn2++2H2O-2e-= MnO2+4H+；(6)A为阳离子交换膜，B为阴离子交换膜，阴极区的硫酸根离子与阳极区的氢离子分别向中间室迁移；(7)观察图2，电解效率先增大后减小。随pH的增大，电解效率先增大后减小的原因是：pH<7.0时，随着pH的增大，氢离子的浓度降低，氢离子在阴极放电被抑制，有利于Mn2+放电；pH >7.0之后，部分Mn2+转化为Mn(OH)2，导致Mn2+的浓度降低，对Mn2+放电不利。 27．(2025·上海市第二中学高三上学期期中考试)为减少火力发电时SO2的排放，燃煤中的FeS2杂质需要在燃烧前去除，采用电解法可将煤浆中的FeS2转化为溶液中的离子，原理如下图。 (1)分析原理图可知，石墨A为电解池的_______。 A．阳极 B．阴极 C．正极 D．负极 (2)书写石墨A上发生的电极反应式： 。 (3)若电解过程中有1mol的Mn2+转化为Mn3+，理论上石墨B上产生的H2体积为 L(标况下)。电解过程中，发现石墨B上产生H2的物质的量小于理论值，试分析可能的原因： 。 【答案】(1)A (2)Mn2+-e-=Mn3+ (3)11.2 Fe3+在阴极放电，H+得到的电子减少，产生的H2的体积小于理论值 【解析】(1)根据图示，Mn2+在石墨A电极放电转化为Mn3+，失去电子，发生氧化反应。在电解池中发生氧化反应的一极为阳极，则石墨A为电解池的阳极，A符合题意；故选A。(2)根据图示，Mn2+在石墨A电极放电转化为Mn3+，失去电子，发生氧化反应，电极方程式为Mn2+-e-=Mn3+。(3)在电解池中，阴阳两极转移的电量是相同的，因此根据电极方程式Mn2+-e-=Mn3+，若有1mol的Mn2+转化为Mn3+，则转移了1mol电子。在阴极，H+得到电子，电极方程式为2H++2e-=H2↑，得到了1mol电子，则生成氢气的物质的量为0.5mol，在标况下的体积为0.5mol×22.4L/L=11.2L。根据图示，Mn3＋氧化FeS2的过程中有Fe3＋生成，Fe3+也会在阴极放电，与H＋均在阴极得到电子，使得H＋得到的电子减少，因此H2的体积小于理论值。 28．(2025·上海市复旦大学附属中学高三上学期阶段性教学质量评估)使用电化学方法能够对CO2进行吸收。利用活泼金属与二氧化碳的反应，能够构建金属-CO2电池，其中一种Li-CO2电池的模型如下图所示：(图中Li2CO3是固体) (1)下列有关该原电池的说法中，正确的是_______。(不定项) A．该原电池工作时，电子由正极向负极移动 B．在该原电池中，b电极作为正极 C．原电池工作时，正离子向正极方向移动 D．原电池工作时，b电极发生氧化反应 (2)写出该原电池的正极反应式： 。 (3)原电池中每转移1 mol电子，能够吸收 molCO2。 【答案】(1)BC (2) 4Li++3CO2＋4e-=2Li2CO3+C (3)0.75 【解析】由图可知，a电极为原电池的负极，锂在负极失去电子发生氧化反应生成锂离子，b电极为正极，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和碳酸锂。(1)A项，原电池工作时，电子由负极向正极转移，故A错误；B项，b电极为原电池的正极，故B正确；C项，原电池工作时，依据异性相吸原理可知，阳离子一定向正极方向移动，故C正确；D项，b电极为正极，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和碳酸锂，故D错误；故选BC。(2)由分析可知，b电极为正极，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和碳酸锂，电极反应式为：4Li++3CO2＋4e-=2Li2CO3+C。(3)由分析可知，b电极的电极反应式为：4Li++3CO2＋4e-=2Li2CO3+C，则原电池中转移1mol电子时，能够吸收二氧化碳的物质的量1mol×=0.75mol。 29．(2025·上海市南洋中学高三上学期学习能力诊断测)一种肼(N2H4)燃料电池的工作原理如图所示。 (1)a极的电极反应式为 ； (2)电池中Fe2+→Fe3+的离子方程式为 。 (3)若利用该电池电解饱和食盐水，当消耗3.2gN2H4时，将产生氢气 mol。 【答案】(1) N2H4-4e-=N2↑＋4H+ (2) 4 Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O (3)0.2 【解析】(1)N2H4→N2，N元素化合价升高，失电子发生氧化反应，则电极a作负极，电极反应式为N2H4-4e-=N2↑＋4H+；(2)Fe2+→Fe3+过程中，酸性条件下，Fe2+被氧气氧化为Fe3+，反应的离子方程式为4 Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O；(3)利用该电池电解饱和食盐水，当消耗3.2gN2H4时，根据电极反应式可知，转移电子的物质的量为，产生氢气的阴极电极反应式为：2H2O+2e-=H2↑＋2OH-，因此产生的氢气为0.2mol。 30．(2025·上海市杨浦高级中学高三上学期测试)燃料电池能量转化率高，在各领域具有广阔的发展前景。某同学用NO-空气质子交换膜燃料电池探究将雾霾中的、转化为的原理。 (1)下列说法正确的是___________。 A．甲、乙装置中NO均被氧化 B．石墨(II)做阳极 C．标准状况，若甲中消耗5.6LO2，则乙中一共转化SO2和NO 15.68L D．该装置中电子的转移方向为Pt(Ⅰ)→石墨(II)→电解质溶液→石墨(Ⅰ)→Pt(II) (2)写出Pt(Ⅰ)电极发生的电极反应式 。 【答案】(1)C (2)NO-3e—+2H2O=NO3-+4H+ 【解析】由图可知，甲为燃料电池，Pt(I)电极为负极，水分子作用下一氧化氮在负极失去电子发生氧化反应生成硝酸根离子和氢离子，Pt(II)电极为正极，酸性条件下氧气在正极得到电子发生还原反应生成水；乙装置为电解池，石墨(I)电极为阳极，水分子作用下二氧化硫在阳极失去电子发生氧化反应生成硫酸根离子，石墨t(II)电极为阴极，酸性条件下一氧化氮在阴极得到电子发生还原反应生成铵根离子。(1)A项，石墨t(II)电极为阴极，酸性条件下一氧化氮在阴极得到电子发生还原反应生成铵根离子，故错误；B项，石墨t(II)电极为阴极，故错误；C项，由得失电子数目守恒可知，标准状况，甲中消耗5.6L氧气时，乙中一共转化二氧化硫和一氧化氮的体积为(×2+×)×22.4L/mol=15.68L，故正确；D项，电子不能在电解质溶液中移动，故错误；故选C；(2)由分析可知，甲为燃料电池，Pt(I)电极为负极，水分子作用下一氧化氮在负极失去电子发生氧化反应生成硝酸根离子和氢离子，电极反应式为NO—3e—+2H2O=NO3-+4H+。 31．(2024·上海市南汇中学高三上学期期中)如图所示，某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理。其中乙装置中X为正离子交换膜。 (1)下列关于乙装置氯碱工业的说法错误的是___________。 A．Fe做阴极，电极反应为：2H+-2e-=H2↑ B．使用的正离子交换膜阻止负离子OH-和气体通过，使生成的NaOH更纯 C．碳棒作阳极，产生的气体主要是Cl2 D．若用此装置电解熔融状态的NaCl，可以制得金属钠 (2)丙装置可将含有Fe、Zn、Ag、Pt等杂质的粗铜精炼提纯，下列说法正确的是___________。 A．电解过程中，阳极减少的质量与阴极增加的质量相等 B．精铜做阳极，该电极上发生氧化反应 C．CuSO4溶液的浓度保持减小 D．杂质都将以单质的形式沉淀到池底 (3)①通入氧气的电极为 (填“正极”成“负极”)；甲烷发生的电极反应为 。 ②若在标准状况下，有2.24L氧气参加反应，乙装置中生成氢气的分子数为 ，丙装置中阴极析出铜的质量为 g。 【答案】(1)A (2)C (3)正极 CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O 0.2NA(或1.204×1023) 12.8 【解析】甲装置为原电池，通入甲烷的一极为负极，通入氧气的一极为正极；乙装置、丙装置为电解池；乙中的铁电极与原电池的负极相连为阴极，碳棒电极为阳极；丙中的粗铜与原电池的正极相连为阳极，精铜为阴极。(1)A项，乙中的铁电极与原电池的负极相连为阴极，Fe为阴极，电极反应为：2H2O+2e-=H2↑＋2OH-，A错误；B项，正离子交换膜允许阳离子通过，阴离子OH-和气体不能通过，使生成的NaOH更纯，B正确；C项，碳棒作阳极，发生反应2Cl-―2e-=Cl2↑，产生的气体主要是Cl2，C正确；D项，若用此装置电解熔融状态的NaCl，铁作阴极发生反应Na++e-=Na，可以制得金属钠，D正确；故选A；(2)A项，粗铜含有Fe、Zn、Ag、Pt等杂质，粗铜作阳极，在阳极失电子的有Fe、Zn、Cu，在阴极得电子的为铜离子，生成铜单质，故电解过程中，阳极减少的质量与阴极增加的质量不相等，A错误；B项，精铜做阴极，得电子发生还原反应，B错误；C项，粗铜含有Fe、Zn、Ag、Pt等杂质，粗铜作阳极，在阳极失电子的有Fe、Zn、Cu，在阴极得电子的为铜离子，生成铜单质，导致CuSO4溶液的浓度减小，C正确；D项，Fe、Zn还原性强于铜，失电子转化为亚铁离、锌离子进入溶液；Ag、Pt还原性比铜弱，以单质的形式沉淀到池底，D错误；故选C；(3)①甲装置为原电池，通入氧气的电极为正极，得电子发生还原反应O2+2H2O+4e-=4OH-；通入甲烷的一极为负极失电子发生氧化反应CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O；②在标准状况2.24L氧气为0.1mol，根据电子守恒列关系式O2~4e-~2H2~2Cu 可知0.11molO2参与反应，乙装置中生成氢气为0.2mol，分子数为0.2NA(或1.204×1023) ；丙装置中阴极析出铜为0.2mol，质量为12.8g。 32．(2025·上海市华东师范大学附属周浦中学高三上学期期中)为简便起见，原电池可用电池符号表示。习惯上把负极材料写在左边，正极材料写在右边，溶液中与电极反应相关的离子写中间，以║表示盐桥，以┃表示相界面，半电池中不同物质以“，”隔开，一般需要标明离子的浓度。例如下图铜锌原电池的符号为：(—) Zn┃Zn2+ (c1)║Cu2+ (c2)┃Cu (+)； 而反应2Fe3+ + Sn2+=2Fe2+ + Sn4+组成的原电池的符号可为：(—) Pt┃Sn4+ (c1)，Sn2+ (c2)║Fe3+ (c3)，Fe2+ (c4)┃Pt (+)； (1)请根据图中KMnO4(H+)和FeSO4组成的原电池示意图写出该电池的符号(无需写出离子浓度) (2)根据电池符号：(—) Cu┃Cu2+ (c1)║Fe3+(c2)，Fe2+(c3)┃Pt (+) 写出该电池的总反应式 。 (3)微生物燃料电池(如图所示)是利用大肠杆菌、丁酸梭菌等产电菌把有机物中化学能转化为电能的装置，在有机废水处理等诸多领域有良好的应用前景。下列关于该电池的说法错误的是_______。 A．负极反应为C6H12O6 + 6H2O -24e-= 6CO2 + 24H+ B．质子通过交换膜从左室移向右室 C．微生物燃料电池反应条件较温和，产电菌等微生物促进了电子的转移 D．用电器中每通过1mol电子，就会有0.5 mol 氧气参与反应 【答案】(1)(-) Pt┃Fe2+ ，Fe3+ ║MnO4-，Mn2+┃Pt (+) (2)Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+ (3)D 【解析】(1)KMnO4(H+)和FeSO4可以发生氧化还原反应生成MnSO4和Fe2(SO4)3，组成的原电池中MnO4-在正极得到电子生成Mn2+，Fe2+在负极失去电子生成Fe3+，该电池的符号为：(-) Pt┃Fe2+ ，Fe3+ ║MnO4-，Mn2+┃Pt (+)。(2)(-) Cu┃Cu2+ (c1)║Fe3+(c2)，Fe2+(c3)┃Pt (+)表示Cu在负极失去电子发生氧化反应生成Cu2+，Fe3+在正极得到电子发生还原反应生成Fe2+，该电池的总反应式为：Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+。(3)A项，微生物燃料电池中通入O2的一极为正极，加入葡萄糖的是负极，葡萄糖在负极失去电子生成CO2，根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极方程式为：C6H12O6 + 6H2O -24e-= 6CO2 + 24H+，A正确；B项，由A可知，右侧电极为正极，左侧电极为负极，质子带正电通过交换膜从左室移向右室，B正确；C项，微生物需要比较温和的环境才能保持活性，微生物燃料电池反应条件较温和，产电菌等微生物促进了电子的转移，C正确；D项，微生物燃料电池中通入O2的一极为正极，O2在正极得到电子生成H2O，电极方程式为：O2+4e-+4H+=2H2O，用电器中每通过1mol电子，就会有0.25 mol 氧气参与反应，D错误；故选D。 1 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 $$