專(zhuān)題11 化學(xué)能與電能（電化學(xué)）（解析版） 高考化學(xué) 精講精練

高考化學(xué)【二輪·精準(zhǔn)提升】重難點(diǎn)精講精練專(zhuān)題11化學(xué)能與電能（電化學(xué)）高考一般會(huì)結(jié)合圖形考查原電池原理或電解池原理在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。試題的背景較為新穎，通常以某一個(gè)非水溶液電池為背景考查以原電池為主的電化學(xué)知識(shí)，以物質(zhì)的制備為背景考查以電解池為主的電化學(xué)知識(shí)，以新型可充電電池為背景綜合考查電化學(xué)知識(shí)，對(duì)考生分析問(wèn)題的能力提出了較高要求。在題型上仍以傳統(tǒng)的選擇題題型為主。復(fù)習(xí)時(shí)建議關(guān)注以下幾點(diǎn)：(1)電極的判斷和電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)。(2)電解質(zhì)溶液pH的判斷及電化學(xué)中的計(jì)算。(3)膜電池中隔膜的作用。(4)加強(qiáng)對(duì)新型燃料電池、新型可充電電池的關(guān)注?！究键c(diǎn)一】原電池原理及應(yīng)用1．構(gòu)建原電池模型原電池的概念：把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，其本質(zhì)是發(fā)生了氧化還原反應(yīng)。原電池的構(gòu)成條件：(1)有兩個(gè)活潑性不同的電極(常見(jiàn)為金屬或石墨，燃料電池的兩個(gè)電極可以相同)。(2)將電極插入電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)中。(3)兩電極間構(gòu)成閉合回路(兩電極接觸或用導(dǎo)線連接)，需滿足三個(gè)條件：a.存在電解質(zhì)；b.兩電極直接或間接接觸；c.兩電極插入電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)中。(4)能自發(fā)發(fā)生氧化還原反應(yīng)。鹽橋的作用：使整個(gè)裝置構(gòu)成閉合回路，代替兩溶液直接接觸；平衡電荷；提高電池效率。2．原電池正、負(fù)極的判斷方法【說(shuō)明】根據(jù)裝置圖中的電極反應(yīng)類(lèi)型判斷電極類(lèi)型時(shí)：①某些特定情況下，電極類(lèi)型判斷方法與常規(guī)方法有差異，要根據(jù)題中的物質(zhì)轉(zhuǎn)化信息進(jìn)行判斷；②存在多個(gè)反應(yīng)時(shí)，要清楚哪個(gè)是電極反應(yīng)，哪個(gè)是電極區(qū)反應(yīng)，然后根據(jù)電極反應(yīng)的類(lèi)型進(jìn)行判斷；③對(duì)于電極反應(yīng)為有機(jī)反應(yīng)的，可將復(fù)雜有機(jī)物中的H、O等元素的化合價(jià)看作常規(guī)化合價(jià)(H為＋1價(jià)、O為－2價(jià)等)，然后推斷C的化合價(jià)及變化情況，進(jìn)而確定反應(yīng)類(lèi)型；④若其中一個(gè)電極反應(yīng)較復(fù)雜，不好判斷，則可從另一個(gè)電極反應(yīng)上尋找突破口。3．原電池原理的應(yīng)用(1)設(shè)計(jì)制作化學(xué)電源(2)加快化學(xué)反應(yīng)速率一個(gè)自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，形成原電池時(shí)會(huì)使反應(yīng)速率增大。如在Zn與稀硫酸反應(yīng)時(shí)加入少量CuSO4溶液構(gòu)成原電池，反應(yīng)速率增大。(3)比較金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱原電池中，一般活動(dòng)性強(qiáng)的金屬作負(fù)極，而活動(dòng)性弱的金屬(或非金屬導(dǎo)體)作正極。(4)用于金屬的防護(hù)使需要保護(hù)的金屬制品作原電池正極而受到保護(hù)。例如：要保護(hù)一個(gè)鐵質(zhì)的輸水管道或鋼鐵橋梁，可用導(dǎo)線將其與一塊鋅塊相連，使鋅作原電池的負(fù)極。題組訓(xùn)練：1．利用如圖所示裝置可以將非氧化還原反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池——濃差電池。兩側(cè)半電池中的特定物質(zhì)存在濃度差，導(dǎo)致半電池上發(fā)生的氧化還原反應(yīng)程度不同，從而產(chǎn)生電勢(shì)差。下列說(shuō)法正確的是編號(hào)電極A電解質(zhì)A電解質(zhì)B電極B①②③A．①號(hào)電池中，電極B上產(chǎn)生B．①號(hào)電池中，電解質(zhì)A中陽(yáng)離子通過(guò)鹽橋流入電解質(zhì)BC．②號(hào)電池中，若氫氣壓強(qiáng)，則A為負(fù)極D．③號(hào)電池中，電池總反應(yīng)為，電極B為負(fù)極【答案】D【詳解】濃度差電池放電時(shí)，兩個(gè)電極區(qū)的電解質(zhì)溶液濃度差會(huì)減小，當(dāng)兩個(gè)電極區(qū)的電解質(zhì)濃度相等時(shí)放電停止，在濃差電池中，氧化劑多的電勢(shì)高，作正極，還原劑多的電勢(shì)低，作負(fù)極；A．①號(hào)電池中，H+得到電子，A極作正極，B極為負(fù)極，發(fā)生，B極產(chǎn)生O2，A錯(cuò)誤；B．①號(hào)電池中，H+得到電子，A極作正極，根據(jù)原電池原理，陽(yáng)離子移動(dòng)到正極，B錯(cuò)誤；C．②號(hào)電池中，若氫氣壓強(qiáng)p1<p2，在壓強(qiáng)作用下B溶液進(jìn)入A電極區(qū)，導(dǎo)致A中H+多，電勢(shì)高，A中的H+作氧化劑，A作正極，C錯(cuò)誤；D．③號(hào)電池中，根據(jù)總反應(yīng)方程式及氧氣作電極可知，電極反應(yīng)中會(huì)有氧氣生成，則B中的OH-生成O2，電解質(zhì)B作還原劑，則B為負(fù)極，D正確；故答案為：D。2．某同學(xué)利用氧化還原反應(yīng)：設(shè)計(jì)如圖所示原電池，鹽橋中裝有飽和瓊脂，下列說(shuō)法正確的是A．b電極上發(fā)生還原反應(yīng)B．外電路電子的流向是從a電極到b電極C．電池工作時(shí)，鹽橋中的移向甲燒杯D．a(chǎn)電極上發(fā)生的反應(yīng)為【答案】D【詳解】從方程式分析，亞鐵離子變成鐵離子，所以亞鐵離子在負(fù)極反應(yīng)，所以b為負(fù)極，a為正極，據(jù)此分析。A．b電極為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，A錯(cuò)誤；B．a(chǎn)為正極，b為負(fù)極，外電路電子從負(fù)極流出流向a，B錯(cuò)誤；C．電池工作時(shí)，鹽橋中的向負(fù)極移動(dòng)，即移向乙燒杯，C錯(cuò)誤；D．a(chǎn)為正極，電極上發(fā)生的反應(yīng)為：，D正確；故本題選D。3．鋰硒電池具有優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是A．電極Ⅰ為該電池的負(fù)極，電勢(shì)比電極Ⅱ低B．電極材料Se可由通入亞硒酸()溶液中反應(yīng)制得，反應(yīng)中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為1：2C．鋰硒電池充電時(shí)電極Ⅱ的電極反應(yīng)式為D．該電池能量密度高，且充放電過(guò)程中負(fù)極電解液的濃度保持不變【答案】C【詳解】A．由分析可知，電極Ⅰ為該電池的負(fù)極，電勢(shì)比正極電極Ⅱ低，A正確；B．通入亞硒酸()溶液中反應(yīng)生成Se，中Se化合價(jià)由+4變?yōu)?為氧化劑，二氧化硫中硫元素化合價(jià)由+4變?yōu)?6為還原劑，根據(jù)電子守恒可知，，反應(yīng)中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為1:2，B正確；C．鋰硒電池充電時(shí)電極Ⅱ?yàn)殛?yáng)極，失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，C錯(cuò)誤；

D．鋰的相對(duì)原子質(zhì)量較小，該電池能量密度高；放電過(guò)程中鋰失去電子Li-e?=Li+，生成鋰離子向正極運(yùn)動(dòng)；充電過(guò)程中，鋰離子得到電子Li++e?=Li，鋰離子向陰極運(yùn)動(dòng)，故充放電過(guò)程中負(fù)極電解液的濃度保持不變，D正確；故選C。4．我國(guó)科研團(tuán)隊(duì)研制出以合金為負(fù)極的可充電電池，放電反應(yīng)為，下列說(shuō)法不正確的是A．合金作負(fù)極，電極反應(yīng)為：B．充電時(shí)，陽(yáng)極電極反應(yīng)式為：C．放電時(shí)，每消耗156gK，可吸收67.2L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)D．該電池的電解質(zhì)為水溶液【答案】D【詳解】A．KSn合金作負(fù)極，電極反應(yīng)為K-e-=K+，A正確；B．充電時(shí)陽(yáng)極上C失電子，與反應(yīng)生成CO2，電極反應(yīng)式為，B正確；C．放電時(shí)，每消耗156gK即消耗4molK，則同時(shí)消耗3molCO2，即吸收67.2LCO2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，C正確；D．由于K能與溶液中的反應(yīng)，故電池的電解質(zhì)不能用溶液，D錯(cuò)誤；故答案選D。5．2019年11月《Science》雜志報(bào)道了王浩天教授團(tuán)隊(duì)發(fā)明的制取H2O2的綠色方法，關(guān)鍵在于設(shè)計(jì)了一種具有優(yōu)異的質(zhì)子傳導(dǎo)能力的多孔固體電解質(zhì)，原理如圖所示(已知：，)：下列說(shuō)法不正確的是A．a(chǎn)為負(fù)極，Y膜為選擇性陰離子交換膜B．催化劑可促進(jìn)反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移速率C．每生成，電極上流過(guò)D．b極上的電極反應(yīng)為【答案】C【詳解】由示意圖可知左邊a電極氫氣為負(fù)極，被氧化生成H+，電極反應(yīng)為，H+經(jīng)過(guò)X膜進(jìn)入多孔固體電解質(zhì)中，則X膜為選擇性陽(yáng)離子交換膜，右邊b電極氧氣為正極，被還原生成，電極反應(yīng)為，和OH-經(jīng)過(guò)Y膜進(jìn)入多孔固體電解質(zhì)中，則Y膜為選擇性陰離子交換膜，總反應(yīng)為H2+O2=H2O2。A．由上述分析可知，Y膜為陰離子交換膜，故A項(xiàng)正確；B．催化劑可加快反應(yīng)速率，所以可促進(jìn)反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移，故B項(xiàng)正確；C．由上述分析可知，總反應(yīng)為H2+O2=H2O2，每生成，電極上流過(guò)2mol電子，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；D．由上述分析可知，b極上的電極反應(yīng)為，故D項(xiàng)正確；綜上所述，錯(cuò)誤的是C項(xiàng)?！究键c(diǎn)二】電解原理及應(yīng)用1．構(gòu)建電解池模型(1)電解：使電流通過(guò)電解質(zhì)溶液(或熔融電解質(zhì))而在陽(yáng)極、陰極引起氧化還原反應(yīng)的過(guò)程。(2)電解池：電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。(3)電解池的構(gòu)成：①外接電源；②兩個(gè)電極；③電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)；④形成閉合回路。2．電解池陰、陽(yáng)極的判斷方法電解過(guò)程的三個(gè)流向：①電子流向：電源負(fù)極→電解池陰極；電解池的陽(yáng)極→電源的正極；②離子流向：陽(yáng)離子→電解池的陰極，陰離子→電解池的陽(yáng)極。③電流方向：電源正極→電解池陽(yáng)極→電解質(zhì)溶液→陰極→負(fù)極。3．明確電解池的電極反應(yīng)及其放電順序在陽(yáng)極上陰離子失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，在陰極上陽(yáng)離子得到電子發(fā)生還原反應(yīng)的過(guò)程叫放電。離子的放電順序取決于離子本身的性質(zhì)即離子得失電子的能力，另外也與離子的濃度及電極材料有關(guān)。(1)陽(yáng)離子在陰極上的放電順序：Ag＋＞Hg2＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Pb2＋＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)。。(在溶液中Al3＋、Mg2＋、Na＋、Ca2＋、K＋等是不會(huì)在陰極上放電的，但在熔融狀態(tài)下的物質(zhì)中會(huì)放電)(2)陰離子在陽(yáng)極上的放電順序：S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根離子>F－。4．惰性電極電解電解質(zhì)溶液的四種類(lèi)型(1)電解溶劑水電解質(zhì)類(lèi)型電極反應(yīng)式及總反應(yīng)式電解質(zhì)溶液濃度溶液pH電解質(zhì)溶液復(fù)原含氧酸，如H2SO4陰極：4H2O＋4e－=2H2↑＋4OH－陽(yáng)極：2H2O－4e－=O2↑＋4H＋總反應(yīng)式：2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2H2↑＋O2↑增大減小加水可溶性強(qiáng)堿，如NaOH增大活潑金屬含氧酸鹽，如KNO3不變(2)電解溶質(zhì)電解質(zhì)類(lèi)型電極反應(yīng)式及總反應(yīng)式電解質(zhì)溶液濃度溶液pH電解質(zhì)溶液復(fù)原無(wú)氧酸，如HCl陰極：2H＋＋2e－=H2↑陽(yáng)極：2Cl－－2e－=Cl2↑總反應(yīng)式：2HCleq\o(=,\s\up7(電解))H2↑＋Cl2↑減小增大通入HCl氣體不活潑金屬無(wú)氧酸鹽，如CuCl2陰極：Cu2＋＋2e－=Cu陽(yáng)極：2Cl－－2e－=Cl2↑總反應(yīng)式：CuCl2eq\o(=,\s\up7(電解))Cu＋Cl2↑加入CuCl2固體(3)電解溶質(zhì)和溶劑水，生成H2和堿電解質(zhì)(水溶液)電極反應(yīng)式及總反應(yīng)式電解質(zhì)濃度溶液pH溶液復(fù)原活潑金屬的無(wú)氧酸鹽(如NaCl)陽(yáng)極：2Cl－－2e－=Cl2↑陰極：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－總反應(yīng)式：2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))Cl2↑＋H2↑＋2OH－生成新電解質(zhì)增大通入HCl氣體(4)電解溶質(zhì)和溶劑水，生成O2和酸電解質(zhì)(水溶液)電極反應(yīng)式及總反應(yīng)式電解質(zhì)濃度溶液pH溶液復(fù)原不活潑金屬的含氧酸鹽[如CuSO4]陽(yáng)極：2H2O－4e－=O2↑＋4H＋陰極：2Cu2＋＋4e－=2Cu總反應(yīng)式：2Cu2＋＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2Cu＋O2↑＋4H＋生成新電解質(zhì)減小加CuO或CuCO3【注意】電解后電解質(zhì)溶液復(fù)原遵循“少什么補(bǔ)什么”原則，如電解NaCl溶液少的H和Cl，通入HCl復(fù)原，電解CuSO4溶液少的是Cu和O，補(bǔ)CuO復(fù)原等。5．電解計(jì)算破題“3方法”6．電解原理的應(yīng)用（1）氯堿工業(yè)裝置離子交換膜電解槽陽(yáng)極鈦網(wǎng)(涂有鈦、釕等氧化物涂層)；2Cl－－2e－=Cl2↑(氧化反應(yīng))陰極碳鋼網(wǎng)；2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－(還原反應(yīng))總反應(yīng)方程式2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2OH－＋H2↑＋Cl2↑陽(yáng)離子交換膜①只允許陽(yáng)離子通過(guò)，能阻止陰離子和氣體通過(guò)②將電解槽隔成陽(yáng)極室和陰極室作用：阻止OH－進(jìn)入陽(yáng)極室與Cl2發(fā)生副反應(yīng)：Cl2＋2OH－=Cl－＋ClO－＋H2O，阻止陽(yáng)極產(chǎn)生的Cl2和陰極產(chǎn)生的H2混合發(fā)生爆炸。加入物質(zhì)a、b、c、d加入或取出的物質(zhì)分別是精制飽和NaCl溶液；含少量NaOH的水、淡鹽水、NaOH溶液；X、Y分別是Cl2、H2。（2）電鍍和電解精煉銅電鍍(Fe表面鍍Cu)電解精煉銅陽(yáng)極電極材料鍍層金屬銅粗銅(含Zn、Fe、Ni、Ag、Au等雜質(zhì))電極反應(yīng)Cu－2e－=Cu2＋Zn－2e－=Zn2＋、Fe－2e－=Fe2＋、Ni－2e－=Ni2＋、Cu－2e－=Cu2＋陰極電極材料待鍍金屬鐵純銅電極反應(yīng)Cu2＋＋2e－=Cu電解質(zhì)溶液含Cu2＋的鹽溶液注：電解精煉銅時(shí)，粗銅中的Ag、Au等不反應(yīng)，沉積在電解槽底部形成陽(yáng)極泥（3）電冶金本質(zhì)為Mn＋＋ne－=M，利用電解熔融鹽(或氧化物)的方法來(lái)冶煉活潑金屬Na、Ca、Mg、Al等?？偡匠淌疥?yáng)極、陰極反應(yīng)式冶煉鈉2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up7(電解))2Na＋Cl2↑陽(yáng)極：2Cl－－2e－=Cl2↑陰極：2Na＋＋2e－=2Na冶煉鎂MgCl2(熔融)eq\o(=,\s\up7(電解))Mg＋Cl2↑陽(yáng)極：2Cl－－2e－=Cl2↑陰極：Mg2＋＋2e－=Mg冶煉鋁2Al2O3(熔融)eq\o(=,\s\up11(電解),\s\do4(冰晶石))4Al＋3O2↑陽(yáng)極：6O2－－12e－=3O2↑陰極：4Al3＋＋12e－=4Al題組訓(xùn)練：1．羥基自由基()是自然界中氧化性?xún)H次于氟的氧化劑。我國(guó)科學(xué)家設(shè)計(jì)了一種能將苯酚氧化為和的原電池-電解池組合裝置(如圖所示)，該裝置能實(shí)現(xiàn)發(fā)電、環(huán)保二位一體。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是A．a(chǎn)極為正極，c極為陰極B．a(chǎn)極區(qū)每產(chǎn)生1mol，c極區(qū)溶液質(zhì)量減輕3gC．d極的電極反應(yīng)式為D．工作時(shí)，如果II室中、數(shù)目都減小，則N為陰離子交換膜【答案】B【詳解】電解水生成的羥基自由基()氧化苯酚生成二氧化碳和水，因此左側(cè)池為原電池，右側(cè)池為電解池。A．I室化合價(jià)降低，得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，因此a極為正極，b極為負(fù)極，c極為陰極，d極為陽(yáng)極，故A正確；B．a(chǎn)極每產(chǎn)生1mol，轉(zhuǎn)移3mol電子，c極上的電極反應(yīng)式為，生成1.5mol，與此同時(shí)，有3mol從陽(yáng)極室透過(guò)質(zhì)子交換膜進(jìn)入陰極室，因此c極區(qū)溶液質(zhì)量不變，故B錯(cuò)誤；C．根據(jù)圖中信息可知，d極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為，故C正確；D．II室中、數(shù)目都減小，說(shuō)明離子從II室向I室和III室移動(dòng)，由于陰離子移向負(fù)極(b極)，陽(yáng)離子移向正極(a極)，因此N和M分別為陰離子交換膜和陽(yáng)離子交換膜，故D正確。綜上所述，答案為B。2．通過(guò)電解廢舊鋰電池中的回收錳和鋰，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(guò)；電解質(zhì)溶液為和的混合溶液)。下列說(shuō)法正確的是A．電極A為陽(yáng)極，發(fā)生氧化反應(yīng)B．電極A處理轉(zhuǎn)移3mol電子C．電解一段時(shí)間后電解質(zhì)溶液的pH減小D．電解一段時(shí)間后電解質(zhì)溶液不變【答案】B【詳解】A．由分析可知，電極A為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，A錯(cuò)誤；B．電極A反應(yīng)為，則處理轉(zhuǎn)移3mol電子，B正確；C．B為陽(yáng)極，電極反應(yīng)為，則結(jié)合B分析可知，總反應(yīng)為，故電解一段時(shí)間后電解質(zhì)溶液的pH變大，C錯(cuò)誤；D．由C分析可知，電解一段時(shí)間后電解質(zhì)溶液變大，D錯(cuò)誤；故選B。3．科研人員用惰性電極設(shè)計(jì)出甲烷燃料電池并用于電解食鹽水的裝置如下圖所示，電池的電解質(zhì)是摻雜了Y2O3與ZrO2的固體，可在高溫下傳導(dǎo)O2-。下列說(shuō)法正確的是A．若燃料電池消耗0.5mol的CH4，則D電極產(chǎn)生44.8L氣體B．電池工作時(shí)，Cl-通過(guò)離子交換膜移向C電極C．D電極附近溶液pH減小D．A電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式CH4-8e-+4O2-=CO2+2H2O【答案】D【詳解】B電極通人O2，發(fā)生還原反應(yīng)生成H2O，而原電池的正極發(fā)生還原反應(yīng)，則B電極為正極，A電解為燃料電池的負(fù)極，甲烷被氧化生成CO2，電極方程式為：CH4-8e-+4O2-=CO2+2H2O；電解池的C極與電源的正極相連，C極的Pt為陽(yáng)極，Cl-在陽(yáng)極放電生成Cl2，電極方程式為：2Cl--2e-=Cl2↑，D極的Pt為陰極，H2O得電子生成氫氣，電極方程式為：2H2O+2e-=H2↑+2OH-。A．未說(shuō)明是否為標(biāo)準(zhǔn)狀況，不能計(jì)算D電極產(chǎn)生氣體的體積，故A錯(cuò)誤；B．電解池中的離子交換膜是陽(yáng)離子交換膜，Cl-不能通過(guò)，故B錯(cuò)誤；C．由分析可知，D極的Pt為陰極，H2O得電子生成氫氣，電極方程式為：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，氫氧根濃度增大，pH增大，故C錯(cuò)誤；D．由分析可知，A電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式CH4-8e-+4O2-=CO2+2H2O，故D正確；故選D。4．碳中和可有效解決全球變暖，在稀硫酸中利用電催化可將同時(shí)轉(zhuǎn)化為多種燃料，其原理如圖所示。下列說(shuō)法正確的是A．離子交換膜為陰離子交換膜B．銅電極上產(chǎn)生的電極反應(yīng)式為：C．每產(chǎn)生電路中要通過(guò)電子D．若銅電極上只生成，則銅極區(qū)溶液質(zhì)量增加【答案】D【詳解】A．離子交換膜為陽(yáng)離子交換膜，氫離子從左到右移動(dòng)，故A錯(cuò)誤；B．銅電極上產(chǎn)生的電極反應(yīng)式為：，故B錯(cuò)誤；C．每產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下電路中要通過(guò)電子，故C錯(cuò)誤；D．銅電極為陰極，銅電極上產(chǎn)生甲烷的電極反應(yīng)式為CO2+8e-+8H+=CH4+2H2O，若銅電極上生成5.6gCO，即n（CO）==0.2mol，發(fā)生反應(yīng)2H++CO2+2e-=CO+H2O，增重0.2molH2O的質(zhì)量，即0.2mol×18g?mol-1=3.6g,故D正確；故選D。5．現(xiàn)有一種安全、高效的雙極制氫系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠從陽(yáng)極低電壓醛氧化和陰極析氫反應(yīng)中得到氫氣，Cu為陽(yáng)極催化劑，其工作原理如圖所示。下列說(shuō)法正確的是A．電壓越高，陽(yáng)極制氫速率越快B．電解過(guò)程中，陰極室的pH不變C．陽(yáng)極發(fā)生的主要電極反應(yīng)為2R－CHO-2e-+4OH-=2R－COO-+H2↑+2H2OD．制得1mol氫氣，理論上有2molOH-透過(guò)交換膜【答案】C【詳解】由圖可知，Ni電極與電源負(fù)極相連，故Ni電極為陰極，電極反應(yīng)是2H2O+2e-=H2+2OH-，銅電極為陽(yáng)極，醛基被氧化為竣基，電極反應(yīng)式為2R-CHO+40H--2c-=2R-COO-+H2+2H2O，據(jù)此作答。A．由于陽(yáng)極上氫氧根也可能放電，所以電壓越高，陽(yáng)極制氫速率不一定越快，故A錯(cuò)誤；B．陰極電極反應(yīng)是2H2O+2e-=H2+2OH-，產(chǎn)生的氫氧根離子移向陽(yáng)極，但溶劑水減少，氫氧化鉀濃度增大，所以電解一段時(shí)間后，陰極室的pH增大，故B錯(cuò)誤；C．銅電極為陽(yáng)極，電極反應(yīng)式為2R-CHO+4OH--2e-=2R-COO-+H2+2H2O，故C正確；D．由于陰陽(yáng)極上均產(chǎn)生氫氣，制得1mol氫氣，轉(zhuǎn)移1mol電子，所以理論上有1molOH-透過(guò)交換膜，故D錯(cuò)誤；故答案為：C?！究键c(diǎn)三】新型化學(xué)電源1．燃料電池(以CH3OH為例)特點(diǎn)：連續(xù)地將燃料和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能，電能轉(zhuǎn)化率超過(guò)80%。常見(jiàn)燃料：H2、CO、烴(如CH4、C2H6)、肼、烴的衍生物(如CH3OH)、NH3、煤氣等。以CH3OH為例：電池類(lèi)型導(dǎo)電介質(zhì)反應(yīng)式酸性燃料電池H＋總反應(yīng)：2CH3OH＋3O2=2CO2＋4H2O正極O2＋4e－＋4H＋=2H2O負(fù)極CH3OH－6e－＋H2O=CO2↑＋6H＋堿性燃料電池OH－總反應(yīng)：2CH3OH＋3O2＋4OH－=2COeq\o\al(2－,3)＋6H2O正極O2＋4e－＋2H2O=4OH－負(fù)極CH3OH－6e－＋8OH－=COeq\o\al(2－,3)＋6H2O熔融碳酸鹽燃料電池COeq\o\al(2－,3)總反應(yīng)：2CH3OH＋3O2=2CO2＋4H2O正極O2＋4e－＋2CO2=2COeq\o\al(2－,3)負(fù)極CH3OH－6e－＋3COeq\o\al(2－,3)=4CO2↑＋2H2O固態(tài)氧化物燃料電池O2－總反應(yīng)：2CH3OH＋3O2=2CO2＋4H2O正極O2＋4e－=2O2－負(fù)極CH3OH－6e－＋3O2－=CO2↑＋2H2O質(zhì)子交換膜燃料電池H＋總反應(yīng)：2CH3OH＋3O2=2CO2＋4H2O正極O2＋4e－＋4H＋=2H2O負(fù)極CH3OH－6e－＋H2O=CO2↑＋6H＋注意：①H＋在堿性環(huán)境中不存在；②O2－在水溶液中不存在，在酸性環(huán)境中結(jié)合H＋，生成H2O，在中性或堿性環(huán)境結(jié)合H2O，生成OH－；③若已知總反應(yīng)式時(shí)，可先寫(xiě)出較易書(shū)寫(xiě)的一極的電極反應(yīng)式，然后在電子守恒的基礎(chǔ)上，總反應(yīng)式減去較易寫(xiě)出的一極的電極反應(yīng)式，即得到較難寫(xiě)出的另一極的電極反應(yīng)式。2．一次電池：只能使用一次，放電后不能再充電復(fù)原繼續(xù)使用。傳統(tǒng)一次電池：(1)堿性鋅錳電池堿性鋅錳電池的負(fù)極是Zn，正極是MnO2，電解質(zhì)是KOH，其電極反應(yīng)如下：負(fù)極：Zn－2e－＋2OH－=Zn(OH)2；正極：2MnO2＋2e－＋2H2O=2MnO(OH)＋2OH－；總反應(yīng)：Zn＋2MnO2＋2H2O=2MnO(OH)＋Zn(OH)2。(2)銀鋅電池銀鋅電池的負(fù)極是Zn，正極是Ag2O，電解質(zhì)是KOH，其電極反應(yīng)如下：負(fù)極：Zn－2e－＋2OH－=Zn(OH)2；正極：Ag2O＋2e－＋H2O=2Ag＋2OH－；總反應(yīng)：Zn＋Ag2O＋H2O=Zn(OH)2＋2Ag。新型一次電池：鈉硫電池總反應(yīng)：2Na＋xS=Na2Sx正極：xS＋2e－=Seq\o\al(2－,x)負(fù)極：2Na－2e－=2Na＋鋰銅電池總反應(yīng)：2Li＋Cu2O＋H2O=2Cu＋2Li＋＋2OH－正極：Cu2O＋H2O＋2e－=2Cu＋2OH－負(fù)極：Li－e－=Li＋Mg-H2O2電池總反應(yīng)：H2O2＋2H＋＋Mg=Mg2＋＋2H2O正極：H2O2＋2H＋＋2e－=2H2O負(fù)極：Mg－2e－=Mg2＋Mg-AgCl電池總反應(yīng)：Mg＋2AgCl=2Ag＋MgCl2正極：2AgCl＋2e－=2Cl－＋2Ag負(fù)極：Mg－2e－=Mg2＋3．充電電池（二次電池）：放電后可以再充電而反復(fù)使用。鉛酸蓄電池總反應(yīng)：Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O正極：PbO2＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋2e－=PbSO4＋2H2O。負(fù)極：Pb＋SOeq\o\al(2－,4)－2e－=PbSO4；陽(yáng)極：PbSO4＋2H2O－2e－=PbO2＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)。陰極：PbSO4＋2e－=Pb＋SOeq\o\al(2－,4)；鋰離子電池總反應(yīng)：LixCy＋Li1－xCoO2LiCoO2＋Cy正極：Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－=LiCoO2。負(fù)極：LixCy－xe－=xLi＋＋Cy；陽(yáng)極：LiCoO2－xe－=Li1－xCoO2＋xLi＋陰極：xLi＋＋Cy＋xe－=LixCy鎳鐵電池總反應(yīng)：NiO2＋Fe＋2H2OFe(OH)2＋Ni(OH)2正極：NiO2＋2e－＋2H2O=Ni(OH)2＋2OH－負(fù)極：Fe－2e－＋2OH－=Fe(OH)2陽(yáng)極：Ni(OH)2＋2OH－－2e－=NiO2＋2H2O陰極：Fe(OH)2＋2e－=Fe＋2OH－鎳鎘電池總反應(yīng)：Cd＋2NiOOH＋2H2OCd(OH)2＋2Ni(OH)2正極：NiOOH＋H2O＋e－=Ni(OH)2＋OH－負(fù)極：Cd－2e－＋2OH－=Cd(OH)2陽(yáng)極：Ni(OH)2＋OH－－e－=NiOOH＋H2O陰極：Cd(OH)2＋2e－=Cd＋2OH－全釩液流電池總反應(yīng)：VOeq\o\al(＋,2)＋2H＋＋V2＋V3＋＋VO2＋＋H2O正極：VOeq\o\al(＋,2)＋2H＋＋e－=VO2＋＋H2O負(fù)極：V2＋－e－=V3＋陽(yáng)極：VO2＋＋H2O－e－=VOeq\o\al(＋,2)＋2H＋陰極：V3＋＋e－=V2＋高鐵電池總反應(yīng)：3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH正極：FeOeq\o\al(2－,4)＋3e－＋4H2O=Fe(OH)3＋5OH－負(fù)極：Zn－2e－＋2OH－=Zn(OH)2陽(yáng)極：Fe(OH)3＋5OH－－3e－=FeOeq\o\al(2－,4)＋4H2O陰極：Zn(OH)2＋2e－=Zn＋2OH－可逆電池的解題思路：題組訓(xùn)練：1．鋰離子電池具有能量密度大、工作壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)，其原理如圖所示。下列說(shuō)法正確的是A．充電時(shí)A極發(fā)生反應(yīng)B．充電時(shí)B極與電源正極相連C．每生成1molT時(shí)，轉(zhuǎn)移2nmole-D．充放電過(guò)程中，O元素化合價(jià)發(fā)生變化【答案】C【詳解】A．充電時(shí)A極為陽(yáng)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，則A極發(fā)生反應(yīng)為，故A錯(cuò)誤；B．充電時(shí)，B極為陰極，B極與電源負(fù)極相連，故B錯(cuò)誤；C．S和T為聚合物，聚合度為n，充電時(shí)，陰極反應(yīng)式為T(mén)+2ne-+2nLi+=S，則每生成1molT時(shí)，轉(zhuǎn)移2nmole-，故C正確；D．充放電過(guò)程中，C元素和I元素的化合價(jià)發(fā)生變化，O元素化合價(jià)不發(fā)生變化，故D錯(cuò)誤；故選C。2．一種雙陰極微生物燃料電池裝置如圖所示，電解質(zhì)溶液呈酸性，該裝置可以同時(shí)進(jìn)行硝化和反硝化脫氮，下列敘述錯(cuò)誤的是A．電池工作時(shí)，的遷移方向?yàn)椤皡捬蹶?yáng)極”→“缺氧陰極”和“厭氧陽(yáng)極”→“好氧陰極”B．電池工作時(shí)，“缺氧陰極”電極附近的溶液pH增大C．“好氧陰極”存在反應(yīng)：D．“厭氧陽(yáng)極”區(qū)質(zhì)量減少28.8g時(shí)，該電極輸出電子2.4mol【答案】C【詳解】“厭氧陽(yáng)極”上，失去電子生成和，電極反應(yīng)式為；“缺氧陰極”上，得到電子生成，再轉(zhuǎn)化為，電極反應(yīng)式分別為、。“好氧陰極”上，得到電子生成，電極反應(yīng)式為，同時(shí)還能氧化生成，還可以被氧化為，離子方程式分別為、；A．在該電池中，“陽(yáng)極”代表負(fù)極，“陰極”代表正極，陽(yáng)離子由負(fù)極移向正極，電池工作時(shí)，“厭氧陽(yáng)極”產(chǎn)生的通過(guò)質(zhì)子交換膜向“缺氧陰極”和“好氧陰極”遷移，A正確；B．由分析可知，電池工作時(shí)，“缺氧陰極”上消耗多于從“厭氧陽(yáng)極”遷移過(guò)來(lái)的，且反應(yīng)生成水，其附近的溶液pH增大，B正確；C．由題干可知，電解質(zhì)溶液呈酸性，C錯(cuò)誤；D．“厭氧陽(yáng)極”的電極反應(yīng)式為，1mol參與反應(yīng)消耗6mol，輸出24mol電子，“厭氧陽(yáng)極”區(qū)質(zhì)量減少288g，故“厭氧陽(yáng)極”區(qū)質(zhì)量減少28.8g時(shí)，該電極輸出電子2.4mol，D正確；故答案為：C。3．我國(guó)科學(xué)家研究出一種新型水系Zn?C2H2電池(裝置如圖甲所示)，既能實(shí)現(xiàn)乙炔加氫又能發(fā)電；同時(shí)開(kāi)發(fā)新型催化劑，實(shí)現(xiàn)CO2電催化加氫制備C3H6(裝置如圖乙所示)。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是A．甲、乙兩裝置相互連接時(shí)，a口應(yīng)接c口B．離子交換膜M與N不能選擇相同的交換膜C．a(chǎn)極的電極反應(yīng)式為C2H2+2e?+2H2O=C2H4+2OH?D．甲、乙兩裝置相互連接時(shí)，理論上每消耗1molCO2，b極質(zhì)量增大48g【答案】A【詳解】甲裝置中，Zn被氧化，所以b電極為負(fù)極，a電極為正極；乙池中d電極上H2O被氧化為O2，所以d電極為陽(yáng)極，c電極為陰極。A．c為陰極，與電源負(fù)極相連，即與b口相連，A錯(cuò)誤；B．裝置甲中通過(guò)氫氧根遷移來(lái)平衡電荷，離子交換膜為陰離子交換膜，裝置乙中通過(guò)氫離子遷移平衡電荷，為質(zhì)子交換膜，B正確；C．a(chǎn)電極上C2H2被還原為C2H4，根據(jù)電子守恒、元素守恒可得電極反應(yīng)為C2H2+2e?+2H2O=C2H4+2OH?，C正確；D．c電極上的反應(yīng)為3CO2+18e?+18H+=C3H6+6H2O，b電極的反應(yīng)為Zn?2e?+2OH?=ZnO+H2O，增重為O原子的質(zhì)量，消耗1molCO2轉(zhuǎn)移6mol電子，b電極上增重3molO原子的質(zhì)量，即為48g，D正確；綜上所述答案為A。4．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(shuō)法正確的是A．電子流向：電極B→負(fù)載→電極AB．電極A上的反應(yīng)式為：C．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6molD．若B電極上消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下氧氣22.4L，B電極區(qū)域溶液增重32g【答案】C【詳解】A．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．觀察圖中信息知X生成Y少了2個(gè)氫原子，化合價(jià)升高2，A電極的反應(yīng)式為：，B錯(cuò)誤；C．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，C正確；D．B電極上消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下氧氣22.4L，即消耗1molO2，質(zhì)量為32g，O2+4e-+4H+=2H2O，為維持電荷守恒，有4molH+由左側(cè)移向右側(cè)，所以B電極區(qū)域溶液增重32g+4g=36g，D錯(cuò)誤；故答案選C。5．堿性鋅鐵液流電池具有電壓高、成本低的優(yōu)點(diǎn)。該電池的總反應(yīng)為，下列敘述不正確的是A．中含有鍵與鍵的數(shù)目之比為1∶1B．放電時(shí)，N極電勢(shì)低于M極，N極電極反應(yīng)為C．若離子交換膜只有通過(guò)，反應(yīng)時(shí)，有通過(guò)離子交換膜D．維持電流強(qiáng)度0.5A，電池工作5分鐘，理論上消耗鋅約0.5g(已知)【答案】D【詳解】由圖可知：堿性鋅鐵液流電池放電時(shí)，右側(cè)N極為負(fù)極，Zn發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)生成Zn(OH)，負(fù)極發(fā)生電極反應(yīng)為Zn-2e-+4OH-=Zn(OH)；左側(cè)M為正極，正極上發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，正極電極反應(yīng)為Fe(CN)+e-=Fe(CN)。充電時(shí)和放電時(shí)剛好相反，電池正極與電源正極相連，據(jù)此分析解答。A．共價(jià)單鍵和配位鍵都是鍵，共價(jià)三鍵中有一個(gè)是鍵兩個(gè)是鍵，中有6個(gè)配位鍵和6個(gè)碳氮三鍵，故中含有鍵與鍵的數(shù)目之比為（6+6）∶62=1∶1，A正確；B．放電時(shí)該裝置為原電池，N極為原電池的負(fù)極，M為原電池的正極，正極的電勢(shì)比負(fù)極高，因此M極電勢(shì)高于N極，N極電極反應(yīng)為，B正確；C．在放電時(shí)，M為正極，發(fā)生反應(yīng)為：Fe(CN)+e-=Fe(CN)。當(dāng)左側(cè)M電極有1molFe(CN)發(fā)生時(shí)，左側(cè)負(fù)電荷數(shù)目會(huì)增加1mol，為維持電荷守恒，就會(huì)1mol即NA個(gè)OH-通過(guò)離子交換膜移向負(fù)極N極，C正確；D．電池工作5分鐘，通過(guò)的電量Q＝0.5A×5min×60s/min＝150C，因此通過(guò)電子的物質(zhì)的量n(e－)＝Q/F＝150C/96500C/mol＝1.554×10-3mol，則理論消耗Zn的質(zhì)量是m(Zn)＝1.554×10-3mol2×65g/mol＝0.05g，D錯(cuò)誤；故選D。【考點(diǎn)四】金屬的腐蝕與電化學(xué)防護(hù)1．化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕的比較類(lèi)型化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕條件金屬跟干燥氣體或非電解質(zhì)液體接觸不純金屬或合金跟電解質(zhì)溶液接觸現(xiàn)象eq\a\vs4\al(無(wú))電流產(chǎn)生有微弱電流產(chǎn)生本質(zhì)金屬被氧化較活潑金屬被氧化聯(lián)系兩者往往同時(shí)發(fā)生，電化學(xué)腐蝕更普遍2．析氫腐蝕與吸氧腐蝕的比較以鋼鐵的腐蝕為例進(jìn)行分析：類(lèi)型析氫腐蝕吸氧腐蝕條件水膜酸性較強(qiáng)水膜酸性很弱或呈中性電極反應(yīng)負(fù)極Fe－2e－=Fe2＋正極2H＋＋2e－=H2↑O2＋2H2O＋4e－=4OH－總反應(yīng)式Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑2Fe＋O2＋2H2O=2Fe(OH)2聯(lián)系吸氧腐蝕更普遍鐵銹的形成：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3，2Fe(OH)3=Fe2O3·xH2O(鐵銹)＋(3－x)H2O。3．金屬腐蝕快慢程度的判斷方法4．金屬的防護(hù)(1)金屬電化學(xué)保護(hù)的兩種方法(2)改變金屬材料的組成，如制成合金、不銹鋼等。(3)在金屬表面覆蓋保護(hù)層，如在金屬表面噴油漆、涂油脂、電鍍、噴鍍或表面鈍化等方法。題組訓(xùn)練：1．利用如圖裝置探究鐵在海水中的電化學(xué)防護(hù)，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是A．若X為鋅棒，開(kāi)關(guān)K置于M處，可減緩鐵的腐蝕B．若X為鋅棒，開(kāi)關(guān)K置于M處，海水降低C．若X為碳棒，開(kāi)關(guān)K置于N處，可減緩鐵的腐蝕D．若X為碳棒，開(kāi)關(guān)K置于N處，碳棒上發(fā)生氧化反應(yīng)【答案】B【詳解】若開(kāi)關(guān)K置于M處時(shí)，形成原電池；若開(kāi)關(guān)K置于N處時(shí)，形成電解池。A．若X為鋅棒，開(kāi)關(guān)K置于M處，形成原電池，鐵得電子做正極被保護(hù)，A正確；B．若X為鋅棒，開(kāi)關(guān)K置于M處，形成原電池，總方程式為2Zn+O2+2H2O=2Zn(OH)2↓，海水pH幾乎不變，B錯(cuò)誤；C．若X為碳棒，開(kāi)關(guān)K置于N處，形成電解池，鐵作陰極，被保護(hù)，可減緩鐵的腐蝕，C正確；D．若X為碳棒，開(kāi)關(guān)K置于N處，形成電解池，碳棒做陽(yáng)極，失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，D正確；故答案為：B。2．下列有關(guān)金屬腐蝕與防護(hù)的說(shuō)法正確的是A．在酸性環(huán)境下，鋼鐵只能發(fā)生析氫腐蝕B．金屬腐蝕的實(shí)質(zhì)是金屬失去電子被還原C．輪船的船殼吃水線以下常裝有一些鋅塊，這是利用了犧牲陽(yáng)極法D．銅鐵交接處，在潮濕的空氣中直接發(fā)生反應(yīng)：，繼而形成鐵銹【答案】C【詳解】A．在酸性環(huán)境下，鋼鐵也可能直接發(fā)生化學(xué)腐蝕，故A錯(cuò)誤；B．金屬腐蝕的實(shí)質(zhì)是金屬失去電子被氧化的過(guò)程，故B錯(cuò)誤；C．鋅的金屬性強(qiáng)于鐵，與鐵構(gòu)成原電池時(shí)，鋅是負(fù)極，鐵是正極被保護(hù)，因此輪船的船殼水線以下常裝有一些鋅塊，這是利用了犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法，故C正確；D．在原電池中鐵只能失去2個(gè)電子，轉(zhuǎn)化為亞鐵離子，故D錯(cuò)誤；故答案選C。3．某航天發(fā)生器的點(diǎn)火接頭金屬由合金鋼加工成型。該金屬接頭端面發(fā)生銹蝕的原理如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是A．合金鋼中Fe作負(fù)極，長(zhǎng)條狀硫化物作正極B．合金鋼腐蝕速度與空氣相對(duì)濕度無(wú)關(guān)C．正極的電極反應(yīng)有D．可使用酒精棉球擦拭清洗并均勻涂抹潤(rùn)滑脂防銹【答案】B【詳解】A．Fe失電子，被氧化，為負(fù)極，所以長(zhǎng)條狀硫化物作正極，A正確；B．正極為氧氣和水得電子的反應(yīng)，說(shuō)明濕度越大，參加反應(yīng)的物質(zhì)的量越大，得電子越多，腐蝕速度越快，B錯(cuò)誤；C．通入空氣的一端為正極，氧氣得電子，與水反應(yīng)生成氫氧根離子，故C正確；D．使用酒精棉球擦拭清洗并均勻涂抹潤(rùn)滑脂，通過(guò)防止金屬與氧氣和水接觸，從而防銹，D正確；故答案為：B。4．用如圖1所示裝置及試劑進(jìn)行鐵的電化學(xué)腐蝕實(shí)驗(yàn)探究，測(cè)定具支錐形瓶中壓強(qiáng)(p)隨時(shí)間變化關(guān)系的曲線如圖2所示，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是A．pH=2.0時(shí)，壓強(qiáng)增大是因?yàn)樯蒆2B．pH=4.0時(shí)，不發(fā)生析氫腐蝕，只發(fā)生吸氧腐蝕C．pH=6.0時(shí)，正極主要發(fā)生電極反應(yīng)式為D．整個(gè)過(guò)程中，負(fù)極電極反應(yīng)式為【答案】B【詳解】A．鐵的電化學(xué)腐蝕主要是吸氧腐蝕和析氫腐蝕，pH=2.0時(shí)，壓強(qiáng)增大說(shuō)明氣體量增多，是因?yàn)榘l(fā)生析氫腐蝕生成H2，A項(xiàng)正確；B．pH=4.0時(shí)，壓強(qiáng)變化不大，說(shuō)明既發(fā)生析氫腐蝕，又發(fā)生吸氧腐蝕，使得氣體的量變化不大，B項(xiàng)錯(cuò)誤；C．pH=6.0時(shí)，壓強(qiáng)變小，主要發(fā)生吸氧腐蝕，正極主要發(fā)生O2的還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為，C項(xiàng)正確；D．整個(gè)過(guò)程中，鐵作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，所以負(fù)極電極反應(yīng)式為，D項(xiàng)正確；故選B。5．青銅器文物腐蝕物以粉末狀有害銹最為嚴(yán)重，某種堿式氯化銅粉狀銹的形成過(guò)程分下面三個(gè)階段：階段一：銅在電解質(zhì)溶液中發(fā)生一般腐蝕；(灰白色)；階段二：階段三：CuCl和具有很強(qiáng)穿透力，可深入銅體內(nèi)部，產(chǎn)生粉狀銹：下列說(shuō)法正確的是A．該粉狀銹生成的條件中需要有：潮濕環(huán)境、可溶性的氯化物、氧化性的物質(zhì)B．上述過(guò)程涉及的化學(xué)反應(yīng)有：電解反應(yīng)、水解反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)C．依據(jù)反應(yīng)，可以判斷氧化亞銅不能溶于鹽酸D．利用外加電源保護(hù)法保護(hù)銅制文物時(shí)，青銅器應(yīng)連接電源的正極【答案】A【詳解】A．由反應(yīng)可知，堿式氯化銅粉狀銹產(chǎn)生的基本條件是：氧化性氣體、潮濕環(huán)境和水溶性氯化物，故A正確；B．沒(méi)有涉及到電解反應(yīng)，這里是原電池原理，沒(méi)有形成電解池，故B錯(cuò)誤；C．該反應(yīng)是水解反應(yīng)，是非常微弱的過(guò)程，逆反應(yīng)過(guò)程是容易發(fā)生的，氧化亞銅是能溶于鹽酸的，故C錯(cuò)誤；D．保護(hù)銅制文物時(shí)，就是防止銅失去電子被氧化，則應(yīng)該是接電源負(fù)極，若是接電源正極，則作陽(yáng)極，會(huì)加速失去電子，不能起到保護(hù)作用，故D錯(cuò)誤；故選A?！究键c(diǎn)五】含膜電池應(yīng)用原理近幾年的高考試題中，涉及離子交換膜的試題較多，且?？汲Ｐ?。離子交換膜是一種含有離子基團(tuán)的、對(duì)溶液中離子具有選擇性透過(guò)的高分子膜。根據(jù)透過(guò)的微粒類(lèi)型，離子交換膜可以分為多種，在高考試題中，主要出現(xiàn)的是陽(yáng)離子交換膜、陰離子交換膜和質(zhì)子交換膜三種，其功能是在于選擇性通過(guò)某些離子和阻斷某些離子或隔離某些物質(zhì)，從而制備、分離或提純某些物質(zhì)。1．離子交換膜的作用及意義2．解答含膜電池題的思維模板題組訓(xùn)練：1．一種穩(wěn)定的堿性混合聚硫化物-空氣雙膜二次電池充電時(shí)的工作原理如圖所示，下列說(shuō)法正確的是A．充電時(shí)，a極為電源正極 B．Y離子交換膜是陰離子交換膜C．放電時(shí)，Na+向M極移動(dòng) D．放電時(shí)，M極的電極反應(yīng)式為S+2e?=2S【答案】B【詳解】據(jù)圖可知充電時(shí)S轉(zhuǎn)化為S，S元素的化合價(jià)降低被還原，所以M電極為陰極，N電極為陽(yáng)極，則放電時(shí)M電極為負(fù)極，N電極為正極。A．根據(jù)分析可知M電極為陰極，則a為負(fù)極，A錯(cuò)誤；B．NaOH溶液進(jìn)入X和Y膜中間位置后，為平衡電荷，氫氧根需穿過(guò)Y膜進(jìn)入陽(yáng)極(N)，所以Y離子交換膜是陰離子交換膜，B正確；C．放電時(shí)M極為負(fù)極，原電池應(yīng)向正極，即N極移動(dòng)，C錯(cuò)誤；D．放電時(shí)，M極發(fā)生氧化反應(yīng)，S失電子轉(zhuǎn)化為S，電極反應(yīng)式為2S-2e?=S，D錯(cuò)誤；綜上所述答案為B。2．2022年7月，中科院在鋅碘液流可充電電池領(lǐng)域研究中取得重要進(jìn)展。該研究引入了聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，其單體為NVP，NVP可結(jié)合I2，經(jīng)一系列變化生成可溶性聚碘配合物NVP－2I，有效提高鋅碘液流電池碘正極容量，避免了電池改進(jìn)前I2+I-=I導(dǎo)致I-利用率降低，其工作原理如圖所示。下列說(shuō)法不正確的是A．充電時(shí)，a極為陰極B．將該電池用于鐵制品的腐蝕防護(hù)，應(yīng)將電極b與鐵制品相連C．電池改進(jìn)前，放電時(shí)1molI，轉(zhuǎn)化為I-，轉(zhuǎn)移2mol電子D．放電時(shí)，b極反應(yīng)：2I2+NVP－I2+2e-=NVP－2I【答案】B【詳解】A．放電時(shí)a極由變?yōu)?，發(fā)生氧化反應(yīng)，做負(fù)極，充電時(shí)，發(fā)生還原反應(yīng)做陰極，故A正確；B．外加電流法防腐，應(yīng)將被保護(hù)的金屬與外接電源的負(fù)極相連，故B錯(cuò)誤；C．，放電時(shí)1轉(zhuǎn)化為，轉(zhuǎn)移2電子，故C正確；D．b極得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，，故D正確；故本題選B。3．全固體薄膜鋰離子可充電電池的工作原理是：，下圖分別表示全固體薄膜鋰離子電池的充放電工作原理。下列說(shuō)法不正確的是A．鋰離子電池具有質(zhì)量小、體積小、儲(chǔ)存和輸出能量大等優(yōu)點(diǎn)B．圖II為電池放電時(shí)的原理圖，b處可連接燈泡C．充電時(shí)從材料中脫嵌，經(jīng)由電解質(zhì)嵌入到負(fù)極中D．放電時(shí)的正極反應(yīng)式：【答案】B【詳解】由題干圖示信息結(jié)合電池反應(yīng)，并根據(jù)鋰離子的移動(dòng)方向可知，圖I是鋰離子電池的放電過(guò)程，圖II是鋰離子電池的充電過(guò)程，據(jù)此分析解題：A.單位質(zhì)量的鋰放出的電子最多即鋰的比能量高，決定了鋰離子電池具有質(zhì)量小、體積小、儲(chǔ)存和輸出能量大等優(yōu)點(diǎn)，A正確；B.由分析可知，圖II為電池充電時(shí)的原理圖，b處應(yīng)該接直流電源，不可連接燈泡，B錯(cuò)誤；C.由電池反應(yīng)可知，充電時(shí)即圖II所示從材料中脫嵌，經(jīng)由電解質(zhì)嵌入到負(fù)極中，C正確；D.由電池反應(yīng)可知，放電時(shí)的正極發(fā)生還原反應(yīng)，其反應(yīng)式：，D正確；故答案為：B。4．利用生物燃料電池原理研究室溫下氨的合成，電池工作時(shí)MV2＋/MV＋在電極與酶之間傳遞電子，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是A．電池工作時(shí)，電子從左側(cè)電極經(jīng)過(guò)導(dǎo)線移動(dòng)至右側(cè)電極B．負(fù)極區(qū)發(fā)生的反應(yīng)有H2＋2MV2＋=2H＋＋2MV＋C．當(dāng)外電路通過(guò)1mol電子時(shí)，有1mol質(zhì)子通過(guò)交換膜D．將該電池置于工業(yè)合成氨(400℃~500℃)的環(huán)境中，則可大幅提高合成氨的效率【答案】D【詳解】由圖可知，左側(cè)電極為生物燃料電池的負(fù)極，MV＋在負(fù)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成MV2＋，MV2＋在氫化酶作用下與氫氣反應(yīng)生成氫離子和MV＋，反應(yīng)方程式為H2＋2MV2＋=2H＋＋2MV＋，右側(cè)電極為正極，MV2＋在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成MV＋，MV＋在固氮酶作用下與氮?dú)夥磻?yīng)生成氨氣和MV2＋，反應(yīng)方程式為N2＋6MV＋＋6H+=2NH3＋6MV2＋，電池工作時(shí)，氫離子通過(guò)質(zhì)子交換膜向正極區(qū)移動(dòng)。A．由分析可知，左側(cè)電極為生物燃料電池的負(fù)極，右側(cè)電極為正極，則電池工作時(shí)，電子從左側(cè)電極經(jīng)過(guò)導(dǎo)線移動(dòng)至右側(cè)電極，故A正確；B．由分析可知，負(fù)極區(qū)發(fā)生的反應(yīng)為MV2＋在氫化酶作用下與氫氣反應(yīng)生成氫離子和MV＋，反應(yīng)方程式為H2＋2MV2＋=2H＋＋2MV＋，故B正確；C．由分析可知，電池工作時(shí)，氫離子通過(guò)質(zhì)子交換膜向正極區(qū)移動(dòng)，則當(dāng)外電路通過(guò)1mol電子時(shí)，有1mol質(zhì)子通過(guò)交換膜，故C正確；D．400℃~500℃條件下，氫化酶和固氮酶的催化活性降低，合成氨的效率的效率降低，故D錯(cuò)誤；故選D。5．磷酸鐵鋰(LiFePO4)電池因特別適于作動(dòng)力方面的應(yīng)用，故稱(chēng)作磷酸鐵鋰動(dòng)力電池。磷酸鐵鋰電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示，充電時(shí)總反應(yīng)是C6+LiFePO4=Li1-xFePO4+LixC6，下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是A．LiFePO4作為電池的正極，與鋁箔相連B．聚合物隔膜將正、負(fù)極隔開(kāi)，可使電子通過(guò)C．放電時(shí)，正極反應(yīng)式為L(zhǎng)i1-xFePO4+xLi++xe-=LiFePO4D．放電時(shí)，Li+從負(fù)極移向正極【答案】B【詳解】充電時(shí)總反應(yīng)是C6+LiFePO4=Li1-xFePO4+LixC6，放電時(shí)總反應(yīng)是Li1-xFePO4+LixC6=C6+LiFePO4，負(fù)極反應(yīng)式為：LixC6-xe-=C6+xLi+，正極反應(yīng)式為L(zhǎng)i1-xFePO4+xLi++xe-=LiFePO4，據(jù)此分析作答；A．由圖及電極反應(yīng)式分析可知，LiFePO4作為電池的正極，與鋁箔相連，故A正確；B．電池放電時(shí)為原電池，負(fù)極中的Li+通過(guò)聚合物隔膜向正極遷移,電子不能通過(guò)聚合物隔膜，故B錯(cuò)誤；C．由電池總反應(yīng)可知，正極上Li1-xFePO4得電子發(fā)生還原反應(yīng),所以正極電極反應(yīng)式為L(zhǎng)i1-xFePO4+xLi++xe-=LiFePO4,故C正確；D．磷酸鐵鋰電池不含重金屬和稀有金屬,是一種安全無(wú)毒無(wú)污染的綠色環(huán)保電池,故D正確；故答案選B。6．[2021·河北1月選考模擬，18(1)(2)(3)(4)(5)]我國(guó)科學(xué)家最近發(fā)明了一種Zn－PbO2電池，電解質(zhì)為K2SO4、H2SO4和KOH，由a和b兩種離子交換膜隔開(kāi)，形成A、B、C三個(gè)電解質(zhì)溶液區(qū)域，結(jié)構(gòu)示意圖如下：回答下列問(wèn)題：(1)電池中，Zn為_(kāi)_______極，B區(qū)域的電解質(zhì)為_(kāi)_____(填“