第八章化學反應與電能高考化學新高考適用目錄第1節(jié)原電池原理及其應用

五年高考

三年模擬第2節(jié)電解原理及其應用

五年高考

三年模擬第3節(jié)金屬的腐蝕與防護

五年高考

三年模擬考法突破13電極反應式的書寫

五年高考

三年模擬考法突破14新型電化學裝置分析及相關計算

五年高考

三年模擬考法突破15離子交換膜在電化學中的應用

五年高考

三年模擬第1節(jié)原電池原理及其應用五年高考1.★(2024湖南,1,3分)近年來,我國新能源產業(yè)得到了蓬勃發(fā)展,下列說法錯誤的是(

)A.理想的新能源應具有資源豐富、可再生、對環(huán)境無污染等特點B.氫氧燃料電池具有能量轉化率高、清潔等優(yōu)點C.鋰離子電池放電時鋰離子從負極脫嵌,充電時鋰離子從正極脫嵌D.太陽能電池是一種將化學能轉化為電能的裝置D解析

氫氧燃料電池可將化學能直接轉化為電能,產物為水,具有能量轉化率高、清潔等優(yōu)點,

B正確;鋰離子電池放電時,Li+從負極脫嵌向正極某著名企業(yè),充電時Li+從正極脫嵌,移向負極,

C正確;太陽能電池是一種將太陽能轉化為電能的裝置,D錯誤。2.★(教考銜接:人教版選擇性必修1第四章第一節(jié)·練習與應用)(2024北京,3,3分)酸性鋅錳干電池的構造示意圖如下。關于該電池及其工作原理,下列說法正確的是

(

)A.石墨作電池的負極材料B.電池工作時,N

向負極方向某著名企業(yè)C.MnO2發(fā)生氧化反應D.鋅筒發(fā)生的電極反應為Zn-2e-

Zn2+

D解析

根據(jù)酸性鋅錳干電池的構造和原電池原理,可知鋅筒為負極,電極反應為Zn-2e-

Zn2+;石墨為正極,正極上MnO2發(fā)生還原反應,則A、C錯誤,D正確。在原電池工作時,陽離子移向正極,則N

移向正極,B錯誤?；乜壅n本

人教版選擇性必修1第四章第一節(jié)·練習與應用3.堿性鋅錳電池的總反應為Zn+2MnO2+2H2O

2MnO(OH)+Zn(OH)2。下列關于該電池的說法中正確的是

(

)A.Zn為負極,MnO2為正極B.工作時KOH沒有發(fā)揮作用C.工作時電子由MnO2經外電路流向ZnD.Zn發(fā)生還原反應,MnO2發(fā)生氧化反應[答案:A]3.★★(2024新課標,12,6分)一種可植入體內的微型電池工作原理如圖所示,通過CuO催

化消耗血糖發(fā)電,從而控制血糖濃度。當傳感器檢測到血糖濃度高于標準,電池啟動。

血糖濃度下降至標準,電池停止工作。(血糖濃度以葡萄糖濃度計)電池工作時,下列敘述錯誤的是

(

)A.電池總反應為2C6H12O6+O2

2C6H12O7B.b電極上CuO通過Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互轉變起催化作用C.消耗18mg葡萄糖,理論上a電極有0.4mmol電子流入D.兩電極間血液中的Na+在電場驅動下的遷移方向為b→aC解析

根據(jù)題圖,a電極上O2轉化為OH-,發(fā)生還原反應,為正極,則b電極為負極,b電極上CuO通

過Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互轉變起催化作用,實現(xiàn)了葡萄糖向葡萄糖酸的轉化。電池總反

應為2C6H12O6+O2

2C6H12O7,A正確。綜上分析可知,B正確。根據(jù)電池總反應可知2C6H12O6~O2~4e-,消耗18mg(0.1mmol)葡萄糖,a電極有0.2mmol電子流入,C錯誤。原電

池工作時,陽離子從負極向正極遷移,則Na+的遷移方向為b→a,D正確。4.★★(創(chuàng)新點:結合化學鍵辨析)(2024安徽,11,3分)我國學者研發(fā)出一種新型水系鋅電

池,其示意圖如下。該電池分別以Zn-TCPP(局部結構如標注框內所示)形成的穩(wěn)定超分

子材料和Zn為電極,以ZnSO4和KI混合液為電解質溶液。下列說法錯誤的是

(

)CA.標注框內所示結構中存在共價鍵和配位鍵B.電池總反應為

+Zn

Zn2++3I-C.充電時,陰極被還原的Zn2+主要來自Zn-TCPPD.放電時,消耗0.65gZn,理論上轉移0.02mol電子解析

由題圖可知,標注框內結構中含有C—N、C—H、C—C共價鍵,Zn2+接受N原子提供的

孤電子對形成配位鍵,A正確;根據(jù)電池示意圖可知,放電時Zn電極處Zn失電子生成Zn2+,

Zn-TCPP形成的穩(wěn)定超分子材料電極處

得電子生成I-,故電池總反應為

+Zn

Zn2++3I-,B正確;充電時,原本作負極的Zn電極變?yōu)殛帢O,由于Zn-TCPP形成的穩(wěn)定超分子難

以電離,故充電時,陰極被還原的Zn2+主要來自電解質溶液中的ZnI2、ZnSO4,C錯誤;放電

時,負極(Zn電極)的電極反應式為Zn-2e-

Zn2+,則每消耗0.65gZn(0.01mol),理論上轉移0.02mol電子,D正確。三年模擬5.★★(2025屆吉林梅河口五中開學考,8)某實驗小組用納米結構的硼摻雜金剛石電極

構建全堿性肼(l)—硝酸根燃料電池(如圖所示)。已知:雙極膜由陰、陽離子膜組成,雙

極膜中水電離出OH-和H+,在電場力作用下向兩極遷移。下列敘述錯誤的是

(

)A.電極a為負極,電極b為正極B.電極b上的電極反應式為N

+6H2O+8e-

NH3+9OH-C.電極a上生成5.6gN2時,有0.8molH+向電極a遷移D.轉移1mol電子時,負極區(qū)溶液質量增重10gC解析

由題圖知,電極a上N2H4被氧化為N2,則電極a為負極,電極反應式為N2H4-4e-+4OH-

N2↑+4H2O;電極b上N

被還原為NH3,則電極b為正極,電極反應式為N

+6H2O+8e-

NH3+9OH-,A、B正確。電池工作時,雙極膜中水電離出的H+向電極b即正極某著名企業(yè),C錯誤。根據(jù)電極a的電極反應式,可知轉移1mol電子,負極區(qū)產生0.25molN2,即7gN2;同時雙極膜中有1mol(17g)OH-進入負極區(qū),則負極區(qū)溶液質量增重17g-7g=10g,D正確。6.★★(2025屆貴州貴陽一中9月月考,7)下圖是一種利用光能處理廢水中苯酚的裝置。

下列有關說法錯誤的是

(

)A.a極是正極B.H+由負極區(qū)(Ⅱ區(qū))穿過質子交換膜移入正極區(qū)(Ⅰ區(qū))C.b極的電極反應式為WO3+xH++xe-

HxWO3D.若有1mol電子通過導線,Ⅰ、Ⅱ兩區(qū)域中溶液質量共增加1gC解析

由題圖知,該裝置為原電池,在a極上苯酚(C6H6O)被還原為苯(C6H6),則a極為正極,b極為

負極,A正確。原電池工作時,陽離子向正極某著名企業(yè),則H+由負極區(qū)(Ⅱ區(qū))穿過質子交換膜

移入正極區(qū)(Ⅰ區(qū)),B正確。b極為負極,則HxWO3被氧化為WO3,電極反應式為HxWO3-xe-

WO3+xH+,C錯誤。電池工作時,a極電極反應為

+2e-+2H+

+H2O,結合b極電極反應式可知,若有1mol電子通過導線,負極區(qū)(Ⅱ區(qū))生成1mol的H+,同時有

1mol的H+由負極區(qū)(Ⅱ區(qū))遷移進入正極區(qū)(Ⅰ區(qū)),故Ⅱ區(qū)溶液質量不變,Ⅰ區(qū)有1molH+

進入,溶液質量增加1g,則兩區(qū)域中溶液質量共增加1g,D正確。7.★★(2024海南部分學校三模,8)“濃差電池”是利用同種電解質溶液濃度不同引起

電勢差的一種裝置,其原理是高濃度溶液向低濃度溶液擴散,進而形成電流。某濃差電

池的模擬裝置如圖所示。已知:兩電極銀的質量均為300g。下列敘述正確的是(

)A.Ag(1)電極為負極,發(fā)生氧化反應B.N

由右側向左側遷移C.電池停止工作時兩電極的質量差為432gD.電池放電時將化學能全部轉化成電能C解析

由題圖知,左室中AgNO3溶液的濃度比右室大,則Ag(2)為負極,Ag(1)為正極,負極電極反

應式為Ag-e-

Ag+,正極電極反應式為Ag++e-

Ag;N

從左室通過陰離子交換膜向右室某著名企業(yè),A、B錯誤。當左右兩室AgNO3溶液的濃度相等時,電池停止工作,此時c

(AgNO3)=3mol·L-1,則通過陰離子交換膜的N

的物質的量為1L×(5mol·L-1-3mol·L-1)=2mol,即轉移電子的物質的量也是2mol,結合正、負極電極反應式可知負極質量減少2mol×108g·mol-1=216g,正極質量增加2mol×108g·mol-1=216g,起始時,兩電極質量相

等,則電池停止工作時兩電極的質量差為216g+216g=432g,C正確。電池放電時,化學

能不能完全轉化成電能,還有少部分轉化為熱能等,D錯誤。8.★★(2025屆湖北武漢一調,14)一種微生物燃料電池可將醋酸鹽作為燃料轉化為對環(huán)

境友好的產物,其原理如下圖所示。雙極膜間的H2O解離為H+和OH-并分別向兩極遷移。下列說法錯誤的是

(

)A.電極b的電勢高于電極a的電勢B.電池工作時,雙極膜中H+向電極a遷移C.電極a的反應為CH3COO--8e-+2H2O

2CO2↑+7H+D.理論上,消耗的CH3COO-與O2的物質的量之比為1∶2B解析

該裝置為原電池,在電極a上CH3COO-被氧化為CO2,電極反應式為CH3COO--8e-+2H2O

2CO2↑+7H+,電極a為負極,電極b為正極,C正確。原電池中正極電勢大于負極,則電勢:電極b>電極a,A正確。在原電池中,電池工作時,陽離子向正極遷移,即雙極膜中H+

向電極b遷移,B錯誤。由負極電極反應式可知,消耗1molCH3COO-,轉移8mol電子,電

極b上的電極反應式為Fe3++e-

Fe2+,則電極b上生成8molFe2+,可得關系式:CH3COO-~8e-~8Fe2+~2O2~8Fe3+,則消耗CH3COO-與O2的物質的量之比為1∶2,D正確。第2節(jié)電解原理及其應用五年高考1.★(創(chuàng)新點:固體電解池中水呈氣態(tài))(2024,7,3分)某固體電解池的工作原理如圖

所示,下列說法錯誤的是

(

)A.電極1的多孔結構能增大與水蒸氣的接觸面積B.電極2是陰極,發(fā)生還原反應:O2+4e-

2O2-C.工作時O2-從多孔電極1遷移到多孔電極2D.理論上電源提供2mole-能分解1molH2OB解析

根據(jù)題圖中兩極上的物質轉化可知,多孔電極1為陰極,電極反應式為H2O(g)+2e-

H2(g)+O2-;多孔電極2為陽極,電極反應式為2O2--4e-

O2(g);總反應為2H2O(g)

2H2(g)+O2(g),B錯誤。電極1的多孔結構可以增大表面積,能增大與水蒸氣的接觸面積,A正確。電解池工作時,陰離子移向陽極,則O2-從多孔電極1遷移到多孔電極2,C正確。根據(jù)總反應及轉移電子守恒可知,理論上電源提供2mole-能分解1molH2O,D正確。2.★★[創(chuàng)新點:非水體系電解質(固體氧化物)](2022海南,9,4分)一種采用H2O(g)和N2(g)

為原料制備NH3(g)的裝置示意圖如下。下列有關說法正確的是

(

)A.在b電極上,N2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,固體氧化物電解質中O2-不斷減少

A解析

b電極上N2轉化為NH3,氮元素化合價降低,N2被還原,A正確;a電極上O2-失去電子生成O2,

若a電極材料為金屬Ag,Ag為活性電極材料,則Ag失去電子,B不正確;改變工作電源電

壓,反應速率改變,C不正確;b電極上的電極反應式為N2+3H2O+6e-

2NH3+3O2-(提示:注意電解質),a電極上的電極反應式為2O2--4e-

O2↑,總反應為2N2+6H2O

4NH3+3O2,則電解過程中,固體氧化物電解質中O2-保持不變,D不正確。3.★★(2023遼寧,11,3分)某低成本儲能電池原理如圖所示。下列說法正確的是

(

)A.放電時負極質量減小B.儲能過程中電能轉變?yōu)榛瘜W能C.放電時右側H+通過質子交換膜移向左側D.充電總反應:Pb+S

+2Fe3+

PbSO4+2Fe2+

B解析

該儲能電池是二次電池,放電時左側的電極為負極,電極反應式為Pb-2e-+S

PbSO4;右側的電極為正極,電極反應式為Fe3++e-

Fe2+。放電時負極中的Pb轉化為PbSO4,負極質量增大,A錯誤;儲能時裝置為電解池,電能轉化為化學能,B正確;放電時H+向正極某著名企業(yè),故H+通過質子交換膜移向右側,C錯誤;由放電時兩極的電極反應式可知,充電總反應為PbSO4+2Fe2+

Pb+S

+2Fe3+,D錯誤。4.★★(教考銜接:人教版選擇性必修1第四章第二節(jié)·資料卡片)(2024湖南,10,3分)在

KOH水溶液中,電化學方法合成高能物質K4C6N16時,伴隨少量O2生成,電解原理如圖所

示,下列說法正確的是

(

)A.電解時,OH-向Ni電極某著名企業(yè)B.生成C6

的電極反應:2C3N8H4+8OH——4e-

C6

+8H2OC.電解一段時間后,溶液pH升高D.每生成1molH2的同時,生成0.5molK4C6N16

B解析

由題圖可知,該裝置為電解池,Ni電極上有H2生成,發(fā)生還原反應,則Ni電極為陰極,Pt電

極為陽極。電解時,陰離子向陽極某著名企業(yè),即OH-向Pt電極某著名企業(yè),A錯誤;Pt電極為陽極,發(fā)生

氧化反應,電解質溶液為KOH溶液,則生成C6

的電極反應式為2C3N8H4+8OH--4e-

C6

+8H2O,B正確;Ni電極上的電極反應式為2H2O+2e-

H2↑+2OH-,電路中轉移4mol電子時,Ni電極上生成4molOH-,Pt電極上消耗8molOH-,則電解一段時間后,溶液

pH降低,C錯誤;陰極每生成1molH2轉移2mol電子,若陽極只生成K4C6N16,則其物質的

量為0.5mol,但Pt電極上還有少量O2生成(提示:注意題某著名企業(yè)息),則生成K4C6N16的物質的

量小于0.5mol,D錯誤?；乜壅n本

人教版選擇性必修1第四章第二節(jié)·資料卡片機化學反應包含電子的轉移﹐使這些反應在電解池中進行時稱為電有機

合成。例如,制造尼龍-66的原料己二腈[NC(CH2)]用量很大,傳統(tǒng)上以乙炔和甲醛

為原料經過很長路線才能合成己二腈。如改用電合成法,則先以丙烯為原料制備丙烯

腈(CH2

C),再用丙烯腈電合成己二腈。電合成己二腈的反應如下。陽極:H2O-2e-

O2↑+2H+陰極:2CH2

C+2H++2e-

NC(CH2)總反應:2CH2

C+H2O

NC(CH2)+

O2↑與其他有機合成相比,電有機合成具有反應條件、反應試劑純凈和生產效率高等優(yōu)點。5.★★(創(chuàng)新點:與化學反應機理圖結合)(2024貴州,11,3分)一種太陽能驅動環(huán)境處理的

自循環(huán)光催化芬頓系統(tǒng)工作原理如圖。光陽極發(fā)生反應:HC

+H2O

HC

+2H++2e-,HC

+H2O

HC

+H2O2。體系中H2O2與Mn(Ⅱ)/Mn(Ⅳ)發(fā)生反應產生的活性氧自由基可用于處理污水中的有機污染物。下列說法錯誤的是

(

)A.該芬頓系統(tǒng)能量轉化形式為太陽能→電能→化學能B.陰極反應式為O2+2H++2e-

H2O2C.光陽極每消耗1molH2O,體系中生成2molH2O2D.H2O2在Mn(Ⅱ)/Mn(Ⅳ)的循環(huán)反應中表現(xiàn)出氧化性和還原性C解析

由題圖可知,該系統(tǒng)中太陽能先轉化為電能,電能再轉化為化學能,A正確。陰極發(fā)生還

原反應,結合題圖可知陰極反應式為O2+2H++2e-

H2O2,B正確。根據(jù)光陽極發(fā)生的反應可知,每有2molH2O參與反應,轉移2mole-,光陽極生成1molH2O2;陰極消耗1mol

O2,也生成1molH2O2,體系中共生成2molH2O2,即光陽極每消耗1molH2O,體系中生成1molH2O2,C錯誤;Mn(Ⅱ)可被H2O2氧化為Mn(Ⅳ),Mn(Ⅳ)可被H2O2還原為Mn(Ⅱ),即體現(xiàn)了H2O2的氧化性和還原性,D正確。6.★★(2023重慶,12,3分)電化學合成是一種綠色高效的合成方法。下圖是在酸性介質

中電解合成半胱氨酸和煙酸的示意圖。下列敘述錯誤的是

(

)

DA.電極a為陰極B.H+從電極b移向電極aC.電極b發(fā)生的反應為

+2H2O-6e-

+6H+D.生成3mol半胱氨酸的同時生成1mol煙酸解析

觀察左池和右池中物質的變化情況,左池中S—S鍵斷裂,形成H—S鍵;右池中—CH3轉化

為—COOH,則可知電極b上發(fā)生氧化反應,為電解池陽極;電極a上發(fā)生還原反應,為電解

池陰極;電解池工作時陽離子由陽極移向陰極,則H+從電極b移向電極a;綜上可知A、B

正確。根據(jù)物質轉化過程可得電極a的電極反應式為

+2e-+2H+

,電極b的電極反應式為

+2H2O-6e-

+6H+,根據(jù)得失電子守恒可知生成3mol半胱氨酸的同時生成0.5mol煙酸,綜上可知C正確、D錯誤。名師點睛對于圖中S—S鍵可類比過氧鍵,則硫元素的化合價為-1,轉化為半胱氨酸時,

硫元素化合價變?yōu)?2,很容左池中發(fā)生了還原反應。7.★★(2024廣西,9,3分)某新型鈉離子二次電池(如圖)用溶解了NaPF6的二甲氧基乙烷

作電解質溶液。放電時嵌入PbSe中的Na變成Na+后脫嵌。下列說法錯誤的是

(

)A.外電路通過1mol電子時,理論上兩電極質量變化的差值為23gAB.充電時,陽極電極反應為Na3V2(PO4)3-xe-

Na3-xV2(PO4)3+xNa+C.放電一段時間后,電解質溶液中的Na+濃度基本保持不變D.電解質溶液不能用NaPF6的水溶液替換解析

根據(jù)題某著名企業(yè)息“放電時嵌入PbSe中的Na變成Na+后脫嵌”,說明PbSe為負極,電極反應

為Na-e-

Na+,Na+通過隔膜向正極某著名企業(yè),則正極的電極反應式為xNa++Na3-xV2(PO4)3+xe-

Na3V2(PO4)3,可得總反應為xNa+Na3-xV2(PO4)3

Na3V2(PO4)3,C正確。當外電路通過1mol電子時,負極上有1molNa變?yōu)镹a+,且通過隔膜進入正極區(qū)參與反應生成Na3V2(PO4)3,則理論上兩電極質量變化的差值為46g,A錯誤。充電時,陽極電極反應是放電時正極電極反應的逆過程,則充電時陽極電極反應為Na3V2(PO4)3-xe-

xNa++Na3-xV2(PO4)3,B正確。Na能與水反應,則電解質溶液不能用NaPF6的水溶液替換,D正確。8.★★(創(chuàng)新點:電化學與協(xié)同反應)(2024山東,13,4分)以不同材料修飾的Pt為電極,一定

濃度的NaBr溶液為電解液,采用電解和催化相結合的循環(huán)方式,可實現(xiàn)高效制H2和O2,

裝置如圖所示。下列說法錯誤的是

(

)A.電極a連接電源負極B.加入Y的目的是補充NaBrC.電解總反應式為Br-+3H2O

Br

+3H2↑D.催化階段反應產物物質的量之比n(Z)∶n(Br-)=3∶2B解析

由題圖電解裝置可知,電極b上發(fā)生Br-→Br

的氧化反應,則電極b為陽極;電極a為陰極,連接電源負極,A正確。電極a的電極反應式為2H2O+2e-

H2↑+2OH-,電極b的電極反應式為Br--6e-+6OH-

Br

+3H2O,電解總反應式為Br-+3H2O

Br

+3H2↑,Br又在催化階段分解為O2和Br-(提示:該裝置可實現(xiàn)高效制H2和O2,陰極產生的X為H2,則Z一定為O2),總效果相當于H2O分解為H2和O2,故需補充H2O,B錯誤、C正確;催化階段

產生O2(Z)和Br-,即2Br

2Br-+3O2↑,n(O2)∶n(Br-)=3∶2,D正確。三年模擬9.★★(2024河北秦皇島二模,9)目前報道的電催化還原N2制NH3主要有下圖所示的類

型:下列說法錯誤的是

(

)A.a、c的電解總反應相同B.a、c的陽極發(fā)生的反應相同C.b的陰極反應為N2+3H2O+6e-

2NH3+3O2-D.每生成1molNH3,a、b、c中轉移的電子數(shù)均相同B解析

a、c的電解總反應均為N2+3H2

2NH3,A正確。由原理圖知,a的陽極反應式為H2-2e-

2H+,c的陽極反應式為3H2+2N3--6e-

2NH3,B錯誤。由原理圖知,b的電解質傳導O2-,則b的陰極反應式為N2+3H2O+6e-

2NH3+3O2-,C正確。a、b、c中的N2均轉化為NH3,故生成1molNH3,a、b、c中轉移的電子數(shù)相等,D正確。10.★★(2025屆四川瀘縣五中9月月考,12)FFC熔鹽電解法可以直接電解TiO2固體制備

海綿鈦,電解分為四個階段。第一階段:TiO2→Ti4O7→Ti3O5→Ti2O3→TiO,且每一步均生

成CaTiO3。第二階段:TiO與CaTiO3生成CaTi2O4。第三階段:CaTi2O4生成TiO和Ca2+。第

四階段:TiO生成海綿鈦。裝置工作原理如圖所示:下列說法錯誤的是

(

)A.a為電源正極B.裝置工作一段時間,應及時補充石墨電極材料C.第三階段發(fā)生反應:CaTi2O4+2e-

2TiO+Ca2++2O2-D.裝置中轉移4mol電子時,有4mol的陰離子移向陽極D解析

由題圖知,石墨電極上C失電子,與O2-結合生成CO、CO2,發(fā)生氧化反應,則石墨電極為

陽極,a是電源正極,A正確。由A項分析知,電解過程中石墨電極參與反應生成CO、CO2,故需及時補充石墨電極材料,B正確。由題給信息知,第三階段CaTi2O4生成TiO和Ca2+,由題圖知O2-從陰極移向陽極,則電極反應式為CaTi2O4+2e-

2TiO+Ca2++2O2-,C正確。分析裝置工作原理圖知,電解過程中除O2-向陽極某著名企業(yè)外,Cl-也會向陽極某著名企業(yè),故裝置中轉移4mol電子時,移向陽極的陰離子物質的量介于2mol~4mol之間,D錯誤。11.★★(2024河南模,12)光電合成H2O2、HClO綠色消毒劑具有巨大的潛力。下

圖中的電解池以含In2S3/MnIn2S4S型異質結雙功能催化劑為電極材料電解NaCl溶液,實

現(xiàn)了同時生成H2O2和HClO。下列說法錯誤的是

(

)A.b電極的電勢高于a電極B.電解過程中Ⅱ池pH變小C.離子交換膜為陽離子交換膜,Ⅱ池溶液質量增大D.Ⅰ池電極反應為O2+2e-+2H2O

H2O2+2OH-

C解析

該裝置為電解池,與a相連的電極上O2被還原為H2O2,則a為負極,b為正極,正極電勢高于

負極,A正確。Ⅰ池中電極為陰極,電極反應式為O2+2e-+2H2O

H2O2+2OH-,D正確。Ⅱ池中電極為陽極,電解質溶液為NaCl溶液,電極反應式為Cl--2e-+H2O

HClO+H+,則電解過程中Ⅱ池pH變小,B正確。該裝置的目的是同時制取H2O2和HClO,則離子交換膜

為陽離子交換膜(提示:若為陰離子交換膜,陰極區(qū)生成的OH-會進入陽極區(qū)與HClO反

應),則電解過程中陽極區(qū)的Na+和生成的H+通過陽離子交換膜從Ⅱ池向Ⅰ池某著名企業(yè),故Ⅱ

池溶液質量減小,C錯誤。12.★★(創(chuàng)新點:太陽能電池與電解池結合)(2025屆重慶七中開學考,12)鈣鈦礦太陽能

電池被稱為第三代太陽能電池,圖1是鈣鈦礦太陽能電池的工作示意圖,圖2是該電池作

電源電解酸性硫酸鉻溶液獲取鉻單質和硫酸的工作示意圖。下列說法錯誤的是(

)D

A.C電極接鈣鈦礦太陽能電池的B極B.D電極發(fā)生的電極反應式為2H2O-4e-

O2↑+4H+C.圖2中的離子交換膜Ⅰ為陰離子交換膜,Ⅱ為質子交換膜D.當太陽能電池有9mol電子轉移時,酸性Cr2(SO4)3溶液質量減輕156g解析

由題圖1知,電子從B極流出,則B極為負極,A極為正極;根據(jù)題干信息知,圖2中鈣鈦礦太

陽能電池作電源電解酸性Cr2(SO4)3溶液獲取鉻單質和硫酸,則C電極的電極反應式為Cr3++3e-

Cr,C電極為陰極,則C電極接鈣鈦礦太陽能電池的B極,A正確。D電極為陽極,H2O失電子生成O2和H+,電極反應式為2H2O-4e-

O2↑+4H+,B正確。電解池工作時,陰離子向陽極遷移,陽離子向陰極遷移,由題圖2知,中間隔室產生H2SO4,C電極為陰

極,D電極為陽極,則左室中S

通過離子交換膜Ⅰ進入中間隔室,右室中產生的H+通過離子交換膜Ⅱ進入中間隔室與左室遷移過來的S

結合為H2SO4,故離子交換膜Ⅰ為陰離子交換膜,離子交換膜Ⅱ為質子交換膜,C正確。當太陽能電池有9mol電子轉移時,根

據(jù)轉移電子守恒及C電極的電極反應式知,Cr棒上有3molCr單質析出,同時有4.5molS

通過離子交換膜Ⅰ進入中間隔室,則酸性Cr2(SO4)3溶液質量減少為3mol×52g·mol-1+4.5mol×96g·mol-1=588g,D錯誤。第3節(jié)金屬的腐蝕與防護五年高考1.★(2024廣東,5,2分)我國自主設計建造的浮式生產儲卸油裝置“?？惶枴睂⒃谥?/p>

江口盆地海域使用,其鋼鐵外殼鑲嵌了鋅塊,以利用電化學原理延緩外殼的腐蝕。下列

有關說法正確的是

(

)A.鋼鐵外殼為負極B.鑲嵌的鋅塊可永久使用C.該法為外加電流法D.鋅發(fā)生反應:Zn-2e-

Zn2+

D解析

鋼鐵外殼、鋅塊與海水構成了原電池,Zn比Fe活潑,故鋅塊作負極,電極反應式為Zn-2e-

Zn2+,Zn不斷被消耗,需要定期更換鋅塊,該法為犧牲陽極法,綜上所述,D正確。2.★(2024浙江1月選考,13,3分)破損的鍍鋅鐵皮在氨水中發(fā)生電化學腐蝕,生成[Zn(NH3)4]2+和H2。下列說法不正確的是

(

)A.氨水濃度越大,腐蝕趨勢越大B.隨著腐蝕的進行,溶液的pH變大C.鐵電極上的電極反應式為2NH3+2e-

2N

+H2↑D.每生成標準狀況下224mLH2,消耗0.010molZnC解析

破損的鍍鋅鐵皮在氨水中發(fā)生電化學腐蝕生成[Zn(NH3)4]2+和H2,Zn作負極,電極反應式

為Zn-2e-+4NH3

[Zn(NH3)4]2+;Fe作正極,電極反應式為2H2O+2e-

H2↑+2OH-,則氨水濃度越大,腐蝕趨勢越大;隨著腐蝕的進行,溶液pH變大,綜上分析可得A、B正確,C錯

誤。標準狀況下每生成224mL(0.010mol)H2轉移0.020mol電子,根據(jù)轉移電子守恒可

知,消耗0.010molZn,D正確。3.★★(教考銜接:人教版選擇性必修1第四章第三節(jié)·練習與應用)(2024浙江6月選考,13,

3分)金屬腐蝕會對設備產生嚴重危害,腐蝕快慢與材料種類、所處環(huán)境有關。下圖為

兩種對海水中鋼閘門的防腐措施示意圖:圖1

圖2下列說法正確的是

(

)A.圖1、圖2中,陽極材料本身均失去電子B.圖2中,外加電壓偏高時,鋼閘門表面可發(fā)生反應:O2+4e-+2H2O

4OH-C.圖2中,外加電壓保持恒定不變,有利于提高對鋼閘門的防護效果D.圖1、圖2中,當鋼閘門表面的腐蝕電流為零時,鋼閘門、陽極均不發(fā)生化學反應B解析

A項,題圖1為犧牲陽極法,陽極應為比Fe更活潑的金屬,則其本身會失去電子;題圖2為外

加電流法,輔助陽極一般為惰性電極,本身不失去電子,錯誤。B項,題圖2中外加電壓偏

高時,鋼閘門表面會聚集較多的電子,則促使溶解在水中的O2發(fā)生還原反應:O2+4e-+2H2O

4OH-,正確。C項,由B項分析可知,外加電壓偏高時,鋼閘門表面會生成較多的OH-,久之可能會形成污染;如果外加電壓偏低,則可能導致鋼閘門失電子,被腐蝕,即外加電

壓應隨著海水導電性的強弱作出動態(tài)調整,才能提高對鋼閘門的防護效果,錯誤。D項,

題圖1中,當鋼閘門表面的腐蝕電流為零時,說明鋼閘門正在被保護,陽極發(fā)生化學反應;

題圖2中,當鋼閘門表面的腐蝕電流為零時,說明鋼閘門被保護,陽極材料本身不發(fā)生反

應,錯誤。回扣課本

人教版選擇性必修1第四章第三節(jié)·練習與應用7.海港、碼頭的鋼制管樁會受到海水的長期侵襲,常用外加電流法對其進行保護(如下

圖所示,其中高硅鑄鐵為惰性輔助陽極)。下列有關敘述中錯誤的是

(

)A.高硅鑄鐵是作為損耗陽極材料發(fā)揮作用的B.通電后外電路的電子被強制流向鋼制管樁C.保護電流應該根據(jù)環(huán)境條件變化進行調整D.通電后使鋼制管樁表面的腐蝕電流接近零[答案:A]

三年模擬4.★★(2025屆湖北十一校12月第一次聯(lián)考,3)港珠澳大橋的設計使用壽命高達120年,

主要的防腐方法有:①鋼裝鋁片;②使用高性能富鋅(富含鋅粉)底漆;③使用高附

著性防腐涂料;④預留鋼鐵腐蝕量。下列分析不合理的是

(

)A.若將鋼流電源負極相連,也可減慢腐蝕速率B.防腐過程中鋁和鋅均作負極,失去電子C.方法①②③只能減緩鋼鐵的腐蝕,未能完全消除D.鋼下部分比在空氣與水交界處更容D解析

將鋼流電源負極相連,相當于作電解池的陰極,被保護,可以減慢腐蝕速率(外加

電流法),A正確。在鋼裝鋁片,鋁的金屬活動性強于鐵,則鋁作原電池的負極,失

去電子,被氧化,鋼極,被保護;使用高性能富鋅底漆的原理與在鋼裝鋁片

的原理相同,B正確。方法①②③只能緩減,不能完全消除鋼鐵的腐蝕,C正確。在空氣

與水交界處,氧氣濃度更大,鋼,D錯誤。5.★★(2025屆廣東廣州一調,5)為研究金屬的電化學腐蝕機理,某小組同學采用傳感器

設計如圖所示裝置。下列說法不正確的是

(

)A.碳粉作正極B.負極電極反應式:Fe-2e-

Fe2+C.若壓強傳感器顯示壓強升高,則以吸氧腐蝕為主D.若將碳粉換成鋅粉,則Fe可被保護C解析

Fe、C、電解質溶液形成原電池,Fe作負極,被氧化,電極反應式為Fe-2e-

Fe2+;碳粉作正極,A、B正確。若壓強傳感器顯示壓強增大,說明裝置內有氣體生成,應為析氫腐

蝕(提示:若為吸氧腐蝕,O2參與電極反應,會使裝置內壓強減小),C錯誤。金屬活動性:

Zn>Fe,Zn作負極,被氧化;Fe作正極,被保護,D正確。6.★★(2025屆山東德州開學考,9)在海水中,金屬接縫處氧氣濃度比海水中的低,

濃度差而發(fā)生縫隙腐蝕,機理如圖所示。下列說法錯誤的是

(

)A.負極電極反應式為Fe-2e-

Fe2+B.金屬接縫處溶液pH增大C.金屬外表面為負極,內表面為正極D.大量的Cl-進入縫隙C解析

由機理圖知,負極上Fe失電子發(fā)生氧化反應生成Fe2+,電極反應式為Fe-2e-

Fe2+;金屬接縫外表面為正極,電極反應式為O2+2H2O+4e-

4OH-,c(OH-)增大,則接縫處溶液pH增大(提示:正極反應需要O2),A、B正確,C錯誤;原電池工作時,陰離子向負極某著名企業(yè),故大

量Cl-進入縫隙,D正確?？挤ㄍ黄?3電極反應式的書寫五年高考1.★(2022廣東,10,2分)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

行電解,實現(xiàn)Al的再生。該過程中

(

)A.陰極發(fā)生的反應為Mg-2e-

Mg2+B.陰極上Al被氧化C.在電解槽底部產生含Cu的陽極泥D.陽極和陰極的質量變化相等C解析

電解精煉Al,陰極發(fā)生的反應為Al3++3e-

Al,Al3+被還原,A、B錯誤;Cu活潑性比Al弱,在電解過程中沉積在電解槽的底部,C正確;在陽極Al、Mg放電,在陰極Al3+得電子生成

Al,質量變化不相等,D錯誤。2.★★(2024全國甲,12,6分)科學家使用δ-MnO2研制了一種MnO2-Zn可充電電池(如圖所

示)。電池工作一段時間后,MnO2電極上檢測到MnOOH和少量ZnMn2O4。下列敘述正

確的是

(

)A.充電時,Zn2+向陽極方向遷移B.充電時,會發(fā)生反應Zn+2MnO2

ZnMn2O4C.放電時,正極反應有MnO2+H2O+e-

MnOOH+OH-D.放電時,Zn電極質量減少0.65g,MnO2電極生成了0.020molMnOOHC解析

電池工作一段時間后,MnO2電極上檢測到MnOOH和少量ZnMn2O4,Mn元素的化合價從

+4降低到+3,則MnO2電極為正極,Zn電極為負極。充電時,Zn2+向陰極方向遷移,A錯誤;

放電時才會發(fā)生反應Zn+2MnO2

ZnMn2O4,B錯誤;MnOOH為正極放電產物,正極反應有MnO2+H2O+e-

MnOOH+OH-,C正確;放電時,Zn電極質量減少0.65g,轉移電子0.020mol,但MnO2得電子轉化的產物有MnOOH和ZnMn2O4,故MnO2電極生成的MnOOH

小于0.020mol,D錯誤。3.★★(創(chuàng)新點:負極上既有氧化產物又有還原產物)(2024江西,11,3分)我國學者發(fā)明了

一種新型多功能甲醛—硝酸鹽電池,可同時處理廢水中的甲醛和硝酸根離子(如圖)。

下列說法正確的是

(

)A.CuAg電極反應為2HCHO+2H2O-4e-

2HCOO-+H2↑+2OH-B.CuRu電極反應為N

+6H2O+8e-

NH3↑+9OH-C.放電過程中,OH-通過質子交換膜從左室傳遞到右室D.處理廢水過程中溶液pH不變,無需補加KOHB解析

原電池中電子由負極流向正極,則CuAg電極為負極,CuRu電極為正極。A項,電荷不守

恒,負極電極反應式為2HCHO-2e-+4OH-

2HCOO-+H2↑+2H2O,錯誤;B項,正極電極反應式為N

+6H2O+8e-

NH3↑+9OH-,正確;C項,質子交換膜只允許H+通過,錯誤;D項,根據(jù)正、負極電極反應式寫出總反應為8HCHO+N

+7OH-

NH3↑+8HCOO-+4H2↑+2H2O,處理廢水過程中消耗OH-,需補加KOH,錯誤。4.★★(創(chuàng)新點:電化學與反應機理)(2024黑、吉、遼,12,3分)“綠色零碳”氫能前景廣

闊。為解決傳統(tǒng)電解水制“綠氫”陽極電勢高、反應速率緩慢的問題,科技工合HCHO高效制H2的方法,裝置如圖所示。部分反應機理為

+

H2。下列說法錯誤的是

(

)AA.相同電量下H2理論產量是傳統(tǒng)電解水的1.5倍B.陰極反應:2H2O+2e-

2OH-+H2↑C.電解時OH-通過陰離子交換膜向b極方向某著名企業(yè)D.陽極反應:2HCHO-2e-+4OH-

2HCOO-+2H2O+H2↑解析

由題給反應機理和裝置圖,可知b極為陽極,電極反應式為2HCHO-2e-+4OH-

2HCOO-+2H2O+H2↑(提示:與2024江西11題對比一下);a極為陰極,電極反應式為2H2O+2e-

2OH-+H2↑。傳統(tǒng)電解水只有陰極產生H2,則通過相同電量時,題給方法制得H2的理論產量是傳統(tǒng)電解水的2倍,A錯誤,B、D正確;電解池工作時,為了傳遞電荷,電解質溶液中的陰離子移向陽極,則OH-會通過陰離子交換膜移向b極,C正確。5.★★(創(chuàng)新點:電解固體氧化物)(2023浙江1月選考,11,3分)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:8H++TiO2+SiO2+8e-

TiSi+4H2OC.該體系中,石墨優(yōu)先于Cl-參與反應D.電解時,陽離子向石墨電極某著名企業(yè)C解析

A項,石墨電極上發(fā)生反應C+O2--2e-

CO↑,故石墨電極為陽極,發(fā)生氧化反應,錯誤;B項,熔融鹽體系中不會產生H+、H2O,電極A的電極反應為TiO2+SiO2+8e-

TiSi+4O2-,錯誤;C項,石墨電極為陽極,陰離子有O2-、Cl-等,石墨電極上的產物為CO,可知石墨優(yōu)先于Cl-參與反應,正確;D項,石墨電極為陽極,電解時陰離子向石墨電極某著名企業(yè),錯誤。6.★★(雙選)(2024海南,13,4分)電解NH4HSO4溶液得到S2

,是早期制備H2O2的重要步驟。某實驗裝置如圖所示。電解過程流出液b中混有少量氣泡。下列說法錯誤的是

(

)A.電解過程中陰極區(qū)的S

不斷遷移到陽極區(qū)B.圖中a代表H2C.回路中通過1mol電子產生0.5mol(NH4)2S2O8D.S

氧化成S2

的電極反應式為2S

-2e-

S2

AC解析

電解過程中陰離子向陽極遷移,但由于質子交換膜的阻隔,S

不能遷移到陽極區(qū),A錯誤。右側電極為陰極,陰極反應為2H++2e-

H2↑,則a代表H2,B正確。左側電極為陽極,陽極上S

被氧化為S2

,電極反應式為2S

-2e-

S2

,D正確。根據(jù)電子轉移守恒計算得出回路中通過1mol電子時產生0.5mol(NH4)2S2O8,但是“電解過程流出液b

中混有少量氣泡”,說明電解過程中,陽極還產生了O2,則回路中通過1mol電子時產生

的(NH4)2S2O8小于0.5mol,C錯誤。7.★★(2022福建,9,4分)一種化學“自充電”的鋅—有機物電池,電解質為KOH和Zn

(CH3COO)2水溶液。將電池暴露于空氣中,某電極無需外接電源即能實現(xiàn)化學自充電,

該電極充放電原理如下圖所示。下列說法正確的是

(

)AA.化學自充電時,c(OH-)增大B.化學自充電時,電能轉化為化學能C.化學自充電時,鋅電極反應式:Zn2++2e-

ZnD.放電時,外電路通過0.02mol電子,正極材料損耗0.78g解析

將圖中左側物質看作M,則右側物質為K2nM,即M

K2nM。A項,化學自充電時,發(fā)生反應2K2nM+nO2+2nH2O

2M+4nKOH,故c(OH-)增大,正確;B項,化學自充電時無需外接電源,則不是電能轉化為化學能,錯誤;C項,化學自充電時,鋅電極未發(fā)生反應,錯

誤;D項,放電時,K+移向正極,當外電路通過0.02mol電子時,正極材料增加0.02molK+,即

增重39g/mol×0.02mol=0.78g,錯誤。8.★★★(2024湖北,14,3分)我國科學家設計了一種雙位點PbCu電催化劑,用H2C2O4和

NH2OH電化學催化合成,原理如圖,雙極膜中H2O解離的H+和OH-在電場作用下

向兩極遷移。已知在KOH溶液中,甲醛轉化為HOCH2O-,存在平衡HOCH2O-+OH-

[OCH2O]2-+H2O。Cu電極上發(fā)生的電子轉移反應為[OCH2O]2--e-

HCOO-+H·。下列說法錯誤的是

(

)BA.電解一段時間后陽極區(qū)c(OH-)減小B.理論上生成1molH3N+CH2COOH雙極膜中有4molH2O解離C.陽極總反應式為2HCHO+4OH--2e-

2HCOO-+H2↑+2H2OD.陰極區(qū)存在反應H2C2O4+2H++2e-

CHOCOOH+H2O解析

Cu電極上發(fā)生失去電子的氧化反應,則Cu電極為陽極,PbCu電極為陰極。由題給信息可知,陽極區(qū)發(fā)生的反應有①HCHO+OH-

HOCH2O-、②HOCH2O-+OH-

[OCH2O]2-+H2O、③[OCH2O]2--e-

HCOO-+H·、④2H·

H2↑,由2×①+2×②+2×③+④可得,陽極總反應式為2HCHO+4OH--2e-

2HCOO-+H2↑+2H2O,2molHCHO反應消耗4molOH-,轉移2mole-,此時雙極膜中有2molOH-移向陽極區(qū),則陽極區(qū)減少2molOH-且有水生成,故陽極區(qū)c(OH-)減小,A、C正確;PbCu電極為陰極,由題圖可知,陰極區(qū)發(fā)

生的反應有⑤

+2H++2e-

+H2O、⑥H3N+OH+

+H++H2O、⑦

+4e-+5H+

+H2O,由⑤+⑥+⑦可得,陰極總反應式為H2C2O4+6H++6e-+H3N+OH

H3N+CH2COOH+3H2O,理論上生成1molH3N+CH2COOH轉移6mole-,雙極膜中有6mol

H+移向陰極區(qū),即有6molH2O解離,B錯誤、D正確。三年模擬9.★(2025屆吉林白城實驗高中期中,9)熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)是由多孔陶瓷NiO

陰極、多孔陶瓷電解質(熔融堿金屬碳酸鹽)隔膜、多孔金屬Ni陽極、金屬極板構成的

燃料電池。工作時,該電池的陰極(正極)反應為O2+2CO2+4e-

2C

。下列有關說法錯誤的是

(

)BA.該電池較高的工作快了陰、陽極的反應速率B.該類電池的H2不能用CO、CH4等替代C.該電池工作時,要避免H2、O2的接觸D.放電時,陽極反應式為H2+C

-2e-

CO2+H2O解析

升高加快反應速率,該電池較高的工作快了陰、陽極的反應速率,A正確;

H2在燃料電池負極發(fā)生氧化反應,可以用CO、CH4等燃料替代,B錯誤;H2和O2能發(fā)生反

應,應避免H2、O2的接觸,C正確;放電時,陽極上H2失電子發(fā)生氧化反應,陽極(提示:在電

化學中,把發(fā)生氧化反應的電極叫陽極,把發(fā)生還原反應的電極叫陰極)反應式為H2+C

-2e-

CO2+H2O,D正確。10.★★(2025屆江蘇泰州中學開學考,8)用如圖所示的新型電池可以處理-的堿性

廢水,同時還可以淡化海水。下列說法正確的是

(

)A.a極電極反應式:-+10e-+12OH-

2C

+N2↑+6H2OB.電池工作一段時間后,右室溶液的pH減小C.交換膜Ⅰ為陽離子交換膜,交換膜Ⅱ為陰離子交換膜D.若將含有26g-的廢水完全處理,理論上可除去NaCl的質量為292.5gD解析

由題圖知,該裝置為原電池,在a極-被氧化為C

、N2,a極為負極(提示:處理-的堿性廢水),電極反應式為--10e-+12OH-

2C

+N2↑+6H2O,A錯誤。b極為正極,電極反應式為2H++2e-

H2↑,消耗H+;由題干信息知,在處-的同時可以淡化海水,則中間隔室中Na+應通過交換膜Ⅱ向正極區(qū)(右室)某著名企業(yè),Cl-應通過交換膜Ⅰ向負極

區(qū)(左室)某著名企業(yè),右室中消耗了H+,補充了Na+,pH增大,B錯誤。由B項分析知,交換膜Ⅰ為

陰離子交換膜,交換膜Ⅱ為陽離子交換膜,C錯誤。26g-的物質的量為1mol,根據(jù)a極

的電極反應式可知,消耗1mol-時轉移5mol電子,根據(jù)電荷守恒可知,可同時處理5molNaCl,質量為292.5g,D正確。11.★★(2025屆江蘇蘇州開學考,17節(jié)選)甲醇是重要的化工基礎原料,以CO2為原料制

甲醇具有重要的社會價值。(1)電化學法制甲醇。工業(yè)上采用如圖所示裝置電解制備甲醇,反應前后KHCO3溶液的

濃度基本保持不變。生成CH3OH的電極反應式為

。7CO2+6e-+5H2O

CH3OH+6HC

解析(1)由題給信息知,該裝置為電解池,在右側CO2被還原生成CH3OH,則多晶銅電極為陰極,電解質溶液為pH≈8的KHCO3溶液,因反應前后KHCO3溶液的濃度基本不變,可

知電極反應式為7CO2+6e-+5H2O

CH3OH+6HC

,生成的HC

通過陰離子交換膜進入左室,鉑電極上的電極反應式為4HC

-4e-

O2↑+4CO2↑+2H2O。12.★★(2024安徽亳州期末,16節(jié)選)(2)以鋰電池為電源,其電池總反應為16Li+S8

8Li2S,可將CO2轉化為乙醇,其原理如圖所示,電解池所用電極材料均為惰性電極,每消耗32gS8,理論上會生成標準狀況下O2的體積

為

L,裝置中產生乙醇的電極反應式為

;若給鋰電池充電,鋰電池陽極的電極反應式為

。(3)若采用乙醇燃料電池作為電源探究氫氧化鉀的制備和粗銅的精煉,裝置如圖所示。11.22CO2+12H++12e-

C2H5OH+3H2O8Li2S-16e-

16Li++S8①甲裝置中左側Pt電極的電極反應式為

,若9.2g乙醇參與

反應,乙裝置中鐵電極上產生

mol氣體。②乙裝置中X為陽離子交換膜,已知飽和氯化鉀溶液中含有的溶質為1mol,若收集到氣體的物質的量之比為3∶2,則乙裝置中碳電極上產生氣體的質量為

g。

O2+2H2O+4e-

4OH-1.251.5解析

(2)根據(jù)電池總反應知,每消耗32gS8,理論上轉移的電子數(shù)為

×8×2=2mol,根據(jù)得失電子守恒得關系式:O2~4e-,則生成O2的物質的量為0.5mol,在標準狀況

下的體積為11.2L。由原理圖知,在陰極上CO2被還原為C2H5OH(提示:碳元素的平均化

合價為-2),電解質溶液呈酸性,根據(jù)電荷守恒、原子守恒寫出電極反應式。放電時鋰電

池的正極為充電時的陽極,陽極發(fā)生氧化反應,電極反應式為8Li2S-16e-

16Li++S8。(3)①甲裝置為燃料電池,通入O2的電極為正極,電解質溶液為KOH溶液,故左側Pt電極

的電極反應式為O2+2H2O+4e-

4OH-;通入乙醇的電極為負極,電極反應式為C2H5OH+16OH--12e-

2C

+11H2O,若9.2g(0.2mol)乙醇參與反應,轉移的電子數(shù)為2.4mol;乙裝置中鐵電極連接原電池的負極,為陰極,電極反應式為2H2O+2e-

H2↑+2OH-,則轉移2.4mol電子時產生1.2molH2;②乙裝置中,若只生成H2和Cl2,兩氣體的物質

的量應相同,但收集到氣體的物質的量之比為3∶2,說明陽極Cl-消耗完后OH-放電生成

了O2,已知溶質中n(Cl-)=1mol,則碳電極(陽極)上產生的Cl2的物質的量為0.5mol,設碳電

極上產生的O2的物質的量為x,則鐵電極上產生的H2的物質的量為0.5mol+2x,則有

=

,解得x=0.5mol,則碳電極上產生氣體的質量為0.5mol×71g·mol-1+0.5mol×32g·mol-1=51.5g。考法突破14新型電化學裝置分析及相關計算五年高考1.★★(2024廣東,16,4分)一種基于氯堿工藝的新型電解池如下圖,可用于濕法冶鐵的研

究。電解過程中,下列說法不正確的是

(

)CA.陽極反應:2Cl--2e-

Cl2↑B.陰極區(qū)溶液中OH-濃度逐漸升高C.理論上每消耗1molFe2O3,陽極室溶液減少213gD.理論上每消耗1molFe2O3,陰極室物質最多增加138g解析

該裝置為電解池,可用于濕法冶鐵的研究,則左側Fe2O3得電子生成Fe,左側電極為陰極,

右側電極為陽極。陽極上Cl-發(fā)生氧化反應生成Cl2,電極反應式為2Cl--2e-

Cl2↑,A正確;陰極的電極反應式為Fe2O3+6e-+3H2O

2Fe+6OH-,則陰極區(qū)溶液中OH-濃度逐漸升高,B正確;根據(jù)電極反應式可知Fe2O3~6e-~6Cl-,則每消耗1molFe2O3,就會有6molCl-放電生成Cl2,同時有6molNa+通過陽離子交換膜由陽極區(qū)向陰極區(qū)遷移,則陽極室溶液減少(35.5g·mol-1+23g·mol-1)×6mol=351g,陰極室物質最多增加23g·mol-1×6mol=138g,C錯誤,D正確。2.★★(2024河北,13,3分)我國科技工圖所示的可充電Mg-CO2電池,以Mg

(TFSI)2為電解質,電解液中加入1,3-丙二胺(PDA)以捕獲CO2,使放電時CO2還原產物為

MgC2O4。該設計克服了MgCO3導電性差和釋放CO2能力差的障礙,同時改善了Mg2+的

溶劑化環(huán)境,提高了電池充放電循環(huán)性能。下列說法錯誤的是

(

)A.放電時,電池總反應為2CO2+Mg

MgC2O4B.充電時,多孔碳納米管電極與電源正極連接C.充電時,電子由Mg電極流向陽極,Mg2+向陰極遷移D.放電時,每轉移1mol電子,理論上可轉化1molCO2

C解析

放電時CO2轉化為MgC2O4,碳元素化合價由+4降低為+3,發(fā)生還原反應,則放電時,多孔

碳納米管電極為正極、Mg電極為負極;充電時,多孔碳納米管電極為陽極、Mg電極為

陰極。根據(jù)以上分析可知,放電時正極反應式為Mg2++2CO2+2e-

MgC2O4,負極反應式為Mg-2e-

Mg2+,則放電時電池總反應為Mg+2CO2

MgC2O4,A正確;充電時,多孔碳納米管電極為陽極,與電源正極連接,B正確;充電時,Mg電極為陰極,電子從電源負

極經外電路流向Mg電極,同時Mg2+向陰極遷移,C錯誤;根據(jù)放電時的正極反應式可知,

每轉移2mol電子,有2molCO2參與反應,因此每轉移1mol電子,理論上可轉化1molCO2,D正確。3.★★(2022廣東,16,4分)科學家基于Cl2CCl4的性質,發(fā)展了一種無需離子交換膜

的新型氯流電池,可作儲能設備(如圖)。充電時電極a的反應為:NaTi2(PO4)3+2Na++2e-

Na3Ti2(PO4)3下列說法正確的是

(

)A.充電時電極b是陰極B.放電時NaCl溶液的pH減小C.放電時NaCl溶液的濃度增大D.每生成1molCl2,電極a質量理論上增加23gC解析

由充電時電極a的反應可知,電極a發(fā)生還原反應,為陰極,電極b為陽極,A錯誤;充電時電極b的反應為2Cl--2e-

Cl2,放電時的總反應為Cl2+Na3Ti2(PO4)3

NaTi2(PO4)3+2NaCl,NaCl溶液的濃度增大,NaCl溶液呈中性,故放電時NaCl溶液的pH不變,B錯誤、C正確;每生成1molCl2,轉移2mole-,結合充電時電極a的反應,可知會有2molNa+結合到電極a上,使電極a質量理論上增加46g,D錯誤。4.★★(2022重慶,12,3分)硝酮是重要的有機合成中間體,可采用“成對間接電氧化”法

合成。電解槽中水溶液的主要成分及反應過程如圖所示。下列說法錯誤的是

(

)A.惰性電極2為陽極B.反應前后W

/W

數(shù)量不變C.消耗1mol氧氣,可得到1mol硝酮D.外電路通過1mol電子,可得到1mol水C解析

惰性電極2上Br-被氧化為Br2,為陽極,A正確;W

/W

循環(huán)反應,反應前后W

/W

數(shù)量不變,B正確;根據(jù)題圖,電解過程的總反應為2C8H19ON+O2

2C8H17ON(硝酮)+2H2O,則消耗1mol氧氣,可得到2mol硝酮,C錯誤;陰極反應為O2+2H++2e-

H2O2,外電路通過1mol電子,消耗0.5mol氧氣,根據(jù)C中總反應可知生成1mol水,D正確。歸納總結間接電化學反應在工業(yè)生產中有著廣泛的應用,以具有“電子傳遞”功能

的物質為媒介,對反應基質進行間接氧化或還原,從而得到目標產物。三年模擬5.★★(2024江西萍鄉(xiāng)二模,9)鋰離子電池及其迭代產品依然是目前世界上主流的手機

電池?？茖W家近期研發(fā)的一種新型的Ca-LiFePO4可充電電池的原理示意圖如圖所示,

電池反應為xCa2++2LiFePO4

xCa+2Li1-xFePO4+2xLi+。下列說法正確的是

(

)BA.放電時,鈣電極為負極,發(fā)生還原反應B.充電時,Li1-xFePO4/LiFePO4電極的電極反應式為LiFePO4-xe-

Li1-xFePO4+xLi+C.鋰離子導體膜的作用是允許Li+和水分子通過,同時保證Li+定向某著名企業(yè)以形成電流D.充電時,當轉移0.2mol電子時,理論上陰極室中電解質的質量減輕4.0g解析

由電池總反應知,放電時,Ca轉化為Ca2+,則鈣電極為負極,發(fā)生氧化反應;Li1-xFePO4/LiFePO4電極為正極,A錯誤。充電時,Li1-xFePO4/LiFePO4電極為陽極,LiFePO4失電子轉化為Li1-xFePO4和Li+,電極反應式為LiFePO4-xe-

Li1-xFePO4+xLi+,B正確。Ca能與水發(fā)生劇烈反應,故鋰離子導體膜不允子通過,C錯誤。充電時,當轉移0.2mol電子時,理論上陰極室電解質中有0.1molCa2+得電子生成0.1molCa,同時遷移入0.2mol

Li+,質量減輕0.1mol×40g·mol-1-0.2mol×7g·mol-1=2.6g,D錯誤。6.★★(2025屆云南師大附中9月月考,8)甲池是甲烷燃料電池,如圖所示。一段時間內,

乙池D處進入10mol混合氣體,其中苯的物質的量分數(shù)為30%(雜質不參與反應),C出來

的混合氣體(不含H2,該條件下苯、環(huán)己烷都呈氣態(tài))中含苯的物質的量分數(shù)為10%,下

列說法正確的是

(

)BA.甲池中A處通入甲烷,乙池中E處有O2放出B.乙池中惰性電極上的電極反應式:

+6H++6e-

C.該段時間內,甲池中理論上消耗33.6L甲烷D.乙池中右室質量減少96g解析

由題給信息知,甲池為甲烷燃料電池,則乙池為電解池。乙池中惰性電極上苯被還原為

環(huán)己烷,電極反應式為

+6H++6e-

,惰性電極為陰極,G電極與陰極相連,則G電極為負極、F電極為正極,燃料電池中燃料通入負極,故B處通入CH4,A處通入O2,

A錯誤、B正確。未指明是否為標準狀況,無法計算CH4的體積,C錯誤。由惰性電極的

電極反應式知,C、D處氣體的總物質的量不變,則參與反應的苯的物質的量為10mol×

(30%-10%)=2mol,則轉移電子的物質的量為2mol×6=12mol;多孔惰性電極上的電極反

應式為H2O-4e-

4H++O2↑,則E處逸出3molO2,其質量為3mol×32g·mol-1=96g,同時有12molH+通過高分子電解質膜由右室移向左室,故右室質量應減少96g+12g=108g,D錯誤。7.★★(創(chuàng)新點:有關法拉第效率的計算)(2025屆湖南長郡中學一調,12)我國科學工為氯源高效電合成了α,α-二氯酮,以NiCo2O4納米錐為催化劑抑制氧析出和氯析

出副反應的發(fā)生,裝置如圖所示,催化電極上的反應為自由基機理。已知:法拉第效率=

×100%。下列說法錯誤的是

(

)BA.電合成時,裝置將太陽能最終轉化為化學能B.b極電極反應式為

+H2O+2Cl--2e-

+2H+C.若在反應體系中加入自由基捕獲劑,α,α-二氯酮產率降低D.若法拉第效率為61%,通過4mol電子時,產生0.61molα,α-二氯酮解析

由裝置圖知,電合成時,先將太陽能轉化為電能,然后通過電解轉化為化學能,即裝置將

太陽能最終轉化為化學能,A正確。電極b上

轉化為

,發(fā)生氧化反應,則b電極作陽極,正確的電極反應式為

+H2O+2Cl--4e-

+2H+(提示:選項中的不符合電荷守恒),B錯誤。催化電極上的反應為自由基機理,若在反應體系中加入自由基捕獲劑,則得到的產物會減少,產率降低,C正確。

根據(jù)法拉第效率計算公式,結合電極反應式知,若法拉第效率為61%,通過4mol電子時,

生成α,α-二氯酮所用的電子為2.44mol,則產生0.61molα,α-二氯酮,D正確。方法點撥在書寫復雜有機化合物或反應中只是H、O、Cl等原子數(shù)發(fā)生變化的電極

反應式時,可通過得失H、O、Cl等原子的數(shù)目快速判斷出得失電子的數(shù)目,電負性:O、Cl>C>H,如得1個H原子整體降低1價,應得1個電子;得1個O原子整體升高2價,應失去2個電子;得1個Cl原子整體升高1價,應失去1個電子。8.★