（广东版）新高考化学三轮冲刺强化练习 第9-10题 原电池 电解池的基本工作原理  价类二维图（解析版）

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1.（2023广东卷，6）负载有和的活性炭，可选择性去除实现废酸的纯化，其工作原理如图。下列说法正确的是

A．作原电池正极
B．电子由经活性炭流向
C．表面发生的电极反应：
D．每消耗标准状况下的，最多去除
【答案】B
【分析】在Pt得电子发生还原反应，Pt为正极，Cl-在Ag极失去电子发生氧化反应，Ag为负极。
【解析】A．由分析可知，Cl-在Ag极失去电子发生氧化反应，Ag为负极，A错误；
B．电子由负极经活性炭流向正极，B正确；
C．溶液为酸性，故表面发生的电极反应为，C错误；
D．每消耗标准状况下的，转移电子2ml，而失去2ml电子，故最多去除，D错误。
故选B。
2．（2023广东卷，10）部分含或含物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是

A．可存在c→d→e的转化B．能与反应生成c的物质只有b
C．新制的d可用于检验葡萄糖中的醛基D．若b能与反应生成，则b中含共价键
【答案】B
【分析】由图可知a、b、c对应物质分别为：钠、氧化钠（过氧化钠）、氢氧化钠或a、b、e 、d对应物质分别为：铜、氧化亚铜、氧化铜、氢氧化铜。
【解析】A．由分析可知氢氧化钠和硫酸铜反应生成氢氧化铜，氢氧化铜受热分解生成氧化铜所以存在c→d→e的转化，A合理；
B．钠和氧化钠（过氧化钠）都能与反应都能生成氢氧化钠，B不合理；
C．新制氢氧化铜可用于检验葡萄糖中的醛基，C合理；
D．若b能与反应生成，则b为过氧化钠，结构中含共价键和离子键，D合理；
故选B。
3．（2022广东卷，10）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。
4．（2021广东卷，9）火星大气中含有大量，一种有参加反应的新型全固态电池有望为火星探测器供电。该电池以金属钠为负极，碳纳米管为正极，放电时
A．负极上发生还原反应B．在正极上得电子
C．阳离子由正极移向负极D．将电能转化为化学能
【答案】B
【解析】
根据题干信息可知，放电时总反应为4Na+3CO2=2Na2CO3+C。
A．放电时负极上Na发生氧化反应失去电子生成Na+，故A错误；
B．放电时正极为CO2得到电子生成C，故B正确；
C．放电时阳离子移向还原电极，即阳离子由负极移向正极，故C错误；
D．放电时装置为原电池，能量转化关系为化学能转化为电能和化学能等，故D错误；
综上所述，符合题意的为B项，故答案为B。
5．（2021广东卷，10）部分含铁物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是
A．可与反应生成
B．既可被氧化，也可被还原
C．可将加入浓碱液中制得的胶体
D．可存在的循环转化关系
【答案】C
【分析】图中所示铁元素不同化合价的物质：a为Fe，b为FeCl2、FeSO4、Fe(NO3)2等Fe(II)的盐类物质，c为Fe(OH)2，e为FeCl3、Fe2(SO4)3、Fe(NO3)3等Fe(III)的盐类物质，d为Fe(OH)3。
【解析】A．Fe与Fe(III)的盐类物质可发生反应生成Fe(II)的盐类物质，如Fe+2FeCl3=3FeCl2，故A不选；
B．Fe(II)为铁元素的中间价态，既有还原性也有氧化性，因此既可被氧化，也可被还原，故B不选；
C．Fe(III)的盐类物质与浓碱液反应生成Fe(OH)3沉淀，制备Fe(OH)3胶体操作为：向沸水中滴加饱和FeCl3溶液，继续煮沸至溶液呈红褐色，停止加热，故C选；
D．转化如，故D不选；
综上所述，答案为C。
一、原电池的基本工作原理
1.原电池模型和原理
2.确定正、负极的依据
[注意] 根据电极材料确定正、负极通常情况适用,但根本依据为自发的氧化还原反应。如Mg-Al、NaOH溶液形成的原电池中,铝作负极,因为只有铝与NaOH溶液发生氧化还原反应。
二、电解池的基本工作原理
1.电解池模型和原理
（1）直流电源的正极(阳极)有强的氧化能力;直流电源的负极(阴极)有强的还原能力。
（2）电极上微粒的放电顺序。
①阴极:取决于微粒的氧化性强弱,氧化性强的先得到电子,与电极材料无关。
常见阳离子放电顺序:Ag+>Fe3+>Cu2+>H+(酸)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+(水)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+。
②阳极:若是非惰性电极作阳极,则电极失电子;若是惰性电极(Pt、C)作阳极,还原性强的先失去电子。
常见阴离子放电顺序:S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根离子(NO3-、SO42−、CO32−)>F-。
③电极上离子的放电顺序取决于其氧化性、还原性,可能会出现强氧化性阴离子在阴极放电;强还原性阳离子在阳极放电。
2.惰性电极电解电解质溶液的四种类型
[注意] （1）电解后溶液pH的变化一方面要考虑酸碱的生成,还要考虑电解质溶液浓度变化导致水解程度的变化。
（2）电解质溶液的复原问题要本着两电极析出什么(元素),就加入什么(恰当物质)的原则。
3.电解池阳极和阴极确定
（1）若装置中给出直流电源,则可直接确定电解装置的阳极、阴极。
（2）若装置中没有给出直流电源,则要根据电解过程的特征先确定电解装置的阳极、阴极。
三、电极反应式的书写
1.原电池电极反应式的书写
（1）结合电池的电解液情境写出电极反应式。
①负极反应:还原剂失去电子的氧化反应(注意负极失电子产物与电解质溶液反应生成恰当生成物)。
②正极反应:氧化剂得到电子的还原反应(注意正极得电子产物与电解质溶液反应生成恰当生成物)。
当正极上的反应物是O2时,若电解质溶液为中性或碱性,则水必须写入正极反应式中,与O2反应生成OH-,电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-;若电解质溶液为酸性,则H+必须写入正极反应式中,O2得电子与H+反应生成水,电极反应式为O2+4H++4e-2H2O。
（2）燃料电池电极反应式的书写。
①燃料电池基本都是燃料(还原剂)与氧气(或氧化性气体)进行的氧化还原反应。
②负极反应都是燃料物质失电子的反应,一定要结合电解液情境确定产物:有机物燃料电池在酸性电解质溶液或熔融固体电解质中生成CO2;有机物燃料电池在碱性电解质溶液中生成CO32−。
③正极反应基本都是氧气分子得电子的反应,同样产物要结合电解液情境。
2.电解池电极反应式的书写
（1）阳极反应:①阳极是活泼电极(金属活动性顺序表Ag之前),则应是阳极失电子;②阳极是惰性电极(Pt、Au、石墨),则应是电解质溶液中的还原性离子(分子)放电,结合题意书写电极反应式。
（2）阴极反应:氧化性离子(分子)得到电子被还原的反应,注意题中物质的转化要求。
（3）电解原理的试题在新高考中主要是物质的制备。所以首先要看物质的制备原理,要通过电解原理完成物质的转化(电子的得失、化合价的转变),结合电解的基本原理写出电极反应式。
如:以去离子水和氧气为原料通过电解法制备H2O2的装置如图所示。
产品H2O2在b区由O2转化而来。由b区O元素化合价变化可判断b极是阴极,电极反应式为 O2+2e-+2H2OH2O2+2OH-;a电极是阳极,电极上要生成O2,电极反应式为2H2O-4e-4H++O2↑。
四、价类二维图
1.金属及其化合物之间的转化
2.非金属元素及其化合物之间的转化
3.常见元素单质及其化合物的连续转化关系
（1）ABC酸(或碱)。
符合此条件的常见A物质有NH3、N2、H2S、S、CH4、C、Na等,如
NH3(N2)NONO2HNO3;
H2S(S)SO2SO3H2SO4;
CH4(C)COCO2H2CO3;
NaNa2ONa2O2NaOH。
（2）单质酸性(碱性)氧化物酸(碱)盐。
如①NaNa2ONaOHNaCl。
②CCO2H2CO3Na2CO3。
③SSO2H2SO3Na2SO3。
（3）ABC。
①若X为CO2:NaOHNa2CO3NaHCO3。
②若X为强酸,如HCl:Na[Al(OH)4]Al(OH)3AlCl3;Na2CO3NaHCO3CO2。
③若X为强碱,如NaOH:AlCl3Al(OH)3Na[Al(OH)4]。
4.常见元素单质及其化合物的三角转化关系
5.常见元素单质及其化合物不能一步转化的反应
（1）S不能一步转化成SO3,只能:SSO2SO3。
（2）N2不能一步转化成NO2,只能:N2NONO2。
（3）SiO2不能一步转化成H2SiO3,只能:SiO2Na2SiO3H2SiO3。
（4）Cl2不能一步转化成FeCl2,需多步转化。
（5）CuO(等金属氧化物)不能一步转化成Cu(OH)2(等金属氢氧化物),需多步转化。
考点一 原电池的基本工作原理
1. （2024届广东省茂名一模）银饰用久了表面会有一层而发黑，将银饰与片接触并加入溶液，可以除去银饰表面的，下列说法不正确的是
A. 是负极B. 阳离子向银饰移动
C. 电子由负极经溶液流向正极D. 表面发生反应：
【答案】C
【分析】由图可知，除去银饰表面硫化银的装置为原电池，铝片是原电池的负极，铝失去电子发生氧化反应生成铝离子，银饰为正极，硫化银在正极得到电子发生还原反应生成银和硫离子，溶液中铝离子和硫离子发生双水解反应生成氢氧化铝和硫化氢气体。
【解析】A．由分析可知，铝片是原电池的负极，铝失去电子发生氧化反应生成铝离子，故A正确；
B．由分析可知，铝片是原电池的负极，银饰为正极，则原电池工作时，阳离子向正极银饰移动，故B正确；
C．电解质溶液不能传递电子，则电子由负极不可能经氯化钠溶液流向正极，故C错误；
D．由分析可知，银饰为正极，硫化银在正极得到电子发生还原反应生成银和硫离子，电极反应式为，故D正确；
故选C。
2．（2024届广东省湛江一模）如图是一种酸性燃料电池酒精检测仪，具有自动吹起、流量侦测与控制的功能，非常适合进行现场酒精检测。下列说法正确的是
A．电子由氧气通入的Pt电极流出
B．质子()通过质子交换膜从负极流向正极
C．每消耗22.4 L，会产生1 ml醋酸
D．左侧Pt电极表面发生的反应：
【答案】B
【分析】
乙醇酸性燃料电池中，乙醇发生失电子的氧化反应生成醋酸，则乙醇所在铂电极为负极，负极反应式为CH3CH2OH-4e-+H2O=4H++CH3COOH，O2所在的铂电极为正极、发生得电子的还原反应，电极正极反应式为O2+4e-+4H+═2H2O，放电时，电子由负极经过导线流向正极，据此分析解答。
【解析】
A．由图可知，氧气通入的Pt电极做电池正极，电子流入正极，A项错误；
B．电池工作时，质子()通过质子交换膜从负极流向正极，B项正确；
C．不是标准状况下，O2的物质的量无法判断，C项错误；
D．左侧Pt电极表面发生的反应为，D项错误；
故选B。
3．（2024届广东省新南方联盟4月联考）某兴趣小组用大小和形状相同的铜片和锌片作电极研究柠檬水果电池，装置如下图所示，当电池工作时，下列说法不正确的是
A．铜片电极上发生了还原反应B．锌片电极反应式为Zn-2e-=Zn2+
C．该装置实现了从化学能向电能的转化D．电流从锌片经导线流向铜片
【答案】D
【分析】图示装置为水果电池，由于金属活动性：Zn＞Cu，所以Zn为负极，失去电子发生氧化反应；Cu为正极，正极上发生还原反应，然后根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引的原则分析电流方向。
【解析】A．在该原电池中，Cu片尾正极，正极上H+得到电子被还原产生H2，故铜片电极上发生了还原反应，A正确；
B．由于金属活动性：Zn＞Cu，所以在该原电池反应中，Zn为负极，发生的电极反应为：Zn-2e-=Zn2+，B正确；
C．该装置为原电池，是化学能转化为电能的装置，C正确；
D．电子从负极锌片经导线流向正极铜片，而电流方向为正电荷移动方向，故电流从正极铜片经导线流向负极锌片，D错误；
故选D。
4．（2024届广东省韶关一模）如图所示的新型电池可以处理含CN-的碱性废水，同时还能淡化海水。下列说法不正确的是
A．电子由a极经导线流向b极
B．电池工作一段时间后，右室溶液的pH增大
C．交换膜Ⅰ为阳离子交换膜，交换膜Ⅱ为阴离子交换膜
D．b极发生还原反应
【答案】C
【分析】从图中可以看出，在a极，CN-转化为和N2，C元素由+2价升高到+4价，N元素由-3价升高到0价，则CN-失电子，a极为负极，b极为正极。电池工作时，a极发生反应为2CN--10e-+12OH-=2+N2↑+6H2O，正极发生反应10H++10e-=5H2↑。
【解析】A．由分析可知，a极为负极，b极为正极，则电子由a极经导线流向b极，A正确；
B．电池工作一段时间后，b极发生反应10H++10e-=5H2↑，溶液中H+被消耗，右室溶液的pH增大，B正确；
C．电池工作时，a极消耗OH-，海水中的Cl-透过离子交换膜移向a极区，则交换膜Ⅰ为阴离子交换膜，b极消耗H+，海水中的Na+透过离子交换膜移向b极区，则交换膜Ⅱ为阳离子交换膜，C不正确；
D．由分析可知，b极为正极，H+得电子生成H2，发生还原反应，D正确；
故选C。
5．（2024届广东省梅州一模）城镇地面下埋有纵横交错的金属管道，在潮湿的土壤中易腐蚀。为了防止这类腐蚀的发生，某同学设计了如图所示的装置。下列说法正确的是
A．钢铁输水管作为负极
B．金属镁是作为牺牲阳极材料
C．该装置只有一条电线，没有构成闭合回路
D．这种防腐蚀的方法称为外加电流法
【答案】B
【分析】钢铁输水管与镁块相连形成原电池，镁作负极，发生氧化反应被腐蚀，钢铁输水管作正极，受到保护。
【解析】A．该方法属于牺牲阳极的阴极保护法，其中镁作为负极，钢铁输水管是正极，A错误；
B．金属镁是作为牺牲阳极材料，B正确；
C．该装置接地，故已经构成了闭合回路，C错误；
D．这种方法是牺牲阳极的阴极保护法，D错误；
故选B。
6．（2024届广东省惠州三模）利用金属Al、海水及其中的溶解氧可组成电池，如图所示。下列说法正确的是
A．b电极为电池正极
B．电池工作时，海水中的Na+向a电极移动
C．电池工作时，紧邻a电极区域的海水呈强碱性
D．每消耗27gAl，就有22.4L的溶解氧(已换算标准状况)参与反应
【答案】A
【分析】利用金属Al、海水及其中的溶解氧可组成电池，a极是铝，作负极，b极是石墨，作正极。
【解析】A．由分析可知，b极是电池的正极，A正确；
B．该装置是原电池，电池工作时钠离子向正极移动，应该向b极移动，B错误；
C．电池工作时，a极是负极，电极反应式为：，铝离子水解会显酸性，所以紧邻a电极区域的海水呈酸性，C错误；
D．每消耗27gAl，消耗铝的物质的量为1ml，转移电子3ml，正极电极反应式为，此时正极消耗氧气的物质的量小于1ml，所以标准状况下参与反应的氧气体积小于22.4L，D错误；
故选A。
7．（2024届广东省广州一模）一种在室温下可循环充放电的新型纤维电池有望应用于可穿戴设备的储能，其工作原理为：，放电时
A．发生还原反应B．在正极失电子
C．阳离子由正极移向负极D．每消耗，转移电子
【答案】D
【解析】A．中Ca元素化合价上升，发生氧化反应，故A错误；
B．中O元素化合价下降，在正极得电子，故B错误；
C．原电池中阳离子由负极移向正极，故C错误；
D．中O元素由0价下降到-1价，每消耗，转移电子，故D正确；
故选D。
8．（2024届广东省省二模）一种基于原电池原理的氧气传感器可用于测定样气中氧气的含量，其装置如图所示。下列说法正确的是
A．铅电极为正极
B．银电极上发生的反应为
C．电子由铅电极经过KOH溶液流向银电极
D．工作过程中，传感器的质量不变
【答案】B
【分析】因为该电池可用于测定样气中氧气的含量，氧气进入银电极，所以银电极是正极，铅电极是负极。
【解析】A．由分析知，银电极是正极，铅电极是负极，A错误；
B．银电极是正极，发生还原反应，电极反应式为，B正确；
C．电子从负极经外电路流向正极，所以电子由铅电极经过导线流向银电极，C错误；
D．铅电极为负极，电极反应，所以工作过程中，传感器的质量增加，D错误；
故选B。
9．（2024届广东省省一模）微生物燃料电池能在较低的有机负荷下将化学能转化为电能，可用于有机污染的生物修复，其反应原理如图所示。设为阿伏加德罗常数的值，下列说法错误的是
A．a极是电池负极
B．电子从极经电解质溶液流向极
C．向极移动
D．若“有机物”是甲烷，则a极每产生，转移电子数为
【答案】B
【分析】a电极上有机物转化为CO2，C元素化合价升高，失电子发生氧化反应，a为负极，b为正极；
【解析】A．由图分析，a极发生氧化反应，b极氧、硫的化合价降低，则极为负极，极为正极，A正确；
B．电子从极经过导线流向极，不进入电解质溶液，B错误；
C．原电池中阳离子移向正极b，C正确；
D．若“有机物”是甲烷，则a极电极反应式为CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+，每产生即，转移电子数为，D正确；
答案选B。
10．（2024届广东省肇庆二模）SO2-空气电池是一种新型环保电池，可在发电的同时制得硫酸，电池内部以稀硫酸为电解液。电池工作时，下列说法正确的是
A．SO2发生还原反应
B．H2SO4在电池的负极生成
C．电子从负极通过电解液移向正极
D．通入空气发生的电极反应为O2+4e-+2H2O=4OH-
【答案】B
【分析】SO2-空气电池中空气中氧气得到电子发生还原反应，通入氧气一极为正极，则通入二氧化硫一极为负极；
【解析】A．SO2在负极失去电子，发生氧化反应，A错误；
B．SO2在负极失去电子，发生氧化反应生成硫酸，B正确；
C．电子经导线传递到正极，不会经过电解质溶液，C错误；
D．空气中氧气得到电子发生还原反应，在酸性条件下生成水：，D错误；
故选B。
11．（2024届广东省深圳一模）我国科学家设计了水/有机混合高能锂硫电池，其工作原理如图所示。下列说法正确的是
A．硫电极为负极
B．通过阳离子交换膜向锂电极方向迁移
C．硫电极上发生的反应为
D．理论上，每消耗1ml ，同时消耗2 ml
【答案】C
【分析】
该装置为原电池，铜离子得到电子，因此硫电极为正极，电极反应式为，锂电极为负极，电极反应式为，据此作答。
【解析】A．锂在反应中失电子为负极，故A错误；
B．原电池中阳离子向正极(硫电极)移动，故B错误；
C．硫电极为正极，电极反应式为，故C正确；
D．依据电子守恒可知，每消耗1mlS，同时消耗4mlLi，故D错误；
故选：C。
12．（2024届广东省广州市白云区调研）微电解技术处理高盐、难降解、高色度废水的一种工艺，其原理是在不通电的条件下，将酸性废水通过铁、碳构成的填料，利用电化学反应进行废水处理。下列叙述错误的是
A．铁失电子产生的可以还原废水中的
B．碳表面的废水降低
C．若向装置内通入，则在碳表面发生还原反应
D．溶液中产生的，能净化废水中悬浮的微小颗粒
【答案】B
【解析】A． 铁为原电池的负极，失电子产生，具有强还原性，可以还原废水中的，A正确；
B． 碳为原电池的正极，酸性废水中氢离子得电子被还原，碳表面的废水氢离子浓度下降、增大，B不正确；
C． 若向装置内通入，氧气为氧化剂在正极发生还原反应，则在碳表面发生还原反应，C正确；
D． 溶液中产生的，能水解产生氢氧化铁胶体、具有吸附性，能吸附水中的固体悬浮物并使之沉降，即能净化废水中悬浮的微小颗粒，D正确；
答案选B。
13．（2024届广东省顺德一模）我国科学家发明一种新型电池，该电池以碳纳米管为正极、锌线为负极，放电时消耗二氧化碳，同时生成天然气。下列说法正确的是
A．碳纳米管参与电极反应B．负极发生还原反应
C．阳离子由正极移向负极D．正极产物为
【答案】D
【分析】该电池以碳纳米管为正极、锌线为负极，放电时消耗二氧化碳，同时生成天然气，二氧化碳转化为天然气，C元素化合价由+4价变为-4价，二氧化碳发生还原反应，则二氧化碳在正极得电子，Zn在负极失电子。
【解析】A．由分析可知，正极上，二氧化碳得电子生成甲烷，碳纳米管不参与电极反应，A项错误；
B．负极发生氧化反应，B项错误；
C．原电池中，阳离子向正极移动，C项错误；
D．由分析可知，正极上，二氧化碳得电子生成甲烷，故正极产物为，D项正确；
答案选D。
考点二 电解池的基本工作原理
14．（2024届广东省湛江二模）下列对关系图像或实验装置(如图)的分析错误的是
A．图甲表示等浓度的NaOH溶液滴定20mLHF溶液的滴定曲线，其中c点水的电离程度最大
B．图乙所示装置，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于C处
C．根据图丙可知若要除去溶液中的，可向溶液中加入适量CuO至pH在3.5左右
D．对于反应 ，由图丁可知，
【答案】D
【解析】A．HF是弱酸，在水中部分电离，c点时恰好完全反应，溶质只有NaF，氟离子水解促进水的电离，此时水的电离程度最大，A正确；
B．开关K置于A处时形成原电池，铁为负极，加速铁的腐蚀；开关K置于B处时形成电解池，铁为阳极，加速铁腐蚀；开关K置于C处时形成电解池，铁为阴极，可减缓铁的腐蚀，B正确；
C．Fe3+在pH3.5左右完全沉淀，此时铜离子不沉淀，氧化铜既可以和酸反应调pH，又不会引入新的杂质，C正确；
D．由图像可知，随着温度升高，v正与v逆均增大，且v正>v逆，平衡正向移动，该反应正反应为吸热反应， ，D错误；
故选D。
15．（2024届广东省新南方联盟4月联考）下图是CO2电催化还原为CH4的工作原理示意图。下列说法不正确的是
A．该过程是电能转化为化学能的过程
B．铜电极的电极反应式为CO2+8H++8e-=CH4+2H2O
C．一段时间后，① 池中n(KHCO3)不变
D．一段时间后，② 池中溶液的pH一定减小
【答案】C
【解析】A．该装置是一个电解池，电解池是将电能转化为化学能的装置，故A正确；
B．CO2电催化还原为CH4的过程是一个还原反应过程，所以铜电解是电解池的阴极，铜电极的电极反应式为CO2+8H++8e-=CH4+2H2O，故B正确；
C．在电解池的阴极上发生二氧化碳得电子的还原反应，即CO2+8H++8e-═CH4+2H2O，一段时间后，氢离子减小，氢氧根浓度增大，氢氧根会和①池中的碳酸氢钾反应，所以n(KHCO3)会减小，故C错误；
D．在电解池的阳极上，是阴离子氢氧根离子发生失电子的氧化反应，所以酸性增强，pH一定下降，故D正确；
故选C。
16．（2024届广东省韶关一模）酸性废水中的可在一定条件下利用硝酸盐菌转化，再用如图所示装置除去，下列有关说法不正确的是
A．b端为铅蓄电池的负极
B．该装置电能转化为化学能
C．M为阳离子交换膜
D．电解池阴极的电极反应式为：
【答案】D
【分析】
电解池中，与电源正极相连的电极是阳极，电子从阳极流出，电子沿着导线流向电源正极，与电源负极相连的电极是阴极，电源负极上电子流出，电子沿着导线流向电解池的阴极，阴极上氧化剂得到电子发生还原反应，由图知，Ag-Pt电极上转变为N2，则Ag-Pt为阴极，阴极上的电极反应为：2+12H++10e-=N2↑+6H2O，内电路中阴离子移向阳极、阳离子移向阴极，据此分析。
【解析】A．硝酸根转化为氮气的转化应该是在阴极上发生的，所以b是电源的负极，a是正极，故A正确；
B．图示的电化学装置除去属于电解装置，把电能转化为化学能，故B正确；
C． 若图中为阴离子交换膜，只允许阴离子通过，则硝酸根离子会由右侧区域向左侧区域移动、影响去除硝酸根离子的效果。若为阳离子交换膜，只允许阳离子通过，阳极反应，则产生的及酸性废水中氢离子会由左侧区域向右侧区域移动、参与阴极反应而除去硝酸根离子和氢离子，达到使用目的，故图中离子交换膜应为阳离子交换膜，故C正确；
D．据分析Ag-Pt为阴极，Ag-Pt电极上得电子被还原为N2、电解质为酸性废水，则阴极的电极反应式为2+12H++10e-=N2↑+6H2O，故D错误；
故答案选D。
17．（2024届广东省梅州二模）某化学学习兴趣小组利用下图装置制作简易的燃料电池，电极Ⅰ、Ⅱ均为石墨电极，下列说法不正确的是
A．断开、闭合，一段时间后，电极Ⅱ附近溶液变红
B．电解一段时间后，断开、闭合，此时电极Ⅰ发生还原反应
C．将溶液换成溶液也能制作成燃料电池
D．如将电极Ⅰ、Ⅱ换成铁电极，两电极发生反应不变
【答案】D
【分析】根据题干装置图和需制作简易的燃料电池的要求可知，首先需断开K1，闭合开关K2，此时电极I为阳极，电极反应为：2H2O-4e-=4H++O2↑，电极Ⅱ为阴极，电极反应为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，然后断开K2，闭合K1，此时装置变为氢氧燃料电池，电极I为正极，电极反应为：O2+4H++4e-=2H2O，电极Ⅱ为负极，电极反应为：H2-2e-=2H+，据此分析解题。
【解析】A．由分析可知，断开K1、闭合K2，此时电极I为阳极，电极反应为：2H2O-4e-=4H++O2↑，电极Ⅱ为阴极，电极反应为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，故一段时间后，电极Ⅱ附近溶液变红，A正确；
B．断开K2，闭合K1，此时装置变为氢氧燃料电池，电极I为正极，电极反应为：O2+4H++4e-=2H2O，发生还原反应，B正确；
C．将溶液换成溶液，则阳极上产生Cl2、阴极上产生H2，故也能制作成H2和Cl2的燃料电池，C正确；
D．若将电极Ⅰ换成铁棒，则在电解过程中，铁作阳极失电子转化为亚铁离子，两电极发生反应发生改变，D错误；
故选D。
18．（2024届广东省茂名二模）按如图装置进行电解滴有紫甘蓝溶液饱和食盐水的可视化实验，已知紫甘蓝溶液酸性条件下呈红色，中性条件下呈紫色，碱性条件下呈黄色，下列说法不正确的是
A．U形管左边颜色由紫色变黄
B．④中带火星的木条复燃
C．反应结束后⑤中的离子浓度：c(Cl-)＞c(ClO-)
D．U形管右侧先变红后褪色，体现氯水的酸性和漂白性
【答案】B
【分析】电解时与电源正极连接的电极为阳极，阳极发生氧化反应；与电源负极连接的电极为阴极，阴极发生还原反应，根据电解饱和食盐水方程式：2NaCl+2H2OCl2↑+H2↑+2NaOH的不同电极产物，结合溶液酸碱性与紫甘蓝溶液颜色变化分析。
【解析】A．根据图示可知：U形管左侧电极连接电源负极为阴极，阴极上发生还原反应，由于离子放电能力：H+＞Na+，因此阴极电极反应式为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，使附近溶液显碱性，在碱性条件下紫甘蓝溶液呈黄色，因此看到溶液由紫色变为黄色，A正确；
B．根据选项A分析可知：左侧电极为阴极，电极反应式是2H2O+2e-=H2↑+2OH-，在④中逸出的气体为H2具有可燃性，不具有助燃性，因此不能使带火星的木条复燃，B错误；
C．右侧电极连接电源正极，作阳极，阳极发生氧化反应。由于阴离子放电能力：Cl-＞OH-，所以阳极电极反应式为：2Cl--2e-=Cl2↑，Cl2与烧杯⑤中NaOH溶液发生反应：Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O，反应产生的NaCl、NaClO的物质的量相等，最初c(Cl-)=c(ClO-)，但HCl是强酸，Cl-不水解，c(Cl-)不变；而HClO是弱酸，ClO-会发生水解反应变为HClO而消耗，导致c(ClO-)减小，因此最终达到平衡时溶液中离子浓度：c(Cl-)＞c(ClO-)，C正确；
D．根据图示可知：U形管右侧电极连接电源正极为阳极，Cl--2e-=Cl2↑，Cl2溶于水，发生反应：Cl2+H2O=HCl+HClO，HCl、HClO都是酸，酸电离产生H+，使溶液显酸性，在酸性溶液中紫甘蓝溶液呈红色，同时HClO又具有强氧化性，又会将红色物质氧化变为无色，因此看到U形管右侧溶液颜色变化是先变红后褪色，这体现氯水的酸性和漂白性，D正确；
故合理选项是B。
19．（2024届广东省江门一模）高氯酸（）是制备导弹和火箭的固体推进剂高氯酸铵（）的原料之一，下图为一种惰性电极电解高纯次氯酸制备高氯酸的模拟装置。下列有关说法不正确的是
A．b为电源的正极B．电极M处发生氧化反应
C．从左到右穿过质子交换膜D．电极N的电极反应式：
【答案】A
【分析】
图为一种惰性电极电解高纯次氯酸制备高氯酸的模拟装置，则M极次氯酸失去电子发生氧化反应得到高氯酸，M为阳极、N为阴极，与之对应的a为正极、b为负极；
【解析】
A．由分析可知，b为电源的负极，A错误；
B．由分析可知，电极M处发生氧化反应，B正确；
C．电解池中阳离子向阴极迁移，故从左到右穿过质子交换，C正确；
D．N为阴极，氢离子得到电子发生还原反应生成氢气，，D正确；
故选A。
20．（2024届广东省省二调）一种用于析氯和还原硝酸盐的单原子钌电极工作原理如图所示。下列说法不正确的是
A．该电池将电能转化为化学能B．阴阳两极的产物不能大量共存
C．阳极电极反应式为D．一段时间后，阴极区电解质溶液的减小
【答案】D
【解析】A．硝酸根和氯离子可以共存不反应，析氯和还原硝酸盐的单原子钌反应是非自发的氧化反应反应是电解池，是电能转化为化学能，故A正确；
B．阴阳两极的产物氯气有氧化性，氨气有还原性不能大量共存，故B正确；
C．阳极是是失电子，电极反应式为，故C正确；
D．阴极电极反应为，电解质溶液的氢离子被消耗，增大，故D错误；
故选：D。
考点三 价类二维图
21．（2024届广东省湛江一模）部分含Fe物质的分类与相应化合价的关系如图所示。下列推断不合理的是
A．可存在a→e→b的转化B．e溶液可与KSCN溶液反应生成红色沉淀
C．能用a制作的容器运输浓硫酸D．a可与稀硝酸恰好反应，生成只含b的溶液
【答案】B
【解析】
A．存在的转化，A项正确；
B．与KSCN溶液反应生成红色溶液，不是沉淀，B项错误；
C．常温下Fe会与浓硫酸发生钝化，故可钢瓶储运浓硫酸，钢瓶用的容器运输浓硫酸C项正确；
D．当Fe过量时，反应后溶液中溶质可以只存在，D项正确。
22．（2024届广东省韶关二模）部分硫元素或铁元素的“价—类”关系如图所示。下列叙述正确的是
A．1ml d与足量a充分反应转移电子数为
B．g常用作涂料的红色颜料
C．含2ml i的溶液最多吸收1ml b
D．常用d容器盛装c的浓溶液，因为d和c的浓溶液不反应
【答案】B
【分析】根据硫元素和铁元素常见的化合价和物质种类，可知a是硫单质，b是二氧化硫，c是硫酸，d是铁单质，e是氢氧化亚铁，f是氧化亚铁，g是三氧化二铁，h是硝酸亚铁，i是硝酸铁，据此分析解答。
【解析】A．d是铁单质，a是硫单质，二者反应，无论硫是否足量，生成的都是硫化亚铁，则1ml铁与足量硫充分反应转移电子数为，故A错误；
B．g是三氧化二铁，俗称“铁红”，常用作红颜色涂料，故B正确；
C．i是硝酸铁，b是二氧化硫，二氧化硫足量时，二者发生的反应是Fe(NO3)3+5SO2+4H2O=3NO+FeSO4+ 4H2SO4，则含2mlFe(NO3)3的溶液最多吸收SO2是10ml，故C错误；
D．d是铁单质，c是硫酸，铁遇到浓硫酸会钝化，不是不反应，故D错误；
答案B。
23．（2024届广东省韶关一模）部分含硫物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列说法正确的是
A．b与O2经过一步反应生成 d
B．f的浓溶液具有脱水性，可使胆矾晶体由蓝色变为白色
C．c通入a的水溶液中出现浑浊，体现了c的氧化性
D．c均能使品红溶液和酸性高锰酸钾溶液褪色，其褪色原理相同
【答案】C
【分析】
根据图可知，a为，b是单质，氧化物c和d分别为和，则对应的酸e和f分别为和，g则是亚硫酸盐。
【解析】A．单质与O2反应生成，故A错误；
B．f是，浓硫酸吸出胆矾中的水属于吸水性，故B错误；
C．通入溶液发生反应：，体现了的氧化性，故C正确；
D．具有漂白性，可以使品红溶液褪色，但使酸性高锰酸钾溶液褪色是由于其还原性，与其漂白性无关，故D错误；
故选C。
24．（2024届广东省梅州二模）部分含C或含N物质的分类与相应化合价关系如下图所示。下列推断不合理的是
A．存在a→b→c的转化B．c一定是酸性氧化物
C．d、f中心原子均为sp2杂化D．c、e可能有两种化学式
【答案】B
【解析】A．对于N元素，N2在放电条件下与O2反应可生成NO，NO与O2再反应可生成NO2，对于C元素，O2不充足时转化为CO，CO再与O2反应生成CO2，都存在a→b→c的转化，A合理；
B．若c是CO2，则是酸性氧化物，若c为NO2，则不是酸性氧化物，B不合理；
C．C没有+5价的氧化物，则只能是N元素的氧化物，d、f分别为NO2和N2O5，中心原子的价层电子对数都为2.5，按3考虑，都发生sp2杂化，C合理；
D．对于N元素，c可能为NO2、N2O4，对于C元素，e可能为Na2CO3或NaHCO3，D合理；
故选B。
25．（2024届广东省梅州一模）下图为氯及其化合物的“价-类”二维图。下列说法不正确的是
A．a物质是由离子构成的
B．、的物质间转化均能一步反应实现
C．c可作为自来水消毒剂是因为其具有强氧化性
D．d分子中形成的共价键为键和
【答案】A
【分析】
由图可知，a为HCl，b为Cl2，c为ClO2，d为HClO，f为次氯酸盐，据此分析作答。
【解析】A．根据分析可知，a为HCl，是由分子构成的，故A错误；
B．根据分析可知，a→b就是HCl→Cl2、f→d就是次氯酸盐→HClO，这些转化都能一步反应实现，故B正确；
C．根据分析可知，c为ClO2，具有强氧化性，可作为自来水消毒剂，故C正确；
D．根据分析可知，d为HClO，结构式为H-O-Cl，形成的共价键是H-O共价键和O-Cl共价键，分别属于s-pσ键和p-pσ键，故D正确；
故选：A。
26．（2024届广东省茂名二模）部分含钠或硫的“价类二维图”如下图所示。下列推断合理的是
A．b、c均具有还原性B．d、g、h中均存在共价键
C．a可与氧气一步生成d或eD．f一定可用做膨松剂
【答案】A
【分析】根据图示可知，a为单质，a可以为钠或者硫，b为氢化物，化合价为-2价，b为H2S，c为氢化物，化合价为+1价，c为NaH，d为氧化物，化合价为+1价，d为钠的氧化物，e为氧化物，化合价为+6价，e为SO3，f为盐，化合价为+1价，f为钠盐，g为盐，化合价为+4价，g为亚硫酸盐，h为盐，化合价为+6价，则h为硫酸盐。
【解析】A．b为硫化氢，硫处于最低价易失电子具有还原性，c为NaH，H为-1价易失电子具有还原性，A正确；
B．d为钠的氧化物，若其为氧化钠，则其中不存在共价键，B错误；
C．a为硫，e为三氧化硫，硫不能与氧气一步反应生成三氧化硫，C错误；
D．f为钠盐，可以是氯化钠等，不一定可用作膨松剂，D错误；
故答案选A。
27．（2024届广东省江门一模）部分含Fe物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是
A．可存在f→d→e的转化
B．高温下a与反应制备c
C．KSCN溶液可用于鉴别f和g
D．a在g溶液中反应生成f
【答案】B
【分析】图中物质含Fe元素，通过化合价和物质类别可得出a为Fe单质，b为FeO，c为Fe2O3，d为Fe(OH)2，e为Fe(OH)3，f为亚铁盐， g为铁盐，据此作答。
【解析】A．f为亚铁盐可以加入NaOH转化为d为Fe(OH)2，Fe(OH)2可以在氧气的作用下转化为e为Fe(OH)3，故A不符合题意；
B．a为Fe单质，高温下Fe单质与反应得到的是Fe3O4，不是Fe2O3，，故B符合题意；
C．f为亚铁盐，g为铁盐，KSCN溶液与Fe3+反应产生Fe(SCN)3，溶液变为血红色，可用于鉴别Fe2+和Fe3+，故C不符合题意；
D．a为Fe单质，f为亚铁盐，g为铁盐，可以发生反应为，故D不符合题意；
故答案选B。
28．（2024届广东省广州一模）部分含氯物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是
A．a与强碱溶液反应可生成c和dB．电解c的水溶液可生成a
C．e在光照条件下可生成aD．可存在b→a→e→d的转化关系
【答案】C
【分析】
a是氯元素组成的单质，a是Cl2；b是氯元素的无氧酸，b是HCl；c是氯元素无氧酸盐，c可能是NaCl，d是氯元素+1价含氧酸盐，d可能是NaClO，e是氯元素+1价含氧酸，e是HClO。
【解析】A．Cl2与NaOH溶液反应可生成是NaCl和NaClO，故A正确；
B．电解是NaCl溶液可生成Cl2、H2、NaOH，故B正确；
C．HClO在光照条件下可生成HCl和O2，故C错误；
D． 盐酸可氧化为Cl2，Cl2和水反应生成HClO，HClO和氢氧化钠反应生成NaClO，故D正确；
选C。
29．（2024届广东省佛山一模）部分含Fe或含Cu物质的分类与相应化合价关系如下图所示，下列推断不合理的是
A．c为黑色固体B．a与反应只生成d
C．g与h均含有σ键D．可存在a→c→d→h的转化
【答案】B
【分析】由图可知，a为铁或铜、b为氧化亚铜、c为氧化亚铁或氧化铜、d为亚铁盐或铜盐、e为氧化铁、f为铁盐、g为+3价铁元素的配合物、h为+2价铁元素或铜元素的配合物。
【解析】A．氧化亚铁或氧化铜均为黑色固体，故A正确；
B．铁在氯气中燃烧只能生成氯化铁，不能生成氯化亚铁，故B错误；
C．配合物中的配位键都属于σ键，故C正确；
D．铜与氧气中共热反应生成氧化铜，氧化铜溶于酸生成铜盐，铜盐与氨水反应生成四氨合铜离子，则铜元素中存在a→c→d→h的转化，故D正确；
故选B。
30．（2024届广东省佛山二模）部分含Mg或含Al物质的类别与化合价关系如图所示。下列推断不合理的是
A．a不能与反应生成d或g
B．b和e均可用于制造耐高温材料
C．可存在a→f→g→e→a的循环转化关系
D．直接加热蒸干c或f溶液无法得到无水氯化物
【答案】A
【分析】由图知，a为Al或Mg，b为MgO，e为Al2O3，c为MgCl2，f为AlCl3，d为Mg(OH)2，g为Al(OH)3，据此回答。
【解析】A．Mg能与在加热条件下反应生成Mg(OH)2，A错误；
B．MgO和Al2O3均可用于制造耐高温材料，B正确；
C．存在Al→AlCl3→Al(OH)3→Al2O3→Al的循环转化关系，C正确；
D．由于镁离子和氯离子均会水解，直接加热蒸干MgCl2或AlCl3f溶液无法得到无水氯化物，D正确；
故选A。
核心考点
考情统计
考向预测
备考策略
原电池的基本工作原理
2023·广东卷，6
2021·广东卷，9
考查原电池的工作原理，主要考查正负极的判断，体现基础性。
考查电解池的工作原理，主要基于氯碱工业、电镀、电解精炼，体现应用性。
考查元素及其化合物的相互转化，体现基础性和综合性。
1．回归教材，掌握原电池的工作原理，形成解题模型。
2．回归教材，将氯碱工业、电镀、电解精炼知识进行迁移。
3. 归纳典型元素的价类二维图，掌握元素及其化合物的相互转化和性质。
电解池的基本工作原理
2022·广东卷，10
价类二维图
2023·广东卷，10
2021·广东卷，10
依据
正极
负极
反应类型
还原反应
氧化反应
电极变化
质量增加,逸出气体
溶解、质量变轻
电流方向
流出
流入
电子流向
流入
流出
离子移动方向
阳离子移动方向
阴离子移动方向
电极材料
较不活泼金属或导电非金属
较活泼金属
电解
类型
常见电解
质实例
阳极
产物
阴极
产物
电解质
溶液变化
电解水
NaOH、
H2SO4、
Na2SO4
O2
H2
浓度增大
电解
电解质
HCl、
CuCl2
卤素
单质(Cl2)
H2、
金属(Cu)
浓度减小
放氢
生碱型
NaCl
卤素
单质(Cl2)
H2
生成强碱
放氧
生酸型
CuSO4、
AgNO3
O2
金属
(Cu、Ag)
生成
含氧酸
依据
阴极
阳极
电流方向
流出
流入
电子流向
流入
流出
离子移
动方向
阳离子移动方向
阴离子移动方向
电极产物
金属(增重)、H2
电极溶解、O2、Cl2等非金属单质
pH变化
增大(碱性增强)
减小(酸性增强)
反应类型
还原反应
氧化反应
电池类型
电池正极反应
酸性
O2+4H++4e-2H2O
中性或碱性
O2+2H2O+4e-4OH-
熔融碳酸盐
O2+2CO2+4e-2CO32−
熔融氧化物
O2+4e-2O2-
Ⅰ.活泼的金属元素——钠及其化合物
①2Na+O2Na2O2;
②2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑;
③2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2;
④CO2+2NaOHNa2CO3+H2O;
⑤CO2+NaOHNaHCO3;
⑥Na2CO3+H2O+CO22NaHCO3
Ⅱ.氧化物、氢氧化物显两性的金属元素——铝及其化合物
①4Al+3O22Al2O3;
②2Al+6HCl2AlCl3+3H2↑;
③AlCl3+4NaOHNa[Al(OH)4]+3NaCl;
④Na[Al(OH)4]+4HClNaCl+AlCl3+4H2O;
⑤Na[Al(OH)4]+CO2Al(OH)3↓+NaHCO3;
⑥AlCl3+3NH3·H2OAl(OH)3↓+3NH4Cl;
⑦2Al+2NaOH+6H2O2Na[Al(OH)4]+3H2↑
Ⅲ.变价金属元素——铁及其化合物
①2Fe+3Cl22FeCl3;
②Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
或Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3;
③2FeCl3+CuCuCl2+2FeCl2;
④2FeCl2+Cl22FeCl3;
⑤4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3
Ⅳ.变价金属元素——铜及其化合物
①2Cu+O2+CO2+H2OCu2(OH)2CO3;
②Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+2H2O+SO2↑;
③CuO+H2Cu+H2O或CuO+COCu+CO2
Ⅰ.“储能元素”——硅及其化合物
①SiO2+2CSi+2CO↑;
②SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O;
③Na2SiO3+H2O+CO2Na2CO3+H2SiO3↓;
④H2SiO3H2O+SiO2
Ⅱ.多价态的非金属元素——氯及其化合物
①Cl2+SO2+2H2OH2SO4+2HCl;
②Cu+Cl2CuCl2;
③Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2O;
④2Cl2+2Ca(OH)2Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O;
⑤4HCl(浓)+MnO2MnCl2+Cl2↑+2H2O;
⑥2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑
Ⅲ.多价态的非金属元素——硫及其化合物
①2SO2+O22SO3;
②2H2SO4(浓)+CuCuSO4+SO2↑+2H2O;
③2H2SO4(浓)+CCO2↑+2SO2↑+2H2O;
④2Na2SO3+O22Na2SO4
Ⅳ.多价态的非金属元素——氮及其化合物
①2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O;
②4NH3+5O24NO+6H2O;
③3NO2+H2O2HNO3+NO;
④4HNO3(浓)+CCO2↑+4NO2↑+2H2O