电化学原理应用——化学电源与电解技术 2022版高考化学二轮专题冲刺指导方案

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1．[2021·广东卷]钴(C)的合金材料广泛应用于航空航天、机械制造等领域。如图为水溶液中电解制备金属钴的装置示意图。下列说法正确的是( )
A．工作时，Ⅰ室和Ⅱ室溶液的pH均增大
B．生成1 ml C，Ⅰ室溶液质量理论上减少16 g
C．移除两交换膜后，石墨电极上发生的反应不变
D．电解总反应：2C2＋＋2H2O通电2C＋O2↑＋4H＋
2．[2021·河北卷]K－O2电池结构如图，a和b为两个电极，其中之一为单质钾片。关于该电池，下列说法错误的是( )
A．隔膜允许K＋通过，不允许O2通过
B．放电时，电流由b电极沿导线流向a电极；充电时，b电极为阳极
C．产生1 Ah电量时，生成KO2的质量与消耗O2的质量比值约为2.22
D．用此电池为铅酸蓄电池充电，消耗3.9 g钾时，铅酸蓄电池消耗0.9 g水
3．[2021·湖南卷]锌/溴液流电池是一种先进的水溶液电解质电池，广泛应用于再生能源储能和智能电网的备用电源等。三单体串联锌/溴液流电池工作原理如图所示：
下列说法错误的是( )
A．放电时，N极为正极
B．放电时，左侧贮液器中ZnBr2的浓度不断减小
C．充电时，M极的电极反应式为Zn2＋＋2e－===Zn
D．隔膜允许阳离子通过，也允许阴离子通过
4．[2020·山东卷]微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置，利用微生物处理有机废水获得电能，同时可实现海水淡化。现以NaCl溶液模拟海水，采用惰性电极，用下图装置处理有机废水(以含CH3COO－的溶液为例)。下列说法错误的是( )
A．负极反应为CH3COO－＋2H2O－8e－===2CO2↑＋7H＋
B．隔膜1为阳离子交换膜，隔膜2为阴离子交换膜
C．当电路中转移1 ml电子时，模拟海水理论上除盐58.5 g
D．电池工作一段时间后，正、负极产生气体的物质的量之比为2∶1
5．[2020·天津卷]熔融钠­硫电池性能优良，是具有应用前景的储能电池。下图中的电池反应为2Na＋xS放电,充电Na2Sx(x＝5～3，难溶于熔融硫)。下列说法错误的是( )
A．Na2S4的电子式为Na＋[∶ eq \(S,\s\up6(··),\s\d4(··)) ∶ eq \(S,\s\up6(··),\s\d4(··)) ∶ eq \(S,\s\up6(··),\s\d4(··)) ∶ eq \(S,\s\up6(··),\s\d4(··)) ∶]2－Na＋
B．放电时正极反应为xS＋2Na＋＋2e－===Na2Sx
C．Na和Na2Sx分别为电池的负极和正极
D．该电池是以Na­β­Al2O3为隔膜的二次电池
6．[2020·江苏卷]将金属M连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。在如图所示的情境中，下列有关说法正确的是( )
A．阴极的电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋
B．金属M的活动性比Fe的活动性弱
C．钢铁设施表面因积累大量电子而被保护
D．钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的快
全国 卷
1．[2021·全国卷甲]乙醛酸是一种重要的化工中间体，可采用如图所示的电化学装置合成。图中的双极膜中间层中的H2O解离为H＋和OH－，并在直流电场作用下分别向两极迁移。下列说法正确的是( )
A．KBr在上述电化学合成过程中只起电解质的作用
B．阳极上的反应式为：＋2H＋＋2e－―→＋H2O
C．制得2 ml乙醛酸，理论上外电路中迁移了1 ml电子
D．双极膜中间层中的H＋在外电场作用下向铅电极方向迁移
2．[2021·全国卷乙]沿海电厂采用海水为冷却水，但在排水管中生物的附着和滋生会阻碍冷却水排放并降低冷却效率。为解决这一问题，通常在管道口设置一对惰性电极(如图所示)，通入一定的电流。
下列叙述错误的是( )
A．阳极发生将海水中的Cl－氧化生成Cl2的反应
B．管道中可以生成氧化灭杀附着生物的NaClO
C．阴极生成的H2应及时通风稀释安全地排入大气
D．阳极表面形成的Mg(OH)2等积垢需要定期清理
3．[2020·全国卷Ⅰ]科学家近年发明了一种新型Zn－CO2水介质电池。电池示意图如下，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。
下列说法错误的是( )
A．放电时，负极反应为Zn-2e-+4OH-===ZnOH42-
B．放电时，1 ml CO2转化为HCOOH，转移的电子数为2 ml
C．充电时，电池总反应为2ZnOH42-===2Zn＋O2↑＋4OH－＋2H2O
D．充电时，正极溶液中OH－浓度升高
4．[2020·全国卷Ⅱ]电致变色器件可智能调控太阳光透过率，从而实现节能。下图是某电致变色器件的示意图。当通电时，Ag＋注入到无色WO3薄膜中，生成AgxWO3，器件呈现蓝色，对于该变化过程，下列叙述错误的是( )
A．Ag为阳极
B．Ag＋由银电极向变色层迁移
C．W元素的化合价升高
D．总反应为：WO3＋xAg===AgxWO3
5．[2019·全国卷Ⅲ]为提升电池循环效率和稳定性，科学家近期利用三维多孔海绵状Zn(3D­Zn)可以高效沉积ZnO的特点，设计了采用强碱性电解质的3D­Zn—NiOOH二次电池，结构如图所示。电池反应为Zn(s)＋2NiOOH(s)＋H2O(l)放电,充电ZnO(s)＋2Ni(OH)2(s)。
下列说法错误的是( )
A．三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积，所沉积的ZnO分散度高
B．充电时阳极反应为Ni(OH)2(s)＋OH－(aq)－e－===NiOOH(s)＋H2O(l)
C．放电时负极反应为Zn(s)＋2OH－(aq)－2e－===ZnO(s)＋H2O(l)
D．放电过程中OH－通过隔膜从负极区移向正极区
题型·透解
【例1】 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。磷酸铁锂锂离子电池充电时阳极反应式为xLiFePO4－xe－===xLi＋＋xFePO4，放电工作示意图如图。下列叙述不正确的是( )
A．放电时，Li＋通过隔膜移向正极
B．放电时，电子由铝箔沿导线流向铜箔
C．放电时正极反应为：xFePO4＋xLi＋＋xe－===xLiFePO4
D．磷酸铁锂锂离子电池充放电过程通过Li＋迁移实现，C、Fe、P元素化合价均不发生变化
练1 锂—铜空气燃料电池容量高、成本低，具有广阔的发展前景。该电池通过一种复杂的铜腐蚀“现象”产生电能，其中放电过程为2Li＋Cu2O＋H2O===2Cu＋2Li＋＋2OH－，下列说法错误的是( )
A.放电时，Li＋透过固体电解质向Cu极移动
B．放电时，正极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
C．通空气时，铜被腐蚀，表面产生Cu2O
D．整个反应过程中，氧化剂为O2
练2 为了强化安全管理，某油库引进一台空气中汽油含量的测量仪，其工作原理如图所示(用强酸性溶液作电解质溶液)。下列说法不正确的是( )
A．石墨电极作正极，发生还原反应
B．铂电极的电极反应式：C8H18＋16H2O－50e－===8CO2↑＋50H＋
C．H＋由质子交换膜左侧向右侧迁移
D．每消耗5.6 L O2，电路中通过1 ml电子
【例2】 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：
①EDTA­Fe2＋－e－===EDTA­Fe3＋
②2EDTA­Fe3＋＋H2S===2H＋＋S＋2EDTA­Fe2＋
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＋H2O
B．协同转化总反应：CO2＋H2S===CO＋H2O＋S
C．石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低
D．若采用Fe3＋/Fe2＋取代EDTA­Fe3＋/EDTA­Fe2＋，溶液需为酸性
练1 用如图所示装置除去含CN－、Cl－废水中的CN－时，控制溶液pH为9～10，CN－与阳极产生的ClO－反应生成无污染的气体，下列说法不正确的是( )
A．用石墨作阳极，铁作阴极
B．阳极的电极反应式为Cl－＋2OH－－2e－===ClO－＋H2O
C．阴极的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
D．除去CN－的反应：2CN－＋5ClO－＋2H＋===N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋H2O
练2 碳酸二甲酯(DMC)结构简式为(CH3O)2CO，化学性质非常活泼，极易水解。用电解法制备碳酸二甲酯的模拟装置如图所示。下列说法正确的是( )
A.图中左侧电极为阴极，右侧电极为阳极
B．阳极反应：CO－2e－＋2CH3OH===(CH3O)2CO＋2H＋
C．质子通过交换膜从阴极区移向阳极区
D．离子液体必须是水溶液，目的是传递电荷
【例3】 深埋在潮湿土壤中的铁管道，在硫酸盐还原菌作用下，能被硫酸根腐蚀，其电化学腐蚀原理如下图所示，下列与此原理有关的说法错误的是( )
A．正极反应：SO42-＋5H2O＋8e－===HS－＋9OH－
B．输送暖气的管道不易发生此类腐蚀
C．这种情况下，Fe腐蚀的最终产物为Fe2O3·xH2O
D．管道上刷富锌油漆可以延缓管道的腐蚀
练 支撑海港码头基础的防腐技术，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
备战高考·要有方案
高考必备基础
一、电化学“两池”原理
1．构建原电池模型，分析原电池工作原理
构建如图Zn­Cu­H2SO4原电池模型，通过类比模型，结合氧化还原反应知识(如：化合价的变化、得失电子情况等)，能迅速判断原电池的正、负极，弄清楚外电路中电子的移动情况和内电路中离子的移动情况，准确书写电极反应式和电池总反应式，掌握原电池的工作原理。
2．构建电解池模型，分析电解基本原理
构建如图电解CuCl2溶液模型，通过类比模型，结合氧化还原反应知识(如：化合价的变化、得失电子情况等)，能迅速判断电解池的阴、阳极，弄清楚外电路中电子的移动情况和内电路中离子的移动情况，准确判断离子的放电顺序并书写电极反应式和电解总反应式，掌握电解基本原理。
3．“两池”中“两极”的判断
二、“交换膜”技术在两池中的应用
如：三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如下图所示，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SO42-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。判断ab、cd是什么交换膜；判断离子的迁移方向；书写电极反应式；判断电极产物。
[模型解题]
①弄清是原电池还是电解池，判断电极
有外接电源→电解池；n→阳极，m→阴极
②根据电极判断离子的移动方向和交换膜的种类
Na＋→通过ab→阴极⇒ab是阳离子交换膜
SO42-→通过cd→阳极⇒cd是阴离子交换膜
③根据放电顺序写出电极反应式
阴极，阳离子竞争放电，放电顺序：H＋>Na＋，阴极的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－；
阳极，阴离子竞争放电，放电顺序：OH->SO42-，阳极的电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋。
④根据电极反应式和离子移动方向确定电极反应物
阴极H＋放电生成H2，剩余OH－与迁移过来的Na＋生成NaOH；
阳极OH－放电生成O2，剩余H＋与迁移过来的SO42-生成H2SO4。
三、新型化学电源电极反应式书写
1．燃料电池电极反应式的书写(以氢氧燃料电池为例)
(1)注意介质环境
(2)掌握书写程序
2．其他新型一次电池
3．充电(可逆)电池
四、金属腐蚀原理及防护方法总结
(1)常见的电化学腐蚀有两类：
①形成原电池时，金属作负极，大多数是吸氧腐蚀；
②形成电解池时，金属作阳极。
(2)金属防腐的电化学方法：
①原电池原理——牺牲阳极的阴极保护法：与较活泼的金属相连，较活泼的金属作负极被腐蚀，被保护的金属作正极。
注意：此处是原电池，牺牲了负极保护了正极，但习惯上叫做牺牲阳极的阴极保护法。
②电解池原理——外加电流的阴极保护法：被保护的金属与电池负极相连，形成电解池，作阴极。
模考·精练
1．一种电化学制备NH3的装置如图所示，图中陶瓷在高温时可以传输H＋。下列叙述错误的是( )
A．Pd电极b为阴极
B．阴极的反应式为N2＋6H＋＋6e－===2NH3
C．H＋由阳极向阴极迁移
D．陶瓷可以隔离N2和H2
2．世界某著名学术刊物介绍了一种新型中温全瓷铁－空气电池，其结构如图所示。
下列有关该电池放电时的说法正确的是( )
A．a极发生氧化反应
B．正极的电极反应式为FeOx＋2xe－===Fe＋xO2－
C．若有22.4 L(标准状况)空气参与反应，则电路中有4 ml电子转移
D．铁表面发生的反应为xH2O(g)＋Fe===FeOx＋xH2
3．科学家设想，N2和H2为反应物，以溶有A的稀盐酸为电解质溶液，可制造出既能提供电能又能固氮的新型燃料电池，装置如图所示。下列说法不正确的是( )
A．通入N2的电极发生的电极反应式为N2+6e-+8H+===2NH4+
B．反应过程中溶液的pH会变大，故需要加入盐酸
C．该电池外电路电流从通入H2的电极流向通入N2的电极
D．通入H2的电极为负极，A为NH4Cl
4．我国科学家研制了一种新型的高比能量锌－碘溴液流电池，其工作原理示意图如下。图中贮液器可储存电解质溶液，提高电池的容量。
下列叙述不正确的是( )
A．放电时，a电极反应为I2Br－＋2e－===2I－＋Br－
B．放电时，溶液中离子的数目增大
C．充电时，b电极每增重0.65 g，溶液中有0.02 ml I－被氧化
D．充电时，a电极接外接电源负极
5．锂锰电池的体积小，性能优良，是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示，其中电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li＋通过电解质迁移入MnO2晶格中，生成LiMnO2。下列有关说法正确的是( )
A.外电路的电流方向是由a极流向b极
B．电池正极反应式为MnO2＋e－＋Li＋===LiMnO2
C．可用水代替电池中的混合有机溶剂
D．每转移0.1 ml电子，理论上消耗Li的质量为3.5 g
6．将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液湿润后，置于如图所示装置中，进行铁的电化学腐蚀实验。下列有关该实验的说法正确的是( )
A．铁被氧化的电极反应式为Fe-3e-===Fe3＋
B．铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能
C．活性炭的存在会加速铁的腐蚀
D．以水代替NaCl溶液，铁不能发生吸氧腐蚀
题型9 电化学原理应用——化学电源与电解技术
真题·考情
省市卷
1．解析：石墨电极为阳极，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，H＋通过阳离子交换膜由Ⅰ室进入Ⅱ室，右侧C电极为阴极，电极反应式为C2＋＋2e－===C，Cl－通过阴离子交换膜由Ⅲ室进入Ⅱ室，与H＋结合生成盐酸。由上述分析知，Ⅰ室中水放电使硫酸浓度增大，Ⅱ室中生成盐酸，故Ⅰ室和Ⅱ室溶液的pH均减小，A错误；生成1 ml C时，转移2 ml电子，Ⅰ室有0.5 ml O2(即16 g)逸出，有2 ml(即2 g) H＋通过阳离子交换膜进入Ⅱ室，则Ⅰ室溶液质量理论上减少18 g，B错误；移除两交换膜后，石墨电极上的电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，C错误；根据上述分析可知，电解时生成了O2、C、H＋，则电解总反应为2C2＋＋2H2O通电=== 2C＋O2↑＋4H＋，D正确。
答案：D
2．解析：由题图可知，b极上O2转化为KO2，则b极为电池正极，a极为电池负极，K＋通过隔膜由a极向b极迁移，为避免O2氧化K电极，O2不能通过隔膜，A说法正确；放电时，电流由正极经导线流向负极，即由b极经导线流向a极，充电时，b极接外接电源的正极，b电极为阳极，B说法正确；产生1 Ah电量时，生成KO2与消耗O2的质量比为71∶32≈2.22，C说法正确；消耗3.9 g钾时，转移0.1 ml e－，铅酸蓄电池消耗0.1 ml H2O，其质量为1.8 g，D说法错误。
答案：D
3．解析：在该原电池中，活泼金属锌做负极，则N极为正极，A说法正确；放电时，左侧锌放电产生Zn2＋，贮液器中ZnBr2浓度不断增大，B说法错误；充电时，M极为阴极，电极反应式为Zn2＋＋2e－===Zn，C说法正确；放电时Br－通过隔膜进入溶液中与Zn2＋结合，充电时Zn2＋通过隔膜在双极性碳和塑料电极上沉积，D说法正确。
答案：B
4．解析：结合图示可知放电时的电极反应如下：
根据上述分析可知，A项正确；该电池工作时，Cl－向a极移动，Na＋向b极移动，即隔膜1为阴离子交换膜，隔膜2为阳离子交换膜，B项错误；电路中转移1 ml电子时，向a极和b极分别移动1 ml Cl－和1 ml Na＋，则模拟海水理论上可除盐58.5 g，C项正确；电池工作时负极产生CO2，正极产生H2，结合正、负极的电极反应知，一段时间后，正极和负极产生气体的物质的量之比为2∶1，D项正确。
答案：B
5．解析：本题考查电化学知识，考查的化学学科核心素养是证据推理与模型认知。Na2S4中S42-中硫原子间以非极性键结合，每个硫原子最外层均达到8电子稳定结构，A项正确；放电时正极上S发生还原反应，正极反应为xS ＋2Na＋＋2e－===Na2Sx，B项正确；熔融钠为负极，熔融硫(含碳粉)为正极，C项错误；由图可知，D项正确。
答案：C
6．解析：本题考查金属的腐蚀与防护，考查的化学学科核心素养是科学态度与社会责任。该装置中阴极发生还原反应，A项错误；金属M被氧化，即金属活动性：M>Fe，B项错误；钢铁设施为原电池的正极，表面积累大量电子而被保护，C项正确；海水中含有大量的NaCl等电解质，而河水中电解质较少，故钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的慢，D项错误。
答案：C
全国卷
1．解析：根据图示，石墨电极一侧发生反应2Br－－2e－===Br2、OHC—CHO＋Br2＋H2O―→HOOC—CHO＋2HBr，总反应为OHC—CHO－2e－＋H2O===HOOC—CHO＋2H＋，因此石墨电极为阳极，KBr不只是起到电解质的作用，A项错误，B项错误；根据阳极总反应OHC—CHO－2e－＋H2O===HOOC—CHO＋2H＋、阴极反应HOOC—COOH＋2e－＋2H＋===HOOC—CHO＋H2O，可得总反应式为OHC—CHO＋HOOC—COOH===2HOOC—CHO，故制得2 ml乙醛酸，理论上外电路中迁移了2 ml电子，C项错误；根据阴极(铅电极)反应，双极膜中间层中的H＋在外电场作用下向阴极(铅电极)迁移，D项正确。
答案：D
2．解析：海水中含有较大浓度的Cl－，通电后Cl－能在阳极上发生失电子的氧化反应生成Cl2，A项正确；电解过程中阴极区有NaOH生成，阳极上生成的Cl2与阴极区生成的NaOH反应可得到NaClO，B项正确；H2具有可燃性，故应及时排入大气，以免出现意外，C项正确；阴极的电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，生成的OH－与海水中的Mg2＋结合形成Mg(OH)2，故Mg(OH)2主要在阴极上形成，D项错误。
答案：D
3．解析：A项，放电时Zn极为负极，负极反应式为Zn-2e-+4OH-===ZnOH42-，正确；B项，放电时，正极反应为CO2＋2e－＋2H＋===HCOOH，每转化1 ml CO2，转移2 ml电子，正确；C项，充电时，阳极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，阴极反应式为2ZnOH42- ＋4e－===2Zn＋8OH－，将两极电极反应式相加得总反应，正确；D项，充电时，正极溶液中OH－浓度降低，错误。
答案：D
4．解析：本题重点考查电解原理及其应用。根据题给装置图可知，该装置有外接电源，为电解池，且Ag电极作阳极，故A项正确；通电时，阳极反应式为Ag－e－===Ag＋，生成的Ag＋通过固体电解质进入电致变色层，与WO3结合得到AgxWO3，W的化合价降低，阴极反应式为WO3+xe-===WO3x-，总反应为xAg＋WO3===AgxWO3，故B、D项正确，C项错误。
答案：C
5．解析：本题涉及二次电池知识，以新型三维多孔海绵状Zn的信息为切入点，考查了学生接受、吸收、整合化学信息的能力，运用电化学原理解决实际问题，体现了变化观念与平衡思想的学科核心素养。
A项，依题干信息可知正确；B项，充电时阳极发生氧化反应，正确；C项，放电时Zn作负极失去电子，发生氧化反应，正确；D项，放电时，OH－由正极区向负极区迁移。
答案：D
题型·透解
题型角度1
【例1】 解析：放电时，Li＋通过隔膜移向正极，故A正确；放电时，电子由负极即铝箔沿导线流向正极即铜箔，故B正确；放电正极得电子，发生还原反应为：xFePO4＋xLi＋＋xe－===xLiFeO4，故C正确；磷酸铁锂锂离子电池充放电过程通过Li＋迁移实现，Fe元素化合价发生变化，故D错误；综上所述，答案为D。
答案：D
练1 解析：因为原电池放电时，阳离子移向正极，所以Li＋透过固体电解质向Cu极移动，A正确；由总反应方程式可知Cu2O中Cu元素化合价降低，被还原，正极反应式应为Cu2O＋H2O＋2e－===2Cu＋2OH－，B错误；放电过程为2Li＋Cu2O＋H2O===2Cu＋2Li＋＋2OH－，可知通空气时，铜被腐蚀，表面产生Cu2O，C正确；由C项分析知，Cu先与O2反应生成Cu2O，放电时Cu2O重新生成Cu，则整个反应过程中，Cu相当于催化剂，O2为氧化剂，D正确。
答案：B
练2 解析：由图像知，石墨电极通入O2，发生还原反应O2＋4e－＋4H＋===2H2O，A项不符合题意。铂电极上发生氧化反应，电极反应式为C8H18＋16H2O－50e－===8CO2↑＋50H＋，B项不符合题意。在原电池中，阳离子向正极迁移，阴离子向负极迁移，C项不符合题意。由于没有指明反应温度和压强，不能通过体积计算O2的物质的量，也就无法确定转移电子的物质的量，D项符合题意。
答案：D
题型角度2
【例2】 解析：阴极发生还原反应，氢离子由交换膜右侧向左侧迁移，阴极的电极反应式为CO2＋2e－＋2H＋===CO＋H2O，A项正确；结合阳极区发生的反应，可知协同转化总反应为CO2＋H2S===S＋CO＋H2O，B项正确；石墨烯作阳极，其电势高于ZnO@石墨烯的，C项错误；Fe3＋、Fe2＋在碱性或中性介质中会生成沉淀，它们只稳定存在于酸性较强的介质中，D项正确。
答案：C
练1 解析：阳极产生ClO－，发生的反应为Cl－＋2OH－－2e－===ClO－＋H2O，该电解质溶液呈碱性，电解时，用不活泼金属或导电非金属作负极，可以用较不活泼金属作正极，A、B两项正确；阴极是水得电子产生H2和OH－，C项正确；溶液的pH为9～10，显碱性，因而除去CN－的反应为2CN-+5ClO-+2OH-===N2↑+2CO32-＋5Cl－＋H2O，D项错误。
答案：D
练2 解析：根据图知，通入氧气的电极上氧气得电子生成水，则通入氧气的电极是阴极，通入甲醇和CO的电极是阳极，则图中左侧电极为阳极，右侧电极为阴极，A错误；B正确；质子(H＋)在阳极区生成，通过交换膜从阳极区移向阴极区，C错误；依据题干信息“碳酸二甲酯(DMC)极易水解”知：离子液体必须是非水体系，D错误。
答案：B
题型角度3
【例3】 解析：原电池的正极发生还原反应，由图示可知发生的电极反应为SO42-＋5H2O＋8e－===HS－＋9OH－，A正确；硫酸盐还原菌是蛋白质，在高温下易变性，失去催化作用，则输送暖气的管道不易发生此类腐蚀，B正确；由图示可知，Fe腐蚀的最终产物为FeO，C错误；管道上刷富锌油漆，形成Zn­Fe原电池，Fe为正极，可以延缓管道的腐蚀，D正确。
答案：C
练 解析：A对：外加强大的电流可以抑制金属电化学腐蚀产生的电流。B对：被保护的钢管桩作阴极，高硅铸铁作阳极，电解池中外电路电子由阳极流向阴极，即从高硅铸铁流向钢管桩。C错：高硅铸铁为惰性辅助阳极，其主要作用是传递电流，而不是作为损耗阳极。D对：保护电流要抑制金属电化学腐蚀产生的电流，应根据环境条件变化进行调整。
答案：C
模考·精练
1．解析：A项，此装置为电解池，总反应是N2＋3H2⇌2NH3，Pd电极b上是氢气发生反应，即氢气失去电子化合价升高，Pd电极b为阳极，错误；B项，根据A项分析，Pd电极a为阴极，反应式为N2+6H+＋6e－===2NH3，正确；C项，根据电解池的原理，阳离子在阴极上放电，即有阳离子移向阴极，正确；D项，根据装置图，陶瓷隔离N2和H2，正确。
答案：A
2．解析：a极通入空气，O2在该电极发生得电子的还原反应，A错误；O2在正极发生反应，电极反应式为O2＋4e－===2O2－，B错误；由B项分析可知，电路中有4 ml电子转移时正极上消耗1 ml O2，在标准状况下的体积为22.4 L，则通入空气的体积约为22.4 L×5＝112 L，C错误；由图可知，铁表面H2O(g)参与反应生成H2，则发生的反应为xH2O(g)＋Fe===FeOx＋xH2，D正确。
答案：D
3．解析：A项，该电池的原理是合成氨，所以正极是氮气发生还原反应，电极反应式为N2+6e-+8H+===2NH4+，正确；B项，反应过程中，H＋不断被消耗，pH变大，需要加入盐酸，正确；C项，该装置是原电池装置，电流由正极通过外电路流向负极，即由通入氮气的电极沿外电路流向通入氢气的电极，错误；D项，通入H2的电极为负极，A为NH4Cl，正确。
答案：C
4．解析：本题涉及原电池正负极的判断、电极反应式的书写等知识，通过工作原理示意图的分析，考查学生接受、吸收、整合化学信息的能力。新型高能电池的原理应用体现了科学探究与创新意识的学科核心素养。
由工作原理示意图中Zn2＋迁移的方向可判断放电时a为正极，b为负极。放电时，a极得到电子，发生还原反应，使溶液中离子数目增大，A、B项正确；充电时，a极接外接电源的正极，D项错误；充电时，b极为阴极，电极反应式为Zn2＋＋2e－===Zn，每增重0.65 g，转移0.02 ml电子，a极为阳极，电极反应式为2I－＋Br－－2e－===I2Br－，转移0.02 ml电子，有0.02 ml I－被氧化，C项正确。
答案：D
5．解析：Li是负极，MnO2是正极，且Li是活泼金属，能与水直接反应。
答案：B
6．解析：本题涉及的考点为金属的电化学腐蚀，考查了考生接受、吸收、整合化学信息的能力，体现了证据推理与模型认知的学科核心素养。
铁作负极，Fe－2e－===Fe2＋，A不正确；电化学腐蚀过程中化学能不可能全部转化为电能，还有部分转化为热能，B不正确；活性炭的存在构成了原电池，加快了负极铁的腐蚀，C正确；以水代替NaCl溶液，铁仍然能发生吸氧腐蚀，只是吸氧腐蚀的速率会减慢，D不正确。
答案：C
考情分析
考向
考点
考情1
新型化
学电源
正、负极判断
离子移动方向
电极反应式、总原电池方程式的正误判断
电极及电解液转移电子计算
考情2
电解原理
与技术
阴、阳极的判断
离子交换膜的作用
溶液酸碱性的改变及副反应分析
电极方程式的正误判断
考情3
金属的腐
蚀与防护
电化学腐蚀的原因分析
金属的防护技术
题型角度1
新型化学电源分析
题型角度2
电解原理与工业技术
题型角度3
金属腐蚀与防护技术
判断
依据
电极
材料
电极
反应
电子
流向
离子
移向
电极现象
原电池
负极
活泼金属
氧化
反应
流出
阴离子
移向
电极质量
减小
正极
不活泼
金属
或非金属
还原
反应
流入
阳离子
移向
电极增
重或质
量不变
电解池
阳极
与电源正
极相连
氧化
反应
流出
阴离子
移向
电极溶解
或pH减小
阴极
与电源负
极相连
还原
反应
流入
阳离子
移向
电极增重
或pH增大
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
钠硫电池
总反应：2Na＋xS===Na2Sx
正极：xS+2e-===Sx2-
负极：2Na－2e－===2Na＋
全钒液流电池
总反应：VO2+＋2H＋＋V2＋eq \(,\s\up7(放电), \s\dg7(充电)) V3＋＋VO2＋＋H2O
正极：VO2+＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O
负极：V2＋－e－===V3＋
锂­铜电池
总反应：2Li＋Cu2O＋H2O===2Cu＋2Li＋＋2OH－
正极：Cu2O＋H2O＋2e－===2Cu＋2OH－
负极：2Li－2e－===2Li＋
Mg­H2O2电池
总反应：H2O2＋2H＋＋Mg===Mg2＋＋2H2O
正极：H2O2＋2H＋＋2e－===2H2O
负极：Mg－2e－===Mg2＋
Mg­AgCl电池
总反应：Mg＋2AgCl===2Ag＋MgCl2
正极：2AgCl＋2e－===2Cl－＋2Ag
负极：Mg－2e－===Mg2＋
锌银电池
总反应：Ag2O＋Zn＋H2Oeq \(,\s\up7(放电), \s\dg7(充电)) 2Ag＋Zn(OH)2
正极：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－
负极：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2
阳极：2Ag＋2OH－－2e－===Ag2O＋H2O
阴极：Zn(OH)2＋2e－===Zn＋2OH－
镍铁电池
总反应：NiO2＋Fe＋2H2Oeq \(,\s\up7(放电), \s\dg7(充电)) Fe(OH)2＋Ni(OH)2
正极：NiO2＋2e－＋2H2O===Ni(OH)2＋2OH－
负极：Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2
阳极：Ni(OH)2＋2OH－－2e－===NiO2＋2H2O
阴极：Fe(OH)2＋2e－===Fe＋2OH－
镍镉电池
总反应：Cd＋2NiOOH＋2H2Oeq \(,\s\up7(放电), \s\dg7(充电)) Cd(OH)2＋2Ni(OH)2
正极：2NiOOH＋2H2O＋2e－===2Ni(OH)2＋2OH－
负极：Cd－2e－＋2OH－===Cd(OH)2
阳极：2Ni(OH)2＋2OH－－2e－===2NiOOH＋2H2O
阴极：Cd(OH)2＋2e－===Cd＋2OH－
锌铁电池
总反应：3Zn＋2K2FeO4＋8H2Oeq \(,\s\up7(放电), \s\dg7(充电))3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH
正极：2FeO42-＋6e－＋8H2O===2Fe(OH)3＋10OH－
负极：3Zn－2e－＋6OH－===3Zn(OH)2
阳极：2FeOH3+10OH--6e-===2FeO42-＋8H2O
阴极：3Zn(OH)2＋6e－===3Zn＋6OH－
锂离子电池
总反应：Li1－xCO2＋LixC6eq \(,\s\up7(放电), \s\dg7(充电)) LiCO2＋C6(x<1)
正极Li1－xCO2＋xe－＋xLi＋===LiCO2
负极：LixC6－xe－===xLi＋＋C6
阳极：LiCO2－xe－===Li1－xCO2＋xLi＋
阴极：xLi＋＋xe－＋C6===LixC6
电极名称
电极反应
负极(a极)
CH3COO－＋2H2O－8e－===2CO2↑＋7H＋
正极(b极)
2H＋＋2e－===H2↑