高考化学三轮冲刺复习专题06电化学基础(含解析)

这是一份高考化学三轮冲刺复习专题06电化学基础(含解析)，共18页。试卷主要包含了 如何书写原电池电极反应式？等内容，欢迎下载使用。

第六部分 电化学基础
从近几年高考试题分析可以发现，电化学是高考的重要考点，通常在选择题和化学反应原理综合题中进行命题，题目的难点是书写电极反应式，还应特别注意近几年比较流行的三室双隔膜电解池的分析。
1. 原电池和电解池的定义、工作原理和组成是什么？

原电池
电解池
定义
将电能转变为化学能的装置叫做电解池。
将电能转变为化学能的装置叫做电解池。
工作原理
利用氧化还原反应，将氧化剂和还原剂之间转移的电子通过导线进行传递，从而形成电流。
在电流通过电解质溶液时，在阳极和阴两极分别引起氧化反应和还原反应。
组成
正极、负极、电解质溶液
直流电源、阳极、阴极、电解液。
【链接高考】
例题1.(2017-Ⅱ-11).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：Al3＋＋3e－=Al
D.硫酸根离子在电解过程中向阳极移动
【解析】本题考查电解原理，利用基本知识即可顺利解决。
A项，根据电解原理可知，Al要形成氧化膜，失电子被氧化，因此铝为阳极，正确；
B项，阴极仅作导体，发生还原反应，可选用不锈钢网，且不锈钢网接触面积大，能增加电解效率，正确；
C项，阴极反应为氢离子得电子生成氢气，错误；
D项，电解时，阴离子移向阳极，正确。
【答案】C。
2.如何判断原电池和电解池的电极、电子流动方向及离子移动方向？
①判断原电池正负极的方法：
负极：较活泼金属，发生氧化反应，电子流出的电极。
正极：较不活泼的金属(或石墨) ，发生还原反应，电子流入的电极。
②判断电解池阴阳极的方法：
阳极：与电源正极相连的电极是阳极；阳极失去电子，发生氧化反应。
阴极：与电源负极相连的电极是阴极；阴极得到电子，发生还原反应。
③电子流动方向：
原电池工作时，电子由负极通过外电路流向正极；电解池工作时，电子从电解池阳极流向电源正极，再电源负极流向电解池阴极。
④离子移动方向：
原电池工作时，阳离子向正极(阴极)移动，阴离子向负极(阳极)。电解池工作时，阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动。

【链接高考】
例题2.(2018-Ⅲ-11).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-x/2)O2
【解析】A.电池放电反应中，锂失去电子做负极，氧气因为得电子，其所在的多孔碳材料电极一定是正极，A错误；
B.外电电路电子由负极流向正极，B错误；
C.充电时，阳离子向阴极移动，而充电时多孔碳材料区为阳极，C错误；
D.放电时锂和空气反应生成Li2O2-x，利用原子守恒及价态变化，即可判断充电时的总反应是正确的。
【答案】D
3. 如何书写原电池电极反应式？
在近年的高考中，关于原电池的考查重点是电极反应，所以掌握了电极反应式的书写方法，许多问题都可以顺利的解决。
书写步骤：
第一步：分析化学反应，明确氧化剂和还原剂及电解液，知道溶液酸碱性；
第二步：将氧化还原反应拆分为氧化反应和还原反应，即为负极反应和正极反应。
第三步：配平电极反应式，保证原子守恒和电荷守恒。
①拆分法：
若已知电池反应的总方程式，先将化学方程式改为离子方程式，再分析化合价，确定正负极、电极的反应物和生成物以及电子转移数目，将氧化还原反应拆分为氧化反应（负极发生氧化反应）和还原反应（正极发生还原反应），最后根据电荷守恒、原子守恒配平，从而得出正负电极的反应式。
在书写电极反应式时，一般先根据电子得失确定电极反应的反应物和生成物及系数，再利用H+或OH-配平电荷，最后利用水使原子守恒。
说明：
①H+、OH－、H2O是否参加反应，要根据实际情况具体分析。
②电子带负电荷，得电子为负电荷，失去电子为正电荷。
例题：已知向固体Co3O4中加入稀硫酸和Na2S2O3溶液，可以使溶解Co3O4，变成Co2+，溶液中仅含一种酸根离子，若将该反应设计成原电池，请写出该反应的离子方程式和正负极反应式。
离子方程式：4Co3O4+ S2O32-+22H+= 12 Co2++ 2SO42-+11H2O
正极：4Co3O4+8e－+32H+=12 Co2++16H2O
负极：S2O32-－8e－+H2O =2SO42-+10H+
②加减法：
由于正极反应加负极反应等于总反应，如果已知电池的总反应，要求写出电极反应，可以先写出较易写出的简单电极反应式，然后用总反应的离子方程式减去已知的电极反应式，即可得出较难写出的复杂的电极反应式。
注意：在总反应式减去已知反应式之前，应保证氧化剂或还原剂的系数和总反应式的一致，这样才能使得到正确的电极反应式。
③燃料电池电极反应式的书写技巧
根据燃料电池的特点，一般在正极发生还原反应的物质都是O2，根据电池总反应式和正极反应式写出负极反应式，也可以利用拆分法直接写出：
负极反应式＝总反应式－正极反应式
酸性溶液：O2＋4H＋＋4e－=2H2O
碱性溶液：O2＋2H2O＋4e－=4OH－
说明：若为酸性电解质溶液，电极反应式中不能出现OH－；若为碱性电解质溶液，电极反应式不能出现H＋。
在某些以熔融态氧化物做电解质时，在电极反应中O2得电子变成O2-。例如，甲烷燃料电池：
总反应式： CH4＋2O2=CO2＋2H2O
正极反应式：2O2＋8e－=4O2－
负极反应式：CH4＋4O2－－8e－=CO2＋2H2O
在熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)做电解质时，在电极反应中，O2得电子变成CO32-。例如，甲烷燃料电池：
总反应式： CH4＋2O2=CO2＋2H2O
正极反应式：2O2＋4CO2＋8e－=4CO32－
负极反应式：CH4＋4CO32－－8e－=5CO2＋2H2O
例题：请写出在以氢氧化钾为电解液时，用辛烷（C8H18）做燃料电池的负极反应。
方法一：加减法
总反应：C8H18+25/2O2+16OH-=8CO32-+17H2O
正极：25/2O2＋25H2O＋50e－=50OH－
负极： C8H18+66OH－-50e－=8CO32-+42H2O
方法二：拆分法
先写出利用化合价分析，确定电极上发生电子转移的反应物和生成物，并算出转移电子数目，然后先后利用电荷守恒和原子守恒配平
C8H18-50e－—8CO32-
C8H18+66OH－-50e－—8CO32-
负极反应式： C8H18+66OH－-50e－=8CO32-+42H2O
必须掌握的重要的原电池反应：
①铅蓄电池：
负极：Pb＋－2e- ＝PbSO4↓
正极：PbO2＋4H+＋＋2e- ＝PbSO4↓＋2H2O
蓄电池进行充电，其电极反应为：
阳极：PbSO4＋2H2O－2e- ＝PbO2＋4H+＋

阴极：PbSO4＋2e- ＝Pb＋
蓄电池放电和充电的总反应式：PbO2＋Pb＋2H2SO4 2PbSO4↓＋2H2O
②燃料电池：
种类
酸性
碱性
负极反应
2H2－4e－=4H＋
2H2＋4OH－－4e－=4H2O
正极反应
O2＋4e－＋4H＋=2H2O
O2＋2H2O＋4e－=4OH－
总反应
2H2＋O2===2H2O
【链接高考】
例题3.(1)[2011-全国卷-27(5)]在以甲醇为燃料的燃料电池中，电解质溶液为酸性，负极的反应式为___________________、正极反应式为_______________。
(2)[2012-海南-13(4)]肼燃烧生成氮气和水，肼-空气燃料电池是一种碱性电池，该电池放电时，负极的反应式为_______________________。
(3)(2013-1-28)若电解质为酸性,二甲醚直接燃料电池的负极反应为_______。　
（4）2012-26(4). K2FeO4-Zn可以组成碱性电池，与MnO2-Zn电池类似。 K2FeO4在电池中作为正极材料，其电极反应为________________________，该电池总反应的离子方程式为________________________。
【解析】
（1）CH3OH＋H2O－6e－=CO2＋6H＋ 3/2O2＋6H＋＋6e－=3H2O
（2）N2H4＋4OH－－4e－=4H2O＋N2↑
（3）CH3OCH3+3H2O-12e-=2CO2+12H+
（4）FeO42－＋3e－＋4H2O=Fe(OH)3＋5OH－
2FeO42－＋3Zn＋8H2O=2Fe(OH)3＋3Zn(OH)2＋4OH－
4. 电解池电极反应式的书写方法是什么？
①书写电极反应式的步骤：
第一步：明确电解池阴阳极电极材料及溶液中存在的离子。
第二步：判断阴阳两极附近离子种类，根据离子放电顺序，确定放电离子。
第三步：根据氧化还原反应规律写出阴阳两极电极反应式和电解总方程式。
②阳极放电顺序：
若是活性电极(金属活动顺序表Ag及以前金属)作阳极，则是电极本身失电子放电。
Fe－2e－= Fe2+ 或Cu－2e－= Cu2+
若是惰性电极(Pt、Au、石墨) 作阳极，溶液中的阴离子放电。由于阳极发生的是氧化反应，所以阴离子按照还原性强弱的顺序放电。常见阴离子的放电顺序是：S2－>I－>Br－>Cl－> OH－
最常见的阴离子在阳极放电的电极反应式：
2C1－－2e－=C12↑ 4OH—－4e—=2H2O+ O2↑
2H2O－4e－=O2↑＋4H＋
③阴极放电顺序：
阴极放电的一般是溶液中的阳离子，与电极材料无关。 由于阴极发生的是还原反应，所以阳离子放电能力与其氧化性有关，溶液中的阳离子按照氧化性强弱的顺序放电。
常见阳离子的放电顺序是：
Ag＋>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Fe2+>Zn2+> A13+>Na+
最常见的阳离子在阴极放电的电极反应式：
Cu2++2e-=Cu 2H＋+2e-=H2　↑
2H2O+2e-＝H2↑+2OH-
说明：在水溶液中，Na+、A13+等活泼金属离子不参加放电，这些离子只有在熔融时放电。
特例：MnO4－+ 8H++5e－=Mn2+ + 8H2O
【特别说明】
①若阳极是溶液中由水提供的OH-放电，则一般写成：2H2O-4e-＝O2↑+4H+；若阴极是溶液中由水提供的的H+放电，则一般写成：2H2O+2e-＝H2↑+2OH-
②放电顺序不是绝对不变的，有时随着外界条件发生变化，也会发生变化。在做题时，一定要具体问题，具体分析，不能生搬硬套。
2018-Ⅱ-26.(4)电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极的电极反应式为：Zn2++2e-=Zn。
常见的电解反应：
①电解NaCl溶液
阳极：2C1－－2e－=C12↑ 阴极： 2H2O+2e一＝H2↑+2OH一
总反应：2C1－+2H2O＝C12↑+H2↑+2OH一
总方程式：2NaCl+2H2O =C12↑+H2↑+2NaOH
②电解CuSO4溶液
阳极：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 阴极： 2Cu2＋＋4e－===2Cu
总反应：2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4。
③电解AgNO3溶液
阳极：2H2O－4e－=O2↑＋4H＋
阴极：4Ag＋＋4e－=4Ag
总反应：4 AgNO3＋2H2O=4Ag＋O2↑＋4HNO3
④电解Na2SO4溶液
阳极：2H2O－4e-=O2↑＋4H+
阴极：4H2O+4e-＝2H2↑+4OH-
总反应：2H2O=2H2↑+ O2↑
⑤电解H2SO4溶液
阳极：2H2O－4e－=O2↑＋4H+
阴极： 4 H+＋4 e－=2H2↑
总反应：2H2O=2H2↑+ O2↑
⑥电解NaOH溶液
阳极：4OH--4e-=2H2O+ O2↑
阴极：4H2O+4e-＝2H2↑+4OH一
总反应：2H2O=2H2↑+ O2↑
【链接高考】
例题4.2018-Ⅲ-27. (3) 可采用“电解法”制备KIO3，装置如图所示。

①写出电解时阴极的电极反应式_______________。
②电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为_____，其迁移方向是_________。
【解析】阳极区的单质碘和氢氧化钾反应：3I2＋6KOH＝KIO3＋5KI＋3H2O。
根据放电顺序，在阳极碘离子失电子转化为单质碘：2I－-2e－=I2，阴极是水中的氢离子放电，电极反应：2H2O+2e－=2OH－+H2↑。
阳极区钾离子通过阳离子交换膜进入阴极区生成氢氧化钾。
单质碘再与氢氧化钾反应，生成KIO3和KI ，以上反应反复循环最终将所有的碘都转化为碘酸钾。钾离子 a到b
【答案】2H2O+2e－=2OH－+H2↑。
5. 金属的腐蚀有哪些类型？如何进行金属的腐蚀与防护？
（1）金属腐蚀分为两大类：化学腐蚀和电化学腐蚀。
电化学腐蚀：不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化，这种腐蚀叫做电化学腐蚀。
①析氢腐蚀：正极：2H＋＋2e－＝H2 负极：Fe－2e－＝Fe2＋
总反应：Fe＋2H＋＝Fe2＋＋H2
②吸氧腐蚀：正极 ：O2＋2H2O＋4e－＝4OH－
负极 ：Fe－2e－＝Fe2＋
总反应：2Fe＋O2＋2H2O＝2Fe(OH)2
（2）金属的防护
①阻断原电池法：覆盖保护膜法、改变金属的内部结构法。
②牺牲阳极的阴极保护法;
③外加电源的阴极保护法。
【链接高考】
例题5.(2018-Ⅲ-7).化学与生活密切相关。下列说法错误的是（ ）
A.泡沫灭火器可用于一般的起火，也适用于电器起火
B.疫苗一般应冷藏存放，以避免蛋白质变性
C.家庭装修时用水性漆替代传统的油性漆，有利于健康及环境
D.电热水器用镁棒防止内胆腐蚀，原理是牺牲阳极的阴极保护法
【解析】电热水器内胆的主要成分是铁，由于镁比铁活泼，所以用镁棒做电极时镁先于铁被氧化，从而使铁得到保护，其原理为牺牲阳极的阴极保护法。
【答案】A。
6.如何判断原电池和电解池中酸碱性变化？
若电极反应产生H＋或消耗OH一，则溶液pH降低；若电极反应产生OH一或消耗H＋，则溶液pH升高。
若没有产生H＋或消耗OH一，则溶液pH根据原溶液的酸碱性，及溶液产生水或者消耗原溶液的情况判断。
方法：原电池和电解池中酸碱性变化的判断主要是分析电极反应。
①利用电极反应和总反应判断溶液酸碱性变化：
若电极反应产生H＋或消耗OH一，则电极附近溶液pH降低；
若电极反应产生OH一或消耗H＋，则电极附近溶液pH升高。
若总反应产生H＋或消耗OH一，则溶液pH降低；
若总反应产生OH一或消耗H＋，则溶液pH升高。
②利用产生的气体判断溶液pH变化：
若电解时只放出H2，不放出O2，电解后溶液pH升高。如电解NaCl溶液。
若电解时只放出O2，不放出H2，电解后溶液pH降低。如电解CuSO4溶液。
若电解时既放出O2又放出H2，电解的实质是电解水，电解后溶液浓度增大。
若原溶液的pH大于7，则电解后溶液pH升高；若原溶液的pH小于7，则电解后溶液pH降低。
若电解时既不放出O2又不放出H2，电解的实质是消耗电解质本身，电解后溶液浓度减小。
若原溶液的pH大于7，则电解后溶液pH降低；若原溶液的pH小于7，则电解后溶液pH升高。
【链接高考】
例题6.(2013-大纲卷-9).电解法处理酸性含铬废水(主要含有Cr2O72- )时,以铁板作阴、阳极,处理过程中存在反应:Cr2O72- +6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O,最后Cr3+以Cr(OH)3形式除去。下列说法不正确的是(　　)
A.阳极反应为Fe-2e- =Fe2+
B.电解过程中溶液pH不会变化
C.过程中有Fe(OH)3沉淀生成
D.电路中每转移12 mol电子,最多有1 mol Cr2O72-被还原
【解析】铁板作阳极，电极反应：Fe-2e- =Fe2+，阴极反应为：2H+ +2e-＝H2↑ 或 2H2O+2e-＝H2↑+2OH-
A.阳极Fe失电子，反应为Fe-2e- =Fe2+，A正确;
B.电解过程中有OH-生成，所以pH变大，B错误;
C.生成的OH-会与Fe3+结合生成Fe(OH)3，C正确;
D.电路中每转移12 mol电子，生成6 mol Fe2+，则有1 mol Cr2O72-被还原，D正确。
【答案】B。
7.如何给可充电电池充电？可充电电池放电和充电电极反应有什么关系？
（1）充电方法：
将充电电池的正极与电源正极相连，充电电池的负极与电源负极相连，接通电源即可充电。 充电的过程就是电解的过程。
（2）充电反应：
电池充电时，在阳极发生氧化反应，该反应是电池放电时正极反应的逆反应；
电池充电时，在阴极发生还原反应，该反应是电池放电时负极反应的逆反应。

铅蓄电池的电极反应：
放电的电极反应为：
负极：Pb＋SO42－－2e- ＝PbSO4↓
正极：PbO2＋4H+＋SO42－＋2e- ＝PbSO4↓＋2H2O
充电的电极反应：
阳极：PbSO4＋2H2O－2e- ＝PbO2＋4H+＋SO42－
阴极：PbSO4＋2e- ＝Pb＋SO42－
总反应：PbO2＋Pb＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2O
【链接高考】
例题7.(2016-Ⅲ-11)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)42- 。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)42-
D.放电时，电路中通过2 mol电子，消耗氧气22.4 L(标准状况)
【解析】 A项，充电时，电解质溶液中K＋向阴极移动，错误；
B项，充电时的总反应方程式为放电反应的逆反应，所以溶液中生成OH－，故c(OH－)逐渐增大，错误；
C项，根据总方程式，在碱性环境中，负极Zn失电子生成的Zn2＋将与OH―结合生成Zn(OH) 42-，正确；
D项，O2～4e－，故电路中通过2 mol电子，消耗氧气0.5 mol，在标准状况时体积为11.2 L，错误。
【答案】C。
8. 解决电化学计算题的基本方法是什么？
（1）计算的原则：
在原电池和电解池工作时，阴阳两极得失电子的总数相等。
（2）计算的方法：
先根据题目已知的信息写出相关的电极反应式，然后根据电子守恒关系建立计算所需的关系式 进行计算。
a.根据电子守恒计算
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。
b.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。
根据放电顺序准确写出两电极的电极反应式，以阴、阳两极得失电子数相等为纽带，对两极产物进行计算。
c.根据关系式计算
根据得失电子守恒定律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。
（3）串联电路的计算：
串联电路有两种：一是外接电源两个电解池串联；二是原电池与一个或两个电解池串联。
如果是外接电源的串联电路，可以根据电源正负极判断电解池阴阳极，写出电极反应式即可计算。
如果是原电池与电解池串联，首先要找出原电池，并分析正负极，进而判断电解池阴阳极，写出电极反应式即可计算。
在串联电路电解池工作时，每一个电极上通过的电子都是相等的，因而利用电子守恒思想列式计算即可。
【链接高考】
例题8.(2012-福建-9)将下图所示实验装置的K闭合，下列判断正确的是 (　　)

A.Cu电极上发生还原反应
B.电子沿 Zn→a→b→Cu 路径流动
C.片刻后甲池中c(SO42-)增大
D.片刻后可观察到滤纸b点变红色
【解析】该装置属于原电池和电解池的串联电路。 将装置中K闭合，该装置是铜锌原电池做电源，电解硫酸钠溶液，实质是电解水。
A.其中Zn是负极上发生氧化反应，Cu是正极上发生还原反应，故A正确；
B.电子沿Zn→a，在a上溶液中的H＋得到电子，在b上溶液中的OH－失去电子，电子不能直接由a→b，故B错误；
C.该装置工作过程中，甲、乙两烧杯中的SO42-的浓度都不改变，只是盐桥中的Cl－和K＋分别向甲、乙两烧杯中移动，故C错误；
D.b处是阳极，溶液中的OH－失去电子，c(OH－)减小，c(H＋)增大，显酸性，b处滤纸不可能变红色，故D错误。
【答案】A。
9.对于有离子交换膜的电解池应如何分析？
电解时，为了保证电极反应正常进行，阻止两极区产生的物质接触，防止发生化学反应，常常将阴阳极用离子交换膜隔离开，使电解池变成两室(或三室)电解池。
若为阳离子交换膜只允许阳离子通过；
若为阴离子交换膜只允许阴离子通过；
若为质子交换膜只允许氢离子通过，不允许其他阳离子和阴离子通过。
【解题方法】
首先，明确溶液中的离子及放电顺序，确定发生的电极反应；
其次，明确交换膜的要求，分析离子移动方向及种类；
最后，根据题目要求综合分析，解决问题。
【链接高考】
例题9.2018-Ⅰ-27.(3)制备Na2S2O5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。

【解析】由题目信息可知，阳极反应为：2H2O－4e－=O2↑＋4H+，阴极反应为：2H2O+2e-＝H2↑+2OH-。
由于阳离子交换膜只允许阳离子通过，阳极产生的H+向a室移动，先与SO32－结合，产生HSO3－，导致NaHSO3浓度增加。a室Na+向b室移动,与阴极产生的OH-，形成NaOH，NaOH吸收SO2后生成Na2SO3。
【答案】2H2O－4e－=O2↑＋4H+，a 。
10.新型可充电电池如何分析？
【解题方法指导】
解题之前，先通过题目提供的信息，确定反应物和生成物，判断正负电极（或阴阳极），然后根据氧化还原反应的基本规律，利用电池的工作原理，确定正负极（或阴阳极）电极反应及总反应，最后根据题目要求，分析电极反应，即可顺利解决问题。
①判断电极；②确定电极反应；③解决问题。
【链接高考】
例题10.(2018-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】从题目给出的信息可知，石墨烯上的发生氧化反应，因而是阳极，ZnO@石墨烯必然是阴极。阳极反应：Fe2+-e-=Fe3+ ， Fe3+与H2S发生氧化还原反应： 2Fe3++H2S=2H++S+2Fe2+。阴极极反应:CO2+2H++2e-=CO+H2O。总反应为：CO2+H2S=CO+H2O+S。
从以上分析可知，A和B选项正确。
阳极的电势肯定比阴极高，故C选项错误。
Fe3+在溶液极易水解，如果使用需要酸性溶液，D选项正确。
【答案】C。
【链接高考】
1.(2018-Ⅱ-12).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+4Na=2Na2CO3+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
【解析】由分析可知，放电时，负极反应为：Na - e- =Na+，正极反应为：3CO2+4e-=2CO32-+C。
充电时，阳极反应：2CO32-+C-4e-=3CO2，阴极反应：Na+ + e- =Na。
A.放电时阴离子向负极移动，A正确；
B.从总方程式可以判断CO2 吸收或放出，B正确；
C.由总反应可知，放电时正极反应：3CO2+4e-=2CO32-+C，C正确。
D.充电时与电源正极相连的阳极发生失去电子的氧化反应，反应为：2CO32-+C-4e-=3CO2, D错误。
【答案】D。
2.(2015•江苏•10)一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是 ( 　)

A.反应CH4+H2O =3H2+CO,每消耗1 mol CH4转移12 mol电子
B.电极A上H2参与的电极反应为:H2+2OH--2e- =2H2O
C.电池工作时,CO32-向电极B移动
D.电极B上发生的电极反应为:O2+2CO2+4e- =2CO32-
【解析】该燃料电池总反应为：3H2+CO+2O2=CO2+3H2O，正极反应：O2+2CO2+4e- =2CO32- ；负极反应：H2-2e-+CO32- =H2O+CO2和CO+CO32--2e-=2CO2 。
A.根据方程式，每1 mol甲烷参与反应转移电子6 mol，A项错误;
B.因为电解质为熔融态的碳酸盐，所以电极A上H2参与的电极反应式为H2-2e-+CO32- =H2O+CO2，没有OH-，B项错误;
C.根据原电池工作原理，电极A是负极，电极B是正极，阴离子向负极移动，碳酸根离子向负极移动(A电极)，C项错误;
D.电极B上发生电极反应式为：O2+2CO2+4e- =2CO32- ，D项正确。
【答案】D。
3.(2016-Ⅰ-11)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。

下列叙述正确的是 （ ）
A.通电后中间隔室的 SO42- 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
【解析】由分析可知，该电解池相当于电解水，正极区(阳极)反应为：2H2O－4e－=O2＋4H＋，负极区(阴极)反应为：2H2O+2e－=H2＋2OH－。电解池中阴离子向阳极移动，阳离子向阴极移动， SO42- 离子向正极迁移，正极区水电离的OH－发生氧化反应生成氧气，溶液pH减小；负极区水电离的H＋发生还原反应生成氢气，溶液pH增大，故A、C错误。
电解后，正极区得到H2SO4，负极区得到NaOH，故B正确；
生成1molO2需要4mol电子，当电路中通过1mol电子时，会有0.25 mol的O2生成，D错误。
【答案】B。
4.(2015·福建理综-11)某模拟“人工树叶”电化学实验装置如图所示，该装置能将H2O和CO2转化为O2和燃料(C3H8O)。下列说法正确的是( )

A.该装置将化学能转化为光能和电能
B.该装置工作时，H＋从b极区向a极区迁移
C.每生成1 mol O2，有44 g CO2被还原
D.a 电极的反应为3CO2＋18H＋－18e－=C3H8O＋5H2O
【解析】由题目信息可知，总反应为：6CO2+8H2O=2C3H8O+9O2，阳极反应为：2H2O－4e－=O2↑＋4H+，阴极反应为：3CO2＋18H＋＋18e－=C3H8O＋5H2O。
A项，该装置是电解池，在电解和光的作用下H2O在光催化剂的表面转化为O2和H＋，故该装置是将电能和光能转化为化学能，A错误；
B项，该装置工作时，H＋从阳极b极向阴极a极迁移，B正确；
C项，该电解池的总反应式为6CO2＋8H2O=2C3H8O＋9O2，根据总反应方程式可知，每生成1 mol O2，有2/3 mol CO2被还原，其质量为88/3 g，C错误；
D项，a电极为阴极，发生还原反应，电极反应式为3CO2＋18H＋＋18e－=C3H8O＋5H2O，D错误。
【答案】B。
5.(2017-全国卷Ⅲ-11)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（硫磺）材料，该电池的反应为：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0.02 mol电子，负极材料减重0.14 g
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
【解析】该电池的正极为a，负极为b,负极电极反应：Li－e－=Li＋，正极的电极反应分别为：S8+2Li＋+2e－=Li2S8 、3Li2S8+2Li＋+2e－=4Li2S6、2Li2S6+2Li＋+2e－=3Li2S4、Li2S4+2Li＋+2e－=2Li2S2.
A项，原电池电解质中阳离子移向正极，根据全固态锂硫电池工作原理图示中Li＋移动方向可知，电极a为正极，正极发生还原反应，由总反应可知正极依次发生S8→Li2S8→Li2S6→Li2S4→Li2S2的还原反应，正确；
B项，电池工作时负极电极方程式为Li－e－=Li＋，当外电路中流过0.02 mol电子时，负极消耗的Li的物质的量为0.02 mol，其质量为0.14 g，正确；
C项，石墨烯具有良好的导电性，故可以提高电极a的导电能力，正确；
D项，电池充电时为电解池，电解反应是放电反应的逆反应，因此电解总反应为8Li2Sx = 16Li＋xS8(2≤x≤8)，故Li2S2的量会越来越少，错误。
【答案】D。