第一篇 选择题7 原电池和电解池.docx

选择题7　原电池和电解池 角度一　原电池原理及化学电源 ‎1.构建原电池模型，类比分析原电池工作原理 ‎2.原电池正、负极判断的“五个角度”‎ ‎3.化学电源中电极反应式书写的思维模板 ‎(1)明确直接产物：根据负极氧化、正极还原，明确两极的直接产物。[来源:学。科。网Z。X。X。K]‎ ‎(2)确定最终产物：根据介质环境和共存原则，找出参与的介质粒子，确定最终产物。‎ ‎(3)配平：根据电荷守恒、原子守恒配平电极反应式。‎ 注意　①H＋在碱性环境中不存在；②O2－在水溶液中不存在，在酸性环境中结合H＋，生成H2O，在中性或碱性环境中结合H2O，生成OH－；③‎ 若已知总反应式时，可先写出较易书写的一极的电极反应式，然后在电子守恒的基础上，总反应式减去较易写出的一极的电极反应式，即得较难写出的另一极的电极反应式。‎ ‎1.(2019·浙江4月选考，12)化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。‎ 下列说法不正确的是(　　)‎ A.甲：Zn2＋向Cu电极方向移动，Cu电极附近溶液中H＋浓度增加 B.乙：正极的电极反应式为Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－‎ C.丙：锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄 D.丁：使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降 答案　A ‎2.(2019·全国卷Ⅰ，12)利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时MV2＋/MV＋在电极与酶之间传递电子，示意图如图所示。下列说法错误的是(　　)‎ A.相比现有工业合成氨，该方法条件温和，同时还可提供电能 B.阴极区，在氢化酶作用下发生反应H2＋2MV2＋===2H＋＋2MV＋‎ C.正极区，固氮酶为催化剂，N2发生还原反应生成NH3‎ D.电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动 答案　B 解析　由题图和题意知，电池总反应是3H2＋N2===2NH3。该合成氨反应在常温下进行，并形成原电池产生电能，反应不需要高温、高压和催化剂，A项正确；观察题图知，左边电极发生氧化反应MV＋－e－===MV2＋，为负极，不是阴极，B项错误；正极区N2在固氮酶作用下发生还原反应生成NH3，C项正确；电池工作时，H＋通过交换膜，由左侧(负极区)向右侧(正极区)迁移，D项正确。‎ ‎3.(2015·全国卷Ⅰ，11)微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是(　　)‎ A.正极反应中有CO2生成 B.微生物促进了反应中电子的转移 C.质子通过交换膜从负极区移向正极区 D.电池总反应为C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O 答案　A 解析　根据微生物电池工作原理示意图可知，C6H12O6在负极发生氧化反应生成CO2，电极反应式为C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2↑＋24H＋；O2在正极得电子发生还原反应，电极反应式为6O2＋24H＋＋24e－===12H2O，A项错误；微生物促进了反应中电子的转移，B项正确；H＋通过质子交换膜从负极区移向正极区，C项正确；电池总反应为C6H12O6＋6O2===6CO2‎ ‎＋6H2O，D项正确。‎ ‎4.(2017·全国卷Ⅲ，11)全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料，电池反应为16Li＋xS8===8Li2Sx(2≤x≤8)。下列说法错误的是(　　)‎ A.电池工作时，正极可发生反应：2Li2S6＋2Li＋＋2e－===3Li2S4‎ B.电池工作时，外电路中流过0.02 mol电子，负极材料减重0.14 g C.石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性 D.电池充电时间越长，电池中Li2S2的量越多 答案　D 解析　A项，原电池电解质中阳离子移向正极，根据全固态锂硫电池工作原理图示中Li＋移动方向可知，电极a为正极，正极发生还原反应，由总反应可知正极依次发生S8→Li2S8→Li2S6→Li2S4→Li2S2的还原反应，正确；B项，电池工作时负极电极方程式为Li－e－===Li＋，当外电路中流过0.02 mol电子时，负极消耗的Li的物质的量为0.02 mol，其质量为0.14 g，正确；C项，石墨烯具有良好的导电性，故可以提高电极a的导电能力，正确；D项，电池充电时为电解池，此时电解总反应为8Li2Sx16Li＋xS8(2≤x≤8)，故Li2S2的量会越来越少，错误。‎ 题组一　原电池工作原理 ‎1.(2019·武汉二模)Zn-ZnSO4-PbSO4-Pb电池装置如图，下列说法错误的是(　　)‎ A.SO从右向左迁移 B.电池的正极反应为Pb2＋＋2e－===Pb C.左边ZnSO4浓度增大，右边ZnSO4浓度不变 D.若有6.5 g锌溶解，有0.1 mol SO通过离子交换膜 答案　B 解析　装置左侧电极为负极，右侧电极为正极，阴离子移向负极，即SO从右向左迁移，A项正确；电池的正极反应式为PbSO4＋2e－===Pb＋SO，B项错误；负极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，产生ZnSO4，左边ZnSO4浓度增大，右边ZnSO4浓度不变，C项正确；6.5 g锌溶解，转移0.2 mol e－，电解液中有0.2 mol负电荷通过离子交换膜，即有0.1 mol SO通过离子交换膜，D项正确。‎ ‎2.下面是利用盐桥电池从某些含碘盐中提取碘的两个装置，下列说法中正确的是(　　)‎ ‎　‎ A.两个装置中石墨Ⅰ和石墨Ⅱ作负极 B.碘元素在装置①中被还原，在装置②中被氧化 C.①中MnO2极的电极反应式为MnO2＋2H2O＋2e－===Mn2＋＋4OH－‎ D.装置①、②中生成等量的I2时，导线上通过的电子数之比为1∶5‎ 答案　D 解析　装置①中碘离子失去电子，石墨Ⅰ是负极，装置②中碘酸钠得到电子，石墨Ⅱ作正极，A项错误；根据A项分析可知，碘元素在装置①中被氧化，在装置②中被还原，B项错误；①中MnO2得到电子，溶液呈酸性，则电极反应式为MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O，C项错误；①中1 mol碘化钠失去1 mol电子，②中1 mol碘酸钠得到5 mol电子，则装置①、②中生成等量的I2时，导线上通过的电子数之比为1∶5，D项正确。‎ ‎3.甲醇燃料电池是目前应用比较广泛的一种燃料电池，其工作原理如下图所示：[来源:Zxxk.Com]‎ 下列说法正确的是(　　)‎ A.N为正极，发生氧化反应 B.a气体为氧气，b气体为甲醇 C.甲池溶液pH增大，乙池溶液pH减小 D.若有1 mol CO2生成，则有6 mol H＋从甲池透过交换膜进入乙池 答案　D 解析　燃料电池工作时，燃料发生氧化反应，失去电子，故M电极为负极，a气体为甲醇，电极反应式为：CH3OH＋H2O－6e－===CO2↑＋6H＋，甲醇在负极被氧化生成CO2。有1 mol CO2生成，则有6 mol H＋生成，甲池溶液pH减小。N电极为正极，在其表面发生还原反应；电池中，阳离子从负极移向正极，H＋从甲池通过交换膜进入乙池。‎ 题组二　新型化学电源的分析(不定项选择题)‎ ‎4.锂-铜空气燃料电池容量高、成本低，具有广阔的发展前景。该电池通过一种复杂的铜腐蚀“现象”产生电能，其中放电过程为2Li＋Cu2O＋H2O===2Cu＋2Li＋＋2OH－，下列说法错误的是(　　)‎ A.放电时，Li＋透过固体电解质向Cu极移动 B.放电时，正极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ C.通空气时，铜被腐蚀，表面产生Cu2O D.整个反应过程中，氧化剂为O2‎ 答案　B 解析　因为原电池放电时，阳离子移向正极，所以Li＋透过固体电解质向Cu极移动，A正确；由总反应方程式可知Cu2O中Cu元素化合价降低，被还原，正极反应式应为Cu2O＋H2O＋2e－===2Cu＋2OH－，B错误；放电过程为2Li＋Cu2O＋H2O===2Cu＋2Li＋＋2OH－，可知通空气时，铜被腐蚀，表面产生Cu2O，C正确；由C项分析知，Cu先与O2反应生成Cu2‎ O，放电时Cu2O重新生成Cu，则整个反应过程中，Cu相当于催化剂，O2为氧化剂，D正确。‎ ‎5.锌-空气电池由活性炭(空气扩散极)、锌、苛性碱溶液构成，其中活性炭部分浸泡在苛性碱溶液中，其工作原理如图所示，负极产物是ZnO。下列说法正确的是(　　)‎ A.活性炭的作用是吸附空气，为电池提供氧化剂 B.原理图中的隔离膜为质子交换膜 C.负极反应式为Zn＋H2O－2e－===ZnO＋2H＋‎ D.电池工作时，当电路中通过0.2 mol电子时，消耗3.2 g O2‎ 答案　A 解析　活性炭有很强的吸附作用，可吸附空气，为电池提供氧化剂，选项A正确；该电池的电解质溶液为苛性碱溶液，负极消耗OH－，正极产生OH－，OH－从正极移向负极，故隔离膜为阴离子交换膜，选项B错误；电解质溶液显碱性，H＋不能稳定存在，正确的负极反应式为Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O，选项C错误；正极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，电池工作时，当电路中通过0.2 mol电子时，消耗0.05 mol O2，即1.6 g，选项D错误。‎ ‎6.如图所示是一种以液态肼(N2H4)为燃料，氧气为氧化剂，某固体氧化物为电解质的新型燃料电池。该固体氧化物电解质的工作温度在700～900 ℃时，O2－可在该固体氧化物电解质中自由移动，反应产物均为无毒无害的物质。下列说法正确的是(　　)‎ A.电池内的O2－由电极乙移向电极甲 B.电池总反应为N2H4＋O2===N2＋2H2O C.当电极甲上有1 mol N2H4消耗时，电极乙上有22.4 L O2参与反应 D.电池外电路的电子由电极乙移向电极甲 答案　AB 解析　该装置中电极甲为负极，电极乙为正极，所以O2－由电极乙移向电极甲，A项正确；反应产物为无毒物质，判断产物为N2和H2O，即可写出方程式，B项正确；当电极甲上消耗1 mol N2H4时，电极乙上就有1 mol O2参与反应，在标准状况下O2的体积为22.4 L，但题目没有指明该过程是否处于标准状况，C项错误；在外电路中，电子由负极(甲)移向正极(乙)，D项错误。‎ ‎7.一种钌(Ru)配合物光敏太阳能电池的工作原理及电池中发生的反应如下图所示：‎ 下列说法正确的是(　　)‎ A.电极X为电池的正极 B.电池工作时，电能转变为光能 C.电池工作时，电极Y上发生还原反应 D.电池的电解质溶液中I－和I的浓度不断减小 答案　C 解析　电子由负极流向正极，故X为电池的负极，A项错误；电池工作时，光能转变为电能，B项错误；电极Y为正极，发生还原反应，C项正确；通过信息③、④可知，电池的电解质溶液中I－和I的浓度不变，D项错误。‎ 解答新型化学电源的步骤 ‎(1)判断电池类型→确认电池原理→核实电子、离子移动方向。‎ ‎(2)确定电池两极→判断电子、离子移动方向→书写电极反应和电池反应。‎ ‎(3)充电电池→放电时为原电池→失去电子的一极为负极。‎ ‎(4)电极反应→总反应离子方程式减去较简单一极的电极反应式→另一电极反应式。‎ 角度二　电解原理及应用 ‎1.构建电解池模型，类比分析电解基本原理 ‎2.电解池阴、阳极的判断 ‎(1)根据所连接的外加电源判断：与直流电源正极相连的为阳极，与直流电源负极相连的为阴极。‎ ‎(2)根据电子流动方向判断：电子流动方向为从电源负极流向阴极，从阳极流向电源正极。‎ ‎(3)根据电解池里电解质溶液中离子的移动方向判断：阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动。‎ ‎(4)根据电解池两极产物判断(一般情况下)‎ ‎①阴极上的现象是析出金属(质量增加)或有无色气体(H2)放出。‎ ‎②阳极上的现象是有非金属单质生成，呈气态的有Cl2、O2或电极质量减小(活性电极作阳极)。‎ ‎3.电解池中的三个易误点 ‎(1)只有水被电解时，不要误认为溶液的pH不变或一定变化。若电解NaOH溶液，pH增大；电解H2SO4溶液，pH减小；电解Na2SO4溶液，pH不变。‎ ‎(2)在电解食盐水的过程中，阴极区显碱性。不要错误地认为阴极上产生的OH－因带负电荷，移向阳极，使阳极区显碱性。‎ ‎(3)电解MgCl2和AlCl3溶液时，虽然放电离子和电解NaCl溶液一样，但总的电解离子方程式不同。‎ ‎1.(2020·山东等级模拟考，11)工业上电解NaHSO4溶液制备Na2S2O8。电解时，阴极材料为Pb；阳极(铂电极)电极反应式为2HSO－2e－===S2O＋2H＋。下列说法正确的是(　　)‎ A.阴极电极反应式为Pb＋HSO－2e－===PbSO4＋H＋‎ B.阳极反应中S的化合价升高 C.S2O中既存在非极性键又存在极性键 D.可以用铜电极作阳极 答案　C 解析　A选项，阴极发生还原反应；B选项，S2O的结构为，S为＋6价，O为－2、－1价；D选项，若用铜电极作阳极，则铜失电子。‎ ‎2.(2018·全国卷Ⅰ，13)最近我国科学家设计了一种CO2＋H2S协同转化装置，实现对天然气中CO2和H2‎ S的高效去除。示意图如下所示，其中电极分别为ZnO@石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯，石墨烯电极区发生反应为：‎ ‎①EDTA-Fe2＋－e－===EDTA-Fe3＋‎ ‎②2EDTA-Fe3＋＋H2S===2H＋＋S＋2EDTA-Fe2＋‎ 该装置工作时，下列叙述错误的是(　　)‎ A.阴极的电极反应：CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2O B.协同转化总反应：CO2＋H2S===CO＋H2O＋S C.石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低 D.若采用Fe3＋/Fe2＋取代EDTA-Fe3＋/EDTA-Fe2＋，溶液需为酸性 答案　C 解析　由题中信息可知，石墨烯电极发生氧化反应，为电解池的阳极，则ZnO@石墨烯电极为阴极。阳极接电源正极，电势高，阴极接电源负极，电势低，故石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的高，C项错误；由题图可知，电解时阴极反应式为CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2O，A项正确；将阴、阳两极反应式合并可得总反应式为CO2＋H2S===CO＋H2O＋S，B项正确；Fe3＋、Fe2＋只能存在于酸性溶液中，D项正确。‎ ‎3.(2016·全国卷Ⅰ，11)三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na＋和SO可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。‎ 下列叙述正确的是(　　)‎ A.通电后中间隔室的SO离子向正极迁移，正极区溶液pH增大 B.该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品 C.负极反应为2H2O－4e－===O2＋4H＋，负极区溶液pH降低 D.当电路中通过1 mol电子的电量时，会有0.5 mol的O2生成 答案　B 解析　电解池中阴离子向正极移动，阳离子向负极移动，即SO离子向正极区移动，Na＋ 向负极区移动，正极区水电离的OH－发生氧化反应生成氧气，H＋留在正极区，该极得到H2SO4产品，溶液pH减小，负极区水电离的H＋发生还原反应生成氢气，OH－留在负极区，该极得到NaOH产品，溶液pH增大，故A、C项错误，B正确；该电解池相当于电解水，根据电解水的方程式可计算出当电路中通过1 mol电子的电量时，会有0.25 mol的O2生成，D错误。‎ 题组一　电解原理的理解 ‎1.如下图所示a、b装置分别用来电解氯化铜溶液和饱和食盐水。下列判断错误的是(　　)‎ A.阳极失电子的离子相同、产物相同 B.阴极产物因得电子的离子不同而不同 C.电解后两装置中溶液的pH都减小 D.电解后只有a装置阴极的质量增加 答案　C 解析　都是Cl－在阳极失电子生成氯气，因而产物相同，A项正确；a中铜离子得电子生成铜，b中水中氢离子得电子生成氢气，B、D项均正确；b中水中氢离子得电子生成氢气破坏水的电离平衡，生成氢氧根，pH增大，故C项错误。‎ ‎2.用石墨电极电解饱和食盐水的原理示意图如图所示。下列说法正确的是(　　)‎ A.M为负极 B.通电使氯化钠发生电离 C.c出口收集到的物质是氯气 D.电解一段时间后，阴极区pH降低 答案　C 解析　a口加入的饱和食盐水变成稀食盐水从左上排出，则电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，Na＋通过阳离子交换膜进入右室，M为电源正极，A项错误，C项正确；氯化钠溶于水或熔融时，离解成自由移动离子的过程叫电离，不需通电，B项错误。‎ ‎3.某实验小组用石墨作电极进行如图实验，实验观察到：a、d处试纸变蓝；b处变红，并局部褪色；c处无明显变化。下列说法中错误的是(　　)‎ A.a极为阴极，发生的电极反应为：2H＋＋2e－===H2↑‎ B.b极为阳极，涉及的反应有：2Cl－－2e－===Cl2↑、Cl2＋H2OHCl＋HClO C.电解过程中，电子流向：电源负极→a→c→d→b→电源正极 D.若将铁丝改成铜丝，其余条件相同，电解一段时间后，能发现c处附近变蓝 答案　C 解析　a极连接电源负极为阴极，水电离产生的氢离子得电子产生氢气，发生的电极反应为：2H＋＋2e－===H2↑，选项A正确；b极连接电源的正极为阳极，溶液中氯离子失电子产生氯气，且产生的氯气与水反应生成盐酸和次氯酸，涉及的反应有：2Cl－－2e－===Cl2↑、Cl2＋H2OHCl＋HClO，选项B正确；电解过程中，电子流向：电源负极→a、d→c、b→电源正极，电子不能通过电解质溶液，选项C错误；c处为阳极，若将铁丝改成铜丝，铜失电子产生铜离子，其余条件相同，电解一段时间后，能发现c处附近变蓝，选项D正确。‎ 题组二　电解原理的应用(不定项选择题)‎ ‎4.(制备新材料)铝表面在空气中天然形成的氧化膜耐磨性和抗蚀性不够强，控制一定的条件，用如图所示的电化学氧化法，可在铝表面生成坚硬的氧化膜。下列有关叙述正确的是(　　)‎ A.阴极上有金属铝生成 B.电极A为石墨，电极B为金属铝 C.OH－在电极A上放电，有氧气生成 D.阳极的电极反应式为：2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋‎ 答案　D 解析　根据原电池装置和题目信息可知电解总反应为：2Al＋3H2OAl2O3＋3H2↑，电解质为硫酸溶液，氢氧根离子不可能参加反应，阳极反应为：2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋6H＋，阴极反应为：6H＋＋6e－===3H2↑。‎ ‎5.(制备新物质)利用电解法制备Ca(H2PO4)2并得到副产物NaOH和Cl2。下列说法正确的是(　　)‎ A.C膜可以为质子交换膜 B.阴极室的电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋‎ C.可用铁电极替换阴极的石墨电极[来源:学科网ZXXK]‎ D.每转移2 mol e－，阳极室溶液质量减少71 g 答案　C 解析　根据装置图各室的物质成分可知，产品Ca(H2PO4)2中的Ca2＋来源于阳极室，H2PO来源于原料室，为了保持原料室中溶液为电中性，原料室中Na＋移向阴极室，故C膜为阳离子交换膜，A项错误；阴极室中为碱性溶液，不会产生H＋，发生“放氢生碱”的反应：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，B项错误；阴极发生还原反应，可用铁电极替换阴极的石墨电极，阳极发生氧化反应，若用铁电极替换阳极的石墨电极，Fe失电子，无法得到副产物氯气，C项正确；阳极电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，每转移2 mol e－，生成1 mol Cl2，同时有1 mol Ca2＋移向产品室，因此阳极室溶液质量减少111 g，D项错误。‎ ‎6.(节能减排)二氧化碳的再利用是实现温室气体减排的重要途径之一。在稀H2SO4中利用电催化可将CO2同时转化为多种燃料，其原理如图所示。下列说法错误的是(　　)‎ A.阳极的电极反应为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑‎ B.铂极上的电势比铜极上的低，且一段时间后铜极区溶液质量减小 C.铜极上产生乙烯的电极反应式为2CO2＋12H＋＋12e－===C2H4＋4H2O D.若铜极上只生成0.34 mol CO和0.66 mol HCOOH，则电路中转移2.5 mol电子 答案　BD 解析　该装置为电解池，铂极为阳极，铜极为阴极，阳极的电极反应为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，A项正确；阳极(铂极)上的电势比阴极(铜极)上的高，且根据碳原子数守恒和电荷守恒可知：进入阴极区的H＋和CO2的质量之和大于从阴极上产生的气体(CH4、C2H4和CO)的质量之和，故一段时间后铜极区溶液质量增大，B项错误；铜极上产生乙烯的电极反应式为2CO2＋12H＋＋12e－===C2H4＋4H2O，C项正确；若铜极上只生成0.34 mol CO和0.66 mol HCOOH，则电路中转移2 mol电子，D项错误。‎ ‎7.(环境治理)酸性废水中的NH可在一定条件下利用硝酸盐菌转化为NO，再用如图所示的电化学装置除去NO，下列有关说法正确的是(　　)‎ A.a端是直流电源的负极 B.该装置把化学能转化为电能 C.图中离子交换膜应为阴离子交换膜 D.阴极的电极反应式为2NO＋12H＋＋10e－===N2↑＋6H2O 答案　D 解析　由图可知，电解池的右侧NO转化为N2，N元素的化合价由＋5价降为0价，说明右侧为电解池的阴极，因此b为电源的负极，a为电源的正极，A项错误；该装置是电解池，把电能转化为化学能，B项错误；左侧为阳极，发生的电极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，为保持电荷平衡，产生的H＋通过离子交换膜进入右侧，所以离子交换膜为阳离子交换膜，C项错误；右侧为电解池的阴极，发生的电极反应为2NO＋12H＋＋10e－===N2↑＋6H2O，D项正确。‎ ‎1.常见的离子交换膜及作用 种类 允许通过的离子及移动方向 说明 阳离子交换膜 阳离子→移向电解池的阴极或原电池的正极 阴离子和气体不能通过 阴离子交换膜 阴离子→移向电解池的阳极或原电池的负极 阳离子和气体不能通过 质子交换膜[来源:学科网]‎ 质子→移向电解池的阴极或原电池的正极 只允许H＋通过 ‎2.阴、阳离子交换膜的判断方法 ‎(1)看清图示，是否在交换膜上标注了阴、阳离子，是否标注了电源的正、负极。是否标注了电子流向、电荷流向等，明确阴、阳离子的移动方向。‎ ‎(2)根据电解池中阴、阳离子的移动方向，结合题中给出的已知信息，找出物质生成或消耗的电极区域，确定移动的阴、阳离子，从而推知离子交换膜的种类。‎ 角度三　二次电池充电与放电分析 可充电电池的有关规律 ‎(1)可充电电池有充电和放电两个过程，放电时是原电池反应，充电时是电解池反应。‎ ‎(2)放电时的负极反应和充电时的阴极反应、放电时的正极反应和充电时的阳极反应互为逆反应。将负(正)极反应式变换方向并将电子移项即可得出阴(阳)极反应式。‎ ‎(3)可充电电池充电时原负极必然要发生还原反应(生成原来消耗的物质)，即作阴极，连接电源的负极；同理，原正极连接电源的正极，作阳极。简记为负连负，正连正。‎ ‎1.(2019·全国卷Ⅲ，13)为提升电池循环效率和稳定性，科学家近期利用三维多孔海绵状Zn(3D－Zn)可以高效沉积ZnO的特点，设计了采用强碱性电解质的3D－Zn－NiOOH二次电池，结构如图所示。电池反应为Zn(s)＋2NiOOH(s)＋H2O(l)ZnO(s)＋2Ni(OH)2(s)。‎ 下列说法错误的是(　　)‎ A.三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积，所沉积的ZnO分散度高 B.充电时阳极反应为Ni(OH)2(s)＋OH－(aq)－e－===NiOOH(s)＋H2O(l)‎ C.放电时负极反应为Zn(s)＋2OH－(aq)－2e－===ZnO(s)＋H2O(l)‎ D.放电过程中OH－通过隔膜从负极区移向正极区 答案　D 解析　该电池采用的三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积，可以高效沉积ZnO，且所沉积的ZnO分散度高，A正确；根据题干中总反应可知该电池充电时，Ni(OH)2在阳极发生氧化反应生成NiOOH，其电极反应式为Ni(OH)2(s)＋OH－(aq)－e－===NiOOH(s)＋H2O(l)，B正确；放电时Zn在负极发生氧化反应生成ZnO，电极反应式为Zn(s)＋2OH－(aq)－2e－===ZnO(s)＋H2O(l)，C正确；电池放电过程中，OH－等阴离子通过隔膜从正极区移向负极区，D错误。‎ ‎2.(2018·全国卷Ⅱ，12)我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na—CO2二次电池。将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料，电池的总反应为3CO2＋4Na2Na2CO3＋C。下列说法错误的是(　　)‎ A.放电时，ClO向负极移动 B.充电时释放CO2，放电时吸收CO2‎ C.放电时，正极反应为3CO2＋4e－===2CO＋C D.充电时，正极反应为Na＋＋e－===Na 答案　D 解析　根据电池的总反应知，放电时负极反应：4Na－4e－===4Na＋‎ 正极反应：3CO2＋4e－===2CO＋C 充电时，阴(负)极：4Na＋＋4e－===4Na 阳(正)极：2CO＋C－4e－===3CO2↑‎ 放电时，ClO向负极移动。根据充电和放电时的电极反应式知，充电时释放CO2，放电时吸收CO2。‎ ‎3.(2018·全国卷Ⅲ，11)一种可充电锂—空气电池如图所示。当电池放电时，O2与Li＋在多孔碳材料电极处生成Li2O2－x(x＝0或1)。下列说法正确的是(　　)‎ A.放电时，多孔碳材料电极为负极 B.放电时，外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极 C.充电时，电解质溶液中Li＋向多孔碳材料区迁移 D.充电时，电池总反应为Li2O2－x===2Li＋(1－)O2‎ 答案　D 解析　由题意知，放电时负极反应为4Li－4e－===4Li＋，正极反应为(2－x)O2＋4Li＋＋4e－===2Li2O2－x(x＝0或1)，电池总反应为(1－)O2＋2Li===Li2O2－x。充电时的电池总反应与放电时的电池总反应互为逆反应，故充电时电池总反应为Li2O2－x===2Li＋(1－)O2，D项正确；该电池放电时，金属锂为负极，多孔碳材料为正极，A项错误；该电池放电时，外电路电子由锂电极流向多孔碳材料电极，B项错误；该电池放电时，电解质溶液中Li＋向多孔碳材料区迁移，充电时电解质溶液中的Li＋向锂材料区迁移，C项错误。‎ ‎4.(2019·天津，6)我国科学家研制了一种新型的高比能量锌－碘溴液流电池，其工作原理示意图如图。图中贮液器可储存电解质溶液，提高电池的容量。下列叙述不正确的是(　　)‎ A.放电时，a电极反应为I2Br－＋2e－===2I－＋Br－‎ B.放电时，溶液中离子的数目增大 C.充电时，b电极每增重0.65 g，溶液中有0.02 mol I－被氧化 D.充电时，a电极接外电源负极 答案　D 解析　根据电池的工作原理示意图，可知放电时a电极上I2Br－转化为Br－和I－，电极反应为I2Br－＋2e－===2I－＋Br－，A项正确；放电时正极区I2Br－转化为Br－和I－，负极区Zn转化为Zn2＋，溶液中离子的数目增大，B项正确；充电时b电极发生反应Zn2＋＋2e－===Zn，b电极增重0.65 g时，转移0.02 mol e－，a电极发生反应2I－＋Br－－2e－===I2Br－，根据各电极上转移电子数相同，则有0.02 mol I－被氧化，C项正确；放电时a电极为正极，充电时，a电极为阳极，接外电源正极，D项错误。‎ 每小题有一个或两个选项符合题意 ‎1.以Fe[Fe(CN)6]为代表的新型可充电钠离子电池，其放电工作原理如图所示。下列说法错误的是(　　)‎ A.放电时，正极反应式为Fe[Fe(CN)6]＋2Na＋＋2e－===Na2Fe[Fe(CN)6]‎ B.充电时，Mo箔接电源的负极 C.充电时，Na＋通过离子交换膜从左室移向右室 D.外电路通过0.2 mol电子时，负极质量增加2.4 g 答案　BD 解析　根据原电池工作原理，Mg箔作负极，Mo箔作正极，正极反应式为Fe[Fe(CN)6]＋2Na＋＋2e－===Na2Fe[Fe(CN)6]，故A项说法正确；充电时，电解池的阴极(原电池的负极)接电源的负极，电解池的阳极(原电池的正极)接电源的正极，即Mo箔接电源的正极，故B项说法错误；充电时，阳离子移向阴极，Na＋应从左室移向右室，故C项说法正确；负极上的反应式是2Mg－4e－＋2Cl－===[Mg2Cl2]2＋，外电路中通过0.2 mol电子时，消耗0.1 mol Mg，质量减少2.4 g，故D项错误。‎ ‎2.某学习小组设计如图所示实验装置，利用氢镍电池为钠硫电池充电。已知氢镍电池放电时的总反应式为NiO(OH)＋MH===Ni(OH)2＋M。‎ 下列说法正确的是(　　)‎ A.a极为氢镍电池的正极 B.氢镍电池的负极反应式为 MH＋OH－－2e－===M＋＋H2O C.充电时，Na＋通过固体Al2O3陶瓷向M极移动 D.充电时，外电路中每通过2 mol电子，N极上生成1 mol S单质 答案　C 解析　利用氢镍电池为钠硫电池充电时，氢镍电池为直流电源，钠硫电池放电时，活泼金属Na在负极失电子，故M极为负极，充电时M极作阴极，故a极为氢镍电池的负极，A项错误；由氢镍电池的总反应式知，负极的电极反应式为MH＋OH－－e－===M＋H2O，B项错误；充电时，阳离子向阴极移动，C项正确；充电时，N极的电极反应式为S－2e－===xS，故充电时，外电路中每通过2 mol电子，N极上生成x mol S单质，D项错误。‎ ‎3.锂离子电池又称为“摇摆电池”，广泛使用于电动自行车等，其充放电过程就是锂离子的嵌入和脱嵌过程(习惯上正极用嵌入或脱嵌表示，负极用插入或脱插表示)，即充放电过程就是锂离子在正、负极间往返运动而形成电流。其装置结构简图如图所示(电解液为溶有LiPF6的碳酸酯类溶剂，隔膜为仅有锂离子能通过的高分子膜)，工作原理为C6Li＋Li(1－x)MO2LiMO2＋C6Li(1－x)(M代表过渡元素)，则下列说法错误的是(　　)‎ A.电池放电时，正极为石墨 B.锂离子电池的优点是质量小，电容量大，可重复多次使用 C.电池充电时阳极的反应为LiMO2－xe－===Li(1－x)MO2＋xLi＋‎ D.锂离子电池的电解液不能是水溶液，因为锂是活泼金属，能与水反应 答案　A 解析　由锂离子电池的工作原理可知放电时，石墨电极上锂失去电子，为电池负极，A项错误；根据生活常识及已有知识可知锂离子电池为二次电池，具有质量小，电容量大，可重复多次使用的优点，B项正确；由反应原理及装置结构图可知，充电时，阳极发生氧化反应，电极反应式为LiMO2－xe－===Li(1－x)MO2＋xLi＋，C项正确。‎ ‎4.研究人员研制出一种可快速充、放电的超性能铝离子电池，其中Al、Cn为电极，由有机阳离子与阴离子(AlCl、Al2Cl)组成的离子液体为电解质。如图为该电池放电过程示意图。下列说法错误的是(　　)‎ A.充电时，Al作阴极，Cn作阳极 B.充电时，每生成1 mol铝，同时消耗4 mol Al2Cl C.放电时，电解质中的有机阳离子向铝电极移动 D.放电时，正极反应式为Cn[AlCl4]＋e－===Cn＋AlCl 答案　C 解析　由图示可知，该电池放电时，Al作负极，Cn作正极，因此充电时，Al作阴极，Cn作阳极，A项正确；充电时，阴极反应式为4Al2Cl＋3e－===Al＋7AlCl，B项正确；放电时，电解质中的有机阳离子向正极方向移动，C项错误；放电时正极反应式为Cn[AlCl4]＋e－===Cn＋AlCl，D项正确。‎ ‎5.如图所示，装置(Ⅰ)为一种可充电电池的示意图，其中离子交换膜只允许K＋通过，该电池充、放电的化学方程式为2K2S2＋KI3K2S4＋3KI。装置(Ⅱ)为电解池的示意图。当闭合开关K时，X附近溶液先变红。下列说法正确的是(　　)‎ A.闭合K时，K＋从左到右通过离子交换膜 B.闭合K时，电极A上发生的电极反应为3I－－2e－===I C.闭合K时，电极X上发生的电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑‎ D.闭合K时，当有0.1 mol K＋通过离子交换膜，X电极上产生标准状况下气体1.12 L 答案　AD 解析　X附近溶液先变红，则X为阴极，阴极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－；电极A为负极，K＋从左向右移动，A正确；负极反应式为2S－2e－===S，B、C项均错误；当有0.1 mol K＋通过离子交换膜时，则转移电子0.1 mol，电极X生成0.05 mol H2，即标准状况下体积为1.12 L，D项正确。‎ 角度四　金属的腐蚀与防护 ‎1.判断金属腐蚀快慢的规律 ‎(1)对同一电解质溶液来说，腐蚀速率的快慢：电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防腐措施的腐蚀。‎ ‎(2)对同一金属来说，在不同溶液中腐蚀速率的快慢：强电解质溶液中＞弱电解质溶液中＞非电解质溶液中。‎ ‎(3)活动性不同的两种金属，活动性差别越大，腐蚀速率越快。‎ ‎(4)对同一种电解质溶液来说，电解质浓度越大，金属腐蚀越快。‎ ‎2.根据介质判断析氢腐蚀和吸氧腐蚀 正确判断“介质”溶液的酸碱性是分析析氢腐蚀和吸氧腐蚀的关键。潮湿的空气、酸性很弱或中性溶液发生吸氧腐蚀；NH4Cl溶液、稀硫酸等酸性溶液发生析氢腐蚀。‎ ‎3.金属的电化学保护 ‎1.(2019·江苏，10)将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液湿润后，置于如图所示装置中，进行铁的电化学腐蚀实验。下列有关该实验的说法正确的是(　　)‎ A.铁被氧化的电极反应式为Fe－3e－===Fe3＋‎ B.铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能 C.活性炭的存在会加速铁的腐蚀 D.以水代替NaCl溶液，铁不能发生吸氧腐蚀 答案　C 解析　A项，铁和炭的混合物用NaCl溶液湿润后构成原电池，铁作负极，铁失去电子生成Fe2＋，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，错误；B项，铁腐蚀过程中化学能除了转化为电能外，还可转化为热能等，错误；C项，构成原电池后，铁腐蚀的速率变快，正确；D项，用水代替NaCl溶液，Fe和炭也可以构成原电池，Fe失去电子，空气中的O2得到电子，铁发生吸氧腐蚀，错误。‎ ‎2.(2017·全国卷Ⅰ，11)支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是(　　)‎ A.通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零 B.通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩 C.高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流 D.通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整 答案　C 解析　钢管桩接电源的负极，高硅铸铁接电源的正极，通电后，外电路中的电子从高硅铸铁(阳极)流向正极，从负极流向钢管桩(阴极)，A、B正确；C项，题给信息高硅铸铁为“惰性辅助阳极”不损耗，错误。‎ ‎3.(2018·北京，12)验证牺牲阳极的阴极保护法，实验如下(烧杯内均为经过酸化的3%NaCl溶液)。‎ ‎①‎ ‎②‎ ‎③‎ 在Fe表面生成蓝色沉淀 试管内无明显变化 试管内生成蓝色沉淀 下列说法不正确的是(　　)‎ A.对比②③，可以判定Zn保护了Fe B.对比①②，K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化 C.验证Zn保护Fe时不能用①的方法 D.将Zn换成Cu，用①的方法可判断Fe比Cu活泼 答案　D 解析　K3[Fe(CN)6]可将单质铁氧化为Fe2＋，Fe2＋与K3[Fe(CN)6]生成蓝色沉淀，附着在Fe表面，无法判断铁比铜活泼，D错；实验②中加入K3[Fe(CN)6]，溶液无变化，说明溶液中没有Fe2＋；实验③中加入K3[Fe(CN)6]生成蓝色沉淀，说明溶液中有Fe2＋，A对；对比①②可知，①中K3[Fe(CN)6]可将Fe氧化成Fe2＋，Fe2＋再与K3[Fe(CN)6]反应生成蓝色沉淀，B对；由以上分析可知，验证Zn保护Fe时，可以用②③做对比实验，C对。‎ ‎1.在远洋轮船与接触海水的船侧和船底镶嵌一些金属M，以提高船体的抗腐蚀能力。下列说法不正确的是(　　)‎ A.金属M宜选择化学性质比铁稳定的银、铜等 B.金属M发生氧化反应 C.海水pH一般为7.5，正极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－‎ D.上述方法为牺牲阳极的阴极保护法 答案　A 解析　建造船体的主要材料是钢铁，船体与弱碱性的海水接触时会发生钢铁的吸氧腐蚀，为了保护船体免受海水的腐蚀，可在与海水接触的船侧和船底镶嵌一些比铁活泼的镁、锌等金属，使活泼金属、船体与海水构成原电池，镁、锌等活泼金属发生氧化反应，船体上发生还原反应(O2＋4e－＋2H2O===4OH－)，使船体得到保护，该方法为牺牲阳极的阴极保护法，A项错误。‎ ‎2.2018年10月24日，使用寿命达120年的港珠澳大桥正式通车，钢铁防腐工程将起到极为重要的作用。深埋在大海里的桥墩中的钢材，在海水和水泥中的硫酸盐作用下被腐蚀，腐蚀过程中，SO转化为HS－。下列说法不正确的是(　　)‎ A.排尽钢筋混凝土中的空气能达到防护效果 B.桥墩中的硫酸盐导致钢材腐蚀时正极主要的电极反应为SO＋5H2O＋8e－===HS－＋9OH－‎ C.大桥的钢结构上刷富锌油漆可以延缓其腐蚀 D.在此环境下桥墩钢材发生吸氧腐蚀 答案　D 解析　排尽钢筋混凝土中的空气可有效防止形成原电池，能起到较好的防护效果，A项正确；由题意知，SO在正极获得电子转化为HS－，故正极发生的电极反应为SO＋5H2O＋8e－===HS－＋9OH－，B项正确；在大桥的钢结构上刷富锌油漆，可形成Zn－Fe原电池，Fe作为正极被保护，可延缓其腐蚀，C项正确；在SO作用下的钢材腐蚀不是吸氧腐蚀，D项错误。‎ ‎3.下面两套实验装置，都涉及金属的腐蚀，假设其中的金属块和金属丝都是足量的。下列叙述正确的是(　　)‎ A.装置Ⅰ在反应过程中只生成NO2气体 B.装置Ⅱ开始阶段铁丝只发生析氢腐蚀 C.装置Ⅱ在反应过程中能产生氢气 D.在反应结束时装置Ⅰ溶液中的金属阳离子只有Cu2＋‎ 答案　C 解析　装置Ⅰ中，铁被浓硝酸钝化，铜与浓硝酸反应，在这种条件下，铜作原电池的负极，铁作正极，反应生成红棕色的NO2，因为金属是足量的，随着反应的进行，浓硝酸变为稀硝酸，随后铁作负极，铜作正极，稀硝酸发生还原反应生成无色的NO，因金属过量，溶液中的Cu2＋会被铁还原为Cu单质，故反应结束时，溶液中只有Fe2＋，A、D两项错误。因为装置Ⅱ中充满氧气，一开始发生吸氧腐蚀，消耗氧气，导致左边液面上升，铁与稀硫酸反应产生氢气，发生析氢腐蚀，B项错误、C项正确。‎ ‎4.用压强传感器探究生铁在pH＝2和pH＝4的醋酸溶液中发生的腐蚀装置及得到的图像如下。分析图像，以下结论错误的是(　　)‎ A.溶液的pH≤2时，生铁发生析氢腐蚀 B.在酸性溶液中生铁可能发生吸氧腐蚀 C.析氢腐蚀和吸氧腐蚀的速率一样快 D.两溶液中负极反应均为Fe－2e－===Fe2＋‎ 答案　C 解析　根据图像，当pH＝2时，锥形瓶中气体压强增大，说明有气体产生，发生析氢腐蚀，当pH＝4时，锥形瓶内的压强减小，说明气体被消耗，发生吸氧腐蚀，A、B两项正确；根据图像，当反应达到平衡时，吸氧腐蚀需要的时间更短，故吸氧腐蚀的速率大于析氢腐蚀，C项错误；无论是析氢腐蚀还是吸氧腐蚀，负极上发生的反应均为Fe－2e－===Fe2＋，D项正确。‎ 选择题特训 A组(10分钟)‎ 每小题只有一个选项符合题意 ‎1.目前发明的电动势法检测溶液中OH－浓度的原理如图所示，总反应式为Cu＋Ag2O===CuO＋2Ag。下列有关说法正确的是(　　)‎ A.电池工作时，Cu电极附近溶液的c(OH－)增大 B.该电池反应说明Ag2O的氧化性比CuO的强 C.负极的电极反应式为Ag2O＋2e－===2Ag＋O2－‎ D.该电池也可以测量盐酸中c(OH－)‎ 答案　B 解析　电池工作时，Cu电极为负极，发生的电极反应式应为Cu－2e－＋2OH－===CuO＋H2O，Cu电极附近溶液的c(OH－)减小，A、C两项均错误；根据总反应式可知，在反应中Cu作还原剂，Ag2O作氧化剂，CuO为氧化产物，所以Ag2O的氧化性比CuO的强，B项正确；该电池的电解液必须为碱性溶液，在盐酸中不可行，D项错误。‎ ‎2.最近，科学家研发出了“全氢电池”，其工作原理如图所示。下列说法错误的是(　　)‎ A.右边吸附层中发生了氧化反应 B.负极的电极反应是H2－2e－＋2OH－===2H2O C.该电池总反应是H＋＋OH－===H2O D.电解质溶液中Na＋向右移动、ClO向左移动 答案　A 解析　‎ 由电子的流动方向可以得知左边吸附层为负极，发生氧化反应；右边吸附层为正极，发生还原反应，A项错误；负极的电极反应是H2－2e－＋2OH－===2H2O，B项正确；正极的电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，根据正、负极的反应可知总反应为OH－＋H＋===H2O，C项正确；阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，D项正确。‎ ‎3.对如图装置(铁的防护)的分析正确的是(　　)‎ A.甲装置是牺牲阳极的阴极保护法 B.乙装置是牺牲阳极的阴极保护法 C.一段时间后甲、乙装置中pH均增大 D.甲、乙装置中铁电极的电极反应式均为2H＋＋2e－===H2↑‎ 答案　B 解析　A项，甲装置中C为阳极，阳极上氯离子失电子，Fe为阴极，阴极上氢离子得电子，属于外加电流的阴极保护法，错误；B项，乙装置中Zn为负极，Fe为正极，正极上氧气得电子，Fe不参加反应，Fe被保护，所以是牺牲阳极的阴极保护法，正确；C项，甲装置中电解氯化钠生成氢氧化钠，溶液的pH增大，乙装置中负极Zn失电子，正极氧气得电子，最终生成氢氧化锌沉淀，溶液的pH几乎不变，错误；D项，乙中正极上氧气得电子生成氢氧根离子，所以Fe电极上没有氢气生成，错误。‎ ‎4.科学家尝试用微生物电池除去废水中的有害有机物，其原理如图所示：‎ 下列有关说法错误的是(　　)‎ A.A极电极反应式为＋2e－＋H＋===＋Cl－‎ B.B极电极反应式为CH3COO－－8e－＋4H2O===2HCO＋9H＋‎ C.溶液中的阴离子由A极向B极移动 D.该微生物电池在高温条件下无法正常工作 答案　C 解析　根据微生物电池的原理，H＋通过质子交换膜由B极向A极移动，说明A极为电池正极，B极为电池负极，A、B选项中的电极反应式都正确；由于电池中的质子交换膜只能让H＋通过，故溶液中的阴离子无法由A极向B极移动，C项错误；高温条件下，微生物无法生存，故微生物电池无法正常工作，D项正确。‎ ‎5.如图是电化学还原CO2制备草酸铜(CuC2O4)的反应原理，电解液不参加反应，通电一段时间后，下列说法不正确的是(　　)‎ A.Cu电极反应式为：Cu－2e－===Cu2＋‎ B.草酸铜在阳离子交换膜右侧生成 C.该过程是电能转化为化学能 D.每生成1 mol CuC2O4需要标况下44.8 L CO2‎ 答案　B 解析　Cu2＋在阳极生成，通过阳离子交换膜移向阴极(左侧)，草酸铜在阳离子交换膜左侧生成，B项错误。‎ ‎6.肼(分子式为N2H4，又称联氨)具有可燃性，在氧气中完全燃烧生成氮气，可用作燃料电池的燃料。‎ 由题图信息可知下列叙述不正确的是(　　)‎ A.甲为原电池，乙为电解池 B.b电极的电极反应式为O2＋4e－===2O2－‎ C.d电极的电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu D.c电极质量变化128 g时，理论消耗标准状况下的空气约为112 L 答案　B 解析　由题图信息可知，甲为乙中的电解提供能量，A项不符合题意；水溶液中不可能存在O2－，B项符合题意；d电极与负极相连，发生还原反应，生成Cu，C项不符合题意；铜质量减少128 g，减少的物质的量为2 mol，故转移 4 mol电子，由N2H4＋O2===N2＋2H2O可知，氧元素的化合价由0降为－2价，故转移4 mol电子时，参与反应的O2的物质的量为1 mol，即消耗空气的物质的量约为＝5 mol，即标准状况下的体积为5 mol×22.4 L·mol－1＝112 L，D项不符合题意。‎ ‎7.焦亚硫酸钠(Na2S2O5)在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛，通常是由NaHSO3过饱和溶液经结晶脱水制得。制备Na2S2O5可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中SO2碱吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。电解后，a室的NaHSO3浓度增大，b室的Na2SO3浓度增大。将a室溶液进行结晶脱水，可得到Na2S2O5。下列叙述错误的是(　　)‎ A.阳极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑‎ B.两个离子交换膜均为阴离子交换膜 C.a室反应的离子方程式为H＋＋SO===HSO D.a室增加0.1 mol NaHSO3时，两极共生成0.9 g气体 答案　B 解析　电解池阳极放氧生酸，电极反应为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，A项正确；“a室的NaHSO3浓度增大”表明阳极生成的H＋穿过离子交换膜进入a室，与SO结合生成HSO，反应为H＋＋SO===HSO，“b室的Na2SO3浓度增大”说明b室中发生还原反应，放出氢气，2HSO＋2e－===2SO＋H2↑，由于SO浓度增大，吸引a室中的Na＋‎ 穿过离子交换膜进入b室，故两个离子交换膜均为阳离子交换膜，B项错误，C项正确；a室增加0.1 mol NaHSO3表明有0.1 mol H＋穿过离子交换膜，此时外电路中有0.1 mol e－通过，该电解池相当于电解水，每转移4 mol e－时，两极共生成36 g气体，故转移0.1 mol e－时，两极共生成0.9 g气体，D项正确。‎ ‎8.水产养殖户常用电解法净化鱼池中的水质，其工作原理如下图所示。下列说法中正确的是(　　)‎ A.X极是电源的负极，发生氧化反应 B.工作过程中阴极区溶液的pH逐渐减小 C.Ⅰ极上的电极反应式：C6H12O6－24e－＋6H2O===6CO2↑＋24H＋‎ D.当电路中转移10 mol e－时，Ⅱ极上产生22.4 L N2‎ 答案　C 解析　电极Ⅰ和电源X极相连，而电极Ⅰ上发生氧化反应，故电极Ⅰ是阳极，故X极是正极，A项错误；电极Ⅱ是阴极，电极反应式：2NO＋10e－＋12H＋===N2↑＋6H2O，故在工作过程中阴极区溶液的pH逐渐增大，B项错误；在阳极区，C6H12O6失去电子发生氧化反应，根据化合价变化，结合酸性介质，可得阳极电极反应式：C6H12O6－24e－＋6H2O===6CO2↑＋24H＋，C项正确；根据阴极反应式：2NO＋10e－＋12H＋===N2↑＋6H2O，可知转移10 mol e－时，产生1 mol N2，在标准状况下体积为22.4 L，D项错误。‎ ‎9.(2019·华文大教育二模)利用碳呼吸电池为钠硫电池充电的实验装置如图所示，下列说法正确的是(　　)‎ A.a极为多孔碳电极 B.充电时，Na＋通过固体氧化铝陶瓷向N极移动 C.充电过程中每得到1 mol Al2(C2O4)3，N极上可生成3x mol S单质 D.随着反应的进行，碳呼吸电池中C2O浓度不断减小 答案　C 解析　从图示可知活泼金属钠为钠硫电池的负极，根据充电时，正接正，负接负，可知a极为“碳呼吸电池的负极”，Na＋应向阴极M移动，A、B项均错；碳呼吸电池放电时，负极：2Al－6e－＋3C2O===Al2(C2O4)3，正极：6CO2＋6e－===3C2O，因而C2O浓度不变，D项错误；钠硫电池充电时，N极(阳极)3S－6e－===3xS，依据电子守恒，生成1 mol Al2(C2O4)3，转移6 mol e－，可生成3x mol S，C项正确。‎ B组(15分钟)‎ 每小题有一个或两个选项符合题意 ‎1.用如图装置研究电化学原理，下列分析中错误的是(　　)‎ 选项 连接 电极材料 分析 a b A K1、K2‎ 石墨 铁 模拟铁的吸氧腐蚀 B K1、K2‎ 锌 铁 模拟钢铁防护中牺牲阳极的阴极保护法 C K1、K3‎ 石墨 铁 模拟电解饱和食盐水 D K1、K3‎ 铁 石墨 模拟钢铁防护中外加电流的阴极保护法 答案　D 解析　A项，在中性条件下，铁作负极失电子，石墨作正极，正极上氧气得电子生成氢氧根离子，则Fe发生吸氧腐蚀，正确；B项，Zn、Fe形成原电池，Zn作负极被腐蚀，Fe作正极被保护，属于牺牲阳极的阴极保护法，正确；C项，Fe作阴极，阴极上氢离子得电子，石墨作阳极，阳极上氯离子失电子，电解氯化钠溶液生成氢气、氯气和氢氧化钠，正确；D项，Fe与正极相连，Fe作阳极，Fe失电子，被腐蚀，Fe不能被保护，错误。‎ ‎2.微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。某微生物燃料电池的工作原理如图所示，下列说法正确的是(　　)‎ A.HS－在硫氧化菌作用下转化为SO的反应为HS－＋4H2O－8e－===SO＋9H＋‎ B.电子从b极流出，经外电路流向a极 C.如果将反应物直接燃烧，能量的利用率不会变化 D.若该电池中处理0.1 mol HS－，则有0.8 mol H＋通过质子交换膜 答案　AD 解析　由图可知，负极上硫氧化菌可以将HS－转化为SO，发生氧化反应，电极反应式是HS－＋4H2O－8e－===SO＋9H＋，正极上发生氧气得电子的还原反应：4H＋＋O2＋4e－===2H2O，A项正确；b是正极，a是负极，所以电子从a极流出，经外电路流向b极，B项错误；如果将反应物直接燃烧，会有部分化学能转化为光能等，因此能量的利用率会有变化，C项错误；若该电池中处理0.1 mol HS－，有0.8 mol电子发生转移，根据电子守恒，则有0.8 mol H＋通过质子交换膜，D项正确。‎ ‎3.原电池原理在消除SO2造成的空气污染方面有着重要的应用，下列是利用原电池原理将SO2转化除去的工作原理图，下列说法中正确的是(　　)‎ A.该装置可将化学能全部转化为电能 B.电流由A极流向B极 C.内电路中质子自右向左通过质子交换膜 D.A电极上的反应式：SO2－2e－＋2H2O===SO＋4H＋‎ 答案　D 解析　原电池工作中，有一部分化学能转化为热能，A项错误；电流由B极流向A极，B项错误；工作中阳离子移向正极，故质子是移向B电极的，C项错误；由图可知，电池工作时，SO2是还原剂，其在负极上发生氧化反应转化为SO，D项正确。‎ ‎4.工业上一般采用惰性电极电解锰酸钾溶液制取高锰酸钾，可用阳离子交换膜分隔两极区进行电解(装置如图所示)。下列说法中错误的是(　　)‎ A.图中A口加入的溶液为稀KOH溶液 B.使用阳离子交换膜可以提高Mn元素利用率 C.阴极的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－‎ D.当有1 mol KMnO4生成时有2 mol K＋通过阳离子交换膜 答案　D 解析　惰性电极电解锰酸钾溶液制取高锰酸钾，锰酸根离子在阳极失电子生成高锰酸根离子，溶液中的氢离子在阴极得到电子生成氢气，阳极电极反应式：MnO－e－===MnO，阴极电极反应式：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－。根据阳离子移动方向可知，左侧电极为阳极，右侧冒气泡的电极为阴极，左侧溶液中的K＋通过阳离子交换膜进入阴极，为提高溶液的导电性并提供反应物H2O，应从A口加入稀KOH溶液，A项说法正确；阳离子交换膜可以防止锰酸根进入阴极区被还原为MnO2，所以使用阳离子交换膜可以提高Mn元素利用率，B项说法正确；由上述分析可知，阴极的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，C项说法正确；由MnO－e－===MnO可知，当有1 mol KMnO4生成时有1 mol e－转移，所以应该有1 mol K＋通过阳离子交换膜，D项说法错误。‎ ‎5.(2019·辽宁高三高考模拟)氨硼烷(NH3·BH3)电池可在常温下工作，装置如图所示。未加入氨硼烷之前，两电极室质量相等，电池反应为NH3·BH3＋3H2O2===NH4BO2＋4H2O。已知H2O2足量，下列说法正确的是(　　)‎ A.正极的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑‎ B.电池工作时，H＋通过质子交换膜向正极移动 C.电池工作时，正、负极分别放出H2和NH3‎ D.工作足够长时间后，若左右两极室质量差为1.9 g，则电路中转移0.6 mol电子 答案　BD 解析　右侧为正极，H2O2得到电子发生还原反应，电极反应式为H2O2＋2H＋＋2e－===2H2O，故A项错误；放电时，阳离子(H＋)向正极移动，故B项正确；电池工作时，负极产物为NH4BO2，正极产物为H2O，不能放出H2和NH3，故C项错误；未加入氨硼烷之前，两电极室质量相等，通入氨硼烷后，负极的电极反应式为NH3·BH3＋2H2O－6e－===NH4BO2＋6H＋，正极的电极反应式为3H2O2＋6H＋＋6e－===6H2O，假定转移6 mol电子，则左室质量增加31 g－6 g＝25 g，右室质量增加6 g，两极室质量相差19 g，则理论上转移0.6 mol电子，工作一段时间后，若左右两极室质量差为1.9 g，故D项正确。‎ ‎6.铁铬氧化还原液流电池是一种低成本的储能电池，电池结构如图1所示，工作原理为Fe3＋＋Cr2＋Fe2＋＋Cr3＋。图2为利用H2S废气资源回收能量并得到单质硫的质子膜燃料电池。下列说法正确的是(　　)‎ A.图1电池放电时，Cl－从负极穿过选择性透过膜移向正极 B.图1电池放电时，电路中每通过0.1 mol电子，Fe3＋浓度降低0.1 mol·L－1‎ C.用图2电池给图1装置充电时，图2中电极a接图1的正极 D.用图2电池给图1装置充电时，每生成1 mol S2(s)，图1装置中就有4 mol Cr3＋被还原 答案　D 解析　根据原电池工作原理，内电路中的阴离子向负极移动，A项错误；电池放电时，电路中每通过0.1 mol电子，Fe3＋的物质的量减小0.1 mol，但其浓度降低多少由溶液体积决定，B项错误；图2中在电极a上，H2S失去电子生成S2，所以电极a为负极，应连接图1的负极，C项错误；在图2中每生成1 mol S2(s)转移4 mol电子，则图1中就有4 mol Cr3＋被还原为Cr2＋，D项正确。‎ ‎7.HIO3是强酸，其水溶液是强氧化剂。工业上，以KIO3为原料可制备HIO3。某学习小组拟用如图装置制备碘酸。M、N为惰性电极，ab、cd为交换膜。‎ 下列推断错误的是(　　)‎ A.光伏电池的e极为负极，M极发生还原反应[来源:学+科+网]‎ B.Y极的电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋‎ C.在标准状况下收集6 720 mL X和Y的混合气体时KIO3溶液减少3.6 g D.制备过程中要控制电压，避免生成HIO4等杂质 答案　C 解析　本题考查电解原理在工业生产中的应用，意在考查推理能力和综合判断能力。本题关键是物质流向及浓度变化。由图示知，电解过程中，左室增加KOH；右室增加HIO3。暗示：M极发生还原反应产物有OH－，N极发生氧化反应同时生成了H＋。由此知，M极为阴极，发生还原反应，阴极与光伏电池的负极相连，A项正确；Y极上发生氧化反应，提供氢离子。IO向右室迁移，cd膜为阴离子交换膜，B项正确；X为H2，Y为O2。2H2O2H2↑＋O2↑，n(H2、O2)＝0.3 mol，n(e－)＝0.4 mol，理论上0.4 mol K＋向左室迁移，0.4 mol IO 向右室迁移，KIO3减少0.4 mol×214 g·mol－1＝85.6 g，C项错误；如果电压过高，阳极(N)区发生副反应：IO－2e－＋H2O===IO＋2H＋，D项正确。‎ ‎8.我国科学家利用透氧膜，一步获得合成NH3的原料气，工作原理如图所示。(空气中N2与O2的物质的量之比按4∶1计)，下列说法正确的是(　　)‎ A.电子由膜2侧向膜1侧迁移 B.膜1侧相当于电池的正极 C.若膜2侧所得气体＝3，n(CH4)∶n(H2O)∶n(O2)＝14∶12∶1‎ D.膜1侧的电极反应式为CH4－2e－＋O2－===CO＋2H2‎ 答案　CD 解析　观察图示知，CH4中C元素化合价升高，H2O和O2被还原，作氧化剂。即该原电池中膜1侧为负极，膜2侧为正极。电子由膜1侧向膜2侧迁移，A项和B项都错误；令膜2侧的气体中n(N2)＝4 mol，则n(O2)＝1 mol，n(H2)＝n(H2O)＝12 mol，正极(膜2侧)的电极反应式为H2O＋2e－===H2↑＋O2－，O2＋4e－===2O2－，所以正极得电子总物质的量：n(e－)＝24 mol＋4 mol＝28 mol，由电子守恒知，膜1侧参与反应的甲烷：n(CH4)＝14 mol。综上所述，参与反应的CH4、H2O、O2的物质的量之比为14∶12∶1，C项正确。‎ ‎9.LiFePO4电池具有稳定性高、安全、环境友好等优点，可用于电动汽车。电池反应为FePO4＋LiLiFePO4，电池的正极材料是LiFePO4，负极材料是石墨和锂，含Li＋导电固体为电解质。下列有关LiFePO4电池的说法正确的是(　　)‎ A.放电时电池正极反应为FePO4＋Li＋＋e－===LiFePO4‎ B.放电时电池内部Li＋向负极移动 C.充电过程中，电池正极材料的质量增加 D.可加入硫酸以提高电解质的导电性 答案　A 解析　当其为原电池时，负极材料为石墨和锂，锂失去电子，正极得到电子，电极反应为FePO4＋Li＋＋e－===LiFePO4，故A项正确；放电时阳离子向正极移动，故B项错误；充电过程为电解池，阳极反应为LiFePO4－e－===FePO4＋Li＋，电池的正极材料质量减少，故C项错误；因为锂可以和硫酸反应，则电解质中不能加入硫酸，故D项错误。‎ ‎10.我国科学家研制出的新型铝锂-石墨烯电池具有耐热、抗冻等优良特性，有广泛的应用前景。电池反应原理为AlLi＋C6(PF6)Al＋C6＋Li＋＋PF。下列说法正确的是(　　)‎ A.放电时外电路中电子向铝锂电极移动 B.放电时正极反应为C6(PF6)＋e－===C6＋PF C.充电时，应将石墨烯电极与电源负极相连 D.充电时，若电路中转移1 mol电子，则阴极质量增加9 g 答案　B 解析　放电时，铝锂电极为负极，石墨烯电极为正极，放电时外电路中电子向石墨烯电极移动，A项错误；充电时，应将石墨烯电极与电源正极相连，C项错误；充电时，阴极反应为Al＋Li＋＋e－===AlLi，若电路中转移1 mol电子，则阴极质量增加7 g，D项错误。‎