題型四　電化學(xué)基礎(chǔ)

高考命題規(guī)律
2020年高考必備
2015年
2016年
2017年
2018年
2019年
Ⅰ卷
Ⅱ卷
Ⅰ卷
Ⅱ卷
Ⅲ卷
Ⅰ卷
Ⅱ卷
Ⅲ卷
Ⅰ卷
Ⅱ卷
Ⅲ卷
Ⅰ卷
Ⅱ卷
Ⅲ卷
命題角度1
原電池原理與新型電池
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命題角度2
電解原理及其應(yīng)用


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命題角度3
金屬腐蝕及其防護(hù)





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命題角度1原電池原理與新型電池　
高考真題體驗(yàn)·對(duì)方向
1.(2019全國(guó)Ⅰ,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,示意圖如右所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　)

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NH3
D.電池工作時(shí)質(zhì)子通過(guò)交換膜由負(fù)極區(qū)向正極區(qū)移動(dòng)
答案　B
解析　該過(guò)程是在室溫條件下進(jìn)行的,因此比現(xiàn)有工業(yè)合成氨的條件溫和,同時(shí)還能提供電能,A項(xiàng)正確;陰極區(qū)發(fā)生的是得電子的反應(yīng),而左池中發(fā)生的是失電子的反應(yīng),B項(xiàng)錯(cuò)誤;右池為正極區(qū),氮?dú)獍l(fā)生還原反應(yīng)生成氨氣,C項(xiàng)正確;左池中產(chǎn)生的氫離子通過(guò)交換膜向右池移動(dòng),即由負(fù)極區(qū)移向正極區(qū),D項(xiàng)正確。
2.(2019全國(guó)Ⅲ,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)如右圖所示。電池反應(yīng)為Zn(s)+2NiOOH(s)+H2O(l)ZnO(s)+2Ni(OH)2(s)。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　)

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(yáng)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(guò)程中OH-通過(guò)隔膜從負(fù)極區(qū)移向正極區(qū)
答案　D
解析　本題考查了二次電池的工作原理及電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)與判斷。三維多孔海綿狀Zn類似于活性炭,故表面積較大,可高效沉積ZnO,所沉積的ZnO分散度也高,A項(xiàng)正確;根據(jù)總反應(yīng)式Zn(s)+2NiOOH(s)+H2OZnO(s)+2Ni(OH)2(s)可知,充電時(shí)Ni(OH)2(s)在陽(yáng)極上發(fā)生氧化反應(yīng)Ni(OH)2(s)+OH-(aq)-e-NiOOH(s)+H2O(l),B項(xiàng)正確;放電時(shí)Zn在負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)Zn(s)+2OH- -2e-ZnO(s)+H2O(l),C項(xiàng)正確;在放電過(guò)程中,陰離子應(yīng)向負(fù)極移動(dòng),D項(xiàng)錯(cuò)誤。
3.(2019天津,6)我國(guó)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。下列敘述不正確的是(　　)

A.放電時(shí),a電極反應(yīng)為I2Br-+2e-2I-+Br-
B.放電時(shí),溶液中離子的數(shù)目增大
C.充電時(shí),b電極每增重0.65 g, 溶液中有0.02 mol I-被氧化
D.充電時(shí),a電極接外電源負(fù)極
答案　D
解析　根據(jù)離子和電子的移動(dòng)方向可知,a電極是正極,b電極是負(fù)極。放電時(shí),負(fù)極電極反應(yīng)為Zn-2e-Zn2+,正極電極反應(yīng)為I2Br-+2e-2I-+Br-,顯然A、B正確;充電時(shí),b電極電極反應(yīng)為Zn2++2e-Zn,每增重0.65 g轉(zhuǎn)移0.02 mol e-,根據(jù)以上分析,可知溶液中有0.02 mol I-被氧化,C正確;充電時(shí),陽(yáng)極接電源正極,故D錯(cuò)誤。
4.(2018全國(guó)Ⅲ,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(shuō)法正確的是(　　)

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L(zhǎng)i2O2-x2Li+(1-x2)O2
答案　D
解析　放電時(shí),該電池中鋰作負(fù)極,多孔碳材料作正極,A項(xiàng)錯(cuò)誤;放電時(shí),外電路電子由負(fù)極流向正極,即由鋰電極流向多孔碳材料電極,B項(xiàng)錯(cuò)誤;充電時(shí),鋰電極作陰極,多孔碳材料電極作陽(yáng)極,電解質(zhì)溶液中Li+應(yīng)向鋰電極區(qū)移動(dòng),C項(xiàng)錯(cuò)誤;充電反應(yīng)與放電反應(yīng)相反:Li2O2-x2Li+(1-x2)O2,D項(xiàng)正確。
5.(2018全國(guó)Ⅱ,12)我國(guó)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(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　)

A.放電時(shí),ClO4-向負(fù)極移動(dòng)
B.充電時(shí)釋放CO2,放電時(shí)吸收CO2
C.放電時(shí),正極反應(yīng)為:3CO2+4e-2CO32-+C
D.充電時(shí),正極反應(yīng)為:Na++e-Na
答案　D
解析　放電時(shí)裝置為原電池,陰離子向負(fù)極移動(dòng),A項(xiàng)正確;根據(jù)總反應(yīng)可知,放電時(shí)二氧化碳在正極得電子被吸收,充電時(shí)又被釋放出來(lái),B項(xiàng)正確;放電時(shí),負(fù)極上Na失電子,正極上CO2得電子,正極電極反應(yīng)式為3CO2+4e-2CO32-+C,C項(xiàng)正確;充電時(shí)陰極反應(yīng)式為Na++e-Na,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
6.(2017全國(guó)Ⅲ,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(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　)

A.電池工作時(shí),正極可發(fā)生反應(yīng):2Li2S6+2Li++2e-3Li2S4
B.電池工作時(shí),外電路中流過(guò)0.02 mol電子,負(fù)極材料減重0.14 g
C.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(zhǎng),電池中Li2S2的量越多
答案　D
解析　A項(xiàng),在該電池中電極a為正極,發(fā)生的反應(yīng)依次為S8+2Li++2e-Li2S8、3Li2S8+2Li++2e-4Li2S6、2Li2S6+2Li++2e-3Li2S4、Li2S4+2Li++2e-2Li2S2,故A正確;B項(xiàng),原電池工作時(shí),轉(zhuǎn)移0.02 mol電子時(shí),被氧化的Li的物質(zhì)的量為0.02 mol,質(zhì)量減少0.14 g,正確;C項(xiàng),石墨烯能導(dǎo)電,利用石墨烯作電極,可提高電極a的導(dǎo)電性,正確;D項(xiàng),電池充電時(shí)由于Li+得到電子生成Li,則電池充電時(shí)間越長(zhǎng),電池中Li2S2的量越少,錯(cuò)誤。
7.(2016全國(guó)Ⅱ,11)Mg-AgCl電池是一種以海水為電解質(zhì)溶液的水激活電池。下列敘述錯(cuò)誤的是(　　)
A.負(fù)極反應(yīng)式為Mg-2e-Mg2+
B.正極反應(yīng)式為Ag++e-Ag
C.電池放電時(shí)Cl-由正極向負(fù)極遷移
D.負(fù)極會(huì)發(fā)生副反應(yīng)Mg+2H2OMg(OH)2+H2↑
答案　B
解析　Mg-AgCl海水電池中,Mg為活潑金屬,作負(fù)極,發(fā)生反應(yīng):Mg-2e-Mg2+,A項(xiàng)正確;AgCl在正極反應(yīng):AgCl+e-Ag+Cl-,B項(xiàng)錯(cuò)誤;原電池中,陰離子向負(fù)極移動(dòng),C項(xiàng)正確;Mg可與H2O緩慢反應(yīng),D項(xiàng)正確。
8.(2016全國(guó)Ⅲ,11)鋅—空氣燃料電池可用作電動(dòng)車動(dòng)力電源,電池的電解質(zhì)溶液為KOH溶液,反應(yīng)為2Zn+O2+4OH-+2H2O2Zn(OH)42-。下列說(shuō)法正確的是(　　)
A.充電時(shí),電解質(zhì)溶液中K+向陽(yáng)極移動(dòng)
B.充電時(shí),電解質(zhì)溶液中c(OH-)逐漸減小
C.放電時(shí),負(fù)極反應(yīng)為:Zn+4OH--2e-Zn(OH)42-
D.放電時(shí),電路中通過(guò)2 mol電子,消耗氧氣22.4 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)
答案　C
解析　充電時(shí),陽(yáng)離子移向陰極,A項(xiàng)錯(cuò)誤;充電時(shí)的總反應(yīng)為2Zn(OH)42-2Zn+O2↑+4OH-+2H2O,c(OH-)增大,B項(xiàng)錯(cuò)誤;放電時(shí)每消耗1 mol O2轉(zhuǎn)移4 mol電子,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
9.(2015全國(guó)Ⅰ,11)微生物電池是指在微生物的作用下將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,其工作原理如圖所示。下列有關(guān)微生物電池的說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　)

A.正極反應(yīng)中有CO2生成
B.微生物促進(jìn)了反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移
C.質(zhì)子通過(guò)交換膜從負(fù)極區(qū)移向正極區(qū)
D.電池總反應(yīng)為C6H12O6+6O26CO2+6H2O
答案　A
解析　C6H12O6中C的平均化合價(jià)為0價(jià),二氧化碳中C的化合價(jià)為+4價(jià),所以生成二氧化碳的反應(yīng)為氧化反應(yīng),故CO2在負(fù)極生成,A選項(xiàng)錯(cuò)誤;在微生物的作用下,該裝置為原電池裝置,反應(yīng)速率加快,所以微生物促進(jìn)了反應(yīng)的發(fā)生,B項(xiàng)正確;質(zhì)子交換膜只允許質(zhì)子(即H+)通過(guò),原電池中陽(yáng)離子向正極移動(dòng),C項(xiàng)正確;電池的總反應(yīng)實(shí)質(zhì)是C6H12O6的氧化反應(yīng),D項(xiàng)正確。
10.(2015天津,4)鋅銅原電池裝置如圖所示,其中陽(yáng)離子交換膜只允許陽(yáng)離子和水分子通過(guò)。下列有關(guān)敘述正確的是(　　)

A.銅電極上發(fā)生氧化反應(yīng)
B.電池工作一段時(shí)間后,甲池的c(SO42-)減小
C.電池工作一段時(shí)間后,乙池溶液的總質(zhì)量增加
D.陰陽(yáng)離子分別通過(guò)交換膜向負(fù)極和正極移動(dòng),保持溶液中電荷平衡
答案　C
解析　原電池反應(yīng)為Zn+CuSO4ZnSO4+Cu。Cu電極作正極,Cu2+在正極得電子,發(fā)生還原反應(yīng),A項(xiàng)錯(cuò)誤;由于兩半池中的陰離子SO42-不能透過(guò)半透膜,故c(SO42-)都不變,B項(xiàng)錯(cuò)誤;甲池中由于生成Zn2+,而乙池中Cu2++2e-Cu,則乙池中的CuSO4部分變?yōu)閆nSO4,導(dǎo)致乙池中溶液總質(zhì)量變大,C項(xiàng)正確;陰離子不能透過(guò)半透膜,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
典題演練提能·刷高分
1.(2019河南部分示范性高中聯(lián)考)銀-Ferrozine法檢測(cè)甲醛(HCHO)的原理為:①在原電池裝置中,氧化銀能將甲醛充分氧化為CO2　②Fe3+與產(chǎn)生的Ag定量反應(yīng)生成Fe2+?、跢e2+與Ferrozine形成有色配合物?、軠y(cè)定溶液的吸光度(吸光度與溶液中有色物質(zhì)的濃度成正比)。下列說(shuō)法正確的是(　　)
A.①中,負(fù)極的電極反應(yīng)式為2Ag2O+4H++4e-4Ag+2H2O
B.①中,溶液中的H+由正極移向負(fù)極
C.理論上消耗的甲醛與生成的Fe2+的物質(zhì)的量之比為1∶4
D.④中,甲醛濃度越大,吸光度越小
答案　C
解析　①中負(fù)極的電極反應(yīng)式為HCHO-4e-+H2OCO2↑+4H+,正極的電極反應(yīng)式為2Ag2O+4H++4e-4Ag+2H2O,A項(xiàng)錯(cuò)誤;①中,溶液中的H+由原電池負(fù)極向正極移動(dòng),B項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)電子守恒關(guān)系:HCHO~4Ag~4Fe2+,故理論上消耗的甲醛與生成的Fe2+的物質(zhì)的量之比為1∶4,C項(xiàng)正確;甲醛濃度越大,理論上生成Fe2+越多,進(jìn)而得到有色配合物的濃度也越大,溶液吸光度越大,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
2.(2019遼寧葫蘆島一模)據(jù)報(bào)道,我國(guó)已研制出“可充室溫鈉—二氧化碳電池”,電極材料為鈉金屬片和碳納米管,電解液為高氯酸鈉四甘醇二甲醚溶液,電池總反應(yīng)為4Na+3CO22Na2CO3+C,生成的固體Na2CO3沉積在碳納米管上。下列敘述不正確的是(　　)
A.放電時(shí)鈉金屬片發(fā)生氧化反應(yīng)
B.放電時(shí)吸收CO2,充電時(shí)釋放CO2
C.放電時(shí)Na+向碳納米管移動(dòng)
D.放電時(shí)的負(fù)極反應(yīng)為2Na+CO32--2e-Na2CO3
答案　D
解析　放電時(shí)鈉金屬片作負(fù)極,失去電子發(fā)生氧化反應(yīng),A項(xiàng)正確;放電時(shí)正極上吸收CO2氣體,CO2中的C原子得到電子,被還原生成C單質(zhì),充電時(shí)C單質(zhì)失去電子,與Na2CO3反應(yīng)變?yōu)镃O2氣體,同時(shí)產(chǎn)生金屬Na,B項(xiàng)正確;放電時(shí)Na+向正極碳納米管方向移動(dòng),C項(xiàng)正確;放電時(shí)負(fù)極上的Na失去電子,負(fù)極反應(yīng)為Na-e-Na+,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
3.(2019河北唐山一模)研究人員研發(fā)了一種“水電池”,這種電池能利用淡水與海水之間含鹽量的差別進(jìn)行發(fā)電。在海水中,電池總反應(yīng)可表示為5MnO2+2Ag+2NaClNa2Mn5O10+2AgCl。下列有關(guān)“水電池”在海水中放電時(shí)的說(shuō)法正確的是(　　)
A.正極反應(yīng)式:Ag+Cl-+e-AgCl
B.每生成1 mol Na2Mn5O10轉(zhuǎn)移4 mol電子
C.Na+向“水電池”的負(fù)極移動(dòng)
D.AgCl是氧化產(chǎn)物
答案　D
解析　該電池的正極反應(yīng)為5MnO2+2e-Mn5O102-,負(fù)極反應(yīng)為Ag+Cl--e-AgCl,A項(xiàng)錯(cuò)誤;由電池總反應(yīng)方程式可知,每生成1 mol Na2Mn5O10轉(zhuǎn)移2 mol電子,B項(xiàng)錯(cuò)誤;電池放電過(guò)程中鈉離子向正極移動(dòng),C項(xiàng)錯(cuò)誤;負(fù)極上Ag失電子被氧化,故AgCl是氧化產(chǎn)物,D項(xiàng)正確。
4.(2019湖北部分重點(diǎn)中學(xué)第二次聯(lián)考)高溫時(shí)通過(guò)以下反應(yīng)制備金屬鋁。用鋁制作的“快速放電鋁離子二次電池”的原理如下圖所示(EMI+為有機(jī)陽(yáng)離子)。

①Al2O3(s)+AlCl3(g)+3C(s)3AlCl(g)+3CO(g)　ΔH1=a kJ· mol-1
②3AlCl(g)2Al(l)+AlCl3(g)　ΔH2=b kJ· mol-1
③Al2O3(s)+3C(s)2Al(l)+3CO(g)　ΔH3
下列說(shuō)法正確的是(　　)
A.該電池放電時(shí)的負(fù)極反應(yīng)為Al-3e-+7AlCl4-4Al2Cl7-
B.ΔH20,B項(xiàng)錯(cuò)誤;放電時(shí)鋁為負(fù)極被氧化,石墨電極為正極發(fā)生還原反應(yīng),充電時(shí)石墨電極作陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng),所以該電池充電時(shí)石墨電極與電源正極相連,C項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)蓋斯定律:①+②=③,因此Al2O3(s)+3C(s)2Al(l)+3CO(g)　ΔH3=(a+b)kJ· mol-1,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
5.(2019湖北名校聯(lián)盟三模)我國(guó)科學(xué)家在天然氣脫硫研究方面取得了新進(jìn)展,利用如圖裝置可進(jìn)行脫硫,將硫化氫氣體轉(zhuǎn)化成硫沉淀。已知甲、乙池中發(fā)生的反應(yīng)如圖所示。下列說(shuō)法正確的是(　　)

A.甲池中得到H2O2的反應(yīng),H2O2既是氧化產(chǎn)物也是還原產(chǎn)物
B.電路中每轉(zhuǎn)移0.2 mol電子,甲池溶液質(zhì)量變化3.4 g,乙池溶液質(zhì)量保持不變
C.光照時(shí)乙池電極上發(fā)生的反應(yīng)為H2S+I3-3I-+S+2H+
D.甲池中碳棒上發(fā)生的電極反應(yīng)為AQ+2H+-2e-H2AQ
答案　B
解析　根據(jù)圖示可知在甲池中O2與H2AQ反應(yīng)產(chǎn)生H2O2和AQ,O元素的化合價(jià)降低,H元素化合價(jià)沒(méi)有變化,所以H2O2是還原產(chǎn)物,A項(xiàng)錯(cuò)誤。根據(jù)圖示可知電路中每轉(zhuǎn)移0.2 mol電子,反應(yīng)產(chǎn)生0.1 mol H2O2,同時(shí)有0.2 mol H+從乙池進(jìn)入甲池,溶液質(zhì)量增加3.4 g;而在乙池,H2S-2e-S↓+2H+,產(chǎn)生的H+通過(guò)全氟碳酸膜進(jìn)入甲池,所以乙池溶液質(zhì)量保持不變,B項(xiàng)正確。在乙池中,H2S失電子生成硫單質(zhì),I2單質(zhì)得電子生成I-,發(fā)生的電池反應(yīng)為H2S+I3-3I-+S↓+2H+,該反應(yīng)不是電極反應(yīng),C項(xiàng)錯(cuò)誤;甲池中碳棒為正極,正極上發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)為AQ+2H++2e-H2AQ,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
6.(2019河南洛陽(yáng)模擬)以石墨負(fù)極(C)、LiFePO4正極組成的鋰離子電池的工作原理如圖所示(實(shí)際上正、負(fù)極材料是緊貼在鋰離子導(dǎo)電膜兩邊的)。充放電時(shí),Li+在正極材料上脫嵌或嵌入,隨之在石墨中發(fā)生了LixC6的生成與解離。下列說(shuō)法正確的是(　　)

A.鋰離子導(dǎo)電膜應(yīng)有保護(hù)成品電池安全性的作用
B.該電池工作過(guò)程中Fe元素化合價(jià)沒(méi)有發(fā)生變化
C.放電時(shí),負(fù)極材料上的反應(yīng)為6C+xLi++xe-LixC6
D.放電時(shí),正極材料上的反應(yīng)為L(zhǎng)iFePO4-xe-Li1-xFePO4+xLi+
答案　A
解析　根據(jù)題意描述,放電時(shí),石墨為負(fù)極;充電時(shí),石墨為陰極,石墨轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)ixC6,得到電子,石墨電極上發(fā)生還原反應(yīng)。根據(jù)上述分析,總反應(yīng)為L(zhǎng)iFePO4+6CLi1-xFePO4+LixC6。
為了防止正負(fù)極直接相互接觸,因此用鋰離子導(dǎo)電膜隔開(kāi),鋰離子導(dǎo)電膜起到保護(hù)成品電池安全性的作用,A項(xiàng)正確;根據(jù)總反應(yīng)方程式LiFePO4+6CLi1-xFePO4+LixC6可知,LiFePO4與Li1-xFePO4中鐵元素的化合價(jià)不同,否則不能構(gòu)成原電池反應(yīng),B項(xiàng)錯(cuò)誤;放電時(shí),負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)為L(zhǎng)ixC6-xe-6C+xLi+,C項(xiàng)錯(cuò)誤;放電時(shí),Li1-xFePO4在正極上得電子發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)為L(zhǎng)i1-xFePO4+xLi++xe-LiFePO4,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
7.(2019河南開(kāi)封一模)某課題組以納米Fe2O3作為電極材料制備鋰離子電池(另一極為金屬鋰和石墨的復(fù)合材料),通過(guò)在室溫條件下對(duì)鋰離子電池進(jìn)行循環(huán)充放電,成功地實(shí)現(xiàn)了對(duì)磁性的可逆調(diào)控(如圖)。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　)

A.放電時(shí),負(fù)極的電極反應(yīng)為L(zhǎng)i-e-Li+
B.放電時(shí),電子通過(guò)電解質(zhì)從Li流向Fe2O3
C.充電時(shí),Fe做陽(yáng)極,電池逐漸擺脫磁鐵吸引
D.充電時(shí),陽(yáng)極的電極反應(yīng)為2Fe+3Li2O-6e-Fe2O3+6Li+
答案　B
解析　由圖可知:該電池在充、放電時(shí)的反應(yīng)為6Li+Fe2O33Li2O+2Fe;放電時(shí)負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng),正極發(fā)生還原反應(yīng);充電時(shí)陽(yáng)極、陰極電極反應(yīng)式與放電時(shí)的正極、負(fù)極電極反應(yīng)式正好相反。
該電池在放電時(shí)Li為負(fù)極,失去電子,發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)式是Li-e-Li+,A項(xiàng)正確;放電時(shí),電子通過(guò)外電路從負(fù)極Li流向正極Fe2O3,不能經(jīng)過(guò)電解質(zhì),B項(xiàng)錯(cuò)誤;充電時(shí),Fe做陽(yáng)極,失去電子,發(fā)生氧化反應(yīng),被氧化變?yōu)镕e2O3,Fe2O3不能被磁鐵吸引,故電池逐漸擺脫磁鐵吸引,C項(xiàng)正確;充電時(shí),陽(yáng)極失去電子,發(fā)生氧化反應(yīng),該電極反應(yīng)式為2Fe-6e-+3Li2OFe2O3+6Li+,D項(xiàng)正確。
8.(2019河北石家莊教學(xué)質(zhì)量檢測(cè))新型鎂—鋰雙離子二次電池如圖所示,下列關(guān)于該電池的說(shuō)法不正確的是(　　)

A.放電時(shí),Li+由左向右移動(dòng)
B.放電時(shí),正極的電極反應(yīng)式為L(zhǎng)i1-xFePO4+xLi++xe-LiFePO4
C.充電時(shí),外加電源的正極與Y相連
D.充電時(shí),導(dǎo)線上每通過(guò)1 mol e-,左室溶液質(zhì)量減輕12 g
答案　D
解析　放電時(shí),左邊鎂為負(fù)極,失電子發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)式為Mg-2e-Mg2+;右邊為正極得電子發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為L(zhǎng)i1-xFePO4+xLi++xe-LiFePO4,陽(yáng)離子移向正極;充電時(shí),外加電源的正極與正極相連,負(fù)極與負(fù)極相連。
放電時(shí)為原電池,原電池中陽(yáng)離子移向正極,所以Li+由左向右移動(dòng),A項(xiàng)正確;放電時(shí),右邊電極為正極,得電子發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為L(zhǎng)i1-xFePO4+xLi++xe-LiFePO4,B項(xiàng)正確;充電時(shí),外加電源的正極與正極相連,所以外加電源的正極與Y相連,C項(xiàng)正確;充電時(shí),左室電極反應(yīng)式為Mg2++2e-Mg,右側(cè)將有1 mol Li+移向左室,所以導(dǎo)線上每通過(guò)1 mol e-,左室溶液質(zhì)量減輕12 g-7 g=5 g,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
9.(2019陜西二模)C-Na2MnO4電池是科學(xué)家正在研發(fā)的新型鈉離子電池中的一種,其充放電原理如圖所示,放電時(shí)的總反應(yīng)為xNa+Na2MnO4Na(2+x)MnO4。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　)

A.放電時(shí),左電極為負(fù)極,材料為金屬鈉
B.該電池可用Na2MnO4中性水溶液作為電解液
C.充電時(shí),右電極與電源正極相連,發(fā)生氧化反應(yīng)
D.充電時(shí),陽(yáng)極反應(yīng)式為Na(2+x)MnO4-xe-xNa++Na2MnO4
答案　B
解析　放電時(shí),鈉離子流向右電極,說(shuō)明左電極為負(fù)極,材料為金屬鈉,右電極為正極,A項(xiàng)正確;金屬鈉是活潑金屬,極易與水發(fā)生反應(yīng),所以該電池不可用Na2MnO4中性水溶液作為電解液,B項(xiàng)錯(cuò)誤;原電池中右電極為正極,充電時(shí),右電極與電源正極相連,發(fā)生氧化反應(yīng),C項(xiàng)正確;充電時(shí),陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng),陽(yáng)極反應(yīng)式為Na(2+x)MnO4-xe-xNa++Na2MnO4,D項(xiàng)正確。
10.(2019四川達(dá)州二診)堿性鋅錳電池(電極材料為Zn和MnO2,電解質(zhì)為KOH)有著很廣泛的應(yīng)用,其電池總反應(yīng)為:Zn+2MnO2+2H2O2MnOOH+Zn(OH)2。下列有關(guān)堿性鋅錳電池的說(shuō)法正確的是(　　)
A.Zn為正極,MnO2為負(fù)極
B.工作時(shí)電子由MnO2極經(jīng)外電路流向Zn極
C.負(fù)極的電極反應(yīng)為Zn+2OH--2e-Zn(OH)2
D.工作時(shí)消耗1 mol MnO2,理論上生成氧化產(chǎn)物1 mol
答案　C
解析　由堿性鋅錳電池的總反應(yīng):Zn+2MnO2+2H2O2MnOOH+Zn(OH)2可知,MnO2得電子被還原生成MnOOH,為正極,Zn失去電子,為負(fù)極,A項(xiàng)錯(cuò)誤;電池工作時(shí),外電路中電子由負(fù)極Zn經(jīng)外電路流向正極MnO2,B項(xiàng)錯(cuò)誤;Zn失去電子生成Zn(OH)2,電極反應(yīng)為Zn+2OH--2e-Zn(OH)2,C項(xiàng)正確;電池正極的反應(yīng)為2MnO2+2H2O+2e-2MnOOH+2OH-,根據(jù)電子守恒,工作時(shí)消耗1 mol MnO2,理論上生成氧化產(chǎn)物12 mol,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
11.氨硼烷(NH3·BH3)電池可在常溫下工作,裝置如圖所示。該電池工作時(shí)的總反應(yīng)為NH3·BH3+3H2O2NH4BO2+4H2O。下列說(shuō)法正確的是(　　)

A.正極附近溶液的pH減小
B.電池工作時(shí),H+通過(guò)質(zhì)子交換膜向負(fù)極移動(dòng)
C.消耗3.1 g氨硼烷,理論上通過(guò)內(nèi)電路的電子為0.6 mol
D.負(fù)極電極反應(yīng)為NH3·BH3+2H2O-6e-NH4++BO2-+6H+
答案　D
解析　H2O2在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為3H2O2+6H++6e-6H2O,正極消耗氫離子,正極附近溶液的pH增大,故A錯(cuò)誤;放電時(shí),陽(yáng)離子向正極移動(dòng),H+通過(guò)質(zhì)子交換膜向正極移動(dòng),故B錯(cuò)誤;負(fù)極電極反應(yīng)式為NH3·BH3+2H2O-6e-NH4++BO2-+6H+,則消耗3.1 g 即0.1 mol氨硼烷,理論上通過(guò)外電路的電子為0.6 mol,故C錯(cuò)誤、D正確。
12.鋰空氣電池放電時(shí)的工作原理如圖所示。下列敘述正確的是(　　)

A.放電時(shí)Li+由B極向A極移動(dòng)
B.電池放電時(shí)總反應(yīng)方程式為4Li+O2+2H2O4LiOH
C.電解液a、b之間可采用陰離子交換膜
D.電解液a可能為L(zhǎng)iCl水溶液
答案　B
解析　A項(xiàng),在原電池中,A是負(fù)極,B是正極,陽(yáng)離子由負(fù)極向正極移動(dòng),即由A極向B極移動(dòng),故A錯(cuò)誤;B項(xiàng),原電池放電反應(yīng)為自發(fā)的氧化還原反應(yīng),即4Li+O2+2H2O4LiOH,故B正確;C項(xiàng),根據(jù)圖示,LiOH由正極區(qū)流出,說(shuō)明電解液a、b之間可采用陽(yáng)離子交換膜,故C錯(cuò)誤;D項(xiàng),金屬鋰可以和水發(fā)生反應(yīng),電解質(zhì)中不能含有水,故D錯(cuò)誤。
命題角度2電解原理及其應(yīng)用　
高考真題體驗(yàn)·對(duì)方向
1.(2018全國(guó)Ⅰ,13)最近我國(guó)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(duì)天然氣中CO2和H2S的高效去除。示意圖如下所示,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(　　)
A.陰極的電極反應(yīng):CO2+2H++2e-CO+H2O
B.協(xié)同轉(zhuǎn)化總反應(yīng):CO2+H2SCO+H2O+S
C.石墨烯上的電勢(shì)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

答案　C
解析　根據(jù)圖示可知,ZnO@石墨烯電極上發(fā)生還原反應(yīng),則該電極為陰極,電極反應(yīng)式為CO2+2H++2e-CO+H2O,A項(xiàng)正確;根據(jù)題干信息及圖中兩電極上的反應(yīng)可知,該電化學(xué)裝置(電解池)中的總反應(yīng)為CO2+H2SCO+S+H2O,B項(xiàng)正確;石墨烯作陽(yáng)極,ZnO@石墨烯作陰極,陽(yáng)極上的電勢(shì)應(yīng)高于陰極上的電勢(shì),C項(xiàng)錯(cuò)誤;若采用Fe3+/Fe2+取代EDTA-Fe3+/EDTA-Fe2+,溶液需為酸性,否則Fe3+、Fe2+可形成沉淀,且H2S和S不能穩(wěn)定存在,D項(xiàng)正確。
2.(2017全國(guó)Ⅱ,11)用電解氧化法可以在鋁制品表面形成致密、耐腐蝕的氧化膜,電解質(zhì)溶液一般為H2SO4-H2C2O4混合溶液。下列敘述錯(cuò)誤的是(　　)
A.待加工鋁質(zhì)工件為陽(yáng)極
B.可選用不銹鋼網(wǎng)作為陰極
C.陰極的電極反應(yīng)式為:Al3++3e-Al
D.硫酸根離子在電解過(guò)程中向陽(yáng)極移動(dòng)
答案　C
解析　A項(xiàng),根據(jù)題意“鋁表面形成致密、耐腐蝕的氧化膜”,即鋁失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)變?yōu)檠趸X,因此待加工鋁質(zhì)工件為陽(yáng)極,A正確;B項(xiàng),陰極上電極材料本身不反應(yīng),只傳導(dǎo)電流可以選用不銹鋼網(wǎng)作為陰極,B正確;陰極的電極反應(yīng)式為2H++2e-H2↑,C錯(cuò)誤;D項(xiàng),電解過(guò)程中陰離子移向陽(yáng)極,即SO42-向陽(yáng)極移動(dòng),D項(xiàng)正確。
3.(2016全國(guó)Ⅰ,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(chǎng)的作用下,兩膜中間的Na+和SO42-可通過(guò)離子交換膜,而兩端隔室中離子被阻擋不能進(jìn)入中間隔室。

下列敘述正確的是(　　)
A.通電后中間隔室的SO42-離子向正極遷移,正極區(qū)溶液pH增大
B.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(guò)1 mol電子的電量時(shí),會(huì)有0.5 mol的O2生成
答案　B
解析　在負(fù)極區(qū)發(fā)生的電極反應(yīng)為4H2O+4e-2H2↑+4OH-,在正極區(qū)發(fā)生的電極反應(yīng)為2H2O-4e-O2↑+4H+,故正極區(qū)pH減小,A選項(xiàng)錯(cuò)誤;Na+移向負(fù)極區(qū),生成NaOH,SO42-移向正極區(qū),生成H2SO4,B選項(xiàng)正確;根據(jù)負(fù)極區(qū)電極反應(yīng)可知C選項(xiàng)錯(cuò)誤;每通過(guò)1 mol 電子,有0.25 mol O2生成,D選項(xiàng)錯(cuò)誤。
4.(2016北京,12)用石墨電極完成下列電解實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)一
實(shí)驗(yàn)二
裝置


現(xiàn)象
a、d處試紙變藍(lán);b處變紅,局部褪色;c處無(wú)明顯變化
兩個(gè)石墨電極附近有氣泡產(chǎn)生;n處有氣泡產(chǎn)生;……

下列對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的解釋或推測(cè)不合理的是(　　)
A.a、d處:2H2O+2e-H2↑+2OH-
B.b處:2Cl--2e-Cl2↑
C.c處發(fā)生了反應(yīng):Fe-2e-Fe2+
D.根據(jù)實(shí)驗(yàn)一的原理,實(shí)驗(yàn)二中m處能析出銅
答案　B
解析　A項(xiàng),電解NaCl溶液,a、d處試紙變藍(lán),為H+放電生成H2,剩余OH-,使試紙變藍(lán),正確;B項(xiàng),b處為陽(yáng)極,b處變紅,局部褪色,說(shuō)明溶液中的Cl-和OH-均放電,錯(cuò)誤;C項(xiàng),實(shí)驗(yàn)一相當(dāng)于兩個(gè)串聯(lián)電路,所以c處的Fe作陽(yáng)極,故Fe失去電子生成Fe2+,正確;D項(xiàng),根據(jù)實(shí)驗(yàn)一的原理知,實(shí)驗(yàn)二相當(dāng)于三個(gè)串聯(lián)電解池,每個(gè)銅珠的左、右兩側(cè)分別作為兩個(gè)電極,其中m為陰極,n為陰極,右邊的銅珠中,與n相對(duì)的一側(cè)為陽(yáng)極,其與m作電極構(gòu)成的電解池中,電解時(shí)會(huì)存在Cu2+在m處放電生成Cu,正確。
5.(2015福建,11)某模擬“人工樹(shù)葉”電化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置如下圖所示,該裝置能將H2O和CO2轉(zhuǎn)化為O2和燃料(C3H8O)。下列說(shuō)法正確的是(　　)

A.該裝置將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為光能和電能
B.該裝置工作時(shí),H+從b極區(qū)向a極區(qū)遷移
C.每生成1 mol O2,有44 g CO2被還原
D.a電極的反應(yīng)為:3CO2+18H+-18e-C3H8O+5H2O
答案　B
解析　由模擬“人工樹(shù)葉”電化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置圖知為電解裝置,故為電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能,A選項(xiàng)錯(cuò)誤;b側(cè)連接電源的正極為陽(yáng)極,a側(cè)連接電源的負(fù)極為陰極,在電解池中H+向陰極移動(dòng),B選項(xiàng)正確;右側(cè)H2O→O2發(fā)生的是氧化反應(yīng),每生成1 mol O2,轉(zhuǎn)移4 mol e-,C3H8O中碳的化合價(jià)是-2價(jià),故3CO2→C3H8O,轉(zhuǎn)移18 mol e-,依據(jù)得失電子守恒,反應(yīng)中2CO2→3O2,生成1 mol O2消耗23 mol CO2,C選項(xiàng)錯(cuò)誤;a電極發(fā)生的是還原反應(yīng):3CO2+18H++18e-C3H8O+5H2O,D選項(xiàng)錯(cuò)誤。

6.(2015四川,4)用右圖所示裝置除去含CN-、Cl-廢水中的CN-時(shí),控制溶液pH為9~10,陽(yáng)極產(chǎn)生的ClO-將CN-氧化為兩種無(wú)污染的氣體。下列說(shuō)法不正確的是(　　)
A.用石墨作陽(yáng)極,鐵作陰極
B.陽(yáng)極的電極反應(yīng)式:Cl-+2OH--2e- ClO-+H2O
C.陰極的電極反應(yīng)式:2H2O+2e-H2↑+2OH-
D.除去CN-的反應(yīng):2CN-+5ClO-+2H+N2↑+2CO2↑+5Cl-+H2O
答案　D
解析　若鐵作陽(yáng)極,則鐵失電子生成Fe2+,則CN-無(wú)法除去,故鐵只能作陰極,A項(xiàng)正確;Cl-要生成ClO-,Cl的化合價(jià)升高,故在陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng),又已知該溶液為堿性條件,故B項(xiàng)正確;陽(yáng)離子在電解池的陰極得電子發(fā)生還原反應(yīng),堿性條件下,H2O提供陽(yáng)離子H+,故C項(xiàng)正確;由于溶液是堿性條件,故除去CN-發(fā)生的反應(yīng)為2CN-+5ClO-+H2ON2↑+2CO2↑+5Cl-+2OH-,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
典題演練提能·刷高分
1.(2019湖南衡陽(yáng)第三次聯(lián)考)如圖所示,利用電化學(xué)原理與微生物工藝相組合的電解脫硝法,可除去引起水華的NO3-,反應(yīng)原理是將NO3-還原為N2。下列說(shuō)法正確的是(　　)

A.若加入的是NaNO3溶液,則導(dǎo)出的溶液呈堿性
B.鎳電極上的電極反應(yīng)式為:Ni-2e-Ni2+
C.電子由石墨電極流出,經(jīng)溶液流向鎳電極
D.若陽(yáng)極生成0.1 mol氣體,理論上可除去0.04 mol NO3-
答案　A
解析　石墨電極是陽(yáng)極,陽(yáng)極反應(yīng)為4OH--4e-2H2O+O2↑,陰極上發(fā)生的電極反應(yīng)為2NO3-+6H2O+10e-N2↑+12OH-,兩式合并可得總反應(yīng)方程式:4NO3-+2H2O2N2↑+5O2↑+4OH-,所以導(dǎo)出的溶液呈堿性,A項(xiàng)正確;鎳電極是陰極,電極反應(yīng)是硝酸根離子得電子,而不是鎳發(fā)生氧化反應(yīng),B項(xiàng)錯(cuò)誤;電子不能經(jīng)過(guò)溶液,C項(xiàng)錯(cuò)誤;由電極反應(yīng)2NO3-+6H2O+10e-N2↑+12OH-可知,生成1 mol氮?dú)庀? mol的硝酸根離子,轉(zhuǎn)移電子10 mol,若陽(yáng)極生成0.1 mol氣體(O2),轉(zhuǎn)移電子0.4 mol,理論上可除去0.08 mol NO3-,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
2.(2019湖北四地七校聯(lián)盟2月聯(lián)考)某地海水中主要離子的含量如下表,現(xiàn)利用“電滲析法”進(jìn)行淡化,技術(shù)原理如圖所示(兩端為惰性電極,陽(yáng)膜只允許陽(yáng)離子通過(guò),陰膜只允許陰離子通過(guò))。下列有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　)
離子
Na+
K+
Ca2+
Mg2+
Cl-
SO42-
HCO3-
含量(mg·L-1)
9 360
83
200
1 100
16 000
1 200
118


A.甲室的電極反應(yīng)式為2Cl--2e-Cl2↑
B.海水淡化過(guò)程中易在戊室形成水垢
C.乙室和丁室中部分離子的濃度增大,淡水的出口為b
D.當(dāng)戊室收集到22.4 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體時(shí),通過(guò)甲室陽(yáng)膜的離子的物質(zhì)的量一定為2 mol
答案　D
解析　由題圖可知,甲室電極與電源正極相連,為陽(yáng)極室,Cl-放電能力大于OH-,所以陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為2Cl--2e-Cl2↑,A項(xiàng)正確;戊室電極與電源負(fù)極相連,為陰極室,開(kāi)始電解時(shí),陰極上水得電子生成氫氣,同時(shí)生成OH-,生成的OH-和HCO3-反應(yīng)生成CO32-,Ca2+轉(zhuǎn)化為CaCO3沉淀,OH-也可以和Mg2+生成Mg(OH)2沉淀,CaCO3和Mg(OH)2是水垢的主要成分,B項(xiàng)正確;陽(yáng)膜只允許陽(yáng)離子通過(guò),陰膜只允許陰離子通過(guò),電解時(shí)丙室中陰離子移向乙室,陽(yáng)離子移向丁室,所以丙室中剩余物質(zhì)主要是水,故淡水出口為b,C項(xiàng)正確;根據(jù)對(duì)B項(xiàng)的分析,戊室收集到的是H2,當(dāng)戊室收集到22.4 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體時(shí),則電路中轉(zhuǎn)移2 mol電子,通過(guò)甲室陽(yáng)膜的離子為陽(yáng)離子,由于既有+1價(jià)的陽(yáng)離子,又有+2價(jià)的陽(yáng)離子,所以通過(guò)甲室陽(yáng)膜的離子的物質(zhì)的量并不是2 mol,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
3.(2019河南平頂山一輪質(zhì)量檢測(cè))某實(shí)驗(yàn)小組模擬光合作用,采用電解CO2和H2O的方法制備CH3CH2OH和O2的裝置如圖所示。下列說(shuō)法不正確的是(　　)

A.鉑極為陽(yáng)極,發(fā)生氧化反應(yīng)
B.電解過(guò)程中,H+由交換膜左側(cè)向右側(cè)遷移
C.陰極的電極反應(yīng)式為2CO2+12H++12e-CH3CH2OH+3H2O
D.電路上轉(zhuǎn)移2 mol電子時(shí)鉑極產(chǎn)生11.2 LO2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)
答案　B
解析　CH3CH2OH中C為-2價(jià),CO2發(fā)生還原反應(yīng),在銅電極區(qū)充入CO2。由電池符號(hào)知,鉑極為陽(yáng)極,發(fā)生氧化反應(yīng),A項(xiàng)正確;鉑極的電極反應(yīng)為2H2O-4e-4H++O2↑,氫離子由交換膜右側(cè)向左側(cè)遷移,B項(xiàng)錯(cuò)誤;陰極上CO2得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成乙醇和水,C項(xiàng)正確;電路中轉(zhuǎn)移2 mol電子時(shí)在鉑電極上生成0.5 mol O2,D項(xiàng)正確。

注:—Ar代表苯環(huán)。
4.(2019福建畢業(yè)班質(zhì)量檢查)利用如右圖所示裝置,以NH3作氫源,可實(shí)現(xiàn)電化學(xué)氫化反應(yīng)。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　)
A.a為陰極
B.b電極反應(yīng)式為2NH3-6e-N2+6H+
C.電解一段時(shí)間后,裝置內(nèi)H+數(shù)目增多
D.每消耗1 mol NH3,理論上可生成1.5 mol
答案　C
解析　從圖中箭標(biāo)方向“NH3→N2”可判斷NH3在b電極上失去電子,發(fā)生氧化反應(yīng),b為陽(yáng)極,則a為陰極,A項(xiàng)正確;從圖中發(fā)現(xiàn)電解質(zhì)中傳導(dǎo)H+,故b電極反應(yīng)式為2NH3-6e-N2+6H+,B項(xiàng)正確;從“Ar—CO—RAr—CH(OH)—R”即有機(jī)芳香類羰基化合物轉(zhuǎn)化為醇類,發(fā)生了還原反應(yīng):Ar—CO—R+2H++2e-Ar—CH(OH)—R,根據(jù)電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目相等可知,b極產(chǎn)生的H+與a極消耗的H+物質(zhì)的量相等,C項(xiàng)錯(cuò)誤,D項(xiàng)正確。
5.(2019四川攀枝花三模)電致變色玻璃以其優(yōu)異的性能將成為市場(chǎng)的新寵。如圖所示為五層膜的玻璃電致變色系統(tǒng),其工作原理是在外接電源作用下,通過(guò)在膜材料內(nèi)部發(fā)生氧化還原反應(yīng),實(shí)現(xiàn)對(duì)器件的光透過(guò)率進(jìn)行多級(jí)可逆性調(diào)節(jié)。(已知:WO3和Li4Fe4[Fe(CN)6]3均為無(wú)色透明,LiWO3和Fe4[Fe(CN)6]3均為藍(lán)色)下列有關(guān)說(shuō)法正確的是(　　)

A.當(dāng)B外接電源負(fù)極時(shí),膜由無(wú)色變?yōu)樗{(lán)色
B.當(dāng)B外接電源負(fù)極時(shí),離子儲(chǔ)存層發(fā)生反應(yīng)為Fe4[Fe(CN)6]3+4Li++4e-Li4Fe4[Fe(CN)6]3
C.當(dāng)A接電源的負(fù)極時(shí),此時(shí)Li+得到電子被還原
D.當(dāng)A接電源正極時(shí),膜的透射率降低,可以有效阻擋陽(yáng)光
答案　B
解析　當(dāng)B接外接電源負(fù)極時(shí),B為陰極,此時(shí)藍(lán)色的Fe4[Fe(CN)6]3得電子并結(jié)合Li+生成Li4Fe4[Fe(CN)6]3,此物質(zhì)為無(wú)色透明物質(zhì),故當(dāng)B外接電源負(fù)極時(shí),膜由藍(lán)色變?yōu)闊o(wú)色,A項(xiàng)錯(cuò)誤;當(dāng)B外接電源負(fù)極時(shí)發(fā)生的電極反應(yīng)為Fe4[Fe(CN)6]3+4Li++4e-Li4Fe4[Fe(CN)6]3,B項(xiàng)正確;A接電源負(fù)極,WO3得到電子被還原,C項(xiàng)錯(cuò)誤;當(dāng)A接電源正極B接外接電源負(fù)極時(shí),B為陰極,此時(shí)藍(lán)色的Fe4[Fe(CN)6]3得電子生成無(wú)色透明的Li4Fe4[Fe(CN)6]3,不能有效阻擋陽(yáng)光,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
6.(2019河南九師聯(lián)盟質(zhì)量檢測(cè))C2H4及C2H2等均可用適當(dāng)?shù)聂人猁}采用Kolbe電解法得到。如圖為制取C2H2的電解裝置,該裝置工作時(shí),下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　)

A.該裝置使電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能
B.陰極周圍溶液的pH不斷升高
C.a電極上發(fā)生:-2e-HC≡CH↑+2CO2↑
D.制取乙烯可用CH3COOK溶液作陽(yáng)極電解液
答案　D
解析　電解池中,與電源正極相連的是陽(yáng)極,與電源負(fù)極相連的是陰極。故電極a是陽(yáng)極,電極b是陰極。
該裝置為電解池,是電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能,A項(xiàng)正確;陰極與電源的負(fù)極相連,電解溶液中的陽(yáng)離子發(fā)生還原反應(yīng)。故陰極的電極反應(yīng)式為2H2O+2e-H2↑+2OH-,陰極區(qū)溶液的pH不斷升高,B項(xiàng)正確;電極a是陽(yáng)極,發(fā)生氧化反應(yīng),陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為-2e-HC≡CH↑+2CO2↑,C項(xiàng)正確;由Kolbe電解法原理可知,用CH3COOK溶液作陽(yáng)極電解液得到的是乙烷,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
7.(2019湖北部分重點(diǎn)中學(xué)起點(diǎn)考試)硼酸(H3BO3)為一元弱酸,已知H3BO3與足量NaOH溶液反應(yīng)的離子方程式為H3BO3+OH-B(OH)4-,H3BO3可以通過(guò)電解的方法制備。其工作原理如下圖所示(陽(yáng)膜和陰膜分別只允許陽(yáng)離子、陰離子通過(guò))。下列說(shuō)法正確的是(　　)

A.當(dāng)電路中通過(guò)1 mol電子時(shí),可得到1 mol H3BO3
B.將電源的正、負(fù)極反接,工作原理不變
C.陰極上的電極反應(yīng)為2H2O-4e-O2+4H+
D.B(OH)4-穿過(guò)陰膜進(jìn)入陰極室,Na+穿過(guò)陽(yáng)膜進(jìn)入產(chǎn)品室
答案　A
解析　陽(yáng)極電極反應(yīng)為2H2O-4e-O2↑+4H+,陰極電極反應(yīng)為4H2O+4e-2H2↑+4OH-,陽(yáng)極室中的氫離子通過(guò)陽(yáng)膜進(jìn)入產(chǎn)品室,原料室中的B(OH)4-穿過(guò)陰膜進(jìn)入產(chǎn)品室,發(fā)生反應(yīng)B(OH)4-+H+H2O+H3BO3獲得產(chǎn)品。
電路中通過(guò)1 mol電子時(shí),陽(yáng)極上有1 mol H+生成,生成1 mol硼酸需要1 mol H+,所以電路中通過(guò)1 mol電子時(shí),可得到1 mol H3BO3,A項(xiàng)正確;如果將電源的正、負(fù)極反接,工作原理發(fā)生變化,B項(xiàng)錯(cuò)誤;電解時(shí)陰極發(fā)生得到電子的還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為4H2O+4e-2H2↑+4OH-,C項(xiàng)錯(cuò)誤;陽(yáng)極電極反應(yīng)為2H2O-4e-O2↑+4H+,陰極電極反應(yīng)為4H2O+4e-2H2↑+4OH-,陽(yáng)極室中的氫離子通過(guò)陽(yáng)膜進(jìn)入產(chǎn)品室,B(OH)4-穿過(guò)陰膜進(jìn)入產(chǎn)品室,發(fā)生反應(yīng)B(OH)4-+H+H2O+H3BO3,Na+穿過(guò)陽(yáng)膜進(jìn)入陰極室,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
8.(2019湖南益陽(yáng)模擬)對(duì)廢水中氮、磷元素的去除已經(jīng)逐漸引起科研人員的廣泛關(guān)注。采用兩級(jí)電解體系對(duì)廢水中硝態(tài)氮和磷進(jìn)行降解實(shí)驗(yàn)取得了良好的去除效果。裝置如圖所示,由平板電極(除氮時(shí)a極為催化電極,b極為鈦電極;除磷時(shí)a極為鐵,b極為鈦板)構(gòu)成二維兩級(jí)電解反應(yīng)器。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　)

A.a電極上的電勢(shì)比b電極上的電勢(shì)高
B.除氮時(shí),b極的電極反應(yīng)式為2NO3-+10e-+6H2ON2↑+12OH-
C.除磷的反應(yīng)可能為Fe3++PO43-FePO4↓、3Fe2++2PO43-Fe3(PO4)2↓
D.鈦極產(chǎn)生的氣體能發(fā)生氣浮作用,使溶液中顆粒物漂浮至表面而被去除
答案　B
解析　該裝置為電解池,當(dāng)除氮時(shí),從圖中可知b電極上發(fā)生的反應(yīng)為2NO3-+10e-+12H+N2↑+6H2O,故b電極為陰極,a電極為陽(yáng)極,a電極上的電勢(shì)比b電極上的電勢(shì)高,A項(xiàng)正確;除氮時(shí),因電解質(zhì)溶液為酸性,故b極的電極反應(yīng)為2NO3-+10e-+12H+H2↑+6H2O,B項(xiàng)錯(cuò)誤;除磷時(shí)a極為鐵,電極反應(yīng)為Fe-2e-Fe2+,除磷反應(yīng)為Fe3++PO43-FePO4↓、3Fe2++2PO43-Fe3(PO4)2↓,C項(xiàng)正確;鈦極產(chǎn)生的氣體形成細(xì)微的小氣泡,有利于顆粒物漂浮至表面而被去除,D項(xiàng)正確。
9.(2019湖北武昌調(diào)研)溶于海水的CO2主要以4種無(wú)機(jī)碳形式存在,其中HCO3-占95%,利用圖示裝置從海水中提取CO2,有利于減少環(huán)境溫室氣體含量。下列說(shuō)法正確的是(　　)

A.a室排出的是NaOH、Ca(OH)2等強(qiáng)堿性物質(zhì)
B.b室發(fā)生的主要反應(yīng):2H++CO32-H2O+CO2↑
C.c室發(fā)生的反應(yīng)為2H2O-4e-O2↑+4H+
D.裝置中產(chǎn)生的O2和提取的CO2的體積比約為1∶4
答案　D
解析　a室電極與電源正極相連,是電解池陽(yáng)極,電極反應(yīng)為2H2O-4e-O2↑+4H+,H+通過(guò)陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入b室,A項(xiàng)錯(cuò)誤;a室生成的H+通過(guò)陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入b室,與主要含碳粒子發(fā)生反應(yīng)HCO3-+H+H2O+CO2↑,B項(xiàng)錯(cuò)誤;c室電極與電源負(fù)極相連,是電解池陰極,電極反應(yīng)為2H2O+2e-H2↑+2OH-,b室海水中陽(yáng)離子通過(guò)離子交換膜進(jìn)入c室,故c室排出的是NaOH、Ca(OH)2等強(qiáng)堿性物質(zhì),C項(xiàng)錯(cuò)誤;據(jù)陽(yáng)極反應(yīng)和b室反應(yīng)可知,裝置中產(chǎn)生的O2和提取的CO2的體積比約為1∶4,D項(xiàng)正確。
10.(2019河北中原名校聯(lián)盟)一種電催化合成氨的裝置如圖所示。該裝置工作時(shí),下列說(shuō)法正確的是(　　)

A.圖中涉及的能量轉(zhuǎn)化方式共有3種
B.兩極產(chǎn)生的氣體的物質(zhì)的量之比是1∶1
C.電路中每通過(guò)1 mol電子,有1 mol H+遷移至a極
D.b極上發(fā)生的主要反應(yīng)為N2+6H++6e-2NH3
答案　D
解析　該裝置包含多種能量轉(zhuǎn)化,主要能量轉(zhuǎn)化有:太陽(yáng)能→電能,風(fēng)能→機(jī)械能→電能,電能→化學(xué)能,另外還可能有其他能量轉(zhuǎn)化為熱能等,A項(xiàng)錯(cuò)誤。生成氧氣的a極是電解池的陽(yáng)極,電極反應(yīng)式為2H2O-4e-O2↑+4H+;生成氨氣的b極是陰極,電極反應(yīng)式為N2+6H++6e-2NH3;由得失電子數(shù)目守恒可知,兩極生成氧氣和氨氣的理論物質(zhì)的量之比是3∶4,B項(xiàng)錯(cuò)誤。電解時(shí),陽(yáng)離子向陰極移動(dòng),H+應(yīng)向b極遷移,C項(xiàng)錯(cuò)誤。電解時(shí),生成氨氣的b極是陰極,陰極上氮?dú)夥烹娚砂睔?電極反應(yīng)式為N2+6H++6e-2NH3,D項(xiàng)正確。
11.(2019廣東深圳第二次調(diào)研)電解法處理CO2和SO2混合污染氣的原理如下圖所示,電解質(zhì)為熔融碳酸鹽和硫酸鹽,通電一段時(shí)間后,Ni電極表面形成摻雜硫的碳積層。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　)

A.Ni電極表面發(fā)生了還原反應(yīng)
B.陽(yáng)極的電極反應(yīng)為2O2--4e-O2
C.電解質(zhì)中發(fā)生的離子反應(yīng)有:2SO2+4O2-2SO42-
D.該過(guò)程實(shí)現(xiàn)了電解質(zhì)中碳酸鹽和硫酸鹽的自補(bǔ)充循環(huán)
答案　C
解析　由圖示原理可知,Ni電極表面發(fā)生了還原反應(yīng),A項(xiàng)正確;陽(yáng)極發(fā)生失電子的氧化反應(yīng),電極反應(yīng)為2O2--4e-O2↑,B項(xiàng)正確;電解質(zhì)中發(fā)生的離子反應(yīng)有:2SO2+O2+2O2-2SO42-和CO2+O2-CO32-,C項(xiàng)錯(cuò)誤;該過(guò)程中在SO42-和CO32-被還原的同時(shí)又不斷生成SO42-和CO32-,實(shí)現(xiàn)了電解質(zhì)中碳酸鹽和硫酸鹽的自補(bǔ)充循環(huán),D項(xiàng)正確。
12.(2019湘贛十四校聯(lián)考第一次考試)乙醛酸()是有機(jī)合成的重要中間體。工業(yè)上用“雙極室成對(duì)電解法”生產(chǎn)乙醛酸,原理如下圖所示。該裝置中陰、陽(yáng)兩極為惰性電極,兩極室均可產(chǎn)生乙醛酸,其中乙二醛與M電極的產(chǎn)物反應(yīng)生成乙醛酸。下列說(shuō)法正確的是(　　)

A.若有2 mol H+通過(guò)質(zhì)子交換膜,并完全參與了反應(yīng),則該裝置中生成的乙醛酸為2 mol
B.M電極上的電極反應(yīng)式為:OHC—CHO+2e-+H2OHOOC—CHO+2H+
C.M極與電源的負(fù)極相連
D.電解一段時(shí)間后,N極附近溶液的pH變小
答案　A
解析　電解過(guò)程中陽(yáng)離子向陰極移動(dòng),由裝置示意圖可知,H+由左室移向右室,則M電極是電解池的陽(yáng)極,氯離子在陽(yáng)極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣,電極反應(yīng)式為2Cl--2e-Cl2↑,然后氯氣在水溶液中將乙二醛氧化為乙醛酸,OHC—CHO+Cl2+H2OHOOC—CHO+2Cl-+2H+;N極為電解池的陰極,乙二酸在陰極得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成乙醛酸,電極反應(yīng)式為HOOC—COOH+2H++2e-HOOC—CHO+H2O。
命題角度3金屬腐蝕及其防護(hù)　
高考真題體驗(yàn)·對(duì)方向
1.(2019江蘇,10)將鐵粉和活性炭的混合物用NaCl溶液濕潤(rùn)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(shuō)法正確的是(　　)

A.鐵被氧化的電極反應(yīng)式為Fe-3e-Fe3+
B.鐵腐蝕過(guò)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
答案　C
解析　題述條件下鐵粉發(fā)生了吸氧腐蝕,Fe失電子生成Fe2+,A項(xiàng)錯(cuò)誤;在鐵的腐蝕過(guò)程中,化學(xué)能會(huì)轉(zhuǎn)換為電能和熱能,B項(xiàng)錯(cuò)誤;活性炭與Fe、NaCl溶液構(gòu)成原電池,可加快鐵的腐蝕速率,C項(xiàng)正確;以水代替NaCl溶液,水雖是一種弱電解質(zhì),但也能使鐵發(fā)生吸氧腐蝕,只是速率會(huì)變慢,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
2.(2017全國(guó)Ⅰ,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(yáng)極。下列有關(guān)表述不正確的是(　　)

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(yáng)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
答案　C
解析　外加電流的陰極保護(hù)法,使被保護(hù)的鋼管樁上無(wú)腐蝕電流,A項(xiàng)正確;通電后,高硅鑄鐵為惰性陽(yáng)極,鋼管樁為陰極,外電路電子從陽(yáng)極流向陰極,B項(xiàng)正確;由于高硅鑄鐵為惰性陽(yáng)極,因此應(yīng)是海水中的OH-失電子,2H2O-4e-O2↑+4H+,因此陽(yáng)極材料不被損耗,C項(xiàng)錯(cuò)誤;在外加電流的陰極保護(hù)法中,應(yīng)依據(jù)環(huán)境條件變化調(diào)整電流大小。
3.(2016天津,3)下列敘述正確的是(　　)
A.使用催化劑能夠降低化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱(ΔH)
B.金屬發(fā)生吸氧腐蝕時(shí),被腐蝕的速率與氧氣濃度無(wú)關(guān)
C.原電池中發(fā)生的反應(yīng)達(dá)平衡時(shí),該電池仍有電流產(chǎn)生
D.在同濃度的鹽酸中,ZnS可溶而CuS不溶,說(shuō)明CuS的溶解度比ZnS的小
答案　D
解析　A項(xiàng),催化劑不能改變化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱,錯(cuò)誤;B項(xiàng),氧氣濃度大,金屬發(fā)生的吸氧腐蝕越快,錯(cuò)誤;C項(xiàng),原電池中發(fā)生反應(yīng)達(dá)到平衡,在每一個(gè)電極上得、失電子數(shù)相同,電池中不再產(chǎn)生電流,錯(cuò)誤。

4.(2015上海,14)研究電化學(xué)腐蝕及防護(hù)的裝置如右圖所示。下列有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　)
A.d為石墨,鐵片腐蝕加快
B.d為石墨,石墨上電極反應(yīng)為:O2+2H2O+4e-4OH-
C.d為鋅塊,鐵片不易被腐蝕
D.d為鋅塊,鐵片上電極反應(yīng)為:2H++2e-H2↑
答案　D
解析　d為石墨,則鐵、碳—海水形成原電池,發(fā)生鐵的吸氧腐蝕,從而加快鐵片腐蝕,A項(xiàng)正確;d為石墨時(shí)是正極,電極反應(yīng)為O2+2H2O+4e-4OH-,B項(xiàng)正確;d為鋅片,則Zn、Fe和海水構(gòu)成原電池,由于活潑性Zn>Fe,則鋅作負(fù)極,鐵片不易被腐蝕,C項(xiàng)正確;d為鋅片時(shí),鐵片上的反應(yīng)為O2+2H2O+4e-4OH-,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
典題演練提能·刷高分
1.(2019山東濟(jì)南萊蕪期末)如圖所示,在水槽中裝入蒸餾水后,鐵塊腐蝕速率的大小順序正確的是(　　)
　　　　　　　　　　　　　　　　

A.Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ B.Ⅰ>Ⅲ>Ⅱ
C.Ⅱ>Ⅰ>Ⅲ D.Ⅱ>Ⅲ>Ⅰ
答案　B
解析?、裥纬稍姵?鐵為負(fù)極,腐蝕較快;Ⅱ形成原電池,鐵為正極,被保護(hù),腐蝕慢;所以鐵塊腐蝕速率的大小順序?yàn)棰?Ⅲ>Ⅱ,B項(xiàng)正確。
2.(2019山東德州期末)2018年,國(guó)家文物局對(duì)北洋海軍軍艦“經(jīng)遠(yuǎn)艦”進(jìn)行海上考古,考古隊(duì)為艦體焊接鋅塊以實(shí)施保護(hù)。下列判斷不合理的是(　　)
A.焊接鋅塊后的負(fù)極反應(yīng):Fe-2e-Fe2+
B.上述保護(hù)方法中可用鎂合金塊代替鋅塊
C.腐蝕過(guò)程中的正極反應(yīng):O2+2H2O+4e-4OH-
D.考古隊(duì)采用的是犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法
答案　A
解析　金屬活動(dòng)性Zn>Fe,所以焊接鋅塊后Zn為負(fù)極,負(fù)極反應(yīng)為Zn-2e-Zn2+,A項(xiàng)符合題意;若用鎂合金塊代替鋅塊,由于Mg的活動(dòng)性比Fe強(qiáng),也可以保護(hù)Fe不被腐蝕,B項(xiàng)正確;海水為中性溶液,鋼鐵發(fā)生的是吸氧腐蝕,正極反應(yīng)式是O2+2H2O+4e-4OH-,C項(xiàng)正確;采用在艦體上焊接活潑金屬的方法就是犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法,D項(xiàng)正確。
3.(2019廣東東莞二模)近年來(lái),我國(guó)多條高壓直流電線路的瓷絕緣子出現(xiàn)鐵帽腐蝕現(xiàn)象,在鐵帽上加鋅環(huán)能有效防止鐵帽的腐蝕,下列說(shuō)法正確的是(　　)

A.陰極電極反應(yīng)為4OH--4e-O2↑+2H2O
B.陽(yáng)極電極反應(yīng)為Zn—2e-Zn2+
C.該裝置為犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法
D.絕緣子表面產(chǎn)生的OH-向陰極移動(dòng)
答案　B
解析　陰極電極反應(yīng)為H2O+2e-H2↑+OH-,A項(xiàng)錯(cuò)誤;陽(yáng)極鋅失電子產(chǎn)生鋅離子,電極反應(yīng)為Zn-2e-Zn2+,B項(xiàng)正確;該裝置為外加電流的陰極保護(hù)法,C項(xiàng)錯(cuò)誤;電解池中絕緣子表面產(chǎn)生的OH-向陽(yáng)極移動(dòng),D項(xiàng)錯(cuò)誤。
4.(2019貴州遵義航天高級(jí)中學(xué)最后一卷)在潮濕的深層土壤中,鋼管主要發(fā)生厭氧腐蝕,有關(guān)厭氧腐蝕的機(jī)理有多種,其中一種理論為厭氧細(xì)菌可促使SO42-與H2反應(yīng)生成S2-,加速鋼管的腐蝕,其反應(yīng)原理如圖所示。下列說(shuō)法正確的是(　　)

A.正極的電極反應(yīng)式為2H2O+O2+4e-4OH-
B.SO42-與H2的反應(yīng)可表示為4H2+SO42--8e-S2-+4H2O
C.鋼管腐蝕的直接產(chǎn)物中含有FeS、Fe(OH)2
D.在鋼管表面鍍鋅或銅可減緩鋼管的腐蝕
答案　C
解析　由題圖可以看出,正極上水發(fā)生還原反應(yīng)生成H2,電極反應(yīng)式為2H2O+2e-2OH-+H2↑,A項(xiàng)錯(cuò)誤;SO42-與H2在厭氧細(xì)菌的催化作用下反應(yīng)生成S2-和H2O,離子反應(yīng)方程式為4H2+SO42-S2-+4H2O,B項(xiàng)錯(cuò)誤;鋼管腐蝕過(guò)程中,負(fù)極上Fe失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成的Fe2+,與正極周圍的S2-和OH-分別生成FeS和Fe(OH)2,C項(xiàng)正確;在鋼管表面鍍鋅可減緩鋼管的腐蝕,但鍍銅后一旦鍍層破損容易形成Fe-Cu原電池,會(huì)加速鐵的腐蝕,D項(xiàng)錯(cuò)誤。

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