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2024届高三化学二轮复习 电化学专题 课件
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这是一份2024届高三化学二轮复习 电化学专题 课件，共60页。PPT课件主要包含了高考电化学选择题特点，2023全国乙卷，锂离子电池，浓差电池，经典模型1可逆电池，下列说法错误的是，燃料电池装置的分析，经典模型2燃料电池，经典模型3新型电池，知识拓展等内容，欢迎下载使用。
1.素材新：紧密联系最新电池动态（注：2019诺贝尔化学奖：锂电池）
3.方式新：从常规考查到利用离子膜交换膜（2016）制备产品到多步反应（2018、2019）
4.知识新：2016、2019都出现了电极名称的“混乱”；2017出现了腐蚀电流
5.高起低落：起点高（信息高大上），落点低（考查基本知识） 如：工作原理、粒子移动、电极名称、电极反应
2.重图像：都会和图像相结合，并且图像分析是突破口和重心
主要涉及知识点⑴．考查两池的基本概念，如能量转换关系、两池的判别；⑵．考查两极的判断；⑶．考查两极的简单电极反应的书写或正误判断；⑷．考查两极发生的反应类型；⑸．考查电子的移动方向以及电子的转移数目的计算；⑹．考查电解池中放电顺序；⑺．考查电解池中阳极材料的选择；⑻．考查两极发生的现象；⑼．考查电解质中离子的移动方向；⑽．考查电解质溶液的变化，如pH的变化、离子浓度的变化等；⑾．考查电解质的复原问题⑿．考查两池的应用。
【2022年全国甲卷】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)42-存在)。电池放电时，下列叙述错误的是（ ）Ⅱ区的K+通过隔膜向Ⅲ区迁移Ⅰ区的SO42-通过隔膜向Ⅱ区迁移MnO2电极反应: MnO2+4H+ +2e-=Mn2++2H2O电池总反应: Zn+4OH- + MnO2 + 4H+=Zn(OH)42- + Mn2+ + 2H2O
【2022年湖南卷】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
【2023全国新课标】
【2016年全国Ⅲ卷】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) 。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-）减小
C．放电时，负极反应为：Zn+4OH–-2e–=Zn(OH)
D．放电时，电路中通过2ml电子，消耗氧气22.4L（标况）
常见的锂离子电极材料与电极反应
正极材料：LiMO2(M：C、Ni、Mn等) LiM2O4(M：C、Ni、Mn等) LiMPO4(M：Fe等)
锂离子电池充放电电池总反应：LixC6＋Li1－xCO2 LiCO2＋C6，该电池充、放电的工作示意图如图。下列有关说法不正确的是（ ）A.该电池具有很高的比能量B.负极的反应式：LixC6－xe－=xLi＋＋C6C.放电时，Li＋从石墨晶体中脱出回到正极氧化物晶格中D.充电时，若转移1 ml e－，石墨电极将增重7x g
【2023年山东卷】利用热再生氨电池可实现CuSO4电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示，甲、乙两室均预加相同的CuSO4电镀废液，向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法正确的是
A．甲室Cu电极为正极B．隔膜为阳离子膜C．电池总反应为：Cu2++4NH3=[Cu(NH3)4]2+D．NH3扩散到乙室将对电池电动势产生影响
【2022年广东卷】科学家基于Cl2易溶于CCl4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：NaTi2(PO4)3+2Na++2e-=Na3Ti2(PO4)3 下列说法正确的是
A．充电时电极b是阴极B．放电时NaCl溶液的pH减小C．放电时NaCl溶液的浓度增大D．每生成1 ml Cl2，电极a质量理论上增加23 g
【2021年重庆卷】CO2电化学传感器是将环境中CO2浓度转变为电信号的装置，工作原理如图所示，其中YSZ是固体电解质，当传感器在一定温度下工作时，在熔融Li2CO3和YSZ之间的界面X会生成固体Li2O。下列说法错说的是
B．电极a上消耗的O2和电极b上产生的CO2的物质的量之比为1：1
讨论2：电解装置如图所示，电解槽内装有KI及淀粉溶液，中间用阴离子交换膜隔开。在一定的电压下通电，发现左侧溶液变蓝色，一段时间后，蓝色逐渐变浅。已知:3I2+6OH-=IO3-+5I-+3H2O下列说法不正确的是（ ）A．右侧发生的电极方程式：2H2O+2e- =H2↑+2OH-B．电解结束时，右侧溶液中含有IO3-C．电解槽内发生反应的总化学方程式KI+3H2O=KIO3+3H2↑D．如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜，电解槽内发生的总化学方程式不变
讨论4：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 ml电子，最多有1 ml Cr2O72－被还原
讨论5：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（ ）
基础模型1. 构建原电池模型
盐桥的作用？外电路？内电路？
请写出铅蓄电池的总反应及放电和充电时的电极反应（课本模型）
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
(2021·山东卷)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
(2020·海南卷)某燃料电池主要构成要素如图所示，下列说法正确的是( )
A．电池可用于乙醛的制备B．b电极为正极C．电池工作时，a电极附近pH降低D．a电极的反应式为O2+4e- -4H+ =2H2O
解题策略快速解题技巧1.快速浏览题目素材（可能给出了电极材料、电解质、总反应、装置用途等）2.仔细分析图像，核心是两个电极上面的反应，以此作为突破口3.阅读四个选项，回忆基础模型，快读作答
基础模型2.电解池原理
1.放电顺序？2.电解原理的典型应用（氯碱工业、电镀、电解法精炼铜、电冶金）
基础模型3.金属的防护
练习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NH3D.电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动
①原电池的负极，同时也是阳极，其电极区域叫负极区、阳极区；原电电池正极，同时也是阴极，其电极区域叫正极区、阴极区。②电解池与电源负极相连的电极，电极是阴极，电极区域是阴极区，有时会称负极区；电解池与电源正极相连的电极，电极是阳极，电极区域是阳极区。有时会称正极区。
正负极是按电势高低来分的，阴阳极是按氧化还原反应来分的
(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＋H2OB.协同转化总反应：CO2＋H2S===CO＋H2O＋SC.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
1.(2019·青岛市高三3月教学质量检测)水系锌离子电池是一种新型二次电池，工作原理如下图。该电池以粉末多孔锌电极(锌粉、活性炭及粘结剂等)为负极，V2O5为正极，三氟甲磺酸锌Zn(CF3SO3)2为电解液。下列叙述错误的是A.放电时，Zn2＋向V2O5电极移动B.充电时，阳极区电解液的浓度变大C.充电时，粉末多孔锌电极发生还原反应D.放电时，V2O5电极上的电极反应式为： V2O5＋xZn2＋＋2xe－===ZnxV2O5
2.某新型水系钠离子电池工作原理如下图所示。TiO2光电极能使电池在太阳光照射下充电，充电时Na2S4被还原为Na2S。下列说法错误的是
A.充电时，太阳能转化为电能，又转化为化学能B.放电时，a极的电极反应式为：4S2－－6e－=S42-C.充电时，阳极的电极反应式为：3I－－2e－=I3-D.M是阴离子交换膜
3.(2019·天津，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
6.(2014·浙江理综，11)镍氢电池(NiMH)目前已经成为混合动力汽车的一种主要电池类型。NiMH中的M表示储氢金属或合金。该电池在充电过程中的总反应方程式是：Ni(OH)2＋M=NiOOH＋MH .已知：6NiOOH＋NH3＋H2O＋OH－=6Ni(OH)2＋NO3- 下列说法正确的是( )
A.NiMH电池放电过程中，正极的电极反应式为NiOOH＋H2O＋e－=Ni(OH)2＋OH－B.充电过程中OH－从阳极向阴极迁移C.充电过程中阴极的电极反应式：H2O＋M＋e－=MH＋OH－，H2O中的H被M还原D.NiMH电池中可以用KOH溶液、氨水等作为电解质溶液
7. (2018·浙江11月，17)金属(M)－空气电池的工作原理如图所示。下列说法不正确的是( )
A.金属M作电池负极B.电解质是熔融的MOC.正极的电极反应O2＋4e－＋2H2O=4OH－D.电池反应2M＋O2＋2H2O=2M(OH)2
8.2019年2月27日至3月1日，第十届日本国际二次电池展在日本东京举行，各种新型二次电池在东京有明展览中心展出，其中以Fe[Fe(CN)6]为代表的新型可充电钠离子电池，格外引人注意，其放电工作原理如图所示。下列说法错误的是( )
A.放电时，正极反应式为Fe[Fe(CN)6]＋2Na＋＋2e－===Na2Fe[Fe(CN)6]B.充电时，M箔接电源的负极C.充电时，Na＋通过离子交换膜从左室移向右室D.外电路中通过0.2 ml电子时，负极质量变化为2.4 g
近几年全国卷的高考中，涉及离子交换膜的试题较多，且常考常新。离子交换膜是一种含有离子基团的、对溶液中离子具有选择性透过的高分子膜。根据透过的微粒类型，离子交换膜可以分为多种，在高考试题中，主要出现的是阳离子交换膜、阴离子交换膜和质子交换膜三种，其功能是在于选择性通过某些离子和阻断某些离子或隔离某些物质，从而制备、分离或提纯某些物质。
类型1.用于物质的分离和提纯
1.某科研小组研究采用BMED膜堆(示意图如下)，模拟以精制浓海水为原料直接制备酸碱。BMED膜堆包括阳离子交换膜、阴离子交换膜和双极膜(A、D)。已知：在直流电源的作用下，双极膜内中间界面层发生水的解离，生成H＋和OH－。下列说法错误的是( )
A．电极a连接电源的正极B．B为阳离子交换膜C．电解质溶液采用Na2SO4溶液可避免有害气体的产生D．Ⅱ口排出的是淡水
2.(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 gD.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
题型2.利用离子交换膜隔离某些物质防止发生反应
1.一种电解法制备高纯铬和硫酸的简单装置如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．a为直流电源的正极B．若有1 ml离子通过A膜，理论上阳极生成0.25 ml气体C．工作时，乙池中溶液的pH不变D．阴极反应式为2H＋＋2e－===H2↑
2.(2020全国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( )
3.二氧化氯(ClO2，黄绿色、易溶于水的气体)是一种安全稳定、高效低毒的消毒剂，工业上通过惰性电极电解氯化铵和盐酸的方法制备，其原理如图所示：
下列说法不正确的是( )A．b电极接电源的负极，在b极区流出的Y溶液是稀盐酸B．二氧化氯发生器中排出的X溶液中溶质主要为NaCl和NaOHC．电解过程中二氧化氯发生器中产生2.24 L(标准状况)NH3，则b极产生0.6 g H2D．电解池a极的电极反应式为：
NH4＋－6e－＋4OH－＋3Cl－=NCl3＋4H2O
4.由于存在同种电解质溶液的浓度差而产生电动势的电池称为浓差电池。利用浓差电池电解硫酸钠溶液可以制得氧气、氢气、硫酸和氢氧化钠，其装置如下图所示(左侧是浓差电池，右侧是电解池，a、b电极均为石墨电极
下列说法正确的是( )A．电池放电过程中，Cu(2)电极上的电极反应为Cu2＋＋2e－=CuB．a电极的电极反应为2H2O－4e－=O2↑＋4H＋C．c、d离子交换膜依次为阴离子交换膜和阳离子交换膜D．电池从开始工作到停止放电，电解池理论上可制得160 g氢氧化钠
1.(2021·天津卷)如下所示电解装置中，通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成，Fe2O3逐渐溶解，下列判断错误的是( )
2.(2020.1·浙江卷)在氯碱工业中，离子交换膜法电解饱和食盐水示意图如下，下列说法不正确的是( )
A．电极A为阳极，发生氧化反应生成氯气B．离子交换膜为阳离子交换膜C．饱和NaCl从a处进，NaOH溶液从d处出D．OH-迁移的数量等于导线上通过电子的数量
3.(2022·广东省东莞市高三期末)电化学修复技术是近年迅速发展的一种污染土壤绿色原位修复技术。处理土壤重金属污染时，在污染土壤区域插入电极(下图)，土壤中污染物定向迁移，富集在电极区域，再通过其他方法(电镀、沉淀/共沉淀、抽出、离子交换树脂等)去除。下列说法正确的是( )
A．H+在阳极区反应B．土壤中胶体粒子不带电C．阴极区抽提物发生的是阴离子交换D．金属离子在碱性区域去除
4.用零价铁（Fe）去除水体中的硝酸盐（NO3－）已成为环境修复研究的热点之一。Fe还原水体中NO3－的反应原理如右图所示。
①作负极的物质是________。 ②正极的电极反应式是_________。
2.氢能源是最具应用前景的能源之一，高纯氢的制备是目前的研究热点。
3.据报道，以硼氢化合物NaBH4（B元素的化合价为+3价）和H2O2作原料的燃料电池，负极材料采用Pt/C，正极材料采用MnO2，可用作空军通信卫星电源，其工作原理如图所示。 电极a反应式为___________________电极b反应式为___________________________
BH4-+8OH--8e-=BO2-+6H2O
H2O2+2e-=2OH-
4.可利用微生物电池将镀铬废水中的Cr2O72-催化还原，其工作原理如图所示：
在该电池中，b作______极，a极的电极反应为__________
CH3COOH−8e−+2H2O=2CO2↑+8H+
5.海水中锂元素储量非常丰富，从海水中提取锂的研究极具潜力。锂是制造化学电源的重要原料，如LiFePO4电池某电极的工作原理如图所示：
该电池电解质为能传导 Li+的固体材料。上面左图中的小黑点表示_____（填粒子符号），充电时该电极反应式为___________________
LiFePO4-e-=FePO4+Li+
6.通过如图电解系统可从磷酸二氢钾废水中提取磷酸和氢氧化钾。膜1为 (填“阳离子”或“阴离子”)交换膜，阳极电极反应式为 。
7.二氧化氯（ClO2）为一种黄绿色气体，是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。如图是目前已开发出用电解法制取ClO2的新工艺。
阴极发生的反应有： 、 。
8.通过 N2O 传感器可监测环境中 N2O 的含量，其工作原理如图所示
①NiO电极上的电极反应式为__________________________②N2O浓度越高，则电压表读数越_____（填“高”或“低”）
N2O - 6e- + 3O2-＝2NO2
9.氢气的制备和存储是氢氧燃料电池能否有效推广的关键技术。有人提出利用光伏发电装置电解尿素的碱性溶液来制备氢气。光伏发电是当今世界利用太阳能最主要方式之一。图1为光伏并网发电装置，图2为电解尿素[CO(NH2)2](C为＋4价)的碱性溶液制氢的装置示意图(电解池中隔膜仅阻止气体通过，阴、阳极均为惰性电极)。
①图1中N型半导体为____(填“正极”或“负极”)②该系统工作时，A极的电极反应式为___________
CO(NH2)2＋8OH－－6e－= CO32-＋N2↑＋6H2O
1.素材新：紧密联系最新电池动态（注：2019诺贝尔化学奖：锂电池）
3.方式新：从常规考查到利用离子膜交换膜（2016）制备产品到多步反应（2018、2019）
4.知识新：2016、2019都出现了电极名称的“混乱”；2017出现了腐蚀电流
5.高起低落：起点高（信息高大上），落点低（考查基本知识） 如：工作原理、粒子移动、电极名称、电极反应
2.重图像：都会和图像相结合，并且图像分析是突破口和重心
主要涉及知识点⑴．考查两池的基本概念，如能量转换关系、两池的判别；⑵．考查两极的判断；⑶．考查两极的简单电极反应的书写或正误判断；⑷．考查两极发生的反应类型；⑸．考查电子的移动方向以及电子的转移数目的计算；⑹．考查电解池中放电顺序；⑺．考查电解池中阳极材料的选择；⑻．考查两极发生的现象；⑼．考查电解质中离子的移动方向；⑽．考查电解质溶液的变化，如pH的变化、离子浓度的变化等；⑾．考查电解质的复原问题⑿．考查两池的应用。
【2022年全国甲卷】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)42-存在)。电池放电时，下列叙述错误的是（ ）Ⅱ区的K+通过隔膜向Ⅲ区迁移Ⅰ区的SO42-通过隔膜向Ⅱ区迁移MnO2电极反应: MnO2+4H+ +2e-=Mn2++2H2O电池总反应: Zn+4OH- + MnO2 + 4H+=Zn(OH)42- + Mn2+ + 2H2O
【2022年湖南卷】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
【2023全国新课标】
【2016年全国Ⅲ卷】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) 。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-）减小
C．放电时，负极反应为：Zn+4OH–-2e–=Zn(OH)
D．放电时，电路中通过2ml电子，消耗氧气22.4L（标况）
常见的锂离子电极材料与电极反应
正极材料：LiMO2(M：C、Ni、Mn等) LiM2O4(M：C、Ni、Mn等) LiMPO4(M：Fe等)
锂离子电池充放电电池总反应：LixC6＋Li1－xCO2 LiCO2＋C6，该电池充、放电的工作示意图如图。下列有关说法不正确的是（ ）A.该电池具有很高的比能量B.负极的反应式：LixC6－xe－=xLi＋＋C6C.放电时，Li＋从石墨晶体中脱出回到正极氧化物晶格中D.充电时，若转移1 ml e－，石墨电极将增重7x g
【2023年山东卷】利用热再生氨电池可实现CuSO4电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示，甲、乙两室均预加相同的CuSO4电镀废液，向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法正确的是
A．甲室Cu电极为正极B．隔膜为阳离子膜C．电池总反应为：Cu2++4NH3=[Cu(NH3)4]2+D．NH3扩散到乙室将对电池电动势产生影响
【2022年广东卷】科学家基于Cl2易溶于CCl4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：NaTi2(PO4)3+2Na++2e-=Na3Ti2(PO4)3 下列说法正确的是
A．充电时电极b是阴极B．放电时NaCl溶液的pH减小C．放电时NaCl溶液的浓度增大D．每生成1 ml Cl2，电极a质量理论上增加23 g
【2021年重庆卷】CO2电化学传感器是将环境中CO2浓度转变为电信号的装置，工作原理如图所示，其中YSZ是固体电解质，当传感器在一定温度下工作时，在熔融Li2CO3和YSZ之间的界面X会生成固体Li2O。下列说法错说的是
B．电极a上消耗的O2和电极b上产生的CO2的物质的量之比为1：1
讨论2：电解装置如图所示，电解槽内装有KI及淀粉溶液，中间用阴离子交换膜隔开。在一定的电压下通电，发现左侧溶液变蓝色，一段时间后，蓝色逐渐变浅。已知:3I2+6OH-=IO3-+5I-+3H2O下列说法不正确的是（ ）A．右侧发生的电极方程式：2H2O+2e- =H2↑+2OH-B．电解结束时，右侧溶液中含有IO3-C．电解槽内发生反应的总化学方程式KI+3H2O=KIO3+3H2↑D．如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜，电解槽内发生的总化学方程式不变
讨论4：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 ml电子，最多有1 ml Cr2O72－被还原
讨论5：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（ ）
基础模型1. 构建原电池模型
盐桥的作用？外电路？内电路？
请写出铅蓄电池的总反应及放电和充电时的电极反应（课本模型）
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
(2021·山东卷)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
(2020·海南卷)某燃料电池主要构成要素如图所示，下列说法正确的是( )
A．电池可用于乙醛的制备B．b电极为正极C．电池工作时，a电极附近pH降低D．a电极的反应式为O2+4e- -4H+ =2H2O
解题策略快速解题技巧1.快速浏览题目素材（可能给出了电极材料、电解质、总反应、装置用途等）2.仔细分析图像，核心是两个电极上面的反应，以此作为突破口3.阅读四个选项，回忆基础模型，快读作答
基础模型2.电解池原理
1.放电顺序？2.电解原理的典型应用（氯碱工业、电镀、电解法精炼铜、电冶金）
基础模型3.金属的防护
练习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NH3D.电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动
①原电池的负极，同时也是阳极，其电极区域叫负极区、阳极区；原电电池正极，同时也是阴极，其电极区域叫正极区、阴极区。②电解池与电源负极相连的电极，电极是阴极，电极区域是阴极区，有时会称负极区；电解池与电源正极相连的电极，电极是阳极，电极区域是阳极区。有时会称正极区。
正负极是按电势高低来分的，阴阳极是按氧化还原反应来分的
(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＋H2OB.协同转化总反应：CO2＋H2S===CO＋H2O＋SC.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
1.(2019·青岛市高三3月教学质量检测)水系锌离子电池是一种新型二次电池，工作原理如下图。该电池以粉末多孔锌电极(锌粉、活性炭及粘结剂等)为负极，V2O5为正极，三氟甲磺酸锌Zn(CF3SO3)2为电解液。下列叙述错误的是A.放电时，Zn2＋向V2O5电极移动B.充电时，阳极区电解液的浓度变大C.充电时，粉末多孔锌电极发生还原反应D.放电时，V2O5电极上的电极反应式为： V2O5＋xZn2＋＋2xe－===ZnxV2O5
2.某新型水系钠离子电池工作原理如下图所示。TiO2光电极能使电池在太阳光照射下充电，充电时Na2S4被还原为Na2S。下列说法错误的是
A.充电时，太阳能转化为电能，又转化为化学能B.放电时，a极的电极反应式为：4S2－－6e－=S42-C.充电时，阳极的电极反应式为：3I－－2e－=I3-D.M是阴离子交换膜
3.(2019·天津，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
6.(2014·浙江理综，11)镍氢电池(NiMH)目前已经成为混合动力汽车的一种主要电池类型。NiMH中的M表示储氢金属或合金。该电池在充电过程中的总反应方程式是：Ni(OH)2＋M=NiOOH＋MH .已知：6NiOOH＋NH3＋H2O＋OH－=6Ni(OH)2＋NO3- 下列说法正确的是( )
A.NiMH电池放电过程中，正极的电极反应式为NiOOH＋H2O＋e－=Ni(OH)2＋OH－B.充电过程中OH－从阳极向阴极迁移C.充电过程中阴极的电极反应式：H2O＋M＋e－=MH＋OH－，H2O中的H被M还原D.NiMH电池中可以用KOH溶液、氨水等作为电解质溶液
7. (2018·浙江11月，17)金属(M)－空气电池的工作原理如图所示。下列说法不正确的是( )
A.金属M作电池负极B.电解质是熔融的MOC.正极的电极反应O2＋4e－＋2H2O=4OH－D.电池反应2M＋O2＋2H2O=2M(OH)2
8.2019年2月27日至3月1日，第十届日本国际二次电池展在日本东京举行，各种新型二次电池在东京有明展览中心展出，其中以Fe[Fe(CN)6]为代表的新型可充电钠离子电池，格外引人注意，其放电工作原理如图所示。下列说法错误的是( )
A.放电时，正极反应式为Fe[Fe(CN)6]＋2Na＋＋2e－===Na2Fe[Fe(CN)6]B.充电时，M箔接电源的负极C.充电时，Na＋通过离子交换膜从左室移向右室D.外电路中通过0.2 ml电子时，负极质量变化为2.4 g
近几年全国卷的高考中，涉及离子交换膜的试题较多，且常考常新。离子交换膜是一种含有离子基团的、对溶液中离子具有选择性透过的高分子膜。根据透过的微粒类型，离子交换膜可以分为多种，在高考试题中，主要出现的是阳离子交换膜、阴离子交换膜和质子交换膜三种，其功能是在于选择性通过某些离子和阻断某些离子或隔离某些物质，从而制备、分离或提纯某些物质。
类型1.用于物质的分离和提纯
1.某科研小组研究采用BMED膜堆(示意图如下)，模拟以精制浓海水为原料直接制备酸碱。BMED膜堆包括阳离子交换膜、阴离子交换膜和双极膜(A、D)。已知：在直流电源的作用下，双极膜内中间界面层发生水的解离，生成H＋和OH－。下列说法错误的是( )
A．电极a连接电源的正极B．B为阳离子交换膜C．电解质溶液采用Na2SO4溶液可避免有害气体的产生D．Ⅱ口排出的是淡水
2.(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 gD.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
题型2.利用离子交换膜隔离某些物质防止发生反应
1.一种电解法制备高纯铬和硫酸的简单装置如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．a为直流电源的正极B．若有1 ml离子通过A膜，理论上阳极生成0.25 ml气体C．工作时，乙池中溶液的pH不变D．阴极反应式为2H＋＋2e－===H2↑
2.(2020全国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( )
3.二氧化氯(ClO2，黄绿色、易溶于水的气体)是一种安全稳定、高效低毒的消毒剂，工业上通过惰性电极电解氯化铵和盐酸的方法制备，其原理如图所示：
下列说法不正确的是( )A．b电极接电源的负极，在b极区流出的Y溶液是稀盐酸B．二氧化氯发生器中排出的X溶液中溶质主要为NaCl和NaOHC．电解过程中二氧化氯发生器中产生2.24 L(标准状况)NH3，则b极产生0.6 g H2D．电解池a极的电极反应式为：
NH4＋－6e－＋4OH－＋3Cl－=NCl3＋4H2O
4.由于存在同种电解质溶液的浓度差而产生电动势的电池称为浓差电池。利用浓差电池电解硫酸钠溶液可以制得氧气、氢气、硫酸和氢氧化钠，其装置如下图所示(左侧是浓差电池，右侧是电解池，a、b电极均为石墨电极
下列说法正确的是( )A．电池放电过程中，Cu(2)电极上的电极反应为Cu2＋＋2e－=CuB．a电极的电极反应为2H2O－4e－=O2↑＋4H＋C．c、d离子交换膜依次为阴离子交换膜和阳离子交换膜D．电池从开始工作到停止放电，电解池理论上可制得160 g氢氧化钠
1.(2021·天津卷)如下所示电解装置中，通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成，Fe2O3逐渐溶解，下列判断错误的是( )
2.(2020.1·浙江卷)在氯碱工业中，离子交换膜法电解饱和食盐水示意图如下，下列说法不正确的是( )
A．电极A为阳极，发生氧化反应生成氯气B．离子交换膜为阳离子交换膜C．饱和NaCl从a处进，NaOH溶液从d处出D．OH-迁移的数量等于导线上通过电子的数量
3.(2022·广东省东莞市高三期末)电化学修复技术是近年迅速发展的一种污染土壤绿色原位修复技术。处理土壤重金属污染时，在污染土壤区域插入电极(下图)，土壤中污染物定向迁移，富集在电极区域，再通过其他方法(电镀、沉淀/共沉淀、抽出、离子交换树脂等)去除。下列说法正确的是( )
A．H+在阳极区反应B．土壤中胶体粒子不带电C．阴极区抽提物发生的是阴离子交换D．金属离子在碱性区域去除
4.用零价铁（Fe）去除水体中的硝酸盐（NO3－）已成为环境修复研究的热点之一。Fe还原水体中NO3－的反应原理如右图所示。
①作负极的物质是________。 ②正极的电极反应式是_________。
2.氢能源是最具应用前景的能源之一，高纯氢的制备是目前的研究热点。
3.据报道，以硼氢化合物NaBH4（B元素的化合价为+3价）和H2O2作原料的燃料电池，负极材料采用Pt/C，正极材料采用MnO2，可用作空军通信卫星电源，其工作原理如图所示。 电极a反应式为___________________电极b反应式为___________________________
BH4-+8OH--8e-=BO2-+6H2O
H2O2+2e-=2OH-
4.可利用微生物电池将镀铬废水中的Cr2O72-催化还原，其工作原理如图所示：
在该电池中，b作______极，a极的电极反应为__________
CH3COOH−8e−+2H2O=2CO2↑+8H+
5.海水中锂元素储量非常丰富，从海水中提取锂的研究极具潜力。锂是制造化学电源的重要原料，如LiFePO4电池某电极的工作原理如图所示：
该电池电解质为能传导 Li+的固体材料。上面左图中的小黑点表示_____（填粒子符号），充电时该电极反应式为___________________
LiFePO4-e-=FePO4+Li+
6.通过如图电解系统可从磷酸二氢钾废水中提取磷酸和氢氧化钾。膜1为 (填“阳离子”或“阴离子”)交换膜，阳极电极反应式为 。
7.二氧化氯（ClO2）为一种黄绿色气体，是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。如图是目前已开发出用电解法制取ClO2的新工艺。
阴极发生的反应有： 、 。
8.通过 N2O 传感器可监测环境中 N2O 的含量，其工作原理如图所示
①NiO电极上的电极反应式为__________________________②N2O浓度越高，则电压表读数越_____（填“高”或“低”）
N2O - 6e- + 3O2-＝2NO2
9.氢气的制备和存储是氢氧燃料电池能否有效推广的关键技术。有人提出利用光伏发电装置电解尿素的碱性溶液来制备氢气。光伏发电是当今世界利用太阳能最主要方式之一。图1为光伏并网发电装置，图2为电解尿素[CO(NH2)2](C为＋4价)的碱性溶液制氢的装置示意图(电解池中隔膜仅阻止气体通过，阴、阳极均为惰性电极)。
①图1中N型半导体为____(填“正极”或“负极”)②该系统工作时，A极的电极反应式为___________
CO(NH2)2＋8OH－－6e－= CO32-＋N2↑＋6H2O
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