2023-2024版新高考版化学总复习 十化学反应与电能十年高考题分类

专题十化学反应与电能

考点一原电池原理及其应用

1.(2022广东,16,4分)科学家基于CL易溶于CCL的性质，发展了一种无需离子交换

膜的新型氯流电池,可作储能设备(如图)。充电时电极a的反应为:

NaTi2(PO4)3+2Na÷+2e--=Na3Ti2(PO4)3

下列说法正确的是()

泵

A.充电时电极b是阴极

B.放电时NaCI溶液的PH减小

C.放电时NaCI溶液的浓度增大

D.每生成1molCl21电极a质量理论上增加23g

答案C由充电时电极a的反应可知，电极a发生还原反应,为阴极，电极b为阳极,A

项错误；充电时电极b的反应为2Q-2e--Cl2,放电时的总反应为

-

Cl2+Na3Ti2(PO4)3NaTi2(PO4)3+2NaCI,NaCI溶液的浓度增大,NaCI溶液呈中

性,故放电时NaCI溶液的PH不变,B项错误、C项正确;每生成1molCl2,转移2mol

e^,结合充电时电极a的反应,可知会有2molNa+结合到电极a上,使电极a质量理论

上增加46g,D项错误。

疑点突破在做电化学试题时,首先从题中信息确定放电时的正、负极和充电时的阴、

阳极,结合电极反应式确定反应前后电解质溶液浓度的变化情况。理论上，电极反应转移

电子的物质的量与溶液中某种特定离子定向移动转移的电荷的物质的量是相同的。

2.（2022湖南,8,3分）海水电池在海洋能源领域备受关注,一种锂一海水电池构造示意

图如下。下列说法错误的是（）

隔膜玻璃陶鎏

A.海水起电解质溶液作用

B.N极仅发生的电极反应：2H2O+2e--2OH-+H2t

C.玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能

D.该锂一海水电池属于一次电池

答案B锂为活泼金属,作负极;N极为正极,可能发生电极反应θ2+2H2θ+4e--

40H-,故B错误。

3.（2022全国甲，10,6分）一种水性电解液Zn-Mrl。2离子选择双隔膜电池如图所示

[KOH溶液中,ZN+以Zn（OH）寸存在]。电池放电时,下列叙述错误的是（）

Mn∖电极离子选择隔膜Zn电极

1/\1

;H,SO,溶液京$6溶液会KoH溶液=

IIim

A.□区的K+通过隔膜向In区迁移

B.I区的So厂通过隔膜向∏区迁移

2+

C.Mnθ2电极反应：MnO2+4H++2e-Mn+2H2O

D.电池总反应：Zn+4OH+MnO2+4H+-Zn(OH)V+Mr∣2++2H2O

答案A根据题图可知Zn为负极，电极反应为Zn-2e+4OH-——Zn(0H)∣-,MnO2

为正极，电极反应为MnO2+2e+4H+-Mn2++2H2O。A项,根据负极反应可知，IH

区中负电荷减少,为了平衡溶液中电荷,放电时In区的钾离子向∏区迁移,错误;B项,根

据正极反应可知，I区中正电荷减少,为了平衡溶液中电荷,硫酸根离子从I区迁移至∏

区，正确；D项,将正、负极电极反应相加即可得到电池总反应,正确。

知识归纳离子交换膜的作用分析

(1)平衡左右两侧电荷,得到稳定电流。离子交换膜能选择性地通过离子,起到平衡电荷、

形成闭合回路的作用。I区中正电荷减少,需要增加正电荷或减少负电荷以平衡电荷；同

理In区中负电荷减少，只能移出钾离子至II区或移入硫酸根离子至HI区，保持溶液中的

电荷平衡,使原电池得到稳定电流。

(2)阻隔某些离子或分子,防止某些副反应的发生。如I区与II区之间只能使用阴离子交

换膜,使硫酸根离子移至∏区，同时II区与H区只能使用阳离子交换膜,使钾离子进入U

区；否则氢离子和氢氧根离子在口区相遇,发生反应。

(3)制备某些特定产品。本题主要通过废硫酸和废碱液发电并制取产品硫酸钾。

4.(2022全国乙,12,6分)口-。2电池比能量高,在汽车、航天等领域具有良好应用前景。

近年来,科学家研究了一种光照充电Li-O2电池(如图所示)。光照时,光催化电极产生电

子(e-)和空穴(h+),驱动阴极反应(Li÷+e--Li)和阳极反应(Li2O2+2h÷-

2Li++O2)对电池进行充电。下列叙述错误的是()

II

U

,光

，

金

，

光

k催

充

放

属

照

电

化

电J

锂

电

、U

、

极

质

电

解

离子交换膜

A.充电时，电池的总反应Li2O2—2Li+O2

B.充电效率与光照产生的电子和空穴量有关

C.放电时,Li+从正极穿过离子交换膜向负极迁移

D.放电时\正极发生反应02+2Li++2e--Li2O2

答案C根据题给电池装置图并结合阴、阳极电极反应可知,充电时，电池的总反应为

口2。2-2Li+θ2,A项正确；由题干中光照时阴、阳极反应可知,充电效率与光照产生

的电子和空穴量有关,B项正确；放电时题给装置为原电池，阳离子（Li+）向正极迁移,C

项错误；根据题给装置图可知，放电时正极上。2得电子并与Li+结合生成U2。2,即

+

O2+2Li+2e--QO2,D项正确。

方法归纳电极反应式的书写步骤:第1步,判断电极（正、负极或者阴、阳极）上参与反

应的反应物和生成物,根据元素化合价变化标出转移电子的数目；第2步,根据溶液的酸

碱性,通过在电极反应式的两端添加H+或OH-,使电极反应式两端的电荷守恒;第3步,

根据原子守恒,在电极反应式的两端添加WO（或其他小分子物质），使电极反应式两端

的原子守恒。

5.（2022浙江1月选考,21,2分）pH计是一种采用原电池原理测量溶液PH的仪器。

如图所示，以玻璃电极（在特制玻璃薄膜球内放置已知浓度的HCI溶液,并插入Ag-AgQ

电极）和另一Ag-AgCI电极插入待测溶液中组成电池,pH与电池的电动势F存在关

系：PH=（6常数）/0.059。下列说法正确的是()

Ag-AgCl电极

(0.1moɪ∙L*'__

电极

HQ溶液)------Ag-AgCI

(3.0mol∙L-1KQ溶液)

密封胶细孔陶瓷

玻璃薄膜球

待测溶液

A.如果玻璃薄膜球内电极的电势低，则该电极反应式为AgCI(S)+e——

Ag(s)+CI(0.1mol∙L^1)

B.玻璃膜内外氢离子浓度的差异不会引起电动势的变化

C.分别测定含已知PH的标准溶液和未知溶液的电池的电动势，可得出未知溶液的PH

D.pH计工作时，电能转化为化学能

答案CA项,原电池中，电势低的一极为负极,失电子,发生氧化反应,错误;B项,玻璃

膜内外氢离子浓度差异会使PH不同，则电动势会发生改变,错误;C项,通过测定已知

pH的标准溶液的电动势,可求出公式pH=(6常数)/0.059中常数的值,再将所测未知

溶液的电动势代入关系式,即可求出未知溶液的pH,正确；D项,原电池是将化学能转化

为电能的装置,错误。

6.(2019海南单科.8,4分)(双选)微型银一锌电池可用作电子仪器的电源,其电极分别是

AgZAg2O和Zn,电解质为KOH溶液,电池总反应为Ag2O+Zn+H2O-2Ag+Zn(OH)2,T

列说法正确的是()

A.电池工作过程中,KOH溶液浓度降低

B.电池工作过程中,电解液中OH向负极迁移

C.负极发生反应Zn+2OH-2e∙-Zn(OH)2

+

D.正极发生反应Ag2O+2H+2e-^Ag+H2O

答案BCA项,依据电池总反应知,电池工作过程中消耗水,故KoH溶液浓度增大,错

误;B项,原电池工作过程中,电解液中阴离子移向负极,即OH-向负极迁移,正确;C项,锌在

负极失去电子被氧化,生成氢氧化锌,电极反应式为Zn+2OH-2e~=Zn(OH)2,正确;D项,

氧化银在正极得到电子生成银单质,但电解质溶液显碱性,故正极的电极反应式为

Ag2O+2e+H2O2Ag+20H,错误。

7.(2018课标HI,7,6分)化学与生活密切相关。下列说法错误的是()

A.泡沫灭火器可用于一般的起火,也适用于电器起火

B.疫苗一般应冷藏存放,以避免蛋白质变性

C.家庭装修时用水性漆替代传统的油性漆,有利于健康及环境

D.电热水器用镁棒防止内胆腐蚀,原理是牺牲阳极的阴极保护法

答案A本题考查化学与生活的联系。A项,泡沫灭火器利用了盐类相互促进的水解反

应,可用于一般的起火,但不适用于电器起火,电器起火常用干粉灭火器灭火。

知识拓展牺牲阳极的阴极保护法是利用原电池原理,使被保护的物质作正极而被保护

起来。

8.(2017浙江11月选考,17,2分)金属(M)-空气电池的工作原理如图所示。下列说法不氐

硬的是()

A.金属M作电池负极

B.电解质是熔融的Mo

C.正极的电极反应θ2+4e+2H2θ-4OH

D.电池反应2M+O2+2H2O_2M(OH)2

答案B由题给金属(M)-空气电池的工作原理示意图可知,金属M作电池负极,负极反

应为2M-4U^2M2+,正极反应为θ2+2H2θ+4e-4OFT,两电极反应相加可得电池反

应:2M+O2+2H2。-2M(OH)2,电解质显然不是熔融的M0(因体系中有H2O和OH),故

A、C、D正确,B错误。

9.(2016课标∏,l1,6分)Mg-AgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙

述母送的是()

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Cr由正极向负极迁移

D.负极会发生副反应Mg+2H2O^Mg(OH)2+H2T

答案BMg-AgCl电池中,Mg为负极,AgCl为正极,故正极反应式应为AgCl+e

Ag+C1',B项错误。

10.(2016浙江理综,11,6分)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+nC>2+2nH2θ^=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、AkZn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4M"+nθ2+2nH2θ+4ne-=4M(0H)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

答案CA项,采用多孔电极可以提高电极与电解质溶液的接触面积,并有利于O?扩散

至电极表面;B项,单位质量的Mg、AhZn反应,Al转移的电子数最多,故Al-空气电池的

理论比能量最高;C项,由于电池中间为阴离子交换膜,故M"不能通过,则正极的电极反应

式为Ch+4e-+2H2θ-40H;D项,在Mg-空气电池中,负极的电极反应式为Mg-2e~

Mg?+,为防止负极区沉积Mg(OH)2,可采用阳离子交换膜阻止OH-进入负极区。

评析本题设计新颖,以新型电池为背景,考查原电池的工作原理。

11.(2015课标I,11,6分)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()

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C6H,2θ6+6θ2^6CO2+6H2O

答案A根据微生物电池工作原理示意图可知:C6H∣2θ6在负极上发生氧化反应,电极反

应式为C6Hι2O6-24e+6H2θ-6CO2T+24H+Q2在正极上发生还原反应,电极反应式为

+

6O2+24e-+24H-12氏0。负极有CO2生成,A项错误;B项,微生物促进了反应中电子

的转移,正确;C项,质子通过交换膜从负极区移向正极区,正确;D项,电池总反应为

CeH12O6+6O2=6CO2+6H2O,正确。

12.（2015江苏单科,10,2分）一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的

说法正确的是（）

）脱水）

催化剂

A.反应CH4+H2O—△—3H2+CO,每消耗ImOICH4转移12mol电子

B.电极A上比参与的电极反应为:H2+2OH-2e-=2H2O

C.电池工作时,CO歹向电极B移动

D.电极B上发生的电极反应为:Ch+2Co2+4e--2C0j-

答案DA项,由元素化合价变化知,每消耗1moɪCE转移6mol电子;B项,电极A为

负极,H?参与的电极反应为H2-2e+CO^-H2O+CO2；C项,电池工作时,CO歹向电极A

移动;D项,电极B是正极,电极反应为02+4e+2C02-2C0"

13.（2015天津理综,4,6分）锌铜原电池装置如图所示,其中阳离子交换膜只允许阳离子和

水分子通过。下列有关叙述正确的是（）

Znʃ^^®_1Cu

1moɪ∙L^,交换膜1mo∣'L1

ZnS04(aq)C<1SO4(aq)

A.铜电极上发生氧化反应

B.电池工作一段时间后,甲池的C（Sot）减小

C.电池工作一段时间后,乙池溶液的总质量增加

D.阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动,保持溶液中电荷平衡

答案C题中所述锌铜原电池中,Zn为负极,电极反应式为Zn-2e~Zn?+;CU为正极,

电极反应式为CιP++2e-Cu,发生还原反应。Zr?+通过阳离子交换膜向正极移动;乙池

溶液中消耗的C/+与由甲池迁移过来的ZM+的物质的量相同,则乙池溶液质量增加。溶

液中的阴离子无法通过阳离子交换膜。故选C。

14.（2014福建理综,11,6分）某原电池装置如图所示,电池总反应为2Ag+Cl2-2AgCL

下列说法正确的是（）

A.正极反应为AgCl+e-Ag+Cl-

B.放电时,交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成

C若用NaCl溶液代替盐酸,则电池总反应随之改变

D.当电路中转移0.01mole-时,交换膜左侧溶液中约减少0.02mol离子

答案D原电池的正极反应为Cb+2e-≈-2C1-,故A项错误;放电时,白色沉淀AgCl在

左侧电极处产生,故B项错误;当电路中转移0.01mole-时,原电池左侧发生的反应为

Ag-e+Cl-^AgC1,减少了0.01mol的Cl;根据溶液呈电中性可知,左侧溶液中的H,通过

阳离子交换膜向右侧转移0.01mol,故D项正确。

15.（2014北京理综,8,6分）下列电池工作时,。2在正极放电的是（）

答案B氢燃料电池中,负极上Hz放电,正极上Ch放电,A、C、D中均不存在0?放电,

故选B。

16.（2013课标I,10,6分）银质器皿日久表面会逐渐变黑,这是生成了Ag2S的缘故。根据

电化学原理可进行如下处理:在铝质容器中加入食盐溶液,再将变黑的银器浸入该溶液中,

一段时间后发现黑色会褪去。下列说法正确的是（）

A.处理过程中银器一直保持恒重

B.银器为正极,AgzS被还原生成单质银

C.该过程中总反应为2Al+3Ag2S_6Ag+Al2S3

D.黑色褪去的原因是黑色Ag2S转化为白色AgCl

答案B根据电化学原理可知,Al为负极,电极反应为2Al-6e_2AF+,银器为正极,电

3+2

极反应为3Ag2S+6e-6Ag+3St溶液中反应为2A1+3S+6H2O-

2Al（OH）3l+3H2ST,三反应相加可知该过程的总反应为2Al+3Ag2S+6H?O-

l

2Al（OHh+6Ag+3H2St,i⅛B正确,C、D错误;银器表面黑色的Ag2S变成了Ag,质量必然

减小,A错误。

评析本题以表面变黑的银质器皿的处理为素材,考查原电池的工作原理、氧化还原反应

及盐类水解等知识,能力考查层级为综合应用,试题有一定难度。

17.（2013课标11,11,6分）"ZEBRA"蓄电池的结构如图所示,电极材料多孔NiZNiCI2和金

属钠之间由钠离子导体制作的陶瓷管相隔。下列关于该电池的叙述错误的是（）

A.电池反应中有NaCl生成

B.电池的总反应是金属钠还原三价铝离子

C.正极反应为:NiCI2+2J^Ni+2CΓ

D.钠离子通过钠离子导体在两电极间移动

答案B该原电池的负极反应为Nae-Na+,正极反应为NiQ2+2e-Ni+2C「,电

池总反应为2Na+NiCL-2NaCl+Ni°B项错误。

18.（2013江苏单科,9,2分洪十为乂8-用。？电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。该电池以

海水为电解质溶液,示意图如下。该电池工作时,下列说法正确的是（）

5

X

Λ

!E

Λ.

⅛

:*汶

&

A.Mg电极是该电池的正极

B.H2O2在石墨电极上发生氧化反应

C.石墨电极附近溶液的PH增大

D.溶液中Cr向正极移动

答案C该电池中Mg电极为负极,A项错误;石墨电极为正极,H2O2得电子发生还原反

应,电极反应式为H2O2+2e--2OH,电极附近溶液PH增大,B项错误,C项正确;溶液中

C「移向Mg电极,即Cr向负极移动,D项错误。

方法归纳原电池正、负极判断的常用方法:①若两电极均为金属材料,则较活泼金属一

般作负极;若两电极分别为金属和非金属材料•,则金属材料作负极。②在原电池工作时,被

不断消耗的电极一般为负极。③电子流出的电极为负极,阴离子移向的电极为负极,发生

氧化反应的电极为负极。④对于燃料电池,非02通入的电极一般为负极。

考点分析江苏高考以"电化学"为依托考查氧化还原反应原理的运用,主要内容有电

极反应式的书写,判断电解质溶液浓度、PH的变化,以及能源、环保等热点问题。

19.（2013安徽理综,10,6分）热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。一种热激活电池

的基本结构如图所示,其中作为电解质的无水LiCI-KCI混合物受热熔融后,电池即可瞬间

输出电能。该电池总反应为:PbSC>4+2LiCI+Ca-CaCb+Li2SO4+Pbo

---------硫酸钳电极

56ΛLiC∣-κcι

钙电极

电池壳

—

下列有关说法正确的是（）

A.正极反应式:Ca+2C「-2eCaCh

B.放电过程中,Li+向负极移动

C.每转移0.1mol电子,理论上生成20.7gPb

D.常温时,在正负极间接上电流表或检流计,指针不偏转

答案D本题以热激活电池为载体考查电化学知识。A项,根据电池总反应可知该反应

为负极反应,正极反应式为PbSO4+2e-Pb+SO厂;B项,放电过程中,Li+向正极移动;C

项,因为每转移0.1mol电子,理论上生成0.05molPb,故质量为0.05mol×207g∙moll=10.35

g；D项,常温时,由于电解质LiCLKCI无法电离,电解质中无自由移动的离子,不能形成闭合

回路,所以不导电,无电流。

评析本题不仅考查原电池原理的基础知识,同时也考查学生对题给信息的运用能力,难

度中等。

20.（2013北京理综,7,6分）下列金属防腐的措施中,使用外加电流的阴极保护法的是（）

A.水中的钢闸门连接电源的负极

B.金属护栏表面涂漆

C.汽车底盘喷涂高分子膜

D.地下钢管连接镁块

答案A外加电流的阴极保护法是指把要保护的金属连接在直流电源的负极上,使其

作为电解池的阴极被保护,A项符合题意;金属表面涂漆或喷涂高分子膜可防止金属与其

他物质接触发生反应,B、C选项不符合题意;钢管连接镁块利用的是原电池原理,镁为负

极被氧化,钢管为正极被保护,D项不符合题意。

21.（2012北京理综,12,6分）

AL

催_1_

催

太

化

化

阳

剂

剂

光T

Hb

__

质子交换膜

人工光合作用能够借助太阳能,用CO2和H2O制备化学原料。右图是通过人工光合作用

制备HCoOH的原理示意图,下列说法不F项的是（）

A.该过程是将太阳能转化为化学能的过程

B.催化剂a表面发生氧化反应,有O2产生

C催化剂a附近酸性减弱,催化剂b附近酸性增强

+

D.催化剂b表面的反应是CO2+2H+2e-HCOOH

光能

答案C电池总反应式为2CCh+2H2θ催化剂2HCOOH+O2o负极:2比0-4日^

Ch↑+4H+,正极：

+

2CO2+4H+4e-2HCOOH«A项,该过程中太阳能先转化为电能,再转化为化学能;C项,

催化剂a附近生成H+,酸性增强,催化剂b附近消耗H+,酸性减弱,故C项错误。

22.（2011福建,11,6分）研究人员研制出一种锂水电池,可作为鱼雷和潜艇的储备电源。该

电池以金属锂和钢板为电极材料,以LioH为电解质,使用时加入水即可放电。关于该电

池的下列说法不生的的是（）

A.水既是氧化剂又是溶剂

B.放电时正极上有氢气生成

C.放电时OH-向正极移动

D.总反应为:2Li+2H2。—2LiOH+H?T

答案C在原电池中电解质溶液中的阳离子移向正极,阴离子移向负极。

23.（2018天津理综,10,14分）82是一种廉价的碳资源淇综合利用具有重要意义。回答下

列问题：

（I）CO2可以被NaOH溶液捕获。若所得溶液pH=13,C02主要转化为（写离子符

号）；若所得溶液C（HCog）：c（CO歹）=2：1,溶液PH=。（室温下JhCCh的

7

KI=4×10-JK2=5×10"）

(2)CCh与CH4经催化重整,制得合成气：

催化剂

CH4(g)+CO2(g)^=^2CO(g)+2H2(g)

①已知上述反应中相关的化学键键能数据如下：

化学键C-HC-OH-H--O(CO)

键能∕kJ∙mol∣4137454361075

则该反应的AH=o分别在VL恒温密闭容器A(恒容)、B(恒压,容积可

变)中,加入CE和CO2各1mol的混合气体。两容器中反应达平衡后放出或吸收的热量

较多的是(填"A"或"B")。

②按一定体积比加入CH4和Co2,在恒压下发生反应,温度对CO和Hz产率的影响如图1

所示。此反应优选温度为900°C的原因

是。

1

1∞

8O

卓6O

禽<

40

8008509009501000

反应温度/七

图1

(3)02辅助的AI-CO2电池工作原理如图2所示。该电池电容量大,能有效利用CO2,电池

反应产物AL(C2O4)3是重要的化工原料

---------0---------

隔膜

图2

电池的负极反应式:__________________________

电池的正极反应式:6C)2+6e-6O2

6CO2+60⅛^3C20∣-+6O2

反应过程中02的作用是0

该电池的总反应式：

答案(14分)(1)COr1()

⑵①+120kJ∙mol∣B

②9(XrC时,合成气产率已经较高,再升高温度产率增幅不大,但能耗升高,经济效益降低

(3)Al-3e-AK(或2AI-6e-^2Al3+)催化剂|

2A1+6CO2^=AI2(C2O4)3

解析本题考查电离平衡常数的应用、反应热的计算、化学平衡的移动、电极反应式的

书写。

(I)NaOH溶液吸收Co2后所得溶液pH=13,CO2主要转化为COg;由H2CO3的二级电离

平衡常数知,当溶液中C(HCOg)：C(COg)=2：1时,冷=咒温答=学=5x10山,故

C(H+)=lxlO"°mol∙L/,则溶液PH=I0。

(2)①由已知键能数据知,反应的ΔH=4×413kJ∙moΓ'+2×745kJ∙moΓ'-(2×l075

kJ∙mol'+2×436kJ-

moH)=+120kJ∙moH;已知正反应是气体分子数增大的吸热反应,A(恒容)与B(恒压,容积

可变)相比,B中压强小于A,减压平衡正向移动,则B容器中反应达到平衡后吸收的热量较

多。②观察图像知,900℃时,合成气产率已经较高,再升高温度产率增幅不大,但能耗升高,

经济效益降低,故此反应优选温度为900℃。

(3)观察原电池工作原理图知,铝电极作负极,多孔碳电极作正极,故负极反应式为Al-3e∙

AF+;正极反应式为6Ch+6e-s^=605'6Cθ2+6θ5=s3C2θj-+6θ2,由此可知反应过

程中O2的作用是催化剂;电池总反应式为2A1+6CO2-Al2(C2O4)3O

易混易错恒容容器是指容积不变的容器,气体的量发生变化时压强发生改变;恒压容器

是指压强不变的容器,气体的量发生变化时容器容积发生改变。

考点二电解原理及其应用

1.(2022北京,13,3分)利用下图装置进行铁上电镀铜的实验探究。

电解质溶

装置序号实验现象

液

0.1mol∙L1

阴极表面产生无色气体，一段时间后阴极表面有红色

CuSO4+少

①

固体,气体减少。经检验,电解液中有Fe2+

一

量H2SO4

「

铜片S耍I铁制

溶液

镀

⅛∙-件

电解质溶液

0.1mol∙L1

阴极表面未观察到气体，一段时间后阴极表面有致密

②

CuSO4+过红色固体。经检验，电解液中无Fe元素

量氨水

下列分析不氐哪的是()

A.①中气体减少,推测是由于溶液中C(H+)减小,且Cu覆盖铁电极,阻碍H+与铁接触

22

B.①中检测到Fe2+,推测可能发生反应:Fe+2H÷-Fe÷+H2t,Fe+Cu÷

Fe2++Cu

C.随阴极析出铜,推测②中溶液C(CU2+)减小,CU2++4NH3=[Cu(NH3)4]2+平衡逆

向移动

D.②中CW+生成[CU(NH3)412+,使得C(CU2+)比①中溶液的小,Cu缓慢析出，镀层更致

密

答案C随着反应的进行，一段时间后溶液中的C(H+)减小，同时阴极发生电极反应

Cu2÷+2e--Cu,生成的Cu覆盖在阴极铁制镀件表面,阻碍了H+与铁的接触,故气体

减少,A正确；因为溶液中有H+和CW+,铁制镀件与其接触,铁可能与H+、CW+发生氧

化还原反应生成Fe2+,B正确；当阴极有CU析出时，阴极电极反应为Cu2++2e--Cu,

阳极电极反应为Cu-2e--CW+,又因为②中电解液中无Fe元素,根据得失电子守

恒，②中溶液C(CU2+)保持不变，C错误；②中的CW+与NH3-H2O反应生成

[Cu(NH3)47+,使得C(CU2+)比①中溶液的小,Cu缓慢析出,镀层更致密，D正确。

疑难突破本题为探究型的对比实验题，以学生熟悉的实验为载体,但是实验现象与平

时老师所教的有所不同，学生在做这种类型的试题时，一定要弄清哪些实验条件和现象

是相同的，哪些是不同的。

2.(2022广东,10,2分)以熔融盐为电解液，以含Cu、Mg和Si等的铝合金废料为阳极

进行电解,实现Al的再生。该过程中()

A.阴极发生的反应为Mg-2e-——Mg2÷

B.阴极上Al被氧化

C.在电解槽底部产生含Cu的阳极泥

D.阳极和阴极的质量变化相等

答案C电解精炼Al,阴极发生的反应为A∣3++3e-^—Al,A项错误;在阴极Al被还

原,B项错误;CU活泼性比Al弱,在电解过程中沉积在电解槽的底部,C项正确;在阳极

ALMg放电,在阴极AR得电子生成Al,质量变化不相等,D项错误。

知识归纳电解精炼:利用电解原理，由粗金属作阳极,纯金属作阴极,含有该金属离子

的溶液(或熔融盐)作电解液，阳极溶解金属，阴极析出金属;粗金属中不活泼的杂质不溶

解，成为阳极泥沉积于电解槽底部,活泼的杂质虽然在阳极溶解，但不能在阴极析出，从

而达到精炼的目的。

3.(2022海南,9,4分)一种采用H2O(g)和N2(g)为原料制备NH√g)的装置示意图如

To

下列有关说法正确的是()

工作电源

2

固体氧化物电解质

A.在b电极上，N2被还原

B.金属Ag可作为a电极的材料

C.改变工作电源电压,反应速率不变

D.电解过程中，固体氧化物电解质中CP-不断减少

答案Ab电极上N2转化为NH3,氮元素得到电子,化合价降低,N2被还原,A正确;a

电极上O'失去电子生成。2,若a电极材料为金属Ag,Ag为活性电极材料,则Ag失去

电子,被腐蚀,B不正确；改变工作电源电压,反应速率改变,C不正确;b电极电极反应式

为2N2+6H2θ+12e--4NH3+6O2-,a电极电极反应式为6CR-12e--3。2,总反

应为2N2+6H2O-4NH3+3O2,则电解过程中固体氧化物电解质中。2-保持不变,D

不正确。

4.（2022河北,12,4分）（双选）科学家研制了一种能在较低电压下获得氧气和氢气的电

化学装置,工作原理示意图如下。

泵泵

下列说法正确的是()

A.电极b为阳极

B.隔膜为阴离子交换膜

C.生成气体M与N的物质的量之比为2:1

催化剂

3

D.反应器I中反应的离子方程式为4[Fe（CN）6J-+4OH-

4

4[Fe(CN)6]-+O2↑+2H2O

答案BD电极a上[Fe(CN)6追转化为[Fe(CN)613-发生氧化反应,则a为阳极,b为

+3+2

阴极,A错误;反应器I中[Fe(CN)613-转化为[Fe(CN)6?-,铁元素的化合价降低,应有

另一种元素的化合价升高，则只能是氧元素，故反应器I中反应的离子方程式为

催化剂

34

4[Fe(CN)6]-+4OH-4[Fe(CN)6]-+O2↑+2H2O,D正确；生成的气体M是

O2,生成1molO2转移4mol电子，电极b上的电极反应式为DHPS+240+2日=

催化剂

DHPS-2H+2OH-,反应器∏中DHPS-2HDHPS+H2↑,故生成的气体N为H2,

则生成气体M与N的物质的量之比为1:2,C错误;左侧反应器中消耗OH-,右侧反应

器中生成OH-,故隔膜为阴离子交换膜,B正确。

5.(2022湖北，14,3分)含磷有机物应用广泛。电解法可实现由白磷直接制备

Li[P(CN)2],过程如图所示(Me为甲基)。下列说法正确的是()

­Γ⅞⅞l--------

2Me,SiCN+Li()H

Zo(SiMeJ2

石

墨

电

极

A.生成1molLi[P(CN)2],理论上外电路需要转移2mol电子

B.阴极上的电极反应为P4+8CN-4e-4[P(CN)2]-

C.在电解过程中CN-向钳电极移动

D.电解产生的Hz中的氢元素来自LiOH

答案D石墨电极发生反应P4→Li[P(CN)2LP元素化合价升高,发生氧化反应,故石

墨电极为阳极，对应的电极反应式为P4+8CN-4e--4[P(CN)2h则生成1mol

Li[P(CN)2],理论上外电路需要转移1mol电子,A、B错误;CN-应该向阳极移动，即移

向石墨电极,C错误；由题图知，HCN在阴极放电产生CN-和H2,而HCN中的氢元素来

自LiOH,则电解产生的H2中的氢元素来自LioH,D正确。

6.（2022山东，13,4分）（双选）设计如图装置回收金属钻。保持细菌所在环境PH稳定,

借助其降解乙酸盐生成CO2,将废旧锂离子电池的正极材料LiCoθ2（S）转化为Co2+,工

作时保持厌氧环境,并定时将乙室溶液转移至甲室。已知电极材料均为石墨材质，右侧装

置为原电池。下列说法正确的是（）

溶液溶液溶液

A.装置工作时，甲室溶液PH逐渐增大

B.装置工作一段时间后，乙室应补充盐酸

C.乙室电极反应式为LiCOo2+2H2O+e-Li÷+Co2÷+4OH-

D.若甲室Co?+减少200mg,乙室Co2+增加300mg,则此时已进行过溶液转移

答案BD甲池为电解池，工作时阳极发生反应：CH3COO+2H20-8e-―

2Cθ2t+7H+,阴极发生反应:（：。2++2日-C。，甲室中C（H+）增大,溶液PH减小,A项

2

错误；乙室正极发生反应：LiCoO2+4H÷+e-Li÷+Co÷+2H2O,负极发生反

-+

S‹H3COO+2H2O-8e-29"7小，总反应为8LiCoO2+25H+CH3COO-

8Li++8Co2++2CO2f+i4H2O,故电池工作一段时间后应补充盐酸,B项正确、C

项错误；甲室Co2+~2e-,乙室Co2+~e,根据得失电子守恒,若没有进行溶液转移，甲、乙

两室Co2+的改变量应为1：2,而实际上为2:3,说明此时已进行过溶液转移,D项正确。

方法技巧解答电池串联问题的关键是分清电池类型（电解池和原电池），明确电极反应,

根据得失电子守恒进行计算。

7.（2022浙江1月选考,9,2分）下列说法正确的是)

A.铁与碘反应易生成碘化铁

B.电解ZnSO4溶液可以得至IJZn

C.用石灰沉淀富镁海水中的Mg2÷,生成碳酸镁

D.S02通入BaCb溶液中生成BaSo3沉淀

18.B铁与碘反应生成Fei2,Fe3+可氧化1-,A错误；电解ZnSo4溶液时,ZM+可以在阴极

得到电子生成Zn,B正确;石灰沉淀海水中的Mg2+,生成Mg（OH）2,C错误;SCh不与

BaCL溶液反应，D错误。

8.（2022浙江6月选考,21,2分）通过电解废旧锂电池中的LiMn2。4可获得难溶性的

Li2CO3和Mno2,电解示意图如下（其中滤布的作用是阻挡固体颗粒,但离子可自由通过。

电解过程中溶液的体积变化忽略不计）。下列说法不年碰的是（）

滤布

A.电极A为阴极,发生还原反应

+

B.电极B的电极反应：2H2O+Mn2+-2e-MnO2+4H

C.电解一段时间后溶液中Mn2+浓度保持不变

D.电解结束,可通过调节PH除去Mn2+,再加入Na2CO3溶液以获得Li2CO3

答案C电极B上Mn2+τMnO2,为阳极，电极反应为Mn2++2H2θ-2e=

2

MnO2+4H+;电极A为阴极，电极反应为LiMn2θ4+3e-+8H+2M∏÷+Li÷+4H2O,

故A、B正确。由上述两个电极反应式可知，当电路中通过6mol电子时，电极A上生

成4molMn2+,而电极B上消耗3molMn2+,所以电解一段时间后溶液中Mn2+浓度增

大,C错误。通过调节pH,Mn2+可生成沉淀，由题中信息可知Li2CO3是难溶的，D正确。

9.（2017课标∏,l1,6分）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:Al'++3e-=^==Al

D.硫酸根离子在电解过程中向阳极移动

0+3

答案C本题考查电解原理的应用。AlTAl2。3发生氧化反应,故铝质工件为阳极,A正

确;阴极材料被保护,B正确;电解质溶液中含有大量H+,故阴极的电极反应式为2H++2u

—H2↑,C不正确;在电解池中,阴离子移向阳极,D正确。

知识拓展电解原理的应用

1.电解原理在“金属防腐"中的应用。如:外加电流的阴极保护法。

2.电解原理在"物质制备"中的应用。如:尿素［CO（NH2）2］制氢气。

3.电解原理在"环境治理"中的应用。如:用电解法消除CN'

10.（2015福建理综,11,6分）某模拟"人工树叶"电化学实验装置如下图所示,该装置能将

H2O和CO2转化为O2和燃料（C3H8O）。下列说法正确的是（)

A.该装置将化学能转化为光能和电能

B.该装置工作时,H+从b极区向a极区迁移

C.每生成1molO2,有44gCO2被还原

D.a电极的反应为:3CO2+18H+-18e-^C3H8O+5H2O

答案B由模拟"人工树叶"电化学实验装置可知,该装置将光能和电能转化为化学

能,故A错误;在电解池内部,阳离子向阴极迁移,故H+从b极区向a极区迁移,B正确;阴极

上SCO2~C3HQ~l8e∖阳极上2H2θ~C＞2~4e，根据得失电子守恒可知,当阳极生成1moɪO2

时,阴极被还原的CO2的质量为等x44g∕mol=29.3g,故C错误;a电极的反应为

+

3CO2+18H+18e-^C3H8O+5H2O,故D错误。

11.（2015四川理综,4,6分）用如图所示装置除去含CN'Cr废水中的CN时,控制溶液PH

为9~10,阳极产生的CIO-将CN-氧化为两种无污染的气体。下列说法不用硬的是（）

A.用石墨作阳极,铁作阴极

B.阳极的电极反应式Cl+2OH-2e∙^CIO+H2O

C.阴极的电极反应式:2氏0+2&-H2T+2OH

D.除去CN的反应:2CN-+5C1O-+2H+^N2↑+2CO2↑+5C1+H2O

答案DD项,控制溶液PH为9~10,溶液呈碱性,离子方程式应为2CN+5C1O+H2O—

N2T+2CO2T+

5C1+20HO

12.（2013大纲全国,9,6分）电解法处理酸性含铝废水（主要含有CnO＞）时,以铁板作阴、阳

2++3

极,处理过程中存在反应Cr2O^+6Fe+14H-2CF++6Fe3++7H2θ,最后Cr+以Cr（OH）3

形式除去。下列说法不再碰的是（）

A.阳极反应为Fe-2eFe2+

B.电解过程中溶液PH不会变化

C.过程中有Fe（OH）3沉淀生成

D.电路中每转移12mol电子,最多有1molCnθg-被还原

答案B电解过程中,阳极发生氧化反应,A项正确;从题干信息中所给离子方程式可看

出H+被消耗,pH会升高,B项错误;PH升高,C（OH）增大,Fe∙"+3OH-一Fe（OH）3I5C项正确;

还原1molCnO＞需要6molFe?+,由Fe-2e^^Fe?+得电路中转移的电子为2x6mol=1