第3板块 专题微课(3) 两类电化学模型的理解与应用(课件PPT)-【新高考方案】2025年高考化学二轮复习专题增分方略(江苏专版)

两类电化学模型的理解与应用 专题微课(三) 　高考命题采用的电化学装置情境材料由于时代感强、素材陌生、信息复杂,让不少考生未做题先惧三分。对于此类题目,解题时不要过多关注新颖无用的情境材料,而是从电化学装置的原理着手,先分清两池(原电池、电解池),再判定两极(负或正、阴或阳),最后确定两路(内电路、外电路),就能化繁为简,顺利解答。 一、 二、 原电池模型的理解与应用 电解池模型的理解与应用 三、 专题质量评价 目 录 原电池模型的理解与应用 一、 高考领航 1.(2024·安徽卷)我国学者研发出一种新型水系锌电池,其示意图如图。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 (　　) 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+Zn Zn2++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:由题图知标注框内Zn和N之间存在配位键,N和C、C和C、C和H之间存在共价键,A项正确;放电时Zn为负极,电极反应式为Zn-2e-===Zn2+,Zn-TCPP为正极,电极反应式为+2e-===3I-,则电池总反应为Zn+ Zn2++3I-,B项正确;充电时Zn为阴极,阴极反应式为Zn2++2e-===Zn,Zn2+来自电解质溶液,C项错误;根据放电时负极反应式:Zn-2e-===Zn2+知,消耗0.65 g Zn,即0.01 mol Zn,理论上转移0.02 mol电子,D项正确。 2.(2024·河北卷)我国科技工作者设计了如图所示的可充电Mg⁃CO2电池,以Mg(TFSI)2为电解质,电解液中加入1,3⁃丙二胺(PDA)以捕获CO2,使放电时CO2还原产物为MgC2O4。该设计克服了MgCO3导电性差和释放CO2能力差的障碍,同时改善了Mg2+的溶剂化环境,提高了电池充放电循环性能。 √ 下列说法错误的是 (　　) A.放电时,电池总反应为2CO2+Mg===MgC2O4 B.充电时,多孔碳纳米管电极与电源正极连接 C.充电时,电子由Mg电极流向阳极,Mg2+向阴极迁移 D.放电时,每转移1 mol电子,理论上可转化1 mol CO2 解析:由题图知,该电池放电时CO2转化为MgC2O4,C得电子化合价降低,则多孔碳纳米管电极作正极,故Mg电极作负极,Mg失电子转化为Mg2+。由上述分析知,放电时,电池的总反应为2CO2+Mg===MgC2O4,A正确。充电时多孔碳纳米管电极作阳极,与电源正极相连,B正确。充电时,Mg电极作阴极,电子由阳极经外电路流向Mg电极,C错误。放电时,CO2中C由+4价降为+3价,故转移1 mol电子时,理论上转化1 mol CO2,D正确。 [类题加推•据情选用] 1.(2024·新课标卷T6)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。血糖浓度下降至标准,电池停止工作。(血糖浓度以葡萄糖浓度计) √ 电池工作时,下列叙述错误的是 (　　) A.电池总反应为2C6H12O6+O2===2C6H12O7 B.b电极上CuO通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转变起催化作用 C.消耗18 mg葡萄糖,理论上a电极有0.4 mmol电子流入 D.两电极间血液中的Na+在电场驱动下的迁移方向为b→a 解析:由题图知,该电池的总反应为2C6H12O6+O2===2C6H12O7,A正确;b电极上发生转化:CuO→Cu2O→CuO,反应前后CuO的性质和质量不变,故b电极上CuO通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转变起催化作用,B正确;根据负极的电极反应式可知当消耗18 mg(0.1 mmol)葡萄糖时,转移0.2 mmol电子,故理论上a电极有0.2 mmol电子流入,C错误;原电池中,阳离子向正极迁移,b电极为负极,a电极为正极,故两电极间血液中的Na+在电场驱动下的迁移方向为b→a,D正确。 √ 2.(2024·全国甲卷T6)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 (　　) A.充电时,Zn2+向阳极方向迁移 B.充电时,会发生反应Zn+2MnO2===ZnMn2O4 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:充电时Zn2+向阴极移动,A错误;由题意知,放电时,MnO2转化为MnOOH和ZnMn2O4,B错误;放电时,MnO2电极为正极,发生的反应有MnO2+H2O+e-===MnOOH+OH-,C正确;根据放电时Zn电极的电极反应式为Zn-2e-===Zn2+可知,Zn电极质量减少0.65 g(0.01 mol)时,电路中通过0.02 mol电子,故MnO2电极有0.02 mol MnO2发生反应,但MnO2转化为MnOOH和少量ZnMn2O4,故生成的MnOOH的量小于0.020 mol,D错误。 重点破障 1.原电池模型分析 [注意]　原电池正、负极的判断不仅与电极材料的性质有关,还与电解质溶液有关,不要形成活泼金属一定作负极的思维定式。如以Cu、Fe为电极,浓硝酸为电解质溶液时构成的原电池负极是Cu。 2.电极方程式的书写 (1)一次电池 Mg⁃ H2O2 电池 总反应:H2O2+2H++Mg===Mg2++2H2O 正极 H2O2+2H++2e-===2H2O 负极 Mg-2e-===Mg2+ 钠硫 电池 总反应:2Na+xS===Na2Sx 正极 xS+2e-=== 负极 Na-e-===Na+ 锂⁃铜 电池 总反应:2Li+Cu2O+H2O===2Cu+2Li++2OH- 正极 Cu2O+H2O+2e-===2Cu+2OH- 负极 Li-e-===Li+ 续表 (2)二次电池 镍铁 电池 总反应:NiO2+Fe+2H2O Fe(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 总反应:Li1-xCoO2+LixC6 LiCoO2+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 续表 强训提能 1.一种新型电池装置如下图所示。金刚石压砧把H2压入储氢材料,在压力梯度的驱动下生成质子,电子先后通过下层Pt电极和外接线路转移到Pd电极参与反应,形成闭合回路。下列说法正确的是 (　　) A.Pd电极发生的反应是氧化反应 B.电流方向是Pt→负载→Pd→交换膜→Pt C.电池负极反应为PdHx-e-===PdHx-1+H+ D.压力梯度Pt电极的电势会高于Pd电极的电势 解析:在压力梯度的驱动下,储氢材料极生成的质子(H+)通过交换膜移向Pd极,外电路电子流动方向为Pt极→负载→Pd极,故Pd极为正极,Pt极为负极。Pd极发生还原反应,A错误。电流方向为Pd极→负载→Pt极→交换膜→Pd极,B错误。电池负极反应为PdHx-e-===PdHx-1+H+,C正确。Pd极为正极,则Pt极的电势低于Pd极的电势,D错误。 √ 2.(2024·华南师范大学附属中学模拟)新型绿色电池中使用了最新研发的RhSANs(单原子纳米酶)作为电极活性物质的催化剂,使葡萄糖和氧气之间的反应顺利地构成了原电池,其工作原理如图所示。下列关于葡萄糖/O2燃料电池的说法错误的是 (　　) A.电极b为燃料电池的负极,发生氧化反应 B.电极a放电后,附近溶液的pH增大 C.电极b的电极反应为 D.该燃料电池消耗标准状况下22.4 L O2时,理论上可转化120 g葡萄糖 √ 3.(2024·齐鲁名校联盟联考)液流电池由电堆单元、电解液、电解液存储供给单元以及管理控制单元等部分构成,是利用正负极电解液分开,各自循环的一种高性能蓄电池,具有容量高、使用领域广、循环使用寿命长的特点。全钒液流电池充电时的工作原理如图所示。 下列说法正确的是 (　　) A.放电时,电流流动方向:M电极→电解质溶液→N 电极 B.放电时,M电极的电极反应式为V-2e-+2H+ VO2++H2O C.充电时,该装置总反应的离子方程式为VO2++V3++H2O V+V2++2H+ D.若M 电极的储罐起始时pH=1,工作一段时间后,pH 变为2,则理论上电路中转移电子数为0.09NA(NA表示阿伏加德罗常数的值) √ 解析:全钒液流电池充电时,氢离子向N极移动,则N为阴极、M为阳极,放电时,N为负极、M为正极。放电时,N为负极、M为正极,电流流动方向:N电极→电解质溶液→M电极,A错误。放电时,M电极为正极,V得到电子发生还原反应,电极反应式为V+e-+2H+===VO2++H2O,B错误。充电时,该装置为电解池装置,阳极VO2+氧化为V、阴极V3+还原为V2+,总反应的离子方程式为VO2++V3++H2O V+V2++2H+,C正确。不确定溶液的体积,不能计算转移电子的量,D错误。 电解池模型的理解与应用 二、 高考领航 1.(2024·甘肃卷)某固体电解池工作原理如图所示,下列说法错误的是 (　　) A.电极1的多孔结构能增大与水蒸气的接触面积 B.电极2是阴极,发生还原反应:O2+4e-===2O2- C.工作时O2-从多孔电极1迁移到多孔电极2 D.理论上电源提供2 mol e-能分解1 mol H2O √ 解析:多孔电极1上H2O(g)发生得电子的还原反应转化成H2(g),多孔电极1为阴极,电极反应为2H2O+4e-===2H2+2O2-;多孔电极2上O2-发生失电子的氧化反应转化成O2(g),多孔电极2为阳极,电极反应为2O2--4e-===O2↑。电极1的多孔结构能增大电极的表面积,增大与水蒸气的接触面积,A项正确。电极2为阳极,发生氧化反应:2O2--4e-===O2↑,B项错误。工作时,阴离子O2-向阳极移动,即O2-从多孔电极1迁移到多孔电极2,C项正确。根据分析,电解总反应为2H2O(g) 2H2+O2,分解2 mol H2O转移4 mol电子,则理论上电源提供2 mol电子能分解1 mol H2O,D项正确。 2.(2024·贵州卷)一种太阳能驱动环境处理的自循环光催化芬顿系统工作原理如图。光阳极发生反应:HC+H2O===HC+2H++2e-, HC+H2O===HC+H2O2。体系中H2O2与Mn(Ⅱ)/Mn(Ⅳ)发生反应产生的活性氧自由基可用于处理污水中的有机污染物。 下列说法错误的是 (　　) A.该芬顿系统能量转化形式为太阳能→电能→化学能 B.阴极反应式为O2+2H++2e-===H2O2 C.光阳极每消耗1 mol H2O,体系中生成2 mol H2O2 D.H2O2在Mn(Ⅱ)/Mn(Ⅳ)的循环反应中表现出氧化性和还原性 √ 解析:该装置为电解池,利用光能提供能量转化为电能,在电解池中将电能转化为化学能,A正确。由图可知,阴极上氧气得电子和氢离子反应生成过氧化氢,电极反应式为O2+2H++2e-===H2O2,B正确。由Mn(Ⅳ)和过氧化氢转化为Mn(Ⅱ)过程中,锰元素的化合价降低,H2O2中O元素的化合价升高,作还原剂,表现还原性,由Mn(Ⅱ)转化为Mn(Ⅳ)时,H2O2中O元素的化合价降低,作氧化剂,表现氧化性,D正确。 [类题加推•据情选用] 1.(2024·湖南卷T10)在KOH水溶液中,电化学方法合成高能物质K4C6N16时,伴随少量O2生成,电解原理如图所示,下列说法正确的是 (　　) A.电解时,OH-向Ni电极移动 B.生成C6的电极反应:2C3N8H4+8OH--4e-===C6+8H2O C.电解一段时间后,溶液pH升高 D.每生成1 mol H2的同时,生成0.5 mol K4C6N16 解析:由题图可知,Ni电极产生氢气,作阴极,发生还原反应,电解质溶液为KOH水溶液,则电极反应为2H2O+2e-===H2↑+2OH-; √ Pt电极C3N8H4失去电子生成C6,作阳极,电极反应为2C3N8H4+8OH--4e-===C6+8H2O,同时,Pt电极还伴随少量O2生成,电极反应为4OH--4e-===O2↑+2H2O。由分析可知,Ni电极为阴极,Pt电极为阳极,电解过程中,阴离子向阳极移动,即OH-向Pt电极移动,A错误。由分析可知,Pt电极上C3N8H4失去电子生成C6,电解质溶液为KOH水溶液,B正确。由分析可知,电解过程中发生的总反应主要为2C3N8H4+4OH-===C6+4H2O+2H2↑,反应消耗OH-,生成H2O,电解一段时间后,溶液pH降低,C错误。 根据电解总反应可知,每生成1 mol H2,生成0.5 mol K4C6N16,但Pt电极上伴随少量O2生成,发生电极反应:4OH--4e-===O2↑+2H2O,则生成1 mol H2时得到的部分电子由OH-放电产生O2提供,所以生成K4C6N16小于0.5 mol,D错误。 2.(2024·山东卷T13)以不同材料修饰的Pt为电极,一定浓度的NaBr溶液为电解液,采用电解和催化相结合的循环方式,可实现高效制H2和O2,装置如图所示。下列说法错误的是 (　　) A.电极a连接电源负极 B.加入Y的目的是补充NaBr C.电解总反应式为Br-+3H2O Br+3H2↑ D.催化阶段反应产物物质的量之比n(Z)∶n(Br-)=3∶2 解析:电极b上Br-发生失电子的氧化反应转化成Br,电极b为阳极,电极反应为Br--6e-+3H2O===Br+6H+;则电极a为阴极,电极a的电极反应为6H++6e-===3H2↑; √ 电解总反应式为Br-+3H2O Br+3H2↑;催化循环阶段Br被还原成Br-循环使用、同时生成O2,实现高效制H2和O2,即Z为O2。根据分析,电极a为阴极,连接电源负极,A项正确。根据分析电解过程中消耗H2O和Br-,而催化阶段Br被还原成Br-循环使用,故加入Y的目的是补充H2O,维持NaBr溶液为一定浓度,B项错误。根据分析电解总反应式为Br-+3H2O Br+3H2↑,C项正确。催化阶段,Br元素的化合价由+5价降至-1价,生成1 mol Br-得到6 mol电子,O元素的化合价由-2价升至0价,生成1 mol O2失去4 mol电子,根据得失电子守恒,反应产物物质的量之比n(O2)∶n(Br-)=6∶4=3∶2,D项正确。 重点破障 1.电解池模型分析 (1)图示 (2)分析 ①负阴得还:电源的负极连接电解池的阴极,得电子,发生还原反应。 ②正阳失氧:电源的正极连接电解池的阳极,失电子,发生氧化反应。 2.电解池阴、阳极的判断 强训提能 1.(2024·湖北省部分高中二模)氮气电解催化装置可以实现同时制备铵盐和硝酸盐,利用双极膜(M、N)将水解离成H+、OH-,还可以浓缩溶液(图中进、出气通道及部分反应均省略)。下列说法正确的是 (　　) A.a端的电势比b端高 B.M、N分别为阴、阳离子交换膜 C.相同时间内X、Y电极上消耗的氮气质量比为5∶3 D.阴极室的总反应为N2+6e-+6H2O===2NH3+6OH- 解析:由已知信息可知,氮气电解催化装置可以实现同时制备铵盐和硝酸盐,根据图给示意图可知,左侧氮气转化为N,为阴极;右侧氮气转化为N,为阳极。 √ 由图可知,X极氮气发生还原反应,即X为阴极,a与电源负极相连,所以a端电势比b端低,故A项错误。根据题干信息可推知,左侧制备铵盐,所以H+透过M膜进入阴极室,故M为阳离子交换膜,同理可得N为阴离子交换膜,故B项错误。X极上氮元素从0价降低至-3价,Y极上氮元素从0价升高至+5价,由得失电子守恒可得,X、Y电极上消耗的氮气质量比为5∶3,故C项正确。阴极室发生的总反应为N2+8H2O+6e-===2N+ 8OH-,故D项错误。 2.(2024·河南省百所名校大联考)我国科学家开发了一种新型催化电极Pb2Ru2O7-x,该催化剂能实现在碱性介质中高选择性地使糠醛生成糠醇(如图)。下列叙述正确的是 (　　) √ A.电极a与电源负极连接 B.生成0.1 mol X时有0.2 mol OH-向b极区迁移 C.b极上电极反应式为 +2e-+2H2O +2OH- D.随着反应进行,电解质溶液中KOH总物质的量不断增大 3.(2024·沧州市三模)由辛二腈[CN(CH2)6CN]制备巴豆腈(2⁃丁烯腈,即CH3CH==CHCN,非气态)的原理如下图所示,下列说法正确的是 (　　) 已知:电流效率=×100%。 A.催化电极a与电源负极相连,电势:催化电极a<催化电极b B.电子移动方向:催化电极a→电源→催化电极b→阴离子交换膜→催化电极a C.催化电极b上发生反应:2HC+2e-===H2↑+2C D.若催化电极b上生成7 mol气体时,催化电极a生成15 mol气体,则电流效率约为93% √ 解析:电解池中催化电极a为阳极,发生反应:CN(CH2)6CN-2e-+2HC===2CH3CH==CHCN+2CO2↑+2H2O;催化电极b为阴极,发生反应:2HC+2e-===H2↑+2C。根据分析,催化电极a为阳极,与电源正极相连,则电势:催化电极a>催化电极b,A错误;电子不经过内电路,因此电子移动方向:催化电极a→电源→催化电极b,B错误;催化电极b为阴极,发生反应:2HC+2e-===H2↑+2C,C正确; 由2HC+2e-===H2↑+2C可知,催化电极b上生成7 mol气体时,电解池转移电子的物质的量为14 mol。催化电极a上发生主反应: CN(CH2)6CN-2e-+2HC===2CH3CH==CHCN+2CO2↑+2H2O(反应中2 mol e-对应2 mol气体),催化电极a上发生副反应:4HC-4e-===O2↑+4CO2↑+2H2O(副反应中4 mol e-对应5 mol气体),设主、副反应生成的气体分别为x mol、y mol,则x+y=15①,x+y=14②,解方程组可知x=10,y=5,因此,电流效率为≈71%,D错误。 专题质量评价 (选择题每小题3分,本检测满分30分) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1.(2024·东阳市三模)微生物脱盐池是在微生物燃料电池的基础上发展而来的新兴生物电化学系统,示意图如图所示。下列说法正确的是 (　　) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 A.该装置能同时实现海水淡化、化学能转化为电能 B.当消耗标况下氧气11.2 L时,透过X、Y交换膜的离子总数是2NA个 C.负极反应为CH3COO-+7OH--8e-===2CO2↑+5H2O D.Y为阴离子交换膜 解析:原电池内电路中:阳离子通过阳离子交换膜移向正极,阴离子通过阴离子交换膜移向负极,从而使海水中含量减少形成淡水,该装置工作时为原电池,是将化学能转化为电能的装置,能提供电能,A正确; √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 由图可知,通入氧气的电极为正极,得电子发生还原反应,消耗标况下氧气11.2 L,相当于消耗0.5 mol氧气,0.5 mol氧气得到0.5 mol×4=2 mol电子,因此Y阳离子交换膜通过2NA离子,同时X阴离子交换膜也通过2NA离子,所以透过X、Y交换膜的离子总数是4NA个,B错误;由图可知,负极失电子发生氧化反应,溶液为酸性,电极反应为CH3COO-+2H2O-8e-===2CO2↑+7H+,C错误;原电池中阳离子移向正极、阴离子移向负极,从而达到脱盐目的,所以Y为阳离子交换膜、X为阴离子交换膜,D错误。 1 2 4 5 6 7 8 9 10 3 2.有机溶剂⁃水自分层电池,借助液⁃液界面屏障,可以实现电池在无隔膜下平稳运行。我国科学院大连化学物理研究所提出了一种锌、溴自分层电池,该电池采用ZnBr2的水溶液作为负极电解液,而正极电解液为含Br2的CCl4有机溶液。其装置如图所示,下列说法错误的是(　　) 1 2 4 5 6 7 8 9 10 3 A.放电时,电子从负极流出进入正极,再经电解液回到负极 B.放电时,溶于CCl4中的Br2被还原为Br-,重新回到水溶液中 C.充电时,阴极电极反应式为Zn2++2e-===Zn D.该电池可有效防止Br2的交叉混合,因此无需隔膜 解析:根据题意可知,ZnBr2为负极电解液,放电时电极反应式为Zn-2e-===Zn2+,Br2的CCl4为正极电解液,电极反应式为Br2+2e-===2Br-。放电时,电子从负极流出进入正极,但不会经过电解液,电解 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 3 液中离子定向移动形成闭合回路,A错误。根据题干信息可知,放电时,有机相为正极电解液,溶于CCl4中的Br2得电子被还原为Br-,重新回到水溶液中,B正确。放电时,负极电极反应式为Zn-2e-===Zn2+,故充电时,阴极电极反应式为Zn2++2e-===Zn,C正确。Br2在水和CCl4中溶解度相差较大,该电池可有效防止Br2的交叉混合,因此无需隔膜,D正确。 1 2 4 5 6 7 8 9 10 3 3.(2024·北京市丰台区二模)科学家开发了一种可植入体内的燃料电池,血糖(葡萄糖)过高时会激活电池,产生电能进而刺激人造胰岛细胞分泌胰岛素,降低血糖水平。电池工作时的原理如下图所示(G—CHO代表葡萄糖)。 1 2 4 5 6 7 8 9 10 3 下列说法不正确的是 (　　) A.该燃料电池是否工作与血糖的高低有关,血糖正常时电池不工作 B.工作时,电极Ⅰ附近pH下降 C.工作时,电子流向:电极Ⅱ→传感器→电极Ⅰ D.工作时,电极Ⅱ电极反应式为G—CHO+H2O-2e-===G—COOH+2H+ √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 3 解析:根据题干信息可知,血糖(葡萄糖)过高时会激活电池,产生电能进而刺激人造胰岛细胞分泌胰岛素,降低血糖水平,说明该燃料电池是否工作与血糖的高低有关,血糖正常时电池不工作,A说法正确;工作时,电极Ⅰ为正极,氧气发生还原反应生成水,电极反应式:O2+4e-+4H+===2H2O,电极Ⅰ附近pH升高,B说法错误;原电池中电子从负极流入正极,故外电路中电子流向:电极Ⅱ→传感器→电极Ⅰ,C说法正确;工作时,电极Ⅱ电极反应式为G—CHO+H2O-2e-===G—COOH+2H+,D说法正确。 1 2 4 5 6 7 8 9 10 3 4.(2024·佛山市质检)畜禽废水中含大量N、P元素,通过电解形成MgNH4PO4·6H2O沉淀(鸟粪石)进行回收。用如图装置模拟该过程,其中含P微粒共有1 mol。下列说法错误的是 (　　) 1 2 4 5 6 7 8 9 10 3 A.阳极反应有:Mg-2e-+N+P+6H2O===MgNH4PO4·6H2O↓ B.若电路中转移1.98 mol e-,则溶液中剩余含P微粒为0.01 mol C.强酸或强碱环境更有利于去除氮、磷元素 D.鸟粪石可用作缓释肥,实现变废为宝 解析:结合图和题意分析,Mg电极为阳极,电极反应式为Mg-2e-+N+P+6H2O===MgNH4PO4·6H2O↓,惰性电极为阴极,电极反应式为2H2O+2e-===2OH-+H2↑,据此回答。 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 3 由分析知,阳极反应有:Mg-2e-+N+P+6H2O=== MgNH4PO4·6H2O↓,若电路中转移1.98 mol e-,则消耗的n(P)=0.99 mol,则溶液中剩余含P微粒为1 mol-0.99 mol=0.01 mol,A、B正确;强酸性环境下,P会生成H3PO4,强碱性环境下,N会生成氨水,不利于去除氮、磷元素,C错误;鸟粪石是含N、P元素的不溶性物质,通过沉淀溶解平衡可逐渐提供可溶性的铵根离子和磷酸根离子,提供N和P,故可用作缓释肥,实现变废为宝,D正确。 1 2 4 5 6 7 8 9 10 3 5.(2024·潍坊市一模)复旦大学设计了一种可充电的铋⁃空气电池,有较强稳定性。该电池使用了三氟甲磺酸铋 Bi非碱性水系电解质溶液,简写为Bi(OTf)3(M=656 g·mol-1),工作原理如图所示,已知:Bi3+水解方程式为2Bi3++3H2O Bi2O3+6H+,下列说法错误的是(　　) 1 2 4 5 6 7 8 9 10 3 A.充电时,X为阴极 B.放电时,正极附近pH升高 C.充电时,阳极电极反应式为2Bi2O3-12e-===4Bi3++3O2↑ D.放电时,电路中每转移0.3 mol电子,负极区电解质溶液增重20.9 g 解析:由题意可知,充电时,与直流电源负极相连的X电极为电解池的阴极,故A正确; √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 3 放电时,Y电极为正极,在铋离子作用下,氧气得电子发生还原反应生成三氧化二铋,溶液中铋离子浓度减小,水解平衡向逆反应方向移动,溶液中氢离子浓度减小,溶液pH增大,故B正确;充电时,Y电极为阳极,三氧化二铋在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和铋离子,电极反应式为2Bi2O3-12e-===4Bi3++3O2↑,故C正确;放电时,X电极为原电池的负极,铋在负极失去电子发生氧化反应生成铋离子,电极反应式为Bi-3e-===Bi3+,则电路中转移0.3 mol电子时,负极区溶液中增加铋离子的质量为0.1 mol×209 g·mol-1=20.9 g,由于阴离子通过阴离子交换膜由正极区进入负极区,所以负极区电解质溶液增重大于20.9 g,故D错误。 1 2 4 5 6 7 8 9 10 3 6.(2024·武汉市部分学校模拟)我国科学家开发了如图所示的电化学装置,实现了H2O2的制备和废弃PET的回收利用。下列说法错误的是 (　　) 1 2 4 5 6 7 8 9 10 3 A.溶液中OH-移向电极B B.电极B的电势高于电极A的电势 C.阳极区发生的反应为HOCH2CH2OH-6e-+8OH-===2HCOO-+6H2O D.理论上每消耗3 mol O2,电极B消耗乙二醇124 g √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 3 解析:电极A中氧气转化为过氧化氢,发生得到电子的还原反应,电极A是阴极,电极B是阳极,所以溶液中OH-移向阳极即电极B,据此分析。根据分析可知,电极B是阳极,所以溶液中OH-移向阳极即电极B,A正确;电极A是阴极,所以电极B的电势高于电极A的电势,B正确;电极B为阳极,发生氧化反应,阳极发生的反应为HOCH2CH2OH-6e-+8OH-===2HCOO-+6H2O,C正确;由阳极电极反应式知,理论上消耗3 mol O2,此时转移6 mol电子,则电极B消耗乙二醇的物质的量是1 mol,质量是62 g,D错误。 1 2 4 5 6 7 8 9 10 3 7.(2024·湘豫名校三模)某团队研究发现三价水系(酸性电解质溶液)铟金属电池的比容量大,循环寿命长。其工作原理图如下,已知MnOOH(羟基氧化锰)难溶于水。下列说法错误的是 (　　) 1 2 4 5 6 7 8 9 10 3 A.充电时,H+移向电极甲 B.放电时,电路中转移3 mol电子,两电极质量变化数值之和为112 g C.放电时,总反应:In+3MnO2+3H+===3MnOOH+In3+ D.充电时,阳极反应:MnOOH-e-===MnO2+H+ √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 3 解析:由题干图示信息可知,充电时,电极甲接电源负极是阴极,电极乙接电源正极是阳极,故H+移向电极甲,A正确;放电时,负极电极反应为In-3e-===In3+,正极电极反应为MnO2+e-+H+===MnOOH,故电路中转移3 mol电子,负极质量减少:1 mol×115 g·mol-1=115 g,正极质量增加:3 mol×1 g·mol-1=3 g,故两电极质量变化数值之和为118 g,B错误;由放电时正、负极反应得总反应:In+3MnO2+3H+===3MnOOH+In3+,C正确;放电时,正极电极反应为MnO2+e-+H+===MnOOH,则充电时,阳极反应:MnOOH-e-===MnO2+H+,D正确。 1 2 4 5 6 7 8 9 10 3 8.(2024·运城市二模)近日,某大学课题组使用锰⁃四苯基卟啉催化剂将电化学氧还原和水氧化进行配对,在两个电极上生成活性锰⁃氧物种,从而将Ph2S转化为Ph2SO。 1 2 4 5 6 7 8 9 10 3 下列叙述正确的是 (　　) A.a极电势高于b极 B.a极反应:PMn(Ⅴ)O+2e-+2H+===PMn(Ⅲ)+H2O C.电路上转移2 mol电子理论上生成1 mol Ph2SO D.“PMn(Ⅴ)O和PMn(Ⅲ)”总量几乎不变 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 3 解析:根据图中转化可知a极得电子,发生还原反应,为电解池的阴极,b极失电子发生氧化反应,为电解池的阳极,故电势:a<b,A项错误;a极发生还原反应,PMn(Ⅲ)+2e-+O2+2H+===PMn(Ⅴ)O+H2O,B项错误;阴、阳极都生成了Ph2SO,故转移2 mol电子时共生成2 mol Ph2SO,C项错误;从总反应看,PMn(Ⅲ)相当于“催化剂”,PMn(Ⅴ)O作中间产物,总量保持不变,D项正确。 1 2 4 5 6 7 8 9 10 3 9.(2024·许昌市部分学校一模)铝⁃石墨双离子电池采用廉价且易得的石墨替代传统锂电池中的正极材料,全面提升了电池的能量密度。图甲和图乙表示该电池的充电或者放电时工作原理。X、Y表示可能为用电器或电源。已知充电时正极发生阴离子插层反应生成Cn(PF6),下列有关分析正确的是 (　　) 1 2 4 5 6 7 8 9 10 3 A.图甲表示电池充电过程,电极a与电源的正极相连 B.图甲中电极b电极反应式为Cn(PF6)-e-===P+nC C.图乙中电极c电势高于电极d D.图乙中当电路转移电子数为2 mol时,理论上电极c质量减少14 g √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 3 解析:由图中所给电极材料及电子转移方向判断,图甲为充电装置,电极a与电源负极连接,A错误;图甲中电极b与电源正极连接,电极反应式为P+nC-e-===Cn(PF6),B错误;图乙中c是原电池负极,d是正极,因此电极d的电势高于电极c,C错误;图乙,c电极反应为AlLi-e-===Al+Li+,因此当电路转移电子数为2 mol时,即物质的量为2 mol,理论上电极c质量减少m=n·M=2 mol×7 g·mol-1=14 g,D正确。 1 2 4 5 6 7 8 9 10 3 10.(2024·山东省实验中学二模)钙(锂)介导电化学合成氨低能耗,效率高,是合成氨研究的热点领域,以下为该装置示意图,下列有关说法正确的是 (　　) 1 2 4 5 6 7 8 9 10 3 A.阴极区反应:H2+2C2H5O--2e-===2C2H5OH B.此装置降低合成氨能耗的主要原因是钙或锂等金属能高效解离氮气形成相应的氮化物 C.含少量乙醇的水溶液会使该装置生产效率提高 D.整个装置每生成1 mol氨消耗1.5 mol Ca2+ √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 3 解析:由题图可知,通入氢气的电极为阳极,氢气在阳极失去电子发生氧化反应生成氢离子,氢离子与C2H5O-反应生成C2H5OH,C2H5OH解离出氢离子和C2H5O-,通入氮气的电极为阴极,钙离子在阴极得到电子生成钙,钙与氮气反应生成Ca3N2,Ca3N2与氢离子反应生成Ca2+和氨气,则阴极的电极反应式为Ca2++2e-===Ca,N2+3Ca===Ca3N2,Ca3N2+6H+ ===3Ca2++2NH3,电解的总反应方程式为N2+3H2 2NH3,据此分析解题。 1 2 4 5 6 7 8 9 10 3 由分析可知,H2在阳极上失去电子,故阳极区反应式为H2+2C2H5O--2e-===2C2H5OH,A错误;此装置降低合成氨能耗的主要原因是钙或锂等金属能高效解离氮气形成相应的氮化物,B正确;由于水能与Ca直接反应,故含少量乙醇的水溶液不会使该装置生产效率提高反而降低,C错误;电解的总反应方程式为N2+3H2 2NH3,故整个装置每生成1 mol氨,不消耗Ca2+,Ca2+只是电解质导电,D错误。 本课结束 解析:电极b上转化为,六元环中N的化合价由-1升高到+1,发生氧化反应,电极b为负极,故A项正确;电极a上的氧气转化为水,发生还原反应,电极a为正极,电极反应为O2+4e-+4H+===2H2O,反应过程中电极a上消耗H+,溶液的pH增大,故B项正确; 六元环中N的化合价由-1升高到+1,则每摩尔参加反应应该转移 2 mol电子,故C项错误;总反应为2+3O2===2+2H2O,该燃料电池中消耗1 mol O2的同时消耗 mol葡萄糖,其质量为 120 g,故D项正确。 解析:电极a为阳极与电源正极连接,A项错误;a电极为阳极,水在阳极失电子生成氧气,则X为O2,生成0.1 mol O2转移0.4 mol电子,则向a极区迁移0.4 mol OH-,B项错误;b极上得电子生成,电极方程式为+2e-+2H2O→+2OH-,C项正确;总反应为2+2H2O→2+O2↑,从总反应看KOH的总物质的量保持不变,D项错误。 $$