专题05 电化学（期末真题汇编，浙江专用）高二化学上学期

专题05 电化学 4大高频考点概览 考点01 原电池原理及应用 考点02 电解原理及应用 考点03 金属的腐蚀与防护 考点04 综合应用 ◆题型01 原电池原理及应用 1．(2024-2025高二上·浙江省杭州九中·期末)Na2O2是强氧化剂，也是航天航空、水下作业的供氧剂。近几年科学家研制出较锂电池稳定性更高、电压损失更小的“钠—空气电池”。其反应原理是：2Na+O2=Na2O2，装置如图，其中电解液为NaPF6，可传导Na+。电池放电时，下列说法不正确的是( ) A．A电极为负极，发生氧化反应 B．Na+向电极移动 C．外电路电流方向为B→A D．当转移电子0.2mol时，消耗(标准状况)O2 2．(2024-2025高二上·浙江省杭州钱塘区杭州四中·期末)钠离子电池成本优势明显，有望在大规模储能中取代传统铅酸电池。下图为一种钠离子电池放电的示意图，关于该电池说法正确的是( ) A．a为电池的负极 B．放电时b极反应：NaxC-xe-=xNa++C C．充电时a极反应：Na4-xFe(CN)6+xNa++ xe-= Na4Fe(CN)6 D．用该电池给铅酸电池充电时，b电极接铅酸电池的PbO2极 3．(2024-2025高二上·浙江省杭州西湖区八县联考·期末)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( ) A．充电时，集流体A与外接电源的负极相连 B．放电时，电极B为正极，反应可表示为Li1-xCoO2+xLi++xe-═LiCoO2 C．放电时，外电路通过电子时，内电路中有amol Li+通过LiPON薄膜电解质从B极迁移到A极，LiPON薄膜电解质损失amol Li+ D．电池总反应可表示为 4．(2024-2025高二上·浙江省下城区杭州十四中·期末)2016年8月,联合国开发计划署在中国的首个“氢经济示范城市”在江苏落户。用吸附了H2的碳纳米管等材料制作的二次电池的原理如右图所示。下列说法正确的是( ) A．放电时，甲电极为正极，OH-移向乙电极 B．放电时，乙电极反应为Ni(OH)2+OH--e-=NiO(OH)+H2O C．充电时，电池的甲电极与直流电源的正极相连 D．电池总反应为H2+2NiOOH2Ni(OH)2 ◆题型02 电解原理及应用 1．一种基于氯碱工艺的新型电解池(下图)，可用于湿法冶铁的研究。电解过程中，下列说法不正确的是( ) A．右侧电极作阳极，发生氧化反应 B．理论上每消耗0.1molFe2O3，阳极室溶液减少21.3g C．阴极区电极反应：Fe2O3+6e−+3H2O=2Fe+6OH−，溶液中OH− 逐渐升高 D．理论上每消耗0.1molFe2O3，产生气体6.72L(标准状况下) 2．(2024-2025高二上·浙江省杭州拱墅区源清中学·期末)科学家研究发现可以用电解法以N2直接制备HNO3，下图为其原理示意图。下列说法正确的是( ) A．电极b与电源的正极相连，H2O发生还原反应 B．通过质子交换膜从右向左移动 C．电极a消耗0.1mol的N2时，电极b生成11.2L氢气 D．电极a表面生成NO3-的电极反应式为：N2+6H2O-10e-=NO3-+12H+ 3．(2024-2025高二上·浙江省学军教育集团·期末)一种基于氯碱工艺的新型电解池(如图所示，M、N电极均为惰性电极)，可用于湿法冶铁的研究。电解过程中，下列说法错误的是( ) A．若电源为铅酸蓄电池，则Q应与PbO2电极相连 B．M电极上发生还原反应，其电极反应式为Fe2O3+3H2O+6e-=2Fe+6OH- C．工作时，右侧工作室的穿过阳离子交换膜往左侧工作室迁移 D．装置工作时，电路中每转移0.6mol电子，同时右侧工作室溶液减轻的质量与左侧工作室溶液增加的质量相差15.6g 4．(2024-2025高二上·浙江省杭州下沙区·期末)利用双极膜电解法将二氧化碳转化为CaCO3矿化封存，同时得到氧气、氢气、高浓度盐酸等产品，原理如图。下列说法正确的是( ) A．右侧的双极膜中间层的向右移动 B．a极电极反应式为4OH--4e-=O2↑＋2H2O C．向碱室中加入NaHCO3固体，有利于CO2的矿化封存 D．电解固碳的总反应： 5．(2024-2025高二上·浙江省杭州师大附中·期末)一种基于氯碱工艺的新型电解池如图所示，可用于湿法冶铁的研究。下列说法正确的是( ) A．阴极反应：Fe2O3+6H++6e-=2Fe+3H2O B．电解过程中，Na+由阴极向阳极移动 C．每消耗1.60g Fe2O3时，理论上阳极产生的气体体积为(标准状况下) D．电解一段时间后，阴极区需及时补充溶液，以保证反应持续进行 6．(2024-2025高二上·宁波市奉化区·期末)ClO2是国家卫健委专家推荐的高效、安全的消毒用品。某电解法制备ClO2的装置如图所示，下列有关说法不正确的是( ) A．a电极为电源的正极 B．生成NCl3和H2的物质的量比为1：3 C．转移2mol电子后，阴极区加入2molHCl可复原 D．二氧化氯发生器中生成的X溶液的主要溶质为 ◆题型03 金属的腐蚀与防护 1．(2024-2025高二上·宁波市奉化区·期末)在生产生活中，金属腐蚀会带来严重的经济损失。下列说法正确的是( ) A．生铁浸泡在食盐水中易发生析氢腐蚀 B．在船舶外壳安装锌块，利用了牺牲阳极法 C．钢铁发生吸氧腐蚀时，负极反应是Fe-3e-=Fe3+ D．将钢铁闸门与电源正极相连的防腐措施属于外加电流法 2．(2024-2025高二上·浙江省杭州九中·期末)铜板上铁铆钉的吸氧腐蚀原理如图所示。下列说法正确的是( ) A．正极反应式为2H＋＋2e-=H2↑ B．此过程中还涉及反应4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 C．此过程中、均被腐蚀 D．此过程中电流从Fe流向Cu 3．(2024-2025高二上·浙江省杭州师大附中·期末)城镇地面下常埋有纵横交错的金属管道，如钢铁输水管等。当金属管道在潮湿土壤中形成电流回路时，就会引起这些金属制品的腐蚀。为了防止这类腐蚀的发生，某同学设计如图所示的装置。下列有关说法中正确的是( ) A．金属M比铁活泼，防护过程中电子流入金属M B．钢铁输水管表面发生还原反应 C．铜的电导率高，金属M可选用铜提高防护效果 D．若外加直流电源，钢铁输水管应连接电源的正极 4．(2024-2025高二上·浙江省杭州西湖区八县联考·期末)某化学探究小组在水中滴加酚酞和铁氰化钾溶液，然后将1颗铁钉竖直浸在水中，几天后观察到铁钉A段部位周围的水变红色，铁钉下端(B部位)产生蓝色沉淀，如图所示，根据图示分析。下列说法正确的是( ) A．铁、炭、水构成大量的微小电池，在水面附近腐蚀最严重 B．铁钉A部位是负极：Fe-2e-=Fe2+ C．以上实验现象证明发生的主要是吸氧腐蚀 D．最终得到的铁锈能覆盖在铁钉的表面，防止腐蚀继续发生 5．(2024-2025高二上·浙江省杭州西湖区八县联考·期末)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： 下列说法不正确的是( ) A．图2中，辅助阳极材料本身不失去电子，图1中阳极材料失去电子 B．图2中，外加电压保持恒定不变，有利于提高对钢闸门的防护效果 C．图2中，外加电压偏高时，钢闸门表面可发生反应：O2+2H2O+4e-=4OH- D．图1、图2中，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时，钢闸门、阳极均发生化学反应 6．(2024-2025高二上·浙江省杭州四中·期末)化学小组研究金属的电化学腐蚀，实验如下： 实验 Ⅰ Ⅱ 装置 下列说法不正确的是( ) A．实验Ⅰ中发生析氢腐蚀，实验Ⅱ中发生吸氧腐蚀，且铁钉腐蚀速度实验Ⅰ<实验Ⅱ B．实验Ⅰ中裸露在外的铁钉附近处出现蓝色 C．实验Ⅱ中铜片附近处出现红色，发生电极反应：O2+2H2O+4e-=4OH- D．实验Ⅱ中裸露在外的铁钉附近处出现蓝色，出现蓝色的离子方程式为：K++Fe2++[ Fe(CN)6]3-= KFe[ Fe(CN)6]↓ 7．(2024-2025高二上·浙江省丽水市·期末)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。下图为对海水中钢闸门的防腐措施示意图，下列说法不正确的是( ) A．高硅铸铁是作为损耗阳极材料发挥作用的 B．通电后外电路的电子被强制流向钢闸门 C．保护电流应该根据环境条件变化进行调整 D．通电后使钢闸门表面的腐蚀电流接近零 ◆题型04 综合应用 1．(2024-2025高二上·浙江省丽水市·期末)某兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合该装置的电键时，观察到电流表的指针发生了偏转。下列有关判断不正确的是( ) A．甲池为原电池，乙池中A(石墨)电极为阳极 B．甲池中通入CH3OH电极的电极反应式为：CH3OH-6e−+8OH− = CO+6H2O C．若将CuCl2溶液换成NaCl溶液，电键闭合一段时间后，丙池中溶液的pH将减小 D．当乙池中B极质量增加5.40g时，丙池中D极析出1.60g铜 2．(2024-2025高二上·宁波市奉化区·期末)氯碱工业是高能耗产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺节能超过30%。在这种工艺设计中，相关物料的传输与转化关系如图所示，其中的电极未标出。 请回答下列问题： (1)气体X、Y分别是 、 (填化学式)。 (2)燃料电池中正极的电极反应式为 。 (3)比校a%、b%和c%的值，由大到小排序 。 3．(2024-2025高二上·浙江省杭州钱塘区杭州四中·期末)某学习小组通过右侧装置模拟氯碱工业进行实验探究。请回答： (1)A物质是 (填化学式)电解NaCl溶液总反应的离子方程式为 。 (2)在阴极产生448mL气体，(标准状况)后停止实验，测得阴极室中溶液的体积为400mL，则常温下此溶液的 。 (3)经分析，饱和NaCl的作用有4个，①提供，参与电极反应：②通过定向移动，形成闭合网路；③生成NaOH；④ 。 (4)有同学认为，改从B处加入饱和食盐水，并改用阴离子交换膜也可实现氮碱生产。如此改变的不利之处是 (写一条即可)。 4．(2024-2025高二上·浙江省丽水市·期末)乙烯是石油化工中常用的基础原料，随着化石燃料资源的日益减少，科研工作者正在探寻和研发具有工业价值的制备方法。 (1)二氧化碳氧化乙烷制乙烯反应： C2H6(g)＋CO2(g)C2H4(g)＋CO(g)＋H2O(g) ΔH＝+177.6kJ·mol−1 反应自发进行的条件为 。 (2)甲烷催化脱氢制乙烯 物质 氢气 甲烷 乙烯 燃烧热/( kJ·mol−1) 285.8 890.3 1411.0 ①已知相关物质的燃烧热如上表，写出甲烷制备乙烯的热化学方程式 。 ②反应在恒温恒压密闭容器中进行。若向该反应器中通入水蒸气(不参与反应)，可提高乙烯的产率，理由是 。 (3)电解二氧化碳强酸性溶液制乙烯其原理如图所示。 ①该装置中使用的是 (填“阳”或“阴”)离子交换膜。 ②b电极上的电极反应式为 。 5．(2024-2025高二上·浙江省杭州师大附中·期末)微型电池与微生物电解池在医疗、工业生产方面有着广泛的应用。 I.一种可植入体内的微型电池工作原理如图1所示，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)。 (1) CuO通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)的相互转变在该反应中起 作用。 (2)血液中的在电场驱动下的迁移方向为 (填“a→b”或“b→a”)。 (3)为 极，该电极上发生的反应有C6H12O6+2CuO=C6H12O7+Cu2O和 。 II.我国是能耗大国，借助葡萄糖水溶液在微生物电解池中强化制氢也是解决能源消耗的一项重要研究课题，下图2MEC是微生物电解池，图3MFC是微生物燃料电池。 (4)若图2MEC装置中阴极产生的气体体积在标准状况下为4.48L，电路中通过的电子数为 。 (5)写出图3MFC中正极的电极反应 。 试卷第1页，共3页 12 / 12 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题05 电化学 4大高频考点概览 考点01 原电池原理及应用 考点02 电解原理及应用 考点03 金属的腐蚀与防护 考点04 综合应用 ◆题型01 原电池原理及应用 1．(2024-2025高二上·浙江省杭州九中·期末)Na2O2是强氧化剂，也是航天航空、水下作业的供氧剂。近几年科学家研制出较锂电池稳定性更高、电压损失更小的“钠—空气电池”。其反应原理是：2Na+O2=Na2O2，装置如图，其中电解液为NaPF6，可传导Na+。电池放电时，下列说法不正确的是( ) A．A电极为负极，发生氧化反应 B．Na+向电极移动 C．外电路电流方向为B→A D．当转移电子0.2mol时，消耗(标准状况)O2 【答案】D 【解析】由反应2Na+O2=Na2O2可知，反应中Na元素化合价升高，被氧化，O元素化合价降低，被还原，则Na为负极，石墨烯、空气为正极。A．由分析可知，钠被氧化，A电极为负极，发生氧化反应，故A正确；B．b为正极，原电池工作时，阳离子向正极移动，故B正确；C．由分析可知，A电极为负极，B电极为正极，外电路电流方向为B→A，故C正确；D．B极为正极，过氧化钠中氧显-1价，电极反应式为O2+2Na++2e-=Na2O2，当转移电子0.2mol时，消耗0.1mol O2，标准状况下的体积为2.24L，故D错误；故选D。 2．(2024-2025高二上·浙江省杭州钱塘区杭州四中·期末)钠离子电池成本优势明显，有望在大规模储能中取代传统铅酸电池。下图为一种钠离子电池放电的示意图，关于该电池说法正确的是( ) A．a为电池的负极 B．放电时b极反应：NaxC-xe-=xNa++C C．充电时a极反应：Na4-xFe(CN)6+xNa++ xe-= Na4Fe(CN)6 D．用该电池给铅酸电池充电时，b电极接铅酸电池的PbO2极 【答案】B 【解析】根据图示，放电时Na+由b电极所在区域向a电极所在区域移动，放电时a电极为正极，b电极为负极。A．放电时Na+由b电极所在区域向a电极所在区域移动，a电极为电池的正极，b电极为电池的负极，A项错误；B．放电时b电极为负极，负极上发生失电子的氧化反应，电极反应式为NaxC-xe-=xNa++C，B项正确；C．充电时a极为阳极，阳极上发生失电子的氧化反应，电极反应式为Na4Fe(CN)6-xe-=Na4-xFe(CN)6+xNa+，C项错误；D．铅酸电池充电时，Pb为阴极，PbO2为阳极，则用该电池给铅酸电池充电时，b电极接铅酸电池的Pb极，D项错误；故选B。 3．(2024-2025高二上·浙江省杭州西湖区八县联考·期末)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( ) A．充电时，集流体A与外接电源的负极相连 B．放电时，电极B为正极，反应可表示为Li1-xCoO2+xLi++xe-═LiCoO2 C．放电时，外电路通过电子时，内电路中有amol Li+通过LiPON薄膜电解质从B极迁移到A极，LiPON薄膜电解质损失amol Li+ D．电池总反应可表示为 【答案】C 【解析】由题可知，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，则电极A为阴极，电极反应式为xLi++xe-+Si=LixSi，电极B为阳极，电极反应式为LiCoO2-xe-═Li1-xCoO2+xLi+，放电时电极A为负极，电极反应为LixSi-xe-═Si+xLi+，电极B为正极，电极反应式为Li1-xCoO2+xLi++xe-═LiCoO2，电池总反应可表示为LixSi+Li1-xCoO2 Si+LiCoO2。A．充电时，电极A为阴极，集流体A与外接电源的负极相连，A正确；B．由分析可知，放电时，电极B为正极，发生还原反应，电极反应式为Li1-xCoO2+xLi++xe-═LiCoO2，B正确；C．放电时，外电路通过amol电子时，负极生成amol Li+进入LiPOH薄膜电解质，同时有amol Li+从LiPOH薄膜电解质流出进入电极B，故LiPOH薄膜电解质Li+数目不变，C错误；D．根据分析可知，电池总反应可表示为，D正确；故选C。 4．(2024-2025高二上·浙江省下城区杭州十四中·期末)2016年8月,联合国开发计划署在中国的首个“氢经济示范城市”在江苏落户。用吸附了H2的碳纳米管等材料制作的二次电池的原理如右图所示。下列说法正确的是( ) A．放电时，甲电极为正极，OH-移向乙电极 B．放电时，乙电极反应为Ni(OH)2+OH--e-=NiO(OH)+H2O C．充电时，电池的甲电极与直流电源的正极相连 D．电池总反应为H2+2NiOOH2Ni(OH)2 【答案】D 【解析】开关连接用电器时，应为原电池原理，甲电极为负极，负极上氢气失电子发生氧化反应，电极反应式为H2+2OH--2e-=2H2O，乙电极为正极得电子发生还原反应，电极反应为：NiO(OH)+H2O+e-=Ni(OH)2+OH-；开关连接充电器时，为电解池，充电与放电过程相反。A.放电时，该电池为原电池，电解质溶液中阴离子向负极移动，所以OH-向负极甲电极移动，A错误；B.放电时，乙电极为正极，得电子发生还原反应，电极反应为：NiO(OH)+H2O+e-=Ni(OH)2+OH-，B错误；C.放电时，氢气在碳电极发生氧化反应，碳电极作负极；充电时，碳电极发生还原反应，作阴极，应与电源的负极相连，C错误；D.放电时，正极电极反应式为NiO(OH)+H2O+e-=Ni(OH)2+OH-，负极电极反应式为：H2+2OH--2e-=2H2O，两式相加得总反应：H2+2NiOOH2Ni(OH)2，D正确；故选D。 ◆题型02 电解原理及应用 1．一种基于氯碱工艺的新型电解池(下图)，可用于湿法冶铁的研究。电解过程中，下列说法不正确的是( ) A．右侧电极作阳极，发生氧化反应 B．理论上每消耗0.1molFe2O3，阳极室溶液减少21.3g C．阴极区电极反应：Fe2O3+6e−+3H2O=2Fe+6OH−，溶液中OH− 逐渐升高 D．理论上每消耗0.1molFe2O3，产生气体6.72L(标准状况下) 【答案】B 【解析】装置图中右侧为饱和食盐水，右侧电极上生成气体，则右侧为电解池的阳极，氯离子放电生成氯气，电极反应：2Cl--2e-=Cl2↑，左侧电极为阴极，发生还原反应，Fe2O3在碱性条件下转化为Fe，电极反应：Fe2O3+6e−+3H2O=2Fe+6OH−，中间为阳离子交换膜，Na+由阳极移向阴极。A．由分析知，右侧电极作阳极，失去电子，发生氧化反应，A正确；B．由Fe2O3+6e−+3H2O=2Fe+6OH−可知，理论上每消耗0.1molFe2O3，转移0.6mol电子，由2Cl--2e-=Cl2↑可知，阳极生成0.3mol氯气，同时有0.6mol Na+由阳极移向阴极，阳极室溶液减少质量为，B错误；C．左侧电极为阴极，发生还原反应，Fe2O3在碱性条件下转化为Fe，电极反应：Fe2O3+6e−+3H2O=2Fe+6OH−，阴极区溶液中OH-浓度逐渐升高，C正确；D．由Fe2O3+6e−+3H2O=2Fe+6OH−可知，理论上每消耗0.1molFe2O3，转移0.6mol电子，由2Cl--2e-=Cl2↑可知，阳极生成0.3mol氯气，标准状况下的体积为，D正确；故选B。 2．(2024-2025高二上·浙江省杭州拱墅区源清中学·期末)科学家研究发现可以用电解法以N2直接制备HNO3，下图为其原理示意图。下列说法正确的是( ) A．电极b与电源的正极相连，H2O发生还原反应 B．通过质子交换膜从右向左移动 C．电极a消耗0.1mol的N2时，电极b生成11.2L氢气 D．电极a表面生成NO3-的电极反应式为：N2+6H2O-10e-=NO3-+12H+ 【答案】D 【解析】a极上N2失去电子被氧化为NO3-，a为阳极，电极反应为：N2+6H2O-10e-=NO3-+12H+，连接正极；b极上H2O得到电子被还原为H2，即b极为阴极，电极反应为：2H2O+2e-=H2↑＋2OH-，应与电源负极相连。A．电极b与电源的负极相连，H2O发生还原反应，A错误；B．阳离子移向阴极，故H+通过质子交换膜从左向右移动，B错误；C．未注明气体状态，无法计算，C错误；D．根据分析，电极a表面生成NO3-的电极反应式为：N2+6H2O-10e-=NO3-+12H+，D正确；故选D。 3．(2024-2025高二上·浙江省学军教育集团·期末)一种基于氯碱工艺的新型电解池(如图所示，M、N电极均为惰性电极)，可用于湿法冶铁的研究。电解过程中，下列说法错误的是( ) A．若电源为铅酸蓄电池，则Q应与PbO2电极相连 B．M电极上发生还原反应，其电极反应式为Fe2O3+3H2O+6e-=2Fe+6OH- C．工作时，右侧工作室的穿过阳离子交换膜往左侧工作室迁移 D．装置工作时，电路中每转移0.6mol电子，同时右侧工作室溶液减轻的质量与左侧工作室溶液增加的质量相差15.6g 【答案】D 【解析】装置图中右侧为饱和食盐水，右侧电极上生成气体，则右侧为电解池的阳极，氯离子放电生成氯气，电极反应：2Cl--2e-=Cl2↑，左侧电极为阴极，发生还原反应，Fe2O3在碱性条件下转化为Fe，电极反应：Fe2O3+3H2O+6e-=2Fe+6OH-，中间为阳离子交换膜，Na+由阳极移向阴极。A．由分析，Q为阳极，若电源为铅酸蓄电池，则Q应与铅酸蓄电池的正极PbO2电极相连，A正确；B．左侧M电极为阴极，发生还原反应，Fe2O3在碱性条件下转化为Fe，电极反应：Fe2O3+3H2O+6e-=2Fe+6OH-，B正确；C．中间为阳离子交换膜，Na+由阳极移向阴极，C正确；D．装置工作时，电路中每转移0.6mol电子，则右侧减少0.6molNaCl，左侧增加0.6molNa+，则右侧工作室溶液减轻的质量与左侧工作室溶液增加的质量相差0.6mol×35.5mol/L=21.3g，D错误；故选D。 4．(2024-2025高二上·浙江省杭州下沙区·期末)利用双极膜电解法将二氧化碳转化为CaCO3矿化封存，同时得到氧气、氢气、高浓度盐酸等产品，原理如图。下列说法正确的是( ) A．右侧的双极膜中间层的向右移动 B．a极电极反应式为4OH--4e-=O2↑＋2H2O C．向碱室中加入NaHCO3固体，有利于CO2的矿化封存 D．电解固碳的总反应： 【答案】D 【解析】右侧双极膜中氢离子进入酸室，氢氧根离子右移在电极b上发生还原反应生成O2，所以b为阳极，左侧双极膜中氢氧根离子进入碱室，与二氧化碳反应生成碳酸根离子，氢离子左移在电极a上发生氧化反应生成H2，所以a为阴极。A．根据分析，右侧的双极膜中间层的H+向左移动，进入酸室，A错误；B．根据分析，a极电极反应式为2H＋＋2e-=H2↑，B错误；C．碱室中二氧化碳和碱反应生成碳酸根离子，碳酸根离子通过左侧阴离子交换膜进入中间室内，与Ca2+结合形成碳酸钙，加入NaHCO3固体会消耗氢氧根不利于CO2的吸收，C错误；D．根据电解池中的产物，电解固碳的总反应为：，D正确；故选D。 5．(2024-2025高二上·浙江省杭州师大附中·期末)一种基于氯碱工艺的新型电解池如图所示，可用于湿法冶铁的研究。下列说法正确的是( ) A．阴极反应：Fe2O3+6H++6e-=2Fe+3H2O B．电解过程中，Na+由阴极向阳极移动 C．每消耗1.60g Fe2O3时，理论上阳极产生的气体体积为(标准状况下) D．电解一段时间后，阴极区需及时补充溶液，以保证反应持续进行 【答案】C 【解析】装置图中右侧为饱和食盐水，右侧电极上生成气体，则右侧为电解池的阳极，氯离子放电生成氯气，电极反应：2Cl--2e-=Cl2↑，左侧电极为阴极，发生还原反应，Fe2O3在碱性条件下转化为Fe，电极反应：Fe2O3+3H2O+6e-=2Fe+6OH-，中间为阳离子交换膜，Na+由阳极移向阴极。A．阴极为碱性环境，电极反应为：Fe2O3+3H2O+6e-=2Fe+6OH-，A错误；B．电解池中，阳离子向阴极移动，则Na+由阳极移向阴极，B错误；C．每消耗1.60g Fe2O3时，即消耗0.01molFe2O3，转移电子数为0.06mol，由阳极的反应可知，产生0.03molCl2，标况下的体积是，C正确；D．假设转移6mol电子，阴极会生成6molOH-，同时有6mol Na+透过离子交换膜移向阴极，则阴极NaOH溶液浓度变大，不需要补充，D错误；故选C。 6．(2024-2025高二上·宁波市奉化区·期末)ClO2是国家卫健委专家推荐的高效、安全的消毒用品。某电解法制备ClO2的装置如图所示，下列有关说法不正确的是( ) A．a电极为电源的正极 B．生成NCl3和H2的物质的量比为1：3 C．转移2mol电子后，阴极区加入2molHCl可复原 D．二氧化氯发生器中生成的X溶液的主要溶质为 【答案】D 【解析】根据装置图分析，与直流电源b电极相连的电极有H2生成，电极反应式为2H＋＋2e-=H2↑，故b为直流电源负极，a为直流电源正极，在电解池中，左侧为阳极区，右侧为阴极区，电解质溶液Cl-通过阴离子交换膜进入阳极区，NH4+在Cl-作用下在阳极失去电子、发生氧化反应生成NCl3和H＋，电极反应式为NH4++3Cl--6e-=NCl3+4H+，NCl3在ClO2发生器中与亚氯酸钠溶液反应生成ClO2、NH3、NaCl和NaOH，反应的化学方程式为NCl3+6NaClO2+3H2O=== 6ClO2↑＋NH3↑＋3NaCl+3NaOH。A．根据上述分析可知，a电极为电源的正极，A项正确；B．根据电极反应2H＋＋2e-=H2↑、NH4++3Cl--6e-=NCl3+4H+及得失电子数目守恒可知，生成NCl3和H2的物质的量比为1：3，B项正确；C．阴极区变化有电极反应2H＋＋2e-=H2↑及Cl-通过阴离子交换膜进入阳极区，转移2mol电子时，有2mol H＋参加反应，2molCl-移向阳极区，则阴极区加入2molHCl可复原，C项正确；D．二氧化氯发生器中发生反应为NCl3+6NaClO2+3H2O===6ClO2↑＋NH3↑＋3NaCl+3NaOH，故X溶液的主要溶质为NaCl和NaOH，D项错误；故选D。 ◆题型03 金属的腐蚀与防护 1．(2024-2025高二上·宁波市奉化区·期末)在生产生活中，金属腐蚀会带来严重的经济损失。下列说法正确的是( ) A．生铁浸泡在食盐水中易发生析氢腐蚀 B．在船舶外壳安装锌块，利用了牺牲阳极法 C．钢铁发生吸氧腐蚀时，负极反应是Fe-3e-=Fe3+ D．将钢铁闸门与电源正极相连的防腐措施属于外加电流法 【答案】B 【解析】A．食盐水显中性，生铁浸泡在中性溶液中易发生吸氧腐蚀，故A错误；B．在船舶外壳安装锌块，锌比铁活泼作负极，利用了牺牲阳极法，故B正确；C．钢铁发生吸氧腐蚀时，负极反应是铁失去电子形成亚铁离子，Fe-2e-=Fe2+，故C错误；D．钢铁闸门应与电源负极相连通过还原反应保护，属于外加电流保护法，不是正极，故D错误。故选B。 2．(2024-2025高二上·浙江省杭州九中·期末)铜板上铁铆钉的吸氧腐蚀原理如图所示。下列说法正确的是( ) A．正极反应式为2H＋＋2e-=H2↑ B．此过程中还涉及反应4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 C．此过程中、均被腐蚀 D．此过程中电流从Fe流向Cu 【答案】B 【解析】根据图片知，水中溶解了氧气，铜、铁和水构成了原电池，较活泼的金属作负极，较不活泼的金属作正极，发生吸氧腐蚀，负极上铁失电子发生氧化反应，正极上氧气得电子发生还原反应，原电池放电时，电子从负极流向正极。A．正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-，故A错误；B．负极上发生的电极反应式为：Fe-2e-=Fe2+，正极上的电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-，亚铁离子和氢氧根离子反应生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁不稳定，容易被空气中的氧气氧化生成氢氧化铁，反应方程式为：4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3，故B正确；C．该原电池中铜作正极，原电池放电时，负极失电子容易被腐蚀，正极被保护，所以铜不被腐蚀，故C错误；D．该原电池放电时，外电路上电子从负极铁流向正极铜，电流从Cu移向Fe，故D错误；故选B。 3．(2024-2025高二上·浙江省杭州师大附中·期末)城镇地面下常埋有纵横交错的金属管道，如钢铁输水管等。当金属管道在潮湿土壤中形成电流回路时，就会引起这些金属制品的腐蚀。为了防止这类腐蚀的发生，某同学设计如图所示的装置。下列有关说法中正确的是( ) A．金属M比铁活泼，防护过程中电子流入金属M B．钢铁输水管表面发生还原反应 C．铜的电导率高，金属M可选用铜提高防护效果 D．若外加直流电源，钢铁输水管应连接电源的正极 【答案】B 【解析】该装置为牺牲阳极的阴极保护法，M为原电池负极，被牺牲；钢铁输水管为原电池正极，被保护。A．由分析可知，M为原电池负极，故M比铁活泼，且防护过程中电子从金属M流出，A错误；B．由分析可知，钢铁输水管为原电池正极，发生还原反应，B正确；C．若金属M为铜，其活泼性小于铁，作原电池的正极，铁作负极，故不能保护钢铁输水管，C错误；D．若外加直流电源，钢铁输水管应连接电源的负极，D错误；故选B。 4．(2024-2025高二上·浙江省杭州西湖区八县联考·期末)某化学探究小组在水中滴加酚酞和铁氰化钾溶液，然后将1颗铁钉竖直浸在水中，几天后观察到铁钉A段部位周围的水变红色，铁钉下端(B部位)产生蓝色沉淀，如图所示，根据图示分析。下列说法正确的是( ) A．铁、炭、水构成大量的微小电池，在水面附近腐蚀最严重 B．铁钉A部位是负极：Fe-2e-=Fe2+ C．以上实验现象证明发生的主要是吸氧腐蚀 D．最终得到的铁锈能覆盖在铁钉的表面，防止腐蚀继续发生 【答案】C 【解析】水变红色说明反应生成氢氧根离子，蓝色沉淀是亚铁离子和铁氰化钾溶液反应产生的，则说明铁钉在溶解有氧气的中性溶液中发生了吸氧腐蚀：铁钉下端(B部位)铁失去电子被氧化为亚铁离子被腐蚀；水中溶解氧从铁钉A段部位的碳上结合电子被还原为氢氧根离子，氢氧根和亚铁离子结合成氢氧化亚铁，并进一步形成铁锈。A．金属的腐蚀为金属原子失去电子被氧化变成离子的过程，已知铁钉A段部位周围的水变红色，则A端水中溶解氧从铁钉的碳上结合电子被还原为氢氧根离子、为正极，铁钉下端(B部位)产生蓝色沉淀，则B端铁失去电子生成亚铁离子被腐蚀，故铁钉下端(B部位)腐蚀最严重，A项错误；B．据分析，铁钉B部位是负极，电极反应式为：Fe-2e-=Fe2+，铁钉A段部位为正极，电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，故B错误；C．根据分析，以上实验现象证明发生的主要是吸氧腐蚀，故C正确；D．铁锈通常疏松多孔，不能有效阻止腐蚀继续发生，故D错误；故选C。 5．(2024-2025高二上·浙江省杭州西湖区八县联考·期末)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： 下列说法不正确的是( ) A．图2中，辅助阳极材料本身不失去电子，图1中阳极材料失去电子 B．图2中，外加电压保持恒定不变，有利于提高对钢闸门的防护效果 C．图2中，外加电压偏高时，钢闸门表面可发生反应：O2+2H2O+4e-=4OH- D．图1、图2中，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时，钢闸门、阳极均发生化学反应 【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，它作为原电池的负极，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，通常是惰性电极，本身不失去电子，电解质溶液中的阴离子在其表面失去电子，如海水中的Cl-，A正确；B．图2为外加电流的阴极保护法， 理论上只要能对抗钢闸门表面的腐蚀电流即可，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时保护效果最好；腐蚀电流会随着环境的变化而变化，若外加电压保持恒定不变，则不能保证抵消腐蚀电流，不利于提高对钢闸门的防护效果，B错误；C．外加电压偏高时，钢闸门表面积累的电子很多，除了海水中的H+放电外，海水中溶解的氧气也会竞争放电，故可能发生反应O2+2H2O+4e-=4OH-，C正确；D．图1、图2中，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时，说明从牺牲阳极或外加电源传递过来的电子阻止了反应Fe-2e-=Fe2+的发生，钢闸门上不发生化学反应，但是牺牲阳极则发生了氧化反应，辅助阳极上也发生了氧化反应，D正确；故选B。 6．(2024-2025高二上·浙江省杭州四中·期末)化学小组研究金属的电化学腐蚀，实验如下： 实验 Ⅰ Ⅱ 装置 下列说法不正确的是( ) A．实验Ⅰ中发生析氢腐蚀，实验Ⅱ中发生吸氧腐蚀，且铁钉腐蚀速度实验Ⅰ<实验Ⅱ B．实验Ⅰ中裸露在外的铁钉附近处出现蓝色 C．实验Ⅱ中铜片附近处出现红色，发生电极反应：O2+2H2O+4e-=4OH- D．实验Ⅱ中裸露在外的铁钉附近处出现蓝色，出现蓝色的离子方程式为：K++Fe2++[ Fe(CN)6]3-= KFe[ Fe(CN)6]↓ 【答案】B 【解析】A．实验Ⅰ中为酸性环境，发生析氢腐蚀，实验Ⅱ中为中性环境，发生吸氧腐蚀，实验I中锌为负极，铁为正极被保护，实验Ⅱ中Fe为负极，腐蚀加快，则铁钉腐蚀速度实验Ⅰ<实验Ⅱ，A正确；B．验I中锌为负极，铁为正极被保护，溶液中不存在Fe2+，实验Ⅰ中裸露在外的铁钉附近处不会出现蓝色，B错误；C．实验Ⅱ中Fe为负极，生成Fe2+，Cu为正极，正极O2得电子生成OH-，发生电极反应：O2+2H2O+4e-=4OH-，Fe2+向铜片移动，铜片附近得到的Fe(OH)2会被O2氧化为Fe(OH)3红褐色沉淀， C正确；D．实验Ⅱ中Fe为负极，生成Fe2+，产生的 Fe2+扩散到铁钉附近与 K3[Fe(CN)6]中的 [Fe(CN)6]3-结合，形成蓝色沉淀，离子方程式为：K++Fe2++[ Fe(CN)6]3-= KFe[ Fe(CN)6]↓，D正确；故选B。 7．(2024-2025高二上·浙江省丽水市·期末)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。下图为对海水中钢闸门的防腐措施示意图，下列说法不正确的是( ) A．高硅铸铁是作为损耗阳极材料发挥作用的 B．通电后外电路的电子被强制流向钢闸门 C．保护电流应该根据环境条件变化进行调整 D．通电后使钢闸门表面的腐蚀电流接近零 【答案】A 【解析】该装置为外加电流的阴极保护法：钢闸门连接电源负极，作电解池的阴极；高硅铸铁连接电源正极，作电解池的阳极。A．在外加电流的阴极保护法中，阳极材料(高硅铸铁)并非 “损耗阳极”(牺牲阳极的阴极保护法中才是损耗阳极)，而是惰性阳极(不参与电极反应，仅传递电子)，阳极发生氧化反应(一般是溶液中阴离子放电)，高硅铸铁不被损耗，A错误；B．通电后，外电路中电子从电源负极流出，流向钢闸门(阴极)；电源正极从阳极(高硅铸铁 )获得电子，故外电路电子被强制流向钢闸门，B正确；C．环境条件(如海水成分、温度、流速等 )会影响金属腐蚀的速率，为确保钢闸门得到有效保护，需根据环境条件变化调整保护电流大小，C正确；D．外加电流的阴极保护法可使钢闸门作为阴极，抑制其发生氧化反应(腐蚀反应)，使钢闸门表面的腐蚀电流(因腐蚀产生的电流)接近零，D正确；故选A。 ◆题型04 综合应用 1．(2024-2025高二上·浙江省丽水市·期末)某兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合该装置的电键时，观察到电流表的指针发生了偏转。下列有关判断不正确的是( ) A．甲池为原电池，乙池中A(石墨)电极为阳极 B．甲池中通入CH3OH电极的电极反应式为：CH3OH-6e−+8OH− = CO+6H2O C．若将CuCl2溶液换成NaCl溶液，电键闭合一段时间后，丙池中溶液的pH将减小 D．当乙池中B极质量增加5.40g时，丙池中D极析出1.60g铜 【答案】C 【解析】甲池是甲醇燃料电池，左侧电极通入甲醇，左侧电极是负极，发生氧化反应，电极反应式为：CH3OH-6e−+8OH− = CO32-+6H2O、右侧电极是正极，发生还原反应，电极反应式为：2H2O+O2+4e−=4OH−；乙、丙与电源相连，乙、丙是电解池；乙池中，A与电源正极相连、B与电源负极相连，A是阳极，电极反应式为：2H2O-4e−=4H++O2↑、B是阴极，电极反应式为Ag++e−=Ag；丙池中C与电源正极相连、D与电源负极相连，C是阳极，电极反应式为：2Cl−-2e−= Cl2↑、D是阴极，电极反应式为：Cu2++2e−= Cu。A．由分析知，甲池为原电池，乙池中A(石墨)电极为阳极，A正确；B．由分析知，甲池中通入CH3OH电极的电极反应式为：CH3OH-6e−+8OH− = CO32-+6H2O，B正确；C．若将CuCl2溶液换成NaCl溶液，电极C是阳极，电极反应式为：2Cl−-2e−= Cl2↑、电极D是阴极，电极反应式为：2H2O +2e−=2OH−+H2↑，电键闭合一段时间后，丙池中碱性增强，溶液的pH将增大，C错误；D．乙池中B是阴极，电极反应式为Ag++e−=Ag，当B极质量增加5.40g时，转移的电子数为0.05mol，丙池中D极的电极反应式为：Cu2++2e−= Cu，转移的电子数为0.05mol，析出Cu的物质的量为0.025mol，质量为1.60g，D正确；故选C。 2．(2024-2025高二上·宁波市奉化区·期末)氯碱工业是高能耗产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺节能超过30%。在这种工艺设计中，相关物料的传输与转化关系如图所示，其中的电极未标出。 请回答下列问题： (1)气体X、Y分别是 、 (填化学式)。 (2)燃料电池中正极的电极反应式为 。 (3)比校a%、b%和c%的值，由大到小排序 。 【答案】(1)Cl2 H2 (2)O2+4e-+2H2O=4OH- (3)b%>a%>c% 【解析】电解池左室通入饱和氯化钠溶液，流出稀氯化钠溶液，可知左室为阳极室、右室为阴极室，阳极发生反应2Cl--2e-=Cl2↑，气体X是氯气；左室中钠离子通过阳离子交换膜进入阴极室；阴极室通入c%的氢氧化钠溶液，阴极发生反应2H2O+2e-=H2↑＋2OH-，阴极生成氢气和氢氧化钠，流出氢氧化钠的浓度大于通入氢氧化钠的浓度；气体Y是氢气；则燃料电池为氢氧燃料电池，通入氢气的电极为负极，通入氧气的电极为正极，正极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，钠离子由负极通过阳离子交换膜进入正极，正极生成氢氧化钠，则流出的氢氧化钠的浓度大于流入的氢氧化钠的浓度。 (1)根据以上分析，气体X、Y分别是Cl2、H2； (2)燃料电池中正极通入氧气，氧气得电子生成氢氧根离子，正极的电极反应为O2+4e-+2H2O=4OH-； (3)根据以上分析，电解池阴极生成氢氧化钠，所以a%>c%，原电池正极生成氢氧化钠，所以比校a%<b%，由大到小排序b%＞a%＞c%。 3．(2024-2025高二上·浙江省杭州钱塘区杭州四中·期末)某学习小组通过右侧装置模拟氯碱工业进行实验探究。请回答： (1)A物质是 (填化学式)电解NaCl溶液总反应的离子方程式为 。 (2)在阴极产生448mL气体，(标准状况)后停止实验，测得阴极室中溶液的体积为400mL，则常温下此溶液的 。 (3)经分析，饱和NaCl的作用有4个，①提供，参与电极反应：②通过定向移动，形成闭合网路；③生成NaOH；④ 。 (4)有同学认为，改从B处加入饱和食盐水，并改用阴离子交换膜也可实现氮碱生产。如此改变的不利之处是 (写一条即可)。 【答案】(1) H2 2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH- (2)13 (3)Cl2在水中存在平衡Cl2+H2OH++Cl-+HClO，饱和NaCl使氯离子浓度增大，平衡逆向移动，抑制Cl2与水反应 (4)会造成NaOH纯度下降，不利于实现氯碱生产 【解析】氯碱工业种，左侧电极上氯离子失电子产生氯气，为阳极，右侧水得电子产生A为氢气，电极反应式为H2O+2e-=H2↑+2OH-，故氢氧根离子浓度增大，左侧钠离子通过阳离子交换器进入右侧，产生氢氧化钠。 (1)根据分析可知，A物质是阴极电极反应的产物H2，电解NaCl溶液生成氢氧化钠、氯气和氢气，总反应离子方程式为2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH-； (2)在阴极产生448mL气体，(标准状况)后停止实验，即氢气物质的量为0.02mol，由电极反应式可知，产生OH-物质的量为0.04mol，又测得阴极室中溶液的体积为400mL，则c(OH-)=0.1mol/L，Kw=c(OH-)×c(H+)=10-14，则c(H+)=10-13mol/L，故溶液pH=13； (3)经分析，饱和NaCl的作用有4个，①提供Cl-，参与电极反应：②通过Na+定向移动，形成闭合回路；③生成NaOH；④Cl2在水中存在平衡Cl2+H2OH++Cl-+HClO，饱和NaCl使氯离子浓度增大，平衡逆向移动，抑制Cl2与水反应； (4)若B处加入饱和食盐水，并改用阴离子交换膜，无法阻止Cl2与OH-反应，会造成NaOH纯度下降，不利于实现氯碱生产。 4．(2024-2025高二上·浙江省丽水市·期末)乙烯是石油化工中常用的基础原料，随着化石燃料资源的日益减少，科研工作者正在探寻和研发具有工业价值的制备方法。 (1)二氧化碳氧化乙烷制乙烯反应： C2H6(g)＋CO2(g)C2H4(g)＋CO(g)＋H2O(g) ΔH＝+177.6kJ·mol−1 反应自发进行的条件为 。 (2)甲烷催化脱氢制乙烯 物质 氢气 甲烷 乙烯 燃烧热/( kJ·mol−1) 285.8 890.3 1411.0 ①已知相关物质的燃烧热如上表，写出甲烷制备乙烯的热化学方程式 。 ②反应在恒温恒压密闭容器中进行。若向该反应器中通入水蒸气(不参与反应)，可提高乙烯的产率，理由是 。 (3)电解二氧化碳强酸性溶液制乙烯其原理如图所示。 ①该装置中使用的是 (填“阳”或“阴”)离子交换膜。 ②b电极上的电极反应式为 。 【答案】(1)高温 (2) 2CH4(g)C2H4(g)＋2H2(g) ΔH＝+202.0kJ·mol−1 恒压容器中通入水蒸气，相当于减小了反应体系压强，反应向气体分子数增大的方向移动，提高了乙烯的产率 (3)阳 2CO2+12H++12e-=C2H4＋4H2O 【解析】(1)反应C2H6(g)＋CO2(g)C2H4(g)＋CO(g)＋H2O(g)的ΔS＞0，ΔH＞0，要使ΔG=ΔH-TΔS＜0，需要高温条件； (2)①根据表格的数据可得已知方程式：①H2(g)+O2(g)═H2O(l) ΔH1=-285.8kJ/mol；②CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(l)ΔH2=-890.3kJ/mol；③C2H4(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l)ΔH3=-1411kJ/mol；甲烷制备乙烯的化学方程式为：2CH4(g)═C2H4(g)+2H2(g)，反应可由②×2-③-①×2得到，根据盖斯定律，反应的焓变为ΔH=2ΔH2-ΔH3-2ΔH1=[2×(-890.3)+1411+2×285.8kJ/mol]=+202.0kJ/mol；②反应在恒温恒压密闭容器中进行。若向该反应器中通入水蒸气(不参与反应)，容器的体积会扩大，相当于减小了反应体系压强，反应向气体分子数增大的方向移动，提高了乙烯的产率； (3)由图可知，与电源负极相连的电极b为阴极，阴极上二氧化碳在酸性条件下得到电子发生还原反应生成乙烯和水，电极反应式为：2CO2+12e-+12H+=C2H4+4H2O，a为阳极，电极反应式为：2H2O-4e-=4H++O2↑；①由上述分析可知，阴极反应式为2CO2+12e-+12H+=C2H4+4H2O，阳极反应式为2H2O-4e-=4H++O2↑，根据两边的电荷守恒，应该是H+发生迁移，故采用阳离子交换膜；②由上述分析可知，b电极上的电极反应式为2CO2+12H++12e-=C2H4＋4H2O。 5．(2024-2025高二上·浙江省杭州师大附中·期末)微型电池与微生物电解池在医疗、工业生产方面有着广泛的应用。 I.一种可植入体内的微型电池工作原理如图1所示，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)。 (1) CuO通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)的相互转变在该反应中起 作用。 (2)血液中的在电场驱动下的迁移方向为 (填“a→b”或“b→a”)。 (3)为 极，该电极上发生的反应有C6H12O6+2CuO=C6H12O7+Cu2O和 。 II.我国是能耗大国，借助葡萄糖水溶液在微生物电解池中强化制氢也是解决能源消耗的一项重要研究课题，下图2MEC是微生物电解池，图3MFC是微生物燃料电池。 (4)若图2MEC装置中阴极产生的气体体积在标准状况下为4.48L，电路中通过的电子数为 。 (5)写出图3MFC中正极的电极反应 。 【答案】(1)催化 (2)b→a (3) 负 Cu2O-2e-+2OH-=2CuO+H2O (4)0.4NA (5) O2＋4H＋＋4e-=2H2O 【解析】I.由图可知，放电时为原电池，电极a上O2得电子生成OH-，则电极a为正极，电极b为负极，负极b上Cu2O失电子生成CuO、CuO氧化葡萄糖(C6H12O6)生成葡萄糖酸(C6H12O7)，正极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，负极反应为Cu2O-2e-+2OH-=2CuO+H2O、C6H12O6+2CuO=C6H12O7+Cu2O，电池总反应式为2C6H12O6+O2=2C6H12O7，放电时阳离子移向正极，阴离子移向负极；II.图2MEC是微生物电解池，H+在右侧电极得到电子生成H2，右侧电极为阴极，左侧电极为阳极，图3MFC是微生物燃料电池，O2在右侧电极得到电子生成H2O，右侧电极为正极，左侧电极为负极。 (1)b电极上CuO将葡萄糖氧化为葡萄糖酸后被还原为Cu2O，Cu2O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。 (2)由分析可知，电极a为正极，电极b为负极，原电池中阳离子从负极向正极迁移，故Na+迁移方向为b→a。 (3)由分析可知，b为负极，CuO氧化葡萄糖(C6H12O6)生成葡萄糖酸(C6H12O7)和Cu2O，Cu2O在负极失电子生成CuO，根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极方程式为：Cu2O-2e-+2OH-=2CuO+H2O。 (4)在图 2 所示微生物电解池(MEC)中，H+在右侧电极得到电子生成H2，右侧电极为阴极，电极方程式为：2H++2e-=H2，标准状况下4.48 L H2的物质的量为0.20 mol ，需要0.40 mol电子，数目为0.4NA。 (5)O2在右侧电极得到电子生成H2O，右侧电极为正极，根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极方程式为：O2＋4H＋＋4e-=2H2O。 试卷第1页，共3页 1 / 20 学科网（北京）股份有限公司 $