統(tǒng)考版2024高考化學(xué)二輪專(zhuān)題復(fù)習(xí)第一部分高考選擇題專(zhuān)項(xiàng)突破題型7電化學(xué)原理應(yīng)用-化學(xué)電源與電解技術(shù)教師用書(shū)

題型7電化學(xué)原理應(yīng)用——化學(xué)電源與電解技術(shù)真題·考情全國(guó)卷1.[2023·全國(guó)甲卷]用可再生能源電還原CO2時(shí)，采用高濃度的K＋抑制酸性電解液中的析氫反應(yīng)可提高多碳產(chǎn)物(乙烯、乙醇等)的生成率，裝置如下圖所示。下列說(shuō)法正確的是()A．析氫反應(yīng)發(fā)生在IrOx-Ti電極上B．Cl－從Cu電極遷移到IrOx-Ti電極C．陰極發(fā)生的反應(yīng)有：2CO2＋12H＋＋12e－=C2H4＋4H2OD．每轉(zhuǎn)移1mol電子，陽(yáng)極生成11.2L氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況)2．[2023·全國(guó)乙卷]室溫鈉-硫電池被認(rèn)為是一種成本低、比能量高的能源存儲(chǔ)系統(tǒng)。一種室溫鈉-硫電池的結(jié)構(gòu)如圖所示。將鈉箔置于聚苯并咪唑膜上作為一個(gè)電極，表面噴涂有硫黃粉末的炭化纖維素紙作為另一電極。工作時(shí)，在硫電極發(fā)生反應(yīng)：12S8＋e－→12S82-，12S82-＋e－→S42-，2Na＋下列敘述錯(cuò)誤的是()A．充電時(shí)Na＋從鈉電極向硫電極遷移B．放電時(shí)外電路電子流動(dòng)的方向是a→bC.放電時(shí)正極反應(yīng)為：2Na＋＋x8S8＋2e－→Na2SD．炭化纖維素紙的作用是增強(qiáng)硫電極導(dǎo)電性能3．[2023·新課標(biāo)卷]一種以V2O5和Zn為電極、Zn(CF3SO3)2水溶液為電解質(zhì)的電池，其示意圖如下所示。放電時(shí)，Zn2＋可插入V2O5層間形成ZnxV2O5·nH2O。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．放電時(shí)V2O5為正極B．放電時(shí)Zn2＋由負(fù)極向正極遷移C．充電總反應(yīng)：xZn＋V2O5＋nH2O=ZnxV2O5·nH2OD．充電陽(yáng)極反應(yīng)：ZnxV2O5·nH2O－2xe－=xZn2＋＋V2O5＋nH2O4．[2022·全國(guó)乙卷]Li-O2電池比能量高，在汽車(chē)、航天等領(lǐng)域具有良好應(yīng)用前景。近年來(lái)，科學(xué)家研究了一種光照充電Li-O2電池(如圖所示)。光照時(shí)，光催化電極產(chǎn)生電子(e－)和空穴(h＋)，驅(qū)動(dòng)陰極反應(yīng)(Li＋＋e－=Li)和陽(yáng)極反應(yīng)(Li2O2＋2h＋=2Li＋＋O2)對(duì)電池進(jìn)行充電。下列敘述錯(cuò)誤的是()A．充電時(shí)，電池的總反應(yīng)Li2O2=2Li＋O2B．充電效率與光照產(chǎn)生的電子和空穴量有關(guān)C．放電時(shí)，Li＋從正極穿過(guò)離子交換膜向負(fù)極遷移D．放電時(shí)，正極發(fā)生反應(yīng)O2＋2Li＋＋2e－=Li2O25．[2022·全國(guó)甲卷]一種水性電解液Zn-MnO2離子選擇雙隔膜電池如圖所示[KOH溶液中，Zn2＋以Zn(OH)42-存在]。電池放電時(shí)，下列敘述錯(cuò)誤的是A．Ⅱ區(qū)的K＋通過(guò)隔膜向Ⅲ區(qū)遷移B．Ⅰ區(qū)的SO42-C．MnO2電極反應(yīng)：MnO2＋4H＋＋2e－=Mn2＋＋2H2OD．電池總反應(yīng)：Zn＋4OH－＋MnO2＋4H＋=Zn(OH)42-＋Mn2＋＋6．[2021·全國(guó)甲卷]乙醛酸是一種重要的化工中間體，可采用如圖所示的電化學(xué)裝置合成。圖中的雙極膜中間層中的H2O解離為H＋和OH－，并在直流電場(chǎng)作用下分別向兩極遷移。下列說(shuō)法正確的是()A．KBr在上述電化學(xué)合成過(guò)程中只起電解質(zhì)的作用B．陽(yáng)極上的反應(yīng)式為：CHOOCOOH＋2H＋＋2e－→CHOOCOH＋H2OC.制得2mol乙醛酸，理論上外電路中遷移了1mol電子D．雙極膜中間層中的H＋在外電場(chǎng)作用下向鉛電極方向遷移省市卷1.[2023·浙江1月]在熔融鹽體系中，通過(guò)電解TiO2和SiO2獲得電池材料(TiSi)，電解裝置如圖，下列說(shuō)法正確的是()A．石墨電極為陰極，發(fā)生氧化反應(yīng)B．電極A的電極反應(yīng)：8H＋＋TiO2＋SiO2＋8e－=TiSi＋4H2OC．該體系中，石墨優(yōu)先于Cl－參與反應(yīng)D．電解時(shí)，陽(yáng)離子向石墨電極移動(dòng)2．[2023·湖北卷]我國(guó)科學(xué)家設(shè)計(jì)如圖所示的電解池，實(shí)現(xiàn)了海水直接制備氫氣技術(shù)的綠色化。該裝置工作時(shí)陽(yáng)極無(wú)Cl2生成且KOH溶液的濃度不變，電解生成氫氣的速率為xmol·h－1。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．b電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－B．離子交換膜為陰離子交換膜C．電解時(shí)海水中動(dòng)能高的水分子可穿過(guò)PTFE膜D．海水為電解池補(bǔ)水的速率為2xmol·h－13．[2023·遼寧卷]某低成本儲(chǔ)能電池原理如下圖所示。下列說(shuō)法正確的是()A．放電時(shí)負(fù)極質(zhì)量減小B．儲(chǔ)能過(guò)程中電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能C．放電時(shí)右側(cè)H＋通過(guò)質(zhì)子交換膜移向左側(cè)D．充電總反應(yīng)：Pb＋SO42-＋2Fe3＋=PbSO4＋4．[2023·遼寧卷]某無(wú)隔膜流動(dòng)海水電解法制H2的裝置如下圖所示，其中高選擇性催化劑PRT可抑制O2產(chǎn)生。下列說(shuō)法正確的是()A．b端電勢(shì)高于a端電勢(shì)B．理論上轉(zhuǎn)移2mole－生成4gH2C．電解后海水pH下降D．陽(yáng)極發(fā)生：Cl－＋H2O－2e－=HClO＋H＋5．[2022·湖南卷]海水電池在海洋能源領(lǐng)域備受關(guān)注，一種鋰—海水電池構(gòu)造示意圖如下，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是A．海水起電解質(zhì)溶液作用B．N極僅發(fā)生的電極反應(yīng)：2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑C．玻璃陶瓷具有傳導(dǎo)離子和防水的功能D．該鋰—海水電池屬于一次電池6．[2022·廣東卷]科學(xué)家基于Cl2易溶于CCl4的性質(zhì)，發(fā)展了一種無(wú)需離子交換膜的新型氯流電池，可作儲(chǔ)能設(shè)備(如圖)。充電時(shí)電極a的反應(yīng)為：NaTi2(PO4)3＋2Na＋＋2e－=Na3Ti2(PO4)3。下列說(shuō)法正確的是()A．充電時(shí)電極b是陰極B．放電時(shí)NaCl溶液的pH減小C．放電時(shí)NaCl溶液的濃度增大D．每生成1molCl2，電極a質(zhì)量理論上增加23g考情分析考向考點(diǎn)考情1新型化學(xué)電源正、負(fù)極判斷離子移動(dòng)方向電極反應(yīng)式、原電池總方程式的正誤判斷電極及電解液轉(zhuǎn)移電子計(jì)算考情2電解原理與技術(shù)陰、陽(yáng)極的判斷離子交換膜的作用溶液酸堿性的改變及副反應(yīng)分析電極方程式的正誤判斷考情3金屬的腐蝕與防護(hù)電化學(xué)腐蝕的原因分析金屬的防護(hù)技術(shù)題型·練透精準(zhǔn)備考·要有方向——研析題型角度題型角度1新型化學(xué)電源分析例12019年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)?lì)C給了三位為鋰離子電池發(fā)展作出重要貢獻(xiàn)的科學(xué)家。磷酸鐵鋰鋰離子電池充電時(shí)陽(yáng)極反應(yīng)式為xLiFePO4－xe－=xLi＋＋xFePO4，放電工作示意圖如圖。下列敘述不正確的是()A．放電時(shí)，Li＋通過(guò)隔膜移向正極B．放電時(shí)，電子由鋁箔沿導(dǎo)線流向銅箔C．放電時(shí)正極反應(yīng)為：xFePO4＋xLi＋＋xe－=xLiFePO4D．磷酸鐵鋰鋰離子電池充放電過(guò)程通過(guò)Li＋遷移實(shí)現(xiàn)，C、Fe、P元素化合價(jià)均不發(fā)生變化練1鋰—銅空氣燃料電池容量高、成本低，具有廣闊的發(fā)展前景。該電池通過(guò)一種復(fù)雜的銅腐蝕“現(xiàn)象”產(chǎn)生電能，其中放電過(guò)程為2Li＋Cu2O＋H2O=2Cu＋2Li＋＋2OH－，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．放電時(shí)，Li＋透過(guò)固體電解質(zhì)向Cu極移動(dòng)B．放電時(shí)，正極的電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－=4OH－C．通空氣時(shí)，銅被腐蝕，表面產(chǎn)生Cu2OD．整個(gè)反應(yīng)過(guò)程中，氧化劑為O2練2為提升電池循環(huán)效率和穩(wěn)定性，科學(xué)家近期利用三維多孔海綿狀Zn(3D-Zn)可以高效沉積ZnO的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了采用強(qiáng)堿性電解質(zhì)的3D-Zn—NiOOH二次電池，結(jié)構(gòu)如圖所示。電池反應(yīng)為Zn(s)＋2NiOOH(s)＋H2O(l)eq\o(,\s\up7(放電),\s\do5(充電))ZnO(s)＋2Ni(OH)2(s)。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．三維多孔海綿狀Zn具有較高的表面積，所沉積的ZnO分散度高B．充電時(shí)陽(yáng)極反應(yīng)為Ni(OH)2(s)＋OH－(aq)－e－=NiOOH(s)＋H2O(l)C．放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為Zn(s)＋2OH－(aq)－2e－=ZnO(s)＋H2O(l)D．放電過(guò)程中OH－通過(guò)隔膜從負(fù)極區(qū)移向正極區(qū)題型角度2電解原理與工業(yè)技術(shù)例2最近我國(guó)科學(xué)家設(shè)計(jì)了一種CO2＋H2S協(xié)同轉(zhuǎn)化裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)天然氣中CO2和H2S的高效去除。示意圖如下圖所示，其中電極分別為ZnO@石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯，石墨烯電極區(qū)發(fā)生反應(yīng)為：①EDTA-Fe2＋－e－=EDTA-Fe3＋②2EDTA-Fe3＋＋H2S=2H＋＋S＋2EDTA-Fe2＋該裝置工作時(shí)，下列敘述錯(cuò)誤的是()A．陰極的電極反應(yīng)：CO2＋2H＋＋2e－=CO＋H2OB．協(xié)同轉(zhuǎn)化總反應(yīng)：CO2＋H2S=CO＋H2O＋SC．石墨烯上的電勢(shì)比ZnO@石墨烯上的低D．若采用Fe3＋/Fe2＋取代EDTA-Fe3＋/EDTA-Fe2＋，溶液需為酸性練1用如圖所示裝置除去含CN－、Cl－廢水中的CN－時(shí)，控制溶液pH為9～10，CN－與陽(yáng)極產(chǎn)生的ClO－反應(yīng)生成無(wú)污染的氣體，下列說(shuō)法不正確的是()A．用石墨作陽(yáng)極，鐵作陰極B．陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為Cl－＋2OH－－2e－=ClO－＋H2OC．陰極的電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－D．除去CN－的反應(yīng)：2CN－＋5ClO－＋2H＋=N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋H2O練2碳酸二甲酯(DMC)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為(CH3O)2CO，化學(xué)性質(zhì)非?；顫?，極易水解。用電解法制備碳酸二甲酯的模擬裝置如圖所示。下列說(shuō)法正確的是()A.圖中左側(cè)電極為陰極，右側(cè)電極為陽(yáng)極B．陽(yáng)極反應(yīng)：CO－2e－＋2CH3OH=(CH3O)2CO＋2H＋C．質(zhì)子通過(guò)交換膜從陰極區(qū)移向陽(yáng)極區(qū)D．離子液體必須是水溶液，目的是傳遞電荷題型角度3金屬腐蝕與防護(hù)技術(shù)例3深埋在潮濕土壤中的鐵管道，在硫酸鹽還原菌作用下，能被硫酸根腐蝕，其電化學(xué)腐蝕原理如下圖所示，下列與此原理有關(guān)的說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．正極反應(yīng)：SO42-＋5H2O＋8e－=HS－B．輸送暖氣的管道不易發(fā)生此類(lèi)腐蝕C．這種情況下，F(xiàn)e腐蝕的最終產(chǎn)物為Fe2O3·xH2OD．管道上刷富鋅油漆可以延緩管道的腐蝕練支撐海港碼頭基礎(chǔ)的防腐技術(shù)，常用外加電流的陰極保護(hù)法進(jìn)行防腐，工作原理如圖所示，其中高硅鑄鐵為惰性輔助陽(yáng)極。下列有關(guān)表述不正確的是()A．通入保護(hù)電流使鋼管樁表面腐蝕電流接近于零B．通電后外電路電子被強(qiáng)制從高硅鑄鐵流向鋼管樁C．高硅鑄鐵的作用是作為損耗陽(yáng)極材料和傳遞電流D．通入的保護(hù)電流應(yīng)該根據(jù)環(huán)境條件變化進(jìn)行調(diào)整精準(zhǔn)備考·要有方案——高考必備基礎(chǔ)一、電化學(xué)“兩池”原理1．構(gòu)建原電池模型，分析原電池工作原理構(gòu)建如圖Zn-Cu-H2SO4原電池模型，通過(guò)類(lèi)比模型，結(jié)合氧化還原反應(yīng)知識(shí)(如：化合價(jià)的變化、得失電子情況等)，能迅速判斷原電池的正、負(fù)極，弄清楚外電路中電子的移動(dòng)情況和內(nèi)電路中離子的移動(dòng)情況，準(zhǔn)確書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式和電池總反應(yīng)式，掌握原電池的工作原理。2．構(gòu)建電解池模型，分析電解基本原理構(gòu)建如圖電解CuCl2溶液模型，通過(guò)類(lèi)比模型，結(jié)合氧化還原反應(yīng)知識(shí)(如：化合價(jià)的變化、得失電子情況等)，能迅速判斷電解池的陰、陽(yáng)極，弄清楚外電路中電子的移動(dòng)情況和內(nèi)電路中離子的移動(dòng)情況，準(zhǔn)確判斷離子的放電順序并書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式和電解總反應(yīng)式，掌握電解基本原理。3．“兩池”中“兩極”的判斷判斷依據(jù)電極材料電極反應(yīng)電子流向離子移向電極現(xiàn)象原電池負(fù)極活潑金屬氧化反應(yīng)流出陰離子移向電極質(zhì)量減小正極不活潑金屬或非金屬還原反應(yīng)流入陽(yáng)離子移向電極增重或質(zhì)量不變電解池陽(yáng)極與電源正極相連氧化反應(yīng)流出陰離子移向電極溶解或pH減小陰極與電源負(fù)極相連還原反應(yīng)流入陽(yáng)離子移向電極增重或pH增大二、“交換膜”技術(shù)在兩池中的應(yīng)用種類(lèi)允許通過(guò)的離子及移動(dòng)方向說(shuō)明陽(yáng)離子交換膜陽(yáng)離子→移向電解池的陰極或原電池的正極陰離子和氣體不能通過(guò)陰離子交換膜陰離子→移向電解池的陽(yáng)極或原電池的負(fù)極陽(yáng)離子和氣體不能通過(guò)質(zhì)子交換膜質(zhì)子→移向電解池的陰極或原電池的正極只允許H＋通過(guò)如：三室式電滲析法處理含Na2SO4廢水的原理如下圖所示，采用惰性電極，ab、cd均為離子交換膜，在直流電場(chǎng)的作用下，兩膜中間的Na＋和SO42-可通過(guò)離子交換膜，而兩端隔室中離子被阻擋不能進(jìn)入中間隔室。判斷ab、[模型解題]①弄清是原電池還是電解池，判斷電極有外接電源→電解池；n→陽(yáng)極，m→陰極②根據(jù)電極判斷離子的移動(dòng)方向和交換膜的種類(lèi)Na＋→通過(guò)ab→陰極?ab是陽(yáng)離子交換膜SO42-→通過(guò)cd→陽(yáng)極③根據(jù)放電順序?qū)懗鲭姌O反應(yīng)式陰極，陽(yáng)離子競(jìng)爭(zhēng)放電，放電順序：H＋>Na＋，陰極的電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－；陽(yáng)極，陰離子競(jìng)爭(zhēng)放電，放電順序：OH->SO42-，陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為2H2O－4e－=O④根據(jù)電極反應(yīng)式和離子移動(dòng)方向確定電極反應(yīng)物陰極H＋放電生成H2，剩余OH－與遷移過(guò)來(lái)的Na＋生成NaOH；陽(yáng)極OH－放電生成O2，剩余H＋與遷移過(guò)來(lái)的SO42-生成H2三、新型化學(xué)電源電極反應(yīng)式書(shū)寫(xiě)1．燃料電池電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)(以氫氧燃料電池為例)(1)注意介質(zhì)環(huán)境(2)掌握書(shū)寫(xiě)程序2．其他新型一次電池鈉硫電池總反應(yīng)：2Na＋xS=Na2Sx正極：xS+2e-負(fù)極：2Na－2e－=2Na＋全釩液流電池總反應(yīng)：VO2+＋2H＋＋V2＋eq\o(,\s\up7(放電),\s\do5(充電))V3＋＋VO2＋＋H2O正極：VO2+＋2H＋＋e－=VO2＋＋H負(fù)極：V2＋－e－=V3＋鋰—銅電池總反應(yīng)：2Li＋Cu2O＋H2O=2Cu＋2Li＋＋2OH－正極：Cu2O＋H2O＋2e－=2Cu＋2OH－負(fù)極：2Li－2e－=2Li＋Mg-H2O2電池總反應(yīng)：H2O2＋2H＋＋Mg=Mg2＋＋2H2O正極：H2O2＋2H＋＋2e－=2H2O負(fù)極：Mg－2e－=Mg2＋Mg-AgCl電池總反應(yīng)：Mg＋2AgCl=2Ag＋MgCl2正極：2AgCl＋2e－=2Cl－＋2Ag負(fù)極：Mg－2e－=Mg2＋3.充電(可逆)電池鋅銀電池總反應(yīng)：Ag2O＋Zn＋H2Oeq\o(,\s\up7(放電),\s\do5(充電))2Ag＋Zn(OH)2正極：Ag2O＋H2O＋2e－=2Ag＋2OH－負(fù)極：Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2陽(yáng)極：2Ag＋2OH－－2e－=Ag2O＋H2O陰極：Zn(OH)2＋2e－=Zn＋2OH－鎳鐵電池總反應(yīng)：NiO2＋Fe＋2H2Oeq\o(,\s\up7(放電),\s\do5(充電))Fe(OH)2＋Ni(OH)2正極：NiO2＋2e－＋2H2O=Ni(OH)2＋2OH－負(fù)極：Fe－2e－＋2OH－=Fe(OH)2陽(yáng)極：Ni(OH)2＋2OH－－2e－=NiO2＋2H2O陰極：Fe(OH)2＋2e－=Fe＋2OH－鎳鎘電池總反應(yīng)：Cd＋2NiOOH＋2H2Oeq\o(,\s\up7(放電),\s\do5(充電))Cd(OH)2＋2Ni(OH)2正極：2NiOOH＋2H2O＋2e－=2Ni(OH)2＋2OH－負(fù)極：Cd－2e－＋2OH－=Cd(OH)2陽(yáng)極：2Ni(OH)2＋2OH－－2e－=2NiOOH＋2H2O陰極：Cd(OH)2＋2e－=Cd＋2OH－鋅鐵電池總反應(yīng)：3Zn＋2K2FeO4＋8H2Oeq\o(,\s\up7(放電),\s\do5(充電))3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH正極：2FeO42-＋6e－＋8H2O=2Fe(OH)3負(fù)極：3Zn－2e－＋6OH－=3Zn(OH)2陽(yáng)極：2FeOH3+10OH陰極：3Zn(OH)2＋6e－=3Zn＋6OH－鋰離子電池總反應(yīng)：Li1－xCoO2＋LixC6eq\o(,\s\up7(放電),\s\do5(充電))LiCoO2＋C6(x<1)正極Li1－xCoO2＋xe－＋xLi＋=LiCoO2負(fù)極：LixC6－xe－=xLi＋＋C6陽(yáng)極：LiCoO2－xe－=Li1－xCoO2＋xLi＋陰極：xLi＋＋xe－＋C6=LixC6四、金屬腐蝕原理及防護(hù)方法總結(jié)(1)常見(jiàn)的電化學(xué)腐蝕有兩類(lèi)：①形成原電池時(shí)，金屬作負(fù)極，大多數(shù)是吸氧腐蝕；②形成電解池時(shí)，金屬作陽(yáng)極。(2)金屬防腐的電化學(xué)方法：①原電池原理——犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法：與較活潑的金屬相連，較活潑的金屬作負(fù)極被腐蝕，被保護(hù)的金屬作正極。注意：此處是原電池，犧牲了負(fù)極保護(hù)了正極，但習(xí)慣上叫做犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法。②電解池原理——外加電流的陰極保護(hù)法：被保護(hù)的金屬與電池負(fù)極相連，形成電解池，作陰極。?？肌ゎA(yù)測(cè)1.一種電化學(xué)制備N(xiāo)H3的裝置如圖所示，圖中陶瓷在高溫時(shí)可以傳輸H＋。下列敘述錯(cuò)誤的是()A．Pd電極b為陰極B．陰極的反應(yīng)式為N2＋6H＋＋6e－=2NH3C．H＋由陽(yáng)極向陰極遷移D．陶瓷可以隔離N2和H22．世界某著名學(xué)術(shù)刊物介紹了一種新型中溫全瓷鐵－空氣電池，其結(jié)構(gòu)如圖所示。下列有關(guān)該電池放電時(shí)的說(shuō)法正確的是()A．a(chǎn)極發(fā)生氧化反應(yīng)B．正極的電極反應(yīng)式為FeOx＋2xe－=Fe＋xO2－C．若有22.4L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)空氣參與反應(yīng)，則電路中有4mol電子轉(zhuǎn)移D．鐵表面發(fā)生的反應(yīng)為xH2O(g)＋Fe=FeOx＋xH23．科學(xué)家設(shè)想，N2和H2為反應(yīng)物，以溶有A的稀鹽酸為電解質(zhì)溶液，可制造出既能提供電能又能固氮的新型燃料電池，裝置如圖所示。下列說(shuō)法不正確的是()A．通入N2的電極發(fā)生的電極反應(yīng)式為NB．反應(yīng)過(guò)程中溶液的pH會(huì)變大，故需要加入鹽酸C．該電池外電路電流從通入H2的電極流向通入N2的電極D．通入H2的電極為負(fù)極，A為NH4Cl4．在N-羥基鄰苯二甲酰亞胺(NHPI)介質(zhì)中，可實(shí)現(xiàn)醇向醛的轉(zhuǎn)化，原理如圖。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．理論上NHPI的總量在反應(yīng)前后不變B．海綿Ni電極作陽(yáng)極C．D．每消耗1mmol苯甲醇，產(chǎn)生22.4mL氫氣5．鋰錳電池的體積小，性能優(yōu)良，是常用的一次電池。該電池反應(yīng)原理如圖所示，其中電解質(zhì)LiClO4溶于混合有機(jī)溶劑中，Li＋通過(guò)電解質(zhì)遷移入MnO2晶格中，生成LiMnO2。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是(A．外電路的電流方向是由a極流向b極B．電池正極反應(yīng)式為MnO2＋e－＋Li＋=LiMnO2C．可用水代替電池中的混合有機(jī)溶劑D．每轉(zhuǎn)移0.1mol電子，理論上消耗Li的質(zhì)量為3.5g6．將鐵粉和活性炭的混合物用NaCl溶液濕潤(rùn)后，置于如圖所示裝置中，進(jìn)行鐵的電化學(xué)腐蝕實(shí)驗(yàn)。下列有關(guān)該實(shí)驗(yàn)的說(shuō)法正確的是()A．鐵被氧化的電極反應(yīng)式為Fe-3e-B．鐵腐蝕過(guò)程中化學(xué)能全部轉(zhuǎn)化為電能C．活性炭的存在會(huì)加速鐵的腐蝕D．以水代替NaCl溶液，鐵不能發(fā)生吸氧腐蝕題型7電化學(xué)原理應(yīng)用——化學(xué)電源與電解技術(shù)真題·考情全國(guó)卷1．解析：由圖可知，該裝置為電解池，與直流電源正極相連的IrOx-Ti電極為電解池的陽(yáng)極，水在陽(yáng)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣和氫離子，電極反應(yīng)式為2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，A錯(cuò)誤；銅電極為陰極，酸性條件下二氧化碳在陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成乙烯、乙醇等，電極反應(yīng)式為2CO2＋12H＋＋12e－=C2H4＋4H2O、2CO2＋12H＋＋12e－=C2H5OH＋3H2O，C正確；電解池工作時(shí)，氫離子通過(guò)質(zhì)子交換膜由陽(yáng)極室進(jìn)入陰極室，B錯(cuò)誤；水在陽(yáng)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣和氫離子，電極反應(yīng)式為2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，每轉(zhuǎn)移1mol電子，生成0.25molO2，在標(biāo)況下體積為5.6L，故D錯(cuò)誤；答案選C。答案：C2．解析：由題意可知放電時(shí)硫電極得電子，硫電極為原電池正極，鈉電極為原電池負(fù)極。充電時(shí)為電解池裝置，陽(yáng)離子移向陰極，即鈉電極，故充電時(shí)，Na＋由硫電極遷移至鈉電極，A錯(cuò)誤；放電時(shí)Na在a電極失去電子，失去的電子經(jīng)外電路流向b電極，硫黃粉在b電極上得電子與a電極釋放出的Na＋結(jié)合得到Na2Sx，電子在外電路的流向?yàn)閍→b，B正確；將題給的一系列方程式依次標(biāo)號(hào)為①②③，由x4×①＋x4×②＋③可以得到放電時(shí)正極的反應(yīng)式為2Na＋＋x8S8＋2e－→Na2Sx，C正確；炭化纖維素紙中含有大量的炭，炭具有良好的導(dǎo)電性，可以增強(qiáng)硫電極的導(dǎo)電性能，D答案：A3．解析：由題給信息可知，放電時(shí)，Zn2＋可插入V2O5層間形成ZnxV2O5·nH2O，V2O5發(fā)生了還原反應(yīng)，則放電時(shí)V2O5為正極，A說(shuō)法正確；放電時(shí)Zn為負(fù)極，Zn失去電子變?yōu)閆n2＋，陽(yáng)離子向正極遷移，則放電時(shí)Zn2＋由負(fù)極向正極遷移，B說(shuō)法正確；電池在放電時(shí)的總反應(yīng)為xZn＋V2O5＋nH2O=ZnxV2O5·nH2O，則其在充電時(shí)的總反應(yīng)為ZnxV2O5·nH2O=xZn＋V2O5＋nH2O，C說(shuō)法不正確；充電陽(yáng)極上ZnxV2O5·nH2O被氧化為V2O5，則陽(yáng)極的電極反應(yīng)為ZnxV2O5·nH2O－2xe－=xZn2＋＋V2O5＋nH2O，D說(shuō)法正確；故選C。答案：C4．解析：根據(jù)題給電池裝置圖并結(jié)合陰、陽(yáng)極電極反應(yīng)可知，充電時(shí)，電池的總反應(yīng)為L(zhǎng)i2O2=2Li＋O2，A項(xiàng)正確；由題干中光照時(shí)陰、陽(yáng)極反應(yīng)可知，充電效率與光照產(chǎn)生的電子和空穴量有關(guān)，B項(xiàng)正確；放電時(shí)題給裝置為原電池，陽(yáng)離子(Li＋)向正極遷移，C項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)題給裝置圖可知，放電時(shí)正極上O2得電子并與Li＋結(jié)合生成Li2O2，即O2＋2Li＋＋2e－=Li2O2，D項(xiàng)正確。答案：C5．解析：根據(jù)題圖可知Zn為負(fù)極，電極反應(yīng)為Zn－2e－＋4OH－=ZnOH42-，MnO2為正極，電極反應(yīng)為MnO2＋2e－＋4H＋=Mn2＋＋2H2O。A項(xiàng)，根據(jù)負(fù)極反應(yīng)可知，Ⅲ區(qū)中負(fù)電荷減少，為了平衡溶液中電荷，放電時(shí)Ⅲ區(qū)的鉀離子向Ⅱ區(qū)遷移，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，根據(jù)正極反應(yīng)可知，Ⅰ區(qū)中正電荷減少，為了平衡溶液中電荷，硫酸根離子從Ⅰ區(qū)遷移至答案：A6．解析：根據(jù)圖示，石墨電極一側(cè)發(fā)生反應(yīng)2Br－－2e－=Br2、OHC—CHO＋Br2＋H2O→HOOC—CHO＋2HBr，總反應(yīng)為OHC—CHO－2e－＋H2O=HOOC—CHO＋2H＋，因此石墨電極為陽(yáng)極，KBr不只是起到電解質(zhì)的作用，A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)陽(yáng)極總反應(yīng)OHC—CHO－2e－＋H2O=HOOC—CHO＋2H＋、陰極反應(yīng)HOOC—COOH＋2e－＋2H＋=HOOC—CHO＋H2O，可得總反應(yīng)式為OHC—CHO＋HOOC—COOH=2HOOC—CHO，故制得2mol乙醛酸，理論上外電路中遷移了2mol電子，C項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)陰極(鉛電極)反應(yīng)，雙極膜中間層中的H＋在外電場(chǎng)作用下向陰極(鉛電極)遷移，D項(xiàng)正確。答案：D省市卷1．解析：根據(jù)各電極上的物質(zhì)變化，判斷反應(yīng)類(lèi)型，確定電極類(lèi)型。石墨電極為陽(yáng)極，A項(xiàng)錯(cuò)誤；該電解池的電解質(zhì)為熔融鹽，不存在H＋，B項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)陽(yáng)極上生成CO知，石墨優(yōu)先于Cl－參與反應(yīng)，C項(xiàng)正確；石墨電極為陽(yáng)極，陰離子O2－向石墨電極移動(dòng)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：C2．解析：由圖可知，該裝置為電解水制取氫氣的裝置，a電極與電源正極相連，為電解池的陽(yáng)極，b電極與電源負(fù)極相連，為電解池的陰極，陰極反應(yīng)為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，陽(yáng)極反應(yīng)為4OH－－4e－=O2↑＋2H2O，電池總反應(yīng)為2H2O通電2H2↑＋O2↑b電極為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，故A正確；該裝置工作時(shí)陽(yáng)極無(wú)Cl2生成且KOH濃度不變，陽(yáng)極發(fā)生的電極反應(yīng)為4OH－－4e－=O2↑＋2H2O，為保持OH－離子濃度不變，則陰極產(chǎn)生的OH－離子要通過(guò)離子交換膜進(jìn)入陽(yáng)極室，即離子交換膜應(yīng)為陰離子交換摸，故B正確；電解時(shí)電解槽中不斷有水被消耗，海水中的動(dòng)能高的水可穿過(guò)PTFE膜，為電解池補(bǔ)水，故C正確；由電解總反應(yīng)可知，每生成1molH2要消耗1molH2O，生成H2的速率為xmol·h－1，則補(bǔ)水的速率也應(yīng)是xmol·h－1，故D錯(cuò)誤；答案選D。答案：D3．解析：該儲(chǔ)能電池放電時(shí)，Pb為負(fù)極，失電子結(jié)合硫酸根離子生成PbSO4，則多孔碳電極為正極，正極上Fe3＋得電子轉(zhuǎn)化為Fe2＋，充電時(shí)，多孔碳電極為陽(yáng)極，F(xiàn)e2＋失電子生成Fe3＋，PbSO4電極為陰極，PbSO4得電子生成Pb和硫酸。放電時(shí)負(fù)極上Pb失電子結(jié)合硫酸根離子生成PbSO4附著在負(fù)極上，負(fù)極質(zhì)量增大，A錯(cuò)誤；儲(chǔ)能過(guò)程中，該裝置為電解池，將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，B正確；放電時(shí)，右側(cè)為正極，電解質(zhì)溶液中的陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，左側(cè)的H＋通過(guò)質(zhì)子交換膜移向右側(cè)，C錯(cuò)誤；充電時(shí)，總反應(yīng)為PbSO4＋2Fe2＋=Pb＋SO42-＋2Fe3＋，D答案：B4．解析：由圖可知，左側(cè)電極產(chǎn)生氧氣，則左側(cè)電極為陽(yáng)極，a為電源正極，右側(cè)電極為陰極，b為電源負(fù)極，該裝置的總反應(yīng)產(chǎn)生氧氣和氫氣，相當(dāng)于電解水，以此解題。由分析可知，a為正極，b為負(fù)極，則a端電勢(shì)高于b端電勢(shì)，A錯(cuò)誤；右側(cè)電極上產(chǎn)生氫氣的電極方程式為：2H＋＋2e－=H2↑，則理論上轉(zhuǎn)移2mole－生成2gH2，B錯(cuò)誤；由圖可知，該裝置的總反應(yīng)為電解海水，隨著電解的進(jìn)行，海水的濃度增大，但是其pH基本不變，C錯(cuò)誤；由圖可知，陽(yáng)極上的電極反應(yīng)為：Cl－＋H2O－2e－=HClO＋H＋，D正確；故選D。答案：D5．解析：海水中含有大量的電解質(zhì)，故A項(xiàng)正確；Li是活潑金屬，作負(fù)極，則N極是正極，正極上海水中溶解的O2、CO2等均能放電，B項(xiàng)錯(cuò)誤；由于Li易與水反應(yīng)，故玻璃陶瓷應(yīng)具有良好的防水功能，同時(shí)為形成閉合的回路，也應(yīng)具有傳導(dǎo)離子的功能，C項(xiàng)正確；該電池屬于一次電池，D項(xiàng)正確。答案：B6．解析：由充電時(shí)電極a的反應(yīng)可知，充電時(shí)電極a發(fā)生還原反應(yīng)，所以電極a是陰極，則電極b是陽(yáng)極，故A錯(cuò)誤；放電時(shí)電極反應(yīng)和充電時(shí)相反，則由放電時(shí)電極a的反應(yīng)為Na3Ti2(PO4)3－2e－=NaTi2(PO4)3＋2Na＋可知，NaCl溶液的pH不變，故B錯(cuò)誤；放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為Na3Ti2(PO4)3－2e－=NaTi2(PO4)3＋2Na＋，正極反應(yīng)為Cl2＋2e－=2Cl－，反應(yīng)后Na＋和Cl－濃度都增大，則放電時(shí)NaCl溶液的濃度增大，故C正確；充電時(shí)陽(yáng)極反應(yīng)為2Cl－－2e－=Cl2↑，陰極反應(yīng)為NaTi2(PO4)3＋2Na＋＋2e－=Na3Ti2(PO4)3，由得失電子守恒可知，每生成1molCl2，電極a質(zhì)量理論上增加23g·mol－1×2mol＝46g，故D錯(cuò)誤。答案：C題型·練透題型角度1【例1】解析：放電時(shí)，Li＋通過(guò)隔膜移向正極，故A正確；放電時(shí)，電子由負(fù)極即鋁箔沿導(dǎo)線流向正極即銅箔，故B正確；放電正極得電子，發(fā)生還原反應(yīng)為：xFePO4＋xLi＋＋xe－=xLiFeO4，故C正確；磷酸鐵鋰鋰離子電池充放電過(guò)程通過(guò)Li＋遷移實(shí)現(xiàn)，F(xiàn)e元素化合價(jià)發(fā)生變化，故D錯(cuò)誤；綜上所述，答案為D。答案：D練1解析：因?yàn)樵姵胤烹姇r(shí)，陽(yáng)離子移向正極，所以Li＋透過(guò)固體電解質(zhì)向Cu極移動(dòng)，A正確；由總反應(yīng)方程式可知Cu2O中Cu元素化合價(jià)降低，被還原，正極反應(yīng)式應(yīng)為Cu2O＋H2O＋2e－=2Cu＋2OH－，B錯(cuò)誤；放電過(guò)程為2Li＋Cu2O＋H2O=2Cu＋2Li＋＋2OH－，可知通空氣時(shí)，銅被腐蝕，表面產(chǎn)生Cu2O，C正確；由C項(xiàng)分析知，Cu先與O2反應(yīng)生成Cu2O，放電時(shí)Cu2O重新生成Cu，則整個(gè)反應(yīng)過(guò)程中，Cu相當(dāng)于催化劑，O2為氧化劑，D正確。答案：B練2解析：本題涉及二次電池知識(shí)，以新型三維多孔海綿狀Zn的信息為切入點(diǎn)，考查了學(xué)生接受、吸收、整合化學(xué)信息的能力，運(yùn)用電化學(xué)原理解決實(shí)際問(wèn)題，體現(xiàn)了變化觀念與平衡思想的學(xué)科核心素養(yǎng)。A項(xiàng)，依題干信息可知正確；B項(xiàng)，充電時(shí)陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正確；C項(xiàng)，放電時(shí)Zn作負(fù)極失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，正確；D項(xiàng)，放電時(shí)，OH－由正極區(qū)向負(fù)極區(qū)遷移，錯(cuò)誤。答案：D題型角度2【例2】解析：陰極發(fā)生還原反應(yīng)，氫離子由交換膜右側(cè)向左側(cè)遷移，陰極的電極反應(yīng)式為CO2＋2e－＋2H＋=CO＋H2O，A項(xiàng)正確；結(jié)合陽(yáng)極區(qū)發(fā)生的反應(yīng)，可知協(xié)同轉(zhuǎn)化總反應(yīng)為CO2＋H2S=S＋CO＋H2O，B項(xiàng)正確；石墨烯作陽(yáng)極，其電勢(shì)高于ZnO@石墨烯的，C項(xiàng)錯(cuò)誤；Fe3＋、Fe2＋在堿性或中性介質(zhì)中會(huì)生成沉淀，它們只穩(wěn)定存在于酸性較強(qiáng)的介質(zhì)中，D項(xiàng)正確。答案：C練1解析：陽(yáng)極產(chǎn)生ClO－，發(fā)生的反應(yīng)為Cl－＋2OH－－2e－=ClO－＋H2O，該電解質(zhì)溶液呈堿性，電解時(shí)，用不活潑金屬或?qū)щ姺墙饘僮髫?fù)極，可以用較不活潑金屬作正極，A、B兩項(xiàng)正確；陰極是水得電子產(chǎn)生H2和OH－，C項(xiàng)正確；溶液的pH為9～10，顯堿性，因而除去CN－的反應(yīng)為2CN－＋5ClO－＋2OH－=N2↑＋