新型电化学装置分析（解析版）-高考化学热点题型专项复习训练

题型11新型电化学装置分析

目录

考向归纳

......................................................................................................................................................................................34

【考向一】新型一次电池装置分析...........................................................34

【考向二】新型可充电池装置分析...........................................................37

【考向三】新型燃料电池装置分析...........................................................41

【考向四】新型电解装置分析...............................................................44

【考向五】桥膜式电化学装置分析...........................................................49

【考向六】串联组合式电化学装置分析......................................................54

【考向七】金属腐蚀型原电池装置分析......................................................57

【考向八】金属防护型电化学装置分析......................................................61

【考向九】守恒法在电化学计算中应用......................................................63

高考练场

......................................................................................................................................................................................66

01考向归纳

【考向一】新型一次电池装置分析

【典例1】（2023•海南卷）利用金属A1、海水及其中的溶解氧可组成电池，如图所示。下列说法正确的是

A.b电极为电池正极

B.电池工作时，海水中的Na+向a电极移动

C.电池工作时，紧邻a电极区域的海水呈强碱性

D.每消耗IkgAl,电池最多向外提供37moi电子的电量

祠附醐籍

1.原电池工作原理示意图

a沿导线传递,有电流产生

氧化还原

反应反应

2.原电池正极和负极的5种判定方法

3.微粒流向

(1)电子流向：负极—正极(电流的方向正好相反)。

［注意］电子沿导线传递但不能通过电解质溶液。

(2)离子流向：阳离子移向正极，阴离子移向负极。

4.盐桥式原电池

①导电：盐桥中离子的定向迁移构成了电流通路

②平衡电荷：使由它连接的两溶液保持电中性，使电池能持续提供电流

③隔离：相互反应的电极和溶液通过盐桥隔离开

5.一次电池

(1)特点：只能使用一次，不能充电复原继续使用

(2)代表：碱性锌铺干电池、酸性锌镒干电池

4-

_锌粉和KOH

的混合物

-MnO2

一金属外壳

6.几种一次电池的电极反应式

(1)碱性锌锦干电池

①电池反应：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2

②负极反应：Zn+2OH——2屋=Zn(OH)2

③正极反应：2MnC)2+2H2O+2e-—2MnOOH+2OH-

(2)纽扣式锌银电池

金属外壳

锌负极

氧化银正极

浸有KOH溶液

的隔板

①电池反应:Zn+Ag2O+H2O^=Zn(OH)2+2Ag

②负极反应:Zn+2OH——2屋=Zn(OH)2

③正极反应:AgzO+HzO+2e-—2Ag+2OH-

一一1一

【变式1-1](2023上•河北张家口•高三河北省尚义县第一中学校联考)化学电源在日常生活和高科技领域

中都有广泛应用。下列说法正确的是

----石墨棒

——MnO,糊

一NH；C1糊

-锌筒

锌镒干电池铅酸蓄电池

甲丙T

A.甲：对比普通锌铳干电池，碱性锌镒电池的比能量和可储存时间均有所提高

B.乙：负极的电极反应式为Ag2O+2e-+H2O=2Ag+20H-

C.丙：锌筒作负极，发生氧化反应，消耗6.5gZn时内电路中有0.2mol电子转移

D.T：电池放电过程中，负极质量逐渐变轻

【变式1-2](2023上•河南•高三统考期中)锂一海水电池在海洋能源领域备受关注。下列说法错误的是

A.海水起电解质溶液的作用

B.锂为负极，发生的电极反应：Li-e-=Li+

C.锂电极应与海水直接接触

D.正极反应式：。2+2比0+4片=4011一

【考向二】新型可充电池装置分析

'阑厕倒面

【典例2](2023上•四川成都•高三石室中学校考)以柏林绿Fe[Fe(CN)6]为代表的新型可充电钠离子电池,

其放电工作原理如图所示。下列说法不正确的是

<Y>

乡

Fe[Fe(CN)][Mg2cb产

06

乡

一

钠

离

—

Na2Fe[Fe(CN)„J子

交

换

膜

Mg箔

Mo箔

含Na+的有机电解质

A.放电时，Na+通过交换膜从右室移向左室

B.放电时，M。箔上的电势比Mg箔上的高

C.充电时，Mg箔接电源的负极

D.充电时，阴极反应式为Fe[Fe(CN)6]+2Na++2e-=Na2Fe[Fe(CN)6]

堀倒翻籍

-i

二次电池

发电阳极|充电时变成

氧化反应正极修史*还原反应

放电时变成

原

电

反应未必自发电

解

池

池反应一定自发

充电时变成发之氧化反应

负极

还原反应星画1放电时变成

(1)放电时为原电池，电极属性为正负极；充电时为电解池，电极属性为阴阳极

(2)阳极连正极，阴极连负极，电极反应和电极反应式相反，充放电时电极互变

①充电时，阳极变成正极，阴极变成负极

②放电时，正极变成阳极，负极变成阴极

放电

(3)铅蓄电池：Pb+PbO2+2H2SO4^^2PbSO4+2H2O

2--

①负极反应：Pb+SO4-2e=PbSO4

+2-

②正极反应：PbO2+4H+SO4'+2e=PbSO4+2H2O

+2

③阳极反应：PbSO4+2H2O-2e'=PbO2+4H+SO4"

-2-

④阴极反应：PbSO4+2e=Pb+SO4

(4)钻酸锂电池：Li.G+Lii-xCoCh罂C6+LiCoO2

-+

①负极反应：LixC6-xe=C6+^Li

+

②正极反应：Lii-.vCoO2+ALi=LiCoO2-xe-

+

③阳极反应：LiCoCh—无1=Li1-ACoO2+xLi

④阴极反应：C6+xLi++尤b=LiAC6

淡申

(5)LaNi5H6+6NiOOH厚畲LaNi5+6Ni(OH)2(储氢合金和储氢物质中各元素的化合价均为0价)

-

①负极反应：LaNi5H6-6e+6OH-=LaNi5+6H2O

②正极反应：6NiOOH+6e-=6Ni(OH)2+6OH

③阳极反应：6Ni(OH)2+6OH-6e=6NiOOH+6H2O

-

④阴极反应：LaNi5+6H2(D+6e-=LaNi5H6+6OH

【变式2」】（2023上•广东深圳•高三红岭中学校考）一款可充放电固态卤离子穿梭电池工作时原理如图所示,

I室、II室、III室均为HGPE凝胶聚合物电解质，下列说法正确的是

A.交换膜1、2分别为氯离交换膜和阳离子交换膜

B.放电时，b为正极，发生还原反应

C.充电时，a电极反应为：FeO+Cl-e=FeOCl

D.充电时，每转移Imol电子，b电极增重35.5g

【变式2-2］（2023上•河南周口•高三长垣市第一中学校联考）我国科学家发明了一种Zn-PbO2二次电池,

装置如图所示，X、Z区域的电解质溶液不同，各为H2S。,溶液和KOH溶液中的一种。已知放电、充电过

程中，X、Y、Z区域始终均为单一电解质溶液。下列说法错误的是

离子交换膜

A.充电时，阴极反应为［Zn（OH）4r+2e-=Zn+4OH-

B.放电时，正极反应为PbO2+2e-+4H++SOj=PbSO4+2H2。

C.Z区域的电解质溶液为H2sO4溶液，充电时Z区域溶液的pH减小

D.放电时Y区域KAO,溶液浓度减小，N膜为阴离子交换膜

【考向三】新型燃料电池装置分析

,园则宽拥一j

【典例3】（2023上•上海浦东新•高三上海南汇中学校考）2022年北京冬奥会期间，赛区内使用了氢燃料清

洁能源车辆，某氢氧燃料电池工作如图所示。下列说法不正确的是

驱动汽车

KOH溶液

A.此电池反应为自发的氧化还原反应

B.电极b表面反应为：。2+4b+2凡0=4（汨一

C.电池工作过程中K+向负极迁移

D.氢氧燃料电池将化学能转化为电能的转化率高于火力发电，提高了能源利用率

燃料电池

（1）燃料电池的电极材料

①可燃物在负极上发生氧化反应，如氢气、甲烷、乙醇等还原剂

②助燃物在正极上发生还原反应，如氧气、氯气等氧化剂

(2)燃料电池的总反应：可燃物的燃烧反应兼顾产物和溶液的反应

(3)燃料电池的正极反应式

(4)氧气在正极上的反应式

环境氧气氮气

4H++O+4e-=2HON+6e-+8H+=

酸性环境222

+

2NH4

碱性环境-+

2H2O+O2+4e-=4OH"N2+6e+6H=2NH3

--+

中性环境2H2O+O2+4e=4OH-N2+6e+6H=2NH3

-2--3

熔融氧化物O2+4e=2ON2+6e=2N"

2

O2+4e+2CO2=2CO3

有CO2存在

(5)燃料电池的负极反应式

环境甲烷氢气

++

酸性环境CH4+2H2O—8e-=CO2+8HH2-2e-=2H

2--

碱性环境CH4+1OOH-—8e-=CO3+7H2OH2-2e+2OH~=2H2O

2

熔融碳酸盐CH4+4CO32--8e=5CO2T+2H2OH2-2e+CO3=H,O+CO2T

2-2

碳酸盐溶液CH4+9CO3-8e+3H2O=10HCO3H2-2e+CO3=H2O+CO2T

222

熔融氧化物CH4+5O-8屋=CO3+2H2OH2-2e+O=2H2O

环境甲醇月井

-+

酸性环境CH3OH+H2O-6e=CO2T+6HN2H4—41=N2T+4H+

2

碱性环境CH3OH+8OH-=CO3+6H2ON2H4-4e-+4OH"=

N2T+4H2O

熔融碳酸盐CH3OH-61+3co32-=4CO2T+2H2O

2

碳酸盐溶液CH3OH+7CO3-6e+2H2O=8HCO3

22

熔融氧化物CH3OH+4O-6e=CO3+2H2ON2H4—45+2C)2——N2T+2H2O

【变式3-1](2023上•浙江•高三慈溪中学校联考)一种三室微生物燃料电池的工作原理如图所示，该电池能

同时去除有机物、脱氮形成无害气体和水。下列说法不正确的是

B.电极室C中溶液经灭菌后通入电极室A

+

C.b电极反应式：C6HI2O6+6H2O-24e-=6CO2T+24H

D.电极室C中仅发生还原反应

【变式3-2］（2023上•云南大理•高三统考）从绿色化学和环境保护角度来看，燃料电池是最具有发展前途的

发电技术。NH3-02燃料电池装置如图所示，下列说法错误的是

NaOH溶液

A.该NH3-。2燃料电池是将化学能转化为电能的装置

B.电池工作时，溶液中的OH-向电极a迁移

C.当外电路中有3mol电子通过时，电极a上消耗22.4LNH3

D.电极b上的电极反应式为O2+2H2<D+4e-=4OH-

【考向四】新型电解装置分析

园蒯附画

―—―

【典例4】（2024上•内蒙古呼和浩特•高三统考期末）浓差电池是电池内某一物质由高浓度变为低浓度且伴

随着能量变化的一类电池，现有如图I、II所示装置，电极材料均为Cu,该装置工作时，下列说法正确的

是

K二

二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二:

BC0

4CUSO

US溶4\\

浓

H液EEEEEE；CuSC>4溶液:========：

稀溶液i：

二

Cu(l)阴离子交换膜Cu(2)Cu(3)Cu(4)

图1图II

A.电子流向：Cu⑴.Cu(4),Cu(3)fCu(2)

B.Cu(2)极和Cu⑶极的电极反应都是：Cu2++2e-=Cu

C.工作一段时间后，图H装置中CuSC>4溶液浓度不变

D.若0.5molSO》通过阴离子交换膜，理论上Cu(2)极减少64g

一、电解的原理

1.电解池的构成

①有与直流电源相连的两个电极。

②电解质溶液(或熔融电解质)。③形成闭合回路。

2.电解池的工作原理

(1)电极反应

①阳极：连原电池的正极，发生氧化反应。

②阴极：连原电池的负极，发生还原反应。

(2)三个“流向”

①电子流向：阳极丝曳譬阴极

②电流流向：阴极”暨阳极日曳手阴极

③离子流向：阳离子一阴极；阴离子一阳极

(3)电势高低

①原电池：正极〉负极

②电解池：阴极〉阳极

3.电极按性质分类

（1）惰性电极：由Pt（徒1）、Au（金）、C（石墨）组成的电极

（2）活泼电极：除了Pt、Au以外的其他金属电极

4.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+、Ca"、Na+、Mg"、AF+、Zn"、Fe?+、Sn2\Pb汽H+,Cu2+,Fe3\Ag+

放电由难到易"

（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：

S"、1-、Br、cr、0H-、含氧酸根离子■（NOi、SOT、COT）、F

放电由易到难

（3）三注意

①阴极不管是什么材料，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：Cr>OH-；阴极：Ag+>Cu2+>H+o

③电解水溶液时，K+〜AF+不可能在阴极放电。

二、电解原理的应用

1.电解精炼铜（含Zn、Ni、Fe、Ag、Au、Pt等杂质）

（1）电解池的构成

①粗铜作阳极

②精铜作阴极

③硫酸酸化的CuSO4溶液作电解液

（2）电极反应

①阳极：Zn-2e-=Zn2+>Fe-2e-=Fe2+>Ni-2e-=Ni2+.Cu-2e-=Cu2+

②阴极：Cu2++2e-=Cu

2.电镀

（1）电解池的构成

①镀层金属作阳极

②被镀物品作阴极

③含镀层金属离子溶液作电解液

(2)电极反应

①阳极：Cu-2e-=Cu2+

②阴极：Cu2++2e-=Cu_

(3)反应特点

①不能写出总反应方程式

②电解过程中原电解质溶液浓度不变

3.电冶炼：制备K、Ca、Na、Mg、Al等活泼金属

(1)炼钠的方法：电解熔融的NaCl

①阳极反应：2c=C12T

②阴极反应：2Na++21=2Na

③电解反应：2NaCl葭皋2Na+Cl2T

熔融

(2)炼铝的方法：电解熔融的A12O3

①阳极反应：2。2—4e

②阴极反应：Al3++3e-=Al

诵由

③电解反应：2Al2。3-升4A1+3O2T

熔融

④不用氯化铝的原因：AlCb是共价化合物，熔融状态下不导电

⑤冰晶石的作用：作熔剂，降低氧化铝的熔点，节能

⑥阳极石墨被氧气腐蚀，需定期更换

4.电解熔融的碳酸钠

2

C1)阳极反应：2CO3"-4e-=O2T+2CO2T

(2)阴极反应：2Na++2e-=2Na

(2)电解反应：2Na2c。3卷昙4Na+(M+2co2T

【变式4-1](2023上•黑龙江•高三校联考期末)我国学者开发了一种新型高效的催化剂，大幅度降低了电解

所需的电压，同时可将H2s气体变废为宝，其工作原理如图所示，下列说法正确的是

A.Y电极与电源负极相连

B.吸收H2s的反应的离子方程式为S?-+2Fe3+=2Fe?++SJ

C.交换膜M为质子交换膜，电解时H+由a流向b

D.标况下，若X电极上生成4.48LH?,理论上c中可处理0.2molH2s分子

【变式4-2]（2024上•西藏林芝•高三统考期末）保离子（Ni2+）和钻离子9。2+开生质相似，工业上可通过电化

学装置将废水中的C（?+和Ni?+分离，装置如图所示（已知：C02+和乙酰丙酮不反应）。下列说法错误的是

A.膜a为阴离子交换膜，膜b为阳离子交换膜

B.通电过程中IV室内硫酸浓度逐渐增大

2+2+

C.III室中Ni参与的反应为Ni+2cH3coeH2coe珥+2OH-=Ni(CH3COCHCOCH3)2+2H2O

D.通电过程中N极每产生33.6L（标准状况）气体，双极膜内减少54gH2。

【考向五】桥膜式电化学装置分析

【典例5]（2023•广东•校联考一模）电化学“大气固碳”方法是我国科学家研究发现的，相关装置如图所示。

下列说法错误的是

聚合物电解质膜

A.放电时电极A为负极，该电池只可选用无水电解液

B.充电时，电极B上发生的反应是3cO2-4e-+4Li+=2Li2CC)3+C

C.充电时Li+的移动方向是从电极B移向电极A

D.放电时，电路中每通过Imol电子，正极区质量增加40g

L盐桥式原电池

①导电：盐桥中离子的定向迁移构成了电流通路

②平衡电荷：使由它连接的两溶液保持电中性，使电池能持续提供电流

③隔离：相互反应的电极和溶液通过盐桥隔离开

2.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：氯碱工业中阻离子交换膜的作用

①平衡电荷，形成闭合回路；

②防止Cb和H2混合而引起爆炸;

③避免Cl2与NaOH反应生成NaClO,影响NaOH的产量;

④避免C「进入阴极区导致制得的NaOH不纯。

3.常见的离子交换膜(隔膜)

(1)阳离子交换膜：简称阳膜，只允许胆离子通过

(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

4.含离子交换膜电化学装置的几个区域

膜I膜n膜的皇液]

B的浓溶液.C的浓溶液

毒忌

辅料B

的稀溶液・

辅料区产品区缓冲区A磕溶液袭冲区辅料区

(1)原料区

①主料区：加入原料的迭溶液，流出原料的稀溶液

②辅料区：加入辅料的稀溶液，流出辅料的泄溶液

(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一区域质量变化，注意离子的迁移

装置问题

根据O~4e~~4H+*阳极

乙烯太阳能电池2

产生ImolCh时，有

4molH+由阳极移向阴

极，则阳极溶液的质量

质子交换展

减轻32g+4g=36g

【变式5-1](2024上•河北石家庄•高三石家庄二中校联考)我国科学家研发了一种水系可逆Zn-CCh电池,

将两组阴离子、阳离子复合膜反向放置分隔两室电解液，充电、放电时，复合膜层间的H2O解离成H+和

OH,工作原理如图所示，下列说法错误的是

复合膜

A.放电时和充电时，Pd电极的电势均高于Zn电极

B.充电时，OH—由复合膜移向Zn电极

C.充电时，Pd电极上发生的电极反应式为HCOOH—2e—=CChT+2H+

D.放电时，若外电路中通过Imol电子，复合膜层间有ImolFhO解离

【变式5-2](2023上•甘肃•高三甘肃省会宁县第一中学校联考)在一种微生物细菌作用下苯酚可以转化为

CO2,目前，某研究团队利用电化学原理来模拟处理废水中的苯酚(C6H5OH),其工作原理如图所示。下列说

A.b极为负极，M为阳离子交换膜

2

B.a极的电极反应式为Cr2O7-+6e-+7H2O=2Cr(OH)3+8OH-

C.NaCl溶液的作用是增强导电性

D.该电池不能在高温条件下工作

【考向六】串联组合式电化学装置分析

阐酬画画

【典例6】(2023上•江西宜春•高三江西省宜丰中学校考)某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源,

进行电解饱和食盐水，如图所示，有关说法正确的是

JQ

惚fazci溶液

A.燃料电池工作时，通入甲烷电极的电极反应式为CH4+2H2O—8e—=CCh+8H+

B.闭合开关KB,b电极上有CI2生成

C.若每个电池甲烷通入量为1L（标准状况），且反应完全，理论上最多能产生氯气的体积为4L（标准状

况）

电解

D.电解饱和食盐水总反应的离子方程式为CL+H20^=0H—+H2T+CI2T

多池串联池属性的判断

1.有外接电源的全部都是原电池

1^------------------1

PtlIPtPtlPpiCuilAg

K。溶液CuSO」溶液KSO,溶液AgNCh溶液

2.无明显外接电源的一般只有1个原电池，其余全是电解池

⑴有盐桥的是原电池

(2)有燃料电池的是原电池

(3)能发生自发氧化还原反应的装置为原电池

(4)多个自发，两电极金属性相差最大的为原电池

3.电极的连接顺序：负一阴一阳一阴-…一阳一正

4.串联电路的特点：每一个电极转移的电子数都相等

【变式6-1］（2023上•河北保定•高三河北省唐县第一中学校考）相同金属在其不同浓度盐溶液中可形成浓

差电池。如图所示装置是利用浓差电池电解Na2sCU溶液（a、b电极均为石墨电极），可以制得。2、H2>H2SO4

和NaOH。下列说法正确的是

Cu(2)

Na2sO4溶液

cd

稀

2L2.5molL-1:2L0.5molL-'NaOH1

C11SO4溶液：CuSO,溶液溶液Q__:

阴离子交换膜离子交换膜

A.b电极的电极反应为：2H2O+2e-=H2f+2OH-

B.c、d离子交换膜依次为阴离子交换膜和阳离子交换膜

C.电池放电过程中，Cu⑴电极上的电极反应式为CM++2e-=Cu

D.电池从开始工作到停止放电，电解池阳极区理论上可生成lmolH2SO4

【变式6-2］（2023上•贵州贵阳•高三贵阳一中校考）NO-空气质子交换膜燃料电池实现了制硝酸、发电、

环保一体化。某兴趣小组用该电池模拟工业处理废气和废水的过程，装置如图所示，下列说法正确的是

交

0.6molL换

盐酸

膜

，十小

NO+H2O浓

M室蠡

HNO3室NXg

7

质子交换膜1

(NHJ2SO4稀溶液O.lmol-L_O.lmolL

硫酸盐酸

甲乙丙

A.a膜为阴离子交换膜

B.乙池中阴极的电极反应式为N0+5e+5H2O=NH：+60H

C.当浓缩室得到4LQ6moi的盐酸时，M室溶液的质量变化为18g（溶液体积变化忽略不计）

D.标况下，若甲池有11.2LO2参加反应，则乙池中处理废气（SO?和NO）的总体积为15.68L

【考向七】金属腐蚀型原电池装置分析

【典例7】（2023•吉林长春•东北师大附中校考三模）实验小组研究金属电化学腐蚀，实验如下:

实

装置5min时现象25min时现象

验

酚酰溶液+K』Fe(CN)61溶液

A

铁钉周边出现少量红色和蓝色区

I铁钉表面及周边未见明显变化。

域，有少量红棕色铁锈生成。

钉

培养皿

酚酸溶液+K4Fe(CN)6］溶液

R

铁钉周边出现红色区域，未见蓝铁钉周边红色加深，区域变大，未

II色出现，锌片周边未见明显变见蓝色出现，锌片周边未见明显变

化。化。

钉

培养皿

下列说法不正确的是

A.实验II中5min时出现红色区域，说明铁钉腐蚀速率比I快

B.实验II中正极的电极反应式：。2+2比0+4片=4011一

C.实验I如果使用纯铁材质铁钉能减慢其腐蚀速率

D.若将Zn片换成Cu片，推测Cu片周边会出现红色，铁钉周边会出现蓝色

♦揭密项里

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，电子间接转移给氧化剂

(3)普遍性：两者往往同时发生，电化腐蚀更普遍

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增大

(2)吸氧腐蚀

①形成条件：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)特殊性：在酸性条件下，氢前的活泼金属发生析氢腐蚀，氢后的不活泼金属发生吸氧腐蚀

(4)普遍性：吸氧腐蚀更为普遍

3.钢铁吸氧腐蚀的过程

(1)腐蚀过程

①负极反应：Fe-2e-=Fe2+

②正极反应：2H2O+O2+4I=40JT

③电池反应：2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2

(2)后续反应

①氧化反应：4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3

②部分分解：2Fe(OH)3=Fe2O3-xH2O+(3—x)H2O

(3)铁锈成分：FezCh的复杂水合物(Fe2O3nH2O)

(4)铁在无氧条件下的生锈过程：Fe—>Fe2+g&Fe(OH)2

【变式7-1](2023上•新疆阿克苏•高三阿克苏地区第一中学校考)关注“实验室化学”并加以实践能有效提高

同学们的实验素养。下列利用电化学原理设计的实验不能达到目的的是

选

ABCD

项

用石墨作电极电解饱

实制备Fe(OH)2,并观

和食盐水简易制备验证铁的吸氧腐蚀制作简单的燃料电池

验察其颜色

NaClO消毒液

-------1n

装1'

VuK

-X]i—Ill---------o—!—

置h,---------1玻璃

饱和g$导管

和倏盐水

一汽油碳粉、LJ水石墨芈1p石墨

试r_NaCl

「溶液-1

\__>~-76mol•L

剂1稀硫酸

A.AB.BC.CD.D

【变式7-2](2023上•北京西城•高三北京八中校考期中)甲、乙同学分别用下图所示装置验证铁的电化学

防腐原理。

相同时间后进行如下实验

实验①：甲同学分别向I、II中Fe电极附近滴加K3[Fe(CN)e]溶液，I中产生蓝色沉淀，II中无沉淀。

实验②：乙同学分别取I、II中Fe电极附近溶液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，I、II中均无沉淀。

Zn不彳Fe石墨不彳Fe

经酸化的3%NaCl溶液

In

下列说法正确的是

A.I是牺牲阳极保护法，负极反应式为Fe-2e-=Fe2+

B.II为外加电流阴极保护法，Fe电极与外接电源的正极相连

C.由实验①中I、II现象的差异，推测K3[Fe(CN.]在I中氧化性强于n

D.由实验可知，两种保护法均能保护Fe,且H保护得更好

【考向八】金属防护型电化学装置分析

'园蒯冏画一j

【典例8】(2023上•广东广州•高三统考阶段练习)全世界每年因钢铁锈蚀会造成巨大的损失，为了保护地

下的钢铁输水管所采取的措施如图所示。下列说法不正确的是

金属块或外接电源

A.钢铁发生吸氧腐蚀正极反应为O2+2H2O+4e-=4OH-

B.导线与Zn块连接为牺牲阳极法

C.导线应连接外接电源的负极

D.导线与Cu块连接也可保护钢铁输水管

•瑁倒国阍

1.金属的电化学防护

(1)原电池防护法：牺牲阳极的阴极保护法

①负极：比被保护金属活泼的金属

②正极：被保护的金属设备

（2）电解池防护法：外加电流的阴极保护法

①阳极：惰性电极

②阴极：被保护的金属设备

2.金属腐蚀速率的比较

（1）同一金属：离子浓度大〉离子浓度小〉非电解质

（2）同一电解液

①电解质浓度越大，金属腐蚀越快

②电解腐蚀〉原电池腐蚀〉化学腐蚀〉有防护的腐蚀

（3）不同金属、同一电解液：两金属活动性相差越大，活泼金属腐蚀越快

【变式8-1］（2023上•浙江•高三校联考阶段练习）下列说法不正颂的是

A,图①：进行化学实验时，需要佩戴护目镜，以保护眼睛

B.图②：可用于分离植物油和水的混合液

C.图③：可用于硫酸钠的焰色试验

D.图④：牺牲阳极法保护钢铁设备的示意图

【变式8-2］（2023下广东河源•高三统考开学考试）埋在土壤中的输油钢制管道容易被腐蚀。已知对管道1

和管道2进行如图所示的电化学防护设计。下列说法错误的是

区域①

r|Mg

电流

--------土壤

区域②0辅助阳极

A.对管道1进行防腐时，需要定期更换镁块

B.管道1的电势低于Mg块

C.区域②采用外加电流法

D.区域②通入保护电流使管道2表面腐蚀电流接近于0

【考向九】守恒法在电化学计算中应用

【典例9】（2023•广西南宁•南宁三中校联考模拟预测）如图是利用甲醇燃料电池进行电化学研究的装置图,

下列说法正确的是

KOH溶液过量CuSC）4溶液

甲池乙池

A.甲池将化学能转化为电能，总反应为2cH3OH+3O2=2CO2+4H2O

B.乙池中的Ag不断溶解

C.反应一段时间后要使乙池恢复原状，可加入一定量CuO固体

D.当甲池中有22.4LO2参与反应时，乙池中理论上可析出12.8g固体

i.电子守恒和电荷守恒列关系式

（1）电子守恒：两极得失电子数相等

①串联电路各支路转移的电子数相同，按支路算

(2)电荷守恒：1个电子对应1个正电荷或负电荷

_4

(3)常用关系式：O~4e_~4Ag~2Cu~2H~2C12~4OH_~4H+-----M/

22n

2.电化学计算的物理公式

(1)电量公式：Q=It=nN^q=nF

(2)电能公式：W=UIt=UQ

①〃——得失电子的物质的量(mol)

②NA——阿伏加德罗常数(6.02xl023moL)

③q-----1个电子所带的电量(L60xl0-i9c)

@1——电流强度(A)

⑤t——时间(s)

⑥F——法拉弟常数(96500C/mol)

⑦U——电压(V)

⑧W——电能(J)

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

【变式9-1](2023上•河北石家庄•高三河北新乐市第一中学校考)在如图串联装置中，通电片刻即发现乙

装置左侧电极表面出现红色固体。下列说法不正确的是

A.乙中左侧电极反应式：Cu2++2e-=Cu

B.电解过程中丙中溶液酸碱性无变化

C.向甲中加入适量的盐酸，可使溶液恢复到电解前的状态

D.标准状况下当甲中产生4.48L气体时，丙中Cu电极质量增加21.6g

【变式9-2］（2023•湖北武汉•统考模拟预测）设义是阿伏加德罗常数的值。下列说法中正确的是

A.标准状况下，22.4LNOz所含质子数为23NA

B.ImolNaQ与足量CO?反应时，转移电子数为2名

C.50mLi2mol/L的盐酸与足量MnC>2共热，生成水分子的数目为。.3%

D.铅酸蓄电池的正极质量增加3.2g时，电路中通过的电子数目为01NA

高考炼场

圃寇演阈

1.（2023•河北卷）我国科学家发明了一种以KO（）K和MnO2为电极材料的新型电池，其内部

结构如下图所示，其中①区、②区、③区电解质溶液的酸碱性不同。放电时，电极材料KOOK

ab

也

电

极

极

—

1

SO4

浓

)K

A.充电时，b电极上发生还原反应

B.充电时，外电源的正极连接b电极

C.放电时，①区溶液中的S。；「向②区迁移

D.放电时，a电极的电极反应式为MnO2+4H++2e-=Mn2++2HQ

2.（2023•广东卷）负载有Pt和Ag的活性炭，可选择性去除C「实现废酸的纯化，其工作原理如图。下列说

法正确的是

A.Ag作原电池正极

B.电子由Ag经活性炭流向Pt

C.Pt表面发生的电极反应：O2+2H2O+4e=4OH

D.每消耗标准状况下11.2L的。2,最多去除1molCl-

3.（2023•浙江卷）下列说法正确的是

③

A.图①装置可用于制取并收集氨气

B.图②操作可排出盛有KMnO,溶液滴定管尖嘴内的气泡

C.图③操作俯视刻度线定容会导致所配溶液浓度偏大

D.图④装置盐桥中阳离子向ZnSC>4溶液中迁移

4.（2023•辽宁卷）某低成本储能电池原理如下图所示。下列说法正确的是

--1电源或负载|-------

Pb/PbsqJ-----------------------------------多孔碳

；Fe3+/Fe2+

H2s°4（叫）■H2so4（aq）

质子交换膜

A.放电时负极质量减小

B.储能过程中电能