2021年高考化学二轮复习核心考点专项突破电化学及其应用练习含解析20210208221

这是一份2021年高考化学二轮复习核心考点专项突破电化学及其应用练习含解析20210208221，共42页。试卷主要包含了原电池正负极判断的方法，电池电极反应式的书写方法，电解质溶液的电解规律，原电池等内容，欢迎下载使用。
1.原电池正、负极的判断方法：
(1)由组成原电池的两极材料判断。
一般是活泼的金属为负极，活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极。
(2)根据电流方向或电子流动方向判断。
电流由正极流向负极；电子由负极流向正极。
(3)根据原电池里电解质溶液内离子的流动方向判断。
在原电池的电解质溶液内，阳离子移向正极，阴离子移向负极。
(4)根据原电池两极发生的变化来判断。
原电池的负极失电子发生氧化反应，其正极得电子发生还原反应。
(5)电极增重或减轻。
工作后，电极质量增加，说明溶液中的阳离子在电极(正极)放电，电极活动性弱；反之，电极质量减小，说明电极金属溶解，电极为负极，活动性强。
(6)有气泡冒出。
电极上有气泡冒出，是因为发生了析出H2的电极反应，说明电极为正极，活动性弱。
2．原电池电极反应式和总反应式的书写
(1)题目给定原电池的装置图，未给总反应式：
①首先找出原电池的正、负极，即分别找出氧化剂和还原剂。
②结合介质判断出还原产物和氧化产物。
③写出电极反应式(注意两极得失电子数相等)，将两电极反应式相加可得总反应式。
(2)题目中给出原电池的总反应式：
①分析原电池总反应式中各元素的化合价变化情况，找出氧化剂及其对应的还原产物，氧化剂发生的反应即为正极反应；找出还原剂及其对应的氧化产物，还原剂参加的反应即为负极反应。
②当氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物由多种元素组成时，还应注意介质的反应。
③若有一电极反应较难写出，可先写出较易写出的电极反应，然后再利用总反应式减去该电极反应即得到另一电极反应。
说明：在书写电极反应式时要注意哪些方面？
1．两极得失电子数目相等；
2．电极反应式常用“＝”不用“→”表示；
3．电极反应式中若有气体生成，需加“↑”；而弱电解质或难溶物均以分子式表示，其余以离子符号表示；
4．写电极反应式时要保证电荷守恒、元素守恒，可在电极反应式一端根据需要添加H＋或OH－或H2O；
5．两电极反应、电池总反应的三个方程式，若已知其中两个，可由方程式的加减得到第三个。
知识点二 、原电池工作原理的应用
1．依据原电池原理比较金属活动性强弱
(1)电子由负极流向正极，由活泼金属流向不活泼金属，而电流方向是由正极流向负极，二者是相反的。
(2)在原电池中，活泼金属作负极，发生氧化反应；不活泼金属作正极，发生还原反应。
(3)原电池的正极通常具备特定的现象：有气体生成，或电极质量增加或不变等；负极通常不断溶解，质量减少。
2．根据原电池原理，把各种氧化还原反应设计成电池
从理论上讲，任何一个自发的氧化还原反应，都可以设计成原电池。关键是选择合适的电解质溶液和两个电极。
(1)电解质溶液的选择
电解质是使负极放电的物质。因此电解质溶液一般要能够与负极发生反应。或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极发生反应(如空气中的氧气)。但如果两个半反应分别在两个容器中进行(中间连接盐桥)，则左右两个容器中的电解质溶液选择与电极材料相同的阳离子。如，在铜—锌—硫酸构成的原电池中，负极金属锌浸泡在含有Zn2＋的电解质溶液中，而正极铜浸泡在含有Cu2＋的溶液中。
(2)电极材料的选择
电池的电极必须导电。电池中的负极必须能够与电解质溶液反应，容易失去电子，因此负极一般是活泼的金属材料。正极和负极之间只有产生电势差，电子才能定向移动，所以正极和负极不用同一种材料。一般情况下，两个电极的构成分为4种情况：
①活泼性不同的两种金属。例如，锌铜原电池中，锌作电池的负极，铜作电池的正极。
②金属和非金属。例如，锌锰干电池中，锌片作电池的负极，石墨棒作电池的正极。
③金属和化合物。例如，铅蓄电池中，铅板作电池的负极，二氧化铅作电池的正极。
④惰性电极。例如，氢氧燃料电池中，两根电极均可用Pt。
知识点三、原电池正负极判断的方法
1．由组成原电池的两极材料判断
较活泼的金属为负极，较不活泼的金属或能导电的非金属为正极。
2．根据电流方向或电子流向判断
外电路中，电流由正极流向负极，电子由负极流向正极。
3．根据原电池电解质溶液中离子的移动方向判断
在原电池电解质溶液中，阳离子移向正极，阴离子移向负极。
4．根据原电池中两极发生的反应判断
原电池中，负极总是发生氧化反应，正极总是发生还原反应。若给出一个总方程式，则可根据化合价升降来判断。
5．根据电极质量的变化判断
原电池工作后，某一电极质量增加，说明溶液中的阳离子在该电极上放电，该极为正极，活泼性较弱；反之，如果某一电极质量减轻，则该电极溶解，为负极，活泼性较强。
6．根据电极上有气泡产生判断
原电池工作后，如果某一电极上有气体产生，通常是因为该电极发生了析出H2的反应，说明该电极为正极，活泼性较弱。
7．根据某电极(X)附近pH的变化判断
析氢或吸氧的电极反应发生后，均能使该电极附近电解质溶液的pH增大，因而原电池工作后，X极附近的pH增大了，说明X极为正极，金属活动性较强。
知识点四、电池电极反应式的书写方法
书写电极反应式前，我们应首先明确电池的正负极、电极材料和电解质溶液的性质，对于二次电池还要注意放电或充电的方向。
(1)电极的判断
对于普通电池，我们通常比较两个电极的金属活动性，通常金属活动性强的电极为电池的负极，金属活动性弱的电极或非金属(通常为石墨)为电池的正极。
对于燃料电池，两个电极的材料通常相同，所以从电极材料上很难判断电池的正负极。判断电池正负极的方法，通常是利用电池总反应式，含化合价升高元素的反应物为电池的负极反应物，此电极为负极；含化合价降低元素的反应物通常为电池的正极反应物，此电极为电池的正极。
(2)电极反应书写步骤
例如，铅蓄电池其总反应式为：
PbO2(s)＋Pb(s)＋2H2SO4(aq) 2PbSO4(s)＋2H2O(l)
其电极反应式的书写步骤为：放电时，为原电池原理，总反应式中已指明放电方向从左向右的过程，即可逆符号左边为反应物，右边为生成物。
①由化合价的升降判断负、正极的反应物
负极：Pb 正极： PbO2
②主产物 负极：PbSO4 正极：PbSO4
③由化合价升降确定电子得失的数目 负极：－2e－ 正极：＋2e－
④电极反应关系式 负极：Pb－2e－⇒PbSO4 正极：PbO2＋2e－⇒PbSO4
⑤考虑电解质溶液，再利用电荷守恒、质量守恒调整反应式
负极：Pb－2e－＋SO42-＝PbSO4
正极：PbO2＋2e－＋4H＋＋SO42-＝PbSO4＋2H2O
充电时，是总反应式的逆向过程，氧化剂、还原剂都为PbSO4
分析反应过程
阴极(发生还原反应或与外电源负极相连)反应过程：PbSO4
阳极(发生氧化反应或与外电源正极相连)反应过程：PbSO4
充电时电极反应
阴极：PbSO4＋2e－＝Pb＋SO42-
阳极：PbSO4＋2H2O－2e－＝PbO2＋4H＋＋SO42-
知识点五、电解质溶液的电解规律（惰性电极）
1.以惰性电极电解电解质溶液，分析电解反应的一般方法和步骤
(1)分析电解质溶液的组成，找出离子，并分为阴、阳两组。
(2)分别对阴、阳离子排出放电顺序，写出两极上的电极反应式。
(3)合并两个电极反应式，得出电解反应的总化学方程式或离子方程式。
2．反应类型
(1)电解水型：含氧酸、强碱、活泼金属的含氧酸盐(如NaOH、H2SO4、K2SO4等)溶液的电解。如：
阴极：4H＋＋4e－＝2H2↑，
阳极：4OH－－4e－＝2H2O＋O2↑，
总反应：
(2)自身分解型：无氧酸(除HF外)、不活泼金属的无氧酸盐(除氟化物外，如HCl 、CuCl2等)溶液的电解。如：
阴极：Cu2＋＋2e－＝Cu，
阳极：2Cl－－2e－＝Cl2↑，
(3)放氢生碱型：活泼金属的无氧酸盐(氟化物除外，如NaCl、MgCl2等)溶液的电解。如：
阴极：2H＋＋2e－＝H2↑，
阳极：2Cl－－2e－＝Cl2↑，
(4)放氧生酸型：不活泼金属的含氧酸盐(如CuSO4、AgNO3等)溶液的电解。如：
阴极：2Cu2＋＋4e－＝2Cu，
阳极：2H2O－4e－＝O2↑＋4H＋，
知识点六、原电池、电解池和电镀池的比较
高频考点一 原电池原理与化学电源
例1．(2019·课标全国Ⅰ，12)利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时MV2＋/MV＋在电极与酶之间传递电子，示意图如图所示。下列说法错误的是( )
A.相比现有工业合成氨，该方法条件温和，同时还可提供电能
B.阴极区，在氢化酶作用下发生反应H2＋2MV2＋===2H＋＋2MV＋
C.正极区，固氮酶为催化剂，N2发生还原反应生成NH3
D.电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动
【解析】由题图和题意知，电池总反应是3H2＋N2===2NH3。该合成氨反应在常温下进行，并形成原电池产生电能，反应不需要高温、高压和催化剂，A项正确；观察题图知，左边电极发生氧化反应MV＋－e－===MV2＋，为负极，不是阴极，B项错误；正极区N2在固氮酶作用下发生还原反应生成NH3，C项正确；电池工作时，H＋通过交换膜，由左侧(负极区)向右侧(正极区)迁移，D项正确。
【答案】B
【举一反三】 (2019·天津理综，6)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图。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电极接外电源负极
【解析】根据电池的工作原理示意图，可知放电时a电极上I2Br－转化为Br－和I－，电极反应为I2Br－＋2e－===2I－＋Br－，A项正确；放电时正极区I2Br－转化为Br－和I－，负极区Zn转化为Zn2＋，溶液中离子的数目增大，B项正确；充电时b电极发生反应Zn2＋＋2e－===Zn，b电极增重0.65 g时，转移0.02 ml e－，a电极发生反应2I－＋Br－－2e－===I2Br－，根据各电极上转移电子数相同，则有0.02 ml I－被氧化，C项正确；放电时a电极为正极，充电时，a电极为阳极，接外电源正极，D项错误。
【答案】D
【举一反三】【2017新课标3卷】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-=3Li2S4
B．电池工作时，外电路中流过0.02ml电子，负极材料减重0.14g
C．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
【解析】本题使用的是外加电流的阴极保护法，钢管柱与电源的负极相连，被保护。外加强大的电流可以抑制金属电化学腐蚀产生的电流，从而保护钢管柱，A正确；通电后，被保护的钢管柱作阴极，高硅铸铁作阳极，因此电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩，B正确；高硅铸铁为惰性辅助阳极，所以高硅铸铁不损耗，C错误；通过外加电流抑制金属电化学腐蚀产生的电流，因此通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整，D正确。
【方法技巧】电极反应式的书写方法
1．一般电极反应式的书写
2．复杂电池的电极反应式书写
复杂的电极反应式＝总反应式－较简单电极的电极反应式。
如CH4碱性燃料电池负极反应式的书写：
CH4＋2O2＋2OH－===COeq \\al(2－,3)＋3H2O ……总反应式
2O2＋4H2O＋8e－===8OH－ ……正极反应式
用总反应式－正极反应式得负极反应式
(CH4＋2O2＋2OH－)－(2O2＋4H2O＋8e－)===(COeq \\al(2－,3)＋3H2O)－(8OH－)
整理得：CH4＋10OH－－8e－===7H2O＋COeq \\al(2－,3) ……负极反应式
【变式探究】某原电池装置如图所示，电池总反应为2Ag＋Cl2===2AgCl。下列说法正确的是( )
A．正极反应为AgCl＋e－===Ag＋Cl－
B．放电时，交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成
C．若用NaCl溶液代替盐酸，则电池总反应随之改变
D．当电路中转移0.01 ml e－时，交换膜左侧溶液中约减少0.02 ml离子
【答案】D
【解析】在原电池中负极发生氧化反应，正极发生还原反应，故由总反应式可知，负极反应为：2Ag－2e－＋2Cl－===2AgCl，正极反应为：Cl2＋2e－===2Cl－，A项错误；由于电解质溶液中含有大量Cl－，故放电时，Ag＋在交换膜左侧即与Cl－反应生成AgCl沉淀，B项错误；用NaCl溶液代替盐酸，电池总反应不变，C项错误；电路中转移0.01 ml e－时，交换膜左侧溶液有0.01 ml Cl－参与反应生成AgCl沉淀，还有0.01 ml H＋通过阳离子交换膜进入右侧溶液，故D项正确。
高频考点二 电解原理及其应用
例2．(1)[2019·课标全国Ⅲ，28(4)]在传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上，科学家最近采用碳基电极材料设计了一种新的工艺方案，主要包括电化学过程和化学过程，如图所示：
负极区发生的反应有___________________________________________
(写反应方程式)。电路中转移1 ml电子，需消耗氧气________L(标准状况)。
(2)[2019·北京理综，27(2)]可利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢，工作示意图如图。通过控制开关连接K1或K2，可交替得到H2和O2。
①制H2时，连接________。产生H2的电极反应式是______________________________________。
②改变开关连接方式，可得O2。
③结合①和②中电极3的电极反应式，说明电极3的作用：________________________________。
【解析】(1)负极区发生还原反应Fe3＋＋e－===Fe2＋，生成的二价铁又被氧气氧化成三价铁，发生反应4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O，由反应可知电路中转移4 ml电子消耗1 ml O2，则转移1 ml电子消耗氧气eq \f(1,4) ml，其在标准状况下的体积为eq \f(1,4) ml×22.4 L·ml－1＝5.6 L。(2)①电解碱性电解液时，H2O电离出的H＋在阴极得到电子产生H2，根据题图可知电极1与电池负极连接，为阴极，所以制H2时，连接K1，产生H2的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－。③制备O2时碱性电解液中的OH－失去电子生成O2，连接K2，O2在电极2上产生。连接K1时，电极3为电解池的阳极，Ni(OH)2失去电子生成NiOOH，电极反应式为Ni(OH)2－e－＋OH－===NiOOH＋H2O，连接K2时，电极3为电解池的阴极，电极反应式为NiOOH＋e－＋H2O===Ni(OH)2＋OH－，使电极3得以循环使用。
【答案】(1)Fe3＋＋e－===Fe2＋，4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O 5.6
(2)①K1 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ ③制H2时，电极3发生反应：Ni(OH)2＋OH－－e－===NiOOH＋H2O。制O2时，上述电极反应逆向进行，使电极3得以循环使用
【举一反三】 (2018·课标全国Ⅰ，13)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＋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EDTA－Fe3＋/EDTA－Fe2＋，溶液需为酸性
【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
【举一反三】（2018年全国卷Ⅰ）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+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EDTA-Fe3+/EDTA-Fe2+，溶液需为酸性
【答案】C
【解析】该装置属于电解池，CO2在ZnO@石墨烯电极上转化为CO，发生得到电子的还原反应，为阴极，石墨烯电极为阳极，发生失去电子的氧化反应，据此解答。CO2在ZnO@石墨烯电极上转化为CO，发生得到电子的还原反应，为阴极，电极反应式为CO2+H＋+2e－＝CO+H2O，A正确；根据石墨烯电极上发生的电极反应可知①+②即得到H2S－2e－＝2H＋+S，因此总反应式为CO2+H2S＝CO+H2O+S，B正确；石墨烯电极为阳极，与电源的正极相连，因此石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯电极上的高，C错误；由于铁离子、亚铁离子均易水解，所以如果采用Fe3＋/Fe2＋取代EDTA-Fe3＋/EDTA-Fe2＋，溶液需要酸性，D正确。
【方法技巧】
1．正确判断电解产物
(1)阳极产物的判断首先看电极，如果是活性电极作阳极，则电极材料失电子，电极溶解(注意：铁作阳极溶解生成Fe2＋，而不是Fe3＋)；如果是惰性电极，则需看溶液中阴离子的失电子能力，阴离子放电顺序为S2－>I－>Br－>Cl－>OH－(水)。
(2)阴极产物的判断直接根据阳离子的放电顺序进行判断：Ag＋>Hg2＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋>Pb2＋>Fe2＋>Zn2＋>H＋(水)。
2．恢复原态措施
电解后有关电解质溶液恢复原态的问题应该用质量守恒法分析。一般是加入阳极产物和阴极产物的化合物，但也有特殊情况，如用惰性电极电解CuSO4溶液，Cu2＋完全放电之前，可加入CuO或CuCO3复原，而Cu2＋完全放电之后，应加入Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3复原。
3．突破电解定量计算的3种方法
电解的计算包括两极产物的定量计算、溶液pH的计算、相对原子质量和阿伏加德罗常数的计算等，无论哪种计算都可采用下列3种方法：
方法一：根据总反应式
先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列比例式计算。
方法二：根据电子守恒
用于串联电路的阴阳两极产物、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目相等。
方法三：根据关系式
根据得失电子守恒建立已知量与未知量之间的关系，得出计算所需的关系式。
例如由关系式法通过4 ml e－为基准可构建电极产物之间的如下关系式：
【变式探究】【2017新课标2卷】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：
D．硫酸根离子在电解过程中向阳极移动
【答案】C
【解析】根据原理可知，Al要形成氧化膜，化合价升高失电子，因此铝为阳极，A正确；不锈钢网接触面积大，能增加电解效率，B正确；阴极应为阳离子得电子，根据离子放电顺序应是H＋放电，即2H＋＋2e−=H2↑，C错误；根据电解原理，电解时，阴离子移向阳极，D正确。
高频考点三 电解的计算
例3．在1 L K2SO4和CuSO4的混合溶液中c(SOeq \\al(2－,4))＝2.0 ml·L－1，用石墨电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到22.4 L(标准状况)气体，则原溶液中c(K＋)为( )
A．2.0 ml·L－1 B．1.5 ml·L－1
C．1.0 ml·L－1 D．0.50 ml·L－1
【答案】A
【解析】由于两极均可产生气体，所以阳极是阴离子
OH－放电得到O2，阴极是Cu2＋和H＋放电得到Cu和H2，由得失电子守恒可知：2n(O2)＝n(Cu2＋)＋n(H2)，而n(O2)＝n(H2)＝22.4 L/(22.4 L·ml－1)＝1.0 ml，所以n(Cu2＋)＝n(O2)＝1.0 ml，c(Cu2＋)＝1.0 ml·L－1，原溶液中存在电荷守恒：c(K＋)＋2c(Cu2＋)＝2c(SOeq \\al(2－,4))，所以c(K＋)＝2×2.0 ml·L－1－2×1.0 ml·L－1＝
2.0 ml·L－1。
【举一反三】某科研小组模拟“人工树叶”电化学装置如图所示，该装置能将H2O和CO2转化为糖类(C6H12O6)和O2，X、Y是特殊催化剂型电极。已知装置的电流效率等于生成产品所需的电子数与电路通过总电子数之比。下列说法不正确的是( )
A．该装置中Y电极发生氧化反应
B．X电极的电极反应式为6CO2＋24e－＋24H＋===C6H12O6＋6H2O
C．理论上，每生成22.4 L O2必有4 ml H＋由Y极区向X极区迁移
D．当电路中通过3 ml电子时生成18 g C6H12O6，则该装置的电流效率为80%
【答案】C
【解析】A项，根据装置图知，Y电极与电源的正极相连，Y电极为阳极，发生氧化反应，正确；B项，X电极为阴极，发生还原反应，根据X电极上的反应物及产物可写出阴极的电极反应式，正确；C项，22.4 L O2没有指明是在标准状况下，错误；D项，n(C6H12O6)＝eq \f(18 g,180 g·ml－1)＝0.1 ml，生成0.1 ml葡萄糖消耗 2.4 ml 电子，故该装置的电流效率为eq \f(2.4 ml,3 ml)×100%＝80%，正确。
【变式探究】在如图所示的装置中，若通直流电5 min时，铜电极质量增加2.16 g。试回答下列问题：
(1)电源中X电极为直流电源的____________极。
(2)pH变化：A：____________，B：____________，C：____________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(3)通电5 min时，B中共收集224 mL(标准状况下)气体，溶液体积为200 mL，则通电前CuSO4溶液的物质的量浓度为____________(假设电解前后溶液体积无变化)。
(4)若A中KCl足量且溶液的体积也是200 mL，电解后，溶液的pH为____________(假设电解前后溶液体积无变化)。
【解析】(1)三个装置是串联的电解池。电解AgNO3溶液时，Ag＋在阴极发生还原反应变为Ag，所以质量增加的铜电极是阴极，则银电极是阳极，Y是正极，X是负极。(2)电解KCl溶液生成KOH，溶液pH增大；电解CuSO4溶液生成H2SO4，溶液pH减小；电解AgNO3溶液，银为阳极，不断溶解，Ag＋浓度基本不变，pH不变。(3)通电5 min时，C中析出0.02 ml Ag，电路中通过0.02 ml电子。B中共收集0.01 ml气体，若该气体全为氧气，则电路中需通过0.04 ml电子，电子转移不守恒。因此，B中电解分为两个阶段，先电解CuSO4溶液，生成O2，后电解水，生成O2和H2，B中收集到的气体是O2和H2的混合物。设电解CuSO4溶液时生成O2的物质的量为x，电解H2O时生成O2的物质的量为y，则4x＋4y＝0.02 ml(电子转移守恒)，x＋3y＝0.01 ml(气体体积之和)，解得x＝y＝0.002 5 ml，所以n(CuSO4)＝2×0.002 5 ml＝0.005 ml，c(CuSO4)＝eq \f(0.005 ml,0.2 L)＝0.025 ml·L－1。(4)通电5 min时，A中放出0.01 ml H2，溶液中生成0.02 ml KOH，c(OH－)＝0.02 ml÷0.2 L＝0.1 ml·L－1，pH＝13。
【答案】(1)负 (2)增大 减小 不变 (3)0.025 ml·L－1 (4)13
高频考点四 可充电电池
例4.（2018年全国卷II）我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na—CO2二次电池。将NaClO4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+4Na2Na2CO3+C。下列说法错误的是
A. 放电时，ClO4－向负极移动
B. 充电时释放CO2，放电时吸收CO2
C. 放电时，正极反应为：3CO2+4e− ＝2CO32－+C
D. 充电时，正极反应为：Na++e−＝Na
【答案】D
【解析】原电池中负极发生失去电子的氧化反应，正极发生得到电子的还原反应，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，充电可以看作是放电的逆反应，据此解答。放电时是原电池，阴离子ClO4－向负极移动，A正确；电池的总反应为3CO2+4Na2Na2CO3+C，因此充电时释放CO2，放电时吸收CO2，B正确；
放电时是原电池，正极是二氧化碳得到电子转化为碳，反应为：3CO2+4e−＝2CO32－+C，C正确；充电时是电解，正极与电源的正极相连，作阳极，发生失去电子的氧化反应，反应为2CO32－+C－4e−＝3CO2，D错误。
【变式探究】（2018年全国卷Ⅲ）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
【解析】放电时，O2与Li+在多孔碳电极处反应，说明电池内，Li+向多孔碳电极移动，因为阳离子移向正极，所以多孔碳电极为正极，A错误。因为多孔碳电极为正极，外电路电子应该由锂电极流向多孔碳电极（由负极流向正极），B错误。充电和放电时电池中离子的移动方向应该相反，放电时，Li+向多孔碳电极移动，充电时向锂电极移动，C错误。根据图示和上述分析，电池的正极反应应该是O2与Li+得电子转化为Li2O2-X，电池的负极反应应该是单质Li失电子转化为Li+，所以总反应为：2Li + (1－)O2 ＝ Li2O2-X，充电的反应与放电的反应相反，所以为Li2O2-X ＝ 2Li + (1－)O2， D正确。
【特别提醒】可充电电池的答题4步骤
【举一反三】某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池。放电时电池的总反应为：Li1-xCO2+LixC6=LiCO2+ C6(x