新型电源、电解应用与金属腐蚀-2024年高考化学复习

第6题新型电源、电解应用与金属腐蚀

复习建议：3课时（题型突破2课时习题1课时）

DI悟真题•明考向

考向1多介质带膜新型电池

1.（2022.全国甲卷）一种水性电解液Zn—MnCh离子选择双隔膜电池如图所示［KOH

溶液中，Zi?+以Zn（OH存存在］。电池放电时，下列叙述错误的是（）

MnO2电极离子选择隔膜Zn电极

nm

A.n区的K+通过隔膜向ni区迁移

B.I区的SOK通过隔膜向II区迁移

-+2+

C.MnO2电极反应：MnO2+2e+4H=Mn+2H2O

+2+

D.电池总反应：Zn+4OH"+MnO2+4H=Zn（OH）F+Mn+2H2O

答案A

解析根据图示的电池结构和题目所给信息可知，in区Zn为电池的负极，电极

反应为Zn—2e-+4OH==Zn（OH）F,I区MnCh为电池的正极，电极反应为M11O2

+2+

+2e-+4H=Mn+2H2O,K+从HI区通过隔膜向H区迁移，A错误；I区的

SO厂通过隔膜向H区移动，B正确；MnCh电极的电极反应式为MnO2+2e-+4H

+=Mn2++2H2O,C正确；电池的总反应为Zn+4OH-+MnO2+4H+=Zn（OH*-

2+

+Mn+2H2O,D正确。

2.（2022.全国乙卷）Li—02电池比能量高，在汽车、航天等领域具有良好的应用前

景。近年来，科学家研究了一种光照充电Li—02电池（如图所示）。光照时，光催

化电极产生电子（1）和空穴也十），驱动阴极反应（Li++e—=Li）和阳极反应（LizCh

+2h+==2Li++O2）对电池进行充电。下列叙述错误的是（）

A.充电时，电池的总反应为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：。2+2口++21=Li2O2

答案C

解析充电时光照光催化电极产生电子和空穴，驱动阴极反应(Li++e-=Li)和阳

极反应(Li2O2+2h+=2Li++C)2),则充电时总反应为Li2()2=2Li+C)2,A正确；

充电时，光照光催化电极产生电子和空穴，阴极反应与电子有关，阳极反应与空

穴有关，故充电效率与光照产生的电子和空穴量有关，B正确；放电时，金属Li

电极为负极，光催化电极为正极，Li+从负极穿过离子交换膜向正极迁移，C错误；

放电时总反应为2Li+C)2=Li2C)2,则正极反应为O2+2Li++2e-=Li2()2,D正

确。

3.(2020.全国卷I)科学家近年发明了一种新型Zn—CO2水介质电池。电池示意图

如下，电极为金属锌和选择性催化材料。放电时，温室气体CO2被转化为储氢物

质甲酸等，为解决环境和能源问题提供了一种新途径。

双极隔膜

下列说法错误的是()

A.放电时，负极反应为Zn—2e+4OH===Zn(OH)i

B.放电时，1molCCh转化为HCOOH,转移的电子数为2moi

C.充电时，电池总反应为2Zn(OH)3-=2Zn+O2t+40fT+2H2O

D.充电时，正极溶液中OH一浓度升高

答案D

解析由题给装置图可知，放电时负极锌失去电子后结合OIF生成Zn(OH)K,负

极反应为Zn—+4OIT=Zn(OH)l,A项正确；放电时，正极上CO2得电子

生成HCOOH,CO2中C的化合价为+4,HCOOH中C的化合价为+2,1molCO2

转化为ImolHCOOH,转移2moi电子，B项正确；充电时阴极上Zn(OH)「参与

反应得到锌，阳极上H20参与反应得到氧气，电池总反应为2Zn(0H)1=2Zn

+O2t+40H+2H2O,C项正确；充电时，阳极上发生失电子的氧化反应：2H2。

+

-4e-==O2t+4H,氢氧根离子浓度降低，D项错误。

考向2电解原理在工农业生产中的多维应用

4.(2021•全国甲卷)乙醛酸是一种重要的化工中间体，可采用如下图所示的电化学

装置合成。图中的双极膜中间层中的H20解离为H+和0H,并在直流电场作用

下分别向两极迁移。下列说法正确的是()

I-------[«]-------1

ooOO

IIIIIIII石

HO—C—C—HH—C—C—H

墨

/（乙醛酸）(乙二醛)

电

ooOO极

'IIII

HO—C—C—OHHO-C-C-H2BL

（乙二酸）(乙醛酸)

饱和乙二酸溶液双极膜乙二醛+KBr溶液

A.KBr在上述电化学合成过程中只起电解质的作用

()()

IIII

B.阳极上的反应式为H()—('一('一()H+2H++2屋一＞

C)0

IIII

H。一(一C—H十七0

C.制得2mol乙醛酸，理论上外电路中迁移了1mol电子

D.双极膜中间层中的H+在外电场作用下向铅电极方向迁移

答案D

解析由题图可知，在铅电极乙二酸变成乙醛酸是去氧的过程，发生还原反应，

则铅电极是电解装置的阴极，石墨电极发生氧化反应，反应为2B「一21==Br2,

是电解装置的阳极。由上述分析可知，起到还原剂的作用，A错误；阳极上的

反应式为2Bd—2e-==Br2,B错误；制得2moi乙醛酸，实际上是左、右两侧各

制得1mol乙醛酸，共转移2niol电子，故理论上外电路中迁移的电子为2mol,

C错误；电解装置中，阳离子移向阴极（即铅电极），D正确。

5.（2021.全国乙卷）沿海电厂采用海水为冷却水，但在排水管中生物的附着和滋生

会阻碍冷却水排放并降低冷却效率。为解决这一问题，通常在管道口设置一对惰

性电极（如图所示），通入一定的电流。下列叙述错误的是（）

/阳极

'阴极

A.阳极发生将海水中的C「氧化生成C12的反应

B.管道中可以生成氧化灭杀附着生物的NaClO

C.阴极生成的我应及时通风稀释安全地排入大气

D.阳极表面形成的Mg（OH）2等积垢需要定期清理

答案D

解析海水中存在大量的C「，在阳极cr放电生成C12,A叙述正确；阴极H2O

放电生成H2和OH-,OH-与C12反应生成C1CT,因此管道中存在一定量的NaClO,

B叙述正确；因为H2为可燃性气体，所以阴极生成的H2应及时通风稀释，安全

地排入大气，C叙述正确；阴极产生OH,因此会在阴极表面形成Mg（OH）2等积

垢，需定期清理以保持良好的导电性，D叙述错误。

考情预测：预测在2023高考中，以二次电池以及含有离子交换膜的电解池为背景

的命题仍为热点题型，因为二次电池不仅实现电极材料循环使用，符合“低耗高

效”的时代需求，而且命题角度丰富，便于同时考查原电池和电解池工作原理；

含有离子交换膜的电解池设问空间大，便于考查考生的探究能力，也体现了学以

致用的命题方向。

DI析题型•固双基

微题型1新型化学电源

题型精练

［精练1］［储能电池］（2022.辽宁卷）某储能电池原理如图。下列说法正确的是

()

循环回路循环回路

泵（M:多孔炭电极）

+

A.放电时负极反应：Na3Ti2（PO4）3—2e-==NaTi2（PO4）3+2Na

B.放电时C「透过多孔活性炭电极向CC14中迁移

C.放电时每转移1mol电子，理论上CC14吸收0.5molCl2

D.充电过程中，NaCl溶液浓度增大

答案A

解析A.放电时负极失电子，发生氧化反应，电极反应：NaaTi2（PO4）3—2e-

+

=NaTi2（PO4）3+2Na,正确；B.放电时，阴离子移向负极，放电时CF透过多孔

-

活性炭电极向NaCl中迁移，错误；C.放电时每转移1mol电子，正极：Cl2+2e

=2CF,理论上CC14释放0.5molC12,错误；D.充电过程中，阳极：2c「一2-

=C12,消耗氯离子，NaCl溶液浓度减小，错误。

［精练2］［氯流电池］（2022.广东卷）科学家基于C12易溶于CC14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（）

B.放电时NaCl溶液的pH减小

C.放电时NaCl溶液的浓度增大

D.每生成1molCI2,电极a质量理论上增加23g

答案C

解析由充电时电极a的反应可知，充电时电极a发生还原反应，所以电极a是

阴极，则电极b是阳极，故A错误；放电时电极反应和充电时相反，则放电时电

-+

极a的反应为Na3Ti2(PO4)3-2e==NaTi2(PO4)3+2Na,NaCl溶液的pH不变，

故B错误；放电时负极反应为Na3Ti2(PO4)3—2e-==NaTi2(PO4)3+2Na+,正极反

应为CI2+2I=2CF,反应后Na+和C厂浓度都增大，则放电时NaCl溶液的浓

度增大，故C正确；充电时阳极反应为2CF—2e-=Cht,阴极反应为NaTi2(PO4)3

+2Na++2e-=Na3Ti2(PO4)3,由得失电子守恒可知，每生成1molCI2,电极a

质量理论上增加23g-mol-1X2mol=46g,故D错误。

[精练3][燃料电池](2022.河南名校联考)一种利用金属氟化物的HF溶液作电解

质的氢氧燃料电池装置如图所示：

负载

H0

(HF)3F--(HF)F2

(HF)2F-^(HF)2F-

装置工作时，下列说法错误的是()

A.化学能转变为电能

B.负极电极反应式为H2—2e=2H

C理论上消耗“(H2)"(02)=2：1

D.正极电极反应式为02+45+12[(HF)3F「=16[(HF)2F「+2H2。

答案B

解析如图所示氢氧燃料电池装置是将化学能转变为电能的装置，氢气在负极通

入，失去电子后与[(HF)2F「结合生成[(HF)3F「；电池的正极通入氧气，氧气得电

子后与[(HF)3F「释放出来的H+结合生成水，同时[(HF)3F「转化成[(HF)2F「并循环

参与反应。A.氢氧燃料电池是将化学能转变为电能的装置，A正确；B.负极电极

反应式为H2—2e-+8[(HF)2F「=6[(HF)3F「，B错误；C.根据体系内得失电子总

数相等，理论上消耗”(H2)：“(02)=2：1,C正确；D.正极电极反应式为O2+4e

"+12[(HF)3F]"=16[(HF)2F]"+2H2O,D正确。

智能提升

L构建两大模型

(1)原电池基础模型

e-沿导线传递，有电流产生

还原

氧化

反应

反应

负极正极

Zn—2e-

阴

2+阳

=Zn移

离

移ZnSO|CuSO“离

向

广

向溶液溶液子

电解质溶液

(2)可逆电池解题模型

/外接电源负极同一电极

/I

还原反应：阴极»打广负极:氧化反应

充电可充电放电

关系图示氧化反应：阳极」

电池L正极:还原反应

外接电源正极同一电极

放由

例：xMg+Mo3s4充电MgxMo3s4。

互逆

I

阴极：还原反应负极：氧化反应

一

2+_pyAMg-2xe-=.vMg2+

阳］阴；vMg+2re=tMg总阴

?!?电充

解题模型反

解《0离离

应子仔

池电式

阳极:氧化反应正极:还原反应

一

Mo,S/-2*e-=Mo,S：_1

Mo3S4+2%e=Mo3S4~

互逆

技巧：阴极反应式=充电总正极反应式=放电总

反应式-阳极反应式反应式-负极反应式

2.抓住一个重点——原电池电极方程式的书写

(1)燃料电池(以CH30H燃料电池为例，体会不同介质对电极反应的影响)

总反应：2cH3OH+3O2=2CO2+4H2O

质子交换膜

H+正极Ch+4e+4H+=2H2。

(酸性)

+

负极CH3OH-6e"+H2O===CO2t+6H

总反应：2cH30H+302+40H=2C0t+6H2O

碱性燃料电

OH-正极O2+4e+2H2(D=4OH

池

负极CH3OH—6e+80H===COF+6H2O

固态氧化物总反应：2cH3OH+3O2=2CO2+4H2。

02~

2

燃料电池正极O2+4e~=2O~

-2

负极CH30H-6e+3O===C02t+2H2O

（2）充电（可逆）电池

、.放由

总反应：NiO2+Fe+2H2O类年Fe(OH)2+Ni(OH)2

N1O2+2e-+2H2。=

正极

馍电池

Ni(OH)2+2OH-

（传统）负极Fe—2e~+2OH-=Fe(OH)2

阳极Ni(0H)2+20fT-2e-==NiO2+2H2O

阴极Fe(OH)2+2e-=Fe+2OH

总反应:Lii-xCoO2+LixC6LLiCoO2+C6(x<l)

锂离子正极Lii—%CoC)2+犹一+xLi+=LiCoO2

电池负极LixCe-xe-=xLi++C6

（新型）阳极LiCoO?-xe-=Lii-xCoO2+xLi+

阴极xLi++xe-+C6=LixC6

微题型2电解原理在工农业生产中的应用

题型精练

［精练4］［电解制备］（2022•浙江6月选考）通过电解废旧锂电池中的LiMnzCU可获

得难溶性的Li2c03和MnOz,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）。下列说法不正确的是

()

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Mi?+浓度保持不变

D.电解结束，可通过调节pH除去Mn2+,再加入Na2c03溶液以获得Li2c。3

答案C

解析由电解示意图可知，电极B上Mi?*转化为MnCh,镒元素化合价升高，失

电子，则电极B为阳极，电极A为阴极，得电子，发生还原反应，A正确；电极

B上Mr?土失电子转化为MnO2,电极反应式为2H2O+Mn2+—2e—=MnC)2+4H+,

B正确；电极A电极反应式为2LiMn2O4+6e-+16H+=2Li++4Mn2++8H2。，

依据得失电子守恒，电解池总反应为2LiMn2O4+4H+=2Li++Mn2++3MnO2+

2H20,反应生成了Mn2+,Mi?+浓度增大，C错误；电解结束后，可通过调节溶

液pH将镒离子转化为沉淀除去，然后再加入碳酸钠溶液，从而获得碳酸锂，D

正确。

［精练5］［电解除污］(2021・辽宁卷)利用

(Q)与HOT^^OH

(QH2)电解转化法从烟气中分离C02

的原理如图。已知气体可选择性通过膜电极，溶液不能通过。下列说法错误的是

A.a为电源负极

B.溶液中Q的物质的量保持不变

C.C02在M极被还原

D.分离出的C02从出口2排出

答案C

解析结合题图信息，M极发生由Q(

H0OH

)的过程，从分子组成上看，该过程中是一个加氢的过程，属

o0

于还原反应，故M极为阴极，电极反应式为+2H2。+2e-=

HOv^（）H

+20H-,则a极为电源负极，A项正确；N极为阳极，电

（）==（）

H0^2^°H{Z/

极反应式为-2e-=+2H+,整个电解过

程中溶液中Q的物质的量保持不变，B项正确；M极通入的烟气中的C02能与

OIF反应生成HCO,,HCO,移向阳极N极，与H+反应生成C02,从而实现CCh

的分离，分离出的CCh从出口2排出，整个过程中CCh中各元素化合价保持不变，

C项错误，D项正确。

［精练6］［原理分析］（2021.天津卷）如下所示电解装置中，通电后石墨电极n上有

02生成，Fe2O3逐渐溶解，下列判断错误的是（）

石墨「-------|-°ab°-|—石墨

电极I1直流电源电极n

H0_

CuCl—02__Na2soi

2一().01molF-

溶液一=_-士一溶液

阴离子交换膜质子交换膜

A.a是电源的负极

B.通电一段时间后，向石墨电极n附近滴加石蕊溶液，出现红色

C.随着电解的进行，CuCb溶液浓度变大

D.当0.01molFe2O3完全溶解时，至少产生气体336mL（折合成标准状况下）

答案C

解析根据题图，结合题意知，石墨电极n上H2。发生氧化反应产生。2,故石

墨电极n是阳极，则b是电源的正极、a是电源的负极，A项正确；石墨电极n

+

上H2O放电产生O2和H+：2H2O-4e=4H+O2t,通电一段时间后，石墨电

极n附近溶液显酸性，能使石蕊显红色，B项正确；电解时，ci?+在石墨电极I

上放电生成Cu,左室中C「通过阴离子交换膜进入中间室，故CuC12溶液的浓度

3

+3+

减小，C项错误；由Fe2O3+6H=2Fe+3H2O和阳极反应式可得FezCh〜手）2,

3一

故产生。2的体积是5义0.01molX22.4L-mor^lO3mL-L-1=336mL,D项正确。

■能提升

1.两大模型

(1)电解池基础模型(惰性电极电解CuC12溶液)

e-沿导线传递e-沿导线传递

~~H'---------

氧化反应CiC还原反应

阳极阴极

Cu2++2e-

2Cl-2e-士CuCl》L

=C11阴£溶液」阳=Cu

2杉g移

离离

向

\-向

(2)多室电解池解题模型(以三室电渗析法处理Na2s04废水为例)

幽稀的NafO,溶液电

H，0Jo,

NaOH一rlr>H>SO1

放电顺序:二-_Na；C-C-CH'>'H版电顺序:

关系图示|OH_.

H+>Na+Na~-三舒庄-三应三屈-二二二OH>SOJ-

2H,O+2e==-2*-Na-->sb^-3-Z-

2HO-4e=

H,k2OH-b|c2

Of+4H+

夜2

浓的Na2soit溶?

第一步：判断电极有外接电源一电解池；n—阳极，m一阴极

第二步：根据电极判断离子的移动方向和交换膜的种类

解题模型

第三步：根据放电顺序写出电极反应式

第四步：根据电极反应式和离子移动方向确定电极反应物

2.抓住一个重点——电解反应方程式的书写

(1)基本电极反应式的书写

总反应：2NaCl+2H2O^^2NaOH+C12t+H2t

用惰性电极电解

阳极2Cr-2e-=Clt

NaCl溶液2

+

阴极2H2O+2e=H2t+20H(或2H+2e=H2t)

总反应:2CUSO4+2H2。里鳗2CU+O2t+2H2s。4

用惰性电极电解-

2H2O-4e-=O2t+4H+(或4OH-4e"=2H2O+

阳极

CuS04溶液02t)

阴极2Cu2++4e-=2Cu

用惰性电极电解总反应：MgC12(熔融)里鲤Mg+Cbt

熔融MgCh阳极2CF—21=C12t

阴极Mg2++2e-=Mg

⑵提取“信息”书写电极反应式

总反应：。组鳗

铝材为阳极，在H2s042A1+3H2AI2O3+3H2t

溶液中电解，铝材表面

阳极2A1—6e+3H2。=AI2O3+6H+

形成氧化膜+

阴极6H+6e=3H2t

用惰性电极电解总反应：2Mn0r+2H+里鲤2MnO7+H2t

K2M11O4溶液能得到化阳极2Mn0?—2e-=2MnO4

合物KMnO4+

阴极2H+2e-=H2t

有机阳离子、Al2cB和阳极Al—31+7A1C14=4AhC17

A1C11组成的离子液体

作电解液时，可在钢制阴极-

4A12C17+3e=Al+7AlCl4

品上电镀铝

（3）多膜电解池方程式书写［双膜三室吸收液（吸收了烟气中的S02）］

++

阳极室HSOF-2e-+H20=S0F+3HgcSO3-2e+H2O=SOF+2H

Na+穿过阳膜进入阴极室（左室）；HSO,和SOK穿过阴膜进入阳极室（右

吸收液

室）

2H2O+4e~=20H~+H2t

阴极室

HSCK+OH=S0r+H2O

阳极室较浓的硫酸；

产品

阴极室左室亚硫酸钠

微题型3金属的腐蚀与防护

|题型精练

[精练7]（2022.福州三中质检）利用物质由高浓度向低浓度自发扩散的能量可制

成浓差电池。在海水中的不锈钢制品，缝隙处氧浓度比海水低，易形成浓差电池

而发生缝隙腐蚀。缝隙处腐蚀机理如图所示。下列说法不正确的是（）

A.金属缝隙内表面为负极，外自由表面为正极

B.缝隙内溶液pH增大，加快了缝隙内腐蚀速率

C.为了维持电中性，海水中大量CF进入缝隙

D.正极的电极反应为O2+2H2O+4e-==4OfT

答案B

解析A.根据氧气得电子发生还原反应生成氢氧根离子，所以金属缝隙外自由表

面为正极，金属缝隙内表面为负极，A正确；B.金属缝隙外自由表面为正极，生

成氢氧根离子，缝隙外溶液pH增大，加快了缝隙内腐蚀速率，B错误；C.阴离

子由正极向负极移动，所以大量C厂进入缝隙维持电中性，C正确；D.正极为氧

气得电子发生还原反应生成氢氧根离子，电极反应为O2+2H2O+4e-=4OH",

D正确。

智能提升

牺牲阳极的r原电池原理

阴极保护法t正极为被保护的金属；负极为比

被保护的金属活泼的金属

两种防护

夕卜加电流的r电解原理

阴极保护法一L阴极为被保护的金属，阳极为惰

性电极

首先判断防护类型

解题模型

其次根据原电池原理和电解池原理分析防腐原理

结合生活实际对选项做出合理判断

I练模拟•验效果

1.（2022.抚州质监）含可钝化金属的工业管道或反应器，由于会被内部溶液腐蚀，

通过外接电源而钝化，称之为阳极保护法。下图是某金属外接电势与电流密度的

变化关系，有关说法正确的是（）

电流密度〃（A/n?）

A.阳极保护法中受保护的金属外接电源的负极

B.电流密度越大，金属受保护程度越好

C.CFD区，金属受到保护

D.外接电势越高，对金属保护性越有效

答案C

解析A.金属通过外接电源而钝化的阳极保护法，指的是使受保护的金属作为阳

极，通过外加电流使阳极钝化，腐蚀速率大幅度降低，所以，阳极保护法中受保

护的金属外接电源的正极，错误；B./M代表的是金属钝化的难易程度，即开始的

时候电流密度越大，此时金属溶解，表示金属越难钝化，所以并非电流密度越大，

金属受保护程度越好，错误；C.当外接电势超过及后，金属开始钝化，从Ec到

ED都是金属钝化较稳定的范围，所以CFD区，金属受到保护，正确；D.外接电

势超过ED后，电流密度又持续增加了，腐蚀速度又加快了，所以并非外接电势

越高，对金属保护越有效，错误。

2.（2022.黑龙江四校联考）锌一空气电池（原理如图）适宜用作城市电动车的动力电

源，该电池放电时Zn转化为ZnO。该电池工作时下列说法不正确的是（）

空一

气二

多孔板-

A.多孔板的目的是增大与空气的接触面积

B.该电池的正极反应为02+4e+2H2O===4OH-

C.该电池放电时K+向石墨电极移动

D.外电路电子由Zn电极流向石墨电极再通过电解质溶液流回Zn电极

答案D

解析A.石墨电极作为正极，多孔板可以增大与空气的接触面积，A正确；B.正

极上氧气被还原，电解质显碱性，所以正极电极反应式为02+41+2H2O==4OH

■,B正确；C.石墨电极为正极，原电池中阳离子移向正极，即K+向石墨电极移

动，C正确；D.电子不能在电解质溶液中流动，D错误。

3.（2022.四省八校模拟）利用生物质来制取氢气是实现生物质清洁利用的一个重要

途径。KIO3催化电解葡萄糖（C6Hl2。6）制氢实验的装置（如下图所示），电极两侧的

电解液在蠕动泵的作用下在电解液储槽和电极间不断循环。下列说法不正确的是

（）

电源

r

KIO3-

葡萄糖8°氢气

泵-■=、、磷酸

一溶液

电解质储槽

质子电解质储槽

石墨电极交换膜负载Pt/

C电极

A.电极A为电源正极

B.电解过程中右侧电解质储槽中的磷酸浓度基本保持不变

C.电解过程的总方程式为：C6Hl2O6+6H2O里鲤6c02t+12H2t

D.电解时，当有0.4molH+通过质子交换膜时，理论上消耗葡萄糖6.0g

答案D

解析由题干信息可知，右侧区电解产生H2,电极反应为：2H++2-==H2T

发生还原反应，故右侧区为阴极区，则电源中B为负极，A为正极，左侧区为阳

极区，电极反应为：C6Hl2。6—24屋+6H2O=6CO2t+24H+,据此分析解题。

A.由分析可知，电极A为电源正极，A正确；B.根据电子守恒可知，右侧消耗1mol

H+的同时，左侧区将有lmolH+通过质子交换膜进入右侧区，故电解过程中右侧

电解质储槽中的璘酸浓度基本保持不变，B正确；C.根据电子守恒可得电解过程

的总方程式为：C6Hl2O6+6H2O理筵6cCht+12H2t,C正确；D.由分析可知,

电解时，当有0.4molH卡通过质子交换膜时，理论上消耗葡萄糖受鬻0.4mol

=3.0g,D错误。

4.（2022.攀枝花统考）有一种清洁、无膜的氯碱工艺，它利用含有保护层的电极

（Nao.44Mn02/Nao.44TMn（h）中的Na卡的脱除和嵌入机理，分两步电解得到氯碱工业

产品，其原理如图所示。下列说法正确的是（）

.直流..直流口

15原口口电—「

X气体Y气体

NaMnONaMnO.,方

tro4420w；unt

•石石'

。墨墨，

Na^MnO^

Naua—MnOz0+4J2,

NaOH溶液饱和NaCl溶液

第一步电解第二步电解

A.电解时产生的X气体是02,Y气体是C12

B.b是直流电源的正极，c是直流电源的负极

C.钠离子嵌入时的电极反应式为：

Nao.44MnCh-xe=Nao.44TMnCh+xNa+

D.第一步电解后，Nao.44Mn02/Nao.44-.vMn02电极不经清洗可直接用于第二步电解

答案B

解析与b相连的电极上脱掉Na+,Mn元素失电子被氧化，则电极b为直流电

源的正极，与c相连的电极上嵌入Na卡,Mn元素得电子被还原，则电极c为直流

电源的负极。A.a相连的电极为阴极，发生2H2。+2-==2OH-+H2t,电解时

产生的X气体是Hz,d相连的电极为阳极，发生2CF—21=02t,Y气体是

Cl2,错误；B.由分析知：b是直流电源的正极，c是直流电源的负极，正确；C.

钠离子的嵌入时，Nao.44TMnCh中Mn元素得电子化合价降低被还原，则钠离子

的嵌入反应是还原反应，电极反应为：Nao.44_%MnO2+xNa+xe-=Nao.44M11O2,

错误；D.第1步结束后,Nao.44TMn02/Nao.44Mn02电极上附着氢氧根离子,第2

步反应中电解生成氯气，氢氧根离子能与氯气反应，所以第1步结束后，Nao.44-

xMn02/Nao.44Mn02电极必须用水洗涤干净后，再用于第2步，错误。

5.(2022.西安四区一模)中科院研制出了双碳双离子电池，以石墨(Cn)和中间相炭微

粒球(MCMB)为电极，电解质溶液为含有KPF6的有机溶液，其充电示意图如图所

示。其反应机理为：充电时，电解液中的钾离子运动到中间相碳微粒球负极表面，

并嵌入至石墨层中，同时六氟磷酸根阴离子插层到正极石墨中；放电时，钾离子

从负极石墨层中脱出，同时正极石墨中的六氟磷酸根脱嵌回到电解液中。下列说

法正确的是()

十

A.放电时石墨电极的电势比MCMB电极电势低

B.当转移电子1mol时，参与反应的K+与PFW的物质的量共1mol

C.放电时正极反应式是C〃(PF6)x+xe-=C〃+xPF《

D.充电时MCMB电极发生氧化反应

答案C

解析由图可知，充电时，与直流电源正极相连的石墨电极是电解池的阳极，PF6

阴离子在作用下失去电子发生氧化反应生成C〃(PF6)X,MCMB电极为阴极，钾

离子在阴极得到电子发生还原反应生成钾；放电时石墨电极为原电池的正极，

C<PF6)x在正极得到电子发生还原反应生成C”、PFW离子，MCMB电极为负极，

钾在负极失去电子发生氧化反应生成钾离子，电池放电时的总反应为C„(PF6)X+

XK=C„+XKPF6OA.正极电势比负极高，由分析可知，放电时石墨电极为原电池

的正极，MCMB电极为负极，则放电时石墨电极电势比MCMB电极电势高，故

A错误；B.由分析可知，当转移电子1mol时，参与反应的K+的物质的量和PFW

离子的物质的量共2mol,故B错误；C.由分析可知，放电时石墨电极为原电池

的正极，C〃(PF6)X在正极得到电子发生还原反应生成C,,、PF《离子，电极反应式为

C〃（PF6）x+xe-===C〃+XPF6,故C正确；D.由分析可知，充电时MCMB电极为阴

极，钾离子在阴极得到电子发生还原反应生成钾，故D错误。

题型特训

题型特训1新型化学电源

1.（2021.广东卷）火星大气中含有大量CO2,一种有CO2参加反应的新型全固态电

池有望为火星探测器供电。该电池以金属钠为负极，碳纳米管为正极，放电时

)

A.负极上发生还原反应

B.CO2在正极上得电子

C.阳离子由正极移向负极

D.将电能转化为化学能

答案B

解析金属钠为负极，负极上发生失电子的氧化反应，A错误；碳纳米管为正极,

CO2在正极上得电子，发生还原反应，B正确；放电时，阳离子由负极移向正极,

C错误；原电池是将化学能转化为电能的装置，D错误。

2.（2022.河南联考）我国科学家开发了一款高压无阳极配置可充电钠电池，其充电

过程的原理如图所示。下列说法正确的是（）

©©

ab

高

轻

+

压

质NaNa

铝

-钠

集

Na+Na化

电

电

广

器

Na+Na极

3A沸石分子筛膜

A.放电时，电子由b极经3A沸石分子筛膜流向a极

B.放电时，a极的电极反应式为Na++e—===Na

C.充电时，b极为阳极，发生还原反应

D.充电时，电路中每迁移2moi电子，理论上a极净增重46g

答案D

解析由图可知，放电时，a极为负极，电极反应式为Na—屋==Na+,b极为正

极，电极反应式为Na++e-=Na；充电时，b极为阳极，电极反应式为Na—e-

=Na+,a极为阴极，电极反应式为Na++b=Na,据此作答。A.放电时，电子

不经过电解质，错误；B.放电时，a极为负极，电极反应式为Na—e-=Na+,错

误；C.充电时，b极为阳极，阳极失去电子发生氧化反应，错误；D.充电时，a极

为阴极，电极反应式为Na++L==Na,电路中每迁移2moi电子，理论上a极净

增重46g,正确。

3.（2022.湘豫名校联考）微生物燃料电池（MFCs）技术以污水中的有机物为电子供体,

在微生物的参与下将蕴含在污水中的化学能直接转化为电能，可在常温下运行，

且污泥产率远低于活性污泥法，是一种集污水净化和能源转化于一体的新型污水

处理与能源回收技术，为有机污水的低成本处理提供了一条新路径。关于MFCs

说法错误的是（）

分隔材料

A.有机物在阳极微生物作用下被氧化，释放质子和电子

B.将碳纳米材料应用于MFCs可以大幅增加阳极的导电性和比表面积，从而使微

生物与阳极之间的电子传递更容易

-++

C.阴极发生的电极反应为O2+4e+4H=2H2O^2N0?+10e-+12H=N2t+

6H2O

-

D.若该有机物为CH30H,则当反应32gCH30H时，理论上转移4mole

答案D

解析A.据图可知阳极上有机物被氧化为C02,释放电子，根据图示离子的迁移

可知，同时有氢离子（质子）释放，A正确；B.碳纳米材料，半径小，颗粒数目多，

可以大幅增加阳极的导电性和比表面积，从而使微生物与阳极之间的电子传递更

容易，B正确；C.据图可知阴极上02、NO,被还原，根据该装置的作用可知产物

应无污染，所以。2被还原生成水，NO,被还原生成N2,电极方程式为02+41

++

+4H=2H2O,2NO?+10e-+12H==N2t+6H2O,C正确；D.32gCH30H的

物质的量为1mol,CH30H被氧化为CO2时C元素化合价升高6价，所以转移6

mol电子，D错误。

4.