區(qū)間五電化學(xué)NO.1“品”高考考情——考什么?怎么考?精準(zhǔn)備考!新型化學(xué)電源1.(2020·全國Ⅰ卷,12)科學(xué)家近年發(fā)明了一種新型Zn-CO2水介質(zhì)電池。電池示意圖如下,電極為金屬鋅和選擇性催化材料,放電時(shí),溫室氣體CO2被轉(zhuǎn)化為儲(chǔ)氫物質(zhì)甲酸等,為解決環(huán)境和能源問題提供了一種新途徑。下列說法錯(cuò)誤的是(D)A.放電時(shí),負(fù)極反應(yīng)為Zn-2e-+4OH-Zn(OH)4B.放電時(shí),1molCO2轉(zhuǎn)化為HCOOH,轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為2molC.充電時(shí),電池總反應(yīng)為2Zn(OH)42-2Zn+O2↑+4OH-+2HD.充電時(shí),正極溶液中OH-濃度升高2.(2018·全國Ⅲ卷,11)一種可充電鋰—空氣電池如圖所示。當(dāng)電池放電時(shí),O2與Li+在多孔碳材料電極處生成Li2O2-x(x=0或1)。下列說法正確的是(D)A.放電時(shí),多孔碳材料電極為負(fù)極B.放電時(shí),外電路電子由多孔碳材料電極流向鋰電極C.充電時(shí),電解質(zhì)溶液中Li+向多孔碳材料區(qū)遷移D.充電時(shí),電池總反應(yīng)為Li2O2-x2Li+(1-x2)O23.(2021·廣東卷,9)火星大氣中含有大量CO2,一種有CO2參加反應(yīng)的新型全固態(tài)電池有望為火星探測器供電。該電池以金屬鈉為負(fù)極,碳納米管為正極,放電時(shí)(B)A.負(fù)極上發(fā)生還原反應(yīng) B.CO2在正極上得電子C.陽離子由正極移向負(fù)極 D.將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能可逆電池充放電過程分析1.(2019·全國Ⅲ卷,13)為提升電池循環(huán)效率和穩(wěn)定性,科學(xué)家近期利用三維多孔海綿狀Zn(3D-Zn)可以高效沉積ZnO的特點(diǎn),設(shè)計(jì)了采用強(qiáng)堿性電解質(zhì)的3D-Zn-NiOOH二次電池,結(jié)構(gòu)如圖所示。電池反應(yīng)為Zn(s)+2NiOOH(s)+H2O(l)ZnO(s)+2Ni(OH)2(s)。下列說法錯(cuò)誤的是(D)A.三維多孔海綿狀Zn具有較高的表面積,所沉積的ZnO分散度高B.充電時(shí)陽極反應(yīng)為Ni(OH)2(s)+OH-(aq)-e-NiOOH(s)+H2O(l)C.放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為Zn(s)+2OH-(aq)-2e-ZnO(s)+H2O(l)D.放電過程中OH-通過隔膜從負(fù)極區(qū)移向正極區(qū)2.(2018·全國Ⅱ卷,12)我國科學(xué)家研發(fā)了一種室溫下“可呼吸”的Na-CO2二次電池。將NaClO4溶于有機(jī)溶劑作為電解液,鈉和負(fù)載碳納米管的鎳網(wǎng)分別作為電極材料,電池的總反應(yīng)為3CO2+4Na2Na2CO3+C。下列說法錯(cuò)誤的是(D)A.放電時(shí),ClO4B.充電時(shí)釋放CO2,放電時(shí)吸收CO2C.放電時(shí),正極反應(yīng)為3CO2+4e-2CO32D.充電時(shí),正極反應(yīng)為Na++e-Na3.(2021·湖南卷,10)鋅/溴液流電池是一種先進(jìn)的水溶液電解質(zhì)電池,廣泛應(yīng)用于再生能源儲(chǔ)能和智能電網(wǎng)的備用電源等。三單體串聯(lián)鋅/溴液流電池工作原理如圖所示:下列說法錯(cuò)誤的是(B)A.放電時(shí),N極為正極B.放電時(shí),左側(cè)貯液器中ZnBr2的濃度不斷減小C.充電時(shí),M極的電極反應(yīng)式為Zn2++2e-ZnD.隔膜允許陽離子通過,也允許陰離子通過離子交換膜在電化學(xué)中的應(yīng)用1.(2019·全國Ⅰ卷,12)利用生物燃料電池原理研究室溫下氨的合成,電池工作時(shí)MV2+/MV+在電極與酶之間傳遞電子,示意圖如下所示。下列說法錯(cuò)誤的是(B)A.相比現(xiàn)有工業(yè)合成氨,該方法條件溫和,同時(shí)還可提供電能B.陰極區(qū),在氫化酶作用下發(fā)生反應(yīng)H2+2MV2+2H++2MV+C.正極區(qū),固氮酶為催化劑,N2發(fā)生還原反應(yīng)生成NH3D.電池工作時(shí)質(zhì)子通過交換膜由負(fù)極區(qū)向正極區(qū)移動(dòng)2.(2016·全國Ⅰ卷,11)三室式電滲析法處理含Na2SO4廢水的原理如圖所示,采用惰性電極,ab、cd均為離子交換膜,在直流電場的作用下,兩膜中間的Na+和SO4A.通電后中間隔室的SO4B.該法在處理含Na2SO4廢水時(shí)可以得到NaOH和H2SO4產(chǎn)品C.負(fù)極反應(yīng)為2H2O-4e-O2+4H+,負(fù)極區(qū)溶液pH降低D.當(dāng)電路中通過1mol電子的電量時(shí),會(huì)有0.5mol的O2生成電解原理在環(huán)保、新材料制備中的應(yīng)用1.(2021·全國乙卷,12)沿海電廠采用海水為冷卻水,但在排水管中生物的附著和滋生會(huì)阻礙冷卻水排放并降低冷卻效率。為解決這一問題,通常在管道口設(shè)置一對惰性電極(如圖所示),通入一定的電流。下列敘述錯(cuò)誤的是(D)A.陽極發(fā)生將海水中的Cl-氧化生成Cl2的反應(yīng)B.管道中可以生成氧化滅殺附著生物的NaClOC.陰極生成的H2應(yīng)及時(shí)通風(fēng)稀釋安全地排入大氣D.陽極表面形成的Mg(OH)2等積垢需要定期清理2.(2021·全國甲卷,13)乙醛酸是一種重要的化工中間體,可采用如圖所示的電化學(xué)裝置合成。圖中的雙極膜中間層中的H2O解離為H+和OH-,并在直流電場作用下分別向兩極遷移。下列說法正確的是(D)A.KBr在上述電化學(xué)合成過程中只起電解質(zhì)的作用B.陽極上的反應(yīng)式為+2H++2e-+H2OC.制得2mol乙醛酸,理論上外電路中遷移了1mol電子D.雙極膜中間層中的H+在外電場作用下向鉛電極方向遷移3.(2020·全國Ⅱ卷,12)電致變色器件可智能調(diào)控太陽光透過率,從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能。下圖是某電致變色器件的示意圖。當(dāng)通電時(shí),Ag+注入無色WO3薄膜中,生成AgxWO3,器件呈現(xiàn)藍(lán)色,對于該變化過程,下列敘述錯(cuò)誤的是(C)A.Ag為陽極B.Ag+由銀電極向變色層遷移C.W元素的化合價(jià)升高D.總反應(yīng)為WO3+xAgAgxWO34.(2018·全國Ⅰ卷,13)最近我國科學(xué)家設(shè)計(jì)了一種CO2+H2S協(xié)同轉(zhuǎn)化裝置,實(shí)現(xiàn)對天然氣中CO2和H2S的高效去除。示意圖如圖所示,其中電極分別為ZnO@石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯,石墨烯電極區(qū)發(fā)生反應(yīng)為:①EDTA-Fe2+-e-EDTA-Fe3+②2EDTA-Fe3++H2S2H++S+2EDTA-Fe2+該裝置工作時(shí),下列敘述錯(cuò)誤的是(C)A.陰極的電極反應(yīng):CO2+2H++2e-CO+H2OB.協(xié)同轉(zhuǎn)化總反應(yīng):CO2+H2SCO+H2O+SC.石墨烯上的電勢比ZnO@石墨烯上的低D.若采用Fe3+/Fe2+取代EDTA-Fe3+/EDTA-Fe2+,溶液需為酸性金屬的腐蝕與防護(hù)1.(2017·全國Ⅰ卷,11)支撐海港碼頭基礎(chǔ)的鋼管樁,常用外加電流的陰極保護(hù)法進(jìn)行防腐,工作原理如圖所示,其中高硅鑄鐵為惰性輔助陽極。下列有關(guān)表述不正確的是(C)A.通入保護(hù)電流使鋼管樁表面腐蝕電流接近于零B.通電后外電路電子被強(qiáng)制從高硅鑄鐵流向鋼管樁C.高硅鑄鐵的作用是作為損耗陽極材料和傳遞電流D.通入的保護(hù)電流應(yīng)該根據(jù)環(huán)境條件變化進(jìn)行調(diào)整2.(2019·江蘇卷,10)將鐵粉和活性炭的混合物用NaCl溶液濕潤后,置于如圖所示裝置中,進(jìn)行鐵的電化學(xué)腐蝕實(shí)驗(yàn)。下列有關(guān)該實(shí)驗(yàn)的說法正確的是(C)A.鐵被氧化的電極反應(yīng)式為Fe-3e-Fe3+B.鐵腐蝕過程中化學(xué)能全部轉(zhuǎn)化為電能C.活性炭的存在會(huì)加速鐵的腐蝕D.以水代替NaCl溶液,鐵不能發(fā)生吸氧腐蝕電化學(xué)相關(guān)計(jì)算及電極反應(yīng)式的書寫1.(2020·全國Ⅲ卷,12)一種高性能的堿性硼化釩(VB2)-空氣電池如圖所示,其中在VB2電極發(fā)生反應(yīng):VB2+16OH--11e-VO43-+2B(OHA.負(fù)載通過0.04mol電子時(shí),有0.224L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)O2參與反應(yīng)B.正極區(qū)溶液的pH降低、負(fù)極區(qū)溶液的pH升高C.電池總反應(yīng)為4VB2+11O2+20OH-+6H2O8B(OH)4D.電流由復(fù)合碳電極經(jīng)負(fù)載、VB2電極、KOH溶液回到復(fù)合碳電極2.(2017·全國Ⅲ卷,11)全固態(tài)鋰硫電池能量密度高、成本低,其工作原理如圖所示,其中電極a常用摻有石墨烯的S8材料,電池反應(yīng)為16Li+xS88Li2Sx(2≤x≤8)。下列說法錯(cuò)誤的是(D)A.電池工作時(shí),正極可發(fā)生反應(yīng):2Li2S6+2Li++2e-3Li2S4B.電池工作時(shí),外電路中流過0.02mol電子,負(fù)極材料減重0.14gC.石墨烯的作用主要是提高電極a的導(dǎo)電性D.電池充電時(shí)間越長,電池中Li2S2的量越多3.(2021·河北卷,9)K-O2電池結(jié)構(gòu)如圖,a和b為兩個(gè)電極,其中之一為單質(zhì)鉀片。關(guān)于該電池,下列說法錯(cuò)誤的是(D)A.隔膜允許K+通過,不允許O2通過B.放電時(shí),電流由b電極沿導(dǎo)線流向a電極;充電時(shí),b電極為陽極C.產(chǎn)生1Ah電量時(shí),生成KO2的質(zhì)量與消耗O2的質(zhì)量比值約為2.22D.用此電池為鉛酸蓄電池充電,消耗3.9g鉀時(shí),鉛酸蓄電池消耗0.9g水1.電化學(xué)是一個(gè)經(jīng)久不衰的考題類型,無論是全國卷還是地方卷均不會(huì)爽約。2.此類題型重點(diǎn)考查原電池,偶爾考查電解和金屬腐蝕與防護(hù)。此類題難點(diǎn)是原理陌生、裝置陌生,給考生帶來非常大的挑戰(zhàn)。3.此類題目往往屬于難度中檔偏高類型的題目,解決好此題關(guān)系重大。4.從2021年考題情況看,此區(qū)間有一些新的變化。全國甲、乙兩卷均考查了電解原理,這是一個(gè)比較大的變化。那么是否說明電化學(xué)有轉(zhuǎn)向的趨勢呢?筆者認(rèn)為有很大的可能,其主要原因是過去電化學(xué)以原電池為重點(diǎn)考查方向,導(dǎo)致各地?？家苍谶@個(gè)方向猛挖深挖,各色電池輪番上場,甚至一些超出學(xué)生經(jīng)驗(yàn)范圍的濃差電池或非氧化還原電池也頻頻出現(xiàn),導(dǎo)致原電池命題難度提升,要想出一個(gè)比較陌生的原電池的題非常難,基于上述分析,電解原理的命題頻率會(huì)提高,所以可以強(qiáng)化電解原理的學(xué)習(xí)。NO.2“講”必備知識——考什么,講什么,實(shí)現(xiàn)精講!原電池原理及應(yīng)用1.原電池基本模型2.解決原電池問題基本流程(1)分析電池內(nèi)存在的氧化還原反應(yīng),若存在多個(gè)氧化還原反應(yīng)還要分析先后順序。(2)畫出雙線橋,分析“半反應(yīng)”;根據(jù)電極材料,電子、電流流動(dòng)方向,離子移動(dòng)方向或者題目所給圖示分析出正負(fù)極。(3)綜合考慮電極材料、電解質(zhì)特點(diǎn)以及題目所給的電池構(gòu)造圖寫出正負(fù)極電極反應(yīng)式。(4)對陌生裝置尤其注意兩點(diǎn):一是裝置圖中相關(guān)物質(zhì)化合價(jià)變化(從中可以分析氧化還原的情況),二是箭頭表示的意義(表示微粒移動(dòng)或表示微粒的轉(zhuǎn)化)。3.原電池基本解題規(guī)律(1)大部分電池一般先寫負(fù)極反應(yīng)式,燃料電池一般先寫正極反應(yīng)式;然后用總反應(yīng)(離子方程式)減去負(fù)極(燃料電池為正極)反應(yīng)式即得正極(燃料電池為負(fù)極)反應(yīng)式。(2)燃料電池常見的四種正極反應(yīng)式①酸性燃料電池:O2+4H++4e-2H2O;②中堿性燃料電池:O2+2H2O+4e-4OH-;③熔融碳酸鹽燃料電池:O2+2CO2+4e-2CO32④熔融氧化物燃料電池:O2+4e-2O2-。(3)可充電二次電池:先寫放電(原電池)電極反應(yīng)式,把放電電極反應(yīng)式“顛倒過來”即充電(電解)電極反應(yīng)式。(4)注意近些年一些非常規(guī)原電池問題時(shí)而有所考查,這些電池有濃差電池、溫差電池、非氧化還原型原電池等,這些電池不符合原電池基本理論(高中所學(xué)原電池理論是基于自發(fā)的氧化還原反應(yīng)理論)。遇到此類問題要根據(jù)題意進(jìn)行分析,而不能硬套我們所學(xué)的原電池理論。電解池原理與應(yīng)用1.電解原理模型2.離子放電順序(惰性電極)陽極:S2->I->Br->Cl->OH-(活潑電極作陽極時(shí),放電的是陽極材料本身,注意Fe作陽極一般僅能失去2e-);陰極:Ag+>Fe3+>Cu2+>H+(酸)>Sn2+>Zn2+>Fe2+>H+(H2O)>Al3+。3.電解原理應(yīng)用、常見四種類型電解及電解質(zhì)溶液復(fù)原。4.電解原理解題基本流程(1)先看陽極是否為“惰性電極”,若為活潑電極,則放電的就是陽極本身,直接寫出陽極反應(yīng)式;若為惰性電極,則根據(jù)陰離子放電順序?qū)懗鲫枠O反應(yīng)式。(2)根據(jù)陽離子放電順序?qū)懗鲫帢O反應(yīng)式。(3)根據(jù)陰、陽極反應(yīng)式結(jié)合離子方程式書寫規(guī)律,寫出總反應(yīng)方程式。(4)根據(jù)電解總方程式以及陰、陽極反應(yīng)式進(jìn)行相關(guān)計(jì)算或判斷。[溫馨提示]①有些電解需要根據(jù)題意具體問題具體分析,不能生搬硬套。比如Al作陽極有些題目里可以寫成Al-3e-Al3+,而有些題目說的是電解法在酸性介質(zhì)中使Al表面形成一層氧化層,此時(shí)則應(yīng)該寫成2Al-6e-+3H2OAl2O3+6H+。②離子放電順序只是一個(gè)在離子濃度相同條件下的理論順序,實(shí)際離子放電順序非常復(fù)雜,與溫度、濃度、電流密度、電極材料等多種因素有關(guān)。有時(shí)陰離子會(huì)在陰極放電,陽離子也可能在陽極放電,不同離子很多時(shí)候會(huì)同時(shí)放電(離子放電順序靠前的,放電的比例高于靠后的離子)。所以分析電解問題時(shí),首先根據(jù)題意分析到底什么物質(zhì)或微粒放電,僅在根據(jù)題意無法做出判斷時(shí)才可根據(jù)“離子放電順序”考慮。電極反應(yīng)式書寫規(guī)律電極反應(yīng)式的書寫規(guī)律類似于氧化還原反應(yīng)離子方程式的書寫規(guī)律:主要的思路是先分析化合價(jià),搞清氧化劑→還原產(chǎn)物及還原劑→氧化產(chǎn)物,然后根據(jù)化合價(jià)及物質(zhì)電離情況初步寫出電極反應(yīng)式,最后根據(jù)電荷守恒,結(jié)合內(nèi)電路離子種類、交換膜情況及原子守恒補(bǔ)充相關(guān)離子,使電極反應(yīng)式符合電荷守恒和原子守恒。例如:(2019·天津卷,6)我國科學(xué)家研制了一種新型的高比能量鋅-碘溴液流電池,其工作原理示意圖如下。圖中貯液器可儲(chǔ)存電解質(zhì)溶液,提高電池的容量。分析過程如下:電池右側(cè)根據(jù)化合價(jià)和箭頭(表示轉(zhuǎn)化)Zn→Zn2+,知道屬于氧化反應(yīng),應(yīng)該是負(fù)極,寫出負(fù)極反應(yīng)式為Zn-2e-Zn2+(符合電荷守恒及原子守恒)。由于右側(cè)為負(fù)極區(qū),所以左側(cè)為正極區(qū),根據(jù)相關(guān)化合價(jià)知道得電子的為I元素。I2Br-中I元素為0價(jià)(因?yàn)锽r非金屬性大于I,所以考慮Br顯-1價(jià),I平均為0價(jià)),根據(jù)化合價(jià)變化,初步寫出電極反應(yīng)式為I2Br-+2e-2I-,根據(jù)電荷守恒及圖內(nèi)容,補(bǔ)充溴離子使之符合電荷守恒、原子守恒,最終寫出正極反應(yīng)式:I2Br-+2e-2I-+Br-。[分析技巧]1.有些元素化合價(jià)分析不出來,可以考慮整體化合價(jià)。例如:(2019年·全國Ⅰ卷,12)MV2+MV+,雖然不清楚MV分別顯示的化合價(jià),但是可以總體分析,整體從+2價(jià)→+1價(jià),所以該變化對應(yīng)的電極反應(yīng)式為MV2++e-MV+。2.某物質(zhì)是否可拆(是否完全電離)要綜合考慮電解質(zhì)有沒有水、是否為熔融電解質(zhì)、電解質(zhì)強(qiáng)弱、裝置圖隱含的信息等。無水、沒有熔融條件(電離條件不具備)一般不能拆;弱電解質(zhì)或非電解質(zhì)及單質(zhì)、氣體等一般不能拆。電化學(xué)原理綜合應(yīng)用1.金屬腐蝕與防護(hù)(1)金屬腐蝕本質(zhì):金屬?zèng)]有負(fù)價(jià),所以金屬腐蝕本質(zhì)就是金屬失電子被氧化的過程:M-xe-Mx+。(2)金屬腐蝕類型:①化學(xué)腐蝕;②電化學(xué)腐蝕(又分為原電池腐蝕、電解原理腐蝕)。(3)金屬防腐原理①涂覆保護(hù)層:原理是隔離氧化劑與還原劑(金屬)。②電化學(xué)保護(hù):根據(jù)原電池、電解池原理知,原電池負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)、電解池陽極發(fā)生氧化反應(yīng),據(jù)此我們知道金屬原電池腐蝕是因?yàn)楸桓g金屬作了負(fù)極,電解腐蝕是因?yàn)楸桓g金屬作了陽極。電化學(xué)保護(hù)原理也就是讓金屬作原電池正極或作電解池陰極即可,其中利用原電池原理防護(hù)方法稱犧牲陽極的陰極保護(hù)法,利用電解池原理防護(hù)方法稱外加電流的陰極保護(hù)法。③加入Ni、Cr把鐵制成不銹鋼改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)。2.原電池、電解池串聯(lián)裝置串聯(lián)電路中陰陽極或正負(fù)極總是交替出現(xiàn),只要分析出某個(gè)電極,則與之相鄰的電極名稱相反(比如某電極是陽極,則與之相鄰的電極為陰極)。3.電化學(xué)綜合計(jì)算(1)注意串聯(lián)的原電池或電解池各個(gè)電極放電量相等的基本等量關(guān)系。(2)注意能量與電量的不同,轉(zhuǎn)移電量相同不代表消耗或釋放能量相同。因?yàn)镮=Q/t,所以W=I2Rt=Q2(3)電化學(xué)計(jì)算一般比較復(fù)雜,耗時(shí)較多,所以遇到此類問題時(shí)可把選項(xiàng)暫時(shí)放一放,或利用排除法進(jìn)行篩選。4.電化學(xué)裝置中離子的移動(dòng)與電勢高低(1)電化學(xué)裝置中離子移動(dòng)方向可以總結(jié)為八個(gè)字“正正負(fù)負(fù)(原電池中陽離子移向正極,陰離子移向負(fù)極),正陰負(fù)陽(電解池中陽離子移向陰極,陰離子移向陽極)”。(2)電勢問題:原電池中正極電勢高于負(fù)極,電解池中陽極電勢高于陰極。5.各種膜的用途(1)原電池中一般是“單膜(正負(fù)極之間)”。原電池中膜的主要作用有兩點(diǎn):一是隔離正負(fù)極某些微粒,防止其發(fā)生反應(yīng)造成內(nèi)放電;二是防止某些微粒在電極表面沉淀析出導(dǎo)致電極活性降低。(2)電解池中很多時(shí)候是“雙膜或多膜”。多膜會(huì)把整個(gè)電解池分割成若干不同的“室”,比如有“陽極室”“陰極室”“產(chǎn)品室”等等。電解池中膜的主要作用是控制離子的移動(dòng)以期獲得所需的產(chǎn)品或達(dá)到除雜、提純等目的。NO.3“練”關(guān)鍵能力——考什么,練什么,實(shí)現(xiàn)精練!新型化學(xué)電源1.(2021·江西撫州模擬)濃度差電池是指電池內(nèi)物質(zhì)變化僅是由一物質(zhì)由高濃度變成低濃度且過程伴隨著吉布斯自由能轉(zhuǎn)變成電能的一類電池。如圖所示的濃度差電池示意圖,下列有關(guān)說法正確的是(C)A.a極為原電池的負(fù)極B.c為Cu2+交換膜C.電流計(jì)為0時(shí),兩極的CuSO4濃度相等D.轉(zhuǎn)移1mol電子時(shí),右池增重48g左側(cè)硫酸銅溶液濃度大,所以左側(cè)發(fā)生Cu2++2e-Cu,發(fā)生還原反應(yīng)為正極,右側(cè)硫酸銅溶液濃度小,所以右側(cè)發(fā)生Cu-2e-Cu2+,發(fā)生氧化反應(yīng)為負(fù)極。根據(jù)分析可知a極為原電池正極,A錯(cuò)誤;左側(cè)消耗Cu2+,右側(cè)生成Cu2+,為了平衡電荷,左側(cè)的SO42-需遷移到右側(cè),所以c為陰離子交換膜,B錯(cuò)誤;根據(jù)濃度差電池的定義可知當(dāng)兩室硫酸銅溶液濃度相等時(shí),將不再產(chǎn)生電流,C正確;轉(zhuǎn)移1mol電子時(shí),右池生成0.5molCu2+,左側(cè)遷移到右側(cè)0.5molSO42-,所以右池增重即0.5molCuSO42.(2021·廣東佛山模擬)研究HCOOH燃料電池性能的裝置如圖所示,兩電極區(qū)間用允許K+、H+通過的離子交換膜隔開,下列說法錯(cuò)誤的是(A)A.該燃料電池的總反應(yīng)方程式為HCOOH+Fe3+CO2↑+H2OB.放電過程中,K+向右移動(dòng)C.放電過程中需要補(bǔ)充的物質(zhì)A為H2SO4D.電池負(fù)極電極反應(yīng)式為HCOO-+2OH--2e-HCO3-+H2該裝置是燃料電池,因此總方程式為2HCOOH+O2+2OH-2HCO3-+2H2O,A錯(cuò)誤;根據(jù)題圖示,該燃料電池加入HCOOH的一端為負(fù)極,通入O2的一端為正極,因此放電時(shí)K+向正極移動(dòng),即向右移動(dòng),B正確;在正極一端發(fā)生的反應(yīng)為O2+4Fe2++4H+4Fe3++2H2O,需要消耗H+,且排出K2SO4,可推出需要補(bǔ)充的物質(zhì)A為H2SO4,C正確;根據(jù)題圖示,負(fù)極的電極反應(yīng)式為HCOO-+2OH--2e-HCO3-+H2O,D正確。可逆電池充放電過程分析1.(2021·天津高三一模)某大學(xué)團(tuán)隊(duì)以KSn合金為負(fù)極,以含羧基多壁碳納米管(MWCNTs—COOH)為正極催化劑構(gòu)建了可充電K-CO2電池(如圖所示),電池反應(yīng)為4KSn+3CO22K2CO3+C+4Sn,其中生成的K2CO3附著在正極上。該成果對改善環(huán)境和緩解能源問題具有巨大潛力。下列說法正確的是(C)A.放電時(shí),電子由KSn合金經(jīng)酯基電解質(zhì)流向MWCNTs—COOHB.電池每吸收22.4LCO2,電路中轉(zhuǎn)移4mole-C.充電時(shí),陽極電極反應(yīng)式為C-4e-+2K2CO33CO2↑+4K+D.為了更好地吸收溫室氣體CO2,可用適當(dāng)濃度的KOH溶液代替酯基電解質(zhì)放電時(shí),KSn合金作負(fù)極,MWCNTs—COOH作正極,在外電路中電子由負(fù)極經(jīng)導(dǎo)線流向正極,電子不流經(jīng)電解質(zhì)溶液,A錯(cuò)誤;氣體未指明狀況,無法根據(jù)體積確定其物質(zhì)的量,B錯(cuò)誤;充電時(shí),陽極發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)為C-4e-+2K2CO33CO2↑+4K+,C正確;若用KOH溶液代替酯基電解質(zhì),則KOH會(huì)與正極上的MWCNTs—COOH發(fā)生反應(yīng),因此不能使用KOH溶液代替酯基電解質(zhì),D錯(cuò)誤。2.(2021·天津高三三模)我國化學(xué)工作者提出一種利用有機(jī)電極(PTO/HQ)和無機(jī)電極(MnO2/石墨氈),在酸性環(huán)境中可充電的電池其放電時(shí)的工作原理如圖所示:下列說法錯(cuò)誤的是(D)A.放電時(shí),MnO2/石墨氈為正極,發(fā)生還原反應(yīng)B.充電時(shí),有機(jī)電極和外接電源的負(fù)極相連C.放電時(shí),MnO2/石墨氈電極的電極反應(yīng)式為MnO2+2e-+4H+Mn2++2H2OD.充電時(shí),有機(jī)電極的電極反應(yīng)式為PTO+4e-+4H2OHQ+4OH-從工作原理圖可知,MnO2生成Mn2+,得到了電子,則MnO2/石墨氈為電源正極,發(fā)生還原反應(yīng),A正確;充電時(shí),有機(jī)電極得到電子,PTO得到電子和H+生成HQ結(jié)構(gòu),則有機(jī)電極和外接電源的負(fù)極相連,B正確;放電時(shí),MnO2/石墨氈電極為電源正極,MnO2得電子被還原成Mn2+,則其電極反應(yīng)式為MnO2+2e-+4H+Mn2++2H2O,C正確;充電時(shí),有機(jī)電極的電極反應(yīng)式為PTO+4e-+4H+HQ,故D錯(cuò)誤。離子交換膜在電化學(xué)中的應(yīng)用1.(2021·黑龍江哈爾濱模擬)某化物所的研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地提出鋅碘單液流電池的概念,實(shí)現(xiàn)鋅碘單液流中電解液的利用率近100%,其原理如圖所示。下列說法正確的是(C)A.放電時(shí)A電極反應(yīng)式為Zn2++2e-ZnB.放電時(shí)電解質(zhì)儲(chǔ)罐中離子總濃度減小C.M為陰離子交換膜,N為陽離子交換膜D.充電時(shí)A極增重65g,C區(qū)增加離子數(shù)為2NA放電時(shí)A電極是負(fù)極,A極反應(yīng)式為Zn-2e-Zn2+,A錯(cuò)誤;放電時(shí),A區(qū)發(fā)生反應(yīng)Zn-2e-Zn2+,C區(qū)Cl-進(jìn)入A區(qū),所以電解質(zhì)儲(chǔ)罐中離子總濃度增大,B錯(cuò)誤;放電時(shí),C區(qū)Cl-進(jìn)入A區(qū)、K+進(jìn)入B區(qū),所以M為陰離子交換膜,N為陽離子交換膜,C正確;充電時(shí)A極增重65g,A區(qū)發(fā)生反應(yīng)Zn2++2e-Zn,電路中轉(zhuǎn)移2mol電子,根據(jù)電荷守恒,2molCl-自A區(qū)進(jìn)入C區(qū),2molK+自B區(qū)進(jìn)入C區(qū),C區(qū)增加離子數(shù)為4NA,D錯(cuò)誤。2.(2021·遼寧沈陽模擬)某實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)了如圖裝置制備N2H4。雙極膜是陰、陽復(fù)合膜,層間的H2O解離成H+和OH-并分別通過陰、陽膜定向移動(dòng)。下列說法錯(cuò)誤的是(D)A.Pt為負(fù)極B.石墨電極反應(yīng)式為ClO-+2e-+2H+Cl-+H2OC.雙極膜中產(chǎn)生的OH-移向Pt電極D.每消耗11.2LNH3時(shí)雙極膜中消耗1molH2OPt電極一側(cè)通入NH3生成N2H4,發(fā)生了失電子的氧化反應(yīng),為負(fù)極,A正確;雙極膜中的H+移向正極,ClO-得電子發(fā)生還原反應(yīng),B正確;陰離子移向負(fù)極,C正確;沒有說明氣體的存在狀況,無法計(jì)算物質(zhì)的量,D錯(cuò)誤。電解原理在環(huán)保、新材料制備中的應(yīng)用1.(2021·吉林長春模擬)某大學(xué)團(tuán)隊(duì)提出了一種如圖所示的光電催化體系,該體系利用雙極膜既能將SO2轉(zhuǎn)化為SO42-所釋放的化學(xué)能用于驅(qū)動(dòng)陰極H2O2A.陰極反應(yīng)為2H++O2+2e-H2O2B.電解液中有2個(gè)離子交換膜,膜b為陽離子交換膜,膜a為陰離子交換膜C.隨著反應(yīng)的進(jìn)行,陽極區(qū)pH降低D.每生成1molSO42-,伴隨著1molH2根據(jù)裝置知道,左側(cè)電極為二氧化硫轉(zhuǎn)化為硫酸根離子的過程,S元素化合價(jià)升高,失電子,作陽極,則直流電源的左側(cè)是正極;右側(cè)電極是陰極,為氧氣得電子轉(zhuǎn)化為過氧化氫的過程。右側(cè)電極是陰極,陰極反應(yīng)為2H++O2+2e-H2O2,A正確;根據(jù)裝置知道,氫氧根離子通過靠近陽極的交換膜進(jìn)入陽極參加反應(yīng),為陰離子交換膜,氫離子通過靠近陰極的交換膜進(jìn)入陰極參加反應(yīng),為陽離子交換膜,B錯(cuò)誤;根據(jù)裝置知道,左側(cè)電極為二氧化硫轉(zhuǎn)化為硫酸根離子的過程,氫氧根離子被消耗,堿性減弱,pH降低,C正確;二氧化硫轉(zhuǎn)化為硫酸根離子,每生成1mol硫酸根離子,伴隨2mol電子轉(zhuǎn)移,根據(jù)電子守恒,得到的過氧化氫是1mol,D正確。2.(2021·遼寧阜新模擬)科學(xué)家利用電化學(xué)裝置實(shí)現(xiàn)了CH4和CO2的耦合轉(zhuǎn)化,原理如圖。下列說法錯(cuò)誤的是(B)A.電極A的電極反應(yīng)式為CO2+2e-CO+O2-B.該裝置工作時(shí),固體電解質(zhì)中O2-向電極A移動(dòng)C.若一定條件下生成的乙烯和乙烷的體積比為3∶1,則消耗的CH4和CO2的體積比為8∶7D.電催化CO2被還原為CO,可以改善溫室效應(yīng),提供工業(yè)原料根據(jù)題圖可知,在陰極(A電極)反應(yīng)式為CO2+2e-CO+O2-,A正確;該裝置工作時(shí),固體電解質(zhì)中陰離子O2-向正電荷較多的陽極(B電極)定向移動(dòng),B錯(cuò)誤;陽極乙烯和乙烷的體積比為3∶1,則B電極反應(yīng)式為8CH4+7O2--14e-3C2H4+C2H6+7H2O,結(jié)合陰極反應(yīng)式,可得總反應(yīng)為8CH4+7CO23C2H4+C2H6+7CO+7H2O,可見反應(yīng)時(shí)消耗的相同外界條件下CH4和CO2的體積比為8∶7,C正確;電催化CO2被還原為CO,能夠降低空氣中CO2的濃度,因此可有效改善溫室效應(yīng),轉(zhuǎn)化的CO可作為化工原料,D正確。金屬的腐蝕與防護(hù)1.(2021·河北張家口三模)在缺乏氧氣的深層潮濕土壤中存在的硫酸鹽還原菌,會(huì)附著在鋼管表面促進(jìn)鋼鐵的腐蝕,這個(gè)過程被稱為厭氧腐蝕,其反應(yīng)原理如圖所示,下列說法正確的是(B)A.厭氧腐蝕屬于化學(xué)腐蝕B.負(fù)極的電極反應(yīng)式為Fe-2e-=FeC.每生成1molFeS,最終轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為2NAD.鍍鋅或銅的鋼管破損后均會(huì)加快鋼管的腐蝕鋼管中含有碳元素,鐵、C與潮濕的土壤形成原電池,則厭氧腐蝕屬于電化學(xué)腐蝕,A錯(cuò)誤;根據(jù)圖像可知,負(fù)極鐵失電子生成亞鐵離子,電極反應(yīng)式為Fe-2e-Fe2+,B正確;硫酸根離子變?yōu)榱螂x子時(shí),轉(zhuǎn)移8個(gè)電子,則每生成1molFeS,最終轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為8NA,C錯(cuò)誤;鍍鋅的鋼管破損后鋅比鐵活潑,鋅作負(fù)極,保護(hù)鐵不被腐蝕,而銅比鐵活潑性差,銅作正極,會(huì)加快鋼管的腐蝕,D錯(cuò)誤。2.(2021·上海浦東新區(qū)二模)選取pH=2.5和pH=5.0的醋酸溶液分別與生鐵反應(yīng),進(jìn)行腐蝕實(shí)驗(yàn),測量密閉容器內(nèi)壓強(qiáng)變化情況如圖。下列結(jié)論錯(cuò)誤的是(D)A.pH=5.0的醋酸溶液中一定存在吸氧腐蝕B.酸度不同,腐蝕的主要類型可能不同C.兩組溶液的pH一定逐漸變大D.若改用鹽酸進(jìn)行實(shí)驗(yàn),腐蝕速率一定變大pH=2.5的醋酸溶液與鐵反應(yīng)時(shí)壓強(qiáng)增大,則為析氫腐蝕,電極反應(yīng)式為2CH3COOH+2e-H2↑+2CH3COO-,pH=5.0時(shí)壓強(qiáng)減小,則是吸氧腐蝕,電極反應(yīng)式為O2+4CH3COOH+4e-2H2O+4CH3COO-。pH=5.0的醋酸溶液,隨著反應(yīng)的進(jìn)行密閉容器內(nèi)壓強(qiáng)減小,則是吸氧腐蝕,A正確;pH=2.5的醋酸溶液,隨著反應(yīng)的進(jìn)行密閉容器中壓強(qiáng)增大,是析氫腐蝕,pH=5.0的醋酸溶液,隨著反應(yīng)的進(jìn)行密閉容器中壓強(qiáng)減小,是吸氧腐蝕,酸度不同,腐蝕的主要類型可能不同,B正確;兩組溶液都在消耗氫離子,pH一定逐漸變大,C正確;腐蝕速率與氫離子濃度有關(guān),換成鹽酸,若pH相同時(shí),與醋酸反應(yīng),pH下降較慢,改用鹽酸進(jìn)行實(shí)驗(yàn),腐蝕速率不一定變大,故D錯(cuò)誤。電化學(xué)相關(guān)計(jì)算及電極反應(yīng)式的書寫1.(2021·廣東廣州三模)中科院研制出了雙碳雙離子電池,以石墨(Cn)和中間相炭微粒球(MCMB)為電極,電解質(zhì)溶液為含有KPF6的有機(jī)溶液,其充電示意圖如下。下列說法錯(cuò)誤的是(C)A.固態(tài)KPF6為離子晶體B.放電時(shí),MCMB電極為負(fù)極C.充電時(shí),若陽極增重39g,則陰極增重145gD.充電時(shí),陽極發(fā)生反應(yīng)為Cn+xPF6--xe-Cn(PF6)由題圖可知,固態(tài)KPF6在有機(jī)溶液中能電離生成PF6-和K+,則固態(tài)KPF6為離子晶體,A正確;根據(jù)充電時(shí)離子的移動(dòng)方向可知充電時(shí)石墨電極為陽極,MCMB電極為陰極,則放電時(shí),石墨電極為正極,MCMB電極為負(fù)極,B正確;充電時(shí),PF6-移向陽極、K+移向陰極,兩者所帶電荷數(shù)值相等,則移向陽極的PF6-和移向陰極的K+數(shù)目相等,即n(PF6-)=n(K+)=39g÷39g/mol=1mol,m(PF6-)=nM=1mol×145g/mol=145g,即充電時(shí),若陰極增重39g,則陽極增重145g,C錯(cuò)誤;充電時(shí),陽極發(fā)生失去電子的氧化反應(yīng),即反應(yīng)為Cn+xPF62.(2021·云南昆明三模)某興趣小組利用電化學(xué)原理降解酸性廢水中的NO3A.Pt電極可用Cu電極代替B.負(fù)極反應(yīng)式為2NO3-+10e-+12H+N2↑+6H2C.溶液中電子通過質(zhì)子交換膜由Ag電極向Pt電極移動(dòng)D.若外電路轉(zhuǎn)移1mol電子,則膜兩側(cè)電解液質(zhì)量共減少38.3g由題中裝置示意圖可知,Pt電極上NO3-轉(zhuǎn)化為N2,發(fā)生還原反應(yīng),故Pt電極為正極,則Ag電極為負(fù)極,發(fā)生的電極反應(yīng)為Cl-+Ag-e-AgCl↓。由于Cu比Ag活潑,故Pt電極不可用Cu電極代替,否則Cu直接與酸性條件下的NO3-反應(yīng),不構(gòu)成原電池,A錯(cuò)誤;根據(jù)原電池中負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng),正極發(fā)生還原反應(yīng),故負(fù)極反應(yīng)式為Cl-+Ag-e-AgCl↓,而2NO3-+10e-+12H+N2↑+6H2O是正極反應(yīng)式,B錯(cuò)誤;由分析可知,Pt電極是正極,Ag為負(fù)極,故溶液中H+通過質(zhì)子交換膜由Ag電極向Pt電極移動(dòng),電子只能在導(dǎo)線上定向移動(dòng)而不能通過溶液,C錯(cuò)誤;根據(jù)電池的總反應(yīng)可知,10Ag+10Cl-+12H++2NO3-10AgCl↓+N2↑+6H2[思維建模]電化學(xué)類題解題模式是①讀圖:注意化合價(jià)變化與箭頭意義(箭頭一般表示物質(zhì)的轉(zhuǎn)化或微粒的移動(dòng)方向),根據(jù)兩個(gè)極區(qū)物質(zhì)化合價(jià)變化,分析出正、負(fù)極或陰、陽極(失電子的為負(fù)極或陽極、得電子的為正極或陰極);②寫式:寫出正、負(fù)極或陰、陽極電極反應(yīng)式(符合電子得失守恒、電荷守恒、原子守恒,還要注意物質(zhì)是否可拆),可充電電池放電時(shí)的正、負(fù)極顛倒過來分別是充電時(shí)的陽、陰極;③判斷:根據(jù)電極反應(yīng)式或總反應(yīng)方程式進(jìn)行計(jì)算或判斷各選項(xiàng)正誤,作答即可。特別提示:電解池類型題目要首先根據(jù)題目所給信息判斷陰、陽極電極反應(yīng),只有當(dāng)根據(jù)題意無法確定電極反應(yīng)時(shí)才可以根據(jù)“離子放電順序”進(jìn)行判斷。NO.4“測”限時(shí)檢測——測速度,測準(zhǔn)度,查漏補(bǔ)缺!1.(2021·云南昆明模擬)地球上鋰資源匱乏,應(yīng)用受到極大制約,難以持續(xù)發(fā)展。鉀元素儲(chǔ)量大并且與鋰元素具有類似的性質(zhì),賦予了鉀離子電池良好的應(yīng)用前景。某研究中的鉀離子電池工作原理如圖所示(放電時(shí)鉀離子嵌入層狀TiS2中,充電時(shí)鉀離子則脫嵌)。電池總反應(yīng)為TiS2+xKKxTiS2。下列敘述正確的是(B)A.放電時(shí),電子從Cu電極流出B.放電時(shí),正極的電極反應(yīng)式為TiS2+xK++xe-KxTiS2C.充電時(shí),Cu電極的電勢低于K電極D.其電解質(zhì)溶液可以用水作溶劑放電時(shí),K電極為負(fù)極,電子從K電極流出,A錯(cuò)誤;放電時(shí),正極發(fā)生還原反應(yīng),K+嵌入TiS2中,電極反應(yīng)式為TiS2+xK++xe-KxTiS2,B正確;充電時(shí),Cu電極為陽極,電勢高于K電極(陰極),C錯(cuò)誤;金屬K與水劇烈反應(yīng),故其電解質(zhì)溶液不能用水作溶劑,D錯(cuò)誤。2.(2021·廣東廣州三模)一種微生物電解池(MEC)既可以處理有機(jī)廢水,又有助于降低碳排放,其工作原理如圖所示。下列說法不正確的是(D)A.a電極為MEC的陽極B.MEC工作時(shí),質(zhì)子將從a電極室向b電極室遷移C.b電極的電極反應(yīng)式為CO2+8e-+8H+CH4+2H2OD.a電極室產(chǎn)生的CO2與b電極室消耗的CO2相等電極a上有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化為CO2,發(fā)生氧化反應(yīng),所以a為陽極,電極b上CO2轉(zhuǎn)化為CH4,發(fā)生還原反應(yīng),所以b為陰極。電極a上有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化為CO2,發(fā)生氧化反應(yīng),所以a為陽極,A正確;工作時(shí)為電解池,電解池中陽離子由陽極向陰極遷移,所以質(zhì)子將從a電極室向b電極室遷移,B正確;電極b上CO2得電子被還原,結(jié)合遷移過來的氫離子生成CH4和H2O,根據(jù)電子守恒和元素守恒可得電極反應(yīng)式為CO2+8e-+8H+CH4+2H2O,C正確;有機(jī)質(zhì)中C元素的化合價(jià)不一定和甲烷中C元素的化合價(jià)相同,所以a電極室產(chǎn)生的CO2與b電極室消耗的CO2不一定相等,D不正確。3.(2021·黑龍江大慶模擬)設(shè)計(jì)如圖所示裝置分離含BaSO4和Na2SO4的漿液,并聯(lián)合制備硫酸和燒堿。下列說法錯(cuò)誤的是(D)A.電極M上的電勢低于電極N上的電勢B.膜b適合選擇陰離子交換膜C.工作時(shí)陽極區(qū)溶液的pH逐漸減小D.若導(dǎo)線中流過4mole-,理論上有4molSO4由于設(shè)計(jì)裝置的目的是分離硫酸鈉和硫酸鋇,N極區(qū)域?yàn)橄×蛩?所以可制備硫酸,M極區(qū)域?yàn)闅溲趸c溶液,所以可制備氫氧化鈉,鈉離子移向M極,所以可判斷出M為陰極,其電極反應(yīng)式為2H2O+2e-H2↑+2OH-,陰離子增多,所以鈉離子要遷移到M極,需采用陽離子交換膜;N為陽極,其電極反應(yīng)式為2H2O-4e-O2↑+4H+,硫酸根離子需遷移到該極,所以采用陰離子交換膜。根據(jù)上述分析可知,M為陰極,N為陽極,則M極上電勢低于N極上電勢,A正確;根據(jù)上述分析可知,膜b適合選擇陰離子交換膜,B正確;工作時(shí)陽極區(qū)電極反應(yīng)式為2H2O-4e-O2↑+4H+,所以溶液的pH逐漸減小,C正確;若導(dǎo)線中流過4mole-,則產(chǎn)生4mol氫離子需要2molSO42-4.(2021·上海徐匯區(qū)二模)錐形瓶內(nèi)壁用某溶液潤洗后,放入混合均勻的新制鐵粉和碳粉,塞緊瓶塞,同時(shí)測量錐形瓶內(nèi)壓強(qiáng)的變化,如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是(B)A.0～t1時(shí),鐵可能發(fā)生了析氫腐蝕B.0～t1時(shí),鐵可能發(fā)生了吸氧腐蝕C.t1～t2時(shí),鐵一定發(fā)生了吸氧腐蝕D.用于潤洗錐形瓶的溶液一定顯酸性由題圖可知,0～t1時(shí),壓強(qiáng)逐漸增大,說明錐形瓶中氣體體積增大,鐵可能發(fā)生了析氫腐蝕,A正確;由題圖可知,0～t1時(shí),壓強(qiáng)逐漸增大,說明錐形瓶中氣體體積增大,吸氧腐蝕會(huì)導(dǎo)致錐形瓶中氣體體積減小,與題給信息不符,故0～t1時(shí),鐵不可能發(fā)生吸氧腐蝕,B錯(cuò)誤;t1～t2時(shí),壓強(qiáng)逐漸減小,說明錐形瓶中氣體體積減小,說明鐵發(fā)生了吸氧腐蝕,C正確;由題給信息,0～t1時(shí),壓強(qiáng)逐漸增大,說明錐形瓶中氣體體積增大,鐵可能發(fā)生了析氫腐蝕,也可能是鐵與酸性溶液發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致,D正確。5.(2021·廣東茂名二模)一種將工廠中含H2S廢氣先用NaOH溶液吸收,然后利用吸收液進(jìn)行發(fā)電的裝置示意圖如圖。裝置工作時(shí),下列說法正確的是(D)A.Na+向a極區(qū)移動(dòng)B.a極電勢比b極的高C.a極和b極周圍溶液的pH均增大D.由HS-生成S2O32-的電極反應(yīng)為2HS-+8OH--8e-S2O3如題圖所示,a極上硫元素化合價(jià)升高,發(fā)生氧化反應(yīng),則a極為負(fù)極,Na+向正極移動(dòng),A錯(cuò)誤;a極為負(fù)極,則電勢a極比b極的電勢低,B錯(cuò)誤;a極上發(fā)生的反應(yīng)為2HS-+8OH--8e-S2O32-+5H2O,則a極周圍溶液的pH減小,C錯(cuò)誤;由HS-生成S2O32-的過程為氧化反應(yīng),失去電子,電解質(zhì)溶液中含有OH-,則電極反應(yīng)為2HS-+8OH--8e-S2OD正確。6.(2021·廣東汕頭三模)如圖為某二次電池充電時(shí)的工作原理示意圖,該過程可實(shí)現(xiàn)鹽溶液的淡化。下列說法錯(cuò)誤的是(A)A.放電時(shí),負(fù)極反應(yīng)式為Bi-3e-+H2O+Cl-BiOCl+2H+B.放電時(shí),每生成1molBi消耗1.5molNa3Ti2(PO4)3C.充電時(shí),a極為電源正極D.充電時(shí),電解質(zhì)溶液的pH變小由題圖可知,充電時(shí),Bi電極上,Bi失電子生成BiOCl,該反應(yīng)式為Bi+Cl-+H2O-3e-BiOCl+2H+,選項(xiàng)所給為充電的陽極反應(yīng),A錯(cuò)誤;放電時(shí),Bi為正極,BiOCl得電子發(fā)生還原反應(yīng),每生成1molBi轉(zhuǎn)移3mol電子,而負(fù)極上Na3Ti2(PO4)3轉(zhuǎn)化為NaTi2(PO4)3失去2mol電子,由電子守恒可知每生成1molBi,消耗1.5molNa3Ti2(PO4)3,B正確;由題圖可知,充電時(shí),Bi電極上,Bi失電子生成BiOCl,則Bi為陽極,所以a極為電源正極,C正確;由題圖可知,充電時(shí),陽極反應(yīng)為Bi+Cl-+H2O-3e-BiOCl+2H+,電解時(shí)有H+生成,故電解質(zhì)溶液pH減小,D正確。7.(2021·福建福州模擬)如圖是某種石墨烯電池有關(guān)原理示意圖,上面裝置工作時(shí)的電極反應(yīng)為Li1-xC6+xLi++xe-LiC6,Li[GS/Si]O2-xe-Li1-x[GS/Si]O2+xLi+。下列說法錯(cuò)誤的是(D)A.a與d電極上發(fā)生的反應(yīng)類型相同B.上、下兩個(gè)裝置中的離子交換膜均為陽離子交換膜C.電池放電時(shí),正極反應(yīng)為Li1-x[GS/Si]O2+xLi++xe-Li[GS/Si]O2D.若裝置工作前c與d電極質(zhì)量相等,則轉(zhuǎn)移0.1mol電子后兩個(gè)電極質(zhì)量相差0.7g由裝置圖可推出a為陰極,b為陽極,c為負(fù)極,d為正極,a與d電極上均發(fā)生還原反應(yīng),A正確;從裝置圖中可以看出,為保持溶液呈電中性,離子交換膜允許Li+通過,應(yīng)該使用陽離子交換膜,B正確;d電極為正極,其電極反應(yīng)相當(dāng)于充電時(shí)陽極反應(yīng)的逆過程,根據(jù)題干中信息可知,正極(d電極)反應(yīng)為Li1-x[GS/Si]O2+xLi++xe-Li[GS/Si]O2,C正確;若裝置工作前c與d電極質(zhì)量相等,則根據(jù)電極反應(yīng),轉(zhuǎn)移0.1mol電子時(shí),c極減少0.1molLi+,質(zhì)量減少0.7g,d極增加0.1molLi+,質(zhì)量增大0.7g,兩個(gè)電極質(zhì)量相差1.4g,D錯(cuò)誤。8.(2021·山東濟(jì)南模擬)氮肥廠的廢水中氮元素以NH3·H2O、NH3和NH4+的形式存在,對氨氮廢水無害化處理已成為全球科學(xué)研究熱點(diǎn),下面是電化學(xué)氧化法除氨氮的方法。研究表明,以碳材料為陰極,O2可在陰極生成H2O2,并進(jìn)一步生成氧化性更強(qiáng)的·OH,·OH可以將水中氨氮氧化為N2,陰極區(qū)加入FeA.·OH的電子式為·O··B.·OH去除氨氣的化學(xué)反應(yīng)方程式為6·OH+2NH3N2+6H2OC.O2在陰極生成H2O2的電極反應(yīng)式為O2+2e-+2H+H2O2D.陰極區(qū)加入Fe2+可進(jìn)一步提高氨氮的去除率的原因是生成的Fe3+起催化劑作用·OH的電子式為·O······H,有9個(gè)電子,A正確;·OH可以將水中氨氮氧化為N2,因此·2NH3N2+6H2O,B正確;以碳材料為陰極,O2可在陰極生成H2O2,因此O2在陰極生成H2O2的電極反應(yīng)式為O2+2e-+2H+H2O2,C正確;陰極區(qū)加入Fe2+可進(jìn)一步提高氨氮的去除率的原因是生成的Fe2+起催化劑作用,Fe3+是中間產(chǎn)物,故D錯(cuò)誤。9.(2021·上海金山區(qū)二模)深埋在潮濕土壤中的鐵制管道,在硫酸鹽還原菌(最佳生存環(huán)境為pH7～8)作用下,能被SO4A.管道發(fā)生了吸氧腐蝕B.此類腐蝕會(huì)使土壤的pH增大C.酸性條件,管道不易被腐蝕D.刷富銅油漆可以延緩管道腐蝕由題意可知,原電池的正極發(fā)生還原反應(yīng),由題圖示可知發(fā)生的電極反應(yīng)為SO42-+5H2O+8e-HS-+9OH-,故不是發(fā)生吸氧腐蝕,A錯(cuò)誤;由題圖示可知正極發(fā)生的電極反應(yīng)為SO42-+5H2O+8e-HS-+9OH-10.(2021·黑龍江哈爾濱二模)一種電化學(xué)“大氣固碳”電池工作原理如圖所示。該電池充電時(shí),通過催化劑的選擇性控制,只有Li2CO3發(fā)生氧化,釋放出CO2和O2。下列說法正確的是(D)A.該電池放電時(shí)的正極反應(yīng)為2Li-2e-+CO32-Li2B.圖中Li+的移動(dòng)方向是充電時(shí)的移動(dòng)方向C.充電時(shí)陽極發(fā)生的反應(yīng)為C+2Li2CO3-4e-3CO2↑+4Li+D.該電池每放、充4mol電子一次,理論上能固定1molCO2據(jù)題圖中信息得到放電時(shí)Li為負(fù)極,電極B為正極,因此該電池放電時(shí)的正極反應(yīng)為3CO2+4e-+4Li+2Li2CO3+C,A錯(cuò)誤;Li為負(fù)極,電極B為正極,因此題圖中Li+的移動(dòng)方向是放電時(shí)的移動(dòng)方向,B錯(cuò)誤;根據(jù)信息,電池充電時(shí),通過催化劑的選擇性控制,只有Li2CO3發(fā)生氧化,釋放出CO2和O2,因此充電時(shí)的陽極發(fā)生的反應(yīng)為2Li2CO3-4e-2CO2↑+4Li++O2↑,C錯(cuò)誤;根據(jù)放電時(shí),正極電極反應(yīng)式為3CO2+4e-+4Li+2Li2CO3+C,充電時(shí),陽極反應(yīng)式為2Li2CO3-4e-2CO2↑+4Li++O2↑,因此該電池每放、充4mol電子一次,理論上能固定1molCO2,D正確。11.(2021·四川成都三模)科學(xué)家研發(fā)出一種新系統(tǒng),通過“溶解”水中的二氧化碳,以觸發(fā)電化學(xué)反應(yīng),該裝置可有效減少碳的排放,其工作原理如圖所示。下列有關(guān)說法中不正確的是(B)A.系統(tǒng)工作時(shí),a極為電源負(fù)極,電子從a極流出B.系統(tǒng)工作時(shí),將電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能C.系統(tǒng)工作時(shí),b極區(qū)可能會(huì)析出固體D.系統(tǒng)工作時(shí),b極區(qū)的電極反應(yīng)式為2CO2+2H2O+2e-2HCO3-+H金屬Na為活潑金屬,易失電子,所以a電極為負(fù)極,b電極為正極。該電池工作時(shí),鈉極(a極)為電源負(fù)極,電子從a極流