新高考化學反應與電能

新高考化學反應與電能

考點一原電池原理及其應用

1.（2022廣東,16,4分）科學家基于Cb易溶于CC14的性質，發(fā)展了一種無需離子交換膜的新型氯流電池,可作儲能設備

（如圖）。充電時電極a的反應為：

+

NaTi2(PO4)3+2Na+2e-=——Na3Ti2(PO4)3

下列說法正確的是()

泵

A.充電時電極b是陰極

B.放電時NaCl溶液的pH減小

C.放電時NaCl溶液的濃度增大

D.每生成ImolCb,電極a質量理論上增加23g

答案C由充電時電極a的反應可知，電極a發(fā)生還原反應，為陰極，電極b為陽極,A項錯誤;充電時電極b的反應

為2Cl--2e=—Cb,放電時的總反應為C12+Na3Ti2（PO4）3—NaTi2（PO4）3+2NaCl,NaCl溶液的濃度增大,NaCl溶液

呈中性，故放電時NaCl溶液的pH不變,B項錯誤、C項正確;每生成1molCI2,轉移2mole1結合充電時電極a的反

應，可知會有2molNa+結合到電極a上,使電極a質量理論上增加46g,D項錯誤。

疑點突破在做電化學試題時,首先從題中信息確定放電時的正、負極和充電時的陰、陽極,結合電極反應式確定

反應前后電解質溶液濃度的變化情況。理論上，電極反應轉移電子的物質的量與溶液中某種特定離子定向移動轉移

的電荷的物質的量是相同的。

2.（2022湖南,8,3分）海水電池在海洋能源領域備受關注，一種鋰一海水電池構造示意圖如下。下列說法錯誤的是

隔膜玻璃陶鎏

A.海水起電解質溶液作用

B.N極僅發(fā)生的電極反應:2氏0+2&-20H+H2T

C.玻璃陶瓷具有傳導離子和防水的功能

D.該鋰一海水電池屬于一次電池

答案B鋰為活潑金屬，作負極;N極為正極，可能發(fā)生電極反應O2+2H2O+4D——40H-，故B錯誤。

3.(2022全國甲,1(),6分)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,ZM+以Zn(OH)/存

在］。電池放電時，下列敘述錯誤的是()

A.n區(qū)的K+通過隔膜向山區(qū)遷移

B.I區(qū)的SOt通過隔膜向H區(qū)遷移

2+

C.MnOa電極反應:MnC)2+4H++2e—Mn+2H2O

2+

D.電池總反應:Zn+4OH+MnO2+4H+—Zn(OH)i-+Mn+2H2O

答案A根據題圖可知Zn為負極，電極反應為Zn-2e+4OH--Zn(OH)g,MnC)2為正極，電極反應為

2+

MnO2+2e+4H+——Mn+2H2OoA項，根據負極反應可知,III區(qū)中負電荷減少，為了平衡溶液中電荷,放電時III區(qū)的

鉀離子向U區(qū)遷移，錯誤;B項，根據正極反應可知，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II區(qū),正確;D項,將正、負極電極反應相加即可得到電池總反應,正確。

知識歸納離子交換膜的作用分析

(1)平衡左右兩側電荷，得到穩(wěn)定電流。離子交換膜能選擇性地通過離子，起到平衡電荷、形成閉合回路的作用。I

區(qū)中正電荷減少，需要增加正電荷或減少負電荷以平衡電荷;同理HI區(qū)中負電荷減少，只能移出鉀離子至H區(qū)或移入

硫酸根離子至ni區(qū)，保持溶液中的電荷平衡，使原電池得到穩(wěn)定電流。

(2)阻隔某些離子或分子，防止某些副反應的發(fā)生。如I區(qū)與n區(qū)之間只能使用陰離子交換膜，使硫酸根離子移至II

區(qū)，同時n區(qū)與in區(qū)只能使用陽離子交換膜,使鉀離子進入II區(qū);否則氫離子和氫氧根離子在II區(qū)相遇，發(fā)生反應。

(3)制備某些特定產品。本題主要通過廢硫酸和廢堿液發(fā)電并制取產品硫酸鉀。

4.(2022全國乙,12,6分)Li-02電池比能量高，在汽車、航天等領域具有良好應用前景。近年來，科學家研究了一種光

照充電Li-02電池(如圖所示)。光照時，光催化電極產生電子0)和空穴(h+),驅動陰極反應(Li++e--Li)和陽極反應

+

(Li2O2+2h-2Li++O2)對電池進行充電。下列敘述錯誤的是()

1

光

金

光

催

充

放

充

屬

照

電

化

也

電

鋰

電

，

產

2極

電解質電解質

離子交換膜

A.充電時，電池的總反應U2O2——2Li+O2

B.充電效率與光照產生的電子和空穴量有關

C.放電時,Li+從正極穿過離子交換膜向負極遷移

D.放電時，正極發(fā)生反應O2+2Li++2e-—Li2O2

答案C根據題給電池裝置圖并結合陰、陽極電極反應可知,充電時，電池的總反應為Li2O2-2Li+O2,A項正

確;由題干中光照時陰、陽極反應可知，充電效率與光照產生的電子和空穴量有關,B項正確;放電時題給裝置為原電

池,陽離子（Li+）向正極遷移,C項錯誤;根據題給裝置圖可知，放電時正極上02得電子并與Li*結合生成U2O2,即

+

O2+2Li+2e——LizCh.D項正確。

方法歸納電極反應式的書寫步驟:第1步，判斷電極（正、負極或者陰、陽極）上參與反應的反應物和生成物,根據元

素化合價變化標出轉移電子的數目;第2步，根據溶液的酸堿性，通過在電極反應式的兩端添加H+或0H,使電極反應

式兩端的電荷守恒;第3步,根據原子守恒，在電極反應式的兩端添加比0（或其他小分子物質），使電極反應式兩端的

原子守恒。

5.（2022浙江1月選考,21,2分）pH計是一種采用原電池原理測量溶液pH的儀器。如圖所示，以玻璃電極（在特制玻

璃薄膜球內放置已知濃度的HCI溶液,并插入Ag-AgCl電極）和另一Ag-AgCl電極插入待測溶液中組成電池,pH與

電池的電動勢E存在關系:pH=（E-常數）/0.059。下列說法正確的是（）

Ag-AgCl電極

(0.1mol-L-'____

HC1溶液)一------Ag-AgCl電極

—)(3.0mol-L-KC1溶液)

密封膠運-細孔陶瓷

空-玻璃薄膜球

待測溶液―

A.如果玻璃薄膜球內電極的電勢低，則該電極反應式為AgCl（s）+e-——Ag（s）+Cl-（0.1mol.L1）

B.玻璃膜內外氫離子濃度的差異不會引起電動勢的變化

C.分別測定含已知pH的標準溶液和未知溶液的電池的電動勢，可得出未知溶液的pH

D.pH計工作時，電能轉化為化學能

答案CA項，原電池中，電勢低的一-極為負極,失電子，發(fā)生氧化反應,錯誤;B項，玻璃膜內外氫離子濃度差異會使

pH不同，則電動勢會發(fā)生改變,錯誤;C項,通過測定已知pH的標準溶液的電動勢，可求出公式pH=（E-常數）/0.059中

常數的值，再將所測未知溶液的電動勢代入關系式，即可求出未知溶液的pH,正確;D項,原電池是將化學能轉化為電

能的裝置,錯誤。

6.（2019海南單科,8,4分）（雙選）微型銀一鋅電池可用作電子儀器的電源淇電極分別是Ag/Ag2O和Zn,電解質為KOH

溶液,電池總反應為Agq+Zn+HzO-2Ag+Zn（OH）2,下列說法正確的是（）

A.電池工作過程中,KOH溶液濃度降低

B.電池工作過程中，電解液中OH向負極遷移

C.負極發(fā)生反應Zn+20H-2e?-Zn（OH）2

+

D.正極發(fā)生反應Ag2O+2H+2e--Ag+H2O

答案BCA項，依據電池總反應知，電池工作過程中消耗水，故KOH溶液濃度增大，錯誤;B項,原電池工作過程中，

電解液中陰離子移向負極，即OH-向負極遷移,正確;C項，鋅在負極失去電子被氧化，生成氫氧化鋅,電極反應式為

Zn+2OH-2e—Zn（OH）2,正確;D項，氧化銀在正極得到電子生成銀單質,但電解質溶液顯堿性，故正極的電極反應

式為Ag2O+2e+H2。-2Ag+2OH;錯誤。

7.（2018課標111,7,6分）化學與生活密切相關。下列說法錯誤的是（）

A.泡沫滅火器可用于一般的起火，也適用于電器起火

B.疫苗一般應冷藏存放，以避免蛋白質變性

C.家庭裝修時用水性漆替代傳統的油性漆，有利于健康及環(huán)境

D.電熱水器用鎂棒防止內膽腐蝕，原理是犧牲陽極的陰極保護法

答案A本題考查化學與生活的聯系。A項，泡沫滅火器利用了鹽類相互促進的水解反應，可用于一般的起火，但不

適用于電器起火，電器起火常用干粉滅火器滅火。

知識拓展犧牲陽極的陰極保護法是利用原電池原理，使被保護的物質作正極而被保護起來。

8.（2017浙江11月選考,17,2分）金屬（M）-空氣電池的工作原理如圖所示。下列說法不正碰的是（）

A.金屬M作電池負極

B.電解質是熔融的MO

C.正極的電極反應。2+4&+2H20-40H-

D.電池反應2M+O2+2H2。^2M（OH）2

答案B由題給金屬(M)-空氣電池的工作原理示意圖可知，金屬M作電池負極，負極反應為2M-4e=2M2+,正

極反應為O2+2H2O+4e--40H:兩電極反應相加可得電池反應:2M+Ch+2H2O-2M(0H)2,電解質顯然不是熔

融的MO(因體系中有H2O和OH)故A、C、D正確,B錯誤。

9.(2016課標11,11,6分)Mg-AgCl電池是一種以海水為電解質溶液的水激活電池。下列敘述僧氓的是()

A.負極反應式為Mg-2e--Mg2+

B.正極反應式為Ag++e-=Ag

C.電池放電時C「由正極向負極遷移

D.負極會發(fā)生副反應Mg+2H2O—Mg(OH)2+H2T

答案BMg-AgCI電池中,Mg為負極,AgCl為正極，故正極反應式應為AgCl+e--Ag+C「,B項錯誤。

10.(2016浙江理綜」1,6分)金屬(M)-空氣電池(如圖)具有原料易得、能量密度高等優(yōu)點,有望成為新能源汽車和移動

設備的電源。該類電池放電的總反應方程式為：4M+nO2+2nH2O-4M(OH)n

已知:電池的“理論比能量”指單位質量的電極材料理論上能釋放出的最大電能。下列說法不正確的是()

A.采用多孔電極的目的是提高電極與電解質溶液的接觸面積，并有利于氧氣擴散至電極表面

B.比較Mg、Al、Zn三種金屬-空氣電池,Al-空氣電池的理論比能量最高

C.M-空氣電池放電過程的正極反應式:4M"+nO2+2nH2O+4ne--4M(OH)n

D.在Mg-空氣電池中，為防止負極區(qū)沉積Mg(OH)2,宜采用中性電解質及陽離子交換膜

答案CA項，采用多孔電極可以提高電極與電解質溶液的接觸面積，并有利于O?擴散至電極表面;B項，單位質量

的Mg、Al、Zn反應,Al轉移的電子數最多，故A1-空氣電池的理論比能量最高;C項，由于電池中間為陰離子交換膜,

故M“+不能通過，則正極的電極反應式為O2+4e+2H2O—4OH;D項，在Mg-空氣電池中,負極的電極反應式為

Mg-2e--M『+,為防止負極區(qū)沉積Mg(OH)2,可采用陽離子交換膜阻止進入負極區(qū)。

評析本題設計新穎，以新型電池為背景，考查原電池的工作原理。

11.(2015課標I,11,6分)微生物電池是指在微生物的作用下將化學能轉化為電能的裝置，其工作原理如圖所示。下

列有關微生物電池的說法錯誤的是()

A.正極反應中有CCh生成

B.微生物促進了反應中電子的轉移

C.質子通過交換膜從負極區(qū)移向正極區(qū)

D.電池總反應為C6Hl2。計6。2-6CO2+6H2O

答案A根據微生物電池工作原理示意圖可知:C6Hl2O6在負極上發(fā)生氧化反應,電極反應式為

C6Hi2O6-24e+6H2O_6cO2T+24H+Q2在正極上發(fā)生還原反應,電極反應式為6Ch+24e-+24H+-12H2O。負極

有C02生成,A項錯誤;B項，微生物促進了反應中電子的轉移，正確;C項，質子通過交換膜從負極區(qū)移向正極區(qū)，正

確;D項,電池總反應為C6Hl2O6+6O2-6co2+6H2O,正確。

12.（2015江蘇單科,10,2分）一種熔融碳酸鹽燃料電池原理示意如圖。下列有關該電池的說法正確的是（）

A.反應CH4+H2O3H2+CO,每消耗1molCH4轉移12mol電子

△

B.電極A上此參與的電極反應為:H2+2OH-2e==2H2O

C.電池工作時,CO歹向電極B移動

D.電極B上發(fā)生的電極反應為:O2+2CCh+4e--2co打

答案DA項，由元素化合價變化知,每消耗1molCK轉移6mol電子;B項，電極A為負極,H2參與的電極反應為

H2-2e+C01--H2O+CO2;C項,電池工作時,COr向電極A移動;D項，電極B是正極，電極反應為。2+4&+2c。2

2co'一o

13.（2015天津理綜,4,6分）鋅銅原電池裝置如圖所示,其中陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過。下列有關敘述

正確的是（）

Znr__1Cu

1mol,L-'交換膜11noi'L1

ZnS04(aq)CdSO/aq)

A.銅電極上發(fā)生氧化反應

B.電池工作一段時間后，甲池的c（SO廠）減小

C.電池工作一段時間后，乙池溶液的總質量增加

D.陰陽離子分別通過交換膜向負極和正極移動,保持溶液中電荷平衡

答案C題中所述鋅銅原電池中,Zn為負極，電極反應式為Zn-2e--Zn?+;Cu為正極，電極反應式為Cu2++2e--

Cu,發(fā)生還原反應。Zt?+通過陽離子交換膜向正極移動;乙池溶液中消耗的CM+與由甲池遷移過來的Zn?+的物質的

量相同，則乙池溶液質量增加。溶液中的陰離子無法通過陽離子交換膜。故選C。

14.（2014福建理綜,11,6分）某原電池裝置如圖所示,電池總反應為2Ag+Cb-2AgCL下列說法正確的是（）

A.正極反應為AgCl+e-^=Ag+Cr

B.放電時，交換膜右側溶液中有大量白色沉淀生成

C.若用NaCl溶液代替鹽酸，則電池總反應隨之改變

D.當電路中轉移0.01mole-時，交換膜左側溶液中約減少0.02mol離子

答案D原電池的正極反應為CL+2e--2C1；故A項錯誤;放電時，白色沉淀AgCl在左側電極處產生，故B項錯

誤;當電路中轉移0.01mole-時，原電池左側發(fā)生的反應為Ag-e+Cr-AgCl,減少了0.01mol的C「,根據溶液呈電

中性可知,左側溶液中的H+通過陽離子交換膜向右側轉移0.01mol,故D項正確。

15.（2014北京理綜,8,6分）下列電池工作時,02在正極放電的是（）

答案B氫燃料電池中，負極上比放電,正極上Ch放電,A、C、D中均不存在02放電，故選B。

16.（2013課標I,10,6分）銀質器皿日久表面會逐漸變黑，這是生成了Ag2s的緣故。根據電化學原理可進行如下處理:

在鋁質容器中加入食鹽溶液，再將變黑的銀器浸入該溶液中，一段時間后發(fā)現黑色會褪去。下列說法正確的是（）

A.處理過程中銀器一直保持恒重

B.銀器為正極,Ag2s被還原生成單質銀

C.該過程中總反應為2Al+3Ag2S-6Ag+ALS3

D.黑色褪去的原因是黑色Ag2s轉化為白色AgCI

答案B根據電化學原理可知,A1為負極，電極反應為2Al-6e?-2A叫銀器為正極，電極反應為3Ag2s+6u-

6Ag+3s2-,溶液中反應為2Al3++3S"+6H2O-2Al（OHN+3H2ST，三反應相加可知該過程的總反應為

2Al+3Ag2S+6H2O-2Al（OH）3+6Ag+3H2S%故B正確,C、D錯誤;銀器表面黑色的Ag2s變成了Ag,質量必然減

小,A錯誤。

評析本題以表面變黑的銀質器皿的處理為素材，考查原電池的工作原理、氧化還原反應及鹽類水解等知識，能力

考查層級為綜合應用，試題有一定難度。

17.（2013課標H,11,6分）“ZEBRA嗜電池的結構如圖所示,電極材料多孔Ni/NiCb和金屬鈉之間由鈉離子導體制作

的陶瓷管相隔。下列關于該電池的敘述錯誤的是（）

A.電池反應中有NaCl生成

B.電池的總反應是金屬鈉還原三價鋁離子

C.正極反應為:NiCb+2e-^Ni+2C1-

D.鈉離子通過鈉離子導體在兩電極間移動

答案B該原電池的負極反應為Nae=Na+,正極反應為NiCb+2e--Ni+2C「,電池總反應為2Na+NiCb

2NaCl+NioB項錯誤。

18.（2013江蘇單科,9,2分,★★★）Mg-H2O2電池可用于驅動無人駕駛的潛航器。該電池以海水為電解質溶液，示意圖

如下。該電池工作時，下列說法正確的是（）

A.Mg電極是該電池的正極

B.H2O2在石墨電極上發(fā)生氧化反應

C.石墨電極附近溶液的pH增大

D.溶液中C1-向正極移動

答案C該電池中Mg電極為負極,A項錯誤;石墨電極為正極,H2O2得電子發(fā)生還原反應，電極反應式為H2O2+2e-

—2OH,電極附近溶液pH增大,B項錯誤,C項正確;溶液中C「移向Mg電極，即C「向負極移動,D項錯誤。

方法歸納原電池正、負極判斷的常用方法:①若兩電極均為金屬材料，則較活潑金屬一般作負極;若兩電極分別為

金屬和非金屬材料,則金屬材料作負極。②在原電池工作時，被不斷消耗的電極一般為負極。③電子流出的電極為

負極，陰離子移向的電極為負極，發(fā)生氧化反應的電極為負極。④對于燃料電池，非通入的電極一般為負極。

考點分析江蘇高考以"電化學''為依托考查氧化還原反應原理的運用，主要內容有電極反應式的書寫，判斷電解質

溶液濃度、pH的變化，以及能源、環(huán)保等熱點問題。

19.（2013安徽理綜,10,6分）熱激活電池可用作火箭、導彈的工作電源。一種熱激活電池的基本結構如圖所示，其中

作為電解質的無水LiCl-KCl混合物受熱熔融后，電池即可瞬間輸出電能。該電池總反應為:PbSO4+2LiCl+Ca—

CaCb+Li2sCh+Pb。

下列有關說法正確的是（）

A.正極反應式:Ca+2cCaCI2

B.放電過程中,Li+向負極移動

C.每轉移0.1mol電子，理論上生成20.7gPb

D.常溫時，在正負極間接上電流表或檢流計，指針不偏轉

答案D本題以熱激活電池為載體考查電化學知識。A項，根據電池總反應可知該反應為負極反應，正極反應式為

PbSO4+2e-Pb+SO|-;B項,放電過程中,Li+向正極移動;C項，因為每轉移0.1mol電子，理論上生成0.05molPb,

故質量為0.05molx207g-rnol-^10.35g;D項,常溫時，由于電解質LiCl-KCl無法電離，電解質中無自由移動的離子，

不能形成閉合回路，所以不導電，無電流。

評析本題不僅考查原電池原理的基礎知識，同時也考查學生對題給信息的運用能力，難度中等。

20.（2013北京理綜,7,6分）下列金屬防腐的措施中，使用外加電流的陰極保護法的是（）

A.水中的鋼閘門連接電源的負極

B.金屬護欄表面涂漆

C.汽車底盤噴涂高分子膜

D.地下鋼管連接鎂塊

答案A外加電流的陰極保護法是指把要保護的金屬連接在直流電源的負極上，使其作為電解池的陰極被保護,A

項符合題意;金屬表面涂漆或噴涂高分子膜可防止金屬與其他物質接觸發(fā)生反應,B、C選項不符合題意;鋼管連接鎂

塊利用的是原電池原理，鎂為負極被氧化,鋼管為正極被保護,D項不符合題意。

21.（2012北京理綜,12,6分）

質子交換膜

人工光合作用能夠借助太陽能，用CO2和H2O制備化學原料。右圖是通過人工光合作用制備HCOOH的原理示意

圖,下列說法下無碩的是（）

A.該過程是將太陽能轉化為化學能的過程

B.催化劑a表面發(fā)生氧化反應，有產生

C.催化劑a附近酸性減弱，催化劑b附近酸性增強

+

D.催化劑b表面的反應是CO2+2H+2e--HCOOH

沖能

答案c電池總反應式為282+2%。E2M。。山。2。負極:2法。4一。力4的正極:

+

2CO2+4H+4e_2HCOOHoA項，該過程中太陽能先轉化為電能，再轉化為化學能;C項,催化劑a附近生成H+,酸

性增強，催化劑b附近消耗H+,酸性減弱，故C項錯誤。

22.（2011福建,11,6分）研究人員研制出一種鋰水電池，可作為魚雷和潛艇的儲備電源。該電池以金屬鋰和鋼板為電

極材料，以LiOH為電解質，使用時加入水即可放電。關于該電池的下列說法不事麗的是（）

A.水既是氧化劑又是溶劑

B.放電時正極上有氫氣生成

C.放電時OH向正極移動

D.總反應為:2Li+2H2。=-2LiOH+H2t

答案C在原電池中電解質溶液中的陽離子移向正極，陰離子移向負極。

23.（2018天津理綜,10,14分）CO2是一種廉價的碳資源，其綜合利用具有重要意義。回答下列問題：

（1）CC>2可以被NaOH溶液捕獲。若所得溶液pH=13,CO2主要轉化為（寫離子符號）;若所得溶液

C（HCO3）：c（CO打）=2：1,溶液pH=o（室溫下,H2cCh的Ki=4xl（）7；K2=5xlOU）

（2）CCh與CH4經催化重整,制得合成氣：

CH4（g）+CO2（g）、催化劑、2CO（g）+2H2（g）

①已知上述反應中相關的化學鍵鍵能數據如下:

化學鍵C—HC-OH—HC<--O(CO)

鍵能ZkTmoH4137454361075

則該反應的AH=。分別在VL恒溫密閉容器A(恒容)、B(恒壓，容積可變)中，加入CH4和CO2各

1mol的混合氣體。兩容器中反應達平衡后放出或吸收的熱量較多的是(填"A”或"B”)。

②按一定體積比加入CH4和COZ,在恒壓下發(fā)生反應,溫度對CO和壓產率的影響如圖1所示。此反應優(yōu)選溫度為

900℃的原因是o

8008509009501000

反應溫度

圖1

(3)02輔助的A1-CO2電池工作原理如圖2所示。該電池電容量大，能有效利用CO2,電池反應產物Ab(C2O4)3是重要

的化工原料。

--------

隔膜

多

;孔州

電

碳極

電

tax

含A1C，的離f液體

圖2

電池的負極反應式:.

電池的正極反應式：6Ch+6e-^=6。2

6co2+6。23c2。/一+6。2

反應過程中02的作用是o

該電池的總反應式:o

答案(14分)(l)C0歹10

⑵①+120kJ-moHB

②900c時,合成氣產率已經較高，再升高溫度產率增幅不大，但能耗升高，經濟效益降低

⑶Al-3a-AF+(或2Al-6e-^2Al3+)催化劑

2A1+6co2^^A12(C2()4)3

解析本題考查電離平衡常數的應用、反應熱的計算、化學平衡的移動、電極反應式的書寫。

(DNaOH溶液吸收CO2后所得溶液pH=13,CO2主要轉化為COg;由H2c的二級電離平衡常數知，當溶液中

C(HC03):c(C0g)=2：1時,K?=空生送~)=23=5*10山,故c(H+)=lxl0」0mol-LL則溶液pH=10。

c(HC03)2

(2)①由已知鍵能數據知,反應的AH=4x413kJ-mol-'+2x745kJmoll-(2xl075kJ-mor'+2x436kJ.

mol')=+120kJ-moH;已知正反應是氣體分子數增大的吸熱反應,A(恒容)與B(恒壓，容積可變)相比,B中壓強小于A,

減壓平衡正向移動，則B容器中反應達到平衡后吸收的熱量較多。②觀察圖像知,900℃時，合成氣產率已經較高，再

升高溫度產率增幅不大，但能耗升高，經濟效益降低,故此反應優(yōu)選溫度為900°C。

(3)觀察原電池工作原理圖知,鋁電極作負極，多孔碳電極作正極，故負極反應式為Al-3e-AP+;正極反應式為

6O2+6e-602,6co2+6O2-3C2()r+6O2,由此可知反應過程中02的作用是催化劑;電池總反應式為2A1+6CO,

--"A12(C2C)4)3。

易混易錯恒容容器是指容積不變的容器，氣體的量發(fā)生變化時壓強發(fā)生改變;恒壓容器是指壓強不變的容器，氣體

的量發(fā)生變化時容器容積發(fā)生改變。

考點二電解原理及其應用

1.(2022北京,13,3分)利用下圖裝置進行鐵上電鍍銅的實驗探究。

裝置序號電解質溶液實驗現象

0.1mol-L-1

陰極表面產生無色氣體，一段時間后陰極表面有紅色固體，氣體減少。

①CuSCU+少量

經檢驗，電解液中有Fe2+

H2s04溶液

0.1mol-L-'

陰極表面未觀察到氣體，一段時間后陰極表面有致密紅色固體。經檢

②CuSO4+過量

驗，電解液中無Fe元素

氨水

下列分析不至做的是)

A.①中氣體減少，推測是由于溶液中c(H+)減小，且Cu覆蓋鐵電極，阻礙H+與鐵接觸

2+2+2+

B.①中檢測到Fe2+,推測可能發(fā)生反應：Fe+2H+—Fe+H2t，Fe+Cu-Fe+Cu

2+

C.隨陰極析出銅,推測②中溶液c(Cu2+)減小,CU+4NH3=[Cu(NH3)4『+平衡逆向移動

D.②中C/+生成[Cu(NH3)4]2+,使得c(Cu2+)比①中溶液的小,Cu緩慢析出，鍍層更致密

答案C隨著反應的進行,一段時間后溶液中的c(H+)減小，同時陰極發(fā)生電極反應Cu2++2e-——Cu,生成的Cu覆

蓋在陰極鐵制鍍件表面,阻礙了H+與鐵的接觸,故氣體減少,A正確;因為溶液中有H+和CM：鐵制鍍件與其接觸，鐵可

能與H+、CM+發(fā)生氧化還原反應生成Fe2+,B正確;當陰極有Cu析出時，陰極電極反應為Cu2++2e--Cu,陽極電極

反應為Cu-2e-——Cu2+,又因為②中電解液中無Fe元素，根據得失電子守恒，②中溶液c(Cu2+)保持不變,C錯誤;②中

的CM+與NHVH2O反應生成［CU(NH3)4產，使得c(Cu2+)比①中溶液的小,Cu緩慢析出,鍍層更致密,D正確。

疑難突破本題為探究型的對比實驗題，以學生熟悉的實驗為載體，但是實驗現象與平時老師所教的有所不同，學生

在做這種類型的試題時,一定要弄清哪些實驗條件和現象是相同的，哪些是不同的。

2.(2022廣東,10,2分)以熔融鹽為電解液，以含Cu、Mg和Si等的鋁合金廢料為陽極進行電解，實現Al的再生。該過

程中()

A.陰極發(fā)生的反應為Mg-2b^=Mg2+

B.陰極上Al被氧化

C.在電解槽底部產生含Cu的陽極泥

D.陽極和陰極的質量變化相等

答案C電解精煉A1,陰極發(fā)生的反應為AP++3e--ALA項錯誤;在陰極Al被還原,B項錯誤;Cu活潑性比Al

弱，在電解過程中沉積在電解槽的底部,C項正確;在陽極Al、Mg放電,在陰極AF+得電子生成A1,質量變化不相等,D

項錯誤。

知識歸納電解精煉:利用電解原理，由粗金屬作陽極,純金屬作陰極，含有該金屬離子的溶液(或熔融鹽)作電解液，陽

極溶解金屬，陰極析出金屬;粗金屬中不活潑的雜質不溶解，成為陽極泥沉積于電解槽底部，活潑的雜質雖然在陽極

溶解，但不能在陰極析出，從而達到精煉的目的。

3.(2022海南,9,4分)一種采用比0出)和Nz(g)為原料制備NFh(g)的裝置示意圖如下。

下列有關說法正確的是()

固體氧化物電解質

A.在b電極上,N2被還原

B.金屬Ag可作為a電極的材料

C.改變工作電源電壓,反應速率不變

D.電解過程中,固體氧化物電解質中02一不斷減少

答案Ab電極上N2轉化為NH3,氮元素得到電子,化合價降低,N2被還原,A正確;a電極上O?一失去電子生成O2)

若a電極材料為金屬Ag,Ag為活性電極材料，則Ag失去電子，被腐蝕,B不正確;改變工作電源電壓，反應速率改變,C

不正確;b電極電極反應式為2N2+6H2O+12e4NH3+6O2',a電極電極反應式為6O2--12e-^=30?,總反應為

2N2+6H2O——4NH.3+3O2,則電解過程中固體氧化物電解質中-保持不變,D不正確。

4.(2022河北,12,4分)(雙選)科學家研制了一種能在較低電壓下獲得氧氣和氫氣的電化學裝置，工作原理示意圖如下。

氣體N

極

反應器n

DHPS、

、DH回2H)鼻

催化劑

泵泵

下列說法正確的是()

A.電極b為陽極

B.隔膜為陰離子交換膜

C.生成氣體M與N的物質的量之比為2：1

D.反應器I中反應的離子方程式為4[Fe(CN)6]3-+4OH-S空暨4[Fe(CN)y+O2T+2H?0

答案BD電極a上[甚(CN)』-轉化為東：(CN)6產發(fā)生氧化反應，則a為陽極,b為陰極,A錯誤;反應器I中

鹿(CN)6『-轉化為點(CN)/-,鐵元素的化合價降低，應有另一種元素的化合價升高，則只能是氧元素，故反應器I中

反應的離子方程式為4[Fe(CN)6]3-+4OH-J!叱4[Fe(CN)6：T+O2T+2H2O,D正確;生成的氣體M是。2,生成1mol02

轉移4mol電子，電極b上的電極反應式為DHPS+2H2O+2e=-DHPS-2H+2OH反應器H中DHPS-2H催化劑

DHPS+H2T，故生成的氣體N為則生成氣體M與N的物質的量之比為1:2,C錯誤;左側反應器中消耗OH,右側

反應器中生成OH-,故隔膜為陰離子交換膜,B正確。

5.(2022湖北,14,3分)含磷有機物應用廣泛。電解法可實現由白磷直接制備Li[P(CN)2],過程如圖所示(Me為甲基)。

下列說法正確的是()

-----------------------------------------

2MqSiCN+Li()H

Z°(SiMe)2

石

4

墨

電

極

-Li[P(CN),J

A.生成1molLi[P(CN)”,理論上外電路需要轉移2moi電子

B.陰極上的電極反應為P4+8CN--4e--4[P(CN)2「

C.在電解過程中CN向伯電極移動

D.電解產生的H2中的氫元素來自LiOH

答案D石墨電極發(fā)生反應P4TLi[P（CN）2],P元素化合價升高,發(fā)生氧化反應，故石墨電極為陽極，對應的電極反應

式為P4+8CN:4e-=一4[P（CN）2「,則生成1molLi[P（CN）2],理論上外電路需要轉移1mol電子,A、B錯誤;CM應該

向陽極移動，即移向石墨電極,C錯誤;由題圖知,HCN在陰極放電產生CN?和七,而HCN中的氫元素來自LiOH,則電

解產生的比中的氫元素來自LiOH,D正確。

6.（2022山東,13,4分）（雙選）設計如圖裝置回收金屬鉆。保持細菌所在環(huán)境pH穩(wěn)定，借助其降解乙酸鹽生成CO?,將

廢舊鋰離子電池的正極材料LiCoCHs）轉化為C（?+,工作時保持厭氧環(huán)境，并定時將乙室溶液轉移至甲室。已知電極

材料均為石墨材質,右側裝置為原電池。下列說法正確的是（）

A.裝置工作時，甲室溶液pH逐漸增大

B.裝置工作一段時間后，乙室應補充鹽酸

+2+

C.乙室電極反應式為LiCoO2+2H2O+e-=Li+Co+4OH-

D.若甲室Co?+減少200mg,乙室Ct?+增力口300mg,則此時已進行過溶液轉移

答案BD甲池為電解池，工作時陽極發(fā)生反應:CH3coe2H2O-8e——2cO2f+7H+,陰極發(fā)生反應:C02++2e—

Co,甲室中c（H+）增大，溶液pH減小,A項錯誤;乙室正極發(fā)生反應:LiCoO2+4H++e=—Li++Co2++2H2O,負極發(fā)生反

+

應:CH3co0+2氏0-8^^2cChT+7H+,總反應為8LiCoO2+25H+CH3COO-8Li++8co2++2CO2T+14H?0,故電

池工作一段時間后應補充鹽酸,B項正確、C項錯誤;甲室Co2+~2e1乙室Co2+~e;根據得失電子守恒，若沒有進行溶液

轉移，甲、乙兩室Co?+的改變量應為1：2,而實際上為2:3,說明此時已進行過溶液轉移,D項正確。

方法技巧解答電池串聯問題的關鍵是分清電池類型（電解池和原電池），明確電極反應，根據得失電子守恒進行計

算。

7.（2022浙江1月選考,9,2分）下列說法正確的是（）

A.鐵與碘反應易生成碘化鐵

B.電解ZnS04溶液可以得到Zn

C.用石灰沉淀富鎂海水中的Mg2+,生成碳酸鎂

D.S02通入BaCh溶液中生成BaSCh沉淀

18.B鐵與碘反應生成Feb,Fe3+可氧化I,A錯誤;電解ZnSCh溶液時,ZM+可以在陰極得到電子生成Zn,B正確;石灰

沉淀海水中的Mg2+,生成Mg（OH）2,C錯誤;SO2不與BaCL溶液反應,D錯誤。

8.（2022浙江6月選考,21,2分）通過電解廢舊鋰電池中的LiMmO』可獲得難溶性的Li2c。3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）。下列說法不無碘的

是（）

濾布

A.電極A為陰極，發(fā)生還原反應

+

B.電極B的電極反應:2H2O+Mn2+-2e--MnO2+4H

C.電解一段時間后溶液中+濃度保持不變

D.電解結束，可通過調節(jié)pH除去MM+,再加入Na2cCh溶液以獲得Li2cCh

答案C電極B上Mn2+-MnO2,為陽極，電極反應為Mn2++2H2O-2e———MnCh+4H+;電極A為陰極，電極反應為

+

LiMn2O4+3e+8H—2Mn2++Li++4H2O,故A、B正確。由上述兩個電極反應式可知，當電路中通過6mol電子時,

電極A上生成4molMM+,而電極B上消耗3molM/+,所以電解一段時間后溶液中Md+濃度增大,C錯誤。通過調

節(jié)pH,MM+可生成沉淀，由題中信息可知Li2cCh是難溶的,D正確。

9.（2017課標11,11,6分）用電解氧化法可以在鋁制品表面形成致密、耐腐蝕的氧化膜，電解質溶液一般為

H2s04-H2c2。4混合溶液。下列敘述錯誤的是（）

A.待加工鋁質工件為陽極

B.可選用不銹鋼網作為陰極

C.陰極的電極反應式為:AF++3e-A1

D.硫酸根離子在電解過程中向陽極移動

答案C本題考查電解原理的應用。X一混2。發(fā)生氧化反應，故鋁質工件為陽極，A正確;陰極材料被保護，B正確；

電解質溶液中含有大量H+,故陰極的電極反應式為2H++2e--H2「C不正確;在電解池中，陰離子移向陽極,D正確。

知識拓展電解原理的應用

1.電解原理在“金屬防腐''中的應用。如:外加電流的陰極保護法。

2.電解原理在“物質制備”中的應用。如:尿素［CO（NH2）2］制氫氣。

3.電解原理在“環(huán)境治理”中的應用。如:用電解法消除CN-?

10.（2015福建理綜,11,6分）某模擬“人工樹葉”電化學實驗裝置如下圖所示，該裝置能將H2O和C02轉化為Ch和燃料

（GHsO）,下列說法正確的是（）

cP光

電化學催化劑質子交換膜光催化劑

A.該裝置將化學能轉化為光能和電能

B.該裝置工作時,H+從b極區(qū)向a極區(qū)遷移

C.每生成1molO2,有44gCO2被還原

D.a電極的反應為:3CO2+18H+-18e-^C3HQ+5H2O

答案B由模擬“人工樹葉”電化學實驗裝置可知,該裝置將光能和電能轉化為化學能，故A錯誤;在電解池內部，陽

離子向陰極遷移，故H+從b極區(qū)向a極區(qū)遷移,B正確;陰極上:3CC）2~C3H8O~18e,陽極上2H2O~C）2~4e-根據得失電子

守恒可知，當陽極生成1mol0時,陰極被還原的CO的質量為塔x44g/mol=29.3g,故C錯誤;a電極的反應為

22O

+

3CO2+18H+18e-^C3H8。+5比0,故D錯誤。

11.（2015四川理綜,4,6分）用如圖所示裝置除去含CN\CT廢水中的CN-時，控制溶液pH為9~10,陽極產生的CIO

將CN-氧化為兩種無污染的氣體。下列說法不正確的是（）

A.用石墨作陽極，鐵作陰極

B.陽極的電極反應式:Cl+2OH-2e--C1O+H2O

C.陰極的電極反應式:2氏0+2日-H2T+2OH-

D.除去CN-的反應:2CN+5clO+2H+-=N2T+2cO2T+5Q+H2O

答案DD項，控制溶液pH為9~10,溶液呈堿性，離子方程式應為2CN-+5CQ+H2O-N2t+2CO2T+

5C1+20H-O

12.（2013大綱全國,9,6分）電解法處理酸性含銘廢水（主要含有CnO歹）時,以鐵板作陰、陽極,處理過程中存在反應

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