2018届二轮复习电化学原理学案（全国通用）

2018届二轮复习电化学原理学案（全国通用）

第 8 讲　电化学原理 [最新考纲] 1．了解原电池和电解池的工作原理，能写出电极反应式和电池反应方程式。2. 了解常见化学电源的种类及其工作原理。 3．理解金属发生电化学腐蚀的原因及金属腐蚀的危害，防止金属腐蚀的措施。 　新型化学电源的分析与判断 1．(2017·课标全国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 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 8Li2Sx ===== 通电 16Li＋xS8(2≤x≤8)，故 Li2S2 的量会越来越少， 错误。 答案　D 2．(2016·课标全国Ⅱ，11)Mg­AgCl 电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电 池。下列叙述错误的是(　　) A．负极反应式为 Mg－2e－===Mg2＋ B．正极反应式为 Ag＋＋e－===Ag C．电池放电时 Cl－由正极向负极迁移 D．负极会发生副反应 Mg＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑ 解析　根据题意，Mg­海水­AgCl 电池总反应式为 Mg＋2AgCl===MgCl2＋2Ag。 A 项，负极反应式为 Mg－2e－===Mg2＋，正确；B 项，正极反应式为 2AgCl＋2e －===2Cl－＋ 2Ag，错误；C 项，对原电池来说，阴离子由正极移向负极，正确； D 项，由于镁是活泼金属，则负极会发生副反应 Mg＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑， 正确。 答案　B 3．(2016·课标全国Ⅲ，11)锌—空气燃料电池可用作电动车动力电源，电池的电 解质溶液为 KOH 溶液，反应为 2Zn＋O2＋4OH－＋2H2O===2Zn(OH)2－4 。下列说 法正确的是(　　) A．充电时，电解质溶液中 K＋向阳极移动 B．充电时，电解质溶液中 c(OH－)逐渐减小 C．放电时，负极反应为：Zn＋4OH－－2e－===Zn(OH)2－4 D．放电时，电路中通过 2 mol 电子，消耗氧气 22.4 L(标准状况) 解析　A 项，充电时，电解质溶液中 K＋向阴极移动，错误；B 项，充电时，总 反应方程式为 2Zn(OH)2－4 ===== 通电 2Zn＋O2＋4OH－＋2H2O，所以电解质溶液中 c(OH－)逐渐增大，错误；C 项，在碱性环境中负极 Zn 失电子生成的 Zn2＋将与 OH― 结合生成 Zn(OH)2－4 ，正确；D 项，O2～4e－，故电路中通过 2 mol 电子，消耗氧 气 0.5 mol，在标准状况体积为 11.2 L，错误。 答案　C 　电解原理在工农业生产中的应用 4．(2017·课标全国Ⅱ，11)用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的 氧化膜，电解质溶液一般为 H2SO4－H2C2O4 混合溶液。下列叙述错误的是(　　) A．待加工铝质工件为阳极 B．可选用不锈钢网作为阴极 C．阴极的电极反应式为：Al3＋＋3e－===Al D．硫酸根离子在电解过程中向阳极移动 解析　A 项，根据原理可知，Al 要形成氧化膜，化合价升高失电子，因此铝为 阳极，正确；B 项，阴极仅作导体，可选用不锈钢网，且不锈钢网接触面积大， 能增加电解效率，正确；C 项，阴极应为氢离子得电子生成氢气，错误；D 项， 电解时，阴离子移向阳极，正确。 答案　C 5．(2016·课标全国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 2－4 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 2－4 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 解析　电解池中阴离子向正极移动，阳离子向负极移动，即 SO 2－4 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，错误。 答案　B 6．[2017·江苏化学，16(3)(4)]铝是应用广泛的金属。以铝土矿(主要成分为 Al2O3，含 SiO2 和 Fe2O3 等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如下： (注：SiO2 在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。) (1)“电解Ⅰ”是电解熔融 Al2O3，电解过程中作阳极的石墨易消耗，原因是 _________________________________________________________________。 (2)“电解Ⅱ”是电解 Na 2CO3 溶液，原理如图所示。阳极的电极反应式为 __________________________，阴极产生的物质 A 的化学式为________。 解析　(1)电解 Al2O3，阳极 O2－放电生成 O2，石墨(C)电极会被 O2 氧化。(2)阳极 溶液中的阴离子即水中的 OH－放电生成 O2(图示)及 H ＋(2H2O－4e－===O2↑＋ 4H＋)，H＋与 CO 2－3 结合生成 HCO－3 (CO2－3 ＋H＋===HCO－3 ，由图阳极区 Na2CO3 生成 NaHCO3)，写出总反应：4CO2－3 ＋2H2O－4e－===4HCO－3 ＋O2↑。阴极，水 中的 H＋放电生成 H2。 答案　(1)石墨电极被阳极上产生的 O2 氧化 (2)4CO2－3 ＋2H2O－4e－===4HCO－3 ＋O2↑　H2 　金属的腐蚀与防护 7．(2017·课标全国Ⅰ，11)支撑海港码头基础的防腐技术，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 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。 答案　C 8．(2015·上海化学，14)研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示。下列有关说法 错误的是(　　) A．d 为石墨，铁片腐蚀加快 B．d 为石墨，石墨上电极反应为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ C．d 为锌块，铁片不易被腐蚀 D．d 为锌块，铁片上电极反应为：2H＋＋2e－===H2↑ 解析　A 项，当 d 为石墨时，铁片为负极，腐蚀加快，正确；B 项，当 d 为石墨 时，石墨为原电池的正极，其电极反应为 O2＋2H2O＋4e－===4OH－，正确；C 项，当 d 为锌块时，铁片为原电池的正极而受到保护，称为牺牲阳极的阴极保护 法，正确；D 项，当 d 为锌块时，铁片为正极，电极反应为：O2＋2H2O＋4e－===4OH －，错误。 答案　D 分析评价 题型：选择题　填空题 评析：常以新型电源为命题背景，考查原电池的构成及工作原理；以电解原理在 工农业生产中的应用为背景，考查电解池的工作原理及电解规律；以贴近日常生 活的实例为背景，考查两种电化学腐蚀的原理及区别以及常见防腐方法。 启示：二轮复习时应抓住燃料电池中介质对电极反应式的影响；新型高能充电电 池四个电极式的关系等命题要点进行落实，强化电极方程式书写训练。 高频考点一　原电池原理及应用 [考点精要] 1．构成原电池的前提条件：自发的氧化还原反应。 2．原电池中根据电性关系：电流方向与电解质溶液中阴离子移动方向相同；电 子移动方向与电解质溶液中阳离子移动方向相同。 电子：由负极通过导线移向正极； 电流：由正极到负极； 电解质溶液(熔融电解质)：阴离子移向负极，阳离子移向正极。 3．工作原理(以锌铜原电池为例) 电极名称 负极 正极 电极材料 锌片 铜片 电极反应 Zn－2e－===Zn2＋ Cu2＋＋2e－===Cu 反应类型 氧化反应 还原反应 盐桥中离子移向 盐桥含饱和 KCl 溶液，K＋移向正极，Cl－移向负极 盐桥的作用 (1)平衡电荷； (2)避免断路时发生化学腐蚀(隔离作用) 说明　(1)无论是装置Ⅰ还是装置Ⅱ，电子均不能通过电解质溶液。 (2)在装置Ⅰ中，由于不可避免会直接发生 Zn＋Cu2＋===Cu＋Zn2＋而使化学能转 化为热能，所以装置Ⅱ的能量转化率高。 [考法指导] 　考查两类原电池的工作原理(难度系数☆☆) 【考法训练 1】 (带盐桥)(2017·河北衡水高三大联考)某小组用如图装置进行实 验，下列说法正确的是(　　) A．盐桥中的电解质可以用 KCl B．闭合 K，石墨电极上只生成铜 C．闭合 K，电子流动方向为 Ag 电极―→盐桥―→Fe 电极 D．导线中流过 0.15 mol e－时，加入 5.55 g Cu2(OH)2CO3，CuSO4 溶液可恢复原 组成 解析　盐桥中的 KCl 与 AgNO3 溶液反应，生成 AgCl 沉淀堵塞盐桥，接通电路 时，离子不能定向移动，A 项错误；石墨为阴极，Cu2＋消耗完将由 H＋进一步得 电子，B 项错误；电子不能通过盐桥，C 项错误；5.55 g Cu2(OH)2CO3(可写成 2CuO·H2O·CO2)的物质的量为 0.025 mol，相当于加入 0.05 mol CuO 和 0.025 mol H2O，转移 0.15 mol e－时，溶液中减少的 n(Cu2＋)＝0.05 mol，转移电子 0.1 mol， 即需加入 0.05 mol CuO，其余 0.05 mol e－转移时，消耗 0.025 mol H2O，D 项正 确。 答案　D 【考法训练 2】 (带交换膜)如图所示装置，开关 K 闭合时，电流表指针发生偏 转，下列有关开关 K 闭合时的说法正确的是(　　) A．b 极是负极 B．a 极电极反应式为 H2－2e－===2H＋ C．当装置中有 1 mol 电子通过时，右池产生标准状况下 5.6 L 气体 D．电池总反应式为 2H2＋O2===2H2O 解析　选项 A，通入 H2 的一极为负极，则 a 极为负极，b 极为正极，错误。选 项 B，左池的电解质为 NaOH，则 a 极电极反应式为 2OH－＋H2－2e－===2H2O， 错误。选项 C，b 极电极反应式为 O2＋4H＋＋4e－===2H2O，当通过 1 mol 电子 时，右池消耗标准状况下 O2 5.6 L，错误。 答案　D 【当场指导】 “原电池装置”解题流程 　几类重要的化学电源(难度系数☆☆☆) 【典例演示】 先进的高能量密度二次电池对下一代电动汽车的发展和可再生能 源发电的有效利用具有至关重要的作用。室温 Al­Mn2O4 二次电池是一种新型电 池，由 Al3＋、Al2Cl －7 和 AlCl －4 组成的离子液体为该电池的电解液，电池结构如 图所示，放电时的总反应式为 Al＋Mn2O4===AlMn2O4。下列说法正确的是(　　) A．放电时，负极的电极反应式为 AlMn2O4－3e－===Mn2O4＋Al3＋ B．放电时，Al3＋向负极移动 C．充电时，Mn2O4 极与电源的负极相连 D．充电时，Al 电极质量增加 解析　首先，根据放电时的总反应式可知，放电时，Al 的化合价升高，进而可 确定 Al 电极是该电池的负极；然后，根据二次电池充放电时的特点逐一判断选 项。放电时，Al 电极是该电池的负极，发生反应：Al－3e－===Al3＋，Al3＋向正 极移动，A、B 项错误；放电时，Mn2O4 极是电源的正极，发生反应：Mn2O4＋Al3 ＋＋3e－===AlMn2O4，充电时，则由 AlMn2O4 失电子，Mn2O4 极做阳极，与电源 的正极相连，C 项错误；充电时，Al3＋在 Al 电极得电子生成 Al，Al 电极质量增 加，D 项正确。 答案　D 【考法训练 3】 液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小等优点。一种以 液态肼(N2H4)为燃料的电池装置如图所示，该电池用空气中的氧气作为氧化剂， KOH 溶液作为电解质溶液。下列关于该电池的叙述正确的是(　　) A．b 极发生氧化反应 B．a 极的反应式：N2H4＋4OH－－4e－===N2↑＋4H2O C．放电时，电流从 a 极经过负载流向 b 极 D．其中的离子交换膜需选用阳离子交换膜 解析　燃料电池燃料(N 2H4)在负极(a 极)发生氧化反应：N 2H4＋4OH －－4e － ===N2↑＋4H2O，O2 在正极(b 极)发生还原反应：O2＋4e－＋2H2O===4OH－，总 反应为 N2H4＋O2===N2＋2H2O，A 项错误，B 项正确；放电时电流由正极流向 负极，C 项错误；OH－在正极生成，移向负极消耗，所以离子交换膜应让 OH－ 通过，故选用阴离子交换膜，D 项错误。 答案　B 【考法训练 4】 金属(M)­空气电池(如图)具有原料易得、能量密度高等优点，有 望成为新能源汽车和移动设备的电源。该类电池放电的总反应方程式为：4M＋ nO2＋2nH2O===4M(OH)n。 已知：电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。 下列说法不正确的是(　　) A．采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积，并有利于氧气扩 散至电极表面 B．比较 Mg、Al、Zn 三种金属­空气电池，Al­空气电池的理论比能量最高 C ． M­ 空 气 电 池 放 电 过 程 的 正 极 反 应 式 ： 4Mn ＋ ＋ nO2 ＋ 2nH2O ＋ 4ne － ===4M(OH)n D．在 Mg­空气电池中，为防止负极区沉积 Mg(OH)2，宜采用中性电解质及阳离 子交换膜 解析　A 项，采用多孔电极可以增大电极与电解质溶液的接触面积，且有利于氧 气扩散至电极的表面，正确；B 项，单位质量的 Mg、Al、Zn 释放的电子分别为 1 12 mol、1 9 mol、 2 65 mol，显然铝的比能量比 Mg、Zn 高，正确；C 项，电池放 电过程正极 O2 得电子生成 OH－，但负极生成的金属阳离子不能透过阴离子交换 膜移至正极，故正极不能生成 M(OH)n，反应式应为：O2＋2H2O＋4e－===4OH －，错误；D 项，为避免 OH－移至负极而生成 Mg(OH)2，可采用中性电解质及阳 离子交换膜阻止 OH－，正确。 答案　C 【当堂指导】 电极反应式的书写方法 （1）注意介质环境 氢氧燃料电池： 正 极 →{O2＋4H＋＋4e－ === 2H2O（酸作介质） O2＋2H2O＋4e－ === 4OH－（碱作介质） O2＋4e－ === 2O2－（熔融金属氧化物作介质） O2＋2CO2＋4e－ === 2CO（碳酸盐作介质） (2)掌握书写程序 高频考点二　电解原理及其应用 [考点精要] 1．悟透电解池工作原理(阳极为惰性电极)示意图 2．准确判断放电顺序，锁定放电离子 (1)阳离子在阴极上的放电顺序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋＞…… (2)阴离子在阳极上的放电顺序：S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子 ＞…… [考法指导] 　电解原理分析(难度系数☆☆) 【考法训练 1】 用石墨电极电解 CuCl2 溶液(如图所示)。下列分析正确的是(　　) A．a 端是直流电源的负极 B．通电使 CuCl2 发生电离 C．阳极上发生的反应：Cu2＋＋2e－===Cu D．通电一段时间后，在阴极附近观察到黄绿色气体 解析　通过图中离子的运动状态可判断连接 a 的电极为阴极，连接 b 的电极为阳 极，故 a 端为直流电源的负极，b 端为直流电源的正极，A 项正确；CuCl2 在水 溶液中就能发生电离，而不是通电的结果，B 项错误；阳极发生氧化反应，即 2Cl －－2e－===Cl2↑，在阳极附近可观察到黄绿色气体，C 项错误，D 项错误。 答案　A 【考法训练 2】 用石墨电极完成下列电解实验。 实验一 实验二 装置 现象 a、d 处试纸变蓝；b 处变红， 局部褪色；c 处无明显变化 两个石墨电极附近有气泡产生；n 处有气泡产生…… 下列对实验现象的解释或推测不合理的是(　　) A．a、d 处：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ B．b 处：2Cl－－2e－===Cl2↑ C．c 处发生了反应：Fe－2e－===Fe2＋ D．根据实验一的原理，实验二中 m 处能析出铜 解析　根据 a、d 处试纸变蓝，可判断 a、d 两点都为电解池的阴极，发生的电极 反应为 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，A 选项正确；b 处变红，局部褪色，说明 b 为电解池的阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑，氯气溶于水生成盐酸和次氯酸：Cl2＋ H2OHCl＋HClO，HCl 溶液显酸性，HClO 具有漂白性，B 选项不正确；c 处 为阳极，铁失去电子生成亚铁离子，发生的电极反应为 Fe－2e－===Fe2＋，C 选 项正确；实验一中 ac 形成电解池，db 形成电解池，所以实验二中也形成电解池， 铜珠的左端为电解池的阳极，铜失电子生成铜离子，m、n 是铜珠的右端，为电 解池的阴极，开始时产生气体，后来铜离子得到电子生成单质铜，故 D 选项正 确。 答案　B 【当堂指导】 电极判断方法 判断 依据 电极 材料 电极 反应 电子 流向 离子 移向 电极现象 负 极 活泼金属 氧化反应 流出 阴 离 子 移向 电极质量减小原 电 池 正 极 不活泼金属 或非金属 还原反应 流入 阳 离 子 移向 电 极 增 重 或 质 量不变 阳 极 与电源正极 相连 氧化反应 流出 阴 离 子 移向 电极溶解或 pH 减小 电 解 池 阴 极 与电源负极 相连 还原反应 流入 阳 离 子 移向 电极增重或 pH 增大 　电解原理的应用(难度系数☆☆) 【典例演示】 (2017·河南南阳、周口、驻马店等六市一模)将烧碱吸收 H2S 后的 溶液加入到如图所示的电解池的阳极区进行电解，以实现 H2S 转化为 S 的目的。 下列判断错误的是(　　) A．电解过程中阳极区发生如下反应：S2－－2e－===S，(n－1)S＋S2－===S2－n B．电解时阴极的电极反应式：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ C．电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质，其离子方程式可写成 S2－n ＋ 2H＋===nS↓＋H2↑ D．该装置的离子交换膜为阳离子交换膜 解析　电解过程中阳极区发生氧化反应，得到硫单质，然后是 S 和 S2－之间的反 应，即 S2－－2e－===S，(n－1)S＋S2－===S2－n ，故 A 正确；电解过程中阴极上氢 离子放电生成氢气：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，故 B 正确；电解后阳极区离 子为 S2－n ，酸性条件下，S 2－n 失电子发生氧化反应生成 S 单质，同时生成 H2S， 反应方程式为 S2－n ＋2H＋===(n－1)S↓＋H2S↑，故 C 错误；电解时阳极区 c(S2 －)减小，阴极区 c(OH－)增大，故该装置的离子交换膜为阳离子交换膜，故 D 正 确。 答案　C 【考法训练 3】 (2017·日照联合检测)纳米级 Cu 2O 由于具有优良的催化性能而 受到关注。采用离子交换膜控制电解液中 OH－的浓度制备纳米级 Cu2O 的装置如 图所示，发生的反应为 2Cu＋H2O ===== 通电 Cu2O＋H2↑ 下列说法正确的是(　　) A．钛电极发生氧化反应 B．阳极附近溶液的 pH 逐渐增大 C．离子交换膜应采用阳离子交换膜 D．阳极反应为 2Cu＋2OH－－2e－===Cu2O＋H2O 解析　钛电极为阴极，发生还原反应，A 项错误；铜作阳极，阳极上铜发生失电 子的氧化反应，阳极反应为 2Cu＋2OH－－2e－===Cu2O＋H2O，OH－由阴极区迁 移到阳极区参与反应，离子交换膜应为阴离子交换膜，C 项错误、D 项正确；由 阴极区迁移过来的 OH－在阳极全部参与反应，阳极附近溶液的 pH 不变，B 项错 误。 答案　D 【考法训练 4】 用一种阴、阳离子双隔膜三室电解槽，可使废水中 NH ＋4 在某一 室富集，模拟装置如图所示。下列说法正确的是(　　) A．阳极室溶液由无色逐渐变成棕黄色 B．阴极的电极反应式为 4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ C．电解一段时间后阴极室溶液的 pH 升高 D．电解一段时间后，阴极室溶液 C 中的溶质一定是(NH4)3PO4 解析　阳极上 Fe 发生氧化反应，阳极室溶液由无色变为浅绿色，A 项错误；阴 极上 H＋发生还原反应，2H＋＋2e－===H2↑，B 项错误；根据阴极上电极反应， 阴极消耗 H＋，电解一段时间后，阴极室溶液 pH 升高，C 项正确；电解一段时 间后，阴极室溶液 pH 升高，NH ＋4 与 OH－反应生成 NH3·H2O，因此阴极室溶液 中溶质除(NH4)3PO4 外，还可能有 NH3·H2O，D 项错误。 答案　C 【当堂指导】 “电解装置”解题流程 高频考点三　金属的腐蚀与防护 [考点精要] 1．金属电化学保护的两种方法 2．金属腐蚀快慢程度的判断方法 [考法指导] 　结合生产、生活考查金属的腐蚀与防护(难度系数☆☆) 【考法训练 1】 (2017·滕州模拟)用下列装置能达到预期目的的是(　　) A．甲图装置可用于电解精炼铝 B．乙图装置可得到持续、稳定的电流 C．丙图装置可达到保护钢闸门的目的 D．丁图装置可达到保护钢闸门的目的 解析　电解精炼铝时，粗铝作阳极，纯铝作阴极，但电解质溶液不能是 AlCl3 溶 液，否则阴极上会析出 H2，可以用熔融的 Al2O3 作电解质，A 项错误；装置可以 产生电流，但不能提供持续、稳定的电流，B 项错误；丙中形成原电池，钢闸门 是负极，易被腐蚀，不能达到保护钢闸门的目的，C 项错误；丁中形成电解池， 钢闸门是阴极，不易被腐蚀，可达到保护钢闸门的目的，D 项正确。 答案　D 【考法训练 2】 某同学利用下图所示装置探究金属的腐蚀与防护条件。(已知 Fe2 ＋遇 K3[Fe(CN)6]溶液呈蓝色)。 下列说法不合理的是(　　) A．①区 Cu 电极上产生气泡，Fe 电极附近滴加 K3[Fe(CN)6]溶液后出现蓝色，Fe 被腐蚀 B．②区 Cu 电极附近滴加酚酞后变成红色，Fe 电极附近滳加 K3[Fe(CN)6]溶液出 现蓝色，Fe 被腐蚀 C ． ③ 区 Zn 电 极 的 电 极 反 应 式 为 Zn － 2e － ===Zn2 ＋ ， Fe 电 极 附 近 滴 加 K3[Fe(CN)6]溶液未出现蓝色，Fe 被保护 D．④区 Zn 电极的电极反应式为 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，Fe 电极附近滴加 K3[Fe(CN)6]溶液出现蓝色，Fe 被腐蚀 解析　①区发生吸氧腐蚀，Cu 为正极，电极反应式为 O2＋2H2O＋4e－===4OH －，Cu 电极上不产生气泡，A 项错误；②区 Cu 为阴极，电极反应式为 2H2O＋2e －===H2↑＋2OH－，Cu 电极附近溶液碱性增强，滴加酚酞后变成红色，Fe 为阳 极，被腐蚀，电极反应式为 Fe－2e－===Fe2＋，Fe 电极附近滴加 K3[Fe(CN)6]溶液 出现蓝色，B 项正确；③区 Zn 为负极，电极反应式为 Zn－2e－===Zn2＋，Fe 为 正极，得到保护，C 项正确；④区 Zn 为阴极，电极反应式为 2H2O＋2e－===H2↑ ＋2OH－，Fe 作阳极，被腐蚀，电极反应式为 Fe－2e－===Fe2＋，Fe 电极附近滴 加 K3[Fe(CN)6]溶液出现蓝色，D 项正确。 答案　A [模型示例] 镁及其化合物一般无毒(或低毒)、无污染，镁电池放电时电压高且平稳，因此成 为人们研制绿色电池所关注的重点。有一种镁二次电池的反应为 xMg＋Mo3S4  放电 充电 MgxMo3S4。下列说法错误的是(　　) A．放电时 Mg2＋向正极移动 B．放电时正极的电极反应式为 Mo3S4＋2xe－===Mo3S2x－4 C．放电时 Mo3S4 发生氧化反应 D．充电时阴极的电极反应为 xMg2＋＋2xe－===xMg [分析建模] [模型解题] 答案　C [当堂应用] 【应用 1】 (2017·黑龙江牡丹江一中模拟)正、负极都是碳材料的双碳性电池， 电池充、放电过程为 2nC＋LiA 充电 放电 CnA＋LiCn，充电时 Li＋、A－分别吸附 在两极上形成 LiCn 和 CnA(如图所示)，下列说法正确的是(　　) A．a 是电池的负极 B．放电时，A－向 b 极移动 C．放电时，负极的电极反应式是 nC－e－＋A－===CnA D．充电时，电解质中的离子总数保持不变 解析　充电时 A－吸附在 a 极形成 CnA，则 a 极为阳极，发生氧化反应，而放电 时 a 极发生还原反应，故 a 为电池的正极，A 项错误；放电时 a 为正极，b 为负 极，而放电时阴离子向负极移动，B 项正确；放电时负极上发生氧化反应：LiCn －e－===nC＋Li＋，C 项错误；充电时 Li＋、A－分别吸附在两极上形成 LiCn 和 CnA， 故电解质中的离子总数逐渐减小，D 项错误。 答案　B 【应用 2】 镍氢电池(NiMH)目前已经成为混合动力汽车的一种主要电池类型。 NiMH 中的 M 表示储氢金属或合金。该电池在充电过程中的总反应方程式是： Ni(OH)2＋M===NiOOH＋MH 已知：6NiOOH＋NH3＋H2O＋OH－===6Ni(OH)2＋NO－2 下列说法正确的是(　　) A．NiMH 电池放电过程中，正极的电极反应式为：NiOOH＋H2O＋e－===Ni(OH)2 ＋OH－ B．充电过程中 OH－离子从阳极向阴极迁移 C．充电过程中阴极的电极反应式：H2O＋M＋e －===MH＋OH－，H2O 中的 H 被 M 还原 D．NiMH 电池中可以用 KOH 溶液、氨水等作为电解质溶液 解析　NiMH 电池在充电过程中的总反应方程式是 Ni(OH) 2＋M===NiOOH＋ MH，说明该电池放电时负极为 MH 放电，电极反应式为 MH－e－＋OH－===M＋ H2O；正极活性物质为 NiOOH，放电时的电极反应式为 NiOOH＋H 2O＋e － ===Ni(OH)2＋OH－，A 项正确；充电过程中，电子从阴极(放电时为负极)进入， 溶液中的阴离子则从阴极向阳极移动，B 项错误；MH 极为负极，充电过程中该 电极为阴极，对应的电极反应式为 M＋H2O＋e－===MH＋OH－，H2O 中的 H 是 由于电解而被还原，不是 M 还原所得，C 项错误；若用氨水作为电解质溶液， 则 NH3 与 NiOOH 会反应，D 项错误。 答案　A 一、选择题 1．(2017·商丘统考)在日常生活中，我们经常看到铁制品生锈、铝制品表面出现 白斑等众多金属腐蚀现象。现通过如图所示装置进行实验探究。下列说法正确的 是(　　) A．用图Ⅰ所示装置进行实验，为了更快更清晰地观察到液柱上升，可用酒精灯 加热具支试管 B．图Ⅱ是图Ⅰ所示装置的原理示意图，图Ⅱ所示装置的正极材料是铁 C．铝制品表面出现白斑的原理可以通过图Ⅲ所示装置进行探究，Cl－由活性炭 向铝箔表面迁移，并发生电极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑ D．图Ⅲ所示装置的总反应为 4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3，生成的 Al(OH)3 进 一步脱水形成白斑 解析　A 项，加热使具支试管中气体体积增大，部分气体逸出，冷却后，气体体 积缩小，导管中形成液柱，并不能证明金属发生吸氧腐蚀，错误；B 项，负极材 料应为铁，错误；C 项，铝箔为负极，活性炭为正极，正极反应为 O2＋4e－＋ 2H2O===4OH－，负极反应为 Al－3e－＋3OH－===Al(OH)3，错误；D 项，将正极 反 应 式 和 负 极 反 应 式 相 加 可 得 图 Ⅲ 所 示 装 置 的 总 反 应 为 4Al ＋ 3O2 ＋ 6H2O===4Al(OH)3，生成的 Al(OH)3 进一步脱水形成白斑，正确。 答案　D 2．图 1 是铜锌原电池示意图。图 2 中，x 轴表示实验时流入正极的电子的物质 的量，y 轴表示(　　) A．铜棒的质量 B．c(Zn2＋) C．c(H＋) D．c(SO2－4 ) 解析　该装置构成原电池，Zn 是负极，Cu 是正极。A 项，在正极 Cu 上溶液中 的 H＋获得电子变为氢气，Cu 棒的质量不变，错误；B 项，由于 Zn 是负极，不 断发生反应 Zn－2e－===Zn2＋，所以溶液中 c(Zn2＋)增大，错误；C 项，由于反应 不断消耗 H＋，所以溶液中的 c(H＋)逐渐降低，正确；D 项，SO 2－4 不参加反应， 其浓度不变，错误。 答案　C 3．下列有关原电池、电解池和电化学腐蚀的说法正确的是(　　) A．图 a 是原电池，可以实现化学能转化为电能 B．图 b 电解一段时间后，加入适量 CuO 固体，可以使硫酸铜溶液恢复到原溶液 C．图 c 装置可以防止铁钉生锈 D．图 d 在轮船铁质外壳上镶嵌锡块，可减缓船体的腐蚀速率 解析　图 a 为原电池时，左侧烧杯中应盛装 AgNO3 溶液，右侧烧杯中应盛装 CuSO4 溶液，A 项错误；电解硫酸铜溶液，阳极得到氧气，阴极析出单质 Cu， 故电解一段时间后，加入适量 CuO 可以使硫酸铜溶液恢复到原浓度，B 项正确； 图 c 中铁钉做阳极，会加快其腐蚀速率，欲防止铁钉生锈，应将石墨与铁钉互换 位置，C 项错误；锡的活泼性比铁弱，镶嵌锡块会加快船体的腐蚀速率，D 项错 误。 答案　B 4．(2017·山东青岛模拟)下列各装置中，在铜电极上不能产生气泡的是(　　) 解析　A 中装置是原电池，Zn 作负极，Cu 作正极，所以 H2 在 Cu 电极上产生； B 中装置是电解池，Cu 是阳极，发生反应 Cu－2e－===Cu2＋，Ag 是阴极，发生 反应 2H＋＋2e－===H2↑，所以 Cu 电极上没有气泡产生；C 中装置是原电池，Fe 是负极，Cu 是正极，H2 在 Cu 电极上产生；D 中装置是电解池，Ag 是阳极，Cu 是阴极，H＋在 Cu 电极上放电产生 H2，所以 Cu 电极上有气泡产生。 答案　B 5．下图为 4 种燃料电池的工作原理示意图，其中正极反应产物为水的是(　　) 解析　A 项中正极反应式为 O2＋4H＋＋4e－===2H2O，A 项符合题意；B 项中正 极反应式为 O2＋2H2O＋4e－===4OH－，B 项不符合题意；C 项中正极反应式为 O2 ＋4e－===2O2－，C 项不符合题意；D 项中正极反应式为 O2＋2CO2＋4e－===2CO 2－3 ，D 项不符合题意。 答案　A 6．法国格勒诺布尔(Grenoble)约瑟夫·傅立叶大学的研究小组发明了第一块可植 入人体为人造器官提供电能的葡萄糖生物燃料电池，其基本原理是葡萄糖和氧气 在人体中酶的作用下发生反应：C6H12O6＋6O2 ===== 酶 6CO2＋6H2O(酸性环境)。 下列有关该电池的说法不正确的是(　　) A．该生物燃料电池不可以在高温下工作 B．电池的负极反应为 C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2↑＋24H＋ C．消耗 1 mol 氧气时转移 4 mol e－，H＋向负极移动 D．今后的研究方向是设法提高葡萄糖生物燃料电池的效率，从而使其在将来可 以为任何可植入医疗设备提供电能 解析　酶在高温下会变性，失去催化活性，所以该生物燃料电池不可以在高温下 工作，A 项正确；电池中 C6H12O6 在负极发生氧化反应，负极反应为 C6H12O6＋ 6H2O－24e－===6CO2↑＋24H＋，B 项正确；原电池反应中，阳离子向正极移动， C 项错误；提高葡萄糖生物燃料电池的效 率肯定是今后的研究方向，D 项正确。 答案　C 7．工业上，在强碱性条件下用电解法除去废水中的 CN－，装置如图所示，依次 发生的反应有： ①CN－－2e－＋2OH－===CNO－＋H2O ②2Cl－－2e－===Cl2↑ ③3Cl2＋2CNO－＋8OH－===N2＋6Cl－＋2CO2－3 ＋4H2O 下列说法正确的是(　　) A．a 为电源负极 B．通电过程中溶液 pH 不断增大 C．除去 1 mol CN－，外电路中至少需要转移 5 mol 电子 D．为了使电解池连续工作，需要不断补充 NaCl 解析　电解时铁电极作阴极，则 b 为电源负极，a 为电源正极，A 项错误；阴极 反应式为：2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，根据反应①、②、③及阴极反应式可 知，通电过程中消耗 OH－的量大于生成 OH－的量，故溶液 pH 不断减小，B 项 错误；反应①转移 2e－，反应③转移 6e－，故除去 1 mol CN－，外电路中至少需 要转移 2 mol＋1 2 ×6 mol＝5 mol，C 项正确；通电过程中 OH－不断被消耗，且有 部分 Cl2 逸出，为了使电解池连续工作，需要不断补充 NaOH 和 NaCl，D 项错 误。 答案　C 8．某铅蓄电池的电极材料分别为 Pb 和 PbO2，电解质溶液为 30%的 H2SO4 溶液， 题图是该铅蓄电池示意图，一段时间后两电极的质量均增加且 a 极增加的质量较 多。下列说法正确的是(　　) A．该铅蓄电池正在充电 B．工作一段时间后，溶液的 pH 不断减小 C．a 为铅蓄电池的正极 D．b 电极发生的反应为 PbO2＋4H＋＋SO2－4 ＋2e－===PbSO4＋2H2O 解析　铅蓄电池的电极材料分别为 Pb 和 PbO2，放电时负极反应式为：Pb－2e－＋ SO2－4 ===PbSO4，负极质量增加；正极反应式为：PbO2＋2e －＋4H ＋＋SO2－4 ===PbSO4＋2H2O，正极质量也增加，但经过相同时间后负极增加的质量较多， 故 a 极为负极，b 极为正极，电池总反应为：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。 由此可知该铅蓄电池正在放电，A 项错误；由电池总反应：Pb＋PbO 2 ＋ 2H2SO4===2PbSO4＋2H2O 可知，H＋浓度逐渐减小，故溶液 pH 增大，B 项错误； 由以上分析可知，a 极为负极，C 项错误；b 极为正极，正极反应式为：PbO2＋2e －＋4H＋＋SO2－4 ===PbSO4＋2H2O，D 项正确。 答案　D 9．如图甲是利用一种微生物将化学能直接转化为电能的装置，图乙是利用微生 物电池在铁上镀铜的装置，下列说法中正确的是(　　) A．质子透过离子交换膜由右向左移动 B．铜电极应与 X 相连接 C．M 极的电极反应式：(C6H10O5)n＋7nH2O－24ne－===6nCO2↑＋24nH＋ D．当 N 电极消耗 0.25 mol 气体时，则铁电极增重 16 g 解析　由题图分析，N 电极消耗 O2，故 N 电极是正极，M 电极为负极，原电池 工作时，阳离子向正极移动，即 H＋从左向右移动，A 项错误；电镀时，镀层金 属铜发生氧化反应生成 Cu2＋，铜电极应与电源的正极相连，即铜电极与 Y 相连 接，B 项错误；淀粉在负极上失去电子转化为二氧化碳与氢离子，C 项正确；当 N 电极消耗 0.25 mol O2 时，电路中有 1 mol 电子发生转移，故铁电极上应析出 0.5 mol 铜，质量为 32 g，D 项错误。 答案　C 10．(名师改编)已知反应：2CrO2－4 ＋2H＋Cr2O2－7 ＋H2O。某科研小组用如图 所示的电解装置，从 Na2CrO4 溶液中制取 Na2Cr2O7。下列有关叙述正确的是(　　) A．CrO 2－4 生成 Cr2O 2－7 的反应为非氧化还原反应，不能通过电解方法获得 B．a 为电源正极 C．d 口流出的 NaOH 溶液浓度与 c 口浓度相同 D．Na＋从右侧通过阳离子交换膜进入左侧 解析　电解装置右侧发生 Na2CrO4 转化为 Na2Cr2O7 的反应，尽管 Cr 的化合价无 变化，但该反应得以实现的条件是通过电解调节溶液的 pH，促进平衡移动，A 项错误；右侧溶液中的 H＋来源于 H2O 的氧化反应，电极反应式为 2H2O－4e－ ===O2↑＋4H＋，故该电极为阳极，阳极连接电源正极，即 b 为电源正极，a 为 负极，B 项错误；左侧发生还原反应，电极反应式为 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH －，故 d 口流出的 NaOH 溶液浓度增大，C 项错误；电解时，阳离子从阳极区经 阳离子交换膜流向阴极区，D 项正确。 答案　D 11．如图所示，A 池用石墨电极电解 pH＝13 氢氧化钠溶液 100 mL，B 池 c 电极 为纯铜，d 电极为粗铜(含有杂质 Fe、Ag)，溶液是足量 CuSO4 溶液，通电一段时 间后停止，A 池 a 极产生的气体在标准状况下为 2.24 L，则下列说法正确的是 (　　) A．d 电极质量一定减少 6.4 g B．c 电极质量一定增加 6.4 g C．A 池 pH 不变 D．A 池溶液质量减少 3.6 g 解析　由现象： 由原理得 a：4H＋＋4e－===2H2↑ b：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ c：2Cu2＋＋4e－===2Cu 由数据：n(H2)＝0.1 mol ― ― →据守恒 H2～Cu c 电极析出铜 6.4 g。 答案　B 二、填空题 12．如图，某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业的原理和粗铜的精炼原理， 其中乙装置中的 X 为阳离子交换膜。请按要求回答相关问题： (1)甲烷燃料电池的负极反应为_______________________________________ _________________________________________________________________。 (2)石墨(C)极的电极反应为__________________________________________ _________________________________________________________________。 (3)若在标准状况下，有 2.24 L 氧气参加反应，则乙装置中铁电极上生成的气体 的体积为________ L；丙装置中阴极析出铜的质量为________ g。 (4)某同学利用甲烷燃料电池设计电解法制取漂白液或 Fe(OH)2 的实验装置(如 图 ) 。 若 用 于 制 漂 白 液 ， a 为 电 池 的 ________ 极 ， 电 解 质 溶 液 最 好 用 ________________________。若用于制 Fe(OH)2，使用硫酸钠溶液作电解质溶液， 阳极选用________作电极。 答案　(1)CH4－8e－＋10OH－===CO2－3 ＋7H2O (2)2Cl－－2e－===Cl2↑ (3)4.48　12.8 (4)负　饱和氯化钠溶液(或饱和食盐水)　铁 13．(2015·海淀期末)电化学原理在防止金属腐蚀、能量转换、物质合成等方面 应用广泛。 (1)图 1 中，为了减缓海水对钢闸门 A 的腐蚀，材料 B 可以选择________(填字母 序号)。 a．碳棒　　　b．锌板　　　c．铜板 用 电 化 学 原 理 解 释 材 料 B 需 定 期 拆 换 的 原 因 ： _________________________________________________________________ __________________________________________________________________。 (2)图 2 中，钢闸门 C 作________极。若用氯化钠溶液模拟海水进行实验，D 为 石墨块，则 D 上的电极反应式为_______________________________________ _________________________________________________________________， 检测该电极反应产物的方法是_______________________________________ ________________________________________________________________。 (3)镁燃料电池在可移动电子设备电源和备用电源等方面应用前景广阔。图 3 为 “镁—次氯酸盐”燃料电池原理示意图，电极为镁合金和铂合金。 ①E 为该燃料电池的________极(填“正”或“负”)。F 电极上的电极反应式为 __________________________________________________________________。 ②镁燃料电池负极容易发生自腐蚀产生氢气，使负极利用率降低，用化学用语解 释其原因：_________________________________________________________ ___________________________________________________________________。 (4)乙醛酸( )是有机合成的重要中间体。工业上用“双极室成对 电解法”生产乙醛酸，原理如图 4 所示，该装置中阴、阳两极为惰性电极，两极 室均可产生乙醛酸，其中乙二醛与 M 电极的产物反应生成乙醛酸。 ①N 电极上的电极反应式为___________________________________________。 ②若有 2 mol H＋通过质子交换膜，并完全参与了反应，则该装置中生成的乙醛 酸为________ mol。 解析　根据电化学原理，材料 B 对应的金属的活泼性应强于被保护的金属，所 以材料 B 可以为锌板。(2)图 2 为外加电流的阴极保护法，被保护的金属应与电 源负极相连，作阴极，则 D 作阳极，Cl－在阳极发生失电子反应生成 Cl2。可以 用湿润的淀粉碘化钾试纸或淀粉碘化钾溶液来检验 Cl2。(3)①镁具有较强的还原 性，且由图示可知 Mg 转化为 Mg(OH)2，发生失电子的氧化反应，故 E 为负极。 次氯酸根离子具有强氧化性，且由图示可知在 F 电极(正极)ClO－转化为 Cl－，发 生得电子的还原反应。②镁可与水缓慢反应生成氢气(与热水反应较快)，即发生 自腐蚀现象。(4)①由 H＋的迁移方向可知 N 为阴极，发生得电子的还原反应，结 合题意“两极室均可产生乙醛酸”，可知 N 电极为乙二酸发生得电子的还原反应 生成乙醛酸。②1 mol 乙二酸在阴极得到 2 mol 电子，与 2 mol H＋反应生成 1 mol 乙醛酸和 1 mol H2O，同时在阳极产生的 1 mol Cl2 能将 1 mol 乙二醛氧化成 1 mol 乙醛酸，两极共产生 2 mol 乙醛酸。 答案　(1)b　锌等作原电池的负极，(失电子，Zn－2e－===Zn2＋)不断遭受腐蚀， 需定期拆换 (2)阴　2Cl－－2e－===Cl2↑　将湿润的淀粉碘化钾试纸放在阳极附近，试纸变蓝， 证明生成氯气(或取阳极附近溶液滴加淀粉 KI 溶液，变蓝) (3)①负　ClO－＋2e－＋H2O===Cl－＋2OH－ ②Mg＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑ (4)①HOOC—COOH＋2e－＋2H＋===HOOC—CHO＋H2O ②2 14．金属及其化合物在国民经济发展中起着重要作用。 (1)工业上以黄铜矿为原料，采用火法熔炼工艺生产铜。该工艺的中间过程会发 生反应：2Cu2O＋Cu2S===6Cu＋SO2，该反应的氧化剂是________，当生成 19.2 g Cu 时，反应中转移的电子为________ mol。铜在潮湿的空气中能发生吸氧腐蚀 而生锈，铜锈的主要成分为 Cu2(OH)2CO3(碱式碳酸铜)。该过程中负极的电极反 应式为_______________________________________________________________。 (2)钠硫电池以熔融金属钠、熔融硫和多硫化钠(Na2Sx)分别作为两个电极的反应 物，固体 Al2O3 陶瓷(可传导 Na＋)为电解质，其原理如图所示： ①根据下表数据，请你判断该电池工作的适宜温度应控制在________。 物质 Na S Al2O3 熔点/℃ 97.8 115 2 050 沸点/℃ 892 444.6 2 980 a.100 ℃以下 b．100 ℃～300 ℃ c．300 ℃～350 ℃ d．350 ℃～2 050 ℃ ②放电时，电极 A 为________极，S 发生________反应。 ③放电时，内电路中 Na＋的移动方向为________(填写“从 A 到 B”或“从 B 到 A”)。 ④充电时，总反应为 Na2Sx===2Na＋S x(3＜x＜5)，Na 所在电极与直流电源 ________极相连，阳极的电极反应式为______________________________。 解析　(1)题给反应中，铜元素的化合价降低，硫元素的化合价升高，氧化剂为 Cu2O、Cu2S，还原剂为 Cu2S，根据硫元素化合价变化，可知该反应转移的电子 数为 6e－。当生成 0.3 mol Cu 时转移电子为 0.3 mol。铜发生吸氧腐蚀，正极反 应为：O2＋4e－＋2H2O===4OH－，负极反应为：Cu－4e－→Cu2(OH)2CO3，根据 电荷守恒补 4OH－，根据碳原子守恒补 CO2，根据原子守恒生成 H2O。(2)①温度 要求能熔化 Na、S 而不能使其为蒸气，因此温度高于 115 ℃，而低于 444.6 ℃。 ②熔融钠作负极，熔融硫作正极，正极电极反应式为 xS＋2e－===S2－x ，Na＋在负 极生成，移向正极，即如图所示，由 A 到 B。④放电时，钠作负极，发生氧化 反应，则充电时发生还原反应，为阴极，接电源的负极，阳极发生放电时正极的 逆反应，即：S2－x －2e－===xS。 答案　(1)Cu2O 和 Cu2S　0.3 2Cu＋4OH－＋CO2－4e－===Cu2(OH)2CO3＋H2O (2)①c　②负　还原　③从 A 到 B　④负　S2－x －2e－===xS 加练 4　新型电源及电解在工农业生产中的应用 1．被称为“软电池”的纸质电池，采用一个薄层纸片(在其一边镀锌，另一边镀 二氧化锰)作为传导体。电池总反应为 Zn＋2MnO2＋H2O===ZnO＋2MnO(OH)。 下列说法正确的是(　　) A．该电池的负极为锌，发生还原反应 B．该电池反应中二氧化锰起催化剂作用 C．当 0.1 mol Zn 完全溶解时，流经电解液的电子数目约为 1.204×1023 D．电池的正极反应式为 MnO2＋e－＋H2O=== MnO(OH)＋OH－ 解析　由电池的总反应 Zn＋2MnO2＋H2O===2MnO(OH)＋ZnO，可知 Zn 作负极， 失电子发生氧化反应，A 项错误；该电池中正极 MnO2 得电子被还原，生成 MnOOH，则二氧化锰不是催化剂，B 项错误；电子只能在导线中移动，不能流 经电解液，C 项错误；正极 MnO2 得电子被还原，生成 MnO(OH)，电池的正极 反应式为 MnO2＋H2O＋e－===MnO(OH)＋OH－，D 项正确。 答案　D 2．(2017·厦门质检)锂­空气电池是高能量密度的新型电池，结构如图所示。下列 说法正确的是(　　) A．固体电解质只有 Li＋可通过 B．电池反应为 4Li＋O2 放电 充电 2Li2O C．充电时，水性电解液的 pH 将升高 D．放电时，若外电路有 0.1 mol e－通过时，理论上将消耗 1.12 L O2(标准状况) 解析　A 项，固体电解质只有 Li＋可通过，形成闭合回路，正确；B 项，电池反 应：4Li＋O2＋2H2O 放电 充电 4LiOH，错误；C 项，充电时，水性电解液中的电 极反应式为 4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，消耗 OH－，pH 降低，错误；D 项， 通过 0.1 mol 电子时，消耗的 O2 在标准状况下体积为0.1 mol 4 ×22.4 L·mol －1＝ 0.56 L，错误。 答案　A 3．(2017·兰州模拟)关于如图微生物燃料电池结构示意图的说法：①微生物促进 了电子的转移　②微生物所在电极区放电时发生还原反应　③放电过程中，H＋ 从正极区移向负极区　④正极反应式为：MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O 正 确的是(　　) A．④ B．①③ C．①④ D．②③ 解析　①微生物的作用是分解氧化燃料，不能促进电子的转移，错误；②微生物 在右侧，右侧电极为电源的负极，所以微生物所在电极区放电时发生氧化反应， 错误；③根据电流的方向，放电过程中，H＋从负极区移向正极区，错误；④电 池左侧为电池的正极区，MnO2 在 H＋条件下发生得电子反应，所以正极反应式 为：MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O，A 项正确。 答案　A 4．(2017·石家庄模拟)快速充电电池的电解液为 LiAlCl4－SOCl2，电池的总反应 为 4LiCl＋S＋SO2 充电 放电 4Li＋SOCl2。下列说法正确的是(　　) A．该电池的电解质可为 LiCl 水溶液 B．该电池放电时，负极发生还原反应 C．充电时阳极反应式为 4Cl－＋S＋SO2－4e－===2SOCl2 D．放电时电子从负极经外电路流向正极，再从正极经电解质溶液流向负极 解析　A 项，该电池的电解质溶液不能是 LiCl 的水溶液，因为 Li 能和水发生反 应，错误；B 项，电池放电时，负极发生氧化反应，错误；D 项，放电时，电子 从负极经外电路流向正极，电解质溶液中移动的是阴、阳离子而不是电子，错误。 答案　C 5．(2017·云南高三质检)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＋ 解析　电解液为硫酸溶液，阴极上 H＋放电，故阴极产物为氢气，A 项错误； Al―→Al2O3，发生氧化反应，故电源正极连接的是金属铝，即电极 A 为金属铝， B 项错误；电极 A 上 Al 发生氧化反应，C 项错误、D 项正确。 答案　D 6．电解 NO 制备 NH4NO3 的工作原理如图所示，X、Y 均为 Pt 电极，为使电解 产物全部转化为 NH4NO3，需补充物质 A。下列说法正确的是(　　) A．物质 A 为 NH3 B．X 电极为电解池的阳极 C．Y 电极上发生了还原反应 D．Y 电极反应式为 NO－3e－＋4OH－===NO－3 ＋2H2O 解析　结合题中电解 NO 制备 NH4NO3 的装置图可知，阳极反应为：NO－3e－＋ 2H2O===NO－3 ＋4H＋，阴极反应为：NO＋5e－＋6H＋===NH＋4 ＋H2O，由两极反 应可知，要使得失电子守恒，则阳极产生的 n(NO－3 )大于阴极产生的 n(NH＋4 )，总 反应方程式为：8NO＋7H2O ===== 电解 3NH4NO3＋2HNO3，因此若要使电解产物全 部转化为 NH4NO3，则需补充 NH3，A 项正确；由于 X 电极上生成 NH＋4 ，故 X 电极为阴极，Y 电极为阳极，Y 电极发生氧化反应，Y 电极的反应式为：NO－3e －＋2H2O===NO－3 ＋4H＋，B、C、D 项错误。 答案　A 7．(2017·山西省高三下学期高考前质量检测)采用电化学法还原 CO 2 是一种使 CO2 资源化的方法，下图是利用此法制备 ZnC2O4 的示意图(电解液不参与反应)。 下列说法正确的是(　　) A．Zn 与电源的负极相连 B．ZnC2O4 在交换膜右侧生成 C．电解的总反应：2CO2＋Zn ===== 电解 ZnC2O4 D．通入 11.2 L CO2 时，转移 0.5 mol 电子 解析　锌化合价升高被氧化，连接电源正极，故 A 错误；阳离子交换膜只允许 阳离子通过，所以 ZnC2O4 在交换膜左侧生成，故 B 错误；电解的总反应：2CO2 ＋Zn ===== 电解 ZnC2O4，故 C 正确；11.2 L CO2 的物质的量不一定是 0.5 mol，转移 电子不一定是 0.5 mol，故 D 错误。 答案　C 8．一种三室微生物燃料电池污水净化系统原理如图所示，图中有机废水中有机 物用 C6H10O5 表示。下列有关说法正确的是(　　) A．b 电极为该电池的负极 B．b 电极附近溶液的 pH 减小 C．a 电极反应式：C6H10O5－24e－＋7H2O===6CO2↑＋24H＋ D．中间室：Na＋移向左室，Cl－移向右室 解析　b 电极上有 N2 生成，N2 为 NO －3 的还原产物，故 b 电极反应式为 2NO－3 ＋ 12H＋＋10e－===N2↑＋6H2O，b 电极发生还原反应，是电池的正极，A 项错误； b 电极发生的反应消耗 H＋，故该电极附近溶液的 pH 增大，B 项错误；a 电极为 负极，C6H10O5 失电子生成 CO2，C 项正确；因左侧为 Cl－交换膜，故 Cl－只能 在左室与中间室之间交换，右侧为 Na＋交换膜，故 Na＋只能在右室与中间室之 间交换，D 项错误。 答案　C