1、北京曲一线图书策划有限公司 2024版5年高考3年模拟A版专题十化学反应与电能考点一原电池原理及其应用1.(2022广东,16,4分)科学家基于Cl2易溶于CCl4的性质,发展了一种无需离子交换膜的新型氯流电池,可作储能设备(如图)。充电时电极a的反应为:NaTi2(PO4)3+2Na+2e- Na3Ti2(PO4)3下列说法正确的是()A.充电时电极b是阴极B.放电时NaCl溶液的pH减小C.放电时NaCl溶液的浓度增大D.每生成1 mol Cl2,电极a质量理论上增加23 g答案C由充电时电极a的反应可知,电极a发生还原反应,为阴极,电极b为阳极,A项错误;充电时电极b的反应为2Cl-2e
2、- Cl2,放电时的总反应为Cl2+Na3Ti2(PO4)3 NaTi2(PO4)3+2NaCl,NaCl溶液的浓度增大,NaCl溶液呈中性,故放电时NaCl溶液的pH不变,B项错误、C项正确;每生成1 mol Cl2,转移2 mol e-,结合充电时电极a的反应,可知会有2 mol Na+结合到电极a上,使电极a质量理论上增加46 g,D项错误。疑点突破在做电化学试题时,首先从题中信息确定放电时的正、负极和充电时的阴、阳极,结合电极反应式确定反应前后电解质溶液浓度的变化情况。理论上,电极反应转移电子的物质的量与溶液中某种特定离子定向移动转移的电荷的物质的量是相同的。2.(2022湖南,8,3
3、分)海水电池在海洋能源领域备受关注,一种锂海水电池构造示意图如下。下列说法错误的是()A.海水起电解质溶液作用B.N极仅发生的电极反应:2H2O+2e- 2OH-+H2C.玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能D.该锂海水电池属于一次电池答案B锂为活泼金属,作负极;N极为正极,可能发生电极反应O2+2H2O+4e- 4OH-,故B错误。3.(2022全国甲,10,6分)一种水性电解液Zn-MnO2离子选择双隔膜电池如图所示KOH溶液中,Zn2+以Zn(OH)42存在。电池放电时,下列叙述错误的是()A.区的K+通过隔膜向区迁移B.区的SO42通过隔膜向区迁移C.MnO2电极反应:MnO2+4H+2e
4、- Mn2+2H2OD.电池总反应:Zn+4OH-+MnO2+4H+ Zn(OH)42+Mn2+2H2O答案A根据题图可知Zn为负极,电极反应为Zn-2e-+4OH- Zn(OH)42,MnO2为正极,电极反应为MnO2+2e-+4H+ Mn2+2H2O。A项,根据负极反应可知,区中负电荷减少,为了平衡溶液中电荷,放电时区的钾离子向区迁移,错误;B项,根据正极反应可知,区中正电荷减少,为了平衡溶液中电荷,硫酸根离子从区迁移至区,正确;D项,将正、负极电极反应相加即可得到电池总反应,正确。知识归纳离子交换膜的作用分析(1)平衡左右两侧电荷,得到稳定电流。离子交换膜能选择性地通过离子,起到平衡电荷
5、、形成闭合回路的作用。区中正电荷减少,需要增加正电荷或减少负电荷以平衡电荷;同理区中负电荷减少,只能移出钾离子至区或移入硫酸根离子至区,保持溶液中的电荷平衡,使原电池得到稳定电流。(2)阻隔某些离子或分子,防止某些副反应的发生。如区与区之间只能使用阴离子交换膜,使硫酸根离子移至区,同时区与区只能使用阳离子交换膜,使钾离子进入区;否则氢离子和氢氧根离子在区相遇,发生反应。(3)制备某些特定产品。本题主要通过废硫酸和废碱液发电并制取产品硫酸钾。4.(2022全国乙,12,6分)Li-O2电池比能量高,在汽车、航天等领域具有良好应用前景。近年来,科学家研究了一种光照充电Li-O2电池(如图所示)。光
6、照时,光催化电极产生电子(e-)和空穴(h+),驱动阴极反应(Li+e- Li)和阳极反应(Li2O2+2h+ 2Li+O2)对电池进行充电。下列叙述错误的是()A.充电时,电池的总反应Li2O2 2Li+O2B.充电效率与光照产生的电子和空穴量有关C.放电时,Li+从正极穿过离子交换膜向负极迁移D.放电时,正极发生反应O2+2Li+2e- Li2O2答案C根据题给电池装置图并结合阴、阳极电极反应可知,充电时,电池的总反应为Li2O2 2Li+O2,A项正确;由题干中光照时阴、阳极反应可知,充电效率与光照产生的电子和空穴量有关,B项正确;放电时题给装置为原电池,阳离子(Li+)向正极迁移,C项
7、错误;根据题给装置图可知,放电时正极上O2得电子并与Li+结合生成Li2O2,即O2+2Li+2e- Li2O2,D项正确。方法归纳电极反应式的书写步骤:第1步,判断电极(正、负极或者阴、阳极)上参与反应的反应物和生成物,根据元素化合价变化标出转移电子的数目;第2步,根据溶液的酸碱性,通过在电极反应式的两端添加H+或OH-,使电极反应式两端的电荷守恒;第3步,根据原子守恒,在电极反应式的两端添加H2O(或其他小分子物质),使电极反应式两端的原子守恒。5.(2022浙江1月选考,21,2分)pH计是一种采用原电池原理测量溶液pH的仪器。如图所示,以玻璃电极(在特制玻璃薄膜球内放置已知浓度的HCl
8、溶液,并插入Ag-AgCl电极)和另一Ag-AgCl电极插入待测溶液中组成电池,pH与电池的电动势E存在关系:pH=(E-常数)/0.059。下列说法正确的是()A.如果玻璃薄膜球内电极的电势低,则该电极反应式为AgCl(s)+e- Ag(s)+Cl-(0.1 molL-1)B.玻璃膜内外氢离子浓度的差异不会引起电动势的变化C.分别测定含已知pH的标准溶液和未知溶液的电池的电动势,可得出未知溶液的pHD.pH计工作时,电能转化为化学能答案CA项,原电池中,电势低的一极为负极,失电子,发生氧化反应,错误;B项,玻璃膜内外氢离子浓度差异会使pH不同,则电动势会发生改变,错误;C项,通过测定已知pH
9、的标准溶液的电动势,可求出公式pH=(E-常数)/0.059中常数的值,再将所测未知溶液的电动势代入关系式,即可求出未知溶液的pH,正确;D项,原电池是将化学能转化为电能的装置,错误。6.(2019海南单科,8,4分)(双选)微型银锌电池可用作电子仪器的电源,其电极分别是Ag/Ag2O和Zn,电解质为KOH溶液,电池总反应为Ag2O+Zn+H2O 2Ag+Zn(OH)2,下列说法正确的是()A.电池工作过程中,KOH溶液浓度降低B.电池工作过程中,电解液中OH-向负极迁移C.负极发生反应Zn+2OH-2e- Zn(OH)2D.正极发生反应Ag2O+2H+2e- Ag+H2O答案BCA项,依据电
10、池总反应知,电池工作过程中消耗水,故KOH溶液浓度增大,错误;B项,原电池工作过程中,电解液中阴离子移向负极,即OH-向负极迁移,正确;C项,锌在负极失去电子被氧化,生成氢氧化锌,电极反应式为Zn+2OH-2e- Zn(OH)2,正确;D项,氧化银在正极得到电子生成银单质,但电解质溶液显碱性,故正极的电极反应式为Ag2O+2e-+H2O 2Ag+2OH-,错误。7.(2018课标,7,6分)化学与生活密切相关。下列说法错误的是() A.泡沫灭火器可用于一般的起火,也适用于电器起火B.疫苗一般应冷藏存放,以避免蛋白质变性C.家庭装修时用水性漆替代传统的油性漆,有利于健康及环境D.电热水器用镁棒防
11、止内胆腐蚀,原理是牺牲阳极的阴极保护法答案A本题考查化学与生活的联系。A项,泡沫灭火器利用了盐类相互促进的水解反应,可用于一般的起火,但不适用于电器起火,电器起火常用干粉灭火器灭火。知识拓展牺牲阳极的阴极保护法是利用原电池原理,使被保护的物质作正极而被保护起来。8.(2017浙江11月选考,17,2分)金属(M)-空气电池的工作原理如图所示。下列说法不正确的是()A.金属M作电池负极B.电解质是熔融的MOC.正极的电极反应O2+4e-+2H2O 4OH-D.电池反应2M+O2+2H2O 2M(OH)2答案B由题给金属(M)-空气电池的工作原理示意图可知,金属M作电池负极,负极反应为2M-4e-
12、 2M2+,正极反应为O2+2H2O+4e- 4OH-,两电极反应相加可得电池反应:2M+O2+2H2O 2M(OH)2,电解质显然不是熔融的MO(因体系中有H2O和OH-),故A、C、D正确,B错误。9.(2016课标,11,6分)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- AgC.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答案BMg-AgCl电池中,Mg为负极,AgCl为正极,故正极反应式应为AgCl+e- Ag+Cl-,B项错误。10.(2016
13、浙江理综,11,6分)金属(M)-空气电池(如图)具有原料易得、能量密度高等优点,有望成为新能源汽车和移动设备的电源。该类电池放电的总反应方程式为:4M+nO2+2nH2O 4M(OH)n已知:电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。下列说法不正确的是()A.采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积,并有利于氧气扩散至电极表面B.比较Mg、Al、Zn三种金属-空气电池,Al-空气电池的理论比能量最高C.M-空气电池放电过程的正极反应式:4Mn+nO2+2nH2O+4ne- 4M(OH)nD.在Mg-空气电池中,为防止负极区沉积Mg(OH)2,宜采用中性电解质
14、及阳离子交换膜答案CA项,采用多孔电极可以提高电极与电解质溶液的接触面积,并有利于O2扩散至电极表面;B项,单位质量的Mg、Al、Zn反应,Al转移的电子数最多,故Al-空气电池的理论比能量最高;C项,由于电池中间为阴离子交换膜,故Mn+不能通过,则正极的电极反应式为O2+4e-+2H2O 4OH-;D项,在Mg-空气电池中,负极的电极反应式为Mg-2e- Mg2+,为防止负极区沉积Mg(OH)2,可采用阳离子交换膜阻止OH-进入负极区。评析本题设计新颖,以新型电池为背景,考查原电池的工作原理。11.(2015课标,11,6分)微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置,其工作原理
15、如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是()A.正极反应中有CO2生成B.微生物促进了反应中电子的转移C.质子通过交换膜从负极区移向正极区D.电池总反应为C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O答案A根据微生物电池工作原理示意图可知:C6H12O6在负极上发生氧化反应,电极反应式为C6H12O6-24e-+6H2O 6CO2+24H+;O2在正极上发生还原反应,电极反应式为6O2+24e-+24H+ 12H2O。负极有CO2生成,A项错误;B项,微生物促进了反应中电子的转移,正确;C项,质子通过交换膜从负极区移向正极区,正确;D项,电池总反应为C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O,正
16、确。12.(2015江苏单科,10,2分)一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是()A.反应 CH4+H2O 3H2+CO,每消耗1 mol CH4转移12 mol 电子B.电极A上H2参与的电极反应为:H2+2OH-2e- 2H2OC.电池工作时,CO32向电极B移动D.电极B上发生的电极反应为:O2+2CO2+4e- 2CO32答案DA项,由元素化合价变化知,每消耗1 mol CH4转移6 mol电子;B项,电极A为负极,H2参与的电极反应为H2-2e-+CO32 H2O+CO2;C项,电池工作时,CO32向电极A移动;D项,电极B是正极,电极反应为O2+4e-+
17、2CO2 2CO32。13.(2015天津理综,4,6分)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(SO42)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题中所述锌铜原电池中,Zn为负极,电极反应式为Zn-2e- Zn2+;Cu为正极,电极反应式为Cu2+2e- Cu,发生还原反应。Zn2+通过阳离子交换膜向正极移动;乙池溶液中消耗的Cu2+与由甲池迁移过来的Zn2+的物质的量相同,则乙池溶液质量增加。溶液中的阴离子无
18、法通过阳离子交换膜。故选C。14.(2014福建理综,11,6分)某原电池装置如图所示,电池总反应为2Ag+Cl2 2AgCl。下列说法正确的是()A.正极反应为AgCl+e- Ag+Cl-B.放电时,交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成C.若用NaCl溶液代替盐酸,则电池总反应随之改变D.当电路中转移0.01 mol e-时,交换膜左侧溶液中约减少0.02 mol离子答案D原电池的正极反应为Cl2+2e- 2Cl-,故A项错误;放电时,白色沉淀AgCl在左侧电极处产生,故B项错误;当电路中转移0.01 mol e-时,原电池左侧发生的反应为Ag-e-+Cl- AgCl,减少了0.01 mol的
19、Cl-,根据溶液呈电中性可知,左侧溶液中的H+通过阳离子交换膜向右侧转移0.01 mol,故D项正确。15.(2014北京理综,8,6分)下列电池工作时,O2在正极放电的是()A.锌锰电池B.氢燃料电池C.铅蓄电池D.镍镉电池答案B氢燃料电池中,负极上H2放电,正极上O2放电,A、C、D中均不存在O2放电,故选B。16.(2013课标,10,6分)银质器皿日久表面会逐渐变黑,这是生成了Ag2S的缘故。根据电化学原理可进行如下处理:在铝质容器中加入食盐溶液,再将变黑的银器浸入该溶液中,一段时间后发现黑色会褪去。下列说法正确的是()A.处理过程中银器一直保持恒重B.银器为正极,Ag2S被还原生成单
20、质银C.该过程中总反应为2Al+3Ag2S 6Ag+Al2S3D.黑色褪去的原因是黑色Ag2S转化为白色AgCl答案B根据电化学原理可知,Al为负极,电极反应为2Al-6e- 2Al3+,银器为正极,电极反应为3Ag2S+6e- 6Ag+3S2-,溶液中反应为2Al3+3S2-+6H2O 2Al(OH)3+3H2S,三反应相加可知该过程的总反应为2Al+3Ag2S+6H2O 2Al(OH)3+6Ag+3H2S,故B正确,C、D错误;银器表面黑色的Ag2S变成了Ag,质量必然减小,A错误。评析本题以表面变黑的银质器皿的处理为素材,考查原电池的工作原理、氧化还原反应及盐类水解等知识,能力考查层级为
21、综合应用,试题有一定难度。17.(2013课标,11,6分)“ZEBRA”蓄电池的结构如图所示,电极材料多孔Ni/NiCl2和金属钠之间由钠离子导体制作的陶瓷管相隔。下列关于该电池的叙述错误的是()A.电池反应中有NaCl生成B.电池的总反应是金属钠还原三价铝离子C.正极反应为:NiCl2+2e- Ni+2Cl-D.钠离子通过钠离子导体在两电极间移动答案B该原电池的负极反应为Na-e- Na+,正极反应为NiCl2+2e- Ni+2Cl-,电池总反应为2Na+NiCl2 2NaCl+Ni。B项错误。18.(2013江苏单科,9,2分,)Mg-H2O2电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。该电池以海水
22、为电解质溶液,示意图如下。该电池工作时,下列说法正确的是()A.Mg电极是该电池的正极B.H2O2在石墨电极上发生氧化反应C.石墨电极附近溶液的pH增大D.溶液中Cl-向正极移动 答案C该电池中Mg电极为负极,A项错误;石墨电极为正极,H2O2得电子发生还原反应,电极反应式为H2O2+2e-2OH-,电极附近溶液pH增大,B项错误,C项正确;溶液中Cl-移向Mg电极,即Cl-向负极移动,D项错误。方法归纳原电池正、负极判断的常用方法:若两电极均为金属材料,则较活泼金属一般作负极;若两电极分别为金属和非金属材料,则金属材料作负极。在原电池工作时,被不断消耗的电极一般为负极。电子流出的电极为负极,
23、阴离子移向的电极为负极,发生氧化反应的电极为负极。对于燃料电池,非O2通入的电极一般为负极。考点分析江苏高考以“电化学”为依托考查氧化还原反应原理的运用,主要内容有电极反应式的书写,判断电解质溶液浓度、pH的变化,以及能源、环保等热点问题。19.(2013安徽理综,10,6分)热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。一种热激活电池的基本结构如图所示,其中作为电解质的无水LiCl-KCl混合物受热熔融后,电池即可瞬间输出电能。该电池总反应为:PbSO4+2LiCl+Ca CaCl2+Li2SO4+Pb。下列有关说法正确的是()A.正极反应式:Ca+2Cl-2e- CaCl2B.放电过程中,Li+向
24、负极移动C.每转移0.1 mol电子,理论上生成20.7 g PbD.常温时,在正负极间接上电流表或检流计,指针不偏转答案D本题以热激活电池为载体考查电化学知识。A项,根据电池总反应可知该反应为负极反应,正极反应式为PbSO4+2e- Pb+SO42;B项,放电过程中,Li+向正极移动;C项,因为每转移0.1 mol电子,理论上生成0.05 mol Pb,故质量为0.05 mol207 gmol-1=10.35 g;D项,常温时,由于电解质LiCl-KCl无法电离,电解质中无自由移动的离子,不能形成闭合回路,所以不导电,无电流。评析本题不仅考查原电池原理的基础知识,同时也考查学生对题给信息的运
25、用能力,难度中等。20.(2013北京理综,7,6分)下列金属防腐的措施中,使用外加电流的阴极保护法的是()A.水中的钢闸门连接电源的负极B.金属护栏表面涂漆C.汽车底盘喷涂高分子膜D.地下钢管连接镁块答案A外加电流的阴极保护法是指把要保护的金属连接在直流电源的负极上,使其作为电解池的阴极被保护,A项符合题意;金属表面涂漆或喷涂高分子膜可防止金属与其他物质接触发生反应,B、C选项不符合题意;钢管连接镁块利用的是原电池原理,镁为负极被氧化,钢管为正极被保护,D项不符合题意。21.(2012北京理综,12,6分)人工光合作用能够借助太阳能,用CO2和H2O制备化学原料。右图是通过人工光合作用制备H
26、COOH的原理示意图,下列说法不正确的是()A.该过程是将太阳能转化为化学能的过程B.催化剂a表面发生氧化反应,有O2产生C.催化剂a附近酸性减弱,催化剂b附近酸性增强D.催化剂b表面的反应是CO2+2H+2e- HCOOH答案C电池总反应式为2CO2+2H2O 2HCOOH+O2。负极:2H2O-4e- O2+4H+,正极:2CO2+4H+4e-2HCOOH。A项,该过程中太阳能先转化为电能,再转化为化学能;C项,催化剂a附近生成H+,酸性增强,催化剂b附近消耗H+,酸性减弱,故C项错误。22.(2011福建,11,6分)研究人员研制出一种锂水电池,可作为鱼雷和潜艇的储备电源。该电池以金属锂
27、和钢板为电极材料,以LiOH为电解质,使用时加入水即可放电。关于该电池的下列说法不正确的是()A.水既是氧化剂又是溶剂B.放电时正极上有氢气生成C.放电时OH-向正极移动D.总反应为:2Li+2H2O2LiOH+H2答案C在原电池中电解质溶液中的阳离子移向正极,阴离子移向负极。23.(2018天津理综,10,14分)CO2是一种廉价的碳资源,其综合利用具有重要意义。回答下列问题:(1)CO2可以被NaOH溶液捕获。若所得溶液pH=13,CO2主要转化为(写离子符号);若所得溶液c(HCO3-)c(CO32)=21,溶液pH=。(室温下,H2CO3的K1=410-7;K2=510-11)(2)C
28、O2与CH4经催化重整,制得合成气:CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)已知上述反应中相关的化学键键能数据如下:化学键CHCOHHCO(CO)键能/kJmol-14137454361 075则该反应的H=。分别在V L恒温密闭容器A(恒容)、B(恒压,容积可变)中,加入CH4和CO2各1 mol的混合气体。两容器中反应达平衡后放出或吸收的热量较多的是(填“A”或“B”)。按一定体积比加入CH4和CO2,在恒压下发生反应,温度对CO和H2产率的影响如图1所示。此反应优选温度为900 的原因是 。图1(3)O2辅助的Al-CO2电池工作原理如图2所示。该电池电容量大,能有效利用C
29、O2,电池反应产物Al2(C2O4)3是重要的化工原料。图2电池的负极反应式:。电池的正极反应式:6O2+6e- 6O2-6CO2+6O2- 3C2O42+6O2反应过程中O2的作用是。该电池的总反应式:。答案(14分)(1)CO3210(2)+120 kJmol-1B900 时,合成气产率已经较高,再升高温度产率增幅不大,但能耗升高,经济效益降低(3)Al-3e-Al3+(或2Al-6e-2Al3+)催化剂2Al+6CO2Al2(C2O4)3解析本题考查电离平衡常数的应用、反应热的计算、化学平衡的移动、电极反应式的书写。(1)NaOH溶液吸收CO2后所得溶液pH=13,CO2主要转化为CO3
30、2;由H2CO3的二级电离平衡常数知,当溶液中c(HCO3-)c(CO32)=21时,K2=c(H+)c(CO32)c(HCO3-)=c(H+)2=510-11,故c(H+)=110-10molL-1,则溶液pH=10。(2)由已知键能数据知,反应的H=4413 kJmol-1+2745 kJmol-1-(21 075 kJmol-1+2436 kJmol-1)=+120 kJmol-1;已知正反应是气体分子数增大的吸热反应,A(恒容)与B(恒压,容积可变)相比,B中压强小于A,减压平衡正向移动,则B容器中反应达到平衡后吸收的热量较多。观察图像知,900 时,合成气产率已经较高,再升高温度产率
31、增幅不大,但能耗升高,经济效益降低,故此反应优选温度为900 。(3)观察原电池工作原理图知,铝电极作负极,多孔碳电极作正极,故负极反应式为Al-3e- Al3+;正极反应式为6O2+6e-6O2-、6CO2+6O2-3C2O42+6O2,由此可知反应过程中O2的作用是催化剂;电池总反应式为2Al+6CO2Al2(C2O4)3。易混易错恒容容器是指容积不变的容器,气体的量发生变化时压强发生改变;恒压容器是指压强不变的容器,气体的量发生变化时容器容积发生改变。考点二电解原理及其应用1. (2022北京,13,3分)利用下图装置进行铁上电镀铜的实验探究。装置序号电解质溶液实验现象0.1 molL-
32、1 CuSO4+少量H2SO4溶液阴极表面产生无色气体,一段时间后阴极表面有红色固体,气体减少。经检验,电解液中有Fe2+0.1 molL-1 CuSO4+过量氨水阴极表面未观察到气体,一段时间后阴极表面有致密红色固体。经检验,电解液中无Fe元素下列分析不正确的是()A.中气体减少,推测是由于溶液中c(H+)减小,且Cu覆盖铁电极,阻碍H+与铁接触B.中检测到Fe2+,推测可能发生反应: Fe+2H+ Fe2+H2、Fe+Cu2+ Fe2+CuC.随阴极析出铜,推测中溶液c(Cu2+)减小,Cu2+4NH3 Cu(NH3)42+平衡逆向移动D.中Cu2+生成Cu(NH3)42+,使得c(Cu2
33、+)比中溶液的小,Cu缓慢析出,镀层更致密答案C随着反应的进行,一段时间后溶液中的c(H+)减小,同时阴极发生电极反应Cu2+2e- Cu,生成的Cu覆盖在阴极铁制镀件表面,阻碍了H+与铁的接触,故气体减少,A正确;因为溶液中有H+和Cu2+,铁制镀件与其接触,铁可能与H+、Cu2+发生氧化还原反应生成Fe2+,B正确;当阴极有Cu析出时,阴极电极反应为Cu2+2e- Cu,阳极电极反应为Cu-2e- Cu2+,又因为中电解液中无Fe元素,根据得失电子守恒,中溶液c(Cu2+)保持不变,C错误;中的Cu2+与NH3H2O反应生成Cu(NH3)42+,使得c(Cu2+)比中溶液的小,Cu缓慢析出
34、,镀层更致密,D正确。疑难突破本题为探究型的对比实验题,以学生熟悉的实验为载体,但是实验现象与平时老师所教的有所不同,学生在做这种类型的试题时,一定要弄清哪些实验条件和现象是相同的,哪些是不同的。2.(2022广东,10,2分)以熔融盐为电解液,以含Cu、Mg和Si等的铝合金废料为阳极进行电解,实现Al的再生。该过程中()A.阴极发生的反应为Mg-2e- Mg2+B.阴极上Al被氧化C.在电解槽底部产生含Cu的阳极泥D.阳极和阴极的质量变化相等答案C电解精炼Al,阴极发生的反应为Al3+3e- Al,A项错误;在阴极Al被还原,B项错误;Cu活泼性比Al弱,在电解过程中沉积在电解槽的底部,C项
35、正确;在阳极Al、Mg放电,在阴极Al3+得电子生成Al,质量变化不相等,D项错误。知识归纳电解精炼:利用电解原理,由粗金属作阳极,纯金属作阴极,含有该金属离子的溶液(或熔融盐)作电解液,阳极溶解金属,阴极析出金属;粗金属中不活泼的杂质不溶解,成为阳极泥沉积于电解槽底部,活泼的杂质虽然在阳极溶解,但不能在阴极析出,从而达到精炼的目的。3.(2022海南,9,4分)一种采用H2O(g)和N2(g)为原料制备NH3(g)的装置示意图如下。下列有关说法正确的是()A.在b电极上,N2被还原B.金属Ag可作为a电极的材料C.改变工作电源电压,反应速率不变D.电解过程中,固体氧化物电解质中O2-不断减少
36、答案Ab电极上N2转化为NH3,氮元素得到电子,化合价降低,N2被还原,A正确;a电极上O2-失去电子生成O2,若a电极材料为金属Ag,Ag为活性电极材料,则Ag失去电子,被腐蚀,B不正确;改变工作电源电压,反应速率改变,C不正确;b电极电极反应式为2N2+6H2O+12e- 4NH3+6O2-,a电极电极反应式为6O2-12e- 3O2,总反应为2N2+6H2O 4NH3+3O2,则电解过程中固体氧化物电解质中O2-保持不变,D不正确。4.(2022河北,12,4分)(双选)科学家研制了一种能在较低电压下获得氧气和氢气的电化学装置,工作原理示意图如下。下列说法正确的是()A.电极b为阳极B.
37、隔膜为阴离子交换膜C.生成气体M与N的物质的量之比为21D.反应器中反应的离子方程式为4Fe(CN)63-+4OH- 4Fe(CN)64-+O2+2H2O答案BD电极a上Fe+2(CN)64-转化为Fe+3(CN)63-发生氧化反应,则a为阳极,b为阴极,A错误;反应器中Fe+3(CN)63-转化为Fe+2(CN)64-,铁元素的化合价降低,应有另一种元素的化合价升高,则只能是氧元素,故反应器中反应的离子方程式为4Fe(CN)63-+4OH- 4Fe(CN)64-+O2+2H2O,D正确;生成的气体M是O2,生成1 mol O2转移4 mol电子,电极b上的电极反应式为DHPS+2H2O+2e
38、- DHPS-2H+2OH-,反应器中DHPS-2H DHPS+H2,故生成的气体N为H2,则生成气体M与N的物质的量之比为12,C错误;左侧反应器中消耗OH-,右侧反应器中生成OH-,故隔膜为阴离子交换膜,B正确。5.(2022湖北,14,3分)含磷有机物应用广泛。电解法可实现由白磷直接制备LiP(CN)2,过程如图所示(Me为甲基)。下列说法正确的是()A.生成1 mol LiP(CN)2,理论上外电路需要转移2 mol电子B.阴极上的电极反应为P4+8CN-4e- 4P(CN)2-C.在电解过程中CN-向铂电极移动D.电解产生的H2中的氢元素来自LiOH答案D石墨电极发生反应P4LiP(
39、CN)2,P元素化合价升高,发生氧化反应,故石墨电极为阳极,对应的电极反应式为P4+8CN-4e- 4P(CN)2-,则生成1 mol LiP(CN)2,理论上外电路需要转移1 mol电子,A、B错误;CN-应该向阳极移动,即移向石墨电极,C错误;由题图知,HCN在阴极放电产生CN-和H2,而HCN中的氢元素来自LiOH,则电解产生的H2中的氢元素来自LiOH,D正确。6.(2022山东,13,4分)(双选)设计如图装置回收金属钴。保持细菌所在环境pH稳定,借助其降解乙酸盐生成CO2,将废旧锂离子电池的正极材料LiCoO2(s)转化为Co2+,工作时保持厌氧环境,并定时将乙室溶液转移至甲室。已
40、知电极材料均为石墨材质,右侧装置为原电池。下列说法正确的是()A.装置工作时,甲室溶液pH逐渐增大B.装置工作一段时间后,乙室应补充盐酸C.乙室电极反应式为LiCoO2+2H2O+e- Li+Co2+4OH-D.若甲室Co2+减少200 mg,乙室Co2+增加300 mg,则此时已进行过溶液转移答案BD甲池为电解池,工作时阳极发生反应:CH3COO-+2H2O-8e- 2CO2+7H+,阴极发生反应:Co2+2e- Co,甲室中c(H+)增大,溶液pH减小,A项错误;乙室正极发生反应:LiCoO2+4H+e- Li+Co2+2H2O,负极发生反应:CH3COO-+2H2O-8e- 2CO2+7
41、H+,总反应为8LiCoO2+25H+CH3COO- 8Li+8Co2+2CO2+14H2O,故电池工作一段时间后应补充盐酸,B项正确、C项错误;甲室Co2+2e-,乙室Co2+e-,根据得失电子守恒,若没有进行溶液转移,甲、乙两室Co2+的改变量应为12,而实际上为23,说明此时已进行过溶液转移,D项正确。方法技巧解答电池串联问题的关键是分清电池类型(电解池和原电池),明确电极反应,根据得失电子守恒进行计算。7.(2022浙江1月选考,9,2分)下列说法正确的是()A.铁与碘反应易生成碘化铁B.电解ZnSO4溶液可以得到ZnC.用石灰沉淀富镁海水中的Mg2+,生成碳酸镁D.SO2通入BaCl
42、2溶液中生成BaSO3沉淀18.B铁与碘反应生成FeI2,Fe3+可氧化I-,A错误;电解ZnSO4溶液时,Zn2+可以在阴极得到电子生成Zn,B正确;石灰沉淀海水中的Mg2+,生成Mg(OH)2,C错误;SO2不与BaCl2溶液反应,D错误。8.(2022浙江6月选考,21,2分)通过电解废旧锂电池中的LiMn2O4可获得难溶性的Li2CO3和MnO2,电解示意图如下(其中滤布的作用是阻挡固体颗粒,但离子可自由通过。电解过程中溶液的体积变化忽略不计)。下列说法不正确的是()A.电极A为阴极,发生还原反应B.电极B的电极反应:2H2O+Mn2+-2e- MnO2+4H+C.电解一段时间后溶液中
43、Mn2+浓度保持不变D.电解结束,可通过调节pH除去Mn2+,再加入Na2CO3溶液以获得Li2CO3答案C电极B上Mn2+MnO2,为阳极,电极反应为Mn2+2H2O-2e- MnO2+4H+;电极A为阴极,电极反应为LiMn2O4+3e-+8H+ 2Mn2+Li+4H2O,故A、B正确。由上述两个电极反应式可知,当电路中通过6 mol电子时,电极A上生成4 mol Mn2+,而电极B上消耗3 mol Mn2+,所以电解一段时间后溶液中Mn2+浓度增大,C错误。通过调节pH,Mn2+可生成沉淀,由题中信息可知Li2CO3是难溶的,D正确。9.(2017课标,11,6分)用电解氧化法可以在铝制
44、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.阴极的电极反应式为:Al3+3e-AlD.硫酸根离子在电解过程中向阳极移动答案C本题考查电解原理的应用。Al0Al+32O3发生氧化反应,故铝质工件为阳极,A正确;阴极材料被保护,B正确;电解质溶液中含有大量H+,故阴极的电极反应式为2H+2e- H2,C不正确;在电解池中,阴离子移向阳极,D正确。知识拓展电解原理的应用1.电解原理在“金属防腐”中的应用。如:外加电流的阴极保护法。2.电解原理在“物质制备”中的应用。如:尿素CO(NH2)2
45、制氢气。3.电解原理在“环境治理”中的应用。如:用电解法消除CN-。10.(2015福建理综,11,6分)某模拟“人工树叶”电化学实验装置如下图所示,该装置能将H2O和CO2转化为O2和燃料(C3H8O)。下列说法正确的是()A.该装置将化学能转化为光能和电能B.该装置工作时,H+从b极区向a极区迁移C.每生成1 mol O2,有44 g CO2被还原D.a电极的反应为:3CO2+18H+-18e- C3H8O+5H2O答案B由模拟“人工树叶”电化学实验装置可知,该装置将光能和电能转化为化学能,故A错误;在电解池内部,阳离子向阴极迁移,故H+从b极区向a极区迁移,B正确;阴极上:3CO2C3H8O18e-,阳极上:2H2OO24e-,根据得失电子守恒可知,当阳极生成1 mol O2时,阴极被还原的CO2的质量为4mol644 g/mol=29.3 g,故C错误;a电极的反应为3CO2+18H+18e- C3H8O+5H2O,故D错误。11.(2015四川理综,4,6分)用如图所示装置除去含CN-、Cl-废水中的CN-时,控制溶液pH为910,阳极产生的ClO-将CN-氧化为两种无污染的气体。下列说法不正确的是()A.用石墨作阳极,铁作阴极B.阳极的电极反应式:Cl-+2OH-2e- ClO-+H2OC.阴极的电极反应式:2H2O+2e- H2+2OH-D.除去
