高中化学 2021届高考二轮精品专题八 化学能与电能的转化 学生版

这是一份高中化学 2021届高考二轮精品专题八 化学能与电能的转化 学生版，共21页。试卷主要包含了原电池原理和化学电池，电解原理及应用，电化学原理的综合判断等内容，欢迎下载使用。

专题 八
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化学能与电能的转化




命题趋势

电化学是氧化还原反应知识的应用和延伸，是历年高考的热点内容。考查的主要知识点：原电池和电解池的工作原理、电极反应式的书写和判断、电解产物的判断、金属的腐蚀和防护。对本部分知识的考查仍以选择题为主，在非选择题中电化学知识可能与工业生产、环境保护、新科技、新能源知识相结合进行命题。
Ⅰ．客观题
(1)以新型化学电源为载体，考查电极反应式的正误判断及电子、离子的移动方向等。
(2)考查原电池在金属腐蚀与防护方面的应用。
Ⅱ．主观题
(1)考查电极反应式、电池反应式的书写。
(2)考查原电池、电解池原理在工业生产中的应用。
(3)考查电子转移、两极产物、pH等的相关计算。
考点清单

一、原电池原理和化学电池
1．构建原电池模型，类比分析原电池工作原理

构建如图Zn—Cu—H2SO4原电池模型，通过类比模型，结合氧化还原反应知识(如：化合价的变化、得失电子情况等)，能迅速判断原电池的正、负极，弄清楚外电路中电子的移动情况和内电路中离子的移动情况，准确书写电极反应式和电池总反应式，掌握原电池的工作原理。
2．化学电源中电极反应式书写的思维模板
(1)明确直接产物：根据负极氧化、正极还原，明确两极的直接产物。
(2)确定最终产物：根据介质环境和共存原则，找出参与的介质粒子，确定最终产物。
(3)配平：根据电荷守恒、原子守恒配平电极反应式。
注意：①H+在碱性环境中不存在；②O2−在水溶液中不存在，在酸性环境中结合H+，生成H2O，在中性或碱性环境中结合H2O，生成OH−；③若已知总反应式时，可先写出较易书写的一极的电极反应式，然后在电子守恒的基础上，总反应式减去较易写出的一极的电极反应式，即得较难写出的另一极的电极反应式。
二、电解原理及应用
1．构建电解池模型，类比分析电解基本原理

构建如图电解CuCl2溶液模型，通过类比模型，结合氧化还原反应知识(如：化合价的变化、得失电子情况等)，能迅速判断电解池的阴、阳极，弄清楚外电路中电子的移动情况和内电路中离子的移动情况，准确判断离子的放电顺序并书写电极反应式和电解总反应式，掌握电解基本原理。
2．“六点”突破电解应用题
(1)分清阴、阳极，与电源正极相连的为阳极，与电源负极相连的为阴极，两极的反应为“阳氧阴还”。
(2)剖析离子移向，阳离子移向阴极，阴离子移向阳极。
(3)注意放电顺序。
(4)书写电极反应式，注意得失电子守恒。
(5)正确判断产物
①阳极产物的判断首先看电极，如果是活性电极作阳极，则电极材料失电子，电极溶解(注意：铁作阳极溶解生成Fe2+，而不是Fe3+)；如果是惰性电极，则需看溶液中阴离子的失电子能力，阴离子放电顺序为S2−>I−>Br−>Cl−>OH−(水)>含氧酸根>F−。
②阴极产物的判断直接根据阳离子的放电顺序进行判断：Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Fe2+>Zn2+>H+(水)>Al3+>Mg2+>Na+。
(6)恢复原态措施
电解后有关电解质溶液恢复原态的问题应该用质量守恒法分析。一般是加入阳极产物和阴极产物的化合物，但也有特殊情况，如用惰性电极电解CuSO4溶液，Cu2+完全放电之前，可加入CuO或CuCO3复原，而Cu2+完全放电之后，应加入Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3复原。
三、电化学原理的综合判断
1．金属腐蚀原理及防护方法总结
(1)常见的电化学腐蚀有两类：
①形成原电池时，金属作负极，大多数是吸氧腐蚀；
②形成电解池时，金属作阳极。
(2)金属防腐的电化学方法：
①原电池原理——牺牲阳极的阴极保护法：与较活泼的金属相连，较活泼的金属作负极被腐蚀，被保护的金属作正极。
注意：此处是原电池，牺牲了负极保护了正极，但习惯上叫做牺牲阳极的阴极保护法。
②电解池原理——外加电流的阴极保护法：被保护的金属与电池负极相连，形成电解池，作阴极。
2．可充电电池的反应规律
(1)可充电电池有充电和放电两个过程，放电时是原电池反应，充电时是电解池反应。
(2)放电时的负极反应和充电时的阴极反应、放电时的正极反应和充电时的阳极反应互为逆反应。将负(正)极反应式变换方向并将电子移项即可得出阴(阳)极反应式。
(3)可充电电池充电时原负极必然要发生还原反应(生成原来消耗的物质)，即作阴极，连接电源的负极；同理，原正极连接电源的正极，作阳极。简记为负连负，正连正。
3．“串联”类电池的解题流程



精题集训
（70分钟）

经典训练题

1．二甲醚(CH3OCH3)直接燃料电池具有启动快、效率高等优点，用二甲醚燃料电池电解甲基肼(CH3—NH—NH2)制氢的装置如图所示，其中X、Y、M、N均为惰性电极。下列说法正确的是（ ）

A．M极的电极反应式为CH3—NH—NH2+12OH−-10e−=CO+N2↑+9H2O
B．图1中电解质溶液的pH减小，图2中电解质溶液的pH增大
C．图2中的交换膜是阴离子交换膜，OH−透过交换膜向N极移动
D．理论上，当生成6.72L H2时，消耗CH3OCH3的质量为2.3g
2．有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下：
实验
装置




部分实验现象
a极质量减小；b极质量增加
b极有气体产生；c极无变化
d极溶解；c极有气体产生
电流从a极流向d极
由此可判断这四种金属的活动性顺序是（ ）
A．a>b>c>d B．b>c>d>a C．d>a>b>c D．a>b>d>c
3．下列有关如图所示的说法正确的是（ ）

A．图甲中开关置于N处时铜锌合金腐蚀的速率增大
B．图乙中接通开关时，锌腐蚀的速率增大，锌上放出气体的速率不变
C．图丙中接通K2时铁棒不被腐蚀，属于牺牲阳极保护法
D．图丙中接通K1时，石墨棒周围溶液的pH增大
4．钴酸锂电池是目前用量最大的锂离子电池，用它作电源按下图装置进行电解。通电后，a电极上一直有气泡产生；d电极附近先出现白色沉淀(CuCl)，后白色沉淀逐渐转变成橙黄色沉淀(CuOH)。下列有关叙述正确的是（ ）

A．已知钴酸锂电池放电时总反应为，则m处发生反应失电子
B．当外电路中转移0.2mol电子时，理论上装置Ⅰ中加入100ml 2mol·L−1盐酸可复原
C．电极d为阴极，电解过程中发生反应
D．随着电解的进行，U形管Ⅱ中发生了如下转化
5．全钒氧化还原液流电池是一种新型绿色的二次电池。其工作原理如图所示。下列叙述错误的是（ ）

A． 放电时，电流由X电极流向Y电极
B．放电过程中，H+向X电极移动
C．充电时，X电极反应式：VO2+﹣e−+H2O=VO+2H+
D．充电时，每转移1mol电子，左池溶液中n(H+)的变化量为2mol
高频易错题

1．如图是Fe和Cu形成的原电池，某实验兴趣小组做完实验后，在读书卡片上记录如下，其中正确的是（ ）

①Fe为正极，Cu为负极；②H+向铁电极移动；③电子是由Fe经外电路流向Cu；④内电路电子由铁电极流向铜电极；⑤若有1mol电子流过导线，则产生的H2为；⑥负极的电极反应式为
A．③④ B．③⑤ C．③④⑤ D．③④⑥
2．一种新型污水处理装置模拟细胞内生物电的产生过程，可将酸性有机废水的化学能直接转化为电能，阳离子交换膜只允许阳离子通过，下列说法中正确的是（ ）

A．电池工作时，溶液中的H+向N极移动
B．电子流向：M→负载→N→电解质溶液→M
C．N极的电极反应：O2+2H2O+4e−=4OH−
D．当N极消耗22.4L O2时，最多有4NA个H+通过阳离子交换膜
3．一种新型燃料电池，以镍板为电极插入KOH溶液中，分别向两极通乙烷和氧气，有关此电池的推断错误的是（ ）
A．通氧气的电极为正极，电极反应为7H2O+3.5O2+14e−=14OH−
B．参加反应的O2与C2H6的物质的量之比为7∶2
C．负极反应为C2H6+18OH−=2CO+12H2O+14e−
D．在电解质溶液中CO向正极移动
4．在标准状况下，用铂电极电解CuSO4溶液，当阴极产生12.8g铜时，阳极放出的气体是（ ）
A．1.12L H2 B．1.12L O2 C．2.24L O2 D．2.24L H2
5．将金属M连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。在图所示的情境中，下列有关说法正确的有（ ）个

①阴极的电极反应式为Fe-2e−=Fe2+
②金属M的活动性比Fe的活动性弱
③钢铁设施表面因积累大量电子而被保护
④钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的快
A．0 B．1 C．2 D．3
精准预测题

1．下列我国科技创新的产品设备在工作时，能量转化过程与氧化还原反应有关的是（ ）




①长征三号运载火箭用偏二甲肼为燃料
②嫦娥四号月球探测器上的太阳能电池板
③和谐号动车以350km/h飞驰
④华为新款手机使用的锂电池
A．③④ B．①④ C．②③ D．①②
2．用饱和氯化钠溶液润湿的滤纸分别做甲、乙两个实验，下列判断错误的是（ ）

A．甲是原电池，乙是电解池
B．d电极上的电极反应是：Fe-2e−→Fe2+
C．甲中铁棒比乙中铁棒更易腐蚀
D．b电极上的电极反应是：O2+2H2O+4e−→4OH−
3．有一种锂离子电池，在室温条件下可进行循环充放电，实现对磁性的可逆调控。一极为纳米Fe2O3，另一极为金属锂和石墨的复合材料，电解质只传导锂离子。电池总反应为：Fe2O3+6Li2Fe+3Li2O，关于此电池，下列说法不正确的是（ ）
A．放电时，此电池逐渐靠近磁铁
B．放电时，正极反应为Fe2O3+6Li++6e−=2Fe+3Li2O
C．放电时，正极质量减小，负极质量增加
D．充电时，阴极反应为Li++e−=Li
4．利用LiOH可制备锂离子电池正极材料。LiOH可由电解法制备，如图，两极区电解质溶液分别为LiOH和LiCl溶液。下列说法错误的是（ ）

A．B极区电解质溶液为LiOH溶液
B．阳极电极反应式为2Cl−-2e−=Cl2↑
C．电极A连接电源的正极
D．电解过程中主要是H+通过阳离子交换膜向B电极迁移
5．锌锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：Zn(s)+2MnO2(s)+2H2O(l)=Zn(OH)2(s)+2MnOOH(s)，下列说法错误的是（ ）
A．电池工作时，锌失去电子
B．用该电池电解水时，电子通过外电路流向电解池阳极
C．电池正极电极反应式为：2MnO2(s)+2H2O(l)+2e−=2MnOOH(s)+2OH−(aq)
D．外电路中每通过0.2mol电子，锌的质量理论上减小6.5g
6．高铁酸盐在能源环保领域有广泛用途，用镍(Ni)、铁作电极电解浓NaOH溶液制备高铁酸盐Na2FeO4的装置如图所示。下列说法合理的是（ ）

A．镍电极上的电极反应为2H2O+2e−=H2↑+2OH−
B．铁是阳极，电极反应为Fe-2e−+OH−=Fe(OH)2
C．若隔膜为阴离子交换膜，则OH−自右向左移动
D．电解时阳极区pH降低、阴极区pH升高，最终溶液pH不变
7．研究金属桥墩腐蚀及防护是跨海建桥的重要课题。下列有关判断中正确的是（ ）

A．用装置①模拟研究时未见a上有气泡，说明铁没有被腐蚀
B．②中桥墩与外加电源正极连接能确保桥墩不被腐蚀
C．③中采用了牺牲阳极的阴极保护法保护桥墩
D．①②③中海水均是实现化学能转化为电能的电解质
8．用惰性电极电解CuSO4和KNO3的混合溶液500mL，经过一段时间后，两极均得到标准状况下11.2L的气体，则原混合液中CuSO4的物质的量浓度为（ ）
A．1.0mol·L−1 B．0.8mol·L−1 C．0.5mol·L−1 D．1.5mol·L−1
9．为提升电池循环效率和稳定性，科学家近期利用三维多孔海绵状Zn（3D−Zn）可以高效沉积ZnO的特点，设计了采用强碱性电解质的3D−Zn—NiOOH二次电池，结构如下图所示。电池反应为Zn(s)+2NiOOH(s)+H2O(l)ZnO(s)+2Ni(OH)2(s)。下列说法错误的是（ ）

A．三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积，所沉积的ZnO分散度高
B．放电过程中OH−通过隔膜从负极区移向正极区
C．充电时阴极反应为ZnO(s)+H2O(l)+2e−=Zn(s)+2OH−(aq)
D．放电时正极反应为NiOOH(s)+H2O(l)+e−=Ni(OH)2(s)+OH−(aq)
10．某工厂用饱和NaCl溶液为原料制备高氯酸，其工艺流程如图所示：

已知：NaClO4与盐酸相互反应，并精馏可制得HClO4
下列说法不正确的是（ ）
A．电解Ⅰ的装置中要用到阳离子交换膜，阳极上有黄绿色气体生成
B．“60℃歧化”的反应为：3Cl2+3CO=5Cl−+ClO+3CO2
C．电解Ⅱ中阴极反应式为：ClO+2OH−-2e−=ClO+H2O
D．循环利用物质A的成分是NaCl
11．某反应中反应物与生成物有：FeCl2、FeCl3、CuCl2、Cu。
(1)将上述反应设计成的原电池如图甲所示，请回答下列问题：

①图中X溶液是___________。
②石墨电极上发生的电极反应式为__________。
③原电池工作时，盐桥中的___________(填“K+”或“Cl−”)不断进入X溶液中。
(2)将上述反应设计成的电解池如图乙所示，乙烧杯中金属阳离子的物质的量与电子转移的物质的量的变化关系如图丙，请回答下列问题：
①M是________极；
②图丙中的②线是________的变化。
③当电子转移为2mol时，向乙烧杯中加入______L 5mol∙L−1 NaOH溶液才能使所有的金属阳离子沉淀完全。
(3)铁的重要化合物高铁酸钠(Na2FeO4)是一种新型饮用水消毒剂，具有很多优点。
①高铁酸钠生产方法之一是电解法，其原理为Fe+2NaOH+2H2ONa2FeO4+3H2↑，则电解时阳极的电极反应式是___________。
②高铁酸钠生产方法之二是在强碱性介质中用NaClO氧化Fe(OH)3生成高铁酸钠，该反应的离子方程式为___________。
12．对工业废水和生活污水进行处理是防止水体污染、改善水质的主要措施之一。
（1）硫酸厂的酸性废水中砷(As)元素(主要以H3AsO3形式存在)含量极高，为控制砷的排放，某工厂采用化学沉淀法处理含砷废水。请回答以下问题：
①已知砷是氮的同族元素，比氮原子多2个电子层，砷在元素周期表的位置为_____。
②工业上采用硫化法(通常用硫化钠)去除废水中的砷，生成物为难溶性的三硫化二砷，该反 应的离子方程式为_________________。
（2）电镀厂的废水中含有的CN−有剧毒，需要处理加以排放。处理含CN−废水的方法之一是在微生物的作用下，CN−被氧气氧化成HCO，同时生成NH3，该反应的离子方程式为___________________。
(3)电渗析法处理厨房垃极发酵液，同时得到乳酸的原理如图所示(图中“HA”表示乳酸分子，A−表示乳酸根离子)：
①阳极的电极反应式为_______________________。

②电解过程中，采取一定的措施可控制阳极室的pH约为6～8，此时进入浓缩室的OH−可忽略不计。400mL 10g·L−1乳酸溶液通电一段时间后，浓度上升为145g/L(溶液体积变化忽略不计)，阴极上产生的H2在标准状况下的体积约为_____L(已知：乳酸的摩尔质量为90g/mol)。


参考答案

经典训练题

1．【答案】A
【解析】装置图1分析可知，氢离子移向的电极为正极，X为负极，二甲醚失电子发生氧化反应，结合电极反应判断电极附近pH变化，Y为正极，电解质为酸性，二甲醚直接燃料电池的负极反应为二甲醚失电子生成二氧化碳，结合原子守恒和电荷守恒写出电极反应为：CH3OCH3+3H2O-12e−=2CO2+12H+；氧气在正极发生还原反应，O2+4H++4e−=2H2O；图2是电解池，N是阴极，H2O得电子发生还原反应：2H2O+2e−=2OH−+H2↑，M极是阳极，发生氧化反应：CH3—NH—NH2+12OH−-10e−=CO+N2↑+9H2O。A．M极是阳极，发生氧化反应：CH3—NH—NH2+12OH−-10e−=CO+N2↑+9H2O，故A正确；B．图1中生成水，CH3OCH3+3O2=2CO2+3H2O，电解质溶液的pH增大，图2中CH3—NH—NH2+H2O+2OH−=CO+N2↑+5H2↑，电解质溶液的pH减小，故B错误；C．图2中的交换膜是阴离子交换膜，OH−透过交换膜向M极（阳极）移动，故C错误；D．题目中没有说明生成的氢气的状态，无法进行计算；故D错误；故选A。
【点评】易错点D，注意生成的氢气的状态。
2．【答案】C
【解析】装置1：发生电化学腐蚀，a极质量减小，b极质量增加，a极为负极，b极为正极，说明金属的活动性顺序a>b；装置2：发生化学腐蚀，b极有气体产生，c极无变化，说明金属的活动性顺序b>c；装置3：发生电化学腐蚀，d极溶解，则d是负极，c极有气体产生，c是正极，所以金属的活动性顺序d>c；装置4：发生电化学腐蚀，电流从a极流向d极，则a极为正极，d极为负极，因此金属的活动性顺序d>a；所以这四种金属的活动性顺序d>a>b>c，故合理选项是C。
3．【答案】D
【解析】A．开关由M改置于N时，Zn为负极，合金为正极，则Cu-Zn合金的腐蚀速率减小，故A错误；B．接通开关时，形成原电池，锌上放出的气体速率加快，故B错误；C．K2闭合，Fe与负极相连为阴极，铁棒不会被腐蚀，属于外接电源阴极保护法，故C错误；D．若闭合K1，该装置没有外接电源，所以构成了原电池；不活泼的石墨棒作正极，正极上氧气得电子生成氢氧根离子发生还原反应，电极反应式为2H2O+O2+4e−=4OH−，所以石墨棒周围溶液pH逐渐升高；故D正确；答案为D。
【点评】明确装置图的原理是解题关键，如图丙，若闭合K1，该装置没有外接电源，所以构成了原电池；组成原电池时，较活泼的金属铁作负极，负极上铁失电子发生氧化反应；石墨棒作正极，正极上氧气得电子生成氢氧根离子发生还原反应；若闭合K2，该装置有外接电源，所以构成了电解池，Fe与负极相连为阴极，碳棒与正极相连为阳极，据此判断。
4．【答案】D
【解析】A．中C为负价，根据电池总反应，作负极，则作正极，得电子，A项错误；B．盐酸中的水会稀释I中的溶液，故不可复原，B项错误；C．a电极一直有气泡，且a的材料为铜，故a极为阴极，d为阳极，d极反应式为，C项错误；D．d电极先产生白色沉淀(CuCl)，白色沉淀逐渐转变成橙黄色沉淀(CuOH)，发生的反应是，D项正确；故选D。
5．【答案】D
【解析】据图可知放电时Y电极上V2+转化为V3+被氧化，所以Y为负极，X为正极。A．放电时为原电池，外电路中电流由正极经用电器流向负极，故A正确；B．放电时为原电池，原电池内部阳离子流向正极，即H+向X电极移动，故B正确；C．放电时X电极上VO被还原为VO2+，则充电时VO2+被氧化为VO，电解质溶液显酸性，结合电子守恒可得电极反应式为VO2+﹣e−+H2O=VO+2H+，故C正确；D．充电时左池即X电极为阳极，根据X的电极反应式可知转移1mol电子时生成2mol H+，同时为了平衡电荷，还有1mol H+会迁移到右池，所以左池溶液中n(H+)的变化量为1mol，故D错误；故答案为D。
高频易错题

1．【答案】A
【解析】原电池中，Fe作负极，发生电池反应Fe+2H+=Fe2++H2↑，电子由负极流向正极，阳离子向正极移动，以此来解答。①Fe为负极，Cu为正极，故①错误；②H+向正极移动，故②错误；③电子由Fe电极流向Cu电极，故③正确；④内电路电流由铁电极流向铜电极，故④正确；⑤由可知，有1mol电子流向导线，产生氢气，不知是否在标况下，不能计算出体积，故⑤错误；⑥负极反应为，故⑥错误。故选A。
2．【答案】A
【解析】根据图像可知，M极葡萄糖中C原子的化合价升高，失电子，作负极；M极附近产生二氧化碳气体，则电解质溶液显酸性，N极氧气得电子与氢离子反应生成水。A．电池工作时，电池内电路中，阳离子向正极移动，则溶液中的H+向N极移动，A说法正确；B．电子在外电路中流向为M(负极)→负载→N极，内电路传递离子，B说法错误；C．N极的电极反应：O2+4H++4e−=2H2O，C说法错误；D．当N极消耗标况下的22.4L O2时，转移4mol电子，则有4NA个H+通过阳离子交换膜，D说法错误；答案为A。
3．【答案】D
【解析】燃料电池中，燃料失电子发生氧化反应、氧化剂得电子发生还原反应，所以通入燃料的电极是负极、通入氧化剂的电极是正极。乙烷和氧气电池中，乙烷充入负极，电解质显碱性，电极反应为：C2H6+18OH−-14e−=2CO+12H2O，氧气充入正极，电极反应式为：7H2O+3.5O2+14e−=14OH−，电池反应式为C2H6+4OH−+O2=2CO+12H2O。A．由以上分析通入氧气的电极作正极，电极反应为：7H2O+3.5O2+14e−=14OH−，故A正确；B．电池反应式为C2H6+4OH−+O2=2CO+12H2O，则参加反应的氧气与C2H6的物质的量之比为7∶2，故B正确；C．由以上分析可知乙烷通入负极发生反应，电极反应式为：C2H6+18OH−=2CO+12H2O+14e−，故C正确；D．放电时，电解质溶液中阳离子向正极移动、阴离子向负极移动，所以碳酸根离子向负极移动，故D错误；故选：D。
4．【答案】C
【解析】用铂电极电解硫酸铜溶液时，阴极反应式为：2Cu2++4e−=2Cu，阳极反应式为：4OH−-4e−=2H2O+O2，当阴极产生12.8g铜时，转移电子的物质的量为：12.8÷64g/mol×2=0.4mol，由电子守恒可得n（O2）=0.4mol÷4=0.1mol，体积为：0.1mol×22.4L/mol=22.4L，故答案选C。
5．【答案】B
【解析】图示保护金属的方法为牺牲阳极的阴极保护法，利用了原电池原理，此处阳极、阴极实际是原电池负极、正极，根据原电池原理，金属M的活泼性要比铁强，才能保护钢铁设施，②说法错误；此时Fe被保护，不发生反应，①说法错误；由于负极（图示阳极M）失去的电子流入正极（图示阴极），故此时钢铁设施表面积累大量电子，从而被保护，③说法正确；由于海水中含有大量的电解质，故其导电能力比河水强，所以钢铁在海水中腐蚀速率更快，④说法错误；综上所述，只有③说法正确，故答案选B。
精准预测题

1．【答案】B
【解析】①偏二甲肼的燃烧属于氧化还原反应；②太阳能电池板将太阳能转变为电能，为物理过程，未涉及氧化还原反应；③和谐号动车将电能转变为机械能，此过程中未涉及氧化还原反应；④锂电池在充放电过程中，有电子转移，所发生的反应为氧化还原反应；故B符合。
2．【答案】B
【解析】A．据原电池和电解池的构成条件可知，甲是原电池，乙是电解池，A正确；B．乙中d为阴极，阴极上电极反应式为：2H++2e−=H2↑，B错误；C．甲中铁为原电池的负极，发生反应Fe-2e−→Fe2+，乙中Fe为电解池阴极，发生反应2H++2e−=H2↑，Fe被保护，C正确；D．甲中铁发生吸氧腐蚀，b为正极，正极上电极反应式为2H2O+O2+4e−=4OH−，D正确，答案选D。
3．【答案】C
【解析】A．放电时，锂为负极，氧化铁在正极反应，所以反应生成铁，此电池逐渐靠近磁铁，故正确；B．放电时，正极为氧化铁变成铁，电极反应为Fe2O3+6Li++6e−=2Fe+3Li2O，故正确；C．放电时，正极反应为Fe2O3+6Li++6e−=2Fe+3Li2O，正极质量增加，负极锂失去电子生成锂离子，质量减少，故错误；D．充电时，阴极锂离子得到电子，电极反应为Li++e−=Li，故正确。故选C。
【点评】掌握原电池和电解池的工作原理，注意电解质的存在形式对电极反应的书写的影响，本题中电解质只能传到锂离子，所以电极反应中出现的离子只能为锂离子。
4．【答案】D
【解析】A．B极区生成H2，同时生成LiOH，则B极区电解液为LiOH溶液，A项正确；B．电极A为阳极，阳极区电解液为LiCl溶液，根据放电顺序，阳极上Cl−失去电子，阳极电极反应式为：2Cl−-2e−=Cl2↑，B项正确；C．电极A为阳极，所以电解A连接电源的正极，C项正确；D．在电解池中阳离子向阴极移动，所以电解过程中主要是Li+向B电极迁移，D项错误；答案选D。
5．【答案】B
【解析】A．根据总反应式，锌的化合价从0价升高到+2价，失去电子，选项A正确；B．用该电池电解水时，电子从负极通过外电路流向电解池阴极，选项B错误；C．根据总反应式，锰的化合价从+4价降低到+3价，在正极发生的反应是MnO2得到电子生成MnOOH，溶液是碱性的，用OH−配平电荷守恒，选项C正确；D．负极是锌失去电子生成Zn(OH)2，根据电极反应Zn-2e−+2OH−=Zn(OH)2，外电路中每通过0.2mol电子，锌的质量理论上减小0.2mol65g/mol=6.5g，选项D正确。答案选B。
6．【答案】A
【解析】A．用镍（Ni）、铁作电极电解浓NaOH溶液制备高铁酸钠（Na2FeO4），铁失电子生成高铁酸钠，则铁作阳极，镍作阴极，溶液中水电离的氢离子在阴极放电生成氢气，则电极反应式为2H2O+2e−=H2↑+2OH−，A项正确；B．根据上述分析，铁是阳极，电极反应为Fe+8OH−-6e−=FeO+4H2O，B项错误；C．电解池中，阴离子移向阳极，若隔膜为阴离子交换膜，则OH−自左向右移动，C项错误；D．电解时阳极区的电极反应为Fe+8OH−-6e−=FeO+4H2O，pH降低；阴极区电极反应为2H2O+2e−=H2↑+2OH−，pH升高，电池的总反应为Fe+2H2O+2OH−=FeO+3H2↑，最终溶液pH降低，D项错误；答案选A。
7．【答案】C
【解析】A．装置①是吸氧腐蚀，a极是正极，氧气得电子生成氢氧根离子，即O2+4e−+2H2O=4OH−，铁是负极，发生氧化反应生成亚铁离子，即Fe-2e−=Fe2+，铁被腐蚀，故A错误；B．金属作电解池的阴极被保护，而钢铁桥墩与电源正极相连是阳极，失电子发生氧化反应，即Fe-2e−=Fe2+，钢铁桥墩被腐蚀，故B错误；C．锌比铁活泼，作负极，锌失电子，即Zn-2e−=Zn2+，所以③中采用了牺牲阳极的阴极保护法保护桥墩，故C正确；D．海水是混合物，不是化合物，既不是电解质，也不是非电解质，故D错误；答案为C。
8．【答案】A
【解析】用惰性电极电解含CuSO4和KNO3混合溶液，在两极均生成标准状况下的气体11.2L，气体的物质的量为n==0.5mol，溶液中阳离子放电顺序Cu2+>H+，阳极电极反应为溶液中阴离子氢氧根离子失电子生成氧气：4OH−−4e−=2H2O+O2↑，生成0.5mol O2，需电子为4×0.5mol=2mol；阴极电极反应为：Cu2++2e−=Cu、2H++2e−=H2↑，生成0.5mol H2，需0.5mol×2=1mol电子，依据电子守恒，铜离子得到电子1mol，反应的铜离子物质的量0.5mol，所以Cu2+的物质的量浓度，则原混合液中CuSO4的物质的量浓度为1.0 mol·L−1，答案选A。
9．【答案】B
【解析】A．三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积，吸附能力强，所沉积的ZnO分散度高，选项A正确；B．原电池中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，则放电过程中OH−通过隔膜从正极区移向负极区，选项B错误；C．充电时相当于是电解池，阴极发生得电子的还原反应，根据总反应式可知阴极是ZnO得电子转化为Zn，电极反应式为ZnO(s)+H2O(l)+2e−=Zn(s)+2OH−(aq)，选项C正确；D．放电时相当于原电池，正极发生得电子的还原反应，根据总反应式可知正极反应式为NiOOH(s)+H2O(l)+e−=Ni(OH)2(s)+OH−(aq)，选项D正确。答案选B。
10．【答案】C
【解析】A．电解氯化钠溶液阳极产生氯气，阴极氢离子减少，需要用到阳离子交换膜平衡电荷，A项正确；B．电解I中只剩余氯气，60℃歧化的反应为3Cl2+3CO=5Cl−+ClO+3CO2，B项正确；C．电解过程中，阴极得电子，C项错误；D．NaClO4与盐酸相互反应并精馏可制得HClO4，另一产物为NaCl，循环利用的物质为NaCl，D项正确；故选C。
11．【答案】（1）FeCl3 Fe3++e−=Fe2+ K+
（2） 负 Fe2+ 2.8
（3） Fe+8OH−-6e−=FeO+4H2O 2Fe(OH)3+3ClO−+4OH−=2FeO+3Cl−+5H2O
【解析】(1)①根据图中信息，甲为原电池，铜为负极，石墨为正极，三种溶液FeCl2、FeCl3、CuCl2，只有铜和FeCl3反应，因此X溶液是FeCl3溶液；故答案为：FeCl3。②石墨是正极，其铁离子得到电子变为亚铁离子，因此电极上发生的电极反应式为Fe3++e－=Fe2+；故答案为：Fe3++e－=Fe2+。③原电池工作时，根据离子“同性相吸”移动方向，因此盐桥中的K+不断向正极移动即进入FeCl3溶液中；故答案为：K+。(2)①上述反应设计成的电解池，则铜失去电子变为铜离子，铁离子反应生成亚铁离子，因此M是负极，N为正极；故答案为：负。②在电解过程中有铜离子生成，则铜离子的物质的量从零逐渐增大，因此③为Cu2+，图①表示的金属离子的物质的量减少，则为Fe3+，因此图丙中的②线是Fe2+的变化；故答案为：Fe2+。③当电子转移为2mol时，溶液中有1mol Cu2+，3mol Fe2+，2mol Fe3+，要将沉淀完全，则需要的n(NaOH)=1mol×2+3mol×2+2mol×3=14mol，向乙烧杯中加入5mol∙L−1 NaOH溶液的体积；故答案为：2.8。(3)①高铁酸钠电解原理是Fe+2NaOH+2H2ONa2FeO4+3H2↑，则电解时阳极的电极反应式是Fe+8OH−-6e−=FeO+4H2O；故答案为：Fe+8OH−-6e−=FeO+4H2O。②强碱性介质中用NaClO氧化Fe(OH)3生成高铁酸钠、氯化钠和水，其反应的离子方程式为2Fe(OH)3+3ClO−+4OH−=2FeO+3Cl−+5H2O；故答案为：2Fe(OH)3+3ClO−+4OH−=2FeO+3Cl−
+5H2O。
12．【答案】（1）第四周期ⅤA族 2H3AsO3+3S2−+6H+=As2S3↓+6H2O
（2）4H2O+2CN−+O2=2HCO+2NH3
（3）4OH−-4e−=2H2O+O2↑或2H2O-4e−=O2↑+4H+ 6.72
【解析】（1）①由砷是氮的同族元素，比氮原子多2个电子层可知，砷原子最外层有5个电子，4个电子层，则砷位于元素周期表第四周期ⅤA族，故答案为：第四周期ⅤA族；②根据题给信息可知，酸性条件下，硫化钠与和废水中的砷酸反应，生成难溶性的三硫化二砷和水，反应中硫化钠做还原剂，砷酸做氧化剂，反应的离子方程式为2H3AsO3+3S2−+6H+=As2S3↓+6H2O，故答案为：2H3AsO3+3S2−+6H+=As2S3↓+6H2O；（2）由题意可知，在微生物的作用下，CN−被氧气氧化成HCO，同时生成NH3，反应中碳元素化合价升高被氧化，氮元素化合价没有变化，则反应的离子方程式为4H2O+2CN−+O2=2HCO+2NH3，故答案为：4H2O+2CN−+O2=2HCO
+2NH3；（3）①水电离出的氢氧根离子在阳极上失电子发生氧化反应生成氧气，破坏水的电离平衡，使溶液呈酸性，溶液中氢离子浓度增大，电极反应式为4OH−或2H2O-4e−=O2↑+4H+，故答案为：4OH−-4e−=2H2O+O2↑或2H2O-4e−=O2↑+4H+；②由电极反应式和生成HA的化学方程式可得：2HA—2H+—H2，电解过程中生成HA的质量为（145g/L×0.4L-10g/L×0.4L）=54g，则由HA和氢气的关系式可知阴极上产生的H2在标准状况下的体积约为××22.4L/mol=6.72L，故答案为：6.72。
【点评】电渗析法处理厨房垃极发酵液时，阳极上水电离出的氢氧根放电，使溶液中氢离子浓度增大，氢离子从阳极通过阳离子交换膜进入浓缩室，阴极上水电离出的氢离子放电，使溶液中氢氧根浓度增大，溶液中A−通过阴离子交换膜从阴极进入浓缩室，发生反应H++A−=HA，导致乳酸浓度增大是理解的关键，也是解答关键。