1．了解化學反應中能量轉(zhuǎn)化的原因及常見的能量轉(zhuǎn)化形式?！?.了解化學能與熱能的相互轉(zhuǎn)化，了解吸熱反應、放熱反應、反應熱等概念?！?.了解熱化學方程式的含義，能正確書寫熱化學方程式?！?.了解能源是人類生存和社會發(fā)展的重要基礎。了解化學在解決能源危機中的重要作用?！?.了解焓變(ΔH)與反應熱的含義?！?.理解蓋斯定律，并能運用蓋斯定律進行有關(guān)反應焓變的計算。　7.理解原電池和電解池的構(gòu)成、工作原理及應用，能書寫電極反應和總反應方程式?！?.了解常見化學電源的種類及其工作原理?！?.了解金屬發(fā)生電化學腐蝕的原因、金屬腐蝕的危害以及防止金屬腐蝕的措施。


1．(1)(2019·全國卷Ⅱ，節(jié)選)已知：
(g)===(g)＋H2(g)　ΔH1＝100.3 kJ·mol－1 ①
H2(g)＋I2(g)===2HI(g)　ΔH2＝－11.0 kJ·mol－1 ②
對于反應：(g)＋I2(g)===(g)＋2HI(g) ③
ΔH3＝________ kJ·mol－1。
(2)(2019·全國卷Ⅲ，節(jié)選)Deacon直接氧化法可按下列催化過程進行：
CuCl2(s)===CuCl(s)＋Cl2(g)　 ΔH1＝83 kJ·mol－1
CuCl(s)＋O2(g)===CuO(s)＋Cl2(g)
ΔH2＝－20 kJ·mol－1
CuO(s)＋2HCl(g)===CuCl2(s)＋H2O(g)
ΔH3＝－121 kJ·mol－1
則4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(g)的ΔH＝________kJ·mol－1。
(3)(2019·全國卷Ⅰ，節(jié)選)我國學者結(jié)合實驗與計算機模擬結(jié)果，研究了在金催化劑表面上水煤氣變換的反應歷程，如圖所示，其中吸附在金催化劑表面上的物種用*標注。

可知水煤氣變換的ΔH________0(填“大于”“等于”或“小于”)。該歷程中最大能壘(活化能)E正＝______eV，寫出該步驟的化學方程式__________________________________________________
_____________________________________________________。
[解析]　(1)根據(jù)蓋斯定律，反應①＋②可得反應③，則ΔH3＝ΔH1＋ΔH2＝100.3 kJ·mol－1＋(－11.0 kJ·mol－1)＝89.3 kJ·mol－1。
(2)由蓋斯定律可得，4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝2ΔH3＋2ΔH2＋2ΔH1＝(－121 kJ·mol－)×2＋(－20 kJ·mol－1×2)＋(83 kJ·mol－1×2)＝－116 kJ·mol－1。
(3)根據(jù)圖像，初始時反應物的總能量為0，反應后生成物的總能量為－0.72 eV，則ΔH＝－0.72 eV，即ΔH小于0。由圖像可看出，反應的最大能壘在過渡態(tài)2，則此能壘E正＝1.86 eV－(－0.16 eV)＝2.02 eV。由過渡態(tài)2初始反應物COOH*＋H*＋H2O*和結(jié)束時生成物COOH*＋2H*＋OH*，可得反應的化學方程式為COOH*＋H*＋H2O*===COOH*＋2H*＋OH*，也可以寫為H2O*===H*＋OH*。
[答案]　(1)89.3　(2)－116　(3)小于　2.02　COOH*＋H*＋H2O*===COOH*＋2H*＋OH*(或H2O*===H*＋OH*)
2．(1)(2018·全國卷Ⅰ，節(jié)選)已知：2N2O5(g)===2N2O4(g)＋O2(g)　ΔH1＝－4.4 kJ·mol－1
2NO2(g)===N2O4(g)　ΔH2＝－55.3 kJ·mol－1
則反應N2O5(g)===2NO2(g)＋O2(g)的ΔH＝______ kJ·mol－1。
(2)(2017·全國卷Ⅰ，節(jié)選)下圖是通過熱化學循環(huán)在較低溫度下由水或硫化氫分解制備氫氣的反應系統(tǒng)原理。

通過計算，可知系統(tǒng)(Ⅰ)和系統(tǒng)(Ⅱ)制氫的熱化學方程式分別為______________________________________________________、
______________________________________________________，
制得等量H2所需能量較少的是________。
(3)(2015·全國卷Ⅱ，節(jié)選)甲醇既是重要的化工原料，又可作為燃料。利用合成氣(主要成分為CO、CO2和H2)在催化劑作用下合成甲醇，發(fā)生的主要反應如下：
①CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH1
②CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH2
③CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)　ΔH3
回答下列問題：
已知反應①中相關(guān)的化學鍵鍵能數(shù)據(jù)如下：
化學鍵
H—H
C—O
CO
H—O
C—H
E/(kJ·mol－1)
436
343
1 076
465
413
由此計算ΔH1＝________kJ·mol－1；已知ΔH2＝－58 kJ·mol－1，則ΔH3＝________kJ·mol－1。
[解析]　(2)令題干中的四個熱化學方程式分別為
①H2SO4(aq)===SO2(g)＋H2O(l)＋O2(g)
ΔH1＝327 kJ·mol－1
②SO2(g)＋I2(s)＋2H2O(l)===2HI(aq)＋H2SO4(aq)
ΔH2＝－151 kJ·mol－1
③2HI(aq)===H2(g)＋I2(s)
ΔH3＝110 kJ·mol－1
④H2S(g)＋H2SO4(aq)===S(s)＋SO2(g)＋2H2O(l)
ΔH4＝61 kJ·mol－1
根據(jù)蓋斯定律，將①＋②＋③可得，系統(tǒng)(Ⅰ)中的熱化學方程式。
同理，將②＋③＋④可得，系統(tǒng)(Ⅱ)中的熱化學方程式。
(3)根據(jù)鍵能與反應熱的關(guān)系可知，ΔH1＝反應物的鍵能之和－生成物的鍵能之和＝(1 076 kJ·mol－1＋2×436 kJ·mol－1)－(413 kJ·mol－1×3＋343 kJ·mol－1＋465 kJ·mol－1)＝－99 kJ·mol－1。
根據(jù)蓋斯定律，由②－①可得：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)，結(jié)合蓋斯定律可得：ΔH3＝ΔH2－ΔH1＝(－58 kJ·mol－1)－(－99 kJ·mol－1)＝＋41 kJ·mol－1。
[答案]　(1)＋53.1　(2)H2O(l)===H2(g)＋O2(g)　ΔH＝286 kJ·mol－1　H2S(g)===H2(g)＋S(s)　ΔH＝20 kJ·mol－1　系統(tǒng)(Ⅱ)　(3)－99?。?1
3．(2019·全國卷Ⅲ)為提升電池循環(huán)效率和穩(wěn)定性，科學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，設計了采用強堿性電解質(zhì)的3D-Zn—NiOOH二次電池，結(jié)構(gòu)如圖所示。電池反應為Zn(s)＋2NiOOH(s)＋H2O(l)ZnO(s)＋2Ni(OH)2(s)。

下列說法錯誤的是(　　)
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．充電時陽極反應為Ni(OH)2(s)＋OH－(aq)－e－===NiOOH(s)＋H2O(l)
C．放電時負極反應為Zn(s)＋2OH－(aq)－2e－===ZnO(s)＋H2O(l)
D．放電過程中OH－通過隔膜從負極區(qū)移向正極區(qū)
D　[A項，三維多孔海綿狀Zn為多孔結(jié)構(gòu)，具有較高的表面積，所沉積的ZnO分散度高，正確；B項，二次電池充電時作為電解池使用，陽極發(fā)生氧化反應，元素化合價升高，原子失去電子，陽極反應為Ni(OH)2(s)＋OH－(aq)－e－===NiOOH(s)＋H2O(l)，正確；C項，二次電池放電時作為原電池使用，負極發(fā)生氧化反應，元素化合價升高，原子失去電子，由電池總反應可知負極反應為Zn(s)＋2OH－(aq)－2e－===ZnO(s)＋H2O(l)，正確；D項，二次電池放電時作為原電池使用，陰離子從正極區(qū)向負極區(qū)移動，錯誤。]
4．(2018·全國卷Ⅱ)我國科學家研發(fā)了一種室溫下“可呼吸”的Na-CO2二次電池。將NaClO4溶于有機溶劑作為電解液，鈉和負載碳納米管的鎳網(wǎng)分別作為電極材料，電池的總反應為3CO2＋4Na2Na2CO3＋C。下列說法錯誤的是 (　　)

A．放電時，ClO向負極移動
B．充電時釋放CO2，放電時吸收CO2
C．放電時，正極反應為3CO2＋4e－===2CO＋C
D．充電時，正極反應為Na＋＋e－===Na
D　[充電時陽極發(fā)生氧化反應，即C被氧化生成CO2，D項錯誤。]
5．(2017·全國卷Ⅰ)支撐海港碼頭基礎的鋼管樁，常用外加電流的陰極保護法進行防腐，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(　　)

A．通入保護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．通入的保護電流應該根據(jù)環(huán)境條件變化進行調(diào)整
C　[C項，高硅鑄鐵為惰性輔助陽極，其主要作用是傳遞電流，而不是作為損耗陽極。]
6．(1)(2019·全國卷Ⅱ，節(jié)選)環(huán)戊二烯可用于制備二茂鐵[Fe(C5H5)2，結(jié)構(gòu)簡式為]，后者廣泛應用于航天、化工等領域中。二茂鐵的電化學制備原理如下圖所示，其中電解液為溶解有溴化鈉(電解質(zhì))和環(huán)戊二烯的DMF溶液(DMF為惰性有機溶劑)。


該電解池的陽極為________，總反應為___________。電解制備需要在無水條件下進行，原因為_______________________________
_____________________________________________________。
(2)(2019·全國卷Ⅲ，節(jié)選)在傳統(tǒng)的電解氯化氫回收氯氣技術(shù)的基礎上，科學家最近采用碳基電極材料設計了一種新的工藝方案，主要包括電化學過程和化學過程，如下圖所示：

負極區(qū)發(fā)生的反應有__________________________(寫反應方程式)。電路中轉(zhuǎn)移1 mol電子，需消耗氧氣________L(標準狀況)。
[解析]　(1)由電解原理示意圖可知，電解后鐵變?yōu)椋?價，由此可判斷鐵做電解池的陽極，陽極的電極反應式為Fe－2e－===Fe2＋，陰極的電極反應式為2＋2e－===2＋H2↑，由此可得總方程式為＋H2↑。電解時如果有水，水會與鈉反應，阻礙的生成，而且電解時會產(chǎn)生OH－，OH－會與Fe2＋反應生成Fe(OH)2沉淀。
(2)由題圖知，左端的電極反應為Fe3＋＋e－===Fe2＋，應為陰極，接電源負極，右端的電極反應為2HCl－2e－===Cl2＋2H＋，應為陽極，接電源正極，負極產(chǎn)生的Fe2＋進一步被O2氧化生成Fe3＋，則4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O；由此可知，每消耗1 mol O2，需轉(zhuǎn)移4 mol電子，則轉(zhuǎn)移1 mol電子時，應消耗 mol O2，標準狀況下， mol O2的體積為 mol×22.4 L·mol－1＝5.6 L。
[答案]　(1)Fe電極　＋H2↑[Fe＋2C5H6===Fe(C5H5)2＋H2↑]　水會阻礙中間物的生成；水會電解生成OH－，進一步與Fe2＋反應生成Fe(OH)2
(2)Fe3＋＋e－===Fe2＋，4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O　5.6
7．(2018·全國卷Ⅲ，節(jié)選)利用“KClO3氧化法”制備KIO3工藝流程如下圖所示：

KIO3也可采用“電解法”制備，裝置如圖所示。

(1)寫出電解時陰極的電極反應式________________________
_____________________________________________________。
(2)電解過程中通過陽離子交換膜的離子主要為________，其遷移方向是________。
(3)與“電解法”相比，“KClO3氧化法”的主要不足之處有________________________________(寫出一點)。
[解析]　(1)電解法制備KIO3時，H2O在陰極得到電子，發(fā)生還原反應：2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑。(2)電解池中陽離子向陰極移動，即由電極a向電極b遷移，陽離子交換膜只允許陽離子通過，故主要是K＋通過陽離子交換膜。(3)根據(jù)工藝流程分析，KClO3氧化法生成的Cl2有毒，且在調(diào)pH時加入KOH的量不易控制，另外，生成的KIO3中雜質(zhì)較多。
[答案]　(1)2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑　(2)K＋　由a到b　(3)產(chǎn)生Cl2，易污染環(huán)境等

上述真題的題型有選擇題和大題中的填空題。命題角度主要涉及：
(1)化學能與熱能：①反應熱(ΔH)計算，②利用蓋斯定律進行計算，如T1、T2。
(2)原電池：①原電池原理：兩極判斷、離子移動方向，電極反應書寫判斷，②新型二次電池的原理分析：充、放電時兩極反應的書寫判斷，如T3、T4。
(3)電解池：①電解原理：兩極判斷，離子移向，電極反應書寫判斷，②電解原理應用：物質(zhì)制備，如T6、T7。
(4)電化學、外加電流陰極的保護原理，如T5。
預測2020年高考在蓋斯定律的有關(guān)應用計算和電化學原理實際應用及間接電化學原理分析等角度加強命題。特別是電化學原理及應用要注意領悟。

　反應熱與蓋斯定律的有關(guān)計算
(對應學生用書第22頁)

1．理解化學反應熱效應的兩種角度

(1)從微觀的角度說，反應熱是舊化學鍵斷裂吸收的能量與新化學鍵形成放出的能量的差值，即a－b。如圖所示：
a表示舊化學鍵斷裂吸收的能量；
b表示新化學鍵形成放出的能量；
c表示反應熱。
(2)從宏觀的角度說，反應熱是生成物的能量與反應物自身能量的差值，即E2－E1。
2．蓋斯定律中的三種定量關(guān)系
轉(zhuǎn)化類型
反應熱間的關(guān)系
aAB、AB
ΔH1＝aΔH2

ΔH1＝－ΔH2

ΔH＝ΔH1＋ΔH2
3．“五步”分析法突破蓋斯定律的計算
(1)[示例]
(2017·全國卷Ⅲ，節(jié)選)已知：
①As(s)＋H2(g)＋2O2(g)===H3AsO4(s)　ΔH1
②H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH2
③2As(s)＋O2(g)===As2O5(s)　ΔH3
則反應As2O5(s)＋3H2O(l)===2H3AsO4(s)的ΔH＝___________。
[解答思路]　


[答案]　2ΔH1－3ΔH2－ΔH3
(2)思維模板


　化學反應能量圖像分析與ΔH的基本計算
1．叔丁基氯與堿溶液經(jīng)兩步反應得到叔丁基醇，反應(CH3)3CCl＋OH－―→(CH3)3COH＋Cl－的能量與反應過程如圖所示：

下列說法正確的是 (　　)
A．該反應為吸熱反應
B．(CH3)3C＋比(CH3)3CCl穩(wěn)定
C．第一步反應一定比第二步反應快
D．增大堿的濃度和升高溫度均可加快反應速率
D　[A項，由圖像可知，反應物的總能量大于生成物的總能量，該反應為放熱反應，錯誤；B項，由圖像可知，(CH3)3C＋、Cl－的能量總和比(CH3)3CCl高，能量越高越不穩(wěn)定，錯誤；C項，第一步反應的活化能大，反應肯定慢，錯誤]
2．北京時間2018年8月18日晚第十八屆亞洲運動會在印度尼西亞正式開幕，本次亞運會火炬的燃料是丙烷，亞運圣火將體育精神代代相傳。已知25 ℃，101 kPa下：
化學鍵
C—H
C—C
O===O
C===O
H—O
鍵能/ (kJ·mol－1)
415
331
498
745
465
(丙烷燃燒過程中不考慮其他能量轉(zhuǎn)化)。下列說法正確的是 (　　)
A．火炬中丙烷完全燃燒的熱化學方程式為C3H8＋5O2===3CO2＋4H2O　ΔH＝－1 718 kJ·mol－1
B．C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(g)　ΔHΔH3　 B．ΔH1ΔH3
B　[設計路徑為

且ΔH1＝ΔH2＋ΔH3。]
6．(2019·衡水金卷，節(jié)選)(1)已知：Ⅰ.2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)　ΔH1＝－113 kJ·mol－1；
Ⅱ.NO(g)＋O3(g)NO2(g)＋O2(g)　ΔH2＝－199 kJ·mol－1；
Ⅲ.N2O4(g)2NO2(g)　ΔH3＝＋55.3 kJ·mol－1；
Ⅳ.4NO2(g)＋O2(g)2N2O5(g)　ΔH4＝－57 kJ·mol－1。
則反應6NO2(g)＋O3(g)3N2O5(g)　ΔH＝________ kJ·mol－1。
(2)已知：N2(g)＋O2(g)===2NO(g)　ΔH＝＋180.5 kJ·mol－1
C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－393.5 kJ·mol－1
2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH＝－221 kJ·mol－1
若某反應的平衡常數(shù)表達式為K＝，請寫出此反應的熱化學方程式：_______________________________________
_____________________________________________________。
[解析]　(1)根據(jù)蓋斯定律×(Ⅳ×3＋Ⅱ×2－Ⅰ)得：6NO2(g)＋O3(g)3N2O5(g)　ΔH＝×[(－57 kJ·mol－1)×3＋(－199 kJ·mol－1)×2－(－113 kJ·mol－1)]＝－288 kJ·mol－1。
(2)根據(jù)平衡常數(shù)表達式可寫出目標反應，然后根據(jù)蓋斯定律可知ΔH＝[－180.5－(－221)＋2×(－393.5)] kJ·mol－1＝－746.5 kJ·mol－1。
[答案]　(1)－228　(2)2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)　ΔH＝－746.5 kJ·mol－1
7．(1)(2019·長沙、長郡中學模擬)已知：H2(g)、CH3OH(l)的燃燒熱(ΔH)分別為－285.8 kJ·mol－1和－726.5 kJ·mol－1；
CH3OH(l)===CH3OH(g)　ΔH＝＋35.2 kJ·mol－1；
H2O(l)===H2O(g)　ΔH＝＋44 kJ·mol－1。
則CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH＝________ kJ·mol－1。
(2)(2019·濟寧一模)尿素[CO(NH2)2]是一種非常重要的高效氮肥，工業(yè)上以NH3、CO2為原料生產(chǎn)尿素，該反應實際為兩步反應：
第一步：2NH3(g)＋CO2(g)H2NCOONH4(s)　
ΔH＝－272 kJ·mol－1
第二步：H2NCOONH4(s)CO(NH2)2(s)＋H2O(g)　ΔH＝＋138 kJ·mol－1
寫出工業(yè)上以NH3、CO2為原料合成尿素的熱化學方程式：______________________________________________________
_____________________________________________________。
[解析]　(1)H2燃燒的熱化學方程式為①H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ·mol－1
CH3OH燃燒的熱化學方程式為②CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－726.5 kJ·mol－1
③CH3OH(l)===CH3OH(g)　ΔH＝＋35.2 kJ·mol－1；
④H2O(l)===H2O(g)　ΔH＝＋44 kJ·mol－1。
根據(jù)蓋斯定律得①×3－②＋③＋④，得CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)的ΔH＝－51.7 kJ·mol－1?！?br /> [答案]　(1)－51.7　(2)2NH3(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(NH2)2(s)　ΔH＝－134 kJ·mol－1
　新型電池的工作原理分析
(對應學生用書第24頁)

1．突破原電池工作原理

2．原電池的改進

說明：(1)改進后的優(yōu)點是電流效率的提高，電流持續(xù)穩(wěn)定。
(2)鹽析的三個作用
①隔絕正負極反應物，避免直接接觸，導致電流不穩(wěn)定；
②通過離子的定向移動，構(gòu)成閉合回路；
③平衡電極區(qū)的電荷。
(3)離子交換膜的作用：離子交換膜是一種選擇性透過膜，允許相應離子通過，離子遷移方向遵循電池中離子遷移方向。
3．二次電池充電時連接模型(“正”接“正”，“負”接“負”)

注意：放電時負極反應與充電時的陰極反應相反，同理放電時正極反應與充電時陽極反應相反。如鉛蓄電池：
負極：Pb＋SO－2e－===PbSO4
陰極：PbSO4＋2e－===Pb＋SO
4．電極反應式書寫的一般方法
(1)[示例]
①Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O
a．放電時：負極反應式為_________________________________
b．充電時：陽極反應式為________________________________
②2Li＋Cu2O＋H2O===2Cu＋2Li＋＋2OH－為鋰-銅電池的放電反應，負極反應式為_______________，正極反應式為__________________________。
③已知H2O2是一種弱酸，在強堿溶液中主要以HO的形式存在。已知：Al—H2O2堿性燃料電池的總反應為2Al＋3NaHO2===2NaAlO2＋NaOH＋H2O。該電池的負極反應式為____________________，正極反應式為______________________。
[答案]　①Pb＋SO－2e－===PbSO4　PbSO4－2e－＋2H2O===PbO2＋4H＋＋SO
②2Li－2e－===2Li＋　Cu2O＋2e－＋H2O===2Cu＋2OH－
③2Al－6e－＋8OH－===2AlO＋4H2O　3HO＋6e－＋3H2O===9OH－
(2)思維模板


　新型二次電池
1．(2019·衡水模擬)鈉電池由于其快速充放電的特性受到科研工作者的重視，某鈉離子鈦基電池結(jié)構(gòu)如圖所示，電解質(zhì)為含鈉離子的高聚物，已知電池的反應方程式為2NaxCn＋xNaTi2(PO4)32nC＋xNa3Ti2(PO4)3。下列關(guān)于該電池說法正確的是(　　)

A．放電時電池正極為NaxCn
B．放電時Na＋向電極Ⅱ移動
C．充電時陽極反應：NaxCn－xe－===nC＋xNa＋
D．充電時電極Ⅰ與外電源正極相連
D　[根據(jù)電子的移動方向可知，電極Ⅱ為負極，NaxCn失去電子生成C，電極Ⅰ為正極，NaTi2(PO4)3得到電子生成Na3Ti2(PO4)3。A.根據(jù)上述方向，放電時電池正極為NaTi2(PO4)3，錯誤；B.放電時是原電池，在原電池中陽離子移向正極，錯誤；C.充電時，原電池的正極與電源的正極相連，作陽極，陽極上是Na3Ti2(PO4)3失去電子生成NaTi2(PO4)3，錯誤。]
2．(2019·青島一模)水系鋅離子電池是一種新型二次電池，工作原理如圖。該電池以粉末多孔鋅電極(鋅粉、活性炭及黏結(jié)劑等)為負極，V2O5為正極，三氟甲磺酸鋅[Zn(CF3SO3)2]為電解液。下列敘述錯誤的是(　　)

A．放電時，Zn2＋向V2O5電極移動
B．充電時，陽極區(qū)電解液的濃度變大
C．充電時，粉末多孔鋅電極發(fā)生還原反應
D．放電時，V2O5電極上的電極反應式為V2O5＋xZn2＋＋2xe－===ZnxV2O5
B　[充電時，陽極區(qū)發(fā)生氧化反應，Zn2＋通過陽離子交換膜移向陰極區(qū)，陽極區(qū)電解液濃度不會變大，B錯誤。]
3．(2019·濰坊模擬)石墨烯電池是利用鋰離子在石墨烯表面和電極之間快速大量穿梭運動的特性而研發(fā)的新型可充放電電池，其反應式為LixC6＋Li1－xCoO2C6＋LiCoO2，其工作原理如圖所示。下列關(guān)于該電池的說法正確的是(　　)

A．充電時，Li＋嵌入LiCoO2中
B．放電時，LiCoO2極發(fā)生的電極反應為LiCoO2－e－===Li1－xCoO2＋Li＋
C．放電時負極反應為Li－e－===Li＋
D．充電時，若轉(zhuǎn)移1 mol e－，石墨烯電極增重7 g
D　[充電時，石墨烯為陰極，C6發(fā)生還原反應生成LixC6，則Li＋向石墨烯移動，故A項錯誤；放電時， LiCoO2極是正極， 發(fā)生得電子的還原反應，電極反應式為Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2，故B項錯誤；放電時負極反應為LixC6－xe－===C6＋xLi＋，原電池中無Li單質(zhì)存在，故C項錯誤。]
4．浙江大學成功研制出具有較高能量密度的新型鋁—石墨烯(Cn)電池(如圖)。

該電池分別以鋁、石墨稀為電極，放電時，電池中導電離子的種類不變。已知能量密度＝。下列分析正確的是(　　)
A．放電時，Cn(石墨烯)為負極
B．放電時，Al2Cl在負極轉(zhuǎn)化為AlCl
C．充電時，陽極反應為4Al2Cl＋3e－===Al＋7AlCl
D．以輕金屬為負極有利于提高電池的能量密度
D　[該電池以鋁、石墨稀為電極，放電時鋁為負極，Cn(石墨烯)為正極，A項錯誤；放電時負極上Al發(fā)生氧化反應，根據(jù)放電時電池中導電離子的種類不變，可知負極上發(fā)生反應：Al－3e－＋7AlCl===4Al2Cl，AlCl在負極轉(zhuǎn)化為Al2Cl，B項錯誤；充電時，陽極發(fā)生失電子的氧化反應，C項錯誤；根據(jù)能量密度＝，以輕金屬為負極，負極質(zhì)量小，有利于提高電池的能量密度，D項正確。]

新型二次電池常考的幾個角度
(1)放電時，正、負極的判斷。
(2)充、放電時兩極反應式書寫判斷。
(3)充、放電時，電子、離子的移動方向。
(4)電極附近溶液性質(zhì)的變化。
(5)充、放電兩極反應類型判斷。
(6)充電連接判斷。
(7)基本電化學計算。
　新型燃料電池
5．鋰-銅空氣燃料電池容量高、成本低，具有廣闊的發(fā)展前景。該電池通過一種復雜的銅腐蝕“現(xiàn)象”產(chǎn)生電能，其中放電過程為2Li＋Cu2O＋H2O===2Cu＋2Li＋＋2OH－，下列說法錯誤的是 (　　)

A．放電時，Li＋透過固體電解質(zhì)向Cu極移動
B．放電時，正極的電極反應式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－
C．通空氣時，銅被腐蝕，表面產(chǎn)生Cu2O
D．整個反應過程中，氧化劑為O2
B　[由總反應方程式可知Cu2O中Cu元素化合價降低，被還原，正極反應式應為Cu2O＋H2O＋2e－===2Cu＋2OH－，B錯誤。]
6．(2019·江西南昌一模)微生物燃料電池(MFC)是一種現(xiàn)代化氨氮去除技術(shù)。如圖為MFC碳氮聯(lián)合同時去除的轉(zhuǎn)化系統(tǒng)原理示意圖。下列說法正確的是(　　)

A．好氧微生物反應器中反應為NH＋2O2===NO＋2H＋＋H2O
B．B極電勢比A極電勢低
C．A極的電極反應式：CH3COO－＋8e－＋2H2O===2CO2＋7H＋
D．當電路中通過1 mol電子時，理論上總共生成2.24 L N2
A　[根據(jù)題中圖示H＋移向B極，故A為負極，B為正極，正極電勢高于負極電勢，B錯誤；A電極發(fā)生失電子反應，C錯誤；2.24 L未指明標準狀況，D錯誤。]
7．微生物燃料電池是指在微生物的作用下將化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。某微生物燃料電池的工作原理如圖所示，下列說法正確的是(　　)

A．HS－在硫氧化菌作用下轉(zhuǎn)化為SO的反應為HS－＋4H2O－8e－===SO＋9H＋
B．電子從電極b流出，經(jīng)外電路流向電極a
C．如果將反應物直接燃燒，能量的利用率不會變化
D．若該電池電路中有0.4 mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，則有0.5 mol H＋通過質(zhì)子交換膜
A　[根據(jù)題圖知，在硫氧化菌作用下HS－轉(zhuǎn)化為SO，發(fā)生氧化反應：HS－＋4H2O－8e－===SO＋9H＋，A項正確；電子從電極a流出，經(jīng)外電路流向電極b，B項錯誤；如果將反應物直接燃燒，有部分化學能轉(zhuǎn)化為熱能和光能，能量的利用率降低，C項錯誤；若該電池電路中有0.4 mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，則有0.4 mol H＋通過質(zhì)子交換膜，D項錯誤。]
　回歸高考，真題驗收
8．(2018·全國卷Ⅲ)一種可充電鋰—空氣電池如圖所示。當電池放電時，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(　　)

A．放電時，多孔碳材料電極為負極
B．放電時，外電路電子由多孔碳材料電極流向鋰電極
C．充電時，電解質(zhì)溶液中Li＋向多孔碳材料區(qū)遷移
D．充電時，電池總反應為Li2O2－x===2Li＋O2
D　[根據(jù)電池工作原理，多孔碳材料吸附O2，O2在此獲得電子，所以多孔碳材料電極為電池的正極，A項錯誤；放電時電子從負極(鋰電極)流出，通過外電路流向正極(多孔碳材料電極)，B項錯誤；Li＋帶正電荷，充電時，應該向電解池的陰極(鋰電極)遷移，C項錯誤。]
9．(2017·全國卷Ⅲ)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，電池反應為16Li＋xS8===8Li2Sx(2≤x≤8)。下列說法錯誤的是(　　)

A．電池工作時，正極可發(fā)生反應：2Li2S6＋2Li＋＋2e－===3Li2S4
B．電池工作時，外電路中流過0.02 mol電子，負極材料減重0.14 g
C．石墨烯的作用主要是提高電極a的導電性
D．電池充電時間越長，電池中Li2S2的量越多
D　[D項，電池充電時電極a發(fā)生反應：2Li2S2－2e－===Li2S4＋2Li＋，充電時間越長，電池中Li2S2的量越少，錯誤。]
10．(2019·全國卷Ⅰ)利用生物燃料電池原理研究室溫下氨的合成，電池工作時MV2＋/MV＋在電極與酶之間傳遞電子，示意圖如下所示。下列說法錯誤的是(　　)

A．相比現(xiàn)有工業(yè)合成氨，該方法條件溫和，同時還可提供電能
B．陰極區(qū)，在氫化酶作用下發(fā)生反應H2＋2MV2＋===2H＋＋2MV＋
C．正極區(qū)，固氮酶為催化劑，N2發(fā)生還原反應生成NH3
D．電池工作時質(zhì)子通過交換膜由負極區(qū)向正極區(qū)移動
B　[A項，該反應中，可產(chǎn)生電流，反應條件比較溫和，沒有高溫高壓條件，正確；B項，該生物燃料電池中，左端電極反應式為MV＋－e－===MV2＋，則左端電極是負極，應為負極區(qū)，在氫化酶作用下，發(fā)生反應H2＋2MV2＋===2H＋＋2MV＋，錯誤；C項，右端電極反應式為MV2＋＋e－===MV＋，是正極，在正極區(qū)N2得到電子生成NH3，發(fā)生還原反應，正確；D項，原電池中，內(nèi)電路中H＋通過交換膜由負極區(qū)向正極區(qū)移動，正確。]

間接電化學反應原理簡介
(1)定義：間接電化學反應是以具有“電子傳遞”功能的物質(zhì)為媒質(zhì)(催化劑)，對反應基質(zhì)進行間接氧化或還原，從而得到目的產(chǎn)物。
(2)原理：媒質(zhì)也稱為“電對”或“介對”，其首先在電極表面失去(或得到)電子，形成氧化態(tài)(或還原態(tài))在電解溶液中進一步氧化(或還原)反應基質(zhì)，最終生成目的產(chǎn)物。
其原理如下圖所示：

　電解原理的應用　金屬腐蝕與防護
(對應學生用書第27頁)

1．電解池工作原理模型圖

[注]?、訇栯x子在陰極上的放電順序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋＞……
②陰離子在陽極上的放電順序：S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根離子＞……
③當陽極是金屬(Au、Pt除外)電極時，溶液中的離子不再放電而是金屬失電子生成金屬陽離子。
④微粒的放電順序受溫度、濃度、電壓、電極材料等因素的影響。
2．電化學計算的兩種常用方法
(1)根據(jù)電子守恒計算
①用于串聯(lián)電路中陰陽兩極產(chǎn)物、正負兩極產(chǎn)物、相同電量等類型的計算，其依據(jù)是電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等。
②用于混合溶液中電解的分階段計算。
(2)根據(jù)關(guān)系式計算
根據(jù)得失電子守恒定律建立起已知量與未知量之間的橋梁，構(gòu)建計算所需的關(guān)系式。
如以通過4 mol e－為橋梁可構(gòu)建如下關(guān)系式：
(式中M為金屬，n為其離子的化合價數(shù)值)
3．金屬電化學腐蝕與防護思維模型


　電解原理的應用
1．納米級Cu2O由于具有優(yōu)良的催化性能而受到關(guān)注。采用離子交換膜控制電解液中OH－的濃度制備納米級Cu2O的裝置如圖所示，發(fā)生的反應為2Cu＋H2OCu2O＋H2↑。下列說法正確的是(　　)

A．鈦電極發(fā)生氧化反應
B．陽極附近溶液的pH逐漸增大
C．離子交換膜應采用陽離子交換膜
D．陽極反應式為2Cu＋2OH－－2e－===Cu2O＋H2O
D　[鈦電極為陰極，發(fā)生還原反應，A項錯誤；銅作陽極，陽極上銅發(fā)生失電子的氧化反應，陽極反應為2Cu＋2OH－－2e－===Cu2O＋H2O，OH－由陰極區(qū)遷移到陽極區(qū)參與反應，離子交換膜應為陰離子交換膜，C項錯誤、D項正確；由陰極區(qū)遷移過來的OH－在陽極全部參與反應，陽極附近溶液的pH不變，B項錯誤。]
2．(2019·茂名模擬)煤的電化學脫硫是借助煤在電解槽陽極發(fā)生的電化學氧化反應，將煤中黃鐵礦(FeS2)或有機硫化物氧化成可溶于水的含硫化合物而達到凈煤目的，如圖是一種脫硫機理，則下列說法正確的是(　　)

①—電極a　②—黃鐵礦?、邸狹nSO4、H2SO4混合溶液　
④—未反應黃鐵礦　⑤—電解產(chǎn)品
A．Mn3＋充當了電解脫硫過程的催化劑
B．電極a應與電源負極相連
C．脫硫過程中存在的離子反應為8H2O＋FeS2＋15Mn3＋===Fe3＋＋16H＋＋2SO＋15Mn2＋
D．陰極發(fā)生的反應：2H2O＋2e－===4H＋＋O2↑
C　[電解初期，電極a發(fā)生Mn2＋－e－===Mn3＋，電解后期Mn3＋又被還原，Mn3＋充當了電解脫硫過程的中間產(chǎn)物，A錯誤；電極a發(fā)生Mn2＋－e－===Mn3＋，是電解池的陽極，應與電源的正極相連，B錯誤；陰極發(fā)生的反應：4H＋＋4e－＋O2===2H2O，D錯誤。]
3．(1)(2019·青島一模，改編)電解法也可以對亞硝酸鹽污水進行處理(工作原理如圖a所示)。通電后，左極區(qū)產(chǎn)生淺綠色溶液，隨后生成無色氣體。當Fe電極消耗11.2 g 時。
請回答：

圖a
①陽極反應式為_______________________________________。
②陽極附近溶液中反應的離子方程式為___________________。
③理論上可處理NaNO2含量為4.6%的污水____ g。
(2)(2019·四川各校聯(lián)考，節(jié)選)利用電解原理也可以處理工廠煙氣。如圖b為工業(yè)生產(chǎn)模擬裝置。其中A、B為多孔電極(外接電源未畫出)，則A為________極(填“正”“負”“陰”或“陽”)，電極反應式為_____________________。X溶液中溶質(zhì)的成分為________(填化學式)。
　
圖b　　　　　　　　　　圖c
(3)過二硫酸鉀(K2S2O8)可通過“電解→轉(zhuǎn)化→提純”方法制得，電解裝置示意圖如圖c所示。
①電解時，鐵電極連接電源的____________極。
②常溫下，電解液中含硫微粒的主要存在形式與pH的關(guān)系如圖d所示。

圖d
在陽極放電的離子主要是HSO，陽極區(qū)電解質(zhì)溶液的pH范圍為________，陽極的電極反應式為_________________________。
[解析]　(1)根據(jù)電子守恒知，n(NaNO2)＝＝ mol，
m(污水)＝ g＝100 g。
(2)根據(jù)圖示知：O2―→O為氧化過程，A為陽極，O―→H為還原過程，B為陰極。
(3)①根據(jù)題中信息知，電解NaHSO4溶液制備K2S2O8，則Fe電極應為陰極，即Fe電極應與電源的負極相連。②根據(jù)題圖及題意可知陽極的電極反應式為2HSO－2e－===S2O＋2H＋，陽極區(qū)電解質(zhì)溶液的pH在0～2之間。
[答案]　(1)①Fe－2e－===Fe2＋?、?Fe2＋＋2NO＋8H＋===6Fe3＋＋N2＋4H2O　③100
(2)陽　SO2－2e－＋2H2O===SO＋4H＋　(NH4)2SO4、H2SO4
(3)①負　②0～2　2HSO－2e－===S2O＋2H＋

電解原理的應用類型
(1)氯堿工業(yè)。
(2)電鍍與電解精煉。
(3)冶金。
(4)制備特定物質(zhì)。
(5)廢氣、廢液的處理。
　兩池連接的綜合試題分析
4．(2019·聊城一中月考)電解絮凝凈水可用如圖裝置模擬探究，下列敘述正確的是(　　)

A．電子從X極經(jīng)電解液流入Y極
B．鋁電極表面的反應有：Al－3e－===Al3＋，4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
C．Y的電極反應：Pb－2e－＋SO===PbSO4
D．電路每通過2 mol電子，理論上電解池陰極上有22.4 L H2生成
B　[根據(jù)右側(cè)電解絮凝池圖示信息可知，Al轉(zhuǎn)化為Al3＋，溶液中OH－轉(zhuǎn)化為O2，則發(fā)生兩個氧化反應，為電解池的陽極，連接鉛蓄電池的正極，故Y為正極，X極為負極。根據(jù)原電池原理及電極反應式的書寫規(guī)則與電化學各物質(zhì)與電子轉(zhuǎn)移數(shù)之間的關(guān)系分析作答。]
5．(2019·菏澤一模)用石墨烯鋰硫電池電解制備Fe(OH)2的裝置如圖所示。電池放電時的反應為16Li＋xS8===8Li2Sx(2≤x≤8)，電解池兩極材料分別為Fe和石墨，工作一段時間后，右側(cè)玻璃管中產(chǎn)生大量的白色沉淀。下列說法不正確的是(　　)

A．X是鐵電極，發(fā)生氧化反應
B．電子流動的方向：B→Y，X→A
C．正極可發(fā)生反應：2Li2S6＋2Li＋＋2e－===3Li2S4
D．鋰電極減重0.14 g時，電解池中溶液減重0.18 g
D　[根據(jù)圖中信息可知A為正極，B為負極，X為陽極，Y為陰極。鋰電極減重0.14 g，則電路中轉(zhuǎn)移0.02 mol 電子，電解池中發(fā)生的總反應為Fe＋2H2OFe(OH)2↓＋H2↑，所以轉(zhuǎn)移0.02 mol電子時，電解液中減少了0.02 mol H2O即0.36 g，D錯誤。]
6．(2019·四省名校大聯(lián)考)一種將燃料電池與電解池組合制備KMnO4的裝置如圖所示(電極甲、乙、丙、丁均為惰性電極)。該裝置工作時，下列說法不正確的是(　　)

A．甲為正極，丙為陰極
B．丁極的電極反應式為MnO－e－===MnO
C．KOH溶液的質(zhì)量分數(shù)：c%>a%>b%
D．標準狀況下，甲電極上每消耗22.4 L氣體時，理論上有4 mol K＋移入陰極區(qū)
C　[丙電極上的反應是2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，電極甲的電極反應式是O2＋2H2O＋4e－===4OH－，乙電極的電極反應式為H2－2e－＋2OH－===2H2O，根據(jù)溶液流動方向，c%>b%>a%，C錯誤。]

析裝置定原電池的正、負極―→析連接定電解池的陰、陽極―→析選項定答案。
　金屬腐蝕與防護
7．銅板上的鐵鉚釘長期暴露在潮濕的空氣中，形成一層弱酸性水膜后鐵鉚釘會被腐蝕，示意圖如圖。下列說法錯誤的是(　　)
A．若水膜中溶解了SO2，則鐵鉚釘腐蝕的速率將加快
B．鐵、銅與弱酸性水膜形成了原電池，鐵鉚釘發(fā)生還原反應
C．銅極上的反應有：2H＋＋2e－===H2↑，O2＋4e－＋4H＋===2H2O
D．若在金屬表面涂一層油漆，可有效阻止鐵鉚釘被腐蝕
B　[若水膜中溶解了SO2，水膜中c(H＋)增大，則鐵鉚釘腐蝕的速率將加快，A項正確；鐵、銅與弱酸性水膜形成了原電池，鐵鉚釘作負極，發(fā)生氧化反應，B項錯誤；銅極上的反應：水膜酸性較強時為2H＋＋2e－===H2↑，水膜酸性較弱或中性時為O2＋4e－＋4H＋===2H2O，C項正確；若在金屬表面涂一層油漆，能隔離空氣，可有效阻止鐵鉚釘被腐蝕，D項正確。]
8．(2018·唐山模擬)某同學利用如圖所示裝置探究金屬的腐蝕與防護條件。下列說法不合理的是(　　)

A．①區(qū)Cu電極上產(chǎn)生氣泡，F(xiàn)e電極附近滴加K3[Fe(CN)6]后出現(xiàn)藍色，F(xiàn)e被腐蝕
B．②區(qū)Cu電極附近滴加酚酞后變成紅色，F(xiàn)e電極附近滴加K3[Fe(CN)6]出現(xiàn)藍色，F(xiàn)e被腐蝕
C．③區(qū)Zn電極反應式為Zn－2e－===Zn2＋，F(xiàn)e電極附近滴加K3[Fe(CN)6]未出現(xiàn)藍色，F(xiàn)e被保護
D．④區(qū)Zn電極反應式為2H＋＋2e－===H2↑，F(xiàn)e電極附近滴加K3[Fe(CN)6]出現(xiàn)藍色，F(xiàn)e被腐蝕
A　[①區(qū)為原電池，F(xiàn)e為負極，發(fā)生吸氧腐蝕，沒有氣體生成，故A錯誤。]
9．(2018·濰坊三模)我國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，防護原理如圖所示。下列說法錯誤的是 (　　)

A．通電時，鋅環(huán)是陽極，發(fā)生氧化反應
B．通電時，陰極上的電極反應為2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
C．斷電時，鋅環(huán)上的電極反應為Zn2＋＋2e－===Zn
D．斷電時，仍能防止鐵帽被腐蝕
C　[斷電時，Zn比Fe活潑，構(gòu)成原電池時，Zn為負極，電極反應為Zn－2e－===Zn2＋，C項錯誤。]

(1)金屬腐蝕快慢的三個規(guī)律
①金屬腐蝕類型的差異
電解原理引起的腐蝕>原電池原理引起的腐蝕>化學腐蝕>有防護腐蝕措施的腐蝕。
②電解質(zhì)溶液的影響
a．對同一金屬來說，腐蝕的快慢(濃度相同)：強電解質(zhì)溶液>弱電解質(zhì)溶液>非電解質(zhì)溶液。
b．對同一種電解質(zhì)溶液來說，電解質(zhì)濃度越大，腐蝕越快。
③活潑性不同的兩金屬，活潑性差別越大，腐蝕越快。
(2)兩種腐蝕與三種保護
①兩種腐蝕：析氫腐蝕、吸氧腐蝕(關(guān)鍵在于電解液的pH)。
②三種保護：電鍍保護、犧牲陽極的陰極保護法、外加電流的陰極保護法。

　離子交換膜在電化學中的綜合應用
(對應學生用書第29頁)

1．離子交換膜的作用
(1)防止副反應的發(fā)生，避免影響所制取產(chǎn)品的質(zhì)量；防止引發(fā)不安全因素(如在電解飽和食鹽水中，利用陽離子交換膜，防止陽極產(chǎn)生的Cl2進入陰極室與氫氧化鈉反應，導致所制產(chǎn)品不純；防止與陰極產(chǎn)生的H2混合發(fā)生爆炸)。
(2)用于物質(zhì)的分離、提純等。
(3)用于物質(zhì)的制備。
2．離子交換膜的類型
根據(jù)透過的微粒，離子交換膜可以分為多種，在高考試題中主要出現(xiàn)過陽離子交換膜、陰離子交換膜和質(zhì)子交換膜三種。陽離子交換膜只允許陽離子通過，阻止陰離子和氣體通過，陰離子交換膜只允許陰離子通過，質(zhì)子交換膜只允許質(zhì)子(H＋)通過。
3．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：
(1)首先寫出陰、陽兩極上的電極反應，依據(jù)電極反應式確定該電極附近哪種離子剩余。
(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。
4．定量關(guān)系
外電路電子轉(zhuǎn)移數(shù)＝通過隔膜的陰、陽離子帶的負或正電荷數(shù)。
5．[示例]
(2018·全國卷Ⅰ，節(jié)選)制備Na2S2O5也可采用三室膜電解技術(shù)，裝置如圖所示，其中SO2堿吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。陽極的電極反應式為_____________________________________________
__________________________________。電解后，________室的NaHSO3濃度增加。將該室溶液進行結(jié)晶脫水，可得到Na2S2O5。

[解答思路]　

[答案]　2H2O－4e－===4H＋＋O2↑　a

1．(2018·全國卷Ⅰ)最近我國科學家設計了一種CO2＋H2S協(xié)同轉(zhuǎn)化裝置，實現(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)生反應為：
①EDTA-Fe2＋－e－===EDTA-Fe3＋
②2EDTA-Fe3＋＋H2S===2H＋＋S＋2EDTA-Fe2＋

該裝置工作時，下列敘述錯誤的是(　　)
A．陰極的電極反應：CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2O
B．協(xié)同轉(zhuǎn)化總反應：CO2＋H2S===CO＋H2O＋S
C．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
C　[陰極發(fā)生還原反應，氫離子由交換膜右側(cè)向左側(cè)遷移，陰極的電極反應式為CO2＋2e－＋2H＋===CO＋H2O，A項正確；結(jié)合陽極區(qū)發(fā)生的反應，可知協(xié)同轉(zhuǎn)化總反應式為CO2＋H2S===S＋CO＋H2O，B項正確；石墨烯作陽極，其電勢高于ZnO@石墨烯的，C項錯誤；Fe3＋、Fe2＋在堿性或中性介質(zhì)中會生成沉淀，它們只穩(wěn)定存在于酸性較強的介質(zhì)中，D項正確。]
2．三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SO可通過離子交換膜，而兩端隔室中離子被阻擋不能進入中間隔室。

下列敘述正確的是(　　)
A．通電后中間隔室的SO向正極遷移，正極區(qū)溶液pH增大
B．該法在處理含Na2SO4廢水時可以得到NaOH和H2SO4產(chǎn)品
C．負極反應為2H2O－4e－===O2＋4H＋，負極區(qū)溶液pH降低
D．當電路中通過1 mol電子的電量時，會有0.5 mol的O2生成
B　[A項正極區(qū)發(fā)生的反應為2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，由于生成H＋，正極區(qū)溶液中陽離子增多，故中間隔室的SO向正極遷移，正極區(qū)溶液的pH減小。B項負極區(qū)發(fā)生的反應為2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，陰離子增多，中間隔室的Na＋向負極遷移，故負極區(qū)產(chǎn)生NaOH，正極區(qū)產(chǎn)生H2SO4。C項由B項分析可知，負極區(qū)產(chǎn)生OH－，負極區(qū)溶液的pH升高。D項正極區(qū)發(fā)生的反應為2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，當電路中通過1 mol電子的電量時，生成0.25 mol O2。]
3．(2019·衡水金卷)學習小組設計如圖所示裝置，進行NO和NO2(假設二者物質(zhì)的量之比為1∶1)的處理并制取硝酸。下列說法正確的是(　　)

A．a(chǎn)b適宜選用陰離子交換膜
B．該電池工作時，正極區(qū)溶液的pH減小
C．導線中流過2 mol 電子的電量時，有2 mol離子通過交換膜
D．負極的電極反應式為NO＋H2O－2e－===NO2＋2H＋
C　[由信息，左邊石墨電極為負極，電極反應式為NO＋2H2O－3e－===NO＋4H＋、NO2＋H2O－e－===NO＋2H＋；右邊石墨電極為正極，電極反應式為O2＋4H＋＋4e－===2H2O，則ab適宜選用陽離子交換膜或質(zhì)子交換膜，A、D項錯誤；該電池工作時，NaCl溶液濃度減小，溶液pH不變，B項錯誤；由電荷守恒知，導線中流過2 mol 電子的電量時，有2 mol H＋通過交換膜，C項正確。]
4．在乏燃料后處理流程中，四價鈾作為鈾钚分離的還原劑已廣泛使用。在UO2(NO3)2-HNO3-N2H4·HNO3體系下采用電解法制備四價鈾，電解總反應為2UO＋N2H＋3H＋2U4＋＋N2↑＋4H2O，電解裝置如圖所示。下列說法正確的是(　　)

A．若轉(zhuǎn)移4 mol e－，將有4 mol H＋透過質(zhì)子交換膜
B．b極的電極反應式為UO＋2H2O＋2e－===U4＋＋4OH－
C．電解液中NO的移動方向：a→質(zhì)子交換膜→b
D．當產(chǎn)生11.2 mL N2時，同時生成U4＋的質(zhì)量為 0.238 g
A　[由裝置圖可知：電極a是陰極，電極b是陽極，電解池中陽離子向陰極移動，根據(jù)電荷守恒可知，導線中轉(zhuǎn)移4 mol e－，溶液中消耗4 mol H＋，H＋透過質(zhì)子交換膜向陰極(a極)移動，A項正確；酸性環(huán)境下，b極的電極反應式為N2H－4e－===N2↑＋5H＋，B項錯誤；NO不能通過質(zhì)子交換膜，C項錯誤；未標明標準狀況，不能準確計算，D項錯誤。]
5．(2019·試題調(diào)研)如圖是用一種新型鋰電池電解處理含NH的工業(yè)廢水的裝置圖，處理過程中NH轉(zhuǎn)化為可參與大氣循環(huán)的氣體。下列說法正確的是(　　)

A．Y電極上發(fā)生氧化反應
B．當電路中轉(zhuǎn)移3 mol電子時，有3 mol Li＋透過陽離子交換膜
C．廢水處理過程中，X電極附近溶液酸性減弱
D．W電極的電極反應式為O2＋4e－＋4H＋===2H2O
B　[根據(jù)圖示，Y電極為陰極，發(fā)生還原反應，A項錯誤；原電池中Li＋透過陽離子交換膜，根據(jù)電荷守恒可知，當電路中轉(zhuǎn)移3 mol電子時，有3 mol Li＋透過陽離子交換膜，B項正確；X為陽極，陽極反應式為2NH＋6e－===N2↑＋8H＋，生成H＋，溶液酸性增強，C項錯誤；中性環(huán)境中，W電極的電極反應式為O2＋4e－＋2H2O===4OH－，D項錯誤。]
6．(2019·濟寧一模)雙極膜電滲析一步法鹽制酸堿的技術(shù)進入到了工業(yè)化階段，某科研小組研究采用BMED膜(如圖所示)，模擬以精制濃海水為原料直接制備酸和堿。BMED膜堆包括陽離子交換膜、陰離子交換膜和雙極膜(a、d)。已知：在直流電源的作用下，雙極膜內(nèi)中間界面層發(fā)生水的解離，生成H＋和OH－。下列說法正確的是(　　)

A．電極Y連接電源的正極，發(fā)生還原反應
B．Ⅰ口排出的是混合堿，Ⅱ口排出的是淡水
C．電解質(zhì)溶液采用Na2SO4溶液可避免有害氣體的產(chǎn)生
D．a(chǎn)左側(cè)膜為陽離子交換膜，c為陰離子交換膜
C　[氫氧根離子向左側(cè)移動，這說明電極Y為陰極，所以電極Y連接電源的負極，發(fā)生還原反應，故A錯誤；濃海水中的氯離子向左側(cè)移動，鈉離子向右側(cè)移動，雙極膜中，氫離子向右側(cè)遷移、氫氧根離子向左側(cè)遷移，因此Ⅱ口排出的是淡水，Ⅰ口排出的是鹽酸、Ⅲ口排出的是堿液，故B錯誤；由于氯離子放電會產(chǎn)生有毒的氣體氯氣，加入Na2SO4溶液，目的是增加溶液的導電性，氯離子移向Ⅰ室，氫離子通過a移向Ⅰ室，在Ⅰ室得到HCl，可避免有害氣體的產(chǎn)生，故C正確；鈉離子移向Ⅲ室，c為陽離子交換膜，氫氧根離子向左側(cè)移動，所以a左側(cè)膜為陰離子交換膜，故D錯誤。]
7．(2019·模擬精選)(1)可由“水相”制備高純度單質(zhì)錳，裝置如圖所示：

①裝置中采用________(填“陰離子”或“陽離子”)交換膜，陰極反應式為_______________________________________________。
②寫出該電解反應的化學方程式：________________________
_____________________________________________________。
(2)現(xiàn)代膜技術(shù)可使某種離子具有單向通過能力，常用于電解池、原電池中。電解NaB(OH)4溶液可制備H3BO3，其工作原理如圖。

①b膜是________交換膜(填“陰離子”或“陽離子”)。
②產(chǎn)品室發(fā)生的離子方程式為___________________________
_____________________________________________________。
③a%________b%(填“＝”“”)。
④陰極反應式為_______________________________________。
[解析]　(1)①由裝置圖知，陽極區(qū)由稀H2SO4制較濃H2SO4，則需SO透過交換膜，因此采用陰離子交換膜。②陽極的電極反應式為2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，陰極的電極反應式為Mn2＋＋2e－===Mn，總反應方程式為2MnSO4＋2H2O2Mn＋O2↑＋2H2SO4。
(2)陽極發(fā)生2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，H＋通過a膜進入產(chǎn)品室，陰極發(fā)生2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，原料室中Na＋通過c膜進入N室，B(OH)通過b膜進入產(chǎn)品室與H＋反應生成H3BO3。
[答案]　(1)①陰離子　Mn2＋＋2e－===Mn
②2MnSO4＋2H2O2Mn＋O2↑＋2H2SO4
(2)①陰離子?、贖＋＋B(OH)===H3BO3＋H2O
③

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