新型電源、電解應(yīng)用與金屬腐蝕-2024年高考化學(xué)復(fù)習(xí)

第6題新型電源、電解應(yīng)用與金屬腐蝕

復(fù)習(xí)建議：3課時(shí)（題型突破2課時(shí)習(xí)題1課時(shí)）

DI悟真題?明考向

考向1多介質(zhì)帶膜新型電池

1.（2022.全國甲卷）一種水性電解液Zn—MnCh離子選擇雙隔膜電池如圖所示［KOH

溶液中，Zi?+以Zn（OH存存在］。電池放電時(shí)，下列敘述錯(cuò)誤的是（）

MnO2電極離子選擇隔膜Zn電極

nm

A.n區(qū)的K+通過隔膜向ni區(qū)遷移

B.I區(qū)的SOK通過隔膜向II區(qū)遷移

-+2+

C.MnO2電極反應(yīng)：MnO2+2e+4H=Mn+2H2O

+2+

D.電池總反應(yīng)：Zn+4OH"+MnO2+4H=Zn（OH）F+Mn+2H2O

答案A

解析根據(jù)圖示的電池結(jié)構(gòu)和題目所給信息可知，in區(qū)Zn為電池的負(fù)極，電極

反應(yīng)為Zn—2e-+4OH==Zn（OH）F,I區(qū)MnCh為電池的正極，電極反應(yīng)為M11O2

+2+

+2e-+4H=Mn+2H2O,K+從HI區(qū)通過隔膜向H區(qū)遷移，A錯(cuò)誤；I區(qū)的

SO廠通過隔膜向H區(qū)移動(dòng)，B正確；MnCh電極的電極反應(yīng)式為MnO2+2e-+4H

+=Mn2++2H2O,C正確；電池的總反應(yīng)為Zn+4OH-+MnO2+4H+=Zn（OH*-

2+

+Mn+2H2O,D正確。

2.（2022.全國乙卷）Li—02電池比能量高，在汽車、航天等領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前

景。近年來，科學(xué)家研究了一種光照充電Li—02電池（如圖所示）。光照時(shí)，光催

化電極產(chǎn)生電子（1）和空穴也十），驅(qū)動(dòng)陰極反應(yīng)（Li++e—=Li）和陽極反應(yīng)（LizCh

+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)為Li2O2=2Li+O2

B.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+從正極穿過離子交換膜向負(fù)極遷移

D.放電時(shí)，正極發(fā)生反應(yīng)：。2+2口++21=Li2O2

答案C

解析充電時(shí)光照光催化電極產(chǎn)生電子和空穴，驅(qū)動(dòng)陰極反應(yīng)(Li++e-=Li)和陽

極反應(yīng)(Li2O2+2h+=2Li++C)2),則充電時(shí)總反應(yīng)為Li2()2=2Li+C)2,A正確；

充電時(shí)，光照光催化電極產(chǎn)生電子和空穴，陰極反應(yīng)與電子有關(guān)，陽極反應(yīng)與空

穴有關(guān)，故充電效率與光照產(chǎn)生的電子和空穴量有關(guān)，B正確；放電時(shí)，金屬Li

電極為負(fù)極，光催化電極為正極，Li+從負(fù)極穿過離子交換膜向正極遷移，C錯(cuò)誤；

放電時(shí)總反應(yīng)為2Li+C)2=Li2C)2,則正極反應(yīng)為O2+2Li++2e-=Li2()2,D正

確。

3.(2020.全國卷I)科學(xué)家近年發(fā)明了一種新型Zn—CO2水介質(zhì)電池。電池示意圖

如下，電極為金屬鋅和選擇性催化材料。放電時(shí)，溫室氣體CO2被轉(zhuǎn)化為儲(chǔ)氫物

質(zhì)甲酸等，為解決環(huán)境和能源問題提供了一種新途徑。

雙極隔膜

下列說法錯(cuò)誤的是()

A.放電時(shí)，負(fù)極反應(yīng)為Zn—2e+4OH===Zn(OH)i

B.放電時(shí)，1molCCh轉(zhuǎn)化為HCOOH,轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為2moi

C.充電時(shí)，電池總反應(yīng)為2Zn(OH)3-=2Zn+O2t+40fT+2H2O

D.充電時(shí)，正極溶液中OH一濃度升高

答案D

解析由題給裝置圖可知，放電時(shí)負(fù)極鋅失去電子后結(jié)合OIF生成Zn(OH)K,負(fù)

極反應(yīng)為Zn—+4OIT=Zn(OH)l,A項(xiàng)正確；放電時(shí)，正極上CO2得電子

生成HCOOH,CO2中C的化合價(jià)為+4,HCOOH中C的化合價(jià)為+2,1molCO2

轉(zhuǎn)化為ImolHCOOH,轉(zhuǎn)移2moi電子，B項(xiàng)正確；充電時(shí)陰極上Zn(OH)「參與

反應(yīng)得到鋅，陽極上H20參與反應(yīng)得到氧氣，電池總反應(yīng)為2Zn(0H)1=2Zn

+O2t+40H+2H2O,C項(xiàng)正確；充電時(shí)，陽極上發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)：2H2。

+

-4e-==O2t+4H,氫氧根離子濃度降低，D項(xiàng)錯(cuò)誤。

考向2電解原理在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的多維應(yīng)用

4.(2021?全國甲卷)乙醛酸是一種重要的化工中間體，可采用如下圖所示的電化學(xué)

裝置合成。圖中的雙極膜中間層中的H20解離為H+和0H,并在直流電場(chǎng)作用

下分別向兩極遷移。下列說法正確的是()

I-------[?]-------1

ooOO

IIIIIIII石

HO—C—C—HH—C—C—H

墨

/（乙醛酸）(乙二醛)

電

ooOO極

'IIII

HO—C—C—OHHO-C-C-H2BL

（乙二酸）(乙醛酸)

飽和乙二酸溶液雙極膜乙二醛+KBr溶液

A.KBr在上述電化學(xué)合成過程中只起電解質(zhì)的作用

()()

IIII

B.陽極上的反應(yīng)式為H()—('一('一()H+2H++2屋一＞

C)0

IIII

H。一(一C—H十七0

C.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

答案D

解析由題圖可知，在鉛電極乙二酸變成乙醛酸是去氧的過程，發(fā)生還原反應(yīng)，

則鉛電極是電解裝置的陰極，石墨電極發(fā)生氧化反應(yīng)，反應(yīng)為2B「一21==Br2,

是電解裝置的陽極。由上述分析可知，起到還原劑的作用，A錯(cuò)誤；陽極上的

反應(yīng)式為2Bd—2e-==Br2,B錯(cuò)誤；制得2moi乙醛酸，實(shí)際上是左、右兩側(cè)各

制得1mol乙醛酸，共轉(zhuǎn)移2niol電子，故理論上外電路中遷移的電子為2mol,

C錯(cuò)誤；電解裝置中，陽離子移向陰極（即鉛電極），D正確。

5.（2021.全國乙卷）沿海電廠采用海水為冷卻水，但在排水管中生物的附著和滋生

會(huì)阻礙冷卻水排放并降低冷卻效率。為解決這一問題，通常在管道口設(shè)置一對(duì)惰

性電極（如圖所示），通入一定的電流。下列敘述錯(cuò)誤的是（）

/陽極

'陰極

A.陽極發(fā)生將海水中的C「氧化生成C12的反應(yīng)

B.管道中可以生成氧化滅殺附著生物的NaClO

C.陰極生成的我應(yīng)及時(shí)通風(fēng)稀釋安全地排入大氣

D.陽極表面形成的Mg（OH）2等積垢需要定期清理

答案D

解析海水中存在大量的C「，在陽極cr放電生成C12,A敘述正確；陰極H2O

放電生成H2和OH-,OH-與C12反應(yīng)生成C1CT,因此管道中存在一定量的NaClO,

B敘述正確；因?yàn)镠2為可燃性氣體，所以陰極生成的H2應(yīng)及時(shí)通風(fēng)稀釋，安全

地排入大氣，C敘述正確；陰極產(chǎn)生OH,因此會(huì)在陰極表面形成Mg（OH）2等積

垢，需定期清理以保持良好的導(dǎo)電性，D敘述錯(cuò)誤。

考情預(yù)測(cè)：預(yù)測(cè)在2023高考中，以二次電池以及含有離子交換膜的電解池為背景

的命題仍為熱點(diǎn)題型，因?yàn)槎坞姵夭粌H實(shí)現(xiàn)電極材料循環(huán)使用，符合“低耗高

效”的時(shí)代需求，而且命題角度豐富，便于同時(shí)考查原電池和電解池工作原理；

含有離子交換膜的電解池設(shè)問空間大，便于考查考生的探究能力，也體現(xiàn)了學(xué)以

致用的命題方向。

DI析題型?固雙基

微題型1新型化學(xué)電源

題型精練

［精練1］［儲(chǔ)能電池］（2022.遼寧卷）某儲(chǔ)能電池原理如圖。下列說法正確的是

()

循環(huán)回路循環(huán)回路

泵（M:多孔炭電極）

+

A.放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)：Na3Ti2（PO4）3—2e-==NaTi2（PO4）3+2Na

B.放電時(shí)C「透過多孔活性炭電極向CC14中遷移

C.放電時(shí)每轉(zhuǎn)移1mol電子，理論上CC14吸收0.5molCl2

D.充電過程中，NaCl溶液濃度增大

答案A

解析A.放電時(shí)負(fù)極失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)：NaaTi2（PO4）3—2e-

+

=NaTi2（PO4）3+2Na,正確；B.放電時(shí)，陰離子移向負(fù)極，放電時(shí)CF透過多孔

-

活性炭電極向NaCl中遷移，錯(cuò)誤；C.放電時(shí)每轉(zhuǎn)移1mol電子，正極：Cl2+2e

=2CF,理論上CC14釋放0.5molC12,錯(cuò)誤；D.充電過程中，陽極：2c「一2-

=C12,消耗氯離子，NaCl溶液濃度減小，錯(cuò)誤。

［精練2］［氯流電池］（2022.廣東卷）科學(xué)家基于C12易溶于CC14的性質(zhì)，發(fā)展了一

種無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。下列說法正確的是（）

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1molCI2,電極a質(zhì)量理論上增加23g

答案C

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是陽極，故A錯(cuò)誤；放電時(shí)電極反應(yīng)和充電時(shí)相反，則放電時(shí)電

-+

極a的反應(yīng)為Na3Ti2(PO4)3-2e==NaTi2(PO4)3+2Na,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CI2+2I=2CF,反應(yīng)后Na+和C廠濃度都增大，則放電時(shí)NaCl溶液的濃

度增大，故C正確；充電時(shí)陽極反應(yīng)為2CF—2e-=Cht,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1molCI2,電極a

質(zhì)量理論上增加23g-mol-1X2mol=46g,故D錯(cuò)誤。

[精練3][燃料電池](2022.河南名校聯(lián)考)一種利用金屬氟化物的HF溶液作電解

質(zhì)的氫氧燃料電池裝置如圖所示：

負(fù)載

H0

(HF)3F--(HF)F2

(HF)2F-^(HF)2F-

裝置工作時(shí)，下列說法錯(cuò)誤的是()

A.化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?/p>

B.負(fù)極電極反應(yīng)式為H2—2e=2H

C理論上消耗“(H2)"(02)=2：1

D.正極電極反應(yīng)式為02+45+12[(HF)3F「=16[(HF)2F「+2H2。

答案B

解析如圖所示氫氧燃料電池裝置是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置，氫氣在負(fù)極通

入，失去電子后與[(HF)2F「結(jié)合生成[(HF)3F「；電池的正極通入氧氣，氧氣得電

子后與[(HF)3F「釋放出來的H+結(jié)合生成水，同時(shí)[(HF)3F「轉(zhuǎn)化成[(HF)2F「并循環(huán)

參與反應(yīng)。A.氫氧燃料電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置，A正確；B.負(fù)極電極

反應(yīng)式為H2—2e-+8[(HF)2F「=6[(HF)3F「，B錯(cuò)誤；C.根據(jù)體系內(nèi)得失電子總

數(shù)相等，理論上消耗”(H2)：“(02)=2：1,C正確；D.正極電極反應(yīng)式為O2+4e

"+12[(HF)3F]"=16[(HF)2F]"+2H2O,D正確。

智能提升

L構(gòu)建兩大模型

(1)原電池基礎(chǔ)模型

e-沿導(dǎo)線傳遞，有電流產(chǎn)生

還原

氧化

反應(yīng)

反應(yīng)

負(fù)極正極

Zn—2e-

陰

2+陽

=Zn移

離

移ZnSO|CuSO“離

向

廣

向溶液溶液子

電解質(zhì)溶液

(2)可逆電池解題模型

/外接電源負(fù)極同一電極

/I

還原反應(yīng)：陰極?打廣負(fù)極:氧化反應(yīng)

充電可充電放電

關(guān)系圖示氧化反應(yīng)：陽極」

電池L正極:還原反應(yīng)

外接電源正極同一電極

放由

例：xMg+Mo3s4充電MgxMo3s4。

互逆

I

陰極：還原反應(yīng)負(fù)極：氧化反應(yīng)

一

2+_pyAMg-2xe-=.vMg2+

陽］陰；vMg+2re=tMg總陰

?!?電充

解題模型反

解《0離離

應(yīng)子仔

池電式

陽極:氧化反應(yīng)正極:還原反應(yīng)

一

Mo,S/-2*e-=Mo,S：_1

Mo3S4+2%e=Mo3S4~

互逆

技巧：陰極反應(yīng)式=充電總正極反應(yīng)式=放電總

反應(yīng)式-陽極反應(yīng)式反應(yīng)式-負(fù)極反應(yīng)式

2.抓住一個(gè)重點(diǎn)——原電池電極方程式的書寫

(1)燃料電池(以CH30H燃料電池為例，體會(huì)不同介質(zhì)對(duì)電極反應(yīng)的影響)

總反應(yīng)：2cH3OH+3O2=2CO2+4H2O

質(zhì)子交換膜

H+正極Ch+4e+4H+=2H2。

(酸性)

+

負(fù)極CH3OH-6e"+H2O===CO2t+6H

總反應(yīng)：2cH30H+302+40H=2C0t+6H2O

堿性燃料電

OH-正極O2+4e+2H2(D=4OH

池

負(fù)極CH3OH—6e+80H===COF+6H2O

固態(tài)氧化物總反應(yīng)：2cH3OH+3O2=2CO2+4H2。

02~

2

燃料電池正極O2+4e~=2O~

-2

負(fù)極CH30H-6e+3O===C02t+2H2O

（2）充電（可逆）電池

、.放由

總反應(yīng)：NiO2+Fe+2H2O類年Fe(OH)2+Ni(OH)2

N1O2+2e-+2H2。=

正極

饃電池

Ni(OH)2+2OH-

（傳統(tǒng)）負(fù)極Fe—2e~+2OH-=Fe(OH)2

陽極Ni(0H)2+20fT-2e-==NiO2+2H2O

陰極Fe(OH)2+2e-=Fe+2OH

總反應(yīng):Lii-xCoO2+LixC6LLiCoO2+C6(x<l)

鋰離子正極Lii—%CoC)2+猶一+xLi+=LiCoO2

電池負(fù)極LixCe-xe-=xLi++C6

（新型）陽極LiCoO?-xe-=Lii-xCoO2+xLi+

陰極xLi++xe-+C6=LixC6

微題型2電解原理在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

題型精練

［精練4］［電解制備］（2022?浙江6月選考）通過電解廢舊鋰電池中的LiMnzCU可獲

得難溶性的Li2c03和MnOz,電解示意圖如下（其中濾布的作用是阻擋固體顆粒,

但離子可自由通過。電解過程中溶液的體積變化忽略不計(jì)）。下列說法不正確的是

()

A.電極A為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)

B.電極B的電極反應(yīng)：2H2O+Mn2+—2e-=MnO2+4H+

C.電解一段時(shí)間后溶液中Mi?+濃度保持不變

D.電解結(jié)束，可通過調(diào)節(jié)pH除去Mn2+,再加入Na2c03溶液以獲得Li2c。3

答案C

解析由電解示意圖可知，電極B上Mi?*轉(zhuǎn)化為MnCh,鎰元素化合價(jià)升高，失

電子，則電極B為陽極，電極A為陰極，得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，A正確；電極

B上Mr?土失電子轉(zhuǎn)化為MnO2,電極反應(yīng)式為2H2O+Mn2+—2e—=MnC)2+4H+,

B正確；電極A電極反應(yīng)式為2LiMn2O4+6e-+16H+=2Li++4Mn2++8H2。，

依據(jù)得失電子守恒，電解池總反應(yīng)為2LiMn2O4+4H+=2Li++Mn2++3MnO2+

2H20,反應(yīng)生成了Mn2+,Mi?+濃度增大，C錯(cuò)誤；電解結(jié)束后，可通過調(diào)節(jié)溶

液pH將鎰離子轉(zhuǎn)化為沉淀除去，然后再加入碳酸鈉溶液，從而獲得碳酸鋰，D

正確。

［精練5］［電解除污］(2021?遼寧卷)利用

(Q)與HOT^^OH

(QH2)電解轉(zhuǎn)化法從煙氣中分離C02

的原理如圖。已知?dú)怏w可選擇性通過膜電極，溶液不能通過。下列說法錯(cuò)誤的是

A.a為電源負(fù)極

B.溶液中Q的物質(zhì)的量保持不變

C.C02在M極被還原

D.分離出的C02從出口2排出

答案C

解析結(jié)合題圖信息，M極發(fā)生由Q(

H0OH

)的過程，從分子組成上看，該過程中是一個(gè)加氫的過程，屬

o0

于還原反應(yīng)，故M極為陰極，電極反應(yīng)式為+2H2。+2e-=

HOv^（）H

+20H-,則a極為電源負(fù)極，A項(xiàng)正確；N極為陽極，電

（）==（）

H0^2^°H{Z/

極反應(yīng)式為-2e-=+2H+,整個(gè)電解過

程中溶液中Q的物質(zhì)的量保持不變，B項(xiàng)正確；M極通入的煙氣中的C02能與

OIF反應(yīng)生成HCO,,HCO,移向陽極N極，與H+反應(yīng)生成C02,從而實(shí)現(xiàn)CCh

的分離，分離出的CCh從出口2排出，整個(gè)過程中CCh中各元素化合價(jià)保持不變，

C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確。

［精練6］［原理分析］（2021.天津卷）如下所示電解裝置中，通電后石墨電極n上有

02生成，F(xiàn)e2O3逐漸溶解，下列判斷錯(cuò)誤的是（）

石墨「-------|-°ab°-|—石墨

電極I1直流電源電極n

H0_

CuCl—02__Na2soi

2一().01molF-

溶液一=_-士一溶液

陰離子交換膜質(zhì)子交換膜

A.a是電源的負(fù)極

B.通電一段時(shí)間后，向石墨電極n附近滴加石蕊溶液，出現(xiàn)紅色

C.隨著電解的進(jìn)行，CuCb溶液濃度變大

D.當(dāng)0.01molFe2O3完全溶解時(shí)，至少產(chǎn)生氣體336mL（折合成標(biāo)準(zhǔn)狀況下）

答案C

解析根據(jù)題圖，結(jié)合題意知，石墨電極n上H2。發(fā)生氧化反應(yīng)產(chǎn)生。2,故石

墨電極n是陽極，則b是電源的正極、a是電源的負(fù)極，A項(xiàng)正確；石墨電極n

+

上H2O放電產(chǎn)生O2和H+：2H2O-4e=4H+O2t,通電一段時(shí)間后，石墨電

極n附近溶液顯酸性，能使石蕊顯紅色，B項(xiàng)正確；電解時(shí)，ci?+在石墨電極I

上放電生成Cu,左室中C「通過陰離子交換膜進(jìn)入中間室，故CuC12溶液的濃度

3

+3+

減小，C項(xiàng)錯(cuò)誤；由Fe2O3+6H=2Fe+3H2O和陽極反應(yīng)式可得FezCh?手）2,

3一

故產(chǎn)生。2的體積是5義0.01molX22.4L-mor^lO3mL-L-1=336mL,D項(xiàng)正確。

■能提升

1.兩大模型

(1)電解池基礎(chǔ)模型(惰性電極電解CuC12溶液)

e-沿導(dǎo)線傳遞e-沿導(dǎo)線傳遞

~~H'---------

氧化反應(yīng)CiC還原反應(yīng)

陽極陰極

Cu2++2e-

2Cl-2e-士CuCl》L

=C11陰￡溶液」陽=Cu

2杉g移

離離

向

\-向

(2)多室電解池解題模型(以三室電滲析法處理Na2s04廢水為例)

幽稀的NafO,溶液電

H，0Jo,

NaOH一rlr>H>SO1

放電順序:二-_Na；C-C-CH'>'H版電順序:

關(guān)系圖示|OH_.

H+>Na+Na~-三舒莊-三應(yīng)三屈-二二二OH>SOJ-

2H,O+2e==-2*-Na-->sb^-3-Z-

2HO-4e=

H,k2OH-b|c2

Of+4H+

夜2

濃的Na2soit溶?

第一步：判斷電極有外接電源一電解池；n—陽極，m一陰極

第二步：根據(jù)電極判斷離子的移動(dòng)方向和交換膜的種類

解題模型

第三步：根據(jù)放電順序?qū)懗鲭姌O反應(yīng)式

第四步：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

2.抓住一個(gè)重點(diǎn)——電解反應(yīng)方程式的書寫

(1)基本電極反應(yīng)式的書寫

總反應(yīng)：2NaCl+2H2O^^2NaOH+C12t+H2t

用惰性電極電解

陽極2Cr-2e-=Clt

NaCl溶液2

+

陰極2H2O+2e=H2t+20H(或2H+2e=H2t)

總反應(yīng):2CUSO4+2H2。里鰻2CU+O2t+2H2s。4

用惰性電極電解-

2H2O-4e-=O2t+4H+(或4OH-4e"=2H2O+

陽極

CuS04溶液02t)

陰極2Cu2++4e-=2Cu

用惰性電極電解總反應(yīng)：MgC12(熔融)里鯉Mg+Cbt

熔融MgCh陽極2CF—21=C12t

陰極Mg2++2e-=Mg

⑵提取“信息”書寫電極反應(yīng)式

總反應(yīng)：。組鰻

鋁材為陽極，在H2s042A1+3H2AI2O3+3H2t

溶液中電解，鋁材表面

陽極2A1—6e+3H2。=AI2O3+6H+

形成氧化膜+

陰極6H+6e=3H2t

用惰性電極電解總反應(yīng)：2Mn0r+2H+里鯉2MnO7+H2t

K2M11O4溶液能得到化陽極2Mn0?—2e-=2MnO4

合物KMnO4+

陰極2H+2e-=H2t

有機(jī)陽離子、Al2cB和陽極Al—31+7A1C14=4AhC17

A1C11組成的離子液體

作電解液時(shí)，可在鋼制陰極-

4A12C17+3e=Al+7AlCl4

品上電鍍鋁

（3）多膜電解池方程式書寫［雙膜三室吸收液（吸收了煙氣中的S02）］

++

陽極室HSOF-2e-+H20=S0F+3HgcSO3-2e+H2O=SOF+2H

Na+穿過陽膜進(jìn)入陰極室（左室）；HSO,和SOK穿過陰膜進(jìn)入陽極室（右

吸收液

室）

2H2O+4e~=20H~+H2t

陰極室

HSCK+OH=S0r+H2O

陽極室較濃的硫酸；

產(chǎn)品

陰極室左室亞硫酸鈉

微題型3金屬的腐蝕與防護(hù)

|題型精練

[精練7]（2022.福州三中質(zhì)檢）利用物質(zhì)由高濃度向低濃度自發(fā)擴(kuò)散的能量可制

成濃差電池。在海水中的不銹鋼制品，縫隙處氧濃度比海水低，易形成濃差電池

而發(fā)生縫隙腐蝕。縫隙處腐蝕機(jī)理如圖所示。下列說法不正確的是（）

A.金屬縫隙內(nèi)表面為負(fù)極，外自由表面為正極

B.縫隙內(nèi)溶液pH增大，加快了縫隙內(nèi)腐蝕速率

C.為了維持電中性，海水中大量CF進(jìn)入縫隙

D.正極的電極反應(yīng)為O2+2H2O+4e-==4OfT

答案B

解析A.根據(jù)氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氧根離子，所以金屬縫隙外自由表

面為正極，金屬縫隙內(nèi)表面為負(fù)極，A正確；B.金屬縫隙外自由表面為正極，生

成氫氧根離子，縫隙外溶液pH增大，加快了縫隙內(nèi)腐蝕速率，B錯(cuò)誤；C.陰離

子由正極向負(fù)極移動(dòng)，所以大量C廠進(jìn)入縫隙維持電中性，C正確；D.正極為氧

氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氧根離子，電極反應(yīng)為O2+2H2O+4e-=4OH",

D正確。

智能提升

犧牲陽極的r原電池原理

陰極保護(hù)法t正極為被保護(hù)的金屬；負(fù)極為比

被保護(hù)的金屬活潑的金屬

兩種防護(hù)

夕卜加電流的r電解原理

陰極保護(hù)法一L陰極為被保護(hù)的金屬，陽極為惰

性電極

首先判斷防護(hù)類型

解題模型

其次根據(jù)原電池原理和電解池原理分析防腐原理

結(jié)合生活實(shí)際對(duì)選項(xiàng)做出合理判斷

I練模擬?驗(yàn)效果

1.（2022.撫州質(zhì)監(jiān)）含可鈍化金屬的工業(yè)管道或反應(yīng)器，由于會(huì)被內(nèi)部溶液腐蝕，

通過外接電源而鈍化，稱之為陽極保護(hù)法。下圖是某金屬外接電勢(shì)與電流密度的

變化關(guān)系，有關(guān)說法正確的是（）

電流密度〃（A/n?）

A.陽極保護(hù)法中受保護(hù)的金屬外接電源的負(fù)極

B.電流密度越大，金屬受保護(hù)程度越好

C.CFD區(qū)，金屬受到保護(hù)

D.外接電勢(shì)越高，對(duì)金屬保護(hù)性越有效

答案C

解析A.金屬通過外接電源而鈍化的陽極保護(hù)法，指的是使受保護(hù)的金屬作為陽

極，通過外加電流使陽極鈍化，腐蝕速率大幅度降低，所以，陽極保護(hù)法中受保

護(hù)的金屬外接電源的正極，錯(cuò)誤；B./M代表的是金屬鈍化的難易程度，即開始的

時(shí)候電流密度越大，此時(shí)金屬溶解，表示金屬越難鈍化，所以并非電流密度越大，

金屬受保護(hù)程度越好，錯(cuò)誤；C.當(dāng)外接電勢(shì)超過及后，金屬開始鈍化，從Ec到

ED都是金屬鈍化較穩(wěn)定的范圍，所以CFD區(qū)，金屬受到保護(hù)，正確；D.外接電

勢(shì)超過ED后，電流密度又持續(xù)增加了，腐蝕速度又加快了，所以并非外接電勢(shì)

越高，對(duì)金屬保護(hù)越有效，錯(cuò)誤。

2.（2022.黑龍江四校聯(lián)考）鋅一空氣電池（原理如圖）適宜用作城市電動(dòng)車的動(dòng)力電

源，該電池放電時(shí)Zn轉(zhuǎn)化為ZnO。該電池工作時(shí)下列說法不正確的是（）

空一

氣二

多孔板-

A.多孔板的目的是增大與空氣的接觸面積

B.該電池的正極反應(yīng)為02+4e+2H2O===4OH-

C.該電池放電時(shí)K+向石墨電極移動(dòng)

D.外電路電子由Zn電極流向石墨電極再通過電解質(zhì)溶液流回Zn電極

答案D

解析A.石墨電極作為正極，多孔板可以增大與空氣的接觸面積，A正確；B.正

極上氧氣被還原，電解質(zhì)顯堿性，所以正極電極反應(yīng)式為02+41+2H2O==4OH

■,B正確；C.石墨電極為正極，原電池中陽離子移向正極，即K+向石墨電極移

動(dòng)，C正確；D.電子不能在電解質(zhì)溶液中流動(dòng)，D錯(cuò)誤。

3.（2022.四省八校模擬）利用生物質(zhì)來制取氫氣是實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)清潔利用的一個(gè)重要

途徑。KIO3催化電解葡萄糖（C6Hl2。6）制氫實(shí)驗(yàn)的裝置（如下圖所示），電極兩側(cè)的

電解液在蠕動(dòng)泵的作用下在電解液儲(chǔ)槽和電極間不斷循環(huán)。下列說法不正確的是

（）

電源

r

KIO3-

葡萄糖8°氫氣

泵-■=、、磷酸

一溶液

電解質(zhì)儲(chǔ)槽

質(zhì)子電解質(zhì)儲(chǔ)槽

石墨電極交換膜負(fù)載Pt/

C電極

A.電極A為電源正極

B.電解過程中右側(cè)電解質(zhì)儲(chǔ)槽中的磷酸濃度基本保持不變

C.電解過程的總方程式為：C6Hl2O6+6H2O里鯉6c02t+12H2t

D.電解時(shí)，當(dāng)有0.4molH+通過質(zhì)子交換膜時(shí)，理論上消耗葡萄糖6.0g

答案D

解析由題干信息可知，右側(cè)區(qū)電解產(chǎn)生H2,電極反應(yīng)為：2H++2-==H2T

發(fā)生還原反應(yīng)，故右側(cè)區(qū)為陰極區(qū)，則電源中B為負(fù)極，A為正極，左側(cè)區(qū)為陽

極區(qū)，電極反應(yīng)為：C6Hl2。6—24屋+6H2O=6CO2t+24H+,據(jù)此分析解題。

A.由分析可知，電極A為電源正極，A正確；B.根據(jù)電子守恒可知，右側(cè)消耗1mol

H+的同時(shí)，左側(cè)區(qū)將有l(wèi)molH+通過質(zhì)子交換膜進(jìn)入右側(cè)區(qū)，故電解過程中右側(cè)

電解質(zhì)儲(chǔ)槽中的璘酸濃度基本保持不變，B正確；C.根據(jù)電子守恒可得電解過程

的總方程式為：C6Hl2O6+6H2O理筵6cCht+12H2t,C正確；D.由分析可知,

電解時(shí)，當(dāng)有0.4molH卡通過質(zhì)子交換膜時(shí)，理論上消耗葡萄糖受鬻0.4mol

=3.0g,D錯(cuò)誤。

4.（2022.攀枝花統(tǒng)考）有一種清潔、無膜的氯堿工藝，它利用含有保護(hù)層的電極

（Nao.44Mn02/Nao.44TMn（h）中的Na卡的脫除和嵌入機(jī)理，分兩步電解得到氯堿工業(yè)

產(chǎn)品，其原理如圖所示。下列說法正確的是（）

.直流..直流口

15原口口電—「

X氣體Y氣體

NaMnONaMnO.,方

tro4420w；unt

?石石'

。墨墨，

Na^MnO^

Naua—MnOz0+4J2,

NaOH溶液飽和NaCl溶液

第一步電解第二步電解

A.電解時(shí)產(chǎn)生的X氣體是02,Y氣體是C12

B.b是直流電源的正極，c是直流電源的負(fù)極

C.鈉離子嵌入時(shí)的電極反應(yīng)式為：

Nao.44MnCh-xe=Nao.44TMnCh+xNa+

D.第一步電解后，Nao.44Mn02/Nao.44-.vMn02電極不經(jīng)清洗可直接用于第二步電解

答案B

解析與b相連的電極上脫掉Na+,Mn元素失電子被氧化，則電極b為直流電

源的正極，與c相連的電極上嵌入Na卡,Mn元素得電子被還原，則電極c為直流

電源的負(fù)極。A.a相連的電極為陰極，發(fā)生2H2。+2-==2OH-+H2t,電解時(shí)

產(chǎn)生的X氣體是Hz,d相連的電極為陽極，發(fā)生2CF—21=02t,Y氣體是

Cl2,錯(cuò)誤；B.由分析知：b是直流電源的正極，c是直流電源的負(fù)極，正確；C.

鈉離子的嵌入時(shí)，Nao.44TMnCh中Mn元素得電子化合價(jià)降低被還原，則鈉離子

的嵌入反應(yīng)是還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為：Nao.44_%MnO2+xNa+xe-=Nao.44M11O2,

錯(cuò)誤；D.第1步結(jié)束后,Nao.44TMn02/Nao.44Mn02電極上附著氫氧根離子,第2

步反應(yīng)中電解生成氯氣，氫氧根離子能與氯氣反應(yīng)，所以第1步結(jié)束后，Nao.44-

xMn02/Nao.44Mn02電極必須用水洗滌干凈后，再用于第2步，錯(cuò)誤。

5.(2022.西安四區(qū)一模)中科院研制出了雙碳雙離子電池，以石墨(Cn)和中間相炭微

粒球(MCMB)為電極，電解質(zhì)溶液為含有KPF6的有機(jī)溶液，其充電示意圖如圖所

示。其反應(yīng)機(jī)理為：充電時(shí)，電解液中的鉀離子運(yùn)動(dòng)到中間相碳微粒球負(fù)極表面，

并嵌入至石墨層中，同時(shí)六氟磷酸根陰離子插層到正極石墨中；放電時(shí)，鉀離子

從負(fù)極石墨層中脫出，同時(shí)正極石墨中的六氟磷酸根脫嵌回到電解液中。下列說

法正確的是()

十

A.放電時(shí)石墨電極的電勢(shì)比MCMB電極電勢(shì)低

B.當(dāng)轉(zhuǎn)移電子1mol時(shí)，參與反應(yīng)的K+與PFW的物質(zhì)的量共1mol

C.放電時(shí)正極反應(yīng)式是C〃(PF6)x+xe-=C〃+xPF《

D.充電時(shí)MCMB電極發(fā)生氧化反應(yīng)

答案C

解析由圖可知，充電時(shí)，與直流電源正極相連的石墨電極是電解池的陽極，PF6

陰離子在作用下失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成C〃(PF6)X,MCMB電極為陰極，鉀

離子在陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成鉀；放電時(shí)石墨電極為原電池的正極，

C<PF6)x在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成C”、PFW離子，MCMB電極為負(fù)極，

鉀在負(fù)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成鉀離子，電池放電時(shí)的總反應(yīng)為C?(PF6)X+

XK=C?+XKPF6OA.正極電勢(shì)比負(fù)極高，由分析可知，放電時(shí)石墨電極為原電池

的正極，MCMB電極為負(fù)極，則放電時(shí)石墨電極電勢(shì)比MCMB電極電勢(shì)高，故

A錯(cuò)誤；B.由分析可知，當(dāng)轉(zhuǎn)移電子1mol時(shí)，參與反應(yīng)的K+的物質(zhì)的量和PFW

離子的物質(zhì)的量共2mol,故B錯(cuò)誤；C.由分析可知，放電時(shí)石墨電極為原電池

的正極，C〃(PF6)X在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成C,,、PF《離子，電極反應(yīng)式為

C〃（PF6）x+xe-===C〃+XPF6,故C正確；D.由分析可知，充電時(shí)MCMB電極為陰

極，鉀離子在陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成鉀，故D錯(cuò)誤。

題型特訓(xùn)

題型特訓(xùn)1新型化學(xué)電源

1.（2021.廣東卷）火星大氣中含有大量CO2,一種有CO2參加反應(yīng)的新型全固態(tài)電

池有望為火星探測(cè)器供電。該電池以金屬鈉為負(fù)極，碳納米管為正極，放電時(shí)

)

A.負(fù)極上發(fā)生還原反應(yīng)

B.CO2在正極上得電子

C.陽離子由正極移向負(fù)極

D.將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能

答案B

解析金屬鈉為負(fù)極，負(fù)極上發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，A錯(cuò)誤；碳納米管為正極,

CO2在正極上得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，B正確；放電時(shí)，陽離子由負(fù)極移向正極,

C錯(cuò)誤；原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，D錯(cuò)誤。

2.（2022.河南聯(lián)考）我國科學(xué)家開發(fā)了一款高壓無陽極配置可充電鈉電池，其充電

過程的原理如圖所示。下列說法正確的是（）

??

ab

高

輕

+

壓

質(zhì)NaNa

鋁

-鈉

集

Na+Na化

電

電

廣

器

Na+Na極

3A沸石分子篩膜

A.放電時(shí)，電子由b極經(jīng)3A沸石分子篩膜流向a極

B.放電時(shí)，a極的電極反應(yīng)式為Na++e—===Na

C.充電時(shí)，b極為陽極，發(fā)生還原反應(yīng)

D.充電時(shí)，電路中每遷移2moi電子，理論上a極凈增重46g

答案D

解析由圖可知，放電時(shí)，a極為負(fù)極，電極反應(yīng)式為Na—屋==Na+,b極為正

極，電極反應(yīng)式為Na++e-=Na；充電時(shí)，b極為陽極，電極反應(yīng)式為Na—e-

=Na+,a極為陰極，電極反應(yīng)式為Na++b=Na,據(jù)此作答。A.放電時(shí)，電子

不經(jīng)過電解質(zhì)，錯(cuò)誤；B.放電時(shí)，a極為負(fù)極，電極反應(yīng)式為Na—e-=Na+,錯(cuò)

誤；C.充電時(shí)，b極為陽極，陽極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，錯(cuò)誤；D.充電時(shí)，a極

為陰極，電極反應(yīng)式為Na++L==Na,電路中每遷移2moi電子，理論上a極凈

增重46g,正確。

3.（2022.湘豫名校聯(lián)考）微生物燃料電池（MFCs）技術(shù)以污水中的有機(jī)物為電子供體,

在微生物的參與下將蘊(yùn)含在污水中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能，可在常溫下運(yùn)行，

且污泥產(chǎn)率遠(yuǎn)低于活性污泥法，是一種集污水凈化和能源轉(zhuǎn)化于一體的新型污水

處理與能源回收技術(shù)，為有機(jī)污水的低成本處理提供了一條新路徑。關(guān)于MFCs

說法錯(cuò)誤的是（）

分隔材料

A.有機(jī)物在陽極微生物作用下被氧化，釋放質(zhì)子和電子

B.將碳納米材料應(yīng)用于MFCs可以大幅增加陽極的導(dǎo)電性和比表面積，從而使微

生物與陽極之間的電子傳遞更容易

-++

C.陰極發(fā)生的電極反應(yīng)為O2+4e+4H=2H2O^2N0?+10e-+12H=N2t+

6H2O

-

D.若該有機(jī)物為CH30H,則當(dāng)反應(yīng)32gCH30H時(shí)，理論上轉(zhuǎn)移4mole

答案D

解析A.據(jù)圖可知陽極上有機(jī)物被氧化為C02,釋放電子，根據(jù)圖示離子的遷移

可知，同時(shí)有氫離子（質(zhì)子）釋放，A正確；B.碳納米材料，半徑小，顆粒數(shù)目多，

可以大幅增加陽極的導(dǎo)電性和比表面積，從而使微生物與陽極之間的電子傳遞更

容易，B正確；C.據(jù)圖可知陰極上02、NO,被還原，根據(jù)該裝置的作用可知產(chǎn)物

應(yīng)無污染，所以。2被還原生成水，NO,被還原生成N2,電極方程式為02+41

++

+4H=2H2O,2NO?+10e-+12H==N2t+6H2O,C正確；D.32gCH30H的

物質(zhì)的量為1mol,CH30H被氧化為CO2時(shí)C元素化合價(jià)升高6價(jià)，所以轉(zhuǎn)移6

mol電子，D錯(cuò)誤。

4.