第四章 化学反应与电能（5大题型，举一反三题型专练，江苏专用）

学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 第四章化学反应与电能（题型突破举一反三） 题型01电化学装置中的电极名称的判断和电极反应式的书写 典例精析 【典例】D 举一反三 【变式1-1】D 【变式1-2】C 【变式1-3】C 题型02电化学装置中的离子交换膜的作用分析 三 典例精析 【典例2】B 举一反 【变式21】D 【变式2-2】D 【变式23】C 题型03“多池组合”中装置的判断与分析 三典例精析 【典例3】B 举一反三 【变式31】D 【变式3-2】B 【变式3-3】D 题型04电化学的有送计算 1/2 可学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 典例精析 【典例4】C 举一反三 【变式41】D 【变式42】C 【变式43】C 题型05金属的腐蚀与防护 典例精析 【典例5】C 举一反目 【变式51】B 【变式52】A 【变式5-3】C 2/2 第四章 化学反应与电能（题型突破·举一反三） 题型01 电化学装置中的电极名称的判断和电极反应式的书写 题型02 电化学装置中的离子交换膜的作用分析 题型03 “多池组合”中装置的判断与分析 题型04 电化学的有关计算 题型05 金属的腐蚀与防护 ▌题型01 电化学装置中的电极名称的判断和电极反应式的书写 1.定电极名称：先判装置——原电池用"负极/正极"，电解池用"阳极/阴极"；再依反应判断——失电子氧化为负极/阳极，得电子还原为正极/阴极。 2.写反应式：先写化合价变化的物质，标得失电子数守恒；再按介质补H+/OH-/H2O，配平电荷与原子守恒。 3.易错点：介质决定产物（酸性不写OH-、碱性不写H+）；惰性电极不参与反应只导电；写总反应时电子抵消，离子写实际存在形式。 【典例1】（25-26高二上·宁夏吴忠·期末）下列对应的电极反应式中，正确的是 A．向金属制品上镀铜时，与电源正极相连的电极上的电极反应式：Cu2++2e-=Cu B．碱性氢氧燃料电池负极的电极反应式：H2-2e-=2H+ C．用惰性电极电解饱和食盐水时，阴极的电极反应式：2H2O+4e-=4H++O2↑ D．钢铁发生析氢腐蚀时，铁电极的电极反应式：Fe-2e-=Fe2+ 【变式1-1】（25-26高二下·浙江宁波·期中）在25℃、的条件下，通过羟基自由基的氧化途径，实现空气转化为，若向装置中加入少量后，产率显著提高，装置如图所示。下列说法不正确的是 A．电极Ⅱ连接电源正极 B．电极Ⅰ的电极反应： C．电极Ⅰ可能发生电极反应： D．通入(已换算成标准状况)空气，可生成约为0.168mol 【变式1-2】（25-26高二下·陕西西安·期中）电解法处理酸性含铬废水(主要含有)时，常以铁板作阴、阳极，发生电解反应，最终和均以氢氧化物沉淀的形式而除去，下列说法不正确的是 A．阳极反应为 B．电解过程中溶液减小 C．阴极电极反应式主要为： D．电路中每转移12 mol电子，阳极产物最多还原 【变式1-3】（25-26高二上·黑龙江哈尔滨·阶段检测）科研工作者设计了一种用于废弃电极材料再锂化的电化学装置，其示意图如下： 已知：参比电极的作用是确定再锂化为的最优条件，不干扰电极反应。下列说法正确的是 A．电极上发生的反应： B．电极上发生的反应： C．产生标准状况下时，理论上可转化的 D．电解过程中，阳极附近溶液升高 ▌题型02 电化学装置中的离子交换膜的作用分析 阴、阳离子、质子交换膜的判断 种类 允许通过的离子及移动方向 说明 阳离子交换膜 阳离子→移向电解池的阴极或原电池的正极 阴离子和气体不能通过 阴离子交换膜 阴离子→移向电解池的阳极或原电池的负极 阳离子和气体不能通过 质子交换膜 质子→移向电解池的阴极或原电池的正极 只允许H+通过 双极膜（由一张阳膜和一张阴膜复合制成的阴、阳复合膜） 在直流电场的作用下，阴、阳膜复合层间的H2O解离成H+和OH-并分别通过阴膜和阳膜，作为H+和OH-离子源 两极的阴阳离子不通过双极模 【典例2】（25-26高二下·四川眉山·期中）某物理兴趣小组为探究匀强电场中带电离子的受力、定向迁移及隔膜选择透过特性，设计双电极双隔膜实验装置。两极板间加恒定电势差形成稳定电场，电解质溶液中阴、阳离子在电场力作用下发生定向迁移；同时极板与电解液接触界面发生电极氧化还原反应，伴随物质转化与离子浓度变化，如图所示，可以同时处理含CN-的碱性废水，并淡化海水(溶质只有NaCl)。下列说法错误的是 A．交换膜Ⅰ为阴离子交换膜 B．电池工作一段时间后，右室溶液的pH减小 C．a极电极反应式： D．若将含有26 g 的废水完全处理，可除去海水中NaCl的质量为292.5 g 【变式2-1】（25-26高二下·四川泸州·期中）如图为电解饱和食盐水的简易装置，阳离子交换膜只允许阳离子通过，阴离子和气体不能通过。下列说法正确的是 A．电解一段时间后，右侧溶液的减小 B．阳极的电极反应式为 C．电解过程中，通过阳离子交换膜向左侧移动 D．标准状况下，阳极产生气体时，电路中转移0.2 mol电子 【变式2-2】（25-26高二下·四川泸州·期中）碱性镍镉蓄电池可用于航天器，该电池可利用阳光充电，通过充放电过程，满足飞船在光照区和阴影区交替飞行时对能量储存和供给需要。下列说法错误的是 A．放电时，a电极做负极，发生氧化反应 B．飞船由光照区驶入阴影区时电池的能量转换方式：太阳能→化学能→电能 C．飞船进入光照区充电，b极反应式为： D．电池宜采用阴离子交换膜，飞船进入阴影区时，从极区经交换膜向极区迁移 【变式2-3】（25-26高二下·河南郑州·期中）科学家发明了一种生物质燃料电池，工作原理如图所示，以两种不同的多金属氧酸盐(POMs)作电解质溶液，左槽充满POM①和生物质(成分是纤维素)，右槽持续通入氧气，电池在光照下就可以放电。下列说法错误的是 A．左侧电极电势低于右侧电极电势 B．， C．交换膜为质子交换膜，且随着反应进行，交换膜右侧溶液降低 D．消耗生物质的同时，理论上有标准状况下参与反应 ▌题型03 “多池组合”中装置的判断与分析 原电池、电解池、电镀池判定 （1）若无外接电源，可能是原电池，然后根据原电池的形成条件判定； （2）若有外接电源，两极插入电解质溶液中，则可能是电解池或电镀池，当阳极金属与电解质溶液中的金属离子相同则为电镀池； （3）若为无明显外接电源的串联电路，则应利用题中信息找出能发生自发氧化还原反应的装置为原电池。 （4）可充电电池的判断：放电时相当于原电池，负极发生氧化反应，正极发生还原反应；充电时相当于电解池，放电时的正极变为电解池的阳极，与外电源正极相连，负极变为阴极，与外电源负极相连。 【典例3】（25-26高二上·安徽滁州·阶段检测）利用燃料电池电解制备并得到副产物、、，装置如下图所示。下列说法不正确的是 A．a极反应： B．A膜和膜均为阴离子交换膜 C．可用铁电极替换石墨Ⅱ电极 D．a极上通入标况下甲烷，阳极室减少 【变式3-1】（25-26高二上·陕西西安·期末）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，乙中出现沉淀 B．电解过程中N区溶液的pH增大 C．M电极的电极反应式为 D．若N电极消耗16g ，粗铜电极质量减少64g 【变式3-2】（25-26高二下·广西玉林·期末）利用葡萄糖微生物电池(结构如左下图)电解含锰酸性废水可得到，电解装置结构如右下图所示。下列说法正确的是     A．反应过程中，左池电极与右池电极相连 B．在微生物作用下，葡萄糖在负极发生氧化反应 C．微生物电池工作时，电子由极经电解质溶液流向极 D．极电极反应式为： 【变式3-3】（25-26高二上·安徽合肥·期末）某小组设计如图所示装置探究电化学原理(下图为断开，闭合、时的充电原理示意图)。 下列说法正确的是 A．闭合，断开和时，向b极迁移 B．闭合，断开和时，电子从b极经外电路流向c极 C．闭合和，断开时，b极的电极反应式为 D．闭合和，断开时，在d极失去电子，理论上产生(标准状况) ▌题型04 电化学的有关计算 有关电化学计算的三大方法 （1）根据电子守恒计算 用于串联电路中电解池阴阳两极产物、原电池正负两极产物、通过的电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。 （2）根据总反应式计算 先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。 （3）根据关系式计算 根据得失电子守恒关系建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。 如以通过4 mol e－为桥梁可构建如下关系式： (式中M为金属，n为其离子的化合价数值) 【典例4】（25-26高二上·广东汕头·期末）氧化铋()作为镍/铋电池的负极材料，因其理论容量高、易制备而受到广泛关注。如图为该电池的示意图，下列说法正确的是 A．放电时，从电极a移向电极b B．充电时，电子从电源负极→电极a→电解质溶液→电极b→电源正极 C．放电时，电极a发生电极反应为2Bi + 6OH-- 6e- = Bi2O3+ 3H2O D．充电时，电路中转移1mol电子，阳极质量减少17g 【变式4-1】（25-26高二上·福建厦门·期末）烟气中的可用钠碱循环法加以处理，用溶液作为吸收液。当吸收液与反应至降低为6左右时，可将吸收液通入如图所示的电解槽进行再生。当吸收液的升至8左右时再生完毕，可再次使用。25℃时，吸收液的随微粒组成的变化关系见下表，下列说法不正确的是 91∶9 1∶1 9∶91 8.5 6.2 A．电极A接电源负极 B．电极B上发生的反应有： C． D．若在B极区产生了490 g ，则A极区溶液质量增加了230 g 【变式4-2】（25-26高二上·广西柳州·期末）锌-空气二次电池具备高性能、长寿命以及可充电等优点，其原理如图所示。下列说法正确的是 A．充电时b极与直流电源的负极相连 B．充电时a极的电极反应为 C．放电一段时间后，a极区小于b极区 D．放电过程中，消耗时，有通过阴离子交换膜 【变式4-3】（25-26高二下·贵州遵义·期中）锂离子电池具有能量密度高、使用寿命长等优点，某锂离子电池工作原理为，装置如图所示，下列说法正确的是 A．放电时，b极为负极，发生氧化反应 B．放电时，电路中每转移0.2 mol电子，b极质量减少1.4 g C．充电时，a极的电极反应式为 D．充电时，a极接电源正极，b极接电源负极 ▌题型05 金属的腐蚀与防护 1.定腐蚀类型：看环境——干燥/强氧化性环境为化学腐蚀；有水膜、中性或酸性环境多为电化学腐蚀（吸氧腐蚀为主，酸性强则析氢腐蚀）。 2.判电极：原电池中较活泼金属作负极被腐蚀（Fe→Fe2+），较不活泼金属或杂质作正极（吸氧：O2得电子）。 3.防护判断：牺牲阳极法——连接更活泼金属作负极，被保护金属作正极；外加电流法——被保护金属接电源负极作阴极。 4.易错：吸氧腐蚀负极产物Fe2+再被氧化，书写时勿漏O2得电子环节。 【典例5】（25-26高二上·河北秦皇岛·期中）港珠澳大桥的设计使用寿命达120年，施工中对桥体钢构件采用了多种防腐蚀方法。下列分析错误的是 A．防腐蚀原理主要是避免发生反应：2Fe＋O2＋2H2O=2Fe(OH)2 B．钢构件表面喷涂环氧树脂涂层，是为了隔绝空气、水等，防止形成原电池 C．采用外加电流阴极保护法时需直接在钢构件上安装锌块 D．钢构件可采用不锈钢材料以减缓电化学腐蚀 【变式5-1】（25-26高二上·广东广州·阶段检测）将两根铁钉分别缠绕铜丝和锌皮，放入装有琼脂的培养皿中(如下图)，琼脂中含有食盐水和酚酞溶液，下列说法正确的是 A．图A中锌皮附近有气泡产生 B．图A中会出现两处红色 C．图B中铜丝区域发生的电极反应为 D．图B中在铁钉上发生还原反应 【变式5-2】（25-26高二上·安徽阜阳·期中）文物出土前，自然的侵蚀、损坏会破坏其原貌，电化学腐蚀也是破坏文物原貌的重要因素之一。下列出土文物可能涉及电化学腐蚀的是 A．青铜神树 B．太阳神鸟金饰 C．彩陶双连壶 D．骨笛 【变式5-3】（25-26高二上·山西太原·期末）2025年8月26日，备受关注的太原市南中环桥主桥斜拉杆上耳板更换维修工程圆满完成各项施工内容。下列桥梁的防护措施中与金属的腐蚀与防护无关的是 A．采用激光除锈技术 B．栏杆涂刷高性能水性氟碳漆 C．在栏杆上增设交通反光标志 D．通过在低碳钢中加入铜、镍等金属制成耐候钢，使其表面形成一层保护膜 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第四章 化学反应与电能（题型突破·举一反三） 题型01 电化学装置中的电极名称的判断和电极反应式的书写 题型02 电化学装置中的离子交换膜的作用分析 题型03 “多池组合”中装置的判断与分析 题型04 电化学的有关计算 题型05 金属的腐蚀与防护 ▌题型01 电化学装置中的电极名称的判断和电极反应式的书写 1.定电极名称：先判装置——原电池用"负极/正极"，电解池用"阳极/阴极"；再依反应判断——失电子氧化为负极/阳极，得电子还原为正极/阴极。 2.写反应式：先写化合价变化的物质，标得失电子数守恒；再按介质补H+/OH-/H2O，配平电荷与原子守恒。 3.易错点：介质决定产物（酸性不写OH-、碱性不写H+）；惰性电极不参与反应只导电；写总反应时电子抵消，离子写实际存在形式。 【典例1】（25-26高二上·宁夏吴忠·期末）下列对应的电极反应式中，正确的是 A．向金属制品上镀铜时，与电源正极相连的电极上的电极反应式：Cu2++2e-=Cu B．碱性氢氧燃料电池负极的电极反应式：H2-2e-=2H+ C．用惰性电极电解饱和食盐水时，阴极的电极反应式：2H2O+4e-=4H++O2↑ D．钢铁发生析氢腐蚀时，铁电极的电极反应式：Fe-2e-=Fe2+ 【答案】D 【解析】A．向金属制品上镀铜时，与电源正极相连的电极为阳极，应发生氧化反应，反应式为Cu-2e- = Cu2+，A错误；B．碱性氢氧燃料电池负极反应应在碱性环境中进行，反应式为H2 - 2e⁻ + 2OH⁻ = 2H2O，B错误；C．用惰性电极电解饱和食盐水时，阴极为还原反应，应生成氢气（2H2O + 2e⁻ = H2↑ + 2OH⁻），C错误；D．钢铁发生析氢腐蚀时，铁电极为负极，失去电子发生氧化反应：Fe - 2e⁻ = Fe2+，D正确；故选D。 【变式1-1】（25-26高二下·浙江宁波·期中）在25℃、的条件下，通过羟基自由基的氧化途径，实现空气转化为，若向装置中加入少量后，产率显著提高，装置如图所示。下列说法不正确的是 A．电极Ⅱ连接电源正极 B．电极Ⅰ的电极反应： C．电极Ⅰ可能发生电极反应： D．通入(已换算成标准状况)空气，可生成约为0.168mol 【答案】D 【分析】根据图中装置可知，此为电解池装置；电极Ⅱ中水转换为氧气，发生的电极反应式为：，电极Ⅰ为氧气转换为过氧化氢，发生的电极反应式为：，以此进行分析； 【解析】A．由分析可知，电极Ⅱ电极反应：，发生氧化反应，为电解池的阳极，故电极Ⅱ连接电源正极，A正确；B．电极Ⅰ为阴极，电极反应式为：，B正确；C．为该反应的催化剂，被氧化为后，可在阴极(电极Ⅰ)得电子还原为，对应的电极反应式为：，C正确；D．标准状况下空气为，的体积分数约，则；会生成，和在作催化剂时发生，，故生成约为，D错误；故选D。 【变式1-2】（25-26高二下·陕西西安·期中）电解法处理酸性含铬废水(主要含有)时，常以铁板作阴、阳极，发生电解反应，最终和均以氢氧化物沉淀的形式而除去，下列说法不正确的是 A．阳极反应为 B．电解过程中溶液减小 C．阴极电极反应式主要为： D．电路中每转移12 mol电子，阳极产物最多还原 【答案】C 【分析】电解法处理酸性时，常以铁板作阴、阳极，发生电解反应，其中阳极铁失去电子生成亚铁离子，与亚铁离子发生氧化还原反应转化为氢氧化铁和氢氧化铬沉淀而除去，阴极酸性溶液中的氢离子得电子转化为氢气，据此分析解答。 【解析】A．铁板为活性阳极，电解时Fe优先失电子生成Fe2+，阳极反应为，A正确；B．处理过程中与的反应消耗，同时阴极得电子生成也消耗，因此溶液中 减小，B正确；C．与的还原反应发生在溶液中，不属于阴极电极反应，酸性条件下阴极主要反应为，C错误；D．电路中转移12mol电子时，阳极生成6mol ，根据反应关系，6mol 最多还原1mol ，D正确；故选C。 【变式1-3】（25-26高二上·黑龙江哈尔滨·阶段检测）科研工作者设计了一种用于废弃电极材料再锂化的电化学装置，其示意图如下： 已知：参比电极的作用是确定再锂化为的最优条件，不干扰电极反应。下列说法正确的是 A．电极上发生的反应： B．电极上发生的反应： C．产生标准状况下时，理论上可转化的 D．电解过程中，阳极附近溶液升高 【答案】C 【分析】由装置图可知，该装置中有直流电源，为电解池，LixCoO2电极转化为LiCoO2，Co元素化合价由+(4-x)降为+3，得电子发生还原反应，为阴极，电极反应式为，Pt电极为阳极，失电子，发生氧化反应，且产物为O2，说明水参与该电极反应，电极反应式为，据此回答。 【解析】A．由分析可知，Pt电极反应为，A错误；B．由分析可知，LixCoO2电极反应为，B错误；C．由电极反应式可知，产生标准状况下5.6L (即0.25 mol) O2时转移1 mol 电子，每1 mol LixCoO2转化为LiCoO2会转移(1-x) mol 电子，所以每产生0.25 mol O2则对应转化 mol LixCoO2，C正确；D．由阳极电极反应式可知，电解过程中，阳极产生、消耗，酸性增强，则阳极附近pH降低，D错误；故答案选C。 ▌题型02 电化学装置中的离子交换膜的作用分析 阴、阳离子、质子交换膜的判断 种类 允许通过的离子及移动方向 说明 阳离子交换膜 阳离子→移向电解池的阴极或原电池的正极 阴离子和气体不能通过 阴离子交换膜 阴离子→移向电解池的阳极或原电池的负极 阳离子和气体不能通过 质子交换膜 质子→移向电解池的阴极或原电池的正极 只允许H+通过 双极膜（由一张阳膜和一张阴膜复合制成的阴、阳复合膜） 在直流电场的作用下，阴、阳膜复合层间的H2O解离成H+和OH-并分别通过阴膜和阳膜，作为H+和OH-离子源 两极的阴阳离子不通过双极模 【典例2】（25-26高二下·四川眉山·期中）某物理兴趣小组为探究匀强电场中带电离子的受力、定向迁移及隔膜选择透过特性，设计双电极双隔膜实验装置。两极板间加恒定电势差形成稳定电场，电解质溶液中阴、阳离子在电场力作用下发生定向迁移；同时极板与电解液接触界面发生电极氧化还原反应，伴随物质转化与离子浓度变化，如图所示，可以同时处理含CN-的碱性废水，并淡化海水(溶质只有NaCl)。下列说法错误的是 A．交换膜Ⅰ为阴离子交换膜 B．电池工作一段时间后，右室溶液的pH减小 C．a极电极反应式： D．若将含有26 g 的废水完全处理，可除去海水中NaCl的质量为292.5 g 【答案】B 【分析】由图可知，a电极附近的CN-在碱性条件下失去电子生成氮气和碳酸根，电极反应为，a为负极，则b为正极，电极反应为：，该装置要淡化海水，海水中的阴离子需要向负极（a极方向）移动，穿过交换膜Ⅰ进入左室，则交换膜Ⅰ为阴离子交换膜，交换膜II为阳离子交换膜，以此解题； 【解析】A．该装置要淡化海水，海水中的阴离子需要向负极（a极方向）移动，穿过交换膜Ⅰ进入左室，因此交换膜Ⅰ为阴离子交换膜，A正确；B．右室的b电极为正极，电极反应为，消耗稀硫酸中的，同时海水中的会穿过交换膜Ⅱ进入右室平衡电荷，右室浓度降低，溶液pH增大，B错误；C．CN⁻被氧化为和，1mol失去5mol电子（一个C失2e⁻、一个N失3e⁻），碱性环境下配平可得a电极反应：，C正确；D．的物质的量为1mol，根据选项C分析可知，消耗1mol 时转移5mol电子，电路中每转移1mol电子 ，就有迁出海水、迁出海水，即除去，根据电荷守恒可知，可同时处理5molNaCl，其质量为292.5g，D正确；故选B。 【变式2-1】（25-26高二下·四川泸州·期中）如图为电解饱和食盐水的简易装置，阳离子交换膜只允许阳离子通过，阴离子和气体不能通过。下列说法正确的是 A．电解一段时间后，右侧溶液的减小 B．阳极的电极反应式为 C．电解过程中，通过阳离子交换膜向左侧移动 D．标准状况下，阳极产生气体时，电路中转移0.2 mol电子 【答案】D 【分析】电解饱和食盐水时，电解池阳极，发生：2Cl─-2e-=Cl2↑，阴极，发生2H2O+2e-=H2↑+2OH-，电解的总反应：2Cl-+2H2OH2↑+Cl2↑+2OH-；生成的氯气会和氢氧化钠之间反应得到氯化钠和次氯酸钠，但是加上阳离子交换膜可以避开这一反应，据此回答。 【解析】A．右侧为阴极，电极反应生成，且移向右侧生成，溶液增大，A错误；B．阳极发生失电子的氧化反应，电极反应式为，选项所给为阴极反应式，B错误；C．电解池中阳离子向阴极移动，应向右侧(阴极区)移动，C错误；D．标准状况下2.24LCl2的物质的量为0.1mol，根据阳极反应式，生成1molCl2转移2mol电子，故生成0.1molCl2时转移0.2mol电子，D正确；答案选D。 【变式2-2】（25-26高二下·四川泸州·期中）碱性镍镉蓄电池可用于航天器，该电池可利用阳光充电，通过充放电过程，满足飞船在光照区和阴影区交替飞行时对能量储存和供给需要。下列说法错误的是 A．放电时，a电极做负极，发生氧化反应 B．飞船由光照区驶入阴影区时电池的能量转换方式：太阳能→化学能→电能 C．飞船进入光照区充电，b极反应式为： D．电池宜采用阴离子交换膜，飞船进入阴影区时，从极区经交换膜向极区迁移 【答案】D 【解析】A．放电时a极上转化为，元素化合价升高，失电子发生氧化反应，a电极为负极，A正确；B．光照区充电时太阳能转化为化学能储存，驶入阴影区放电时化学能转化为电能，整个过程能量转换为太阳能化学能电能，B正确；C．充电时b极为阳极，失电子发生氧化反应生成，电极反应式为，C正确；D．飞船进入阴影区时为放电过程，原电池中阴离子向负极（a极）迁移，应从b极区向a极区迁移，D错误；因此答案选D。 【变式2-3】（25-26高二下·河南郑州·期中）科学家发明了一种生物质燃料电池，工作原理如图所示，以两种不同的多金属氧酸盐(POMs)作电解质溶液，左槽充满POM①和生物质(成分是纤维素)，右槽持续通入氧气，电池在光照下就可以放电。下列说法错误的是 A．左侧电极电势低于右侧电极电势 B．， C．交换膜为质子交换膜，且随着反应进行，交换膜右侧溶液降低 D．消耗生物质的同时，理论上有标准状况下参与反应 【答案】C 【分析】由电子转移方向可知，左侧为原电池负极，发生失去电子的氧化反应，电极反应为，右侧为正极，电极反应为，据此分析。 【解析】A．由电子转移方向可知，左侧为原电池负极，右侧为正极，左侧电极电势低于右侧电极电势，A正确；B．左槽中纤维素失去电子，发生氧化反应，所以，右槽中氧气得到电子，发生还原反应，所以，B正确；C．由分析可知，负极反应，负极会产生，负极产生的通过交换膜移动到正极，则中间的交换膜为质子交换膜；根据正极反应式为，当电路转移电子时，该反应消耗，有通过质子交换膜进入正极区的溶液中，不变，因此随着反应进行，交换膜右侧溶液保持不变，C错误；D．根据负极反应，列出关系式：，消耗生物质54g，转移8mol的电子；结合正极反应可知，转移的电子，理论上消耗，标准状况下的体积为，D正确；故选C。 ▌题型03 “多池组合”中装置的判断与分析 原电池、电解池、电镀池判定 （1）若无外接电源，可能是原电池，然后根据原电池的形成条件判定； （2）若有外接电源，两极插入电解质溶液中，则可能是电解池或电镀池，当阳极金属与电解质溶液中的金属离子相同则为电镀池； （3）若为无明显外接电源的串联电路，则应利用题中信息找出能发生自发氧化还原反应的装置为原电池。 （4）可充电电池的判断：放电时相当于原电池，负极发生氧化反应，正极发生还原反应；充电时相当于电解池，放电时的正极变为电解池的阳极，与外电源正极相连，负极变为阴极，与外电源负极相连。 【典例3】（25-26高二上·安徽滁州·阶段检测）利用燃料电池电解制备并得到副产物、、，装置如下图所示。下列说法不正确的是 A．a极反应： B．A膜和膜均为阴离子交换膜 C．可用铁电极替换石墨Ⅱ电极 D．a极上通入标况下甲烷，阳极室减少 【答案】B 【解析】A．a极为燃料电池负极，甲烷失去电子并与结合，产生水和，电极反应式书写正确，A正确；B．阳极产物为，反应式为，阴离子不断减少，为平衡电荷并得到产物，阳极向产品室移动，故A膜为阳离子交换膜；阴极产物为和，反应式为，阴离子不断增多，为平衡电荷并消耗原料室中的，原料室中的向阴极移动，故C膜也为阳离子交换膜。A膜和C膜均为阳离子交换膜，B错误；C．石墨Ⅱ电极为阴极，其中的氢氧化钠溶液不与铁单质反应，故可以用铁电极替换石墨，C正确；D．根据电极反应式，1 mol在负极被氧化时，释放8 mol电子，根据电荷守恒，阳极室每向产品室转移1 mol，阳极转移2 mol电子，故1 mol在负极被氧化时，阳极室减少4 mol，标准状况下2.24L物质的量为0.1 mol，故阳极室减少0.4 mol，D正确；故选B。 【变式3-1】（25-26高二上·陕西西安·期末）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，乙中出现沉淀 B．电解过程中N区溶液的pH增大 C．M电极的电极反应式为 D．若N电极消耗16g ，粗铜电极质量减少64g 【答案】D 【分析】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：，乙装置为精炼池，与Y电极相连的粗铜作精炼池的阳极，锌、铁、铜在阳极失去电子发生氧化反应生成金属阳离子，精铜作阴极，铜离子在阴极得到电子发生还原反应生成铜。 【解析】A．电解精炼铜时，粗铜作阳极，应与原电池的正极相连，因此粗铜与Y电极相连。粗铜中的银、金等不易失去电子，会脱落并形成阳极泥，故乙中出现沉淀，A正确；B．N电极为正极，酸性条件下氧气得到电子生成水：反应消耗氢离子，因此N区溶液中氢离子浓度减小，pH增大，B正确；C．M电极为负极，氯乙烯在水分子参与下被氧化为二氧化碳，同时生成氢离子和氯离子：，原子守恒、电荷守恒，C正确；D．N电极消耗氧气的物质的量为：，根据正极反应，转移电子：，若粗铜阳极只有铜发生反应：，则溶解铜的质量为，但粗铜中还含有锌、铁等比铜活泼的金属，它们也可能在阳极失去电子；银、金等杂质则形成阳极泥，因此粗铜电极的质量减少量不能仅根据电子转移数确定，不一定是，D错误；故答案选D。 【变式3-2】（25-26高二下·广西玉林·期末）利用葡萄糖微生物电池(结构如左下图)电解含锰酸性废水可得到，电解装置结构如右下图所示。下列说法正确的是     A．反应过程中，左池电极与右池电极相连 B．在微生物作用下，葡萄糖在负极发生氧化反应 C．微生物电池工作时，电子由极经电解质溶液流向极 D．极电极反应式为： 【答案】B 【分析】左图为微生物燃料电池，A极得电子生成，被还原，因此A为正极，B极葡萄糖失电子生成，被氧化，因此B为负极；右图为电解池，Y极被氧化为（Mn化合价从+2升高到+4），失电子发生氧化反应，因此Y为阳极，电极反应式为，X为阴极，电解池阳极连接原电池正极，阴极连接原电池负极。 【解析】A．左池A极上得电子生成，为正极；右池Y极上转化为失电子，为阳极，阳极应与电源正极（A极）相连，即A与Y相连，A错误；B．左池B极葡萄糖转化为，C元素化合价升高失电子，B为负极，葡萄糖在负极发生氧化反应，B正确；C．电子只能在外电路中移动，不能经过电解质溶液，电解质溶液靠离子定向移动导电，C错误；D．Y极失电子生成，电极反应式应为，D错误；故选B。 【变式3-3】（25-26高二上·安徽合肥·期末）某小组设计如图所示装置探究电化学原理(下图为断开，闭合、时的充电原理示意图)。 下列说法正确的是 A．闭合，断开和时，向b极迁移 B．闭合，断开和时，电子从b极经外电路流向c极 C．闭合和，断开时，b极的电极反应式为 D．闭合和，断开时，在d极失去电子，理论上产生(标准状况) 【答案】D 【解析】A．由图示可知，闭合，断开和时，装置为原电池（放电过程），b极为正极（得电子生成），c极为负极（失电子生成），阴离子（如，电解质溶液为酸性，不含）向负极（c极）移动，A错误；B．由A分析可知，电子应从c极经外电路流向b极移动，B错误；C．由图示及题意可知，断开，闭合和时，该装置为充电过程（电解池），（左室）a极得电子发生还原反应生成，a极为阴极，则b极为阳极，失电子发生氧化反应，b极电极反应式为，C错误；D．由图示及题意可知，断开，闭合和时，该装置为充电过程（电解池），（右室）d极失电子发生氧化反应生成，d极为阳极，电极反应式为，当d极失去电子时，理论上能产生的，标准状况下的体积为，D正确；故选D。 ▌题型04 电化学的有关计算 有关电化学计算的三大方法 （1）根据电子守恒计算 用于串联电路中电解池阴阳两极产物、原电池正负两极产物、通过的电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。 （2）根据总反应式计算 先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。 （3）根据关系式计算 根据得失电子守恒关系建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。 如以通过4 mol e－为桥梁可构建如下关系式： (式中M为金属，n为其离子的化合价数值) 【典例4】（25-26高二上·广东汕头·期末）氧化铋()作为镍/铋电池的负极材料，因其理论容量高、易制备而受到广泛关注。如图为该电池的示意图，下列说法正确的是 A．放电时，从电极a移向电极b B．充电时，电子从电源负极→电极a→电解质溶液→电极b→电源正极 C．放电时，电极a发生电极反应为2Bi + 6OH-- 6e- = Bi2O3+ 3H2O D．充电时，电路中转移1mol电子，阳极质量减少17g 【答案】C 【解析】A．放电时为原电池，电极a为负极，原电池中阴离子向负极移动，应从电极b移向电极a，A错误；B．电子只能在导体中传导，无法通过电解质溶液，该路径描述错误，B错误；C．放电时电极a为负极，失电子被氧化为，碱性条件下配平可得电极反应为，C正确；D．充电时电极b为阳极，电极反应为，每转移电子，阳极结合，质量增加，D错误；故答案选C。 【变式4-1】（25-26高二上·福建厦门·期末）烟气中的可用钠碱循环法加以处理，用溶液作为吸收液。当吸收液与反应至降低为6左右时，可将吸收液通入如图所示的电解槽进行再生。当吸收液的升至8左右时再生完毕，可再次使用。25℃时，吸收液的随微粒组成的变化关系见下表，下列说法不正确的是 91∶9 1∶1 9∶91 8.5 6.2 A．电极A接电源负极 B．电极B上发生的反应有： C． D．若在B极区产生了490 g ，则A极区溶液质量增加了230 g 【答案】D 【分析】这是一个电解池装置，根据图中溶液离子移动方向可以确定电极A是阴极，应该连接电源的负极，电极B是阳极，应该连接电源的正极。电极A上的电极反应式为：，电极B上的电极反应式为：、，据此作答。 【解析】A．根据分析可知电极A是阴极，应该连接电源的负极，A正确；B．电极B上的电极反应式有：、，B正确；C．由于混合液中存在平衡：，则有，依据表格信息可求出，当时，则有，则pH大于7，C正确；D．已知电极B上的电极反应式为：、，若产生硫酸分子490 g，即5 mol，则转移电子共10 mol，对于电极A：，产生5 mol氢气离开A极区，同时有10 mol钠离子进入A极区，因此质量变化为：23×10-5×2=220 g，D错误；故选D。 【变式4-2】（25-26高二上·广西柳州·期末）锌-空气二次电池具备高性能、长寿命以及可充电等优点，其原理如图所示。下列说法正确的是 A．充电时b极与直流电源的负极相连 B．充电时a极的电极反应为 C．放电一段时间后，a极区小于b极区 D．放电过程中，消耗时，有通过阴离子交换膜 【答案】C 【分析】根据反应的自发性，活泼金属电池中金属往往作负极，故锌在负极放电，电极反应式为，氧气在正极放电，电极反应式为； 【解析】A．充电时，原正极b极为电解池的阳极，应与直流电源正极相连，A错误；B．充电时a极为阴极，电解液为碱性溶液，电极反应中不能出现，正确反应为，B错误；C．放电时，a极（负极）反应为，消耗；b极（正极）反应为，生成；通过阴离子交换膜从b极区迁移到a极区，转移等量电子时，a极消耗的多于迁移进来的，a极区降低，b极区基本不变，故a极区小于b极区，C正确；D．未说明处于标准状况，无法确定的物质的量，无法计算迁移的的量，D错误；故选C。 【变式4-3】（25-26高二下·贵州遵义·期中）锂离子电池具有能量密度高、使用寿命长等优点，某锂离子电池工作原理为，装置如图所示，下列说法正确的是 A．放电时，b极为负极，发生氧化反应 B．放电时，电路中每转移0.2 mol电子，b极质量减少1.4 g C．充电时，a极的电极反应式为 D．充电时，a极接电源正极，b极接电源负极 【答案】C 【分析】根据总反应和原电池工作原理，先判断放电时的电极性质： 放电时，Fe发生失电子的氧化反应，发生得电子的还原反应；原电池中阳离子向正极移动，因此放电时a电极为负极，b电极为正极，图中移向b电极。结合二次电池“充电时，放电时的负极变阴极、正极变阳极，充电时阴极接负极、阳极接正极”的规律分析选项： 【解析】A．放电时b电极是正极，发生还原反应，A错误；B．放电时正极b的反应为，每转移电子，b电极结合，质量增加，B错误；C．充电时a为阴极，发生还原反应，得电子被还原为Fe，电极反应式为，C正确；D．充电时，原负极（a电极）接电源负极，原正极（b电极）接电源正极，D错误；故选C。 ▌题型05 金属的腐蚀与防护 1.定腐蚀类型：看环境——干燥/强氧化性环境为化学腐蚀；有水膜、中性或酸性环境多为电化学腐蚀（吸氧腐蚀为主，酸性强则析氢腐蚀）。 2.判电极：原电池中较活泼金属作负极被腐蚀（Fe→Fe2+），较不活泼金属或杂质作正极（吸氧：O2得电子）。 3.防护判断：牺牲阳极法——连接更活泼金属作负极，被保护金属作正极；外加电流法——被保护金属接电源负极作阴极。 4.易错：吸氧腐蚀负极产物Fe2+再被氧化，书写时勿漏O2得电子环节。 【典例5】（25-26高二上·河北秦皇岛·期中）港珠澳大桥的设计使用寿命达120年，施工中对桥体钢构件采用了多种防腐蚀方法。下列分析错误的是 A．防腐蚀原理主要是避免发生反应：2Fe＋O2＋2H2O=2Fe(OH)2 B．钢构件表面喷涂环氧树脂涂层，是为了隔绝空气、水等，防止形成原电池 C．采用外加电流阴极保护法时需直接在钢构件上安装锌块 D．钢构件可采用不锈钢材料以减缓电化学腐蚀 【答案】C 【解析】A．防腐蚀原理是避免钢铁发生吸氧腐蚀，总反应为2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2，A正确；B．环氧树脂涂层隔绝空气和水，防止形成原电池，B正确；C．外加电流阴极保护法需通过外部电源使钢构件成为阴极，无需安装锌块（锌块用于牺牲阳极法），C错误；D．不锈钢通过合金化增强抗腐蚀能力，D正确；故答案为C。 【变式5-1】（25-26高二上·广东广州·阶段检测）将两根铁钉分别缠绕铜丝和锌皮，放入装有琼脂的培养皿中(如下图)，琼脂中含有食盐水和酚酞溶液，下列说法正确的是 A．图A中锌皮附近有气泡产生 B．图A中会出现两处红色 C．图B中铜丝区域发生的电极反应为 D．图B中在铁钉上发生还原反应 【答案】B 【解析】A．图A中锌比铁活泼，锌皮为负极，发生氧化反应：，无气泡产生；正极（铁钉）发生还原反应（吸氧或析氢），气泡若产生应在铁钉附近，锌皮附近无气泡，A错误；B．图A中锌为负极，铁钉为正极。在正极（铁钉）上发生反应 ，导致铁钉附近区域酚酞变红。产生的会向负极（锌皮）迁移，使锌皮附近区域也变为红色，故会出现两处红色，B正确；C．图B中铁钉与铜丝形成原电池，Fe比Cu活泼，Fe为负极（），Cu为正极。中性食盐水环境下，正极（铜丝）发生吸氧腐蚀：，C错误；D．图B中铁钉为负极，发生氧化反应（），而非还原反应，D错误；故答案选B。 【变式5-2】（25-26高二上·安徽阜阳·期中）文物出土前，自然的侵蚀、损坏会破坏其原貌，电化学腐蚀也是破坏文物原貌的重要因素之一。下列出土文物可能涉及电化学腐蚀的是 A．青铜神树 B．太阳神鸟金饰 C．彩陶双连壶 D．骨笛 【答案】A 【解析】A．青铜神树由青铜（铜锡合金）制成，在潮湿环境中易形成电解质溶液，不同金属间构成微电池，发生电化学腐蚀，A符合题意；B．太阳神鸟金饰由金制成，金是化学性质很稳定的单一金属，自身难以构成原电池发生电化学腐蚀，B不符合题意；C．彩陶双连壶为陶瓷制品，属于非金属材料，无法形成电化学腐蚀，C不符合题意；D．骨笛主要成分为钙质和有机质，属于非金属，腐蚀属于化学或生物降解，D不符合题意；故选A。 【变式5-3】（25-26高二上·山西太原·期末）2025年8月26日，备受关注的太原市南中环桥主桥斜拉杆上耳板更换维修工程圆满完成各项施工内容。下列桥梁的防护措施中与金属的腐蚀与防护无关的是 A．采用激光除锈技术 B．栏杆涂刷高性能水性氟碳漆 C．在栏杆上增设交通反光标志 D．通过在低碳钢中加入铜、镍等金属制成耐候钢，使其表面形成一层保护膜 【答案】C 【解析】A. 采用激光除锈技术，这是去除金属表面锈蚀的维护措施，直接与金属腐蚀防护相关，A不符合题意；B. 栏杆涂刷高性能水性氟碳漆，通过涂层隔离金属与腐蚀环境，防止腐蚀，B不符合题意；C. 在栏杆上增设交通反光标志，这是为提高交通安全而设置的视觉辅助措施，不涉及金属腐蚀防护机制，C符合题意；D. 通过在低碳钢中加入铜、镍等金属制成耐候钢，使其表面形成保护膜，这是合金化防护方法，用于抵抗大气腐蚀，D不符合题意；答案选C。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $