专题02 化学能与电能的转化（期中复习讲义）高二化学上学期苏教版

专题02 化学能与电能的转化 01 期中考情透视 02 复习目标锚定 03 知识体系构建 04 核心考点精讲 考点一 原电池原理及应用 / 考点二 化学电源 / 考点三 电解池的工作原理 / 考点四 电解原理的应用 /考点五 金属的腐蚀与防护 05 重难题型突破 题型一 原电池的构成及工作原理 / 题型二 化学电源及应用 / 题型三 原电池中电极反应式的书写 / 题型四 电解池的构成及原理 /题型五 电解原理的应用 /题型六 金属的腐蚀与防护 06 限时分层演练 基础固本练 / 综合进阶练 / 创新思维练 本专题是高考的重要考点之一，能很好的落实宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知、科学精神与社会责任等学科素养。该专题解题的关键是明确原电池过程、图示中的物质转化等。考查的主要内容有提供电极材料和电解质溶液判断能否形成原电池，原电池和电解池电极名称判断及电极反应式的书写及产物的判断和计算，提供反应方程式设计原电池，电解原理的应用，结合图像考查电极质量或电解质溶液质量分数的变化，能从电化学角度理解金属腐蚀现象，并能结合实例提出金属防护的常用方法。试题可能以我国化学领域最近取得的重大创新科研成果为载体考查考生的必备知识和关键能力，特别是利用电解池生产化工品和处理环境污染物成为命题特点，体现社会主义核心价值观个人层面的爱国精神，落实立德树人的教育根本任务。 识记 化学能可以与电能之间相互转化，原电池和电解池装置判断及能量转化关系，知道化学能与电能的转化对人类社会可持续发展的意义 理解 原电池和电解池的构成和工作原理，电极反应与氧化还原反应的关系，能从电化学角度理解金属腐蚀现象 应用 能设计具有一定功能的简单原电池，利用电解原理提出物质转化的方案，结合实例提出金属防护的常用方法。 考点一 原电池原理及设计 1．原电池及构成条件 （1）原电池概念：原电池是将_______转化为_______的装置，其反应本质是_____________________。 （2）构成条件： 反应 能_______进行的氧化还原反应(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应) 电极 一般是活泼性_______的两个电极（金属或石墨） 闭合回路 ①电解质溶液(或熔融电解质)；②两个电极直接(或间接)接触；③两个电极插入电解质溶液(或熔融电解质)中 2．原电池的工作原理 （1）常见原电池装置： （2）特点： ①图I是_______原电池装置，图 II是_______原电池装置，图III是________原电池装置。 ②装置I、II、III中，电子均_______通过电解质溶液(或内电路)。 ③装置I中，由于不可避免会直接发生反应Zn＋Cu2＋==Cu＋Zn2＋而使化学能转化为______能，所以装置II的能量转化率比装置I______。装置III中离子交换膜是一种________透过膜，允许相应离子通过，离子迁移方向遵循电池中离子迁移方向。 （3）原电池的工作原理（以锌铜原电池为例） 电极名称 负极 正极 电极材料 锌片 铜片 电极反应 ________________________ ________________________ 反应类型 ________________________ ________________________ 电子流向 由Zn片沿导线流向Cu片 盐桥中离子移动方向 盐桥含饱和KCl溶液，K＋移向_____极，Cl－移向负极 原电池的工作原理图示 （4）盐桥的组成和作用： ①组成：盐桥中装有含KCl(或KNO3)饱和溶液的琼脂。 ②作用：原电池装置中盐桥连接两个半电池装置，其中盐桥的作用有三种： 作用一 连接内电路，通过离子的定向移动，构成______________ 作用二 隔绝正、负极反应物，避免直接接触，导致电流_________ 作用三 维持电极区溶液的电荷平衡，使溶液呈电_____性 3．设计制作原电池装置（定、拆、找、画） （1）定：确定一个能够_____进行的氧化还原反应。 （2）拆：将氧化还原反应拆分为_____反应和_____反应两个半反应，分别作为负极和正极的电极反应，还原剂－ne－===氧化产物(负极电极反应)；氧化剂＋ne－===还原产物(正极电极反应)。 （3）找：根据氧化还原反应中的还原剂和氧化剂确定原电池的正负极和电解质溶液，正极一般选择比负极稳定的金属或能_____的非金属。 （4）画：结合要求及反应特点，连接电路形成___________，画出原电池示意图，标出电极材料名称、正负极、电解质溶液等。 ⚠️关键突破 原电池正、负极判断思维模型： 考点二 化学电源 1．一次电池 （1）概念：一次电池中发生氧化还原反应的物质大部分被消耗后就_____再使用。使用最广泛的一次电池是干电池。 （2）常见一次电极： 一次电池 电极反应式 碱性锌锰电池 负极反应：___________________________________； 正极反应：___________________________________； 总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2 银锌纽扣电池 负极反应：___________________________________。 正极反应：___________________________________； 总反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag 2．二次电池 （1）概念：又称_______电池或蓄电池，放电后可以_________使活性物质获得再生，因此二次电池可以多次重复使用。 （2）常见二次电池： 二次电池 电极反应 特点 铅酸蓄电池 放电时（原电池原理）： 负极：Pb＋SO－2e－==PbSO4　 正极：___________________________________ 充电时（电解池原理）： 阴极： ___________________________________； 阳极： PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO 总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O 两个电极均参与电极反应 锂离子电池 放电时（原电池原理）： 负极：___________________________________　 正极：Li(1－x)CoO2＋xLi＋＋xe－==LiCoO2 充电时（电解池原理）： 阴极：xLi＋＋C6+xe－==LixC6； 阳极：___________________________________。 总反应：LixC6＋Li(1－x)CoO2LiCoO2＋6C 在充放电过程中，Li＋在正、负极间不断的进行可逆脱嵌 ⚠️特别提醒 ①可充电电池充电时原来的负极连接电源的负极作阴极；同理，原来的正极连接电源的正极作阳极，简记为负连负，正连正。 ②可充电电池的充、放电不能理解为可逆反应。 3．燃料电池 （1）概念：利用______和______之间发生的氧化还原反应，连续地将______直接转化为______的化学电池。 （2）氢氧燃料电池：目前最成熟的燃料电池，可分为酸性和碱性两种。 种类 酸性 碱性 负极反应式 _________________________________ ________________________________ 正极反应式 _________________________________ ________________________________ 电池总反应 2H2＋O2===2H2O ⚠️特别提醒 ①燃料电池的电极本身不参与反应，有很强的催化活性，起导电作用。燃料和氧化剂连续地由外部供给。 ②燃料电池中通入O2(或空气)的一极为正极，通入可燃物的一极为负极。 ③对于燃料电池要注意燃料在负极反应，O2在正极反应，要注意电解质溶液或传导介质的影响，如碱性条件下，CO2以CO形式存在。 考点三 电解池的工作原理 1．电解池及其构成条件 （1）电解的概念：在______作用下，电解质在两个电极上分别发生______和______的过程。 （2）电解池：将______转化为______的装置。 （3）电解池的构成条件： ①具有与直流电源相连接的两个电极(阴极、阳极)； ②______溶液或熔融电解质； ③形成__________________。 2．电解池的工作原理 （1）电极： ①阴极：与电源______相连的电极，得到电子，发生______反应； ②阳极：与电源______相连的电极，失去电子，发生______反应。 （2）电子和离子的移动方向： ①电子流向：直流电源______极→电解池______极——电解池______极→直流电源______极。 ②离子的移动方向：电解质溶液或熔融电解质中，阳离子向______极移动，阴离子向______极移动。 ③图示： 3．电解规律 （1）阳极产物的判断： ①活性电极(除Au、Pt外的金属)作阳极，则活性电极______电子，发生______反应。 ②惰性电极(Pt、石墨等)作阳极，要依据阴离子的放电顺序判断。阴离子的放电顺序如下： ⚠️易错易混 ①利用惰性电极电解，S2－、I－、Br－、Cl－在阳极放电，所得产物一般为S、I2、Br2、Cl2，而OH－放电则得到O2和H2O； ②在水溶液中，含氧酸根离子(NO 、SO、CO等)、F－一般不放电。 ③电解水溶液，K＋～Al3＋不可在阴极放电，即不可能用电解水溶液的方法得到金属K、Ca、Na、Mg、Al。 （2）阴极产物的判断：不考虑电极材料，直接根据溶液中______的放电顺序进行判断。阳离子的放电顺序如下： ⚠️易错易混 ①阳离子的放电顺序遵循氧化还原反应的“先后规律”，前提条件是各种离子的浓度相差不大； ②金属阳离子(除Fe3＋)放电，则得到相应的金属，H＋放电则得到H2；Fe3＋放电一般转化为Fe2＋。 4．以惰性电极电解电解质溶液的四种类型 （1）电解水型： 实例 电极反应 电解质浓度 复原方法 NaOH 溶液 阴极：_______________________ 阳极：_______________________ ______ 加水 电解质类型 含氧酸(如H2SO4)、强碱(如NaOH)、______金属的含氧酸盐溶液(如Na2SO4) （2）电解电解质型： 实例 电极反应 电解质浓度 复原方法 CuCl2 溶液 阴极：_______________________ 阳极：_______________________ ______ 加入 ________ 电解质类型 无氧酸（如HCl）、_________金属的无氧酸盐溶液(如CuCl2) （3）放H2生碱型： 实例 电极反应 电解质浓度 复原方法 NaCl 溶液 阴极：_______________________ 阳极：_______________________ 生成新 电解质 通入 ______ 电解质类型 ______金属的无氧酸盐(如NaCl、K2S等) （4）放O2生酸型： 实例 电极反应 电解质浓度 复原 方法 CuSO4 溶液 阴极：_______________________ 阳极：_______________________ 生成新电解质 加入______或______ 电解质类型 ________金属的含氧酸盐溶液(如AgNO3、CuSO4) ⚠️易错易混 ①阳离子的放电顺序遵循氧化还原反应的“先后规律”，前提条件是各种离子的浓度相差不大。 ②阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是溶液(或熔融电解质)中的阳离子放电。 ③最常用、最重要的放电顺序是阳极：Cl－>OH－；阴极：Ag＋>Cu2＋>H＋。 考点四 电解原理的应用 1．氯碱工业 （1）方法：阳离子交换膜法电解_______________________。 （2）电极反应：阳极反应：_______________________(氧化反应)；阴极反应：_______________________(还原反应)。 总反应的化学方程式：______________________________________________。 （3）电解过程：阳极室_____离子浓度减小，_____离子通过阳离子交换膜进入阴极室，NaCl溶液浓度变小；阴极室_____离子浓度增大，形成NaOH浓溶液。阳极产物为_____，阴极产物为：_______。 （4）阳离子交换膜的作用： ①只允许_______通过，能阻止阴离子和Cl2通过，防止发生副反应：_________________________________； ②防止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合，发生爆炸。 2．电镀与电解精炼 项目 电镀 电解精炼铜 含义 应用电解的原理在_______或其他材料表面镀上一薄层___________或合金的过程 利用电解原理将_______（往往含有铁、锌、银、金等多种杂质）转化为_______的过程 示意图 阳极 ________________________________ Zn－2e－===Zn2＋，Cu－2e－===Cu2＋ 阴极 ________________________________ ________________________________ 电解质溶液 c(CuSO4)基本_______ c(CuSO4)_______ ⚠️易错提醒 ①电镀时，镀层金属（如铜）作阳极，镀件（如铁）作阴极，含镀层金属离子（如Cu2+）的溶液作电镀液； ②提升美观和增加表面硬度；增强材料的抗腐蚀能力，防止金属氧化。 ③铜精炼：粗铜作阳极，纯铜作阴极，粗铜中不活泼的杂质(银、金等)，在阳极难以失去电子，电解后期，以金属单质的形式沉积于电解槽的底部，成为阳极泥。 3．电冶金 （1）概念：利用电解熔融盐(或氧化物)的方法来冶炼活泼金属，如Na、Ca、Mg、Al等。 （2）原理： 电冶金 电解总反应的化学方程式 电极反应 冶炼钠 2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑ 阳极：______________________ 阴极：2Na＋＋2e－==2Na 冶炼镁 MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑ 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑ 阴极：______________________ 冶炼铝 2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑ 阳极：______________________ 阴极：4Al3＋＋12e－===4Al 考点五 金属的腐蚀与防护 1．金属腐蚀 （1）本质：金属原子_______电子变为金属_______，金属发生_______________。 （2）类型： ①化学腐蚀与电化学腐蚀： 类型 化学腐蚀 电化学腐蚀 条件 金属与其表面接触的一些物质_______反应 不纯的金属与_____________接触，发生_______反应 现象 金属被_______ 较活泼金属被_______ 区别 无电流产生 有微弱电流产生 联系 电化学腐蚀化学腐蚀普遍得多，腐蚀速率_______，危害也更严重 ②析氢腐蚀和吸氧腐蚀(以钢铁的腐蚀为例)： 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 负极反应 Fe－2e－==Fe2＋ 正极反应 __________________________ _______________________________ 总反应 __________________________ _______________________________ 联系 吸氧腐蚀更普遍 ⚠️易错提醒 ①对同一种金属来说，在不同溶液中腐蚀的快慢：强电解质溶液 >　弱电解质溶液 >　非电解质溶液。 ②活动性不同的两金属：活动性差别越大，活动性强的金属腐蚀越快。 ③对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快，且氧化剂的浓度越高，氧化性越强，腐蚀越快。 ④对同一电解质溶液来说。电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀。 2.金属的防护 （1）电化学防护法： 类型 牺牲阳极法 外加电流法 原理 利用______原理，通常在被保护的钢铁设备(如锅炉的内壁、船舶的外壳等)上安装若干镁合金或______ 利用______原理，把被保护的钢铁设备(如钢闸门)作为______，用惰性电极作为辅助阳极，两者均放在电解质溶液(如海水)里，外接直流电源 图示 分析 发生腐蚀时，作为______的钢铁设备被保护起来 调整外加电压，强制电子流向被保护的钢铁设备，使钢铁表面腐蚀电流降至零或接近零，钢铁设备被迫成为______而受到保护 （2）改变金属材料的组成，如制成合金、不锈钢等。 （3）加防护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。 ⚠️易错提醒 ①钢铁发生电化学腐蚀时，负极铁失去电子生成Fe2＋，而不是生成Fe3＋。 ②铜暴露在潮湿的空气中发生的是化学腐蚀，而不是电化学腐蚀，生成铜绿的化学成分是Cu2(OH)2CO3。 ③两种保护方法的比较:外加电流的阴极保护法比牺牲阳极的阴极保护法保护效果好。 题型一 原电池的构成及工作原理 【典例1】 （25-26高二上·北京·期中）下列我国科技创新的产品设备在工作时，由化学能转变成电能 A．世界首部可折叠柔屏手机通话 B．嫦娥四号月球探测器上的太阳能电池板 C．和谐号动车以350km/h飞驰 D．长征三号乙运载火箭用偏二甲肼为燃料 A．A B．B C．C D．D 💡破题要诀 化学能转变成电能本质是原电池的工作原理，手机通话时，内置电池将化学能转化为电能为设备供电，实现化学能转变成电能，太阳能电池板是将太阳能转化为电能，动车行驶是将电能转化为机械能，运载火箭是将化学能转化为热能、机械能，回答是应先分析能量存在的类型，再根据工作原理判断能量转化。 【迁移应用】 1．（25-26高二上·湖北十堰·期中）下列关于化学反应与能量变化的说法正确的是 A．图1：装置中铜表面出现气泡 B．图2：晶体与盐酸反应能量变化 C．图3：锌锰干电池中发生还原反应 D．图4：装置可验证金属活动性： 2．（25-26高一下·广东佛山·期中）金属-空气电池可用作电动车动力来源，某金属-空气电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．金属M发生还原反应 B．该装置工作时将电能转化为化学能 C．空气中的氧气在正极上得电子 D．外电路电子由碳材料电极流向金属M电极 3．（2025·江苏南京·二模）暖贴是一种便捷的自发热保暖产品，具有发热快、持续时间久等优点。它主要由铁粉、活性炭、食盐、水等成分组成，如图所示。下列有关说法不正确的是 A．暖贴生效时，将化学能转化为热能 B．水与食盐、活性炭共同作用可加快铁粉的腐蚀速率 C．正极反应式为 D．透气膜的透氧速率可控制暖贴的发热时间和温度 题型二 化学电源及应用 【典例2】（25-26高二上·江苏连云港·月考）有关下列四个常用电化学装置的叙述中，不正确的是 图Ⅰ普通锌锰电池 图Ⅱ碱性锌锰电池 图Ⅲ铅酸蓄电池 图Ⅳ银锌纽扣电池 A．图Ⅰ和图Ⅱ所示电池的负极反应不相同 B．图Ⅱ所示电池相比图Ⅰ所示电池，有效期短且易漏液 C．图Ⅲ属于二次电池，可以根据电解质溶液的密度判断充放电程度 D．图Ⅳ所示电池中，正极的电极反应式为 💡破题要诀 常见化学电源有一次电池（干电池）、二次电池（充电电池）、燃料电池等，应熟悉常见各类电池的组成、结构、工作原理及优缺点等。图Ⅰ为普通锌锰电池，图Ⅱ为碱性锌锰电池，碱性锌锰电池与普通锌锰电池相比具有电流稳定，不易漏液且有效期更长等特点。Ⅲ为二次电池铅酸蓄电池，工作时要消耗硫酸使其浓度降低、密度减小。图Ⅳ为银锌纽扣电池，先判断Zn为负极，Ag2O为正极，再判断电极反应式。 【迁移应用】 1．（25-26高二上·江苏苏州·期中）和Zn在碱性条件下组成二次电池，放电原理如图所示。下列说法正确的是 A．在放电时，电子通过离子交换膜从右向左运动 B．在放电时，负极区电解质溶液的pH逐渐减小 C．在充电时，石墨电极上的电极反应式为： D．在充电时，将Zn电极与外接电源的正极相连 2．（24-25高二上·江苏苏州·期中）2019年诺贝尔化学奖颁给了三位为锂离子电池发展作出重要贡献的科学家。钴酸锂(LiCoO2)电池的工作原理如图所示，电解质为只能传导 Li+的高分子材料，隔膜只允许特定的离子通过，电池的反应式为：LixC6+Li1-xCoO22C6+LiCoO2。下列说法中正确的是 A．充电时Li+由A极区域移向B极区域 B．放电时，B为正极，电极反应式为Li1-xCoO2+xLi++xe -=LiCoO2 C．充电时，A为阴极，发生氧化反应C6+xLi++xe-=LixC6 D．废旧钴酸锂(LiCoO2)电池进行“放电处理"使锂进入石墨中而有利于回收 3．（25-26高二上·江苏南通·阶段检测）下图所示装置可用于制作简易的燃料电池。实验时，先接通开关，一段时间后断开开关，接通开关。下列说法正确的是 A．接通开关时，装置将化学能转化为电能 B．接通开关时，石墨电极b附近溶液碱性增强 C．接通开关时，溶液中从石墨a处向石墨b处移动 D．接通开关足够长时间，溶液最终呈碱性 题型三 原电池电极反应式的书写 【典例3】（25-26高二上·江苏苏州·期中）铅酸蓄电池工作时的反应为。某状态下测得两电极的质量都增加，下列有关该状态下的说法不正确的是 A．铅酸蓄电池正在放电 B．极反应式为 C．该状态下由极向极移动 D．一段时间后，溶液的增大 💡破题要诀 ①原电池电极反应式的书写确定原电池的正、负极，列出正、负极上的反应物。铅酸蓄电池放电时a（Pb）为负极，b(PbO2)为正极； ②根据氧化还原反应原理写电极反应式。 负极反应：发生失去电子的氧化反应Pb-2e-+SO=PbSO4，。要注意负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共存，若不共存，则该电解质溶液中的阴离子应写入负极反应式。 正极反应：发生得到电子的还原反应PbO2+2e-+4H++SO=PbSO4+2H2O。要注意当正极上的反应物是O2时：若电解质溶液为中性或碱性，则水必须写入正极反应式中，与O2反应生成OH－，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－==4OH－；若电解质溶液为酸性，则H＋必须写入正极反应式中，O2得电子与H＋生成水，电极反应式为O2＋4H＋＋4e－==2H2O。 ③若已知电池反应的总反应式，可先写出较易书写的一极的电极反应式，然后在电子守恒的基础上，用总反应式减去较易写出的一极的电极反应式，即可得到较难写出的另一极的电极反应式。 【迁移应用】 1．（24-25高二上·江苏苏州·期中）科学家利用氨硼烷设计成原电池装置，该电池在常温下即可工作，总反应：。下列说法错误的是 A．b室为该原电池的正极区 B．放电过程中，通过质子交换膜由b室移向a室 C．其他条件不变，向溶液中加入适量硫酸能增大电流强度 D．a室发生的电极反应式： 2．（25-26高二上·江苏南京·期中）某理论研究认为：燃料电池(图b)的电极Ⅰ和Ⅱ上所发生反应的催化机理示意图分别如图a和图c所示，已知在图a中，获得第一个电子的速率最慢。下列说法正确的是 A．该电池的正极反应方程式为 B．图a中，i到ii过程的活化能最小 C．负极反应的催化剂是i D．电池工作时，电子通过导线由电极Ⅱ流向电极Ⅰ 3．（25-26高二上·江苏苏州·期中）装置甲是一种将废水中的氯乙烯()转换成对环境无害的微生物电池，连接甲、乙装置进行粗铜精炼，其原理如图所示。 下列说法不正确的是 A．电解精炼时，粗铜与Y电极相连 B．电解过程中N区溶液的pH增大 C．若N电极消耗16 g，粗铜电极质量减少64 g D．M电极的电极反应式为 题型四 电解池的构成及原理 【典例4】（25-26高二上·江苏苏州·阶段检测）如图所示，a、b是石墨电极，通电一段时间后，b极附近溶液显红色。下列说法正确的是 A．X极是电源负极，Y极是电源正极 B．a极上的电极反应是 C．电解过程中溶液的浓度不变 D．b极上产生2.24L(标准状况下)气体时，极上有析出 💡破题要诀 根据装置是否有外接电源判断是原电池还是电解池，因此该装置为两个串联的电解池，再根据实验现象判断阴极和阳极，b极附近滴有酚酞的溶液显红色，说明b极生成OH-，则b为阴极（阴极连接电源负极），a极为阳极，X极为电源正极，Y为电源负极，Pt为电解池阳极，Cu为阴极。最后结合电解原理及电极材料、电解质溶液性质写电极反应式或进行判断与计算。 【迁移应用】 1．（25-26高二上·江苏宿迁·期中）工业上通过惰性电极电解Na2SO4浓溶液来制备氢氧化钠和硫酸，a、b为离子交换膜，装置如图所示。下列说法正确的是 A．b为阳离子交换膜 B．从口得到NaOH浓溶液 C．该装置将化学能转变为电能 D．生成22.4L的O2，将有2molNa+穿过阳离子交换膜 2．（25-26高二上·江苏镇江·月考）如图是电解CuCl2溶液的装置，其中c、d均为石墨电极，下列有关判断正确的是 A．a为正极，b为负极 B．电流方向和电子移动方向相同 C．电解过程中，d电极有黄绿色气体生成 D．该装置可以将化学能转化为电能 3．（24-25高二下·江苏徐州·期中）中科院研制出了双碳双离子电池，其反应机理为：充电时，电解液中的K＋运动到MCMB电极表面，同时PF运动到石墨电极Cn中；放电时，K＋从MCMB电极中脱出，同时石墨电极Cn中的PF回到电解液中。下列说法正确的是 A．放电时石墨电极Cn的电势比MCMB电极电势低 B．当转移电子1mol时，参与反应的K＋与PF的物质的量共1mol C．放电时正极反应式是Cn(PF6)x＋xe-=Cn＋xPF D．充电时石墨电极Cn发生还原反应 题型五 电解原理的应用 【典例5】（25-26高二上·江苏南通·期中）通过如图所示的装置制取氯气等物质下列关于下图所示装置说法正确的是 A．电极A可以使用活性铁电极 B．离子交换膜类型应为阴离子交换膜 C．阴极的电极反应式为： D．阳极区出口处的溶液为NaOH溶液 💡破题要诀 ①电解饱和食盐水阳离子交换膜的作用：只允许Na＋等阳离子通过，不允许Cl－、OH－等阴离子及气体分子通过，可以防止阴极产生的氢气与阳极产生的氯气混合发生爆炸，也能避免氯气与阴极产生的氢氧化钠反应而影响氢氧化钠的产量和质量。 ②铜电解精的粗铜中往往含有铁、锌、银、金等多种杂质，常用电解的方法进行精炼。其电解池的构成是用粗铜作阳极，用纯铜作阴极，用CuSO4溶液作电解质溶液。电极反应式：阳极为Cu－2e－==Cu2＋、Zn－2e－==Zn2＋、Fe－2e－==Fe2＋等，阴极为Cu2＋＋2e－==Cu。比铜活泼的金属Zn、Fe等失去电子，产生的阳离子残留在溶液中，比铜活泼性差的金属Ag、Au等以金属单质的形式沉积在电解槽的底部，形成阳极泥，粗铜中的铜在纯铜上析出。 ③电镀池一般都是用含有镀层金属离子的电解质溶液作电镀液；把镀层金属浸入电镀液中与直流电源的正极相连，作为阳极；待镀金属制品与直流电源的负极相连，作阴极。 ④电解法用于冶炼较活泼的金属如：K、Na、Mg、Al等，但不能电解其盐溶液，应电解其盐或氧化物的熔融态。 【迁移应用】 1．（25-26高二上·江苏镇江·月考）下列有关化学用语表示正确的是 A．潮湿空气中铁钉发生吸氧腐蚀时的负极反应为： B．电解精炼铜时，阴极的电极反应式为： C．用铜作电极电解NaCl溶液：2Cl—+2H2O H2↑+Cl2↑+2OH— D．惰性电极电解氯化镁溶液离子方程式为：2Cl—+2H2O H2↑+Cl2↑+2OH— 2．（25-26高二上·江苏南通·期中）电解原理具有广泛的应用。下列装置不正确的是 A．用装置甲制取和溶液 B．用装置乙在金属制品表面镀银 C．用装置丙电解精炼粗铜 D．用装置丁制取 3．（25-26高二上·江苏·阶段检测）利用原电池原理吸收制备硫酸的装置如图所示。下列有关说法正确的是 A．电极b为负极 B．电子从电极a流出，经电解质溶液流向电极b C．电极a上的电极反应式为 D．质子交换膜每通过4mol，参加反应的体积为22.4L 题型六 金属的腐蚀与防护 【典例6】（25-26高二上·江苏盐城·期中）钢铁易生锈是因为在潮湿的空气里，其表面吸附一层薄薄的水膜，水膜里含有少量、等，形成一层电解质溶液，与钢铁中铁和碳构成了无数微小原电池(如下图所示)。下列有关说法正确的是 A．钢铁生锈过程中电能转化为化学能 B．铁作负极，电极反应式为： C．在干燥的空气中铁制品也发生类似的腐蚀 D．为减缓铁制品生锈，可在铁表面刷漆或涂油 💡破题要诀 ①金属腐蚀快慢的判断方法：同一电解质溶液，同一种金属电解池的阳极＞原电池的负极＞化学腐蚀＞原电池的正极>电解池的阴极；同一种金属无防护措施>有防护措施（如本题铁表面刷漆或涂油），不同介质中强电解质溶液＞弱电解质溶液＞非电解质溶液；对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，金属腐蚀越快；金属活动性差别越大，活泼性强的金属腐蚀越快。 ②无论是吸氧腐蚀还是析氢腐蚀，作为负极的铁都被氧化成Fe2＋而不是Fe3＋。金属腐蚀主要是电化学腐蚀。 ③通常情况下，金属表面不会遇到酸性较强的溶液，所以金属腐蚀的主要形式是电化学腐蚀中的吸氧腐蚀。 ④金属活动性顺序中位于氢前和氢后的金属都能发生吸氧腐蚀，但只有在氢前的金属才会发生析氢腐蚀。 【迁移应用】 1．（25-26高二上·河北·期中）下列有关中国古代的科技成就用相关化学原理解释合理的是 A．古代钢铁的烤蓝原理与现代一致，都是利用高温生成致密氧化膜 B．宋代记载的“曾青（）得铁化为铜”，该过程本质上构成了原电池 C．青铜器冶炼过程中加入锡或铅，深埋于地下的青铜器的腐蚀属于析氢腐蚀 D．古代的“鎏金”和“贴金”工艺类似于现代工艺的“电镀”，属于物理变化 2．（25-26高二上·广东·期末）关于金属的防护，下列措施中与其名称或原理不对应的是 A．制成不锈钢产品 B．在汽车表面涂漆 C．牺牲阳极法 D．外加电流法 A．A B．B C．C D．D 3．（25-26高二上·福建龙岩·期中）研究金属的腐蚀过程及防腐蚀对人们的日常生活有重大意义。下列说法错误的是 A．图甲中：只闭合，铁腐蚀的速度最快 B．图甲中：只闭合，石墨电极附近的pH将变大 C．图乙中：轮船外壳镶嵌锌块属于牺牲阳极的阴极保护法 D．图乙中：轮船底部的钢铁易腐蚀，负极反应为 基础固本练（限时：15分钟） 1．（25-26高二下·江苏盐城·期中）化学与生产、生活息息相关。下列说法中不正确的是 A．燃烧的产物只有水，对环境无污染，是未来理想的绿色燃料 B．开发废电池综合利用技术能防止重金属污染 C．研发新能源汽车能降低汽油柴油消耗 D．为了减少碳排放，应该禁止使用煤炭等传统能源，改用新能源 2．（24-25高二上·江苏苏州·期中）下列有关电化学装置的描述正确的是 A．K+移向ZnSO4溶液 B．可用于电解精炼铜 C．应使用阴离子交换膜 D．可用于铁钉镀锌 A．A B．B C．C D．D 3．（25-26高二上·江苏连云港·期中）比亚迪汽车“刀片电池”正极材料使用磷酸亚铁锂()。下列说法正确的是 A．中Fe元素的化合价为价 B．电池充电时电能全部转化为化学能 C．汽车行驶过程中只存在化学能转化为电能 D．新能源汽车替代燃油车可改善城市空气质量 4．（25-26高二上·江苏淮安·期中）燃料电池的工作原理如图所示，下列说法不正确的是 A．放电时，发生氧化反应 B．电解质溶液中的向a电极移动 C．电子由a电极沿导线向b电极移动 D．电极b的电极反应式： 5．（25-26高二上·江苏扬州·期中）以稀硫酸为电解质溶液的光解水装置如图所示，总反应为 2H2O 2H2＋O2下列说法正确的是 A．电极a上的电极反应为 B．该装置中工作时，光能全部转化为化学能 C．该装置工作时，右室浓度降低 D．每通过0.4mol电子，标准状况下产生气体共6.72L 6．（25-26高二上·江苏扬州·阶段检测）实验发现，298K时，在氯化铁酸性溶液中加入少量锌粒后，立即被还原成。某夏令营兴趣小组根据该实验事实设计了如右图所示原电池装置。下列有关说法正确的是 A．左烧杯中溶液的血红色逐渐褪去 B．该原电池的正极反应是 C．该电池铂电极上立即有气泡出现 D．该电池总反应为 7．（25-26高二下·江苏连云港·期末）电解制备金属钴并获取盐酸的装置如图所示。下列说法正确的是 A．X为电源的正极 B．b为阳离子交换膜 C．石墨发生的电极反应为 D．导线中转移，理论上Ⅱ室中HCl增加1 mol 8．（26-27高三上·陕西西安·阶段检测）化学科技助力跨海大桥建设，某大桥维护工程示意图如图。下列说法错误的是 A．电化学保护过程中，锌铝合金块作正极被消耗，需定期更换 B．矿渣、粉煤灰是生产水泥的常用辅料，主要成分属于无机非金属材料 C．钢丝索芯如果不用防护涂层，而是直接暴露在空气中，易发生电化学腐蚀 D．高密度聚乙烯(HDPE)由乙烯通过加聚反应制得，属于有机高分子材料 综合进阶练（限时：15分钟） 1．（25-26高二上·山东济南·阶段检测）下列关于电化学腐蚀、防护与利用的说法中，正确的是 A．铜板打上铁铆钉后，铜板更易被腐蚀 B．暖气片表面刷油漆可防止金属腐蚀 C．连接锌棒后，电子由铁管道流向锌 D．阴极的电极反应式为Fe-2e-=Fe2+ A．A B．B C．C D．D 2．（25-26高二上·江苏连云港·期中）下列化学反应表示正确的是 A．表示中和热的反应： B．表示甲烷燃烧热的反应： C．电解水制氢的阳极反应： D．碱性甲烷燃料电池的负极反应： 3．（25-26高二上·江苏南通·期末）一种二次储能电池的构造示意图如图所示。下列说法正确的是 A．放电时，左侧电极为负极 B．放电时，左侧通过质子交换膜向右侧电极移动 C．充电时，左侧电极方程式为： D．充电时，每生成时，理论上有通过质子交换膜 4．（25-26高二下·江苏镇江·期末）一种熔融碳酸盐燃料电池的原理示意图如图所示。下列说法正确的是 A．电池工作时电能转化为化学能 B．在电极A上发生反应式 C．电池工作时，熔融盐中向电极A移动 D．每消耗1 mol ，理论上电池中转移电子的物质的量为8 mol 5．（25-26高二上·江苏扬州·期中）科学家近年发明了一种新型Zn−CO2水介质电池。电池示意图如图，电极为金属锌和选择性催化材料，放电时，温室气体CO2被转化为储氢物质甲酸等，为解决环境和能源问题提供了一种新途径。下列说法不正确的是 A．充电时，阳极室溶液中OH−浓度升高 B．充电时，电池总反应为2=2Zn+4OH-+O2↑+2H2O C．放电时，负极反应为Zn-2e-+4OH-= D．放电时，1molCO2转化为HCOOH，转移的电子数为2mol 6．（25-26高二上·江苏苏州·阶段检测）电能与化学能之间的相互转化应用十分广泛。 （1）研究HCOOH燃料电池性能的装置如图所示，两电极区间用允许K+、H+通过的半透膜隔开。 ①电池负极电极反应式为______；放电过程中需补充的物质A为______(填化学式)。 ②上图所示的HCOOH燃料电池放电的本质是通过HCOOH与O2的反应，将化学能转化为电能，其反应的离子方程式为______。 （2）利用下图电解Na2CO3溶液可获得NaOH溶液、阳极的电极反应式为______，阴极产生的物质A的化学式为______。 （3）某科研小组设计利用甲醇(CH3OH)燃料电池(酸性溶液作离子导体)，模拟工业电镀、精炼和海水淡化的装置如图。 ①甲装置中A电极的电极反应式______。 ②乙装置用来模拟粗铜的精炼，则粗铜是______(选填“C”或“D”)。 ③丙图装置中，产生淡化海水的出口为______(选填“e”“f”或“j”)。 创新思维练（限时：10分钟） 1．（25-26高二下·江苏常州·期末）一种可充电电池用于处理污水中的工作原理如图所示。电池放电时，水中的在电催化剂表面转化为，再将吸附在电催化剂表面的还原为。下列说法正确的是 A．放电时，金属铝为正极 B．还原为的反应为 C．充电时，每生成1 mol，另一极同时生成2 mol D．充电时，从装置左侧透过离子交换膜进入右侧 2．（2026·江苏连云港·三模）一种液流电解池在工作时可以实现海水淡化，并以LiCl形式回收含锂废弃物中的锂元素，其工作原理如图所示。 下列说法正确的是 A．I为阳离子交换膜，III为阴离子交换膜 B．电极b上发生的电极反应式为： C．须在3室中加入海水，电解池工作一段时间后，3室中可以得到淡化海水 D．若海水用NaCl溶液模拟，则每脱除58.5 g NaCl，理论上消耗标准状况下 3．（25-26高二上·江苏·期末）羟基自由基(·OH)是自然界中氧化性仅次于氟的氧化剂，在直流电源的作用下，利用如图所示装置处理含苯酚废水和含甲醛废水(已知：在膜a、b间解离为和)。下列说法错误的是 A．直流电源的右端是正极 B．阳极的电极反应式为： C．每处理9.4 g苯酚，理论上有2.8 mol 透过膜b D．电解质的作用是可以增强溶液的导电能力 4．（25-26高二下·江苏无锡·期中）电化学处理CO2将其转化为其他化学产品，是一种减缓温室效应并综合利用CO2的方法。回答下列问题： Ⅰ．原电池法：通过“溶解”水中的CO2，以触发电化学反应，有效减少碳的排放，其工作原理如图1所示。 （1）①原电池工作时，电子经导线由___________(填“a→b”或“b→a”)，刚开始b极区的电极反应式为___________。 ②一段时间后，b极区溶液中析出少量固体为___________(填化学式)。 Ⅱ．电解法：电解还原CO2的方法如图2所示，其中电解质溶液为稀硫酸，电极均为惰性电极。 （2）电解池工作时，H+通过阳离子膜移向___________极(填“m”或“n”)。 （3）若阴极还原产物只有C2H4，当阳极区溶液质量减少36 g时，产生C2H4的物质的量为___________。 Ⅲ．中科院研究出首例在室温条件超快传输的氢负离子导体LaHx，以电化学方法制备甲醇，总反应为：CO2+3H2=CH3OH+H2O。 （4）①电极b为电源的___________(填“正极”或“负极”)。 ②生成CH3OH的电极反应式为___________。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题02 化学能与电能的转化 01 期中考情透视 02 复习目标锚定 03 知识体系构建 04 核心考点精讲 考点一 原电池原理及应用 / 考点二 化学电源 / 考点三 电解池的工作原理 / 考点四 电解原理的应用 /考点五 金属的腐蚀与防护 05 重难题型突破 题型一 原电池的构成及工作原理 / 题型二 化学电源及应用 / 题型三 原电池中电极反应式的书写 / 题型四 电解池的构成及原理 /题型五 电解原理的应用 /题型六 金属的腐蚀与防护 06 限时分层演练 基础固本练 / 综合进阶练 / 创新思维练 本专题是高考的重要考点之一，能很好的落实宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知、科学精神与社会责任等学科素养。该专题解题的关键是明确原电池过程、图示中的物质转化等。考查的主要内容有提供电极材料和电解质溶液判断能否形成原电池，原电池和电解池电极名称判断及电极反应式的书写及产物的判断和计算，提供反应方程式设计原电池，电解原理的应用，结合图像考查电极质量或电解质溶液质量分数的变化，能从电化学角度理解金属腐蚀现象，并能结合实例提出金属防护的常用方法。试题可能以我国化学领域最近取得的重大创新科研成果为载体考查考生的必备知识和关键能力，特别是利用电解池生产化工品和处理环境污染物成为命题特点，体现社会主义核心价值观个人层面的爱国精神，落实立德树人的教育根本任务。 识记 化学能可以与电能之间相互转化，原电池和电解池装置判断及能量转化关系，知道化学能与电能的转化对人类社会可持续发展的意义 理解 原电池和电解池的构成和工作原理，电极反应与氧化还原反应的关系，能从电化学角度理解金属腐蚀现象 应用 能设计具有一定功能的简单原电池，利用电解原理提出物质转化的方案，结合实例提出金属防护的常用方法。 考点一 原电池原理及设计 1．原电池及构成条件 （1）原电池概念：原电池是将化学能转化为电能的装置，其反应本质是发生氧化还原反应。 （2）构成条件： 反应 能自发进行的氧化还原反应(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应) 电极 一般是活泼性不同的两个电极（金属或石墨） 闭合回路 ①电解质溶液(或熔融电解质)；②两个电极直接(或间接)接触；③两个电极插入电解质溶液(或熔融电解质)中 2．原电池的工作原理 （1）常见原电池装置： （2）特点： ①图I是单液原电池装置，图 II是双液原电池装置，图III是交换膜原电池装置。 ②装置I、II、III中，电子均不能通过电解质溶液(或内电路)。 ③装置I中，由于不可避免会直接发生反应Zn＋Cu2＋==Cu＋Zn2＋而使化学能转化为热能，所以装置II的能量转化率比装置I高。装置III中离子交换膜是一种选择性透过膜，允许相应离子通过，离子迁移方向遵循电池中离子迁移方向。 （3）原电池的工作原理（以锌铜原电池为例） 电极名称 负极 正极 电极材料 锌片 铜片 电极反应 Zn－2e－===Zn2＋ Cu2＋＋2e－===Cu 反应类型 氧化反应 还原反应 电子流向 由Zn片沿导线流向Cu片 盐桥中离子移动方向 盐桥含饱和KCl溶液，K＋移向正极，Cl－移向负极 原电池的工作原理图示 （4）盐桥的组成和作用： ①组成：盐桥中装有含KCl(或KNO3)饱和溶液的琼脂。 ②作用：原电池装置中盐桥连接两个半电池装置，其中盐桥的作用有三种： 作用一 连接内电路，通过离子的定向移动，构成闭合回路 作用二 隔绝正、负极反应物，避免直接接触，导致电流不稳定 作用三 维持电极区溶液的电荷平衡，使溶液呈电中性 3．设计制作原电池装置（定、拆、找、画） （1）定：确定一个能够自发进行的氧化还原反应。 （2）拆：将氧化还原反应拆分为氧化反应和还原反应两个半反应，分别作为负极和正极的电极反应，还原剂－ne－===氧化产物(负极电极反应)；氧化剂＋ne－===还原产物(正极电极反应)。 （3）找：根据氧化还原反应中的还原剂和氧化剂确定原电池的正负极和电解质溶液，正极一般选择比负极稳定的金属或能导电的非金属。 （4）画：结合要求及反应特点，连接电路形成闭合回路，画出原电池示意图，标出电极材料名称、正负极、电解质溶液等。 ⚠️关键突破 原电池正、负极判断思维模型： 考点二 化学电源 1．一次电池 （1）概念：一次电池中发生氧化还原反应的物质大部分被消耗后就不能再使用。使用最广泛的一次电池是干电池。 （2）常见一次电极： 一次电池 电极反应式 碱性锌锰电池 负极反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2； 正极反应：MnO2＋H2O＋e－===MnO(OH)＋OH－； 总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2 银锌纽扣电池 负极反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2。 正极反应：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－； 总反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag 2．二次电池 （1）概念：又称充电电池或蓄电池，放电后可以再充电使活性物质获得再生，因此二次电池可以多次重复使用。 （2）常见二次电池： 二次电池 电极反应 特点 铅酸蓄电池 放电时（原电池原理）： 负极：Pb＋SO－2e－==PbSO4　 正极：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－== PbSO4＋2H2O 充电时（电解池原理）： 阴极： PbSO4＋2e－== Pb＋SO； 阳极： PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO 总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O 两个电极均参与电极反应 锂离子电池 放电时（原电池原理）： 负极：LixC6－xe－==xLi＋＋6C　 正极：Li(1－x)CoO2＋xLi＋＋xe－==LiCoO2 充电时（电解池原理）： 阴极：xLi＋＋C6+xe－==LixC6； 阳极：LiCoO2－xe－==Li(1－x)CoO2＋xLi＋。 总反应：LixC6＋Li(1－x)CoO2LiCoO2＋6C 在充放电过程中，Li＋在正、负极间不断的进行可逆脱嵌 ⚠️特别提醒 ①可充电电池充电时原来的负极连接电源的负极作阴极；同理，原来的正极连接电源的正极作阳极，简记为负连负，正连正。 ②可充电电池的充、放电不能理解为可逆反应。 3．燃料电池 （1）概念：利用燃料和氧化剂之间发生的氧化还原反应，连续地将化学能直接转化为电能的化学电池。 （2）氢氧燃料电池：目前最成熟的燃料电池，可分为酸性和碱性两种。 种类 酸性 碱性 负极反应式 2H2－4e－===4H＋ 2H2＋4OH－－4e－===4H2O　 正极反应式 O2＋4e－＋4H＋===2H2O　 O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 电池总反应 2H2＋O2===2H2O ⚠️特别提醒 ①燃料电池的电极本身不参与反应，有很强的催化活性，起导电作用。燃料和氧化剂连续地由外部供给。 ②燃料电池中通入O2(或空气)的一极为正极，通入可燃物的一极为负极。 ③对于燃料电池要注意燃料在负极反应，O2在正极反应，要注意电解质溶液或传导介质的影响，如碱性条件下，CO2以CO形式存在。 考点三 电解池的工作原理 1．电解池及其构成条件 （1）电解的概念：在电流作用下，电解质在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。 （2）电解池：将电能转化为化学能的装置。 （3）电解池的构成条件： ①具有与直流电源相连接的两个电极(阴极、阳极)； ②电解质溶液或熔融电解质； ③形成闭合回路。 2．电解池的工作原理 （1）电极： ①阴极：与电源负极相连的电极，得到电子，发生还原反应； ②阳极：与电源正极相连的电极，失去电子，发生氧化反应。 （2）电子和离子的移动方向： ①电子流向：直流电源负极→电解池阴极——电解池阳极→直流电源正极。 ②离子的移动方向：电解质溶液或熔融电解质中，阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动。 ③图示： 3．电解规律 （1）阳极产物的判断： ①活性电极(除Au、Pt外的金属)作阳极，则活性电极失去电子，发生氧化反应。 ②惰性电极(Pt、石墨等)作阳极，要依据阴离子的放电顺序判断。阴离子的放电顺序如下： ⚠️易错易混 ①利用惰性电极电解，S2－、I－、Br－、Cl－在阳极放电，所得产物一般为S、I2、Br2、Cl2，而OH－放电则得到O2和H2O； ②在水溶液中，含氧酸根离子(NO 、SO、CO等)、F－一般不放电。 ③电解水溶液，K＋～Al3＋不可在阴极放电，即不可能用电解水溶液的方法得到金属K、Ca、Na、Mg、Al。 （2）阴极产物的判断：不考虑电极材料，直接根据溶液中阳离子的放电顺序进行判断。阳离子的放电顺序如下： ⚠️易错易混 ①阳离子的放电顺序遵循氧化还原反应的“先后规律”，前提条件是各种离子的浓度相差不大； ②金属阳离子(除Fe3＋)放电，则得到相应的金属，H＋放电则得到H2；Fe3＋放电一般转化为Fe2＋。 4．以惰性电极电解电解质溶液的四种类型 （1）电解水型： 实例 电极反应 电解质浓度 复原方法 NaOH 溶液 阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ 阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ 增大 加水 电解质类型 含氧酸(如H2SO4)、强碱(如NaOH)、活泼金属的含氧酸盐溶液(如Na2SO4) （2）电解电解质型： 实例 电极反应 电解质浓度 复原方法 CuCl2 溶液 阴极：Cu2＋＋2e－===Cu 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑ 减小 加入 CuCl2(s) 电解质类型 无氧酸（如HCl）、不活泼金属的无氧酸盐溶液(如CuCl2) （3）放H2生碱型： 实例 电极反应 电解质浓度 复原方法 NaCl 溶液 阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑ 生成新 电解质 通入 HCl(g) 电解质类型 活泼金属的无氧酸盐(如NaCl、K2S等) （4）放O2生酸型： 实例 电极反应 电解质浓度 复原 方法 CuSO4 溶液 阴极：Cu2＋＋2e－===Cu 阳极：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 生成新电解质 加入CuO(s)或CuCO3(s) 电解质类型 不活泼金属的含氧酸盐溶液(如AgNO3、CuSO4) ⚠️易错易混 ①阳离子的放电顺序遵循氧化还原反应的“先后规律”，前提条件是各种离子的浓度相差不大。 ②阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是溶液(或熔融电解质)中的阳离子放电。 ③最常用、最重要的放电顺序是阳极：Cl－>OH－；阴极：Ag＋>Cu2＋>H＋。 考点四 电解原理的应用 1．氯碱工业 （1）方法：阳离子交换膜法电解饱和食盐水。 （2）电极反应：阳极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反应)；阴极反应：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－(还原反应)。 总反应的化学方程式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。 （3）电解过程：阳极室Cl-离子浓度减小，Na+离子通过阳离子交换膜进入阴极室，NaCl溶液浓度变小；阴极室OH-离子浓度增大，形成NaOH浓溶液。阳极产物为Cl2，阴极产物为：NaOH、H2。 （4）阳离子交换膜的作用： ①只允许阳离子通过，能阻止阴离子和Cl2通过，防止发生副反应：2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O； ②防止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合，发生爆炸。 2．电镀与电解精炼 项目 电镀 电解精炼铜 含义 应用电解的原理在某些金属或其他材料表面镀上一薄层其他金属或合金的过程 利用电解原理将粗铜（往往含有铁、锌、银、金等多种杂质）转化为纯铜的过程 示意图 阳极 Cu－2e－===Cu2＋ Zn－2e－===Zn2＋，Cu－2e－===Cu2＋ 阴极 Cu2＋＋2e－===Cu Cu2＋＋2e－===Cu 电解质溶液 c(CuSO4)基本不变 c(CuSO4)变小 ⚠️易错提醒 ①电镀时，镀层金属（如铜）作阳极，镀件（如铁）作阴极，含镀层金属离子（如Cu2+）的溶液作电镀液； ②提升美观和增加表面硬度；增强材料的抗腐蚀能力，防止金属氧化。 ③铜精炼：粗铜作阳极，纯铜作阴极，粗铜中不活泼的杂质(银、金等)，在阳极难以失去电子，电解后期，以金属单质的形式沉积于电解槽的底部，成为阳极泥。 3．电冶金 （1）概念：利用电解熔融盐(或氧化物)的方法来冶炼活泼金属，如Na、Ca、Mg、Al等。 （2）原理： 电冶金 电解总反应的化学方程式 电极反应 冶炼钠 2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑ 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑ 阴极：2Na＋＋2e－==2Na 冶炼镁 MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑ 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑ 阴极：Mg2＋＋2e－===Mg 冶炼铝 2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑ 阳极：6O2－－12e－===3O2↑ 阴极：4Al3＋＋12e－===4Al 考点五 金属的腐蚀与防护 1．金属腐蚀 （1）本质：金属原子失去电子变为金属阳离子，金属发生氧化反应。 （2）类型： ①化学腐蚀与电化学腐蚀： 类型 化学腐蚀 电化学腐蚀 条件 金属与其表面接触的一些物质直接反应 不纯的金属与电解质溶液接触，发生原电池反应 现象 金属被腐蚀 较活泼金属被腐蚀 区别 无电流产生 有微弱电流产生 联系 电化学腐蚀化学腐蚀普遍得多，腐蚀速率更快，危害也更严重 ②析氢腐蚀和吸氧腐蚀(以钢铁的腐蚀为例)： 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 负极反应 Fe－2e－==Fe2＋ 正极反应 2H＋＋2e－===H2↑ O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 总反应 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2 联系 吸氧腐蚀更普遍 ⚠️易错提醒 ①对同一种金属来说，在不同溶液中腐蚀的快慢：强电解质溶液 >　弱电解质溶液 >　非电解质溶液。 ②活动性不同的两金属：活动性差别越大，活动性强的金属腐蚀越快。 ③对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快，且氧化剂的浓度越高，氧化性越强，腐蚀越快。 ④对同一电解质溶液来说。电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀。 2.金属的防护 （1）电化学防护法： 类型 牺牲阳极法 外加电流法 原理 利用原电池原理，通常在被保护的钢铁设备(如锅炉的内壁、船舶的外壳等)上安装若干镁合金或锌块 利用电解原理，把被保护的钢铁设备(如钢闸门)作为阴极，用惰性电极作为辅助阳极，两者均放在电解质溶液(如海水)里，外接直流电源 图示 分析 发生腐蚀时，作为正极的钢铁设备被保护起来 调整外加电压，强制电子流向被保护的钢铁设备，使钢铁表面腐蚀电流降至零或接近零，钢铁设备被迫成为阴极而受到保护 （2）改变金属材料的组成，如制成合金、不锈钢等。 （3）加防护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。 ⚠️易错提醒 ①钢铁发生电化学腐蚀时，负极铁失去电子生成Fe2＋，而不是生成Fe3＋。 ②铜暴露在潮湿的空气中发生的是化学腐蚀，而不是电化学腐蚀，生成铜绿的化学成分是Cu2(OH)2CO3。 ③两种保护方法的比较:外加电流的阴极保护法比牺牲阳极的阴极保护法保护效果好。 题型一 原电池的构成及工作原理 【典例1】 （25-26高二上·北京·期中）下列我国科技创新的产品设备在工作时，由化学能转变成电能 A．世界首部可折叠柔屏手机通话 B．嫦娥四号月球探测器上的太阳能电池板 C．和谐号动车以350km/h飞驰 D．长征三号乙运载火箭用偏二甲肼为燃料 A．A B．B C．C D．D 【答案】A 【解析】A．可折叠柔屏手机通话时，内置化学电源将化学能转化为电能为设备供电，A正确；B．嫦娥四号月球探测器的太阳能电池板工作时，将太阳能转化为电能，B错误；C．和谐号动车以350km/h飞驰时，将电能转化为机械能，C错误；D．长征三号乙运载火箭使用偏二甲肼为燃料时，将化学能转化为热能、机械能，D错误；故答案为A。 💡破题要诀 化学能转变成电能本质是原电池的工作原理，手机通话时，内置电池将化学能转化为电能为设备供电，实现化学能转变成电能，太阳能电池板是将太阳能转化为电能，动车行驶是将电能转化为机械能，运载火箭是将化学能转化为热能、机械能，回答是应先分析能量存在的类型，再根据工作原理判断能量转化。 【迁移应用】 1．（25-26高二上·湖北十堰·期中）下列关于化学反应与能量变化的说法正确的是 A．图1：装置中铜表面出现气泡 B．图2：晶体与盐酸反应能量变化 C．图3：锌锰干电池中发生还原反应 D．图4：装置可验证金属活动性： 【答案】C 【解析】A．装置未形成闭合回路，所以铜片表面不会产生气泡，故A错误；B．NaHCO3晶体与盐酸反应是吸热反应，生成物总能量大于反应物总能量，故B错误；C．锌锰干电池中MnO2在正极发生还原反应，故C正确；D．活泼金属为负极，失电子，质量减少；不活泼金属为正极，溶液中氢离子得电子，生成氢气。因此金属活动性：M>N，故D错误；故答案为C。 2．（25-26高一下·广东佛山·期中）金属-空气电池可用作电动车动力来源，某金属-空气电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．金属M发生还原反应 B．该装置工作时将电能转化为化学能 C．空气中的氧气在正极上得电子 D．外电路电子由碳材料电极流向金属M电极 【答案】C 【解析】由示意图中离子移动方向可知，金属M电极为原电池的负极，M失去电子发生氧化反应生成M2+，碳材料电极为正极，氧气在正极得到电子发生还原反应生成氢氧根离子。A．金属M作为原电池负极，失去电子生成，化合价升高，发生氧化反应，A错误；B．该装置为原电池，工作时将化学能转化为电能，B错误；C．该电池中，M2+空气中的氧气在正极上得到电子发生还原反应，生成OH-，C正确；D．原电池工作时，外电路电子由负极流向正极，即电子由金属M电极流向碳材料电极，D错误；故选C。 3．（2025·江苏南京·二模）暖贴是一种便捷的自发热保暖产品，具有发热快、持续时间久等优点。它主要由铁粉、活性炭、食盐、水等成分组成，如图所示。下列有关说法不正确的是 A．暖贴生效时，将化学能转化为热能 B．水与食盐、活性炭共同作用可加快铁粉的腐蚀速率 C．正极反应式为 D．透气膜的透氧速率可控制暖贴的发热时间和温度 【答案】C 【解析】自热贴发热料中的铁粉、活性炭、食盐及水之间能形成数目庞大的微型原电池，铁作负极，活性炭做正极，据此分析；A．暖贴生效时，将化学能转化为热能，A正确；B．铁粉、水与食盐、活性炭共同作用形成原电池，可加快的腐蚀速率，B正确；C．该装置为原电池装置，铁作负极，活性炭做正极，正极反应式为2H2O+4e-+O2=4OH-，C错误；D．透气膜的透氧速率可控制氧气浓度，故可控制暖贴的发热时间和温度，D正确；故选C。 题型二 化学电源及应用 【典例2】（25-26高二上·江苏连云港·月考）有关下列四个常用电化学装置的叙述中，不正确的是 图Ⅰ普通锌锰电池 图Ⅱ碱性锌锰电池 图Ⅲ铅酸蓄电池 图Ⅳ银锌纽扣电池 A．图Ⅰ和图Ⅱ所示电池的负极反应不相同 B．图Ⅱ所示电池相比图Ⅰ所示电池，有效期短且易漏液 C．图Ⅲ属于二次电池，可以根据电解质溶液的密度判断充放电程度 D．图Ⅳ所示电池中，正极的电极反应式为 【答案】B 【解析】A．由图可知，图Ⅰ为普通锌锰电池，锌为原电池的负极，锌失去电子发生氧化反应生成锌离子，电极反应式为Zn - 2e- = Zn²⁺；图Ⅱ为碱性锌锰电池，锌为原电池的负极，碱性条件下锌失去电子发生氧化反应生成氢氧化锌，电极反应式为Zn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)2，两者负极反应因电解质环境不同而不同，A正确；B．由图可知，图Ⅰ为普通锌锰电池，图Ⅱ为碱性锌锰电池，与图Ⅰ普通锌锰电池相比，图Ⅱ碱性锌锰电池的电解质为碱性，锌粉与电解质接触更充分，反应平稳，不易漏液且有效期更长，B错误；C．硫酸溶液的浓度越大，密度越大，由图可知，图Ⅲ为二次电池铅酸蓄电池，放电时硫酸溶液浓度降低、密度减小，充电时硫酸溶液浓度增大、密度增大，所以可通过电解质溶液密度判断充放电程度，C正确；D．由图可知，图Ⅳ为银锌纽扣电池， Ag2O为电池的正极，水分子作用下氧化银得到电子发生还原反应生成银和氢氧根离子，电极反应式为Ag2O + 2e- + H2O = 2Ag + 2OH-，D正确；故选B。 💡破题要诀 常见化学电源有一次电池（干电池）、二次电池（充电电池）、燃料电池等，应熟悉常见各类电池的组成、结构、工作原理及优缺点等。图Ⅰ为普通锌锰电池，图Ⅱ为碱性锌锰电池，碱性锌锰电池与普通锌锰电池相比具有电流稳定，不易漏液且有效期更长等特点。Ⅲ为二次电池铅酸蓄电池，工作时要消耗硫酸使其浓度降低、密度减小。图Ⅳ为银锌纽扣电池，先判断Zn为负极，Ag2O为正极，再判断电极反应式。 【迁移应用】 1．（25-26高二上·江苏苏州·期中）和Zn在碱性条件下组成二次电池，放电原理如图所示。下列说法正确的是 A．在放电时，电子通过离子交换膜从右向左运动 B．在放电时，负极区电解质溶液的pH逐渐减小 C．在充电时，石墨电极上的电极反应式为： D．在充电时，将Zn电极与外接电源的正极相连 【答案】C 【解析】该电池中Zn电极为负极，Zn被氧化为Zn2+并与溶液中OH-结合形成Zn(OH)2沉淀，正极中被还原为Fe3+，与溶液中OH-结合形成Fe(OH)3，据此解答。A．放电时电子只能通过外电路从负极（Zn电极）流向正极（石墨电极），不能通过离子交换膜（离子交换膜允许离子通过，电子不通过），A错误；B．放电时负极反应为，虽消耗OH⁻，但OH⁻交换膜允许OH⁻从正极区向负极区迁移（阴离子向负极移动），迁移的OH⁻补充了消耗的量，负极区OH⁻浓度基本不变，pH不变，B错误；C．充电时石墨电极（放电时正极）作阳极，发生氧化反应，放电时正极反应为 ，则充电时阳极逆反应为，C正确；D．充电时Zn电极（放电时负极）作阴极，应与外接电源负极相连，D错误；答案选C。 2．（24-25高二上·江苏苏州·期中）2019年诺贝尔化学奖颁给了三位为锂离子电池发展作出重要贡献的科学家。钴酸锂(LiCoO2)电池的工作原理如图所示，电解质为只能传导 Li+的高分子材料，隔膜只允许特定的离子通过，电池的反应式为：LixC6+Li1-xCoO22C6+LiCoO2。下列说法中正确的是 A．充电时Li+由A极区域移向B极区域 B．放电时，B为正极，电极反应式为Li1-xCoO2+xLi++xe -=LiCoO2 C．充电时，A为阴极，发生氧化反应C6+xLi++xe-=LixC6 D．废旧钴酸锂(LiCoO2)电池进行“放电处理"使锂进入石墨中而有利于回收 【答案】B 【解析】根据电池反应式知，负极反应式为LixC6-xe-=C6+xLi+、正极反应式为Li1-xCoO2+xLi++xe-=LiCoO2，充电时，阴极、阳极反应式与负极、正极反应式正好相反，所以A是负极、B是正极，根据二次电池的工作原理结合原电池和电解池的工作原理来回答。A．充电时，A是阴极、B是阳极，锂离子向阴极移动，则Li+从B流向A，故A错误；B．放电时，B为正极，正极反应式为Li1-xCoO2+xLi++xe-=LiCoO2，故B正确；C．充电时，A为阴极，阴极上发生还原反应，而不是氧化反应，故C错误；D．根据电池反应式知，充电时锂离子加入石墨中，有利于锂离子的回收，因此不是放电，故D错误；故答案为B。 3．（25-26高二上·江苏南通·阶段检测）下图所示装置可用于制作简易的燃料电池。实验时，先接通开关，一段时间后断开开关，接通开关。下列说法正确的是 A．接通开关时，装置将化学能转化为电能 B．接通开关时，石墨电极b附近溶液碱性增强 C．接通开关时，溶液中从石墨a处向石墨b处移动 D．接通开关足够长时间，溶液最终呈碱性 【答案】B 【解析】闭合K1时，装置为电解池，电解质溶液为Na2SO4溶液，则该装置电解水，石墨a(阳极)的电极反应为：4OH--4e-=O2↑+2H2O，石墨b(阴极)的电极反应为：4H++4e-=2H2↑；断开K1、闭合K2时，电流表发生偏转说明该装置内有电流产生，则该装置转变为了原电池，反应是电解池产生的O2和H2，原本O2在石墨a电极上产生，H2在石墨b电极上产生，故石墨a作正极，电极反应为O2+2H2O+4e-=4OH-，石墨b作负极，电极反应为2H2-4e-=4H+。A．接通开关K1时，装置有外接电源，为电解池，将电能转化为化学能，A错误；B．接通开关K1时，装置为电解池，电解Na2SO4溶液实质是电解水，阴极（与电源负极相连）发生反应：2H2O + 2e-= H2↑ + 2OH-，产生OH-使溶液碱性增强。假设石墨b为阴极（电源负极连接），则b附近生成OH-，碱性增强，B正确；C．接通开关K2时，装置为原电池（燃料电池），H2所在电极为负极，O2所在电极为正极。阳离子（Na+）向正极移动，若石墨a为正极，则Na+应从b向a移动，而非a向b，C错误；D．接通开关K2时，燃料电池总反应为2H2+O2= 2H2O，仅生成水，溶液始终为Na2SO4中性溶液，D错误；故选B。 题型三 原电池电极反应式的书写 【典例3】（25-26高二上·江苏苏州·期中）铅酸蓄电池工作时的反应为。某状态下测得两电极的质量都增加，下列有关该状态下的说法不正确的是 A．铅酸蓄电池正在放电 B．极反应式为 C．该状态下由极向极移动 D．一段时间后，溶液的增大 【答案】C 【解析】铅蓄电池的电极材料分别为Pb和PbO2，放电时负极电极反应为Pb-2e-+SO=PbSO4，正极电极反应为PbO2+2e-+4H++SO=PbSO4+2H2O，放电时两电极的质量都增加，则a为负极，b为正极，放电总反应为Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，以此来解答。A．由分析可知，图中的装置为原电池，则该铅蓄电池正在放电，故A正确；B．由分析可知，b为正极，正极电极反应PbO2+2e-+4H++SO=PbSO4+2H2O，故B正确；C．原电池中，阴离子向负极移动，即SO由b极向a极移动，故C错误；D．放电时，由电池总反应Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O可知，氢离子浓度减小，pH增大，故D正确；故选C。 💡破题要诀 ①原电池电极反应式的书写确定原电池的正、负极，列出正、负极上的反应物。铅酸蓄电池放电时a（Pb）为负极，b(PbO2)为正极； ②根据氧化还原反应原理写电极反应式。 负极反应：发生失去电子的氧化反应Pb-2e-+SO=PbSO4，。要注意负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共存，若不共存，则该电解质溶液中的阴离子应写入负极反应式。 正极反应：发生得到电子的还原反应PbO2+2e-+4H++SO=PbSO4+2H2O。要注意当正极上的反应物是O2时：若电解质溶液为中性或碱性，则水必须写入正极反应式中，与O2反应生成OH－，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－==4OH－；若电解质溶液为酸性，则H＋必须写入正极反应式中，O2得电子与H＋生成水，电极反应式为O2＋4H＋＋4e－==2H2O。 ③若已知电池反应的总反应式，可先写出较易书写的一极的电极反应式，然后在电子守恒的基础上，用总反应式减去较易写出的一极的电极反应式，即可得到较难写出的另一极的电极反应式。 【迁移应用】 1．（24-25高二上·江苏苏州·期中）科学家利用氨硼烷设计成原电池装置，该电池在常温下即可工作，总反应：。下列说法错误的是 A．b室为该原电池的正极区 B．放电过程中，通过质子交换膜由b室移向a室 C．其他条件不变，向溶液中加入适量硫酸能增大电流强度 D．a室发生的电极反应式： 【答案】B 【解析】根据总反应：，中与硼相连的氢元素化合价从-1价升高到+1价，失去电子，故左边电极为负极，电极反应：；中氧元素从-1价降低到-2价，得到电子，则右边电极是正极，电极反应：。A．根据分析，b室为该原电池的正极区，A正确；B．放电过程中，阳离子移向正极，即通过质子交换膜由a室移向b室，B错误；C．硫酸为强电解质，加入适量的硫酸，可以增加溶液中离子浓度，增强导电能力，增大电流强度，C正确；D．根据分析，a室发生的电极反应式：，D正确； 故选B。 2．（25-26高二上·江苏南京·期中）某理论研究认为：燃料电池(图b)的电极Ⅰ和Ⅱ上所发生反应的催化机理示意图分别如图a和图c所示，已知在图a中，获得第一个电子的速率最慢。下列说法正确的是 A．该电池的正极反应方程式为 B．图a中，i到ii过程的活化能最小 C．负极反应的催化剂是i D．电池工作时，电子通过导线由电极Ⅱ流向电极Ⅰ 【答案】D 【解析】根据反应机理可知，该电池为氢氧燃料电池，总反应为，正极上得电子，发生还原反应，图a为O2得电子的正极反应机理，电极Ⅰ为正极，图c为H2在负极失去电子的反应机理，电极Ⅱ为负极。A．反应机理中有H+参加或生成，则电解质为酸溶液，正极电极反应为，A错误；B．图a中，O2获得第一个电子的反应过程为i到ii，该过程速率最慢，是决速步骤，故该过程活化能最大，B错误；C．图c是负极反应的机理，负极反应的催化剂不是i，是，图a是正极反应的机理，正极反应的催化剂是i（循环使用的物质初始状态），C错误；D．电池工作时，电极Ⅰ为正极，电极Ⅱ为负极，电子通过导线由电极Ⅱ（负极）流向电极Ⅰ（正极），D正确；故选D。 3．（25-26高二上·江苏苏州·期中）装置甲是一种将废水中的氯乙烯()转换成对环境无害的微生物电池，连接甲、乙装置进行粗铜精炼，其原理如图所示。 下列说法不正确的是 A．电解精炼时，粗铜与Y电极相连 B．电解过程中N区溶液的pH增大 C．若N电极消耗16 g，粗铜电极质量减少64 g D．M电极的电极反应式为 【答案】C 【解析】由图可知，甲装置是将化学能转化为电能的原电池，M电极为负极，水分子作用下氯乙烯在负极失去电子发生氧化反应生成二氧化碳、氢离子和氯离子，电极反应式为：，N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，电极反应式为：O2+4e- +4H+=+2H2O；乙装置为精炼池，与Y电极相连的粗铜做精炼池的阳极，锌、铁铜在阳极失去电子发生氧化反应生成金属阳离子，精铜做阴极，铜离子在阴极得到电子发生还原反应生成铜。A．由分析可知，电解精炼时，与Y电极相连的粗铜做精炼池的阳极，A正确；B．由分析可知，N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，电极反应式为：O2+4e- +4H+=+2H2O，所以电解过程中N电极消耗氢离子导致N区溶液的pH增大，B正确；C．由分析可知，与Y电极相连的粗铜做精炼池的阳极，锌、铁铜在阳极失去电子发生氧化反应生成金属阳离子，则N电极消耗16 g氧气时，无法计算粗铜电极减少质量，C错误；D．由分析可知，M电极为负极，水分子作用下氯乙烯在负极失去电子发生氧化反应生成二氧化碳、氢离子和氯离子，电极反应式为：，D正确；故选C。 题型四 电解池的构成及原理 【典例4】（25-26高二上·江苏苏州·阶段检测）如图所示，a、b是石墨电极，通电一段时间后，b极附近溶液显红色。下列说法正确的是 A．X极是电源负极，Y极是电源正极 B．a极上的电极反应是 C．电解过程中溶液的浓度不变 D．b极上产生2.24L(标准状况下)气体时，极上有析出 【答案】B 【解析】a、b是石墨电极，通电一段时间后，b极附近溶液显红色，说明b极生成OH-，为阴极（阴极连接电源负极），则b极接电源Y极，故Y为电源负极，X为电源正极。A．由分析可知，Y为电源负极，X为电源正极，A错误；B．由分析可知，b极为阴极，a极为阳极，电解液为NaCl，Cl-在阳极失电子生成Cl2，电极反应式为：2Cl--2e-= Cl2↑，B正确；C．左边电解池Pt与电源正极X相连为电解池阳极，Cu为阴极，阳极反应为2H2O-4e-=O2↑+4H+，阴极反应为Cu2++2e-=Cu，阴极消耗Cu2+且无补充，CuSO4溶液浓度减小，C错误；D．b极生成2.24 L H2，标准状况下，物质的量为0.1 mol，电极反应式为：2H2O+2e-=H2↑ +2OH-，转移电子0.2 mol；左边电解池阴极（Cu电极）发生Cu2++ 2e-= Cu，生成0.1 mol Cu，即6.4 g，Pt极为阳极（生成O2），不会析出Cu，D错误；故选B。 💡破题要诀 根据装置是否有外接电源判断是原电池还是电解池，因此该装置为两个串联的电解池，再根据实验现象判断阴极和阳极，b极附近滴有酚酞的溶液显红色，说明b极生成OH-，则b为阴极（阴极连接电源负极），a极为阳极，X极为电源正极，Y为电源负极，Pt为电解池阳极，Cu为阴极。最后结合电解原理及电极材料、电解质溶液性质写电极反应式或进行判断与计算。 【迁移应用】 1．（25-26高二上·江苏宿迁·期中）工业上通过惰性电极电解Na2SO4浓溶液来制备氢氧化钠和硫酸，a、b为离子交换膜，装置如图所示。下列说法正确的是 A．b为阳离子交换膜 B．从口得到NaOH浓溶液 C．该装置将化学能转变为电能 D．生成22.4L的O2，将有2molNa+穿过阳离子交换膜 【答案】B 【解析】由图可知，c极产生氧气，发生氧化反应，故c极为阳极，则左侧电极为阴极，阳极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，阴极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，Na+通过a膜移向阴极室，SO通过b膜移向阳极室，则a膜为阳离子离子交换膜、b膜为阴离子交换膜，据此分析解题。A．由分析可知，b为阴离子交换膜，A错误；B．由分析可知，左侧电极为阴极，电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，Na+通过a膜移向阴极室，则从d口得到NaOH浓溶液，B正确；C．由分析可知，该装置为电解池即将电能转变为化学能，C错误；D．题干未告知O2所处状态是否为标准状况，无法计算22.4L O2的物质的量，也就无法计算通过的电子的物质的量，不知道穿过阳离子交换膜的Na+的物质的量，D错误；故答案为：B。 2．（25-26高二上·江苏镇江·月考）如图是电解CuCl2溶液的装置，其中c、d均为石墨电极，下列有关判断正确的是 A．a为正极，b为负极 B．电流方向和电子移动方向相同 C．电解过程中，d电极有黄绿色气体生成 D．该装置可以将化学能转化为电能 【答案】A 【解析】在电解池中，电流方向是“正极→外电路→负极”，且阳极连接电源正极，阴极连接电源负极，因此，a是直流电源的正极，b是直流电源的负极，c为阳极，d 阴极。A．在电解池中，电流方向是“正极→外电路→负极”，且阳极连接电源正极，阴极连接电源负极，因此，a是直流电源的正极，b是直流电源的负极，A正确；B．电流方向：正电荷定向移动的方向，外电路中，电流从正极流向负极，电子移动方向：电子（负电荷）定向移动的方向与电流方向相反，B错误；C．d是阴极，阴极发生还原反应，，生成铜单质，无气体，C错误；  D．电解池是电能→化学能，外接电源提供电能，驱动非自发的氧化还原反应，D错误；故答案选A。 3．（24-25高二下·江苏徐州·期中）中科院研制出了双碳双离子电池，其反应机理为：充电时，电解液中的K＋运动到MCMB电极表面，同时PF运动到石墨电极Cn中；放电时，K＋从MCMB电极中脱出，同时石墨电极Cn中的PF回到电解液中。下列说法正确的是 A．放电时石墨电极Cn的电势比MCMB电极电势低 B．当转移电子1mol时，参与反应的K＋与PF的物质的量共1mol C．放电时正极反应式是Cn(PF6)x＋xe-=Cn＋xPF D．充电时石墨电极Cn发生还原反应 【答案】C 【解析】由图可知，充电时，与直流电源正极相连的石墨电极是电解池的阳极，PF阴离子在Cn作用下失去电子发生氧化反应生成Cn(PF6)x，MCMB电极为阴极，钾离子在阴极得到电子发生还原反应生成钾；放电时石墨电极为原电池的正极，Cn(PF6)x在正极得到电子发生还原反应生成Cn、PF离子，MCMB电极为负极，钾在负极失去电子发生氧化反应生成钾离子，电池放电时的总反应为Cn(PF6)x+xK=Cn+xKPF6。A．正极电势比负极高，由分析可知，放电时石墨电极为原电池的正极，MCMB电极为负极，则放电时石墨电极电势比MCMB电极电势高，A错误；   B．由分析可知，当转移电子1mol时，参与反应的K+的物质的量和PF离子的物质的量各1mol，共2mol，B错误；  C．放电时石墨电极为原电池的正极，Cn(PF6)x在正极得到电子发生还原反应生成Cn、PF离子，正极反应式是Cn(PF6)x＋xe-=Cn＋xPF，C正确；D．与直流电源正极相连的石墨电极是电解池的阳极，PF阴离子在Cn作用下失去电子发生氧化反应生成Cn(PF6)x，D错误；故选C。 题型五 电解原理的应用 【典例5】（25-26高二上·江苏南通·期中）通过如图所示的装置制取氯气等物质下列关于下图所示装置说法正确的是 A．电极A可以使用活性铁电极 B．离子交换膜类型应为阴离子交换膜 C．阴极的电极反应式为： D．阳极区出口处的溶液为NaOH溶液 【答案】C 【解析】利用电解池制取氯气可判断电极A发生电极反应：，作阳极；电极B为阴极，发生反应：。A．电极A为阳极，阳极需发生Cl⁻放电生成Cl2，若使用活性铁电极，Fe会优先失去电子，无法得到Cl2，A错误；B．电解精制食盐水时，为防止阳极生成的Cl2与阴极生成的OH-反应，需用阳离子交换膜允许Na+移向阴极，而非阴离子交换膜，B错误；C．阴极发生还原反应，电极反应式为，C正确；D．阳极区Cl-放电生成Cl2，Na+通过阳离子交换膜移向阴极，阳极区剩余溶液为稀食盐水从阳极区出口处流出，D错误；故选C。 💡破题要诀 ①电解饱和食盐水阳离子交换膜的作用：只允许Na＋等阳离子通过，不允许Cl－、OH－等阴离子及气体分子通过，可以防止阴极产生的氢气与阳极产生的氯气混合发生爆炸，也能避免氯气与阴极产生的氢氧化钠反应而影响氢氧化钠的产量和质量。 ②铜电解精的粗铜中往往含有铁、锌、银、金等多种杂质，常用电解的方法进行精炼。其电解池的构成是用粗铜作阳极，用纯铜作阴极，用CuSO4溶液作电解质溶液。电极反应式：阳极为Cu－2e－==Cu2＋、Zn－2e－==Zn2＋、Fe－2e－==Fe2＋等，阴极为Cu2＋＋2e－==Cu。比铜活泼的金属Zn、Fe等失去电子，产生的阳离子残留在溶液中，比铜活泼性差的金属Ag、Au等以金属单质的形式沉积在电解槽的底部，形成阳极泥，粗铜中的铜在纯铜上析出。 ③电镀池一般都是用含有镀层金属离子的电解质溶液作电镀液；把镀层金属浸入电镀液中与直流电源的正极相连，作为阳极；待镀金属制品与直流电源的负极相连，作阴极。 ④电解法用于冶炼较活泼的金属如：K、Na、Mg、Al等，但不能电解其盐溶液，应电解其盐或氧化物的熔融态。 【迁移应用】 1．（25-26高二上·江苏镇江·月考）下列有关化学用语表示正确的是 A．潮湿空气中铁钉发生吸氧腐蚀时的负极反应为： B．电解精炼铜时，阴极的电极反应式为： C．用铜作电极电解NaCl溶液：2Cl—+2H2O H2↑+Cl2↑+2OH— D．惰性电极电解氯化镁溶液离子方程式为：2Cl—+2H2O H2↑+Cl2↑+2OH— 【答案】B 【解析】A．吸氧腐蚀的负极反应是Fe失去电子生成Fe2+，反应为：Fe-2e-==Fe2+，A错误；B．电解精炼铜时，阴极Cu2+得电子生成Cu，电极反应式正确，B正确；C．铜作电极时，阳极铜被氧化，电极反应式为Cu-2e-==Cu2+，阴极是溶液中的H2O得到电子发生还原反应，电极反应式为，将两个电极反应式相加可得总反应为，C错误；D．电解氯化镁溶液时，生成的OH-会与Mg2+结合形成Mg(OH)2沉淀，离子方程式为， D错误；故答案选B。 2．（25-26高二上·江苏南通·期中）电解原理具有广泛的应用。下列装置不正确的是 A．用装置甲制取和溶液 B．用装置乙在金属制品表面镀银 C．用装置丙电解精炼粗铜 D．用装置丁制取 【答案】A 【解析】A．电解饱和NaCl溶液，饱和NaCl溶液应从阳极进入，氯气在阳极产生，且应选用阳离子交换膜，A项错误；B．在金属制品表面镀银，Ag作阳极，与电源正极相连，金属制品作阴极，与电源负极相连，B项正确；C．粗铜精炼时，粗铜作阳极，与电源正极相连，精铜作阴极，与电源负极相连，C项正确；D．制取金属钠，用惰性电极电解熔融的氯化钠，D项正确；故选A。 3．（25-26高二上·江苏·阶段检测）利用原电池原理吸收制备硫酸的装置如图所示。下列有关说法正确的是 A．电极b为负极 B．电子从电极a流出，经电解质溶液流向电极b C．电极a上的电极反应式为 D．质子交换膜每通过4mol，参加反应的体积为22.4L 【答案】C 【解析】由图可知，电极a上SO2失去电子被氧化为硫酸根，为原电池的负极，电极反应式为，电极b上O2得到电子被还原为水，为原电池的正极，电极反应式为，据此回答A．由分析知，电极a为负极，电极b为正极，A错误；B．电子只能通过导线传递，不能通过电解质溶液，电解质溶液中通过离子定向移动导电，B错误；C．由分析知，电极a为负极，电极反应式为，C正确；D．未指明标准状况，无法计算22.4 L O2的物质的量，D错误；故答案为C。 题型六 金属的腐蚀与防护 【典例6】（25-26高二上·江苏盐城·期中）钢铁易生锈是因为在潮湿的空气里，其表面吸附一层薄薄的水膜，水膜里含有少量、等，形成一层电解质溶液，与钢铁中铁和碳构成了无数微小原电池(如下图所示)。下列有关说法正确的是 A．钢铁生锈过程中电能转化为化学能 B．铁作负极，电极反应式为： C．在干燥的空气中铁制品也发生类似的腐蚀 D．为减缓铁制品生锈，可在铁表面刷漆或涂油 【答案】D 【解析】原电池中，铁作负极，电极反应式为：，C作正极，电极反应式为：，据此分析回答。A．钢铁生锈是原电池反应，原电池将化学能转化为电能，A错误；B．铁作负极时，失去电子生成Fe2+，正确电极反应为，B错误；C．干燥空气中无法形成电解质溶液，不能构成原电池，不会发生此类电化学腐蚀，C错误；D．铁表面刷漆或涂油可隔绝水和氧气，能减缓铁制品生锈，D正确；故选D。 💡破题要诀 ①金属腐蚀快慢的判断方法：同一电解质溶液，同一种金属电解池的阳极＞原电池的负极＞化学腐蚀＞原电池的正极>电解池的阴极；同一种金属无防护措施>有防护措施（如本题铁表面刷漆或涂油），不同介质中强电解质溶液＞弱电解质溶液＞非电解质溶液；对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，金属腐蚀越快；金属活动性差别越大，活泼性强的金属腐蚀越快。 ②无论是吸氧腐蚀还是析氢腐蚀，作为负极的铁都被氧化成Fe2＋而不是Fe3＋。金属腐蚀主要是电化学腐蚀。 ③通常情况下，金属表面不会遇到酸性较强的溶液，所以金属腐蚀的主要形式是电化学腐蚀中的吸氧腐蚀。 ④金属活动性顺序中位于氢前和氢后的金属都能发生吸氧腐蚀，但只有在氢前的金属才会发生析氢腐蚀。 【迁移应用】 1．（25-26高二上·河北·期中）下列有关中国古代的科技成就用相关化学原理解释合理的是 A．古代钢铁的烤蓝原理与现代一致，都是利用高温生成致密氧化膜 B．宋代记载的“曾青（）得铁化为铜”，该过程本质上构成了原电池 C．青铜器冶炼过程中加入锡或铅，深埋于地下的青铜器的腐蚀属于析氢腐蚀 D．古代的“鎏金”和“贴金”工艺类似于现代工艺的“电镀”，属于物理变化 【答案】A 【解析】A．钢铁烤蓝的核心原理是在表面生成致密的Fe3O4氧化膜以阻碍腐蚀，古代高温烘烤与现代烤蓝的核心原理一致，均得到Fe3O4保护膜，A正确；B．“曾青得铁化为铜”的本质是Fe与CuSO4的置换反应，原电池需要形成闭合回路实现化学能到电能的转化，该过程未构成原电池，B错误；C．铜的金属活动性弱于氢，无法发生析氢腐蚀，深埋地下的青铜器腐蚀属于吸氧腐蚀，C错误；D．电镀是利用电解原理的化学变化，鎏金、贴金与电镀原理不同，且电镀不属于物理变化，D错误；故答案选A。 2．（25-26高二上·广东·期末）关于金属的防护，下列措施中与其名称或原理不对应的是 A．制成不锈钢产品 B．在汽车表面涂漆 C．牺牲阳极法 D．外加电流法 A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【解析】A．制成不锈钢，改变了金属组成，可以起到防腐措施，A不符合题意；B．涂漆可以隔绝空气与金属接触，起到防腐作用，B不符合题意；C．在铁钉外裹一小圈锌箔，由于金属活泼性：锌强于铁，因此锌作原电池负极被氧化，铁被保护，起到防腐作用，属于牺牲阳极法，C不符合题意；D．钢闸门连接锌板，由于金属活泼性：锌强于铁，因此锌作原电池负极被氧化，铁被保护，属于牺牲阳极法而非外加电流法，D符合题意；故选D。 3．（25-26高二上·福建龙岩·期中）研究金属的腐蚀过程及防腐蚀对人们的日常生活有重大意义。下列说法错误的是 A．图甲中：只闭合，铁腐蚀的速度最快 B．图甲中：只闭合，石墨电极附近的pH将变大 C．图乙中：轮船外壳镶嵌锌块属于牺牲阳极的阴极保护法 D．图乙中：轮船底部的钢铁易腐蚀，负极反应为 【答案】D 【解析】闭合K1，构成电解池，铁棒作阳极，被腐蚀；闭合K2，构成电解池，铁棒作阴极，被保护；闭合K3，构成原电池，铁棒作负极，被腐蚀；A．根据腐蚀速率：电解池阳极腐蚀速率最快、电解池阴极腐蚀速率最慢，闭合K1，构成电解池，铁棒作阳极，闭合时铁腐蚀的速度最快，故A正确；B．闭合K3，铁棒作原电池的负极，石墨作正极，电解质溶液是NaCl溶液，发生吸氧腐蚀，正极的电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，生成OH-，使得石墨电极附近溶液的pH增大，故B正确；C．锌比铁活泼，易失去电子，与铁组成的原电池中作为负极，属于牺牲阳极的阴极保护法，故C正确；D．铁比碳活泼，易失去电子，作为负极，反应为Fe-2e-=Fe2+，故D错误；故答案为D。 基础固本练（限时：15分钟） 1．（25-26高二下·江苏盐城·期中）化学与生产、生活息息相关。下列说法中不正确的是 A．燃烧的产物只有水，对环境无污染，是未来理想的绿色燃料 B．开发废电池综合利用技术能防止重金属污染 C．研发新能源汽车能降低汽油柴油消耗 D．为了减少碳排放，应该禁止使用煤炭等传统能源，改用新能源 【答案】D 【解析】A．燃烧与氧气反应产物只有水，无污染，是未来理想的绿色燃料，A正确；B．废电池中铅、镉、汞等重金属对土壤和水源的污染非常严重，所以应积极开发废电池的综合利用技术，减少土壤和水源的污染，B正确；C．研发新能源汽车，可替代燃油车的使用，从而降低燃油消耗，减少环境污染，C正确；D．目前传统化石能源仍是能源结构的重要组成部分，不能直接禁止使用，应当合理优化能源结构，在合理利用传统能源的基础上推广新能源，D错误；故选D。 2．（24-25高二上·江苏苏州·期中）下列有关电化学装置的描述正确的是 A．K+移向ZnSO4溶液 B．可用于电解精炼铜 C．应使用阴离子交换膜 D．可用于铁钉镀锌 A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【解析】A．由题干装置可知，Zn为负极，Cu为正极，电解质溶液中阳离子移向正极，故盐桥中K+移向CuSO4溶液，A错误；B．电解精炼铜时，粗铜应与电源正极相连作阳极，纯铜与电源负极相连作阴极，B错误；C．Cl2能与NaOH溶液反应，防止OH-通过离子交换膜进入阳极，应该选用阳离子交换膜，C错误；D．电镀时，镀件与电源负极相连作阴极，镀层金属单质与电源正极相连作阳极，含镀层金属阳离子的电解质溶液作电解质，故图示装置可用于铁钉镀锌，D正确；故答案为D。 3．（25-26高二上·江苏连云港·期中）比亚迪汽车“刀片电池”正极材料使用磷酸亚铁锂()。下列说法正确的是 A．中Fe元素的化合价为价 B．电池充电时电能全部转化为化学能 C．汽车行驶过程中只存在化学能转化为电能 D．新能源汽车替代燃油车可改善城市空气质量 【答案】D 【解析】A．中为价，整体为价，根据化合物化合价代数和为0，可算出为价，A错误；B．电池充电时，电能除转化为化学能外，还有部分转化为热能，不可能全部转化为化学能，B错误；C．汽车行驶过程中，除化学能转化为电能外，还存在电能转化为机械能、热能等过程，C错误；D．新能源汽车可减少燃油燃烧产生的氮氧化物、等污染物的排放，有利于改善城市空气质量，D正确；选D。 4．（25-26高二上·江苏淮安·期中）燃料电池的工作原理如图所示，下列说法不正确的是 A．放电时，发生氧化反应 B．电解质溶液中的向a电极移动 C．电子由a电极沿导线向b电极移动 D．电极b的电极反应式： 【答案】B 【解析】由图示可知，电极a处转化为，碳元素的化合价由-4升至+4，因此电极a处发生氧化反应，电极a为负极，电极反应式为；电极b处转化为，氧元素的化合价由0降至-2，因此电极b处发生还原反应，电极b为正极，电极反应式为。A．放电时中元素化合价从-4升高到+4，失电子发生氧化反应，A正确；B．原电池中阳离子向正极移动，通入的a电极为负极、通入的b电极为正极，因此向b电极移动，B错误；C．电子由负极（a电极）流出，沿导线流向正极（b电极），C正确；D．b为正极，酸性电解质条件下得电子与结合生成，电极反应式为，D正确；故选B。催化剂 光照 5．（25-26高二上·江苏扬州·期中）以稀硫酸为电解质溶液的光解水装置如图所示，总反应为 2H2O 2H2＋O2下列说法正确的是 A．电极a上的电极反应为 B．该装置中工作时，光能全部转化为化学能 C．该装置工作时，右室浓度降低 D．每通过0.4mol电子，标准状况下产生气体共6.72L 【答案】D 【解析】光解过程中，电极a上电子流出，发生氧化反应，a为负极，电极反应式为：2H2O-4e-=O2↑+4H+；电极b上电子流入，发生还原反应，b为正极，电极反应式为：2H++2e-=H2↑。A．电解质溶液为稀硫酸，溶液中不存在大量OH-，电极a发生水氧化反应，电极反应式为：2H2O-4e-=O2↑+4H+，A错误；B．该装置中光能转化为化学能和电能，并非全部转化为化学能，B错误；C．右室发生还原反应，消耗氢离子，硫酸根离子不参与反应，其浓度基本不变，C错误；D．根据电极反应式，转移4 mol电子，生成1 mol氧气和2 mol氢气，共产生3 mol气体，则每通过0.4 mol电子，共产生气体0.3 mol，其在标准状况下的体积为0.3 mol × 22.4 L/mol = 6.72 L，D正确；故答案为D。 6．（25-26高二上·江苏扬州·阶段检测）实验发现，298K时，在氯化铁酸性溶液中加入少量锌粒后，立即被还原成。某夏令营兴趣小组根据该实验事实设计了如右图所示原电池装置。下列有关说法正确的是 A．左烧杯中溶液的血红色逐渐褪去 B．该原电池的正极反应是 C．该电池铂电极上立即有气泡出现 D．该电池总反应为 【答案】A 【解析】由题意可知：加入少量锌粒后，Fe3+立即被还原成Fe2+，故Pt电极做原电池正极，电极反应方程式为：，Zn做负极，电极反应方程式为：，据此回答问题。A．在左烧杯中发生反应，因此会看到溶液的红色逐渐褪去，A正确；B．由分析知，该原电池的正极反应是，为负极电极反应式，B错误；C．氧化性Fe3+>H+，该电池铂电极上Fe3+先获得电子变为Fe2+，因此不会立即产生气泡，C错误；D．由分析知，负极Zn失去电子变为Zn2+，正极Fe3+获得电子变为Fe2+，故该电池总反应为： ，D错误；故答案选A。 7．（25-26高二下·江苏连云港·期末）电解制备金属钴并获取盐酸的装置如图所示。下列说法正确的是 A．X为电源的正极 B．b为阳离子交换膜 C．石墨发生的电极反应为 D．导线中转移，理论上Ⅱ室中HCl增加1 mol 【答案】B 【解析】电解制备金属钴时，Ⅰ室中的在钴电极上得电子，反应为，因此钴电极为阴极，石墨电极为阳极。Ⅲ室为硫酸溶液，石墨阳极上发生反应。随着电解进行，Ⅰ室中的经膜a向右迁入Ⅱ室，Ⅲ室中的经膜b向左迁入Ⅱ室，使Ⅱ室中盐酸的物质的量增加。A．制备金属钴时，钴电极上发生还原反应，钴电极为阴极，应与电源负极相连，故X为电源的负极，A错误；B．Ⅲ室中阳极反应生成的向阴极方向迁移，经膜b向左进入Ⅱ室，使Ⅱ室中盐酸的物质的量增加，因此膜b应允许阳离子通过，为阳离子交换膜，B正确；C．石墨电极为阳极，发生失电子的氧化反应，原式表示的是得电子的还原反应。Ⅲ室为硫酸溶液，水在石墨阳极上失电子，正确的电极反应为，C错误；D．根据阴极反应，导线中转移时，Ⅰ室中消耗，为维持电荷平衡，有经膜a迁入Ⅱ室。根据阳极反应，此时Ⅲ室中生成，并经膜b迁入Ⅱ室。因此，理论上Ⅱ室中HCl增加2 mol，D错误；故选B。 8．（26-27高三上·陕西西安·阶段检测）化学科技助力跨海大桥建设，某大桥维护工程示意图如图。下列说法错误的是 A．电化学保护过程中，锌铝合金块作正极被消耗，需定期更换 B．矿渣、粉煤灰是生产水泥的常用辅料，主要成分属于无机非金属材料 C．钢丝索芯如果不用防护涂层，而是直接暴露在空气中，易发生电化学腐蚀 D．高密度聚乙烯(HDPE)由乙烯通过加聚反应制得，属于有机高分子材料 【答案】A 【解析】A．该电化学保护为牺牲阳极的阴极保护法，锌铝合金活泼性强于钢桩中的铁，作负极被消耗，需定期更换，而非正极，A错误；B．矿渣、粉煤灰主要成分为硅酸盐类物质，属于无机非金属材料，是生产水泥的常用辅料，B正确；C．钢丝索芯为铁合金，直接暴露在空气中时，表面接触水、氧气易形成原电池，发生电化学腐蚀，C正确；D．乙烯含碳碳双键，通过加聚反应可制得高密度聚乙烯(HDPE)，属于有机高分子材料，D正确；故选A。 综合进阶练（限时：15分钟） 1．（25-26高二上·山东济南·阶段检测）下列关于电化学腐蚀、防护与利用的说法中，正确的是 A．铜板打上铁铆钉后，铜板更易被腐蚀 B．暖气片表面刷油漆可防止金属腐蚀 C．连接锌棒后，电子由铁管道流向锌 D．阴极的电极反应式为Fe-2e-=Fe2+ A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【解析】A．铜板打上铁铆钉后形成Fe-Cu原电池，Fe比Cu活泼，Fe作负极被腐蚀，Cu作正极被保护，铜板不易被腐蚀，A错误；B．暖气片表面刷油漆可隔绝氧气和水，阻断金属腐蚀的条件，从而防止金属腐蚀，B正确；C．连接锌棒后形成Zn-Fe原电池，Zn比Fe活泼，Zn作负极，电子由负极锌流向正极铁管道，C错误；D．铁管道与电源负极相连作阴极，阴极得电子发生还原反应，给出的电极反应为失电子的氧化反应，D错误；故答案为B。 2．（25-26高二上·江苏连云港·期中）下列化学反应表示正确的是 A．表示中和热的反应： B．表示甲烷燃烧热的反应： C．电解水制氢的阳极反应： D．碱性甲烷燃料电池的负极反应： 【答案】A 【解析】A．中和热是强酸强碱稀溶液发生中和反应生成1 mol 液态水时放出的热量，该热化学方程式符合中和热的表示要求，A正确；B．燃烧热要求1 mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物，水的稳定状态为液态，且燃烧为放热反应应为负值，正确的燃烧热反应方程式为，B错误；C．电解水时阳极发生失电子的氧化反应，正确的电极反应式为，C错误；D．碱性甲烷燃料电池中，负极生成的会与反应生成，产物不应为，正确的电极反应式为，D错误；故选A。 3．（25-26高二上·江苏南通·期末）一种二次储能电池的构造示意图如图所示。下列说法正确的是 A．放电时，左侧电极为负极 B．放电时，左侧通过质子交换膜向右侧电极移动 C．充电时，左侧电极方程式为： D．充电时，每生成时，理论上有通过质子交换膜 【答案】D 【解析】该装置为二次储能电池：左侧为PbO2/PbSO4电极，右侧为多孔碳上的Fe3+/Fe2+电极，中间为质子交换膜。放电时构成原电池，左侧作正极，PbO2得电子发生还原反应；右侧作负极，Fe2+失电子发生氧化反应。充电时构成电解池，左侧作阳极、右侧作阴极，两极反应与放电时相反。A．放电时，左侧得电子发生还原反应，为原电池正极，不是负极，A错误；B．放电时为原电池，阳离子向正极移动，正极在左侧，故向左侧电极移动，B错误；C．充电时左侧为电解池阳极，发生失电子的氧化反应，电极反应为，选项所给为放电时正极的反应，C错误；D．充电时右侧为阴极，电极反应为，生成时转移电子，为平衡电荷，理论上有通过质子交换膜，D正确；故答案为D。 4．（25-26高二下·江苏镇江·期末）一种熔融碳酸盐燃料电池的原理示意图如图所示。下列说法正确的是 A．电池工作时电能转化为化学能 B．在电极A上发生反应式 C．电池工作时，熔融盐中向电极A移动 D．每消耗1 mol ，理论上电池中转移电子的物质的量为8 mol 【答案】D 【解析】该装置为熔融碳酸盐原电池，电极A通入、燃料作负极，发生失电子的氧化反应；电极B通入与作正极，发生得电子的还原反应，熔融碳酸盐电解质中含、、；A．熔融碳酸盐燃料电池属于原电池，原电池工作时是化学能转化为电能，电解池才是电能转化为化学能，A错误；B．电极A通入燃料，是负极，在负极发生氧化反应，失去电子，正确负极反应式为，B错误；C．电解质中阳离子向正极移动，电极A是负极，电极B是正极，因此向电极B移动，C错误；D．中C元素化合价为，反应后全部转化为，中C为价，1个C原子化合价升高，反应会失去电子，即电路转移电子物质的量为，D正确；故选D。 5．（25-26高二上·江苏扬州·期中）科学家近年发明了一种新型Zn−CO2水介质电池。电池示意图如图，电极为金属锌和选择性催化材料，放电时，温室气体CO2被转化为储氢物质甲酸等，为解决环境和能源问题提供了一种新途径。下列说法不正确的是 A．充电时，阳极室溶液中OH−浓度升高 B．充电时，电池总反应为2=2Zn+4OH-+O2↑+2H2O C．放电时，负极反应为Zn-2e-+4OH-= D．放电时，1molCO2转化为HCOOH，转移的电子数为2mol 【答案】A 【解析】放电时，Zn作负极，负极反应为Zn-2e-+4OH-=，正极反应为CO2+2e-+2H+=HCOOH；充电时，阴极反应为+2e-=Zn+4OH-，阳极反应为2H2O-4e-=O2↑+4H+。A．充电时，右室为阳极室，发生反应2H2O-4e-=O2↑+4H+，则阳极室溶液中H+浓度升高，依据水的离子积常数KW=c(H+)∙c(OH-)，温度不变时，KW不变，H+浓度增大，则OH-浓度减小，A不正确；B．充电时，阴极反应为+2e-=Zn+4OH-，阳极反应为2H2O-4e-=O2↑+4H+，调整得失电子总数相等，然后加和，两极生成的H+和OH-在双极隔膜上结合生成4个H2O，与阳极消耗的2个H2O抵消，所以电池总反应为2=2Zn+4OH-+O2↑+2H2O，B正确；C．放电时，Zn为负极，Zn失电子产物与OH-反应生成，则负极反应为Zn-2e-+4OH-=，C正确；D．放电时，1molCO2转化为1molHCOOH，C元素由+4价降低到+2价，则转移的电子数为2mol，D正确；故选A。 6．（25-26高二上·江苏苏州·阶段检测）电能与化学能之间的相互转化应用十分广泛。 （1）研究HCOOH燃料电池性能的装置如图所示，两电极区间用允许K+、H+通过的半透膜隔开。 ①电池负极电极反应式为______；放电过程中需补充的物质A为______(填化学式)。 ②上图所示的HCOOH燃料电池放电的本质是通过HCOOH与O2的反应，将化学能转化为电能，其反应的离子方程式为______。 （2）利用下图电解Na2CO3溶液可获得NaOH溶液、阳极的电极反应式为______，阴极产生的物质A的化学式为______。 （3）某科研小组设计利用甲醇(CH3OH)燃料电池(酸性溶液作离子导体)，模拟工业电镀、精炼和海水淡化的装置如图。 ①甲装置中A电极的电极反应式______。 ②乙装置用来模拟粗铜的精炼，则粗铜是______(选填“C”或“D”)。 ③丙图装置中，产生淡化海水的出口为______(选填“e”“f”或“j”)。 【答案】（1） 或 （2） （3） C e、j 【解析】（1）由图可知，左侧电极上碳元素价态升高失电子，故左侧电极为负极，电极反应式为HCOO-+2OH--2e-=+H2O，右侧电极为正极，电极反应式为Fe3++e-=Fe2+，生成的亚铁离子与氧气反应重新生成Fe3+，反应方程式为4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O，电子由负极流出经用电器后由正极流入； ①由分析可知，电池左侧为负极，该电池负极电极反应式为HCOO-+2OH--2e-=+H2O，正极反应消耗，物质A的作用是补充，应为酸，但题干中正极区是硫酸盐体系，则放电过程中需补充的物质A为H2SO4，故答案为：HCOO-+2OH---2e-=+H2O；H2SO4； ②上图所示的HCOOH燃料电池放电的本质是通过HCOOH与O2的反应，即将HCOOH与O2反应生成放出的化学能转化为电能，其反应的离子方程式为或，故答案为：或； （2）电解Na2CO3溶液，结合图可知，阳极上碳酸根离子失去电子生成碳酸氢根离子和氧气，阴极上氢离子得到电子生成氢气；由图可知，阳极反应为4+2H2O-4e-=4+O2↑，阴极上氢离子得到电子生成氢气，则阴极产生的物质A的化学式为H2，故答案为：4+2H2O-4e-=4+O2↑；H2； （3）原电池工作时阳离子移向正极，阴离子移向负极，装置甲为酸性甲醇燃料电池，根据溶液中氢离子由A电极区移向B电极区可知，则A为负极、B为正极，a口通入的物质是CH3OH，c口通入的气体是氧气，负极上CH3OH发生失电子的氧化反应生成CO2，负极反应式为CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+，正极上O2发生得电子的还原反应生成H2O，装置乙为电解池，装置丙为海水淡化池，电极C与原电池正极B相接，为电解池的阳极、D电极为阴极，装置丙中甲室为阳极室，戊室为阴极室，甲室中Cl-放电生成Cl2，戊室中阴极上水放电生成H2，电极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，随着电解过程的进行，OH-与Mg2+、Ca2+、反应生成CaCO3、Mg(OH)2沉淀，发生的反应为Ca2+++OH-=CaCO3↓+H2O、Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓，电解池工作时，阳离子移向阴极、阴离子移向阳极，经过离子交换膜的作用达到淡化海水目的，据此分析解答。①甲装置是原电池，电解质溶液中H+移动方向：A→B，则A为负极、B为正极，a口通入的物质是CH3OH，c口通入的气体是氧气，负极上CH3OH失电子生成CO2，负极反应式为CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+，故答案为：CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+； ②电解精炼时，粗铜作阳极、纯铜作阴极，含有铜离子的CuSO4溶液作电解质溶液，即乙装置中C电极为粗铜，D电极为纯铜，故答案为：C； ③海水淡化池工作时，阴、阳离子交换膜的限制，甲室中阳离子总量不变，乙室中阴离子移向甲室，乙室中阳离子移向丙室，乙室内得到淡化海水；丁室中阴离子移向丙室，丙室中阴、阳离子浓度均增大，得到浓海水；丁室中阳离子移向戊室，丁室内得到淡化，所以产生淡水的出水口为e、j，故答案为：e、j。 创新思维练（限时：10分钟） 1．（25-26高二下·江苏常州·期末）一种可充电电池用于处理污水中的工作原理如图所示。电池放电时，水中的在电催化剂表面转化为，再将吸附在电催化剂表面的还原为。下列说法正确的是 A．放电时，金属铝为正极 B．还原为的反应为 C．充电时，每生成1 mol，另一极同时生成2 mol D．充电时，从装置左侧透过离子交换膜进入右侧 【答案】D 【解析】A．放电时金属铝失电子转化为，发生氧化反应，为负极，A错误；B．该反应式电荷不守恒（左边总电荷为-1，右边总电荷为0），配平后应为，B错误；C．充电时生成的一极为阳极，每生成1 mol 转移4 mol电子，另一极为阴极，发生的反应，无生成，C错误；D．充电时为电解池，阴离子向阳极（右侧电极）移动，故从左侧透过离子交换膜进入右侧，D正确；故答案选D。 2．（2026·江苏连云港·三模）一种液流电解池在工作时可以实现海水淡化，并以LiCl形式回收含锂废弃物中的锂元素，其工作原理如图所示。 下列说法正确的是 A．I为阳离子交换膜，III为阴离子交换膜 B．电极b上发生的电极反应式为： C．须在3室中加入海水，电解池工作一段时间后，3室中可以得到淡化海水 D．若海水用NaCl溶液模拟，则每脱除58.5 g NaCl，理论上消耗标准状况下 【答案】D 【解析】该装置为电解池，电极a与外接电源负极相连作阴极，电极反应为；电极b与外接电源正极相连作阳极，发生氧化反应，电极反应为。该电解池工作时可以实现海水淡化，并以形式回收含锂废弃物中的锂元素，电解池中阴离子移向阳极，阳离子移向阴极，阳极有大量，所以阳极的通过离子交换膜Ⅲ向左移动，通过离子交换膜Ⅱ向右移动，在离子交换膜Ⅱ、Ⅲ之间得到，同时要淡化海水，所以离子交换膜Ⅰ、Ⅱ间的阴、阳离子向两侧移动，即通过离子交换膜Ⅰ向左移动，通过离子交换膜Ⅱ向右移动，离子交换膜Ⅰ、Ⅱ间得到淡化的海水，故离子交换膜Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别为阳离子交换膜、阴离子交换膜、阳离子交换膜。A．由分析知，I为阳离子交换膜，通过离子交换膜Ⅰ向左移动；III为阳离子交换膜，通过离子交换膜Ⅲ向左移动，A错误；B．由分析知，电极b与外接电源正极相连作阳极，发生氧化反应，电极反应为，B错误；C．由分析可知，应在2室中加入海水以进行淡化，而3室用于收集，离子浓度会增大，无法得到淡化水，C错误；D．每脱除58.5 g NaCl，电路中转移1 mol电子，根据a电极反应：计算可知，消耗，标准状况下体积为，D正确；故选D。 3．（25-26高二上·江苏·期末）羟基自由基(·OH)是自然界中氧化性仅次于氟的氧化剂，在直流电源的作用下，利用如图所示装置处理含苯酚废水和含甲醛废水(已知：在膜a、b间解离为和)。下列说法错误的是 A．直流电源的右端是正极 B．阳极的电极反应式为： C．每处理9.4 g苯酚，理论上有2.8 mol 透过膜b D．电解质的作用是可以增强溶液的导电能力 【答案】C 【解析】由图可知，M极 得电子生成 ，发生还原反应，为阴极，连接电源负极，N极 失电子生成 ，发生氧化反应，为阳极，连接电源正极。A．由分析可知，N极 失电子生成 ，发生氧化反应，为阳极，连接电源正极，A正确；B．阳极（N极）发生氧化反应， 失电子生成 ，电极反应式为： ，B正确；C．苯酚（ ）被氧化为 ，碳元素平均化合价从 升至 ，苯酚的物质的量为 ，则失去电子总量为 ，理论上有2.8 mol 透过膜a移向阳极区(N)，C错误；D．是强电解质，可提供自由移动的离子，增强溶液导电能力，D正确；故答案选C。 4．（25-26高二下·江苏无锡·期中）电化学处理CO2将其转化为其他化学产品，是一种减缓温室效应并综合利用CO2的方法。回答下列问题： Ⅰ．原电池法：通过“溶解”水中的CO2，以触发电化学反应，有效减少碳的排放，其工作原理如图1所示。 （1）①原电池工作时，电子经导线由___________(填“a→b”或“b→a”)，刚开始b极区的电极反应式为___________。 ②一段时间后，b极区溶液中析出少量固体为___________(填化学式)。 Ⅱ．电解法：电解还原CO2的方法如图2所示，其中电解质溶液为稀硫酸，电极均为惰性电极。 （2）电解池工作时，H+通过阳离子膜移向___________极(填“m”或“n”)。 （3）若阴极还原产物只有C2H4，当阳极区溶液质量减少36 g时，产生C2H4的物质的量为___________。 Ⅲ．中科院研究出首例在室温条件超快传输的氢负离子导体LaHx，以电化学方法制备甲醇，总反应为：CO2+3H2=CH3OH+H2O。 （4）①电极b为电源的___________(填“正极”或“负极”)。 ②生成CH3OH的电极反应式为___________。 【答案】（1）a→b NaHCO3 （2）n （3） （4）正极 【解析】（1）①观察图1，左侧电极a是金属钠（Na），钠是活泼金属，容易失去电子发生氧化反应，因此a极为原电池的负极。右侧电极b是石墨，通入和，并有产生，说明在此处发生还原反应，因此b极为原电池的正极。 在原电池中，电子从负极经外电路流向正极。所以电子由a极流向b极，即 a→b。b 极区发生还原反应。根据图示，反应物有、，产物有和。水得到电子生成，同时转化为，电极反应式可写为：； ②在原电池工作时，负极a失去电子变成，由于中间是钠超离子导体，会从负极区迁移到正极（b极）区。在 b 极区，不断生成，同时有迁入，溶液中和浓度增加，当的浓度达到饱和时，由于其溶解度相对较小，会析出固体。 （2）观察图2，电极m处转化为和，发生氧化反应：，所以电极m是阳极。电极n处通入产生电化学还原产物，发生还原反应，所以电极n是阴极。在电解池中，阳离子向阴极移动。因此，通过阳离子膜从阳极区（m极侧）移向阴极区（n极侧）。 （3）阳极（电极 m）的电极反应式为，阳极区溶液质量的减少包含两部分：一是生成的逸出，二是生成的通过阳离子膜迁移到了阴极区。设阳极反应转移了电子。生成的物质的量为，其质量为，迁移的的物质的量为，其质量为，阳极区溶液减少的总质量为，已知阳极区溶液质量减少36 g，则，解得，即电路中转移了电子，阴极（电极 n）将还原为，中碳的化合价为+4，中碳的化合价为-2，生成1 mol 共转移电子数为 阴极电极反应式为：，根据电子守恒，转移4 mol电子时，产生的物质的量为。 （4）①左侧电极（惰性电极 1）通入的是， 得到电子转化为进入导体，惰性电极1是阴极，右侧电极（惰性电极 2）是阳极，电极b为电源的正极； ②惰性电极2通入，并且有从电解质传导过来。结合 并失去电子生成和，结合电荷守恒和原子守恒，电极反应式为：。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $