暑假作业13 原电池和电解池（巩固培优）高二化学人教版

完成时间： 月 日 今日打卡：☐ 已完成 用时： min 自评勋章： 暑假作业13 原电池和电解池 内容抢先看 一、实战补给站·基础巩固（5大考点） 考点01 原电池工作原理——单液电池 考点02 原电池工作原理——双液电池 考点03 原电池中电极方程式书写 考点04 电解池工作原理 考点05 电解池电极方程式书写 二、高手进阶营·综合拔高 三、脑洞实验室·创新拓展 考点01 原电池工作原理——单液电池 ⭐知识复盘卡 1． 原电池的工作原理 原电池是一种能够将化学能转化为电能的装置 1. 单液电池 题型1. 判断正负极 负极： Mg 正极： Al NaOH溶液 负极： Al 正极： Mg 负极：Fe 正极：Cu 负极：Cu 正极：Fe 1．在潮湿的深层中性土壤中，钢管主要发生厌氧腐蚀，有关厌氧腐蚀的机理有多种，其中一种理论为厌氧细菌可促使与H2反应生成S2-，加速钢管的腐蚀，其反应原理如图Ⅰ所示，因此埋在地下的钢管常需要加以保护，使其免受腐蚀，所用装置如图Ⅱ所示。下列说法正确的是⭐知识复盘卡 电极电解质分别组合：有反应，反应为负；都反应，活泼为负。 题型2： 反应类型判断 以反应Zn+Cu2+=Cu+Zn2+设计原电池如下： 负极：Zn-2e-=Zn2+ 化合价升高，失电子，发生氧化反应。 正极：Cu2++2e-=Cu 化合价降低，得电子，发生还原反应。 题型3： 电子、电流、离子流向判断 1. 电子移动方向：从负极正极 2. 外电路电流方向：从正极负极 3. 阳离子移向正极，阴离子移向负极 4. 电子不下水，离子不上岸 A．图Ⅱ中钢管附近土壤的pH可能会上升 B．图Ⅰ中钢管腐蚀的含铁产物只有FeS C．图Ⅱ中金属棒X可能为铜，可使钢管表面腐蚀电流接近于零 D．图Ⅱ中金属棒X的作用是作为损耗正极材料和传递电流 2．一种基于材料的可充电海水氯离子电池材料可实现可逆性氯离子储存，放电过程中a极增重，下列说法中正确的是 A．该电池可淡化海水 B．放电时，嵌入b极 C．充电时，电路中转移1 mol电子，b极增重35.5 g D．充电时，a极反应为 3．银首饰表面的黑色物质()可用口香糖包装纸(含Al)与热食盐水浸泡进行清洗，发生的反应为。下列说法正确的是 A．银首饰变黑属于电化学腐蚀 B．该清洗方法利用了电解原理 C．清洗过程中，移向口香糖包装纸(含Al) D．银首饰表面发生的变化为 4．下列装置能构成原电池的是 A． B． C． D． 5．某种一次性保暖贴的主要成分有铁粉、水、食盐、活性炭、吸水性树脂，使用时需撕开外包装袋。下列说法正确的是 A．使用时电能转化为化学能 B．使用时铁粉作负极，发生还原反应 C．使用时氧气在活性炭上得电子，转化为 D．使用后产生的深褐色固体主要为 考点02 原电池工作原理——双液电池 ⭐知识复盘卡 题型1： 双液电池电极判断 先交叉：交叉连线一侧电极与另一侧电解质溶液，看能否发生自发的氧化还原反应。 以反应Zn+Cu2+=Cu+Zn2+设计原电池如下： 负极：Zn-2e-=Zn2+ 化合价升高，失电子，发生氧化反应。 正极：Cu2++2e-=Cu 化合价降低，得电子，发生还原反应。 题型2： 盐桥中离子移动方向 盐桥中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动 盐桥中：浸有饱和KCl（或KNO3、NH4NO3等）溶液的琼脂，离子可在其中自由移动。 盐桥的作用：构成闭合回路、平衡电荷，使溶液呈中性。 6．某学习小组设计的原电池装置如图所示(盐桥含KCl，通过阴阳离子的定向移动连通电路)。下列说法错误的是 A．铁电极为负极，发生氧化反应 B．盐桥中的Cl-向铁电极移动 C．放电过程中，FeCl3溶液的浓度逐渐降低 D．放电过程中，电子由铁电极流向石墨电极，经过盐桥回到铁电极 7．某原电池装置如图所示。下列有关叙述中，正确的是 A．Fe作正极，发生氧化反应 B．石墨作负极发生反应： C．工作一段时间后，两烧杯中溶液pH均不变 D．工作一段时间后，NaCl溶液中增大 8．某学习小组的同学查阅相关资料知氧化性：，设计了盐桥式原电池，如图。盐桥中装有琼脂与饱和 溶液。下列叙述中正确的是 A．甲烧杯的溶液中发生还原反应 B．电池工作时，盐桥中的移向乙烧杯 C．外电路的电流方向是从到 D．乙烧杯中发生的电极反应为： 9．原电池装置图如图，有关说法错误的是 A．电子流向为Fe→导线→Cu→盐桥 B．盐桥中的阳离子移向CuSO4溶液 C．左烧杯中加入硫氰化钾（KSCN）溶液，溶液不会变红 D．电池的总反应为 10．某实验小组设计了如图所示装置，可观察到与铜导线连接的灵敏电流计指针明显偏转，烧杯a中裸露线头周边溶液蓝色逐渐加深，下列说法错误的是 A．b中导线与硫酸铜浓溶液构成正极区，发生还原反应 B．若a中滴加几滴稀NaOH溶液，降低溶液中Cu2+浓度，则有利于电极反应进行 C．当两侧溶液中Cu2+浓度相等时，灵敏电流计指针停止偏转 D．盐桥中的阴离子向烧杯b移动 考点03 原电池中电极方程式书写 ⭐知识复盘卡 1． 原电池电极反应式书写 陌生电极方程式书写的步骤 不同的环境要用不同的粒子来配平电荷 酸性环境： H+ ；碱性环境： OH- ；熔融氧化物 O2- ；熔融碳酸盐 CO32- ； 例： 微型银-锌电池可用作电子仪器的电源，其电极分别是Ag/Ag2O和Zn，电解质为KOH溶液，电极总反应为Ag2O+Zn+H2O=2Ag+Zn(OH)2 负极： Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2 正极： Ag2O+2e-+H2O=2Ag++2OH- 10． ⭐知识复盘卡 2． 原电池中pH的变化 单液电池：正极附近溶液pH增大， 负极附近溶液的pH减小 总结： 溶液的总pH值变化要根据电池总反应是否消耗（或生成）溶质或水来判断。 情况一： 含膜原电池中，电极附近的pH值变化 情况二：含膜电池中，电极区溶液的pH变化。 写电解反应，综合考虑H+或OH-的消耗与生成，以及离子的跨膜迁移。 负极： 2SO2-4e-+4H2O=8H++2SO42- 转移4个e-，生成8个H+，隔膜4个H+ 正极：O2+4e-+4H+=2H2O 转移4个e-，生4个H+，隔膜4个H+ 1. 电极a附近的pH逐渐减小 2. 负极区pH减小 1. 电极b附近的pH逐渐增加 2. 正极区pH逐渐增大 11. 依据氧化还原反应：设计的原电池如图所示(盐桥为盛有琼脂的U形管)。 请回答下列问题： （1）电极X的材料是___________；电解质溶液Y是___________(填化学式)。 （2）银电极为电池的___________极，其电极反应为___________。 （3）盐桥中的移向___________溶液。 12. 某化学兴趣小组的同学设计了如图所示的装置，完成下列问题： （1）反应过程中，___________棒质量增加，负极极的电极反应为___________。 （2）盐桥的作用是向甲、乙两烧杯中提供 和Cl-，使两烧杯溶液中保持电中性。反应过程中 将进入___________(填“甲”或“乙”)烧杯。 13. 酸性高锰酸钾溶液能被硫酸亚铁溶液还原而褪色，某学生试图以惰性电极(C、Pt)为电极，将该氧化还原反应设计成如图的原电池。 （1）则Pt为___________极，FeSO4溶液为___________溶液(填“A”或“B”)，电池工作时盐桥中的正离子向___________移动(填“左”或“右”)。写出KMnO4(H+)处发生反应的半反应式___________。若有0.5 mol Mn2+在此处生成，则另一个池中参加反应的Fe2+有___________mol。 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 (+)； （2）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)___________。 （3）根据电池符号：(—) Cu┃Cu2+ (c1)║Fe3+(c2)，Fe2+(c3)┃Pt (+) 写出该电池的总反应式___________。 14. 一定条件下，按下图连接装置，电压计指针发生偏转。该原电池工作一段时间后，两电极质量均增大。 + （1）请写出负极反应式___________。 （2）总反应的离子方程式___________。 （3）盐桥中的向___________方向移动(填左或右) 考点04 电解池工作原理 ⭐知识复盘卡 1． 电解池的工作原理 电解池是一种能够将电能转化为化学能的装置，有外界电源。 题型1. 电解池的电极反应规律 CuCl2溶液在通电的情况下发生反应CuCl2Cu+Cl2↑，电解装置如下：电解池中反应类型的判断： 必会： 与正极相连的是阳极，与负极相连的是阴极 阳极：Cl-Cl2，化合价升高，发生氧化反应。 阴极：Cu2+Cu，化合价降低，发生还原反应。 题型2. 电解池得离子移动方向 阳离子向阴极移动；阴离子向阳极移动。 题型3. 电极电势判断 原电池中，正极电势高于负极。 电解池中，阳极电势高于阴极。 15．关于下列装置的说法正确的是 A．装置①锌电极发生还原反应 B．若装置②用于铁棒镀铜，则极为铁棒 C．装置①中盐桥内的移向溶液 D．若装置②用于电解精炼铜，溶液中的浓度保持不变 16．某同学通过“化学—电解法”探究(高铁酸钾)的合成，其原理如图所示，接通电源，调节电压，将一定量通入KOH溶液，然后滴入含的溶液，控制温度，可制得，下列说法不正确的是 A．石墨Ⅰ连接电源负极，发生还原反应 B．“化学法”得到的离子方程式为： C．合成，阴极可以生成3mol KOH D．盐桥中的阴离子向KOH溶液中迁移 17．某同学组装了如图所示的电化学装置。下列说法正确的是 A．图中甲池为原电池装置，Cu电极发生还原反应 B．实验过程中，甲池左侧烧杯中NO的浓度不变 C．若用铜制U形物代替“盐桥”，工作一段时间后取出U形物称量，质量不变 D．若乙池中为Na2SO4溶液，整个过程两极共产生3.36L气体，则甲池铜电极减少3.2g 18．一种电化学装置如图所示，滤纸经过饱和NaCl溶液(滴加了淀粉—KI溶液)浸湿，将实验装置的K闭合后，下列说法错误的是 A．a极为阴极，发生还原反应 B．盐桥中的向Cu极移动 C．电流沿路径Zn→a→b→Cu流动 D．一段时间后，观察到滤纸b点变蓝 19．利用电解原理，可将氨转化为高纯氢气，其装置如图所示。下列说法错误的是 A．a为电解池阴极 B．电解后左侧电极室KOH溶液pH增大 C．阴极电极反应式为 D．电解过程中阴离子通过交换膜从左向右迁移 考点05 电解池电极方程式书写 ⭐知识复盘卡 1． 电解池电极反应式书写 题型1. 电解池的离子放电顺序 阳极： K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb （H） Cu Hg Ag Pt Au 电极材料是活性电极（Ag以及比Ag更活泼的金属），则电极材料失电子放电。 活泼电极放电，如Cu做阳极，阳极方程式为Cu-2e-=Cu2+。 如果Ag做阳极方程式为Ag-e-=Ag+。 电极材料是惰性电极（金属铂、石墨等）时： 放电顺序：S2- > I- > Fe2+ > Br- > Cl- >OH- >含氧酸根 阳极OH-（来源于水）放电 2H2O-4e-=O2↑+4H+ 阳极OH-（来源于碱）放电 4OH--4e-=O2↑+2H2O 阴极： 任意电极，阴极均为溶液中离子放电 放电顺序：Ag+ > Fe3+ > Cu2+ > H+ 如溶液中铜离子放电，阴极方程式为Cu2++2e-=Cu。 如果Ag+放电阴极方程式为Ag++e-=Ag。 阴极H+（来源于水）放电 2H2O+2e-=H2↑+2OH- 阴极H+（来源于酸）放电 2H++2e-=H2↑ 例如： 电解氯化铜溶液 阴极溶液中的阳离子有：Cu2+、H+，放电顺序Cu2+>H+ 阳极溶液中的阴离子有：Cl-、OH-，放电顺序Cl->OH- 开始电解自己 阴极： Cu2++2e-=Cu 阳极： 2Cl--2e-=Cl2↑ CuCl2反应完全后 阴极： 2H2O+2e-=H2↑+2OH- 阳极： 2H2O-4e-=O2↑+4H+ 2． 电解池电极反应式书写 电解池的电极方程式有明确的物质转化关系一剂一产物，电子电荷原子守恒 3． 电解质溶液浓度与pH的变化 电解池电极附近pH变化规律： 阴极附近溶液pH增大，阳极附近溶液的pH减小。 无膜溶液的pH的变化——根据电池总反应是否消耗（或生成）溶质、水来判断。 有膜电极区浓度pH的变化——综合考虑H+或者OH-的消耗与生成，以及离子的跨膜迁移。 20. ．和NO是大气污染物，一种吸收和NO废气的电化学装置如图所示。下列叙述正确的是 转化为的电极反应式： 21. 运用化学知识解决如下问题： （1）一种用铅酸蓄电池进行电絮凝净水装置如图所示，回答下列问题： ①装置Ⅰ中电极的电极材料是___________(填化学式)，工作时向___________(填“”或“”)电极移动；电极的电极反应式为___________。 ②装置Ⅱ中电极的电极反应式为___________。 ③每消耗，装置的电流效率为，则理论上电解池阴极上生成___________。 （2）和都是比较稳定的分子，科学家利用电化学装置实现两种分子的耦合转化，其原理如图所示： ①阴极上的反应式为___________。 ②若生成的乙烯和乙烷的体积比为，则消耗的和体积比为___________。 22. Ⅰ.如图所示，E为浸过含酚酞的Na2SO4溶液的滤纸。A、B分别为铂片，压在滤纸两端，R、S为电池的电极。M、N是用多微孔的Ni制成的电极，在碱溶液中可视为惰性电极。Ⓐ为电流表，K为开关。C、D和电解池中都充满浓KOH溶液。若在滤纸中央滴一滴紫色的KMnO4溶液，将开关K打开，接通电源一段时间后，C、D中有气体产生。回答下列问题： （1）通电一段时间后，KOH溶液的浓度会__________(填“变大”“变小”或“不变”)；B附近发生的电极反应式为________。 （2）滤纸上的紫色点向__________(填“A”或“B”)方向移动。 （3）当C、D中的气体产生到一定量时，切断外电源并接通开关K，经过一段时间后，C、D中的气体逐渐减少，C中的电极为__________(填“正”或“负”)极，电极反应式为________。 Ⅱ.如图，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极，A、B为电源。将电源接通后，D电极上有无色气体放出。 （4）A为电源________极。 （5）丙装置欲在铁钉上镀铜，则G电极上的反应式为________。 （6）通电一段时间后，甲装置中出现浑浊，乙装置中蓝色变浅，则甲装置中发生反应的化学方程式为________；乙装置中发生的离子方程式为________。 （7）若工作一段时间后停止通电，此时，乙装置中E、F两极上都产生2.24L气体(标准状况)，欲使溶液恢复到起始状态，可向溶液中加入_______(填字母)。 A．CuO B．Cu2(OH)2CO3 C．Cu(OH)2 D．CuCO3 23. 探究原电池和电解池原理，对生产生活具有重要的意义。 Ⅰ．化学电源在生产生活中的应用： （1）根据构成原电池的本质判断，下列化学(或离子)方程式正确且能设计成原电池的是___________(填字母)。 A． B． C． D． （2）电动汽车上用的铅蓄电池是以一组海绵状铅板和另一组结构相似的充满二氧化铅的铅板组成，用作放电电解质溶液。放电时总反应为。写出放电时正极的电极反应式：___________。 （3）某种燃料电池由甲醇、空气(氧气)、KOH溶液(电解质溶液)构成。其中负极反应式为：___________。下列说法正确的是___________(填序号)。 a．电池放电时通入空气的电极为负极 b．电池放电时，电解质溶液的pH逐渐减小 c．电池放电时每消耗6.4g转移1.2mol电子 Ⅱ．电化学原理在污染治理方面的应用： （4）煤在直接燃烧前要进行脱硫处理。采用电解法脱硫的基本原理如图所示，利用电极反应将转化为，再将煤中的含硫物质(主要成分是)氧化为和：。 已知：两电极为完全相同的惰性电极。 ①M为电源的___________(填“正极”或“负极”)。 ②电解池工作时观察到R电极上有无色气体产生，写出电极反应式：___________。 ③电解池工作时，混合液中的物质的量___________(填“变大”、“变小”或“不变”)。 （5）电解还原法处理酸性含铬(主要含)废水：以铁板做阴、阳极，电解含铬废水，处理过程中发生反应：，最后以形式除去。 ①电解开始时，阳极上主要发生的电极反应式为___________。 ②电路中每转移12mol电子，最多有___________mol被还原。 1．南开大学陈军院士团队通过对钾-二氧化碳电池正负极同时改进，研制了一种稳定高效且可循环利用的电池。该电池原理如图所示，放电时Y极有碳单质生成。下列说法错误的是 A．放电时Y极为正极 B．放电时，X极的电极反应式为 C．放电时，该装置转移4 mol电子，Y极吸收44 g CO2 D．该装置不可将有机电解质换成水溶液 2．一种可用于心脏起搏器的扣式电池部分截面结构如图所示(-有机溶剂作电解质溶液，难溶于该溶剂)。下列说法错误的是 A．往电极材料中添加石墨，可增强其导电性 B．正极反应式为 C．放电时，从负极向正极移动 D．每消耗负极材料，理论上外电路中通过了 3．科学家研制了一种以溶液为电解质溶液的铅-醌()电池，其装置如图所示。已知：四氯对苯醌()的结构简式为。下列叙述正确的是 A．放电时，向氧化石墨烯电极迁移 B．充电时，电极电势高于氧化石墨烯电极 C．充电时，电子流经外电路，理论上电极质量增加 D．放电时，电池总反应为： 4．如图所示是一种可实现氢气循环利用的新型电池的放电工作原理。下列说法正确的是 A．放电时，N电极的电势高于M电极 B．充电过程中由右池通过交换膜向左池移动 C．放电时，N极电极反应式为 D．若用铅蓄电池作为电源充电，M电极连接铅蓄电池的铅电极 5．背靠背式电解池可用于电化学合成氨，如图。下列说法正确的是 A．阳极反应： B．外电路电子由b流向a C．每生成，消耗 D．经交换膜从右向左移动 6．我国科研人员研制出以钠箔和多壁碳纳米管为电极的可充电“”电池，与 均沉积在多壁碳纳米管电极。其工作原理如图所示。下列叙述错误的是 A．放电时，电路中转移，多壁碳纳米管电极增重 B．放电时，采用多壁碳纳米管作电极可以增强吸附的能力 C．充电时，电源电极 为正极，向钠箔电极方向移动 D．充电时，阳极反应式为 7．根据实验目的进行实验，下列实验示意图正确的是 实验目的 A．配制溶液 B．电解法制备 实验示意图 实验目的 C．测溶液浓度 D．探究浓的氧化性 实验示意图 8．近日，某研究团队提出了一种电化学-化学级联策略，用于将和硝酸盐污染物高效转化为增值的和，工作原理如图。下列说法正确的是 A．电子流动方向：b→电极B→电极A→a B．电极B反应式： C．一段时间后B极区溶液pH不变 D．X为NaCl固体 9．研究表明以为氮源电解可直接制备，原理如图所示。 下列有关说法正确的是 A．电极上发生还原反应生成 B．通过质子交换膜从右室移向左室 C．电解一段时间后，阴极区溶液不变 D．若转移电子，可获得标准状况下 10．一种新型电解处理含酚废水装置如图所示，电极a材料表面附着石墨烯，下列说法错误的是 A．阳极的电极反应为 B．两极表面材料进行纳米级调控能使溶液相关物质充分参与电极反应 C．交换膜为质子交换膜，氢离子从b区转移到a区 D．b电极所在的电极区，一段时间后，溶液pH基本保持不变 11．一种从废旧电池正极材料（）中回收锂元素的电化学装置如图。下列说法错误的是 A．电极反应： B．电路中转移电子，理论上可回收 C．电极连接电源正极 D．可转化为和，会降低锂的理论回收产率 12．电极材料是影响硝酸及其硝酸盐电化学还原的主要因素之一，以Cu-Ni双金属催化剂电催化硝酸还原反应的电氯化机理如下图所示： 下列说法正确的是 A．HClO的电子式为 B．电路中电子流向为a→M极→电解液→N极→b C．生成的电极反应式为 D．生成1 mol N2，电路中理论上转移16 mol电子 13．近年研究发现，电催化和含氮物质(等)在常温常压下合成尿素，有助于实现碳中和及解决含氮废水污染问题。向一定浓度的溶液通入至饱和，在电极上反应生成，电解原理如图所示。 （1）电极b是电解池的________极。 （2）电解过程中生成尿素的电极反应式是________。 14．阳离子交换膜法电解饱和食盐水示意图 （1）阳离子交换膜的作用 阻止___________进入阳极室与发生副反应：，阻止阳极产生的和阴极产生的混合发生爆炸。 （2）a、b、c、d加入或流出的物质分别是___________、___________、___________、___________；X、Y分别是___________、___________。 15．使用FTO@BiVO4光催化活性电极，双金属串联催化剂电催化CO2可制得乙烯，装置如图1所示。在不同电压条件下进行光照电解实验，不同有机产物的法拉第效率(FE)随电压变化如图2所示。 已知：法拉第效率FE(B)=。 ①写出ISA-Ni催化剂上发生的电极反应式___________。 ②当电解电压为U3 V时，测得生成的n(CH4) ∶ n(C2H4)=7∶4，则x=___________。 1．某光电化学还原制的装置如图所示。给光电极施加脉冲偏压，偏压为负时，光电极上发生还原反应。 下列说法错误的是 A．偏压为时，光电极反应为 B．每产生，右室溶液质量减少 C．偏压为时，光电极排斥以清洁表面 D．相对于恒定偏压，脉冲偏压利于提高光电极的制效率 2．一种“双模式”锂电池工作原理如图。已知：只参与模式Ⅰ的充放电，其放电时反应方程式为。下列说法正确的是 A．充电时，模式Ⅱ的反应为 B．充电时，若外电路通过1 mol电子，则石墨电极最多生成 C．放电时，体系中的向电池的锂电极迁移 D．放电时，分别消耗，模式Ⅰ理论放电量大于模式Ⅱ 3．利用电解原理将污染物硝酸盐（）高效转化为氨，兼具环境修复与绿氨合成的功能。下图为污水处理及将所得氨气用于转化为电能的组合装置。 下列说法错误的是 A．M极与电源负极相连 B．X极的电极反应式为 C．乙膜宜选用阴离子交换膜 D．每处理废液，N极同时生成4.48 L O2（标准状况下） 4．利用氢氧燃料电池，以Ni、Fe为电极电解NaOH溶液制备Na2FeO4的装置如图所示(已知Na2FeO4在浓碱中稳定存在，固体电解质掺杂了K2CO3晶体)。下列说法不正确的是 A．外电路电子流向：d极经导线流向a极 B．该离子交换膜为阳离子交换膜 C．电极a的电极反应：O2+4e-+2CO2=2 D．理论上电解池中每制得0.1 mol Na2FeO4，固体电解质中迁移0.3 mol 5．己二腈［NC(CH2)4CN］是合成尼龙-66的中间体。利用丙烯腈(CH2=CHCN)电解制备己二腈的原理如图甲所示；己二腈、丙腈()的生成速率与季铵盐浓度的关系如图乙所示。下列说法错误的是 A．石墨电极X的电势高于石墨电极Y B．生成己二腈的电极反应式为 C．电解过程中，X电极区溶液pH不变 D．季铵盐的浓度为时，电解5 h通过质子交换膜的为 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 完成时间： 月 日 今日打卡：☐ 已完成 用时： min 自评勋章： 暑假作业13 原电池和电解池 内容抢先看 一、实战补给站·基础巩固（5大考点） 考点01 原电池工作原理——单液电池 考点02 原电池工作原理——双液电池 考点03 原电池中电极方程式书写 考点04 电解池工作原理 考点05 电解池电极方程式书写 二、高手进阶营·综合拔高 三、脑洞实验室·创新拓展 考点01 原电池工作原理——单液电池 ⭐知识复盘卡 1． 原电池的工作原理 原电池是一种能够将化学能转化为电能的装置 1. 单液电池 题型1. 判断正负极 负极： Mg 正极： Al NaOH溶液 负极： Al 正极： Mg 负极：Fe 正极：Cu 负极：Cu 正极：Fe 1．在潮湿的深层中性土壤中，钢管主要发生厌氧腐蚀，有关厌氧腐蚀的机理有多种，其中一种理论为厌氧细菌可促使与H2反应生成S2-，加速钢管的腐蚀，其反应原理如图Ⅰ所示，因此埋在地下的钢管常需要加以保护，使其免受腐蚀，所用装置如图Ⅱ所示。下列说法正确的是⭐知识复盘卡 电极电解质分别组合：有反应，反应为负；都反应，活泼为负。 题型2： 反应类型判断 以反应Zn+Cu2+=Cu+Zn2+设计原电池如下： 负极：Zn-2e-=Zn2+ 化合价升高，失电子，发生氧化反应。 正极：Cu2++2e-=Cu 化合价降低，得电子，发生还原反应。 题型3： 电子、电流、离子流向判断 1. 电子移动方向：从负极正极 2. 外电路电流方向：从正极负极 3. 阳离子移向正极，阴离子移向负极 4. 电子不下水，离子不上岸 A．图Ⅱ中钢管附近土壤的pH可能会上升 B．图Ⅰ中钢管腐蚀的含铁产物只有FeS C．图Ⅱ中金属棒X可能为铜，可使钢管表面腐蚀电流接近于零 D．图Ⅱ中金属棒X的作用是作为损耗正极材料和传递电流 【答案】A 【分析】图1中钢管发生电化学腐蚀，铁作负极失电子，Fe-2e-=Fe2+，正极H2O得电子，2H2O+2e-=H2↑+2OH-，厌氧细菌生成的S2-或正极生成的OH-可能与Fe2+结合，促进反应发生；为减少钢管腐蚀，图2采用牺牲阳极的阴极保护法，金属X应选用更活泼的金属，作损耗负极； 【解析】A．图Ⅱ中钢管作正极，正极上H2O发生还原反应生成H2，电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，故钢管附近土壤中的c(OH-)会增大，pH可能会上升，A正确； B．图Ⅰ钢管腐蚀的过程中，负极上Fe失去电子发生氧化反应生成的Fe2+与正极周围的S2-和OH-反应分别生成FeS和Fe(OH)2，B错误； C．若金属棒为铜，则构成钢管为负极，会加速钢管的腐蚀，钢管表面腐蚀电流不为零，C错误； D．根据分析，金属棒X应作负极并传递电流，D错误 ； 故选A。 2．一种基于材料的可充电海水氯离子电池材料可实现可逆性氯离子储存，放电过程中a极增重，下列说法中正确的是 A．该电池可淡化海水 B．放电时，嵌入b极 C．充电时，电路中转移1 mol电子，b极增重35.5 g D．充电时，a极反应为 【答案】C 【分析】“放电过程中a极增重”。在原电池中，电极增重意味着有物质沉积到电极上。a极的材料从变为，说明氯离子移向a极参与电极反应，a极是负极，其电极反应为： 。相应地，b极是正极，发生还原反应。b极材料为 ，其电极反应为：；分析充电时的阴阳极及反应：充电是放电的逆过程，原电池的正极（b极）变为电解池的阳极，发生氧化反应，阳极反应为放电时正极反应的逆反应，阳极反应为： ，原电池的负极（a极）变为电解池的阴极，发生还原反应，阴极反应为放电时负极反应的逆反应，阴极反应为：。 【解析】A．放电时，嵌入a极，Na+不参与正极反应，不会嵌入b极，海水中的Na+不会消耗，不能淡化海水，A错误； B．根据分析可知，放电时a极增重，故嵌入a极，B错误； C．充电时，b极是阳极，阳极电极反应为： ，每转移1 mol电子，电极上1 mol的 （摩尔质量约 ）会转变为1 mol的 （摩尔质量约 ）。电极质量变化为： ，所以，b极是增重35.5 g，C正确； D．充电时，a极是阴极，其反应是放电时负极反应的逆反应，即，D错误； 故答案选C。 3．银首饰表面的黑色物质()可用口香糖包装纸(含Al)与热食盐水浸泡进行清洗，发生的反应为。下列说法正确的是 A．银首饰变黑属于电化学腐蚀 B．该清洗方法利用了电解原理 C．清洗过程中，移向口香糖包装纸(含Al) D．银首饰表面发生的变化为 【答案】D 【分析】银首饰表面的黑色物质（）可用口香糖包装纸（含）与热食盐水浸泡进行清洗，形成原电池，，失电子为负极，得电子为正极，以此分析； 【解析】A．银首饰变黑是Ag直接和空气中含硫物质反应生成，属于化学腐蚀，不是电化学腐蚀，A错误； B．该过程没有外接电源，利用的是原电池原理，不是电解原理，B错误； C．原电池中阳离子向正极移动，Al是负极，银首饰是正极，因此移向银首饰，不是铝制包装纸，C错误； D．银首饰表面发生还原反应，变化为：，D正确； 故选D。 4．下列装置能构成原电池的是 A． B． C． D． 【答案】C 【解析】A．两个电极分在两个独立烧杯，电解质没有连通，不能形成闭合回路，不能构成原电池，A错误； B．两个电极都是Cu，活泼性完全相同，没有电势差，无法发生电子转移，不能构成原电池，B错误； C．Fe（活泼金属负极）、石墨（惰性正极）活泼性不同；同一 U 型管稀硫酸电解质连通；导线形成闭合回路；Fe与稀硫酸能自发发生氧化还原反应，全部满足条件，可以构成原电池，C正确； D．乙醇是非电解质，不能电离导电，不属于电解质溶液，不能构成原电池，D错误； 故答案选C。 5．某种一次性保暖贴的主要成分有铁粉、水、食盐、活性炭、吸水性树脂，使用时需撕开外包装袋。下列说法正确的是 A．使用时电能转化为化学能 B．使用时铁粉作负极，发生还原反应 C．使用时氧气在活性炭上得电子，转化为 D．使用后产生的深褐色固体主要为 【答案】C 【解析】A．保暖贴利用铁的吸氧腐蚀（原电池原理）工作，能量转化形式为化学能转化为热能，并非电能转化为化学能，A错误； B．使用时铁粉作负极，失电子发生氧化反应，B错误； C．活性炭作原电池正极，中性电解质环境下，氧气在正极得电子发生反应，转化为，C正确； D．使用后深褐色固体主要是分解生成的（铁锈主要成分），不是黑色的，D错误； 故选C。 考点02 原电池工作原理——双液电池 ⭐知识复盘卡 题型1： 双液电池电极判断 先交叉：交叉连线一侧电极与另一侧电解质溶液，看能否发生自发的氧化还原反应。 以反应Zn+Cu2+=Cu+Zn2+设计原电池如下： 负极：Zn-2e-=Zn2+ 化合价升高，失电子，发生氧化反应。 正极：Cu2++2e-=Cu 化合价降低，得电子，发生还原反应。 题型2： 盐桥中离子移动方向 盐桥中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动 盐桥中：浸有饱和KCl（或KNO3、NH4NO3等）溶液的琼脂，离子可在其中自由移动。 盐桥的作用：构成闭合回路、平衡电荷，使溶液呈中性。 6．某学习小组设计的原电池装置如图所示(盐桥含KCl，通过阴阳离子的定向移动连通电路)。下列说法错误的是 A．铁电极为负极，发生氧化反应 B．盐桥中的Cl-向铁电极移动 C．放电过程中，FeCl3溶液的浓度逐渐降低 D．放电过程中，电子由铁电极流向石墨电极，经过盐桥回到铁电极 【答案】D 【分析】图示为原电池，铁比石墨活泼，铁为负极，石墨为正极； 【解析】A．由上述分析可知，Fe为负极，发生氧化反应，A正确； B．盐桥中阴离子向负极移动，则Cl-向负极Fe电极移动，B正确； C．正极Fe3+得电子被还原为Fe2+，FeCl3溶液的浓度逐渐降低，C正确； D．电子仅通过导线传递，即由铁电极流向石墨电极，盐桥中是离子定向移动，无电子通过，D错误； 故答案选D。 7．某原电池装置如图所示。下列有关叙述中，正确的是 A．Fe作正极，发生氧化反应 B．石墨作负极发生反应： C．工作一段时间后，两烧杯中溶液pH均不变 D．工作一段时间后，NaCl溶液中增大 【答案】D 【解析】A．原电池中铁是负极，发生氧化反应，故A错误； B．石墨作正极，在正极得电子，发生还原反应，故B错误； C．工作一段时间后，稀硫酸烧杯中的在石墨棒上被还原为，溶液的pH增大，NaCl溶液中产生的Fe2+发生水解，溶液呈酸性，pH减小，故C错误； D．盐桥中含有KCl溶液，工作一段时间后盐桥中的移向负极，NaCl溶液中增大，故D正确； 因此答案选D。 8．某学习小组的同学查阅相关资料知氧化性：，设计了盐桥式原电池，如图。盐桥中装有琼脂与饱和 溶液。下列叙述中正确的是 A．甲烧杯的溶液中发生还原反应 B．电池工作时，盐桥中的移向乙烧杯 C．外电路的电流方向是从到 D．乙烧杯中发生的电极反应为： 【答案】C 【分析】氧化性： ，所以原电池反应为亚铁离子和重铬酸钾在酸性条件下反应生成铁离子、铬离子和水，则在b极得电子发生还原反应，b是正极；Fe2+在a极失去电子发生氧化反应生成Fe3+，a是负极。 【解析】A．据分析，甲烧杯中Fe2+在a极失电子发生氧化反应生成Fe3+，故A错误； B．a是负极、b是正极，电池工作时，盐桥中的，移向甲烧杯，故B错误； C．a是负极、b是正极，外电路的电流方向为从b到a，故C正确； D．乙烧杯中在b极得电子发生还原反应生成Cr3+，b电极反应为+14H++6e-=2Cr3++7H2O，故D错误； 答案选C。 9．原电池装置图如图，有关说法错误的是 A．电子流向为Fe→导线→Cu→盐桥 B．盐桥中的阳离子移向CuSO4溶液 C．左烧杯中加入硫氰化钾（KSCN）溶液，溶液不会变红 D．电池的总反应为 【答案】A 【分析】铁比铜活泼，铁为负极，发生氧化反应，电极方程式为Fe-2e-=Fe2+，铜为正极，发生还原反应，电极方程式为Cu2++2e-=Cu，原电池工作时，电子由负极经外电路流向正极，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，以此解答。 【解析】A．电池中，电子不能在电解质溶液中通过，正确的应为Fe→导线→Cu，A错误； B．原电池中阳离子移向正极，这里Cu为正极，故阳离子应移向CuSO4溶液，B正确； C．负极电极反应为Fe-2e-=Fe2+，Fe2+不能使KSCN溶液变红，C正确； D．电池总反应为Fe置换铜的反应，离子方程式为：，D正确； 故选A。 10．某实验小组设计了如图所示装置，可观察到与铜导线连接的灵敏电流计指针明显偏转，烧杯a中裸露线头周边溶液蓝色逐渐加深，下列说法错误的是 A．b中导线与硫酸铜浓溶液构成正极区，发生还原反应 B．若a中滴加几滴稀NaOH溶液，降低溶液中Cu2+浓度，则有利于电极反应进行 C．当两侧溶液中Cu2+浓度相等时，灵敏电流计指针停止偏转 D．盐桥中的阴离子向烧杯b移动 【答案】D 【分析】根据图示装置，烧杯a中裸露线头周边溶液蓝色逐渐加深，说明烧杯a中生成了Cu2+，则电极为负极，电极方程式为：，右侧电极为正极，电极方程式为：，据此分析。 【解析】A．由分析可知，烧杯b为正极区，发生还原反应，A项正确； B．烧杯a中滴加稀NaOH溶液消耗Cu2+，增加了两烧杯中Cu2+的浓度差，有利于电极反应的进行，B项正确； C．当两侧溶液中Cu2+浓度相等时，即浓度差为0，此时不再产生电流，灵敏电流计指针停止偏转，C项正确； D．盐桥中的阴离子向负极区移动，烧杯a为负极区，所以向烧杯a移动，D项错误； 故答案选D。 考点03 原电池中电极方程式书写 ⭐知识复盘卡 1． 原电池电极反应式书写 陌生电极方程式书写的步骤 不同的环境要用不同的粒子来配平电荷 酸性环境： H+ ；碱性环境： OH- ；熔融氧化物 O2- ；熔融碳酸盐 CO32- ； 例： 微型银-锌电池可用作电子仪器的电源，其电极分别是Ag/Ag2O和Zn，电解质为KOH溶液，电极总反应为Ag2O+Zn+H2O=2Ag+Zn(OH)2 负极： Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2 正极： Ag2O+2e-+H2O=2Ag++2OH- 10． ⭐知识复盘卡 2． 原电池中pH的变化 单液电池：正极附近溶液pH增大， 负极附近溶液的pH减小 总结： 溶液的总pH值变化要根据电池总反应是否消耗（或生成）溶质或水来判断。 情况一： 含膜原电池中，电极附近的pH值变化 情况二：含膜电池中，电极区溶液的pH变化。 写电解反应，综合考虑H+或OH-的消耗与生成，以及离子的跨膜迁移。 负极： 2SO2-4e-+4H2O=8H++2SO42- 转移4个e-，生成8个H+，隔膜4个H+ 正极：O2+4e-+4H+=2H2O 转移4个e-，生4个H+，隔膜4个H+ 1. 电极a附近的pH逐渐减小 2. 负极区pH减小 1. 电极b附近的pH逐渐增加 2. 正极区pH逐渐增大 11. 依据氧化还原反应：设计的原电池如图所示(盐桥为盛有琼脂的U形管)。 请回答下列问题： （1）电极X的材料是___________；电解质溶液Y是___________(填化学式)。 （2）银电极为电池的___________极，其电极反应为___________。 （3）盐桥中的移向___________溶液。 【答案】（1）Cu （2）正 （3） 【分析】根据题意，Cu化合价升高，失去电子，是原电池的负极，银离子在正极得到电子，电解液为硝酸银。 【解析】（1）根据题意，Cu化合价升高，失去电子，是原电池的负极，因此电极X的材料是Cu；银离子在正极得到电子，银为正极，所以电解质溶液Y是AgNO3。 （2）银离子在正极得到电子，单质银为正极，其电极反应为：。 （3）盐桥中向负极移动，即向Cu(NO3)2溶液移动。 12. 某化学兴趣小组的同学设计了如图所示的装置，完成下列问题： （1）反应过程中，___________棒质量增加，负极极的电极反应为___________。 （2）盐桥的作用是向甲、乙两烧杯中提供 和Cl-，使两烧杯溶液中保持电中性。反应过程中 将进入___________(填“甲”或“乙”)烧杯。 【答案】（1）铜棒 Zn−2e－＝Zn2+ （2）乙 【分析】根据图中分析，锌比铜活泼，因此锌棒作负极，铜棒作正极。 【解析】（1）反应过程中，锌失去电子，不断溶解，锌作负极，铜棒中铜离子得到电子变为铜单质，因此铜棒质量增加，负极极的电极反应为Zn−2e－＝Zn2+；故答案为：铜棒；Zn−2e－＝Zn2+。 （2）盐桥的作用是向甲、乙两烧杯中提供 和Cl-，使两烧杯溶液中保持电中性。根据原电池“同性相吸”，则反应过程中 将进入正极即乙烧杯；故答案为：乙。 13. 酸性高锰酸钾溶液能被硫酸亚铁溶液还原而褪色，某学生试图以惰性电极(C、Pt)为电极，将该氧化还原反应设计成如图的原电池。 （1）则Pt为___________极，FeSO4溶液为___________溶液(填“A”或“B”)，电池工作时盐桥中的正离子向___________移动(填“左”或“右”)。写出KMnO4(H+)处发生反应的半反应式___________。若有0.5 mol Mn2+在此处生成，则另一个池中参加反应的Fe2+有___________mol。 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 (+)； （2）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)___________。 （3）根据电池符号：(—) Cu┃Cu2+ (c1)║Fe3+(c2)，Fe2+(c3)┃Pt (+) 写出该电池的总反应式___________。 【答案】（1）正 A 右 2.5 （2）(-) Pt┃Fe2+ ，Fe3+ ║，Mn2+┃Pt (+) （3）Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+ 【解析】（1）酸性高锰酸钾溶液能被硫酸亚铁溶液还原而褪色，化学方程式为：10FeSO4+2KMnO4+8H2SO4=5Fe2(SO4)3+K2SO4+2MnSO4+8H2O，将该氧化还原反应设计成如图的原电池，原电池中电子从负极流出，经过外电路导线流进正极，则由图中电子流向可知，Pt为正极，C为负极，Fe2+在负极失去电子生成Fe3+，则FeSO4溶液为A溶液，原电池工作时盐桥中正离子向正极移动，即正离子向右移动。KMnO4(H+)在正极被还原生成Mn2+，则KMnO4(H+)处发生反应的半反应式为：。负极电极反应式为：Fe2+-e-= Fe3+，若有0.5mol Mn2+在此处生成，转移2.5mol电子，则另一个池中参加反应的Fe2+有2.5mol。 （2）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+ ║，Mn2+┃Pt (+)。 （3）(-) 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+。 14. 一定条件下，按下图连接装置，电压计指针发生偏转。该原电池工作一段时间后，两电极质量均增大。 + （1）请写出负极反应式___________。 （2）总反应的离子方程式___________。 （3）盐桥中的向___________方向移动(填左或右) 【答案】（1） （2） （3）左 【解析】（1）该装置为原电池，左池为负极，Ag失电子，发生氧化反应，生成Ag+，Ag+与Cl-结合生成AgCl沉淀，电极反应式为：，电极质量增加；右池为正极，Ag+得电子，发生还原反应，生成Ag单质，电极反应式为：，电极质量也增加。 （2）正负极反应加和是电池的总反应，总反应的离子方程式； （3）原电池中阴离子移向负极，故盐桥中的向左侧。 考点04 电解池工作原理 ⭐知识复盘卡 1． 电解池的工作原理 电解池是一种能够将电能转化为化学能的装置，有外界电源。 题型1. 电解池的电极反应规律 CuCl2溶液在通电的情况下发生反应CuCl2Cu+Cl2↑，电解装置如下：电解池中反应类型的判断： 必会： 与正极相连的是阳极，与负极相连的是阴极 阳极：Cl-Cl2，化合价升高，发生氧化反应。 阴极：Cu2+Cu，化合价降低，发生还原反应。 题型2. 电解池得离子移动方向 阳离子向阴极移动；阴离子向阳极移动。 题型3. 电极电势判断 原电池中，正极电势高于负极。 电解池中，阳极电势高于阴极。 15．关于下列装置的说法正确的是 A．装置①锌电极发生还原反应 B．若装置②用于铁棒镀铜，则极为铁棒 C．装置①中盐桥内的移向溶液 D．若装置②用于电解精炼铜，溶液中的浓度保持不变 【答案】C 【解析】A．装置①为盐桥电池，锌电极为电池负极，发生氧化反应，故A错误； B．装置②为电解池，若用于铁棒镀铜，则铁棒为电解池阴极和电源负极相连，则M极为铁棒，故B错误； C．装置①盐桥中的阳离子移向电源的正极，铜电极为该电池的正极，则移向溶液，故C正确； D．电解精炼铜，由于阳极的粗铜中含比铜活泼的杂质，则电解过程中，液中的浓度会变小，需补充硫酸铜溶液，故D错误； 答案C。 16．某同学通过“化学—电解法”探究(高铁酸钾)的合成，其原理如图所示，接通电源，调节电压，将一定量通入KOH溶液，然后滴入含的溶液，控制温度，可制得，下列说法不正确的是 A．石墨Ⅰ连接电源负极，发生还原反应 B．“化学法”得到的离子方程式为： C．合成，阴极可以生成3mol KOH D．盐桥中的阴离子向KOH溶液中迁移 【答案】C 【分析】根据题意可知，碱性条件下，Cl2失去电子发生氧化反应生成ClO-，则石墨Ⅱ为阳极，电极反应式为Cl2-2e-+4OH-=2ClO-+2H2O，滴入的Fe3+与OH-反应生成的Fe(OH)3与ClO-碱性条件下反应生成、Cl-和H2O，反应的离子方程式为，石墨Ⅰ为电解池的阴极，H2O在阴极得到电子发生还原反应生成H2和OH-，电极反应式为2H2O+2e-=2OH-+H2↑。 【解析】A．由分析可知，石墨Ⅰ为电解池的阴极，与直流电源负极相连，H2O在阴极发生还原反应生成H2和OH-，故A正确； B．由分析可知，化学法得到高铁酸根离子的反应为滴入的Fe3+与OH-反应生成的Fe(OH)3与ClO-碱性条件下反应生成、Cl-和H2O，反应的离子方程式为，故B正确； C．由B选项可知，合成1mol 需要1.5mol ClO-，结合阴、阳极的电极方程式和电子转移守恒可知，阴极生成KOH的物质的量为1.5mol，故C错误； D．由分析可知，石墨Ⅰ为阴极，石墨Ⅱ为阳极，则盐桥中的阴离子向氢氧化钾溶液中迁移，故D正确； 故选C。 17．某同学组装了如图所示的电化学装置。下列说法正确的是 A．图中甲池为原电池装置，Cu电极发生还原反应 B．实验过程中，甲池左侧烧杯中NO的浓度不变 C．若用铜制U形物代替“盐桥”，工作一段时间后取出U形物称量，质量不变 D．若乙池中为Na2SO4溶液，整个过程两极共产生3.36L气体，则甲池铜电极减少3.2g 【答案】C 【分析】由图可知，甲池为原电池装置，铜电极为原电池的负极，失去电子发生氧化反应生成铜离子，银电极为正极，银离子在正极得到电子发生还原反应生成银，乙池为电解池，与银电极相连的铂电极为阳极，与铜电极相连的铂电极为阴极。 【解析】A．由分析可知，甲池为原电池装置，铜电极为原电池的负极，失去电子发生氧化反应生成铜离子，故A错误； B．由分析可知，甲池为原电池装置，铜电极为原电池的负极，盐桥中的硝酸根离子向左侧烧杯中移动，溶液中硝酸根离子浓度增大，故B错误； C．若用铜制U形物代替“盐桥”，甲池右侧烧杯构成铜银原电池，铜负极，失去电子发生氧化反应生成铜离子，银电极为正极，则左侧烧杯为电解池，U形物做电解池的阴极，铜离子在阴极得到电子发生还原反应生成铜，由得失电子数目守恒可知，做负极消耗铜的质量与做阴极析出铜的质量，所以工作一段时间后取出U形物称量，质量不变，故C正确； D．若乙池中为硫酸钠溶液，乙池实际上为电解水装置，由整个过程两极共产生3.36L气体可知，阳极生成氧气的物质的量为=0.05mol，由得失电子数目守恒可知，甲池铜电极减少质量为×64g/mol=6.4g，故D错误； 故选C。 18．一种电化学装置如图所示，滤纸经过饱和NaCl溶液(滴加了淀粉—KI溶液)浸湿，将实验装置的K闭合后，下列说法错误的是 A．a极为阴极，发生还原反应 B．盐桥中的向Cu极移动 C．电流沿路径Zn→a→b→Cu流动 D．一段时间后，观察到滤纸b点变蓝 【答案】C 【分析】从装置图中看，两烧杯装置构成原电池，结合滤纸构成电解池。Zn为负极，则a为阴极，b为阳极，Cu为正极。 【解析】A．根据分析可知，a极为阴极，发生还原反应，故A正确； B．根据分析可知，Cu为正极，阳离子向正极移动，因此是盐桥中的向Cu极移动，故B正确； C．电子沿Zn→a，b→Cu路径流动，在a、b间，通过离子在电解质溶液中的定向移动传导电流，则电流方向为Cu→b→a→Zn→盐桥→Cu，形成闭合回路，故C错误； D．滤纸b点，发生反应为：2Cl-－2e-=Cl2↑，产生的氯气能将碘离子氧化为碘单质，碘单质遇到淀粉会变蓝，故D正确； 故选C。 19．利用电解原理，可将氨转化为高纯氢气，其装置如图所示。下列说法错误的是 A．a为电解池阴极 B．电解后左侧电极室KOH溶液pH增大 C．阴极电极反应式为 D．电解过程中阴离子通过交换膜从左向右迁移 【答案】C 【分析】电解池中，右侧电极上发生失电子的氧化反应生成，则右侧电极b为阳极，阳极电极反应式为；左侧电极a为阴极，在阴极上得电子生成，阴极反应式为；电解池工作时，从左侧区向右侧区移动，据此分析解答。 【解析】A．a极生成，H元素化合价降低，发生得电子的还原反应，为电解池阴极，A正确； B．左侧阴极反应为，生成的与迁移到右侧的物质的量相等，但左侧水被消耗，KOH浓度增大，溶液pH增大，B正确； C．阴极发生得电子的还原反应，给出的反应中N元素化合价升高，属于失电子的氧化反应，为阳极的反应（且电子得失符号错误），阴极反应为，C错误； D．电解池中阴离子向阳极移动，阳极b在右侧，故阴离子通过交换膜从左向右迁移，D正确； 故答案选C。 考点05 电解池电极方程式书写 ⭐知识复盘卡 1． 电解池电极反应式书写 题型1. 电解池的离子放电顺序 阳极： K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb （H） Cu Hg Ag Pt Au 电极材料是活性电极（Ag以及比Ag更活泼的金属），则电极材料失电子放电。 活泼电极放电，如Cu做阳极，阳极方程式为Cu-2e-=Cu2+。 如果Ag做阳极方程式为Ag-e-=Ag+。 电极材料是惰性电极（金属铂、石墨等）时： 放电顺序：S2- > I- > Fe2+ > Br- > Cl- >OH- >含氧酸根 阳极OH-（来源于水）放电 2H2O-4e-=O2↑+4H+ 阳极OH-（来源于碱）放电 4OH--4e-=O2↑+2H2O 阴极： 任意电极，阴极均为溶液中离子放电 放电顺序：Ag+ > Fe3+ > Cu2+ > H+ 如溶液中铜离子放电，阴极方程式为Cu2++2e-=Cu。 如果Ag+放电阴极方程式为Ag++e-=Ag。 阴极H+（来源于水）放电 2H2O+2e-=H2↑+2OH- 阴极H+（来源于酸）放电 2H++2e-=H2↑ 例如： 电解氯化铜溶液 阴极溶液中的阳离子有：Cu2+、H+，放电顺序Cu2+>H+ 阳极溶液中的阴离子有：Cl-、OH-，放电顺序Cl->OH- 开始电解自己 阴极： Cu2++2e-=Cu 阳极： 2Cl--2e-=Cl2↑ CuCl2反应完全后 阴极： 2H2O+2e-=H2↑+2OH- 阳极： 2H2O-4e-=O2↑+4H+ 2． 电解池电极反应式书写 电解池的电极方程式有明确的物质转化关系一剂一产物，电子电荷原子守恒 3． 电解质溶液浓度与pH的变化 电解池电极附近pH变化规律： 阴极附近溶液pH增大，阳极附近溶液的pH减小。 无膜溶液的pH的变化——根据电池总反应是否消耗（或生成）溶质、水来判断。 有膜电极区浓度pH的变化——综合考虑H+或者OH-的消耗与生成，以及离子的跨膜迁移。 20. ．和NO是大气污染物，一种吸收和NO废气的电化学装置如图所示。下列叙述正确的是 转化为的电极反应式： 21. 运用化学知识解决如下问题： （1）一种用铅酸蓄电池进行电絮凝净水装置如图所示，回答下列问题： ①装置Ⅰ中电极的电极材料是___________(填化学式)，工作时向___________(填“”或“”)电极移动；电极的电极反应式为___________。 ②装置Ⅱ中电极的电极反应式为___________。 ③每消耗，装置的电流效率为，则理论上电解池阴极上生成___________。 （2）和都是比较稳定的分子，科学家利用电化学装置实现两种分子的耦合转化，其原理如图所示： ①阴极上的反应式为___________。 ②若生成的乙烯和乙烷的体积比为，则消耗的和体积比为___________。 【答案】（1） (胶体)、 （2） 【分析】（1）装置Ⅱ中，电极上失去电子，发生氧化反应，为阳极，同时水失电子生成和电极反应式为电极反应式为：(胶体)、；电极上得到电子生成和，发生还原反应，为阴极，电极反应式为：，电解池的阳极（）连接电源的正极，因此与相连的Y电极为装置Ⅰ的正极，材料为，发生还原反应：，电解池的阴极（）连接电源的负极，因此与相连的X电极为装置Ⅰ的负极，材料为，发生氧化反应：，放电时，阴离子向负极（）移动； （2）与耦合转化：阴极（电极A）得电子生成和，阳极（电极B）失电子生成、和，据此分析。 【解析】（1）①装置Ⅰ中为正极，电极材料为；工作时阴离子向负极（电极）移动；电极（正极）的电极反应式为：； ②装置Ⅱ中电极为阳极，发生氧化反应，同时水失电子生成和电极反应式为：(胶体)、； ③的物质的量为。负极反应：，失去电子；考虑电流效率，实际转移电子为。阴极反应：，生成的物质的量为； （2）①由图示可知，阴极上，且固体电解质能传导，则阴极反应式为； ②假设生成的乙烯和乙烷的物质的量分别为和，由、知，生成乙烯和乙烷时，共脱去，转移，根据电子转移数目守恒可知，此时消耗的为，消耗的为，即消耗的和的体积比为。 22. Ⅰ.如图所示，E为浸过含酚酞的Na2SO4溶液的滤纸。A、B分别为铂片，压在滤纸两端，R、S为电池的电极。M、N是用多微孔的Ni制成的电极，在碱溶液中可视为惰性电极。Ⓐ为电流表，K为开关。C、D和电解池中都充满浓KOH溶液。若在滤纸中央滴一滴紫色的KMnO4溶液，将开关K打开，接通电源一段时间后，C、D中有气体产生。回答下列问题： （1）通电一段时间后，KOH溶液的浓度会__________(填“变大”“变小”或“不变”)；B附近发生的电极反应式为________。 （2）滤纸上的紫色点向__________(填“A”或“B”)方向移动。 （3）当C、D中的气体产生到一定量时，切断外电源并接通开关K，经过一段时间后，C、D中的气体逐渐减少，C中的电极为__________(填“正”或“负”)极，电极反应式为________。 Ⅱ.如图，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极，A、B为电源。将电源接通后，D电极上有无色气体放出。 （4）A为电源________极。 （5）丙装置欲在铁钉上镀铜，则G电极上的反应式为________。 （6）通电一段时间后，甲装置中出现浑浊，乙装置中蓝色变浅，则甲装置中发生反应的化学方程式为________；乙装置中发生的离子方程式为________。 （7）若工作一段时间后停止通电，此时，乙装置中E、F两极上都产生2.24L气体(标准状况)，欲使溶液恢复到起始状态，可向溶液中加入_______(填字母)。 A．CuO B．Cu2(OH)2CO3 C．Cu(OH)2 D．CuCO3 【答案】（1）变大 4OH--4e-=2H2O+O2↑或2H2O-4e-=O2↑+4H+ （2）B （3）负 2H2+4OH--4e-=4H2O或H2+2OH--2e-=2H2O （4）正 （5）Cu-2e-=Cu2+ （6） （7）C 【分析】C、D和电解池中都充满浓KOH溶液，实际是电解水，由C、D中产生的气体体积可知，C中气体为H2，D中气体为O2，则M为阴极，N为阳极，R为电源负极，S为电源正极，B为阳极，A为阴极； C、D、E、F、X、Y都是惰性电极，将电源接通后，甲装置电解MgC12溶液，反应为，D电极上生成的无色气体为氢气，则D为阴极，C为阳极。 【解析】（1）M为阴极，电解消耗水电离生成的H+，生成OH-，则M极对应的电解质溶液的pH变大，生成的OH-移向N电极，故N电极对应的电解质溶液的pH变大；E为浸过含酚酞的Na2SO4溶液的滤纸，由分析可知，B为阳极，则电极反应式为4OH--4e-=2H2O+O2↑或2H2O-4e-=O2↑+4H+； （2）B为阳极，阴离子()向阳极移动，则滤纸上的紫色点向B方向移动； （3）当C、D中的气体产生到一定量时，切断外电源并接通开关K，此时装置变为燃料电池，经过一段时间，C、D中的气体逐渐减少，H2和O2反应生成水，在碱性条件下，C中H2发生氧化反应，C电极为负极，电极反应式为2H2+4OH--4e-=4H2O或H2+2OH--2e-=2H2O； （4）根据分析，D为阴极，C为阳极，电解池的阳极与电源正极相接，阴极与电源的负极相接，即A是正极、B是负极，故答案为正； （5）丙装置中G为阳极，H为阴极，铁钉上镀铜时阳极为纯铜，阴极为铁钉，阳极上Cu失电子生成Cu2+，电极反应为Cu-2e-=Cu2+，故答案为Cu-2e-=Cu2+； （6）甲装置电解MgCl2溶液，总反应为；乙池电解CuSO4溶液，总反应的离子方程式为；故答案为；； （7）乙池中E为阳极、F为阴极，乙中E、F两极上都产生2.24L气体(标准状况)，则阳极上水中的氢氧根离子放电生成氧气，电极反应式为，即E极气体为O2，物质的量为，阴极首先是铜离子放电，电极反应式为，然后是水中的氢离子放电，电极反应式为，且生成H2的物质的量为0.1mol。根据电子守恒有2n(Cu2+)+2n(H2)=4n(O2)，即2n(Cu2+)+0.1mol2=0.1mol4，解得n(Cu2+)=0.1mol，所以电解CuSO4溶液时生成0.1molCu、0.1molH2和0.1molO2，根据溶液恢复原则可知，向反应后溶液中加入0.1molCu(OH)2可恢复到起始状态，故答案为C。 23. 探究原电池和电解池原理，对生产生活具有重要的意义。 Ⅰ．化学电源在生产生活中的应用： （1）根据构成原电池的本质判断，下列化学(或离子)方程式正确且能设计成原电池的是___________(填字母)。 A． B． C． D． （2）电动汽车上用的铅蓄电池是以一组海绵状铅板和另一组结构相似的充满二氧化铅的铅板组成，用作放电电解质溶液。放电时总反应为。写出放电时正极的电极反应式：___________。 （3）某种燃料电池由甲醇、空气(氧气)、KOH溶液(电解质溶液)构成。其中负极反应式为：___________。下列说法正确的是___________(填序号)。 a．电池放电时通入空气的电极为负极 b．电池放电时，电解质溶液的pH逐渐减小 c．电池放电时每消耗6.4g转移1.2mol电子 Ⅱ．电化学原理在污染治理方面的应用： （4）煤在直接燃烧前要进行脱硫处理。采用电解法脱硫的基本原理如图所示，利用电极反应将转化为，再将煤中的含硫物质(主要成分是)氧化为和：。 已知：两电极为完全相同的惰性电极。 ①M为电源的___________(填“正极”或“负极”)。 ②电解池工作时观察到R电极上有无色气体产生，写出电极反应式：___________。 ③电解池工作时，混合液中的物质的量___________(填“变大”、“变小”或“不变”)。 （5）电解还原法处理酸性含铬(主要含)废水：以铁板做阴、阳极，电解含铬废水，处理过程中发生反应：，最后以形式除去。 ①电解开始时，阳极上主要发生的电极反应式为___________。 ②电路中每转移12mol电子，最多有___________mol被还原。 【答案】（1）B （2） （3） bc （4）正极 变大 （5） 1 【解析】（1）自发进行的氧化还原反应在理论上可以设计成原电池。 A：反应无元素化合价的改变，不是氧化还原反应，不能设计成原电池，A不符合题意； B：是自发进行的氧化还原反应，能设计成原电池，B符合题意； C：铜和稀硫酸不反应，不能设计成原电池，C不符合题意； D：无元素化合价改变，不是氧化还原反应，不能设计成原电池，D不符合题意； 故选B； （2）由铅蓄电池总反应知，放电时正极上得电子发生还原反应，生成难溶于水的，则正极的电极反应式：； （3）①燃料电池中，负极反应为甲醇在碱性条件下失去电子发生氧化反应生成碳酸根离子，则负极电极反应式为：； ②a:电池放电时通入空气的电极，氧气得到电子发生还原反应，为正极，a错误； b:电池放电时，总的反应为，反应消耗氢氧根离子生成水，则电解质溶液的碱性逐渐减弱，b正确； c:电池放电时每消耗6.4g（0.2mol）转移1.2mol电子，c正确； 故选bc； （4）①失去电子，发生氧化反应，P为阳极，阳极与电源的正极相连，则M为正极，N为电源的负极； ②R为阴极，在阴极得到电子，发生还原反应，阴极的电极反应式为：； ③电解时阴离子向阳极移动，往P极移动，由所给电池反应方程式可知，一段时间后，混合液中的物质的量变大； （5）①电解时，铁板作为阳极，铁在酸性条件下会被氧化，失去电子生成，所以阳极上的电极方程式为：； ②该电解阳极反应为：；电路中每转移12mol电子，有6mol Fe2+ 生成，根据反应可知，最多有1molCr2O被还原。 1．南开大学陈军院士团队通过对钾-二氧化碳电池正负极同时改进，研制了一种稳定高效且可循环利用的电池。该电池原理如图所示，放电时Y极有碳单质生成。下列说法错误的是 A．放电时Y极为正极 B．放电时，X极的电极反应式为 C．放电时，该装置转移4 mol电子，Y极吸收44 g CO2 D．该装置不可将有机电解质换成水溶液 【答案】C 【分析】KSn合金X电极为负极，Y为正极，负极反应为，正极反应式为，放电总反应，则充电时，电解池的阴极反应为，阳极反应式为，据此解答。 【解析】A．放电时Y极转化为C单质，C元素化合价降低，发生还原反应，故Y极为正极，A正确； B．放电时X极为负极，KSn中K失电子生成K⁺，电极反应式为，B正确； C．Y极电极反应为，转移4mol电子时消耗3mol CO₂，质量为，不是44g，C错误； D．X极KSn合金中的K性质活泼，可与水剧烈反应，故不可将有机电解质换成水溶液，D正确； 故选C。 2．一种可用于心脏起搏器的扣式电池部分截面结构如图所示(-有机溶剂作电解质溶液，难溶于该溶剂)。下列说法错误的是 A．往电极材料中添加石墨，可增强其导电性 B．正极反应式为 C．放电时，从负极向正极移动 D．每消耗负极材料，理论上外电路中通过了 【答案】B 【分析】该扣式电池中，活泼金属作负极，作正极，以此解答。 【解析】A．石墨具有良好的导电性，添加到电极材料中可增强电极的导电性，A正确； B．题干明确难溶于有机溶剂，无法电离出自由移动的，正极反应物是固体，正极反应应为，B错误； C．原电池放电时，阳离子向正极移动，因此从负极向正极移动，C正确； D．负极反应为，2.1g 的物质的量为，理论上外电路中通过，D正确； 故选B。 3．科学家研制了一种以溶液为电解质溶液的铅-醌()电池，其装置如图所示。已知：四氯对苯醌()的结构简式为。下列叙述正确的是 A．放电时，向氧化石墨烯电极迁移 B．充电时，电极电势高于氧化石墨烯电极 C．充电时，电子流经外电路，理论上电极质量增加 D．放电时，电池总反应为： 【答案】D 【分析】首先根据装置图判断电极：放电时电子从电极流向氧化石墨烯电极，因此放电时为负极，氧化石墨烯电极为正极；充电时为电解池阴极，氧化石墨烯电极为电解池阳极。 【解析】A．原电池中，阴离子向负极迁移，负极是电极，因此向电极迁移，A错误； B．充电时为电解池，阳极电势高于阴极，电极为阴极，因此电极电势低于氧化石墨烯电极，B错误； C．充电时，电极(阴极)的反应为：转化为，固体质量减少(每转移电子，反应，质量减少)，质量不是增加，C错误； D．放电时，负极失电子生成，正极得电子被还原为对应的二元醇，配平后总反应与选项D给出的方程式一致，D正确； 故选D。 4．如图所示是一种可实现氢气循环利用的新型电池的放电工作原理。下列说法正确的是 A．放电时，N电极的电势高于M电极 B．充电过程中由右池通过交换膜向左池移动 C．放电时，N极电极反应式为 D．若用铅蓄电池作为电源充电，M电极连接铅蓄电池的铅电极 【答案】C 【解析】A．根据氢气流向，放电时N电极为负极，M电极为正极，正极电势高于负极，因此M电极电势高于N电极，A错误； B．充电时M电极为阳极，N电极为阴极，阳离子向阴极移动，因此由左池通过交换膜向右池移动，B错误； C．放电时N极为负极，碱性环境下失电子与反应生成水，电极反应式为，C正确； D．充电时M电极为阳极，需连接电源正极，铅蓄电池的铅电极为负极，二氧化铅为正极，因此M应连接铅蓄电池的二氧化铅电极，D错误； 故选C。 5．背靠背式电解池可用于电化学合成氨，如图。下列说法正确的是 A．阳极反应： B．外电路电子由b流向a C．每生成，消耗 D．经交换膜从右向左移动 【答案】D 【分析】该装置为阴离子交换膜电解池，右侧通入与生成，氮元素化合价从0降低至-3，发生得电子的还原反应，因此右侧电极为阴极，连接电源负极b，阴极反应为；左侧电极为阳极，连接电源正极a，在阳极失电子发生氧化反应，阳极反应为，总电解反应为； 【解析】A．阳极是失去电子生成氧气，正确电极反应式为，A错误； B．右侧转化为，N元素化合价降低发生得电子的还原反应，故右侧为阴极，b为电源负极，a为电源正极，外电路电子只能在导线中移动，路径为b流向阴极、阳极流向a，不存在b直接流向a的路径，B错误； C．根据总反应，生成消耗，则生成 仅消耗，C错误； D．电解池通用规律为阴离子向阳极移动，阳极在装置左侧，体系中迁移的阴离子可穿过阴离子交换膜，因此从阴极区向阳极区移动，D正确； 故选D。 6．我国科研人员研制出以钠箔和多壁碳纳米管为电极的可充电“”电池，与 均沉积在多壁碳纳米管电极。其工作原理如图所示。下列叙述错误的是 A．放电时，电路中转移，多壁碳纳米管电极增重 B．放电时，采用多壁碳纳米管作电极可以增强吸附的能力 C．充电时，电源电极 为正极，向钠箔电极方向移动 D．充电时，阳极反应式为 【答案】A 【分析】放电时，钠箔为负极，多壁碳纳米管为正极；充电时，钠箔为阴极，多壁碳纳米管为阳极；电源电极a为正极，b为负极； 【解析】A．放电时正极发生还原反应，生成的与 均沉积在多壁碳纳米管电极，正极反应式为：，转移0.4mol电子时，生成0.2mol 和0.1mol C，电极增重，A错误； B．多壁碳纳米管比表面积大，吸附能力强，作电极可增强吸附的能力，B正确； C．充电时，多壁碳纳米管为阳极，接电源正极a，阳离子向阴极（钠箔电极）移动，C正确； D．充电时，阳极发生氧化反应，是放电正极反应的逆过程，反应式为，D正确； 故选A。 7．根据实验目的进行实验，下列实验示意图正确的是 实验目的 A．配制溶液 B．电解法制备 实验示意图 实验目的 C．测溶液浓度 D．探究浓的氧化性 实验示意图 【答案】D 【解析】A．容量瓶为定容仪器，不能直接用于溶解固体，应先在烧杯中溶解固体，冷却后再转移至容量瓶，A错误； B．电解法制备需电解熔融氯化镁，若电解溶液，阴极会产生H2，无法得到单质，B错误； C．标准溶液为酸性溶液，会腐蚀碱式滴定管的橡胶管，应盛放在酸式滴定管中，C错误； D．和浓硫酸加热条件下反应生成，品红溶液褪色可验证生成，证明浓硫酸被还原体现氧化性，浸溶液的棉花可吸收尾气避免污染，装置设计合理，D正确； 故选D。 8．近日，某研究团队提出了一种电化学-化学级联策略，用于将和硝酸盐污染物高效转化为增值的和，工作原理如图。下列说法正确的是 A．电子流动方向：b→电极B→电极A→a B．电极B反应式： C．一段时间后B极区溶液pH不变 D．X为NaCl固体 【答案】D 【分析】右侧电极B通入污水，被还原为（氮元素化合价降低，发生还原反应），因此电极B为阴极，接电源负极（b极）；左侧电极A为阳极，接电源正极（a极），阳极发生水的氧化反应：，质子交换膜允许由阳极（A 极区）迁移向阴极（B 极区）；阴极（电极 B）反应：，据此分析解题。 【解析】A．电子只能在外电路中移动，无法通过电解质溶液，不存在电极B到电极A的电子流动，A错误； B．电极B生成含的电解液，为碱性环境，反应不能用配平，电极反应式应为，B错误； C．电极B反应生成，B极区浓度升高，pH增大，C错误； D．转化2最终得到，需要引入，同时同离子效应促进析出，需引入，故X为NaCl固体，D正确； 故选D。 9．研究表明以为氮源电解可直接制备，原理如图所示。 下列有关说法正确的是 A．电极上发生还原反应生成 B．通过质子交换膜从右室移向左室 C．电解一段时间后，阴极区溶液不变 D．若转移电子，可获得标准状况下 【答案】C 【解析】A．电极a上转化为，N元素化合价升高，失电子发生氧化反应，A错误； B．电解池中阳离子向阴极移动，右侧电极为阴极，因此从左室移向右室，B错误； C．阴极反应为，电路中每转移电子，阴极生成，同时有从阳极通过质子交换膜迁移到阴极，二者中和生成水，阴极区浓度不变，pH不变，C正确； D．生成1 mol 转移2 mol电子，转移1 mol电子时生成0.5 mol ，标准状况下体积为11.2 L，D错误； 故答案选C。 10．一种新型电解处理含酚废水装置如图所示，电极a材料表面附着石墨烯，下列说法错误的是 A．阳极的电极反应为 B．两极表面材料进行纳米级调控能使溶液相关物质充分参与电极反应 C．交换膜为质子交换膜，氢离子从b区转移到a区 D．b电极所在的电极区，一段时间后，溶液pH基本保持不变 【答案】C 【分析】苯酚在极被氧化为，发生氧化反应，因此为阳极，为阴极；阳极发生，阴极发生析氢反应。据此分析。 【解析】A．苯酚在阳极被氧化为，碳元素平均价态从(苯酚)升至()，每个苯酚分子失去28个电子(6个碳原子)，故反应式为，A正确； B．电极材料进行纳米级调控增加电极比表面积和活性位点，促进溶液中相关物质参与电极反应，B正确； C．该装置中a电极为阳极，b电极为阴极，氢离子应由a区转移到b区，C错误； D．阳极发生，阴极发生析氢反应，根据电子守恒计算，阳极产生的恰好可补充阴极放电消耗的，因此区浓度基本不变，溶液基本保持不变，D正确； 故选C。 11．一种从废旧电池正极材料（）中回收锂元素的电化学装置如图。下列说法错误的是 A．电极反应： B．电路中转移电子，理论上可回收 C．电极连接电源正极 D．可转化为和，会降低锂的理论回收产率 【答案】D 【分析】左侧池通入O2生成H2O2，这是还原反应，因此a电极是阴极，连接电源的负极。电极反应: ，右侧池被氧化为，这是氧化反应，因此b电极是阳极，连接电源的正极。电极反应: ；阴离子交换膜：允许阴离子(如、OH-等)通过，以维持电荷平衡。 【解析】A．如上分析，左侧通入氧气生成双氧水，且在溶液中可生成OH-，该方程式书写正确，A正确 B．电路中转移电子时，整个体系总电子转移量为，每释放对应电子转移（），双电极可同时回收，理论上可回收，B正确； C．右侧发生氧化反应：被氧化为，阳极连接电源正极，C正确； D．若歧化转化为和，反应为：，该歧化反应为碘自身氧化还原，总可得到的电子数（氧化的总能力）不变：原本可得到电子，歧化后作为氧化剂可得到电子，总氧化能力不变，理论上脱出回收的总物质的量不变，因此不会降低锂的理论回收产率，D错误； 故选D。 12．电极材料是影响硝酸及其硝酸盐电化学还原的主要因素之一，以Cu-Ni双金属催化剂电催化硝酸还原反应的电氯化机理如下图所示： 下列说法正确的是 A．HClO的电子式为 B．电路中电子流向为a→M极→电解液→N极→b C．生成的电极反应式为 D．生成1 mol N2，电路中理论上转移16 mol电子 【答案】D 【分析】该装置为电解池，根据M极物质转换可知M极为的电子的还原反应，作阴极；N极为失电子的氧化反应，作阳极。电源a为负极，电源b为正极。 【解析】 A．HClO的电子式为，A错误； B．电解池中电路中电子流向为负极(a)→(阴极)M极、(阳极)N极→(正极)b，电子不能通过电解质溶液，B错误； C．生成的电极反应式为，选项中电解质中不能出现氢氧根，C错误； D．生成1 mol N2，需要电极生成，电路中理论上转移16 mol电子，D正确； 故选D。 13．近年研究发现，电催化和含氮物质(等)在常温常压下合成尿素，有助于实现碳中和及解决含氮废水污染问题。向一定浓度的溶液通入至饱和，在电极上反应生成，电解原理如图所示。 （1）电极b是电解池的________极。 （2）电解过程中生成尿素的电极反应式是________。 【答案】（1）阳 （2） 【分析】由图可知，电极b上转化为，O元素从-2价升高为0价，发生氧化反应，因此b是电解池的阳极；同时阳离子向左侧a电极移动，阳离子向阴极移动，也可证明a为阴极、b为阳极。 【解析】（1）电极b上发生失电子生成的氧化反应，是电解池的阳极。 （2）尿素在阴极a生成，反应物为和，中+5价N被还原为中-3价N，C元素化合价不变，电极反应式为：。 14．阳离子交换膜法电解饱和食盐水示意图 （1）阳离子交换膜的作用 阻止___________进入阳极室与发生副反应：，阻止阳极产生的和阴极产生的混合发生爆炸。 （2）a、b、c、d加入或流出的物质分别是___________、___________、___________、___________；X、Y分别是___________、___________。 【答案】（1） （2）饱和食盐水 稀NaOH溶液 淡盐水 浓NaOH溶液 【分析】A为阳极，发生氧化反应2Cl−−2e−=Cl2↑，氯离子减少，需要从a口补充饱和食盐水，生成气体X为氯气，钠离子通过阳离子交换膜进入阴极室，阳极室盐水浓度变小，从c口排出；B为阴极，发生还原反应2H2O+2e−=H2↑+2OH−，产生气体Y为H2，氢氧根离子浓度增大，阴极室得到浓NaOH溶液从d口排出，开始时阴极室导电性弱，从b口加入稀NaOH溶液增强导电性；据此作答。 【解析】（1）阳离子交换膜只能通过阳离子，不能通过阴离子，防止OH−进入阳极室与Cl2发生副反应。 （2）依据分析，a、b、c、d加入或流出的物质分别是饱和食盐水、稀NaOH溶液、淡盐水、浓NaOH溶液；X、Y分别为Cl2、H2。 15．使用FTO@BiVO4光催化活性电极，双金属串联催化剂电催化CO2可制得乙烯，装置如图1所示。在不同电压条件下进行光照电解实验，不同有机产物的法拉第效率(FE)随电压变化如图2所示。 已知：法拉第效率FE(B)=。 ①写出ISA-Ni催化剂上发生的电极反应式___________。 ②当电解电压为U3 V时，测得生成的n(CH4) ∶ n(C2H4)=7∶4，则x=___________。 【答案】 CO2+2HCO+2e-=CO+2CO+H2O 42 【解析】①由图1可知，ISA-Ni催化剂上CO2被还原为CO，且有参与反应，故ISA-Ni催化剂上发生的电极反应式为CO2++2e-=CO++H2O；②每生成1 个CH4所用电子为8个，每生成1 个C2H4所用电子为12个，已知n(CH4) ∶ n(C2H4)=7∶4，设n(CH4)=7 mol，n(C2H4)=4 mol，则生成CH4所用电子为，生成C2H4所用电子为，由FE(C2H4)=36%可得关系式，解得通过电极的总电子的物质的量=，故。 1．某光电化学还原制的装置如图所示。给光电极施加脉冲偏压，偏压为负时，光电极上发生还原反应。 下列说法错误的是 A．偏压为时，光电极反应为 B．每产生，右室溶液质量减少 C．偏压为时，光电极排斥以清洁表面 D．相对于恒定偏压，脉冲偏压利于提高光电极的制效率 【答案】B 【解析】A．偏压为-0.2V时为负偏压，光电极发生还原反应，得电子生成，电极方程式为，A正确； B．18g 的物质的量为1mol，生成1mol 转移8mol电子。右室对电极反应为，转移8mol电子时，生成2mol （质量64g）逸出，同时有8mol 通过质子交换膜进入左室，右室共减少质量为，B错误； C．偏压为1.0V时为正偏压，光电极带正电，会排斥阳离子，可清洁电极表面，C正确； D．脉冲偏压下，负偏压时还原生成，正偏压时同种电荷相互排斥，及时排出生成的，能有效刷新电极表面，从而提高长效反应的催化效率，利于提高制的效率，D正确； 故选B。 2．一种“双模式”锂电池工作原理如图。已知：只参与模式Ⅰ的充放电，其放电时反应方程式为。下列说法正确的是 A．充电时，模式Ⅱ的反应为 B．充电时，若外电路通过1 mol电子，则石墨电极最多生成 C．放电时，体系中的向电池的锂电极迁移 D．放电时，分别消耗，模式Ⅰ理论放电量大于模式Ⅱ 【答案】D 【分析】中S元素为+6价，由此可知模式I放电过程中石墨电极上S元素化合价降低，发生还原反应，为正极，锂电极为负极，充电过程中石墨电极为阳极，锂电极为阴极。 【解析】A．充电时，模式II阴极上LiCl得到电子生成Li，阳极上Li2S2O4失去电子生成，根据守恒关系可知模式II的反应为，A项错误； B．模式I充电时总反应为，充电过程中Li元素化合价降低，S元素及部分Cl元素化合价升高，因此外电路通过1mol电子，石墨阳极上最多生成0.25mol Cl2，B项错误； C．放电时，Li+移向正极，即石墨电极，C项错误； D．放电时，模式I的总反应与转移电子关系为，模式II的总反应与转移电子关系为，由此可知分别消耗，模式Ⅰ理论放电量大于模式Ⅱ，D项正确； 故答案为D。 3．利用电解原理将污染物硝酸盐（）高效转化为氨，兼具环境修复与绿氨合成的功能。下图为污水处理及将所得氨气用于转化为电能的组合装置。 下列说法错误的是 A．M极与电源负极相连 B．X极的电极反应式为 C．乙膜宜选用阴离子交换膜 D．每处理废液，N极同时生成4.48 L O2（标准状况下） 【答案】D 【分析】电解装置将还原为，燃料电池消耗生成的实现电能转化。电解池中，极发生还原反应，电极反应为，故为阴极，与电源负极相连；极发生氧化反应，电极反应为。右侧燃料电池中，极通入发生氧化反应：，为负极；极通入发生还原反应，为正极，据此分析。 【解析】A．极上得电子被还原为，发生还原反应，电解池中阴极与电源负极相连，故极与电源负极相连，A正确； B．氨氧燃料电池中，极为负极，在碱性条件下失电子被氧化为，电极反应式为：，B正确； C．燃料电池正极生成的需要向负极移动参与反应，乙膜选用阴离子交换膜可允许通过，维持膜两侧溶液离子浓度基本不变，C正确； D．电解时，极上除了主反应外，还存在副反应生成，所以无法计算，D错误； 故选D。 4．利用氢氧燃料电池，以Ni、Fe为电极电解NaOH溶液制备Na2FeO4的装置如图所示(已知Na2FeO4在浓碱中稳定存在，固体电解质掺杂了K2CO3晶体)。下列说法不正确的是 A．外电路电子流向：d极经导线流向a极 B．该离子交换膜为阳离子交换膜 C．电极a的电极反应：O2+4e-+2CO2=2 D．理论上电解池中每制得0.1 mol Na2FeO4，固体电解质中迁移0.3 mol 【答案】B 【分析】装置图中，左侧装置为氢氧燃料电池，右侧装置为电解池。氢氧燃料电池中，固体电解质掺杂了K2CO3晶体，负极反应式为，正极反应式为；电解池中，Fe电极(阳极)反应式为： ，Ni电极(阴极)反应式为：。从图中箭头可知，电极c产生的H2流入电极b中，所以电极c为Ni电极(阴极)，电极b为负极；电极a为正极，电极d为Fe电极(阳极)。 【解析】A．据分析，电极a为正极，得电子，电极d为阳极，失电子，外电路电子由d极流向a极，A正确； B．电解池中，Fe电极(阳极)反应式为：，Ni电极(阴极)反应式为：，阳极需要消耗OH-，阴极不断生成OH-，在浓碱中稳定存在，为提高Na2FeO4的产率，应使用阴离子交换膜，B错误； C．由分析可知，电极a为正极，通入O2和CO2发生反应，电极反应式为，C正确； D．根据装置中的电极反应可得计量关系：，因此理论上电解池中每制得，迁移， D正确； 故选B。 5．己二腈［NC(CH2)4CN］是合成尼龙-66的中间体。利用丙烯腈(CH2=CHCN)电解制备己二腈的原理如图甲所示；己二腈、丙腈()的生成速率与季铵盐浓度的关系如图乙所示。下列说法错误的是 A．石墨电极X的电势高于石墨电极Y B．生成己二腈的电极反应式为 C．电解过程中，X电极区溶液pH不变 D．季铵盐的浓度为时，电解5 h通过质子交换膜的为 【答案】C 【分析】如图可知，Y电极丙烯腈还原生成己二腈 ，故Y为阴极，X为阳极，发生氧化反应，生成氢离子通过质子交换膜进入阴极室，电解过程中阳极室溶剂减少。 【解析】A．丙烯腈在石墨电极Y上发生还原反应生成己二腈（得电子），因此为阴极，为阳极，电解池中阳极接电源正极，电势高于阴极，A正确； B．生成己二腈时，2分子得电子，结合生成，配平后电极反应为： ，原子、电荷均守恒，B正确； C．X为阳极，发生反应：，每生成，就有通过质子交换膜迁移到阴极，X区物质的量不变，但电解过程消耗水，区溶液体积减小，增大，减小，因此区不变的结论错误，C错误； D．季铵盐浓度，对应图乙：己二腈生成速率为，丙腈生成速率为。电解5 h：生成己二腈 ，生成己二腈转移电子，转移电子；生成丙腈 ，生成丙腈（）转移电子，转移电子；总转移电子为，每转移电子，有通过质子交换膜维持电荷平衡，因此通过质子交换膜的，D正确； 故选C。 / 学科网（北京）股份有限公司 $