预测12 电化学基础专题(解析版)-2021年高考化学三轮冲刺过关

预测12电化学基础专题

高考预测

概率预测☆☆☆☆☆

题型预测选择题☆☆☆☆☆简答题☆☆

①原电池、电解池工作原理应用分析①与化学反应热结合变化过程中的能

②电极的判断及电极反应式的书写量转换

考向预测

颁?型电源分析②融合化工生产过程中、化学反应原理

④金属的腐蚀与防护题进行分析

应试必备

电化学内容是高考试卷中的常客，对原电池和电解池的考查往往以选择题的形式考查两电极反

应式的书写、两电极附近溶液性质的变化、电子的转移或电流方向的判断等。在第II卷中会以应用

性和综合性进行命题，如与生产生活（如金属的腐蚀和防护等）相联系，也无机推断、实验及化学计算

等学科内知识综合，尤其特别注意燃料电池和新型电池的正、负极材料分析和电极反应式的书写。

9知识必备

1.原电池及其工作原理

（1）原电池是把化学能转化为电能的装置，其反应本质是氧化还原反应。

（2）“五类”依据判断原电池电极：

断依据

电极材料电极反应电子流向离子移向电极现象

电

负极活泼金属氧化反应流出阴离子移向电极质量减小

不活泼金属电极增重或质

正极还原反应流入阳离子移向

或非金属量不变

⑶“三步”突破原电池电极反应式的书写:

第一步：分析氧化还原反应。根据氧化还原反应，分析元素化合价的升降，确定正负极反应物

质及电子得失数目。

第二步：注意电解质溶液环境。分析电解质溶液的酸碱性及离子参加反应的情况，确定电极反

应，写出电极反应式。

第三步：合并正、负电极反应。调整两极反应式中得失电子数目相等并叠加，消去电子，得出

总反应式

2.化学电源

(1)判断电池类型一确认电池原理一核实电子、离子移动方向。

(2)确定电池两极T判断电子、离子移动方向一书写电极反应和电池反应。

(3)充电电池T放电时为原电池T失去电子的为负极反应。

(4)电极反应一总反应离子方程式减去较简单一极的电极反应式T另一电极反应式。

3.电解原理及其应用

(1)电解。在电流作用下，电解质在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。能量转化

形式：电能转化为化学能。电解时，在外电路中有电子通过，而在溶液中是依靠离子定向移动形成

电流，即电子本身不会通过电解质溶液。即：

(2)“五类”依据判断电解池电极

7^依据

电极材料电极反应电子流向离子移向电极现象

电

电极溶解或

阳极与电源正极相连氧化反应流出阴离子移向

pH减小

电极增重或

阴极与电源负极相连还原反应流入阳离子移向

pH增大

(3)电解池中电极反应式的书写方法

①书写步骤。首先注意阳极是活性材料还是情性材料；分析确定溶液中所有阴阳离子并清楚放

电顺序；根据放电顺序分析放电产物；根据电解质溶液的酸碱性确定电极反应式中是否有H'OFT

或H2O参与；最后配平电极反应式。

②介质对电极反应式的影响。在电解池电极方程式中，如果是H+或OH」放电，则电解质溶液

的酸碱性对电极反应式没有影响；酸性溶液反应物或生成物中均没有OFT；碱性溶液反应物或生成

物中均没有H'。

4.常见膜化学

(1)膜的作用：将电解质溶液分成两个区域，阳极区或阴极区(正极区或负极区)，避免两极溶液

直接接触。阳离子交换膜允许阳离子通过，不允许阴离子通过；阴离子交换膜允许阴离子通过，不

允许阳离子通过；质子交换膜允许质子通过而避免不同电极区域内某些离子间的反应。

(2)阴、阳离子交换膜的判断。①看清图示，是否在交换膜上标注了阴、阳离子，是否标注了电

源的正、负极，是否标注了电子流向、电荷流向等，明确阴、阳离子的移动方向。②根据原电池、

电解池中阴、阳离子的移动方向，结合题意中给出的制备、电解物质等信息，找出物质生成或消耗

的电极区域、确定移动的阴、阳离子，从而推知离子交换膜的种类。注意：在多交换膜的池中，离

子迁移遵循电荷守恒，离子的迁移数目可能不相等。

5.电解原理的应用

(1)电解饱和食盐水

①电极反应：阳极：2c「-2e=CLT(氧化反应)

阴极：2H++2e-=H2T(还原反应)

②总反应方程式：

2NaCl+2H2O皂鲤=2NaOH+$T+Cl2T

离子方程式：2Cr+2H2。空曼2OIT+H2T+C12T

③应用：氯碱工业制烧碱、氯气和氢气。

(2)电镀和电解精炼铜

电镀(Fe上镀Cu)电解精炼铜

阳

电极材料镀层金属铜粗铜(含Zn、Fe、Ni、Ag、Au等杂质)

极

Cu-2e==Cu2*,Zn—2e==Zn2+,Fe-2e==Fe2

电极反应Cu-2e^^=Cu2+

十,Ni-2e-=Ni2+

阴电极材料待镀金属Fe纯铜

极电极反应Cu2，+2e=Cu

电解质溶液含Cu?*的盐溶液

电解精炼铜时.，粗铜中的Ag、Au等不反应，沉积在电解池底部形成阳极泥

(3)电冶金

利用电解熔融盐的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等。

总方程式阳极、阴极反应式

2NaCl（熔融）理蟹=2Na+Cl2T+

冶炼钠2Cr-2e"=Cl2t，2Na+2e-=2Na

申解2-

冶炼镁MgCb（熔融）」^-Mg+Cl2T2C1—2e=Cht>Mg^+2e=Mg

冶炼铝2Al2。3（熔融）空雪Al+302T6O2-—12e-=3O2f>4A13++12e-----dAl

6.金属(以铁为例)电化学腐蚀与防护

2+

(1)吸氧腐蚀电极反应：负极：Fe—2e~=Fe；正极：Oz+4e~+2H2O=4OH-o

(2)防护方法

①原电池原理——牺牲阳极的阴极保护法：与较活泼的金属相连，较活泼的金属作负极被腐蚀,

被保护的金属作正极:

②电解池原理——外加电流的阴极保护法：被保护的金属与原电池区极相连，形成电解池，作

阴极。

7.电化学计算的基本方法和技巧

原电池和电解池的计算包括两极产物的定量计算、溶液pH的计算、相对原子质量和阿伏加德

罗常数的计算、产物的量与电量关系的计算等。通常有下列三种方法：

(1)根据电子守恒计算

用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移

的电子数相等。

(2)根据总反应式计算

先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。

(3)根据关系式计算

根据得失电子守恒关系建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。

如以通过4mol「为桥梁可构建如下关系式：

4c~2Cl2(Br2.I2)~O2~2H2~2Cu~4Ag~—M

阳极产物阴极产物

(式中M为金属，〃为其离子的化合价数值)

该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值，熟记电极反应式，灵活运用关系式便能快速解答

常见的电化学计算问题。

“三”步完胜电极反应式的书写

列物质按照负极发生氧化反应.正极发生还原反应;

判断出电极反应产物•标出得失电子的数目。

电极产物在电解质溶液中应能稳定存在，如

看环境碱性溶液中生成的H应结合()H生成水。

配守后

电极反应式要遵守电荷守恒、质家守恒和得

失电子守恒等.并注意配平。

人“、两电极反应式相加•与总反应式对照验证。

验总式

真题回顾

1.(2020•新课标I卷)科学家近年发明了一种新型Zn-CCh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。

co2

下列说法错误的是()

A.放电时，负极反应为Zn-2e+4OH=Zn(OH)42+

B.放电时，1molCCh转化为HCOOH,转移的电子数为2moi

C.充甩时，电池总反应为2Zn(OH)42+=2Zn+O2T+4OH+2H2。

D.充电时，正极溶液中OH-浓度升高

【答案】D

【解析】由题可知，放电时，C6转化为HCOOH,即C02发生还原反应，故放电时右侧电极

为正极，左侧电极为负极，Zn发生氧化反应生成Zn(OH)42+；充电时，右侧为阳极，山0发生氧化

反应生成02,左侧为阴极，Zn(OH»2+发生还原反应生成Zn。A项，放电时，负极上Zn发生氧化反

应，电极反应式为：Zn-2e—4OH-=Zn(OH)42+,故A正确，不选；B项，放电时，C02转化为HCOOH,

C元素化合价降低2,则ImolCOz转化为HCOOH时，转移电子数为2mol,故B正确，不选；C项，

2+

充电时，阳极上HzO转化为02,负极上Zn(OH)42+转化为Zn,电池总反应为：2Zn(OH)4=2

Z"O2T+4OH-+2H2O,故C正确，不选:D项，充电时，正极即为阳极，电极反应式为:2H2O-4e=4H++O2t，

溶液中H+浓度增大，溶液中c(H+)・c(OH-尸Kw,温度不变时，Kw不变，因此溶液中OFF浓度降低，

故D错误，符合题意；故选D。

2.(2020•新课标H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()

A固体电解质，只

)2/允钵Ag♦通过

电致变色层(W0,)

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：WO3+xAg=AgxWO3

【答案】C

【解析】从题干可知，当通电时，Ag+注入到无色W03薄膜中，生成AgxWCh器件呈现蓝色，

说明通电时，Ag电极有Ag+生成然后经固体电解质进入电致变色层，说明Ag电极为阳极，透明导

电层时阴极，故Ag电极上发生氧化反应，电致变色层发生还原反应。A项，通电时，Ag电极有Ag+

生成，故Ag电极为阳极，故A项正确；B项，通电时电致变色层变蓝色，说明有Ag+从Ag电极经

固体电解质进入电致变色层，故B项正确；C项，过程中，W由W03的+6价降低到AgxWCh中的

+(6-x)价，故C项错误；D项，该电解池中阳极即Ag电极上发生的电极反应为：xAg-xe=xAg+,而

另一极阴极上发生的电极反应为：W03+xAg++xe-=AgxWO?,故发生的总反应式为：xAg+

WO3=AgxWO3,故D项正确；故选C,

3.(2020•新课标m卷)一种高性能的碱性硼化帆(VB2)-空气电池如下图所示，其中在VB2电极

3

发生反应：VB2+16OH—1lc=VO4+2B(OH)4+4H2O,该电池工作时，下列说法错误的是()

负载

VB,电乜极极I—匚二1~~|号合碳电极

空气

KOH溶液离子选择性膜

A,负载通过0.04mol电子时，有0.224L(标准状况)02参与反应

B.正极区溶液的pH降低、负极区溶液的pH升高

3

C.电池总反应为4VB2+1102+20OH+6H2O=8B(OH)4-+4VO4-

D.电流由复合碳电极经负载、VB2电极、KOH溶液回到复合碳电极

【答案】B

【解析】根据图示的电池结构，左侧VB2发生失电子的反应生成VO5和B(OH)4,反应的电极

方程式如题干所示，右侧空气中的氧气发生得电子的反应生成OH,反应的电极方程式为

O2+4e+2H2O=4OH,电池的总反应方程式为4VB2+IIO2+2OOH+6H2O=8B(OH)4-+4VO4'。A项，当

负极通过0.04mol电子时，正极也通过0.04mol电子，根据正极的电极方程式，通过0.04mol电子消

耗O.Olmol氧气，在标况下为0.224L,A正确；B项，反应过程中正极生成大量的OH-使正极区pH

升高，负极消耗OH-使负极区OH-浓度减小pH降低，B错误；C项，根据分析，电池的总反应为

4VB2+1102+20OH+6H2O=8B(OH)4+4VOP-.CTF确：D项.电池中.电子由VB?电极经负载流向复

合碳电极，电流流向与电子流向相反，则电流流向为复合碳电极T负载TVB2电极-KOH溶液T复

合碳电极，D正确：故选B。

4.(2021•浙江1月选考)银镉电池是二次电池，其工作原理示意图如下(L为小灯泡，KH七为

开关，a、b为直流电源的两极)。

下列说法不事碰的是()

A.断开K?、合上Ki,银镉电池能量转化形式：化学能一电能

B.断开Ki、合上K2,电极A为阴极，发生还原反应

C.电极B发生氧化反应过程中，溶液中KOH浓度不变

充电

D.银镉二次电池的总反应式：Cd+2NiOOH+2HO=;=^Ca(OH)2+2Ni(OH)2

2放电

【答案】C

【解析】根据图示，电极A充电时为阴极，则放电时电极A为负极，负极上Cd失电子发生氧

化反应生成Cd(OH)2,负极反应式为Cd-2e-+2OH=Cd(OH)2,电极B充电时为阳极，则放电时电极B

为正极，正极上NiOOH得电子发生还原反应生成Ni(OH)2,正极反应式为

2NiOOH+2e+2H2O=2Ni(OH)2+2OH,放电时总反应为Cd+2NiOOH+2H2O=Cd(OH)2+2Ni(OH)2<>A项,

断开K2、合上KI,为放电过程，银镉电池能量转化形式：化学能一电能，A正确；B项，断开Ki、

合上K2,为充电过程，电极A与直流电源的负极相连，电极A为阴极，发生还原反应，电极反应

式为Cd(OH)2+2e=Cd+2OH,B正确；C项，电极B发生氧化反应的电极反应式为

2Ni(OH)2-2e+2OH-=2NiOOH+2H2O,贝］电极A发生还原反应的电极反应式为Cd(OH)2+2e=Cd+2OH-,

此时为充电过程，总反应为Cd(OH)2+2Ni(OH)遒曳Cd+2NiOOH+2H2O,溶液中KOH浓度减小，C

错误；D项，根据分析，放电时总反应为Cd+2NiOOH+2H2O=Cd(OH)2+2Ni(OH)2,则银镉二次电池

总反应式为Cd+2NiOOH+2H2O=；^^Cd(OH)2+2Ni(OH)2,D正确；故选C。

放电

5.(2020•浙江1月选考)在氯碱工业中，离子交换膜法电解饱和食盐水示意图如下，下列说法不

正确的是（）

电书a

离子交换膜

A.电极A为阳极，发生氧化反应生成氯气

B.离子交换膜为阳离子交换膜

C.饱和NaCl从a处进，NaOH溶液从d处出

D.OH迁移的数量等于导线上通过电子的数量

【答案】D

【解析】氯碱工业中的总反应为2Clf2H2。翼2OH+H2t+Cl2t；电解池中阳极失电子发生氧

化反应，氯碱工业中Cb为氧化产物，所以电极A为阳极，电极B为阴极。A项，根据分析可知电

极A为阳极，发生氧化反应生成氯气，故A正确；B项，阳极发生的方程式为：2CI-2e-=ChT，阴

极：2H++2e=H2f；为了防止生成的氯气与氢氧化钠发生反应，氢氧化钠要从b口流出，所以要防止

OH-流向阳极即电极A,该离子交换膜为阳离子交换膜，故B正确；C项，根据B选项的分析可知

饱和NaCl从a处进，NaOH溶液从d处出，故C正确；D项，根据总反应方程式可知当反应中转移

4mol电子时，生成2molOH,故D错误；故选D。

6.（2020•浙江7月选考）电解高浓度RCOONa（段酸钠）的NaOH溶液,在阳极RCOO放电可得

到R-R（烷嫌）。下列说法不巧砸的是（）

A.电解总反应方程式：2RCOONa+2H2。里邕R—R+2cO2T+H2T+2NaOH

B.RCOO-在阳极放电，发生氧化反应

C.阴极的电极反应：2H2O+2e一=2OFT+H2f

D.电解CH3coONa、CH3cHzCOONa和NaOH混合溶液可得到乙烷、丙烷和丁烷

【答案】A

【解析】A项，因为阳极RCOO•放电可得到R-R（烷烧）和产生CO2,在强碱性环境中，CO2会与

OH-反应生成CO3?-和HzO,故阳极的电极反应式为2RCOO-2e-+4OH-=R-R+2co32-+2H2O,阴极上

HQ电离产生的H+放电生成Hz,同时生成OH,阴极的电极反应式为2H2O+2e=2OH+H23因而

电解总反应方程式为2RCOONa+2NaOH里邕R-R+2Na2cO3+H2T，故A说法不正确；B项，RCOO

在阳极放电，电极反应式为2RCOO--2e+4OH=R-R+2co32+2H2O,-80-中碳元素的化合价由+3

价升高为+4价，发生氧化反应，燃基-R中元素的化合价没有发生变化，故B说法正确；C项，阴极

卜H2O电离产生的H+放电生成H2・同时生成OH-，阴极的电极反应为2H2。+2£=2。什+外3故C

说法正确；D项，根据题中信息，由上述电解总反应方程式可以确定下列反应能够发生：

2cH3coONa+2NaOH里邕CH3-CH3+2Na2cO3+H2T，2cH3cH2co0Na+2Na0H里邕

CH3cH2-CH2cH3+2Na2co3+H2T，CH3coONa+CH3cH2coONa+2NaOH=1^=

CH3-CH2cH3+2Na2cO3+H2T.因此，电解CH3coONa、CH3cH2coONa和NaOH的混合溶液可得至lj

乙烷、丙烷和丁烷，D说法正确。故选A。

7.（2020•天津卷）熔融钠-硫电池性能优良，是具有应用前景的储能电池。下图中的电池反应为

2Na+xS^^^Na2sx（x=5~3,难溶于熔融硫），下列说法错误的是（）

'TG,•

rOi，密封

—不锈钢容器

.Naf-AH%固体

熔融钠

熔融硫（含碳粉）

A.Na2s4的电子式为Na+[:S:S:S;S:]2'Na+

B.放电时正极反应为2Na++xS+2e-=Na2sx

C.Na和Na2sx分别为电池的负极和正极

D.该电池是以Na—p—Al。为隔膜的二次电池

【答案】C

【解析】根据电池反应：2Na+xS粤虹Na2sx可知，放电时，钠作负极，发生氧化反应，电极

齐・巾.

反应为：Na-e-Na+,硫作正极，发生还原反应，电极反应为2Na++xS+2e=NazS、。A项，Na2s4属

于离子化合物，4个硫原子间形成三对共用电子对，电子式为Na+[：S：S：S：5『-Na+,故A正确；

B项，放电时发生的是原电池反应，正极发生还原反应，电极反应为：2Na++xS+2e=NazSx,故B正

确；C项，放电时，Na为电池的负极，正极为硫单质，故C错误；D项，放电时，该电池是以钠作

负极，硫作正极的原电池，充电时，是电解池，Na—P-AL6为隔膜，起到电解质溶液的作用，该

电池为二次电池，故D正确；故选C。

8.（2020•江苏卷）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。在题图所示

的情境中，下列有关说法正确的是（）

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量电子而被保护

D.钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的快

【答案】C

【解析】A项，阴极的钢铁设施实际作原电池的正极，正极金属被保护不失电子，故A错误;

B项，阳极金属M实际为原电池装置的负极，电子流出，原电池中负极金属比正极活泼，因此M活

动性比Fe的活动性强，故B错误；C项，金属M失电子，电子经导线流入钢铁设备，从而使钢铁

设施表面积累大量电子，自身金属不再失电子从而被保护，故C正确；D项，海水中的离子浓度大

于河水中的离子浓度，离子浓度越大，溶液的导电性越强，因此钢铁设施在海水中的腐蚀速率比在

河水中快，故D错误；故选C。

9.（2020•山东卷）微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置，利用微生物处理有机废水获得

电能，同时可实现海水淡化。现以NaCl溶液模拟海水，采用惰性电极，用下图装置处理有机废水（以

含CH3co0-的溶液为例）。下列说法错误的是（）

生物膜有机模拟酸性

废水海水水溶液

A.负极反应为CH3COO-+2H2O-8e-=2CO2t+7H+

B.隔膜1为阳离子交换膜，隔膜2为阴离子交换膜

C.当电路中转移Imol电子时，模拟海水理论上除盐58.5g

D.电池工作一段时间后，正、负极产生气体的物质的量之比为2:1

【答案】B

【解析】据图可知a极上CHKOO-转化为CO2和H+,C元素被氧化，所以a极为该原电池的负

极，则b极为正极。A项，a极为负极，CH3coCT失电子被氧化成CO2和H+,结合电荷守恒可得电

极反应式为CH3co（T+2H2O-8e-=2C。2T+7H+.故A正确：B项•为了实现海水的淡化,模拟海水中

的氯离子需要移向负极，即a极，则隔膜1为阴离子交换膜，钠离子需要移向正极，即b极，则隔

膜2为阳离子交换膜，故B错误：C项，当电路中转移Imol电子时，根据电荷守恒可知，海水中会

有ImoIC「移向负极，同时有lmolNa+移向正极，即除去ImolNaCl,质量为58.5g,故C正确；D项，

b极为正极，水溶液为酸性，所以氢离子得电子产生氢气，电极反应式为2H++2e=H23所以当转移

8moi电子时，正极产生4moi气体，根据负极反应式可知负极产生2moi气体，物质的量之比为4:2=2:1,

故D正确；故选B。

10.（2020•山东卷）采用惰性电极，以去离子水和氧气为原料通过电解法制备双氧水的装置如下图

所示。忽略温度变化的影响，下列说法错误的是（）

A.阳极反应为2H2O-4e-=4H++O2T

B.电解一段时间后，阳极室的pH未变

C.电解过程中，H+由a极区向b极区迁移

D.电解一段时间后，a极生成的02与b极反应的02等量

【答案】D

【解析】a极析出氧气，氧元素的亿合价升高，做电解池的阳极，b极通入氧气，生成过氧化氢，

氧元素的化合价降低，被还原，做电解池的阴极。A项，依据分析a极是阳极，属于放氧生酸性型

的电解，所以阳极的反应式是2H2O-4e=4H++O2T，故A正确，但不符合题意；B项，电解时阳极产

生氢离子，氢离子是阳离子，通过质子交换膜移向阴极，所以电解一段时间后，阳极室的pH值不

变，故B正确，但不符合题意；C项，有B的分析可知，C正确，但不符合题意；D项，电解时，

阳极的反应为：2H2O-4e=4H++O2f,阴极的反应为：02+2&+2氏=氏02,总反应为：O2+2H2O=2H2O2,

要消耗氧气，即是a极生成的氧气小于b极消耗的氧气，故D错误，符合题意：故选D。

11.（2020•江苏卷）（2）HCOOH燃料电池。研究HCOOH燃料电池性能的装置如图-2所示，两电

极区间用允许K+、H+通过的半透膜隔开。

①电池负极电极反应式为;放电过程中需补充的物质A为（填化学式）。

②图-2所示的HCOOH燃料电池放电的本质是通过HCOOH与02的反应，将化学能转化为电

能，其反应的离子方程式为。

［答案］（2）①HCOCT+2OH--2e-=HCO3+H2OH2SO4

②2HCOOH+O2+2OH=2HCO3+2H2O或2HCOO+02=2HCOr

【解析】⑵①左侧为负极，碱性环境中HCOCT失电子被氧化为HCOr，根据电荷守恒和元素守

恒可得电极反应式为HCOO>2OH--2e-=HCO3+H2O；电池放电过程中，钾离子移向正极，即右侧，

根据图示可知右侧的阴离子为硫酸根，而随着硫酸钾不断被排除，硫酸根逐渐减少，铁离子和亚铁

离子进行循环，所以需要补充硫酸根，为增强氧气的氧化性，溶液最好显酸性，则物质A为H2s04；

②根据装置图可知电池放电的本质是HCOOH在碱性环境中被氧气氧化为HCOy,根据电子守恒和

--

电荷守恒可得离子方程式为2HCOOH4-O2+2OH=2HCOr+2H2O或2HCOO+O2=2HCO3（>

名校预测

1.（2021•广东省高三“六校联盟”高三第三次联考）近日，电催化固氮领域取得重要进展，利用双

功能催化剂可实现室温条件下电催化氮气还原制备氨气、氧化制备硝酸盐。装置如图所示：

电化学工作站

岗『交换服

卜.列说法错误的是（）

A.工作时，电子流入a极

B.阳极区的电极反应为：N2+6H2O-1Oe=2NOr+12H+

C.阳极区和阴极区消耗的N2的质量之比为5：3

D.该离子交换膜应使用质子交换膜

【答案】C

【解析】A项，由图可知，a极N2生成NH3,发生还原反应，为阴极，电子由电源负极流入阴

极，A项正确；B项，由图可知，阳极是N2反应生成HNCh,失去电子，电极反应为：

+

N2+6H2O-1Oe=2NOr+12H,B项正确；C项，由图可知,a极N2->2NH3,得到6e,b极N2->2NOy,

失去10%根据电子得失相等计算，阳极区和阴极区消耗的N2的质量之比为3：5,C项错误；D

项，阳极反应为N2+6H2O-IOL2NO3T2H+,生成H+,阴极反应为N2+6H++6e=2NH3,消耗H+,该

离子交换膜应使用质子交换膜，D项正确；故选C。

2.（2021•江苏南通市高三质量调研）一种锂电池的工作原理如下图所示，正极反应液可以在正极

区和氧化罐间循环流通，氧化罐中加入的（NHQ2S2O8可以将Fe2+氧化，自身被还原为SO4%下列关

于该电池说法正确的是

A.电池放电时将电能转化为化学能

B.放电时L1由正极区移向负极区

C.放电时的负极反应为Fe3++e=Fe2+

2>22

D.氧化罐中反应的离子方程式为：2Fe+S2O8=2Fe^+2SO4-

【答案】D

【解析】A项，电池放电是化学能变成电能，A错误；B项，放电时阳离子向正极移动，B错

误；C项，放电时，负极失去电子，C错误；D项，根据题意，氧化罐中加入的（NH5S2O8可以将

Fe2+氧化，自身被还原为SO4%离子方程式为2Fe2++S2Os2=2Fe3++2SO42-,D正确；故选D。

3.（2021.河南许昌市高三一模）熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）是由多孔陶瓷NiO阴极、多孔陶瓷

电解质（熔融碱金属碳酸盐）隔膜、多孔金属Ni阳极、金属极板构成的燃料电池。工作时，该电池的

阴极（正极）反应为O2+2CO2+4e=2CO3",下列有关说法中错误的是（）

A.该电池较高的工作温度加快了阴、阳极的反应速率

B.该类电池的H2不能用CO、CH4等替代

C.该电池工作时，要避免H2、02的接触

D.放电时，阳极（负极）反应式为2H2+2CO3"4e=2CO2+2H2O

【答案】B

【解析】该燃料电池中，通入燃料氢气的电极是负极，通入氧化剂氧气的电极是正极，负极反

应式为H2-2e+CO32=CO2+H2O,正极反应式为O2+2CO2+4e=2CO32-,放电时，电解质中阴离子向负

极移动，阳离子向正极移动。A项，升高温度能加快反应速率，该电池较高的工作温度加快了阴、

阳极的反应速率，故A正确；B项，还原性物质在负极发生氧化反应，该类电池的H?可以用CO、

CH4等替代，故B错误；C项，H2、02混合物在一定条件下可能发生爆炸，该电池工作时，要避免

比、02的接触，防止爆炸，产生安全事故，故C正确；D项，放电时，氢气失电子发生氧化反应,

阳极（负极）反应式为2H2+2CO32--4e-=2CCh+2H2O,故D正确；故选B。

4.（2021•广东肇庆市高三二模）微生物燃料电池（MFC）以厌氧微生物催化氧化有机物（如葡萄糖）,

同时处理含CM+废水，装置如图所示，下列说法错误的是（）

MN

X.I------------1/

含

CU

废

水

阴离子交换膜

微生物

A.M极为电池的负极

B.温度越高，电池工作效率越高

C.N极的电极反应为Cu2++2e=Cu

D.电池工作时，废水中的阴离子总浓度降低

【答案】B

【解析】A项，根据题意可知该电池放电时葡萄糖被氧化，所以M电极为电池负极，N为电池

正极，A项正确；B项，该电池以微生物催化有机物，温度不宜过高，B项错误；C项，N极为正极，

铜离子被还原得到Cu,电极反应为Cu2++2e=Cu・C项TF确：D项.电池T作时,废水中铜离子放

电生成铜单质，为平衡电荷，阴离子通过阴离子交换膜向负极，即左池移动，废水中的阴离子总浓

度降低，D项正确；故选B。

5.（2021•湖南湘豫名校高三联考）COOH燃料电池的装置如下图，两电极间用允许K+和H+通过

的半透膜隔开。下列说法错误的是

半透膜

A.电池工作时，电子由a电极经外电路流向b电极

B.负极的电极反应式为HCOO+2OH-2e=HCO3+H2O

C.理论上每消耗标准状况下22.4LO2,有2molK+通过半透膜

2++3+

D.通入O2发生的反应为4Fe+4H+O2=4Fe+2H2O

【答案】C

【解析】左侧是HC00-转化为HCO3,C元素化合价升高，失去电子，发生氧化反应，a是负

极：右侧是Fe3+转化为Fe2+,化合价降低，得到电子，发生还原反应，b是正极。A项，池工作时,

电子由a电极（负极）电极经外电路流向b电极（正极）,A项正确：B项，负极是HC00-转化为HC03,

2++3+

电极反应式为：HC00+2OH-2e-HC03+H20,B项正确；C项，4Fe+4H+O2=4Fe+2H2O,每消

耗标准状况下22.4LO2,02的物质的量为ImoL转移电子4mol,应有4moiK+通过半透膜，C项错

误；D项，通入02发生的反应为4F*+4H++O2=4Fe3++2H2O,D项正确；故选C。

6.（2021•福建福州市高三毕业班质量检测）国内某动力电池研究院运用FFC剑桥工艺实现熔盐

电解SiCh制备硅材料，装置如图。下列说法中错误的是

A.阳极反应为C-4e+202-=C02T

B.SiCh电极减重60g时，生成CO2体积为22.4L

C.电解过程，熔盐中Ca?+移向SiCh所在电极的方向

D.若用其他情性电极代替石墨，可能会生成02、Cl2

【答案】B

【解析】A项，石墨电极生成二氧化碳，所以石墨电极为阳极，阳极反应为C4&+2O2-=C02f,

故A正确；B项，SiCh电极减重60g时，消耗ImolSiCh,阳极生成ImolCCh,非标准状况下，体积

不一定为22.4L,故B错误；C项，电解过程，阳离子移向阴极，SiCh所在的电极为阴极，所以熔

盐中Ca?+移向SiCh所在电极的方向，故C正确；D项，若用其他情性电极代替石墨作阳极，可能是

0工C1-失电子生成生成02、Ch,故D正确；故选B。

7.（2021•“超级全能生全国卷地区联考）如图为实验室模拟电解氧化法处理废水中的CN-的装置

图，产物为无毒、无需物质，下列说法不正确的是

A.b极为电池的负极,

B.溶液中CN-向石墨电极移动

C.电路中转移6mol电子时可生成标准状况下22.4LN2

D.该装置工作时包括了电能与化学能的相互转化

【答案】C

【解析】A项，CN-发生氧化反应生成的无毒、无害物质CO2和N2,故石墨为阳极，铁电极为

阴极，b极为电池的负极，铁电极的反应式为2H++2&=氏3A正确；B项，电解池工作时，溶液

中阴离子向阳极移动，则CN-向石墨电极移动,R正确：C项,阳极的电极反应式为

+

2CN+4H2O-10e=2CO2t+H2t+8H,电路中转移10mol电子时可生成ImolNz、即标准状况下22.4LNz,

C错误；D项，铅蓄电池中化学能转化为电能，电解池中电能转化为化学能，故该装置工作时包括

了电能与化学能的相互转化，D正确；故选C。

8.（2021•广东湛江市高三一模）制取高纯硅的EFC剑桥工艺是以CaCb熔盐为电解质，以SiO?

和石墨塔堪作电极直接电解，同时产生CO和C6等气体。下列说法正确的是（）

A.Si5作阳极，石墨坨烟作阴极

B.电解过程中O2-、C1-向阴极移动

C.阴极上发生的电极反应为SiSMe-uSi+ZO2-

D.将生成的O2转化为CO和CO2是为了促进电子的转移

【答案】C

【解析】A项，由题意可知制取高纯硅，硅元素化合价降低，发生还原反应，所以SiCh作阴极，

石墨川堪作阳极，故A错误；B项，目解过程中O\CT等阴离子向阳极移动，故B错误；C项，阴

极发生还原反应，二氧化硅得电子，发生SiCh+^pSi+ZO2-,故C正确；D项，由题意可知，电解产

生CO和CCh,说明阳极先发生反应2O2--4e-=O2T，然后生成的氧气与碳反应生成CO和CO2,与电

子转移无关，故D错误；故选C。

9.（2021•山东青岛市高三一模）有机电极材料应用于钠离子电池可实现新型电池的跨越式发展。

如股基化合物1,4,5,8.蔡四甲酸二酢（NTCDA）展现出高比容量，放电原理为

埃基化合物NaxCn

A.放电时，Na+向N移动

+

B.放电时，负极电极反应：NaxCn-xe-=nCn+xNa

C.充电时，M与电源的负极相连

D.充电时，阴极电极反应:

【答案】B

【解析】由总反应可知Na£n转化成C、Na+,其中C化合价升高失电子，可知该转化过程应为

负极反应，则N为负极，M为正极。A项，原电池中阳离子向正极移动，则Na+向M移动，故A

错误；B项，由分析知，负极NaxCn转化成C、Na+,电极反应为：NaxCn-xe-=nCn+xNa\故B正确；

C项，充电时原电池的负极接电源的负极，正极接电源的正极，则M与电源的正极相连，故C错

+

误；D项，充电时，阴极电极反应：nCn+xNa+xe-=NaxCn,故D错误；故选B。

10.（2021•山东德州市高三一模）研究发现，在酸性乙醇燃料电池中加入硝酸，可使电池持续大

电流放电，其工作原理如图所示:

--7--

质子交换膜

下列说法错误的是（）

A.加入HN03降低了正极反应的活化能

B.电池工作时正极区溶液的pH增大

C.ImolCH3cH20H被完全氧化时有1.5molO2被还原

D.正极附近的溶液中会发生反应：4NO+3O2+2H2O=4HNO3

【答案】C

+

【解析】乙醇燃料电池中，通入乙醇的为负极，电极反应式为CH3CH2OH+3H2O-12c=2CO2+12H,

通入氧气的一极为正极，由工作原理图可知，正极发生反应HNO3+3H++3e-=NOf+2H20,

4NO+3O2+2H2O=4HNO3,二者加合可得02+4田+始=2川0,则HNO3在正极起催化作用。A项，由

分析知，HN03在正极起催化作用，作催化剂，则加入HNO3降低了正极反应的活化能，故A正确；

B项，电池工作时正极区的总反应为O2+4H++4e=2H2。，则溶液中氢离子浓度减小，pH增大，故B

正确；C项，根据得失电子守恒可知，ImolCH3cH20H被完全氧化时，转移12moi电子，则有3moi

+

6被还原，故