秘籍10電化學(xué)-2023年高考化學(xué)搶分秘籍（新高考專用）

秘籍10電化學(xué)突破概率預(yù)測☆☆☆☆☆題型預(yù)測選擇題☆☆☆☆☆考向預(yù)測原電池、新型化學(xué)電源、電解池、金屬腐蝕的綜合分析及應(yīng)用本專題命題往往以可充電電池的工作原理及電解原理的應(yīng)用為背景，考查電極反應(yīng)式的書寫、離子移動(dòng)方向、金屬的電化學(xué)腐蝕及防護(hù)等知識。同時(shí)也對信息提取、應(yīng)用能力進(jìn)行考查。備考時(shí)要側(cè)重原電池與電解池工作原理中基礎(chǔ)考點(diǎn)的復(fù)習(xí)和電極反應(yīng)式書寫技巧的掌握?？键c(diǎn)一、新型電池的工作原理分析1．突破原電池工作原理2．二次電池充電時(shí)連接模型(“正”接“正”，“負(fù)”接“負(fù)”)注意：放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)與充電時(shí)的陰極反應(yīng)相反，同理放電時(shí)正極反應(yīng)與充電時(shí)陽極反應(yīng)相反。如鉛蓄電池：負(fù)極：Pb＋SOeq\o\al(2－,4)－2e－===PbSO4陰極：PbSO4＋2e－===Pb＋SOeq\o\al(2－,4)考點(diǎn)二、電解原理的應(yīng)用金屬腐蝕與防護(hù)1．電解池工作原理模型圖【特別提醒】①陽離子在陰極上的放電順序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋＞……②陰離子在陽極上的放電順序：S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根離子＞……③當(dāng)陽極是金屬(Au、Pt除外)電極時(shí)，溶液中的離子不再放電而是金屬失電子生成金屬陽離子。④微粒的放電順序受溫度、濃度、電壓、電極材料等因素的影響。2．電化學(xué)計(jì)算的兩種常用方法(1)根據(jù)電子守恒計(jì)算①用于串聯(lián)電路中陰陽兩極產(chǎn)物、正負(fù)兩極產(chǎn)物、相同電量等類型的計(jì)算，其依據(jù)是電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等。②用于混合溶液中電解的分階段計(jì)算。(2)根據(jù)關(guān)系式計(jì)算根據(jù)得失電子守恒定律建立起已知量與未知量之間的橋梁，構(gòu)建計(jì)算所需的關(guān)系式。如以通過4mole－為橋梁可構(gòu)建如下關(guān)系式：(式中M為金屬，n為其離子的化合價(jià)數(shù)值)3．金屬電化學(xué)腐蝕與防護(hù)(1)金屬腐蝕快慢的三個(gè)規(guī)律①金屬腐蝕類型的差異電解原理引起的腐蝕>原電池原理引起的腐蝕>化學(xué)腐蝕>有防護(hù)腐蝕措施的腐蝕。②電解質(zhì)溶液的影響a．對同一金屬來說，腐蝕的快慢(濃度相同)：強(qiáng)電解質(zhì)溶液>弱電解質(zhì)溶液>非電解質(zhì)溶液。b．對同一種電解質(zhì)溶液來說，電解質(zhì)濃度越大，腐蝕越快。③活潑性不同的兩金屬，活潑性差別越大，腐蝕越快。(2)兩種腐蝕與三種保護(hù)①兩種腐蝕：析氫腐蝕、吸氧腐蝕(關(guān)鍵在于電解液的pH)。②三種保護(hù)：電鍍保護(hù)、犧牲陽極的陰極保護(hù)法、外加電流的陰極保護(hù)法。考點(diǎn)三、離子交換膜在電化學(xué)中的綜合應(yīng)用1．離子交換膜的作用(1)防止副反應(yīng)的發(fā)生，避免影響所制取產(chǎn)品的質(zhì)量；防止引發(fā)不安全因素(如在電解飽和食鹽水中，利用陽離子交換膜，防止陽極產(chǎn)生的Cl2進(jìn)入陰極室與氫氧化鈉反應(yīng)，導(dǎo)致所制產(chǎn)品不純；防止與陰極產(chǎn)生的H2混合發(fā)生爆炸)。(2)用于物質(zhì)的分離、提純等。(3)用于物質(zhì)的制備。2．離子交換膜的類型根據(jù)透過的微粒，離子交換膜可以分為多種，在高考試題中主要出現(xiàn)過陽離子交換膜、陰離子交換膜和質(zhì)子交換膜三種。陽離子交換膜只允許陽離子通過，阻止陰離子和氣體通過，陰離子交換膜只允許陰離子通過，質(zhì)子交換膜只允許質(zhì)子(H＋)通過。3．離子交換膜類型的判斷根據(jù)電解質(zhì)溶液呈電中性的原則，判斷膜的類型：(1)首先寫出陰、陽兩極上的電極反應(yīng)，依據(jù)電極反應(yīng)式確定該電極附近哪種離子剩余。(2)根據(jù)溶液呈電中性，判斷出離子移動(dòng)的方向，從而確定離子交換膜的類型。4．定量關(guān)系外電路電子轉(zhuǎn)移數(shù)＝通過隔膜的陰、陽離子帶的負(fù)或正電荷數(shù)。四、串聯(lián)電池和電解池的判斷1．有外接電源電池類型的判斷方法有外接電源的各電池均為電解池，若電池陽極材料與電解質(zhì)溶液中的陽離子相同，則該電池為電鍍池。如則甲為電鍍池，乙、丙均為電解池。2．無外接電源電池類型的判斷方法(1)直接判斷非常直觀明顯的裝置，如燃料電池、鉛蓄電池等在電路中，則其他裝置為電解池。如圖所示：A為原電池，B為電解池，甲池為原電池，其余為電解池。(2)根據(jù)電池中的電極材料和電解質(zhì)溶液判斷原電池一般是兩種不同的金屬電極或一個(gè)金屬電極一個(gè)碳棒電極；而電解池則一般兩個(gè)都是惰性電極，如兩個(gè)鉑電極或兩個(gè)碳棒電極。原電池中的電極材料和電解質(zhì)溶液之間能發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，電解池的電極材料一般不能和電解質(zhì)溶液自發(fā)反應(yīng)。如圖所示：B為原電池，A為電解池。(3)根據(jù)電極反應(yīng)現(xiàn)象判斷在某些裝置中根據(jù)電極反應(yīng)或反應(yīng)現(xiàn)象可判斷電極，并由此判斷電池類型。如圖所示：若C極溶解，D極上析出Cu，B極附近溶液變紅，A極上放出黃綠色氣體，則可知乙是原電池，D是正極，C是負(fù)極；甲是電解池，A是陽極，B是陰極。B、D極發(fā)生還原反應(yīng)，A、C極發(fā)生氧化反應(yīng)。【方法技巧】串聯(lián)電路的解題流程技法一、判斷電極(1)通過反應(yīng)類型判斷①失去電子的電極為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)；②得到電子的電極為正極，發(fā)生還原反應(yīng)。(2)通過電子定向移動(dòng)方向和電流方向判斷①電子流出的電極為負(fù)極，電子經(jīng)外電路流入正極；②電流流出的電極為正極，電流經(jīng)外電路流入負(fù)極。(3)根據(jù)離子移動(dòng)方向判斷陰離子向負(fù)極移動(dòng)，陽離子向正極移動(dòng)。(4)根據(jù)電極現(xiàn)象判斷一般不斷溶解、質(zhì)量減輕的電極為負(fù)極；有固體析出、質(zhì)量增加或不變或有氣體產(chǎn)生的電極為正極。技法二、書寫電極反應(yīng)式1.直接書寫2.間接書寫第一步，寫出電池總反應(yīng)式。第二步，寫出電極的正極反應(yīng)式。第三步，負(fù)極反應(yīng)式＝總反應(yīng)式－正極反應(yīng)式。技法三、充、放電時(shí)電解質(zhì)溶液中離子移動(dòng)方向的判斷分析電池工作過程中電解質(zhì)溶液的變化時(shí)，要結(jié)合電池總反應(yīng)進(jìn)行分析。1.首先應(yīng)分清電池是放電還是充電。2.再判斷出正、負(fù)極或陰、陽極。放電：陽離子→正極，陰離子→負(fù)極；充電：陽離子→陰極，陰離子→陽極；總之：陽離子→發(fā)生還原反應(yīng)的電極；陰離子→發(fā)生氧化反應(yīng)的電極。技法四、燃料電池電極反應(yīng)式的書寫第一步：寫出電池總反應(yīng)式。燃料電池的總反應(yīng)與燃料燃燒的反應(yīng)一致，若產(chǎn)物能和電解質(zhì)反應(yīng)，則總反應(yīng)為加合后的反應(yīng)。如甲烷燃料電池(電解質(zhì)溶液為NaOH溶液)的反應(yīng)如下：CH4＋2O2=CO2＋2H2O①CO2＋2NaOH=Na2CO3＋H2O②①＋②可得甲烷燃料電池的總反應(yīng)式：CH4＋2O2＋2NaOH=Na2CO3＋3H2O。第二步：寫出電池的正極反應(yīng)式。根據(jù)燃料電池的特點(diǎn)，一般在正極上發(fā)生還原反應(yīng)的物質(zhì)都是O2，因電解質(zhì)溶液不同，故其電極反應(yīng)也會(huì)有所不同：燃料電池電解質(zhì)正極反應(yīng)式酸性電解質(zhì)O2＋4H＋＋4e－=2H2O堿性電解質(zhì)O2＋2H2O＋4e－=4OH－固體電解質(zhì)(高溫下能傳導(dǎo)O2－)O2＋4e－=2O2－熔融碳酸鹽(如熔融K2CO3)O2＋2CO2＋4e－=2COeq\o\al(2－,3)第三步：電池的總反應(yīng)式－電池的正極反應(yīng)式＝電池的負(fù)極反應(yīng)式。技法五、金屬腐蝕快慢的判斷方法（1）在同一種電解質(zhì)溶液中：電解原理引起的腐蝕＞原電池原理引起的腐蝕＞化學(xué)腐蝕＞有防護(hù)措施的腐蝕。（2）在不同介質(zhì)中：強(qiáng)電解質(zhì)溶液中的腐蝕＞弱電解質(zhì)溶液中的腐蝕＞非電解質(zhì)溶液中的腐蝕。（3）對同一種電解質(zhì)溶液來說，電解質(zhì)溶液濃度越大，金屬腐蝕越快。例1.K—O2電池結(jié)構(gòu)如圖，a和b為兩個(gè)電極，其中之一為單質(zhì)鉀片。關(guān)于該電池，下列說法錯(cuò)誤的是A．隔膜允許K+通過，不允許O2通過B．放電時(shí)，電流由b電極沿導(dǎo)線流向a電極；充電時(shí)，b電極為陽極C．產(chǎn)生1Ah電量時(shí)，生成KO2的質(zhì)量與消耗O2的質(zhì)量比值約為2.22D．用此電池為鉛酸蓄電池充電，消耗3.9g鉀時(shí)，鉛酸蓄電池消耗0.9g水【答案】D【解析】由圖可知，a電極為原電池的負(fù)極，單質(zhì)鉀片失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成鉀離子，電極反應(yīng)式為K—e=K+，b電極為正極，在鉀離子作用下，氧氣在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成超氧化鉀；據(jù)以上分析解答。金屬性強(qiáng)的金屬鉀易與氧氣反應(yīng)，為防止鉀與氧氣反應(yīng)，電池所選擇隔膜應(yīng)允許K+通過，不允許O2通過，故A正確；由分析可知，放電時(shí)，a為負(fù)極，b為正極，電流由b電極沿導(dǎo)線流向a電極，充電時(shí)，b電極應(yīng)與直流電源的正極相連，做電解池的為陽極，故B正確；由分析可知，生成1mol超氧化鉀時(shí)，消耗1mol氧氣，兩者的質(zhì)量比值為1mol×71g/mol：1mol×32g/mol≈2.22：1，故C正確；鉛酸蓄電池充電時(shí)的總反應(yīng)方程式為2PbSO4+2H2O＝PbO2+Pb+2H2SO4，反應(yīng)消耗2mol水，轉(zhuǎn)移2mol電子，由得失電子數(shù)目守恒可知，耗3.9g鉀時(shí)，鉛酸蓄電池消耗水的質(zhì)量為×18g/mol=1.8g，故D錯(cuò)誤；故選D。例2.以石墨電極電解200mLCuSO4溶液，電解過程中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量n(e－)與產(chǎn)生氣體總體積V(標(biāo)準(zhǔn)狀況)的關(guān)系如圖所示，下列說法中正確的是()A．電解前CuSO4溶液的物質(zhì)的量濃度為2mol·L－1B．忽略溶液體積變化，電解后所得溶液中c(H＋)＝2mol·L－1C．當(dāng)n(e－)＝0.6mol時(shí)，V(H2)∶V(O2)＝3∶2D．向電解后的溶液中加入16gCuO，則溶液可恢復(fù)到電解前的濃度【答案】B【解析】電解CuSO4溶液時(shí)，陽極反應(yīng)式為2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，陰極反應(yīng)式為Cu2＋＋2e－===Cu，若陰極上沒有氫離子放電，則圖中氣體體積與轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量的關(guān)系曲線是直線，而題圖中是折線，說明陰極上還發(fā)生反應(yīng)：2H＋＋2e－===H2↑。當(dāng)轉(zhuǎn)移0.4mol電子時(shí)，Cu2＋恰好完全析出，n(Cu2＋)＝eq\f(0.4mol,2)＝0.2mol，根據(jù)銅原子守恒得，c(CuSO4)＝c(Cu2＋)＝eq\f(0.2mol,0.2L)＝1mol·L－1，A項(xiàng)錯(cuò)誤；當(dāng)轉(zhuǎn)移0.4mol電子時(shí)，生成n(H2SO4)＝0.2mol，隨后相當(dāng)于電解水，因?yàn)楹雎匀芤后w積變化，所以電解后所得溶液中c(H＋)＝eq\f(0.2mol×2,0.2L)＝2mol·L－1，B項(xiàng)正確；當(dāng)n(e－)＝0.6mol時(shí)，發(fā)生反應(yīng)：2CuSO4＋2H2Oeq\o(=====,\s\up7(電解),\s\do5())2Cu＋O2↑＋2H2SO4、2H2Oeq\o(=====,\s\up7(電解),\s\do5())2H2↑＋O2↑，n(H2)＝0.1mol，n(O2)＝0.1mol＋0.05mol＝0.15mol，所以V(H2)∶V(O2)＝0.1mol∶0.15mol＝2∶3，C項(xiàng)錯(cuò)誤；因電解后從溶液中析出Cu、O2、H2，所以只加入CuO不能使溶液恢復(fù)到電解前的濃度，D項(xiàng)錯(cuò)誤?！痉椒记伞侩娀瘜W(xué)綜合計(jì)算的三種常用方法(1)根據(jù)總反應(yīng)式計(jì)算先寫出電極反應(yīng)式，再寫出總反應(yīng)式，最后根據(jù)總反應(yīng)式列出比例式計(jì)算。(2)根據(jù)電子守恒計(jì)算①用于串聯(lián)電路中陰陽兩極產(chǎn)物、正負(fù)兩極產(chǎn)物、相同電量等類型的計(jì)算，其依據(jù)是電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等。②用于混合溶液中電解的分階段計(jì)算。(3)根據(jù)關(guān)系式計(jì)算根據(jù)得失電子守恒定律建立起已知量與未知量之間的橋梁，構(gòu)建計(jì)算所需的關(guān)系式。例3.鈷(Co)的合金材料廣泛應(yīng)用于航空航天、機(jī)械制造等領(lǐng)域。如圖為水溶液中電解制備金屬鈷的裝置示意圖。下列說法正確的是A．工作時(shí)，Ⅰ室和Ⅱ室溶液的均增大B．生成，Ⅰ室溶液質(zhì)量理論上減少C．移除兩交換膜后，石墨電極上發(fā)生的反應(yīng)不變D．電解總反應(yīng)：【答案】D【解析】由圖可知，該裝置為電解池，石墨電極為陽極，水在陽極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣和氫離子，電極反應(yīng)式為2H2O4e=O2↑+4H+，Ⅰ室中陽離子電荷數(shù)大于陰離子電荷數(shù)，放電生成的氫離子通過陽離子交換膜由Ⅰ室向Ⅱ室移動(dòng)，鈷電極為陰極，鈷離子在陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成鈷，電極反應(yīng)式為Co2++2e=Co，Ⅲ室中陰離子電荷數(shù)大于陽離子電荷數(shù)，氯離子過陰離子交換膜由Ⅲ室向Ⅱ室移動(dòng)，電解的總反應(yīng)的離子方程式為2Co2++2H2O2Co+O2↑+4H+。由分析可知，放電生成的氫離子通過陽離子交換膜由Ⅰ室向Ⅱ室移動(dòng)，使Ⅱ室中氫離子濃度增大，溶液pH減小，故A錯(cuò)誤；由分析可知，陰極生成1mol鈷，陽極有1mol水放電，則Ⅰ室溶液質(zhì)量減少18g，故B錯(cuò)誤；若移除離子交換膜，氯離子的放電能力強(qiáng)于水，氯離子會(huì)在陽極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣，則移除離子交換膜，石墨電極的電極反應(yīng)會(huì)發(fā)生變化，故C錯(cuò)誤；由分析可知，電解的總反應(yīng)的離子方程式為2Co2++2H2O2Co+O2↑+4H+，故D正確；故選D。例4.將金屬M(fèi)連接在鋼鐵設(shè)施表面，可減緩水體中鋼鐵設(shè)施的腐蝕。在題圖所示的情境中，下列有關(guān)說法正確的是A.陰極的電極反應(yīng)式為B.金屬M(fèi)的活動(dòng)性比Fe的活動(dòng)性弱C.鋼鐵設(shè)施表面因積累大量電子而被保護(hù)D.鋼鐵設(shè)施在河水中的腐蝕速率比在海水中的快【答案】C【解析】該裝置為原電池原理的金屬防護(hù)措施，為犧牲陽極的陰極保護(hù)法，金屬M(fèi)作負(fù)極，鋼鐵設(shè)備作正極，據(jù)此分析解答。陰極的鋼鐵設(shè)施實(shí)際作原電池的正極，正極金屬被保護(hù)不失電子，故A錯(cuò)誤；陽極金屬M(fèi)實(shí)際為原電池裝置的負(fù)極，電子流出，原電池中負(fù)極金屬比正極活潑，因此M活動(dòng)性比Fe的活動(dòng)性強(qiáng)，故B錯(cuò)誤；金屬M(fèi)失電子，電子經(jīng)導(dǎo)線流入鋼鐵設(shè)備，從而使鋼鐵設(shè)施表面積累大量電子，自身金屬不再失電子從而被保護(hù)，故C正確；海水中的離子濃度大于河水中的離子濃度，離子濃度越大，溶液的導(dǎo)電性越強(qiáng)，因此鋼鐵設(shè)施在海水中的腐蝕速率比在河水中快，故D錯(cuò)誤；故選C。【方法技巧】判斷金屬腐蝕快慢的規(guī)律(1)對同一電解質(zhì)溶液來說，腐蝕速率的快慢：電解原理引起的腐蝕>原電池原理引起的腐蝕>化學(xué)腐蝕>有防護(hù)措施的腐蝕。(2)對同一金屬來說，在不同溶液中腐蝕速率的快慢：強(qiáng)電解質(zhì)溶液中>弱電解質(zhì)溶液中>非電解質(zhì)溶液中。(3)活動(dòng)性不同的兩種金屬，活動(dòng)性差別越大，腐蝕速率越快。(4)對同一種電解質(zhì)溶液來說，電解質(zhì)濃度越大，金屬腐蝕越快。1．（安徽省定遠(yuǎn)第三中學(xué)20222023學(xué)年高三二模）利用光伏電池與膜電解法制備溶液的裝置如下圖所示，下列說法不正確的是A．該光伏電池的電極為正極B．該離子交換膜為陰離子交換膜，由左池向右池遷移C．電解池中陰極的電極反應(yīng)式為D．電路中有電子通過時(shí)，陽極室生成【答案】B【解析】A．從圖示看出，光伏電池內(nèi)負(fù)電荷向極移動(dòng)，則極為負(fù)極，電極為正極，故A正確；B．在石墨極發(fā)生反應(yīng)后變?yōu)?，發(fā)生了氧化反應(yīng)，與結(jié)合變?yōu)槎鞒?，消耗了硫酸根離子，因此右池中的向左池遷移，不斷進(jìn)行補(bǔ)充，故B錯(cuò)誤；C．由圖可知，純銅為陰極，電極反應(yīng)式為：，故C正確；D．串聯(lián)電路中轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等，石墨極為陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)，，電路中有電子通過時(shí)，陽極生成，質(zhì)量為，故D正確；故選B。2．（陜西省西安市新城區(qū)2023屆高三二模）燃料敏化太陽能電池因其工藝簡單、性能穩(wěn)定等特點(diǎn)深受科學(xué)家的青睞。一種釕基配合物作為光敏劑(S)的太陽能電池的工作原理如圖所示，其中一個(gè)電極可表示為TiO2/S，電極反應(yīng)為TiO2/S*→TiO2/S++e。下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是A．該電池工作時(shí)，光能直接轉(zhuǎn)化為電能B．電池的正極反應(yīng)為+2e→3IC．電解質(zhì)溶液中可發(fā)生反應(yīng)TiO2/S++3I→TiO2/S+D．電池的電解質(zhì)溶液中I和的濃度不會(huì)減少【答案】C【分析】根據(jù)電極反應(yīng)為TiO2/S*→TiO2/S++e，可知該電極為負(fù)極，則Pt導(dǎo)電玻璃為正極，電解質(zhì)為和I的混合物，在正極上得到電子被還原，正極反應(yīng)為+2e=3I；【解析】A．由圖可知，該電池工作時(shí)，光能直接轉(zhuǎn)化為電能，A正確；B．據(jù)分析可知，電池的正極反應(yīng)為+2e→3I，B正確；C．該反應(yīng)電荷不守恒，電解質(zhì)溶液中可發(fā)生反應(yīng)為2TiO2/S++3I→2TiO2/S+，C錯(cuò)誤；D．由圖可知，和I在不停的循環(huán)，則電池的電解質(zhì)溶液中I和的濃度不會(huì)減少，D正確；故選C。3．（遼寧省沈陽市第二中學(xué)2023屆高三第三次模擬）水系可逆電池在工作時(shí)，復(fù)合膜(由a、b膜復(fù)合而成，a膜只允許通過，b膜只允許通過)層間的解離成和，在外加電場中可透過相應(yīng)的離子膜定向移動(dòng)。當(dāng)閉合時(shí)，電池工作原理如圖所示，下列說法正確的是A．閉合時(shí)，右側(cè)電極反應(yīng)為B．閉合時(shí)，電池工作一段時(shí)間，復(fù)合膜兩側(cè)溶液的pH左側(cè)升高右側(cè)降低C．閉合時(shí)，從復(fù)合膜流向Zn電極D．閉合時(shí)，每生成65gZn，同時(shí)一定生成氣體11.2L【答案】A【解析】A．由圖可知，閉合時(shí)，右側(cè)的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為，則右側(cè)電極反應(yīng)為，故A正確；B．由A分析知，閉合時(shí)，右側(cè)電極反應(yīng)為，左側(cè)電極反應(yīng)為，復(fù)合膜層間的解離成和，移動(dòng)向兩極的和的物質(zhì)的量相等，兩電極轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等，則右側(cè)消耗的氫離子少但生成的甲酸使酸性增強(qiáng)，左側(cè)消耗的氫氧根離子多，故復(fù)合膜兩側(cè)溶液的pH左側(cè)降低，右側(cè)降低，故B錯(cuò)誤；C．閉合時(shí)，該裝置為電解池，左側(cè)為陰極，右側(cè)為陽極，從Zn電極流向復(fù)合膜，故C錯(cuò)誤；D．沒有標(biāo)明為標(biāo)準(zhǔn)狀況，無法計(jì)算的體積，故D錯(cuò)誤；故選A。4．（山東省新高考聯(lián)合質(zhì)量測評2023屆高三聯(lián)考）目前研究較多的Zn－H2O2電池，其電池總反應(yīng)為Zn+OH+HO=ZnO+H2O。現(xiàn)以Zn－H2O2電池電解尿素[CO(NH2)2]堿性溶液制備氫氣，同時(shí)獲得N2及極少量O2(裝置2中隔膜僅阻止氣體通過，b、c、d均為惰性電極)。下列說法錯(cuò)誤的是A．裝置1中OH移向Zn電極B．反應(yīng)過程中，d極附近的pH增大C．電極c的主要反應(yīng)式為CO(NH2)26e+8OH=CO+N2+6H2OD．通電一段時(shí)間后，若Zn電極的質(zhì)量減輕19.5g，則c電極產(chǎn)生N22.24L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)【答案】D【分析】由電池總反應(yīng)可知，Zn電極為電池的負(fù)極，b極為電池的正極；與b極相連的c為電解池的陽極，與Zn電極相連的d為電解池的陰極，H2O2Zn燃料電池工作時(shí)，Zn為負(fù)極被氧化，H2O2為正極被還原，電解尿素[CO(NH2)2]的堿性溶液，CO(NH2)2在陽極被氧化，水電離出的氫離子在陰極被還原?！窘馕觥緼．裝置I是原電池，在原電池中陰離子向負(fù)極移動(dòng)，Zn為負(fù)極，OH移向Zn電極，A正確；B．由分析可知，d為陰極，水電離出的氫離子在陰極被還原為氫氣，則氫離子濃度降低，氫氧根離子濃度增大，故d極附近的pH增大，B正確；C．與b極相連的c為電解池的陽極，CO(NH2)2在陽極被氧化，電極反應(yīng)式為CO(NH2)26e+8OH=CO+N2+6H2O，C正確；D．19.5gZn的物質(zhì)的量為0.3mol，轉(zhuǎn)移電子0.6mol，根據(jù)選項(xiàng)C的分析可知，此時(shí)生成氮?dú)?.1mol，體積為2.24L，但是根據(jù)題意可知此時(shí)還有氧氣生成，故生成氮?dú)獾捏w積會(huì)小于2.24L，D錯(cuò)誤；故選D。5．（北京市西城區(qū)2023屆一模）我國科學(xué)家設(shè)計(jì)可同時(shí)實(shí)現(xiàn)H2制備和海水淡化的新型電池，裝置示意圖如圖。下列說法不正確的是A．電極a是正極B．電極b的反應(yīng)式：N2H44e+4OH=N2↑+4H2OC．每生成1molN2，有2molNaCl發(fā)生遷移D．離子交換膜c、d分別是陽離子交換膜和陰離子交換膜【答案】C【分析】該裝置為原電池，電極a上氫離子得電子生成氫氣，則a為正極，電極反應(yīng)為2H++2e=H2↑，電極b上，N2H4在堿性條件下失去電子生成N2，b為負(fù)極，電極反應(yīng)為N2H44e+4OH=N2↑+4H2O，根據(jù)電解池中，陽離子移向正極，陰離子移向負(fù)極，則鈉離子經(jīng)c移向左側(cè)（a），氯離子經(jīng)d移向右側(cè)（b），c、d分別是陽離子交換膜和陰離子交換膜，據(jù)此解答?！窘馕觥緼．根據(jù)分析，電極a是正極，A正確；B．根據(jù)分析，電極b的反應(yīng)式：N2H44e+4OH=N2↑+4H2O，B正確；C．根據(jù)N2H44e+4OH=N2↑+4H2O，每生成1molN2，轉(zhuǎn)移4mol電子，根據(jù)電荷守恒，有4molNaCl發(fā)生遷移，C錯(cuò)誤；D．根據(jù)分析，離子交換膜c、d分別是陽離子交換膜和陰離子交換膜，D正確；故選C。6．（湖北省十一校2023屆高三第二次聯(lián)考）某液流電池工作原理如圖。充電過程中，陽極會(huì)發(fā)生如下副反應(yīng)：，加入少量可將還原為，提高電池的能量密度和穩(wěn)定性。下列說法正確的是A．放電時(shí)，電極為負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng)B．放電時(shí)，通過質(zhì)子交換膜，向石墨電極移動(dòng)C．加入少量后，經(jīng)多次充放電，正極可能會(huì)發(fā)生3個(gè)以上不同的還原反應(yīng)D．加入少量后，充電時(shí)，陽極生成和陰極生成的物質(zhì)的量之比為2：1【答案】C【解析】A．放電時(shí)，Cd失電子做負(fù)極，化合價(jià)升高發(fā)生氧化反應(yīng)，A錯(cuò)誤；B．質(zhì)子交換膜只允許氫離子通過，Cd2+不能通過質(zhì)子交換膜，B錯(cuò)誤；C．加入溴離子后經(jīng)多次充放電，正極可能發(fā)生Mn3+正極放電、自身歧化的還原反應(yīng)，可能發(fā)生溴離子還原二氧化錳的反應(yīng)，生成的溴單質(zhì)也可能發(fā)生還原反應(yīng)，C正確；D．由轉(zhuǎn)移電子守恒可知，若無其他反應(yīng)的干擾，充電時(shí)二者比例為2:1，但是由于溴離子等的干擾，則二者比例不一定為2:1，D錯(cuò)誤；故選C。7．（河北省石家莊精英中學(xué)20222023學(xué)年高三模擬）高電壓水系鋅有機(jī)混合液流電池的裝置及充、放電原理如圖所示。下列說法正確的是A．鋅元素位于元素周期表的d區(qū)B．充電時(shí)，每轉(zhuǎn)移，陰極增重C．放電時(shí)，負(fù)極的電極反應(yīng)式為D．放電時(shí)，化學(xué)能全部轉(zhuǎn)化為電能【答案】B【分析】高電壓水系鋅有機(jī)混合液流電池工作原理為：放電時(shí)為原電池，金屬Zn發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)生成Zn2+，為負(fù)極，則FQ所在電極為正極，正極反應(yīng)式為2FQ+2e+2H+═FQH2，負(fù)極反應(yīng)式為Zn2e+4OH=；充電時(shí)電解池，原電池的正負(fù)極連接電源的正負(fù)極，陰陽極的電極反應(yīng)與原電池的負(fù)正極的反應(yīng)式相反，電解質(zhì)中陽離子移向陰極、陰離子移向陽極，據(jù)此分析解答?！窘馕觥緼．鋅的價(jià)層電子排布式為3d104s2，該元素位于元素周期表的ds區(qū)，A錯(cuò)誤；B．因?yàn)榉烹姇r(shí)負(fù)極反應(yīng)式為Zn2e+4OH=，每轉(zhuǎn)移2mol電子，理論上負(fù)極減小1molZn，質(zhì)量為m=n?M=1mol×65g/mol=65g，所以充電時(shí)，每轉(zhuǎn)移，陰極增重，B正確；C．放電時(shí)為原電池，金屬Zn為負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)式為，C錯(cuò)誤；D．放電過程，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，但同時(shí)會(huì)有熱量散失，一部分能量以熱能的形式轉(zhuǎn)化，D錯(cuò)誤；故選B。8．（山東省淄博一中20222023學(xué)年高三模擬）據(jù)統(tǒng)計(jì)，2022年我國光伏發(fā)電并裝機(jī)容量突破3億千瓦，連續(xù)七年穩(wěn)居全球首位。已知四甲基氫氧化銨[(CH3)4NOH]常用作電子工業(yè)清洗劑，以四甲基氯化銨[(CH3)4NCl]為原料，采用電滲析法合成[(CH3)4NOH]，工作原理如圖。下列說法正確的是A．光伏并網(wǎng)發(fā)電裝置中N型半導(dǎo)體為正極B．c、d為陽離子交換膜，e為陰離子交換膜C．a(chǎn)為陰極，電極反應(yīng)式為2(CH3)4N++2H2O+2e=2(CH3)4NOH+H2↑D．制備182g四甲基氫氧化銨，兩極共產(chǎn)生33.6L氣體【答案】C【分析】從圖中可以看出，光伏并網(wǎng)發(fā)電裝置中，a電極連接N型半導(dǎo)體，則其為負(fù)極，b電極連接P型半導(dǎo)體，則其為正極；電解裝置中，a極為陰極，b極為陽極。從電解池a極區(qū)溶液中四甲基氫氧化銨[(CH3)4NOH]濃度增大，也可推出(CH3)4N+透過c膜向a電極移動(dòng)，則a電極為陰極，c膜為陽膜；Cl透過d膜向右側(cè)移動(dòng)，則d膜為陰膜；Na+透過e膜向左側(cè)移動(dòng)，則e膜為陽膜?！窘馕觥緼．由分析可知，光伏并網(wǎng)發(fā)電裝置中，N型半導(dǎo)體為負(fù)極，A不正確；B．由分析可知，c、e為陽離子交換膜，d為陰離子交換膜，B不正確；C．a(chǎn)為陰極，(CH3)4N+得電子產(chǎn)物與電解質(zhì)作用，生成(CH3)4NOH和H2，電極反應(yīng)式為2(CH3)4N++2H2O+2e=2(CH3)4NOH+H2↑，C正確；D．182g四甲基氫氧化銨的物質(zhì)的量為=2mol，則a極生成1molH2，b極生成0.5molO2，兩極共產(chǎn)生1.5mol氣體，但由于溫度、壓強(qiáng)未知，所以無法求出生成氣體的體積，D不正確；故選C。9．（湖北省襄陽市四中20222023學(xué)年高三模擬）某科研小組利用如圖所示裝置完成乙炔轉(zhuǎn)化為乙烯的同時(shí)為用電器供電。下列說法錯(cuò)誤的是A．電極a的電勢高于電極b的電勢B．電極a的電極反應(yīng)式為C2H2+2H2O+2e=C2H4+2OHC．放電過程中正極區(qū)KOH溶液濃度保持不變，OH從左室流向右室D．電解足量CuSO4溶液，理論上消耗2.24L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)C2H2時(shí)，生成6.4gCu【答案】C【分析】由圖可知乙炔轉(zhuǎn)化為乙烯，發(fā)生還原反應(yīng)，則a電極為正極、b電極為負(fù)極；【解析】A．正極電勢高于負(fù)極，故電極a的電勢高于電極b的電勢，A正確；B．電極a上乙炔得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成乙烯，電極反應(yīng)式為C2H2+2H2O+2e=C2H4+2OH，B正確；C．放電過程中正極反應(yīng)為C2H2+2H2O+2e=C2H4+2OH，正極區(qū)生成的氫氧根離子通過陰離子交換膜進(jìn)入右側(cè)，但是反應(yīng)中消耗水，使得氫氧化鉀濃度變大，C錯(cuò)誤；D．電解足量CuSO4溶液，理論上消耗2.24L(標(biāo)準(zhǔn)狀況為0.1mol)C2H2時(shí)，根據(jù)電子守恒可知，C2H2~2e~Cu，則生成0.1mol銅，即生成6.4gCu，D正確；故選C。10．（山東歷城二中20222023學(xué)年高三模擬）我國科學(xué)家研發(fā)了一種水系可逆ZnCO2電池，電池工作時(shí)，復(fù)合膜(由a、b膜復(fù)合而成)層間的H2O解離成H+和OH，在外加電場中可透過相應(yīng)的離子膜定向移動(dòng)。當(dāng)閉合K1時(shí)，ZnCO2電池工作原理如圖所示。下列說法不正確的是A．閉合K2時(shí)，Zn電極與直流電源正極相連B．閉合K2時(shí)，Pd電極是陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)C．閉合K1時(shí)，H+通過a膜向Pd電極方向移動(dòng)D．閉合K1時(shí)，Zn表面的電極反應(yīng)式為Zn+4OH2e=Zn(OH)【答案】A【解析】A．閉合開關(guān)K1時(shí)，Zn失電子與氫氧根結(jié)合變?yōu)閆n(OH)，做負(fù)極，則當(dāng)閉合K2時(shí)，Zn極發(fā)生還原反應(yīng)，應(yīng)與電源負(fù)極相連，A錯(cuò)誤；B．閉合K2時(shí)，Zn與電源負(fù)極相連做陰極，則Pd與電源正極相連做陽極，電解池陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，B正確；C．閉合開關(guān)K1時(shí)，Zn失電子與氫氧根結(jié)合變?yōu)閆n(OH)，做負(fù)極，H+為陽離子向正極移動(dòng)，則H+通過a膜向Pd電極方向移動(dòng)，C正確；D．閉合開關(guān)K1時(shí)，Zn失電子與氫氧根結(jié)合變?yōu)閆n(OH)，電極反應(yīng)式為Zn+4OH2e=Zn(OH)，D正確；故選A。11．（重慶市萬州第二高級中學(xué)20222023學(xué)年高三質(zhì)檢）是一種黃色黏稠的油狀液體(其中N顯負(fù)價(jià))，可利用惰性電極電解制備，裝置如圖所示，其原理是，下列說法錯(cuò)誤的是A．b電極接電源的負(fù)極 B．陽極區(qū)被氧化的元素為C．流出液X中不含 D．每生成，約有通過陰離子交換膜【答案】C【分析】根據(jù)圖示信息知道：a電極是陽極，該電極上發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)NH+3Cl6e=NCl3+4H+，b電極是陰極，在陰極上是氫離子得電子的還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：2H++2e=H2↑，電解過程中，陰離子可以經(jīng)過陰離子交換膜移向陽極，但是陽離子不能經(jīng)過交換膜，根據(jù)電子守恒以及電極反應(yīng)式進(jìn)行計(jì)算回答．【解析】A．b電極產(chǎn)生氫氣，發(fā)生的是還原反應(yīng)，b電極是陰極，故接電源的負(fù)極，故A正確；B．題干由已知中N顯負(fù)價(jià)，故NCl3中Cl為+1價(jià)，Cl元素在陽極化合價(jià)升高被氧化，故B正確；C．電解過程中，Cl可以經(jīng)過陰離子交換膜移向陽極，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)NH+3Cl6e=NCl3+4H+，流出液X中含HCl，故C錯(cuò)誤；D．每生成3molH2，轉(zhuǎn)移6mol電子，溶液中通過離子定向移動(dòng)形成閉合回路平衡電荷，故有6molCl通過陰離子交換膜，故D正確；故選C。12．（江西省鷹潭市2023屆高三第一次模擬）利用垃圾假單胞菌株分解有機(jī)物的電化學(xué)原理如圖所示。下列說法正確的是A．電子流向：電極B→負(fù)載→電極AB．若有機(jī)物為葡萄糖，處理0.25mol有機(jī)物，電路中轉(zhuǎn)移電子6molC．電極A上的反應(yīng)式為：X4e=Y+4H+D．若B電極上消耗氧氣22.4L，B電極區(qū)域溶液增重36g【答案】B【分析】由圖可知，O2在電極B得電子生成H2O，則電極B為正極，電極方程式為：O2+4H++4e=2H2O，電極A為負(fù)極，電極方程式為：X2e=Y+2H+，以此解答?！窘馕觥緼．由題中信息可知該裝置為原電池，A為負(fù)極，B為正極，電子由負(fù)極流出沿導(dǎo)線流入正極，所以電子流向：電極A→負(fù)載→電極B，A錯(cuò)誤；B．葡萄糖分子式C6H12O6，反應(yīng)后生成CO2，C元素由0價(jià)升高到+4價(jià)，處理0.25mol有機(jī)物，電路中轉(zhuǎn)移電子0.25mol×4×6=6mol，B正確；C．由分析可知，電極A上的反應(yīng)式為：X2e=Y+2H+，C錯(cuò)誤；D．未說明氧氣是否處于標(biāo)準(zhǔn)狀況，無法計(jì)算22.4L氧氣的物質(zhì)的量，D錯(cuò)誤；故選B。13．（河北衡水第二中學(xué)2023屆調(diào)研）我國科學(xué)家近期開發(fā)了一種高性能的水系錳基鋅電池。其工作原理如圖所示，已知該裝置工作一段時(shí)間后，K2SO4溶液的濃度增大。下列說法正確的是A．電子流向:Zn電極→b膜→a膜→MnO2電極→負(fù)載→Zn電極B．負(fù)極的電極反應(yīng)式為MnO2+2e+4H+=Mn2++2H2OC．a(chǎn)膜為陰離子交換膜，b膜為陽離子交換膜D．裝置工作一段時(shí)間后，正極區(qū)溶液的pH降低【答案】C【分析】根據(jù)工作原理圖可知，Zn反應(yīng)生成Zn(OH)，Zn失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，Zn電極為負(fù)極，電極反應(yīng)式為：Zn+4OH――2e－=Zn(OH)；MnO2生成Mn2+，化合價(jià)降低，得到電子，MnO2為正極，電極反應(yīng)式為：MnO2+2e－+4H+=Mn2++2H2O；正極區(qū)溶液為H2SO4溶液，SO通過a膜進(jìn)入中間，負(fù)極區(qū)溶液為KOH溶液，K+透過b膜進(jìn)入中間，中間制得K2SO4，以此分析解答?！窘馕觥緼．原電池中電子通過導(dǎo)線從負(fù)極流向正極，電子不能通過溶液，因此電子流向?yàn)閆n電極→負(fù)載→MnO2電極，故A錯(cuò)誤；B．MnO2為正極，正極區(qū)電極反應(yīng)為：MnO2+2e－+4H+=Mn2++2H2O，Zn電極為負(fù)極，電極反應(yīng)式為：Zn+4OH――2e－=Zn(OH)，故B錯(cuò)誤；C．電池工作時(shí)，SO通過a膜進(jìn)入中間，K+透過b膜進(jìn)入中間，故a膜為陰離子交換膜，b膜為陽離子交換膜，故C正確；D．電池放電時(shí)，正極區(qū)發(fā)生電極反應(yīng)：MnO2+2e－+4H+=Mn2++2H2O，H+濃度減小，溶液pH增大，故D錯(cuò)誤；故選C。14．（湖南省衡陽市部分學(xué)校2023屆高三下學(xué)期第二次聯(lián)考）鈉離子電池的工作原理與鋰離子電池相似，與鋰離子電池相比較，成本低，充電時(shí)間短。一種鈉空氣電池的裝置如圖所示。該電池利用“多孔”石墨電極形成空氣通道，放電時(shí)生成的填充在“空位”中，當(dāng)“空位”填滿后，放電終止。下列說法正確的是A．放電時(shí)，M為陰極B．放電時(shí)，N電極發(fā)生的電極反應(yīng)為C．充電時(shí)，每轉(zhuǎn)移，N電極減輕D．該電池的比能量比鋰離子電池低【答案】D【解析】A．放電時(shí)，失電子，M為負(fù)極，A錯(cuò)誤；B．放電時(shí)，N電極發(fā)生的電極反應(yīng)為，原選項(xiàng)中電荷也沒配平，B錯(cuò)誤；C．充電時(shí)，N電極的反應(yīng)為，每轉(zhuǎn)移1mole，失重，C錯(cuò)誤；D．比能量指的是單位質(zhì)量輸出電能的多少，mgLi轉(zhuǎn)移電子，mgNa轉(zhuǎn)移電子，因此相同質(zhì)量的鋰離子電池比能量比鈉離子電池高，D正確；故答案為D。15．（浙江省溫州市普通高中2023屆高三第二次適應(yīng)性考試）利用廢料制備的工作原理如圖，下列說法不正確的是A．電極b為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)B．電解總方程式：C．離子交換膜為陰離子交換膜D．X可以是溶液【答案】C【分析】由圖可知，與直流電源正極相連的電極a為陽極，酸性條件下三氧化二鈰在陽極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成鈰離子和水，電極b為陰極，氫離子在陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣，則X為硫酸溶液，鈰離子通過陽離子交換膜由陽極室移向陰極室，電解的總反應(yīng)方程式為?！窘馕觥緼．由分析可知，電極b為陰極，氫離子在陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣，故A正確；B．由分析可知，電解的總反應(yīng)方程式為，故B正確；C．由分析可知，電解時(shí)，鈰離子通過陽離子交換膜由陽極室移向陰極室，故C錯(cuò)誤；D．由分析可知，X為硫酸溶液，故D正確；故選C。16．（河北省唐山第一中學(xué)2023屆高三模擬）液流電池因其具有可深度充放電、可模塊化調(diào)控、不受地理環(huán)境限制等優(yōu)點(diǎn)，已成為大規(guī)模儲(chǔ)能領(lǐng)域中備受重視的儲(chǔ)能器件。其中鋅/溴液流電池作為新能源儲(chǔ)能技術(shù)的代表，功率性能極佳且造價(jià)低廉。三單體串聯(lián)鋅/溴液流電池工作原理如圖所示：下列說法正確的是A．放電時(shí)，N極為負(fù)極B．放電時(shí)，左側(cè)貯液器中的濃度不斷減小C．隔膜允許陽離子通過，也允許陰離子通過D．充電時(shí)，M極的電極反應(yīng)式為【答案】C【分析】分析可知，鋅溴液流電池總反應(yīng)為：Zn+Br2═ZnBr2，其中N為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)方程式為Br2+2e=2Br，M為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)方程式為Zn2e=Zn2+，正極放電生成的溴離子通過離子交換膜進(jìn)入左側(cè)，充電過程中，發(fā)生反應(yīng)ZnBr2Zn+Br2，據(jù)此分析解題?！窘馕觥緼．由分析可知，放電時(shí)，N為正極，A錯(cuò)誤；B．由分析可知，放電時(shí)，溶液中有Zn2+與Br生成，通過循環(huán)回路，左側(cè)儲(chǔ)液器中溴化鋅的濃度增大，B錯(cuò)誤；C．中間沉積鋅位置的作用為提供電解液，故其隔膜既可以允許陽離子通過，也允許陰離子通過，C正確；D．放電時(shí)，M為負(fù)極，充電時(shí)，M及為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Zn2++2e═Zn，D錯(cuò)誤；故答案為：C。17．（四川成都七中2023屆高三模擬）電子科技大學(xué)孫威教授首次將弱酸性的醋酸鋅電解液應(yīng)用于非堿性鋅空氣電池中，探索了其基于堿式醋酸鋅水合物可逆生成與分解的新型反應(yīng)機(jī)制。工作原理如圖所示(注明：代表)。下列說法錯(cuò)誤的是A．放電時(shí)，Cu電極電勢高于Zn電極電勢B．放電時(shí)，向Cu電極遷移C．充電時(shí)，Cu電極上的電極反應(yīng)式為D．充電時(shí)，理論上轉(zhuǎn)移