2019届二轮复习第一篇命题区间五电化学基础教案 27页

命题区间五　电化学基础 角度一　原电池原理和化学电池 ‎1．构建原电池模型，类比分析原电池工作原理 构建如图Zn|H2SO4|Cu原电池模型，通过类比模型，结合氧化还原反应知识(如：化合价的变化、得失电子情况等)，能迅速判断原电池的正、负极，弄清楚外电路中电子的移动情况和内电路中离子的移动情况，准确书写电极反应式和电池总反应式，掌握原电池的工作原理。‎ ‎2．化学电源中电极反应式书写的思维模板 ‎(1)明确直接产物：根据负极氧化、正极还原，明确两极的直接产物。‎ ‎(2)确定最终产物：根据介质环境和共存原则，找出参与的介质粒子，确定最终产物。‎ ‎(3)配平：根据电荷守恒、原子守恒配平电极反应式。‎ 注意　①H＋在碱性环境中不存在；②O2－在水溶液中不存在，在酸性环境中结合H＋，生成H2O，在中性或碱性环境中结合H2O，生成OH－；③若已知总反应式时，可先写出较易书写的一极的电极反应式，然后在电子守恒的基础上，总反应式减去较易写出的一极的电极反应式，即得较难写出的另一极的电极反应式。‎ 题组一　原理的理解 ‎1．锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是(　　)‎ A．铜电极上发生氧化反应 B．电池工作一段时间后，甲池的c(SO)减小 C．电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加 D．阴、阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡 答案　C 解析　A项，由锌的活泼性大于铜，可知铜电极为正极，在正极上Cu2＋得电子发生还原反应生成Cu，错误；B项，由于阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，故甲池的 c(SO)不变，错误；C项，在乙池中Cu2＋＋2e－===Cu，同时甲池中的Zn2＋通过阳离子交换膜进入乙池中，由于M(Zn2＋)>M(Cu2＋)，故乙池溶液的总质量增加，正确；D项，阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，电解过程中Zn2＋通过交换膜移向正极保持溶液中电荷平衡，阴离子是不能通过交换膜的，错误。‎ ‎2．(2017·青岛二模)Zn-ZnSO4-PbSO4-Pb电池装置如图，下列说法错误的是(　　)‎ A．SO从右向左迁移 B．电池的正极反应为Pb2＋＋2e－===Pb C．左边ZnSO4浓度增大，右边ZnSO4浓度不变 D．若有6.5 g锌溶解，有0.1 mol SO通过离子交换膜 答案　B 解析　装置左侧电极为负极，右侧电极为正极，阴离子移向负极，即SO从右向左迁移，A项正确；电池的正极反应式为PbSO4＋2e－===Pb＋SO，B项错误；负极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，产生ZnSO4，左边ZnSO4浓度增大，右边ZnSO4浓度不变，C项正确；6.5 g锌溶解，转移0.2 mol e－，电解液中有0.2 mol负电荷通过离子交换膜，即有0.1 mol SO 通过离子交换膜，D项正确。‎ ‎3．(2016·全国卷Ⅱ，11)Mg—AgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误的是(　　)‎ A．负极反应式为Mg－2e－===Mg2＋‎ B．正极反应式为Ag＋＋e－===Ag C．电池放电时Cl－由正极向负极迁移 D．负极会发生副反应Mg＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑‎ ‎[解题思路]　‎ 答案　B 解析　根据题意，Mg|海水|AgCl电池总反应式为Mg＋2AgCl===MgCl2＋2Ag。A项，负极反应式为Mg－2e－===Mg2＋，正确；B项，正极反应式为2AgCl＋2e－===2Cl－＋ 2Ag，错误；C项，对原电池来说，阴离子由正极移向负极，正确；D项，由于镁是活泼金属，则负极会发生副反应Mg＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑，正确。‎ 题组二　新型化学电源的分析 ‎4．(2017·全国卷Ⅲ，11)全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料，电池反应为16Li＋xS8===8Li2Sx(2≤x≤8)。下列说法错误的是(　　)‎ A．电池工作时，正极可发生反应：2Li2S6＋2Li＋＋2e－===3Li2S4‎ B．电池工作时，外电路中流过0.02 mol电子，负极材料减重0.14 g C．石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性 D．电池充电时间越长，电池中Li2S2的量越多 答案　D 解析　A项，原电池电解质中阳离子移向正极，根据全固态锂硫电池工作原理图示中Li＋移动方向可知，电极a为正极，正极发生还原反应，由总反应可知正极依次发生 S8→Li2S8→Li2S6→Li2S4→Li2S2的还原反应，正确；B项，电池工作时负极电极方程式为Li－e－===Li＋，当外电路中流过0.02 mol电子时，负极消耗的Li的物质的量为0.02 mol，其质量为0.14 g，正确；C项，石墨烯具有良好的导电性，故可以提高电极a的导电能力，正确；D项，电池充电时为电解池，此时电解总反应为8Li2Sx16Li＋xS8(2≤x≤8)，故Li2S2的量会越来越少，错误。‎ ‎5．(2018·全国卷Ⅱ，12)我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na—CO2二次电池。将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料，电池的总反应为3CO2＋4Na2Na2CO3＋C。下列说法错误的是(　　)‎ A．放电时，ClO向负极移动 B．充电时释放CO2，放电时吸收CO2‎ C．放电时，正极反应为3CO2＋4e－===2CO＋C D．充电时，正极反应为Na＋＋e－===Na 答案　D 解析　根据电池的总反应知，放电时负极反应：4Na－4e－===4Na＋‎ 正极反应：3CO2＋4e－===2CO＋C 充电时，阴(负)极：4Na＋＋4e－===4Na 阳(正)极：2CO＋C－4e－===3CO2↑‎ 放电时，ClO向负极移动。根据充电和放电时的电极反应式知，充电时释放CO2，放电时吸收CO2。‎ ‎6．锂—铜空气燃料电池容量高、成本低，具有广阔的发展前景。该电池通过一种复杂的铜腐蚀“现象”产生电能，其中放电过程为2Li＋Cu2O＋H2O===2Cu＋2Li＋＋2OH－，下列说法错误的是(　　)‎ A．放电时，Li＋透过固体电解质向Cu极移动 B．放电时，正极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ C．通空气时，铜被腐蚀，表面产生Cu2O D．整个反应过程中，氧化剂为O2‎ ‎[解题思路]　结合原电池结构，明确原电池的工作原理，结合总反应方程式判断电极及电极反应式是解本题的关键。解答时注意结合装置图和题干信息分析判断。‎ 答案　B 解析　因为原电池放电时，阳离子移向正极，所以Li＋透过固体电解质向Cu极移动，A正确；由总反应方程式可知Cu2O中Cu元素化合价降低，被还原，正极反应式应为Cu2O＋H2O＋2e－===2Cu＋2OH－，B错误；放电过程为2Li＋Cu2O＋H2O===2Cu＋2Li＋＋2OH－，可知通空气时，铜被腐蚀，表面产生Cu2O，C正确；由C项分析知，Cu先与O2反应生成Cu2O，放电时Cu2O重新生成Cu，则整个反应过程中，Cu相当于催化剂，O2为氧化剂，D正确。‎ 解答新型化学电源的步骤 ‎(1)判断电池类型→确认电池原理→核实电子、离子移动方向。‎ ‎(2)确定电池两极→判断电子、离子移动方向→书写电极反应和电池反应。‎ ‎(3)充电电池→放电时为原电池→失去电子的为负极反应。‎ ‎(4)电极反应→总反应离子方程式减去较简单一极的电极反应式→另一电极反应式。‎ ‎‎ 角度二　电解原理及应用 ‎1．构建电解池模型，类比分析电解基本原理 构建如图电解CuCl2溶液模型，通过类比模型，结合氧化还原反应知识(如：化合价的变化、得失电子情况等)，能迅速判断电解池的阴、阳极，弄清楚外电路中电子的移动情况和内电路中离子的移动情况，准确判断离子的放电顺序并书写电极反应式和电解总反应式，掌握电解基本原理。‎ ‎2．“六点”突破电解应用题 ‎(1)分清阴、阳极，与电源正极相连的为阳极，与电源负极相连的为阴极，两极的反应为“阳氧阴还”。‎ ‎(2)剖析离子移向，阳离子移向阴极，阴离子移向阳极。‎ ‎(3)注意放电顺序。‎ ‎(4)书写电极反应式，注意得失电子守恒。‎ ‎(5)正确判断产物 ‎①阳极产物的判断首先看电极，如果是活性电极作阳极，则电极材料失电子，电极溶解(注意：铁作阳极溶解生成Fe2＋，而不是Fe3＋)；如果是惰性电极，则需看溶液中阴离子的失电子能力，阴离子放电顺序为S2－>I－>Br－>Cl－>OH－(水)>含氧酸根>F－。‎ ‎②阴极产物的判断直接根据阳离子的放电顺序进行判断：Ag＋>Hg2＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋>Pb2＋>Fe2＋‎ ‎>Zn2＋>H＋(水)>Al3＋>Mg2＋>Na＋。‎ ‎(6)恢复原态措施 电解后有关电解质溶液恢复原态的问题应该用质量守恒法分析。一般是加入阳极产物和阴极产物的化合物，但也有特殊情况，如用惰性电极电解CuSO4溶液，Cu2＋完全放电之前，可加入CuO或CuCO3复原，而Cu2＋完全放电之后，应加入Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3复原。‎ 题组一　电解原理的理解 ‎1．(2018·全国卷Ⅰ，13)最近我国科学家设计了一种CO2＋H2S协同转化装置，实现对天然气中CO2和H2S的高效去除。示意图如下所示，其中电极分别为ZnO@石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯，石墨烯电极区发生反应为：‎ ‎①EDTA-Fe2＋－e－===EDTA-Fe3＋‎ ‎②2EDTA-Fe3＋＋H2S===2H＋＋S＋2EDTA-Fe2＋‎ 该装置工作时，下列叙述错误的是(　　)‎ A．阴极的电极反应：CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2O B．协同转化总反应：CO2＋H2S===CO＋H2O＋S C．石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低 D．若采用Fe3＋/Fe2＋取代EDTA-Fe3＋/EDTA-Fe2＋，溶液需为酸性 答案　C 解析　由题中信息可知，石墨烯电极发生氧化反应，为电解池的阳极，则ZnO@石墨烯电极为阴极。阳极接电源正极，电势高，阴极接电源负极，电势低，故石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的高，C项错误；由题图可知，电解时阴极反应式为CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2O，A项正确；将阴、阳两极反应式合并可得总反应式为CO2＋H2S===CO＋H2O＋S，B项正确；Fe3＋、Fe2＋只能存在于酸性溶液中，D项正确。‎ ‎2．(2018·长春一模)铝表面在空气中天然形成的氧化膜耐磨性和抗蚀性不够强，控制一定的条件，用如图所示的电化学氧化法，可在铝表面生成坚硬的氧化膜。下列有关叙述正确的是(　　)‎ A．阴极上有金属铝生成 B．电极A为石墨，电极B为金属铝 C．OH－在电极A上放电，有氧气生成 D．阳极的电极反应式为：2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋‎ 答案　D 解析　根据原电池装置和题目信息可知电解总反应为：2Al＋3H2OAl2O3＋3H2↑，电解质为硫酸溶液，氢氧根离子不可能参加反应，阳极反应为：2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋6H＋，阴极反应为：6H＋＋6e－===3H2↑。‎ ‎3．甲、乙为惰性电极，根据如图判断，下列说法正确的是(　　)‎ A．甲电极附近溶液pH会升高 B．甲极生成氢气，乙极生成氧气 C．当有0.1 mol电子转移时，乙电极产生1.12 L气体 D．图中b为阴离子交换膜、c为阳离子交换膜，利用该装置可以制硫酸和氢氧化钠 答案　D 解析　甲为阳极，放氧生酸，电极附近H＋浓度增大；乙为阴极，产生H2；C项未指明标准状况，错。‎ 题组二　电解原理的应用 ‎4．纳米氧化亚铜在制作陶瓷等方面有广泛应用。利用电解的方法可得到纳米Cu2O，电解原理如图所示。下列有关说法不正确的是(　　)‎ A．b极为负极 B．铜极的电极反应式为2Cu－2e－＋2OH－===Cu2O＋H2O C．钛极附近逸出O2‎ D．每生成1 mol Cu2O，理论上有2 mol OH－从离子交换膜左侧向右侧迁移 答案　C 解析　A项，铜为阳极，钛为阴极，阴极与负极相连，所以b极为负极，不符合题意；B项，铜极上发生氧化反应生成氧化亚铜，不符合题意；C项，钛极的电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，符合题意；D项，左侧生成OH－，右侧消耗OH－，且每生成1 mol Cu2O时，消耗2 mol OH－，为维持电荷平衡，则理论上有2 mol OH－从离子交换膜左侧向右侧迁移，不符合题意。‎ ‎5．用粗硅作原料，熔融盐电解法制取硅烷原理如图。下列叙述正确的是(　　)‎ A．电源的B极为负极 B．可选用石英代替粗硅 C．电解时，熔融盐中Li＋向粗硅移动 D．阳极反应：Si＋4H－－4e－===SiH4‎ 答案　D 解析　根据该装置图，该装置为电解池，总反应为：Si＋2H2===SiH4。H2生成H－，发生还原反应，Si发生氧化反应。根据电解池原理，阴极发生还原反应，阳极发生氧化反应，故通入H2的那一极是阴极，故A是负极，B是正极，故A项错误；阳极粗硅失电子，若换成石英，即SiO2，SiO2中Si已经是＋4价，无法再失电子，故B项错误；电解时，熔融盐中Li＋向阴极移动，故C项错误；阳极粗硅生成SiH4，故电极反应为：Si＋4H－－4e－===SiH4，故D项正确。‎ ‎6．储氢合金表面镀铜过程中发生的反应为Cu2＋＋2HCHO＋4OH－===Cu＋H2↑＋2H2O＋2HCOO－。下列说法正确的是(　　)‎ A．阴极发生的电极反应只有Cu2＋＋2e－===Cu B．镀铜过程中化学能转变为电能 C．合金作阳极，铜作阴极 D．电镀过程中OH－向阳极迁移 答案　D 解析　A项，阴极上还会析出氢气，发生的电极反应还有2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，错误；B项，利用电解原理在合金表面镀铜，是将电能转化为化学能，错误；C项，合金作阴极，铜作阳极，错误；D项，阳极反应式为HCHO－2e－＋3OH－===HCOO－＋2H2O，OH－向阳极迁移，并在阳极上发生反应，正确。‎ 角度三　电化学原理的综合判断 ‎1．金属腐蚀原理及防护方法总结 ‎(1)常见的电化学腐蚀有两类：‎ ‎①形成原电池时，金属作负极，大多数是吸氧腐蚀；‎ ‎②形成电解池时，金属作阳极。‎ ‎(2)金属防腐的电化学方法：‎ ‎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。‎ 注意：此处是原电池，牺牲了负极保护了正极，但习惯上叫做牺牲阳极的阴极保护法。‎ ‎②电解池原理——外加电流的阴极保护法：被保护的金属与电池负极相连，形成电解池，作阴极。‎ ‎2．可充电电池的反应规律 ‎(1)可充电电池有充电和放电两个过程，放电时是原电池反应，充电时是电解池反应。‎ ‎(2)放电时的负极反应和充电时的阴极反应、放电时的正极反应和充电时的阳极反应互为逆反应。将负(正)极反应式变换方向并将电子移项即可得出阴(阳)极反应式。‎ ‎(3)可充电电池充电时原负极必然要发生还原反应(生成原来消耗的物质)，即作阴极，‎ 连接电源的负极；同理，原正极连接电源的正极，作阳极。简记为负连负，正连正。‎ ‎3．“串联”类电池的解题流程 题组一　金属的腐蚀与防护 ‎1．2018年4月12日，我国海军首次在南海进行海上阅兵。为了保护舰艇(主要是钢合金材料)，在舰体表面镶嵌金属块(R)。下有关说法不正确的是(　　)‎ A．这种保护舰体的方法叫做牺牲阳极的阴极保护法 B．金属块R可能是镁或锌 C．海水呈弱碱性，舰艇在海水中易发生析氢腐蚀 D．正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ 答案　C 解析　在舰体表面镶嵌金属块(R)，这种保护方法利用原电池原理，需要金属块R比铁活泼，R作负极，钢铁作正极，这种方法叫做牺牲阳极的阴极保护法，故A项正确；金属块R比铁活泼，可能是镁或锌，故B项正确；在弱碱性海水中主要发生吸氧腐蚀，在酸性溶液中才会发生析氢腐蚀，故C项错误；吸氧腐蚀的正极上发生还原反应，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，故D项正确。‎ ‎‎ ‎2．(2018·北京，12)验证牺牲阳极的阴极保护法，实验如下(烧杯内均为经过酸化的3%NaCl溶液)。‎ ‎①‎ ‎②‎ ‎③‎ 在Fe表面生成蓝色沉淀 试管内无明显变化 试管内生成蓝色沉淀 下列说法不正确的是(　　)‎ A．对比②③，可以判定Zn保护了Fe B．对比①②，K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化 C．验证Zn保护Fe时不能用①的方法 D．将Zn换成Cu，用①的方法可判断Fe比Cu活泼 答案　D 解析　K3[Fe(CN)6]可将单质铁氧化为Fe2＋，Fe2＋与K3[Fe(CN)6]生成蓝色沉淀，附着在Fe表面，无法判断铁比铜活泼，D错；实验②中加入K3[Fe(CN)6]，溶液无变化，说明溶液中没有Fe2＋；实验③中加入K3[Fe(CN)6]生成蓝色沉淀，说明溶液中有Fe2＋，A对；对比①②可知，①中K3[Fe(CN)6]可将Fe氧化成Fe2＋，Fe2＋再与K3[Fe(CN)6]反应生成蓝色沉淀，B对；由以上分析可知，验证Zn保护Fe时，可以用②③做对比实验，C对。‎ ‎3．在远洋轮船与接触海水的船侧和船底镶嵌一些金属M，以提高船体的抗腐蚀能力。下列说法不正确的是(　　)‎ A．金属M宜选择化学性质比铁稳定的银、铜等 B．金属M发生氧化反应 C．海水pH一般为7.5，正极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－‎ D．上述方法为牺牲阳极的阴极保护法 答案　A 解析　‎ 建造船体的主要材料是钢铁，船体与弱碱性的海水接触时会发生钢铁的吸氧腐蚀，为了保护船体免受海水的腐蚀，可在与海水接触的船侧和船底镶嵌一些比铁活泼的镁、锌等金属，使活泼金属、船体与海水构成原电池，镁、锌等活泼金属发生氧化反应，船体上发生还原反应(O2＋4e－＋2H2O===4OH－)，使船体得到保护，该方法为牺牲阳极的阴极保护法，A项错误。‎ 题组二　二次电池的充电与放电 ‎4．某学习小组设计如图所示实验装置，利用氢镍电池为钠硫电池充电。已知氢镍电池放电时的总反应式为NiO(OH)＋MH===Ni(OH)2＋M。‎ 下列说法正确的是(　　)‎ A．a极为氢镍电池的正极 B．氢镍电池的负极反应式为MH＋OH－－2e－===M＋＋H2O C．充电时，Na＋通过固体Al2O3陶瓷向M极移动 D．充电时，外电路中每通过2 mol电子，N极上生成1 mol S单质 答案　C 解析　利用氢镍电池为钠硫电池充电时，氢镍电池为直流电源，钠硫电池放电时，活泼金属Na在负极失电子，故M极为负极，充电时M极作阴极，故a极为氢镍电池的负极，A项错误；由氢镍电池的总反应式知，负极的电极反应式为MH＋OH－－e－===M＋H2O，B项错误；充电时，阳离子向阴极移动，C项正确；充电时，N极的电极反应式为S－2e－===xS，故充电时，外电路中每通过2 mol电子，N极上生成x mol S单质，D项错误。‎ ‎5．(2018·全国卷Ⅲ，11)一种可充电锂—空气电池如图所示。当电池放电时，O2与Li＋在多孔碳材料电极处生成Li2O2－x(x＝0或1)。下列说法正确的是(　　)‎ A．放电时，多孔碳材料电极为负极 B．放电时，外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极 C．充电时，电解质溶液中Li＋向多孔碳材料区迁移 D．充电时，电池总反应为Li2O2－x===2Li＋(1－)O2‎ 答案　D 解析　由题意知，放电时负极反应为4Li－4e－===4Li＋，正极反应为(2－x)O2＋4Li＋＋4e－===2Li2O2－x(x＝0或1)，电池总反应为(1－)O2＋2Li===Li2O2－x。充电时的电池总反应与放电时的电池总反应互为逆反应，故充电时电池总反应为Li2O2－x===2Li＋(1－)O2，D项正确；该电池放电时，金属锂为负极，多孔碳材料为正极，A项错误；该电池放电时，外电路电子由锂电极流向多孔碳材料电极，B项错误；该电池放电时，电解质溶液中Li＋向多孔碳材料区迁移，充电时电解质溶液中的Li＋向锂材料区迁移，C项错误。‎ ‎6．磷酸铁锂电池具有高效率输出、可快速充电、对环境无污染等优点，其工作原理如图所示。M电极是金属锂和碳的复合材料(碳作为金属锂的载体)，电解质为一种能传导Li＋的高分子材料，隔膜只允许Li＋通过，电池反应式为LixC6＋Li1－xFePO4LiFePO4＋6C。下列说法正确的是(　　)‎ A．放电时Li＋从右边移向左边 B．放电时M是负极，电极反应式为C－xe－===6C C．充电时电路中通过0.5 mol电子，消耗36 g C D．充电时N极连接电源的正极，电极反应式为LiFePO4－xe－===Li1－xFePO4＋xLi＋‎ 答案　D 解析　根据电池反应式，得出LixC6作负极，Li1－xFePO4作正极，依据原电池的工作原理，阳离子向正极移动，即从左向右移动，A项错误；根据A选项分析，M为负极，其电极反应式为LixC6－xe－===xLi＋＋6C，B项错误；充电时，阴极反应式xLi＋＋6C＋xe－===LixC6，通过0.5 mol电子，消耗 g的C，C项错误；充电时，N 极连接电源的正极，作阳极，电极反应式是电池正极反应式的逆过程，即LiFePO4－xe－===Li1－xFePO4＋xLi＋，D项正确。‎ 题组三　多池连接装置的分析 ‎7．已知H2O2是一种弱酸，在强碱溶液中主要以HO的形式存在。已知：Al—H2O2碱性燃料电池的总反应为2Al＋3NaHO2===2NaAlO2＋NaOH＋H2O。以Al—H2O2燃料电池电解尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液制备氢气(电解池中隔膜仅阻止气体通过，c、d均为惰性电极)。下列说法不正确的是(　　)‎ A．电极a发生的反应为Al＋4OH－－3e－===AlO＋2H2O B．电极b是正极，且反应后该电极区的pH增大 C．电解过程中，电子的流向为a→b→c→d D．电解时，消耗2.7 g Al，则产生标准状况下的氮气1.12 L 答案　C 解析　a为负极，电极反应为Al＋4OH－－3e－===AlO＋2H2O。b为正极，电极反应可由总反应－负极反应得到，所以b极反应为3HO＋6e－＋3H2O===9OH－，反应后溶液的pH增大，A、B两项正确；根据上述分析，a为负极，故电子流向为a→d，c→b，C项错误；由CO(NH2)2→N2，可知每生成1 mol N2，转移6 mol电子，需要消耗2 mol Al，故消耗2.7 g (0.1 mol)Al时，转移0.3 mol 电子，生成0.05 mol N2，换算成标准状况下的体积为1.12 L，D项正确。‎ ‎8．肼(分子式为N2H4，又称联氨)具有可燃性，在氧气中完全燃烧生成氮气，可用作燃料电池的燃料。‎ 由题图信息可知下列叙述不正确的是(　　)‎ A．甲为原电池，乙为电解池 B．b电极的电极反应式为O2＋4e－===2O2－‎ C．d电极的电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu D．c电极质量变化128 g时，理论消耗标准状况下的空气约为112 L 答案　B 解析　由题图信息可知，甲为乙中的电解提供能量，A项不符合题意；水溶液中不可能存在O2－，B项符合题意；d电极与负极相连，发生还原反应，生成Cu，C项不符合题意；铜质量减少128 g，减少的物质的量为2 mol，故转移 4 mol电子，由N2H4＋O2===N2＋2H2O可知，N元素的化合价由－2升高到0，故转移4 mol电子时，参与反应的O2的物质的量为1 mol，即消耗空气的物质的量约为＝5 mol，即标准状况下的体积为5 mol×22.4 L·mol－1＝112 L，D项不符合题意。‎ ‎9．由于存在同种电解质溶液的浓度差而产生电动势的电池称为浓差电池。利用浓差电池电解硫酸钠溶液可以制得氧气、氢气、硫酸和氢氧化钠，其装置如下图所示(左侧是浓差电池，右侧是电解池，a、b电极均为石墨电极)。‎ 下列说法正确的是(　　)‎ A．电池放电过程中，Cu(1)电极上的电极反应为Cu2＋－2e－===Cu B．a电极的电极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋‎ C．c、d离子交换膜依次为阴离子交换膜和阳离子交换膜 D．电池从开始工作到停止放电，电解池理论上可制得160 g氢氧化钠 答案　D 解析　浓差电池放电时，两个电极区的硫酸铜溶液的浓度差会逐渐减小，当两个电极区硫酸铜溶液的浓度完全相等时，放电停止。电池放电过程中，Cu(1)电极上发生使Cu2＋浓度降低的还原反应Cu2＋＋2e－===Cu，Cu(2)电极发生使Cu2＋浓度升高的氧化反应Cu－2e－===Cu2＋，Cu(1)电极为正极，Cu(2)电极为负极，A项错误；电解池中，a、b电极分别连接电池的负极和正极，因此a、b电极依次为电解池的阴极和阳极,阴极反应为4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－,阳极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，B项错误；电解过程中，两个离子交换膜之间的硫酸钠溶液中，Na＋通过阳离子交换膜c进入阴极(a极)区，SO通过阴离子交换膜d进入阳极 ‎(b极)区，C项错误；电池从开始工作到停止放电，正极区硫酸铜溶液的浓度将由2.5 mol·L－1降低到1.5 mol·L－1，负极区硫酸铜溶液的浓度同时由0.5 mol·L－1升高到1.5 mol·L－1，正极反应可还原Cu2＋的物质的量为2 L×(2.5－1.5) mol·L－1＝2 mol，电路中转移4 mol电子，电解池的阴极反应生成4 mol OH－，即阴极区可制得4 mol氢氧化钠，其质量为160 g，D项正确。‎ 命题区间特训 A组 ‎1．(2017·全国卷Ⅱ，11)用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解质溶液一般为H2SO4—H2C2O4混合溶液。下列叙述错误的是(　　)‎ A．待加工铝质工件为阳极 B．可选用不锈钢网作为阴极 C．阴极的电极反应式：Al3＋＋3e－===Al D．硫酸根离子在电解过程中向阳极移动 答案　C 解析　A项，根据电解原理可知，Al要形成氧化膜，化合价升高失电子，因此铝为阳极，正确；B项，阴极仅作导体，可选用不锈钢网，且不锈钢网接触面积大，能增加电解效率，正确；C项，阴极应为氢离子得电子生成氢气，错误；D项，电解时，阴离子移向阳极，正确。‎ ‎2．某同学设计如图所示装置，探究氯碱工业原理，下列说法正确的是(　　)‎ A．石墨电极与直流电源负极相连 B．用湿润的KI-淀粉试纸在铜电极附近检验气体，试纸变蓝色 C．氢氧化钠在石墨电极附近产生，Na＋向石墨电极迁移 D．铜电极的反应式为2H＋＋2e－===H2↑‎ 答案　D 解析　设计本装置的目的是探究氯碱工业原理，也就是电解氯化钠溶液，故铜电极只能作阴极，应连接电源的负极，A项错误；铜电极上得到的产物是氢气，没有生成Cl2，无法使湿润的KI-淀粉试纸变蓝色，B项错误；铜电极发生的电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，H＋放电过程中，大量OH－在铜电极附近产生，Na＋向铜电极迁移，C项错误，D项正确。‎ ‎3．(2016·全国卷Ⅲ，11)锌—空气燃料电池可用作电动车动力电源，电池的电解质溶液为KOH溶液，反应为2Zn＋O2＋4OH－＋2H2O===2Zn(OH)。下列说法正确的是(　　)‎ A．充电时，电解质溶液中K＋向阳极移动 B．充电时，电解质溶液中c(OH－)逐渐减小 C．放电时，负极反应为Zn＋4OH－－2e－===Zn(OH) D．放电时，电路中通过2 mol电子，消耗氧气22.4 L(标准状况)‎ 答案　C 解析　A项，充电时，电解质溶液中K＋向阴极移动，错误；B项，放电时总反应方程式为2Zn＋O2＋4OH－＋2H2O===2Zn(OH)，则充电时电解质溶液中c(OH－)逐渐增大，错误；C项，在碱性环境中负极Zn失电子生成的Zn2＋将与OH－结合生成Zn(OH)，正确；D项，O2～4e－，故电路中通过2 mol电子，消耗氧气0.5 mol，标准状况下体积为11.2 L，错误。‎ ‎4．对如图装置(铁的防护)的分析正确的是(　　)‎ A．甲装置是牺牲阳极的阴极保护法 B．乙装置是牺牲阳极的阴极保护法 C．一段时间后甲、乙装置中pH均增大 D．甲、乙装置中铁电极的电极反应式均为2H＋＋2e－===H2↑‎ 答案　B 解析　A项，甲装置中C为阳极，阳极上氯离子失电子，Fe为阴极，阴极上氢离子得电子，属于外加电流的阴极保护法，错误；B项，乙装置中Zn为负极，Fe为正极，正极上氧气得电子，Fe不参加反应，Fe被保护，所以是牺牲阳极的阴极保护法，正确；C项，甲装置中电解氯化钠生成氢氧化钠，溶液的pH增大，乙装置中负极Zn失电子，正极氧气得电子，最终生成氢氧化锌沉淀，溶液的pH几乎不变，错误；D 项，乙中正极上氧气得电子生成氢氧根离子，所以Fe电极上没有氢气生成，错误。‎ ‎‎ ‎5．科学家尝试用微生物电池除去废水中的有害有机物，其原理如图所示：‎ 下列有关说法错误的是(　　)‎ A．A极电极反应式为＋2e－＋H＋===＋Cl－‎ B．B极电极反应式为CH3COO－－8e－＋4H2O===2HCO＋9H＋‎ C．溶液中的阴离子由A极向B极移动 D．该微生物电池在高温条件下无法正常工作 答案　C 解析　根据微生物电池的原理，H＋通过质子交换膜由B极向A极移动，说明A极为电池正极，B极为电池负极，A、B选项中的电极反应都正确；由于电池中的质子交换膜只能让H＋通过，故溶液中的阴离子无法由A极向B极移动，C项错误；高温条件下，微生物无法生存，故微生物电池无法正常工作，D项正确。‎ ‎6．一种生物电化学方法脱除水体中NH的原理如图所示，下列说法正确的是(　　)‎ A．装置工作时，化学能转变为电能 B．装置工作时，a极周围溶液pH降低 C．装置内工作温度越高，NH脱除率一定越大 D．电极b上发生的反应之一是：2NO－2e－===N2↑＋3O2↑‎ 答案　B 解析　该装置是把电能转化为化学能，故A项错误；a极为阳极，电极反应为NH＋2H2O－6e－===NO＋8H＋，所以a极周围溶液的pH减小，故B项正确；该装置是在细菌生物作用下进行的，所以温度过高，导致细菌死亡，NH脱除率会减小，故C项错误；b极上反应式为2NO＋12H＋＋10e－===N2↑＋6H2O，故D项错误。‎ ‎7．如图a、b、d均为石墨电极，c为Mg电极，通电进行电解(电解液足量)。下列说法正确的是(　　)‎ A．向甲中加入适量Cu(OH)2，溶液组成可以恢复 B．电解一段时间，乙溶液中会产生白色沉淀 C．当b极增重3.2 g时，d极产生的气体体积为1.12 L D．甲中b极上的电极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O 答案　B 解析　甲中CuSO4足量，电解过程中溶液减少的是“O”和“Cu”，应补CuO，A错；B项，c电极Mg－2e－===Mg2＋，d电极水电离的H＋放电产生H2，剩余OH－，溶液显碱性，因而会产生Mg(OH)2白色沉淀；C项未指明标准状况，无法计算；D项，b极为阴极，电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu。‎ ‎8．用如图所示装置处理含NO的酸性工业废水，某电极反应式为2NO＋12H＋＋10e－===N2↑＋6H2O，则下列说法错误的是(　　)‎ A．电源正极为A，电解过程中有气体放出 B．电解时H＋从质子交换膜左侧向右侧移动 C．电解过程中，右侧电解液pH保持不变 D．电解池一侧生成5.6 g N2，另一侧溶液质量减少18 g 答案　C 解析　A项，根据题意，与B极相连的电极反应为2NO＋12H＋＋10e－===N2↑＋6H2O，作电解池的阴极，故B为负极，则A为正极，溶液中的OH－放电，生成O2，正确；B项，电解时，左侧阳极室OH－发生反应，剩余了H＋，故H＋从质子交换膜左侧向右侧移动，正确；C项，在电解过程中，H＋从质子交换膜左侧向右侧移动，故电解液的酸性增强，pH 减小，错误；D项，电解池一侧生成5.6 g N2，转移的电子的物质的量为2 mol，故另一侧发生反应的水的物质的量为1 mol，溶液质量减少18 g，正确。‎ ‎9．某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池，放电时电池总反应为Li1－xCoO2＋LixC6===LiCoO2＋C6(x＜1)。下列关于该电池的说法不正确的是(　　)‎ A．放电时，Li＋在电解质中由负极向正极迁移 B．放电时，负极的电极反应式为LixC6－xe－===xLi＋＋C6‎ C．充电时，若转移1 mol e－，石墨(C6)电极将增重7x g D．充电时，阳极的电极反应式为LiCoO2－xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋‎ 答案　C 解析　A项，原电池中阳离子由负极向正极迁移，正确；B项，放电时，负极发生氧化反应，电极反应式为LixC6－xe－===xLi＋＋C6，正确；C项，充电时，若转移1 mol电子，石墨电极质量将增重7 g，错误；D项，充电时阳极发生氧化反应，电极反应式为LiCoO2－xe－===‎ Li1－xCoO2＋xLi＋，正确。‎ B组 ‎1．下图是利用盐桥电池从某些含碘物质中提取碘的两个装置：‎ 下列说法中正确的是(　　)‎ A．两个装置中，石墨Ⅰ和石墨Ⅱ均作负极 B．碘元素在装置①中被还原，在装置②中被氧化 C．装置①中MnO2的电极反应式为MnO2＋2H2O＋2e－===Mn2＋＋4OH－‎ D．装置①、②中的反应生成等量的I2时，导线上通过的电子数之比为1∶5‎ 答案　D 解析　装置①中石墨Ⅰ区的NaI生成I2是失去电子的过程，故石墨Ⅰ作负极，装置②中石墨Ⅱ区的NaIO3生成I2是得到电子的过程，故石墨Ⅱ作正极，A项错误；装置①中碘元素的化合价升高，被氧化，装置②中碘元素的化合价降低，被还原，B项错误；在装置①中，电解质溶液为酸性溶液，不可能生成OH－，C项错误；2I－→I2，生成1 mol I2时转移2 mol e－，由装置②可知，2IO→I2，生成1 mol I2时转移10 mol e－，所以当生成等量的I2‎ 时，转移电子数之比为1∶5，D项正确。‎ ‎2．LiOH常用于制备锂离子电池正极材料。工业上常利用如图装置电解制备LiOH，两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。下列说法正确的是(　　)‎ A．a是电源的负极 B．B极区电解液为LiOH溶液 C．A电极的电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑‎ D．外电路中每通过0.1 mol电子，生成1.12 L氢气 答案　B 解析　B极产生H2，B极为电解池阴极，则b极为电源负极，A项错误；B极产生H2，同时生成OH－，A极Cl－放电，Li＋移向B极，产生LiOH，B极区电解液为LiOH溶液，B项正确；A电极的电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，C项错误；根据2H＋＋2e－===H2↑，外电路中每通过0.1 mol电子，生成0.05 mol氢气，但未指明状况，无法确定其体积，D项错误。‎ ‎3．用如图装置研究电化学原理，下列分析中错误的是(　　)‎ 选项 连接 电极材料 分析 a b A K1K2‎ 石墨 铁 模拟铁的吸氧腐蚀 B K1K2‎ 锌 铁 模拟钢铁防护中牺牲阳极的阴极保护法 C K1K3‎ 石墨 铁 模拟电解饱和食盐水 D K1K3‎ 铁 石墨 模拟钢铁防护中外加电流的阴极保护法 答案　D 解析　A项，在中性条件下，铁作负极失电子，石墨作正极，正极上氧气得电子生成氢氧根离子，则Fe发生吸氧腐蚀，正确；B项，Zn、Fe形成原电池，Zn作负极被腐蚀，Fe作正极被保护，属于牺牲阳极的阴极保护法，正确；C项，Fe作阴极，阴极上氢离子得电子，石墨作阳极，阳极上氯离子失电子，电解氯化钠溶液生成氢气、氯气和氢氧化钠，正确；D项，Fe与正极相连，Fe作阳极，Fe失电子，被腐蚀，Fe不能被保护，错误。‎ ‎4．(2015·浙江理综，11)在固态金属氧化物电解池中，高温共电解H2O—CO2混合气体制备H2和CO是一种新的能源利用方式，基本原理如下图所示。下列说法不正确的是(　　)‎ A．X是电源的负极 B．阴极的电极反应式是H2O＋2e－===H2＋O2－，CO2＋2e－===CO＋O2－‎ C．总反应可表示为H2O＋CO2H2＋CO＋O2‎ D．阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是1∶1‎ 答案　D 解析　根据图示可知，X极的产物为H2和CO，是H2O与CO2的还原产物，可判断在X极上发生还原反应，由此判断X极为电源的负极，A项正确；根据题意，电解质为固体金属氧化物时可以传导O2－，故在阴极上发生的反应为H2O＋2e－===H2＋O2－，CO2＋2e－===CO＋O2－，B项正确；根据电极产物及电极反应可知，该反应的总化学方程式为H2O＋CO2H2＋CO＋O2，C项正确；根据电解总反应的化学方程式可知，阴、阳两极生成的气体的物质的量之比为2∶1，D项错误。‎ ‎5．(2018·海南，8改编)一种镁氧电池如图所示，电极材料为金属镁和吸附氧气的活性炭，电解液为KOH浓溶液。下列说法错误的是(　　)‎ A．电池总反应式为：2Mg＋O2＋2H2O===2Mg(OH)2‎ B．负极反应式为：Mg－2e－===Mg2＋‎ C．活性炭可以加快O2在负极上的反应速率 D．电子的移动方向由a经外电路到b 答案　C 解析　氧气在活性炭表面得电子为正极，C项错误。‎ ‎6．图甲是CO2电催化还原为碳氢化合物(CxHy)的工作原理示意图，用某钾盐水溶液作电解液；图乙是用H2还原CO2制备甲醇的工作原理示意图，用硫酸作电解质溶液。下列说法中不正确的是(　　)‎ A．图甲中铜片作阴极，K＋向铜片电极移动 B．若图甲中CxHy为C2H4，则生成1 mol C2H4的同时生成3 mol O2‎ C．图乙中H2SO4的作用是增强溶液的导电性 D．图乙中正极发生的电极反应为CO2＋5e－＋6H＋===CH3OH＋H2O 答案　D 解析　由图甲中电子移动的方向可知，铜片作阴极，电解池中阳离子向阴极移动，A项说法正确；若图甲中CxHy为C2H4，则电解的总反应为2CO2＋2H2O===3O2＋C2H4，生成1 mol C2H4的同时生成3 mol O2，B项说法正确；图乙中H2SO4的作用是增强溶液的导电性，C项说法正确；由图乙可知，正极上二氧化碳得电子，发生还原反应，电极反应为CO2＋6e－＋6H＋===CH3OH＋H2O，D项说法错误。‎ ‎‎ ‎7．电浮选凝聚法处理酸性污水的工作原理如图所示。下列说法不正确的是(　　)‎ A．铁电极的电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋‎ B．通入甲烷的石墨电极的电极反应式为 CH4＋4CO－8e－===5CO2＋2H2O C．为了增强污水的导电能力，可向污水中加入适量工业用食盐 D．若左池石墨电极产生44.8 L(标准状况)气体，则消耗1.0 mol甲烷 答案　D 解析　右池中充入甲烷的一极为原电池的负极，充入空气的一极为原电池的正极，故左池中Fe电极为阳极，石墨电极为阴极，Fe电极发生失电子的氧化反应：Fe－2e－===Fe2＋，A项正确；原电池的负极发生氧化反应，B项正确；食盐(NaCl)是易溶的离子化合物，加入食盐可使溶液的导电能力增强，C项正确；电解池中石墨电极(阴极)上阳离子(即酸性污水中的H＋)发生还原反应，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，n(e－)＝2n(H2)＝2×＝4 mol，而每消耗1 mol CH4，转移8 mol e－，D项错误。‎ ‎8．H3BO3可以通过电解NaB(OH)4溶液的方法制备，其工作原理如图，下列叙述错误的是(　　)‎ A．M室发生的电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋‎ B．N室中：a%＜b%‎ C．b膜为阴膜，产品室发生反应的化学原理为强酸制弱酸 D．理论上每生成1 mol产品，阴极室可生成标准状况下5.6 L气体 答案　D 解析　制备原理是原料室中[B(OH)4]－通过阴膜(b膜)进入产品室，M室中石墨电极上H2O 放电产生O2和H＋，H＋通过阳膜(a膜)进入产品室，H＋＋[B(OH)4]－===H3BO3＋H2O；原料室中的Na＋通过阳膜(c膜)进入N室，N室中石墨电极H2O放电产生H2和OH－，因而N室中NaOH溶液浓度会增大。‎ ‎9．工业上氟气可作为火箭燃料中的氧化剂，氟单质的制备通常采用电解氧化法，已知：KF＋HF===KHF2，电解熔融的氟氢化钾(KHF2)和无水氟化氢的混合物制备F2的装置如图所示，下列说法错误的是(　　)‎ A．钢电极与电源的负极相连 B．电解过程中需不断补充的X是KF C．阴极室与阳极室必须隔开 D．氟氢化钾在氟化氢中可以电离 答案　B 解析　KHF2中的H元素显＋1价，钢电极上析出氢气，表明钢电极上发生了＋1价氢得电子的还原反应，故钢电极是电解池的阴极，即钢电极与电源负极相连，A项正确；从物料守恒的角度看，逸出氢气和氟气，说明电解过程中减少的是氢和氟两种元素，因此电解过程中需要不断补充的X是HF，B项错误；阳极室生成氟气，阴极室生成氢气，氢气与氟气混合会发生剧烈反应甚至爆炸，故必须隔开阴极室和阳极室以防止氟气与氢气的直接接触，C项正确；熔融的氟氢化钾和无水氟化氢的混合物可以导电，可推知氟氢化钾在氟化氢中发生了电离，D项正确。‎