高考化学二轮复习 第一篇 理综化学选择题突破 第5题 新型电源、电解的应用与金属腐蚀学案-人教版高三全册化学学案

第5题新型电源、电解的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)1．(2018·课标全国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H2S的高效去除。示意图如图所示，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：①EDTA­Fe2＋－e－=EDTA­Fe3＋②2EDTA­Fe3＋＋H2S=2H＋＋S＋2EDTA­Fe2＋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＋H2OB．协同转化总反应：CO2＋H2S=CO＋H2O＋SC．石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低D．若采用Fe3＋/Fe2＋取代EDTA­Fe3＋/EDTA­Fe2＋，溶液需为酸性解析阴极发生还原反应，氢离子由交换膜右侧向左侧迁移，阴极的电极反应式为CO2＋2e－＋2H＋=CO＋H2O，A项正确；结合阳极区发生的反应，可知协同转化总反应为CO2＋H2S=S＋CO＋H2O，B项正确；石墨烯作阳极，其电势高于ZnO@石墨烯的，C项错误；Fe3＋、Fe2＋在碱性或中性介质中会生成沉淀，它们只稳定存在于酸性较强的介质中，D项正确。答案C2．(2018·课标全国Ⅱ，12)我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na­CO2二次电池。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＋4Na2Na2CO3＋C。下列说法错误的是()A．放电时，ClOeq\o\al(－,4)向负极移动B．充电时释放CO2，放电时吸收CO2C．放电时，正极反应为：3CO2＋4e－=2COeq\o\al(2－,3)＋CD．充电时，正极反应为：Na＋＋e－=Na解析电池放电时，ClOeq\o\al(－,4)向负极移动，A项正确；结合总反应可知放电时需吸收CO2，而充电时释放出CO2，B项正确；放电时，正极CO2得电子被还原生成单质C，即电极反应式为3CO2＋4e－=2COeq\o\al(2－,3)＋C，C项正确；充电时阳极发生氧化反应，即C被氧化生成CO2，D项错误。答案D3．(2018·课标全国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＋eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1－\f(x,2)))O2解析根据电池工作原理，多孔碳材料吸附O2，O2在此获得电子，所以多孔碳材料电极为电池的正极，A项错误；放电时电子从负极(锂电极)流出，通过外电路流向正极(多孔碳材料电极)，B项错误；Li＋带正电荷，充电时，应该向电解池的阴极(锂电极)迁移，C项错误；充电时，电池总反应为Li2O2－x=2Li＋eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1－\f(x,2)))O2，D项正确。答案D4．(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C5．(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－H2C2O4A．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－=AlD．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C6．(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－=3Li2S4B．电池工作时，外电路中流过0.02mol电子，负极材料减重0.14gC．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0.02mol电子时，负极消耗的Li的物质的量为0.02mol，其质量为0.14g，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8Li2Sxeq\o(=,\s\up7(通电))16Li＋xS8(2≤x≤8)，故Li2S2的量会越来越少，错误。答案D7．(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SOeq\o\al(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SOeq\o\al(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1mol电子的电量时，会有0.5mol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SOeq\o\al(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1mol电子的电量时，会有0.25mol的O2生成，错误。答案B8．(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－=AgC．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B9．(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解析由题意可知，微生物电池的原理是在微生物作用下O2与C6H12O6发生氧化还原反应，将化学能转化为电能，B正确；氧气在正极反应，由于质子交换膜只允许H＋通过，则正极反应为O2＋4e－＋4H＋=2H2O，没有CO2生成，A项错误；负极发生反应：C6H12O6－24e－＋6H2O=6CO2＋24H＋，H＋在负极区生成，移向正极区，在正极被消耗，C项正确；总反应为C6H12O6＋6O2=6CO2＋6H2O，D项正确。答案A命题调研(2014～2018五年大数据)命题角度设项方向频数难度1.新型化学电源正、负极判断50.43离子移动方向电极反应式、总原电池方程式的正误判断电极及电解液转移电子计算2.电解原理在工、农业生产中的应用阴、阳极的判断30.51离子交换膜的作用副反应分析及溶液酸碱性的改变电极方程式的正误判断3.金属的腐蚀与防护电化学腐蚀的原因分析10.60防止金属腐蚀的措施在2019年高考中，对于电化学的考查将继续坚持以新型电池及电解应用装置为背景材料，以题干(装置图)提供电极构成材料、交换膜等基本信息，基于电化学原理广泛设问，综合考查电化学基础知识及其相关领域的基本技能，包括电极与离子移动方向判断、电极反应式书写、溶液的酸碱性和pH变化、有关计算及其与相关学科的综合考查等。预测以二次电池以及含有离子交换膜的电解池为背景的命题将成为热点题型，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。判断依据电极材料电极反应电子流向离子移向电极现象原电池负极活泼金属氧化反应流出阴离子移向电极质量减小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电解池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(1)燃料电池电极反应式的书写(以氢氧燃料电池为例)①注意介质环境②掌握书写程序(2)其他新型一次电池钠硫电池总反应：2Na＋xS=Na2Sx正极：xS＋2e－=Seq\o\al(2－,x)负极：2Na－2e－=2Na＋全钒液流电池总反应：VOeq\o\al(＋,2)＋2H＋＋V2＋eq\o(,\s\up7(放电),\s\do5(充电))V3＋＋VO2＋＋H2O正极：VOeq\o\al(＋,2)＋2H＋＋e－=VO2＋＋H2O负极：V2＋－e－=V3＋锂­铜电池总反应：2Li＋Cu2O＋H2O=2Cu＋2Li＋＋2OH－正极：Cu2O＋H2O＋2e－=2Cu＋2OH－负极：Li－e－=Li＋Mg­H2O2电池总反应：H2O2＋2H＋＋Mg=Mg2＋＋2H2O正极：H2O2＋2H＋＋2e－=2H2O负极：Mg－2e－=Mg2＋Mg­AgCl电池总反应：Mg＋2AgCl=2Ag＋MgCl2正极：2AgCl＋2e－=2Cl－＋2Ag负极：Mg－2e－=Mg2＋(3)充电(可逆)电池锌银电池总反应：Ag2O＋Zn＋H2O2Ag＋Zn(OH)2正极：Ag2O＋H2O＋2e－=2Ag＋2OH－负极：Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2阳极：2Ag＋2OH－－2e－=Ag2O＋H2O阴极：Zn(OH)2＋2e－=Zn＋2OH－镍铁电池总反应：NiO2＋Fe＋2H2OFe(OH)2＋Ni(OH)2正极：NiO2＋2e－＋2H2O=Ni(OH)2＋2OH－负极：Fe－2e－＋2OH－=Fe(OH)2阳极：Ni(OH)2＋2OH－－2e－=NiO2＋2H2O阴极：Fe(OH)2＋2e－=Fe＋2OH－镍镉电池总反应：Cd＋2NiOOH＋2H2OCd(OH)2＋2Ni(OH)2正极：NiOOH＋H2O＋e－=Ni(OH)2＋OH－负极：Cd－2e－＋2OH－=Cd(OH)2阳极：Ni(OH)2＋OH－－e－=NiOOH＋H2O阴极：Cd(OH)2＋2e－=Cd＋2OH－高铁电池总反应：3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH正极：FeOeq\o\al(2－,4)＋3e－＋4H2O=Fe(OH)3＋5OH－负极：Zn－2e－＋2OH－=Zn(OH)2阳极：Fe(OH)3＋5OH－－3e－=FeOeq\o\al(2－,4)＋4H2O阴极：Zn(OH)2＋2e－=Zn＋2OH－锂离子电池总反应：Li1－xCoO2＋LixC6LiCoO2＋C6(x<1)正极：Li1－xCoO2＋xe－＋xLi＋=LiCoO2负极：LixC6－xe－=xLi＋＋C6阳极：LiCoO2－xe－=Li1－xCoO2＋xLi＋阴极：xLi＋＋xe－＋C6=LixC6【题型建模】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＋Mo3S4eq\o(,\s\up7(放电),\s\do5(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－=Mo3Seq\o\al(2x－,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[解题模型][模型解题]答案C(1)常见的离子交换膜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质子→移向电解池的阴极或原电池的正极只允许H＋通过(2)[解题模型]如：三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如下图所示，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SOeq\o\al(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。判断ab、cd是什么交换膜；判断离子的迁移方向；书写电极反应式；判断电极产物。[模型解题]①弄清是原电池还是电解池，判断电极有外接电源→电解池；n→阳极，m→阴极②根据电极判断离子的移动方向和交换膜的种类Na＋→通过ab→阴极⇒ab是阳离子交换膜SOeq\o\al(2－,4)→通过cd→阳极⇒cd是阴离子交换膜③根据放电顺序写出电极反应式阴极，阳离子竞争放电，放电顺序：H＋>Na＋，阴极的电极反应式为2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－；阳极，阴离子竞争放电，放电顺序：OH－>SOeq\o\al(2－,4)，阳极的电极反应式为2H2O－4e－=O2↑＋4H＋。(4)根据电极反应式和离子移动方向确定电极反应物阴极H＋放电生成H2，剩余OH－与迁移过来的Na＋生成NaOH；阳极OH－放电生成O2，剩余H＋与迁移过来的SOeq\o\al(2－,4)生成H2SO4。[典例演示1]世界某著名学术刊物介绍了一种新型中温全瓷铁­空气电池，其结构如图所示。下列有关该电池放电时的说法正确的是()A．a极发生氧化反应B．正极的电极反应式为FeOx＋2xe－=Fe＋xO2－C．若有22.4L(标准状况)空气参与反应，则电路中有4mol电子转移D．铁表面发生的反应为xH2O(g)＋Fe=FeOx＋xH2解析a极通入空气，O2在该电极发生得电子的还原反应，A错误；O2在正极发生反应，电极反应式为O2＋4e－=2O2－，B错误；由B项分析可知，电路中有4mol电子转移时正极上消耗1molO2，在标准状况下的体积为22.4L，则通入空气的体积约为22.4L×5＝112L，C错误；由图可知，铁表面H2O(g)参与反应生成H2，则发生的反应为xH2O(g)＋Fe=FeOx＋xH2，D正确。答案D[题型训练1]我国科研人员以Zn和尖晶石型锰酸锌(ZnMn2O4)为电极材料，研制出一种水系锌离子电池，该电池的总反应式为xZn＋Zn1－xMn2O4ZnMn2O4(0<x<1)。下列说法正确的是()A．充电时，Zn2＋向ZnMn2O4电极迁移B．充电时，阳极反应：ZnMn2O4－2xe－=Zn1－xMn2O4＋xZn2＋C．放电时，每转移1mole－，ZnMn2O4电极质量增加65gD．充放电过程中，只有Zn元素的化合价发生变化解析放电时锌失电子发生氧化反应，所以锌是负极材料，尖晶石型锰酸锌(ZnMn2O4)为正极，充电时，Zn为阴极，阳离子(Zn2＋)向Zn(阴极)迁移，A错误；B正确；放电时，每转移2mole－，ZnMn2O4电极质量增加65g，C错误；充放电时锌与锰的化合价都发生变化，D错误。答案B[典例演示2]CO2是重要的温室气体，对地球温室效应的“贡献”最大，如何利用CO2是摆在科技工作者面前的重要课题。下图所示电解装置可将CO2转化为乙烯，该装置的电解质溶液为强酸性水溶液，电极材料为惰性电极。下列有关说法正确的是()A．a为电池的正极B．电解过程中H＋移向阳极C．反应前后溶液的pH保持不变D．阴极反应式：2CO2＋12H＋＋12e－=C2H4＋4H2O解析二氧化碳得电子生成乙烯，为阴极反应，所以a为电池的负极，A错误；电解过程中H＋移向阴极，B错误；阴极二氧化碳得电子生成乙烯，阳极氢氧根失电子放出氧气，总反应为2CO2＋2H2O=C2H4＋3O2，消耗水，H＋浓度增大，pH减小，C错误；D正确。答案D[题型训练2](2017·海南卷)一种电化学制备NH3的装置如下图所示，图中陶瓷在高温时可以传输H＋。下列叙述错误的是()A．Pd电极b为阴极B．阴极的反应式：N2＋6H＋＋6e－=2NH3C．H＋由阳极向阴极迁移D．陶瓷可以隔离N2和H2解析此装置为电解池，总反应式是N2＋3H2=2NH3，Pd电极b上是氢气发生氧化反应，即氢气失去电子化合价升高，Pd电极b为阳极，故A说法错误；根据A选项分析，Pd电极a为阴极，反应式为N2＋6H＋＋6e－=2NH3，故B说法正确；根据电解池的原理，阳离子在阴极上放电，即由阳极移向阴极，故C说法正确；根据装置图，陶瓷可以隔离N2和H2，故D说法正确。答案A[典例演示3](2018·北京理综，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)。①②③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FeB．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活泼解析②中Zn作负极，发生氧化反应生成Zn2＋，Fe作正极被保护，所以取出的少量Fe附近的溶液中滴入铁氰化钾溶液，试管内无明显变化。但③中没有Zn保护Fe，Fe在酸性环境中发生析氢腐蚀，Fe作负极被氧化生成Fe2＋，所以取出的少量Fe附近的溶液中滴入铁氰化钾溶液，生成蓝色沉淀，对比②③可知Zn保护了Fe，A项正确；①与②的区别在于：前者是将铁氰化钾溶液直接滴入烧杯中，而后者是在取出的少量Fe附近的溶液中滴加铁氰化钾溶液，①中出现了蓝色沉淀，说明有Fe2＋生成。对比分析可知，可能是铁氰化钾氧化Fe生成了Fe2＋，B项正确；通过上述分析可知，验证Zn保护Fe时不能用①的方法，C项正确；若将Zn换成Cu，铁氰化钾仍会将Fe氧化为Fe2＋，在铁的表面同样会生成蓝色沉淀，所以无法判断Fe2＋是不是负极产物，即无法判断Fe与Cu的活泼性，D项错误。答案D[题型训练3]深埋在潮湿土壤中的铁管道，在硫酸盐还原菌作用下，能被硫酸根腐蚀，其电化学腐蚀原理如下图所示，下列与此原理有关的说法错误的是()A．正极反应：SOeq\o\al(2－,4)＋5H2O＋8e－=HS－＋9OH－B．输送暖气的管道不易发生此类腐蚀C．这种情况下，Fe腐蚀的最终产物为Fe2O3·xH2OD．管道上刷富锌油漆可以延缓管道的腐蚀解析原电池的正极发生还原反应，由图示可知发生的电极反应为SOeq\o\al(2－,4)＋5H2O＋8e－=HS－＋9OH－，A正确；硫酸盐还原菌是蛋白质，在高温下易变性，失去催化作用，则输送暖气的管道不易发生此类腐蚀，B正确；由图示可知，Fe腐蚀的最终产物为FeO，C错误；管道上刷富锌油漆，形成Zn­Fe原电池，Fe为正极，可以延缓管道的腐蚀，D正确。答案C1．(2018·潍坊上学期统考，12)根据光合作用原理，设计如图原电池装置。下列说法正确的是()A．a电极为原电池的正极B．外电路电流方向是a→bC．b电极的电极反应式为：O2＋2e－＋2H＋=H2O2D．a电极上每生成1molO2，通过质子交换膜的H＋为2mol解析根据图示可知，a电极上H2O转化为H＋和O2，发生氧化反应，则a电极为原电池的负极，A项错误；a电极为负极，b电极为正极，外电路电流方向应从正极到负极，即b→a，B项错误；根据图示可知，b电极上O2得电子转化为H2O2，电极反应式为：O2＋2e－＋2H＋=H2O2，C项正确；a电极上每生成1molO2，转移4mol电子，则通过质子交换膜的H＋为4mol，D项错误。答案C2．(2018·西安八校联考，12)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SOeq\o\al(2－,4)的反应为HS－＋4H2O－8e－=SOeq\o\al(2－,4)＋9H＋B．电子从电极b流出，经外电路流向电极aC．如果将反应物直接燃烧，能量的利用率不会变化D．若该电池电路中有0.4mol电子发生转移，则有0.5molH＋通过质子交换膜解析根据题图知，在硫氧化菌作用下HS－转化为SOeq\o\al(2－,4)，发生氧化反应：HS－＋4H2O－8e－=SOeq\o\al(2－,4)＋9H＋，A项正确；电子从电极a流出，经外电路流向电极b，B项错误；如果将反应物直接燃烧，有部分化学能转化为热能和光能，能量的利用率降低，C项错误；若该电池电路中有0.4mol电子发生转移，则有0.4molH＋通过质子交换膜，D项错误。答案A3．(2018·绵阳第一次诊断，13)利用微生物可将废水中苯酚的化学能直接转化为电能，装置如图所示。电池工作时，下列说法正确的是()A．a极为正极，发生氧化反应B．b极的电极反应式为：2NOeq\o\al(－,3)＋12H＋－10e－=N2↑＋6H2OC．中间室的Cl－向左室移动D．左室消耗苯酚(C6H5OH)9.4g时，用电器流过2.4mol电子解析由题图可知，在b极上NOeq\o\al(－,3)转化为N2，发生得电子的还原反应，故b极为正极，a极为负极，A项错误；b极的电极反应式为2NOeq\o\al(－,3)＋12H＋＋10e－=N2↑＋6H2O，B项错误；原电池中阴离子向负极移动，故C项正确；左室消耗苯酚的电极反应式为C6H5OH－28e－＋11H2O=6CO2↑＋28H＋，9.4g苯酚的物质的量为0.1mol，故用电器应流过2.8mol电子，D项错误。答案C4．(2018·洛阳第一次统考18)工业上联合生产硫酸和烧碱溶液的装置如图所示，其中阴极和阳极均为惰性电极。测得同温同压下，气体甲与气体乙的体积比约为1∶2，下列有关说法正确的是()A．a电极的电极反应式为：2H＋＋2e－=H2↑B．产物丙为硫酸C．离子交换膜d为阴离子交换膜D．每转移0.1mol电子，产生1.12L的气体乙解析根据题图并结合题意，同温同压下，气体甲与气体乙的体积比约为1∶2，知甲为O2，乙为H2，则a电极上OH－放电，产生氧气，电极反应式为：2H2O－4e－=4H＋＋O2↑，A项错误；a电极为阳极，阳极上OH－放电，SOeq\o\al(2－,4)向阳极移动，因此产物丙为硫酸，B项正确；b电极为阴极，阴极上H＋放电，Na＋向阴极移动，则d为阳离子交换膜，C项错误；根据b电极的电极反应：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，知每转移0.1mol电子，产生标准状况下1.12L气体乙(H2)，D项错误。答案B5．(2018·蓉城名校联盟一联，12)重铬酸钾是化学实验室中的一种重要分析试剂。工业上以铬酸钾(K2CrO4)(黄色)为原料，采用电化学法制备重铬酸钾(K2Cr2O7)(橙色)。制备装置如图所示。下列说法错误的是()A．阳极室中溶液的颜色逐渐由黄色变为橙色B．电解过程中阳极附近溶液的pH变小C．K2CrO4在阳极区被氧化成K2Cr2O7D．阴极每生成1mol气体，有2mol带正电荷的阳离子从阳极室移向阴极室解析结合题给装置可判断惰性电极为阳极，不锈钢电极为阴极；阳极室中K2CrO4转化为K2Cr2O7，溶液由黄色逐渐变为橙色，A项正确；阳极室发生氧化反应，OH－失电子放电，电极反应式为2H2O－4e－=4H＋＋O2↑，阳极附近溶液pH逐渐减小，B项正确；阳极室中H＋浓度增大，促使发生反应：2CrOeq\o\al(2－,4)＋2H＋Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋H2O，反应前后Cr元素化合价没有发生变化，C项错误；阴极的电极反应式为2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，每生成1molH2转移2mol电子，为保持溶液呈电中性，有2molK＋从阳极室向阴极室移动，D项正确。答案C6．(2018·南宁毕业班摸底联考，11)利用如图所示装置，可以模拟铁的电化学防护。下列说法错误的是()A．若X是锌棒，将K与M连接，此方法是牺牲阳极的阴极保护法，使铁不易受腐蚀B．若X是碳棒，将K与N连接，可减缓铁的腐蚀C．若X是碳棒，将K与M连接，碳棒的电极反应式是2H＋＋2e－=H2↑D．若X是锌棒，将K与N连接，锌棒的电极反应式是Zn－2e－=Zn2＋解析若X是锌棒，将K与M相连，则锌棒作负极，铁棒作正极被保护起来，此方法称为牺牲阳极的阴极保护法，A项正确；若X是碳棒，将K与N相连，铁连接电源的负极，则铁作阴极被保护起来，可减缓铁的腐蚀，此方法称为外加电流的阴极保护法，B项正确；若X是碳棒，将K与M相连，则碳棒作正极，铁发生吸氧腐蚀，碳棒的电极反应式为2H2O＋O2＋4e－=4OH－，C项错误；若X是锌棒，将K与N相连，则锌棒作阳极，阳极上Zn失电子发生氧化反应，D项正确。答案C题型特训(一)1．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：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1molCO2生成，则有6molH＋从甲池透过交换膜进入乙池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1molCO2生成，则有6molH＋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。故D选项正确，A、B、C选项错误。答案D2．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1mol电子通过时，右池产生标准状况下5.6L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1mol电子时，右池消耗标准状况下O25.6L，错误。答案D3．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＋6O2eq\o(=,\s\up7(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1mol氧气时转移4mole－，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C4．我国对“可呼吸”的钠­二氧化碳电池的研究取得突破性进展。该电池的总反应式为：4Na＋3CO2eq\o(,\s\up7(放电),\s\do5(充电))2Na2CO3＋C，其工作原理如图所示(放电时产生的Na2CO3固体储存于碳纳米管中)。下列说法不正确的是()A．放电时，钠金属片作负极，碳纳米管作正极B．充电时，阳极反应为：2Na2CO3＋C－4e－=3CO2↑＋4Na＋C．放电时，Na＋从负极区向正极区移动D．该电池的电解质溶液也可使用NaClO4的水溶液解析A．放电时为原电池反应，钠金属片失去电子作负极，碳纳米管上得电子作正极，故A正确；B.充电时，阳极失去电子发生氧化反应，反应为C＋2Na2CO3－4e－=3CO2↑＋4Na＋，故B正确；C.放电时，阳离子向正极移动，则Na＋从负极区向正极区移动，故C正确；D.钠与水反应，不能用水溶液代替TEGDME作溶剂，故D错误。答案D5．正、负极都是碳材料的双碳性电池，电池充、放电过程为2nC＋LiACnA＋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－=CnAD．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B6．已知某种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．电流的流动方向：B极eq\o(→,\s\up7(外电路))A极B．溶液中的H＋由B极区移向A极区C．在高温下，该微生物燃料电池的工作效率更高D．A极的电极反应式为CH3COOH－8e－＋8OH－=2CO2＋6H2O解析结合工作原理图示，该电池实质是酸性条件下的CH3COOH作燃料的燃料电池。A极为负极，B极为正极，电流的流动方向：B→A，H＋(阳离子)移向正极区，A正确、B错误。C.该电池为微生物燃料电池，在高温条件下微生物不能存活，C错误；D.该电池为酸性环境，在电极反应中不可能出现OH－，D错误，配平A极电极反应式应为CH3COOH－8e－＋2H2O=2CO2↑＋8H＋。答案A7．2016年8月，联合国开发计划署在中国的首个“氢经济示范城市”在江苏如皋落户。用吸附了H2的碳纳米管等材料制作的二次电池的原理如图所示。下列说法正确的是()A．电池总反应为H2＋2NiOOH2Ni(OH)2B．放电时，甲电极为负极，OH－移向乙电极C．放电时，乙电极反应为：NiO(OH)＋H2O＋e－=Ni(OH)2＋OH－D．充电时，电池的碳电极与直流电源的正极相连解析根据原电池原理，甲是负极，电极反应为：H2－2e－＋2OH－=2H2O；乙是正极，电极反应为：NiOOH＋e－＋H2O=Ni(OH)2＋OH－。A项电池总反应充放电方向错误；B项放电时，甲电极为负极，OH－应移向负极即甲电极，B错误；D项放电时碳电极为负极，充电时应与直流电源的负极相连，D错误。答案C8．某污水处理厂利用微生物电池将镀铬废水中的Cr2Oeq\o\al(2－,7)催化还原，其工作原理如下图所示。下列说法错误的是()A．电池工作过程中电子由a极流向b极B．b极反应式：Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋6e－＋14H＋=2Cr3＋＋7H2OC．电池工作过程中a极区附近溶液的pH增大D．每生成33.6L(标况下)CO2，则处理1molCr2Oeq\o\al(2－,7)解析a极：C2H4O2→CO2，碳元素化合价升高，发生氧化反应为电源负极，b极附近Cr2Oeq\o\al(2－,7)→Cr3＋，发生还原反应，b为正极，电子由a流向b，A项正确；b极溶液中Cr2Oeq\o\al(2－,7)→Cr3＋，根据化合价变化，结合电荷守恒，可得电极反应式：2Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋6e－＋14H＋=2Cr3＋＋7H2O，B项正确；电池工作时a极反应为：CH3COOH－8e－＋2H2O=2CO2↑＋8H＋，故a极区附近溶液的pH减小，C项错误；根据两极得失电子相等，得关系式：3CO2～2Cr2Oeq\o\al(2－,7)，故生成1.5molCO2，处理1molCr2Oeq\o\al(2－,7)，b极生成2molCr(OH)3，D项正确。答案C9．有一种瓦斯分析仪能够在煤矿巷道中的甲烷达到一定浓度时，通过传感器显示出来。该瓦斯分析仪工作原理类似燃料电池的工作原理，其装置如图所示，其中的固体电解质是Y2O3－Na2O，O2－可以在其中自由移动。下列叙述正确的是()A．电极a的反应式为：CH4＋4O2－－8e－=CO2＋2H2OB．电极b是正极，O2－由电极a流向电极bC．瓦斯分析仪工作时，电池内电路中电子由电极a流向电极bD．当固体电解质中有1molO2－通过时，电子转移4mol解析A项该电池为固体电解质(可传导O2－)，b为正极，电极反应式为O2＋4e－=2O2－，a为负极，电极反应式为CH4＋4O2－－8e－=CO2＋2H2O，也可由总反应减去正极反应消去O2得到，所以A正确；阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，所以B错误；电池内电路中O2－由正极移向负极，所以C错误；O2－带有两个负电荷，当固体电解质中有1molO2－通过时，电子转移2mol，D错误。答案A题型特训(二)1．(2017·西城区第一学期期末，5)下列说法中，不正确的是()ABCD钢铁表面水膜的酸性很弱或呈中性，发生吸氧腐蚀钢铁表面水膜的酸性较强，发生析氢腐蚀将锌板换成铜板对钢闸门保护效果更好钢闸门作为阴极而受到保护解析C项，金属活泼性：Zn>Fe>Cu，所以若将锌板换成铜板，则先腐蚀活泼金属Fe，错误；D项，钢闸门与电源的负极相连而被保护，正确。答案C2．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1molCuC2O4需要标况下44.8LCO2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错误。答案B3．碳酸二甲酯(DMC)结构简式为(CH3O)2CO，化学性质非常活泼，极易水解。用电解法制备碳酸二甲酯的模拟装置如图所示。下列说法正确的是()A．图中左侧电极为阴极，右侧电极为阳极B．阳极反应：CO－2e－＋2CH3OH=(CH3O)2CO＋2H＋C．质子通过交换膜从阴极区移向阳极区D．离子液体必须是水溶液，目的是传递电荷解析左侧放电物质CO是还原剂发生氧化反应为阳极，右侧O2放电为阴极，A错误；B正确；质子(H＋)在阳极区生成，通过交换膜从阳极区移向阴极区，C错误；依据题干信息“碳酸二甲酯(DMC)极易水解”知：离子液体必须是非水体系，D错误。答案B4．利用电解原理净化含有机物的废水，其原理是：在电解条件下将较低价态的金属离子(Co2＋)氧化成较高价态的金属离子(Co3＋)，利用较高价态的金属离子将废水中的有机物氧化成CO2。装置如图所示。下列说法正确的是()A．锌极为负极，发生氧化反应B．石墨极上发生的电极反应式为Co2＋－e－=Co3＋C．电解过程中，阴极附近溶液pH减小D．氧化1molHCHO时电路中至少转移3mol电子解析根据图示知，锌为阴极、石墨为阳极，阴极发生还原反应，A项错误；石墨极发生氧化反应，电极反应式为Co2＋－e－=Co3＋，B项正确；锌极的电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑，阴极附近的电解质溶液pH增大，C项错误；4Co3＋＋HCHO＋H2O=CO2↑＋4H＋＋4Co2＋，氧化1molHCHO时至少要转移4mol电子，D项错误。答案B5．H3BO3可以通过电解NaB(OH)4溶液的方法制备，其工作原理如图，下列叙述错误的是()A．M室发生的电极反应式为2H2O－4e－=O2↑＋4H＋B．N室中：a%＜b%C．b膜为阴膜，产品室发生反应的化学原理为强酸制弱酸D．理论上每生成1mol产品，阴极室可生成标准状况下5.6L气体解析制备原理是原料室中[B(OH)4]－通过阴膜(b膜)进入产品室，M室中石墨电极上H2O放电产生O2和H＋，H＋通过阳膜(a膜)进入产品室，H＋＋[B(OH)4]－=H3BO3＋H2O，A正确，C正确；原料室中的Na＋通过阳膜(c膜)进入N室，N室中石墨电极上H2O放电产生H2和OH－，因而N室中NaOH溶液的浓度会增大，B正确；理论上每生成1mol产品，M、N室电极反应式分别为2H2O－4e－=O2↑＋4H＋、2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，阴极室(N室)生成0.5molH2，标准状况下为11.2L，D错误。答案D6．用如图所示装置处理含NOeq\o\al(－,3)的酸性工业废水，某电极反应式为2NOeq\o\al(－,3)＋12H＋＋10e－=N2↑＋6H2O，则下列说法错误的是()A．电源正极为A，电解过程中有气体放出B．电解时H＋从质子交换膜左侧向右侧移动C．电解过程中，右侧电解液pH保持不变D．电解池一侧生成5.6gN2，另一侧溶液质量减少18g解析A项，根据题意，与B极相连的电极反应为2NOeq\o\al(－,3)＋12H＋＋10e－=N2↑＋6H2O，作电解池的阴极，故B为负极，则A为正极，溶液中的OH－放电，生成O2，正确；B项，电解时，左侧阳极室OH－发生反应，剩余了H＋，故H＋从质子交换膜左侧向右侧移动，正确；C项，在电解过程中，转移20mole－时左侧产生20molH＋，右侧消耗24molH＋，右侧c(H＋)减小，pH变大，错误；D项，电解池一侧生成5.6gN2，转移的电子的物质的量为2mol，故另一侧发生反应的水的物质的量为1mol，溶液质量减少18g，正确。答案C7．(2017·河南罗山模拟)某学生为探究铜生锈的过程设计如图所示装置，下列选项正确的是()A．一段时间后C棒上有气泡冒出，附近的溶液变为红色B．一段时间后溶液中会有蓝色沉淀产生C．Cu棒为正极，电极反应式：Cu－2e－=Cu2＋D．C棒为正极，电极反应式：2H＋＋2e－=H2↑解析由于铜的金属活动性比氢弱，在电解质溶液中发生吸氧腐蚀，负极：Cu－2e－=Cu2＋，正极：O2＋4e－＋2H2O=4OH－，溶液中，Cu2＋＋2OH－=Cu(OH)2↓，所以B选项正确。答案B8．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Cu2OD．整个反应过程中，氧化剂为O2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Cu2O，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。答案B9．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－=Seq\o\al(2－,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Seq\o\al(2－,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－=Seq\o\al(2－,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Seq\o\al(2－,n)，酸性条件下，Seq\o\al(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Seq\o\al(2－,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题型特训(三)(教师素材)1．远洋轮船的船体材料是合金钢，为了保障航行安全，延长轮船的使用寿命，通常在与海水接触的船壳(船底及船侧)上镶嵌一些金属块M。下列有关说法不正确的是()A．上述保护船壳免受腐蚀的方法叫牺牲阳极的阴极保护法B．M可能是锌、镁、锡等金属C．船壳主要发生吸氧腐蚀D．在上述保护船壳的过程中，负极反应为M－ne－=Mn＋解析利用原电池原理，在钢铁的表面镶嵌比铁活泼的金属，使钢铁免受腐蚀的方法叫牺牲阳极的阴极保护法，A项正确；如果在与海水接触的船壳上镶嵌锡块，由于铁比锡活泼，在船壳、空气、海水构成的原电池中，铁为负极，会加快船壳的腐蚀，B项错误；海水的pH≈8，船壳主要发生吸氧腐蚀，C项正确；在牺牲阳极的阴极保护法中，比铁活泼的金属M作负极，发生氧化反应，D项正确。答案B2．我国科学家设计出的一种装置(如图所示)，实现了“太阳能→电能→化学能”的转化，总反应为2CO2=2CO＋O2。下列有关说法正确的是()A．该装置属于原电池B．人体呼出的水蒸气参与Y极反应：CO2＋H2O＋2e－=CO＋2OH－C．反应完毕，该太阳能装置中的电解质溶液碱性增强D．X极电极反应式为O2＋2H2O＋4e－=4OH－解析该装置实现了太阳能→电能→化学能的转化，而将电能转化为化学能属于电解池，A项错误；由图可知Y极发生的是得电子的反应，人体呼出的气体中含有CO2和H2O，B项正确；由得失电子守恒原理知，X极消耗的OH－总量等于Y极生成的OH－总量，即电解质溶液的碱性没有改变，C项错误；从电子的流向看，X电极失去电子，故X电极是负极，电极反应式为4OH－－4e－=2H2O＋O2↑，D项错误。答案B3．为了强化安全管理，某油库引进一台空气中汽油含量的测量仪，其工作原理如图所示(用强酸性溶液作电解质溶液)。下列说法不正确的是()A．石墨电极作正极，发生还原反应B．铂电极的电极反应式：C8H18＋16H2O－50e－=8CO2↑＋50H＋C．H＋由质子交换膜左侧向右侧迁移D．每消耗5.6LO2，电路中通过1mol电子解析由图像知，石墨电极通入O2，发生还原反应O2＋4e－＋4H＋=2H2O，A项不符合题意。铂电极上发生氧化反应，电极反应式为C8H18＋16H2O－50e－=8CO2↑＋50H＋，B项不符合题意。在原电池中，阳离子向正极迁移，阴离子向负极迁移，C项不符合题意。由于没有指明反应温度和压强，不能通过体积计算O2的物质的量，也就无法确定转移电子的物质的量，D项符合题意。答案D4．电化学气敏传感器可用于监测环境中NH3的含量，其工作原理如图所示，其中NH3被氧化为常见无毒物质。下列说法错误的是()A．溶液中OH－向电极a移动B．电极b上发生还原反应C．负极的电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－=N2＋6H2OD．理论上反应消耗的NH3和O2的物质的量之比为3∶4解析电极a上NH3发生氧化反应生成N2，则电极a为负极，电极b为正极，原电池中，阴离子向负极移动，故A项正确；电极b为正极，发生还原反应，B项正确；负极上NH3失电子生成N2和H2O，电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－=N2十6H2O，C项正确；由电池反应4NH3＋3O2=2N2＋6H2O可知，理论上反应消耗的NH3与O2的物质的量之比为4∶3，D项错误。答案D5．用一种阴、阳离子双隔膜三室电解槽，可使废水中NHeq\o\al(＋,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