课标III卷B版高考二轮总复习化学专题十一电化学完美课件PPT

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专题十一　电化学
高考化学 (课标Ⅲ专用)
A组　统一命题·课标卷题组考点一　原电池的工作原理及金属的电化学腐蚀与防护1.(2018课标Ⅲ,11,6分)一种可充电锂—空气电池如图所示。当电池放电时,O2与Li+在多孔碳材料电极处生成Li2O2-x(x=0或1)。下列说法正确的是 (　　) A.放电时,多孔碳材料电极为负极B.放电时,外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极C.充电时,电解质溶液中Li+向多孔碳材料区迁移
D.充电时,电池总反应为Li2O2-x  2Li+(1- )O2↑
答案    D　本题考查原电池原理和电解原理的综合运用。A项,依据题意和可充电电池装置图判断出,放电时锂电极作负极,多孔碳材料电极作正极,错误;B项,在原电池中,外电路电子由负极流向正极,即放电时,外电路电子由锂电极流向多孔碳材料电极,错误;C项,充电时,电解质溶液中的阳离子向阴极区迁移,即Li+向锂电极区迁移,错误;D项,充电时,Li+在阴极区得到电子生成Li,阳极区生成O2,即电池总反应为Li2O2-x  2Li+(1- )O2↑,正确。
方法技巧    可充电电池的工作原理①可充电电池中,放电过程用原电池原理分析,充电过程用电解原理分析;②分析电化学问题时,先判断出电极,然后根据工作原理分析。
2.(2018课标Ⅱ,12,6分)我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na-CO2二次电池。将Na-ClO4溶于有机溶剂作为电解液,钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料,电池的总反应为:3CO2+4Na 2Na2CO3+C。下列说法错误的是 (　　) A.放电时,Cl 向负极移动B.充电时释放CO2,放电时吸收CO2C.放电时,正极反应为:3CO2+4e- 2C +CD.充电时,正极反应为:Na++e- Na
答案    D　本题考查二次电池的工作原理。放电时,负极反应为:4Na-4e- 4Na+,正极反应为3CO2+4e- C+2C ;Na+移向正极,C 、Cl 移向负极,A、C正确;充电过程与放电过程相反,B正确;充电时,阳极反应为2C +C-4e- 3CO2↑,D错误。
规律总结    二次电池充、放电的电极判断二次电池充电时,“正接正、负接负”;放电时的正极为充电时的阳极;放电时的负极为充电时的阴极。
3.(2017课标Ⅲ,11,6分)全固态锂硫电池能量密度高、成本低,其工作原理如图所示,其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料,电池反应为:16Li+xS8  8Li2Sx(2≤x≤8)。下列说法错误的是 (　　) A.电池工作时,正极可发生反应:2Li2S6+2Li++2e-  3Li2S4B.电池工作时,外电路中流过0.02 mol电子,负极材料减重0.14 gC.石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性
D.电池充电时间越长,电池中Li2S2的量越多
答案    D　电池工作时为原电池,电池内部阳离子向正极移动,根据图示中Li+移动方向可知,电极a为正极,依次发生S8→Li2S8→Li2S6→Li2S4→Li2S2的转化,A正确;电池工作时负极反应式为Li-e-  Li+,当转移0.02 mol电子时,负极消耗的Li的物质的量为0.02 mol,质量为0.14 g,B正确;石墨烯具有导电性,可以提高电极a的导电能力,C正确;电池充电时为电解池,此时Li2S2的量越来越少,D错误。
思路分析　结合反应原理,根据元素化合价的变化,判断放电时的正、负极,再结合电解质的性质书写电极反应式。
4.(2017课标Ⅰ,11,6分)支撑海港码头基础的钢管桩,常用外加电流的阴极保护法进行防腐,工作原理如图所示,其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是 (　　)
A.通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零B.通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩C.高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流D.通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整
答案    C　本题考查外加电流的阴极保护法。将被保护的金属(钢管桩)与电源的负极相连,防止钢管桩被腐蚀,故其表面腐蚀电流接近于零,A项正确;高硅铸铁为惰性辅助阳极,阳极上发生氧化反应,失去电子,电子从高硅铸铁流向钢管桩,B项正确;高硅铸铁为惰性辅助阳极,只是用于传递电流,故阳极材料不损耗,C项错误;金属的腐蚀受环境的影响,故通入的电流要根据环境条件的变化及时进行调整,D项正确。
审题技巧　本题易因忽视高硅铸铁为惰性辅助阳极而导致出错。通常除金、铂以外的金属作为阳极材料,是活性电极,优先于溶液中的粒子放电,且起到导电作用。此题指出惰性辅助阳极,“惰性”说明在此条件下铁不放电,只是起导电作用(辅助)。做题时,应“具体问题具体分析”,不能一味地“按章办事”。
5.(2016课标Ⅱ,11,6分)Mg-AgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述 的是 (　　)A.负极反应式为Mg-2e-  Mg2+B.正极反应式为Ag++e-  AgC.电池放电时Cl-由正极向负极迁移D.负极会发生副反应Mg+2H2O  Mg(OH)2+H2↑
答案    B　Mg-AgCl电池中,Mg为负极,AgCl为正极,故正极反应式为AgCl+e-  Ag+Cl-,B项错误。
6.(2016课标Ⅲ,11,6分)锌—空气燃料电池可用作电动车动力电源,电池的电解质溶液为KOH溶液,反应为2Zn+O2+4OH-+2H2O  2Zn(OH 。下列说法正确的是 (　　)A.充电时,电解质溶液中K+向阳极移动B.充电时,电解质溶液中c(OH-)逐渐减小C.放电时,负极反应为:Zn+4OH--2e-  Zn(OH D.放电时,电路中通过2 mol电子,消耗氧气22.4 L(标准状况)
答案    C　充电时为电解池,溶液中的阳离子向阴极移动,发生的反应为2Zn(OH   2Zn+O2↑+4OH-+2H2O,电解质溶液中c(OH-)增大,故A项、B项均错误;放电时负极反应为Zn+4OH--2e-  Zn(OH ,故C项正确;每消耗1 mol O2,电路中通过4 mol电子,故D项错误。
思路分析　根据原电池及电解池的工作原理分析判断。
知识拓展　1. 
2.失电子 
3.原电池充电时:正极接电源正极,电池正极变阳极。
7.(2015课标Ⅰ,11,6分,0.588)微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置,其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法 的是 (　　) A.正极反应中有CO2生成B.微生物促进了反应中电子的转移C.质子通过交换膜从负极区移向正极区
D.电池总反应为C6H12O6+6O2  6CO2+6H2O
答案    A　根据微生物电池工作原理示意图可知:C6H12O6在负极上发生氧化反应,电极反应式为C6H12O6-24e-+6H2O  6CO2↑+24H+;O2在正极上发生还原反应,电极反应式为6O2+24e-+24H+  12H2O。负极有CO2生成,A项错误;B项,微生物促进了反应中电子的转移,正确;C项,质子通过交换膜从负极区移向正极区,正确;D项,电池总反应为C6H12O6+6O2  6CO2+6H2O,正确。
思路分析    由题干信息可知该装置为原电池,再结合该电池工作原理示意图可知左侧电极为负极,右侧电极为正极。
8.(2015课标Ⅱ,26,14分,0.182)酸性锌锰干电池是一种一次性电池,外壳为金属锌,中间是碳棒,其周围是由碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等组成的糊状填充物。该电池放电过程产生MnOOH。回收处理该废电池可得到多种化工原料。有关数据如下表所示:溶解度/(g/100 g水)
回答下列问题:(1)该电池的正极反应式为　　　　　　　　　　　    ,电池反应的离子方程式为    。(2)维持电流强度为0.5 A,电池工作5分钟,理论上消耗锌　　　    g。(已知F=96 500 C·mol-1)(3)废电池糊状填充物加水处理后,过滤,滤液中主要有ZnCl2和NH4Cl,二者可通过　　　　    　　　　    分离回收;滤渣的主要成分是MnO2、　　　    和　　　    ,欲从中得到较纯的MnO2,最简便的方法为　　　　　    ,其原理是　　　　　　　　　　　　　　　　　　         。(4)用废电池的锌皮制备ZnSO4·7H2O的过程中,需除去锌皮中的少量杂质铁,其方法是:加稀H2SO4和H2O2溶解,铁变为　　　    ,加碱调节至pH为　　　    时,铁刚好沉淀完全(离子浓度小于1×10-5 mol·L-1时,即可认为该离子沉淀完全);继续加碱至pH为　　　    时,锌开始沉淀(假定Zn2+浓度为0.1 mol·L-1)。若上述过程不加H2O2后果是　　　　　　　    ,原因是　　　　　　    　　　　　　    。
答案　(14分)(1)MnO2+H++e-  MnOOH2MnO2+Zn+2H+  2MnOOH+Zn2+(每空1分,共2分)[注:式中Zn2+可写为Zn(NH3 、Zn(NH3)2Cl2等,H+可写为N ](2)0.05(2分)(3)加热浓缩、冷却结晶　碳粉　MnOOH　空气中加热碳粉转变为CO2,MnOOH氧化为MnO2(每空1分,共5分)(4)Fe3+　2.7　6　Zn2+和Fe2+分离不开　Fe(OH)2和Zn(OH)2的Ksp相近(每空1分,共5分)
解析　(1)该电池为酸性锌锰干电池,电极反应式为负极:Zn-2e-  Zn2+,正极:2MnO2+2e-+2H+  2MnOOH。(2)电量Q=It=0.5 A×5×60 s=150 C,则m(Zn)= ×65 g·mol-1=0.05 g。(3)由表格中信息可知,ZnCl2的溶解度受温度影响较大,NH4Cl的溶解度受温度影响较小,故可通过加热浓缩、冷却结晶的方法分离。(4)Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)×c3(OH-)=1×10-5×c3(OH-)=1×10-39,c(OH-)=10-11.3mol·L-1,pOH=11.3,则pH=2.7。Ksp[Zn(OH)2]=c(Zn2+)×c2(OH-)=0.1×c2(OH-)=1×10-17,c(OH-)=10-8 mol·L-1,pOH=8,则pH=6。因Zn(OH)2和Fe(OH)2的Ksp接近,若不用H2O2将Fe2+氧化为Fe3+,沉淀Zn2+时,Fe2+也可转化为Fe(OH)2沉淀,而使制得的ZnSO4·7H2O不纯净。
审题技巧　题目给出相关物质的Ksp,说明在分离除杂的过程中,可以利用溶解性,采用调节pH的方法将杂质成分除去。
疑难突破　除去Fe元素的基本思路是先将其氧化成Fe3+,然后采用调节pH的方式,将Fe3+转化成沉淀而过滤除去。
考点二　电解原理及其应用1.(2018课标Ⅰ,13,6分)最近我国科学家设计了一种CO2+H2S协同转化装置,实现对天然气中CO2和H2S的高效去除。示意图如下图所示,其中电极分别为ZnO@石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯,石墨烯电极区发生反应为:①EDTA-Fe2+-e-  EDTA-Fe3+②2EDTA-Fe3++H2S  2H++S+2EDTA-Fe2+ 该装置工作时,下列叙述错误的是 (　　)
A.阴极的电极反应:CO2+2H++2e-  CO+H2OB.协同转化总反应:CO2+H2S  CO+H2O+SC.石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低D.若采用Fe3+/Fe2+取代EDTA-Fe3+/EDTA-Fe2+,溶液需为酸性
答案    C　本题考查电解原理的应用。由石墨烯电极区反应①可知该极发生氧化反应,为阳极,则ZnO@石墨烯为阴极。阴极的电极反应为:CO2+2H++2e-  CO+H2O,A正确;装置工作时涉及三个反应,Fe2+与Fe3+的转化循环进行,总反应为CO2与H2S之间的反应,根据得失电子守恒可知总反应为:CO2+H2S  CO+H2O+S,B正确;石墨烯与电源正极相连,ZnO@石墨烯与电源负极相连,故石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的高,C错误;Fe2+、Fe3+均在酸性环境中稳定存在,D正确。
审题技巧    解题的关键是电极名称的确定。如本题中CO2→CO为还原反应——阴极,Fe2+→Fe3+为氧化反应——阳极。
2.(2017课标Ⅱ,11,6分)用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜,电解质溶液一般为H2SO4-H2C2O4混合溶液。下列叙述错误的是 (　　)A.待加工铝质工件为阳极B.可选用不锈钢网作为阴极C.阴极的电极反应式为:Al3++3e- AlD.硫酸根离子在电解过程中向阳极移动
答案    C　本题考查电解原理的应用。 → O3发生氧化反应,故铝质工件为阳极,A正确;阴极材料应为金属或导电的非金属,B正确;电解质溶液中含有大量H+,故阴极的电极反应式为2H++2e-  H2↑,C不正确;在电解池中,阴离子移向阳极,D正确。
知识拓展　电解原理的应用
1.电解原理在“金属防腐”中的应用。如:外加电流的阴极保护法。
2.电解原理在“物质制备”中的应用。如:尿素[CO(NH2)2]制氢气。
3.电解原理在“环境治理”中的应用。如:用电解法消除CN-。
3.(2016课标Ⅰ,11,6分)三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示,采用惰性电极,ab、cd均为离子交换膜,在直流电场的作用下,两膜中间的Na+和S 可通过离子交换膜,而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。 下列叙述正确的是 (　　)A.通电后中间隔室的S 离子向正极迁移,正极区溶液pH增大B.该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品
C.负极反应为2H2O-4e-  O2+4H+,负极区溶液pH降低D.当电路中通过1 mol电子的电量时,会有0.5 mol的O2生成
答案    B　负极区(阴极)电极反应为:4H++4e-  2H2↑,正极区(阳极)电极反应为:4OH--4e-  2H2O+O2↑。A项,通电后S 向正极移动,正极区OH-放电,溶液酸性增强,pH减小;C项,负极反应为4H++4e-  2H2↑,溶液pH增大;D项,当电路中通过1 mol电子的电量时,会有0.25 mol O2生成。
知识拓展    ①阳离子交换膜(以电解饱和NaCl溶液为例),只允许阳离子(Na+)通过,而阻止阴离子(Cl-、OH-)和分子(Cl2)通过,这样既能防止H2和Cl2混合爆炸,又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO。②电解或电镀时,电极质量减小的电极必为阳极;电极质量增大的电极必为阴极,即溶液中的金属阳离子得电子变成金属吸附在阴极上。
4.(2014课标Ⅱ,12,6分,0.347)2013年3月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系。下列叙述错误的是 (　　) A.a为电池的正极B.电池充电反应为LiMn2O4  Li1-xMn2O4+xLiC.放电时,a极锂的化合价发生变化D.放电时,溶液中Li+从b向a迁移
答案    C　由图可知,b极(Li电极)为负极,a极为正极,放电时,Li+从负极(b)向正极(a)迁移,A项、D项正确;该电池放电时,负极:xLi-xe-  xLi+,正极:Li1-xMn2O4+xLi++xe-  LiMn2O4,a极Mn元素的化合价发生变化,C项错误;由放电反应可得充电时的反应,B项正确。
解题技巧    首先根据原电池原理结合题给信息准确判断电池的正、负极;然后理清两极上的电极反应式及电池反应;最后结合选项进行作答。
5.(2018课标Ⅰ,27,14分)焦亚硫酸钠(Na2S2O5)在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛。回答下列问题:(1)生产Na2S2O5,通常是由NaHSO3过饱和溶液经结晶脱水制得。写出该过程的化学方程式    　　　　　　　　　　　　　　　　　　　    。(2)利用烟道气中的SO2生产Na2S2O5的工艺为: ①pH=4.1时,Ⅰ中为　　　　　    溶液(写化学式)。②工艺中加入Na2CO3固体、并再次充入SO2的目的是　　　　　　　　　　    。(3)制备Na2S2O5也可采用三室膜电解技术,装置如图所示,其中SO2碱吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。阳极的电极反应式为　　　　　　　　　　　    。电解后,　　　    室的NaHSO3浓度增加。将该室溶液进行结晶脱水,可得到Na2S2O5。
 (4)Na2S2O5可用作食品的抗氧化剂。在测定某葡萄酒中Na2S2O5残留量时,取50.00 mL葡萄酒样品,用0.010 00 mol·L-1的碘标准液滴定至终点,消耗10.00 mL。滴定反应的离子方程式为　    　　　　　　　　　　　　　　    ,该样品中Na2S2O5的残留量为　　    g·L-1(以SO2计)。
答案　(1)2NaHSO3  Na2S2O5+H2O(2)①NaHSO3　②得到NaHSO3过饱和溶液(3)2H2O-4e-  O2↑+4H+　a(4)S2 +2I2+3H2O  2S +4I-+6H+　0.128
解析　本题考查工艺流程、电解原理的应用、氧化还原滴定与计算。(1)NaHSO3与Na2S2O5中硫元素化合价均为+4价,根据观察法配平反应方程式:2NaHSO3  Na2S2O5+H2O。(2)①Ⅰ中所得溶液的pH=4.1,硫元素的存在形式应为HS ,故Ⅰ中为NaHSO3溶液。②过程Ⅱ是利用Na2CO3与NaHSO3反应转化为Na2SO3,过程Ⅲ利用SO2与Na2SO3反应生成NaH-SO3:Na2SO3+SO2+H2O  2NaHSO3,制得高浓度的NaHSO3,更有利于Na2S2O5的制备。(3)根据装置图可知左侧为阳极,溶质为H2SO4,实际放电的是水电离出的OH-,电极反应式为2H2O-4e-  O2↑+4H+。电解过程中,阳离子(H+)向右侧移动,则a室中S +H+  HS ,NaHSO3浓度增大。(4)Na2S2O5作食品的抗氧化剂,则具有强还原性,被氧化为S ;S2   2S ,I2  2I-,依据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒可配平反应的离子方程式:S2 +2I2+3H2O  2S +4I-+6H+。根据滴定反应的离子方程式及硫原子守恒可得如下关系式:
64 g　　 1 molm(SO2)　　 0.010 00 mol·L-1×0.010 00 Lm(SO2)=6.4×10-3g则样品中Na2S2O5的残留量为 =0.128 g·L-1。
2SO2　~　S2 　~　2I2
方法技巧    守恒法在此题中应用较多。如第(4)问中S2 与I2反应的方程式要利用得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒配平。
考点一　原电池的工作原理及金属的电化学腐蚀与防护1.(2018北京理综,12,6分)验证牺牲阳极的阴极保护法,实验如下(烧杯内均为经过酸化的3%NaCl溶液)。
B组　自主命题·省(区、市)卷题组
下列说法不正确的是 (　　)A.对比②③,可以判定Zn保护了FeB.对比①②,K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化C.验证Zn保护Fe时不能用①的方法D.将Zn换成Cu,用①的方法可判断Fe比Cu活泼
答案    D　本题考查原电池的原理、Fe2+的检验等知识。在①中,若将Zn换成Cu,此时Fe作负极,其周围必然会出现Fe2+,Fe2+遇K3[Fe(CN)6]会出现蓝色沉淀,与原来①的实验现象相同,也就是说,在①中无论与Fe连接的金属活动性如何,实验现象都是一样的,所以用①的方法无法判断Fe与Cu的活泼性强弱。
规律方法    做对比实验时,一定要弄清哪些实验条件是相同的,哪些是变化的。
2.(2017江苏单科,12,4分)下列说法正确的是 (　　)A.反应N2(g)+3H2(g)  2NH3(g)的ΔH0B.地下钢铁管道用导线连接锌块可以减缓管道的腐蚀C.常温下,Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12,pH=10的含Mg2+溶液中,c(Mg2+)≤5.6×10-4 mol·L-1D.常温常压下,锌与稀H2SO4反应生成11.2 L H2,反应中转移的电子数为6.02×1023
答案    BC　本题考查ΔH与ΔS的判断、金属防腐、与Ksp有关的计算、气体摩尔体积的应用。N2(g)+3H2(g)  2NH3(g)的ΔHOH-,故阳极Cl-先放电:2Cl--2e- Cl2↑,电解反应总方程式发生改变,D错误。
10.(2017广西南宁二中2月月考,11)CuI是一种不溶于水的白色固体,它可由反应2Cu2++4I- 2CuI↓+I2而得到。现以石墨为阴极,以Cu为阳极电解KI溶液,通电前向电解液中加入少量酚酞和淀粉溶液。电解开始不久阴极区溶液呈红色,而阳极区溶液呈蓝色,对这些现象的正确解释是 (　　)①阴极2I--2e- I2,I2遇淀粉变蓝②阳极2H2O-4e- O2↑+4H+,O2将I-氧化为I2,I2遇淀粉变蓝 ③阴极2H2O+2e- H2↑+2OH-,使c(OH-)>c(H+)④阳极2Cu-4e-+4I- 2CuI+I2,I2遇淀粉变蓝A.①②　　B.①③　　C.①④　　D.③④
答案    D　以石墨为阴极,以Cu为阳极电解KI溶液,通电后,溶液中的H+、K+移向阴极,而H+的氧化性强于K+,所以H+得电子被还原,电极反应式为2H2O+2e- H2↑+2OH-,破坏了水的电离平衡,使c(OH-)>c(H+),酚酞溶液变红;I-和OH-移向阳极,而失电子能力Cu>I->OH-,故Cu失电子产生Cu2+,阳极发生反应:Cu-2e- Cu2+,又由信息可知同时又发生反应2Cu2++4I- 2CuI↓+I2,I2遇淀粉变蓝,有白色CuI沉淀生成。根据以上分析可知③、④正确,①、②错误。
1.(2018贵州黔东南州高三一模,12)二甲醚(CH3OCH3)燃料电池的工作原理如下图所示。下列有关叙述中正确的是 (　　) A.该装置能实现化学能100%转化为电能B.电子移动方向为:a极→b极→质子交换膜→a极C.a电极的电极反应式为:CH3OCH3+3H2O-12e- 2CO2+12H+D.当b电极消耗22.4 L O2时,有4 mol H+通过质子交换膜
B组　2016—2018年高考模拟·综合题组时间:15分钟　　分值:45分选择题(每小题5分,共45分)
答案    C　该装置不能实现化学能100%转化为电能,故A错误;电子不在溶液中移动,故B错误;该燃料电池中通入燃料的电极为负极,负极上燃料失电子,故a极电极反应式为:CH3OCH3+3H2O-12e- 2CO2+12H+,故C正确;D项没有说明在标准状况下,不能判断,故D错误。
思路分析    燃料电池中通入燃料的电极为负极,负极上二甲醚失电子生成二氧化碳和氢离子,则负极的电极反应式为:CH3OCH3+3H2O-12e- 2CO2+12H+,通入氧气的一极为正极,即b电极为正极;溶液中阳离子向正极移动。
易错警示　电子不在溶液中移动,电解质溶液能导电是由于离子的定向移动。
2.(2018广西南宁高三3月适应性测试,11)一种Cu-Li 可充电电池的工作原理如图所示,其中非水系电解液和水系电解液被锂离子固体电解质陶瓷片(LISICON)隔开。下列说法中正确的是　     (　　) A.陶瓷片允许水分子通过B.电池放电时,N极上发生氧化反应C.电池充电时,接线柱B应与外接直流电源的负极相连D.电池充电时,阴极反应为Li++e- Li
答案    D　Li能与水发生反应,则陶瓷片不允许水分子通过,A错误;根据题图知,放电时,M极产生Li+,Cu2+向N极移动,故N极为正极,发生还原反应,B错误;电池充电时,接线柱B应与外接直流电源的正极相连,C错误;根据装置图,充电时,Li+向M极移动,即阴极反应式为Li++e- Li,D正确。
解题策略    解决电化学问题时,一定注意分析该装置是原电池还是电解池,根据其工作原理,判断正、负极(或阴、阳极)。
易错警示　根据电池的设计原理,应避免Li与水反应。
3.(2018四川成都二诊,11)最近浙江大学成功研制出具有较高能量密度的新型铝—石墨烯(Cn)电池(如图)。该电池分别以铝、石墨烯为电极,放电时,电池中导电离子的种类不变。已知能量密度=电池容量(J)÷负极质量(g)。下列分析正确的是     (　　) A.放电时,Cn(石墨烯)为负极B.放电时,Al2C 在负极转化为AlC C.充电时,阳极反应为4Al2C +3e- Al+7AlC D.以轻金属为负极有利于提高电池的能量密度
答案    D　铝是较活泼的金属,放电时铝是负极,Cn(石墨烯)为正极,A错误;放电时,铝发生氧化反应生成铝离子,铝离子与AlC 结合生成Al2C ,B错误;充电时,Al2C 在阴极得电子发生还原反应,即阴极反应为:4Al2C +3e- Al+7AlC ,C错误;以轻金属为负极,负极质量小,同等电池容量下能量密度更高,即有利于提高电池的能量密度,D正确。
解题关键    熟悉原电池和电解池的工作原理,掌握电极的判断方法和电极方程式的书写是解题的关键。
解题思路　放电时铝为负极,被氧化生成Al2C ,负极反应为Al+7AlC -3e- 4Al2C ,其逆过程就是充电时的阴极反应:4Al2C +3e- Al+7AlC ,据此解答该题。
4.(2018四川广安、眉山、内江、遂宁二诊,11)中国第二化工设计院提出,用间接电化学法对大气污染物NO进行无害化处理,其原理示意如图(质子膜允许H+和H2O通过)。下列相关判断正确的是 (　　) A.电极Ⅰ为阴极,电极反应式为2H2O+2e- 2OH-+H2↑B.电解池中质子从电极Ⅰ向电极Ⅱ作定向移动C.吸收塔中的反应为2NO+2S2 +2H2O N2+4HS 
D.每处理1 mol NO,电解池质量减少16 g
答案    C　电极Ⅰ为阴极,阴极上HS 得电子生成S2 ,电极反应式为:2HS +2H++2e- S2 +2H2O,故A错误;电解池中质子从电极Ⅱ向电极Ⅰ作定向移动,故B错误;吸收塔中S2 与NO反应生成N2与HS ,反应的离子方程式为2NO+2S2 +2H2O N2+4HS ,故C正确;电解池中的总反应为4HS  2H2O+O2↑+2S2 ,结合吸收塔中的反应得关系式:2NO~O2~4H+,每处理1 mol NO电解池质量减少16 g O2和2 g H+,共18 g,故D错误;故选C。
易错警示　本题易错选A项,HS 还原性比水强,故电极反应式为:2HS +2H++2e- S2 +2H2O。
解题思路　本题难点为D项,溶液减少的质量为氧气和氢离子的总质量,每处理1 mol NO电解池质量减少16 g O2和2 g H+,共18 g。
5.(2018四川绵阳高三第二次诊断,12)现有的氨合成气、液体燃料合成气制备工艺复杂且能耗高,中科院大连化学物理研究所提出在混合导体透氧膜反应器中一步同时制备氨合成气和液体燃料合成气,并取得了研究进展,其工作原理如图所示。下列说法中错误的是 (　　) A.膜Ⅰ侧相当于原电池的正极B.O2和H2O均发生还原反应C.膜Ⅱ侧发生的反应为:CH4+O2--2e- 2H2+CO
D.膜Ⅱ侧消耗CH4与膜Ⅰ侧生成H2的物质的量之比为1∶2
答案    D　氧气和H2O在膜Ⅰ侧得电子被还原,所以膜Ⅰ侧相当于原电池的正极,O2和H2O均发生还原反应,A、B正确;膜Ⅱ侧发生的反应为:CH4+O2--2e- 2H2+CO,C正确;膜Ⅰ侧发生的反应有H2O+2e- H2+O2-,O2+4e- 2O2-,则膜Ⅱ侧每消耗1 mol CH4,膜Ⅰ侧生成的H2的物质的量小于1 mol,D错误。
审题技巧　不能照搬课本知识,注意题干信息的挖掘。
易错警示　注意该过程中介质不是水,且在介质中传递的是O2-,在电极反应式中应消耗或者产生O2-。
6.(2017四川成都七中零诊,16)瓦斯爆炸是煤矿开采中的重大危害,一种瓦斯分析仪能够在煤矿巷道中的甲烷浓度达到一定浓度时,通过传感器显示甲烷浓度。该瓦斯分析仪工作原理类似燃料电池的工作原理,其装置如图所示,其中的固体电解质是 Y2O3-Na2O,O2-可以在其中自由移动。下列有关叙述正确的是 (　　) A.瓦斯分析仪工作时,电池内电路中电子由电极b 流向电极a B.电极b 是正极,O2-由电极a流向电极b C.电极a的反应式为:CH4+4O2--8e- CO2+2H2O D.当固体电解质中有1 mol O2- 通过时,电子转移 4 mol
答案    C　电子不能在电池内电路流动,只能在外电路中流动,故A错误;电极b上氧气得电子,生成O2-,而电极a需要O2-作为反应物,故O2-由正极(电极b)流向负极(电极a),B错误;甲烷在电极a上失电子,电极反应为:CH4+4O2--8e- CO2+2H2O,故C正确;1 mol O2得4 mol 电子生成2 mol O2-,故当固体电解质中有1 mol O2-通过时,电子转移2 mol,故D错误。
思路分析    瓦斯分析仪工作原理类似燃料电池的工作原理,通甲烷气体的一极为负极,通空气的一极为正极。
解题关键    判断出正、负极,理解电解质是固体,O2-可以在其中自由移动是解题的关键。
7.(2017四川成都九校第四次联合模拟,12)用零价铁(Fe)能去除弱酸性条件下水体中的硝酸盐(N ),其电化学原理如图所示,下列说法不正确的是 (　　) A.Fe3O4既是负极的氧化产物,也作正极导电材料B.正极的电极反应式为N +10H++8e- N +3H2OC.反应过程中,溶液的pH将减小D.理论上,Fe增重16 g,反应中转移2 mol 电子
答案    C　A项,Fe作负极,发生氧化反应生成Fe3O4,Fe3O4导电,又作正极材料,正确;B项,在正极N 被还原为N ,电极反应式为N +10H++8e- N +3H2O,正确;C项,总反应为3Fe+N +2H++H2O Fe3O4+N ,反应中消耗H+,溶液的pH将增大,错误;D项,每生成1 mol Fe3O4转移8 mol电子,Fe增重64 g,故Fe增重16 g时反应中转移2 mol电子,正确。
解题技巧    D选项强调“理论上”,是不考虑Fe3O4的吸水等,分析时,直接看反应中铁得到氧元素的质量和铁元素的化合价变化比较简单。
8.(2017四川成都七中零诊,19)高铁酸盐在能源环保领域有广泛用途。用镍(Ni)、铁作电极电解浓NaOH溶液制备高铁酸盐Na2FeO4的装置如图所示。下列推断合理的是 (　　) A.铁是阳极,电极反应为 Fe-6e-+4H2O Fe +8H+B.电解时电子的流动方向为:负极→Ni电极→溶液→Fe电极→正极 C.若隔膜为阴离子交换膜,则电解结束后左侧溶液中含有Fe D.电解时阳极区pH 降低、阴极区 pH升高,撤去隔膜混合后,与原溶液比较 pH升高(电解前后溶液体积变化忽略不计)
答案    C　铁与电源正极相连,作电解池的阳极,碱性溶液中不能生成氢离子,电极反应为Fe-6e-+8OH- Fe +4H2O,A错误。电子不能通过电解质溶液,B错误。若隔膜为阴离子交换膜,则电解结束后由于浓度差左侧溶液中会含有Fe ,C正确。阳极区铁失电子消耗氢氧根离子,溶液pH降低;阴极区氢离子得到电子生成氢气,溶液中氢氧根离子浓度增大,溶液pH升高,阳极反应为Fe-6e-+8OH- Fe +4H2O,阴极反应为6H++6e- 3H2↑,氢氧根离子消耗的多,生成的少,所以混合后溶液pH降低,D错误。
解题关键    熟悉电解原理,正确判断阴、阳极及发生的反应是解题的关键。
易错警示    易错选项是B,注意电子不能通过电解质溶液。
9.(2017云南师大附中适应性考试,5)以熔融CaF2-CaO作电解质,用如图所示装置获得金属钙,并用钙还原TiO2制备金属钛。下列说法正确的是 (　　) A.整套装置工作前后CaO的总量不变B.阳极上电极反应式为2Ca2++4e- 2CaC.石墨电极作阳极,质量不变D.电解过程中,F-和O2-向阴极移动
答案    A　电解过程中先生成钙,然后发生反应2Ca+TiO2 Ti+2CaO,在整套装置工作前后CaO的总量不变,A正确;阳极上发生失电子的氧化反应,B错误;阳极反应式为C+2O2--4e- CO2↑,石墨质量减小,C错误;电解过程中,阴离子向阳极移动,D错误。
易错警示    题中是以熔融CaF2-CaO作电解质,不需要考虑水的电离对电极反应的影响。
知识拓展    分析电解过程的思维程序:①首先判断阴、阳极,分析阳极材料是惰性电极还是活性电极。②再分析电解质的组成。③然后排出阴、阳离子的放电顺序进行分析。