备战2020年高考化学临考--押题山东卷化学第11题 电化学装置分析（解析版）

押山东卷化学第 11 题 电化学装置分析 高考频度：★★★★★ 难易程度：★★★★☆ 考题分析与预测 电化学是高考选择题常考知识点，多考查新型电源装置，有时候也考查电解池装置和电化学腐蚀问题。该 类试题常以新型化学电源为载体，或以电解在工业生产中的应用为背景，由图示装置提供信息，全面考查 原电池、电解池的工作原理。题材广，信息新，注重考查考生阅读提炼信息的分析能力、获取知识并迁移 应用的能力，题目具有一定难度。预测 2020 年的山东卷化学试卷的不定项选择题中会出现电化学问题，难 度中等。命题角度主要有以下几点：离子移动方向的判断(特别注意盐桥中离子的运动以及离子对于指定交 换膜的通过问题)，能量转换类型，正负极、阴阳极的判断，电极反应式的书写及判断，电化学腐蚀，有关 计算问题等。另外，还有可能涉及物质结构、氧化还原反应等其他知识，需要考生注意。 真题展现 1．(2019·新课标Ⅰ)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】A 对：该反应中，可产生电流，反应条件比较温和，没有高温高压条件。B 错：该生物燃料电池中， 左端电极反应式为 MV+−e−===MV2+，则左端电极是负极，应为负极区，在氢化酶作用下，发生反应 H2+2MV2+===2H++2MV+。C 对：右端电极反应式为 MV2++e−===MV+，是正极，在正极区 N2 得到电子生成 NH3，发生还原反应。D 对：原电池中，内电路中 H+通过交换膜由负极区向正极区移动。 2．（2019·新课标Ⅲ）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，结构如下图所示。电池反应 为 Zn(s)+2NiOOH(s)+H2O(l) ZnO(s)+2Ni(OH)2(s)。以下说法不正确的是→←放 充 电 电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】A、三维多孔海绵状 Zn 具有较高的表面积，吸附能力强，所沉积的 ZnO 分散度高，A 正确； B、充电相当于是电解池，阳极发生失去电子的氧化反应，根据总反应式可知阳极是 Ni(OH)2 失去电子转化 为 NiOOH，电极反应式为 Ni(OH)2(s)+OH−(aq)−e−＝NiOOH(s)+H2O(l)，B 正确； C、放电时相当于是原电池，负极发生失去电子的氧化反应，根据总反应式可知负极反应式为 Zn(s)+2OH−(aq)−2e−＝ZnO(s)+H2O(l)，C 正确； D、原电池中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，则放电过程中 OH−通过隔膜从正极区移向负极区，D 错误。 答案选 D。 3．(2018·新课标Ⅲ)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－x 2 )O2 【答案】D 【解析】当电池放电时，为原电池反应装置，由 O2 与 Li+在多孔碳材料电极处生成 Li2O2−x(x＝0 或 1)可知， 此电极反应在反应过程中氧元素的化合价降低，得电子发生还原反应，为原电池的正极，则锂电极为原电 池的负极；放电时，外电路电子从负极流向正极，即由锂电极流向多孔碳材料电极，故 A、B 两项均错。充 电时电解质溶液中的 Li+(带正电的离子)向阴极区迁移即向锂材料区迁移，故 C 项错误。由放电时负极反应 为 Li−e−===Li+，正极反应为(2−x)O2+4Li++4e−===2Li2O2−x，可得总反应式为 (1－x 2 )O2+2Li===Li2O2−x，则充电时反应为放电时的逆反应，故充电时电池总反应为 Li2O2−x===2Li+(1－x 2 )O2，D 正确。 典例引领 例 1 （山东省、高密一中、 2020 届高三下学期第一次在线联考）我国科学家设计的二 氧化碳的熔盐捕获及电化学转化装置如图所示。下列说法正确的是（ ） A．a 极是电化学装置的阴极 B．d 极的电极反应式为 CO32− − 4e− = C + 3O2− C．①中，捕获 CO2 时碳元素的化合价发生了变化 D．上述装置中反应的化学方程式为 CO2 C + O2↑ 【答案】D 【解析】由电解装置示意图可知，a 极生成 O2，O 的化合价升高，失去电子，发生氧化反应，则 a 为阳极， 连接电源正极(b 极)，电极反应式为：2C2O52−−4e−===4CO2+O2，d 极生成 C，C 的化合价降低，得到电子， 发生还原反应，则 d 为阴极，连接电源负极(c 极)，电极反应式为：CO32−+4e−===3O2−+C，电池总反应为 CO2 C + O2↑，据此解答问题。 A．根据上述分析，a 极是电化学装置的阳极，A 选项错误； B．d 为阴极，电极反应式为：CO32−+4e−===3O2−+C，B 选项错误； C．①中，捕获 CO2 时，CO2 变成 C2O52−和 CO32−，碳元素的化合价始终为+4 价，没有发生改变，C 选项错 误； D．电池总反应为 CO2 C + O2↑，D 选项正确； 答案选 D。 通电 通电 通电例 2 （山东省济南二中 2020 届高三线上检测）Li—SOCl2 电池是迄今具有最高能量比的电池。该电池的电 极材料分别为锂和碳，电解液(熔点−110℃、沸点 78.8℃)是 LiAlCl4—SOCl2。电池的总反应可表示为： 4Li+2SOCl2=4LiCl+S+SO2。下列说法正确的是（ ） A．该电池不能在寒冷地区正常工作 B．SOCl2 分子的空间构型是平面三角形 C．该电池工作时，正极反应为：2SOCl2+4e−=4Cl−+S+SO2 D．该电池组装时，必须在无水无氧条件下进行 【答案】CD 【解析】根据电池的总反应可知，失电子的是 Li，在负极发生反应，得电子的是 SOCl2，在正极发生反应； 电解液的熔点为−110℃、沸点为 78.8℃，电池可以在−110℃~78.8℃温度范围内正常工作。 A．该电池可以在−110℃~78.8℃环境下正常工作，A 项错误； B．SOCl2 分子的中心原子为 S，其价层电子对数=3+ (6−1×2−2×1)=4，VSEPR 模型为四面体形，中心原子 上的孤电子对数= (6−1×2−2×1)=1，则 SOCl2 分子的立体构型为三角锥形，B 项错误； C．根据电池的总反应方程式，可知正极反应为：2SOCl2+4e−=4Cl−+S+SO2，C 项正确； D．Li 是活泼金属，易与 O2 反应，也能与水反应，SOCl2 遇水会发生反应：SOCl2+H2O=SO2+2HCl，因此该 电池组装时，必须在无水无氧条件下进行，D 项正确； 答案选 CD。 提分技巧 一、必备知识 (一)原电池的工作原理(如锌−铜原电池可用简图表示) 总反应离子方程式为 Zn+2H+===Zn2++H2↑ 1．电极 (1)负极：失去电子，发生氧化反应； (2)正极：得到电子，发生还原反应。 2．电子定向移动方向和电流方向 (1)电子从负极流出经外电路流入正极； 1 2 1 2(2)电流从正极流出经外电路流入负极； 故电子定向移动方向与电流方向正好相反。 3．离子移动方向 阴离子向负极移动(如 SO2－4 )，阳离子向正极移动(如 Zn2+和 H+，溶液中 H+在正极上得电子形成氢气在 铜片上冒出)。 [提醒]　①电解质溶液中阴、阳离子的定向移动，与导线中电子的定向移动共同组成了一个完整的闭合 回路。 ②无论在原电池中还是在电解池中，电子均不能通过电解质溶液。 (二)单液原电池(无盐桥)和双液原电池(有盐桥) 名称 单液原电池 双液原电池 装置 相同点 正、负极电极反应，总反应式，电极现象 不同点 还原剂 Zn 与氧化剂 Cu2+直接接触，既 有化学能转化为电能，又有化学能转化 为热能，造成能量损耗 Zn 与氧化剂 Cu2+不直接接触，仅有化学 能转化为电能，避免了能量损耗，故电 流稳定，持续时间长 [提醒]　盐桥的作用：使整个装置构成通路，代替两溶液直接接触；平衡电荷；提高电池效率。 (三)电极反应式的书写 1．八种新型电池的电极反应式 总反应：Ag2O+Zn+H2O 2Ag+Zn(OH)2 正极 Ag2O+H2O+2e−===2Ag+2OH−锌银电池 负极 Zn+2OH−−2e−===Zn(OH)2 总反应：2Zn+O2+4OH−+2H2O===2Zn(OH)2－4 正极 O2+4e−+2H2O===4OH−锌空气电池 负极 Zn＋4OH－－2e－ === Zn(OH)2－4 总反应：NiO2+Fe+2H2O Fe(OH)2+Ni(OH)2 正极 NiO2+2e−+2H2O===Ni(OH)2+2OH−镍铁电池 负极 Fe−2e−+2OH−===Fe(OH)2 高铁电池 总反应：3Zn+2FeO2－4 +8H2O 3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4OH−  放电 充电  放电 充电  放电 充电正极 FeO2－4 +3e−+4H2O===Fe(OH)3+5OH− 负极 Zn−2e−+2OH−===Zn(OH)2 总反应：Cd+2NiOOH+2H2O Cd(OH)2+2Ni(OH)2 正极 NiOOH+H2O+e−===Ni(OH)2+OH−镍镉电池 负极 Cd−2e−+2OH−===Cd(OH)2 总反应：H2O2+2H++Mg===Mg2++2H2O 正极 H2O2+2H++2e−===2H2OMg­H2O2 电池 负极 Mg−2e−===Mg2+ 总反应：Mg+2AgCl===2Ag+Mg2++2C l− 正极 2AgCl+2e−===2Ag+2Cl−Mg­AgCl 电池 负极 Mg−2e−===Mg2+ 总反应：2Na2S2+NaBr3 Na2S4+3NaBr 正极 NaBr3+2e−+2Na+===3NaBr钠硫蓄电池 负极 2Na2S2−2e−===Na2S4+2Na+ 2．新型化学电源中电极反应式的书写三步骤 (四)电解池装置分析 1．电解池的工作原理(阳极为惰性电极) 2．电解池中阴、阳极判断的五种方法  放电 充电  放电 充电3．电解池的电极反应及其放电顺序 (1)阳离子在阴极上的放电顺序：Ag+＞Hg2+＞Fe3+＞Cu2+＞H+(酸)＞Pb2+＞Fe2+＞Zn2+＞H+(水)。 (2)阴离子在阳极上的放电顺序：S2−＞I−＞Br−＞Cl−＞OH−。 4．惰性电极电解电解质溶液的类型 电解类型 电解质实例 溶液复原物质 电解水 NaOH、H2SO4 或 Na2SO4 水 电解电解质 HCl 或 CuCl2 原电解质 放氢生碱型 NaCl HCl 气体 放氧生酸型 CuSO4 或 AgNO3 CuO 或 Ag2O 5.析氢腐蚀和吸氧腐蚀的比较 类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 条件 水膜呈酸性 水膜呈弱酸性或中性 正极反应 2H++2e−===H2↑ O2+2H2O+4e−===4OH− 负极反应 Fe−2e−===Fe2+ 其他反应 Fe2++2OH−===Fe(OH)2↓ 4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3 Fe(OH)3 失去部分水转化为铁锈 6.金属腐蚀快慢的判断方法 (1)金属腐蚀类型的差异 电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防护腐蚀措施的腐蚀。 (2)电解质溶液的影响 ①对同一金属来说，腐蚀的快慢(浓度相同)：强电解质溶液＞弱电解质溶液＞非电解质溶液。 ②对同一种电解质溶液来说，电解质浓度越大，腐蚀越快。 (3)活泼性不同的两金属活泼性差别越大，腐蚀越快。 7．金属电化学保护的“两种方法” 二、解题技巧 1.原电池中正极、负极判断的 5 种方法 2.不同介质下对电极反应式书写的影响 不同介质下电池电极反应式的书写，对大多数考生来说是个难点。下面以 CH3OH 燃料电池为例，分析 电极反应式的书写。 酸性介质 CH3OH 在 负 极 上 失 去 电 子 生 成 CO2 气 体 ， 电 极 反 应 为 CH3OH−6e−+H2O===CO2+6H+，O2 在正极上得到电子，在酸性介质中 生成 H2O，电极反应为 O2+4H++4e−===2H2O 碱性介质 CH3OH 在 负 极 上 失 去 电 子 ， 在 碱 性 条 件 下 生 成 CO2－3 ： CH3OH−6e−+8OH−===CO2－3 +6H2O；O2 在正极上得到电子生成 OH−： O2+2H2O+4e−===4OH− 熔融碳酸盐介质 在电池工作时，CO2－3 移向负极，CH3OH 在负极上失去电子，在 CO 2－3 的作用下生成 CO2 气体：CH3OH+3CO2－3 −6e−===4CO2+2H2O；O2 在正 极上得到电子，在 CO2 的作用下生成 CO2－3 ：O2+2CO2+4e−===2CO2－3 掺杂 Y2O3 的 ZrO2 固体作电解质 在高温下能传导 O2−，根据 O2−移向负极，在负极上 CH3OH 失电子生 成 CO2 气体：CH3OH+3O2−−6e−===CO2+2H2O；而 O2 在正极上得电子 生成 O2−：O2+4e−===2O2− 3.以“本”为本破解陌生电化学装置 (1)燃料电池的迁移应用 　教材装置　 ――→迁移 　　高考装置图示 负极 H2−2e−===2H+(氧化反应) H2+CO+2CO2－3 −4e−===3CO2+H2O(氧化 反应) 正极 1 2O2+2H++2e−=== H2O(还原反应) 2CO2+O2+4e−=== 2CO2－3 (还原反应) 原 理 总反应 H2+1 2O2===H2O H2+CO+O2===CO2+H2O (2)二次电池的迁移应用 　教材装置　　　 ――→迁移 　　　高考装置 图示 负极：Pb(s)+SO2－4 (aq)−2e−===PbSO4(s)　(氧化反应) 负极： Zn(s)+2OH−(aq)−2e−===ZnO(s)+H2O(l) (氧化反应) 放电 正极：PbO2(s)+4H+(aq)+SO2－4 (aq)+2e−===PbSO4(s)+2H2O(l)　(还 原反应) 正极： NiOOH(s)+H2O(l)+e−===Ni(OH)2(s)+O H−(aq)(还原反应) 阴极：PbSO4(s)+2e−===Pb(s)+SO2－4 (aq)　(还原反应) 阴极： ZnO(s)+H2O(l)+2e−===Zn(s)+2OH−(aq) (还原反应) 充电 阳极： PbSO4(s)+2H2O(l)−2e−===PbO2(s)+4 H+(aq)+SO2－4 (aq)　(氧化反应) 阳极： Ni(OH)2(s)+OH−(aq)−e−===NiOOH(s)+ H2O(l) (氧化反应) 原 理 总反应 Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq) Zn(s)+2NiOOH(s)+H2O(l)  放电 充电2PbSO4(s)+2H2O(l) ZnO(s)+2Ni(OH)2(s) (3)电解装置的迁移应用 　教材装置　　　 ――→迁移 　　　高考装置 图 示 阴极 Cu2++2e−===Cu(还原反应) 2H2O+2e−===2OH−+H2↑(还原反应) 阳极 2Cl−−2e−===Cl2↑ (氧化反应) I−+6OH−−6e−===IO－3 +3H2O(氧化反应) 原理 总反应 Cu2++2Cl− =====电解 Cu+Cl2↑ I−+3H2O===IO－3 +3H2↑ (4)电化学防护的迁移应用 　教材装置　　　 ――→迁移 　　　高考装置 图 示 实战演练 1．（山东省济宁市 2020 届高三 5 月模拟）甲是一种在微生物作用下将废水中的尿素 CO(NH2)2 转化为环境 友好物质，实现化学能转化为电能的装置，利用甲、乙两装置，实现对冶金硅(Cu−Si 作硅源)进行电解精炼 制备高纯硅。 下列说法正确的是  放电 充电A．电极 M 与 a 相连接 B．液态 Cu−Si 合金作阳极，固体硅作阴极 C．废水中的尿素的含量不会影响硅提纯速率 D．M 电极反应式为 CO(NH2)2+H2O−6e−=CO2↑+N2↑+6H+ 【答案】D 【解析】甲装置为原电池装置，氧气在 N 电极被还原生成水，所以 N 电极为正极，M 电极为负极；乙装置 为电解池，a 电极上 Si 被氧化成 Si4+，发生氧化反应，所以 a 电极为阳极与 N 极相连，b 电极为阴极与 M 极相连。 A．根据分析可知 M 与 b 相连，故 A 错误； B．根据分析可知 a 电极为阳极，即液态 Cu−Si 合金作阳极；但固体硅不导电，所以不能作阴极，Si4+在铝 电极上得电子被还原，故 B 错误； C．废水中尿素含量不同，电流强度不同，单位时间内转移的电子数不同，会影响硅提纯的速率，故 C 错误； D．CO(NH2)2 在负极 M 上失电子发生氧化反应，生成 N2、CO2，结合电荷守恒得到电极反应式为 CO(NH2)2+H2O−6e−=CO2↑+N2↑+6H+，故 D 正确； 故答案为 D。 2．（山东省青岛市 2020 届高三 4 月统一质量检测）以 为原料，采用电解法制备电源 TMAH[化学式 ]是一种高效、绿色工艺技术。原理如图，M、N 是离子交换膜。下列说法错 误的是( ) A．a 是电源正极 B．M 为阴离子交换膜 C． 中 C、N 原子均为 杂化 D．通过 1mol 电子时，电解池中可产生 16.8L(STP)气体 ( )3 34CH NHCO ( )3 4CH NOH ( )3 34CH NHCO 3sp【答案】CD 【解析】A.(CH3)4N+ 移向右室，HCO3−移向左室，阴离子移向阳极，即 a 是电源正极，A 正确； B. HCO3−经过 M 移向左室，M 为阴离子交换膜，B 正确； C. 中，(CH3)4N+ 的 C、N 原子均为 杂化，但是，HCO3−中的 C 原子为 杂化，C 错误； D.通过 1mol 电子时，阴极室 H+放电，2H++2e−=H2↑产生 H2 为 0.5mol，阳极室 OH−放电，4OH− −4e−=2H2O+O2↑，产生 O2 为 0.25mol，同时，溶液中剩下的 H+ 与 HCO3−反应还要产生二氧化碳，因此，产 生的气体大于 0.75 mol，体积大于 16.8L(STP)气体，D 错误。 答案选 CD。 3．市售一种可充电电池，由 LaNi5H6、NiO(OH)、KOH 溶液组成。LaNi5H6+6NiO(OH) LaNi5+6Ni(OH)2 有关该电池的叙述正确的是(　　) A．放电时，负极反应为 LaNi5H6+6OH−−6e−===LaNi5+6H2O B．放电时，负极材料是 Ni(OH)2 C．充电时，阴极反应为 Ni(OH)2+OH−−e−===NiO(OH)+H2O D．充电时，电池负极接充电器电源的正极 【答案】A 【解析】放电时为原电池，负极发生氧化反应，LaNi5H6+6OH−−6e−===LaNi5+6H2O，A 正确；放电时，负 极材料是 LaNi5H6，B 错误；充电时为电解池，阴极发生还原反应，LaNi5+6H2O+6e−===LaNi5H6+6OH−，C 错误；充电时电解池的阴极应与电源的负极相连，即电池负极接充电器电源的负极，D 错误。 4．（山东省潍坊市 2020 届高三下学期第三次线上检测）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，下列说法错误的是 A．b 电极发生还原反应：4H++O2+4e−＝2H2O B．电路中有 4mol 电子发生转移，大约消耗标准状况下 22.4L 空气 C．维持两种细菌存在，该装置才能持续将有机物氧化成 CO2 并产生电子 D．HS−在硫氧化菌作用下转化为 的反应是 ＝ ( )3 34CH NHCO 3sp 2sp  放电 充电 2- 4SO - - 2HS +4H O-8e 2- + 4SO +9H【答案】B 【解析】A．燃料电池通氧气的极为正极，则 b 电极为正极，发生还原反应，电极反应为 4H++O2+4e−＝ 2H2O，故 A 正确； B．电路中有 4mol 电子发生转移，消耗氧气的物质的量为 =1mol，标准状况下体积为 22.4L，则大约 消耗标准状况下空气 22.4L×5=112L，故 B 错误； C．硫酸盐还原菌可以将有机物氧化成二氧化碳，而硫氧化菌可以将硫氢根离子氧化成硫酸根离子，则两种 细菌存在，就会循环把有机物氧化成 CO2 放出电子，故 C 正确； D．负极上 HS−在硫氧化菌作用下转化为 SO42−，失电子发生氧化反应，电极反应式是 HS−+4H2O−8e−=SO42−+9H+，故 D 正确； 故答案为 B。 【点睛】考查原电池工作原理以及应用知识，注意知识的迁移应用是解题的关键。 5．（ 2020 届高三 4 月份线上化学模拟试题）我国科学家设计二氧化碳熔盐捕获及电化学转化装 置，其示意图如下。下列说法不正确的是( ) A．b 为电源的正极 B．①②中，捕获 CO2 时碳元素的化合价发生了变化 C．a 极的电极反应式为 2C2O52−−4e−＝4CO2 +O2 D．上述装置存在的电解总反应式为：CO2 C+O2 【答案】B 【解析】【分析】由电解装置示意图可知，a 电极生成 O2，d 电极生成 C，b 为电源正极，a 极为阳极，发 生氧化反应，电极反应式为 2C2O52−−4e−＝4CO2+O2，c 为电源负极，d 极为阴极，发生还原反应，电极反应 式为 5CO2+4e−=2C2O52−+C，电池总反应为 CO2 C+O2，据此分析解答问题。 【详解】A．由电解装置示意图可知，a 电极生成 O2，d 电极生成 C，b 为电源正极，A 选项正确； B．由图可知，捕获 CO2 时生成的 C2O52−和 CO32−，碳元素的化合价均为+4 价，没有发生改变，B 选项错误； 4mol 4 电解 电解C．a 极为阳极，发生氧化反应，电极反应式为 2C2O52−−4e−＝4CO2+O2，C 选项正确； D．电池总反应为 CO2 C+O2，D 选项正确； 答案选 B。 6．某新型电池，以 NaBH4(B 的化合价为+3 价)和 H2O2 作原料，负极材料采用 Pt，正极材料采用 MnO2(既 作电极材料又对该极的电极反应具有催化作用)，该电池可用作卫星、深水勘探等无空气环境电源，其工作 原理如图所示。下列说法不正确的是(　　) A．每消耗 3 mol H2O2，转移 6 mol e− B．电池工作时 Na+从 b 极区移向 a 极区 C．a 极上的电极反应式为 BH－4 +8OH−−8e−===BO－2 +6H2O D．b 极材料是 MnO2，该电池总反应方程式：NaBH4+4H2O2===NaBO2+6H2O 【答案】B 【 解 析 】 由 图 中 信 息 可 知 ， NaBH4 是 还 原 剂 ， 其 在 负 极 上 被 氧 化 为 BO－2 ， 电 极 反 应 式 为 BH－4 +8OH−−8e−===BO－2 +6H2O，H2O2 是氧化剂，其在正极上被还原为 OH−，电极反应式为 4H2O2+8e−===8OH−， 该电池总反应方程式为 NaBH4+4H2O2===NaBO2+6H2O。所以电极 a 是负极、电极 b 是正极。每消耗 3 mol H2O2，O 元素的化合价从−1 降到−2，故转移 6 mol e−，电池工作时 Na+从负极区移向正极区，由此知 A、 C、D 项正确，B 项错误。 7．（ 2020 届高三 4 月份线上化学模拟试题）下图为利用电化学方法处理有机废 水的原理示意图。下列说法正确的是( ) A．工作时，a 极的电势低于 b 极的电势 B．工作一段时间之后，a 极区溶液的 pH 减小 C．a、b 极不能使用同种电极材料 D．b 极的电极反应式为：CH3COO−+4H2O−8e−=2HCO3−+9H+ 【答案】BD 【解析】【分析】根据图示分析可知，b 电极上 CH3COO−转化为 HCO3−，碳元素的化合价升高，发生了氧 电解化反应，说明 b 为原电池负极，则 a 为原电池的正极，发生还原反应，据此分析解答。 【详解】A．b 电极上 CH3COO−转化为 HCO3−，碳元素的化合价升高，说明 b 为原电池负极，则 a 为原电 池的正极，所以 a 极的电势高于 b 极的电势，A 选项错误； B．b 电极 CH3COO−失去电子生成 HCO3−，电极反应式为：CH3COO−+4H2O−8e−=2HCO3−+9H+，生成的 H+ 可以通过质子交换膜进入 a 电极区，其物质的量与电子转移的物质的量相同，在正极上，迁移的氢离子中 只能有一半的被电极反应所消耗，从而导致 a 极区溶液 pH 减小，B 选项正确； C．据图可知，该装置是燃料电池，能使用同种电极材料，C 选项错误； D．根据上述分析可知，b 电极 CH3COO−失去电子生成 HCO3−，电极反应式为： CH3COO−+4H2O−8e−=2HCO3−+9H+，D 选项正确； 答案选 BD。 8．（山东省淄博市 2020 届高三下学期第二次网考）一种水基二次电池原理如下式，电解液为含 Zn2+的水 溶液，该电池可用于电网贮能。xZn+Zn0.25V2O5﹒yH2O Zn0.25V2O5﹒zH2O+(y−z)H2O。下列说法正 确的是 A．放电时，Zn2+脱离插层 B．放电时，溶液中 Zn2+浓度一直减小 C．充电时，电子由 层经电解质溶液流向 层 D．充电时，阳极反应为：Zn0.25V2O5﹒zH2O+(y−z)H2O−2xe−= Zn0.25V2O5﹒yH2O+xZn2+ 【答案】D 【解析】A．放电时，利用原电池原理，Zn 作负极，失去电子， 得到电子，放电时是溶 液中的 Zn2+与插层结合，故 A 错误； B．根据反应方程式，放电时，负极的锌板失去电子变成锌离子进入溶液中，然后与正极结合，进入溶液的 和结合的 Zn2+守恒，溶液中的锌离子浓度不变，故 B 错误；  放电 充电 0.25 2 5 2Zn V O yH O⋅ 0.25+x 2 5 2Zn V O zH O⋅ 0.25 2 5 2Zn V O yH O⋅C．充电时是电解池原理，电子通过导线转移，不能通过电解质溶液，故 C 错误； D.充电时，阳极失电子，电极反应式为：Zn0.25V2O5﹒zH2O+(y−z)H2O−2xe−= Zn0.25V2O5﹒yH2O+xZn2+，故 D 正确； 答案选 D。 【点睛】已知总反应书写电极反应时，根据得失电子情况加以判断，失电子，则化合价升高，发生氧化反 应，总反应减去阳极反应即为阴极的电极反应。 9．（山东省新高考质量测评联盟 2020 届高三 5 月联考）将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点， 在传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上，科学家最近采用碳基电极材料设计了一种新的工艺方案，主 要包括电化学过程和化学过程，如图所示。下列说法正确的是（ ） A．正极发生的电极反应为 Fe3++e−=Fe2+ B．阳极反应为：2C1−−2e−=Cl2↑ C．若消耗 5.6L 氧气，则电路中转移 1mol 电子 D．Fe3+在反应中起催化剂作用 【答案】D 【解析】根据电极反应左边化合价降低，得到电子，为电解池的阴极，右边化合价升高，失去电子，为电 解池的阳极。 A. 阴极发生的电极反应为 Fe3+ + e− = Fe2+，故 A 错误； B. 阳极反应为：2HCl − 2e− = Cl2↑ +2 H+，故 B 错误； C. 不清楚是否为标准状况，无法计算氧气的物质的量，故 C 错误； D. 总的反应为 4HCl + O2 2H2O + Cl2↑，根据题中信息得到 Fe3+在反应中起催化剂作用，故 D 正确。 综上所述，答案为 D。 【点睛】根据化合价升降分析，得到电解池的阴阳极，再根据电解的产物书写电极反应式。 10．（山东省 2020 届高三模拟）一种双室微生物燃料电池，以苯酚（C6H6O）为燃料，同时消除酸性废水 中的硝酸盐的装置示意图如图 1 所示； 研究人员发现的一种“水”电池，其总反应为：5MnO2 +2Ag+2NaCl=Na2Mn5Ol0+2AgCl，用该“水”电池为电源电解 NaCl 溶液的实验装置如图 2 所示，电解过程中 X 电解电极上有无色气体逸出。下列说法正确的是（ ） A．图 1 装置中若右池产生 0.672 L 气体（标准状况下），则电路中通过电子 0.15 mol B．图 1 装置中左池消耗的苯酚与右池消耗的 的物质的量之比为 28：5 C．图 2 装置的电路中每通过 1 mol e−，U 形管中消耗 0.5 mol H2O D．图 2 装置中“水”电池内每生成 1 mol Na2Mn5O10，X 电极上生成 1 mol 气体 【答案】D 【解析】A．图 1 装置中右池产生的气体为氮气，n(N2)= =0.03 mol，由正极的电极反应式(2 +l0e−+12H+=N2↑+6H2O)知电路中通过电子 0.3 mol，故 A 错误； B．图 1 装置中负极的电极反应式为 C6H6O−28e− +11H2O=6CO2↑+28H+，正极的电极反应式(2 +l0e−+12H+=N2↑+6H2O)，根据得失电子守恒，5C6H6O~28 结合电极反应式可知图 1 装置中左池消耗的 苯酚与右池消耗的 的物质的量之比为 5：28，故 B 错误； C．图 2 装置的电路中每通过 1mole−，由 2Cl−+2H2O 2OH− +H2↑+ Cl2↑可知生成 0.5mol 氢气，消耗 1mol 水，故 C 错误； D．由题给总反应式可知每生成 1 molNa2Mn5O10，转移 2 mol 电子，又图 2 装置中电解过程中 X 电极上有无 色气体逸出，即 X 极的电极反应式为 2H2O+2e−=2OH−+H2↑，所以转移 2mole−时 X 电极上生成 1 mol 气体， 故 D 正确； 答案选 D。 【点睛】 将电极反应写出后，根据电子转移的数目相等，找到物质间的关系。 11．新型镁−锂双离子二次电池如图，下列关于该电池的说法不正确的是(　　) - 3NO 1 0.672L 22.4L mol−⋅ - 3NO - 3NO - 3NO - 3NO 通电A．放电时，Li+由左向右移动 B．放电时，正极的电极反应式为 Li1−xFePO4+xLi++xe−===LiFePO4 C．充电时，外加电源的正极与 Y 相连 D．充电时，导线上每通过 1 mol e−，左室溶液质量减轻 12 g 【答案】D 【解析】放电时，为原电池，原电池中阳离子移向正极，所以 Li+由左向右移动，故 A 正确；放电时，右边 为正极得电子发生还原反应，反应式为 Li1−xFePO4+xLi++xe−===LiFePO4，故 B 正确；充电时，外加电源的 正极与正极相连，所以外加电源的正极与 Y 相连，故 C 正确；充电时，导线上每通过 1 mol e−，左室得电 子发生还原反应，反应式为 Mg2++2e−===Mg，但右侧将有 1 mol Li+移向左室，所以溶液质量减轻 12 g−7 g＝ 5 g，故 D 错误。 12．下图是一种新型的光化学电源，当光照射光电极时，通入 O2 和 H2S 即产生稳定的电流(H2AQ 和 AQ 是 两种有机物)。下列说法不正确的是(　　) A．H+通过阳离子交换膜从正极区进入负极区 B．电源工作时发生了光能、化学能、电能间的转化 C．负极的电极反应式为 2I−−2e−===I2 D．总反应为 H2S+O2 =====光照 H2O2+S 【答案】A 【解析】由题意可知原电池工作时，阳离子向正极移动，故 A 错误；由题图可知电源工作时发生了光能、 化学能、电能间的转化，故 B 正确；负极的电极反应为 2I−−2e−===I2，故 C 正确；通入硫化氢和氧气，分别 生成硫、过氧化氢，则总反应为 H2S+O2 =====光照 H2O2+S，故 D 正确。 13．（聊城一中 2020 届高三 4 月份线上模拟）我国科学家开发设计一种天然气脱硫装置，利用如图装置可 实现：H2S+O2=H2O2 +S↓。已知甲池中有如下的转化： 下列说法错误的是(　　) A．该装置将光能只转化为电能 B．该装置工作时，溶液中的 H+从甲池经过全氟磺酸膜进入乙池 C．甲池碳棒上发生电极反应：AQ+2H+ +2e− =H2AQ D．乙池①处发生反应：H2S+I3−=3I−+S↓+2H+ 【答案】AB 【解析】A. 装置是原电池装置，根据图中信息知道是将光能转化为电能和化学能的装置，A 项错误； B. 原电池中阳离子移向正极，甲池中碳棒是正极，所以氢离子从乙池移向甲池，B 项错误； C. 甲池中碳棒是正极，该电极上发生得电子的还原反应，即 AQ+2H+ +2e− =H2AQ，C 项正确； D. 在乙池中，硫化氢失电子生成硫单质，I3−得电子生成 I−，发生的反应为 H2S+I3−=3I−+S↓+2H+，D 项正确； 答案选 AB。 14．（山东省日照市 2020 届高三 3 月实验班联考）荣获 2019 年诺贝尔化学奖的吉野彰是最早开发具有商 业价值的锂离子电池的日本科学家，他设计的可充电电池的工作原理示意图如图所示。该可充电电池的放 电反应为 LixCn+Li(1−x)CoO2=LiCoO2+nC。NA 表示阿伏伽德罗常数的值。下列说法错误的是（ ） A．该电池用于电动汽车可有效减少光化学烟雾污染 B．充电时，阳极反应为 LiCoO2−xe−＝Li(1−x)CoO2+xLi+ C．充电时，Li+由 A 极移向 B 极 D．若初始两电极质量相等，当转移 2NA 个电子时，两电极质量差为 14g【答案】CD 【解析】【分析】可充电电池的放电反应为 LixCn+Li(1−x)CoO2=LiCoO2+nC，则放电时正极反应为 Li(1−x)CoO2+xLi++xe−＝LiCoO2，充电时，原电池的正极即为电解池的阳极，反应逆转，则反应为 LiCoO2−xe− ＝Li(1−x)CoO2+xLi+，根据得失电子守恒，计算两极质量差，由此分析解答。 【详解】A．汽车燃烧汽油等化石燃料，排放的汽车尾气含氮的氧化物，大量氮氧化物排放到空气中，在日 光照射下二氧化氮能使氧气经过复杂的反应生成臭氧，臭氧与空气中的一些碳氢化合物发生作用后产生了 一种有毒的烟雾，就是光化学烟雾，电动汽车可有效减少光化学烟雾污染，故 A 正确； B．可充电电池的放电反应为 LixCn+Li(1−x)CoO2=LiCoO2+nC，则放电时正极反应为 Li(1−x)CoO2+xLi++xe−＝ LiCoO2，充电时，原电池的正极即为电解池的阳极，反应逆转，则反应为 LiCoO2−xe−＝Li(1−x)CoO2+xLi+， 故 B 正确； C．由图知，A 电极为电解池的阴极，B 电极为电解池的阳极，充电时，Li+由 B 极移向 A 极，故 C 错误； D．若初始两电极质量相等，当转移 2NA 个电子时，负极减少 2molLi 其质量为 14g，正极有 2molLi+迁入， 其质量为 14g，两电极质量差为 28g，故 D 错误； 故答案选 CD。 【点睛】本题需要明确电池反应中元素的化合价变化及工作原理即可解答，注意与氧化还原反应的结合， 找出电池的正负极。 15．（山东省淄博市桓台一中 2020 届高三阶段检测）当电解质中某离子的浓度越大时，其氧化性或还原性 越强，利用这一性质，有人设计出如如图所示“浓差电池”(其电动势取决于物质的浓度差，是由一种物质从 高浓度向低浓度转移而产生的)。其中，甲池为 3 mol/L 的 AgNO3 溶液，乙池为 1 mol/L 的 AgNO3 溶液 A、 B 均为 Ag 电极。实验开始先断开 K1，闭合 K2，发现电流计指针发生偏转。下列说法不正确的是 A．断开 K1、闭合 K2，一段时间后电流计指针归零，此时两池银离子浓度相等 B．断开 K1、闭合 K2，当转移 0.1 mol e−时，乙池溶液质量增加 17.0 g C．当电流计指针归零后，断开 K2、闭合 K1，一段时间后 B 电极的质量增加 D．当电流计指针归零后，断开 K2、闭合 K1，乙池溶液浓度增大【答案】C 【解析】【分析】断开 K1，闭合 K2 后，形成浓差电池，甲池为 3 mol/L 的 AgNO3 溶液，乙池为 1 mol/L 的 AgNO3 溶液，Ag+浓度越大离子的氧化性越强，可知 A 为正极，发生还原反应，B 为负极，发生氧化反应， NO3−向负极移动；闭合 K1，断开 K2，为电解装置，与电源正极相连的 B 极为阳极，阳极金属银被氧化，阴 极 A 析出银，NO3−向阳极移动，乙池浓度增大，甲池浓度减小，据此解答。 【详解】A. 断开 K1，闭合 K2 后，形成浓差电池，当两池银离子浓度相等时，反应停止，电流计指针将归 零，A 正确； B. 断开 K1，闭合 K2 后，形成浓差电池，A 为正极，发生反应：Ag++e−=Ag，B 为负极，发生反应为： Ag−e−=Ag+，当转移 0.1 mol 电子，有 0.1 mol NO3−由甲池通过离子交换膜进入乙池，所以乙池增加的质量是 10.8 g+6.2 g=17.0 g，B 正确； C. 闭合 K1，断开 K2 后，乙池中的 B 极为电解池的阳极，银失电子发生氧化反应，质量减小，C 错误； D. 闭合 K1，断开 K2 后，装置为电解池，与电源正极相连的 B 是阳极，阳极金属银被氧化产生银离子，NO3− 向阳极移动，则乙池硝酸银溶液的浓度增大，D 正确； 故合理选项是 C。 【点睛】 本题综合考查电解池和原电池的工作原理，原电池的负极和电解池的阳极失去电子发生氧化反应；原电池 的正极和电解池的阴极得到电子发生还原反应，对于电解池，若阳极为活性电极，则电极失去电子；若为 惰性电极，则是溶液中的阴离子失去电子，发生氧化反应。