2020屆二輪復習電化學基礎學案（全國通用）-學案下載-教習網

主干知識梳理
1.原電池工作原理示意圖

(1)無論是裝置Ⅰ還是裝置Ⅱ，電子均不能通過電解質溶液。
(2)在裝置Ⅰ中，由于不可避免會直接發(fā)生Zn＋Cu2＋===Cu＋Zn2＋而使化學能轉化為熱能，所以裝置Ⅱ的能量轉化率高。
2．電解池工作原理示意圖

(1)與電源正極相連的為陽極；與電源負極相連的為陰極。
(2)電解液中陽離子移向陰極；陰離子移向陽極。
(3)離子在兩極上的放電順序
①陽離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－。

3．金屬腐蝕與防護的方法
(1)化學腐蝕與電化學腐蝕的比較

(2)鋼鐵的析氫腐蝕與吸氧腐蝕的比較

(3)金屬電化學保護的兩種方法

4．燃料電池電極反應式書寫類型
燃料電池的考查重點在不同條件下的電解質溶液中正極反應式的書寫。具體類型如下：

在正確寫出正極反應式的前提下，利用負極失電子的原理或依據“負極反應式＝總反應式－正極反應式”的方法，正確寫出負極反應式。
實例分析：酸性介質(H2SO4)下的甲醇-O2燃料電池
CH3OH在負極上失去電子，在酸性條件下生成CO2氣體，O2在正極上得到電子，在H＋作用下生成水。
正極反應式：3O2＋12H＋＋12e－===6H2O；
負極反應式：2CH3OH－12e－＋2H2O===2CO2↑＋12H＋。

考點1　原電池工作原理及應用

例1　(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．電池工作時質子通過交換膜由負極區(qū)向正極區(qū)移動

[批注點撥]　

[解析]　該反應中，可產生電流，反應條件比較溫和，沒有高溫高壓條件，A正確；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＋，B錯誤；右端電極反應式為MV2＋＋e－===MV＋，是正極，在正極區(qū)發(fā)生反應：N2＋6MV＋＋6H＋===2NH3＋6MV2＋，即N2得到電子生成NH3發(fā)生還原反應，質子(H＋)通過交換膜由負極區(qū)向正極區(qū)移動，C、D正確。
[答案]　B

1．原電池的構成條件
(1)一看反應：看是否有能自發(fā)進行的氧化還原反應發(fā)生(一般是活潑性強的金屬與電解質溶液反應)。
(2)二看兩電極：一般是活潑性不同的兩電極。
(3)三看是否形成閉合回路，形成閉合回路需三個條件：①電解質溶液；②兩電極直接或間接接觸；③兩電極插入電解質溶液中。
2．判斷原電池正、負極的五種方法

3．原電池電極反應式的書寫方法
(1)一般電極反應式的書寫

(2)復雜電極反應式的書寫

(2019·華大新高考聯(lián)盟高三教學質量測評)“鋅＋碘”新型安全動力電池有望取代目前廣泛使用的“鉛蓄電池”“鋰電池”等，已知該電池的工作原理如圖所示。下列有關說法錯誤的是(　　)

A．該電池安全性高，且對環(huán)境友好
B．正極反應式為I＋2e－===3I－，電極a附近顯紅色
C．電子的移動方向為“Zn→電極a→電極b→石墨氈”
D．“回流通道”可以減緩電池兩室的壓差，避免電池受損
答案　C
解析　該電池對環(huán)境友好，且避免使用易燃的有機電解液，更加安全，故A正確；正極發(fā)生還原反應，反應式為I＋2e－===3I－，石墨電極a為陰極，電極反應式為2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，顯堿性，遇到酚酞顯紅色，故B正確；電子不能通過溶液，即電子移動的方向為“Zn→電極a，電極b→石墨氈”，故C錯誤；該新型電池充放電過程，會導致電池內離子交換膜的兩邊產生壓差，所以“回流通道”的作用是減緩電池兩室的壓差，避免電池受損，故D正確。
2．(2019·A10聯(lián)考段考)硫化氫的回收既解決了環(huán)境污染問題，也可變廢為寶。其反應原理為：2H2S(g)＋O2(g)===S2(s)＋2H2O(l)　ΔH＝－632 kJ·mol－1。在酸性固體電解質環(huán)境下，硫化氫的處理原理圖如圖所示。下列說法正確的是(　　)

A．負載中電流自上而下流動
B．電極a的電極反應式為2H2S－4e－===S2＋4H＋
C．電子由電極a經質子固體電解質膜流向電極b
D．1 mol H2S氣體完全反應得到固體S2和水蒸氣放熱316 kJ
答案　B
解析　通H2S的一極電極a為負極，通氧氣的一極電極b為正極，故電流從正極流出，故負載中電流的流向應該為自下而上流動，A錯誤；負極發(fā)生氧化反應，電極反應式為2H2S－4e－===S2＋4H＋，B正確；電子只能在電極和導線中流動，不能進入固體電解質，C錯誤；反應中水的狀態(tài)是液態(tài)水，不是水蒸氣，D錯誤。
考點2　電解池工作原理及應用

例2　(2019·全國卷Ⅲ)在傳統(tǒng)的電解氯化氫回收氯氣技術的基礎上，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)。電路中轉移1 mol電子，需消耗氧氣________L(標準狀況)。
[批注點撥]　

[解析]　由題圖中H＋的移動方向知，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，需轉移4 mol電子，則轉移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＝5.6 L。
[答案]　Fe3＋＋e－===Fe2＋，4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O　5.6
　
1．陰、陽極的判斷方法
(1)根據外接電源：與正極相連的為陽極，與負極相連的為陰極。
(2)根據電流方向：從陰極流出，從陽極流入。
(3)根據電子流向：從陽極流出，從陰極流入。
(4)根據離子流向：陰離子移向陽極，陽離子移向陰極。
(5)根據電極產物：①陽極：電極溶解、逸出O2(或極區(qū)變酸性)或Cl2；②陰極：析出金屬、逸出H2(或極區(qū)變堿性)。
2．電解池電極反應式的書寫方法

特別說明：通常電極反應可以根據陽極材料和電解質溶液性質判斷。但在高考題中往往需要結合題給信息進行判斷。
3．電化學計算的基本方法
原電池和電解池的計算包括兩極產物的定量計算、溶液的pH計算、相對原子質量和阿伏加德羅常數的計算、產物的量與電量關系的計算等，通常有下列幾種方法：

3．用如圖所示裝置除去含CN－、Cl－廢水中的CN－時，控制溶液pH為9～10，陽極產生的ClO－將CN－氧化為兩種無污染的氣體。下列說法不正確的是(　　)

A．用石墨作陽極，鐵作陰極
B．陽極的電極反應式：Cl－＋2OH－－2e－===ClO－＋H2O
C．陰極的電極反應式：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
D．除去CN－的反應：2CN－＋5ClO－＋2H＋===N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋H2O
答案　D
解析　石墨作陽極，為惰性電極，由溶液中的Cl－放電，電極反應式：Cl－＋2OH－－2e－===ClO－＋H2O，鐵作陰極，在堿性環(huán)境下發(fā)生2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，故A、B、C正確；pH為9～10的堿性溶液不可能是H＋參加反應，離子反應應為2CN－＋5ClO－＋H2O===N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋2OH－，D錯誤。
4．(2019·湖南茶陵三中高三月考)雙極膜(BP)是陰、陽復合膜，在直流電的作用下，陰、陽膜復合層間的H2O解離成H＋和OH－，作為H＋和OH－離子源。利用雙極膜電滲析法電解食鹽水可獲得淡水、NaOH和HCl，其工作原理如下圖所示，M、N為離子交換膜。下列說法錯誤的是(　　)

A．陰極室發(fā)生的反應為2H＋＋2e－===H2↑
B．M為陽離子交換膜，N為陰離子交換膜
C．若去掉雙極膜(BP)，陽極室會有Cl2生成
D．電路中每轉移1 mol電子，兩極共得到0.5 mol氣體
答案　D
解析　電解池陰極處，是水解離成的H＋得到電子被還原，則在陰極處發(fā)生的反應為：2H＋＋2e－===H2↑，故A正確；電解時，溶液中的陽離子向陰極移動，陰離子向陽極移動，因此M為陽離子交換膜，N為陰離了交換膜，故B正確；電解時，溶液中的Cl－向陽極移動，若去掉雙極膜(BP)，則Cl－會在陽極失去電子，生成Cl2，故C正確；由于有雙極膜(BP)的存在，在直流電的作用下，陰、陽膜復合層間的H2O解離成H＋和OH－，因此陰極反應為2H＋＋2e－===H2↑，陽極反應為4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，當電路中通過1 mol電子時，陰極得到0.5 mol H2，陽極得到0.25 mol O2，兩極一共得到氣體為0.5 mol＋0.25 mol＝0.75 mol，故D錯誤。

考點3　二次電源的分析

例3　(2018·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的3D-Zn—NiOOH二次電池，結構如圖所示。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)
[批注點撥]　

[解析]　三維多孔海綿狀Zn為多孔結構，具有較高的表面積，所沉積的ZnO分散度高，A正確；二次電池充電時作為電解池，陽極發(fā)生氧化反應，元素化合價升高，陽極反應為Ni(OH)2(s)＋OH－(aq)－e－===NiOOH(s)＋H2O(l)，B正確；二次電池放電時作為原電池，負極發(fā)生氧化反應，元素化合價升高，由電池總反應可知負極反應為Zn(s)＋2OH－(aq)－2e－===ZnO(s)＋H2O(l)，C正確；二次電池放電時作為原電池，陰離子從正極區(qū)向負極區(qū)移動，D錯誤。
[答案]　D
　突破二次電池的五個角度

5．(2019·遼寧五校協(xié)作體高三聯(lián)考)中科院深圳先進技術研究院成功研發(fā)了一種高效、低成本儲能電池——“鋁－石墨”雙離子電池，電池總反應為Al＋xC＋Li＋＋PFAlLi＋CxPF6。下列有關該電池的說法正確的是(　　)
A．放電時，PF向正極移動
B．放電時，負極反應為Al－3e－===Al3＋
C．充電時，兩個電極增加的質量相等
D．充電時，陽極反應為xC＋PF－e－===CxPF6
答案　D
解析　放電時，陰離子PF向負極移動，A錯誤；結合總反應可知，放電時負極AlLi失去電子發(fā)生氧化反應，電極反應為AlLi－e－===Al＋Li＋，B錯誤；充電時陽極反應為xC＋PF－e－===CxPF6，D正確；充電時陰極反應為Al＋Li＋＋e－===AlLi，兩極轉移電子的物質的量雖然相等，但增加的質量不相等，陽極增加的是PF的質量，陰極增加的是Li＋的質量，C錯誤。
6．(2019·綿陽市高三第二次診斷性考試)我國科學家成功研制出新型鋁－石墨烯(Cn)可充電電池，電解質為陽離子(EMIM＋)與陰離子(AlCl)組成的離子液體，該電池放電過程示意圖如圖。下列說法錯誤的是(　　)

A．放電時鋁為負極，發(fā)生氧化反應
B．放電時正極的反應為：Cn＋AlCl－e－===Cn[AlCl4]
C．充電時石墨烯與電源的正極相連
D．充電時的總反應為：3Cn＋4Al2Cl===Al＋4AlCl＋3Cn[AlCl4]
答案　B
解析　放電時鋁為負極，被氧化生成Al2Cl，發(fā)生氧化反應，A正確；放電時，正極發(fā)生還原反應，電極反應為Cn[AlCl4]＋e－===Cn＋AlCl，B錯誤；充電時，Cn為陽極，發(fā)生氧化反應，電極方程式為Cn＋AlCl－e－===Cn[AlCl4]，C正確；陽極發(fā)生氧化反應，電極反應為Cn＋AlCl－e－===Cn[AlCl4]，陰極發(fā)生還原反應，電極反應為4Al2Cl＋3e－===Al＋7AlCl，根據得失電子守恒可得充電時的總反應為：3Cn＋4Al2Cl===Al＋4AlCl＋3Cn[AlCl4]，D正確。
考點4　金屬的腐蝕及其防護

例4　(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環(huán)境條件變化進行調整
[批注點撥]　

[解析]　A對：外加強大的電流可以抑制金屬電化學腐蝕產生的電流。B對：被保護的鋼管樁作陰極，高硅鑄鐵作陽極，電解池中外電路電子由陽極流向陰極，即從高硅鑄鐵流向鋼管樁。C錯：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。D對：保護電流要抑制金屬電化學腐蝕產生的電流，應根據環(huán)境條件變化進行調整。
[答案]　C

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)電解質溶液的影響
對同一種電解質溶液來說，一般電解質溶液濃度越大，腐蝕越快。
(3)活潑性不同的兩金屬與電解質溶液構成原電池時，一般活潑性差別越大，負極腐蝕越快。
2．金屬防護方法、原理與效果
防護方法
原理
覆蓋保護層(涂油漆、電鍍等)
將金屬與空氣隔離開
形成合金
改變金屬內部結構
外加電流的陰極保護法
使被保護的金屬作電解池的陰極(陽極為惰性電極)
犧牲陽極的陰極保護法(連接更活潑的金屬)
使被保護的金屬作原電池的正極
防護效果：一般情況下，作電解池陰極(外加電流的陰極保護法)＞作原電池正極(犧牲陽極的陰極保護法)＞金屬表面處理(覆蓋保護層)

7．(2019·重慶第一中學高三期中)研究電化學腐蝕及防護的裝置如圖所示。下列有關說法錯誤的是(　　)

A．d為鋅塊，鐵片不易被腐蝕
B．d為鋅塊，鐵片上電極反應為2H＋＋2e－===H2↑
C．d為石墨，鐵片腐蝕加快
D．d為石墨，石墨上電極反應為O2＋2H2O＋4e－===4OH－
答案　B
解析　若d為鋅塊，由于金屬活動性：Zn>Fe，Zn為原電池的負極，Fe為正極，首先被腐蝕的是Zn，鐵得到保護，鐵片不易被腐蝕，A正確；d為鋅塊，由于電解質溶液為中性環(huán)境，發(fā)生的是吸氧腐蝕，在鐵片上電極反應為O2＋2H2O＋4e－===4OH－，B錯誤；由于活動性：Fe>石墨，所以鐵、石墨及海水構成原電池，Fe為負極，失去電子被氧化變?yōu)镕e2＋進入溶液，溶解在海水中的氧氣在正極石墨上得到電子被還原，比沒有形成原電池時的速率快，C正確；d為石墨，由于是中性電解質，所以發(fā)生的是吸氧腐蝕，石墨上氧氣得到電子，發(fā)生還原反應，電極反應為O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D正確。
8．利用如圖所示裝置可以模擬鐵的電化學防護，下列有關說法中錯誤的是(　　)

A．若開關K置于N處，則X不宜用Cu、Ag等作電極
B．若X為鋅且開關K置于M處，此屬于犧牲陽極的陰極保護法
C．若X為碳棒，為減緩鐵件的腐蝕，開關K應置于M處
D．在外加電流的陰極保護法中，鐵件必須與電源負極相連
答案　C
解析　若開關K置于N處，此時構成了電解池，若X是銅、銀，則陽極很快被腐蝕，從而導致鐵失去了保護，陽極應使用惰性電極，才能達到長期保護的效果，A正確；若X為鋅，開關K置于M處，Zn失去電子，發(fā)生氧化反應被腐蝕，鐵件受到保護，該防護法稱為犧牲陽極的陰極保護法，B正確；鐵比碳的還原性強，若X為碳棒，開關K置于M處，鐵作負極，會加速被腐蝕，C錯誤；當鐵件與電源負極相連時，負極向鐵件提供電子，這樣鐵件就會受到保護，D正確。

1．(2019·天津高考)我國科學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。圖中貯液器可儲存電解質溶液，提高電池的容量。下列敘述不正確的是(　　)

A．放電時，a電極反應為I2Br－＋2e－===2I－＋Br－
B．放電時，溶液中離子的數目增大
C．充電時，b電極每增重0.65 g，溶液中有0.02 mol I－被氧化
D．充電時，a電極接外電源負極
答案　D
解析　根據題圖，左側a極發(fā)生I2Br－＋2e－===2I－＋Br－時，發(fā)生的是還原反應，右側b極發(fā)生Zn－2e－===Zn2＋，可以得出總反應為I2Br－＋Zn===Zn2＋＋Br－＋2I－，故b為原電池負極，a為原電池正極。放電時，a極反應為I2Br－＋2e－===2I－＋Br－，A正確；放電時，由總反應可知離子數目增大，B正確；充電時，b極每增重0.65 g，被還原的Zn2＋的物質的量為0.01 mol，則消耗0.02 mol I－，C正確；充電時，a極發(fā)生氧化反應，作陽極，接電源正極，D錯誤。
2．(2018·全國卷Ⅰ)最近我國科學家設計了一種CO2＋H2S協(xié)同轉化裝置，實現對天然氣中CO2和H2S的高效去除。示意圖如下圖所示，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
答案　C
解析　CO2在ZnO@石墨烯電極上轉化為CO，發(fā)生得到電子的還原反應，為陰極，電極反應式為CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2O，A正確；根據石墨烯電極上發(fā)生的電極反應可知①×2＋②即得到H2S－2e－===2H＋＋S，然后與陰極電極反應式相加得總反應式為CO2＋H2S===CO＋H2O＋S，B正確；石墨烯電極為陽極，與電源的正極相連，因此石墨烯上的電勢比ZnO@石墨烯電極上的高，C錯誤；由于鐵離子、亞鐵離子均易水解，所以如果采用Fe3＋/Fe2＋取代EDTA-Fe3＋/EDTA-Fe2＋，溶液需為酸性，D正確。
3．(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分別作為電極材料，電池的總反應為：3CO2＋4Na2Na2CO3＋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
答案　D
解析　放電時是原電池，ClO向負極移動，A正確；電池的總反應為3CO2＋4Na2Na2CO3＋C，因此充電時釋放CO2，放電時吸收CO2，B正確；放電時是原電池，正極是二氧化碳得到電子轉化為碳，反應為：3CO2＋4e－===2CO＋C，C正確；充電時是電解池，正極與電源的正極相連，作陽極，發(fā)生失去電子的氧化反應，反應為2CO＋C－4e－===3CO2，D錯誤。
4．(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
答案　D
解析　放電時，O2與Li＋在多孔碳材料電極處反應，說明電池內，Li＋向多孔碳材料電極移動，因為陽離子移向正極，所以多孔碳材料電極為正極，A錯誤。因為多孔碳材料電極為正極，外電路電子應該由鋰電極流向多孔碳材料電極(由負極流向正極)，B錯誤。充電和放電時電池中離子的移動方向相反，放電時，Li＋向多孔碳材料電極移動，充電時向鋰電極移動，C錯誤。根據圖示和上述分析，可知放電時，電池的正極反應是O2與Li＋得電子轉化為Li2O2－x，電池的負極反應是單質Li失電子轉化為Li＋，所以總反應為：2Li＋O2===Li2O2－x，充電時的反應與放電時的反應相反，所以充電時，電池總反應為Li2O2－x===2Li＋O2，D正確。
5．(2017·全國卷Ⅱ)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，電解質溶液一般為H2SO4-H2C2O4混合溶液。下列敘述錯誤的是(　　)
A．待加工鋁質工件為陽極
B．可選用不銹鋼網作為陰極
C．陰極的電極反應式為Al3＋＋3e－===Al
D．硫酸根離子在電解過程中向陽極移動
答案　C
解析　C錯：陰極發(fā)生的電極反應為2H＋＋2e－===H2↑。
6．(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
答案　D
解析　原電池工作時，Li＋向正極移動，則a為正極，正極上發(fā)生還原反應，電極反應可以為2Li2S6＋2Li＋＋2e－===3Li2S4，故A正確；原電池工作時，轉移0.02 mol電子時，被氧化的Li的物質的量為0.02 mol，質量為0.14 g，B正確；石墨烯能導電，可提高電極a的導電性，C正確；電池充電時間越長，轉移電子數越多，生成的Li和S8越多，即生成Li2S2的量越少，D錯誤。
7．(2016·全國卷Ⅰ)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廢水時可以得到NaOH和H2SO4產品
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
答案　B
解析　該裝置為電解池，H2O在正(陽)極區(qū)放電，生成O2和H＋，中間隔室中的陰離子SO通過cd膜移向正(陽)極，故正(陽)極區(qū)得到H2SO4，當電路中通過1 mol 電子時生成0.25 mol O2，正(陽)極區(qū)溶液pH減小，H2O在負(陰)極區(qū)放電，生成OH－和H2，負(陰)極區(qū)溶液pH增大，A、C、D錯誤；H2O在負(陰)極區(qū)放電生成H2和OH－，中間隔室中的陽離子Na＋通過ab膜移向負(陰)極，故負(陰)極區(qū)可得到NaOH，而正(陽)極區(qū)可得到H2SO4，B正確。
8．(1)(2019·全國卷Ⅱ)環(huán)戊二烯可用于制備二茂鐵[Fe(C5H5)2，結構簡式為]，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)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·北京高考)可利用太陽能光伏電池電解水制高純氫，工作示意圖如下。通過控制開關連接K1或K2，可交替得到H2和O2。

①制H2時，連接________。產生H2的電極反應式是______________。
②改變開關連接方式，可得O2。
③結合①和②中電極3的電極反應式，說明電極3的作用：________________________________________。
(3)(2019·江蘇高考)電解法轉化CO2可實現CO2資源化利用。電解CO2制HCOOH的原理示意圖如下。

①寫出陰極CO2還原為HCOO－的電極反應式：____________________________。
②電解一段時間后，陽極區(qū)的KHCO3溶液濃度降低，其原因是___________________________________________________________________。
答案　(1)Fe電極　[Fe＋2C5H6===Fe(C5H5)2＋H2↑]　水會阻礙中間物Na的生成；水會電解生成OH－，進一步與Fe2＋反應生成Fe(OH)2
(2)①K1　2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－?、壑艸2時，電極3發(fā)生反應：Ni(OH)2＋OH－－e－===NiOOH＋H2O。制O2時，上述電極反應逆向進行，使電極3得以循環(huán)使用
(3)①CO2＋H＋＋2e－===HCOO－或CO2＋HCO＋2e－===HCOO－＋CO
②陽極產生O2，pH減小，HCO濃度降低；K＋部分遷移至陰極區(qū)
解析　(1)由電解原理示意圖可知，電解后鐵變?yōu)椋?價，由此可判斷鐵作電解池的陽極，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。電解時如果有水，水會與鈉反應，阻礙的生成，而且電解時會產生OH－，OH－會與Fe2＋反應生成Fe(OH)2沉淀。
(2)①電解時，陰極產生H2，即電極1產生H2，此時開關連接K1，陰極H2O得電子生成H2，電極反應式為2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－。
③連接K1時，電極3反應為Ni(OH)2－e－＋OH－===NiOOH＋H2O；當連接K2制O2時，電極3反應為NiOOH＋e－＋H2O===Ni(OH)2＋OH－。由以上電極反應可看出，不同的連接方式，可使電極3循環(huán)使用。
(3)①已知參加反應的微粒有CO2，生成物的微粒有HCOO－，因此參加陰極反應的其他微粒中肯定含有H元素，所以陰極的電極反應式為CO2＋H2O＋2e－===HCOO－＋OH－，而OH－可與溶液中的HCO反應生成CO，兩者加合即為CO2＋HCO＋2e－===HCOO－＋CO或CO2直接與水電離出的H＋作用生成HCOO－，即陰極反應式為CO2＋H＋＋2e－===HCOO－。
②陽極的電極反應式為2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，生成的H＋與HCO反應而使HCO的濃度降低，同時部分K＋通過陽離子交換膜進入陰極區(qū)，因此電解一段時間后，KHCO3溶液濃度降低。
9．(2018·全國卷Ⅰ)制備Na2S2O5也可采用三室膜電解技術，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。將該室溶液進行結晶脫水，可得到Na2S2O5。

答案　2H2O－4e－===4H＋＋O2↑　a
解析　陽極發(fā)生失去電子的氧化反應，陽極區(qū)是稀硫酸，氫氧根離子放電，則電極反應式為2H2O－4e－===4H＋＋O2↑。陽極區(qū)氫離子濃度增大，通過陽離子交換膜進入a室與亞硫酸鈉結合生成亞硫酸氫鈉。陰極是氫離子放電，氫氧根離子濃度增大，與亞硫酸氫鈉反應生成亞硫酸鈉，所以電解后a室的亞硫酸氫鈉濃度增加。
10．(2018·全國卷Ⅲ)KIO3是一種重要的無機化合物，可作為食鹽中的補碘劑?；卮鹣铝袉栴}：
(1)KIO3的化學名稱是________。
(2)利用“KClO3氧化法”制備KIO3工藝流程如下圖所示：

“酸化反應”所得產物有KH(IO3)2、Cl2和KCl?！爸餋l2”采用的方法是________?！盀V液”中的溶質主要是________?！罢{pH”中發(fā)生反應的化學方程式為__________________________。
(3)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)。
答案　(1)碘酸鉀
(2)加熱　KCl　KH(IO3)2＋KOH===2KIO3＋H2O(或HIO3＋KOH===KIO3＋H2O)
(3)①2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑?、贙＋　a到b
③產生Cl2易污染環(huán)境
解析　(1)根據氯酸鉀(KClO3)可以推測KIO3為碘酸鉀。
(2)將溶解在溶液中的氣體排出的一般方法是將溶液加熱，原因是氣體的溶解度隨溫度上升而減小。第一步反應得到的產品中的氯氣在“逐Cl2”時除去，根據圖示，碘酸鉀在最后得到，所以過濾時KH(IO3)2在濾渣中，所以濾液中的溶質主要為KCl?！罢{pH”的主要目的是將KH(IO3)2轉化為KIO3，所以方程式為：
KH(IO3)2＋KOH===2KIO3＋H2O(或HIO3＋KOH===KIO3＋H2O)。
(3)①由圖可知，陰極為氫氧化鉀溶液，所以反應為水電離出的氫離子得電子，反應為2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑。②電解時，溶液中的陽離子應該向陰極遷移，明顯是溶液中大量存在的鉀離子遷移，方向為由左向右，即由a到b。③KClO3氧化法的最大不足之處在于生產中會產生污染環(huán)境的氯氣。
11．(2017·江蘇高考)鋁是應用廣泛的金屬。以鋁土礦(主要成分為Al2O3，含SiO2和Fe2O3等雜質)為原料制備鋁的一種工藝流程如下：

注：SiO2在“堿溶”時轉化為鋁硅酸鈉沉淀。
“電解Ⅱ”是電解Na2CO3溶液，原理如圖所示。

陽極的電極反應式為______________________________________________，
陰極產生的物質A的化學式為________。
答案　4CO＋2H2O－4e－===4HCO＋O2↑　H2
解析　陽極應是H2O電離出的OH－放電，生成O2和H＋，在Na2CO3溶液充足的條件下，H＋與CO反應生成HCO，故陽極的電極反應式為4CO＋2H2O－4e－===4HCO＋O2↑；陰極的電極反應式為4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－，所以物質A為H2。
2020還可能這么考
12．下圖是一種正投入生產的大型蓄電系統(tǒng)。放電前，被膜隔開的電解質為Na2S2和NaBr3，放電后分別變?yōu)镹a2S4和NaBr。下列敘述正確的是(　　)

A．放電時，負極反應為3NaBr－2e－===NaBr3＋2Na＋
B．充電時，陽極反應為2Na2S2－2e－===Na2S4＋2Na＋
C．放電時，Na＋經過離子交換膜，由b池移向a池
D．用該電池電解飽和食鹽水，產生2.24 L H2時，b池生成17.40 g Na2S4
答案　C
解析　電解質為Na2S2和NaBr3，放電后分別變?yōu)镹a2S4和NaBr，根據化合價變化可知，Na2S2在負極失電子，NaBr3在正極得電子，Na2S2在右罐，NaBr3在左罐。放電時，負極Na2S2失電子，則負極的電極反應式為2S－2e－===S，故A錯誤；充電時，陽極上Br－失電子轉化為Br，則陽極的電極反應式為3Br－－2e－===Br，故B錯誤；電池放電為原電池，陽離子移向正極，Na＋經過離子交換膜，由b池移向a池，故C正確；H2體積未說明是標準狀況下，無法進行換算，故D錯誤。
13.有人設計了圖示方法同時制備連二亞硫酸鈉(Na2S2O4)和過二硫酸鈉(Na2S2O8)，并獲得中國專利。電解過程中，陰極室生成Na2S2O4，a極的電極反應式為______________，通過陽離子交換膜的離子主要是Na＋，其遷移方向是________。

答案　2SO－2e－===S2O　從陽極室到陰極室(或a到b)
解析　根據圖示，電極a接電源的正極為陽極，發(fā)生氧化反應，SO失電子被氧化為S2O，則a極的電極反應式為2SO－2e－===S2O，根據電解原理，陽離子移向陰極，故Na＋的遷移方向是由a到b。