化學(xué)能與電能（電化學(xué)）（解析版） 高考化學(xué)復(fù)習(xí)

高考化學(xué)【二輪?精準(zhǔn)提升】重難點(diǎn)精講精練

專(zhuān)題11化學(xué)能與電能(電化學(xué))

一、考情分析

高考一般會(huì)結(jié)合圖形考查原電池原理或電解池原理在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。試題的背景較

為新穎，通常以某一個(gè)非水溶液電池為背景考查以原電池為主的電化學(xué)知識(shí)，以物質(zhì)的制備

為背景考查以電解池為主的電化學(xué)知識(shí)，以新型可充電電池為背景綜合考查電化學(xué)知識(shí)，對(duì)

考生分析問(wèn)題的能力提出了較高要求。在題型上仍以傳統(tǒng)的選擇題題型為主。

復(fù)習(xí)時(shí)建議關(guān)注以下幾點(diǎn)：

(1)電極的判斷和電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)。

⑵電解質(zhì)溶液PH的判斷及電化學(xué)中的計(jì)算。

(3)膜電池中隔膜的作用。

(4)加強(qiáng)對(duì)新型燃料電池、新型可充電電池的關(guān)注。

二、考點(diǎn)剖析

【考點(diǎn)一】原電池原理及應(yīng)用

1.構(gòu)建原電池模型

氧化反應(yīng),還原反應(yīng)

負(fù)正

極i

2+=2+

陰

Zn-2e^=Zn.陽(yáng)Cu+2e'=Cu

離

znns(CuSO離

溶

液t

子

溶液廣

電解質(zhì)溶液

原電池的概念：把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，其本質(zhì)是發(fā)生了氧化還原反應(yīng)。

原電池的構(gòu)成條件：

(1)有兩個(gè)活潑性不同的電極(常見(jiàn)為金屬或石墨，燃料電池的兩個(gè)電極可以相同)。

(2)將電極插入電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)中。

(3)兩電極間構(gòu)成閉合回路(兩電極接觸或用導(dǎo)線連接),需滿足三個(gè)條件：a.存在電解質(zhì)；

b.兩電極直接或間接接觸；c.兩電極插入電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)中。

(4)能自發(fā)發(fā)生氧化還原反應(yīng)。

鹽橋的作用：使整個(gè)裝置構(gòu)成閉合回路，代替兩溶液直接接觸；平衡電荷；提高電池效率。

2.原電池正、負(fù)極的判斷方法

_較不活潑金屬

①構(gòu)造方面

或?qū)щ姺墙饘?

②電極反應(yīng)一還原反應(yīng)-

③電子流向—電子流入一

④反應(yīng)現(xiàn)象一電極質(zhì)量增加或-

有氣體產(chǎn)生等

⑤離子移向f陽(yáng)離子移向.

【說(shuō)明】根據(jù)裝置圖中的電極反應(yīng)類(lèi)型判斷電極類(lèi)型時(shí):

①某些特定情況下，電極類(lèi)型判斷方法與常規(guī)方法有差異，要根據(jù)題中的物質(zhì)轉(zhuǎn)化信息

進(jìn)行判斷；

②存在多個(gè)反應(yīng)時(shí)，要清楚哪個(gè)是電極反應(yīng)，哪個(gè)是電極區(qū)反應(yīng)，然后根據(jù)電極反應(yīng)的

類(lèi)型進(jìn)行判斷；

③對(duì)于電極反應(yīng)為有機(jī)反應(yīng)的，可將復(fù)雜有機(jī)物中的H、O等元素的化合價(jià)看作常規(guī)化

合價(jià)(H為+1價(jià)、O為一2價(jià)等)，然后推斷C的化合價(jià)及變化情況，進(jìn)而確定反應(yīng)類(lèi)型；

④若其中一個(gè)電極反應(yīng)較復(fù)雜，不好判斷，則可從另一個(gè)電極反應(yīng)上尋找突破口。

3.原電池原理的應(yīng)用

(1)設(shè)計(jì)制作化學(xué)電源

(2)加快化學(xué)反應(yīng)速率

一個(gè)自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，形成原電池時(shí)會(huì)使反應(yīng)速率增大。如在Zn與稀硫酸反

應(yīng)時(shí)加入少量溶液構(gòu)成原電池，反應(yīng)速率增大。

CuSO4

(3)比較金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱

原電池中，一般活動(dòng)性強(qiáng)的金屬作負(fù)極，而活動(dòng)性弱的金屬(或非金屬導(dǎo)體)作正極。

(4)用于金屬的防護(hù)

使需要保護(hù)的金屬制品作原電池正極而受到保護(hù)。例如：要保護(hù)一個(gè)鐵質(zhì)的輸水管道或

鋼鐵橋梁，可用導(dǎo)線將其與一塊鋅塊相連，使鋅作原電池的負(fù)極。

題組訓(xùn)練：

1.利用如圖所示裝置可以將非氧化還原反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池——濃差電池。兩側(cè)半電池中的

特定物質(zhì)存在濃度差，導(dǎo)致半電池上發(fā)生的氧化還原反應(yīng)程度不同，從而產(chǎn)生電勢(shì)差。下

列說(shuō)法正確的是

編號(hào)電極A電解質(zhì)A電解質(zhì)B電極B

+

①Pt∕H2(g)H(aq)OH(aq)Pt∕H2(g)

++

②Pt∕H2(g,p,)H(aq,c)H(aq,c)Pt∕H2(g,p2)

③H+(aq)C)H-(aq)

Pt∕O2(g)≡∕O2(g)

A.①號(hào)電池中，?:極B上產(chǎn)生H?

B.①號(hào)電池中，電解質(zhì)A中陽(yáng)離子通過(guò)鹽橋流入電解質(zhì)B

C.②號(hào)電池中，若氫氣壓強(qiáng)P∣<Pz,則A為負(fù)極

D.③號(hào)電池中，電池總反應(yīng)為H++OPT=H/),電極B為負(fù)極

【答案】D

【詳解】

濃度差電池放電時(shí)，兩個(gè)電極區(qū)的電解質(zhì)溶液濃度差會(huì)減小，當(dāng)兩個(gè)電極區(qū)的電解質(zhì)濃度

相等時(shí)放電停止，在濃差電池中，氧化劑多的電勢(shì)高，作正極，還原劑多的電勢(shì)低，作負(fù)

極；

A.①號(hào)電池中，H+得到電子，A極作正極，B極為負(fù)極，發(fā)生

4OH--4e=O2↑+2H2O,B極產(chǎn)生O2,A錯(cuò)誤；

B.①號(hào)電池中，H+得到電子，A極作正極，根據(jù)原電池原理，陽(yáng)離子移動(dòng)到正極，B錯(cuò)

誤：

C.②號(hào)電池中，若氫氣壓強(qiáng)P1<P2,在壓強(qiáng)作用下B溶液進(jìn)入A電極區(qū)，導(dǎo)致A中H，

多，電勢(shì)高，A中的H+作氧化劑，A作正極，C錯(cuò)誤；

D.③號(hào)電池中，根據(jù)總反應(yīng)方程式及氧氣作電極可知，電極反應(yīng)中會(huì)有氧氣生成，則B

中的OH-生成。2，電解質(zhì)B作還原劑，則B為負(fù)極，D正確；

故答案為：D。

2.某同學(xué)利用氧化還原反應(yīng)：

2KMnO4+IOFeSO4+8H2SO4=2MnSO4+5Fe2(SO4)3+K2SO4+8通0設(shè)計(jì)如圖所示原電

池，鹽橋中裝有飽和K2SC?瓊脂，下列說(shuō)法正確的是

--------------------------------b

藁)—“墨

Γ鹽橋ΓT-^7

KMnO八MnSO不一二FM二-*Fe2(SO4)3,

H2SO4溶液甲乙FeSO4溶液

A.b電極上發(fā)生還原反應(yīng)

B.外電路電子的流向是從a電極到b電極

C.電池工作時(shí)，鹽橋中的SO；移向甲燒杯

D.a電極上發(fā)生的反應(yīng)為MnO；+8H*+5e-=Mn2++4Hq

【答案】D

【詳解】

從方程式分析，亞鐵離子變成鐵離子，所以亞鐵離子在負(fù)極反應(yīng)，所以b為負(fù)極，a為正

極，據(jù)此分析。

A.b電極為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，A錯(cuò)誤;

B.a為正極，b為負(fù)極，外電路電子從負(fù)極流出流向a,B錯(cuò)誤；

C.電池工作時(shí)，鹽橋中的SC）:向負(fù)極移動(dòng)，即移向乙燒杯，C錯(cuò)誤；

+2+

D.a為正極，電極上發(fā)生的反應(yīng)為：MnO；+8H+5e^=Mn+4H2O,D正確;

故本題選D。

3.鋰硒電池具有優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是

∏

I

A.電極I為該電池的負(fù)極，電勢(shì)比電極∏低

B.電極材料Se可由SO?通入亞硒酸（HzSeOJ溶液中反應(yīng)制得，反應(yīng)中氧化劑與還原劑的

物質(zhì)的量之比為1：2

C.鋰硒電池充電時(shí)電極∏的電極反應(yīng)式為2Li++xSe+2e=LizSe,

D.該電池能量密度高，且充放電過(guò)程中負(fù)極電解液的濃度保持不變

【答案】C

【詳解】

A.由分析可知，電極I為該電池的負(fù)極，電勢(shì)比正極電極II低，A正確；

B.SO?通入亞硒酸（HzSeOJ溶液中反應(yīng)生成Se,H2SeO3中Se化合價(jià)由+4變?yōu)镺為氧化

劑，二氧化硫中硫元素化合價(jià)由+4變?yōu)?6為還原劑，根據(jù)電子守恒可知，

H3SeO14e2SO,,反應(yīng)中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為1:2,B正確；

C.鋰硒電池充電時(shí)電極1［為陽(yáng)極，失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，C錯(cuò)誤；

D.鋰的相對(duì)原子質(zhì)量較小，該電池能量密度高；放電過(guò)程中鋰失去電子Li-e=Li+,生成

鋰離子向正極運(yùn)動(dòng)；充電過(guò)程中，鋰離子得到電子Li++e=Li,鋰離子向陰極運(yùn)動(dòng)，故充

放電過(guò)程中負(fù)極電解液的濃度保持不變，D正確；

故選C。

4.我國(guó)科研團(tuán)隊(duì)研制出以KSn合金為負(fù)極的可充電K-CO2電池，放電反應(yīng)為

4KSn+3CO2=2K2CO3+C+4S∏,下列說(shuō)法不正確的是

A.KSn合金作負(fù)極，電極反應(yīng)為：K-e^=K+

B.充電時(shí)，陽(yáng)極電極反應(yīng)式為：C+2CO^-4e=3CO2

C.放電時(shí)，每消耗156gK,可吸收67.2LCO?（標(biāo)準(zhǔn)狀況）

D.該電池的電解質(zhì)為KoH水溶液

【答案】D

【詳解】

A.KSn合金作負(fù)極，電極反應(yīng)為Ke=K+,A正確；

B.充電時(shí)陽(yáng)極上C失電子，與COj反應(yīng)生成CCh,電極反應(yīng)式為

C+2C0f-4e=3CO2,B正確；

C.放電時(shí)，每消耗156gK即消耗4molK,則同時(shí)消耗3molCC>2,即吸收67.2LCo2（標(biāo)準(zhǔn)

狀況），C正確；

D.由于K能與KoH溶液中的H20反應(yīng)，故電池的電解質(zhì)不能用KOH溶液，D錯(cuò)誤；

故答案選D。

5.2019年11月《Science》雜志報(bào)道了王浩天教授團(tuán)隊(duì)發(fā)明的制取H2O2的綠色方法，關(guān)

鍵在于設(shè)計(jì)了一種具有優(yōu)異的質(zhì)子傳導(dǎo)能力的多孔固體電解質(zhì)，原理如圖所示（已知：

+l2

H2O2F^H+H0^Ka=2.4×10^）:

負(fù)載

覆蓋催化劑覆蓋催化劑

去離子水

電極、/電極

X多Y

孔

膜

膜

固

體

電

解

離

離

質(zhì)

子

子

一

純凈HQ,溶液b極

下列說(shuō)法不正確的是

A.a為負(fù)極，Y膜為選擇性陰離子交換膜

B.催化劑可促進(jìn)反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移速率

C.每生成ImolHQz,電極上流過(guò)4mo1e

D.b極上的電極反應(yīng)為O?+2e-+H^O=HO;+OH「

【答案】C

【詳解】

由示意圖可知左邊a電極氮?dú)鉃樨?fù)極，被氧化生成H+,電極反應(yīng)為H2-2e-=2H?氏經(jīng)

過(guò)X膜進(jìn)入多孔固體電解質(zhì)中，則X膜為選擇性陽(yáng)離子交換膜，右邊b電極氧氣為正極，

被還原生成H0；,電極反應(yīng)為O2+2"+HzO=H0；+OH,H0；和OH-經(jīng)過(guò)Y膜進(jìn)入多孔

固體電解質(zhì)中，則Y膜為選擇性陰離子交換膜，總反應(yīng)為H2+C>2=H2θ2.

A.由上述分析可知，Y膜為陰離子交換膜，故A項(xiàng)正確；

B.催化劑可加快反應(yīng)速率，所以可促進(jìn)反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移，故B項(xiàng)正確；

C.由上述分析可知，總反應(yīng)為H2+O2=H2O2,每生成ImOlH,O?,電極上流過(guò)2mol電子，

故C項(xiàng)錯(cuò)誤：

D.由上述分析可知，b極上的電極反應(yīng)為O?+2e-+Hq=HO:+C)H-,故D項(xiàng)正確；

綜上所述，錯(cuò)誤的是C項(xiàng)。

【考點(diǎn)二】電解原理及應(yīng)用

1.構(gòu)建電解池模型

e-產(chǎn)導(dǎo)線傳遞小

「還原反應(yīng)

氧化反應(yīng)］e?~~11_lc

陽(yáng)極陰極

陽(yáng)

2CΓ-2e^陰

j-?∣:CuCl?2+

崗

=CIt移離2Cu+2e^=Cu

2:二廷溶液?

子

向子

(1)電解：使電流通過(guò)電解質(zhì)溶液(或熔融電解質(zhì))而在陽(yáng)極、陰極引起氧化還原反應(yīng)的過(guò)

程。

(2)電解池：電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。

(3)電解池的構(gòu)成：①外接電源；②兩個(gè)電極；③電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)；④形成閉合

回路。

2.電解池陰、陽(yáng)極的判斷方法

與電源負(fù)極與電源正極相連

①構(gòu)造方面

相連

氧化反應(yīng)

②電極反應(yīng)還原反應(yīng)

電子流出

③電子流向電子流入陽(yáng)

極電極質(zhì)量減小或

析出金屬或

④反應(yīng)現(xiàn)象有非金屬單質(zhì)生

有HZ放出

成,如。2、Ck等

⑤離子移向陽(yáng)離子移向

陰離子移向

電解過(guò)程的三個(gè)流向：

①電子流向：電源負(fù)極一電解池陰極；電解池的陽(yáng)極T電源的正極;

②離子流向：陽(yáng)離子一電解池的陰極，陰離子一電解池的陽(yáng)極。

③電流方向：電源正極T電解池陽(yáng)極T電解質(zhì)溶液T陰極T負(fù)極。

3.明確電解池的電極反應(yīng)及其放電順序

活潑金屬作電極：電極材料本身失電子被

陽(yáng)氧化：M-ne-

電極

極惰性電極：溶液中較易失電子的陰離子優(yōu)

反先失去電子被氧化：Rn^-ne^===R

應(yīng)

陰溶液中較易得電子的陽(yáng)離子優(yōu)先得到電子

極被還原：Mn++ne^^=M

在陽(yáng)極上陰離子失去電子發(fā)生氧化反應(yīng),在陰極上陽(yáng)離子得到電子發(fā)生還原反應(yīng)的過(guò)程

叫放電。離子的放電順序取決于離子本身的性質(zhì)即離子得失電子的能力，另外也與離子的濃

度及電極材料有關(guān)。

（1）陽(yáng)離子在陰極上的放電順序：Ag+>Hg2+>Fe3+>CM+>H+（酸）>Pb2+>Fe2+>ZM

+>H+（水）。。（在溶液中AF+、Mg2?Na+、Ca2?K，等是不會(huì)在陰極上放電的，但在熔融

狀態(tài)下的物質(zhì)中會(huì)放電）

⑵陰離子在陽(yáng)極上的放電順序：S2^>I>Br>C1>0H>含氧酸根離子>F。

4.惰性電極電解電解質(zhì)溶液的四種類(lèi)型

（1）電解溶劑水

電解質(zhì)溶電解質(zhì)

電解質(zhì)類(lèi)型電極反應(yīng)式及總反應(yīng)式

液

溶液濃溶液復(fù)

度PH原

減

含氧酸，如H2SO4陰極：4H2O+4e=2H2↑+

小

4OH

增

陽(yáng)極：

可溶性強(qiáng)堿，如NaOH2H2O-4e=O2↑+4H增大加水

大

總反應(yīng)式：2H2。里晝2H2f+

活潑金屬含氧酸鹽，如不

02↑變

KNO3

(2)電解溶質(zhì)

電解質(zhì)溶電解質(zhì)溶液復(fù)

電解質(zhì)類(lèi)型電極反應(yīng)式及總反應(yīng)式溶液PH

液濃度原

陰極：2H*+2e-=H2f

無(wú)氧酸，如陽(yáng)極：2C1—2eCh↑通入HCI氣

增大

HCI體

總反應(yīng)式：2HC1里且HzT

+C12↑

減小

m：Cu2++2e^=CuΣ

不活潑金屬無(wú)

陽(yáng)極：2C1—2e=CbT加入CuCl固

氧酸鹽，如2

體

CuCI

2總反應(yīng)式：CuCh==Cu

+C12↑

(3)電解溶質(zhì)和溶劑水，生成H2和堿

電解質(zhì)濃溶液

電解質(zhì)(水溶液)電極反應(yīng)式及總反應(yīng)式溶液復(fù)原

度PH

陽(yáng)極：2C1—2e^=C∣2↑

活潑金屬的無(wú)氧

陰極：2H2θ+2e-+生成新電通入HCI氣

酸鹽增大

20H解質(zhì)體

(如NaCl)

總反應(yīng)式：

2CΓ+2H2O≡≡C12↑+H2↑+

20K

(4)電解溶質(zhì)和溶劑水，生成02和酸

電解質(zhì)濃溶液

電解質(zhì)(水溶液)電極反應(yīng)式及總反應(yīng)式溶液復(fù)原

度PH

陽(yáng)極：2氏。-4e=O2↑+

4H+

不活潑金屬的陰極:2Cu2+÷4e=2Cu

生成新電加CuO或

減小

含氧酸鹽[如解質(zhì)

總反應(yīng)式：CuCO3

CuSO4]

2+

2CU+2H2O=M=2CU+O2↑

+4H+

【注意】

電解后電解質(zhì)溶液復(fù)原遵循“少什么補(bǔ)什么”原則，如電解NaCl溶液少的H和CL通入

Hel復(fù)原，電解CUSo4溶液少的是CU和O,補(bǔ)CUo復(fù)原等。

5.電解計(jì)算破題“3方法”

電子守

恒法串聯(lián)電路中陰、陽(yáng)兩極，正、負(fù)兩極轉(zhuǎn)移的電子

數(shù)相等

總反應(yīng)

方??

閨關(guān)系根據(jù)總反應(yīng)式列出比例式計(jì)一算

I式法

2Fe4CΓ(Br?Γ)4OH^4H+2Cu2+4Ag+2H,O

IIIIlll

2+

2Fe~2Cl2(Br2J2)~O2~4e^~2H2~2Cu~4Ag~4OH^

、______VJ~___________/

陽(yáng)極產(chǎn)物陰極產(chǎn)物

6.電解原理的應(yīng)用

(1)氯堿工業(yè)

裝置離子交換膜電解槽

m鈦網(wǎng)（涂有鈦、釘?shù)妊趸锿繉樱?C2b=C12T（氧化反應(yīng)）

陰極碳鋼網(wǎng)；2H2θ+2e-=H2↑+2OH-（還原反應(yīng)）

-由解-

2NaCl+2H2O≡≡=2NaOH+H2↑+C12↑

總反應(yīng)方程式

?解

-

2CΓ+2H2O≡^=2OH+H2↑+C12↑

①只允許陽(yáng)離子通過(guò)，能阻止陰離子和氣體通過(guò)

②將電解槽隔成陽(yáng)極室和陰極室

陽(yáng)離子交換膜

作用：阻止OH一進(jìn)入陽(yáng)極室與CL發(fā)生副反應(yīng)：C12+2OH=CΓ+C10

+H2O,阻止陽(yáng)極產(chǎn)生的Ck和陰極產(chǎn)生的H2混合發(fā)生爆炸。

a、b、c、d加入或取出的物質(zhì)分別是精制飽和NaCl溶液；含少量NaoH

加入物質(zhì)

的水、淡鹽水、NaOH溶液；X、Y分別是Cl2、H2o

（2）電鍍和電解精煉銅

電鍍（Fe表面鍍CU）電解精煉銅

電極材料鍍層金屬銅粗銅（含Zn、Fe>Ni、Ag、AU等雜質(zhì)）

Zn-2e==Zn2^>

陽(yáng)極Fe-2e=Fe2"?

電極反應(yīng)Cu-2e^^=Cu2+

Ni-2e-=Ni2+>

Cu-2e^^=Cu21

電極材料待鍍金屬鐵純銅

陰極電極反應(yīng)Cu2++2e=Cu

電解質(zhì)溶液含CM+的鹽溶液

注：電解精煉銅時(shí)，粗銅中的Ag、AU等不反應(yīng)，沉積在電解槽底部形成陽(yáng)極泥

（3）電冶金

本質(zhì)為M"++"b=M,利用電解熔融鹽（或氧化物）的方法來(lái)冶煉活潑金屬Na、Ca、

Mg、Al等。

總方程式陽(yáng)極、陰極反應(yīng)式

陽(yáng)極：2C?！?e-^=C12↑

冶煉鈉2NaCl(熔融)里工2Na+Cl2↑

陰極：2Na1+2e=2Na

陽(yáng)極：2C1一一2e^^=CLT

冶煉鎂MgCI2（熔融）生性Mg+CbT

陰極：Mg24+2e-=Mg

K?5:6O2^-12e^=3OΓ-

電解2

冶煉鋁

2Abθ3（熔融）冰茜看4Al+3O2↑

陰極:4AP+÷12e~—r4Al

題組訓(xùn)練:

1.羥基自由基（QH）是自然界中氧化性僅次于氟的氧化劑。我國(guó)科學(xué)家設(shè)計(jì)了一種能將苯

酚氧化為CO?和Hq的原電池一電解池組合裝置（如圖所示），該裝置能實(shí)現(xiàn)發(fā)電、環(huán)保二位

一體。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是

高濃度含

苯酚廢水

Jifl

質(zhì)

m子

,Cr20∣-!N

交

換石墨烯復(fù)合導(dǎo)

膜電凝膠顆粒

1I:NiaQ溶液

Cr(OH)3S

Na,SO4低濃度含

溶液苯酚廢水

A.a極為正極，c極為陰極

B.a極區(qū)每產(chǎn)生ImOlCr(C)H)3，c極區(qū)溶液質(zhì)量減輕3g

C.d極的電極反應(yīng)式為H2C)-e-=?OH+H*

D.工作時(shí)，如果∏室中Na+、Cr數(shù)目都減小，則N為陰離子交換膜

【答案】B

【詳解】電解水生成的羥基自由基(OH)氧化苯酚生成二氧化碳和水，因此左側(cè)池為原電

池，右側(cè)池為電解池。

A.I室化合價(jià)降低，得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，因此a極為正極，b極為負(fù)極，c極為陰

極，d極為陽(yáng)極，故A正確；

B.a極每產(chǎn)生ImolCr(OH)、，轉(zhuǎn)移3mol電子，c極上的電極反應(yīng)式為

2H2O+2e=H2↑+2OH,生成ISmolH2,與此同時(shí)，有3molT從陽(yáng)極室透過(guò)質(zhì)子交換

膜進(jìn)入陰極室，因此C極區(qū)溶液質(zhì)量不變，故B錯(cuò)誤；

C.根據(jù)圖中信息可知，d極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為H2θ-e-=?OH+tΓ,故C正確；

D.U室中Na'、CI-數(shù)目都減小，說(shuō)明離子從II室向I室和In室移動(dòng)，由于陰離子移向

負(fù)極(b極)，陽(yáng)離子移向正極(a極)，因此N和M分別為陰離子交換膜和陽(yáng)離子交換膜，故

D正確。

綜上所述，答案為B。

2.通過(guò)電解廢舊鋰電池中的LiMn回收缽和鋰，電解示意圖如下(其中濾布的作用是阻

擋固體顆粒，但離子可自由通過(guò)；電解質(zhì)溶液為H'C?和MnSO4的混合溶液)。下列說(shuō)法

正確的是

A.電極A為陽(yáng)極，發(fā)生氧化反應(yīng)

B.電極A處理ImOILiMn,O4轉(zhuǎn)移3mol電子

C.電解一段時(shí)間后電解質(zhì)溶液的PH減小

D.電解一段時(shí)間后電解質(zhì)溶液C(Mn")不變

【答案】B

【詳解】

A.由分析可知，電極A為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，A錯(cuò)誤；

B.電極A反應(yīng)為L(zhǎng)iMn2O4+3e+8H*=IT+2M++4H2。,則處理ImoILiMnq」轉(zhuǎn)移3mol

電子，B正確；

C.B為陽(yáng)極，電極反應(yīng)為Mn2+-2e+2HQ=Mnθ2+4H',則結(jié)合B分析可知，總反應(yīng)為

+2+

2LiMn2O4+4H=2Li++Mn+3MnO2+2H2O,故電解一段時(shí)間后電解質(zhì)溶液的PH變大，C

錯(cuò)誤；

D.由C分析可知，電解一段時(shí)間后電解質(zhì)溶液C(Mn2一)變大，D錯(cuò)誤；

故選B..

3.科研人員用惰性電極設(shè)計(jì)出甲烷燃料電池并用于電解食捻水的裝置如下圖所示，電池的

電解質(zhì)是摻雜了丫2。3與ZrO2的固體，可在高溫下傳導(dǎo)02-。下列說(shuō)法正確的是

A.若燃料電池消耗0.5mol的CH4,則D電極產(chǎn)生44.8L氣體

B.電池工作時(shí)，Cr通過(guò)離子交換膜移向C電極

C.D電極附近溶液PH減小

D.A電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式CH4-8e+4θ%=CO2+2H2O

【答案】D

【詳解】

B電極通人O?,發(fā)生還原反應(yīng)生成HzO,而原電池的正極發(fā)生還原反應(yīng)，則B電極為正

2

極，A電解為燃料電池的負(fù)極，甲烷被氧化生成CO2，電極方程式為：CH4-8e+4O-

=CO2+2H2O;電解池的C極與電源的正極相連，C極的Pt為陽(yáng)極，Cr在陽(yáng)極放電生成

Cl2,電極方程式為：2Cl--2e-=CbT,D極的Pt為陰極，HzO得電子生成氫氣，電極方程式

為：2H20+2e-=H2τ+20H?

A.未說(shuō)明是否為標(biāo)準(zhǔn)狀況，不能計(jì)算D電極產(chǎn)生氣體的體積，故A錯(cuò)誤；

B.電解池中的離子交換膜是陽(yáng)離子交換膜，Cr不能通過(guò)，故B錯(cuò)誤：

C.由分析可知，D極的Pt為陰極，氏。得電子生成氫氣，電極方程式為：2HzO+2e-

=H2↑+2OH?氫氧根濃度增大，pH增大，故C錯(cuò)誤；

D.由分析可知，A電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式CH4-8e-+4θ=cθ2+2H2θ,故D正確；

故選D。

4.碳中和可有效解決全球變暖，在稀硫酸中利用電催化可將CO,同時(shí)轉(zhuǎn)化為多種燃料，其

原理如圖所示。下列說(shuō)法正確的是

A.離子交換膜為陰離子交換膜

B.銅電極上產(chǎn)生CH’CHO的電極反應(yīng)式為：2CO2+7H,O+1Oe=CH3CHO+1OOH

C.每產(chǎn)生22.4L0z電路中要通過(guò)4mol電子

D.若銅電極上只生成5.6gCO,則銅極區(qū)溶液質(zhì)量增加3.6g

【答案】D

【詳解】

A.離子交換膜為陽(yáng)離子交換膜，氫離子從左到右移動(dòng)，故A錯(cuò)誤；

+

B.銅電極上產(chǎn)生CH,CH。的電極反應(yīng)式為：2C02+10H+10e=CH3CHO+3H2O,故B

錯(cuò)誤；

C.每產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下22.4LO2電路中要通過(guò)4mol電子，故C錯(cuò)誤；

D.銅電極為陰極，銅電極上產(chǎn)生甲烷的電極反應(yīng)式為Cθ2+8e-+8H+=CFU+2H2θ,若銅電

56?

極上生成5.6gCO,即n(CO)J。??∣=OCmol,發(fā)生反應(yīng)2H++CO2+2e=CO+H2O,增

28g.mol

重OImolHq的質(zhì)量，即0.2molχl8g?mol"=3.6g^D正確；

故選D。

5.現(xiàn)有一種安全、高效的雙極制氫系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠從陽(yáng)極低電壓醛氧化和陰極析氫反應(yīng)

中得到氫氣，CU為陽(yáng)極催化劑，其工作原理如圖所示。下列說(shuō)法正確的是

稀KoH溶液

A.電壓越高，陽(yáng)極制氫速率越快

B.電解過(guò)程中，陰極室的PH不變

C.陽(yáng)極發(fā)生的主要電極反應(yīng)為2R-CHO-2e-+4OH=2R-COO+H2↑+2H2θ

D.制得ImOl氫氣，理論上有2molOH-透過(guò)交換膜

【答案】C

【詳解】由圖可知，Ni電極與電源負(fù)極相連，故Ni電極為陰極，電極反應(yīng)是2出0+2S

=H2↑+2OH?,銅電極為陽(yáng)極，醛基被氧化為竣基，電極反應(yīng)式為2R-CHO+40H--2c-=2R-

COO+H2↑+2H2O,據(jù)此作答。

A.由于陽(yáng)極上氫氧根也可能放電，所以電壓越高，陽(yáng)極制氫速率不一定越快，故A錯(cuò)

誤；

B.陰極電極反應(yīng)是2HQ+2e-=H2T+2OH-,產(chǎn)生的氫氧根離子移向陽(yáng)極，但溶劑水減少，

氫氧化鉀濃度增大，所以電解一段時(shí)間后，陰極室的PH增大，故B錯(cuò)誤；

C.銅電極為陽(yáng)極，電極反應(yīng)式為2R-CHO+4OH-2e=2R-Coo-+H?T+2比0,故C正確；

D.由于陰陽(yáng)極上均產(chǎn)生氫氣，制得ImOl氫氣，轉(zhuǎn)移Imol電子，所以理論上有ImolOH

透過(guò)交換膜，故D錯(cuò)誤；

故答案為：Co

【考點(diǎn)三】新型化學(xué)電源

1.燃料電池（以CH3θH為例）

特點(diǎn)：連續(xù)地將燃料和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能，電能轉(zhuǎn)化率超過(guò)80%。

常見(jiàn)燃料：H2、CO、煙如CH4、C2H6）、胱、煌的衍生物（如CH3OH）、NH3、煤氣等。

CH3OH為例：

電池類(lèi)型導(dǎo)電介質(zhì)反應(yīng)式

總反應(yīng)：2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O

++

酸性燃料電池H正極O2+4e+4H=2H2O

+

負(fù)極CH3OH-6e-+H2O=CO2↑+6H

總反應(yīng)：2CH3OH+3O2+4OH=2COΓ+6H2O

堿性燃料電池OH一正極O2+4e^+2H2O=4OH^

負(fù)極CH3OH-6e^+80H=CO3+6H2O

總反應(yīng)：2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O

熔融碳酸鹽燃料電池COF正極O2+4屋+2CO2=2COΓ

-

負(fù)極C?OH-6e-+3CO?=4CO2↑+2H2δ

總反應(yīng)：2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O

固態(tài)氧化物燃料電池O2-正極O2÷4e-=2O2

2

負(fù)極CH3OH-6e^+3O=CO2↑+2H2O

總反應(yīng)：2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O

++

質(zhì)子交換膜燃料電池H正極O2+4e+4H=2H2O

+

負(fù)極CH3OH-6e-+H2O=CO2↑+6H

注意：

①H-在堿性環(huán)境中不存在；

②02一在水溶液中不存在，在酸性環(huán)境中結(jié)合H',生成H2O,在中性或堿性環(huán)境結(jié)合

H2O,生成0才；

③若已知總反應(yīng)式時(shí)，可先寫(xiě)出較易書(shū)寫(xiě)的一極的電極反應(yīng)式，然后在電子守恒的基礎(chǔ)

上，總反應(yīng)式減去較易寫(xiě)出的一極的電極反應(yīng)式，即得到較難寫(xiě)出的另一極的電極反應(yīng)式。

2.一次電池：只能使用一次，放電后不能再充電復(fù)原繼續(xù)使用。

傳統(tǒng)一次電池：

(1)堿性鋅鎬電池

鋅粉和KOH

的混合物

MnO2

金屬外殼

圖1

堿性鋅鎰電池的負(fù)極是Zn,正極是Mno2，電解質(zhì)是KOH,其電極反應(yīng)如下:

負(fù)極：Zn—2e÷20H=Zn(OH)2;

正極：2Mnθ2+2e-+2H2θ=2MnO(OH)+2OH-;

總反應(yīng)：Zn+2MnO2+2H2O=2MnO(OH)+Zn(OH)2。

⑵銀鋅電池

浸有KoH溶液

的隔板

圖2

銀鋅電池的負(fù)極是Zn,正極是Ag2θ,電解質(zhì)是KoH,其電極反應(yīng)如下:

負(fù)極：Zn-2e-+2OH^=Zn(OH)2;

正極：Ag2O÷2e+HιO=2Ag÷2OH；

總反應(yīng)：Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ago

新型一次電池：

鈉硫電池總反應(yīng)：2Na+xS=Na2SA

正極：xS+2e-^=SF

負(fù)極：2Na—2e^=2Na1

總反應(yīng)：2Li+CU2O+H2O=2Cu+2Li++20H

鋰銅電池正極：CU2θ+H2θ+2e--2Cu+2θT^^

負(fù)極：Li—e-=Li+

總反應(yīng)：H2O2+2H++Mg=Mg2++2H2O

+

Mg-H2O2電池IEtS:H2O2+2H+2e^=2H2θ

負(fù)極：Mg—2e-=Mg2'

總反應(yīng)：Mg÷2AgCl=2Ag÷MgCh

Mg-AgCl電池正極：2AgCl+2e1^=2Cl~+2Ag

負(fù)極：Mg—2e^=Mg2'

3.充電電池（二次電池）：放電后可以再充電而反復(fù)使用。

放電

總反應(yīng)：Pb+PbO2+2H2SO4^?2PbSO4+2H2O

+

IEt?:PbO2+4H+SθΓ+2e-=PbSO4+2H2Oo

鉛酸蓄電

池負(fù)極：Pb+S0Γ-2e^=PbS04;

+

陽(yáng)極：PbSO4+2H2θ-2e^=PbO2+4H+SθΓo

陰極：PbSO4+2e^=Pb+SΘΓ;

放電

總反應(yīng)：LiXCy+LijCoChLiCOo?+Cy

正極：LiIfCoo2+xLi'÷xe=LiCoO20

鋰離子電

池

負(fù)極：LiXCv—xe-=XLi++Cy;

-

陽(yáng)極：LiCOO2xe^^=Liι,tCoO2+xLi'

陰極：XLi-÷Cv+Xe^=LiXCy