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2019届二轮复习 新型电源、电解的应用与金属腐蚀 学案（全国通用）
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第5题 新型电源、电解的应用与金属腐蚀
复习建议：3课时(题型突破2课时 习题1课时)
1．(2018·课标全国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。示意图如图所示，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：
①EDTAFe2＋－e－===EDTAFe3＋
②2EDTAFe3＋＋H2S===2H＋＋S＋2EDTAFe2＋
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EDTAFe3＋/EDTAFe2＋，溶液需为酸性
解析 阴极发生还原反应，氢离子由交换膜右侧向左侧迁移，阴极的电极反应式为CO2＋2e－＋2H＋===CO＋H2O，A项正确；结合阳极区发生的反应，可知协同转化总反应为CO2＋H2S===S＋CO＋H2O，B项正确；石墨烯作阳极，其电势高于ZnO@石墨烯的，C项错误；Fe3＋、Fe2＋在碱性或中性介质中会生成沉淀，它们只稳定存在于酸性较强的介质中，D项正确。
答案 C
2．(2018·课标全国Ⅱ，12)我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的NaCO2二次电池。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＋4Na2Na2CO3＋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
解析 电池放电时，ClO向负极移动，A项正确；结合总反应可知放电时需吸收CO2，而充电时释放出CO2，B项正确；放电时，正极CO2得电子被还原生成单质C，即电极反应式为3CO2＋4e－===2CO＋C，C项正确；充电时阳极发生氧化反应，即C被氧化生成CO2，D项错误。
答案 D
3．(2018·课标全国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＋O2
解析 根据电池工作原理，多孔碳材料吸附O2，O2在此获得电子，所以多孔碳材料电极为电池的正极，A项错误；放电时电子从负极(锂电极)流出，通过外电路流向正极(多孔碳材料电极)，B项错误；Li＋带正电荷，充电时，应该向电解池的阴极(锂电极)迁移，C项错误；充电时，电池总反应为Li2O2－x===2Li＋O2，D项正确。
答案 D
4．(2017·课标全国Ⅰ，11)支撑海港码头基础的防腐技术，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是( )
A．通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零
B．通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩
C．高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流
D．通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整
解析 钢管桩接电源的负极，高硅铸铁接电源的正极，通电后，外电路中的电子从高硅铸铁(阳极)流向正极，从负极流向钢管桩(阴极)，A、B正确；C项，题给信息高硅铸铁为“惰性辅助阳极”不损耗，错误。
答案 C
5．(2017·课标全国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．阴极的电极反应式为：Al3＋＋3e－===Al
D．硫酸根离子在电解过程中向阳极移动
解析 A项，根据原理可知，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。
答案 C
6．(2017·课标全国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
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。
答案 D
7．(2016·课标全国Ⅰ，11)三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na＋和SO可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。
下列叙述正确的是( )
A．通电后中间隔室的SO离子向正极迁移，正极区溶液pH增大
B．该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品
C．负极反应为2H2O－4e－===O2＋4H＋，负极区溶液pH降低
D．当电路中通过1 mol电子的电量时，会有0.5 mol的O2生成
解析 电解池中阴离子向正极移动，阳离子向负极移动，即SO离子向正极区移动，Na＋ 向负极区移动，正极区水电离的OH－发生氧化反应生成氧气，H＋留在正极区，该极得到H2SO4产品，溶液pH减小，负极区水电离的H＋发生还原反应生成氢气，OH－留在负极区，该极得到NaOH产品，溶液pH增大，故A、C项错误，B正确；该电解池相当于电解水，根据电解水的方程式可计算出当电路中通过1 mol电子的电量时，会有0.25 mol的O2生成，错误。
答案 B
8．(2016·课标全国Ⅱ，11)MgAgCl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。
答案 B
9．(2015·全国卷Ⅰ，11)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
解析 由题意可知，微生物电池的原理是在微生物作用下O2与C6H12O6发生氧化还原反应，将化学能转化为电能，B正确；氧气在正极反应，由于质子交换膜只允许H＋通过，则正极反应为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，没有CO2生成，A项错误；负极发生反应：C6H12O6－24e－＋6H2O===6CO2＋24H＋，H＋在负极区生成，移向正极区，在正极被消耗，C项正确；总反应为C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O，D项正确。
答案 A
命题调研(2014～2018五年大数据)
命题角度
设项方向
频数
难度
1.新型化学电源
正、负极判断
5
0.43
离子移动方向
电极反应式、总原电池方程式的正误判断
电极及电解液转移电子计算
2.电解原理在工、农业生产中的应用
阴、阳极的判断
3
0.51
离子交换膜的作用
副反应分析及溶液酸碱性的改变
电极方程式的正误判断
3.金属的腐蚀与防护
电化学腐蚀的原因分析
1
0.60
防止金属腐蚀的措施
在2019年高考中，对于电化学的考查将继续坚持以新型电池及电解应用装置为背景材料，以题干(装置图)提供电极构成材料、交换膜等基本信息，基于电化学原理广泛设问，综合考查电化学基础知识及其相关领域的基本技能，包括电极与离子移动方向判断、电极反应式书写、溶液的酸碱性和pH变化、有关计算及其与相关学科的综合考查等。预测以二次电池以及含有离子交换膜的电解池为背景的命题将成为热点题型，因为二次电池不仅实现电极材料循环使用，符合“低耗高效”的时代需求，而且命题角度丰富，便于同时考查原电池和电解池工作原理；含有离子交换膜的电解池设问空间大，便于考查考生的探究能力。
判断
依据
电极
材料
电极
反应
电子
流向
离子
移向
电极现象
原电池
负
极
活泼金属
氧化
反应
流出
阴离子
移向
电极质量
减小
正
极
不活泼
金属
或非金属
还原
反应
流入
阳离子
移向
电极增
重或质
量不变
电解池
阳
极
与电源正
极相连
氧化
反应
流出
阴离子
移向
电极溶解
或pH
减小
阴
极
与电源负
极相连
还原
反应
流入
阳离子
移向
电极增重
或pH
增大
(1)燃料电池电极反应式的书写(以氢氧燃料电池为例)
①注意介质环境
②掌握书写程序
(2)其他新型一次电池
钠硫电池
总反应：2Na＋xS===Na2Sx
正极：xS＋2e－===S
负极：2Na－2e－===2Na＋
全钒液
流电池
总反应：VO＋2H＋＋V2＋V3＋＋VO2＋＋H2O
正极：VO＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O
负极：V2＋－e－===V3＋
锂铜电池
总反应：2Li＋Cu2O＋H2O===2Cu＋2Li＋＋2OH－
正极：Cu2O＋H2O＋2e－===2Cu＋2OH－
负极：Li－e－===Li＋
MgH2O2电池
总反应：H2O2＋2H＋＋Mg===Mg2＋＋2H2O
正极：H2O2＋2H＋＋2e－===2H2O
负极：Mg－2e－===Mg2＋
MgAgCl电池
总反应：Mg＋2AgCl===2Ag＋MgCl2
正极：2AgCl＋2e－===2Cl－＋2Ag
负极：Mg－2e－===Mg2＋
(3)充电(可逆)电池
锌银电池
总反应：Ag2O＋Zn＋H2O 2Ag＋Zn(OH)2
正极：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－
负极：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2
阳极：2Ag＋2OH－－2e－===Ag2O＋H2O
阴极：Zn(OH)2＋2e－===Zn＋2OH－
镍铁电池
总反应：NiO2＋Fe＋2H2OFe(OH)2＋Ni(OH)2
正极：NiO2＋2e－＋2H2O===Ni(OH)2＋2OH－
负极：Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2
阳极：Ni(OH)2＋2OH－－2e－===NiO2＋2H2O
阴极：Fe(OH)2＋2e－===Fe＋2OH－
镍镉电池
总反应：Cd＋2NiOOH＋2H2OCd(OH)2＋2Ni(OH)2
正极：NiOOH＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－
负极：Cd－2e－＋2OH－===Cd(OH)2
阳极：Ni(OH)2＋OH－－e－===NiOOH＋H2O
阴极：Cd(OH)2＋2e－===Cd＋2OH－
高铁电池
总反应：3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH
正极：FeO＋3e－＋4H2O===Fe(OH)3＋5OH－
负极：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2
阳极：Fe(OH)3＋5OH－－3e－===FeO＋4H2O
阴极：Zn(OH)2＋2e－===Zn＋2OH－
锂离子
电池
总反应：Li1－xCoO2＋LixC6LiCoO2＋C6(x<1)
正极：Li1－xCoO2＋xe－＋xLi＋===LiCoO2
负极：LixC6－xe－===xLi＋＋C6
阳极：LiCoO2－xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋
阴极：xLi＋＋xe－＋C6===LixC6
【题型建模】 镁及其化合物一般无毒(或低毒)、无污染，镁电池放电时电压高且平稳，因此成为人们研制绿色电池所关注的重点。有一种镁二次电池的反应为xMg＋Mo3S4MgxMo3S4。下列说法错误的是( )
A．放电时Mg2＋向正极移动
B．放电时正极的电极反应式为Mo3S4＋2xe－===Mo3S
C．放电时Mo3S4发生氧化反应
D．充电时阴极的电极反应为xMg2＋＋2xe－===xMg
[解题模型]
[模型解题]
答案 C
(1)常见的离子交换膜
种类
允许通过的离子及移动方向
说明
阳离子交换膜
阳离子→移向电解池的阴极或原电池的正极
阴离子和气体不能通过
阴离子交换膜
阴离子→移向电解池的阳极或原电池的负极
阳离子和气体不能通过
质子交换膜
质子→移向电解池的阴极或原电池的正极
只允许H＋通过
(2)[解题模型]
如：三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如下图所示，采用惰性电极，ab、cd均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na＋和SO可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。判断ab、cd是什么交换膜；判断离子的迁移方向；书写电极反应式；判断电极产物。
[模型解题]
①弄清是原电池还是电解池，判断电极
有外接电源→电解池；n→阳极，m→阴极
②根据电极判断离子的移动方向和交换膜的种类
Na＋→通过ab→阴极⇒ab是阳离子交换膜
SO→通过cd→阳极⇒cd是阴离子交换膜
③根据放电顺序写出电极反应式
阴极，阳离子竞争放电，放电顺序：H＋>Na＋，阴极的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－；
阳极，阴离子竞争放电，放电顺序：OH－>SO，阳极的电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋。
(4)根据电极反应式和离子移动方向确定电极反应物
阴极H＋放电生成H2，剩余OH－与迁移过来的Na＋生成NaOH；
阳极OH－放电生成O2，剩余H＋与迁移过来的SO生成H2SO4。
[典例演示1] 世界某著名学术刊物介绍了一种新型中温全瓷铁空气电池，其结构如图所示。
下列有关该电池放电时的说法正确的是( )
A．a极发生氧化反应
B．正极的电极反应式为FeOx＋2xe－===Fe＋xO2－
C．若有22.4 L(标准状况)空气参与反应，则电路中有4 mol电子转移
D．铁表面发生的反应为xH2O(g)＋Fe===FeOx＋xH2
解析 a极通入空气，O2在该电极发生得电子的还原反应，A错误；O2在正极发生反应，电极反应式为O2＋4e－===2O2－，B错误；由B项分析可知，电路中有4 mol电子转移时正极上消耗1 mol O2，在标准状况下的体积为22.4 L，则通入空气的体积约为22.4 L×5＝112 L，C错误；由图可知，铁表面H2O(g)参与反应生成H2，则发生的反应为xH2O(g)＋Fe===FeOx＋xH2，D正确。
答案 D
[题型训练1] 我国科研人员以Zn和尖晶石型锰酸锌(ZnMn2O4)为电极材料，研制出一种水系锌离子电池，该电池的总反应式为xZn＋Zn1－xMn2O4ZnMn2O4(0
B．充电时，阳极反应：ZnMn2O4－2xe－===Zn1－xMn2O4＋xZn2＋
C．放电时，每转移1 mol e－，ZnMn2O4电极质量增加65 g
D．充放电过程中，只有Zn元素的化合价发生变化
解析 放电时锌失电子发生氧化反应，所以锌是负极材料，尖晶石型锰酸锌(ZnMn2O4)为正极，充电时，Zn为阴极，阳离子(Zn2＋)向Zn(阴极)迁移，A错误；B正确；放电时，每转移2 mol e－，ZnMn2O4电极质量增加65 g，C错误；充放电时锌与锰的化合价都发生变化，D错误。
答案 B
[典例演示2] CO2是重要的温室气体，对地球温室效应的“贡献”最大，如何利用CO2是摆在科技工作者面前的重要课题。下图所示电解装置可将CO2转化为乙烯，该装置的电解质溶液为强酸性水溶液，电极材料为惰性电极。下列有关说法正确的是( )
A．a为电池的正极
B．电解过程中H＋移向阳极
C．反应前后溶液的pH保持不变
D．阴极反应式：2CO2＋12H＋＋12e－===C2H4＋4H2O
解析 二氧化碳得电子生成乙烯，为阴极反应，所以a为电池的负极，A错误；电解过程中H＋移向阴极，B错误；阴极二氧化碳得电子生成乙烯，阳极氢氧根失电子放出氧气，总反应为2CO2＋2H2O===C2H4＋3O2，消耗水，H＋浓度增大，pH减小，C错误；D正确。
答案 D
[题型训练2] (2017·海南卷)一种电化学制备NH3的装置如下图所示，图中陶瓷在高温时可以传输H＋。下列叙述错误的是( )
A．Pd电极b为阴极
B．阴极的反应式：N2＋6H＋＋6e－===2NH3
C．H＋由阳极向阴极迁移
D．陶瓷可以隔离N2和H2
解析 此装置为电解池，总反应式是N2＋3H2===2NH3，Pd电极b上是氢气发生氧化反应，即氢气失去电子化合价升高，Pd电极b为阳极，故A说法错误；根据A选项分析，Pd电极a为阴极，反应式为N2＋6H＋＋6e－===2NH3，故B说法正确；根据电解池的原理，阳离子在阴极上放电，即由阳极移向阴极，故C说法正确；根据装置图，陶瓷可以隔离N2和H2，故D说法正确。
答案 A
[典例演示3] (2018·北京理综，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
解析 ②中Zn作负极，发生氧化反应生成Zn2＋，Fe作正极被保护，所以取出的少量Fe附近的溶液中滴入铁氰化钾溶液，试管内无明显变化。但③中没有Zn保护Fe，Fe在酸性环境中发生析氢腐蚀，Fe作负极被氧化生成Fe2＋，所以取出的少量Fe附近的溶液中滴入铁氰化钾溶液，生成蓝色沉淀，对比②③可知Zn保护了Fe，A项正确；①与②的区别在于：前者是将铁氰化钾溶液直接滴入烧杯中，而后者是在取出的少量Fe附近的溶液中滴加铁氰化钾溶液，①中出现了蓝色沉淀，说明有Fe2＋生成。对比分析可知，可能是铁氰化钾氧化Fe生成了Fe2＋，B项正确；通过上述分析可知，验证Zn保护Fe时不能用①的方法，C项正确；若将Zn换成Cu，铁氰化钾仍会将Fe氧化为Fe2＋，在铁的表面同样会生成蓝色沉淀，所以无法判断Fe2＋是不是负极产物，即无法判断Fe与Cu的活泼性，D项错误。
答案 D
[题型训练3] 深埋在潮湿土壤中的铁管道，在硫酸盐还原菌作用下，能被硫酸根腐蚀，其电化学腐蚀原理如下图所示，下列与此原理有关的说法错误的是( )
A．正极反应：SO＋5H2O＋8e－===HS－＋9OH－
B．输送暖气的管道不易发生此类腐蚀
C．这种情况下，Fe腐蚀的最终产物为Fe2O3·xH2O
D．管道上刷富锌油漆可以延缓管道的腐蚀
解析 原电池的正极发生还原反应，由图示可知发生的电极反应为SO＋5H2O＋8e－===HS－＋9OH－，A正确；硫酸盐还原菌是蛋白质，在高温下易变性，失去催化作用，则输送暖气的管道不易发生此类腐蚀，B正确；由图示可知，Fe腐蚀的最终产物为FeO，C错误；管道上刷富锌油漆，形成ZnFe原电池，Fe为正极，可以延缓管道的腐蚀，D正确。
答案 C
1．(2018·潍坊上学期统考，12)根据光合作用原理，设计如图原电池装置。下列说法正确的是( )
A．a电极为原电池的正极
B．外电路电流方向是a→b
C．b电极的电极反应式为：O2＋2e－＋2H＋===H2O2
D．a电极上每生成1 mol O2，通过质子交换膜的H＋为2 mol
解析 根据图示可知，a电极上H2O转化为H＋和O2，发生氧化反应，则a电极为原电池的负极，A项错误；a电极为负极，b电极为正极，外电路电流方向应从正极到负极，即b→a，B项错误；根据图示可知，b电极上O2得电子转化为H2O2，电极反应式为：O2＋2e－＋2H＋===H2O2，C项正确；a电极上每生成1 mol O2，转移4 mol电子，则通过质子交换膜的H＋为4 mol，D项错误。
答案 C
2．(2018·西安八校联考，12)微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。某微生物燃料电池的工作原理如图所示，下列说法正确的是( )
A．HS－在硫氧化菌作用下转化为SO的反应为HS－＋4H2O－8e－===SO＋9H＋
B．电子从电极b流出，经外电路流向电极a
C．如果将反应物直接燃烧，能量的利用率不会变化
D．若该电池电路中有0.4 mol电子发生转移，则有0.5 mol H＋通过质子交换膜
解析 根据题图知，在硫氧化菌作用下HS－转化为SO，发生氧化反应：HS－＋4H2O－8e－===SO＋9H＋，A项正确；电子从电极a流出，经外电路流向电极b，B项错误；如果将反应物直接燃烧，有部分化学能转化为热能和光能，能量的利用率降低，C项错误；若该电池电路中有0.4 mol电子发生转移，则有0.4 mol H＋通过质子交换膜，D项错误。
答案 A
3．(2018·绵阳第一次诊断，13)利用微生物可将废水中苯酚的化学能直接转化为电能，装置如图所示。电池工作时，下列说法正确的是( )
A．a极为正极，发生氧化反应
B．b极的电极反应式为：2NO＋12H＋－10e－===N2↑＋6H2O
C．中间室的Cl－向左室移动
D．左室消耗苯酚(C6H5OH)9.4 g时，用电器流过2.4 mol电子
解析 由题图可知，在b极上NO转化为N2，发生得电子的还原反应，故b极为正极，a极为负极，A项错误；b极的电极反应式为2NO＋12H＋＋10e－===N2↑＋6H2O，B项错误；原电池中阴离子向负极移动，故C项正确；左室消耗苯酚的电极反应式为C6H5OH－28e－＋11H2O===6CO2↑＋28H＋，9.4 g苯酚的物质的量为0.1 mol，故用电器应流过2.8 mol电子，D项错误。
答案 C
4．(2018·洛阳第一次统考18)工业上联合生产硫酸和烧碱溶液的装置如图所示，其中阴极和阳极均为惰性电极。测得同温同压下，气体甲与气体乙的体积比约为1∶2，下列有关说法正确的是( )
A．a电极的电极反应式为：2H＋＋2e－===H2↑
B．产物丙为硫酸
C．离子交换膜d为阴离子交换膜
D．每转移0.1 mol电子，产生1.12 L的气体乙
解析 根据题图并结合题意，同温同压下，气体甲与气体乙的体积比约为1∶2，知甲为O2，乙为H2，则a电极上OH－放电，产生氧气，电极反应式为：2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，A项错误；a电极为阳极，阳极上OH－放电，SO向阳极移动，因此产物丙为硫酸，B项正确；b电极为阴极，阴极上H＋放电，Na＋向阴极移动，则d为阳离子交换膜，C项错误；根据b电极的电极反应：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，知每转移0.1 mol电子，产生标准状况下1.12 L气体乙(H2)，D项错误。
答案 B
5．(2018·蓉城名校联盟一联，12)重铬酸钾是化学实验室中的一种重要分析试剂。工业上以铬酸钾(K2CrO4)(黄色)为原料，采用电化学法制备重铬酸钾(K2Cr2O7)(橙色)。制备装置如图所示。下列说法错误的是( )
A．阳极室中溶液的颜色逐渐由黄色变为橙色
B．电解过程中阳极附近溶液的pH变小
C．K2CrO4在阳极区被氧化成K2Cr2O7
D．阴极每生成1 mol气体，有2 mol带正电荷的阳离子从阳极室移向阴极室
解析 结合题给装置可判断惰性电极为阳极，不锈钢电极为阴极；阳极室中K2CrO4转化为K2Cr2O7，溶液由黄色逐渐变为橙色，A项正确；阳极室发生氧化反应，OH－失电子放电，电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，阳极附近溶液pH逐渐减小，B项正确；阳极室中H＋浓度增大，促使发生反应：2CrO＋2H＋Cr2O＋H2O，反应前后Cr元素化合价没有发生变化，C项错误；阴极的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，每生成1 mol H2转移2 mol电子，为保持溶液呈电中性，有2 mol K＋从阳极室向阴极室移动，D项正确。
答案 C
6．(2018·南宁毕业班摸底联考，11)利用如图所示装置，可以模拟铁的电化学防护。下列说法错误的是( )
A．若X是锌棒，将K与M连接，此方法是牺牲阳极的阴极保护法，使铁不易受腐蚀
B．若X是碳棒，将K与N连接，可减缓铁的腐蚀
C．若X是碳棒，将K与M连接，碳棒的电极反应式是2H＋＋2e－===H2↑
D．若X是锌棒，将K与N连接，锌棒的电极反应式是Zn－2e－===Zn2＋
解析 若X是锌棒，将K与M相连，则锌棒作负极，铁棒作正极被保护起来，此方法称为牺牲阳极的阴极保护法，A项正确；若X是碳棒，将K与N相连，铁连接电源的负极，则铁作阴极被保护起来，可减缓铁的腐蚀，此方法称为外加电流的阴极保护法，B项正确；若X是碳棒，将K与M相连，则碳棒作正极，铁发生吸氧腐蚀，碳棒的电极反应式为2H2O＋O2＋4e－===4OH－，C项错误；若X是锌棒，将K与N相连，则锌棒作阳极，阳极上Zn失电子发生氧化反应，D项正确。
答案 C
题型特训(一)
1．甲醇燃料电池是目前应用比较广泛的一种燃料电池，其工作原理如下图所示：
下列说法正确的是( )
A．N为正极，发生氧化反应
B．a气体为氧气，b气体为甲醇
C．甲池溶液pH增大，乙池溶液pH减小
D．若有1 mol CO2生成，则有6 mol H＋从甲池透过交换膜进入乙池
解析 燃料电池工作时，燃料发生氧化反应，失去电子，故M电极为负极，a气体为为甲醇，电极反应式为：CH3OH＋H2O－6e －===CO2↑＋6H＋，甲醇在负极被氧化生成CO2。有1 mol CO2生成，则有6 mol H＋生成，甲池溶液pH减小。N电极为正极，在其表面发生还原反应；电池中，阳离子从负极移向正极，H＋从甲池通过交换膜进入乙池。故D选项正确，A、B、C选项错误。
答案 D
2．如图所示装置，开关K闭合时，电流表指针发生偏转，下列有关开关K闭合时的说法正确的是( )
A．b极是负极
B．a极电极反应式为H2－2e－===2H＋
C．当装置中有1 mol电子通过时，右池产生标准状况下5.6 L气体
D．电池总反应式为2H2＋O2===2H2O
解析 选项A，通入H2的一极为负极，则a极为负极，b极为正极，错误。选项B，左池的电解质为NaOH，则a极电极反应式为2OH－＋H2－2e－===2H2O，错误。选项C，b极电极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，当通过1 mol电子时，右池消耗标准状况下O2 5.6 L，错误。
答案 D
3．法国格勒诺布尔(Grenoble)约瑟夫·傅立叶大学的研究小组发明了第一块可植入人体为人造器官提供电能的葡萄糖生物燃料电池，其基本原理是葡萄糖和氧气在人体中酶的作用下发生反应：C6H12O6＋6O26CO2＋6H2O(酸性环境)。下列有关该电池的说法不正确的是( )
A．该生物燃料电池不可以在高温下工作
B．电池的负极反应为C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2↑＋24H＋
C．消耗1 mol氧气时转移4 mol e－，H＋向负极移动
D．今后的研究方向是设法提高葡萄糖生物燃料电池的效率，从而使其在将来可以为任何可植入医疗设备提供电能
解析 酶在高温下会变性，失去催化活性，所以该生物燃料电池不可以在高温下工作，A项正确；电池中C6H12O6在负极发生氧化反应，负极反应为C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2↑＋24H＋，B项正确；原电池反应中，阳离子向正极移动，C项错误；提高葡萄糖生物燃料电池的效 率肯定是今后的研究方向，D项正确。
答案 C
4．我国对“可呼吸”的钠二氧化碳电池的研究取得突破性进展。该电池的总反应式为：4Na＋3CO22Na2CO3＋C，其工作原理如图所示(放电时产生的Na2CO3固体储存于碳纳米管中)。下列说法不正确的是( )
A．放电时，钠金属片作负极，碳纳米管作正极
B．充电时，阳极反应为：2Na2CO3＋C－4e－===3CO2↑＋4Na＋
C．放电时，Na＋从负极区向正极区移动
D．该电池的电解质溶液也可使用NaClO4的水溶液
解析 A．放电时为原电池反应，钠金属片失去电子作负极，碳纳米管上得电子作正极，故A正确；B.充电时，阳极失去电子发生氧化反应，反应为C＋2Na2CO3－4e－===3CO2↑＋4Na＋，故B正确；C.放电时，阳离子向正极移动，则Na＋从负极区向正极区移动，故C正确；D.钠与水反应，不能用水溶液代替TEGDME作溶剂，故D错误。
答案 D
5．正、负极都是碳材料的双碳性电池，电池充、放电过程为2nC＋LiACnA＋LiCn，充电时Li＋、A－分别吸附在两极上形成LiCn和CnA(如图所示)，下列说法正确的是( )
A．a是电池的负极
B．放电时，A－向b极移动
C．放电时，负极的电极反应式是nC－e－＋A－===CnA
D．充电时，电解质中的离子总数保持不变
解析 充电时A－吸附在a极形成CnA，则a极为阳极，发生氧化反应，而放电时a极发生还原反应，故a为电池的正极，A项错误；放电时a为正极，b为负极，而放电时阴离子向负极移动，B项正确；放电时负极上发生氧化反应：LiCn－e－===nC＋Li＋，C项错误；充电时Li＋、A－分别吸附在两极上形成LiCn和CnA，故电解质中的离子总数逐渐减小，D项错误。
答案 B
6．已知某种微生物燃料电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是( )
A．电流的流动方向：B极A极
B．溶液中的H＋由B极区移向A极区
C．在高温下，该微生物燃料电池的工作效率更高
D．A极的电极反应式为CH3COOH－8e－＋8OH－===2CO2＋6H2O
解析 结合工作原理图示，该电池实质是酸性条件下的CH3COOH作燃料的燃料电池。A极为负极，B极为正极，电流的流动方向：B→A，H＋(阳离子)移向正极区，A正确、B错误。C.该电池为微生物燃料电池，在高温条件下微生物不能存活，C错误；D.该电池为酸性环境，在电极反应中不可能出现OH－，D错误，配平A极电极反应式应为CH3COOH－8e－＋2H2O===2CO2↑＋8H＋。
答案 A
7．2016年8月，联合国开发计划署在中国的首个“氢经济示范城市”在江苏如皋落户。用吸附了H2的碳纳米管等材料制作的二次电池的原理如图所示。下列说法正确的是( )
A．电池总反应为H2＋2NiOOH2Ni(OH)2
B．放电时，甲电极为负极，OH－移向乙电极
C．放电时，乙电极反应为：NiO(OH)＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－
D．充电时，电池的碳电极与直流电源的正极相连
解析 根据原电池原理，甲是负极，电极反应为：H2－2e－＋2OH－===2H2O；乙是正极，电极反应为：NiOOH＋e－＋H2O===Ni(OH)2＋OH－。A项电池总反应充放电方向错误；B项放电时，甲电极为负极，OH－应移向负极即甲电极，B错误；D项放电时碳电极为负极，充电时应与直流电源的负极相连，D错误。
答案 C
8．某污水处理厂利用微生物电池将镀铬废水中的Cr2O催化还原，其工作原理如下图所示。下列说法错误的是( )
A．电池工作过程中电子由a极流向b极
B．b极反应式：Cr2O＋6e－＋14H＋===2Cr3＋＋7H2O
C．电池工作过程中a极区附近溶液的pH增大
D．每生成33.6 L(标况下)CO2，则处理1 mol Cr2O
解析 a极：C2H4O2→CO2，碳元素化合价升高，发生氧化反应为电源负极，b极附近Cr2O→Cr3＋，发生还原反应，b为正极，电子由a流向b，A项正确；b极溶液中Cr2O→Cr3＋，根据化合价变化，结合电荷守恒，可得电极反应式：2Cr2O＋6e－＋14H＋===2Cr3＋＋7H2O，B项正确；电池工作时a极反应为：CH3COOH－8e－＋2H2O===2CO2↑＋8H＋，故a极区附近溶液的pH减小，C项错误；根据两极得失电子相等，得关系式：3CO2～2Cr2O，故生成1.5 mol CO2，处理1 mol Cr2O，b极生成2 mol Cr(OH)3，D项正确。
答案 C
9．有一种瓦斯分析仪能够在煤矿巷道中的甲烷达到一定浓度时，通过传感器显示出来。该瓦斯分析仪工作原理类似燃料电池的工作原理，其装置如图所示，其中的固体电解质是Y2O3－Na2O，O2－可以在其中自由移动。下列叙述正确的是( )
A．电极a的反应式为：CH4＋4O2－－8e－===CO2＋2H2O
B．电极b是正极，O2－由电极a流向电极b
C．瓦斯分析仪工作时，电池内电路中电子由电极a流向电极b
D．当固体电解质中有1 mol O2－通过时，电子转移4 mol
解析 A项该电池为固体电解质(可传导O2－)，b为正极，电极反应式为O2＋4e－===2O2－，a为负极，电极反应式为CH4＋4O2－－8e－===CO2＋2H2O，也可由总反应减去正极反应消去O2得到，所以A正确；阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，所以B错误；电池内电路中O2－由正极移向负极，所以C错误；O2－带有两个负电荷，当固体电解质中有1 mol O2－通过时，电子转移2 mol，D错误。
答案 A
题型特训(二)
1．(2017·西城区第一学期期末，5)下列说法中，不正确的是( )
A
B
C
D
钢铁表面水膜的酸性很弱或呈中性，发生吸氧腐蚀
钢铁表面水膜的酸性较强，发生析氢腐蚀
将锌板换成铜板对钢闸门保护效果更好
钢闸门作为阴极而受到保护
解析 C项，金属活泼性：Zn>Fe>Cu，所以若将锌板换成铜板，则先腐蚀活泼金属Fe，错误；D项，钢闸门与电源的负极相连而被保护，正确。
答案 C
2．如图是电化学还原CO2制备草酸铜(CuC2O4)的反应原理，电解液不参加反应，通电一段时间后，下列说法不正确的是 ( )
A．Cu电极反应式为：Cu － 2e－===Cu2＋
B．草酸铜在阳离子交换膜右侧生成
C．该过程是电能转化为化学能
D．每生成1 mol CuC2O4需要标况下44.8 L CO2
解析 Cu2＋在阳极生成，通过阳离子交换膜移向阴极(左侧)，草酸铜在阳离子交换膜左侧生成，B错误。
答案 B
3．碳酸二甲酯(DMC)结构简式为(CH3O)2CO，化学性质非常活泼，极易水解。用电解法制备碳酸二甲酯的模拟装置如图所示。下列说法正确的是 ( )
A．图中左侧电极为阴极，右侧电极为阳极
B．阳极反应：CO－2e－＋2CH3OH===(CH3O)2CO＋2H＋
C．质子通过交换膜从阴极区移向阳极区
D．离子液体必须是水溶液，目的是传递电荷
解析 左侧放电物质CO是还原剂发生氧化反应为阳极，右侧O2放电为阴极，A错误；B正确；质子(H＋)在阳极区生成，通过交换膜从阳极区移向阴极区，C错误；依据题干信息“碳酸二甲酯(DMC)极易水解”知：离子液体必须是非水体系，D错误。
答案 B
4．利用电解原理净化含有机物的废水，其原理是：在电解条件下将较低价态的金属离子(Co2＋)氧化成较高价态的金属离子(Co3＋)，利用较高价态的金属离子将废水中的有机物氧化成CO2。装置如图所示。下列说法正确的是( )
A．锌极为负极，发生氧化反应
B．石墨极上发生的电极反应式为Co2＋－e－===Co3＋
C．电解过程中，阴极附近溶液pH减小
D．氧化1 mol HCHO时电路中至少转移3 mol电子
解析 根据图示知，锌为阴极、石墨为阳极，阴极发生还原反应，A项错误；石墨极发生氧化反应，电极反应式为Co2＋－e－===Co3＋，B项正确；锌极的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，阴极附近的电解质溶液pH增大，C项错误；4Co3＋＋HCHO＋H2O===CO2↑＋4H＋＋4Co2＋，氧化1 mol HCHO时至少要转移4 mol电子，D项错误。
答案 B
5．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
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，A正确，C正确；原料室中的Na＋通过阳膜(c膜)进入N室，N室中石墨电极上H2O放电产生H2和OH－，因而N室中NaOH溶液的浓度会增大，B正确；理论上每生成1 mol产品，M、N室电极反应式分别为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋、2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，阴极室(N室)生成0.5 mol H2，标准状况下为11.2 L，D错误。
答案 D
6．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
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，转移20 mol e－时左侧产生20 mol H＋，右侧消耗24 mol H＋，右侧c(H＋)减小，pH变大，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。
答案 C
7．(2017·河南罗山模拟)某学生为探究铜生锈的过程设计如图所示装置，下列选项正确的是( )
A．一段时间后C棒上有气泡冒出，附近的溶液变为红色
B．一段时间后溶液中会有蓝色沉淀产生
C．Cu棒为正极，电极反应式：Cu－2e－===Cu2＋
D．C棒为正极，电极反应式：2H＋＋2e－===H2↑
解析 由于铜的金属活动性比氢弱，在电解质溶液中发生吸氧腐蚀，负极：Cu－2e－===Cu2＋，正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－，溶液中，Cu2＋＋2OH－===Cu(OH)2↓，所以B选项正确。
答案 B
8．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。
答案 B
9．将烧碱吸收H2S后的溶液加入到如图所示的电解池的阳极区进行电解，以实现H2S转化为S的目的。下列判断错误的是( )
A．电解过程中阳极区发生如下反应：S2－－2e－===S，(n－1)S＋S2－===S
B．电解时阴极的电极反应式：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
C．电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质，其离子方程式可写成S＋2H＋===nS↓＋H2↑
D．该装置的离子交换膜为阳离子交换膜
解析 电解过程中阳极区发生氧化反应，得到硫单质，然后是S和S2－之间的反应，即S2－－2e－===S，(n－1)S＋S2－===S，故A正确；电解过程中阴极上氢离子放电生成氢气：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，故B正确；电解后阳极区离子为S，酸性条件下，S失电子发生氧化反应生成S单质，同时生成H2S，反应方程式为S＋2H＋===(n－1)S↓＋H2S↑，故C错误；电解时阳极区c(S2－)减小，阴极区c(OH－)增大，故该装置的离子交换膜为阳离子交换膜，故D正确。
答案 C
题型特训(三)(教师素材)
1．远洋轮船的船体材料是合金钢，为了保障航行安全，延长轮船的使用寿命，通常在与海水接触的船壳(船底及船侧)上镶嵌一些金属块M。下列有关说法不正确的是( )
A．上述保护船壳免受腐蚀的方法叫牺牲阳极的阴极保护法
B．M可能是锌、镁、锡等金属
C．船壳主要发生吸氧腐蚀
D．在上述保护船壳的过程中，负极反应为M－ne－ ===Mn＋
解析 利用原电池原理，在钢铁的表面镶嵌比铁活泼的金属，使钢铁免受腐蚀的方法叫牺牲阳极的阴极保护法，A项正确；如果在与海水接触的船壳上镶嵌锡块，由于铁比锡活泼，在船壳、空气、海水构成的原电池中，铁为负极，会加快船壳的腐蚀，B项错误；海水的pH≈8，船壳主要发生吸氧腐蚀，C项正确；在牺牲阳极的阴极保护法中，比铁活泼的金属M作负极，发生氧化反应，D项正确。
答案 B
2．我国科学家设计出的一种装置(如图所示)，实现了“太阳能→电能→化学能”的转化，总反应为2CO2===2CO＋O2。下列有关说法正确的是( )
A．该装置属于原电池
B．人体呼出的水蒸气参与Y极反应：CO2＋H2O＋2e－===CO＋2OH－
C．反应完毕，该太阳能装置中的电解质溶液碱性增强
D．X极电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
解析 该装置实现了太阳能→电能→化学能的转化，而将电能转化为化学能属于电解池，A项错误；由图可知Y极发生的是得电子的反应，人体呼出的气体中含有CO2和H2O，B项正确；由得失电子守恒原理知，X极消耗的OH－总量等于Y极生成的OH－总量，即电解质溶液的碱性没有改变，C项错误；从电子的流向看，X电极失去电子，故X电极是负极，电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，D项错误。
答案 B
3．为了强化安全管理，某油库引进一台空气中汽油含量的测量仪，其工作原理如图所示(用强酸性溶液作电解质溶液)。下列说法不正确的是( )
A．石墨电极作正极，发生还原反应
B．铂电极的电极反应式：C8H18＋16H2O－50e－===8CO2↑＋50H＋
C．H＋由质子交换膜左侧向右侧迁移
D．每消耗5.6 L O2，电路中通过1 mol电子
解析 由图像知，石墨电极通入O2，发生还原反应O2＋4e－＋4H＋===2H2O，A项不符合题意。铂电极上发生氧化反应，电极反应式为C8H18＋16H2O－50e－===8CO2↑＋50H＋，B项不符合题意。在原电池中，阳离子向正极迁移，阴离子向负极迁移，C项不符合题意。由于没有指明反应温度和压强，不能通过体积计算O2的物质的量，也就无法确定转移电子的物质的量，D项符合题意。
答案 D
4．电化学气敏传感器可用于监测环境中NH3的含量，其工作原理如图所示，其中NH3被氧化为常见无毒物质。下列说法错误的是( )
A．溶液中OH－向电极a移动
B．电极b上发生还原反应
C．负极的电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O
D．理论上反应消耗的NH3和O2的物质的量之比为3∶4
解析 电极a上NH3发生氧化反应生成N2，则电极a为负极，电极b为正极，原电池中，阴离子向负极移动，故A项正确；电极b为正极，发生还原反应，B项正确；负极上NH3失电子生成N2和H2O，电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－===N2十6H2O，C项正确；由电池反应4NH3＋3O2===2N2＋6H2O可知，理论上反应消耗的NH3与O2的物质的量之比为4∶3，D项错误。
答案 D
5．用一种阴、阳离子双隔膜三室电解槽，可使废水中NH在某一室富集，模拟装置如图所示。下列说法正确的是( )
A．阳极室溶液由无色逐渐变成棕黄色
B．阴极的电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
C．电解一段时间后阴极室溶液的pH升高
D．电解一段时间后，阴极室溶液中的溶质一定是(NH4)3PO4
解析 阳极上Fe发生氧化反应，阳极室溶液由无色变为浅绿色，A项错误；阴极上H＋发生还原反应，2H＋＋2e－===H2↑，B项错误；根据阴极上电极反应，阴极消耗H＋，电解一段时间后，阴极室溶液pH升高，C项正确；电解一段时间后，阴极室溶液pH升高，NH与OH－反应生成NH3·H2O，因此阴极室溶液中溶质除(NH4)3PO4外，还可能有NH3·H2O，D项错误。
答案 C
6．已知反应：2CrO＋2H＋Cr2O＋H2O。某科研小组用如图所示的电解装置，从Na2CrO4溶液中制取Na2Cr2O7。下列有关叙述正确的是( )
A．CrO生成Cr2O的反应为非氧化还原反应，不能通过电解方法获得
B．a为电源正极
C．d口流出的NaOH溶液浓度与c口浓度相同
D．Na＋从右侧通过阳离子交换膜进入左侧
解析 电解装置右侧发生Na2CrO4转化为Na2Cr2O7的反应，尽管Cr的化合价无变化，但该反应得以实现的条件是通过电解调节溶液的pH，促进平衡移动，A项错误；右侧溶液中的H＋来源于H2O的氧化反应，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，故该电极为阳极，阳极连接电源正极，即b为电源正极，a为负极，B项错误；左侧发生还原反应，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，故d口流出的NaOH溶液浓度增大，C项错误；电解时，阳离子从阳极区经阳离子交换膜流向阴极区，D项正确。
答案 D
7．铝电池性能优越，Al－Ag2O2电池用于电解尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液制备氢气(隔膜Ⅱ仅阻止气体通过，a、b均为惰性电极)。下列说法正确的是( )
A．Ag电极是正极，反应后该电极区溶液pH减小
B．原电池的总反应为：2Al＋3Ag2O2＋2NaOH===2NaAlO2＋3Ag2O＋H2O
C．a电极上的电极反应为：CO(NH2)2＋8OH－－6e－===CO＋N2↑＋6H2O
D．每消耗2.7 g铝，理论上a、 b两极共产生气体3.36 L(标准状况)
解析 Al－Ag2O2电池中Al作负极：Al－3e－＋4OH－===AlO＋2H2O，Ag2O2在正极反应：Ag2O2＋4e－＋2H2O===2Ag＋4OH－，总反应为4Al＋3Ag2O2＋4OH－===4AlO＋6Ag＋2H2O，A、B项错误；a极为阳极，CO(NH2)2(C显＋4价，N显－3价)被氧化为N2: CO(NH2)2＋8OH－－6e－===CO＋N2↑＋6H2O，b极为阴极，水中H＋放电生成H2，当消耗2.7 g Al时，转移0.3 mol e－，a极产生0.05 mol N2，b极产生0.15 mol H2，共产生0.2 mol 气体，C项正确，D项错误。
答案 C
8．图甲为一种新型污水处理装置，该装置可利用一种微生物将有机废水的化学能直接转化为电能。图乙为电解氯化铜溶液的实验装置的一部分。下列说法中正确的是( )
A．a极要与Y极连接
B．N电极发生还原反应，当N电极消耗5.6 L(标准状况下)气体时，则a电极增重64 g
C．不论b为何种电极材料，b极的电极反应式一定为2Cl－－2e－===Cl2↑
D．若有机废水中主要含有乙醛，则图甲中M极发生的电极反应为：CH3CHO＋3H2O－10e－===2CO2↑＋10H＋
解析 由图甲分析得出M(或X)为负极，N(或Y)为正极，由图乙分析得出a为阴极，b为阳极。乙的a极要与甲的X极相连接，A项错误；N极的电极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，a极的电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，当N电极消耗5.6 L(标准状况下) 即0.25 mol O2时，a电极生成0.5 mol Cu，即32 g，B项错误；C.当b电极为惰性电极时，b极的电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，但当b电极为活性电极时，则电极材料本身失电子，C项错误；图甲装置实质可以理解为酸性条件下的燃料电池，乙醛在M极失电子生成CO2，故配平电极反应式为CH3CHO＋3H2O－10e－===2CO2↑＋10H＋，D项正确。
答案 D
9．Al－Ag2O电池可用作水下动力电源，其原理如图所示。电池工作时，下列说法错误的是( )
A．电子由Al电极通过外电路流向Ag2O/Ag电极
B．电池负极附近溶液pH升高
C．正极反应式为Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－
D．负极会发生副反应2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
解析 Al作负极失电子发生氧化反应，由于NaOH溶液，所以电极反应为：Al－3e－＋4OH－===AlO＋2H2O，负极消耗OH－，pH减小，B项错误；Ag2O在正极得电子发生还原反应：Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－，C项正确；电子从负极经外电路流向正极，A项正确。
答案 B
复习建议：3课时(题型突破2课时 习题1课时)
1．(2018·课标全国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。示意图如图所示，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：
①EDTAFe2＋－e－===EDTAFe3＋
②2EDTAFe3＋＋H2S===2H＋＋S＋2EDTAFe2＋
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EDTAFe3＋/EDTAFe2＋，溶液需为酸性
解析 阴极发生还原反应，氢离子由交换膜右侧向左侧迁移，阴极的电极反应式为CO2＋2e－＋2H＋===CO＋H2O，A项正确；结合阳极区发生的反应，可知协同转化总反应为CO2＋H2S===S＋CO＋H2O，B项正确；石墨烯作阳极，其电势高于ZnO@石墨烯的，C项错误；Fe3＋、Fe2＋在碱性或中性介质中会生成沉淀，它们只稳定存在于酸性较强的介质中，D项正确。
答案 C
2．(2018·课标全国Ⅱ，12)我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的NaCO2二次电池。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＋4Na2Na2CO3＋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
解析 电池放电时，ClO向负极移动，A项正确；结合总反应可知放电时需吸收CO2，而充电时释放出CO2，B项正确；放电时，正极CO2得电子被还原生成单质C，即电极反应式为3CO2＋4e－===2CO＋C，C项正确；充电时阳极发生氧化反应，即C被氧化生成CO2，D项错误。
答案 D
3．(2018·课标全国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＋O2
解析 根据电池工作原理，多孔碳材料吸附O2，O2在此获得电子，所以多孔碳材料电极为电池的正极，A项错误；放电时电子从负极(锂电极)流出，通过外电路流向正极(多孔碳材料电极)，B项错误；Li＋带正电荷，充电时，应该向电解池的阴极(锂电极)迁移，C项错误；充电时，电池总反应为Li2O2－x===2Li＋O2，D项正确。
答案 D
4．(2017·课标全国Ⅰ，11)支撑海港码头基础的防腐技术，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是( )
A．通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零
B．通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩
C．高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流
D．通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整
解析 钢管桩接电源的负极，高硅铸铁接电源的正极，通电后，外电路中的电子从高硅铸铁(阳极)流向正极，从负极流向钢管桩(阴极)，A、B正确；C项，题给信息高硅铸铁为“惰性辅助阳极”不损耗，错误。
答案 C
5．(2017·课标全国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．阴极的电极反应式为：Al3＋＋3e－===Al
D．硫酸根离子在电解过程中向阳极移动
解析 A项，根据原理可知，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。
答案 C
6．(2017·课标全国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
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。
答案 D
7．(2016·课标全国Ⅰ，11)三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na＋和SO可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。
下列叙述正确的是( )
A．通电后中间隔室的SO离子向正极迁移，正极区溶液pH增大
B．该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品
C．负极反应为2H2O－4e－===O2＋4H＋，负极区溶液pH降低
D．当电路中通过1 mol电子的电量时，会有0.5 mol的O2生成
解析 电解池中阴离子向正极移动，阳离子向负极移动，即SO离子向正极区移动，Na＋ 向负极区移动，正极区水电离的OH－发生氧化反应生成氧气，H＋留在正极区，该极得到H2SO4产品，溶液pH减小，负极区水电离的H＋发生还原反应生成氢气，OH－留在负极区，该极得到NaOH产品，溶液pH增大，故A、C项错误，B正确；该电解池相当于电解水，根据电解水的方程式可计算出当电路中通过1 mol电子的电量时，会有0.25 mol的O2生成，错误。
答案 B
8．(2016·课标全国Ⅱ，11)MgAgCl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。
答案 B
9．(2015·全国卷Ⅰ，11)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
解析 由题意可知，微生物电池的原理是在微生物作用下O2与C6H12O6发生氧化还原反应，将化学能转化为电能，B正确；氧气在正极反应，由于质子交换膜只允许H＋通过，则正极反应为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，没有CO2生成，A项错误；负极发生反应：C6H12O6－24e－＋6H2O===6CO2＋24H＋，H＋在负极区生成，移向正极区，在正极被消耗，C项正确；总反应为C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O，D项正确。
答案 A
命题调研(2014～2018五年大数据)
命题角度
设项方向
频数
难度
1.新型化学电源
正、负极判断
5
0.43
离子移动方向
电极反应式、总原电池方程式的正误判断
电极及电解液转移电子计算
2.电解原理在工、农业生产中的应用
阴、阳极的判断
3
0.51
离子交换膜的作用
副反应分析及溶液酸碱性的改变
电极方程式的正误判断
3.金属的腐蚀与防护
电化学腐蚀的原因分析
1
0.60
防止金属腐蚀的措施
在2019年高考中，对于电化学的考查将继续坚持以新型电池及电解应用装置为背景材料，以题干(装置图)提供电极构成材料、交换膜等基本信息，基于电化学原理广泛设问，综合考查电化学基础知识及其相关领域的基本技能，包括电极与离子移动方向判断、电极反应式书写、溶液的酸碱性和pH变化、有关计算及其与相关学科的综合考查等。预测以二次电池以及含有离子交换膜的电解池为背景的命题将成为热点题型，因为二次电池不仅实现电极材料循环使用，符合“低耗高效”的时代需求，而且命题角度丰富，便于同时考查原电池和电解池工作原理；含有离子交换膜的电解池设问空间大，便于考查考生的探究能力。
判断
依据
电极
材料
电极
反应
电子
流向
离子
移向
电极现象
原电池
负
极
活泼金属
氧化
反应
流出
阴离子
移向
电极质量
减小
正
极
不活泼
金属
或非金属
还原
反应
流入
阳离子
移向
电极增
重或质
量不变
电解池
阳
极
与电源正
极相连
氧化
反应
流出
阴离子
移向
电极溶解
或pH
减小
阴
极
与电源负
极相连
还原
反应
流入
阳离子
移向
电极增重
或pH
增大
(1)燃料电池电极反应式的书写(以氢氧燃料电池为例)
①注意介质环境
②掌握书写程序
(2)其他新型一次电池
钠硫电池
总反应：2Na＋xS===Na2Sx
正极：xS＋2e－===S
负极：2Na－2e－===2Na＋
全钒液
流电池
总反应：VO＋2H＋＋V2＋V3＋＋VO2＋＋H2O
正极：VO＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O
负极：V2＋－e－===V3＋
锂铜电池
总反应：2Li＋Cu2O＋H2O===2Cu＋2Li＋＋2OH－
正极：Cu2O＋H2O＋2e－===2Cu＋2OH－
负极：Li－e－===Li＋
MgH2O2电池
总反应：H2O2＋2H＋＋Mg===Mg2＋＋2H2O
正极：H2O2＋2H＋＋2e－===2H2O
负极：Mg－2e－===Mg2＋
MgAgCl电池
总反应：Mg＋2AgCl===2Ag＋MgCl2
正极：2AgCl＋2e－===2Cl－＋2Ag
负极：Mg－2e－===Mg2＋
(3)充电(可逆)电池
锌银电池
总反应：Ag2O＋Zn＋H2O 2Ag＋Zn(OH)2
正极：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－
负极：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2
阳极：2Ag＋2OH－－2e－===Ag2O＋H2O
阴极：Zn(OH)2＋2e－===Zn＋2OH－
镍铁电池
总反应：NiO2＋Fe＋2H2OFe(OH)2＋Ni(OH)2
正极：NiO2＋2e－＋2H2O===Ni(OH)2＋2OH－
负极：Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2
阳极：Ni(OH)2＋2OH－－2e－===NiO2＋2H2O
阴极：Fe(OH)2＋2e－===Fe＋2OH－
镍镉电池
总反应：Cd＋2NiOOH＋2H2OCd(OH)2＋2Ni(OH)2
正极：NiOOH＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－
负极：Cd－2e－＋2OH－===Cd(OH)2
阳极：Ni(OH)2＋OH－－e－===NiOOH＋H2O
阴极：Cd(OH)2＋2e－===Cd＋2OH－
高铁电池
总反应：3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH
正极：FeO＋3e－＋4H2O===Fe(OH)3＋5OH－
负极：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2
阳极：Fe(OH)3＋5OH－－3e－===FeO＋4H2O
阴极：Zn(OH)2＋2e－===Zn＋2OH－
锂离子
电池
总反应：Li1－xCoO2＋LixC6LiCoO2＋C6(x<1)
正极：Li1－xCoO2＋xe－＋xLi＋===LiCoO2
负极：LixC6－xe－===xLi＋＋C6
阳极：LiCoO2－xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋
阴极：xLi＋＋xe－＋C6===LixC6
【题型建模】 镁及其化合物一般无毒(或低毒)、无污染，镁电池放电时电压高且平稳，因此成为人们研制绿色电池所关注的重点。有一种镁二次电池的反应为xMg＋Mo3S4MgxMo3S4。下列说法错误的是( )
A．放电时Mg2＋向正极移动
B．放电时正极的电极反应式为Mo3S4＋2xe－===Mo3S
C．放电时Mo3S4发生氧化反应
D．充电时阴极的电极反应为xMg2＋＋2xe－===xMg
[解题模型]
[模型解题]
答案 C
(1)常见的离子交换膜
种类
允许通过的离子及移动方向
说明
阳离子交换膜
阳离子→移向电解池的阴极或原电池的正极
阴离子和气体不能通过
阴离子交换膜
阴离子→移向电解池的阳极或原电池的负极
阳离子和气体不能通过
质子交换膜
质子→移向电解池的阴极或原电池的正极
只允许H＋通过
(2)[解题模型]
如：三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如下图所示，采用惰性电极，ab、cd均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na＋和SO可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。判断ab、cd是什么交换膜；判断离子的迁移方向；书写电极反应式；判断电极产物。
[模型解题]
①弄清是原电池还是电解池，判断电极
有外接电源→电解池；n→阳极，m→阴极
②根据电极判断离子的移动方向和交换膜的种类
Na＋→通过ab→阴极⇒ab是阳离子交换膜
SO→通过cd→阳极⇒cd是阴离子交换膜
③根据放电顺序写出电极反应式
阴极，阳离子竞争放电，放电顺序：H＋>Na＋，阴极的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－；
阳极，阴离子竞争放电，放电顺序：OH－>SO，阳极的电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋。
(4)根据电极反应式和离子移动方向确定电极反应物
阴极H＋放电生成H2，剩余OH－与迁移过来的Na＋生成NaOH；
阳极OH－放电生成O2，剩余H＋与迁移过来的SO生成H2SO4。
[典例演示1] 世界某著名学术刊物介绍了一种新型中温全瓷铁空气电池，其结构如图所示。
下列有关该电池放电时的说法正确的是( )
A．a极发生氧化反应
B．正极的电极反应式为FeOx＋2xe－===Fe＋xO2－
C．若有22.4 L(标准状况)空气参与反应，则电路中有4 mol电子转移
D．铁表面发生的反应为xH2O(g)＋Fe===FeOx＋xH2
解析 a极通入空气，O2在该电极发生得电子的还原反应，A错误；O2在正极发生反应，电极反应式为O2＋4e－===2O2－，B错误；由B项分析可知，电路中有4 mol电子转移时正极上消耗1 mol O2，在标准状况下的体积为22.4 L，则通入空气的体积约为22.4 L×5＝112 L，C错误；由图可知，铁表面H2O(g)参与反应生成H2，则发生的反应为xH2O(g)＋Fe===FeOx＋xH2，D正确。
答案 D
[题型训练1] 我国科研人员以Zn和尖晶石型锰酸锌(ZnMn2O4)为电极材料，研制出一种水系锌离子电池，该电池的总反应式为xZn＋Zn1－xMn2O4ZnMn2O4(0
B．充电时，阳极反应：ZnMn2O4－2xe－===Zn1－xMn2O4＋xZn2＋
C．放电时，每转移1 mol e－，ZnMn2O4电极质量增加65 g
D．充放电过程中，只有Zn元素的化合价发生变化
解析 放电时锌失电子发生氧化反应，所以锌是负极材料，尖晶石型锰酸锌(ZnMn2O4)为正极，充电时，Zn为阴极，阳离子(Zn2＋)向Zn(阴极)迁移，A错误；B正确；放电时，每转移2 mol e－，ZnMn2O4电极质量增加65 g，C错误；充放电时锌与锰的化合价都发生变化，D错误。
答案 B
[典例演示2] CO2是重要的温室气体，对地球温室效应的“贡献”最大，如何利用CO2是摆在科技工作者面前的重要课题。下图所示电解装置可将CO2转化为乙烯，该装置的电解质溶液为强酸性水溶液，电极材料为惰性电极。下列有关说法正确的是( )
A．a为电池的正极
B．电解过程中H＋移向阳极
C．反应前后溶液的pH保持不变
D．阴极反应式：2CO2＋12H＋＋12e－===C2H4＋4H2O
解析 二氧化碳得电子生成乙烯，为阴极反应，所以a为电池的负极，A错误；电解过程中H＋移向阴极，B错误；阴极二氧化碳得电子生成乙烯，阳极氢氧根失电子放出氧气，总反应为2CO2＋2H2O===C2H4＋3O2，消耗水，H＋浓度增大，pH减小，C错误；D正确。
答案 D
[题型训练2] (2017·海南卷)一种电化学制备NH3的装置如下图所示，图中陶瓷在高温时可以传输H＋。下列叙述错误的是( )
A．Pd电极b为阴极
B．阴极的反应式：N2＋6H＋＋6e－===2NH3
C．H＋由阳极向阴极迁移
D．陶瓷可以隔离N2和H2
解析 此装置为电解池，总反应式是N2＋3H2===2NH3，Pd电极b上是氢气发生氧化反应，即氢气失去电子化合价升高，Pd电极b为阳极，故A说法错误；根据A选项分析，Pd电极a为阴极，反应式为N2＋6H＋＋6e－===2NH3，故B说法正确；根据电解池的原理，阳离子在阴极上放电，即由阳极移向阴极，故C说法正确；根据装置图，陶瓷可以隔离N2和H2，故D说法正确。
答案 A
[典例演示3] (2018·北京理综，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
解析 ②中Zn作负极，发生氧化反应生成Zn2＋，Fe作正极被保护，所以取出的少量Fe附近的溶液中滴入铁氰化钾溶液，试管内无明显变化。但③中没有Zn保护Fe，Fe在酸性环境中发生析氢腐蚀，Fe作负极被氧化生成Fe2＋，所以取出的少量Fe附近的溶液中滴入铁氰化钾溶液，生成蓝色沉淀，对比②③可知Zn保护了Fe，A项正确；①与②的区别在于：前者是将铁氰化钾溶液直接滴入烧杯中，而后者是在取出的少量Fe附近的溶液中滴加铁氰化钾溶液，①中出现了蓝色沉淀，说明有Fe2＋生成。对比分析可知，可能是铁氰化钾氧化Fe生成了Fe2＋，B项正确；通过上述分析可知，验证Zn保护Fe时不能用①的方法，C项正确；若将Zn换成Cu，铁氰化钾仍会将Fe氧化为Fe2＋，在铁的表面同样会生成蓝色沉淀，所以无法判断Fe2＋是不是负极产物，即无法判断Fe与Cu的活泼性，D项错误。
答案 D
[题型训练3] 深埋在潮湿土壤中的铁管道，在硫酸盐还原菌作用下，能被硫酸根腐蚀，其电化学腐蚀原理如下图所示，下列与此原理有关的说法错误的是( )
A．正极反应：SO＋5H2O＋8e－===HS－＋9OH－
B．输送暖气的管道不易发生此类腐蚀
C．这种情况下，Fe腐蚀的最终产物为Fe2O3·xH2O
D．管道上刷富锌油漆可以延缓管道的腐蚀
解析 原电池的正极发生还原反应，由图示可知发生的电极反应为SO＋5H2O＋8e－===HS－＋9OH－，A正确；硫酸盐还原菌是蛋白质，在高温下易变性，失去催化作用，则输送暖气的管道不易发生此类腐蚀，B正确；由图示可知，Fe腐蚀的最终产物为FeO，C错误；管道上刷富锌油漆，形成ZnFe原电池，Fe为正极，可以延缓管道的腐蚀，D正确。
答案 C
1．(2018·潍坊上学期统考，12)根据光合作用原理，设计如图原电池装置。下列说法正确的是( )
A．a电极为原电池的正极
B．外电路电流方向是a→b
C．b电极的电极反应式为：O2＋2e－＋2H＋===H2O2
D．a电极上每生成1 mol O2，通过质子交换膜的H＋为2 mol
解析 根据图示可知，a电极上H2O转化为H＋和O2，发生氧化反应，则a电极为原电池的负极，A项错误；a电极为负极，b电极为正极，外电路电流方向应从正极到负极，即b→a，B项错误；根据图示可知，b电极上O2得电子转化为H2O2，电极反应式为：O2＋2e－＋2H＋===H2O2，C项正确；a电极上每生成1 mol O2，转移4 mol电子，则通过质子交换膜的H＋为4 mol，D项错误。
答案 C
2．(2018·西安八校联考，12)微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。某微生物燃料电池的工作原理如图所示，下列说法正确的是( )
A．HS－在硫氧化菌作用下转化为SO的反应为HS－＋4H2O－8e－===SO＋9H＋
B．电子从电极b流出，经外电路流向电极a
C．如果将反应物直接燃烧，能量的利用率不会变化
D．若该电池电路中有0.4 mol电子发生转移，则有0.5 mol H＋通过质子交换膜
解析 根据题图知，在硫氧化菌作用下HS－转化为SO，发生氧化反应：HS－＋4H2O－8e－===SO＋9H＋，A项正确；电子从电极a流出，经外电路流向电极b，B项错误；如果将反应物直接燃烧，有部分化学能转化为热能和光能，能量的利用率降低，C项错误；若该电池电路中有0.4 mol电子发生转移，则有0.4 mol H＋通过质子交换膜，D项错误。
答案 A
3．(2018·绵阳第一次诊断，13)利用微生物可将废水中苯酚的化学能直接转化为电能，装置如图所示。电池工作时，下列说法正确的是( )
A．a极为正极，发生氧化反应
B．b极的电极反应式为：2NO＋12H＋－10e－===N2↑＋6H2O
C．中间室的Cl－向左室移动
D．左室消耗苯酚(C6H5OH)9.4 g时，用电器流过2.4 mol电子
解析 由题图可知，在b极上NO转化为N2，发生得电子的还原反应，故b极为正极，a极为负极，A项错误；b极的电极反应式为2NO＋12H＋＋10e－===N2↑＋6H2O，B项错误；原电池中阴离子向负极移动，故C项正确；左室消耗苯酚的电极反应式为C6H5OH－28e－＋11H2O===6CO2↑＋28H＋，9.4 g苯酚的物质的量为0.1 mol，故用电器应流过2.8 mol电子，D项错误。
答案 C
4．(2018·洛阳第一次统考18)工业上联合生产硫酸和烧碱溶液的装置如图所示，其中阴极和阳极均为惰性电极。测得同温同压下，气体甲与气体乙的体积比约为1∶2，下列有关说法正确的是( )
A．a电极的电极反应式为：2H＋＋2e－===H2↑
B．产物丙为硫酸
C．离子交换膜d为阴离子交换膜
D．每转移0.1 mol电子，产生1.12 L的气体乙
解析 根据题图并结合题意，同温同压下，气体甲与气体乙的体积比约为1∶2，知甲为O2，乙为H2，则a电极上OH－放电，产生氧气，电极反应式为：2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，A项错误；a电极为阳极，阳极上OH－放电，SO向阳极移动，因此产物丙为硫酸，B项正确；b电极为阴极，阴极上H＋放电，Na＋向阴极移动，则d为阳离子交换膜，C项错误；根据b电极的电极反应：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，知每转移0.1 mol电子，产生标准状况下1.12 L气体乙(H2)，D项错误。
答案 B
5．(2018·蓉城名校联盟一联，12)重铬酸钾是化学实验室中的一种重要分析试剂。工业上以铬酸钾(K2CrO4)(黄色)为原料，采用电化学法制备重铬酸钾(K2Cr2O7)(橙色)。制备装置如图所示。下列说法错误的是( )
A．阳极室中溶液的颜色逐渐由黄色变为橙色
B．电解过程中阳极附近溶液的pH变小
C．K2CrO4在阳极区被氧化成K2Cr2O7
D．阴极每生成1 mol气体，有2 mol带正电荷的阳离子从阳极室移向阴极室
解析 结合题给装置可判断惰性电极为阳极，不锈钢电极为阴极；阳极室中K2CrO4转化为K2Cr2O7，溶液由黄色逐渐变为橙色，A项正确；阳极室发生氧化反应，OH－失电子放电，电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，阳极附近溶液pH逐渐减小，B项正确；阳极室中H＋浓度增大，促使发生反应：2CrO＋2H＋Cr2O＋H2O，反应前后Cr元素化合价没有发生变化，C项错误；阴极的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，每生成1 mol H2转移2 mol电子，为保持溶液呈电中性，有2 mol K＋从阳极室向阴极室移动，D项正确。
答案 C
6．(2018·南宁毕业班摸底联考，11)利用如图所示装置，可以模拟铁的电化学防护。下列说法错误的是( )
A．若X是锌棒，将K与M连接，此方法是牺牲阳极的阴极保护法，使铁不易受腐蚀
B．若X是碳棒，将K与N连接，可减缓铁的腐蚀
C．若X是碳棒，将K与M连接，碳棒的电极反应式是2H＋＋2e－===H2↑
D．若X是锌棒，将K与N连接，锌棒的电极反应式是Zn－2e－===Zn2＋
解析 若X是锌棒，将K与M相连，则锌棒作负极，铁棒作正极被保护起来，此方法称为牺牲阳极的阴极保护法，A项正确；若X是碳棒，将K与N相连，铁连接电源的负极，则铁作阴极被保护起来，可减缓铁的腐蚀，此方法称为外加电流的阴极保护法，B项正确；若X是碳棒，将K与M相连，则碳棒作正极，铁发生吸氧腐蚀，碳棒的电极反应式为2H2O＋O2＋4e－===4OH－，C项错误；若X是锌棒，将K与N相连，则锌棒作阳极，阳极上Zn失电子发生氧化反应，D项正确。
答案 C
题型特训(一)
1．甲醇燃料电池是目前应用比较广泛的一种燃料电池，其工作原理如下图所示：
下列说法正确的是( )
A．N为正极，发生氧化反应
B．a气体为氧气，b气体为甲醇
C．甲池溶液pH增大，乙池溶液pH减小
D．若有1 mol CO2生成，则有6 mol H＋从甲池透过交换膜进入乙池
解析 燃料电池工作时，燃料发生氧化反应，失去电子，故M电极为负极，a气体为为甲醇，电极反应式为：CH3OH＋H2O－6e －===CO2↑＋6H＋，甲醇在负极被氧化生成CO2。有1 mol CO2生成，则有6 mol H＋生成，甲池溶液pH减小。N电极为正极，在其表面发生还原反应；电池中，阳离子从负极移向正极，H＋从甲池通过交换膜进入乙池。故D选项正确，A、B、C选项错误。
答案 D
2．如图所示装置，开关K闭合时，电流表指针发生偏转，下列有关开关K闭合时的说法正确的是( )
A．b极是负极
B．a极电极反应式为H2－2e－===2H＋
C．当装置中有1 mol电子通过时，右池产生标准状况下5.6 L气体
D．电池总反应式为2H2＋O2===2H2O
解析 选项A，通入H2的一极为负极，则a极为负极，b极为正极，错误。选项B，左池的电解质为NaOH，则a极电极反应式为2OH－＋H2－2e－===2H2O，错误。选项C，b极电极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，当通过1 mol电子时，右池消耗标准状况下O2 5.6 L，错误。
答案 D
3．法国格勒诺布尔(Grenoble)约瑟夫·傅立叶大学的研究小组发明了第一块可植入人体为人造器官提供电能的葡萄糖生物燃料电池，其基本原理是葡萄糖和氧气在人体中酶的作用下发生反应：C6H12O6＋6O26CO2＋6H2O(酸性环境)。下列有关该电池的说法不正确的是( )
A．该生物燃料电池不可以在高温下工作
B．电池的负极反应为C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2↑＋24H＋
C．消耗1 mol氧气时转移4 mol e－，H＋向负极移动
D．今后的研究方向是设法提高葡萄糖生物燃料电池的效率，从而使其在将来可以为任何可植入医疗设备提供电能
解析 酶在高温下会变性，失去催化活性，所以该生物燃料电池不可以在高温下工作，A项正确；电池中C6H12O6在负极发生氧化反应，负极反应为C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2↑＋24H＋，B项正确；原电池反应中，阳离子向正极移动，C项错误；提高葡萄糖生物燃料电池的效 率肯定是今后的研究方向，D项正确。
答案 C
4．我国对“可呼吸”的钠二氧化碳电池的研究取得突破性进展。该电池的总反应式为：4Na＋3CO22Na2CO3＋C，其工作原理如图所示(放电时产生的Na2CO3固体储存于碳纳米管中)。下列说法不正确的是( )
A．放电时，钠金属片作负极，碳纳米管作正极
B．充电时，阳极反应为：2Na2CO3＋C－4e－===3CO2↑＋4Na＋
C．放电时，Na＋从负极区向正极区移动
D．该电池的电解质溶液也可使用NaClO4的水溶液
解析 A．放电时为原电池反应，钠金属片失去电子作负极，碳纳米管上得电子作正极，故A正确；B.充电时，阳极失去电子发生氧化反应，反应为C＋2Na2CO3－4e－===3CO2↑＋4Na＋，故B正确；C.放电时，阳离子向正极移动，则Na＋从负极区向正极区移动，故C正确；D.钠与水反应，不能用水溶液代替TEGDME作溶剂，故D错误。
答案 D
5．正、负极都是碳材料的双碳性电池，电池充、放电过程为2nC＋LiACnA＋LiCn，充电时Li＋、A－分别吸附在两极上形成LiCn和CnA(如图所示)，下列说法正确的是( )
A．a是电池的负极
B．放电时，A－向b极移动
C．放电时，负极的电极反应式是nC－e－＋A－===CnA
D．充电时，电解质中的离子总数保持不变
解析 充电时A－吸附在a极形成CnA，则a极为阳极，发生氧化反应，而放电时a极发生还原反应，故a为电池的正极，A项错误；放电时a为正极，b为负极，而放电时阴离子向负极移动，B项正确；放电时负极上发生氧化反应：LiCn－e－===nC＋Li＋，C项错误；充电时Li＋、A－分别吸附在两极上形成LiCn和CnA，故电解质中的离子总数逐渐减小，D项错误。
答案 B
6．已知某种微生物燃料电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是( )
A．电流的流动方向：B极A极
B．溶液中的H＋由B极区移向A极区
C．在高温下，该微生物燃料电池的工作效率更高
D．A极的电极反应式为CH3COOH－8e－＋8OH－===2CO2＋6H2O
解析 结合工作原理图示，该电池实质是酸性条件下的CH3COOH作燃料的燃料电池。A极为负极，B极为正极，电流的流动方向：B→A，H＋(阳离子)移向正极区，A正确、B错误。C.该电池为微生物燃料电池，在高温条件下微生物不能存活，C错误；D.该电池为酸性环境，在电极反应中不可能出现OH－，D错误，配平A极电极反应式应为CH3COOH－8e－＋2H2O===2CO2↑＋8H＋。
答案 A
7．2016年8月，联合国开发计划署在中国的首个“氢经济示范城市”在江苏如皋落户。用吸附了H2的碳纳米管等材料制作的二次电池的原理如图所示。下列说法正确的是( )
A．电池总反应为H2＋2NiOOH2Ni(OH)2
B．放电时，甲电极为负极，OH－移向乙电极
C．放电时，乙电极反应为：NiO(OH)＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－
D．充电时，电池的碳电极与直流电源的正极相连
解析 根据原电池原理，甲是负极，电极反应为：H2－2e－＋2OH－===2H2O；乙是正极，电极反应为：NiOOH＋e－＋H2O===Ni(OH)2＋OH－。A项电池总反应充放电方向错误；B项放电时，甲电极为负极，OH－应移向负极即甲电极，B错误；D项放电时碳电极为负极，充电时应与直流电源的负极相连，D错误。
答案 C
8．某污水处理厂利用微生物电池将镀铬废水中的Cr2O催化还原，其工作原理如下图所示。下列说法错误的是( )
A．电池工作过程中电子由a极流向b极
B．b极反应式：Cr2O＋6e－＋14H＋===2Cr3＋＋7H2O
C．电池工作过程中a极区附近溶液的pH增大
D．每生成33.6 L(标况下)CO2，则处理1 mol Cr2O
解析 a极：C2H4O2→CO2，碳元素化合价升高，发生氧化反应为电源负极，b极附近Cr2O→Cr3＋，发生还原反应，b为正极，电子由a流向b，A项正确；b极溶液中Cr2O→Cr3＋，根据化合价变化，结合电荷守恒，可得电极反应式：2Cr2O＋6e－＋14H＋===2Cr3＋＋7H2O，B项正确；电池工作时a极反应为：CH3COOH－8e－＋2H2O===2CO2↑＋8H＋，故a极区附近溶液的pH减小，C项错误；根据两极得失电子相等，得关系式：3CO2～2Cr2O，故生成1.5 mol CO2，处理1 mol Cr2O，b极生成2 mol Cr(OH)3，D项正确。
答案 C
9．有一种瓦斯分析仪能够在煤矿巷道中的甲烷达到一定浓度时，通过传感器显示出来。该瓦斯分析仪工作原理类似燃料电池的工作原理，其装置如图所示，其中的固体电解质是Y2O3－Na2O，O2－可以在其中自由移动。下列叙述正确的是( )
A．电极a的反应式为：CH4＋4O2－－8e－===CO2＋2H2O
B．电极b是正极，O2－由电极a流向电极b
C．瓦斯分析仪工作时，电池内电路中电子由电极a流向电极b
D．当固体电解质中有1 mol O2－通过时，电子转移4 mol
解析 A项该电池为固体电解质(可传导O2－)，b为正极，电极反应式为O2＋4e－===2O2－，a为负极，电极反应式为CH4＋4O2－－8e－===CO2＋2H2O，也可由总反应减去正极反应消去O2得到，所以A正确；阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，所以B错误；电池内电路中O2－由正极移向负极，所以C错误；O2－带有两个负电荷，当固体电解质中有1 mol O2－通过时，电子转移2 mol，D错误。
答案 A
题型特训(二)
1．(2017·西城区第一学期期末，5)下列说法中，不正确的是( )
A
B
C
D
钢铁表面水膜的酸性很弱或呈中性，发生吸氧腐蚀
钢铁表面水膜的酸性较强，发生析氢腐蚀
将锌板换成铜板对钢闸门保护效果更好
钢闸门作为阴极而受到保护
解析 C项，金属活泼性：Zn>Fe>Cu，所以若将锌板换成铜板，则先腐蚀活泼金属Fe，错误；D项，钢闸门与电源的负极相连而被保护，正确。
答案 C
2．如图是电化学还原CO2制备草酸铜(CuC2O4)的反应原理，电解液不参加反应，通电一段时间后，下列说法不正确的是 ( )
A．Cu电极反应式为：Cu － 2e－===Cu2＋
B．草酸铜在阳离子交换膜右侧生成
C．该过程是电能转化为化学能
D．每生成1 mol CuC2O4需要标况下44.8 L CO2
解析 Cu2＋在阳极生成，通过阳离子交换膜移向阴极(左侧)，草酸铜在阳离子交换膜左侧生成，B错误。
答案 B
3．碳酸二甲酯(DMC)结构简式为(CH3O)2CO，化学性质非常活泼，极易水解。用电解法制备碳酸二甲酯的模拟装置如图所示。下列说法正确的是 ( )
A．图中左侧电极为阴极，右侧电极为阳极
B．阳极反应：CO－2e－＋2CH3OH===(CH3O)2CO＋2H＋
C．质子通过交换膜从阴极区移向阳极区
D．离子液体必须是水溶液，目的是传递电荷
解析 左侧放电物质CO是还原剂发生氧化反应为阳极，右侧O2放电为阴极，A错误；B正确；质子(H＋)在阳极区生成，通过交换膜从阳极区移向阴极区，C错误；依据题干信息“碳酸二甲酯(DMC)极易水解”知：离子液体必须是非水体系，D错误。
答案 B
4．利用电解原理净化含有机物的废水，其原理是：在电解条件下将较低价态的金属离子(Co2＋)氧化成较高价态的金属离子(Co3＋)，利用较高价态的金属离子将废水中的有机物氧化成CO2。装置如图所示。下列说法正确的是( )
A．锌极为负极，发生氧化反应
B．石墨极上发生的电极反应式为Co2＋－e－===Co3＋
C．电解过程中，阴极附近溶液pH减小
D．氧化1 mol HCHO时电路中至少转移3 mol电子
解析 根据图示知，锌为阴极、石墨为阳极，阴极发生还原反应，A项错误；石墨极发生氧化反应，电极反应式为Co2＋－e－===Co3＋，B项正确；锌极的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，阴极附近的电解质溶液pH增大，C项错误；4Co3＋＋HCHO＋H2O===CO2↑＋4H＋＋4Co2＋，氧化1 mol HCHO时至少要转移4 mol电子，D项错误。
答案 B
5．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
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，A正确，C正确；原料室中的Na＋通过阳膜(c膜)进入N室，N室中石墨电极上H2O放电产生H2和OH－，因而N室中NaOH溶液的浓度会增大，B正确；理论上每生成1 mol产品，M、N室电极反应式分别为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋、2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，阴极室(N室)生成0.5 mol H2，标准状况下为11.2 L，D错误。
答案 D
6．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
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，转移20 mol e－时左侧产生20 mol H＋，右侧消耗24 mol H＋，右侧c(H＋)减小，pH变大，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。
答案 C
7．(2017·河南罗山模拟)某学生为探究铜生锈的过程设计如图所示装置，下列选项正确的是( )
A．一段时间后C棒上有气泡冒出，附近的溶液变为红色
B．一段时间后溶液中会有蓝色沉淀产生
C．Cu棒为正极，电极反应式：Cu－2e－===Cu2＋
D．C棒为正极，电极反应式：2H＋＋2e－===H2↑
解析 由于铜的金属活动性比氢弱，在电解质溶液中发生吸氧腐蚀，负极：Cu－2e－===Cu2＋，正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－，溶液中，Cu2＋＋2OH－===Cu(OH)2↓，所以B选项正确。
答案 B
8．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。
答案 B
9．将烧碱吸收H2S后的溶液加入到如图所示的电解池的阳极区进行电解，以实现H2S转化为S的目的。下列判断错误的是( )
A．电解过程中阳极区发生如下反应：S2－－2e－===S，(n－1)S＋S2－===S
B．电解时阴极的电极反应式：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
C．电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质，其离子方程式可写成S＋2H＋===nS↓＋H2↑
D．该装置的离子交换膜为阳离子交换膜
解析 电解过程中阳极区发生氧化反应，得到硫单质，然后是S和S2－之间的反应，即S2－－2e－===S，(n－1)S＋S2－===S，故A正确；电解过程中阴极上氢离子放电生成氢气：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，故B正确；电解后阳极区离子为S，酸性条件下，S失电子发生氧化反应生成S单质，同时生成H2S，反应方程式为S＋2H＋===(n－1)S↓＋H2S↑，故C错误；电解时阳极区c(S2－)减小，阴极区c(OH－)增大，故该装置的离子交换膜为阳离子交换膜，故D正确。
答案 C
题型特训(三)(教师素材)
1．远洋轮船的船体材料是合金钢，为了保障航行安全，延长轮船的使用寿命，通常在与海水接触的船壳(船底及船侧)上镶嵌一些金属块M。下列有关说法不正确的是( )
A．上述保护船壳免受腐蚀的方法叫牺牲阳极的阴极保护法
B．M可能是锌、镁、锡等金属
C．船壳主要发生吸氧腐蚀
D．在上述保护船壳的过程中，负极反应为M－ne－ ===Mn＋
解析 利用原电池原理，在钢铁的表面镶嵌比铁活泼的金属，使钢铁免受腐蚀的方法叫牺牲阳极的阴极保护法，A项正确；如果在与海水接触的船壳上镶嵌锡块，由于铁比锡活泼，在船壳、空气、海水构成的原电池中，铁为负极，会加快船壳的腐蚀，B项错误；海水的pH≈8，船壳主要发生吸氧腐蚀，C项正确；在牺牲阳极的阴极保护法中，比铁活泼的金属M作负极，发生氧化反应，D项正确。
答案 B
2．我国科学家设计出的一种装置(如图所示)，实现了“太阳能→电能→化学能”的转化，总反应为2CO2===2CO＋O2。下列有关说法正确的是( )
A．该装置属于原电池
B．人体呼出的水蒸气参与Y极反应：CO2＋H2O＋2e－===CO＋2OH－
C．反应完毕，该太阳能装置中的电解质溶液碱性增强
D．X极电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
解析 该装置实现了太阳能→电能→化学能的转化，而将电能转化为化学能属于电解池，A项错误；由图可知Y极发生的是得电子的反应，人体呼出的气体中含有CO2和H2O，B项正确；由得失电子守恒原理知，X极消耗的OH－总量等于Y极生成的OH－总量，即电解质溶液的碱性没有改变，C项错误；从电子的流向看，X电极失去电子，故X电极是负极，电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，D项错误。
答案 B
3．为了强化安全管理，某油库引进一台空气中汽油含量的测量仪，其工作原理如图所示(用强酸性溶液作电解质溶液)。下列说法不正确的是( )
A．石墨电极作正极，发生还原反应
B．铂电极的电极反应式：C8H18＋16H2O－50e－===8CO2↑＋50H＋
C．H＋由质子交换膜左侧向右侧迁移
D．每消耗5.6 L O2，电路中通过1 mol电子
解析 由图像知，石墨电极通入O2，发生还原反应O2＋4e－＋4H＋===2H2O，A项不符合题意。铂电极上发生氧化反应，电极反应式为C8H18＋16H2O－50e－===8CO2↑＋50H＋，B项不符合题意。在原电池中，阳离子向正极迁移，阴离子向负极迁移，C项不符合题意。由于没有指明反应温度和压强，不能通过体积计算O2的物质的量，也就无法确定转移电子的物质的量，D项符合题意。
答案 D
4．电化学气敏传感器可用于监测环境中NH3的含量，其工作原理如图所示，其中NH3被氧化为常见无毒物质。下列说法错误的是( )
A．溶液中OH－向电极a移动
B．电极b上发生还原反应
C．负极的电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O
D．理论上反应消耗的NH3和O2的物质的量之比为3∶4
解析 电极a上NH3发生氧化反应生成N2，则电极a为负极，电极b为正极，原电池中，阴离子向负极移动，故A项正确；电极b为正极，发生还原反应，B项正确；负极上NH3失电子生成N2和H2O，电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－===N2十6H2O，C项正确；由电池反应4NH3＋3O2===2N2＋6H2O可知，理论上反应消耗的NH3与O2的物质的量之比为4∶3，D项错误。
答案 D
5．用一种阴、阳离子双隔膜三室电解槽，可使废水中NH在某一室富集，模拟装置如图所示。下列说法正确的是( )
A．阳极室溶液由无色逐渐变成棕黄色
B．阴极的电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
C．电解一段时间后阴极室溶液的pH升高
D．电解一段时间后，阴极室溶液中的溶质一定是(NH4)3PO4
解析 阳极上Fe发生氧化反应，阳极室溶液由无色变为浅绿色，A项错误；阴极上H＋发生还原反应，2H＋＋2e－===H2↑，B项错误；根据阴极上电极反应，阴极消耗H＋，电解一段时间后，阴极室溶液pH升高，C项正确；电解一段时间后，阴极室溶液pH升高，NH与OH－反应生成NH3·H2O，因此阴极室溶液中溶质除(NH4)3PO4外，还可能有NH3·H2O，D项错误。
答案 C
6．已知反应：2CrO＋2H＋Cr2O＋H2O。某科研小组用如图所示的电解装置，从Na2CrO4溶液中制取Na2Cr2O7。下列有关叙述正确的是( )
A．CrO生成Cr2O的反应为非氧化还原反应，不能通过电解方法获得
B．a为电源正极
C．d口流出的NaOH溶液浓度与c口浓度相同
D．Na＋从右侧通过阳离子交换膜进入左侧
解析 电解装置右侧发生Na2CrO4转化为Na2Cr2O7的反应，尽管Cr的化合价无变化，但该反应得以实现的条件是通过电解调节溶液的pH，促进平衡移动，A项错误；右侧溶液中的H＋来源于H2O的氧化反应，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，故该电极为阳极，阳极连接电源正极，即b为电源正极，a为负极，B项错误；左侧发生还原反应，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，故d口流出的NaOH溶液浓度增大，C项错误；电解时，阳离子从阳极区经阳离子交换膜流向阴极区，D项正确。
答案 D
7．铝电池性能优越，Al－Ag2O2电池用于电解尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液制备氢气(隔膜Ⅱ仅阻止气体通过，a、b均为惰性电极)。下列说法正确的是( )
A．Ag电极是正极，反应后该电极区溶液pH减小
B．原电池的总反应为：2Al＋3Ag2O2＋2NaOH===2NaAlO2＋3Ag2O＋H2O
C．a电极上的电极反应为：CO(NH2)2＋8OH－－6e－===CO＋N2↑＋6H2O
D．每消耗2.7 g铝，理论上a、 b两极共产生气体3.36 L(标准状况)
解析 Al－Ag2O2电池中Al作负极：Al－3e－＋4OH－===AlO＋2H2O，Ag2O2在正极反应：Ag2O2＋4e－＋2H2O===2Ag＋4OH－，总反应为4Al＋3Ag2O2＋4OH－===4AlO＋6Ag＋2H2O，A、B项错误；a极为阳极，CO(NH2)2(C显＋4价，N显－3价)被氧化为N2: CO(NH2)2＋8OH－－6e－===CO＋N2↑＋6H2O，b极为阴极，水中H＋放电生成H2，当消耗2.7 g Al时，转移0.3 mol e－，a极产生0.05 mol N2，b极产生0.15 mol H2，共产生0.2 mol 气体，C项正确，D项错误。
答案 C
8．图甲为一种新型污水处理装置，该装置可利用一种微生物将有机废水的化学能直接转化为电能。图乙为电解氯化铜溶液的实验装置的一部分。下列说法中正确的是( )
A．a极要与Y极连接
B．N电极发生还原反应，当N电极消耗5.6 L(标准状况下)气体时，则a电极增重64 g
C．不论b为何种电极材料，b极的电极反应式一定为2Cl－－2e－===Cl2↑
D．若有机废水中主要含有乙醛，则图甲中M极发生的电极反应为：CH3CHO＋3H2O－10e－===2CO2↑＋10H＋
解析 由图甲分析得出M(或X)为负极，N(或Y)为正极，由图乙分析得出a为阴极，b为阳极。乙的a极要与甲的X极相连接，A项错误；N极的电极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，a极的电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，当N电极消耗5.6 L(标准状况下) 即0.25 mol O2时，a电极生成0.5 mol Cu，即32 g，B项错误；C.当b电极为惰性电极时，b极的电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，但当b电极为活性电极时，则电极材料本身失电子，C项错误；图甲装置实质可以理解为酸性条件下的燃料电池，乙醛在M极失电子生成CO2，故配平电极反应式为CH3CHO＋3H2O－10e－===2CO2↑＋10H＋，D项正确。
答案 D
9．Al－Ag2O电池可用作水下动力电源，其原理如图所示。电池工作时，下列说法错误的是( )
A．电子由Al电极通过外电路流向Ag2O/Ag电极
B．电池负极附近溶液pH升高
C．正极反应式为Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－
D．负极会发生副反应2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
解析 Al作负极失电子发生氧化反应，由于NaOH溶液，所以电极反应为：Al－3e－＋4OH－===AlO＋2H2O，负极消耗OH－，pH减小，B项错误；Ag2O在正极得电子发生还原反应：Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－，C项正确；电子从负极经外电路流向正极，A项正确。
答案 B
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