专题16新型电化学装置分析(学生版+解析)-2023年高考化学毕业班二轮热点题型归纳与变式演练(新高考专用)

专题16新型电化学装置分析

目录

一、热点题型归纳...................................................................................1

【题型一】新型一次电池分析........................................................................1

【题型二】新型二次电池分析........................................................................2

【题型三】新型燃料电池分析........................................................................4

【题型四】新型电解池分析..........................................................................6

【题型五】隔膜式电化学装置分析...................................................................8

【题型六】金属腐蚀装置分析........................................................................11

【题型七】金属防护装置分析........................................................................12

【题型八】电化学的有关计算........................................................................13

二、最新模考题组练................................................................................14

这热点短型归他

［题型二］新型一次电池分析

【典例分析】

【典例1】（2022•湖南省等级考）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L卜.列

说法错误的是（）。

A.海水起甩解质溶液作用

B.N极仅发生的电极反应：2H2O+2e--2OK+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

【提分秘籍】

1.电极反应

（1）反应要求：包发、氧化还原反应和放热反应

（2）根据化合价升降判断反应类型和电极类型

正极发生价降低的还原反应,负极发生价升高的氧化反应

2.电子流向：负极,•处也烽.正极（电子不能在溶液中流动）

3.电流流向：正极------＞负极-------正极

4.离子流向：离子只能在溶液中流动，不能在导线上流动

（1）原电池：阳离子一正极；阴离子一负极

（2）盐桥中：阳离子一正极；阴离子一鱼极

5.电解质溶液的选择

C）碱金属电极：不选择水溶液及醇类,一般选择有机电解质或固体电解质

（2）盐桥式原电池：负极材料和与其反应的电解质在丕圆的容器中

Cu<NOj)jia«A^IOjiSS

6.电化学中溶液pH的变化

（1）电极pH变化

①看该电极反应是消耗还是产生H+或OFT

②若H+或OH一无变化，看该电极是消耗还是产生水

（2）溶液pH变化

①看总反应是消耗还是产生H+或OH

②若H+或OH一无变化，看总反应是消耗还是产生水

7.判断电极方程式是否正确

（1）看电极反应是氧化反应还是还原反应

（2）看得反应是得电子还是失电子

（3）看产物能否与溶液反应

①酸性溶液：方程式中不能出现也

②碱性溶液：方程式中不能出现出

③看电极产物能否和环境中的其他物质反应

酸性碱性2-2

CH4CO30~

氧化产物CO2皿二HCO3-CQ产

酸性碱性中性

02co2

还原产物山。OITOH一CQ3二

（4）看物质拆分是否正确

①强酸、强碱、可溶性盐溶液可拆

②非溶液和熔融状态下进行的反应不能写成离子方程式形式

③原子团不能拆分

（5）看有无隐含的酸碱性

①酸性溶液:产物是NH/、F/、C『+等弱阳离子

②碱性溶液:有金属氧化物、氢氧化物参与的反应

【变式演练】

I.（2021•广东选择考）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.CO?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

2.（绍兴市2022学年第一学期选考模拟考试）Ag催化刻蚀Si晶片的反应原理示意图如下，刻蚀溶液有一定浓度的

HF和比。2混合而成，刻蚀时间为236min,由Ag薄膜覆盖的硅晶片部分逐渐被刻蚀掉，剩余部分就形成了硅纳

米线。下列说法不正确的是（）。

Si晶片

A.Ag薄膜附近随着反应的进行，pH逐渐减小

B.Si极发生的反应为Si+2H2O=SiO2+4H++4e，SiO2+6HF=H2SiF6+2H2O

C.该刻蚀的总反应可表示为SQ2+6HF+2H2O2=H2SiF6+4H2（）

D.该刻蚀过程的是由微小的Si、Ag、HF和H2O2的原电池组成

3.（2022•昆明一模）利用铜和石墨作电极，在盐酸介质中，铜与氢叠氮酸（HN0构成原电池，总反应方程式

++

^2Cu+2Cr+HN3+3H=2CuCl（s）+N2t+NH4o下列判断正确的是（）。

A.电子从石墨电极流向铜电极

B.溶液中C「向石墨电极移动

C.每转移Imol电子，负极减重64g

D.正极反应式为HN3+2e、3H+=N2t+NHJ

【题型二】新型二次电池分析

【典例分析】

【典例2】（2022•广东省等级考）科学家基于CL易溶于C04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+2e+2Na*=Na3Ti2（PO4）3＜下列说法正确

的是（）。

A.充电时电极b是阴极

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ImolCk，电极a质量理论上增加23g

【提分秘籍】

1.可充电电池的特点

(1)放电时为原电池,电极属性为止负极

(2)充电时为电解池，电极属性为阴阳极

(3)阳极连正极，电极反应式相反,充电时变成阳极

(4)阴极连负极，电极反应式相反,充电时变成阴极

(5)充电时，电池上“一”极应接电源的负极

放电

2.铅蓄电池：Pb+PbCh+2H2sCh啜萨PbSCU+2H2O

+2

(1)a极：正极,电极反应式为：PbO2+2e+4H+SO4-=PbSO4+2H2O,充电时，变成胆极

-2-

(2)b极:负极,电极反应式为：Pb-2e+SO4=PbSO4,充电时，变成阴极

(3)c极：阴极,电极反应式为：PbSO4+2e-=Pb+SO42',放电时，变成负极

2+

(4)d极：阳极,电极反应式为：PbSO4+2H2O=PbO2+SO4+4H+2e-,放电时，变成正极

【变式演练】

I.(202()•天津等级考)熔融钠一硫电池性能优良，是具有应用前景的储能电池。如图中的电池反应为

2Na+】S爵Na2sx(x—5-3,难溶于熔融硫)。下列说法错误的是(

九电

A.Na2s4的电子式为Na+[SSSS]2-Na+

B.放电时正极反应为xS+2Na++2e-^=Na2Sx

C.Na和NazS、分别为电池的负极和正极

D.该电池是以Na—p-ALCh为隔膜的二次电池

2.(2020•全国I卷)科学家近年发明了一种新型Zn-CO2水介质电池。电池示意图如图，电极为金属锌和选

择性催化材料。放电时，温室气体CO?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。

下列说法错误的是()o

双极修■

2-

A.放电时，负极反应为Zn-2/+4OH——Zn(OH)4

B.放电时，ImolCCh转化为HCOOH,转移的电子数为2moi

C.充电时，电池总反应为2Zn(OH)42--2Zn+O2t+4OK+2H2。

0.充电时，正极溶液中OH-浓度升高

3.(2019•全国卷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二次旦池，结构如下图所示。电池反应为Zn(s)

+2NiOOH(s)+H20(1)笔%】0(s)+2Ni(OH)2(s).下列说法错误的是()。

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-（叫）一e——NiOOH（s）+H2O（1）

C.放电时负极反应为Zn（s）+2OH"（叫）一2e-ZnO（s）+H2O（1）

D.放电过程中OFT通过隔膜从负极区移向正极区

4.（河北省邯郸市2022届高三下学期3月•模）某科研团队研制并设计了一种基于阳离子型活性分子的中性水系

有机液流电池，以[Pyr-TEMPO]和[Pyr-PV]CL分别作中性水系有机液流电池的正负极材料，已知放电时

[Pyr-PV]2+先转化为[Pyr-PV]3+,后转化为[Pyr-PV]4+,电池工作原理如图所示。下列说法错误的是

（

A.放电的过程中，氯离子由b电极向a电极移动

B.放电和充电时的电势均是a电极高于b电极

C.放电时，负极的电极反应式可能为[Pyr-PV]3+-e-=[Pyr-PV]4+

D.放电时，b电极为负极；充电时，b电极为阳极

【题型三】新型燃料电池分析

【典例分析】

【典例3】（2021•山东省等级考）以KOH溶液为离子导体，分别组成CHQH—Ch、N2H4一。2、（CH3）2NNH2-

02清洁燃料电池，下列说法正确的是（）。

A.放电过程中，K+均向负极移动

B.放电过程中，KOH物质的量均减小

C.消耗等质量燃料，（CH3）2NNH2-02燃料电池的理论放电量最大

D.消耗ImolCh时，理论上N2H4-。2燃料电池气体产物的体积在标准状况下为1L2L

【提分秘籍】

1.燃料电池

2.燃料电池负极产物

（I）氢气：在酸性条件下变成田，在碱性条件下变成比0。

（2）含碳燃料：在酸性条件下变成CO2,在碱性条件下变成COJ。

（3）含氮燃料：一般变成N?。

【变式演练】

1.（2019•全国卷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，示意图如下所示。下列说法错误的是（）。

____________________c____________________

氢化薄固氮酶

交换膜

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，N?发生还原反应生成NE

D.电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动

)o

）氢氧燃料电池构造如图所示，其电池反应为：2H2+O2=2H2OO下列说法不正确的是（

A.多孔金属a作负极

B.多孔金属b匕Ch发生还原反应

C.电池工作时，电解质溶液中OFT移向a极

+

D.正极的电极反应为：O2+4e+4H=2H2O

T电动机｝-）

氧氧化钾溶液

3.“重油一氧气一熔融碳酸钠”燃料电池装置如图所示。卜.列说法错误的是（

CO.H,

0-

r0

熔

熔

融

nr眼培融

破

碳

化

酸

MJ酸

删

讷

展一

炉交2

股

“

fH.QT

A.Ch在b极得电子，最终被还原为CO『—

B.放电过程中，电子由电极a经导线流向电极b

C.该电池工作时，CO32一经“交换膜2”移向b极

2-

D.H?参与的电极反应为：H2-2e+CO3=H2O+C02

4.（2022•湖北天门市高三3月模拟）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下图所示，下列说法正确的是（）。

A.电子从b流出，经外电路流向a

B.该电池在高温下进行效率更高

-2-+

C.HS一在硫氧化菌作用下转化为SO4?一的反应是：HS+4H2O-8e=SO4+9H

D.若该电池有0.4mol电子转移，则有0.45molH+通过质子交换膜

【题型四】新型电解池分析

【典例分析】

【典例4】（2022•浙江6月选考）通过电解废旧锂电池中的LiMn2O4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

不正确的是（）。

A.电极A为阴极，发生还原反应

B.电极B的电极发应：2H2O+Mn2+-2e-—MnO2+4H+

C.电解一段时间后溶液中M/♦浓度保持不变

D.电解结束，可通过调节pH除去Mr?+,再加入Na2cO3溶液以获得Li2cO3

【提分秘籍】

一、电解的原理

I.电极反应：阳极发生价升高的氧化反应,阴极发生价降低的还原反应

2.电子流向：阳极•处也轮.阴极（电子不能在溶液中流动）

3.电流流向：阴极外电路》阳极网生阴极

4.离子流向：阳离子~阳极：阴离子一阻极

5.阴阳两极上放电顺序

（1）阴极（与电极材料无关）：氧化性强的微粒先放电，放电顺序：

K+'竺、Na・、Mg汽A产、Zn”、Fe-、Sn汽Pb"、lT、Cu“、F针、Ag・

放电由一到易"

（2）阳极（与电极材料有关）：

①若是活性电极作阳极，则活性电极首先失电子,发生氧化反应。

②若是惰性电极作阳极，放电顺序为：

SE-、8「、。、0"、含一酸根一子^02»«5）、二

放电由易到一

（3）三注意

0）阴力不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是溶液（或熔融电解质）中的阳离子放电。

②最常用、最重要的放电顺序为阳极：C「>OHZ阴极：Ag+>Cu2+>H\

③电解水溶液时，K+〜AP+不可能在阴极放电。

电解的应用

用活泼电极电解溶液

（1）电解精炼

①粗金属作阳极,纯金属作阴极,纯金属离子作溶液

②溶液中金属离子：纯金属离子和活泼的金属离子

③阳极泥：不活泼的金属

④电解后原电解质溶液浓度减小

（2）电镀

①镀层金属作阳极,被镀物品作阴极

②镀层金属离子作电解液

③电镀后原电解质溶液浓度丕变

2.电冶炼：电解制备K、Ca、Na、Mg、AI等活泼金属

（1）原料

金属NaMgAl

原料（熔融）NaCl

（2）炼铝的特殊性

①不用氯化铝的原因：AlCh是共价化合物，熔融状态下不导电

②冰晶石的作用：降低氧化铝的熔点，节能

③阳极石墨被产生的氧气腐蚀，需定时更换

【变式演练】

1.（2022•广东省等级考）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A1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的住极泥

D.阳极和阴极的质量变化相等

2.（2022•海南省选择考）一种采用H2O（g）和N2（g）为原料制备NH3（g）的装置示意图如下。

工作电源

固体氧化物电解质

下列有关说法正确的是（

A.在b电极上，Nz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-不断减少

3.（2022•北京市等级考）利用下图装置进行铁上电镀铜的实验探究。

装置示意图序号电解质溶液实验现象

阴极表面有无色气体，一段时间后阴极

0.1mol*L1C11SO4+

表面有红色固体，气体减少。经检验电

®少量H2sO4

日解液中有Fe2+

-R阴极表面未观察到气体，一段时间后阴

cJ0.1mol『CuSO+

4极表面有致密红色固体。经检验电解液

②过量氨水

1t中无Fc元素

下列说法不事碰的是（）。

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

>2+2+2+

B.①中检测到Fe2+,推测可能发生反应：Fe+2H=Fe+H21Fe+Cu=Fe+Cu

C.随阴极析出Cu,推测②中溶液c9心）减少,CU2++4NH；二^〔CU（NH3）4产平衡逆移

D.②中C心生成[CU（NH3）4]2+,使得C（CU2+）比①中溶液的小，Cu缓慢析出，镀层更致密

4.（2020•浙江7月选考・21）电解高浓度RCOONa（按酸钠）的NaOH溶液，在阳极RCOO一放电可得到R-R（烷

嫌）。下列说法不正确的是（工

A.电解总反应方程式：2RCOONa+2H2。通电R-R+2CO2t+H2t+2NaOH

B.RCOCT在阳极放电，发生氧化反应

C.阴极的电极反应：2II2O+2c-=2Oir+II2t

D.电解CH3coONa、CH3cH2coONa和NaOH混合溶液可得到乙烷、丙烷和丁烷

5.（2020•全国II卷）电致变色器件可智能调控太阳光透过率，从而实现节能。下图是某电致变色器件的示意图。

当通电时，Ag+注入到无色WO3薄膜中，生成Ag,WO3,器件呈现蓝色，对于该变化过程，下列叙述错误的是

（）o

固体电解质,只

允许Ag•通过

喳电致变色层（WOD

透明导电层

A.Ag为阳极

B.Ag'由银电极向变色层迁移

C.W元素的化合价升高

D.总反应为：WO^+xAg^=AgxWO3

【题型五】隔膜式电化学装置分析

【典例分析】

【典例5】（2022•山东省等级考）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CO?,将废旧理离子电池的正极材料LiCoO?（s）转化为C02+,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（）。

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LiCoCh+e、2H2O=Li++Co2++4OFT

D.若甲室Co?+减少200mg,乙室C4+增加300mg，则此时已进行过溶液转移

【提分秘籍】

I.离子交换膜在电解池中的作用

（1）隔离：将两极区隔离，阻止两极区产生的物质接触

①防止副反应发生，避免影响所制取产品的质量

②防止副反应发生，避免引发不安全因素（如爆炸）

（2）通透：能选择性的通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用

<3）实例：氯碱工业中阳离子交换膜的作用

3用志子交换膜

________

他和NaCI桶NaUH濯液

溶液（或去离子•水）

阳极阴极

NaCI溶液广NaOH溶液

离不交换段电解槽示意图

①平衡电荷，形成闭合回路;

②防止CL和H"昆合而引起爆炸；

③避免CI2与NaOH反应生成NaCIO,影响NaOH的产量;

④避免C「进入阴极区导致制得的NaOH不纯。

2.常见的离子交换膜（隔膜）

（1）阳离子交换膜：简称阳膜，只允许阳离子通过

（2）阴离子交换膜：简称阴膜，只允许阴离子通过

（3）质子交换膜：只允许氢离子通过

3.含离子交换膜电化学装置的几个X域

（1）原料区

①主料区：加入原料的浓溶液，流出原料的施溶液

②辅料区：加入辅料的箍溶液，流出辅料的液溶液

（2）产品区：产品中的阴阳离子通过离子交换膜进入该区域

（3）缓冲区：两侧的离子交换膜属性相同，起防漏的保护作用

（4）计算含交换膜电化学装置中某•区域质量变化，注意离子的迁移

装置问题

乙媒

根据。2~45〜4H+,阳极

产生ImolCh时，有

4molH+由阳极移向阴

极，则阳极溶液的质量

co,v11

减轻32g+4g=36g

1质子痴根

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，Z/+以Zn（OH）

4?■■存在）。电池放电时，下列叙述错误的是（）。

A.H区的K+通过隔膜向III区迁移

B.I区的SO/-通过隔膜向II区迁移

-+2+

C.MnCh电极反应：MnO2+2e4-4H=Mn+2H2O

+2-2

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

2.（2021•河北选择考）K-Ch电池结构如图，a和b为两个电极，其中之一为单质钾片。关于该电池，下列说

法错误的是（）。

K0,

有机电解质1有机电解质2

A.隔膜允许K+通过，不允许。2通过

B.放电时，电流由b电极沿导线流向a电极；充电时，b电极为阳极

C.产生1Ah电量时，生成KO?的质量与消耗02的质量比值约为2.22

D.用此电池为铅酸蓄电池充电，消耗3.9g钾时，铅酸蓄电池消耗0.9g水

3.（2021•浙江6月选考）某全固态薄膜锂离子电池截面结构如图所示，电极A为非晶硅薄膜，充电时Li+得电子

成为Li嵌入该薄膜材料中：电极B为LiCoO?薄膜；集流体起导电作用。下列说法不正确的是（）。

A.充电时，集流体A与外接电源的负极相连

B.放电时，外电路通过amol电子时，UPON薄膜电解质损失amol

C.放电时，电极B为正极，反应可表示为Lii-\CoO2+xLi++xe^=LiCoO?

D.电池总反应可表示为LixSi+Lii-xCoCh疆Si+LiCoO?

4.（2021•广东选考）钻（C。）的合金材料广泛应用于航空航天、机械制造等领域。如图为水溶液中电解制备

金属钙的装置示意图。下列说法正确的是（)o

石・阳离子阴离子

交换膜交换膜

cr

cr

Co:

I室n室in室

A.工作时，I室和I【室溶液的pH均增大

B.生成ImolCo,I室溶液质量理论上减少16g

C.移除两交换膜后，石墨电极上发生的反应不变

D.电解总反应：2co2++2HQ电驻2Co+O,f+4H+

5.（2021•全国甲卷）乙醛酸是一幅要的化工中间体，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HzO解离为H+和OH,并在直流电场作用下分别向两级迁移，下列说法中正确的是（)o

1电源

o<)

II

HO-C-C-H石

e/ze■

电।电

极I极

\78

IIO—c—C-OH

<Z^«i|ZJ»»

博和乙二液双极・乙二・十KBr溶液

A.KBr在上述电化学合成过程中只起电解质的作用

C0

+

B.阳极上的反应式为：HO-C-OH+2H+2e-^HO-C-H+H2O

C.制得2moi乙醛酸，理论上外电路中迁移了Imol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

【题型六】金属腐蚀装置分析

【典例分析】

【典例6】（2019•江苏高考）将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液湿润后，置于如图所示装置中，进行铁的电

化学腐蚀实验。下列有关该实验的说法正确的是（）。

A.铁被氧化的电极反应式为Fe-3L=Fe3+

B.铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能

C.活性炭的存在会加速快的腐蚀

D.以水代替NaCI溶液，铁不能发生吸氧腐蚀

【提分秘籍】

1.金属的腐蚀

（1）化学腐蚀

①反应类型：普通的化学反应

②特点：无电流产生,电子直接转移给氧化剂

（2）电化腐蚀

①反应类型：原电池反应

②特点：有电流产生,电子•同接转移给氧化剂

③普遍性：电化腐蚀更为普遍

2.电化学腐蚀的类型

（1）析氢腐蚀

①形成条件：水膜酸性较强

②特点：在密闭容器中气体压强变大

（2）吸氧腐蚀

①形成条件：水膜酸性很弱或呈中性甚至碱性

②特点：在密闭容器中气体压强减小

（3）在餐性条件下，氢前的活泼金属发生近氢腐蚀，氢后的不活泼金属发生吸氧腐蚀

【变式演练】

I.（湘豫名校联考2022年II月高三一轮复习诊断）青铜器文物腐蚀物以粉末状有害锈最为严重，某种碱式氯化铜

粉状锈的形成过程分下面三个阶段：

+

阶段一.：铜在电解质溶液中发生一般腐蚀：Cu-e--Cu；Cu-+C「fCuQ（灰白色）；CUC1+H2O-CU2O+HCI

阶段二：CU2O+H2O+HCI+O2-CUCI2•Cu（OH）2,H2O

阶段三：CuCl和具有很强穿透力，可深入铜体内部，产生粉状锈：CUC1+O2+H2O->CUC12-3Cu（OH）2+HCL

下列说法正确的是（）o

A.该粉状锈生成的条件中需要有：潮湿环境、可溶性的氯化物、氧化性的物质

B.上述过程涉及的化学反应有：电解反应、水解反应、氧化还原反应

C.依据反应CuCl+HzO-CsO+HQ,可以判断氧化亚铜不能溶于盐酸

D.利用外加电源保护法保护铜制文物时，青铜器应连接电源的正极

2.全世界每年因生锈损失的钢铁，约占世界年产量的四分之一。一种钢铁锈蚀原理示意图如下，下列说法中不

正确的是（）。

帙精控中的电化学过程

A.缺氧区：Fe-2e-=Fe2+

B.富氧区：O2+2H2O+4e-=^OH-

C.Fe失去的电子通过电解质溶液传递给O2

D.隔绝氧气或电解质溶液均可有效防止铁生锈

【题型七】金属防护装置分析

【典例分析】

【典例7】（2020•江苏高考）将金属M连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。在下图所示的情境

中，下列有关说法正确的是（）。

A.阴极的电极反应式为Fe—2e-=Fe2+

B.金属M的活动性比Fe的活动性弱

C.钢铁设施表面因积累大显电子而被保护

D.钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的快

【提分秘籍】

1.原电池防护法

（I）名称：牺牲阳极的阴极保护法

（2）方法：被保护的金属一^需二接更活泼的金属

（3）图示

2.电解池防护法

（1）名称：外加电流的阴极保护法

（2）方法：被保护的金属一^翳与电源的负极相连

（3）图示

【变式演练】

1.（2022•广东省等级考）为检验牺牲阳极的阴极保护法对钢铁防腐的效果，将镀层有破损的镀锌铁片放入酸化

的3%NaCl溶液中。一段时间后，取溶液分别实验，能说明铁片没有被腐蚀的是（）。

A.加入AgNCh溶液产生沉淀

B.加入淀粉碘化钾溶液无蓝色出现

C.加入KSCN溶液无红色出现

D.加入K3[Fe（CN）6]溶液无蓝色沉淀生成

2.（2022•宁波选考模拟）氯盐可导致混凝土中的钢筋腐蚀。为防止混凝土中的钢筋腐蚀，可在混凝土表面敷置

一定电解质溶液并将惰性金属导电网浸泡其中，惰性金属导电网与钢筋分别连接外部直流电源从而除去。一，装

置如图，下列说法错误的是（

A.钢筋接电源的正极

B.金属导电网上发生的电极反应为2c「一2e-—C12t

C.混凝土中的钙离子向钢筋方向移动

D.电解一段时间后钢筋附近溶液的pH增大

【题型八】电化学的有关计算

【典例分析】

【典例8】（2022•北京市等级考）已知：在催化剂作用下，煤在管式炉中燃烧，出口气体主要含02、CO?、出0、

Nz、SO2o通过干燥装置后，待测气体进入库仑测硫仪进行测定。已知：库仑测硫仪中电解原理示意图如下。检

测前，电解质溶液中一」保持定臂时，电解池不工作。待测气体进入电解池后，SO2溶解并将b一还原，测硫

C（I）

仪便立即自动进行电解到匕±2又回到原定值，测定结束，通过测定电解消耗的电最可以求得煤中含硫最。

C（I）

CHCOOH-KI溶液

煤样为ag,电解消耗的电量为x库仑，煤样中硫的质量分数为。已知：电解中转移Imol电子所消耗的

电量为96500库仑。

【提分秘籍】

1.基本方法：电子守恒和电荷守恒列关系式

（I）电子守恒和电荷守恒列关系式

4

O2~4e—~4Ag~2Cu~2H2~ZC12~4OH~4H+~—M"

n

（3）几个注意问题

①气体体积相关计算时，必须注明标准状况

②计算含交换膜电化学装置中某一区域质量变化，注意离子的迁移

③注意某一电极发生多个电极反应

2.电化学计算的物理公式

（1）电量公式：O=U=nNxq=n¥

①〃---得失电子的物质的量（mol）

②必——阿伏加德罗常数（6.02Xl（p3mori）

③q——1个电子所带的电量（1.60X10」。

@1---电流强度（A）

⑤t——时间（s）

@F---法拉弟常数（96500C/mol）

（2）电能公式：W=UIt=UQ

【变式演练】

1.（2020•全国II卷节选）CH』和CO?都是比较稳定的分子，科学家利用电化学装置实现两种分子的耦合转化,

其原理如下图所示：

（I）阴极上的反应式为。

（2）若生成的乙烯和乙烷的体积比为2：1,则消耗的CHj和CO2体积比为

2.（2020年•全国卷I）为验证不同化合价铁的氧化还原能力，利用下列电池装置进行实验。

电池反应一段时间后，测得铁电极溶液中c（Fe2+）增加了0.02mol石墨电极上未见Fe析出,可知，石墨电

极溶液中c（Fe2+）=o

越景新模考敢版称

I.（广东省深圳市光明区2023届高三上学期第一次模拟）我国有着丰富的海风资源,在海水中建立风电设备，防

腐蚀是一个突出问题。下列说法正确的是（）。

A.钢铁构件表面的镀铜破损后依然会保护内部钢铁不被腐蚀

B.可将钢铁构件与电源负极连接臧缓腐蚀发生

C.钢铁发生吸氧腐蚀时负极发生的反应为Fc—3L=Fe3+

D.海水中发生化学腐蚀的速率大于电化学腐蚀速率

2.（2022年湖北省新高考联考协作体高三3月模拟）已知Ag+的氧化性强于Co?+的氧化性，则关于下图所示原电

池装置的说法中，正确的是（

A.Co电极是原电池的正极

B.盐桥中可填充KQ饱和溶液与琼脂的混合物

C.该原电池的正极反应式为A「+e-=Ag

D.盐桥中的电解质阴离子向右侧烧杯移动

3.（广东省茂名市2022届高三下学期第二次综合测试）搭载全气候电池的电动车在北京冬奥会零下30度的环境里

亮相，成功地解决了锂离子电池不耐低温的问题，锂离子电池通常以碳材料（容纳锂离子）为负极，LiCoO2.

LiMnPO,等锂的活性化合物为正极，放电时下列说法不正确的是（）。

A.化学能转化为电能

B.正极上发生氧化反应

C.Li.向正极迁移

D.当电路中转移0.1mol电子时，负极重量减少0.7g

4.（广东省江门市2021~2022学年高三3月模拟）“自煮火锅”发热包的成分为碳酸钠、硅藻土、铁粉、铝粉、活

性炭、焦炭粉、NaCk生石灰，向发热包中加入冷水，可用来蒸煮食物。下列说法错误的是（）。

A.Na+由活性炭区向铝粉表面区迁移

B.负极反应为A1—3e、4OH-—A1O「+2H2。

C.活性炭作正极，正极上发生还原反应

D.硅藻土结构疏松，使各物质分散并均匀混合，充分接触

5.（广东省茂名市2022届高三下学期第二次综合测试）城市污水循环用作城市稳定的第二水源，对缓解城市水危

机有重要意义。高铁酸盐［Fe（VI）］作为•种绿色环保水处理剂，兼具极强的氧化性和良好的絮凝效果，图为

电解制备高铁酸盐的装置示意图（电解液为NaOII溶液），下列说法正确的是（）。

A.石墨作阳极，铁作阴极

-2

B.阳极的电极方程式为：Fe-6e+8OH=FCO4-+4H2O

C.生成Imol高铁酸盅，II室溶液质品理论上增大56g

D.工作时，I室和H室溶液的pH均增大

6.（2022〜2023湖北咸宁市高三11月模拟）钛的电解冶炼法，如图所示。以含少量CaCh的CaO熔融物作为介质，电

解时阴极生成的Ca进一步还原TiCh得到钛。下列说法不正确的是（）o

A.Ca还原TiCh的化学方程式为2Ca+TiO2=1过Ti+2CaO

B.阳极石墨稳定性强，在实际生产过程中质最几乎不会改变

C.CaCb的作用可能是增强导电性，同时起到助熔剂的作用

0.5x80x60x48

D.已知F=96500C-mol「，当I=0.5A,通电80分钟，理论上可得Ti的质量为g

4x96500

7.（2022届湖南新高考教学教研联盟高三第二次联考）“太阳水”电池装置如图所示，该电池由三个电极组成，

其中a为TiCh电极，b为Pt电极，c为WCh电极，电解质溶液为pH=3的Li2sCh-HzSOj溶液。锂离子交换膜将电池

分为A、B两个区，A区与大气相通，B区为封闭体系并有N?保护。下列关于该电池的说法正确的是（）o

A.若用导线连接b、c,b电极附近pH增大，可实现太阳能向电能转化

B.若用导线连接b、c,c电极为负极，可实现H.1W03转化为WCh

C.若用导线连接a、c,则a为负极，该电极附近pH减小

D.若用导线连接a、c,贝忆电极的电极反应式为H/WO3—xe-^WCh+xH-

X.（四川省遂宁市2022届高二卜学期二诊）科学家发明了一种Al—PhQ电池.电解质为KNOj、MS。,、KO