專題七電化學及其應用目錄：2023年真題展現(xiàn)考向一原電池原理及其應用考向二新型電源及其應用考向三電解池原理考向四電解池原理的應用真題考查解讀近年真題對比考向一原電池原理及其應用考向二新型電源及其應用考向三電解池原理考向四電解池原理的應用命題規(guī)律解密名校模擬探源易錯易混速記考向一原電池原理及其應用1.（2023·山東卷第11題）利用熱再生氨電池可實現(xiàn)CuSO4電鍍廢液的濃縮再生。電池裝置如圖所示，甲、乙兩室均預加相同的CuSO4電鍍廢液，向甲室加入足量氨水后電池開始工作。下列說法正確的是A.甲室Cu電極為正極B.隔膜為陽離子膜C.電池總反應為：D.NH3擴散到乙室將對電池電動勢產(chǎn)生影響【答案】CD【解析】向甲室加入足量氨水后電池開始工作，則甲室Cu電極溶解，變?yōu)殂~離子與氨氣形成，因此甲室Cu電極為負極，故A錯誤；再原電池內(nèi)電路中陽離子向正極移動，若隔膜為陽離子膜，電極溶解生成的銅離子要向右側(cè)移動，通入氨氣要消耗銅離子，顯然左側(cè)陽離子不斷減小，明顯不利于電池反應正常進行，故B錯誤；左側(cè)負極，正極是，則電池總反應為：，故C正確；NH3擴散到乙室會與銅離子反應生成，銅離子濃度降低，銅離子得電子能力減弱，因此將對電池電動勢產(chǎn)生影響，故D正確。綜上所述，答案為CD?？枷蚨滦碗娫醇捌鋺?.（2023·新課標卷第10題）一種以V2O5和Zn為電極、水溶液為電解質(zhì)的電池，其示意圖如下所示。放電時，Zn2+可插入V2O5層間形成。下列說法錯誤的是A.放電時V2O5為正極B.放電時Zn2+由負極向正極遷移C.充電總反應：D.充電陽極反應：【答案】C【解析】由題中信息可知，該電池中Zn為負極、V2O5為正極，電池的總反應為。由題信息可知，放電時，Zn2+可插入V2O5層間形成，V2O5發(fā)生了還原反應，則放電時V2O5為正極，A說法正確；Zn為負極，放電時Zn失去電子變?yōu)閆n2+，陽離子向正極遷移，則放電時Zn2+由負極向正極遷移，B說法正確；電池在放電時的總反應為，則其在充電時的總反應為，C說法不正確；充電陽極上被氧化為V2O5，則陽極的電極反應為，D說法正確；故選C。3.（2023·遼寧卷第11題）某低成本儲能電池原理如下圖所示。下列說法正確的是（）A.放電時負極質(zhì)量減小B.儲能過程中電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W能C.放電時右側(cè)通過質(zhì)子交換膜移向左側(cè)D.充電總反應：【答案】B【解析】該儲能電池放電時，Pb為負極，失電子結(jié)合硫酸根離子生成PbSO4，則多孔碳電極為正極，正極上Fe3+得電子轉(zhuǎn)化為Fe2+，充電時，多孔碳電極為陽極，F(xiàn)e2+失電子生成Fe3+，PbSO4電極為陰極，PbSO4得電子生成Pb和硫酸。放電時負極上Pb失電子結(jié)合硫酸根離子生成PbSO4附著在負極上，負極質(zhì)量增大，A錯誤；儲能過程中，該裝置為電解池，將電能轉(zhuǎn)化為化學能，B正確；放電時，右側(cè)為正極，電解質(zhì)溶液中的陽離子向正極移動，左側(cè)的H+通過質(zhì)子交換膜移向右側(cè)，C錯誤；充電時，總反應為PbSO4+2Fe2+=Pb+SO42-+2Fe3+，D錯誤；故選B?？枷蛉娊獬卦?.（2023·浙江選考1月第11題）在熔融鹽體系中，通過電解TiO2和SiO2獲得電池材料（TiSi），電解裝置如圖，下列說法正確的是（）A.石墨電極為陰極，發(fā)生氧化反應B.電極A的電極反應：C.該體系中，石墨優(yōu)先于Cl-參與反應D.電解時，陽離子向石墨電極移動【答案】C【解析】由圖可知，在外加電源下石墨電極上C轉(zhuǎn)化為CO，失電子發(fā)生氧化反應，為陽極，與電源正極相連，則電極A作陰極，TiO2和SiO2獲得電子產(chǎn)生電池材料（TiSi），電極反應為。在外加電源下石墨電極上C轉(zhuǎn)化為CO，失電子發(fā)生氧化反應，為陽極，A錯誤；電極A的電極反應為，B錯誤；根據(jù)圖中信息可知，該體系中，石墨優(yōu)先于Cl-參與反應，C正確；電解池中石墨電極為陽極，陽離子向陰極電極A移動，D錯誤；故選C。5.（2023·遼寧卷第7題）某無隔膜流動海水電解法制H2的裝置如下圖所示，其中高選擇性催化劑PRT可抑制O2產(chǎn)生。下列說法正確的是（）A.b端電勢高于a端電勢B.理論上轉(zhuǎn)移2mole-生成4gH2C.電解后海水pH下降D.陽極發(fā)生：【答案】D【解析】由圖可知，左側(cè)電極產(chǎn)生氧氣，則左側(cè)電極為陽極，電極a為正極，右側(cè)電極為陰極，b電極為負極，該裝置的總反應產(chǎn)生氧氣和氫氣，相當于電解水，以此解題。由分析可知，a為正極，b電極為負極，則a端電勢高于b端電勢，A錯誤；右側(cè)電極上產(chǎn)生氫氣的電極方程式為：2H++2e-=H2↑，則理論上轉(zhuǎn)移2mole-生成2gH2，B錯誤；由圖可知，該裝置的總反應為電解海水的裝置，隨著電解的進行，海水的濃度增大，但是其pH基本不變，C錯誤；由圖可知，陽極上的電極反應為：，D正確；故選D?？枷蛩碾娊獬卦淼膽?.（2023·浙江卷6月第13題）氯堿工業(yè)能耗大，通過如圖改進的設(shè)計可大幅度降低能耗，下列說法不正確的是A.電極A接電源正極，發(fā)生氧化反應B.電極B的電極反應式為：C.應選用陽離子交換膜，在右室獲得濃度較高的NaOH溶液D.改進設(shè)計中通過提高電極B上反應物的氧化性來降低電解電壓，減少能耗【答案】B【解析】電極A是氯離子變?yōu)槁葰?，化合價升高，失去電子，是電解池陽極，因此電極A接電源正極，發(fā)生氧化反應，故A正確；電極B為陰極，通入氧氣，氧氣得到電子，其電極反應式為：，故B錯誤；右室生成氫氧根，應選用陽離子交換膜，左邊的鈉離子進入到右邊，在右室獲得濃度較高的NaOH溶液，故C正確；改進設(shè)計中增大了氧氣的量，提高了電極B處的氧化性，通過反應物的氧化性來降低電解電壓，減少能耗，故D正確。綜上所述，答案為B。7.（2023·湖北卷第10題）我國科學家設(shè)計如圖所示的電解池，實現(xiàn)了海水直接制備氫氣技術(shù)的綠色化。該裝置工作時陽極無生成且KOH溶液的濃度不變，電解生成氫氣的速率為。下列說法錯誤的是（）A.b電極反應式為B.離子交換膜為陰離子交換膜C.電解時海水中動能高的水分子可穿過PTFE膜D.海水為電解池補水的速率為【答案】D【解析】由圖可知，該裝置為電解水制取氫氣的裝置，a電極與電源正極相連，為電解池的陽極，b電極與電源負極相連，為電解池的陰極，陰極反應為2H2O+2e-=H2↑+2OH-，陽極反應為4OH--4e-=O2↑+2H2O，電池總反應為2H2Oeq\o(=,\s\up7(通電))2H2↑+O2↑，據(jù)此解答。b電極反應式為b電極為陰極，發(fā)生還原反應，電極反應為2H2O+2e-=H2↑+2OH-，故A正確；該裝置工作時陽極無Cl2生成且KOH濃度不變，陽極發(fā)生的電極反應為4OH--4e-=O2↑+2H2O，為保持OH-離子濃度不變，則陰極產(chǎn)生的OH-離子要通過離子交換膜進入陽極室，即離子交換膜應為陰離子交換摸，故B正確；電解時電解槽中不斷有水被消耗，海水中的動能高的水可穿過PTFE膜，為電解池補水，故C正確；由電解總反應可知，每生成1molH2要消耗1molH2O，生成H2的速率為，則補水的速率也應是，故D錯誤；故選D。8.（2023·湖南卷第8題）葡萄糖酸鈣是一種重要的補鈣劑，工業(yè)上以葡萄糖、碳酸鈣為原料，在溴化鈉溶液中采用間接電氧化反應制備葡萄糖酸鈣，其陽極區(qū)反應過程如下：下列說法錯誤的是A.溴化鈉起催化和導電作用B.每生成葡萄糖酸鈣，理論上電路中轉(zhuǎn)移了電子C.葡萄糖酸能通過分子內(nèi)反應生成含有六元環(huán)狀結(jié)構(gòu)的產(chǎn)物D.葡萄糖能發(fā)生氧化、還原、取代、加成和消去反應【答案】B【解析】由圖中信息可知，溴化鈉是電解裝置中的電解質(zhì)，其電離產(chǎn)生的離子可以起導電作用，且Br-在陽極上被氧化為Br2，然后Br2與H2O反應生成HBrO和Br-，HBrO再和葡萄糖反應生成葡萄糖酸和Br-，溴離子在該過程中的質(zhì)量和性質(zhì)保持不變，因此，溴化鈉在反應中起催化和導電作用，A說法正確；由A中分析可知，2molBr-在陽極上失去2mol電子后生成1molBr2，1molBr2與H2O反應生成1molHBrO，1molHBrO與1mol葡萄糖反應生成1mol葡萄糖酸，1mol葡萄糖酸與足量的碳酸鈣反應可生成0.5mol葡萄糖酸鈣，因此，每生成1mol葡萄糖酸鈣，理論上電路中轉(zhuǎn)移了4mol電子，B說法不正確；葡萄糖酸分子內(nèi)既有羧基又有羥基，因此，其能通過分子內(nèi)反應生中六元環(huán)狀結(jié)構(gòu)的酯，C說法正確；葡萄糖分子中的1號C原子形成了醛基，其余5個C原子上均有羥基和H；醛基上既能發(fā)生氧化反應生成羧基，也能在一定的條件下與氫氣發(fā)生加成反應生成醇，該加成反應也是還原反應；葡萄糖能與酸發(fā)生酯化反應，酯化反應也是取代反應；羥基能與其相連的C原子的鄰位C上的H（）發(fā)生消去反應；綜上所述，葡萄糖能發(fā)生氧化、還原、取代、加成和消去反應，D說法正確；綜上所述，本題選B?！久}意圖】電化學內(nèi)容是高考試卷中的重要內(nèi)容，對原電池和電解池的考查往往以選擇題的形式考查兩電極反應式的書寫、兩電極附近溶液性質(zhì)的變化、電子的轉(zhuǎn)移或電流方向的判斷等。在卷中會以應用性和綜合性進行命題，如與生產(chǎn)生活相聯(lián)系，也無機推斷、實驗及化學計算等學科內(nèi)知識綜合，尤其特別注意燃料電池和新型電池的正、負極材料分析和電極反應式的書寫?！究疾橐c】1.原電池和電解池的構(gòu)成、工作原理及應用；2書寫電極反應和總反應方程式；3.化學電源的種類及其工作原理；4.金屬的電化學腐蝕原理、金屬腐蝕、防止金屬腐蝕的措施?！菊n標鏈接】1.認識化學能與電能相互轉(zhuǎn)化的實際意義及其重要應用。2.了解原電池及常見化學電源的工作原理。3.了解電解池的工作原理，認識電解在實現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化和儲存能量中的具體應用。4.了解金屬發(fā)生電化學腐蝕的本質(zhì)，知道金屬腐蝕的危害，了解防止金屬腐蝕的措施?？枷蛞恍滦碗娫醇捌鋺?.（2022·湖南卷）海水電池在海洋能源領(lǐng)域備受關(guān)注，一種鋰-海水電池構(gòu)造示意圖如下。下列說法錯誤的是（）A.海水起電解質(zhì)溶液作用B.N極僅發(fā)生的電極反應：C.玻璃陶瓷具有傳導離子和防水的功能D.該鋰-海水電池屬于一次電池【答案】B【解析】鋰海水電池的總反應為4Li+2H2O+O2═4LiOH，M極上Li失去電子發(fā)生氧化反應，則M電極為負極，電極反應為Li-e-=Li+，N極為正極，電極反應為O2+2H2O+4e-=4OH-。海水中含有豐富的電解質(zhì)，如氯化鈉、氯化鎂等，可作為電解質(zhì)溶液，故A正確；由上述分析可知，N為正極，電極反應為O2+2H2O+4e-=4OH-，故B錯誤；Li為活潑金屬，易與水反應，玻璃陶瓷的作用是防止水和Li反應，并能傳導離子，故C正確；該電池不可充電，屬于一次電池，故D正確。2.（2022·遼寧卷）某儲能電池原理如圖。下列說法正確的是（）A.放電時負極反應：B.放電時透過多孔活性炭電極向中遷移C.放電時每轉(zhuǎn)移電子，理論上吸收D.充電過程中，溶液濃度增大【答案】A【解析】放電時負極反應：，正極反應：Cl2+2e-=2Cl-，消耗氯氣，放電時，陰離子移向負極，充電時陽極：2Cl--2e-=Cl2，由此解析放電時負極失電子，發(fā)生氧化反應，電極反應：，故A正確；放電時，陰離子移向負極，放電時Cl-透過多孔活性炭電極向NaCl中遷移，故B錯誤；放電時每轉(zhuǎn)移1mol電子，正極：Cl2+2e-=2Cl-，理論上CCl4釋放0.5molCl2，故C錯誤；充電過程中，陽極：2Cl--2e-=Cl2，消耗氯離子，NaCl溶液濃度減小，故D錯誤。考向二電解池原理3.(2022·北京卷)利用下圖裝置進行鐵上電鍍銅的實驗探究。裝置示意圖序號電解質(zhì)溶液實驗現(xiàn)象①陰極表面有無色氣體，一段時間后陰極表面有紅色固體，氣體減少。經(jīng)檢驗電解液中有②陰極表面未觀察到氣體，一段時間后陰極表面有致密紅色固體。經(jīng)檢驗電解液中無元素下列說法不正確的是（）A.①中氣體減少，推測是由于溶液中減少，且覆蓋鐵電極，阻礙與鐵接觸B.①中檢測到，推測可能發(fā)生反應：C.隨陰極析出，推測②中溶液減少，平衡逆移D.②中生成，使得比①中溶液的小，緩慢析出，鍍層更致密【答案】C【解析】由實驗現(xiàn)象可知，實驗①時，鐵做電鍍池的陰極，鐵會先與溶液中的氫離子、銅離子反應生成亞鐵離子、氫氣和銅，一段時間后，銅離子在陰極失去電子發(fā)生還原反應生成銅；實驗②中銅離子與過量氨水反應生成四氨合銅離子，四氨合銅離子在陰極得到電子緩慢發(fā)生還原反應生成銅，在鐵表面得到比實驗①更致密的鍍層。由分析可知，實驗①時，鐵會先與溶液中的氫離子、銅離子反應，當溶液中氫離子濃度減小，反應和放電生成的銅覆蓋鐵電極，阻礙氫離子與鐵接觸，導致產(chǎn)生的氣體減少，故A正確；由分析可知，實驗①時，鐵做電鍍池的陰極，鐵會先與溶液中的氫離子、銅離子反應生成亞鐵離子、氫氣和銅，可能發(fā)生的反應為，故B正確；由分析可知，四氨合銅離子在陰極得到電子緩慢發(fā)生還原反應生成銅，隨陰極析出銅，四氨合銅離子濃度減小，平衡向正反應方向移動，故C錯誤；由分析可知，實驗②中銅離子與過量氨水反應生成四氨合銅離子，四氨合銅離子在陰極得到電子緩慢發(fā)生還原反應生成銅，在鐵表面得到比實驗①更致密的鍍層，故D正確。4.（2022·浙江卷）通過電解廢舊鋰電池中的可獲得難溶性的和，電解示意圖如下(其中濾布的作用是阻擋固體顆粒，但離子可自由通過。電解過程中溶液的體積變化忽略不計)。下列說法不正確的是（）A.電極A為陰極，發(fā)生還原反應B.電極B的電極發(fā)應：C.電解一段時間后溶液中濃度保持不變D.電解結(jié)束，可通過調(diào)節(jié)除去，再加入溶液以獲得【答案】C【解析】由電解示意圖可知，電極B上Mn2+轉(zhuǎn)化為了MnO2，錳元素化合價升高，失電子，則電極B為陽極，電極A為陰極，得電子，發(fā)生還原反應，A正確；由電解示意圖可知，電極B上Mn2+失電子轉(zhuǎn)化為了MnO2，電極反應式為：2H2O+Mn2+-2e-=MnO2+4H+，B正確；電極A為陰極，LiMn2O4得電子，電極反應式為：2LiMn2O4+6e-+16H+=2Li++4Mn2++8H2O，依據(jù)得失電子守恒，電解池總反應為：2LiMn2O4+4H+=2Li++Mn2++3MnO2+2H2O，反應生成了Mn2+，Mn2+濃度增大，C錯誤；電解池總反應為：2LiMn2O4+4H+=2Li++Mn2++3MnO2+2H2O，電解結(jié)束后，可通過調(diào)節(jié)溶液pH將錳離子轉(zhuǎn)化為沉淀除去，然后再加入碳酸鈉溶液，從而獲得碳酸鋰，D正確?？枷蛉娊獬卦淼膽?.（2022·廣東卷）以熔融鹽為電解液，以含和等的鋁合金廢料為陽極進行電解，實現(xiàn)的再生。該過程中（）A.陰極發(fā)生的反應為 B.陰極上被氧化C.在電解槽底部產(chǎn)生含的陽極泥 D.陽極和陰極的質(zhì)量變化相等【答案】C【解析】根據(jù)電解原理可知，電解池中陽極發(fā)生失電子的氧化反應，陰極發(fā)生得電子的還原反應，該題中以熔融鹽為電解液，含Cu、Mg和Si等的鋁合金廢料為陽極進行電解，通過控制一定的條件，從而可使陽極區(qū)Mg和Al發(fā)生失電子的氧化反應，分別生成Mg2+和Al3+，Cu和Si不參與反應，陰極區(qū)Al3+得電子生成Al單質(zhì)，從而實現(xiàn)Al的再生，據(jù)此分析解答。陰極應該發(fā)生得電子的還原反應，實際上Mg在陽極失電子生成Mg2+，A錯誤；Al在陽極上被氧化生成Al3+，B錯誤；陽極材料中Cu和Si不參與氧化反應，在電解槽底部可形成陽極泥，C正確；因為陽極除了鋁參與電子轉(zhuǎn)移，鎂也參與了電子轉(zhuǎn)移，且還會形成陽極泥，而陰極只有鋁離子得電子生成鋁單質(zhì)，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移數(shù)守恒及元素守恒可知，陽極與陰極的質(zhì)量變化不相等，D錯誤。6.（2022·海南卷）一種采用和為原料制備的裝置示意圖如下。下列有關(guān)說法正確的是（）A.在b電極上，被還原B.金屬Ag可作為a電極的材料C.改變工作電源電壓，反應速率不變D.電解過程中，固體氧化物電解質(zhì)中不斷減少【答案】A【解析】由裝置可知，b電極的N2轉(zhuǎn)化為NH3，N元素的化合價降低，得到電子發(fā)生還原反應，因此b為陰極，電極反應式為N2+3H2O+6e-=2NH3+3O2-，a為陽極，電極反應式為2O2-+4e-=O2，據(jù)此分析解答；由分析可得，b電極上N2轉(zhuǎn)化為NH3，N元素的化合價降低，得到電子發(fā)生還原反應，即N2被還原，A正確；a為陽極，若金屬Ag作a的電極材料，則金屬Ag優(yōu)先失去電子，B錯誤；改變工作電源的電壓，反應速率會加快，C錯誤；電解過程中，陰極電極反應式為N2+3H2O+6e-=2NH3+3O2-，陽極電極反應式為2O2-+4e-=O2，因此固體氧化物電解質(zhì)中O2-不會改變，D錯誤?？枷蛩慕饘俚母g7.（2022·廣東卷）為檢驗犧牲陽極的陰極保護法對鋼鐵防腐的效果，將鍍層有破損的鍍鋅鐵片放入酸化的溶液中。一段時間后，取溶液分別實驗，能說明鐵片沒有被腐蝕的是（）A.加入溶液產(chǎn)生沉淀B.加入淀粉碘化鉀溶液無藍色出現(xiàn)C.加入溶液無紅色出現(xiàn)D.加入溶液無藍色沉淀生成【答案】D【解析】鍍層有破損的鍍鋅鐵片被腐蝕，則將其放入到酸化的3%NaCl溶液中，會構(gòu)成原電池，由于鋅比鐵活潑，作原電池的負極，而鐵片作正極，溶液中破損的位置會變大，鐵也會繼續(xù)和酸化的氯化鈉溶液反應產(chǎn)生氫氣，溶液中會有亞鐵離子生成，據(jù)此分析解答。氯化鈉溶液中始終存在氯離子，所以加入硝酸銀溶液后，不管鐵片是否被腐蝕，均會出現(xiàn)白色沉淀，故A不符合題意；淀粉碘化鉀溶液可檢測氧化性物質(zhì)，但不論鐵片是否被腐蝕，均無氧化性物質(zhì)可碘化鉀發(fā)生反應，故B不符合題意；KSCN溶液可檢測鐵離子的存在，上述現(xiàn)象中不會出現(xiàn)鐵離子，所以無論鐵片是否被腐蝕，加入KSCN溶液后，均無紅色出現(xiàn)，故C不符合題意；K3[Fe(CN)6]是用于檢測Fe2+的試劑，若鐵片沒有被腐蝕，則溶液中不會生成亞鐵離子，則加入K3[Fe(CN)6]溶液就不會出現(xiàn)藍色沉淀，故D符合題意?？枷蛭咫娀瘜W綜合8.（2022·山東卷）設(shè)計如圖裝置回收金屬鈷。保持細菌所在環(huán)境pH穩(wěn)定，借助其降解乙酸鹽生成，將廢舊鋰離子電池的正極材料轉(zhuǎn)化為，工作時保持厭氧環(huán)境，并定時將乙室溶液轉(zhuǎn)移至甲室。已知電極材料均為石墨材質(zhì)，右側(cè)裝置為原電池。下列說法正確的是（）A.裝置工作時，甲室溶液pH逐漸增大B.裝置工作一段時間后，乙室應補充鹽酸C.乙室電極反應式為D.若甲室減少，乙室增加，則此時已進行過溶液轉(zhuǎn)移【答案】BD【解析】由于乙室中兩個電極的電勢差比甲室大，所以乙室是原電池，甲室是電解池，然后根據(jù)原電池、電解池反應原理分析解答。電池工作時，甲室中細菌上乙酸鹽的陰離子失去電子被氧化為CO2氣體，Co2+在另一個電極上得到電子，被還原產(chǎn)生Co單質(zhì)，CH3COO-失去電子后，Na+通過陽膜進入陰極室，溶液變?yōu)镹aCl溶液，溶液由堿性變?yōu)橹行?，溶液pH減小，A錯誤；對于乙室，正極上LiCoO2得到電子，被還原為Co2+，同時得到Li+，其中的O與溶液中的H+結(jié)合H2O，因此電池工作一段時間后應該補充鹽酸，B正確；電解質(zhì)溶液為酸性，不可能大量存在OH-，乙室電極反應式為：LiCoO2+e-+4H+=Li++Co2++2H2O，C錯誤；若甲室Co2+減少200mg，電子轉(zhuǎn)移物質(zhì)的量為n(e-)=，乙室Co2+增加300mg，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為n(e-)=，說明此時已進行過溶液轉(zhuǎn)移，D正確；故選BD。9.（2021·浙江卷）鎳鎘電池是二次電池，其工作原理示意圖如下(L為小燈泡，K1、K2為開關(guān)，a、b為直流電源的兩極)。下列說法不正確的是（）A.斷開K2、合上K1，鎳鎘電池能量轉(zhuǎn)化形式：化學能→電能B.斷開K1、合上K2，電極A為陰極，發(fā)生還原反應C.電極B發(fā)生氧化反應過程中，溶液中KOH濃度不變D.鎳鎘二次電池的總反應式：Cd+2NiOOH+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2【答案】C【解析】根據(jù)圖示，電極A充電時為陰極，則放電時電極A為負極，負極上Cd失電子發(fā)生氧化反應生成Cd(OH)2，負極反應式為Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2，電極B充電時為陽極，則放電時電極B為正極，正極上NiOOH得電子發(fā)生還原反應生成Ni(OH)2，正極反應式為2NiOOH+2e-+2H2O=2Ni(OH)2+2OH-，放電時總反應為Cd+2NiOOH+2H2O=Cd(OH)2+2Ni(OH)2，據(jù)此分析作答。斷開K2、合上K1，為放電過程，鎳鎘電池能量轉(zhuǎn)化形式：化學能→電能，A正確；斷開K1、合上K2，為充電過程，電極A與直流電源的負極相連，電極A為陰極，發(fā)生還原反應，電極反應式為Cd(OH)2+2e-=Cd+2OH-，B正確；電極B發(fā)生氧化反應的電極反應式為2Ni(OH)2-2e-+2OH-=2NiOOH+2H2O，則電極A發(fā)生還原反應的電極反應式為Cd(OH)2+2e-=Cd+2OH-，此時為充電過程，總反應為Cd(OH)2+2Ni(OH)2eq\o(=,\s\up8(通電))Cd+2NiOOH+2H2O，溶液中KOH濃度減小，C錯誤；根據(jù)分析，放電時總反應為Cd+2NiOOH+2H2O=Cd(OH)2+2Ni(OH)2，則鎳鎘二次電池總反應式為Cd+2NiOOH+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2，D正確。分析近三年的高考試題，主要利用銅-鋅雙液原電池、鉛蓄電池、氫氧燃料電池、電解熔融氯化鈉和電解飽和食鹽水、新型電源等為情境，考查學生對原電池和電解池工作原理的認識，促使學生認識到電極反應、電極材料、離子導體、電子導體是電化學體系的基本要素，建立對電化學過程的系統(tǒng)分析思路，提高學生對電化學本質(zhì)的認識，從氧化還原反應的角度初步認識原電池的工作原理，開發(fā)高能清潔燃料和研制新型電池的重要性。預測2024年，利用新型電池的工作原理及電解原理的應用為背景，考查電極反應式的書寫、離子移動方向、金屬的電化學腐蝕及防護等知識以及信息提取、應用能力進行考查。1．（2023·廣東·模擬）硫化氫(H2S)是強烈的神經(jīng)毒素，對黏膜有強烈的刺激作用?？蒲腥藛T設(shè)計了如圖裝置，借助太陽能，將H2S再利用，變廢為寶。下列敘述正確的是A．b電極發(fā)生氧化反應B．a(chǎn)電極區(qū)不可用NaOH溶液作電解質(zhì)溶液C．的遷移方向為b電極→a電極D．每生成2gH2，負極區(qū)需消耗22.4LH2S【答案】B【分析】根據(jù)工作原理圖分析可知，b電極上H+獲得電子生成氫氣，則b作正極，電極反應式為2H++2e-=H2↑，因此a作負極，F(xiàn)e2+失去電子，電極反應為Fe2+-e-=Fe3+，據(jù)此分析解答問題。【解析】A．由分析可知，b作正極，電極反應式為2H++2e-=H2↑，則b電極發(fā)生還原反應，A錯誤；B．由分析可知，a電極區(qū)反應為：Fe2+-e-=Fe3+，若用NaOH溶液作電解質(zhì)溶液則生成Fe(OH)2、Fe(OH)3覆蓋在電極a上，阻止反應繼續(xù)進行，B正確；C．由分析可知，a電極為負極，b電極為正極，故H+的遷移方向為負極a電極→正極b電極，C錯誤；D．題干未告知H2S所處的狀態(tài)是否為標準狀況，故無法計算每生成2gH2，負極區(qū)需消耗H2S的體積，D錯誤。2．（2023·湖北·模擬）科研團隊開創(chuàng)了海水原位直接電解制氫的全新技術(shù)(如圖所示)。該研究的關(guān)鍵點是利用海水側(cè)和電解質(zhì)側(cè)的水蒸氣壓力差使海水自發(fā)蒸發(fā)，并以蒸汽形式通過透氣膜擴散到電解質(zhì)側(cè)重新液化，即“液-氣-液”水遷移機制，為電解提供淡水。下列敘述錯誤的是A．直接電解海水存在陽極易腐蝕問題B．液態(tài)水、陰離子分別不能通過膜a、膜bC．鉛酸蓄電池做電源時，電極與N電極相連D．電解過程中，陰極區(qū)溶液可能不變【答案】B【分析】由圖可知，在電解過程中M極OH-放電失去電子生成O2，N極H2O得到電子生成H2，則M為陽極，電極方程式為：4OH--4e-=O2↑+2H2O，N為陰極，電極方程式為：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，陽極區(qū)OH-濃度減小，為保證KOH濃度較高形成水蒸氣壓力差，陰極產(chǎn)生的OH-需要經(jīng)過離子交換膜b進入陽極，膜b為陰離子交換膜，以此解答?！窘馕觥緼．海洋環(huán)境中的鹽度、溫度、溶解氧等因素會影響金屬材料的化學反應，導致其受到腐蝕，直接電解海水存在陽極易腐蝕問題，故A正確；B．由題意可知，海水自發(fā)蒸發(fā)，并以蒸汽形式通過透氣膜擴散到電解質(zhì)側(cè)重新液化，液態(tài)水不能通過膜a，膜b為陰離子交換膜，陰離子能通過膜b，故B錯誤；C．鉛酸蓄電池做電源時，Pb為負極，應該與陰極N電極相連，故C正確；D．電解過程中，陰極區(qū)電極方程式為2H2O+2e-=H2↑+2OH-，生成的OH-進入陽極區(qū)，陰極區(qū)溶液pH可能不變，故D正確。3．（2023·山東聊城·一模）科學家設(shè)計了一種能產(chǎn)生羥基自由基()的原電池—電解池組合裝置，能將苯酚氧化為和，實現(xiàn)發(fā)電、環(huán)保二位一體，如圖所示。下列說法錯誤的是A．a(chǎn)極為正極，N為陰離子交換膜B．d極的電極反應式為C．a(chǎn)極區(qū)每產(chǎn)生1mol，c極區(qū)溶液質(zhì)量減輕3gD．b極區(qū)消耗1mol，理論上電路中轉(zhuǎn)移電子28mol【答案】C【分析】由圖可知，a極上Cr2O72-發(fā)生還原反應生成Cr(OH)3，b電極上苯酚發(fā)生氧化反應生成CO2，則a電極為正極，b電極為負極，正極反應為Cr2O72-+6e-+7H2O=2Cr(OH)3+8OH-，負極反應為C6H5OH-28e-+11H2O═6CO2↑+28H+；c電極為電解池陰極，d電極為電解池陽極，陰極反應為2H++2e-=H2↑，陽極反應為H2O-e-=H++?OH，羥基自由基(?OH)具有強氧化性，進一步氧化苯酚達到除去苯酚的目的，發(fā)生的反應為C6H5OH+28?OH═6CO2↑+17H2O，據(jù)此分析解答?！窘馕觥緼．由上述分析可知，左側(cè)裝置為原電池，右側(cè)裝置為電解池，a電極為正極，b電極為負極，負極方程式為：C6H5OH-28e-+11H2O═6CO2↑+28H+，陽離子濃度增大，則Cl-通過N膜計入b極區(qū)，N為陰離子交換膜，故A正確；B．d電極為電解池陽極，陽極上H2O失電子生成H+、?OH，陽極反應為H2O-e-=H++?OH，故B正確；C．正極反應為Cr2O+6e-+7H2O=2Cr(OH)3+8OH-，a極區(qū)每產(chǎn)生1molCr(OH)3時轉(zhuǎn)移3mol電子，通過質(zhì)子交換膜移向陰極的n(H+)=3mol，陰極反應為2H++2e-=H2↑，n(H2)=，m(H2)=1.5mol×2g/mol=3g，即c極區(qū)溶液質(zhì)量不變，故C錯誤；D．由分析可知，b極區(qū)電極方程式為：C6H5OH-28e-+11H2O═6CO2↑+28H+，消耗1molC6H5OH，理論上電路中轉(zhuǎn)移電子28mol，故D正確。4．（2023·北京海淀·二模）甲、乙同學分別用如圖所示裝置驗證鐵的電化學防腐原理，相同時間后繼續(xù)進行實驗。實驗①：甲同學分別向Ⅰ、Ⅱ中Fe電極附近滴加K3[Fe(CN)6]溶液，Ⅰ中產(chǎn)生藍色沉淀，Ⅱ中無沉淀。實驗②：乙同學分別?、?、Ⅱ中Fe電極附近溶液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，Ⅰ、Ⅱ中均無沉淀。下列說法正確的是A．Ⅰ是犧牲陽極保護法，正極反應式為B．Ⅱ為外加電流陰極保護法，F(xiàn)e電極與外接電源的正極相連C．由實驗①中Ⅰ、Ⅱ現(xiàn)象的差異，推測K3[Fe(CN)6]在Ⅰ中氧化性強于ⅡD．由實驗可知，兩種保護法均能保護，且Ⅱ保護得更好【答案】D【解析】A．由圖可知，F(xiàn)e電極是正極，Zn電極是負極，屬于犧牲陽極的陰極保護法，由于電解質(zhì)溶液呈酸性，故正極上氫離子得電子，則正極的反應為：2H++2e-═H2↑，A錯誤；B．外加電流陰極保護法中要保護的電極應與外接電源的負極相連，即Fe電極與外接電源的負極相連，B錯誤；C．由于Ⅰ中Fe電極與電解質(zhì)溶液直接接觸，會有少量的Fe直接與酸反應生成Fe2+，與K3[Fe(CN)6]在Ⅰ、Ⅱ中的氧化性無關(guān)，C錯誤；D．對比Ⅰ、Ⅱ現(xiàn)象的差異可知，兩種保護法均能保護Fe，且電解法保護的更好，即Ⅱ保護得更好，D正確。5．（2023·浙江·一模）利用電解池原理可將轉(zhuǎn)化為燃料或者化學品。下圖通過將與辛胺反應耦合，實現(xiàn)了兩電極體系中產(chǎn)物的高選擇性合成。

下列說法正確的是A．裝置中b電極為陰極，發(fā)生還原反應B．電極a的電極反應可能為：C．中間的離子交換膜一定是質(zhì)子交換膜D．電解過程中，a、b兩極反應物物質(zhì)的量之比為2∶1【答案】B【分析】利用電解池原理可將CO2轉(zhuǎn)化為燃料或者化學品，反應過程中碳元素的化合價降低，得到電子，則a極為陰極，CO2轉(zhuǎn)化為燃料或者化學品，b極為陽極，辛胺轉(zhuǎn)化為辛氰。據(jù)此回答問題。【解析】A．裝置中b電極為陽極，失去電子，發(fā)生氧化反應，故A錯誤；B．電極a為陰極，電極反應可能為：，故B正確；C．若電解液中性時，中間的離子交換膜是質(zhì)子交換膜，若電解液堿性時，中間的離子交換膜是陰離子交換膜，故C錯誤；D．電解過程中，a極CO2轉(zhuǎn)化為燃料或者化學品，b極辛胺轉(zhuǎn)化為辛氰，由于電極a的產(chǎn)物不確定，則反應物物質(zhì)的量之比不確定，故D錯誤。6．（2023·山東濱州·二模）水系鋅離子電池(AZIBs)應用前景廣闊。一種AZIBs電池示意圖如下所示，釩基氧化物有利于Zn2+的擴散及嵌入/脫出，常被用做AZIBs正極材料，TMP(磷酸三甲酯)有良好的化學穩(wěn)定性和寬的液態(tài)溫度范圍，適合做安全電解液。下列說法錯誤的是

A．在充放電過程中，鋅箔側(cè)發(fā)生與Zn的沉積或溶解B．充電過程中，向側(cè)移動C．放電時正極電極反應可能為D．TMP促進了水系鋅離子電池寬溫域范圍內(nèi)的應用【答案】B【分析】放電時Zn為負極，Zn失電子轉(zhuǎn)化為Zn2+，V6O13做正極得電子結(jié)合Zn2+實現(xiàn)Zn2+的嵌入。充電時，Zn為陰極，Zn2+得電子生成Zn，釩基氧化物為陽極，ZnxV6O13失電子生成V6O13和Zn2+，實現(xiàn)Zn2+的脫出?！窘馕觥緼．充電時鋅箔上Zn2+得電子生成Zn，放電時Zn失電子轉(zhuǎn)化為Zn2+，充放電過程中，鋅箔側(cè)發(fā)生Zn2+與Zn的沉積或溶解，A正確；B．充電過程中，鋅箔為陰極，Zn2+向鋅箔移動，B錯誤；C．放電過程中，V6O13為正極得電子結(jié)合Zn2+實現(xiàn)Zn2+的嵌入，電極反應為V6O13+xZn2++2xe-=ZnxV6O13，C正確；D．TMP有良好的化學穩(wěn)定性和寬的液態(tài)溫度范圍，促進了水系鋅離子電池寬溫域范圍內(nèi)的應用，D正確。7．（2023·遼寧·一模）“北溪”天然氣管道至少泄漏8萬噸天然氣，近20年間甲烷的溫室效應率是的84倍。已知管道接口處有鋼鐵材料等，海水的pH約為8.0。設(shè)為阿伏伽德羅常數(shù)的值。下列有關(guān)敘述不正確的是A．損壞的鋼鐵材料在海水中主要發(fā)生吸氧腐蝕B．制造管道時表面涂層能起到抗腐蝕作用C．鐵在海水中完全發(fā)生電化學腐蝕時轉(zhuǎn)移電子數(shù)一定為D．修復管道時在鋼管表面鑲嵌鋅塊，這種方法叫犧牲陽極法【答案】C【解析】A．鋼鐵在弱堿性環(huán)境中主要發(fā)生吸氧腐蝕，A項正確；B．表面涂層能防止鋼鐵管道和水、O2等物質(zhì)接觸，從而起到抗腐蝕作用，B項正確；C．鋼鐵腐蝕時負極電極反應式為，鐵在海水中完全發(fā)生電化學腐蝕時轉(zhuǎn)移電子數(shù)為，后續(xù)發(fā)生，不屬于電化學腐蝕，C項錯誤；D．鋅比鐵活潑，在海水中構(gòu)成原電池，鋅為負極，鐵為正極，這種保護鋼鐵的方法叫犧牲陽極法，D項正確。8．（2023·福建南平·三模）西北工業(yè)大學推出一種新型電池。該電池能有效地捕獲，將其轉(zhuǎn)化為，再將產(chǎn)生的電解制氨，過程如圖所示。下列說法錯誤的是

A．d電極為電解池的陽極B．電池總反應式為：C．c極區(qū)溶液的pH升高D．電路中轉(zhuǎn)移時，理論上能得到【答案】D【分析】由圖可知，鋅為活潑金屬，失去電子發(fā)生氧化反應，a為負極、b為正極，則c為陰極、d為陽極；【解析】A．由分析可知，d電極為電解池的陽極，A正確；B．電池總反應為鋅和二氧化氮反應生成亞硝酸鋅：，B正確；C．c極區(qū)為陰極區(qū)，亞硝酸根離子發(fā)生還原生成，溶液堿性增強，故溶液的pH升高，C正確；D．c極區(qū)為陰極區(qū)，亞硝酸根離子發(fā)生還原生成，電子轉(zhuǎn)移為，則電路中轉(zhuǎn)移時，理論上能得到，D錯誤。9．（2023·湖北武漢·模擬）科學家近年發(fā)明了一種新型光電催化裝置，它能將葡萄糖和CO2轉(zhuǎn)化為甲酸鹽，如圖所示。光照時，光催化電極a產(chǎn)生電子(e-)和空穴(h+)，圖中的雙極膜中間層中的H2O會解離產(chǎn)生H+和OH-。

下列說法錯誤的是A．光催化電極a的反應為C6H12O6+12h++18OH-=6HCOO-+12H2OB．雙極膜中間層中的H+在外電場作用下向催化電極b移動C．理論上電路中轉(zhuǎn)移4mole-時可生成2molHCOO-D．陽極區(qū)和陰極區(qū)的pH均減小【答案】C【分析】科學家近年發(fā)明了一種新型光電催化裝置，它能將葡萄糖和CO2轉(zhuǎn)化為甲酸鹽，光照時，光催化電極a產(chǎn)生電子(e-)和空穴(h+)，電子經(jīng)過電源到達催化電極b處，則光催化電池a為陽極，催化電極b為陰極，以此解答?！窘馕觥緼．該裝置可以將葡萄糖轉(zhuǎn)化為甲酸鹽，C6H12O6在電極a處得到空穴(h+)生成HCOO-，方程式為：C6H12O6+12h++18OH-=6HCOO-+12H2O，故A正確；B．電解池中陽離子向陰極移動，則雙極膜中間層中的H+在外電場作用下向催化電極b移動，故B正確；C．CO2在電極b處得到電子生成HCOO-，電極方程式為：CO2+2e-+H2O=HCOO-+OH-，理論上電路中轉(zhuǎn)移4mole-時可以在催化電極b處得到2molHCOO-，另外光催化電極a處得到2molHCOO-，共可生成4molHCOO-，故C錯誤；D．光催化電極a處發(fā)生反應C6H12O6+12h++18OH-=6HCOO-+12H2O，氫氧根濃度減小，pH減小，電極b處CO2轉(zhuǎn)化為甲酸，然后甲酸和KHCO3溶液反應使溶液pH減小，故D正確。10．（2023·山東濟寧·三模）氣態(tài)廢棄物中的硫化氫可以用電化學方法轉(zhuǎn)化為可以利用的硫，如圖所示，下列說法錯誤的是A．陽極反應：B．電解一段時間之后需要補充和C．理論上每生成1mol硫，電路中通過的電子數(shù)為D．電解一段時間后，溶液的pH不變【答案】B【分析】在該電解池中，陽極是亞鐵離子失電子變?yōu)槿齼r鐵離子，電極反應式為，陰極是碳酸氫根得電子生成氫氣，電極反應式為，由此分析：【解析】A．陽極失電子，化合價升高，+2價的鐵轉(zhuǎn)化為+3價的鐵，所以反應式為：，A正確；B．通入H2S后發(fā)生反應：，所以整個過程中不需要補充和，B錯誤；C．每生成1mol硫，就有1molH2S發(fā)生反應，所以轉(zhuǎn)移的電子為2mol，C正確；D．雖然在消耗，但是不斷在通入H2S，所以pH不變，D正確。11．（2023·廣東深圳·二模）我國科學家研發(fā)了一種用于合成氨的自供電Haber-Bosch反應器(機理如圖所示)。該裝置工作時，將Zn-NO2水溶液體系電池反應中的產(chǎn)物，通過自供電轉(zhuǎn)換為NH3?H2O，從而在單個設(shè)備內(nèi)完成氮循環(huán)中的多個關(guān)鍵轉(zhuǎn)換步驟。下列說法正確的是A．b電極為Zn電極B．放電過程中，負極發(fā)生的反應為C．電解過程中，陰極區(qū)溶液的pH逐漸減小D．理論上，每得到1molNH3?H2O，至少需要消耗390gZn【答案】D【分析】由題干圖示信息可知，TiO2電極將轉(zhuǎn)化為NH3?H2O可知TiO2電極為陰極，電極反應式為：+7H++6e-=NH3?H2O+H2O，石墨電極為陽極，電極反應為：2H2O-4e-=4H++O2↑，故a電極為負極，發(fā)生氧化反應，即Zn為負極，電極反應式為：Zn-2e-=Zn2+，b電極為正極，發(fā)生還原反應，電極反應式為：NO2+e-=，據(jù)此分析解題。【解析】A．由分析可知，a電極為Zn電極是負極，A錯誤；B．放電過程中，負極發(fā)生氧化反應，電極反應式為：Zn-2e-=Zn2+，B錯誤；C．由分析可知，電解過程中，TiO2電極為陰極，電極反應式為：+7H++6e-=NH3?H2O+H2O，則陰極區(qū)溶液的pH逐漸增大，C錯誤；D．由于兩個a電極串聯(lián)，理論上，每得到1molNH3?H2O，需得到12mol電子，故至少需要消耗Zn的質(zhì)量為390g，D正確。12.（2023·山東濟寧·二模）某濃差電池的裝置如圖所示，該電池使用前先將K與M連接一段時間，K再與N連接，當正負電極室中溶液的濃度相等時，電池將停止放電。下列說法錯誤的是A．K與M連接時，當電路中轉(zhuǎn)移0.1mol電子時，乙室溶液質(zhì)量減少17gB．K與N連接時，甲室的電極反應式為C．若換成陽離子交換膜，電池將不能正常使用D．K分別與M、N連接時，在電解質(zhì)溶液中的移動方向相反【答案】B【分析】濃度差電池是利用兩極電勢差實現(xiàn)兩個氧化還原半反應，總反應類似擴散原理，最終兩池電解質(zhì)濃度將相等。該電池使用前先將K與M連接一段時間，開關(guān)與M相連時，為電解池，左側(cè)甲室內(nèi)Ag電極為陽極，右側(cè)乙室內(nèi)Ag電極為陰極，陽極上Ag失去電子轉(zhuǎn)化為Ag+，陰極上Ag+得到電子轉(zhuǎn)化為Ag，硝酸根透過陰離子交換膜向陽極移動進入左側(cè)，一段時間后，兩池中濃度不同；然后將K與N相連，裝置為原電池，左側(cè)甲室內(nèi)硝酸銀溶液濃度大，銀離子氧化性強，則銀離子得電子發(fā)生還原反應，左側(cè)甲室內(nèi)Ag電極為正極，則右側(cè)乙室Ag電極為負極，硝酸根向負極移動進入乙室，據(jù)此回答；【解析】A．據(jù)分析，K與M連接時，右側(cè)乙室內(nèi)、硝酸根遷出，當轉(zhuǎn)移1mol電子時，乙室溶液質(zhì)量減少(108+62)g=170g，則當電路中轉(zhuǎn)移0.1mol電子時，乙室溶液質(zhì)量減少17g，A正確；B．K與N連接時為原電池，甲室為正極區(qū)，電極反應式為，B不正確；C．若換成陽離子交換膜，若有1mol電子轉(zhuǎn)移，陽極1molAg溶解、陰極析出1molAg，1molAg+透過陽離子交換膜進入乙室，則兩池中Ag+濃度將相同，開關(guān)與N相連時，不會產(chǎn)生電流、將不能正常使用，因此應該選擇陰離子交換膜電池，C正確；D．據(jù)分析，K分別與M