全国通用备战2024年高考化学易错题精选类型11化学能与电能9大易错点教师版

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易错点1 不理解原电池和电解池的形成条件
【分析】
1.原电池的概念及构成条件
(1)概念和反应本质：原电池是把化学能转化为电能的装置，其本质是能自发进行的氧化还原反应
(2)原电池的形成条件
①能自发进行的氧化还原反应
②两个金属活动性不同的电极(燃料电池的两个电极可以相同)
③形成闭合回路，需满足三个条件：
a.存在电解质；b.两电极直接或间接接触；c.两电极插入电解质溶液或熔融电解质中
2.电解池的构成
(1)与电源相连的两个电极：与电源正极相连的电极是阳极，在阳极上发生氧化反应；与电源负极相连的电极是阴极，在阴极上发生还原反应
(2)电解质溶液(或熔融的电解质)
(3)形成闭合回路
易错点2 不会判断原电池的正、负极
【分析】
沿导线
判断原电池正、负极的5种方法
(1)根据电极反应或总反应方程式来判断
作还原剂、失电子、化合价升高、发生氧化反应的电极是负极
作氧化剂、得电子、化合价降低、发生还原反应的电极是正极
(2)根据外电路中电子流向或电流方向来判断
电子流出或电流流入的一极负极；电子流入或电流流出的一极正极
(3)根据内电路(电解质溶液中)中离子的迁移方向来判断
阳离子向正极移动；阴离子向负极移动
(4)根据原电池的两电极材料来判断
两种金属(或金属与非金属)组成的电极，若它们都与(或都不与)电解质溶液单独能反应，则较活泼的金属作负极；若只有一种电极与电解质溶液能反应，则能反应的电极作负极
(5)根据电极现象来判断
工作后，电极质量减少，说明该电极金属溶解，失去电子变成金属离子，该电极为负极；电极质量增加或不变，说明溶液中的阳离子在该电极放电生成金属单质或溶液中的阳离子得电子，该电极为正极
易错点3 不会正确书写原电池的电极反应式
【分析】
1.电极反应遵循的三个守恒
(1)得失电子守恒
①失电子电荷数为＋m；得电子电荷数为－n
②元素的化合价每升高一价，则元素的原子就会失去一个电子
③元素的化合价每降低一价，则元素的原子就会得到一个电子
(2)电荷守恒：电极反应左、右两边的正电荷和负电荷数相等
(3)原子守恒(质量守恒)：电极反应左、右两边同种原子的原子个数一定相等
2、电极反应的书写方法
(1)拆分法：针对比较简单的原电池可以采取拆分法，先确定原电池的正、负极，列出正、负极上反应的物质，并标出相同数目电子的得失
a．写出原电池的总反应，如2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋
b．把总反应按氧化反应和还原反应拆分为两个半反应，注明正、负极，并依据质量守恒、电荷守恒及电子得失守恒配平两个半反应：
正极：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋
负极：Cu－2e－===Cu2＋
【微点拨】注意负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共存。若不共存，则电解质溶液中的阴离子应写入负极反应式中
(2)加减法：正、负极反应相加得到电池反应的离子方程式。反之，若能写出已知电池的总反应的离子方程式，可以减去较易写出的电极反应式，从而得到较难写出的电极反应式
复杂电极反应式===总反应式—简单的电极反应式
a．写出总反应，如Li＋LiMn2O4===Li2Mn2O4
b．写出其中容易写出的一个半反应(正极或负极)，如
负极：Li－e－===Li＋
c．利用总反应式与上述的一极反应式相减，即得另一个电极的反应式，即
正极：LiMn2O4＋Li＋＋e－===Li2Mn2O4
(3)“三步法”书写电极反应——按顺序书写：以“甲醇——氧气——KOH溶液”为例
【微点拨】
①该法书写电极是各写各的电极，因此正负极电子数可能不相等，所以最后再用最小公倍数写出总方程式
②若为酸性介质，先补H+，另一边补H2O；若为碱性介质，先补OH—，另一边补H2O
③有机物中化合价处理方法：“氧－2，氢＋1，最后算碳化合价”，并且要注意溶液环境与产物之间的反应，碱性环境下，C元素最终产物应为CO32－
④水溶液中不能出现O2－；碱性溶液反应物、生成物中均无H+；酸性溶液反应物、生成物中均无OH－，中性溶液反应物中无H+ 和OH－
易错点4 电解时电极产物的判断
【分析】
1.电解时电极产物的判断
①阳极产物的判断：阳极吸引的是阴离子，比较阴离子还原性的大小
首先看电极材料，是惰性电极还是活性电极，若阳极材料为活性电极(Fe、Cu)等金属，则阳极反应为电极材料失去电子，电极被溶解变成离子而进入溶液，溶液中的阴离子不能失电子；若阳极材料为惰性电极(Pt、石墨)，则根据阴离子的放电顺序来判断：
阳极(阴离子放电顺序)：金属(Au、Pt除外)电极>S2－>SO32－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根离子
②阴极产物的判断：阴极吸引的是阳离子，比较阳离子氧化性的大小
直接根据阳离子的放电顺序进行判断阳离子放电顺序
Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+(指酸电离的)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+(指水电离的)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+
2.阴、阳极放电后的产物
易错点5 电解池中电解质溶液的情况分析
【分析】
惰性电极电解电解质溶液的情况分析
(1)电解溶质
(2)电解溶质和溶剂水，生成H2和碱
(3)电解溶质和溶剂水，生成H2和碱
(4)电解溶剂水
易错点6 电解精炼铜过程中的除杂
【分析】
易错点7 析氢腐蚀和吸氧腐蚀的区别与判断
【分析】
易错点8 有关电化学的计算
【分析】
1.计算类型
电解的相关计算包括两极产物的定量计算(如质量、气体的体积、某元素的化合价、溶液的pH及物质的量浓度等)
2.电解计算的依据
(1)阳极失去的电子数＝阴极得到的电子数
(2)串联电路中通过各电解池的电子总数相等
(3)电源输出的电子总数和电解池中转移的电子总数相等
3.电解计算的方法
(1)根据电子守恒法计算：用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路上转移的电子数相等
(2)根据总反应式计算：先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列比例式计算
(3)根据关系式计算：根据得失电子守恒的关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需的关系式
以通过4 ml e－为桥梁可构建如下关系式：
(式中M为金属，n为其离子的化合价数值)
易错点9 离子交换膜的类型和应用
【分析】
1.离子交换膜的类型
(1)阳离子交换膜——只允许阳离子和水分子通过，阻止阴离子和气体通过
(2)阴离子交换膜——只允许阴离子和水分子通过，阻止阳离子和气体通过
(3)质子交换膜——只允许H＋和水分子通过
2.离子交换膜类型的判断——根据电解质溶液呈电中性的原则，判断膜的类型
1．（2022·广东卷）以熔融盐为电解液，以含和等的铝合金废料为阳极进行电解，实现的再生。该过程中
A．阴极发生的反应为B．阴极上被氧化
C．在电解槽底部产生含的阳极泥D．阳极和阴极的质量变化相等
【答案】C
【解析】根据电解原理可知，电解池中阳极发生失电子的氧化反应，阴极发生得电子的还原反应，该题中以熔融盐为电解液，含和等的铝合金废料为阳极进行电解，通过控制一定的条件，从而可使阳极区Mg和Al发生失电子的氧化反应，分别生成Mg2+和Al3+，Cu和Si不参与反应，阴极区Al3+得电子生成Al单质，从而实现Al的再生，据此分析解答。
A．阴极应该发生得电子的还原反应，实际上Mg在阳极失电子生成Mg2+，A错误；
B．Al在阳极上被氧化生成Al3+，B错误；
C．阳极材料中Cu和Si不参与氧化反应，在电解槽底部可形成阳极泥，C正确；
D．因为阳极除了铝参与电子转移，镁也参与了电子转移，且还会形成阳极泥，而阴极只有铝离子得电子生成铝单质，根据电子转移数守恒及元素守恒可知，阳极与阴极的质量变化不相等，D错误；
故选C。
2．（2023·北京海淀·统考二模）甲、乙同学分别用如图所示装置验证铁的电化学防腐原理，相同时间后继续进行实验。
实验①：甲同学分别向Ⅰ、Ⅱ中Fe电极附近滴加K3[Fe(CN)6]溶液，Ⅰ中产生蓝色沉淀，Ⅱ中无沉淀。
实验②：乙同学分别取Ⅰ、Ⅱ中Fe电极附近溶液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，Ⅰ、Ⅱ中均无沉淀。
下列说法正确的是
A．Ⅰ是牺牲阳极保护法，正极反应式为
B．Ⅱ为外加电流阴极保护法，Fe电极与外接电源的正极相连
C．由实验①中Ⅰ、Ⅱ现象的差异，推测K3[Fe(CN)6]在Ⅰ中氧化性强于Ⅱ
D．由实验可知，两种保护法均能保护，且Ⅱ保护得更好
【答案】D
【解析】A．由图可知，Fe电极是正极，Zn电极是负极，属于牺牲阳极的阴极保护法，由于电解质溶液呈酸性，故正极上氢离子得电子，则正极的反应为：2H++2e-═H2↑，A错误；
B．外加电流阴极保护法中要保护的电极应与外接电源的负极相连，即Fe电极与外接电源的负极相连，B错误；
C．由于Ⅰ中Fe电极与电解质溶液直接接触，会有少量的Fe直接与酸反应生成Fe2+，与K3[Fe(CN)6]在Ⅰ、Ⅱ中的氧化性无关，C错误；
D．对比Ⅰ、Ⅱ现象的差异可知，两种保护法均能保护Fe，且电解法保护的更好，即Ⅱ保护得更好，D正确；
故答案为：D。
3．（2022·广东·模拟预测）习近平总书记提出我国要在2030年实现“碳达峰”， 2060年前实现“碳中和"。某科研小组用电化学方法将转化为CO实现再利用，转化的基本原理如图所示。下列说法不正确的是
A．该装置能将化学能转化为电能
B．M上的电极反应方程式为2H2O-4e-=O2↑+4H+
C．工作一段时间后，N电极室中的溶液pH增大
D．当转化2mlCO2时，外电路中转移的电子数为2NA
【答案】D
【解析】A．由图可知，该装置为原电池，能将化学能转化为电能，A正确；
B．M为电池的负极，在紫外光的作用下，水失去电子发生氧化反应生成O2，电极反应方程式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，B正确；
C．N为电池正极，电极反应式为CO2+2H++2e-═CO+H2O，当外电路转移4ml电子时，有4mlH+从左室穿过交换膜到达右室，然后被CO2消耗，但溶液中水的量增加，因此N电极室的溶液pH增大，C正确；
D．电极反应式为CO2+2H++2e-═CO+H2O，当转化2ml时，外电路转移4ml电子，转移的电子数为4NA，D错误；
答案选D。
4．（2022·安徽黄山·二模）羟基自由基(·OH)是自然界中氧化性仅次于氟的氧化剂。我国科学家设计了一种能将苯酚氧化为CO2和H2O的原电池-电解池组合装置(如下图所示)，该装置能实现发电、环保二位一体。下列说法错误的是
A．b极为负极，d极为阳极
B．b电极区每产生3mlCO2，c电极区溶液质量减轻14g
C．d电极的电极反应式：H2O-e-=·OH+H+
D．工作时，如果II室中Na+、Cl−数目都减小，则M为阳离子交换膜
【答案】B
【解析】苯酚氧化为CO2和H2O的原电池中C6H6O CO2+H2O，发生了氧化反应，作负极，c为阴极： 发生了还原反应，作正极，d为阳极。以此分析解答。
A. 根据上述分析可知：b极为负极，d极为阳极，故A正确；
B. 根据上述分析可知：C6H6O 6CO24mle-，c极区2H+H22mle-。所以b电极区每产生3mlCO2，c电极产生1mlH2，d极质子通过质子交换膜进入c极区，溶液质量不会减轻14g，故B错误；
C. 根据上述分析可知：d为阳极，其电极的电极反应式：H2O-e-=·OH+H+，故C正确；
D. 根据上述分析可知：a为正极，其电极的电极反应式：7H2O++6 e-=2+8OH-，阴离子浓度增大，Na+透过M膜进入a极区，所以M为阳离子交换膜，故D正确；
故答案：B。
5．（2023·全国乙卷）室温钠-硫电池被认为是一种成本低、比能量高的能源存储系统。一种室温钠-硫电池的结构如图所示。将钠箔置于聚苯并咪唑膜上作为一个电极，表面喷涂有硫黄粉末的炭化纤维素纸作为另一电极。工作时，在硫电极发生反应：S8+e-→S，S+e-→S，2Na++S+2(1-)e-→Na2Sx
下列叙述错误的是
A．充电时Na+从钠电极向硫电极迁移
B．放电时外电路电子流动的方向是a→b
C．放电时正极反应为：2Na++S8+2e-→Na2Sx
D．炭化纤维素纸的作用是增强硫电极导电性能
【答案】A
【分析】由题意可知放电时硫电极得电子，硫电极为原电池正极，钠电极为原电池负极。
【解析】A．充电时为电解池装置，阳离子移向阴极，即钠电极，故充电时，Na+由硫电极迁移至钠电极，A错误；
B．放电时Na在a电极失去电子，失去的电子经外电路流向b电极，硫黄粉在b电极上得电子与a电极释放出的Na+结合得到Na2Sx，电子在外电路的流向为a→b，B正确；
C．由题给的的一系列方程式相加可以得到放电时正极的反应式为2Na++S8+2e-→Na2Sx，C正确；
D．炭化纤维素纸中含有大量的炭，炭具有良好的导电性，可以增强硫电极的导电性能，D正确；
故答案选A。
6．（2023·山东淄博·校联考二模）微生物燃料电池碳氮联合去除的氮转化系统原理如图所示。下列说法错误的是
A．a极电势低于b极
B．离子交换膜是质子交换膜
C．a、b两极生成和的物质的量之比为5∶4
D．好氧微生物反应器中反应的离子方程式为
【答案】C
【解析】从图分析，a电极上为乙酸根离子生成二氧化碳，失去电子，为负极反应，b为正极。据此解答。
A．a为负极，b为正极，正极电极比负极高，A正确；
B．a的电极反应为，b的电极反应为，氢离子向正极移动，故使用质子交换膜膜，B正确；
C．根据ab电极反应分析，电子守恒，则二氧化碳和氮气的物质的量比为10:4=5:2，C错误；
D．从图分析，铵根离子和氧气进去反应生成硝酸根离子，故反应的离子方程式为：，D正确；
故选C。
7．（2023·新课标卷）一种以和为电极、水溶液为电解质的电池，其示意图如下所示。放电时，可插入层间形成。下列说法错误的是

A．放电时为正极
B．放电时由负极向正极迁移
C．充电总反应：
D．充电阳极反应：
【答案】C
【分析】由题中信息可知，该电池中Zn为负极、为正极，电池的总反应为。
【解析】A．由题信息可知，放电时，可插入层间形成，发生了还原反应，则放电时为正极，A说法正确；
B．Zn为负极，放电时Zn失去电子变为，阳离子向正极迁移，则放电时由负极向正极迁移，B说法正确；
C．电池在放电时的总反应为，则其在充电时的总反应为，C说法不正确；
D．充电阳极上被氧化为，则阳极的电极反应为，D说法正确；
综上所述，本题选C。
8．（2023·山东济宁·统考二模）某浓差电池的装置如图所示，该电池使用前先将K与M连接一段时间，K再与N连接，当正负电极室中溶液的浓度相等时，电池将停止放电。下列说法错误的是
A．K与M连接时，当电路中转移0.1ml电子时，乙室溶液质量减少17g
B．K与N连接时，甲室的电极反应式为
C．若换成阳离子交换膜，电池将不能正常使用
D．K分别与M、N连接时，在电解质溶液中的移动方向相反
【答案】B
【分析】浓度差电池是利用两极电势差实现两个氧化还原半反应，总反应类似扩散原理，最终两池电解质浓度将相等。该电池使用前先将K与M连接一段时间，开关与M相连时，为电解池，左侧甲室内Ag电极为阳极，右侧乙室内Ag电极为阴极，阳极上Ag失去电子转化为Ag+，阴极上Ag+得到电子转化为Ag，硝酸根透过阴离子交换膜向阳极移动进入左侧，一段时间后，两池中浓度不同；然后将K与N相连，装置为原电池，左侧甲室内硝酸银溶液浓度大，银离子氧化性强，则银离子得电子发生还原反应，左侧甲室内Ag电极为正极，则右侧乙室Ag电极为负极，硝酸根向负极移动进入乙室，据此回答；
【解析】A． 据分析，K与M连接时，右侧乙室内、硝酸根迁出，当转移1ml电子时，乙室溶液质量减少(108+62)g=170g，则当电路中转移0.1ml电子时，乙室溶液质量减少17g，A正确；
B．K与N连接时为原电池，甲室为正极区，电极反应式为，B不正确；
C．若换成阳离子交换膜，若有1ml电子转移，阳极1ml Ag溶解、阴极析出1ml Ag，1ml Ag+透过阳离子交换膜进入乙室，则两池中Ag+浓度将相同，开关与N相连时，不会产生电流、将不能正常使用，因此应该选择阴离子交换膜电池，C正确；
D．据分析，K分别与M、N连接时，在电解质溶液中的移动方向相反，D正确；
答案选B。
9．（2022·陕西西安·二模）据文献报道，一种新型的微生物脱盐电池的装置如图所示，关于该电池装置说法正确的是
A．Y为阴离子选择性交换膜
B．左室溶液碱性增强
C．负极反应是CH3COO- +2H2O-8e-=2CO2 ↑+7H+
D．转移2 ml电子，海水脱去氯化钠的质量是58.5 g
【答案】C
【解析】A．原电池中阳离子移向正极、阴离子移向负极，从而达到脱盐的目的，因此Y为阳离子交换膜，X为阴离子交换膜，A错误；
B．由图示可知，左室为负极，负极CH3COO-失电子生成二氧化碳，负极反应式为：CH3COO-+2H2O-8e-=2CO2↑+7H+，生成了氢离子，溶液碱性减弱，B错误；
C．由图示可知，负极CH3COO-失电子生成二氧化碳，负极反应式为：CH3COO-+2H2O-8e-=2CO2↑+7H+，C正确；
D．转移电子数目与钠离子、氯离子所带电荷数相同，因此转移2ml电子，各有2ml钠离子和2ml氯离子分别透过半透膜，可除去氯化钠2ml，质量为2ml58.5g/ml=117g，D错误；
答案选C。
10．（2023·湖北卷）我国科学家设计如图所示的电解池，实现了海水直接制备氢气技术的绿色化。该装置工作时阳极无生成且KOH溶液的浓度不变，电解生成氢气的速率为。下列说法错误的是

A．b电极反应式为
B．离子交换膜为阴离子交换膜
C．电解时海水中动能高的水分子可穿过PTFE膜
D．海水为电解池补水的速率为
【答案】D
【分析】由图可知，该装置为电解水制取氢气的装置，a电极与电源正极相连，为电解池的阳极，b电极与电源负极相连，为电解池的阴极，阴极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，阳极反应为4OH--4e-=O2↑+2H2O，电池总反应为2H2O2H2↑+O2↑，据此解答。
【解析】A．b电极反应式为b电极为阴极，发生还原反应，电极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，故A正确；
B．该装置工作时阳极无Cl2生成且KOH浓度不变，阳极发生的电极反应为4OH--4e-=O2↑+2H2O，为保持OH-离子浓度不变，则阴极产生的OH-离子要通过离子交换膜进入阳极室，即离子交换膜应为阴离子交换摸，故B正确；
C．电解时电解槽中不断有水被消耗，海水中的动能高的水可穿过PTFE膜，为电解池补水，故C正确；
D．由电解总反应可知，每生成1mlH2要消耗1mlH2O，生成H2的速率为，则补水的速率也应是，故D错误；
答案选D。
11．（2023·广东·统考二模）利用介质耦合微生物电化学系统与电催化还原系统，既能净化废水，又能向高附加值产物转化，其工作原理示意图如图a和图b所示，下列说法错误的是
A．图a装置和图b装置中的都是从左向右移动
B．图a装置中甲电极的反应式为：
C．图b装置中丙电极的电势比丁电极高
D．图b装置中丁电极中每消耗(标准状况)，转移电子数约为
【答案】B
【分析】由图可知，甲极发生氧化反应生成二氧化碳，为负极，则乙为正极；丙极发生氧化反应生成，为阳极，则丁为阴极；
【解析】A．a中氢离子向正极右侧迁移，b中氢离子向阴极右侧迁移，故A说法正确；
B．a装置中甲电极上乙酸根离子失去电子发生氧化反应生成二氧化碳，反应式为：，故B说法错误；
C．图b装置中丙电极为阳极、丁电极为阴极，则丙的电势比丁电极高，故C说法正确；
D．图b装置中丁电极二氧化碳转化为甲醇，电子转移情况为，则每消耗(标准状况下为1ml)，转移电子数约为6×6.02×1023=，故D说法正确；
故选B。
12．（2022·北京卷）利用下图装置进行铁上电镀铜的实验探究。
下列说法不正确的是
A．①中气体减少，推测是由于溶液中减少，且覆盖铁电极，阻碍与铁接触
B．①中检测到，推测可能发生反应：
C．随阴极析出，推测②中溶液减少，平衡逆移
D．②中生成，使得比①中溶液的小，缓慢析出，镀层更致密
【答案】C
【分析】由实验现象可知，实验①时，铁做电镀池的阴极，铁会先与溶液中的氢离子、铜离子反应生成亚铁离子、氢气和铜，一段时间后，铜离子在阴极得到电子发生还原反应生成铜；实验②中铜离子与过量氨水反应生成四氨合铜离子，使得溶液中铜离子浓度比①中要小，电解速率减慢，铜离子在阴极得到电子缓慢发生还原反应生成铜，在铁表面得到比实验①更致密的镀层。
【解析】A．由分析可知，实验①时，铁会先与溶液中的氢离子、铜离子反应，当溶液中氢离子浓度减小，反应和放电生成的铜覆盖铁电极，阻碍氢离子与铁接触，导致产生的气体减少，故A正确；
B．由分析可知，实验①时，铁做电镀池的阴极，铁会先与溶液中的氢离子、铜离子反应生成亚铁离子、氢气和铜，可能发生的反应为，故B正确；
C．由分析可知，铜离子在阴极得到电子发生还原反应，在阴极析出铜，但阳极发生Cu-2e-=Cu2+的反应，铜离子浓度不变，平衡不移动，故C错误；
D．由分析可知，实验②中铜离子与过量氨水反应生成四氨合铜离子，使得溶液中铜离子浓度比①中要小，电解速率减慢，铜离子在阴极得到电子缓慢发生还原反应生成铜，在铁表面得到比实验①更致密的镀层，故D正确；
故选C。
13．（2023·河北石家庄·校联考模拟预测）双极膜(BP)可以在电场作用下，使水分子快速解离为和，并透过阴、阳离子膜进入溶液。用此工艺捕获烟道气中的过程如图所示，已知盐室中生成实现捕获，下列说法正确的是
A．捕获装置中，阴极反应为
B．溶液中的X为
C．交换膜A为阳离子交换膜
D．捕获1.12L 转化为沉淀，则转移电子2ml
【答案】A
【解析】A．阴极发生还原反应，溶液中放电，为，A正确；
B．碱室是转化为，应由双极膜产生不断补充，保持碱的浓度，X应为，B错误；
C．盐室生成，就需要穿过交换膜A，所以交换膜A为阴离子交换膜，C错误；
D．捕获1.12L ，未指明标准状况，无法计算转移电子数，D错误；
故选A。
14．（2022·全国甲卷）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)存在)。电池放电时，下列叙述错误的是
A．Ⅱ区的K+通过隔膜向Ⅲ区迁移
B．Ⅰ区的SO通过隔膜向Ⅱ区迁移
C． MnO2电极反应：MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O
D．电池总反应：Zn+4OH-+MnO2+4H+=Zn(OH)+Mn2++2H2O
【答案】A
【解析】根据图示的电池结构和题目所给信息可知，Ⅲ区Zn为电池的负极，电极反应为Zn-2e-+4OH-=Zn(OH)，Ⅰ区MnO2为电池的正极，电极反应为MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O；电池在工作过程中，由于两个离子选择隔膜没有指明的阳离子隔膜还是阴离子隔膜，故两个离子隔膜均可以通过阴、阳离子，因此可以得到Ⅰ区消耗H+，生成Mn2+，Ⅱ区的K+向Ⅰ区移动或Ⅰ区的SO向Ⅱ区移动，Ⅲ区消耗OH-，生成Zn(OH)，Ⅱ区的SO向Ⅲ区移动或Ⅲ区的K+向Ⅱ区移动。据此分析答题。
A．根据分析，Ⅱ区的K+只能向Ⅰ区移动，A错误；
B．根据分析，Ⅰ区的SO向Ⅱ区移动，B正确；
C．MnO2电极的电极反应式为MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O，C正确；
D．电池的总反应为Zn+4OH-+MnO2+4H+=Zn(OH)+Mn2++2H2O，D正确；
故答案选A。
15．（2022·内蒙古包头·二模）甲池是一种常见的氢氧燃料电池，如下图所示。一段时间乙池内，从D口通入10ml混合气体，其中含苯的物质的量分数为20%(杂质不参与反应)，C出来的气体中含苯的物质的量分数为10%的混合气体(不含H2，该条件下苯、环己烷都为气态)，下列说法正确的是
A．甲池中A处为负极，通入H2
B．乙池中多孔性惰性电极上发生：+6H++6e-=
C．导线中共传导12ml电子
D．甲池中H+由G极移向F极，乙池中H+由多孔性惰性电极移向惰性电极
【答案】B
【解析】由图可知，乙池中惰性电极苯生成环己烷，碳元素价态降低得电子，乙中左侧惰性电极为阴极，电极反应式为C6H6+6e-+6H+=C6H12，右侧多空惰性电极为阳极，故甲中F为正极，A口通入氧气，G为负极，B口通入氢气，据此作答。
A．根据分析，甲中A为正极，通入氧气，故A错误；
B．乙中左侧惰性电极为阴极，发生还原反应：+6H++6e-=，故B正确；
C．乙中左侧惰性电极为阴极，电极反应式为C6H6+6e-+6H+=C6H12，参加反应苯的物质的量为10ml×20%-10ml×10%=1ml，转移电子的物质的量为1ml×6=6ml，故C错误；
D．甲池为原电池，原电池中阴离子移向正极，F为正极；乙池为电解池，阳离子移向阴极，多孔惰性电极为阴极，则H+移向多孔性惰性电极，故D错误；
故选：B。
16．（2022·天津·一模）在K2Cr2O7存在下，利用微生物电化学技术实现含苯酚废水的有效处理，同时向外界提供电能，其工作原理如图所示。下列说法正确的是
A．N极为电池的正极，产生OH-
B．工作一段时间后，NaCl溶液浓度增大
C．M极的电极反应为+11H2O-23e-=6CO2↑+23H+
D．处理时，OH-从阴离子交换膜左侧向右侧移动
【答案】A
【解析】根据原电池的工作原理，负极发生氧化反应，有机物被氧化，结合平均化合价，有机物中6个碳原子整体显-4价，生成物中6个CO2碳元素的碳原子整体显示+24价，故负极反应式为：+11H2O-28e-=6CO2+28H+，生成的H+透过阳膜向中间室移动。右侧正极反应式为：+6e-+7H2O=2Cr(OH)3+8OH-，阴离子OH-透过阴膜向中间室移动在中间室生成水，NaCl溶液浓度减小，据此分析解答。
A．M电极苯酚被氧化产生CO2，同时产生H+，则M为负极，N极为正极，发生反应：+6e-+7H2O=2Cr(OH)3+8OH-，产生OH-，A正确；
B．苯酚在负极被氧化为CO2的同时会产生H+，H+会通过阳离子交换膜迁移到中间极室；在正极被还原为Cr(OH)3的同时会产生OH-，OH-会跨过阴离子交换膜迁移到中间极室，与由正极区迁移来的氢离子反应生成水，因此，中间极室的NaCl溶液浓度下降，B错误；
C．M极为负极，发生苯酚的氧化反应，电极反应式为：+11H2O-28e-=6CO2+28H+，C错误；
D．N极为正极，发生还原反应，电极反应式为：+6e-+7H2O=2Cr(OH)3+8OH-，反应产生的OH-通过阴离子交换膜从右侧向左侧移动，而非从左侧向右侧迁移，D错误；
故合理选项是A。观察铅蓄电池的正、负极电极反应
负极反应
Pb(s)＋SOeq \\al(2－,4)(aq)－2e－===PbSO4(s)
正极反应
PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SOeq \\al(2－,4)(aq)＋2e－===PbSO4(s)＋2H2O(l)
总反应
Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)2PbSO4(s)＋2H2O(l)
规律
任何一个电极反应等号左、右两边一定遵循：得失电子守恒、电荷守恒、原子守恒
以“甲醇——氧气——KOH溶液”为例
第一步：得失电子守恒
失电子电荷数为＋m；得电子电荷数为－n
负极的甲醇在碱性环境中变成CO 32－失去6个电子，写成－6e－；正极的O2到底是变成了OH－还是H2O，一定是得到4个电子，写成＋4e－，此步称之为得、失电子守恒
负极反应：CH3OH－6e－— CO32－；
正极反应：O2＋4e－—；
第二步：电荷守恒
此时负极反应左边的电荷数为＋6，右边的电荷数为－2，电荷显然不守恒，为了使左、右两边电荷守恒必需在左边配8个OH－；正极反应的左边电荷数为－4，右边的电荷数为0，为了使左、右两边电荷守恒必需在右边配4个OH－，此步称之为电荷守恒
负极反应：CH3OH—6e—＋8OH－—CO32－；
正极反应：O2＋4e－—4OH－；
第三步：原子守恒
观察负极反应左、右两边的原子个数，C守恒，H、O不守恒，需在右边配6 个H2O；而正极反应H、O不守恒，需在左边配2个H2O，此步称之为原子守恒
负极反应：CH3OH—6e－＋8OH－＋6H2O===CO32－；
正极反应：O2＋4e－＋2H2O===4OH－；
反应物
阴极金属阳离子(H+)
阳极活性金属电极
S2－
I－
Br－
Cl－
OH－
产物
金属(H2)
金属离子
S
I2
Br2
Cl2
O2、H2O
电解质类型
电极反应式及总反应式
电解质浓度变化
pH
电解质溶
液复原
不活泼金属无氧酸盐，如CuCl2
阳极
2Cl－－2e－===Cl2↑
减小
增大
通入HCl
气体
阴极
Cu2＋＋2e－===Cu
总反应式
CuCl2eq \(=====,\s\up7(电解))Cu＋Cl2↑
无氧酸，如HCl
阳极
2Cl－－2e－===Cl2↑
减小
增大
加入CuCl2
固体
阴极
2H＋＋2e－===H2↑
总反应式
2HCleq \(=====,\s\up7(电解))H2↑＋Cl2↑
电解质
(水溶液)
电极反应式及总反应式
电解质浓度变化
pH
电解质溶
液复原
活泼金属的无氧酸盐(如NaCl)
阳极
2Cl－－2e－===Cl2↑
生成新
电解质
增大
通入HCl
气体
阴极
2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
总反应式
2Cl－＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))Cl2↑＋H2↑＋2OH－
电解质
(水溶液)
电极反应式及总反应式
电解质浓度变化
pH
电解质溶
液复原
不活泼金属的含氧酸盐(如CuSO4)
阳极
2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
生成新
电解质
减小
加CuO
或CuCO3
阴极
2Cu2＋＋4e－===2Cu
总反应式
2Cu2＋＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))2Cu＋O2↑＋4H＋
电解质类型
电极反应式及总反应式
电解质浓度变化
pH
电解质溶
液复原
含氧酸，如H2SO4
阳极
2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
增大
减小
加水
阴极
4H＋＋4e－===2H2↑
总反应式
2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))2H2↑＋O2↑
可溶性强碱，如NaOH
阳极
4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
增大
增大
加水
阴极
4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－
总反应式
2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))2H2↑＋O2↑
活泼金属含氧酸盐，如KNO3、Na2SO4
阳极
2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
增大
不变
加水
阴极
4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－
总反应式
2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))2H2↑＋O2↑
原理
电解精炼粗铜时，通常把纯铜作阴极，把粗通板(含Zn、Fe、Ni、Ag、Au等)作阳极，用CuSO4溶液作电解质溶液，当通以直流电时，作为阳极的粗铜逐渐溶解，在阴极上析出纯铜，这样可得符合电气工业要求的纯度达99.95%～99.98%的铜
装置图
电极反应
阳极(粗铜)
Zn－2e－===Zn2＋、Fe－2e－===Fe2＋、Ni－2e—===Ni2+，Cu－2e－===Cu2＋
阴极(纯铜)
Cu2＋＋2e－===Cu
如何实现除杂？
在精炼池的阳极，含杂质的铜不断溶解，比铜更活泼的Zn、Fe、Ni等也会失去电子，但Ag、Au等金属杂质由于失去电子能力比Cu弱，难以在阳极溶解，它们会以单质的形式沉积在精炼池底，形成“阳极泥”。“阳极泥”经分离后可以得到Ag、Au等贵重金属。在阴极，由于溶液中的Zn2+、Fe2+、Ni2+、H+等离子得到电子的能力均比Cu2+弱，且物质的量浓度均比Cu2+小，所以只有Cu2+在阴极获得电子而析出Cu，这样，在阴极就得到了纯铜。长时间电解后，电解质溶液的Cu2+浓度中有所减小，且引入了Zn2+、Fe2+、Ni2+等杂质，需定时除去杂质
特点
铜的电解精炼时，电解质溶液中的Cu2+浓度中有所减小；阳极减少的质量和阴极增加的质量不相等；阳极失电子总数和阴极得电子总数相等
微点拨
电解精炼中，比需要精炼的金属活泼的杂质溶解，而不比需要精炼的金属活泼的杂质会沉积(如：精炼镍时Cu也会沉积)
类型
析氢腐蚀 (腐蚀过程中不断有氢气放出)
吸氧腐蚀 (反应过程吸收氧气)
条件
水膜酸性较强(pH≤4.3)
水膜酸性很弱或呈中性
电极材料及反应
负极(Fe)
Fe－2e－===Fe2＋
Fe－2e－===Fe2＋
正极(碳)
2H＋＋2e－===H2↑
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
总反应式
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2
联系
吸氧腐蚀更普遍
吸氧腐蚀总反应式：2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2，4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，Fe(OH)3脱去一部分水就生成Fe2O3·xH2O(铁锈主要成分)
根据介质判断析氢腐蚀和吸氧腐蚀：若电解质酸性较强，如：NH4Cl溶液、稀H2SO4等，则发生析氢腐蚀，相当于金属与酸构成原电池；若电解质为弱酸、中性、弱碱，则发生吸氧腐蚀，相当于金属、氧气构成燃料电池
两种腐蚀正极的现象不同：析氢腐蚀正极产生H2，气体压强变大，pH增大；吸氧腐蚀正极吸收O2，气体压强变小，pH增大
以锌铜原电池为例，中间用阳离子交换膜隔开
①负极反应式：Zn－2e－===Zn2＋
②正极反应式：Cu2＋＋2e－===Cu
③Zn2＋通过阳离子交换膜进入正极区
④阳离子透过阳离子交换膜原电池正极(或电解池的阴极)
以Pt为电极电解淀粉­KI溶液，中间用阴离子交换膜隔开
①阴极反应式：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
②阳极反应式：2I－－2e－===I2
③阴极产生的OH－移向阳极与阳极产物反应：3I2＋6OH－===IOeq \\al(－,3)＋5I－＋3H2O
④阴离子透过阴离子交换膜电解池阳极(或原电池的负极)
在微生物作用下电解有机废水(含CH3COOH)，可获得清洁能源H2
①阴极反应式：2H＋＋2e－===H2↑
②阳极反应式：CH3COOH－8e－＋2H2O===2CO2↑＋8H＋
③阳极产生的H＋通过质子交换膜移向阴极
④H＋透过质子交换膜原电池正极(或电解池的阴极)
方法与
技巧
(1)首先写出阴、阳两极上的电极反应，依据电极反应式确定该电极附近哪种离子剩余
(2)根据溶液呈电中性，判断出离子移动的方向，从而确定离子交换膜的类型
实例分析：电解饱和食盐水
分析
方法
电解饱和食盐水时，阴极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，则阴极区域破坏水的电离平衡，OH－有剩余，阳极区域的Na＋穿过离子交换膜进入阴极室，与OH－结合生成NaOH，故电解食盐水中的离子交换膜是阳离子交换膜
装置示意图
序号
电解质溶液
实验现象
①
0.1ml/LCuSO4
+少量H2SO4
阴极表面有无色气体，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
②
0.1ml/LCuSO4
+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。经检验电解液中无元素