热点05 电化学及其应用-2024年高考化学【热点·重点·难点】专练（新高考专用）

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电化学是高考的热点，试题的背景较为新颖。近年的高考通常以新型燃料电池、比能量高的新型电池为载体，考查原电池的工作原理，或将原电池、电解原理与物质的制备、金属的提纯、金属的防护结合起来考查。复习时建议关注以下几点：
(1)电极的判断和电极反应式的书写。
(2)电解质溶液pH的判断及电化学中的计算。
(3)膜电池中隔膜的作用。
(4)加强对新型燃料电池、新型可充电电池的关注。
预计2024年高考选择题中，仍然以某一个新型电池为背景考查电化学知识，结合物质的制备、废弃物的处理等内容进行考察，电极反应方程式的书写或正误判断、离子移动的方向、电极产物种类的判断与量的计算等仍是考察的重点。
【策略1】掌握原电池的原理及应用
1．原电池正、负极的判断方法
【注意】
①活泼性强的金属不一定作负极，对于某些原电池，如镁、铝和NaOH溶液组成的原电池，Al作负极，Mg作正极。原电池的正极和负极与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关，不要形成思维定式——活泼金属一定是负极，但负极一定发生氧化反应。
②电子不能通过电解质溶液，溶液中的离子不能通过盐桥和导线(即电子不下水，离子不上岸)。
③负极失去电子总数一定等于正极得到电子总数。
2．原电池原理的应用
(1)设计制作化学电源
例：①根据Cu＋2Ag＋===Cu2＋＋2Ag设计电池：
②根据反应2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2设计原电池：
(2)加快化学反应速率
一个自发进行的氧化还原反应，形成原电池时会使反应速率增大。如在Zn与稀硫酸反应时加入少量 CuSO4溶液构成原电池，反应速率增大。
(3)比较金属的活动性强弱
原电池中，一般活动性强的金属作负极，而活动性弱的金属(或非金属导体)作正极。
(4)用于金属的防护
使需要保护的金属制品作原电池正极而受到保护。例如：要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。
【策略2】熟悉常见的化学电源
1．一次电池——干电池
(1)碱性锌锰电池
碱性锌锰电池的负极是Zn，正极是MnO2，电解质是KOH，其电极反应如下：
总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2。
负极：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2；
正极：2MnO2＋2e－＋2H2O===2MnO(OH)＋2OH－；
(2)银锌电池
银锌电池的负极是Zn，正极是Ag2O，电解质是KOH，其电极反应如下：
总反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。
负极：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2；
正极：Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－；
2．二次电池——充电电池或蓄电池
放电后可以再充电而反复使用的电池，又称为可充电电池或蓄电池。
(1)铅酸蓄电池
铅酸蓄电池是最常见的二次电池，负极材料是Pb，正极材料是PbO2，电解质溶液为稀H2SO4。
铅酸蓄电池总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。
①放电时的反应
负极反应：Pb＋SOeq \\al(2－,4)－2e－===PbSO4；
正极反应：PbO2＋4H＋＋SOeq \\al(2－,4)＋2e－===PbSO4＋2H2O。
②充电时的反应
阴极反应：PbSO4＋2e－===Pb＋SOeq \\al(2－,4)；
阳极反应：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SOeq \\al(2－,4)。
(2)锂离子电池
一种锂离子电池，其负极材料为嵌锂石墨(LixCy)，正极材料为LiCO2(钴酸锂)，电解质溶液为LiPF6(六氟磷酸锂)的碳酸酯溶液(无水)，其总反应为LixCy＋Li1－xCO2LiCO2＋Cy，其放电时电极反应式为
负极：LixCy－xe－===xLi＋＋Cy；
正极：Li1－xCO2＋xLi＋＋xe－===LiCO2。
3．分析可充电电池问题“三注意”
(1)放电时是原电池反应，充电时是电解池反应。
(2)充电电池需要注意的是充电、放电的反应不能理解为可逆反应。
(3)充电时的电极反应与放电时的电极反应过程相反，充电时的阳极反应恰与放电时的正极反应相反，充电时的阴极反应恰与放电时的负极反应相反。故二次电池充电时，可充电电池的正极连接外接电源的正极，可充电电池的负极连接外接电源的负极。简单记为“正接正、负接负”。
(4)充、放电时电解质溶液中离子移动方向的判断
分析电池工作过程中电解质溶液的变化时，要结合电池总反应进行分析。
①首先应分清电池是放电还是充电。
②再判断出正、负极或阴、阳极。
放电：阳离子→正极，阴离子→负极；
充电：阳离子→阴极，阴离子→阳极；
总之：阳离子→发生还原反应的电极；阴离子→发生氧化反应的电极。
(5)书写化学电源的电极反应式和总反应方程式时，关键是抓住氧化产物和还原产物的存在形式。
4．燃料电池
①特点：连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能，电能转化率超过80%。燃料电池的电极本身不参与反应，燃料和氧化剂连续地由外部供给。通入负极的物质为燃料，通入正极的物质一般为氧气。
②燃料电池常用的燃料：H2、CO、水煤气(CO和H2)、烃(如CH4、C2H6)、醇(如CH3OH)、肼(N2H4)、醚类(如CH3OCH3)、氨(NH3)等。如无特别提示，燃料电池反应原理类似于燃料的燃烧。
③燃料电池常用的电解质：
a. 酸性电解质溶液，如H2SO4溶液，O2－在水溶液中不存在，在酸性环境中结合H＋，生成H2O；
b. 碱性电解质溶液，如NaOH溶液，O2－在水溶液中不存在，在碱性环境结合H2O，生成OH－；
c. 中性电解质溶液，如NaCl溶液，O2－在水溶液中不存在，在中性环境结合H2O，生成OH－；
d. 熔融氧化物：存在O2－。
e. 熔融碳酸盐，如K2CO3等，一般利用电解质的阴离子配平电荷。
④燃料电池电极反应式书写的常用方法
第一步：写出电池总反应式。
燃料电池的总反应与燃料燃烧的反应一致，若产物能和电解质反应，则总反应为加合后的反应。如甲烷燃料电池(电解质溶液为NaOH溶液)的反应如下：
CH4＋2O2===CO2＋2H2O ①
CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O ②
①＋②可得甲烷燃料电池的总反应式：CH4＋2O2＋2NaOH===Na2CO3＋3H2O，其离子方程式为CH4＋2O2＋2OH－===COeq \\al(2－,3)＋3H2O。
第二步：写出电池的正极反应式。
根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质都是O2，因电解质溶液不同，故其电极反应也会有所不同：
第三步：电池的总反应式－电池的正极反应式＝电池的负极反应式，注意在将两个反应式相减时，要约去正极的反应物O2。
【策略3】掌握常考的新型化学电源
1．锂电池与锂离子电池
（1）锂电池
锂电池是一类由金属锂或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。工作时金属锂失去电子被氧化为Li＋，负极反应均为Li－e－===Li＋，负极生成的Li＋经过电解质定向移动到正极。
（2）锂离子二次电池
①锂离子电池基于电化学“嵌入/脱嵌”反应原理，替代了传统的“氧化—还原”原理；在两极形成的电压降的驱动下，Li＋可以从电极材料提供的“空间”中“嵌入”或“脱嵌”。
②锂离子电池充电时阴极反应式一般为C6＋xLi＋＋xe－===LixC6；放电时负极反应是充电时阴极反应的逆过程：LixC6－xe－===C6＋xLi＋。
③锂离子电池的正极材料一般为含Li＋的化合物，目前已商业化的正极材料有LiFePO4、LiCO2、LiMn2O4等。
2．微生物燃料电池
微生物燃料电池是一种利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置。其基本工作原理是在负极室厌氧环境下，有机物在微生物作用下分解并释放出电子和质子，电子依靠合适的电子传递介体在生物组分和负极之间进行有效传递，并通过外电路传递到正极形成电流，而质子通过质子交换膜传递到正极，氧化剂(如氧气)在正极得到电子被还原。
3．物质循环转化型电池
根据物质转化中，元素化合价的变化或离子的移动(阳离子移向正极区域，阴离子移向负极区域)判断电池的正、负极，是分析该电池的关键。
4．浓差电池
（1）在浓差电池中，为了限定某些离子的移动，常涉及到“离子交换膜”。
①常见的离子交换膜
②离子交换膜的作用
a. 能将两极区隔离，阻止两极物质发生化学反应。
b. 能选择性地允许离子通过，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。
③离子交换膜的选择依据：离子的定向移动。
（2）“浓差电池”的分析方法
浓差电池是利用物质的浓度差产生电势的一种装置。两侧半电池中的特定物质有浓度差，离子均是由“高浓度”移向“低浓度”，依据阴离子移向负极区域，阳离子移向正极区域判断电池的正、负极，这是解题的关键。
【策略4】熟练掌握电解池的原理及应用
1．电解过程的三个流向
①电子流向：电源负极→电解池阴极；电解池的阳极→电源的正极；
②离子流向：阳离子→电解池的阴极，阴离子→电解池的阳极。
③电流方向：电源正极→电解池阳极→电解质溶液→阴极→负极。
2．阴、阳两极上的放电顺序
在阳极上阴离子失去电子发生氧化反应，在阴极上阳离子得到电子发生还原反应的过程叫放电。离子的放电顺序取决于离子本身的性质即离子得失电子的能力，另外也与离子的浓度及电极材料有关。
(1)阴极：阴极上放电的总是溶液中的阳离子，与电极材料无关。
阳离子放电顺序为Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋(酸)>Fe2＋>Zn2＋。(在溶液中Al3＋、Mg2＋、Na＋、Ca2＋、K＋等是不会在阴极上放电的，但在熔融状态下的物质中会放电)
(2)阳极：
①若是活性电极作阳极，则活性电极首先失电子，发生氧化反应；
②若是惰性电极作阳极，则仅是溶液中的阴离子放电，常见阴离子的放电顺序为S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根离子>F－。
3．电解后电解质溶液的复原
电解后电解质溶液复原遵循“少什么补什么”原则，先让析出的产物(气体或沉淀)恰好完全反应，再将其化合物投入电解后的溶液中即可。如：
①NaCl溶液：通HCl气体(不能加盐酸)；
②AgNO3溶液：加Ag2O固体；
③CuCl2溶液：加CuCl2固体；
④KNO3溶液：加H2O；
⑤CuSO4溶液：加CuO或CuCO3[不能加Cu2O、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3]。
4．电镀：电镀是利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程。
电镀是一种特殊的电解，要求镀件必须作阴极，镀层金属作阳极，含镀层金属离子的可溶性盐溶液作电解质溶液（作为电镀液）。
特征：①阳极本身放电被氧化，不断溶解；
②宏观上看无新物质生成；
③电解液的总量、浓度、pH均不变。
5．电解精炼粗铜：
①阳极材料是粗铜，阴极材料是精铜，电解质溶液是CuSO4溶液（或 Cu(NO3)2溶液）。
②粗铜中往往含有锌、铁、镍、银、金等多种杂质，当含杂质的铜在阳极不断溶解时，位于金属活动性顺序铜以前的金属杂质如Zn、Fe、Ni等，也会同时放电：
Zn－2e－= Zn2+、Fe－2e－= Fe2+、Ni－2e－= Ni2+、Cu－2e－= Cu2＋，
位于金属活动性顺序铜之后的金、银等金属杂质，因为失去电子能力比Cu弱，难以在阳极失去电子变成阳离子溶解下来，而以阳极泥的形式沉积下来，阳极泥可作为提炼金、银等贵重金属的原料。
③长时间电解后，CuSO4溶液的浓度变小，电解质溶液必须补充。
6．电解计算中常用的方法
(1)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。
(2)根据得失电子守恒计算
①用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。
②用于混合溶液中电解的分阶段计算。
③根据得失电子守恒定律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 ml e－为桥梁可构建如下关系式：
该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值，熟记电极反应式，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。
【策略5】牢记金属的腐蚀与防护方法
1．化学腐蚀与电化学腐蚀的比较
2．析氢腐蚀与吸氧腐蚀的比较
以钢铁的腐蚀为例进行分析：
3．金属的防护
(1)电化学保护法
①牺牲阳极法——原电池原理
a．负极：比被保护金属活泼的金属；
b．正极：被保护的金属设备。
②外加电流法——电解原理
a．阴极：被保护的金属设备；
b．阳极：惰性金属。
【策略6】能进行隔膜多室电池装置的分析
1．电化学中的离子交换膜
(1)离子交换膜的种类及作用
(2)离子交换膜的功能：选择性透过离子，平衡电荷，形成闭合回路。
(3)离子交换膜的应用
①隔离某些物质，防止发生反应。
②用于物质的制备(电解后溶液阴极区或阳极区得到所制备的物质)。
③物质分离、提纯。
2．含膜电解池装置分析
(1)两室电解池：
例如，工业上利用如图两室电解装置制备烧碱：
阳极室中电极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑，
阴极室中的电极反应：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，
阴极区H＋放电，破坏了水的电离平衡，使OH－浓度增大，阳极区Cl－放电，使溶液中的c(Cl－)减小，为保持电荷守恒，阳极室中的Na＋通过阳离子交换膜与阴极室中生成的OH－结合，得到浓的NaOH溶液。利用这种方法制备物质，纯度较高，基本没有杂质。
(2)三室电解池
例如，利用三室电解装置制备NH4NO3，其工作原理如图所示。
阴极的NO被还原为NHeq \\al(＋,4)：NO＋5e－＋6H＋===NHeq \\al(＋,4)＋H2O，NHeq \\al(＋,4)通过阳离子交换膜进入中间室；
阳极的NO被氧化为NOeq \\al(－,3)：NO－3e－＋2H2O===NOeq \\al(－,3)＋4H＋，NOeq \\al(－,3)通过阴离子交换膜进入中间室。
根据电路中转移电子数相等可得电解总反应：8NO＋7H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))3NH4NO3＋2HNO3，为使电解产物全部转化为NH4NO3，补充适量NH3可以使电解产生的HNO3转化为NH4NO3。
(3)多室电解池
例如，“四室电渗析法”制备H3PO2(次磷酸)，其工作原理如图所示：
电解稀硫酸的阳极反应：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，产生的H＋通过阳离子交换膜进入产品室，原料室中的H2POeq \\al(－,2)穿过阴离子交换膜进入产品室，与H＋结合生成弱电解质H3PO2；
电解NaOH稀溶液的阴极反应：4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－，原料室中的Na＋通过阳离子交换膜进入阴极室，可得副产品NaOH。
3．离子交换膜类型的判断方法
(1)首先写出阴、阳两极上的电极反应。
(2)依据电极反应确定该电极附近哪种离子剩余。
(3)根据电极附近溶液呈电中性，从而判断出离子移动的方向。
(4)根据离子移动的方向，确定离子交换膜的类型。
4．有“膜”条件下离子定向移动方向的判断方法
考向一 原电池的工作原理及应用
1．（2023·海南·统考高考真题）利用金属Al、海水及其中的溶解氧可组成电池，如图所示。下列说法正确的是
A．b电极为电池正极
B．电池工作时，海水中的向a电极移动
C．电池工作时，紧邻a电极区域的海水呈强碱性
D．每消耗1kgAl，电池最多向外提供37ml电子的电量
2．（2023·广东·统考高考真题）负载有和的活性炭，可选择性去除实现废酸的纯化，其工作原理如图。下列说法正确的是
A．作原电池正极
B．电子由经活性炭流向
C．表面发生的电极反应：
D．每消耗标准状况下的，最多去除
考向二 电解池的工作原理及应用
3．（2022·天津·统考高考真题）实验装置如图所示。接通电源后，用碳棒(、)作笔，在浸有饱和NaCl溶液和石蕊溶液的湿润试纸上同时写字，端的字迹呈白色。下列结论正确的是
A．a为负极
B．端的字迹呈蓝色
C．电子流向为：
D．如果将、换成铜棒，与碳棒作电极时的现象相同
4．（2023·浙江·高考真题）在熔融盐体系中，通过电解和获得电池材料，电解装置如图，下列说法正确的是
A．石墨电极为阴极，发生氧化反应
B．电极A的电极反应：
C．该体系中，石墨优先于参与反应
D．电解时，阳离子向石墨电极移动
考向三 新型一次电池
5．（2022·湖南·高考真题）海水电池在海洋能源领域备受关注，一种锂-海水电池构造示意图如下。下列说法错误的是
A．海水起电解质溶液作用
B．N极仅发生的电极反应：
C．玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能
D．该锂-海水电池属于一次电池
考向四 新型二次电池
6．（2023·河北·统考高考真题）我国科学家发明了一种以和为电极材料的新型电池，其内部结构如下图所示，其中①区、②区、③区电解质溶液的酸碱性不同。放电时，电极材料转化为。下列说法错误的是
A．充电时，b电极上发生还原反应
B．充电时，外电源的正极连接b电极
C．放电时，①区溶液中的向②区迁移
D．放电时，a电极的电极反应式为
7．（2023·辽宁·统考高考真题）某低成本储能电池原理如下图所示。下列说法正确的是
A．放电时负极质量减小
B．储能过程中电能转变为化学能
C．放电时右侧通过质子交换膜移向左侧
D．充电总反应：
考向五 多室隔膜电池
8．（2023·重庆·统考高考真题）电化学合成是一种绿色高效的合成方法。如图是在酸性介质中电解合成半胱氨酸和烟酸的示意图。下列叙述错误的是
A．电极a为阴极
B．从电极b移向电极a
C．电极b发生的反应为：
D．生成半胱氨酸的同时生成烟酸
9．（2023·广东·统考高考真题）用一种具有“卯榫”结构的双极膜组装电解池(下图)，可实现大电流催化电解溶液制氨。工作时，在双极膜界面处被催化解离成和，有利于电解反应顺利进行。下列说法不正确的是
A．电解总反应：
B．每生成，双极膜处有的解离
C．电解过程中，阳极室中的物质的量不因反应而改变
D．相比于平面结构双极膜，“卯榫”结构可提高氨生成速率
考向六 燃料电池
10．（2021·山东·统考高考真题）以KOH溶液为离子导体，分别组成CH3OH—O2、N2H4—O2、(CH3)2NNH2—O2清洁燃料电池，下列说法正确的是
A．放电过程中，K+均向负极移动
B．放电过程中，KOH物质的量均减小
C．消耗等质量燃料，(CH3)2NNH2—O2燃料电池的理论放电量最大
D．消耗1mlO2时，理论上N2H4—O2燃料电池气体产物的体积在标准状况下为11.2L
考向七 金属的腐蚀与防护
11．（2022·广东·高考真题）为检验牺牲阳极的阴极保护法对钢铁防腐的效果，将镀层有破损的镀锌铁片放入酸化的溶液中。一段时间后，取溶液分别实验，能说明铁片没有被腐蚀的是
A．加入溶液产生沉淀B．加入淀粉碘化钾溶液无蓝色出现
C．加入溶液无红色出现D．加入溶液无蓝色沉淀生成
12．（2022·全国·高三专题练习）镀锌铁钉放入棕色的碘水中，溶液褪色；取出铁钉后加入少量漂白粉，溶液恢复棕色；加入，振荡，静置，液体分层。下列说法正确的是
A．褪色原因为被还原B．液体分层后，上层呈紫红色
C．镀锌铁钉比镀锡铁钉更易生锈D．溶液恢复棕色的原因为被氧化
13．（2021·湖南·统考高考真题）下列说法正确的是
A．糖类、蛋白质均属于天然有机高分子化合物
B．粉末在空气中受热，迅速被氧化成
C．可漂白纸浆，不可用于杀菌、消毒
D．镀锌铁皮的镀层破损后，铁皮会加速腐蚀
（建议用时：40分钟）
1．（2023·河南·校联考一模）科学研究发现金属生锈时，锈层内如果有硫酸盐会加快金属的腐蚀，其腐蚀原理如图所示。下列说法错误的是
A．钢铁的腐蚀中正极电极反应式为
B．酸雨地区的钢铁更易被腐蚀
C．生成反应的化学方程式为
D．硫酸盐加速电子传递，有一定的催化剂作用
2．（2024·广西北海·统考一模）一种可充电锌—空气电池放电时的工作原理如下图所示。已知：Ⅰ室溶液中，锌主要以的形式存在，并存在电离平衡。下列说法错误的是
A．放电时，Ⅰ室溶液中浓度增大
B．放电时，Ⅱ室中的通过阴离子交换膜进入Ⅰ室
C．充电时，电极的电极反应为
D．充电时，每生成，Ⅲ室溶液质量理论上减少
3．（2023·北京朝阳·统考二模）下列物质的应用中，与氧化还原反应无关的是
A．利用从铁矿石中获得铁B．工业上以氨气为原料生产硝酸
C．在船体上镶嵌锌块避免船体遭受腐蚀D．电镀前用溶液除去铁钉表面的油污
4．（2023·辽宁·校联考三模）以柏林绿为代表的新型可充电钠离子电池的放电工作原理如图所示，下列说法正确的是
A．放电时，M箔为电池的阳极
B．充电时，正极反应为
C．充电时，通过交换膜从右室移向左室
D．外电路中通过0.2ml电子时，负极区离子导体质量变化为2.2g
5．（2023·河北唐山·统考模拟预测）浙江大学高超教授团队研究的水系双离子电池原理如下图所示，下列说法错误的是
A．放电时a极附近溶液pH增大
B．放电时b极的电极反应式为：
C．充电时b极作阴极，发生还原反应
D．充电时1 ml Cu完全转化为Cu3(PO4)2，电池内部有6 ml Na+发生迁移
6．（2023·广东深圳·模拟预测）电化学在生产、生活和科学技术的发展中扮演着重要的角色。下列说法正确的是
A．电镀时，镀件作阳极
B．乙醇燃料电池工作时，热能转化为电能
C．钢铁发生吸氧腐蚀时，负极反应为：Fe-2e- ＝ Fe2+
D．电解精炼铜时，阳极底部产生含Zn、Fe等元素的阳极泥
7．（2023·浙江·校联考模拟预测）科学家研发了一种新型短路膜电池，利用这种电池可以消除空气中的，其工作原理如图所示。下列说法正确的是
A．甲电极为正极，发生氧化反应
B．乙电极的电极反应式为：
C．电子流向：负极→电解质→正极
D．当捕获的时，理论上转移2ml电子
8．（2023·黑龙江·校联考模拟预测）为防止因天然气泄漏，居家安装天然气报警器很重要。当空间内甲烷达到一定浓度时，传感器随之产生电信号并联动报警，图1是成品装置，其工作原理如图2所示，其中可以在固体电解质中移动。当报警器触发工作时，下列说法正确的是
A．图2中的多孔电极b上发生氧化反应
B．在电解质中向b电极移动，电子流动方向由a电极经电解质向b电极
C．当电路中有电子转移时，则电极a有甲烷参与反应
D．多孔电极a极上发生的反应的电极反应式为：
9．（2023·四川攀枝花·统考一模）用电化学方法可以去除循环冷却水[含有、、、(苯酚)等]中的有机污染物，同时经处理过的冷却水还能减少结垢，其工作原理如下图所示。
下列说法中不正确的是
A．b为电源的负极
B．钛基电极上的反应为
C．碳钢电极底部有CaCO3，生成
D．苯酚被氧化生成标准状况下13.44LCO2时，需要消耗3.0ml
10．（2023·四川宜宾·统考一模）用可再生能源给锌铁液流电池充电，该电池工作原理如下图所示。下列说法正确的是
A．放电时，M为正极
B．放电时，M极发生的电极反应为：
C．充电时，穿过交换膜进入N极室
D．充电时，总反应为：
11．（2023·河北·校联考一模）利用甲烷燃料电池作电源，可以通过电化学方法将有害气体、分别转化为和，装置如图所示。下列说法不正确的是
A．通过甲进入的气体是甲烷
B．b极的电极反应为：
C．d电极反应式是
D．通过丙出口出去的物质只有硫酸铵的浓溶液
12．（2023·广东·联考三模）利用原电池原理可以避免金属腐蚀，某小组同学设计了如下图所示的实验方案来探究铁片的腐蚀情况。下列说法中正确的是
A．甲中的铁片附近会出现蓝色
B．甲中形成了原电池，锌片作正极
C．乙中铜片附近会出现红色
D．乙中的铜片上发生氧化反应
13．（2023·广东·校联考一模）电化学“大气固碳”方法是我国科学家研究发现的，相关装置如图所示。下列说法错误的是
A．放电时电极A为负极，该电池只可选用无水电解液
B．充电时，电极B上发生的反应是
C．充电时的移动方向是从电极B移向电极A
D．放电时，电路中每通过1ml电子，正极区质量增加40g
14．（2023·浙江宁波·统考模拟预测）电解硫酸钠溶液制取电池正极材料的前驱体，其工作原理如图所示：
下列说法不正确的是
A．a是直流电源的正极，石墨电极发生氧化反应
B．交换膜A是阴离子交换膜，通电一段时间，Ⅰ室pH降低
C．当产生的时，标准状况下纯钛电极上至少产生气体
D．若将纯钛电极直接放入Ⅱ室，则纯钛电极上会有金属与前驱体附着而使产率降低
15．（2024·四川内江·统考一模）硝酮是重要的有机合成中间体，可采用下图方法合成｡下列说法正确的是
A．该合成方法中的能量转换形式是化学能全部转化为电能
B．惰性电极1为阳极，电极反应式为：
C．理论上合成1ml硝酮，在惰性电极1消耗
D．反应前后物质的量浓度保持不变电化学及其应用
考向一 原电池的工作原理及应用
考向二 电解池的工作原理及应用
考向三 新型一次电池
考向四 新型二次电池
考向五 多室隔膜电池
考向六 燃料电池
考向七 金属的腐蚀与防护
①不含盐桥
②含盐桥
负极：Cu－2e－===Cu2＋
正极：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋
燃料电池电解质
正极反应式
酸性电解质
O2＋4H＋＋4e－===2H2O
碱性电解质
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
固体电解质(高温下能传导O2－)
O2＋4e－===2O2－
熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)
O2＋2CO2＋4e－===2COeq \\al(2－,3)
阳离子交换膜
只允许阳离子(包括H＋)通过
阴离子交换膜
只允许阴离子通过
质子交换膜
只允许H＋通过
电镀
示意图
电极反应
阳极
Cu－2e－===Cu2＋
阴极
Cu2＋＋2e－===Cu
电解质溶液的浓度变化
CuSO4溶液的浓度不变
电解精炼铜
示意图
电极反应
阳极
Zn－2e－= Zn2+、Fe－2e－= Fe2+、
Ni－2e－= Ni2+、Cu－2e－= Cu2＋。
阴极
Cu2＋＋2e－===Cu
电解质溶液的浓度变化
CuSO4溶液的浓度变小
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(如O2、Cl2、SO2等)直接反应而引起的腐蚀
不纯金属与电解质溶液接触发生原电池反应
现象
eq \a\vs4\al(无)电流产生
有微弱电流产生
本质
金属被氧化
较活泼金属被氧化
联系
两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍
类型
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
条件
水膜酸性较强
水膜酸性很弱或呈中性，且溶有一定量氧气
电极反应
负极
Fe－2e－===Fe2＋
正极
2H＋＋2e－===H2↑
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
总反应式
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2
易错提醒
①钢铁暴露在潮湿空气中主要发生的是吸氧腐蚀，铁锈的形成过程中主要发生的反应为：
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，
2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O(铁锈)＋(3－x)H2O。
②纯度越高的金属，腐蚀得越慢。
③不纯的金属或合金，在潮湿空气中的腐蚀速率远大于在干燥、隔绝空气条件下的腐蚀速率。
联系
吸氧腐蚀更普遍
阳离子交换膜
只允许阳离子透过，不允许阴离子或某些分子透过
阴离子交换膜
只允许阴离子透过，不允许阳离子或某些分子透过
质子交换膜
只允许H＋透过，不允许其他阳离子和阴离子透过
双极膜
由一张阳膜和一张阴膜复合制成。该膜特点是在直流电的作用下，阴、阳膜复合层间的H2O解离成H＋和OH－并通过阳膜和阴膜分别向两极区移动，作为H＋和OH－的离子源