资料中包含下列文件，点击文件名可预览资料内容
还剩28页未读，
继续阅读
成套系列资料，整套一键下载
专题七 电化学及其应用-【题型分类归纳】2023年高考化学二轮复习讲与练(全国通用)
展开
这是一份专题七 电化学及其应用-【题型分类归纳】2023年高考化学二轮复习讲与练(全国通用)，文件包含专题七电化学及其应用解析版docx、专题七电化学及其应用原卷版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共72页， 欢迎下载使用。
专题七 电化学及其应用
考 点
高考年
考频解密
考点分布
电化学及其应用
2022年
2022年河北卷〔5〕；2022年湖北卷〔6,14〕；2022年湖南卷〔8〕；2022年广东卷〔10,11,16〕；2022年江苏卷〔6，7〕；2022年辽宁卷〔6,9,14〕；2022年海南卷〔9〕；2022年北京卷〔7,13〕；2022年全国甲卷〔4，5〕,2022年全国乙卷〔6〕等
原电池〔7次〕，化学电源〔6次〕，电解池〔11次〕，金属的化学腐蚀与防护〔4次〕，
电化学计算〔4次〕，
一、原电池的工作原理及应用
1．原电池的概念及构成条件
(1)定义：把化学能转化为电能的装置。
(2)原电池的形成条件
①能自发进行的氧化还原反应。
②两个金属活动性不同的电极(燃料电池的两个电极可以相同)。
③形成闭合回路，需满足三个条件：a.存在电解质；b.两电极直接或间接接触；c.两电极插入电解质溶液或熔融电解质中。
2．工作原理(以锌铜原电池为例)
电极名称
负极
正极
电极材料
锌片
铜片
电极反应
Zn－2e－===Zn2＋
Cu2＋＋2e－===Cu
电极质量变化
减小
增大
反应类型
氧化反应
还原反应
电子流向
由Zn片沿导线流向Cu片
盐桥中离子移向
盐桥含饱和KCl溶液，K＋移向正极，Cl－移向负极
盐桥作用
a.连接内电路形成闭合回路
b.维持两电极电势差(中和电荷)，使电池能持续提供电流
3.电极的判断
4．原电池的应用
(1)设计制作化学电源
(2)比较金属的活动性强弱：原电池中，负极一般是活动性较强的金属，正极一般是活动性较弱的金属(或非金属)。
(3)加快化学反应速率：氧化还原反应形成原电池时，反应速率加快。
(4)用于金属的防护：将需要保护的金属制品作原电池的正极而受到保护。
二、常见化学电源及工作原理
1．一次电池
(1)碱性锌锰干电池
负极反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2；
正极反应：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－；
总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2。
(2)锌银电池
负极反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2；
正极反应：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－；
总反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。
(3)锂电池
Li－SOCl2电池可用于心脏起搏器，该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4－SOCl2，电池总反应可表示为4Li＋2SOCl2===4LiCl＋SO2↑＋S。其中负极材料是Li，电极反应式为4Li－4e－===4Li＋，正极反应式为2SOCl2＋4e－===SO2↑＋S＋4Cl－。
2．二次电池
铅蓄电池是最常见的二次电池，负极材料是Pb，正极材料是PbO2。总反应为Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)2PbSO4(s)＋2H2O(l)。
特别提醒 可充电电池充电时原来的负极连接电源的负极作阴极；同理，原来的正极连接电源的正极作阳极，简记为负连负，正连正。
3．氢氧燃料电池
氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，分为酸性和碱性两种。
种类
酸性
碱性
负极反应式
2H2－4e－===4H＋
2H2＋4OH－－4e－===4H2O
正极反应式
O2＋4e－＋4H＋===2H2O
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
电池总反应式
2H2＋O2===2H2O
三、新型电源及电极反应式的书写
1．电极反应式书写的一般步骤(类似氧化还原反应方程式的书写)
2．新型燃料电池
(1)燃料电池常用的燃料：H2、CO、烃(如CH4、C2H6)、醇(如CH3OH)、肼(N2H4)等。
(2)燃料电池常用的电解质
①酸性电解质溶液，如H2SO4溶液；②碱性电解质溶液，如NaOH溶液；③熔融氧化物；④熔融碳酸盐，如K2CO3；⑤质子交换膜等。
(3)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。
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：
①酸性电解质：O2＋4H＋＋4e－===2H2O。
②碱性电解质：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。
③固体电解质(高温下能传导O2－)：O2＋4e－===2O2－。
④熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)：O2＋2CO2＋4e－===2CO。
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。
3．新型可逆电池
(1)铁镍电池(负极—Fe，正极—NiO2，电解液—KOH溶液)
已知：Fe＋NiO2＋2H2OFe(OH)2＋Ni(OH)2，则
放电：
负极：Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2；
正极：NiO2＋2H2O＋2e－===Ni(OH)2＋2OH－。
充电：
阴极：Fe(OH)2＋2e－===Fe＋2OH－；
阳极：Ni(OH)2－2e－＋2OH－===NiO2＋2H2O。
(2)LiFePO4电池(正极—LiFePO4，负极—Li，含Li＋导电固体为电解质)
已知：FePO4＋LiLiFePO4，则
放电：
负极：Li－e－===Li＋；
正极：FePO4＋Li＋＋e－===LiFePO4。
充电：
阴极：Li＋＋e－===Li；
阳极：LiFePO4－e－===FePO4＋Li＋。
(3)高铁电池(负极—Zn，正极—石墨，电解质为浸湿的固态碱性物质)
已知：3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH，则
放电：
负极：3Zn－6e－＋6OH－===3Zn(OH)2；
正极：2FeO＋6e－＋8H2O===2Fe(OH)3＋10OH－。
充电：
阴极：3Zn(OH)2＋6e－===3Zn＋6OH－；
阳极：2Fe(OH)3－6e－＋10OH－===2FeO＋8H2O。
四、电解的原理
1．电解原理
(1)概念
①电解：使电流通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。
②电解池：把电能转变为化学能的装置，也叫电解槽。
(2)电解池构成的条件
①与电源相连的两个电极：与电源正极相连的电极是阳极，在阳极上发生氧化反应；与电源负极相连的电极是阴极，在阴极上发生还原反应。
②电解质溶液(或熔融的电解质)。
③形成闭合回路。
(3)电解池的工作原理
①电极名称和电极反应式
总反应方程式：CuCl2Cu＋Cl2↑。
②电子流向和离子移动方向
导线上(外电路)电子从电源的负极流出，经导线流向电解池的阴极。电解池的阳极上产生的电子经导线流入电源的正极。溶液中(内电路)阴离子移向阳极，阳离子移向阴极。
2．电解规律
(1)阳极产物的判断
①活性电极(除Au、Pt以外的金属材料作电极)，电极材料失电子，生成金属阳离子。
②惰性电极(Pt、Au、石墨)，要依据阴离子的放电顺序加以判断。
阴离子的放电顺序：活泼电极＞S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子。
S2－、I－、Br－、Cl－放电，产物分别是S、I2、Br2、Cl2；若OH－放电，则得到H2O和O2。
(2)阴极产物的判断
直接根据阳离子放电顺序进行判断。
阳离子放电顺序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)＞Al3＋＞Mg2＋。
①若金属阳离子(Fe3＋除外)放电，则得到相应金属单质；若H＋放电，则得到H2。
②放电顺序本质遵循氧化还原反应的优先规律，即得(失)电子能力强的离子先放电。
3．惰性电极电解电解质溶液的产物判断(图示)
4．电解后电解质溶液的复原
需加适量的某物质，该物质可以是阴极与阳极产物的化合物。例如惰性电极电解CuSO4溶液，要恢复原溶液的浓度，可向电解后的溶液中加入CuO，也可以加入CuCO3，但不能加入Cu(OH)2，因为Cu(OH)2与生成的H2SO4反应后使水量增加。使电解后的溶液恢复原状的方法：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(不能加AgOH)；
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]。
五、电解原理的应用
1．氯碱工业
(1)电极反应
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑(反应类型：氧化反应)；
阴极：2H＋＋2e－===H2↑(反应类型：还原反应)。
检验阳极产物的方法是用湿润的KI-淀粉试纸靠近阳极，若试纸变蓝，证明生成了Cl2。电解时向食盐水中滴加酚酞，阴极附近溶液变红，说明该电极附近产生的物质为NaOH。
(2)电解方程式
化学方程式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑；
离子方程式：2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑。
(3)阳离子交换膜法电解饱和食盐水示意图
①阳离子交换膜的作用
阻止OH－进入阳极室与Cl2发生副反应：2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O，阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸。
②a、b、c、d加入或取出的物质分别是饱和食盐水、稀NaOH溶液、稀食盐水、浓NaOH溶液；X、Y分别为Cl2、H2。
2．电镀
应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方法。
实例——电镀铜
阳极(铜片)：Cu－2e－===Cu2＋；
阴极(待镀铁件)：Cu2＋＋2e－===Cu。
3．电冶金
(1)电解精炼铜
①电极材料：阳极为粗铜，阴极为纯铜。
②电解质溶液：含Cu2＋的盐溶液。
③电极反应式
阳极：Zn－2e－===Zn2＋、Fe－2e－===Fe2＋、Ni－2e－===Ni2＋、Cu－2e－===Cu2＋；
阴极：Cu2＋＋2e－===Cu。
④阳极泥的形成
粗铜中不活泼的杂质(金属活动性顺序中位于铜之后的银、金等)在阳极难以失去电子，当阳极上的铜失去电子变成离子之后，它们以金属单质的形式沉积于电解槽的底部，成为阳极泥。
(2)利用电解熔融盐(或氧化物)的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等。
总方程式
阳极、阴极反应式
冶炼钠
2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑
2Cl－－2e－===Cl2↑、2Na＋＋2e－===2Na
冶炼镁
MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑
2Cl－－2e－===Cl2↑、Mg2＋＋2e－===Mg
冶炼铝
2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑
6O2－－12e－===3O2↑、4Al3＋＋12e－===4Al
六、金属的腐蚀与防护
1．金属的腐蚀
(1)金属腐蚀的本质
金属原子失去电子变为金属阳离子，金属发生氧化反应。
(2)金属腐蚀的类型
①化学腐蚀与电化学腐蚀
类型
化学腐蚀
电化学腐蚀
条件
金属与接触到的物质直接发生化学反应
不纯的金属接触到电解质溶液发生原电池反应
本质
M－ne－===Mn＋
M－ne－===Mn＋
现象
金属被腐蚀
较活泼金属被腐蚀
区别
无电流产生
有微弱电流产生
联系
电化学腐蚀比化学腐蚀普遍得多，腐蚀速率更快，危害也更严重
②析氢腐蚀与吸氧腐蚀(以钢铁的腐蚀为例)
类型
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
条件
水膜酸性较强(pH≤4.3)
水膜酸性很弱或呈中性
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
联系
吸氧腐蚀更普遍
特别提醒 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．金属的防护
(1)电化学防护
①牺牲阳极的阴极保护法——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外加电流的阴极保护法——电解原理
a．阴极：被保护的金属设备；
b．阳极：惰性电极。
(2)改变金属的内部结构，如制成防腐的合金等。
(3)加防护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。
探究一：原电池的电极(或电池)反应式书写
科学家设计了一种电化学装置如图所示(X、Y为离子交换膜)，该装置在处理有机废水的同时可以对海水进行淡化。下列叙述不正确的是（ ）
A．Y为阳离子交换膜
B．正极发生的反应为O2+4e-+2H2O=4OH-
C．该装置工作过程中负极区溶液的质量将减少
D．该装置不能在高温下工作
【答案】A
【详解】A．由分析可知，Y为阴离子交换膜，A项错误；B．由分析可知，正极发生的反应为O2+4e-+2H2O=4OH-，B项正确；C．负极的电极反应式为，发生生成的二氧化碳逸出，H+向正极移动，故负极区溶液的质量将减少，C项正确；D．该装置负极上有硫还原菌，故该装置不能在高温下工作，D项正确；答案选A。
规律总结：原电池的电极（或电池）反应式书写题，要先判断原电池正、负极，再结合原电池原理书写电极（或电池）反应式。
1.书写电极(或电池)反应式的思维模板
(1)根据题目提供的信息,如电极反应现象、电极反应类型、电池总反应式等，判断原电池的正、负极。
(2)分析电解质溶液的种类,看电解质溶液的酸碱性、是否为不活泼金属盐溶液，确定电极上发生反应的物质。
(3)结合原子守恒、电荷守恒和得失电子守恒写出电极反应式,再根据正、负极反应式及得失电子守恒写出电池总反应式。
2.书写电极(或电池)反应式的具体流程
【变式练习】
1．银锌电池的放电反应为：Zn+Ag2O+H2O=2Ag+Zn(OH)2，下列说法错误的是（ ）
A．基态Zn2+的简化核外电子排布式：[Ar]3d10
B．负极为Zn，发生氧化反应
C．放电过程中，正极附近的pH下降
D．放电过程中，OH-向负极移动
【答案】C
【详解】A．基态Zn原子的电子排布式为[Ar]3d104s2，失去2个电子后形成基态Zn2+的简化核外电子排布式为：[Ar]3d10，选项A正确；B．活泼金属Zn作负极，失去电子发生氧化反应，选项B正确；C．放电过程中，正极电极反应为Ag2O+2e-+H2O=2Ag+ 2OH-，正确附近的pH增大，选项C错误；D．原电池中，放电过程中，阴离子OH-向负极移动，选项D正确；答案选C。
2．可充电水系Zn－CO2电池用锌和催化剂材料作两极，电池工作示意图如图所示，其中双极膜是由阳膜和阴膜制成的复合膜，在直流电场的作用下，双极膜复合层间的H2O电离出的H+和OH-可以分别通过膜移向两极。下列说法错误的是（ ）
A．放电时，右侧电极的电极反应式为CO2+2H++2e-=HCOOH
B．放电时，金属锌为负极，发生氧化反应
C．充电时，双极膜产生的H+向阳极室移动
D．充电时，每生成22.4L(标准状况)O2，阴极增重130g
【答案】C
【详解】A．放电时，右侧电极为正极，发生还原反应，电极反应为CO2＋2H＋＋2e−=HCOOH，故A正确；B．放电时，左侧Zn电极为负极，Zn失电子发生氧化反应，故B正确；C．充电时，右侧为阳极，阳离子向阴极移动，所以双极膜复合层间的H2O电离出的H＋通过膜移向左侧移动，故C错误；D．充电时，电池总反应为；每生成22.4L(标准状况)即1molO2，生成2molZn，阴极增重130g，故D正确；故答案选C。
3．我国科研人员将单独脱除SO2的反应与H2O2的制备反应相结合，实现协同转化。
①单独制备H2O2：2H2O+O2=2H2O2，不能自发进行
②单独脱除SO2：4OH-+2SO2+O2=2SO+2H2O，能自发进行协同转化装置如图所示，在电场作用下，双极膜中间层的H2O解离为OH-和H+，并向两极迁移。下列叙述错误的是（ ）
A．负极区域存在反应为SO2+2OH-=+H2O
B．双极膜中间层的H2O的解离可不断提供OH-和H+，故不需要补加H2SO4
C．协同转化总反应为SO2+O2+2NaOH=H2O2+Na2SO4
D．当正极生成1molH2O2时，负极区域的溶液质量增重64g
【答案】D
【详解】A．由图可知，在碱性溶液中转化为，选项A正确；B．负极区域消耗的和正极区域消耗的，分别由双极膜中间层的解离生成的和来补充，选项B正确；C．负极反应为，正极反应为，故协同转化总反应为，选项C正确；D．当正极生成时，负极区域的溶液质量增重为，选项D错误；答案选D。
探究二 电解产物的判断及电极反应式书写
既是大气主要污染物之一，也是重要的化工原料，可用于硫酸的生产。对燃煤烟气脱硫能有效减少对大气的污染并实现资源化利用。方法1：用氨水将先转化为，氧化为；方法2；用生物质热解气(主要成分为CO、、)将在高温下还原为单质硫；方法3：用溶液吸收生成，再加热吸收液，使之重新生成亚硫酸钠；方法4：用溶液吸收烟气中，使用惰性电极电解吸收后的溶液，在阴极被还原为硫单质。下列化学反应表示不正确的是（ ）
A．氨水吸收的反应：
B．CO还原的反应：
C．吸收液再生的反应：
D．电解脱硫时的阴极反应：
【答案】A
【详解】A．氨水吸收，化为，离子方程式为，选项中离子方程式错误，A符合题意；B．根据方法2，CO还原的反应，CO体现还原性，SO2体现氧化性，生成CO2和S，，B不符合题意；C．根据方法3，溶液加热生成亚硫酸钠，方程式为，C不符合题意；D．根据方法4，在阴极被还原为硫单质，阴极反应为，D不符合题意；故答案为：A。
规律总结：要确定电解池的阴、阳极，并结合电解原理进行分析。
1.判断电解产物的思维程序
(1)根据电源的连接方式或电极变化判断阴、阳极,分析阳极材料是惰性电极还是活性电极。
(2)分析电解质水溶液的组成,找全离子并分阴、阳两组,不要忘记水溶液中的H⁺和OH⁻。
(3)确定阴、阳两极的放电顺序。
①阴极本身不参与反应，直接根据阳离子放电顺序判断，阳离子放电顺序为
Ag⁺>Fe³⁺>Cu²⁺>H⁺(酸)>Fe²⁺>Zn²⁺>H⁺(水)>A1³⁺>Mg²⁺。
②若阳极是活性电极(除Au、Pt外的其他金属),电极材料失电子被氧化,生成金属阳离子。
③若阳极是惰性电极(Pt、石墨),直接根据阴离子放电顺序判断,阴离子放电顺序为S²>I⁻Br⁻>Cl⁻>OH>含氧酸根离子。
2.正确书写电解池中电极(或电池)反应式的方法
(1)阴极反应式:溶液中阳离子得电子被还原,析出金属或氢气,可表示为
(R代表金属)、2H2O+2e-═=2OH-+H2↑。
(2)阳极反应式:
①若是金属(除Au、Pt外)作阳极,则金属失电子被氧化:R-ne-==Rⁿ⁺(R代表金属)。
②若是惰性电极,根据阴离子放电顺序确定放电离子，根据电子得失守恒书写电极反应式。
(3)电池总反应式:根据阴、阳极反应式,结合得失电子守恒写出电池总反应式,弱电解质(如H2O等)要用化学式表示,且一定要注明条件“通电”。
【变式练习】
1．（2022·河北·霸州市第一中学模拟预测）铼(Re)是一种极其稀少的贵金属。一种以辉钼矿(主要含有MoS2以及少量ReS2、CuReS4、FeS、SiO2等)为原料制备铼的工艺流程如下：
已知“氧化焙烧”后成分有：SiO2、Re2O7、MoO3、CuO、Fe3O4，其中Re2O7、MoO3与氨水反应分别生成NH4ReO4、(NH4)2MoO4。
下列说法错误的是（ ）
A．“氧化焙烧”时，ReS2反应后的氧化产物为Re2O7和SO2
B．若改用NaOH溶液代替氨水“浸出”，滤渣成分不变
C．由MoS2生成1mol MoO3，转移14mol电子
D．“电沉积”后，金属铼在阴极生成
【答案】B
【详解】A．ReS2中Re显+2价、S显-1价，“氧化焙烧”时，Re2O7中Re显+7价，SO2中S显+4价，则ReS2反应后的氧化产物为Re2O7和SO2，A正确；B．若改用NaOH溶液代替氨水“浸出”，则SiO2也会溶解在NaOH溶液中，滤渣成分将发生改变，B错误；C．由MoS2生成MoO3，Mo由+2价升高到+6价，S由-1价升高到+4价，则生成1mol MoO3，转移14mol电子，C正确；D．“电沉积”后，NH4ReO4中+7价铼将获得电子，所以在阴极生成金属铼，D正确；故选B。
2．某研究团队以KOH溶液为电解质溶液，电催化合成偶氨化合物()的装置如图所示(R代表烃基)。下列说法正确的是（ ）
A．N极为阳极，发生还原反应
B．M极上的电极反应式为2+8e-+8H+=+4H2O
C．每生成0.1molRCN时，有0.4molOH-通过离子交换膜
D．电池工作过程中，M极区附近溶液的pH减小
【答案】C
【详解】A．该装置为电解池，N极上RCH2NH2失电子生成RCN，发生氧化反应，A项错误；B．M极上硝基苯转化为偶氮化合物，得电子发生还原反应，M极为电解池的阴极，电极反应为2+8e-+4H2O=+8OH-，B项错误；C．该装置中的离子交换膜为阴离子交换膜，每生成0.1molRCN时，转移0.4mol电子，有0.4molOH-通过离子交换膜，C项正确；D．电池工作过程中，M极发生的反应为2+8e-+4H2O=+8OH-，则溶液的pH增大，D错误；故选C。
3．超纯水微细电解加工是在常规电解加工原理的基础上，利用超纯水作电解液，并采用阳离子交换膜促进水解离来提高超纯水中的浓度，使电解电流密度达到足够蚀刻材料的一种新型电解加工工艺。铜的微细电解加工如图，所用的阳离子交换膜为，自身能解离成固定基团和自由离子。下列说法错误的是（ ）。
A．N为电源的负极
B．辅助电极上有气泡产生
C．工件电极上的电极反应式为
D．阳离子交换膜向上的面上发生的反应为
【答案】D
【详解】A．由题意可知，该装置可以使氧化产生，故连接铜的工件电极应该是正极，N为负极，故A符合题意。B．由A的分析可知N是负极，氢离子得电子转变为氢气，因此辅助电极上会有气泡产生，故B符合题意。C．由题意可知总反应是铜与水在通电情况下产生氢氧化铜和氢气，工件电极方程式可以写为，故C符合题意。D．由所给题目及之前分析可知阳离子交换膜向上的面发生的反应为，故D不符合题意。故选：D。
探究三 电化学计算题
设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是（ ）
A．25℃，101kPa下，28L氢气中质子的数目为2.5NA
B．电解熔融CuCl2，阴极增重6.4g，外电路中通过电子的数目为0.10 NA
C．0.1molH2和0.1molI2于密闭容器中充分反应后，分子总数为0.2NA
D．0.20mol苯甲酸完全燃烧，生成CO2的数目为1.4 NA
【答案】D
【详解】A．25℃，101kPa不是标况，无法计算，A错误；B．阴极发生反应，可知阴极增重6.4g，生成0.1molCu，转移0.2mole-，B错误；C．该反应为可逆反应，不能完全转化为碘化氢，C错误；D．0.2mol苯甲酸含1.4mol碳原子，完全燃烧生成二氧化碳的数目是1.4NA，D正确；故选D。
规律总结：解答电化学计算题，要先判断电极上发生反应的物质，写出电极反应式，再根据两电极上通过的电量相等列式求解。
1.根据电极(或电池)反应式计算
先根据题给信息写出正、负极（或阴、阳极）的电极反应式，再根据电子得失守恒写出电池总反应式，最后根据题中数据列出关系式求解。
2.根据电子守恒计算
对于串联电路，由于电路及各电极上通过的电量相等，可依据电子守恒，找出阴、阳（或正、负）两极产物之间的定量关系，结合转移电子的物质的量，列出关系式求解。
3.根据关系式计算
根据电子得失守恒建立已知量与未知量之间的“桥梁”，确定计算所需的关系式。例如,以电路中通过4mol电子为“桥梁”建立如下关系式:
(式中M代表金属,n为M形成阳离子所带电荷数)。
【变式练习】
1．（2022·湖南郴州·一模）某科研小组利用下图装置完成乙炔转化为乙烯的同时为用电器供电。其中锌板处发生的反应有：①Zn-2e- =Zn2+；②Zn2++4OH-=[Zn(OH)4]2-；③ [Zn(OH)4]2-=ZnO+2OH-+H2O。下列说法不正确的是（ ）
A．电极a的电势高于电极b的电势
B．放电过程中正极区KOH溶液浓度保持不变，OH-从左室流向右室
C．电极a上发生的电极反应式为
D．电解足量CuSO4溶液，理论上消耗2.24L(标准状况)C2H2时，生成6.4gCu
【答案】B
【详解】A．由分析可知，电极a为正极，电极b为负极，则电极a的电势高于电极b的电势，A正确；B．放电过程中，正极区发生反应，OH-透过阴离子交换膜移向负极，KOH的物质的量不变，但H2O参加电极反应，造成水量减少，KOH溶液浓度增大，B不正确；C．电极a上，C2H2得电子产物与电解质反应，转化为C2H4，发生的电极反应式为，C正确；D．电解足量CuSO4溶液，理论上消耗2.24L(标准状况)C2H2时，转移电子的物质的量为=0.2mol，则生成Cu的物质的量为0.1mol，质量为6.4g，D正确；故选B。
2．下图装置利用一种微生物将废水中的有机物(如淀粉)和含CO的废气的化学能直接转化为电能，并利用此电能模拟氯碱工业电解饱和食盐水，下列说法中一定正确的是（ ）
A．电解饱和食盐水时，阳极产生氧气
B．若a为碳电极、b为铁电极，b应与Y相连
C．当废气中有28g CO被吸收转化为甲醇时，a电极上产生气体为44.8L
D．当电路中有1mol电子转移时，电池装置左端质量减少12g
【答案】D
【详解】A．阳极产生氯气，A错误；B．若a为碳电极、b为铁电极，b应与X相连，B错误；C．未指明标准状况，C错误；D．当电路中有1mol电子转移时，电池装置左端生成和，穿过质子交换膜移向右端，故左端质量共减少12g，D正确；故选D。
3．乙烯和氯气是有机化工的基础原材料，利用电解催化装置将电催化生成，实现减排的同时生产氯气，下列说法正确的是（ ）
A．玻碳电极为阴极
B．X溶液可能为NaOH溶液
C．离子交换膜一定为阳离子交换膜
D．当生成12molb时，生成2mola
【答案】B
【详解】A．由已知可知，a为，b为，玻碳电极为阳极，A项错误；B．X溶液可能为NaOH溶液，B项正确；C．阴极的电极反应式：（或）、，为使阳极不断生成，阴极产生的Cl需不断进入阳极，C项错误；D．因阴极AgCl还要得电子，当生成12molb时，生成的乙烯的物质的量小于2mol，D项错误。故选B。
1．（2022·河北·霸州市第一中学模拟预测）海水资源的开发利用是自然资源开发利用的重要组成部分。氯碱工业是高耗能产业，某化学学习小组设想将其与氢氧燃料电池相结合可以有效降低能耗，其原理如下(A、B、C、D为惰性电极)。下列说法正确的是（ ）
A．乙池中C电极上的反应为
B．乙池中通过交换膜向C电极移动
C．甲池中每生成2mol ，乙池中便会消耗22.4L
D．甲池中发生的总反应为
【答案】D
【详解】A．乙池C上通入氢气，为原电池的负极，溶液为氢氧化钠溶液，故电极反应为，A错误；B．原电池中阳离子向正极移动，即钠离子通过钠离子交换膜向D极移动，B错误；C．甲池中每生成2mol ，转移24mol电子，乙池中便会消耗标况下22.4L ，题汇中未说明标况，C错误；D．甲池为电解氯化钠溶液，电解方程式为 ，D正确；故选D。
2．（2022·广东深圳·一模）某科研小组利用下图装置完成乙炔转化为乙烯的同时为用电器供电。其中锌板处发生的反应有：①；②；③。下列说法不正确的是（ ）
A．电极a的电势高于电极b的电势
B．放电过程中正极区KOH溶液浓度保持不变
C．电极a上发生的电极反应式为
D．电解足量溶液，理论上消耗2.24L(标准状况)时，生成6.4gCu
【答案】B
【详解】A．由图可知锌板为负极，所以电极a的电势高于电极b的电势，A正确；B．放电过程中正极区消耗水，导致KOH溶液浓度增大，B错误；C．电极a上发生的电极反应式为，C正确；D．电解硫酸铜时，生成铜的电极反应为，理论上消耗2.24L(标准状况)，即0.1mol，对应电子转移0.2mol，可生成铜6.4g，D正确；故答案选B。
3．（2022·广东深圳·一模）我国有着丰富的海风资源，在海水中建立风电设备，防腐蚀是一个突出问题。下列说法正确的是（ ）
A．钢铁构件表面的镀铜破损后依然会保护内部钢铁不被腐蚀
B．可将钢铁构件与电源负极连接臧缓腐蚀发生
C．钢铁发生吸氧腐蚀时负极发生的反应为
D．海水中发生化学腐蚀的速率大于电化学腐蚀速率
【答案】B
【详解】Ａ．铜镀层破损后，Cu、Fe和海水构成原电池，Fe失电子作负极，Fe加速被腐蚀，A错误；Ｂ．将钢铁部件与电源负极连接作阴极，属于外加电流法，可以减缓腐蚀发生，B项正确；Ｃ．钢铁发生吸氧腐蚀时负极发生的反应为Fe-2e-=Fe2+，C错误；Ｄ．发生电化学腐蚀的速率大于化学腐蚀速率，D错误；故选B。
4．（2022·青海·海东市第一中学一模）一种以Fe2O3为催化剂的简单高效电合成NH3工艺如图所示(已知Fe2O3/石墨电极上发生的化学反应为2Fe+N2+3H2O=Fe2O3+2NH3)，装置工作时，下列说法错误的是（ ）
A．OH-向Pt电极迁移
B．Fe2O3/石墨电极上的电极反应为Fe2O3+6e-+3H2O=2Fe+6OH-
C．2.24 L N2与Fe反应生成NH3，转移了0.6 mol电子
D．总反应为2N2+6H2O4NH3+3O2
【答案】C
【详解】A．电极与电源正极相连，为阳极，阴离子向阳极迁移，A正确；B．Fe2O3/石墨电极为阴极发生还原反应，介质为碱性溶液，阴极反应式应为，B正确；C．未知是否为标况，不能确定量，C错误；D．总反应氮气和水通过电解装置生成氨气和氧气，为，D正确；故选C。
5．（2022·广东佛山·模拟预测）化学创造美好生活。下列生产活动中，没有运用相应化学原理的是（ ）
选项
生产活动
化学原理
A
环保工程师用熟石灰处理酸性废水
熟石灰具有碱性
B
利用便携式电池为手机提供能量
原电池将化学能转化为电能
C
利用黄铁矿制备硫酸
黄铁矿中硫元素可被氧化
D
利用焦炭和石英砂制取粗硅
二氧化硅具有很好的光学性能
A．A B．B C．C D．D
【答案】D
【详解】A．熟石灰具有碱性，可以处理酸性废水，故A正确；B．便携式电池工作时是将化学能转化为电能，故B正确；C．利用黄铁矿制备硫酸的过程是硫元素被氧化的过程，故C正确；D．利用焦炭和石英砂制取粗硅与二氧化硅具有很好的光学性能无关，故D错误。综上所述，答案为D。
6．（2022·广西柳州·模拟预测）电化学广泛应用于工业领域。下列叙述正确的是（ ）
A．电解精炼铜时，与电源正极相连的是精铜
B．锌铜原电池产生电流时，溶液中的阳离子移向Zn电极
C．用惰性电极电解足量的饱和食盐水时，阳极的电极反应式：
D．外接电源保护海水中钢闸门时，应将钢闸门与电源的正极相连
【答案】C
【详解】A．精炼铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，因此精铜与电源的负极相连，故A错误；B．根据原电池工作原理，溶液中的阳离子向正极移动，锌筒原电池中锌金属性比铜强，锌作负极，铜作正极，即溶液中的阳离子向Cu电极移动，故B错误；C．用惰性材料作电极电解饱和食盐水，阳极上失电子，发生氧化反应，根据放电原理，Cl-先放电，即电极反应式为2Cl-－2e-=Cl2↑，故C正确；D．外接电源保护钢闸门，这是电解装置，根据电解原理，钢闸门应与电源的负极相连，这种方法叫外加电流法，故D错误；答案为C。
7．（2022·广西柳州·模拟预测）科学家近年发明了一种新型水介质电池。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。下列说法正确的是（ ）
A．放电时，负极区pH升高
B．放电时，1mol转化为HCOOH，转移的电子数为4mol
C．充电时，Zn电极连电源正极
D．充电时，产生22.4L(标准状况下)，生成的Zn为130g
【答案】D
【详解】A．负极上Zn失电子，生成Zn2+，Zn2+结合OH-生成，消耗了溶液中的氢氧根离子，负极区pH下降，A错误；B．放电时，正极反应为，1molCO2转化为HCOOH，转移的电子数为2mol，B错误；C．充电时，Zn电极连接电源负极，阴极反应为，C错误；D．充电时总反应式为，生成1mol氧气的同时，生成Zn2mol，即生成的Zn为130g，D正确；故答案选D。
8．（2022·新疆·博乐市高级中学（华中师大一附中博乐分校）一模）我国科学家开发了一款高压无阳极配置可充电钠电池，其充电过程的原理如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．放电时，电子由b极经3A沸石分子筛膜流向a极
B．放电时，a极的电极反应式为Na++e-=Na
C．充电时，b极为阳极，发生还原反应
D．充电时，电路中每迁移2mol电子，理论上a极净增重46g
【答案】D
【详解】A．放电时，电子不经过电解质，故A错误；B．放电时，a极为负极，电极反应式为Na-e-=Na+，故B错误；C．充电时，b极为阳极，阳极失去电子发生氧化反应，故C错误；D．充电时，a极为阴极，电极反应式为Na++e-=Na，电路中每迁移2mol电子，理论上a极净增重46g，故D正确；故答案选D。
9．（2022·新疆·二模）电解合成1 ，2-二氯乙烷的实验装置如图所示。下列说法中不正确的是（ ）
A．a为电源正极
B．该装置总反应为CH2 =CH2 +2NaCl+2H2OClCH2CH2Cl+2NaOH+H2
C．X、Y依次为阳离子交换膜、阴离子交换膜
D．液相反应为CH2 =CH2+2CuCl2 = ClCH2CH2Cl+ 2CuCl(s)
【答案】C
【详解】A．据分析可知Cl-在此失电子被氧化，因此a所连电极为电解质的阳极，a为电源正极，A选项正确；B．该装置中阳极反应式CH2 =CH2+2Cl--2e- = ClCH2CH2Cl，阴极反应式2H2O+2e-=H2↑+2OH-，总反应式为CH2 =CH2 +2NaCl+2H2OClCH2CH2Cl+2NaOH+H2，B选项正确；C．据题目分析可知X、Y依次为阴离子交换膜、阳离子交换膜，C选项错误；D．由物质进出方向可知液相反应为CH2 =CH2+2CuCl2 = ClCH2CH2Cl+ 2CuCl(s)，D选项正确；
10．（2022·湖南·模拟预测）北京时间2021年10月16日神舟十三号载人飞船成功发射。“神舟”飞船共有太阳能电池帆板、镉镍蓄电池和应急电池三种电源系统。镉镍蓄电池的工作原理为Cd + 2NiOOH+2H2O Cd(OH)2 +2Ni(OH)2，紧急状况下，应急电池会自动启动，工作充电放电原理为Zn+ Ag2O+ H2O 2Ag+ Zn(OH)2。下列说法不正确的是（ ）
A．飞船在光照区运行时，太阳能电池帆板将太阳能转化为电能，为镉镍蓄电池充电
B．紧急状况下，应急电池负极的电极反应式为2Ag-2e-+2OH-=Ag2O+H2O
C．飞船运行到地影区时，镉镍蓄电池开始为飞船供电，负极的电极反应式为Cd-2e- + 2OH-=Cd(OH)2
D．两种电池充电一段时间后，阳极区电解质溶液的pH值均降低
【答案】B
【详解】A．当飞船进入光照区时，太阳能电池将太阳能转化为电能，除供给飞船使用外，多余部分为镉镍蓄电池充电(用镉镍萦电池储存起来)，故A正确；B．紧急状况下，应急电池负极电极反应式为Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2，故B错误；C．飞船运行到地影区时，镉镍蓄电池作为电源开始为飞船供电，负极的电极反应式应为Cd-2e- + 2OH-=Cd(OH)2，故C正确；D．应急电池充电时阳极电极反应式为2Ag-2e-+2OH-=Ag2O+H2O，镉镍蓄电池充电时阳极电极反应式为Ni(OH)2-e-+OH-=NiOOH+ H2O，故两种电池充电一段时间后，阳极区电解质溶液pH均降低，故D正确；故答案选B。
1．（2022·广东佛山·一模）全钒液流电池的工作原理如下图。下列说法不正确的是（ ）
A．放电时负极反应式：
B．充电时阳极的pH降低
C．放电时正极每消耗，负极区便有通过质子交换膜移向正极区
D．电池总反应：
【答案】C
【详解】A．放电时，负极反应为V2＋−e−=V3＋，A正确；B．充电时阳极的电极反应为VO2+-e-+H2O= VO+2H+，氢离子浓度增大，pH降低，B正确；C．放电时，若转移1mol电子，正极会消耗，因为氢离子要平衡电荷，则有从右往左通过质子交换膜，C错误；D．电池总反应为VO+V2++2H+ VO2++V3++H2O，D正确；故选C。
2．（2022·广西南宁·模拟预测）下列离子方程式书写正确的是（ ）
A．等体积等浓度溶液与溶液混合：
B．向沸水中滴加饱和溶液制备胶体：(胶体)
C．用盛有溶液的铝制容器处理变黑的银器：
D．用溶液吸收少量：
【答案】B
【详解】A．等体积等浓度溶液与溶液混合，氢氧根不足，先与碳酸氢根反应：，A错误；B．向沸水中滴加饱和溶液制备胶体：(胶体)，B正确；C．用盛有溶液的铝制容器处理变黑的银器，铝、硫化银与氯化钠溶液形成了原电池：，C错误； D．用溶液吸收少量：，D错误；故选B。
3．（2022·吉林·长春十一高模拟预测）以柏林绿Fe[Fe(CN)6]为代表的新型可充电钠离子电池，其放电工作原理如图所示。
下列说法正确的是（ ）
A．放电时，Mo箔为电池的阳极
B．充电时，正极反应为Fe[Fe(CN)6]+2e-+2Na+=Na2Fe[Fe(CN)6]
C．充电时，Na+通过交换膜从左室移向右室
D．外电路中通过0.2mo1电子时，正极质量变化为2.4g
【答案】C
【详解】A．由分析可知，放电时，Mo箔为电池的正极，A错误；B．由分析可知，放电时，左侧为正极，由图可知，正极反应为：正极反应为Fe[Fe(CN)6]+2e-+2Na+=Na2Fe[Fe(CN)6]，不是充电，B错误；C．充电时该装置作电解池，电解池工作时阳离子移向阴极，Na＋应从左室移向右室，C正确；D．根据选项B分析可知，正极反应为：Fe[Fe(CN)6]+2e-+2Na+=Na2Fe[Fe(CN)6]，则外电路中通过0.2mo1电子时，正极质量变化为0.2×23=4.6g，D错误；故选C。
4．（2022·广东·东莞市东华高级中学模拟预测）化学从微观层次认识物质，以符号形式描述物质。下列指定反应的离子方程式正确的是（ ）
A．电解MgCl2水溶液：2Cl- +2H2O2OH- +Cl2↑+H2↑
B．久置的H2S溶液变浑浊：2S2- +O2+4H+ =2S↓+2H2O
C．Na2O2溶于水：Na2O2+H2O=2Na+ +2OH- +O2↑
D．NaOH溶液与过量H2C2O4溶液反应：H2C2O4+OH- =HC2O+H2O
【答案】D
【详解】A．生成氢氧化镁难溶，不能拆成离子，A错误；B．硫化氢是弱电解质，不能拆成离子，B错误；C．方程式没有配平，应为：2Na2O2+2H2O=4Na+ +4OH- +O2↑C错误；D．H2C2O4是二元弱酸，过量H2C2O4，生成酸式盐，D正确；故选D。
5．（2022·吉林·长春十一高模拟预测）Cu－Ce－Ox固溶体作为金属催化剂，能有效促进电化学还原，反应产生CH4和C2H4的中间体，*CO在催化剂表面的反应机理如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．制约CO2还原为C2H4反应速率的是*COH－COH→CH*－COH
B．*CH3O→CH4+O*只有化学键的形成
C．Cu－Ce－Ox固溶体催化剂对生成CH4有较高选择性
D．由*CO生成*OH的反应为*CO+5H+-5e-=CH4+*OH
【答案】C
【详解】A． 能垒高的可以制约反应，由图知，制约CO2还原为C2H4反应速率的是CH*－COH→*C－COH，A错误；B． *CH3O→CH4+O*既有化学键的断裂、又有化学键的形成，B错误；C．由图知，生成甲烷的历程中、活化能小，因此更容易生成甲烷、即 Cu－Ce－Ox固溶体催化剂对生成CH4有较高选择性，C正确；D． 由*CO生成CH4与*OH的反应为化合价降低、得电子、是还原反应，D错误；答案选C。
6．（2022·吉林·长春十一高模拟预测）下列叙述正确的是（ ）
A．在铁制品上镀铜时，镀件为阳极，铜盐溶液为电镀液
B．钢铁水闸可用外加电流的阴极保护法防止其腐蚀
C．钢铁吸氧腐蚀的负极反应：O2+2H2O+4e-=4OH-
D．船底镶嵌锌块，锌作阴极，以防船体被腐蚀
【答案】B
【详解】A．电镀时，镀件作为阴极，被镀金属作为阳极，故A错误；B．铁易被腐蚀，可用电化学方法防止其腐蚀，被保护时，被保护金属作为阴极或者正极，外加电流的阴极保护法属于电解池原理，故B正确；
C．钢铁吸氧腐蚀负极失电子，发生氧化反应，其电极反应式为：，故C错误；D．船底镶嵌锌块，形成原电池，锌作为负极，铁作为正极，属于牺牲阳极的阴极保护法，故D错误；故选B。
7．（2022·贵州·模拟预测）利用浓差电池电解Na2SO4溶液(a、b电极均为石墨电极)，可制得O2、H2、H2SO4和NaOH，反应原理如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．b电极的电极反应为2H2O+2e- =H2 ↑+2OH-
B．c、d分别为阳离子交换膜和阴离子交换膜
C．浓差电池放电过程中，Cu(1)电极上的电极反应为Cu-2e- =Cu2+
D．当阴极产生2.24L气体时，电路中转移0.2mol电子
【答案】B
【详解】A．b为电解池的阳极，电离出的失去电子发生氧化反应生成，电极反应为，A错误；B．c、d分别为阳离子交换膜和阴离子交换膜，B正确；C．Cu(1)为原电池的正极，电极反应为，Cu(2)为原电池的负极，电极反应为，C错误；D．没有说明是否为标况，不能计算气体的物质的量，D错误；故选B。
8．（2022·河南·模拟预测）第二代钠离子电池是负极为镶嵌在硬碳中的钠、正极为锰基高锰普鲁士白{}的一种新型二次电池，其工作原理如图所示。下列说法错误的是（ ）
A．放电时，B极的电势高于A极
B．放电时，正极反应为
C．充电时，穿过离子交换膜在B极上得电子
D．充电时，A极接外加电源的正极
【答案】A
【详解】A．由分析可知，放电时，B极是原电池负极，A极是正极，原电池中正极电势高于负极，则A极的电势高于B极，故A错误；B．由分析可知，放电时，A极是正极，在钠离子作用下，Mn[Mn(CN)6]在正极得到电子发生还原反应生成Na2Mn[Mn(CN)6]，电极反应式为Mn[Mn(CN)6]+2Na++e—= Na2Mn[Mn(CN)6]，故B正确；C．由分析可知，充电时，A极与直流电源的正极相连，做电解池的阳极，B极为阴极，则钠离子穿过离子交换膜在B极上得电子发生还原反应生成钠，故C正确；D．由分析可知，充电时，A极与直流电源的正极相连，做电解池的阳极，故D正确；故选A。
9．（2022·湖南·泸溪县第一中学模拟预测）2019诺贝尔化学奖颁给在锂离子电池发展方向做出突出贡献的三位科学家，颁奖词中说：他们创造了一个可充电的世界。下面是最近研发的可充电电池的工作示意图，锂离子导体膜只允许通过，电池反应为：。下列说法不正确的是（ ）
A．为非水电解质，其与溶液的主要作用是传递离子
B．放电时，正极反应为：
C．充电时，电极发生嵌入，放电时发生脱嵌
D．充电时，当转移0.2mol电子时，左室中电解质的质量减轻2.6g
【答案】B
【详解】A．Ca性质活泼，能与水反应，故LiPF6-LiAsF6为非水电解质，Li2SO4溶液为右室的电解溶液，故LiPF6-LiAsF6为非水电解质，与Li2SO4溶液的主要作用是传递离子，故A正确；B．放电时，Li1-xFePO4/LiFePO4电极为正极，电极反应式为Li1-xFePO4+xLi++xe-═LiFePO4，故B错误；C．放电时，Li1-xFePO4/LiFePO4电极为正极，电极反应式为Li1-xFePO4+xLi++xe-═LiFePO4，放电时发生Li+嵌入，充电时，Li1-xFePO4/LiFePO4电极为阳极，电极反应式为LiFePO4-xe-═Li1-xFePO4+xLi+，发生Li+脱嵌，故C正确；
D．充电时，钙电极为阴极，电极反应式为Ca2++2e-=Ca，当转移0.2mol电子时，左室中电解质质量减轻×40g/mol=4g，同时有0.2mol锂离子由右室进入左室，左室中电解质质量质量增加0.2mol×7g/mol=1.4g，左室中电解质的质量减轻4g-1.4g=2.6g，故D正确；故选：B。
10．（2022·四川·成都七中模拟预测）沿海电厂用海水做冷却水，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。下列叙述正确的是（ ）
A．阳极的电极反应式为
B．两极生成的气体体积之比为1∶2
C．管道中可以生成氧化灭杀附着生物的NaClO
D．阳极表面形成的等积垢需要定期清理
【答案】C
【详解】A．据分析，阳极的电极反应式为2Cl__2e-=Cl2↑，A错误；B．据分析，两极生成的气体分别是H2和Cl2，又有H2~2e-、Cl2~2e-，电路中得失电子守恒，故两极生成的气体体积之比为1∶1，B错误；C．据分析，阳极生成的Cl2溶于水生成HClO，HClO能与NaOH反应生成NaClO，故管道中可以生成氧化灭杀附着生物的NaClO，C正确；D．据分析，管道中生成了HCl，HCl与Mg(OH)2发生反应生成可溶性的MgCl2，故阳极表面形成的等积垢无需定期清理，D错误；故选C。
1．（2022·北京·高考真题）已知：。下列说法不正确的是（ ）
A．分子的共价键是键，分子的共价键是键
B．燃烧生成的气体与空气中的水蒸气结合呈雾状
C．停止反应后，用蘸有浓氨水的玻璃棒靠近集气瓶口产生白烟
D．可通过原电池将与反应的化学能转化为电能
【答案】A
【详解】A．H2分子里的共价键H-H键是由两个s电子重叠形成的，称为s-s σ键，Cl2分子里的共价键Cl-Cl键是由两个p电子重叠形成的，称为p-p σ键，故A错误；B．HCl气体极易溶于水，遇到空气中的水蒸气后立即形成盐酸小液滴，即白雾，故B正确；C．浓氨水易挥发，挥发的氨气和HCl气体互相反应，化学方程式NH3+HCl=NH4Cl，生成NH4Cl氯化铵固体小颗粒，固体粉末就是烟，故C正确；D．与的反应是能够自发进行的氧化还原反应，可通过原电池将与反应的化学能转化为电能，故D正确；故选A。
2．（2022·辽宁·高考真题）如图，c管为上端封口的量气管，为测定乙酸溶液浓度，量取待测样品加入b容器中，接通电源，进行实验。下列说法正确的是（ ）
A．左侧电极反应：
B．实验结束时，b中溶液红色恰好褪去
C．若c中收集气体，则样品中乙酸浓度为
D．把盐桥换为U形铜导线，不影响测定结果
【答案】A
【详解】A．左侧阳极析出氧气，左侧电极反应：，A正确；B．右侧电极反应2CH3COOH+2e-=H2+2CH3COO-，反应结束时溶液中存在CH3COO-，水解后溶液显碱性，故溶液为红色，B错误；C．若c中收集气体，若在标况下，c中收集气体的物质的量为0.5×10-3mol，转移电子量为0.5×10-3mol×4=2×10-3mol，故产生氢气：1×10-3mol，则样品中乙酸浓度为：2×10-3mol ÷10÷10-3=，并且题中未给定气体状态不能准确计算，C错误；D．盐桥换为U形铜导线则不能起到传递离子使溶液呈电中性的效果，影响反应进行，D错误；答案选A。
3．（2022·湖北·高考真题）含磷有机物应用广泛。电解法可实现由白磷直接制备，过程如图所示(为甲基)。下列说法正确的是（ ）
A．生成，理论上外电路需要转移电子
B．阴极上的电极反应为：
C．在电解过程中向铂电极移动
D．电解产生的中的氢元素来自于
【答案】D
【详解】A．石墨电极发生反应的物质：P4→化合价升高发生氧化反应，所以石墨电极为阳极，对应的电极反应式为：，则生成，理论上外电路需要转移电子，A错误；B．阴极上发生还原反应，应该得电子，为阳极发生的反应， B错误；C．石墨电极：P4→发生氧化反应，为阳极，铂电极为阴极，应该向阳极移动，即移向石墨电极，C错误；D．由所给图示可知HCN在阴极放电，产生和，而HCN中的H来自，则电解产生的中的氢元素来自于，D正确；故选D。
4．（2022·辽宁·高考真题）某储能电池原理如图。下列说法正确的是（ ）
A．放电时负极反应：
B．放电时透过多孔活性炭电极向中迁移
C．放电时每转移电子，理论上吸收
D．充电过程中，溶液浓度增大
【答案】A
【详解】A． 放电时负极失电子，发生氧化反应，电极反应：，故A正确；B． 放电时，阴离子移向负极，放电时透过多孔活性炭电极向NaCl中迁移，故B错误；C． 放电时每转移电子，正极：Cl2+2e-=2Cl-，理论上释放，故C错误；D． 充电过程中，阳极：2Cl--2e-=Cl2，消耗氯离子，溶液浓度减小，故D错误；故选A。
5．（2022·海南·高考真题）一种采用和为原料制备的装置示意图如下。
下列有关说法正确的是（ ）
A．在b电极上，被还原
B．金属Ag可作为a电极的材料
C．改变工作电源电压，反应速率不变
D．电解过程中，固体氧化物电解质中不断减少
【答案】A
【详解】A．由分析可得，b电极上N2转化为NH3，N元素的化合价降低，得到电子发生还原反应，即N2被还原，A正确；B．a为阳极，若金属Ag作a的电极材料，则金属Ag优先失去电子，B错误；C．改变工作电源的电压，电流强度发生改变，反应速率也会改变，C错误；D．电解过程中，阴极电极反应式为N2+3H2O+6e-=2NH3+3O2-，阳极电极反应式为2O2-+4e-=O2，因此固体氧化物电解质中O2-不会改变，D错误；答案选A。
6．（2022·广东·高考真题）科学家基于易溶于的性质，发展了一种无需离子交换膜的新型氯流电池，可作储能设备(如图)。充电时电极a的反应为： 。下列说法正确的是（ ）
A．充电时电极b是阴极
B．放电时溶液的减小
C．放电时溶液的浓度增大
D．每生成，电极a质量理论上增加
【答案】C
【详解】A．由充电时电极a的反应可知，充电时电极a发生还原反应，所以电极a是阴极，则电极b是阳极，故A错误；B．放电时电极反应和充电时相反，则由放电时电极a的反应为可知，NaCl溶液的pH不变，故B错误；C．放电时负极反应为，正极反应为，反应后Na+和Cl-浓度都增大，则放电时NaCl溶液的浓度增大，故C正确；D．充电时阳极反应为，阴极反应为，由得失电子守恒可知，每生成1molCl2，电极a质量理论上增加23g/mol2mol=46g，故D错误；答案选C。
7．（2022·浙江·高考真题）通过电解废旧锂电池中的可获得难溶性的和，电解示意图如下(其中滤布的作用是阻挡固体颗粒，但离子可自由通过。电解过程中溶液的体积变化忽略不计)。下列说法不正确的是（ ）
A．电极A为阴极，发生还原反应
B．电极B的电极发应：
C．电解一段时间后溶液中浓度保持不变
D．电解结束，可通过调节除去，再加入溶液以获得
【答案】C
【详解】A．由电解示意图可知，电极B上Mn2+转化为了MnO2，锰元素化合价升高，失电子，则电极B为阳极，电极A为阴极，得电子，发生还原反应，A正确；B．由电解示意图可知，电极B上Mn2+失电子转化为了MnO2，电极反应式为：2H2O+Mn2+-2e-=MnO2+4H+，B正确；C．电极A为阴极， LiMn2O4得电子，电极反应式为：2LiMn2O4+6e-+16H+=2Li++4Mn2++8H2O，依据得失电子守恒，电解池总反应为：2LiMn2O4+4H+=2Li++Mn2++3MnO2+2H2O，反应生成了Mn2+，Mn2+浓度增大，C错误；D．电解池总反应为：2LiMn2O4+4H+=2Li++Mn2++3MnO2+2H2O，电解结束后，可通过调节溶液pH将锰离子转化为沉淀除去，然后再加入碳酸钠溶液，从而获得碳酸锂，D正确；答案选C。
8．（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
【答案】B
【详解】A．海水中含有丰富的电解质，如氯化钠、氯化镁等，可作为电解质溶液，故A正确；B．由上述分析可知，N为正极，电极反应为2H2O+2e-=2OH-+H2↑，和反应O2+4e-+2H2O=4OH-，故B错误；C．Li为活泼金属，易与水反应，玻璃陶瓷的作用是防止水和Li反应，并能传导离子，故C正确；D．该电池不可充电，属于一次电池，故D正确；答案选B。
9．（2022·全国·高考真题）电池比能量高，在汽车、航天等领域具有良好的应用前景。近年来科学家研究了一种光照充电电池(如图所示)。光照时，光催化电极产生电子和空穴，驱动阴极反应和阳极反应(Li2O2+2h+=2Li++O2)对电池进行充电。下列叙述错误的是（ ）
A．充电时，电池的总反应
B．充电效率与光照产生的电子和空穴量有关
C．放电时，Li+从正极穿过离子交换膜向负极迁移
D．放电时，正极发生反应
【答案】C
【详解】A．光照时，光催化电极产生电子和空穴，驱动阴极反应和阳极反应对电池进行充电，结合阴极反应和阳极反应，充电时电池的总反应为Li2O2=2Li+O2，A正确；B．充电时，光照光催化电极产生电子和空穴，阴极反应与电子有关，阳极反应与空穴有关，故充电效率与光照产生的电子和空穴量有关，B正确；C．放电时，金属Li电极为负极，光催化电极为正极，Li+从负极穿过离子交换膜向正极迁移，C错误；D．放电时总反应为2Li+O2=Li2O2，正极反应为O2+2Li++2e-=Li2O2，D正确；答案选C。
10．（2022·全国·高考真题）一种水性电解液Zn-MnO2离子选择双隔膜电池如图所示(KOH溶液中，Zn2+以Zn(OH)存在)。电池放电时，下列叙述错误的是（ ）
A．Ⅱ区的K+通过隔膜向Ⅲ区迁移
B．Ⅰ区的SO通过隔膜向Ⅱ区迁移
C． MnO2电极反应：MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O
D．电池总反应：Zn+4OH-+MnO2+4H+=Zn(OH)+Mn2++2H2O
【答案】A
【详解】A．根据分析，Ⅱ区的K+只能向Ⅰ区移动，A错误；B．根据分析，Ⅰ区的SO向Ⅱ区移动，B正确；C．MnO2电极的电极反应式为MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O，C正确；D．电池的总反应为Zn+4OH-+MnO2+4H+=Zn(OH)+Mn2++2H2O，D正确；故答案选A。
专题七 电化学及其应用
考 点
高考年
考频解密
考点分布
电化学及其应用
2022年
2022年河北卷〔5〕；2022年湖北卷〔6,14〕；2022年湖南卷〔8〕；2022年广东卷〔10,11,16〕；2022年江苏卷〔6，7〕；2022年辽宁卷〔6,9,14〕；2022年海南卷〔9〕；2022年北京卷〔7,13〕；2022年全国甲卷〔4，5〕,2022年全国乙卷〔6〕等
原电池〔7次〕，化学电源〔6次〕，电解池〔11次〕，金属的化学腐蚀与防护〔4次〕，
电化学计算〔4次〕，
一、原电池的工作原理及应用
1．原电池的概念及构成条件
(1)定义：把化学能转化为电能的装置。
(2)原电池的形成条件
①能自发进行的氧化还原反应。
②两个金属活动性不同的电极(燃料电池的两个电极可以相同)。
③形成闭合回路，需满足三个条件：a.存在电解质；b.两电极直接或间接接触；c.两电极插入电解质溶液或熔融电解质中。
2．工作原理(以锌铜原电池为例)
电极名称
负极
正极
电极材料
锌片
铜片
电极反应
Zn－2e－===Zn2＋
Cu2＋＋2e－===Cu
电极质量变化
减小
增大
反应类型
氧化反应
还原反应
电子流向
由Zn片沿导线流向Cu片
盐桥中离子移向
盐桥含饱和KCl溶液，K＋移向正极，Cl－移向负极
盐桥作用
a.连接内电路形成闭合回路
b.维持两电极电势差(中和电荷)，使电池能持续提供电流
3.电极的判断
4．原电池的应用
(1)设计制作化学电源
(2)比较金属的活动性强弱：原电池中，负极一般是活动性较强的金属，正极一般是活动性较弱的金属(或非金属)。
(3)加快化学反应速率：氧化还原反应形成原电池时，反应速率加快。
(4)用于金属的防护：将需要保护的金属制品作原电池的正极而受到保护。
二、常见化学电源及工作原理
1．一次电池
(1)碱性锌锰干电池
负极反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2；
正极反应：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－；
总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2。
(2)锌银电池
负极反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2；
正极反应：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－；
总反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。
(3)锂电池
Li－SOCl2电池可用于心脏起搏器，该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4－SOCl2，电池总反应可表示为4Li＋2SOCl2===4LiCl＋SO2↑＋S。其中负极材料是Li，电极反应式为4Li－4e－===4Li＋，正极反应式为2SOCl2＋4e－===SO2↑＋S＋4Cl－。
2．二次电池
铅蓄电池是最常见的二次电池，负极材料是Pb，正极材料是PbO2。总反应为Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)2PbSO4(s)＋2H2O(l)。
特别提醒 可充电电池充电时原来的负极连接电源的负极作阴极；同理，原来的正极连接电源的正极作阳极，简记为负连负，正连正。
3．氢氧燃料电池
氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，分为酸性和碱性两种。
种类
酸性
碱性
负极反应式
2H2－4e－===4H＋
2H2＋4OH－－4e－===4H2O
正极反应式
O2＋4e－＋4H＋===2H2O
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
电池总反应式
2H2＋O2===2H2O
三、新型电源及电极反应式的书写
1．电极反应式书写的一般步骤(类似氧化还原反应方程式的书写)
2．新型燃料电池
(1)燃料电池常用的燃料：H2、CO、烃(如CH4、C2H6)、醇(如CH3OH)、肼(N2H4)等。
(2)燃料电池常用的电解质
①酸性电解质溶液，如H2SO4溶液；②碱性电解质溶液，如NaOH溶液；③熔融氧化物；④熔融碳酸盐，如K2CO3；⑤质子交换膜等。
(3)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。
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：
①酸性电解质：O2＋4H＋＋4e－===2H2O。
②碱性电解质：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。
③固体电解质(高温下能传导O2－)：O2＋4e－===2O2－。
④熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)：O2＋2CO2＋4e－===2CO。
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。
3．新型可逆电池
(1)铁镍电池(负极—Fe，正极—NiO2，电解液—KOH溶液)
已知：Fe＋NiO2＋2H2OFe(OH)2＋Ni(OH)2，则
放电：
负极：Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2；
正极：NiO2＋2H2O＋2e－===Ni(OH)2＋2OH－。
充电：
阴极：Fe(OH)2＋2e－===Fe＋2OH－；
阳极：Ni(OH)2－2e－＋2OH－===NiO2＋2H2O。
(2)LiFePO4电池(正极—LiFePO4，负极—Li，含Li＋导电固体为电解质)
已知：FePO4＋LiLiFePO4，则
放电：
负极：Li－e－===Li＋；
正极：FePO4＋Li＋＋e－===LiFePO4。
充电：
阴极：Li＋＋e－===Li；
阳极：LiFePO4－e－===FePO4＋Li＋。
(3)高铁电池(负极—Zn，正极—石墨，电解质为浸湿的固态碱性物质)
已知：3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH，则
放电：
负极：3Zn－6e－＋6OH－===3Zn(OH)2；
正极：2FeO＋6e－＋8H2O===2Fe(OH)3＋10OH－。
充电：
阴极：3Zn(OH)2＋6e－===3Zn＋6OH－；
阳极：2Fe(OH)3－6e－＋10OH－===2FeO＋8H2O。
四、电解的原理
1．电解原理
(1)概念
①电解：使电流通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。
②电解池：把电能转变为化学能的装置，也叫电解槽。
(2)电解池构成的条件
①与电源相连的两个电极：与电源正极相连的电极是阳极，在阳极上发生氧化反应；与电源负极相连的电极是阴极，在阴极上发生还原反应。
②电解质溶液(或熔融的电解质)。
③形成闭合回路。
(3)电解池的工作原理
①电极名称和电极反应式
总反应方程式：CuCl2Cu＋Cl2↑。
②电子流向和离子移动方向
导线上(外电路)电子从电源的负极流出，经导线流向电解池的阴极。电解池的阳极上产生的电子经导线流入电源的正极。溶液中(内电路)阴离子移向阳极，阳离子移向阴极。
2．电解规律
(1)阳极产物的判断
①活性电极(除Au、Pt以外的金属材料作电极)，电极材料失电子，生成金属阳离子。
②惰性电极(Pt、Au、石墨)，要依据阴离子的放电顺序加以判断。
阴离子的放电顺序：活泼电极＞S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子。
S2－、I－、Br－、Cl－放电，产物分别是S、I2、Br2、Cl2；若OH－放电，则得到H2O和O2。
(2)阴极产物的判断
直接根据阳离子放电顺序进行判断。
阳离子放电顺序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)＞Al3＋＞Mg2＋。
①若金属阳离子(Fe3＋除外)放电，则得到相应金属单质；若H＋放电，则得到H2。
②放电顺序本质遵循氧化还原反应的优先规律，即得(失)电子能力强的离子先放电。
3．惰性电极电解电解质溶液的产物判断(图示)
4．电解后电解质溶液的复原
需加适量的某物质，该物质可以是阴极与阳极产物的化合物。例如惰性电极电解CuSO4溶液，要恢复原溶液的浓度，可向电解后的溶液中加入CuO，也可以加入CuCO3，但不能加入Cu(OH)2，因为Cu(OH)2与生成的H2SO4反应后使水量增加。使电解后的溶液恢复原状的方法：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(不能加AgOH)；
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]。
五、电解原理的应用
1．氯碱工业
(1)电极反应
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑(反应类型：氧化反应)；
阴极：2H＋＋2e－===H2↑(反应类型：还原反应)。
检验阳极产物的方法是用湿润的KI-淀粉试纸靠近阳极，若试纸变蓝，证明生成了Cl2。电解时向食盐水中滴加酚酞，阴极附近溶液变红，说明该电极附近产生的物质为NaOH。
(2)电解方程式
化学方程式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑；
离子方程式：2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑。
(3)阳离子交换膜法电解饱和食盐水示意图
①阳离子交换膜的作用
阻止OH－进入阳极室与Cl2发生副反应：2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O，阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸。
②a、b、c、d加入或取出的物质分别是饱和食盐水、稀NaOH溶液、稀食盐水、浓NaOH溶液；X、Y分别为Cl2、H2。
2．电镀
应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方法。
实例——电镀铜
阳极(铜片)：Cu－2e－===Cu2＋；
阴极(待镀铁件)：Cu2＋＋2e－===Cu。
3．电冶金
(1)电解精炼铜
①电极材料：阳极为粗铜，阴极为纯铜。
②电解质溶液：含Cu2＋的盐溶液。
③电极反应式
阳极：Zn－2e－===Zn2＋、Fe－2e－===Fe2＋、Ni－2e－===Ni2＋、Cu－2e－===Cu2＋；
阴极：Cu2＋＋2e－===Cu。
④阳极泥的形成
粗铜中不活泼的杂质(金属活动性顺序中位于铜之后的银、金等)在阳极难以失去电子，当阳极上的铜失去电子变成离子之后，它们以金属单质的形式沉积于电解槽的底部，成为阳极泥。
(2)利用电解熔融盐(或氧化物)的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等。
总方程式
阳极、阴极反应式
冶炼钠
2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑
2Cl－－2e－===Cl2↑、2Na＋＋2e－===2Na
冶炼镁
MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑
2Cl－－2e－===Cl2↑、Mg2＋＋2e－===Mg
冶炼铝
2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑
6O2－－12e－===3O2↑、4Al3＋＋12e－===4Al
六、金属的腐蚀与防护
1．金属的腐蚀
(1)金属腐蚀的本质
金属原子失去电子变为金属阳离子，金属发生氧化反应。
(2)金属腐蚀的类型
①化学腐蚀与电化学腐蚀
类型
化学腐蚀
电化学腐蚀
条件
金属与接触到的物质直接发生化学反应
不纯的金属接触到电解质溶液发生原电池反应
本质
M－ne－===Mn＋
M－ne－===Mn＋
现象
金属被腐蚀
较活泼金属被腐蚀
区别
无电流产生
有微弱电流产生
联系
电化学腐蚀比化学腐蚀普遍得多，腐蚀速率更快，危害也更严重
②析氢腐蚀与吸氧腐蚀(以钢铁的腐蚀为例)
类型
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
条件
水膜酸性较强(pH≤4.3)
水膜酸性很弱或呈中性
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
联系
吸氧腐蚀更普遍
特别提醒 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．金属的防护
(1)电化学防护
①牺牲阳极的阴极保护法——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外加电流的阴极保护法——电解原理
a．阴极：被保护的金属设备；
b．阳极：惰性电极。
(2)改变金属的内部结构，如制成防腐的合金等。
(3)加防护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。
探究一：原电池的电极(或电池)反应式书写
科学家设计了一种电化学装置如图所示(X、Y为离子交换膜)，该装置在处理有机废水的同时可以对海水进行淡化。下列叙述不正确的是（ ）
A．Y为阳离子交换膜
B．正极发生的反应为O2+4e-+2H2O=4OH-
C．该装置工作过程中负极区溶液的质量将减少
D．该装置不能在高温下工作
【答案】A
【详解】A．由分析可知，Y为阴离子交换膜，A项错误；B．由分析可知，正极发生的反应为O2+4e-+2H2O=4OH-，B项正确；C．负极的电极反应式为，发生生成的二氧化碳逸出，H+向正极移动，故负极区溶液的质量将减少，C项正确；D．该装置负极上有硫还原菌，故该装置不能在高温下工作，D项正确；答案选A。
规律总结：原电池的电极（或电池）反应式书写题，要先判断原电池正、负极，再结合原电池原理书写电极（或电池）反应式。
1.书写电极(或电池)反应式的思维模板
(1)根据题目提供的信息,如电极反应现象、电极反应类型、电池总反应式等，判断原电池的正、负极。
(2)分析电解质溶液的种类,看电解质溶液的酸碱性、是否为不活泼金属盐溶液，确定电极上发生反应的物质。
(3)结合原子守恒、电荷守恒和得失电子守恒写出电极反应式,再根据正、负极反应式及得失电子守恒写出电池总反应式。
2.书写电极(或电池)反应式的具体流程
【变式练习】
1．银锌电池的放电反应为：Zn+Ag2O+H2O=2Ag+Zn(OH)2，下列说法错误的是（ ）
A．基态Zn2+的简化核外电子排布式：[Ar]3d10
B．负极为Zn，发生氧化反应
C．放电过程中，正极附近的pH下降
D．放电过程中，OH-向负极移动
【答案】C
【详解】A．基态Zn原子的电子排布式为[Ar]3d104s2，失去2个电子后形成基态Zn2+的简化核外电子排布式为：[Ar]3d10，选项A正确；B．活泼金属Zn作负极，失去电子发生氧化反应，选项B正确；C．放电过程中，正极电极反应为Ag2O+2e-+H2O=2Ag+ 2OH-，正确附近的pH增大，选项C错误；D．原电池中，放电过程中，阴离子OH-向负极移动，选项D正确；答案选C。
2．可充电水系Zn－CO2电池用锌和催化剂材料作两极，电池工作示意图如图所示，其中双极膜是由阳膜和阴膜制成的复合膜，在直流电场的作用下，双极膜复合层间的H2O电离出的H+和OH-可以分别通过膜移向两极。下列说法错误的是（ ）
A．放电时，右侧电极的电极反应式为CO2+2H++2e-=HCOOH
B．放电时，金属锌为负极，发生氧化反应
C．充电时，双极膜产生的H+向阳极室移动
D．充电时，每生成22.4L(标准状况)O2，阴极增重130g
【答案】C
【详解】A．放电时，右侧电极为正极，发生还原反应，电极反应为CO2＋2H＋＋2e−=HCOOH，故A正确；B．放电时，左侧Zn电极为负极，Zn失电子发生氧化反应，故B正确；C．充电时，右侧为阳极，阳离子向阴极移动，所以双极膜复合层间的H2O电离出的H＋通过膜移向左侧移动，故C错误；D．充电时，电池总反应为；每生成22.4L(标准状况)即1molO2，生成2molZn，阴极增重130g，故D正确；故答案选C。
3．我国科研人员将单独脱除SO2的反应与H2O2的制备反应相结合，实现协同转化。
①单独制备H2O2：2H2O+O2=2H2O2，不能自发进行
②单独脱除SO2：4OH-+2SO2+O2=2SO+2H2O，能自发进行协同转化装置如图所示，在电场作用下，双极膜中间层的H2O解离为OH-和H+，并向两极迁移。下列叙述错误的是（ ）
A．负极区域存在反应为SO2+2OH-=+H2O
B．双极膜中间层的H2O的解离可不断提供OH-和H+，故不需要补加H2SO4
C．协同转化总反应为SO2+O2+2NaOH=H2O2+Na2SO4
D．当正极生成1molH2O2时，负极区域的溶液质量增重64g
【答案】D
【详解】A．由图可知，在碱性溶液中转化为，选项A正确；B．负极区域消耗的和正极区域消耗的，分别由双极膜中间层的解离生成的和来补充，选项B正确；C．负极反应为，正极反应为，故协同转化总反应为，选项C正确；D．当正极生成时，负极区域的溶液质量增重为，选项D错误；答案选D。
探究二 电解产物的判断及电极反应式书写
既是大气主要污染物之一，也是重要的化工原料，可用于硫酸的生产。对燃煤烟气脱硫能有效减少对大气的污染并实现资源化利用。方法1：用氨水将先转化为，氧化为；方法2；用生物质热解气(主要成分为CO、、)将在高温下还原为单质硫；方法3：用溶液吸收生成，再加热吸收液，使之重新生成亚硫酸钠；方法4：用溶液吸收烟气中，使用惰性电极电解吸收后的溶液，在阴极被还原为硫单质。下列化学反应表示不正确的是（ ）
A．氨水吸收的反应：
B．CO还原的反应：
C．吸收液再生的反应：
D．电解脱硫时的阴极反应：
【答案】A
【详解】A．氨水吸收，化为，离子方程式为，选项中离子方程式错误，A符合题意；B．根据方法2，CO还原的反应，CO体现还原性，SO2体现氧化性，生成CO2和S，，B不符合题意；C．根据方法3，溶液加热生成亚硫酸钠，方程式为，C不符合题意；D．根据方法4，在阴极被还原为硫单质，阴极反应为，D不符合题意；故答案为：A。
规律总结：要确定电解池的阴、阳极，并结合电解原理进行分析。
1.判断电解产物的思维程序
(1)根据电源的连接方式或电极变化判断阴、阳极,分析阳极材料是惰性电极还是活性电极。
(2)分析电解质水溶液的组成,找全离子并分阴、阳两组,不要忘记水溶液中的H⁺和OH⁻。
(3)确定阴、阳两极的放电顺序。
①阴极本身不参与反应，直接根据阳离子放电顺序判断，阳离子放电顺序为
Ag⁺>Fe³⁺>Cu²⁺>H⁺(酸)>Fe²⁺>Zn²⁺>H⁺(水)>A1³⁺>Mg²⁺。
②若阳极是活性电极(除Au、Pt外的其他金属),电极材料失电子被氧化,生成金属阳离子。
③若阳极是惰性电极(Pt、石墨),直接根据阴离子放电顺序判断,阴离子放电顺序为S²>I⁻Br⁻>Cl⁻>OH>含氧酸根离子。
2.正确书写电解池中电极(或电池)反应式的方法
(1)阴极反应式:溶液中阳离子得电子被还原,析出金属或氢气,可表示为
(R代表金属)、2H2O+2e-═=2OH-+H2↑。
(2)阳极反应式:
①若是金属(除Au、Pt外)作阳极,则金属失电子被氧化:R-ne-==Rⁿ⁺(R代表金属)。
②若是惰性电极,根据阴离子放电顺序确定放电离子，根据电子得失守恒书写电极反应式。
(3)电池总反应式:根据阴、阳极反应式,结合得失电子守恒写出电池总反应式,弱电解质(如H2O等)要用化学式表示,且一定要注明条件“通电”。
【变式练习】
1．（2022·河北·霸州市第一中学模拟预测）铼(Re)是一种极其稀少的贵金属。一种以辉钼矿(主要含有MoS2以及少量ReS2、CuReS4、FeS、SiO2等)为原料制备铼的工艺流程如下：
已知“氧化焙烧”后成分有：SiO2、Re2O7、MoO3、CuO、Fe3O4，其中Re2O7、MoO3与氨水反应分别生成NH4ReO4、(NH4)2MoO4。
下列说法错误的是（ ）
A．“氧化焙烧”时，ReS2反应后的氧化产物为Re2O7和SO2
B．若改用NaOH溶液代替氨水“浸出”，滤渣成分不变
C．由MoS2生成1mol MoO3，转移14mol电子
D．“电沉积”后，金属铼在阴极生成
【答案】B
【详解】A．ReS2中Re显+2价、S显-1价，“氧化焙烧”时，Re2O7中Re显+7价，SO2中S显+4价，则ReS2反应后的氧化产物为Re2O7和SO2，A正确；B．若改用NaOH溶液代替氨水“浸出”，则SiO2也会溶解在NaOH溶液中，滤渣成分将发生改变，B错误；C．由MoS2生成MoO3，Mo由+2价升高到+6价，S由-1价升高到+4价，则生成1mol MoO3，转移14mol电子，C正确；D．“电沉积”后，NH4ReO4中+7价铼将获得电子，所以在阴极生成金属铼，D正确；故选B。
2．某研究团队以KOH溶液为电解质溶液，电催化合成偶氨化合物()的装置如图所示(R代表烃基)。下列说法正确的是（ ）
A．N极为阳极，发生还原反应
B．M极上的电极反应式为2+8e-+8H+=+4H2O
C．每生成0.1molRCN时，有0.4molOH-通过离子交换膜
D．电池工作过程中，M极区附近溶液的pH减小
【答案】C
【详解】A．该装置为电解池，N极上RCH2NH2失电子生成RCN，发生氧化反应，A项错误；B．M极上硝基苯转化为偶氮化合物，得电子发生还原反应，M极为电解池的阴极，电极反应为2+8e-+4H2O=+8OH-，B项错误；C．该装置中的离子交换膜为阴离子交换膜，每生成0.1molRCN时，转移0.4mol电子，有0.4molOH-通过离子交换膜，C项正确；D．电池工作过程中，M极发生的反应为2+8e-+4H2O=+8OH-，则溶液的pH增大，D错误；故选C。
3．超纯水微细电解加工是在常规电解加工原理的基础上，利用超纯水作电解液，并采用阳离子交换膜促进水解离来提高超纯水中的浓度，使电解电流密度达到足够蚀刻材料的一种新型电解加工工艺。铜的微细电解加工如图，所用的阳离子交换膜为，自身能解离成固定基团和自由离子。下列说法错误的是（ ）。
A．N为电源的负极
B．辅助电极上有气泡产生
C．工件电极上的电极反应式为
D．阳离子交换膜向上的面上发生的反应为
【答案】D
【详解】A．由题意可知，该装置可以使氧化产生，故连接铜的工件电极应该是正极，N为负极，故A符合题意。B．由A的分析可知N是负极，氢离子得电子转变为氢气，因此辅助电极上会有气泡产生，故B符合题意。C．由题意可知总反应是铜与水在通电情况下产生氢氧化铜和氢气，工件电极方程式可以写为，故C符合题意。D．由所给题目及之前分析可知阳离子交换膜向上的面发生的反应为，故D不符合题意。故选：D。
探究三 电化学计算题
设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是（ ）
A．25℃，101kPa下，28L氢气中质子的数目为2.5NA
B．电解熔融CuCl2，阴极增重6.4g，外电路中通过电子的数目为0.10 NA
C．0.1molH2和0.1molI2于密闭容器中充分反应后，分子总数为0.2NA
D．0.20mol苯甲酸完全燃烧，生成CO2的数目为1.4 NA
【答案】D
【详解】A．25℃，101kPa不是标况，无法计算，A错误；B．阴极发生反应，可知阴极增重6.4g，生成0.1molCu，转移0.2mole-，B错误；C．该反应为可逆反应，不能完全转化为碘化氢，C错误；D．0.2mol苯甲酸含1.4mol碳原子，完全燃烧生成二氧化碳的数目是1.4NA，D正确；故选D。
规律总结：解答电化学计算题，要先判断电极上发生反应的物质，写出电极反应式，再根据两电极上通过的电量相等列式求解。
1.根据电极(或电池)反应式计算
先根据题给信息写出正、负极（或阴、阳极）的电极反应式，再根据电子得失守恒写出电池总反应式，最后根据题中数据列出关系式求解。
2.根据电子守恒计算
对于串联电路，由于电路及各电极上通过的电量相等，可依据电子守恒，找出阴、阳（或正、负）两极产物之间的定量关系，结合转移电子的物质的量，列出关系式求解。
3.根据关系式计算
根据电子得失守恒建立已知量与未知量之间的“桥梁”，确定计算所需的关系式。例如,以电路中通过4mol电子为“桥梁”建立如下关系式:
(式中M代表金属,n为M形成阳离子所带电荷数)。
【变式练习】
1．（2022·湖南郴州·一模）某科研小组利用下图装置完成乙炔转化为乙烯的同时为用电器供电。其中锌板处发生的反应有：①Zn-2e- =Zn2+；②Zn2++4OH-=[Zn(OH)4]2-；③ [Zn(OH)4]2-=ZnO+2OH-+H2O。下列说法不正确的是（ ）
A．电极a的电势高于电极b的电势
B．放电过程中正极区KOH溶液浓度保持不变，OH-从左室流向右室
C．电极a上发生的电极反应式为
D．电解足量CuSO4溶液，理论上消耗2.24L(标准状况)C2H2时，生成6.4gCu
【答案】B
【详解】A．由分析可知，电极a为正极，电极b为负极，则电极a的电势高于电极b的电势，A正确；B．放电过程中，正极区发生反应，OH-透过阴离子交换膜移向负极，KOH的物质的量不变，但H2O参加电极反应，造成水量减少，KOH溶液浓度增大，B不正确；C．电极a上，C2H2得电子产物与电解质反应，转化为C2H4，发生的电极反应式为，C正确；D．电解足量CuSO4溶液，理论上消耗2.24L(标准状况)C2H2时，转移电子的物质的量为=0.2mol，则生成Cu的物质的量为0.1mol，质量为6.4g，D正确；故选B。
2．下图装置利用一种微生物将废水中的有机物(如淀粉)和含CO的废气的化学能直接转化为电能，并利用此电能模拟氯碱工业电解饱和食盐水，下列说法中一定正确的是（ ）
A．电解饱和食盐水时，阳极产生氧气
B．若a为碳电极、b为铁电极，b应与Y相连
C．当废气中有28g CO被吸收转化为甲醇时，a电极上产生气体为44.8L
D．当电路中有1mol电子转移时，电池装置左端质量减少12g
【答案】D
【详解】A．阳极产生氯气，A错误；B．若a为碳电极、b为铁电极，b应与X相连，B错误；C．未指明标准状况，C错误；D．当电路中有1mol电子转移时，电池装置左端生成和，穿过质子交换膜移向右端，故左端质量共减少12g，D正确；故选D。
3．乙烯和氯气是有机化工的基础原材料，利用电解催化装置将电催化生成，实现减排的同时生产氯气，下列说法正确的是（ ）
A．玻碳电极为阴极
B．X溶液可能为NaOH溶液
C．离子交换膜一定为阳离子交换膜
D．当生成12molb时，生成2mola
【答案】B
【详解】A．由已知可知，a为，b为，玻碳电极为阳极，A项错误；B．X溶液可能为NaOH溶液，B项正确；C．阴极的电极反应式：（或）、，为使阳极不断生成，阴极产生的Cl需不断进入阳极，C项错误；D．因阴极AgCl还要得电子，当生成12molb时，生成的乙烯的物质的量小于2mol，D项错误。故选B。
1．（2022·河北·霸州市第一中学模拟预测）海水资源的开发利用是自然资源开发利用的重要组成部分。氯碱工业是高耗能产业，某化学学习小组设想将其与氢氧燃料电池相结合可以有效降低能耗，其原理如下(A、B、C、D为惰性电极)。下列说法正确的是（ ）
A．乙池中C电极上的反应为
B．乙池中通过交换膜向C电极移动
C．甲池中每生成2mol ，乙池中便会消耗22.4L
D．甲池中发生的总反应为
【答案】D
【详解】A．乙池C上通入氢气，为原电池的负极，溶液为氢氧化钠溶液，故电极反应为，A错误；B．原电池中阳离子向正极移动，即钠离子通过钠离子交换膜向D极移动，B错误；C．甲池中每生成2mol ，转移24mol电子，乙池中便会消耗标况下22.4L ，题汇中未说明标况，C错误；D．甲池为电解氯化钠溶液，电解方程式为 ，D正确；故选D。
2．（2022·广东深圳·一模）某科研小组利用下图装置完成乙炔转化为乙烯的同时为用电器供电。其中锌板处发生的反应有：①；②；③。下列说法不正确的是（ ）
A．电极a的电势高于电极b的电势
B．放电过程中正极区KOH溶液浓度保持不变
C．电极a上发生的电极反应式为
D．电解足量溶液，理论上消耗2.24L(标准状况)时，生成6.4gCu
【答案】B
【详解】A．由图可知锌板为负极，所以电极a的电势高于电极b的电势，A正确；B．放电过程中正极区消耗水，导致KOH溶液浓度增大，B错误；C．电极a上发生的电极反应式为，C正确；D．电解硫酸铜时，生成铜的电极反应为，理论上消耗2.24L(标准状况)，即0.1mol，对应电子转移0.2mol，可生成铜6.4g，D正确；故答案选B。
3．（2022·广东深圳·一模）我国有着丰富的海风资源，在海水中建立风电设备，防腐蚀是一个突出问题。下列说法正确的是（ ）
A．钢铁构件表面的镀铜破损后依然会保护内部钢铁不被腐蚀
B．可将钢铁构件与电源负极连接臧缓腐蚀发生
C．钢铁发生吸氧腐蚀时负极发生的反应为
D．海水中发生化学腐蚀的速率大于电化学腐蚀速率
【答案】B
【详解】Ａ．铜镀层破损后，Cu、Fe和海水构成原电池，Fe失电子作负极，Fe加速被腐蚀，A错误；Ｂ．将钢铁部件与电源负极连接作阴极，属于外加电流法，可以减缓腐蚀发生，B项正确；Ｃ．钢铁发生吸氧腐蚀时负极发生的反应为Fe-2e-=Fe2+，C错误；Ｄ．发生电化学腐蚀的速率大于化学腐蚀速率，D错误；故选B。
4．（2022·青海·海东市第一中学一模）一种以Fe2O3为催化剂的简单高效电合成NH3工艺如图所示(已知Fe2O3/石墨电极上发生的化学反应为2Fe+N2+3H2O=Fe2O3+2NH3)，装置工作时，下列说法错误的是（ ）
A．OH-向Pt电极迁移
B．Fe2O3/石墨电极上的电极反应为Fe2O3+6e-+3H2O=2Fe+6OH-
C．2.24 L N2与Fe反应生成NH3，转移了0.6 mol电子
D．总反应为2N2+6H2O4NH3+3O2
【答案】C
【详解】A．电极与电源正极相连，为阳极，阴离子向阳极迁移，A正确；B．Fe2O3/石墨电极为阴极发生还原反应，介质为碱性溶液，阴极反应式应为，B正确；C．未知是否为标况，不能确定量，C错误；D．总反应氮气和水通过电解装置生成氨气和氧气，为，D正确；故选C。
5．（2022·广东佛山·模拟预测）化学创造美好生活。下列生产活动中，没有运用相应化学原理的是（ ）
选项
生产活动
化学原理
A
环保工程师用熟石灰处理酸性废水
熟石灰具有碱性
B
利用便携式电池为手机提供能量
原电池将化学能转化为电能
C
利用黄铁矿制备硫酸
黄铁矿中硫元素可被氧化
D
利用焦炭和石英砂制取粗硅
二氧化硅具有很好的光学性能
A．A B．B C．C D．D
【答案】D
【详解】A．熟石灰具有碱性，可以处理酸性废水，故A正确；B．便携式电池工作时是将化学能转化为电能，故B正确；C．利用黄铁矿制备硫酸的过程是硫元素被氧化的过程，故C正确；D．利用焦炭和石英砂制取粗硅与二氧化硅具有很好的光学性能无关，故D错误。综上所述，答案为D。
6．（2022·广西柳州·模拟预测）电化学广泛应用于工业领域。下列叙述正确的是（ ）
A．电解精炼铜时，与电源正极相连的是精铜
B．锌铜原电池产生电流时，溶液中的阳离子移向Zn电极
C．用惰性电极电解足量的饱和食盐水时，阳极的电极反应式：
D．外接电源保护海水中钢闸门时，应将钢闸门与电源的正极相连
【答案】C
【详解】A．精炼铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，因此精铜与电源的负极相连，故A错误；B．根据原电池工作原理，溶液中的阳离子向正极移动，锌筒原电池中锌金属性比铜强，锌作负极，铜作正极，即溶液中的阳离子向Cu电极移动，故B错误；C．用惰性材料作电极电解饱和食盐水，阳极上失电子，发生氧化反应，根据放电原理，Cl-先放电，即电极反应式为2Cl-－2e-=Cl2↑，故C正确；D．外接电源保护钢闸门，这是电解装置，根据电解原理，钢闸门应与电源的负极相连，这种方法叫外加电流法，故D错误；答案为C。
7．（2022·广西柳州·模拟预测）科学家近年发明了一种新型水介质电池。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。下列说法正确的是（ ）
A．放电时，负极区pH升高
B．放电时，1mol转化为HCOOH，转移的电子数为4mol
C．充电时，Zn电极连电源正极
D．充电时，产生22.4L(标准状况下)，生成的Zn为130g
【答案】D
【详解】A．负极上Zn失电子，生成Zn2+，Zn2+结合OH-生成，消耗了溶液中的氢氧根离子，负极区pH下降，A错误；B．放电时，正极反应为，1molCO2转化为HCOOH，转移的电子数为2mol，B错误；C．充电时，Zn电极连接电源负极，阴极反应为，C错误；D．充电时总反应式为，生成1mol氧气的同时，生成Zn2mol，即生成的Zn为130g，D正确；故答案选D。
8．（2022·新疆·博乐市高级中学（华中师大一附中博乐分校）一模）我国科学家开发了一款高压无阳极配置可充电钠电池，其充电过程的原理如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．放电时，电子由b极经3A沸石分子筛膜流向a极
B．放电时，a极的电极反应式为Na++e-=Na
C．充电时，b极为阳极，发生还原反应
D．充电时，电路中每迁移2mol电子，理论上a极净增重46g
【答案】D
【详解】A．放电时，电子不经过电解质，故A错误；B．放电时，a极为负极，电极反应式为Na-e-=Na+，故B错误；C．充电时，b极为阳极，阳极失去电子发生氧化反应，故C错误；D．充电时，a极为阴极，电极反应式为Na++e-=Na，电路中每迁移2mol电子，理论上a极净增重46g，故D正确；故答案选D。
9．（2022·新疆·二模）电解合成1 ，2-二氯乙烷的实验装置如图所示。下列说法中不正确的是（ ）
A．a为电源正极
B．该装置总反应为CH2 =CH2 +2NaCl+2H2OClCH2CH2Cl+2NaOH+H2
C．X、Y依次为阳离子交换膜、阴离子交换膜
D．液相反应为CH2 =CH2+2CuCl2 = ClCH2CH2Cl+ 2CuCl(s)
【答案】C
【详解】A．据分析可知Cl-在此失电子被氧化，因此a所连电极为电解质的阳极，a为电源正极，A选项正确；B．该装置中阳极反应式CH2 =CH2+2Cl--2e- = ClCH2CH2Cl，阴极反应式2H2O+2e-=H2↑+2OH-，总反应式为CH2 =CH2 +2NaCl+2H2OClCH2CH2Cl+2NaOH+H2，B选项正确；C．据题目分析可知X、Y依次为阴离子交换膜、阳离子交换膜，C选项错误；D．由物质进出方向可知液相反应为CH2 =CH2+2CuCl2 = ClCH2CH2Cl+ 2CuCl(s)，D选项正确；
10．（2022·湖南·模拟预测）北京时间2021年10月16日神舟十三号载人飞船成功发射。“神舟”飞船共有太阳能电池帆板、镉镍蓄电池和应急电池三种电源系统。镉镍蓄电池的工作原理为Cd + 2NiOOH+2H2O Cd(OH)2 +2Ni(OH)2，紧急状况下，应急电池会自动启动，工作充电放电原理为Zn+ Ag2O+ H2O 2Ag+ Zn(OH)2。下列说法不正确的是（ ）
A．飞船在光照区运行时，太阳能电池帆板将太阳能转化为电能，为镉镍蓄电池充电
B．紧急状况下，应急电池负极的电极反应式为2Ag-2e-+2OH-=Ag2O+H2O
C．飞船运行到地影区时，镉镍蓄电池开始为飞船供电，负极的电极反应式为Cd-2e- + 2OH-=Cd(OH)2
D．两种电池充电一段时间后，阳极区电解质溶液的pH值均降低
【答案】B
【详解】A．当飞船进入光照区时，太阳能电池将太阳能转化为电能，除供给飞船使用外，多余部分为镉镍蓄电池充电(用镉镍萦电池储存起来)，故A正确；B．紧急状况下，应急电池负极电极反应式为Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2，故B错误；C．飞船运行到地影区时，镉镍蓄电池作为电源开始为飞船供电，负极的电极反应式应为Cd-2e- + 2OH-=Cd(OH)2，故C正确；D．应急电池充电时阳极电极反应式为2Ag-2e-+2OH-=Ag2O+H2O，镉镍蓄电池充电时阳极电极反应式为Ni(OH)2-e-+OH-=NiOOH+ H2O，故两种电池充电一段时间后，阳极区电解质溶液pH均降低，故D正确；故答案选B。
1．（2022·广东佛山·一模）全钒液流电池的工作原理如下图。下列说法不正确的是（ ）
A．放电时负极反应式：
B．充电时阳极的pH降低
C．放电时正极每消耗，负极区便有通过质子交换膜移向正极区
D．电池总反应：
【答案】C
【详解】A．放电时，负极反应为V2＋−e−=V3＋，A正确；B．充电时阳极的电极反应为VO2+-e-+H2O= VO+2H+，氢离子浓度增大，pH降低，B正确；C．放电时，若转移1mol电子，正极会消耗，因为氢离子要平衡电荷，则有从右往左通过质子交换膜，C错误；D．电池总反应为VO+V2++2H+ VO2++V3++H2O，D正确；故选C。
2．（2022·广西南宁·模拟预测）下列离子方程式书写正确的是（ ）
A．等体积等浓度溶液与溶液混合：
B．向沸水中滴加饱和溶液制备胶体：(胶体)
C．用盛有溶液的铝制容器处理变黑的银器：
D．用溶液吸收少量：
【答案】B
【详解】A．等体积等浓度溶液与溶液混合，氢氧根不足，先与碳酸氢根反应：，A错误；B．向沸水中滴加饱和溶液制备胶体：(胶体)，B正确；C．用盛有溶液的铝制容器处理变黑的银器，铝、硫化银与氯化钠溶液形成了原电池：，C错误； D．用溶液吸收少量：，D错误；故选B。
3．（2022·吉林·长春十一高模拟预测）以柏林绿Fe[Fe(CN)6]为代表的新型可充电钠离子电池，其放电工作原理如图所示。
下列说法正确的是（ ）
A．放电时，Mo箔为电池的阳极
B．充电时，正极反应为Fe[Fe(CN)6]+2e-+2Na+=Na2Fe[Fe(CN)6]
C．充电时，Na+通过交换膜从左室移向右室
D．外电路中通过0.2mo1电子时，正极质量变化为2.4g
【答案】C
【详解】A．由分析可知，放电时，Mo箔为电池的正极，A错误；B．由分析可知，放电时，左侧为正极，由图可知，正极反应为：正极反应为Fe[Fe(CN)6]+2e-+2Na+=Na2Fe[Fe(CN)6]，不是充电，B错误；C．充电时该装置作电解池，电解池工作时阳离子移向阴极，Na＋应从左室移向右室，C正确；D．根据选项B分析可知，正极反应为：Fe[Fe(CN)6]+2e-+2Na+=Na2Fe[Fe(CN)6]，则外电路中通过0.2mo1电子时，正极质量变化为0.2×23=4.6g，D错误；故选C。
4．（2022·广东·东莞市东华高级中学模拟预测）化学从微观层次认识物质，以符号形式描述物质。下列指定反应的离子方程式正确的是（ ）
A．电解MgCl2水溶液：2Cl- +2H2O2OH- +Cl2↑+H2↑
B．久置的H2S溶液变浑浊：2S2- +O2+4H+ =2S↓+2H2O
C．Na2O2溶于水：Na2O2+H2O=2Na+ +2OH- +O2↑
D．NaOH溶液与过量H2C2O4溶液反应：H2C2O4+OH- =HC2O+H2O
【答案】D
【详解】A．生成氢氧化镁难溶，不能拆成离子，A错误；B．硫化氢是弱电解质，不能拆成离子，B错误；C．方程式没有配平，应为：2Na2O2+2H2O=4Na+ +4OH- +O2↑C错误；D．H2C2O4是二元弱酸，过量H2C2O4，生成酸式盐，D正确；故选D。
5．（2022·吉林·长春十一高模拟预测）Cu－Ce－Ox固溶体作为金属催化剂，能有效促进电化学还原，反应产生CH4和C2H4的中间体，*CO在催化剂表面的反应机理如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．制约CO2还原为C2H4反应速率的是*COH－COH→CH*－COH
B．*CH3O→CH4+O*只有化学键的形成
C．Cu－Ce－Ox固溶体催化剂对生成CH4有较高选择性
D．由*CO生成*OH的反应为*CO+5H+-5e-=CH4+*OH
【答案】C
【详解】A． 能垒高的可以制约反应，由图知，制约CO2还原为C2H4反应速率的是CH*－COH→*C－COH，A错误；B． *CH3O→CH4+O*既有化学键的断裂、又有化学键的形成，B错误；C．由图知，生成甲烷的历程中、活化能小，因此更容易生成甲烷、即 Cu－Ce－Ox固溶体催化剂对生成CH4有较高选择性，C正确；D． 由*CO生成CH4与*OH的反应为化合价降低、得电子、是还原反应，D错误；答案选C。
6．（2022·吉林·长春十一高模拟预测）下列叙述正确的是（ ）
A．在铁制品上镀铜时，镀件为阳极，铜盐溶液为电镀液
B．钢铁水闸可用外加电流的阴极保护法防止其腐蚀
C．钢铁吸氧腐蚀的负极反应：O2+2H2O+4e-=4OH-
D．船底镶嵌锌块，锌作阴极，以防船体被腐蚀
【答案】B
【详解】A．电镀时，镀件作为阴极，被镀金属作为阳极，故A错误；B．铁易被腐蚀，可用电化学方法防止其腐蚀，被保护时，被保护金属作为阴极或者正极，外加电流的阴极保护法属于电解池原理，故B正确；
C．钢铁吸氧腐蚀负极失电子，发生氧化反应，其电极反应式为：，故C错误；D．船底镶嵌锌块，形成原电池，锌作为负极，铁作为正极，属于牺牲阳极的阴极保护法，故D错误；故选B。
7．（2022·贵州·模拟预测）利用浓差电池电解Na2SO4溶液(a、b电极均为石墨电极)，可制得O2、H2、H2SO4和NaOH，反应原理如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．b电极的电极反应为2H2O+2e- =H2 ↑+2OH-
B．c、d分别为阳离子交换膜和阴离子交换膜
C．浓差电池放电过程中，Cu(1)电极上的电极反应为Cu-2e- =Cu2+
D．当阴极产生2.24L气体时，电路中转移0.2mol电子
【答案】B
【详解】A．b为电解池的阳极，电离出的失去电子发生氧化反应生成，电极反应为，A错误；B．c、d分别为阳离子交换膜和阴离子交换膜，B正确；C．Cu(1)为原电池的正极，电极反应为，Cu(2)为原电池的负极，电极反应为，C错误；D．没有说明是否为标况，不能计算气体的物质的量，D错误；故选B。
8．（2022·河南·模拟预测）第二代钠离子电池是负极为镶嵌在硬碳中的钠、正极为锰基高锰普鲁士白{}的一种新型二次电池，其工作原理如图所示。下列说法错误的是（ ）
A．放电时，B极的电势高于A极
B．放电时，正极反应为
C．充电时，穿过离子交换膜在B极上得电子
D．充电时，A极接外加电源的正极
【答案】A
【详解】A．由分析可知，放电时，B极是原电池负极，A极是正极，原电池中正极电势高于负极，则A极的电势高于B极，故A错误；B．由分析可知，放电时，A极是正极，在钠离子作用下，Mn[Mn(CN)6]在正极得到电子发生还原反应生成Na2Mn[Mn(CN)6]，电极反应式为Mn[Mn(CN)6]+2Na++e—= Na2Mn[Mn(CN)6]，故B正确；C．由分析可知，充电时，A极与直流电源的正极相连，做电解池的阳极，B极为阴极，则钠离子穿过离子交换膜在B极上得电子发生还原反应生成钠，故C正确；D．由分析可知，充电时，A极与直流电源的正极相连，做电解池的阳极，故D正确；故选A。
9．（2022·湖南·泸溪县第一中学模拟预测）2019诺贝尔化学奖颁给在锂离子电池发展方向做出突出贡献的三位科学家，颁奖词中说：他们创造了一个可充电的世界。下面是最近研发的可充电电池的工作示意图，锂离子导体膜只允许通过，电池反应为：。下列说法不正确的是（ ）
A．为非水电解质，其与溶液的主要作用是传递离子
B．放电时，正极反应为：
C．充电时，电极发生嵌入，放电时发生脱嵌
D．充电时，当转移0.2mol电子时，左室中电解质的质量减轻2.6g
【答案】B
【详解】A．Ca性质活泼，能与水反应，故LiPF6-LiAsF6为非水电解质，Li2SO4溶液为右室的电解溶液，故LiPF6-LiAsF6为非水电解质，与Li2SO4溶液的主要作用是传递离子，故A正确；B．放电时，Li1-xFePO4/LiFePO4电极为正极，电极反应式为Li1-xFePO4+xLi++xe-═LiFePO4，故B错误；C．放电时，Li1-xFePO4/LiFePO4电极为正极，电极反应式为Li1-xFePO4+xLi++xe-═LiFePO4，放电时发生Li+嵌入，充电时，Li1-xFePO4/LiFePO4电极为阳极，电极反应式为LiFePO4-xe-═Li1-xFePO4+xLi+，发生Li+脱嵌，故C正确；
D．充电时，钙电极为阴极，电极反应式为Ca2++2e-=Ca，当转移0.2mol电子时，左室中电解质质量减轻×40g/mol=4g，同时有0.2mol锂离子由右室进入左室，左室中电解质质量质量增加0.2mol×7g/mol=1.4g，左室中电解质的质量减轻4g-1.4g=2.6g，故D正确；故选：B。
10．（2022·四川·成都七中模拟预测）沿海电厂用海水做冷却水，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。下列叙述正确的是（ ）
A．阳极的电极反应式为
B．两极生成的气体体积之比为1∶2
C．管道中可以生成氧化灭杀附着生物的NaClO
D．阳极表面形成的等积垢需要定期清理
【答案】C
【详解】A．据分析，阳极的电极反应式为2Cl__2e-=Cl2↑，A错误；B．据分析，两极生成的气体分别是H2和Cl2，又有H2~2e-、Cl2~2e-，电路中得失电子守恒，故两极生成的气体体积之比为1∶1，B错误；C．据分析，阳极生成的Cl2溶于水生成HClO，HClO能与NaOH反应生成NaClO，故管道中可以生成氧化灭杀附着生物的NaClO，C正确；D．据分析，管道中生成了HCl，HCl与Mg(OH)2发生反应生成可溶性的MgCl2，故阳极表面形成的等积垢无需定期清理，D错误；故选C。
1．（2022·北京·高考真题）已知：。下列说法不正确的是（ ）
A．分子的共价键是键，分子的共价键是键
B．燃烧生成的气体与空气中的水蒸气结合呈雾状
C．停止反应后，用蘸有浓氨水的玻璃棒靠近集气瓶口产生白烟
D．可通过原电池将与反应的化学能转化为电能
【答案】A
【详解】A．H2分子里的共价键H-H键是由两个s电子重叠形成的，称为s-s σ键，Cl2分子里的共价键Cl-Cl键是由两个p电子重叠形成的，称为p-p σ键，故A错误；B．HCl气体极易溶于水，遇到空气中的水蒸气后立即形成盐酸小液滴，即白雾，故B正确；C．浓氨水易挥发，挥发的氨气和HCl气体互相反应，化学方程式NH3+HCl=NH4Cl，生成NH4Cl氯化铵固体小颗粒，固体粉末就是烟，故C正确；D．与的反应是能够自发进行的氧化还原反应，可通过原电池将与反应的化学能转化为电能，故D正确；故选A。
2．（2022·辽宁·高考真题）如图，c管为上端封口的量气管，为测定乙酸溶液浓度，量取待测样品加入b容器中，接通电源，进行实验。下列说法正确的是（ ）
A．左侧电极反应：
B．实验结束时，b中溶液红色恰好褪去
C．若c中收集气体，则样品中乙酸浓度为
D．把盐桥换为U形铜导线，不影响测定结果
【答案】A
【详解】A．左侧阳极析出氧气，左侧电极反应：，A正确；B．右侧电极反应2CH3COOH+2e-=H2+2CH3COO-，反应结束时溶液中存在CH3COO-，水解后溶液显碱性，故溶液为红色，B错误；C．若c中收集气体，若在标况下，c中收集气体的物质的量为0.5×10-3mol，转移电子量为0.5×10-3mol×4=2×10-3mol，故产生氢气：1×10-3mol，则样品中乙酸浓度为：2×10-3mol ÷10÷10-3=，并且题中未给定气体状态不能准确计算，C错误；D．盐桥换为U形铜导线则不能起到传递离子使溶液呈电中性的效果，影响反应进行，D错误；答案选A。
3．（2022·湖北·高考真题）含磷有机物应用广泛。电解法可实现由白磷直接制备，过程如图所示(为甲基)。下列说法正确的是（ ）
A．生成，理论上外电路需要转移电子
B．阴极上的电极反应为：
C．在电解过程中向铂电极移动
D．电解产生的中的氢元素来自于
【答案】D
【详解】A．石墨电极发生反应的物质：P4→化合价升高发生氧化反应，所以石墨电极为阳极，对应的电极反应式为：，则生成，理论上外电路需要转移电子，A错误；B．阴极上发生还原反应，应该得电子，为阳极发生的反应， B错误；C．石墨电极：P4→发生氧化反应，为阳极，铂电极为阴极，应该向阳极移动，即移向石墨电极，C错误；D．由所给图示可知HCN在阴极放电，产生和，而HCN中的H来自，则电解产生的中的氢元素来自于，D正确；故选D。
4．（2022·辽宁·高考真题）某储能电池原理如图。下列说法正确的是（ ）
A．放电时负极反应：
B．放电时透过多孔活性炭电极向中迁移
C．放电时每转移电子，理论上吸收
D．充电过程中，溶液浓度增大
【答案】A
【详解】A． 放电时负极失电子，发生氧化反应，电极反应：，故A正确；B． 放电时，阴离子移向负极，放电时透过多孔活性炭电极向NaCl中迁移，故B错误；C． 放电时每转移电子，正极：Cl2+2e-=2Cl-，理论上释放，故C错误；D． 充电过程中，阳极：2Cl--2e-=Cl2，消耗氯离子，溶液浓度减小，故D错误；故选A。
5．（2022·海南·高考真题）一种采用和为原料制备的装置示意图如下。
下列有关说法正确的是（ ）
A．在b电极上，被还原
B．金属Ag可作为a电极的材料
C．改变工作电源电压，反应速率不变
D．电解过程中，固体氧化物电解质中不断减少
【答案】A
【详解】A．由分析可得，b电极上N2转化为NH3，N元素的化合价降低，得到电子发生还原反应，即N2被还原，A正确；B．a为阳极，若金属Ag作a的电极材料，则金属Ag优先失去电子，B错误；C．改变工作电源的电压，电流强度发生改变，反应速率也会改变，C错误；D．电解过程中，阴极电极反应式为N2+3H2O+6e-=2NH3+3O2-，阳极电极反应式为2O2-+4e-=O2，因此固体氧化物电解质中O2-不会改变，D错误；答案选A。
6．（2022·广东·高考真题）科学家基于易溶于的性质，发展了一种无需离子交换膜的新型氯流电池，可作储能设备(如图)。充电时电极a的反应为： 。下列说法正确的是（ ）
A．充电时电极b是阴极
B．放电时溶液的减小
C．放电时溶液的浓度增大
D．每生成，电极a质量理论上增加
【答案】C
【详解】A．由充电时电极a的反应可知，充电时电极a发生还原反应，所以电极a是阴极，则电极b是阳极，故A错误；B．放电时电极反应和充电时相反，则由放电时电极a的反应为可知，NaCl溶液的pH不变，故B错误；C．放电时负极反应为，正极反应为，反应后Na+和Cl-浓度都增大，则放电时NaCl溶液的浓度增大，故C正确；D．充电时阳极反应为，阴极反应为，由得失电子守恒可知，每生成1molCl2，电极a质量理论上增加23g/mol2mol=46g，故D错误；答案选C。
7．（2022·浙江·高考真题）通过电解废旧锂电池中的可获得难溶性的和，电解示意图如下(其中滤布的作用是阻挡固体颗粒，但离子可自由通过。电解过程中溶液的体积变化忽略不计)。下列说法不正确的是（ ）
A．电极A为阴极，发生还原反应
B．电极B的电极发应：
C．电解一段时间后溶液中浓度保持不变
D．电解结束，可通过调节除去，再加入溶液以获得
【答案】C
【详解】A．由电解示意图可知，电极B上Mn2+转化为了MnO2，锰元素化合价升高，失电子，则电极B为阳极，电极A为阴极，得电子，发生还原反应，A正确；B．由电解示意图可知，电极B上Mn2+失电子转化为了MnO2，电极反应式为：2H2O+Mn2+-2e-=MnO2+4H+，B正确；C．电极A为阴极， LiMn2O4得电子，电极反应式为：2LiMn2O4+6e-+16H+=2Li++4Mn2++8H2O，依据得失电子守恒，电解池总反应为：2LiMn2O4+4H+=2Li++Mn2++3MnO2+2H2O，反应生成了Mn2+，Mn2+浓度增大，C错误；D．电解池总反应为：2LiMn2O4+4H+=2Li++Mn2++3MnO2+2H2O，电解结束后，可通过调节溶液pH将锰离子转化为沉淀除去，然后再加入碳酸钠溶液，从而获得碳酸锂，D正确；答案选C。
8．（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
【答案】B
【详解】A．海水中含有丰富的电解质，如氯化钠、氯化镁等，可作为电解质溶液，故A正确；B．由上述分析可知，N为正极，电极反应为2H2O+2e-=2OH-+H2↑，和反应O2+4e-+2H2O=4OH-，故B错误；C．Li为活泼金属，易与水反应，玻璃陶瓷的作用是防止水和Li反应，并能传导离子，故C正确；D．该电池不可充电，属于一次电池，故D正确；答案选B。
9．（2022·全国·高考真题）电池比能量高，在汽车、航天等领域具有良好的应用前景。近年来科学家研究了一种光照充电电池(如图所示)。光照时，光催化电极产生电子和空穴，驱动阴极反应和阳极反应(Li2O2+2h+=2Li++O2)对电池进行充电。下列叙述错误的是（ ）
A．充电时，电池的总反应
B．充电效率与光照产生的电子和空穴量有关
C．放电时，Li+从正极穿过离子交换膜向负极迁移
D．放电时，正极发生反应
【答案】C
【详解】A．光照时，光催化电极产生电子和空穴，驱动阴极反应和阳极反应对电池进行充电，结合阴极反应和阳极反应，充电时电池的总反应为Li2O2=2Li+O2，A正确；B．充电时，光照光催化电极产生电子和空穴，阴极反应与电子有关，阳极反应与空穴有关，故充电效率与光照产生的电子和空穴量有关，B正确；C．放电时，金属Li电极为负极，光催化电极为正极，Li+从负极穿过离子交换膜向正极迁移，C错误；D．放电时总反应为2Li+O2=Li2O2，正极反应为O2+2Li++2e-=Li2O2，D正确；答案选C。
10．（2022·全国·高考真题）一种水性电解液Zn-MnO2离子选择双隔膜电池如图所示(KOH溶液中，Zn2+以Zn(OH)存在)。电池放电时，下列叙述错误的是（ ）
A．Ⅱ区的K+通过隔膜向Ⅲ区迁移
B．Ⅰ区的SO通过隔膜向Ⅱ区迁移
C． MnO2电极反应：MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O
D．电池总反应：Zn+4OH-+MnO2+4H+=Zn(OH)+Mn2++2H2O
【答案】A
【详解】A．根据分析，Ⅱ区的K+只能向Ⅰ区移动，A错误；B．根据分析，Ⅰ区的SO向Ⅱ区移动，B正确；C．MnO2电极的电极反应式为MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O，C正确；D．电池的总反应为Zn+4OH-+MnO2+4H+=Zn(OH)+Mn2++2H2O，D正确；故答案选A。
相关试卷
新高考化学二轮复习题型分类讲与练专题七 电化学及其应用（含解析）： 这是一份新高考化学二轮复习题型分类讲与练专题七 电化学及其应用（含解析），共1页。
专题十五 有机化学基础-【题型分类归纳】2023年高考化学二轮复习讲与练(全国通用)： 这是一份专题十五 有机化学基础-【题型分类归纳】2023年高考化学二轮复习讲与练(全国通用)，文件包含专题十五有机化学基础解析版docx、专题十五有机化学基础原卷版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共119页， 欢迎下载使用。
专题十二 化学反应原理综合-【题型分类归纳】2023年高考化学二轮复习讲与练(全国通用)： 这是一份专题十二 化学反应原理综合-【题型分类归纳】2023年高考化学二轮复习讲与练(全国通用)，文件包含专题十二化学反应原理综合解析版docx、专题十二化学反应原理综合原卷版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共117页， 欢迎下载使用。
