高中化學(xué)訓(xùn)練 【化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化】

化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化

題組一：原電池

（建議用時(shí)：20分鐘）

1.課堂學(xué)習(xí)中，同學(xué)們利用鋁條、鋅片、銅片、導(dǎo)線、電流表、橙汁、燒杯等用

品探究原電池的組成。下列結(jié)論錯(cuò)誤的是（）

A.原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的裝置

B.原電池由電極離子導(dǎo)體和導(dǎo)線等組成

C.圖中a極為鋁條、b極為鋅片時(shí)，導(dǎo)線中會(huì)產(chǎn)生電流

D.圖中a極為鋅片、b極為銅片時(shí)，電子由銅片通過導(dǎo)線流向鋅片

【解析】選Do原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置，原電池的構(gòu)成條件：①

有兩個(gè)活潑性不同的電極、②將電極插入離子導(dǎo)體中、③兩電極間構(gòu)成閉合回

路、④能自發(fā)的進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，原電池放電時(shí)電子從負(fù)極沿導(dǎo)線流向正極,

溶液中陰陽離子定向移動(dòng)而構(gòu)成閉合回路，從而能產(chǎn)生電流。A.原電池是把化

學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置，故A正確；B.根據(jù)圖片知，原電池由電極、電解質(zhì)溶

液和導(dǎo)線等組成，故B正確；C.該裝置符合原電池的構(gòu)成條件，所以該裝置是

原電池，放電時(shí)能產(chǎn)生電流，故C正確；D.該裝置是原電池，鋅是負(fù)極，銅是

正極，原電池放電時(shí)電子從鋅片通過導(dǎo)線流向銅片，故D錯(cuò)誤。

2.如圖為鋅銅原電池裝置圖，下列說法不正確的是（）

Znn引ts事.AnPu

ZnSO：溶液溶液

A池B池

A.電子經(jīng)導(dǎo)線由Zn極流向Cu極

B.該裝置的總反應(yīng)Zn+Cu2+=Zn2++Cu

C.一段時(shí)間后，A池帶正電荷，B池帶負(fù)電荷

D.取出鹽橋，電流表指針不再偏轉(zhuǎn)

【解析】選Co原電池電子從負(fù)極流向正極，A項(xiàng)正確；該電池負(fù)極為鋅，電解

液是硫酸銅溶液，總反應(yīng)Zn+Cu2+=Zn2++Cu,B項(xiàng)正確；鹽橋中陽離子移

向B池，陰離子移向A池，起到平衡電荷的作用，故A池和B池中溶液仍然保

持電中性，C項(xiàng)錯(cuò)誤；取出鹽橋后，不再是閉合回路，電流表指針不再偏轉(zhuǎn)，D

項(xiàng)正確。

3.某興趣小組設(shè)計(jì)了如圖所示原電池裝置（鹽橋中吸附有飽和K2sCU溶液）。下

列說法正確的是（）

rtn/加f-icu

甲：FeCb+KSCN乙;CuS04

酸性溶液溶液

A.該原電池的正極反應(yīng)式為Cu2++2e-=Cu

B.甲燒杯中溶液的紅色逐漸變淺

C.鹽橋中的SO「移向甲燒杯

D.若將甲燒杯中的溶液換成稀硝酸，電流表指針反向偏轉(zhuǎn)

【解析】選B。A.正極發(fā)生還原反應(yīng)，為Fe3++e-=Fe2+,故A錯(cuò)誤；B.

左邊燒杯中發(fā)生Fe3++e-=Fe2+,則左燒杯中溶液的紅色逐漸變淺，故B正

確；C陰離子向負(fù)極移動(dòng)，鹽橋中的SO：-流向乙燒杯，故C錯(cuò)誤；D.若將甲

燒杯中的溶液換成稀硝酸，硝酸可氧化銅，銅為負(fù)極，電流表指針偏轉(zhuǎn)方向不

變，故D錯(cuò)誤。

畿【加固訓(xùn)練】

如圖為一原電池裝置，下列敘述中正確的是（）

電流表

I@I

71「鹽橋「L

三4瓊脂KQ把:：

飽和溶液）叁

ZnSO」溶液CuSO4溶液

①銅禺子在銅片表面被還原②鹽橋中的K+移向Z11SO4溶液③電流從鋅片經(jīng)

導(dǎo)線流向銅片④銅是正極，銅片上有氣泡產(chǎn)生⑤正極反應(yīng)為Cu2++2e-

=Cu⑥實(shí)驗(yàn)過程中取出鹽橋，原電池仍繼續(xù)工作⑦將鋅片浸入CuSO4溶

液中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)與該原電池反應(yīng)相同

A.①⑤⑦B.①③④C.②⑤⑦D.④⑥⑦

【解析】選Ao該原電池中，較活潑的金屬鋅作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，較不活

潑的銅作正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電子由負(fù)極鋅流出，經(jīng)導(dǎo)線流向銅電極(電流的

方向與之相反)，負(fù)極、正極的反應(yīng)分別為負(fù)極：Zn-2e-=Zn2+,正極：Cu2

++2e-=Cu；鹽橋中的陽離子向正極區(qū)硫酸銅溶液中遷移，故①、⑤正確，

②、③、④錯(cuò)誤；取出鹽橋后不能構(gòu)成閉合回路，原電池不能繼續(xù)工作，⑥錯(cuò)

誤；無論是否為原電池，反應(yīng)實(shí)質(zhì)相同，均為氧化還原反應(yīng)，⑦正確。

4.根據(jù)下圖，可判斷出下列離子方程式中錯(cuò)誤的是()

I---?---I?I

ccoCA8

wd1MIH

,——?——"la,一尸__———―萬一

7——―/--.......JJ-,

Cd2\aq)Co2+(aq)CoRaq)Ag"(aq)

A.2Ag(s)+Cd2+(aq)=2Ag+(aq)+Cd(s)

B.Co2+(aq)+Cd(s)=Co(s)+Cd2+(aq)

C.2Ag+(aq)+Cd(s)=2Ag(s)+Cd2+(aq)

D.2Ag+(aq)+Co(s)=2Ag(s)+Co2+(aq)

【解析】選A。根據(jù)原電池的正負(fù)極知，金屬的活動(dòng)幽頁序?yàn)镃d>Co>Ag,金

屬的活動(dòng)性越強(qiáng)，則金屬的還原性越強(qiáng)。A.該反應(yīng)中，Cd的還原性小于Ag,

與已知不相符，故A錯(cuò)誤；B.該反應(yīng)中,Cd的還原性大于Co,與已知相符，

故B正確；C.該反應(yīng)中，Ag的還原性小于Cd,與已知相符，故C正確；D.該

反應(yīng)中,Co的還原性大于Ag,與已知相符，故D正確。

5.(改編題)某小組為了探究電化學(xué)原理，設(shè)計(jì)了如圖所示的電化學(xué)裝置，電極I

為鋅，其他電極均為石墨，鹽橋是浸泡了飽和氯化鉀溶液的瓊脂，丙池是滴加

了酚猷的氯化鈉溶液，下列敘述正確的是()

A.電子由電極IV通過外電路流向電極I

B.裝置工作過程中III電極周圍出現(xiàn)紅色

c.電極n發(fā)生還原反應(yīng)

D,鹽橋中C1-向甲池移動(dòng)

【解析】選c、D。I是鋅、其余電極都是石墨，鋅易失電子作負(fù)極，II是正極,

甲、乙構(gòu)成原電池，丙屬于電解池，III為陽極、IV為陰極。A.電子從負(fù)極I沿

導(dǎo)線流向陰極W,故A錯(cuò)誤；B.III電極是陽極，陽極上氯離子放電生成氯氣，

IV為陰極，陰極上氫離子放電生成氫氣，同時(shí)電極附近生成氫氧根離子，導(dǎo)致

溶液變紅色，故B錯(cuò)誤C電極n上銅離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)而析出Cu單質(zhì),

故C正確；D.鹽橋中氯離子向負(fù)極甲池區(qū)域移動(dòng)，故D正確。

6.環(huán)境監(jiān)察局常用“定電位”NO,傳感器來監(jiān)測化工廠的氮氧化物氣體是否達(dá)到

排放標(biāo)準(zhǔn)，其工作原理如圖所示。下列說法不正確的是()

工作電極

多孔聚四對(duì)電極r

羸乙烯膜、

硫酸

NO.

溶液

NOT.1

A.對(duì)電極是負(fù)極

B.工作電極上發(fā)生的電極反應(yīng)為NO2+2e-+2H+=NO+H2O

C.對(duì)電極的材料可能為鋅

D.傳感器工作時(shí)H+由工作電極移向?qū)﹄姌O

【解析】選D。A.由NO2—NO知，工作電極發(fā)生還原反應(yīng)，作正極,則對(duì)電

極是負(fù)極，正確；B.工作電極是正極，電極反應(yīng)式為NO?+2e-+2H+=NO+

H2O,正確；C對(duì)電極是負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，則對(duì)電極的材料可能為活潑金屬

鋅，正確；D.陽離子向正極移動(dòng)，所以傳感器工作時(shí)H+由對(duì)電極移向工作電極,

錯(cuò)誤。

7.能量之間可相互轉(zhuǎn)化：電解食鹽水制備CL是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，而原電池

可將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。設(shè)計(jì)兩種類型的原電池，探究其能量轉(zhuǎn)化效率。

限選材料：ZnSOKaq),FeSO4(aq),CuSO4(aq)；銅片，鐵片，鋅片和導(dǎo)線。

(1)完成原電池甲的裝置示意圖，并作相應(yīng)標(biāo)注。

要求：在同一燒杯中，電極與溶液含相同的金屬元素。

(2)銅片為電極之一，CuSOKaq)為電解質(zhì)溶液，只在一個(gè)燒杯中組裝原電池乙，

工作一段時(shí)間后，可觀察到負(fù)極O

⑶甲、乙兩種原電池中可更有效地將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的是__________其原因

是___________________________________________________________________O

【解析】以Zn和Cu作電極為例分析，如果不用鹽橋，則除了發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)

外還發(fā)生Zn和Cu?+的置換反應(yīng)，反應(yīng)放熱，會(huì)使部分化學(xué)能以熱能形式散失,

使其不能完全轉(zhuǎn)化為電能，而鹽橋的使用，可以避免Zn和C/+的直接接觸，

從而避免能量損失，提供穩(wěn)定電流。

答案：(1)如圖所示

(2)電極逐漸溶解，表面有紅色固體析出

⑶甲電池乙的負(fù)極可與CuSCU溶液直接發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致部分化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱

能；電池甲的負(fù)極不與所接觸的電解質(zhì)溶液反應(yīng)，化學(xué)能在轉(zhuǎn)化為電能時(shí)損耗

較小

司【加固訓(xùn)練】

十九大報(bào)告中提出要“打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)”，意味著對(duì)大氣污染防治比過去要求更

高。二氧化硫一空氣質(zhì)子交換膜燃料電池實(shí)現(xiàn)了制硫酸、發(fā)電、環(huán)保三位一體

的結(jié)合，原理如圖所示。下列說法正確的是()

A.該電池放電時(shí)質(zhì)子從電極b移向電極a

+

B.電極a附近發(fā)生的電極反應(yīng)為SO2+2H2。-2e-=H2SO4+2H

C.電極b附近發(fā)生的電極反應(yīng)為O2+4e-+2H2O==4OH-

D.相同條件下，放電過程中消耗的SCh和02的體積比為2：1

【解析】選D。A項(xiàng)，放電時(shí)為原電池，質(zhì)子向正極移動(dòng)，電極a為負(fù)極，則該

電池放電時(shí)質(zhì)子從電極a移向電極b,錯(cuò)誤；B項(xiàng)，電極a為負(fù)極，發(fā)生氧化反

+

應(yīng),電極反應(yīng)為SO2+2H20-2e-=SOt+4H,硫酸應(yīng)當(dāng)拆為離子形式，錯(cuò)

誤；C項(xiàng)，酸性條件下，氧氣得電子與氫離子反應(yīng)生成水，電極b附近發(fā)生的電

+

極反應(yīng)為O2+4e-+4H=2H2O,錯(cuò)誤；D項(xiàng)，由總反應(yīng)式2SO2+O2+

2H2O=2SOi-+4H+可知，放電過程中消耗的SO2和O2的體積比為2：1,正

確。

題組二：化學(xué)電源

（建議用時(shí)：20分鐘）

1.燃料電池的能量密度是指單位質(zhì)量的燃料在放電過程中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量

多少。偏二甲月井（C2H8N2）是火箭發(fā)動(dòng)機(jī)燃料。某小組設(shè)計(jì)的偏二甲月井碳酸鹽燃料

電池結(jié)構(gòu)如圖所示，下列說法不正確的是（）

I—I電流汁I—I

U

G、N2

/■冬.二三二二二.

C2H8N2

A.該電池工作時(shí)，COl向A極移動(dòng)

B.放電過程中，CO2可循環(huán)利用

C.偏二甲陰的能量密度比乙醇低

D.A電極的電極反應(yīng)式為C2H8N2+8cO：--16c=10CO2+N2+4H2O

【解析】選c。A.該原電池中，A為負(fù)極，B為正極，陰離子COi-向A極移

動(dòng)，故A正確；B.負(fù)極生成CO2,正極消耗CO2,即放電過程中，CO2可循環(huán)

利用,故B正確;C.C2H8N2~2cCh+N2-16e-,C2H50H~2CO2-12e',偏二

甲陰的能量密度為瞿刈.267,乙醇的能量密度為1|黑=0.26mol-g-1,即

偏二甲臚的能量密度大于乙醇,故C錯(cuò)誤；D.該原電池中，A為負(fù)極，負(fù)極上

偏二甲陰（C2H8N2）被氧化生成CO2和N2,負(fù)極反應(yīng)式為C2H8沖+8CO1--16e

-=10CO2+N2+4H2O,故D正確。

司【加固訓(xùn)練】

鋰-銅空氣燃料電池容量高、成本低，具有廣闊的發(fā)展前景。該電池通過一種復(fù)

+

雜的銅腐蝕“現(xiàn)象”產(chǎn)生電力，其中放電過程為2Li+Cu2O+H2O=2CU+2Li

+2OH-,下列說法不正確的是（）

電解質(zhì)固體電解質(zhì)電解質(zhì)

A.放電時(shí)，正極的電極反應(yīng)式為Cu2O+H2O+2e-===2OH-+2Cu

B.放電時(shí)，電子透過固體電解質(zhì)向Li極移動(dòng)

C.通空氣時(shí)，銅電極被腐蝕，表面產(chǎn)生Cu2O

D.整個(gè)反應(yīng)過程中，氧化劑為O2

+

【解析】選B。A.放電過程為2Li+Cu2O+H2O=2CU+2Li+2OH-,正極

上Cu2O反應(yīng)，堿性條件下通空氣時(shí),銅被氧化表面產(chǎn)生Cu2O，故A、C正確；

B.放電時(shí)，陽離子向正極移動(dòng)，則Li+透過固體電解質(zhì)向Cu極移動(dòng)，但電子不

能在電解質(zhì)中流動(dòng)，故B錯(cuò)誤；D.通空氣時(shí)，銅被腐蝕，表面產(chǎn)生Cu2O,放電

時(shí)Cu2O轉(zhuǎn)化為Cu,則整個(gè)反應(yīng)過程中氧化劑為02,故D正確。

2.（改編題）一種臚（N2H4）—空氣堿性燃料電池工作原理如圖所示。下列說法錯(cuò)誤

的是（）

A.a為空氣，b為N2H4

+

B.M為正極，電極反應(yīng)為O2+4e-+4H==2H2O

C.電路中通過1mole-時(shí)，同時(shí)有1molOH-從左室通過陰離子交換膜移到右

室

D.當(dāng)有16gN2H4完全反應(yīng)生成N2,消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下22.4LO2

【解析】選B、DoA.由圖中電子的移動(dòng)方向可知，N電極為負(fù)極，M電極為

正極,該電池中N2H4發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，則N2H4為負(fù)極反應(yīng)物，即a為

空氣，b為N2H4,故A正確；B.該原電池中電解質(zhì)溶液為堿性，正極反應(yīng)為O2

+2H2。+4e-=4OH-，故B錯(cuò)誤；C.原電池中N電極為負(fù)極，M電極為正極,

工作時(shí)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)，電子和氫氧根離子所帶電荷數(shù)值相等，則電路中

通過1mole-時(shí)，同時(shí)有1molOH-從左室通過陰離子交換膜移到右室，故C

16?

正確Q.電池總反應(yīng)為N2H4+C)2==N2T+2H2O，則H(O2)=〃(N2H4)=------------

32g-mol-1

=0.5mol,消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下O2的體積為22.4L-mol-'x0.5mol=11.2L,故D錯(cuò)

誤。

教師專用(》【方法規(guī)律】解答燃料電池題目的幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)

⑴要注意介質(zhì)是什么？是電解質(zhì)溶液還是熔融鹽或氧化物。

⑵通入負(fù)極的物質(zhì)為燃料，通入正極的物質(zhì)為氧氣。

⑶通過介質(zhì)中離子的移動(dòng)方向，可判斷電池的正負(fù)極，同時(shí)考慮該離子參與靠

近一極的電極反應(yīng)。

教師

專用【加固訓(xùn)練】

DBFC是一種新型硼氫化鈉燃料電池，其工作原理如圖所示，下列說法中不正確

的是()

A.硼氫化鈉中H為-1價(jià)，過氧化氫中。也為-1價(jià)

B.外電路中電子由a極移向b極

C.該電池不適宜在高溫環(huán)境下工作

+

D.a極的電極反應(yīng)式為BH4--8e-+2H2O=BO2-+8H

【解析】選D。A.硼氫化鈉中BH4-為-1價(jià)，則B為+3價(jià)、H為-1價(jià)，

H2O2中H為+1、。為-1,故A正確；B.a作負(fù)極，b作正極，電子由負(fù)極經(jīng)

過導(dǎo)線流向正極，即外電路中電子由a極移向b極，故B正確；C.由于H2O2化

學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定、受熱易分解，則該電池不適宜在高溫環(huán)境下工作，故C正確；

D.該原電池為堿性電池,a極上BH；發(fā)生失去電子的氧化反應(yīng)，負(fù)極反應(yīng)式為

BH；+8OH--8e-=BO2'+6H2O,故D錯(cuò)誤。

3.(原創(chuàng)題)微生物燃料電池(MFC),是以微生物為催化劑將碳水化合物［用

(CH2O)〃表示］中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，其工作原理如圖所示。下列說法錯(cuò)

誤的是()

A.b電極為正極

+

B.a的電極反應(yīng)式為(CH2O)"+?H2O-4ne-=nCO2+4HH

C.a電極的電勢(shì)高于b電極

D.MFC本質(zhì)上是收獲微生物代謝過程中生產(chǎn)的電子并傳遞而產(chǎn)生電流的系統(tǒng)

【解析】選c。A.電子流向與電流方向相反，電子流入的電極為正極，即b為

正極，故A正確；B.a為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，（CH2O）"被氧化為CO2,根據(jù)電

子守恒和元素守恒可得電極反應(yīng)式（CH2。）"+HH2O-4ne-=nCO2+4〃H+,故B

正確；C.應(yīng)是正極（b）的電勢(shì)高于負(fù)極（a）,故C錯(cuò)誤；D.MFC本質(zhì)上是利用微生

物代謝過程中碳水化合物被氧化時(shí)轉(zhuǎn)移的電子傳遞而產(chǎn)生電流的系統(tǒng)，故D正

確。

畿【加固訓(xùn)練】

鈉硫電池以熔融金屬鈉、熔融硫和多硫化鈉（NazS、）分別作為兩個(gè)電極的反應(yīng)物,

固體ALO3陶瓷（可傳導(dǎo)Na+）為電解質(zhì)，其原理如圖所示：

------------------1用電器或電源|------------

固體電解質(zhì)

熔融Na熔融S和

（Ah03）Na2sx

+++1

1Na…：Na—Na

下列說法正確的是（）

A.放電時(shí)，電極A為正極

B.充電時(shí)，Na+從電極A向電極B遷移

C.充電時(shí)，電極B反應(yīng)式為-2e-==xS

D.該電池工作的適宜溫度應(yīng)控制在25℃左右

【解析】選C。放電時(shí)，熔融Na發(fā)生氧化反應(yīng)，電極A為負(fù)極，A項(xiàng)錯(cuò)誤；充

電時(shí)，電極A為陰極，電極B為陽極，電解池中陽離子從陽極向陰極遷移，B

項(xiàng)錯(cuò)誤；充電時(shí)，陽極上S?-失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Sr-2e

-=^S,C項(xiàng)正確；該電池以熔融金屬鈉、熔融硫和多硫化鈉分別作為兩個(gè)電

極的反應(yīng)物，因此該電池工作時(shí)應(yīng)保證Na、S均為熔融狀態(tài),而25。。左右時(shí)

Na、S均為固態(tài)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。

4.Ca-LiFePO4可充電電池的工作原理示意圖如圖，其中鋰離子交換膜只允許

+2+

Li+通過，電池反應(yīng)為^Ca+2Lii-AFePO4+2^Li=xCa+2LiFePO4o下列說

法正確的是（）

LiPFft/LiAsFs鋰離子交換膜LifO」溶液

電解質(zhì)

A.LiPF6/LiAsF6電解質(zhì)與Li2sO4溶液可互換

B.充電時(shí),當(dāng)轉(zhuǎn)移0.1mol電子時(shí),左室中電解質(zhì)的質(zhì)量減輕1.3g

+

C.充電時(shí)，陰極反應(yīng)為Lii-.vFePO4+^Li+^e-=LiFePO4

D.放電時(shí)，Lii-xFePO4/LiFePO4電極發(fā)生Li+脫嵌，充電時(shí)發(fā)生Li+嵌入

【解析】選B。A.Ca是活潑金屬，易與水發(fā)生劇烈反應(yīng)，所以LiPF6/LiAsF6

為非水電解質(zhì)，而Li2so4溶液中有水,不可互換，故A錯(cuò)誤；B.充電時(shí)每轉(zhuǎn)移

0.1mol電子，左室中就有0.05molCa?+轉(zhuǎn)化為Ca,同時(shí)有0.1molLi+遷移到左

室，所以左室中電解質(zhì)的質(zhì)量減輕0.05molx40g-mol-1-0.1molx7g-mol-1=1.3

g,故B正確；C.充電時(shí)，鈣電極為陰極，陰極上鈣離子得電子生成金屬鈣，電

極反應(yīng)為Ca2++2e-=Ca,故C錯(cuò)誤；D.充電時(shí)為電解池，電解池中陽離子流

向陰極，Li】-xFePOMLiFePCU為陽極，所以Li]-xFePCU/LiFePCU電極發(fā)生Li+脫

嵌然后流向陰極，放電時(shí)為原電池，原電池中陽離子移向正極，所以放電時(shí)發(fā)

生Li+嵌入，故D錯(cuò)誤。

教師專用&【方法規(guī)律】

放電一-原電池

充電一一電解池

電極名稱,放電時(shí)的正極為充電時(shí)的陽極

—

的判斷放電時(shí)的負(fù)極為充電時(shí)的陰極

放電時(shí)的正極反應(yīng)顛倒過來為充

電極反應(yīng)電時(shí)的陽極反應(yīng)

—

式的書寫放電時(shí)的負(fù)極反應(yīng)顛倒過來為充

電時(shí)的陰極反應(yīng)

由生成的一極移向消耗的一極

離子移動(dòng)

一

的方向區(qū)域pH變化：生成OY或消耗H*

的區(qū)域，pH增大;消耗OH?或生

成H+的區(qū)域.pH減小

5.（2022.威海模擬）含氯苯的廢水可通過加入適量乙酸鈉，設(shè)計(jì)成微生物電池將

氯苯轉(zhuǎn)化為苯而除去，其原理如圖所示。下列敘述正確的是()

A.氯苯被氧化生成苯

B.反應(yīng)后廢水的pH升iW)

C.M極電極反應(yīng)式為C6H50+2e-+H+=C1-+C6H6

D.每生成1molCO2,由N極區(qū)進(jìn)入M極區(qū)的H+為4moi

【解析】選C、DoA氯苯作氧化劑被還原生成苯，故A錯(cuò)誤；B.總反應(yīng)為4c6H5cl

+

+CH3COO-+2H2O=4C6H6+4C1-+2CO2t+3H,生成氫離子,pH降彳氐，

故B錯(cuò)誤；C.M極為正極，電極反應(yīng)式為C6H5cl+2e-+H+=C1-+C6H6，故

C正確；D.N極為負(fù)極，電極反應(yīng)式為CH3COO--8e-+2H2O=2CO2T+7H+,

每生成1molCO2,轉(zhuǎn)移4mol電子，M極為正極，電極反應(yīng)式為C6H5C1+2e-

+H+Cl-+C6H6,轉(zhuǎn)移4mol電子時(shí)消耗2molH+同時(shí)生成2moic「，由

溶液呈電中性可知，由N極區(qū)進(jìn)入M極區(qū)的H+為4moi，故D正確。

教師專用&【易錯(cuò)提醒】有機(jī)化合物中碳元素化合價(jià)的判斷

⑴由元素的電負(fù)性可知，有機(jī)物中氫為+1價(jià)，氧為-2價(jià)，鹵族元素為-1價(jià),

然后根據(jù)化合物中各種元素的化合價(jià)的代數(shù)和為零，算出碳的化合價(jià)。這種方

法算出的只是該有機(jī)物中所有碳的平均化合價(jià)，無法算出每個(gè)碳原子的化合價(jià)。

⑵根據(jù)結(jié)構(gòu)式判斷每個(gè)碳原子的化合價(jià)。以乙醇為例，CH3—中的C,和氫相連

顯-1價(jià)，和碳相連顯0價(jià)，則該碳原子的化合價(jià)為：-1x3+0=-3；另一個(gè)

碳原子有兩個(gè)鍵和氫相連，有一個(gè)和碳相連，有一個(gè)和氧相連，該碳原子的化

合價(jià)為：-lx2+l+0=-1；則乙醇中碳的平均化合價(jià)為：［-3+(-1)R2=-

2O

教師

專用【加固訓(xùn)練】

微生物電解池(Microbialelectrolysiscell,MEC)是一種新型的且能兼顧氫氣或甲

烷回收的廢水處理技術(shù)，將電化學(xué)法和生物還原法有機(jī)結(jié)合，MEC具有很好的

應(yīng)用前景。微生物電化學(xué)生產(chǎn)甲烷法的裝置如圖所示。下列有關(guān)說法正確的是

（）

A.“產(chǎn)電菌”極的電勢(shì)比“產(chǎn)甲烷菌”極的低

B.“產(chǎn)甲烷菌”能有效抑制H+的放電

+

C.陰極的電極反應(yīng)式是：CO2-8e-+8H=CH4+2H2O

D.若產(chǎn)1molCH4，理論上陽極室生成CO2的體積為44.8L

【解析】選B。A.左側(cè)“產(chǎn)電菌”極為陽極，右側(cè)“產(chǎn)甲烷菌”極為陰極，所以“產(chǎn)

電菌”極的電勢(shì)比“產(chǎn)甲烷菌”極的高，故A錯(cuò)誤；B.右側(cè)為陰極，陰極上氫離子

不放電,而二氧化碳放電，說明“產(chǎn)甲烷菌”能有效抑制H+的放電，故B正確；

C.陰極上二氧化碳得電子生成甲烷，則陰極的電極反應(yīng)式：CCh+8e-+8H+

=CH4+2H2O,故C錯(cuò)誤；D.若產(chǎn)生1molCH4,轉(zhuǎn)移8mol電子，陽極上生

成2mol二氧化碳，由于沒有說明是否為標(biāo)準(zhǔn)狀況，所以無法計(jì)算二氧化碳的體

積，故D錯(cuò)誤。

6.（能力拔高題）氫能源是未來能源發(fā)展的重要方向，一種新型制氫技術(shù)的工作

原理如圖所示,已知雜多酸一磷鋁酸（簡稱PMOI2）作催化劑能使葡萄糖（C6Hl2。6）

先降解為多種衍生物小分子，然后這些衍生物小分子在電解過程中轉(zhuǎn)化為co2o

下列說法正確的是（）

直流電源

氣流分

PM012|1mol-L-1

和葡萄r的磷酸

糖的混、/溶液

合溶液

質(zhì)子交換膜—

循環(huán)泵

A.氫離子由N極通過質(zhì)子交換膜移向M極

B.M極與直流電源的負(fù)極相連，發(fā)生氧化反應(yīng)

C.電子由N極經(jīng)電解質(zhì)溶液流向M極

D.電解過程中，不需要補(bǔ)充PMou和磷酸溶液

【解析】選A、D。A.該電解池中，N電極為陽極、M電極為陰極，電解時(shí)陽

離子通過離子交換膜進(jìn)入陰極，即氫離子由N極通過質(zhì)子交換膜移向M極，故

A正確；B.該電解池中，M電極為陰極，與直流電源的負(fù)極相連，發(fā)生還原反

應(yīng)，故B錯(cuò)誤；C.電子不能進(jìn)入溶液中，故C錯(cuò)誤；D.PMoi2是催化劑，電解

過程中質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)不變，則不需要補(bǔ)充，故D正確。

畿【加固訓(xùn)練】

如圖所示，五層膜材料常用于汽車玻璃中的電致變色系統(tǒng)，其工作原理是在外

接電源下，通過在膜材料內(nèi)部發(fā)生氧化還原反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)器件的光透過率進(jìn)行

多級(jí)可逆性調(diào)節(jié)。已知WO3和Li4Fe4[Fe(CN)6]3均為無色透明，LiWCh和

Fe4[Fe(CN)6]3均為藍(lán)色。下列有關(guān)說法不正確的是()

A.當(dāng)外電路通過1mol電子時(shí)，通過離子導(dǎo)體層的Li+數(shù)目為NA

B.為了獲得較好的遮光效果，A應(yīng)該接電源的負(fù)極

C.該電致變色系統(tǒng)在較長時(shí)間的使用過程中離子導(dǎo)體層中Li+的量可保持基本

不變

D.當(dāng)B接電源正極時(shí)，離子儲(chǔ)存層反應(yīng)為：

+

Fe4[Fe(CN)6]3+4Li+4e-=Li4Fe4[Fe(CN)6]3

【解析】選D。當(dāng)外電路通過1mol電子時(shí)，通過離子導(dǎo)體層的電量與1mol電

子的電量相同，故Li+的物質(zhì)的量為1mol,故A正確；如果A接電源的負(fù)極，

+

A為陰極,發(fā)生電極反應(yīng)式為Li+WO3+e-=LiWO3,WO3為無色透明，

LiWOs為藍(lán)色，獲得較好的遮光效果，故B正確；電致變色系統(tǒng)在較長時(shí)間的

使用過程中陽極生成的鋰離子和陰極消耗的鋰離子的量相同，Li+的量可保持基

本不變，故C正確;B接電源正極,B電極為陽極，電極反應(yīng)式為Li4Fe4[Fe(CN)6]3

-4e-=4Li++Fe4[Fe(CN)6]3，故D錯(cuò)誤。

題組三：電解池

（建議用時(shí)：20分鐘）

1.我國科學(xué)家發(fā)明的制取H2O2的綠色方法，原理如圖所示（已知：H2O2-H+

+HO2-,Ka=2.4x10-12）。下列說法錯(cuò)誤的是（）

M

覆蓋催化劑岑離子水覆蓋催化劑

III/電極b

電極a\

X多

孔

膜

Y:膜

固

體

電

子

離

解

子

質(zhì)

，

純凈H2O2溶液

A.催化劑可促進(jìn)反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移

B.每生成1molH2O2,X膜上轉(zhuǎn)移的離子為2mol

C.b極上的電極反應(yīng)為O2+H2O+2e-=HO2-+OH-

D.加大去離子水的流速和工作電流均可以增大H2O2的濃度

【解析】選D。A.催化劑能加快化學(xué)反應(yīng)速率,則催化劑可促進(jìn)反應(yīng)中電子的

轉(zhuǎn)移，故A正確；B.X為質(zhì)子交換膜，每生成1molH2O2,外電路有2mol電子

轉(zhuǎn)移，所以X膜上轉(zhuǎn)移的H+為2moi，故B正確；C.根據(jù)以上分析知，b極上

的電極反應(yīng)為O2+H2O+2e-=HO2-+OH-，故C正確；D.加大去離子水的

流速可將產(chǎn)生的H2O2稀釋，所以濃度減小，增大工作電流，單位時(shí)間內(nèi)生成的

雙氧水增多，導(dǎo)致雙氧水濃度增大，故D錯(cuò)誤。

2.（改編題）對(duì)氨基苯酚（HOC6H4NH2）是一種重要的有機(jī)合成中間體，可用硝基

苯（C6H5NO2）電解還原制備，裝置如圖所示。下列說法正確的是（）

陽離子交換膜（只允許H+通過）

A.電解時(shí)Pt電極應(yīng)與直流電源的負(fù)極相連

B.電解時(shí)Pt電極上有H?放出

C.陰極的電極反應(yīng)式為C6H5NO2+4e-+4H+-HOC6H4NH2+H2O

D.電解一段時(shí)間后，右側(cè)硫酸的pH減小

【解析】選C、Do電解池反應(yīng)為通過電解還原硝基苯(C6H5NO2)為對(duì)氨基苯酚

(HOC6H4NH2),則Pb合金電極上發(fā)生還原反應(yīng)，為電解池陰極，Pt電極為電解

池陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)，則陰極電極反應(yīng)為：C6H5NO2+4e-+4H+

=HOC6H4NH2+H2O邛日極反應(yīng)為：2H2。-4e-=O2T+4H+,所以Pt電極產(chǎn)

生。2,Pb合金電極不產(chǎn)生氣體，以此解答該題。A.電解時(shí)Pt電極是陽極，與

直流電源的正極相連，故A錯(cuò)誤；B.電解時(shí)Pt電極是陽極，水電離出的氫氧根

離子放電，生成氧氣，而不是氫氣，故B錯(cuò)誤；C.Pb合金電極是陰極，發(fā)生還

原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為C6H5NO2+4e-+4H+==HOC6H4NH2+H2O,故C正確；

D.電解一段時(shí)間后，硫酸溶液中H2O減少，導(dǎo)致硫酸溶液的濃度變大，溶液的

pH減小,故D錯(cuò)誤。

3.(2022濟(jì)南模擬)在強(qiáng)堿性條件下用電解法可除去廢水中的CN-，裝置如圖所

示。發(fā)生的相關(guān)反應(yīng)有：①CN--2e-+2OH=CNO-+H2O；②2C「-2e-

=C12?；③3cL+2CNO-+8OH-=N2+6C1-+2coy+4H2Oo下歹I」說法正

確的是()

A.通電過程中溶液pH不斷增大

B.鐵電極上發(fā)生的反應(yīng)為Fe-2e-=Fe2+

C.除去1molCN;外電路至少需轉(zhuǎn)移5mol電子

D.為了使電解池連續(xù)工作，需要不斷補(bǔ)充NaCl

【解析】選C。金屬鐵是陰極，鐵電極上發(fā)生的是還原反應(yīng)，陰極上氫離子得電

子生成氫氣，石墨電極是陽極，陽極上CN-和C1-放電生成CNO-和Cl2,然后

溶液中Cl2與CN-發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成N?、C1-和COi-等，據(jù)此分析。A.根

據(jù)反應(yīng)①CN--2e-+2OH-=CNO-+H2O和③3cL+2CNO-+8OH-=N2

+6C1-+2COi-+4H2O,氫氧根離子被不斷消耗，所以通電過程中溶液pH不

斷減小，故A錯(cuò)誤；B.金屬鐵是陰極，鐵電極上發(fā)生的是還原反應(yīng)，F(xiàn)e不參加

反應(yīng)，故B錯(cuò)誤；C根據(jù)反應(yīng)：3C12+2CNO-+8OH-=N2+6C1-+2cO]-+

4H2O,除去1molCN-，消耗1.5mol氯氣，轉(zhuǎn)移電子3mol,根據(jù)CN--2e-

+2OH-=CNO-+H2O,轉(zhuǎn)移電子是2mol,所以外電路至少需轉(zhuǎn)移5mol電

子，故C正確；D.根據(jù)溶液中發(fā)生的反應(yīng)可知，電解生成的氯氣又轉(zhuǎn)化為C1-,

反應(yīng)中消耗OH-,需要補(bǔ)充NaOH,故D錯(cuò)誤。

4.（改編題）電化學(xué)有機(jī)合成反應(yīng)溫和高效，體系簡單，環(huán)境友好。電解合成1,

2-二氯乙烷的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是（）

A.X為陽離子交換膜，Y為陰離子交換膜

B.電路中每轉(zhuǎn)移2mol電子理論上會(huì)生成1molC1CH2cH2cl

C.該裝置工作時(shí)，NaCl溶液的濃度不變

D.該裝置總反應(yīng)為CH2=CH2+2H2O+2NaCl里鯉H2T+2NaOH+

CICH2CH2CI

【解析】選A、C。A.陰極H2O或H+放電生成七和NaOH,所以離子交換膜

Y為陽離子交換膜；陽極CuCl放電轉(zhuǎn)化為CuCl2,所以離子交換膜X為陰離子

交換膜，故A錯(cuò)誤；B.CuCb能將C2H4氧化為1,2-二氯乙烷，C元素的化合價(jià)

升高1價(jià)，所以電路中每轉(zhuǎn)移2mol電子理論上會(huì)生成1molC1CH2cH2。，故B

正確；C.電解時(shí)，NaCl溶液中Na+進(jìn)入右側(cè)，。-進(jìn)入左側(cè)，所以NaCl溶液的

濃度不斷減小，故C錯(cuò)誤；D.以NaCl和CH2=CH2為原料合成1,2-二氯乙烷

中，CuCI-CuCL—CuCl,CuCl循環(huán)使用，其實(shí)質(zhì)是NaCl、H2O與CH2-CH2

反應(yīng),所以總反應(yīng)為：CH2=CH2+2H2O+2NaCl身鯉H2T+2NaOH+

CICH2CH2CI,故D正確。

教師專用&【互動(dòng)探究】⑴試寫出陽極的電極反應(yīng)式？

提示：Cu+-e--Ci?+

(2)“液相反應(yīng)”中發(fā)生的反應(yīng)方程式？

提示：CH2=CH2+2CUC12->2CUC1+CICH2CH2CI

5.隨著電化學(xué)技術(shù)的發(fā)展和成熟，利用電解池合成的物種也越來越多。利用電

化學(xué)法制備己二睛［NCUHMCN］的原理如圖所示。下列說法正確的是()

CH：=CH-CN

/

\jC(CH2)4CN

交換膜

A.電極C(I)為陰極

B.若交換膜為陰離子交換膜，可維持兩極區(qū)溶液濃度基本不變

C.電解過程中陰極附近pH增大

D.電極C(H)上的電極反應(yīng)式為2CH2=CHCN+2H2O+2e-=NC(CH2)4CN

+2OH-

【解析】選C。A.左側(cè)C化合價(jià)降低，所以C(I)為陽極，故A錯(cuò)誤；B.若交

換膜為陰離子交換膜，SOf向陽極移動(dòng)，H+參與電極反應(yīng)，則右側(cè)區(qū)溶液中

SO『、H+的濃度會(huì)減小,故B錯(cuò)誤；C電解過程中陰極的電極反應(yīng)式為

+

2CH2=CHCN+2H+2e-=NC(CH2)4CN,反應(yīng)消耗氫離子，所以pH增大，

故C正確；D.酸性條件下，不可能生成OH:則電極C(II)上的電極反應(yīng)式為：

2cH2=CHCN+2H++2e-=NC(CH2)4CN,故D錯(cuò)誤。

畿【加固訓(xùn)練】

下圖裝置(I)是一種可充電電池，裝置(II)為電解池。裝置(I)的離子交換膜只

放電

允許Na+通過，已知電池充、放電的化學(xué)方程式為2Na2s2+NaBn萩Na2s4+

3NaBr,當(dāng)閉合開關(guān)K時(shí)，電極X附近溶液變紅。

(H)

下列說法正確的是()

A.閉合開關(guān)K時(shí)，Na+從右到左通過離子交換膜

+

B.閉合開關(guān)K時(shí),負(fù)極反應(yīng)式為3NaBr-2e-=NaBr3+2Na

C.閉合開關(guān)K時(shí)，當(dāng)有0.1molNa+通過離子交換膜時(shí)，X電極上放出標(biāo)準(zhǔn)狀

況下氣體1.12L

D.閉合開關(guān)K時(shí)，電極X的電極反應(yīng)式為2C1--2e-=Cl2t

【解析】選Co當(dāng)閉合開關(guān)K時(shí)，電極X附近溶液變紅，即X附近有氫氧根離

子生成，所以電極X得電子析出氫氣，電極X是陰極，電極Y是陽極。閉合開

關(guān)K時(shí)，裝置（I）左邊與陰極相連，是負(fù)極，右邊是正極，原電池中，陽離子移

向正極，所以鈉離子從左到右通過離子交換膜，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；閉合開關(guān)K時(shí)，

負(fù)極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2Na2s2-2e-=Na2S4+2Na+,故B

項(xiàng)錯(cuò)誤；閉合開關(guān)K時(shí)，當(dāng)有0.1mol鈉離子通過離子交換膜，即有0.1mol電

子產(chǎn)生，根據(jù)氫氣與電子的關(guān)系式知，生成的氫氣體積為1.12L（標(biāo)準(zhǔn)狀況下），

故C項(xiàng)正確；閉合開關(guān)K時(shí)，電極X是陰極，溶液中的氫離子放電生成氫氣，

所以電極反應(yīng)式為2H2。+2e-==H2T+2OH-，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。

題組四：電化學(xué)計(jì)算

（建議用時(shí)：20分鐘）

1.（2022濱州模擬）甲、乙兩個(gè)電解池均以粕為電極，且互相串聯(lián)，甲池中盛有

AgNCh溶液，乙池中盛有一定量的某鹽溶液，通電一段時(shí)間后，測得甲池電極

的質(zhì)量增加2.16g,乙池電極上析出0.24g金屬，則乙池中的溶質(zhì)可能是（）

A.CuSO4B.MgSO4C.A1（NO3）3D.Na2SO4

【解析】選Ao根據(jù)陽離子放電順序可知，在上述4個(gè)選項(xiàng)中只有CuSO4溶液

中的Cu2+電解時(shí)可以放電，從而在電極上析出；當(dāng)轉(zhuǎn)移0.02mol電子時(shí)，乙池

中析出銅的質(zhì)量小于0.64g,是因?yàn)殡娊膺^程中CuSO4不足，后來變成電解水,

A項(xiàng)正確。

2.用惰性電極電解一定濃度的CuSO4溶液時(shí)，通電一段時(shí)間后，向所得的溶液

中加入0.1molCu2（OH）2co3后，恰好恢復(fù)到電解前的濃度和pH（不考慮二氧化

碳的溶解）。則電解過程中轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為（）

A.0.4molB.0.5molC.0.6molD.0.8mol

【解析】選Co用惰性電極電解一定濃度的CuSO4溶液時(shí)，如果硫酸銅沒有消

耗完或恰好消耗完，這時(shí)向電解液中加入氧化銅或碳酸銅就可以恢復(fù)到電解前

的濃度和pH,而題中加入的是CMOH)2cO3,說明CuSO4消耗完，并且又電解

了一部分水。則電解的硫酸銅的物質(zhì)的量為0.2mol,電解的水的物質(zhì)的量為0.1

mol,轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為0.2molx2+0.1molx2=0.6molo

教師專用e【方法規(guī)律】解答電化學(xué)計(jì)算題的關(guān)鍵

⑴根據(jù)電池裝置圖示，分清是原電池還是電解池，正確判斷電極的名稱。

⑵結(jié)合原電池的工作原理或電解原理，結(jié)合電解質(zhì)溶液的種類，正確判斷電極

的產(chǎn)物。

(3)依據(jù)得失電子守恒，建立各電極上產(chǎn)物間的定量關(guān)系，列式、計(jì)算。

3.(改編題)常溫下用石墨作電極，電解100mL0.1molL-i的Cu(NO3)2和0.1

molL-i的AgNCh組成的混合溶液，當(dāng)某一電極上生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下體

積為1.12L時(shí)，假設(shè)溶液體積不變，下列說法正確的是()

A.陰極增重1.72gB.所得溶液PH<1

C.陰極增重0.64gD.所得溶液PH>1

【解析】選A、B。陰極可以放電的離子依次為0.01molAg+、0.01molCu2+,

陽極可以放電的陰離子只有OH-。當(dāng)陽極生成L12LO2時(shí)，電路中通過電子：

〃(e-)=0.05molx4=0.2mol,此時(shí)Ag+、Ci?+已全部析出，質(zhì)量：0.01molxl08

11

g-mol-+0.01molx64g-mol-=1.72go因?yàn)楫?dāng)Ag+、Ci?+全部析出以后，相當(dāng)

于電解水，H+不再增加，所以生成的H+所帶電荷與0.01molAg\0.01molCu2

+所帶電荷相等。則溶液中生成：c(H+)=0.3m成LLpH<l0故C、D錯(cuò)誤。

畿【加固訓(xùn)練】

用惰性電極電解2L0.5mol-L-1的硝酸銀溶液，當(dāng)在電路中通過01mol電子后,

調(diào)換正、負(fù)極，電路中又通過了0.2mol電子，此時(shí)溶液pH為(假設(shè)溶液體積不

變)()

A.1B.2C.3D.無法確定

【解析】選A。2L0.5mol-L-1的硝酸銀溶液含〃(Ag+)=1mol,調(diào)換正、負(fù)極

前，電極反應(yīng)式為陽極：4OH--4e-=2H2O+Chf；陰極：4Ag++4e-==4Ag,

則電路中通過0.1mole■時(shí)生成0.1molAg，同時(shí)反應(yīng)0.1molOH-得到0.1mol

H+；調(diào)換正、負(fù)極后，電極反應(yīng)式為陽極：4Ag-4e-=4Ag+（先）,4OH--4e

+

■=2H2O+02T（后）；陰極：4Ag++4e-=4Ag,故總共彳導(dǎo)至I」0.2molH,c（H

+）=\,0=0.1mol-L_1,pH=-lgc（H+）=1。

乙-1—/

4.如圖是一套電化學(xué)裝置，對(duì)其有關(guān)說法錯(cuò)誤的是（）

H2s04

溶液

A.裝置A是原電池，裝置B是電解池

B.反應(yīng)一段時(shí)間后，裝