易錯類型U化學(xué)能與電能

易錯點1不理解原電池和電解池的形成條件

易錯點2不會判斷原電池的正、負(fù)極

易錯點3不會正確書寫原電池的電極反應(yīng)式

易錯點4電解時電極產(chǎn)物的判斷

易錯點5電解池中電解質(zhì)溶液的情況分析

易錯點6電解精煉銅過程中的除雜

易錯點7析氫腐蝕和吸氧腐蝕的區(qū)別與判斷

易錯點8有關(guān)電化學(xué)的計算

易錯點9離子交換膜的類型和應(yīng)用

易錯點1不理解原電池和電解池的形成條件

【分析】

1.原電池的概念及構(gòu)成條件

(1)概念和反應(yīng)本質(zhì)：原電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，其本質(zhì)是能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)

(2)原電池的形成條件

①能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)

②兩個金屬活動性不同的電極(燃料電池的兩個電極可以相同)

③形成閉合回路，需滿足三個條件：

a.存在電解質(zhì)；b.兩電極直接或間接接觸；c.兩電極插入電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)中

2.電解池的構(gòu)成

(1)與電源相連的兩個電極：與電源正極相連的電極是陽極，在陽極上發(fā)生氧化反應(yīng)；與電源負(fù)極相連的電

極是陰極，在陰極上發(fā)生還原反應(yīng)

(2)電解質(zhì)溶液(或熔融的電解質(zhì))

(3)形成閉合回路

易錯點2不會判斷原電池的正、負(fù)極

【分析】

判斷原電池正、負(fù)極的5種方法

(1)根據(jù)電極反應(yīng)或總反應(yīng)方程式來判斷

作還原劑、失電子、化合價升高、發(fā)生氧化反應(yīng)的電極是負(fù)極

作氧化劑、得電子、化合價降低、發(fā)生還原反應(yīng)的電極是正極

(2)根據(jù)外電路中電子流向或電流方向來判斷

電子流出或電流流入的一極負(fù)極；電子流入或電流流出的一極正極

(3)根據(jù)內(nèi)電路(電解質(zhì)溶液中)中離子的遷移方向來判斷

陽離子向正極移動:陰離子向負(fù)極移動

(4)根據(jù)原電池的兩電極材料來判斷

兩種金屬(或金屬與非金屬)組成的電極，若它們都與(或都不與)電解質(zhì)溶液單獨能反應(yīng)，則較活潑的金屬

作負(fù)極；若只有一種電極與電解質(zhì)溶液能反應(yīng)，則能反應(yīng)的電極作負(fù)極

(5)根據(jù)電極現(xiàn)象來判斷

工作后，電極質(zhì)量減少，說明該電極金屬溶解，失去電子變成金屬離子，該電極為負(fù)極；電極質(zhì)量增加

或不變，說明溶液中的陽離子在該電極放電生成金屬單質(zhì)或溶液中的陽離子得電子，該電極為正極

易錯點3不會正確書寫原電池的電極反應(yīng)式

【分析】

1.電極反應(yīng)遵循的三個守恒

觀察鉛蓄電池的正、負(fù)極電極反應(yīng)

負(fù)極反應(yīng)Pb(s)+SOF(aq)—2e=PbSC)4⑸

+-

正極反應(yīng)PbCh⑸+4H(aq)+SOF(aq)+2e=PbSO4(s)+2H2O(1)

百夕中

總反應(yīng)Pb(s)+PbCh⑸+2HSO(aq)^=i2PbSO4(s)+2HO(1)

24充電2

規(guī)律任何一個電極反應(yīng)等號左、右兩邊一定遵循：得失電子守恒、電荷守恒、原子守恒

⑴得失電子守恒

①失電子F＞電荷數(shù)為+加;得電子+呀＞電荷數(shù)為一〃

②元素的化合價每升高一價，則元素的原子就會失去一個電子

③元素的化合價每降低一價，則元素的原子就會得到一個電子

(2)電荷守恒：電極反應(yīng)左、右兩邊的正電荷和負(fù)電荷數(shù)相等

(3)原子守恒(質(zhì)量守恒)：電極反應(yīng)左、右兩邊同種原子的原子個數(shù)一定相等

2、電極反應(yīng)的書寫方法

(1)拆分法：針對比較簡單的原電池可以采取拆分法，先確定原電池的正、負(fù)極，列出正、負(fù)極上反應(yīng)的物

質(zhì)，并標(biāo)出相同數(shù)目電子的得失

a.寫出原電池的總反應(yīng)，如2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+

b.把總反應(yīng)按氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)拆分為兩個半反應(yīng)，注明正、負(fù)極，并依據(jù)質(zhì)量守恒、電荷守恒及電子

得失守恒配平兩個半反應(yīng)：

正極：2Fe3++2e-^=2Fe2+

負(fù)極：Cu—2e-^=Cu2+

【微點撥】注意負(fù)極反應(yīng)生成的陽離子與電解質(zhì)溶液中的陰離子是否共存。若不共存，則電解質(zhì)溶液中的

陰離子應(yīng)寫入負(fù)極反應(yīng)式中

(2)加減法：正、負(fù)極反應(yīng)相加得到電池反應(yīng)的離子方程式。反之，若能寫出已知電池的總反應(yīng)的離子方程

式，可以減去較易寫出的電極反應(yīng)式，從而得到較難寫出的電極反應(yīng)式

復(fù)雜電極反應(yīng)式一總反應(yīng)式一簡單的電極反應(yīng)式

a.寫出總反應(yīng)，如Li+LiMn2O4=Li2Mn2C)4

b.寫出其中容易寫出的一個半反應(yīng)(正極或負(fù)極)，如

負(fù)極：Li—e-^=Li+

c.利用總反應(yīng)式與上述的一極反應(yīng)式相減，即得另一個電極的反應(yīng)式，即

正極：LiMn2C)4+Li++e-^=Li2Mn2C)4

(3)“三步法”書寫電極反應(yīng)——按順序書寫：以“甲醇——氧氣——KOH溶液”為例

以“甲醇——氧氣—KOH溶液”為例

失電子F＞電荷數(shù)為十處得電子＞電荷數(shù)為一〃

負(fù)極的甲醇在堿性環(huán)境中變成CO32-失去6個電子，寫成一6e,正極的。2到底是變

第一步：得失

成了OIF還是壓0,一定是得到4個電子，寫成+4e,此步稱之為得、失電子守恒

電子守恒

2

負(fù)極反應(yīng)：CH3OH-6e~—CO3";

正極反應(yīng)：Ch+4e—；

此時負(fù)極反應(yīng)左邊的電荷數(shù)為+6,右邊的電荷數(shù)為一2,電荷顯然不守恒，為了使左、

第二步：電荷右兩邊電荷守恒必需在左邊配8個OH~；正極反應(yīng)的左邊電荷數(shù)為一4,右邊的電荷

守恒數(shù)為0,為了使左、右兩邊電荷守恒必需在右邊配4個OH」,此步稱之為電荷守恒

2"

負(fù)極反應(yīng)：CH3OH—6e-+8OH-—CO3;

正極反應(yīng)：Ch+4e—40H；

觀察負(fù)極反應(yīng)左、右兩邊的原子個數(shù)，C守恒，H、O不守恒，需在右邊一配6個H2。;

第三步：原子而正極反應(yīng)H、0不守恒，需在左邊配2個壓0,此步稱之為原子守恒

2

守恒負(fù)極反應(yīng)：CHsOH—6e+80H+6H2O=CO3;

正極反應(yīng)：O2+4e-+2H2O=4OH"；

【微點撥】

①該法書寫電極是各寫各的電極，因此正負(fù)極電子數(shù)可能不相等，所以最后再用最小公倍數(shù)寫出總方程式

②若為酸性介質(zhì)，先補H+,另一邊補H2O;若為堿性介質(zhì)，先補0H一,另一邊補HzO

③有機物中化合價處理方法：“氧一2,氫+1,最后算碳化合價”，并且要注意溶液環(huán)境與產(chǎn)物之間的反應(yīng)，

堿性環(huán)境下，C元素最終產(chǎn)物應(yīng)為CO32-

④水溶液中不能出現(xiàn)。2-；堿性溶液反應(yīng)物、生成物中均無H+；酸性溶液反應(yīng)物、生成物中均無OIT,中

性溶液反應(yīng)物中無H+和OJT

易錯點4電解時電極產(chǎn)物的判斷

【分析】

1.電解時電極產(chǎn)物的判斷

①陽極產(chǎn)物的判斷：陽極吸引的是陰離子，比較陰離子還原性的大小

首先看電極材料，是惰性電極還是活性電極，若陽極材料為活性電極（Fe、Cu）等金屬，則陽極反應(yīng)為電極材

料失去電子，電極被溶解變成離子而進(jìn)入溶液，溶液中的陰離子不能失電子；若陽極材料為惰性電極（Pt、

石墨），則根據(jù)陰離子的放電順序來判斷：

陽極（陰離子放電順序）：金屬（Au、Pt除外）電極〉S2-KO32->廠>Br->含氧酸根離子

②陰極產(chǎn)物的判斷：陰極吸引的是陽離子，比較陽離子氧化性的大小

直接根據(jù)陽離子的放電順序進(jìn)行判斷陽離子放電順序

Ag+>Hg24>Fe3+>Cu2+>H+（指酸電離的）>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2>H+（指水電離的）〉A(chǔ)l3AMgZANa+ACaZAK?

2.陰、陽極放電后的產(chǎn)物

反應(yīng)物陰極金屬陽離子（H+）陽極活性金屬電極S2"rBr-crOH-

金屬離子

產(chǎn)物金屬32）SI2Br2ChO2、H2O

易錯點5電解池中電解質(zhì)溶液的情況分析

【分析】

惰性電極電解電解質(zhì)溶液的情況分析

(1)電解溶質(zhì)

電解質(zhì)濃電解質(zhì)溶

電解質(zhì)類型電極反應(yīng)式及總反應(yīng)式PH

度變化液復(fù)原

陽極2Cr-2e-=Cl2T

不活潑金屬無氧酸通入HC1

2+-

陰極Cu+2e=Cu減小增大

鹽，如CuCb氣體

總反應(yīng)式CuCh^^Cu+Cht

陽極

2Cr-2e"=Cl2T

加入CuCh

+

無氧酸，如HC1陰極2H+2e-^=H2T減小增大

固體

總反應(yīng)式由解

2HCl-^-H2T+C12T

(2)電解溶質(zhì)和溶劑水，生成Hz和堿

電解質(zhì)電解質(zhì)濃電解質(zhì)溶

電極反應(yīng)式及總反應(yīng)式PH

(水溶液)度變化液復(fù)原

陽極

活潑金屬的2Cr-2e=Cl2T

生成新通入HC1

無氧酸鹽(如陰極2H20+2——H2T+201T增大

電解質(zhì)氣體

NaCl)總反應(yīng)式由解

2Cr+2H2O=^i=C12T+H2t+2OH"

(3)電解溶質(zhì)和溶劑水，生成H2和堿

電解質(zhì)電解質(zhì)濃電解質(zhì)溶

電極反應(yīng)式及總反應(yīng)式PH

(水溶液)度變化液復(fù)原

+

不活潑金屬陽極2H2。-41=02?+4H

生成新力口CuO

2+-

的含氧酸鹽陰極2Cu+4e=2Cu減小

電解質(zhì)或CuCO

由解3

(如CuSO4)總反應(yīng)式2CU2++2H2O-^^2CU+O2T+4H+

(4)電解溶劑水

電解質(zhì)濃電解質(zhì)溶

電解質(zhì)類型電極反應(yīng)式及總反應(yīng)式PH

度變化液復(fù)原

陽極2H2。-41=。27+4H+

含氧酸，如H2s04陰極4H++4/=2H2T增大減小加水

總反應(yīng)式由解

2H2O-^-2H2t+O2T

-

陽極4OH--4e=O2t+2H2O

可溶性強堿，如

陰極4H2O+4e-=2H2T+4OH-增大增大加水

NaOH

總反應(yīng)式申解

2H2O-^-2H2t+O2T

+

活潑金屬含氧酸陽極2H2O-4e-=02?+4H

陰極

鹽，如KNCh、4H2O+4e-=2H2T+40H"增大不變加水

Na2s。4總反應(yīng)式2H2O里鯉2H2T+O2T

易錯點6電解精煉銅過程中的除雜

【分析】

電解精煉粗銅時，通常把純銅作陰極，把粗通板（含Zn、Fe、Ni、Ag、Au等）作陽極，用

原理CuSCU溶液作電解質(zhì)溶液，當(dāng)通以直流電時，作為陽極的粗銅逐漸溶解，在陰極上析出純

銅，這樣可得符合電氣工業(yè)要求的純度達(dá)99.95%?99.98%的銅

陽極（粗銅）Zn—2e-^=Zn2+Fe-2e^^=Fe2+^Ni—2e-^=Ni2+,Cu-2e-^=Cu2+

電極反應(yīng)

陰極（純銅）Cu2++2e=Cu

在精煉池的陽極，含雜質(zhì)的銅不斷溶解，比銅更活潑的Zn、Fe、Ni等也會失去電子，但

Ag、Au等金屬雜質(zhì)由于失去電子能力比Cu弱，難以在陽極溶解，它們會以單質(zhì)的形式沉

積在精煉池底，形成“陽極泥"陽極泥''經(jīng)分離后可以得到Ag、Au等貴重金屬。在陰極,

如何實現(xiàn)

由于溶液中的Zn2+、Fe2+,Ni2+、H+等離子得到電子的能力均比C1+弱，且物質(zhì)的量濃度均

除雜？

比C1+小，所以只有CW+在陰極獲得電子而析出Cu,這樣，在陰極就得到了純銅。長時間

電解后，電解質(zhì)溶液的Cu2+濃度中有所減小，且引入了Zn2+、Fe2\Ni?+等雜質(zhì)，需定時除

去雜質(zhì)

特點銅的電解精煉時，電解質(zhì)溶液中的CU2+濃度中有所減小；陽極減少的質(zhì)量和陰極增加的質(zhì)

量不相等；陽極關(guān)電子總數(shù)和陰極得電子總數(shù)相等

電解精煉中，比需要精煉的金屬活潑的雜質(zhì)溶解，而不比需要精煉的金屬活潑的雜質(zhì)會沉

微點撥

積(如：精煉鍥時Cu也會沉積)

易錯點7析氫腐蝕和吸氧腐蝕的區(qū)別與判斷

【分析】

類型析氫腐蝕(腐蝕過程中不斷有氫氣放出)吸氧腐蝕(反應(yīng)過程吸收氧氣)

條件水膜酸性較強(pHS4.3)水膜酸性很弱或呈中性

電極材料負(fù)極(Fe)Fe—2e-=Fe2+Fe—2e=Fe2+

及反應(yīng)+--

正極(碳)2H+2e=H2tO2+2H2O+4e=40H"

總反應(yīng)式+2+

Fe+2H=Fe+H2T2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2

聯(lián)系吸氧腐蝕更普遍

吸氧腐蝕總反應(yīng)式：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2,4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3,Fe(OH)3脫去一

部分水就生成Fe2O3-xH2O(鐵銹主要成分)

根據(jù)介質(zhì)判斷析氫腐蝕和吸氧腐蝕：若電解質(zhì)酸性較強，如：NH4cl溶液、稀H2s。4等，則發(fā)生析氫腐

蝕，相當(dāng)于金屬與酸構(gòu)成原電池；若電解質(zhì)為弱酸、中性、弱堿，則發(fā)生吸氧腐蝕，相當(dāng)于金屬、氧氣

構(gòu)成燃料電池

兩種腐蝕正極的現(xiàn)象不同：析氫腐蝕正極產(chǎn)生H2,氣體壓強變大，pH增大；吸氧腐蝕正極吸收。2,氣

體壓強變小，pH增大

易錯點8有關(guān)電化學(xué)的計算

【分析】

1.計算類型

電解的相關(guān)計算包括兩極產(chǎn)物的定量計算(如質(zhì)量、氣體的體積、某元素的化合價、溶液的pH及物質(zhì)的量

濃度等)

2.電解計算的依據(jù)

(1)陽極失去的電子數(shù)=陰極得到的電子數(shù)

(2)串聯(lián)電路中通過各電解池的電子總數(shù)相等

(3)電源輸出的電子總數(shù)和電解池中轉(zhuǎn)移的電子總數(shù)相等

3.電解計算的方法

(1)根據(jù)電子守恒法計算：用于串聯(lián)電路、陰陽兩極產(chǎn)物、正負(fù)兩極產(chǎn)物、相同電量等類型的計算，其依據(jù)

是電路上轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等

(2)根據(jù)總反應(yīng)式計算：先寫出電極反應(yīng)式，再寫出總反應(yīng)式，最后根據(jù)總反應(yīng)式列比例式計算

(3)根據(jù)關(guān)系式計算：根據(jù)得失電子守恒的關(guān)系建立已知量與未知量之間的橋梁，建立計算所需的關(guān)系式

4

4e2C12(Br2A12)?O2?2拓~2Cu?4Ag.....-M

'-----------V-----------''---------------V---------------'

以通過4moi■為橋梁可構(gòu)建如下關(guān)系式：陽極產(chǎn)物陰極產(chǎn)物

(式中M為金屬，"為其離子的化合價數(shù)值)

易錯點9離子交換膜的類型和應(yīng)用

【分析】

1.離子交換膜的類型

(1)陽離子交換膜一-只允許陽離子和水分子通過，阻止陰離子和氣體通過

鋅銅原電池以鋅銅原電池為例，中間用陽離子交換膜隔開

----6/T\----

a口[廠/①負(fù)極反應(yīng)式：Zn—2e-=Zn2'

LCur

——：②正極反應(yīng)式：Cu2+2eCu

T----J—r~i—

―<③Z/+通過陽離子交換膜進(jìn)入正極區(qū)

1

1,陽離子1mol-L-

1mol-L1-西

7cc/、交換膜CuSO4(aq)④陽離子一?透過陽離子交換膜—原電池正極(或電解池的陰極)

ZnSO4(aq)

(2)陰離子交換膜一只允許陰離子和水分子通過，阻止陽離子和氣體通過

以Pt為電極電解淀粉-KI溶液，中間用陰離子交換膜隔開

_________||_________

①陰極反應(yīng)式：2H2。+2-=H2f+2OH-

②陽極反應(yīng)式：21—2e=h

Pt^I—/Pt

——------陽亶工自日犯左斗魴門口一物白口加匕口羽電場。山.入二八口—，口

回歡K飲廣王比yUtl修網(wǎng)叩R以_與R1?？诨飶V切反必：，22十4-0UHT1C0341-314十-25口-2C。

三■在二事三交換膜

④陰離子一A透過陰離子交換膜f電解池陽極(或原電池的負(fù)極)

(3)質(zhì)子交換膜一只允許H+和水分子通過

AB在微生物作用下電解有機廢水(含CH3co0H),可獲得清潔能源H2

co2一。電源。-H2

r①陰極反應(yīng)式：2H++21-H2T

---------—----

+

惰②陽極反應(yīng)式：CH3co0H—8/+2H2O==2CO2T+8H

性

電③陽極產(chǎn)生的H+通過質(zhì)子交換膜移向陰極

*

④H十一?透過質(zhì)子交換膜一A原電池正極（或電解池的陰極）

2.離子交換膜類型的判斷——根據(jù)電解質(zhì)溶液呈電中性的原則，判斷膜的類型

方法與（1）首先寫出陰、陽兩極上的電極反應(yīng)，依據(jù)電極反應(yīng)式確定該電極附近哪種離子剩余

技巧（2）根據(jù)溶液呈電中性，判斷出離子移動的方向，從而確定離子交換膜的類型

(

甘|H2

實例分析：rNCH2滴

淡鹽水一不zj=*NaOH溶液

-一

電解飽和萍二二:

二一G17二二二口ti二二二

食鹽水精制飽和？降2。（含少量NaOH）

NaCl溶液父換膜

電解飽和食鹽水時，陰極反應(yīng)式為2H2O+2e--H2T+2OH,則陰極區(qū)域破壞水的電離平

分析

衡，OH一有剩余，陽極區(qū)域的Na+穿過離子交換膜進(jìn)入陰極室，與OH一結(jié)合生成NaOH,

方法

故電解食鹽水中的離子交換膜是陽離子交換膜

1.（2022?廣東卷）以熔融鹽為電解液，以含Cu、Mg和Si等的鋁合金廢料為陽極進(jìn)行電解，實現(xiàn)A1的再生。

該過程中

A.陰極發(fā)生的反應(yīng)為Mg-2e-=Mg2+B.陰極上A1被氧化

C.在電解槽底部產(chǎn)生含Cu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(yīng)，陰極發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，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(jìn)行電解，通過控制一定的條件，從而可使陽

極區(qū)Mg和A1發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，分別生成Mg2+和AF+,Cu和Si不參與反應(yīng)，陰極區(qū)AF+得電子生

成A1單質(zhì)，從而實現(xiàn)A1的再生，據(jù)此分析解答。

A.陰極應(yīng)該發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，實際上Mg在陽極失電子生成Mg2+,A錯誤；

B.Al在陽極上被氧化生成AF+,B錯誤；

C.陽極材料中Cu和Si不參與氧化反應(yīng)，在電解槽底部可形成陽極泥，C正確；

D.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；

故選c。

2.(2023?北京海淀?統(tǒng)考二模)甲、乙同學(xué)分別用如圖所示裝置驗證鐵的電化學(xué)防腐原理，相同時間后繼續(xù)

進(jìn)行實驗。

實驗①：甲同學(xué)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(lán)色沉淀，II中無沉淀。

實驗②：乙同學(xué)分別取I、II中Fe電極附近溶液，滴加K3［Fe(CN)6］溶液，I、II中均無沉淀。

Oia廠

Zn-^---Fe石墨--Fe

經(jīng)酸化的3%NaCl溶液

In

下列說法正確的是

A.I是犧牲陽極保護(hù)法，正極反應(yīng)式為。2+4片+2H2。=4011-

B.II為外加電流陰極保護(hù)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II

D.由實驗可知，兩種保護(hù)法均能保護(hù)Fe,且II保護(hù)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(fù)極，屬于犧牲陽極的陰極保護(hù)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(yīng)為：2H++2e=H2f,A錯誤；

B.外加電流陰極保護(hù)法中要保護(hù)的電極應(yīng)與外接電源的負(fù)極相連，即Fe電極與外接電源的負(fù)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(yīng)生成Fe2+,與K31Fe(CN)6］在I、

n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(hù)法均能保護(hù)Fe,且電解法保護(hù)的更好，即II保護(hù)得更好，D正

確；

故答案為：D。

3.(2022?廣東?模擬預(yù)測)習(xí)近平總書記提出我國要在2030年實現(xiàn)“碳達(dá)峰”，2060年前實現(xiàn)“碳中和"。某

科研小組用電化學(xué)方法將CO2轉(zhuǎn)化為CO實現(xiàn)再利用，轉(zhuǎn)化的基本原理如圖所示。下列說法不正確的是

A.該裝置能將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能

B.M上的電極反應(yīng)方程式為2H2O-4e=O2T+4H+

C.工作一段時間后，N電極室中的溶液pH增大

D.當(dāng)轉(zhuǎn)化2moic02時，外電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為2NA

【答案】D

【解析】A.由圖可知，該裝置為原電池，能將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，A正確；

B.M為電池的負(fù)極，在紫外光的作用下，水失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成02,電極反應(yīng)方程式為

+

2H2O-4e=O2T+4H,B正確；

C.N為電池正極，電極反應(yīng)式為CO2+2H++2e=CO+H2O,當(dāng)外電路轉(zhuǎn)移4moi電子時，有4moiH+從左室穿

過交換膜到達(dá)右室，然后被CO2消耗，但溶液中水的量增加，因此N電極室的溶液pH增大，C正確；

D.電極反應(yīng)式為CO2+2H++2e=CO+H2O,當(dāng)轉(zhuǎn)化2moic02時，外電路轉(zhuǎn)移4moi電子，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為

4NA,D錯誤；

答案選D。

4.（2022?安徽黃山?二模）羥基自由基（QH）是自然界中氧化性僅次于氟的氧化劑。我國科學(xué)家設(shè)計了一種能

將苯酚氧化為C02和H2O的原電池-電解池組合裝置（如下圖所示），該裝置能實現(xiàn)發(fā)電、環(huán)保二位一體。下

列說法錯誤的是

H

/

-MN

Cr20?微

生

物

c63

NaCl溶液

co,，

Cr(0H)3一

Na2SO4高濃度含

溶液苯酚廢水

i室ii室in室

A.b極為負(fù)極，d極為陽極

B.b電極區(qū)每產(chǎn)生3molCO2，c電極區(qū)溶液質(zhì)量減輕14g

+

C.d電極的電極反應(yīng)式：H2O-e-=-OH+H

D.工作時，如果H室中Na+、Cl-數(shù)目都減小，則M為陽離子交換膜

【答案】B

【解析】苯酚氧化為C02和H2O的原電池中C6H60-CO7+H2O,發(fā)生了氧化反應(yīng)，作負(fù)極，c為陰極:

508）3發(fā)生了還原反應(yīng)，作正極，d為陽極。以此分析解答。

A.根據(jù)上述分析可知：b極為負(fù)極，d極為陽極，故A正確；

B.根據(jù)上述分析可知:C6H6。f6co2-4mole-,c極區(qū)2H+-H2T-2mole-。所以b電極區(qū)每產(chǎn)生3moicO2,

c電極產(chǎn)生ImolHz,d極質(zhì)子通過質(zhì)子交換膜進(jìn)入c極區(qū)，溶液質(zhì)量不會減輕14g,故B錯誤；

+

C.根據(jù)上述分析可知：d為陽極，其電極的電極反應(yīng)式：H20-e=0H+H,故C正確；

D.根據(jù)上述分析可知：a為正極，其電極的電極反應(yīng)式：7H2。+?！?。；一+6'=2（＞（。打）3+80出，陰離子濃度

增大，Na+透過M膜進(jìn)入a極區(qū)，所以M為陽離子交換膜，故D正確；

故答案：Bo

5.（2023?全國乙卷）室溫鈉-硫電池被認(rèn)為是一種成本低、比能量高的能源存儲系統(tǒng)。一種室溫鈉-硫電池

的結(jié)構(gòu)如圖所示。將鈉箔置于聚苯并咪嗖膜上作為一個電極，表面噴涂有硫黃粉末的炭化纖維素紙作為另

一電極。工作時，在硫電極發(fā)生反應(yīng)：yS8+e-^1s^,gsj+e-TS.，2Na++；S.+2（1-；九--Na2sx

鈉電極

電解質(zhì)

下列敘述錯誤的是

A.充電時Na+從鈉電極向硫電極遷移

B.放電時外電路電子流動的方向是a—b

V

C.放電時正極反應(yīng)為：2Na++gS8+2e--Na2sx

8

D.炭化纖維素紙的作用是增強硫電極導(dǎo)電性能

【答案】A

【分析】由題意可知放電時硫電極得電子，硫電極為原電池正極，鈉電極為原電池負(fù)極。

【解析】A.充電時為電解池裝置，陽離子移向陰極，即鈉電極，故充電時，Na+由硫電極遷移至鈉電極，

A錯誤；

B.放電時Na在a電極失去電子，失去的電子經(jīng)外電路流向b電極，硫黃粉在b電極上得電子與a電極釋

放出的Na+結(jié)合得到NazSx,電子在外電路的流向為a—b,B正確；

Y

C.由題給的的一系列方程式相加可以得到放電時正極的反應(yīng)式為2Na++3S8+2e--Na2Sx,C正確；

8

D.炭化纖維素紙中含有大量的炭，炭具有良好的導(dǎo)電性，可以增強硫電極的導(dǎo)電性能，D正確;

故答案選Ao

6.（2023?山東淄博?校聯(lián)考二模）微生物燃料電池碳氮聯(lián)合去除的氮轉(zhuǎn)化系統(tǒng)原理如圖所示。下列說法錯誤

的是

B.離子交換膜是質(zhì)子交換膜

C.a、b兩極生成CO?和N?的物質(zhì)的量之比為5：4

D.好氧微生物反應(yīng)器中反應(yīng)的離子方程式為NH：+2C>2=NO]+H2O+2H+

【答案】C

【解析】從圖分析，a電極上為乙酸根離子生成二氧化碳，失去電子，為負(fù)極反應(yīng)，b為正極。據(jù)此解答。

A.a為負(fù)極，b為正極，正極電極比負(fù)極高，A正確；

B.a的電極反應(yīng)為CH3coey-8eT2H2O=2CO2T+7H\b的電極反應(yīng)為2NO；+10e-+12H+=N2T+6H,氫

離子向正極移動，故使用質(zhì)子交換膜膜，B正確；

C.根據(jù)ab電極反應(yīng)分析，電子守恒，則二氧化碳和氮氣的物質(zhì)的量比為10:4=5:2,C錯誤；

D.從圖分析，鏤根離子和氧氣進(jìn)去反應(yīng)生成硝酸根離子，故反應(yīng)的離子方程式為：

NH：+2C）2=叫+凡0+211+,D正確；

故選c。

7.（2023?新課標(biāo)卷）一種以V2O5和Zn為電極、Zn（CF3so水溶液為電解質(zhì)的電池，其示意圖如下所示。

放電時，Zn?+可插入V2O5層間形成ZnxV/YnH?。。下列說法錯誤的是

V2O5"ZnxV2O5?H2O

Zn電極V2O5電極

Zn(CF3so3)2水溶液

A.放電時YO5為正極

B.放電時Zn?+由負(fù)極向正極遷移

C.充電總反應(yīng)：xZn+V2O5+nH2O=ZnxV2O5-nH2O

2+

D.充電陽極反應(yīng)：ZnxV2O5-nH2O-2xe-=xZn+V2O5+nH2O

【答案】C

【分析】由題中信息可知，該電池中Zn為負(fù)極、乂。5為正極，電池的總反應(yīng)為

xZn+V2O5+nH2O=ZnxV2O5nH2O。

【解析】A.由題信息可知，放電時，Zi?+可插入吊。5層間形成ZnxV/VnH?。，乂。5發(fā)生了還原反應(yīng)，

則放電時乂。5為正極，A說法正確；

B.Zn為負(fù)極，放電時Zn失去電子變?yōu)閆i?+，陽離子向正極遷移，則放電時Zi?+由負(fù)極向正極遷移，B說

法正確；

C.電池在放電時的總反應(yīng)為xZn+VzOs+nHzOZnxYCVnH?。，則其在充電時的總反應(yīng)為

ZnxV2O5.nH2Ox=Zn+V2O5+nH2O,C說法不正確；

D.充電陽極上Zn/VzC^nH2。被氧化為丫2。5,則陽極的電極反應(yīng)為

-2+

ZnxV2O5-nH2O-2xe=xZn+V2O5+nH2O,D說法正確；

綜上所述，本題選C。

8.（2023?山東濟寧?統(tǒng)考二模）某AgNOs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(dāng)正負(fù)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(dāng)電路中轉(zhuǎn)移O.lmol電子時，乙室溶液質(zhì)量減少17g

B.K與N連接時，甲室的電極反應(yīng)式為Ag-e-=Ag+

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，NO］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(yīng)，總反應(yīng)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(jìn)入左側(cè)，一段時間后，兩池中AgNOs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(yīng)，左側(cè)甲

室內(nèi)Ag電極為正極，則右側(cè)乙室Ag電極為負(fù)極，硝酸根向負(fù)極移動進(jìn)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)Ag++e'Ag、硝酸根遷出，當(dāng)轉(zhuǎn)移Imol電子時，乙室

溶液質(zhì)量減少(108+62)g=170g,則當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移O.lmol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(yīng)式為Ag++e'Ag,B不正確；

C.若換成陽離子交換膜，若有Imol電子轉(zhuǎn)移，陽極ImolAg溶解、陰極析出ImolAg,lmolAg+透過陽離

子交換膜進(jìn)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(yīng)該選擇陰離子交換膜電池，C正確；

D.據(jù)分析，K分別與M、N連接時，NO；在電解質(zhì)溶液中的移動方向相反，D正確；

答案選B。

9.(2022?陜西西安?二模)據(jù)文獻(xiàn)報道，一種新型的微生物脫鹽電池的裝置如圖所示，關(guān)于該電池裝置說法

正確的是

A.Y為陰離子選擇性交換膜

B.左室溶液堿性增強

+

C.負(fù)極反應(yīng)是CH3COO-+2H2O-8e-=2CO2f+7H

D.轉(zhuǎn)移2moi電子，海水脫去氯化鈉的質(zhì)量是58.5g

【答案】C

【解析】A.原電池中陽離子移向正極、陰離子移向負(fù)極，從而達(dá)到脫鹽的目的，因此Y為陽離子交換膜,

X為陰離子交換膜，A錯誤；

B.由圖示可知，左室為負(fù)極，負(fù)極CH3coeT失電子生成二氧化碳，負(fù)極反應(yīng)式為：

CH3coO-+2H2O-8e-=2CO2T+7H+,生成了氫離子，溶液堿性減弱，B錯誤；

C.由圖示可知，負(fù)極CH3co0-失電子生成二氧化碳，負(fù)極反應(yīng)式為：CH3coO-+2H2O-8e-=2CO2T+7H+,C

正確；

D.轉(zhuǎn)移電子數(shù)目與鈉離子、氯離子所帶電荷數(shù)相同，因此轉(zhuǎn)移2moi電子，各有2moi鈉離子和2moi氯離

子分別透過半透膜，可除去氯化鈉2mol,質(zhì)量為2moix58.5g/mol=l17g,D錯誤；

答案選C。

10.（2023?湖北卷）我國科學(xué)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Cl?生成且KOH溶液的濃度不變，電解生成氫氣的速率為xmolh-。下列說法錯誤的是

離子交換膜

透汽不透液態(tài)水

的PTFE膜

30%KOH溶液

海水

A.b電極反應(yīng)式為2H2。+2e-=H2T+20H

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2xmol-hT

【答案】D

【分析】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(fù)極相連，為電解池的陰極，陰極反應(yīng)為2H2O+2e-=H2f+2OH-,陽極反應(yīng)為4OH--4e=C）2T+2H2O,電

通電

池總反應(yīng)為2H2。=2H2T+O2T，據(jù)此解答。

【解析】A.b電極反應(yīng)式為b電極為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為2H2O+2e-=H2f+2OH-,故A正確;

B.該裝置工作時陽極無CL生成且KOH濃度不變，陽極發(fā)生的電極反應(yīng)為4OH--4e-=O2f+2H2。，為保持

OH-離子濃度不變，則陰極產(chǎn)生的0H-離子要通過離子交換膜進(jìn)入陽極室，即離子交換膜應(yīng)為陰離子交換摸,

故B正確；

C.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；

D.由電解總反應(yīng)可知，每生成ImolHz要消耗ImolIhO,生成H2的速率為xmoLhT,則補水的速率也應(yīng)是

xmol-,故D錯誤；

答案選D。

11.(2023?廣東?統(tǒng)考二模)利用[Fe(CN)6:/[Fe(CN)6丁介質(zhì)耦合微生物電化學(xué)系統(tǒng)與電催化還原CO?系

統(tǒng)，既能凈化廢水，又能CO2向高附加值產(chǎn)物轉(zhuǎn)化，其工作原理示意圖如圖a和圖b所示，下列說法錯誤

A.圖a裝置和圖b裝置中的H+都是從左向右移動

B.圖a裝置中甲電極的反應(yīng)式為：CH3COO--8e-+7OH-=2CO2T+5H2O

C.圖b裝置中丙電極的電勢比丁電極高

D.圖b裝置中丁電極中每消耗22.4LCON標(biāo)準(zhǔn)狀況)，轉(zhuǎn)移電子數(shù)約為3.612x1024

【答案】B

【分析】由圖可知，甲極發(fā)生氧化反應(yīng)生成二氧化碳，為負(fù)極，則乙為正極；丙極發(fā)生氧化反應(yīng)生成

[Fe(CN%丁，為陽極，則丁為陰極；

【解析】A.a中氫離子向正極右側(cè)遷移，b中氫離子向陰極右側(cè)遷移，故A說法正確；

B.a裝置中甲電極上乙酸根離子失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成二氧化碳，反應(yīng)式為：

+

CH3COO--8e'+2H2O=2CO2T+7H,故B說法錯誤；

C.圖b裝置中丙電極為陽極、丁電極為陰極，則丙的電勢比丁電極高，故C說法正確；

D.圖b裝置中丁電極二氧化碳轉(zhuǎn)化為甲醇，電子轉(zhuǎn)移情況為CO2~6e1則每消耗22.4LCX>2(標(biāo)準(zhǔn)狀況下

為Imol),轉(zhuǎn)移電子數(shù)約為6x6.02x1023=3.612x1()24,故D說法正確；

故選Bo

12.(2022?北京卷)利用下圖裝置進(jìn)行鐵上電鍍銅的實驗探究。

序

裝置示意圖電解質(zhì)溶液實驗現(xiàn)象

號

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

0.1mol/LCuSO4

"1①

+少量H2s。4少。經(jīng)檢驗電解液中有Fe?+

Cu---—Fe

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。

0.1mol/LCuSO4

②

+過量氨水經(jīng)檢驗電解液中無Fe元素

下列說法不亞建的是

A.①中氣體減少，推測是由于溶液中c(M)減少，且Cu覆蓋鐵電極，阻礙H+與鐵接觸

+2+2+2+

B.①中檢測到Fe?+,推測可能發(fā)生反應(yīng)：Fe+2H=Fe+HPFe+Cu=Fe+Cu

C.隨陰極析出Cu,推測②中溶液c(C/+)減少，CU2++4NHJ■=[CU(NH3)4『平衡逆移

D.②中C心生成[CU(NH3)J+,使得c(Cu2+)比①中溶液的小，Cu緩慢析出，鍍層更致密

【答案】C

【分析】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(yīng)生成亞

鐵離子、氫氣和銅，一段時間后，銅離子在陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成銅；實驗②中銅離子與過量氨

水反應(yīng)生成四氨合銅離子，使得溶液中銅離子濃度比①中要小，電解速率減慢，銅離子在陰極得到電子緩

慢發(fā)生還原反應(yīng)生成銅，在鐵表面得到比實驗①更致密的鍍層。

【解析】A.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(yīng)，當(dāng)溶液中氫離子濃度減小，

反應(yīng)和放電生成的銅覆蓋鐵電極，阻礙氫離子與鐵接觸，導(dǎo)致產(chǎn)生的氣體減少，故A正確；

B.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(yīng)生成亞鐵離子、氫

氣和銅，可能發(fā)生的反應(yīng)為Fe+2H+=Fe2++H2、Fe+Cu2+=Fe2++Cu,故B正確；

C.由分析可知，銅離子在陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，在陰極析出銅，但陽極發(fā)生Cu-2e=Cu2+的反應(yīng)，

銅離子濃度不變，Cu2++4NH3-=±[CU(NH3)4『平衡不移動，故C錯誤；

D.由分析可知，實驗②中銅離子與過量氨水反應(yīng)生成四氨合銅離