资源简介 (共102张PPT)考点26 原电池考点27 电解池考点28 金属的腐蚀与防护专题综合训练热考题型13 新型电化学装置分析【考情分析】在高考中,每卷必考。常以新型电化学装置为载体,考查原电池和电解池原理,考查点涉及电极类型的判断、离子移动方向、电子流向、电极反应式的书写、有关计算等。考点26 原电池01经典3+21.[2023辽宁沈阳考试]将反应 设计成如图所示的原电池。开始时向甲烧杯中加入少量浓硫酸,电流表指针发生偏转,一段时间后,电流表指针回到零,再向甲烧杯中滴入几滴浓 溶液,电流表指针再次发生偏转。下列判断不正确的是( )BA.开始加入少量浓硫酸时,乙中石墨电极上发生氧化反应B.开始加入少量浓硫酸时,同时在甲、乙烧杯中都加入淀粉溶液,只有乙烧杯中溶液变蓝C.电流表读数为零时,反应达到化学平衡状态D.两次电流表指针偏转方向相反【解析】原理分析将反应 设计成原电池,当加入少量浓硫酸时,负极的电极反应式为,正极的电极 反应式为;当加入几滴浓 溶液时,正极的电极反应式为,负极的电极反应式为 。开始加入少量浓硫酸时,乙中石墨电极作负极, 发生氧化反应,A项正确;由电极反应式可以看出,开始加入少量浓硫酸时,甲、乙烧杯中均有 生成,所以加入淀粉溶液,甲、乙烧杯中溶液均变蓝,B项错误;当电流表读数为零时,反应达到化学平衡状态,C项正确;滴入浓硫酸时与滴入浓 溶液时,电池中两极的电极反应式不同,总反应进行的方向不同,故两次电流表指针偏转方向相反,D项正确。2.[2023广东卷]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( )BA. 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【解析】原理分析银比 活泼,银作负极,发生氧化反应,A项错误;原电池工作时,电子由负极流向正极,即电子由银经活性炭流向,B项正确; 为正极,氧气得电子发生还原反应,由题目信息可知,电解质溶液为酸性溶液,故电极反应为,C项错误;每消耗标准状况下的,即,转移 电子,根据可知,最多去除 ,D项错误。3.[2022湖南卷]海水电池在海洋能源领域备受关注,一种锂 电池构造示意图如下,下列说法错误的是( )BA.海水起电解质溶液作用B.极仅发生的电极反应:C.玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能D.该锂 电池属于一次电池【解析】原理分析海水中含有大量的电解质,故A项正确;是活泼金属,作负极,则极是正极,正极上海水中溶解的 也能放电:,B项错误;由于 易与水反应,故玻璃陶瓷应具有良好的防水功能,同时为形成闭合的回路,也应具有传导离子的功能,C项正确;该锂 电池放电完成后不可充电再次使用,该电池属于一次电池,D项正确。4.[2024江苏苏州调研]氨硼烷 燃料电池装置如图所示,该电池在常温下即可工作,总反应为,下列说法不正确的是( )BA.氨硼烷与水分子间可形成氢键,故易溶于水B.电极上的反应为C.放电过程中 参与反应时,转移的电子数约为D.其他条件不变,向 溶液中加入适量硫酸能增大电流强度【解析】原理分析由总反应方程式可知,电极为负极,电极反应式为, 电极为正极,电极反应式为 。氨硼烷分子中含有氮氢键,能与水分子形成分子间氢键,所以氨硼烷易溶于水,A项正确;由上述分析可知,B项错误;电极的反应式为,参与反应时,转移的电子数约为 ,C项正确;硫酸为强电解质,加入适量的硫酸,可以增大溶液中离子浓度,增强导电能力,增大电流强度,D项正确。4-1.变物质[2024湖南名校联考]某二甲醚-过氧化氢燃料电池的工作原理如图所示。电池工作时,电极A附近溶液的 ______(填“减小”“增大”或“不变”);电极B的电极反应式为________________________________________________。增大【解题思路】 电池工作时,电极A上 得到电子发生还原反应生成,为正极,电极反应式为 ,电极A附近的溶液中消耗, 增大;电极B上二甲醚失去电子发生氧化反应生成和 ,电极反应式为。5.[2024湖北武汉部分学校调研]我国科技工作者设计了一种转化的多功能光电化学平台,实现了 生产与塑料到化学品的协同转化,其原理如图所示。下列说法错误的是( )DA.光催化电极的电势:B.电池工作时,负极区溶液的 减小C.正极区的电极反应为D.当电路中通过电子时,正极区溶液质量增大【解析】根据光催化电极上转化为,发生还原反应,知为正极,则为负极,光催化电极的电势: ,A项正确;负极上 降解为 和,发生氧化反应转化为,电极反应式为 ,负极区消耗,溶液的减小,B项正确;正极区转化为 ,电极反应为,C项正确;由正、负极的电极反应及电解液保持电中性知,当电路中通过电子时,正极区溶液增加“”,同时 通过阳离子交换膜进入正极区,溶液质量增大,D项错误。6.[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:下列叙述错误的是( )AA.充电时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C.放电时正极反应为: D.炭化纤维素纸的作用是增强硫电极导电性能, ,【解析】原理分析充电时,阳离子应向阴极钠电极迁移,A错误;放电时, 失去的电子经外电路流向正极,即电子流向是,B正确;将题给硫电极发生的反应依次标号为,由 可得正极总反应,C正确;炭化纤维素纸具有良好的导电性,D正确。6-1.变载体[2023江西南昌模拟]一种新型的 电池原理如图所示。其电解质溶液为溶液,正极采用含有、 的水溶液,负极采用固体有机聚合物,聚合物离子交换膜将正负极分隔开。已知: (棕黄色),下列说法不正确的是( )AA.图甲是原电池工作原理图,图乙是电池充电原理图B.放电时,正极液态电解质溶液的颜色变浅C.充电时, 从左向右通过聚合物离子交换膜D.放电时,负极反应式为&3&【解析】由题意可知,电池的正极采用含有、 的水溶液且正极发生得电子的还原反应,正极反应式为;负极固体有机聚合物发生失电子的氧化反应,负极反应式为 ,再结合题图中电子移动方向可知,图乙是原电池工作原理图,图甲是电池充电原理图,A错误,D正确。由上述分析可知,放电时,正极反应式为,含 的溶液呈棕黄色, 减小,则正极液态电解质溶液的颜色变浅,B正确。由上述分析可知,图甲为电解池,根据电子移动方向可知,左侧电极为阳极,则充电时,由阳极移向阴极,即 从左向右通过聚合物离子交换膜,C正确。(【必记结论】原电池中,阳离子向正极移动,阴离子向负极移动;电解池中,阳离子向阴极移动,阴离子向阳极移动。)创新1+11.新角度·双阴极微生物燃料电池处理废水[2024安徽部分学校考试]双阴极微生物燃料电池处理含 的废水的工作原理如图a所示,双阴极通过的电流相等,废水在电池中的运行模式如图b所示。下列说法正确的是( )CA.Ⅰ室为负极区B. 离子交换膜为阴离子交换膜C.Ⅲ室中除了,主要发生的反应为D.生成,理论上需要消耗【解析】&6& .Ⅰ室发生反应,生成,左侧阴极(正极区)转移电子,消耗,根据题中信息“双阴极通过的电流相等”可知,右侧阴极(正极区)也转移 电子,右侧阴极(正极区)反应消耗的物质的量为 ,Ⅲ室还发生反应,Ⅰ室消耗,则Ⅲ室需要生成,消耗 ,理论上共需要消耗 ,D项错误。2.新考法·模块融合(结构 电化学)[2023湖南长沙联考]水溶液锌电池(图1)的电极材料是研究热点之一。一种在晶体中嵌入 的电极材料充放电过程的原理如图2所示。下列叙述正确的是( )CA.过程①为活化过程,其中 的化合价不变B.在晶体中嵌入 的电极材料在锌电池中作为负极材料C.过程②代表电池放电过程D.晶体发生过程③时转移电子的物质的量为【解析】题图2中过程①为晶胞中失去体心的,是产生空穴的过程,该过程为 活化过程,由化合物中元素化合价的代数和为0可知,的化合价一定发生变化,A错误。由题图1可知, 电极发生失电子的氧化反应,生成,则为负极材料,故在晶体中嵌入 的电极材料为正极材料,B错误。过程②表示向含有空穴的氧化锰中嵌入,说明体系中有生成,发生反应, 移向正极补充空穴,因此为放电过程,C正确。根据“均摊法”可知,晶胞中的个数为,和晶胞中的个数均为3(脱去晶胞体心的),晶胞中的个数为,因此 与的个数比为,则中为(【易错警示】容易直接按照个数比进行计算而忽略 的值,从而计算错误。),过程③为的脱嵌过程,是充电过程,根据得失电子守恒可得, 晶体发生过程③时转移电子的物质的量为 ,D错误。3.新装置·协同转化装置[2024江西九校联考]我国科研人员设计的将脱除的反应与制备 相结合的协同转化装置如图。在电场作用下,双极膜中间层的解离为和 ,并向两极迁移。已知:①单独制备 ,不能自发进行;②单独脱除 ,能自发进行。下列说法正确的是( )AA.正极的电极反应式:B.单独脱除 的反应为吸热反应C.反应过程中需补加稀D.协同转化总反应:【解析】原理分析左侧:与反应生成,光催化下失去电子,发生氧化反应生成 ,左侧电极为负极,电极反应式为 。右侧:得到电子,发生还原反应生成,右侧电极为正极,电极反应式为 。右侧电极为正极,正极反应为,A项正确;单独脱除 的反应是一个熵减反应,此反应可自发进行,根据时反应自发进行,知该反应的 ,为放热反应,B项错误;反应过程中不需要补加稀硫酸,因为右侧消耗的氢离子可由双极膜中迁移补充,C项错误;根据正负极反应可知,协同转化总反应为 ,D项错误。4.新角度·光催化电极产生电子和空穴[2022全国乙卷]电池比能量高,在汽车、航天等领域具有良好应用前景。近年来,科学家研究了一种光照充电 电池(如图所示)。光照时,光催化电极产生电子和空穴 ,驱动阴极反应和阳极反应对电池进行充电。下列叙述错误的是( )CA.充电时,电池的总反应 B.充电效率与光照产生的电子和空穴量有关C.放电时,从正极穿过离子交换膜向负极迁移 D.放电时,正极发生反应【解析】原理分析由图可知该装置为二次电池,放电时,;充电时, ,由此写出的电极反应式如下:电极 电极反应式电解池 阳极(光催化电极)阴极(金属锂)原电池 正极(光催化电极)负极(金属锂)充电时为电解池,由题目信息知,光照时,光催化电极产生电子和空穴 ,电子通过外电路转移到锂电极发生反应,光催化电极上发生反应,总反应为 ,因此充电效率与光照产生的电子和空穴量有关,A、B项正确;放电时,阳离子移向正极,因此放电时, 从负极穿过离子交换膜向正极迁移,C项错误;放电时,正极发生还原反应,其电极反应式为 ,D项正确。考点27 电解池02经典3+21.[2024贵州贵阳摸底]电解催化 还原为乙烯能缓解碳排放引发的温室效应,还将成为获得重要化工原料的补充形式,原理如图所示(、 均为惰性电极)。下列说法正确的是( )DA.B为电源负极B. 从左边透过阳离子交换膜到右边C.电解一段时间后,阳极区溶液的 增大D.阴极反应为【解析】二氧化碳得电子生成乙烯,发生还原反应,所以为阴极, 为阳极,则B为电源正极,A错误;电解池中阳离子从阳极向阴极移动,故 从右边向左边移动,B错误;由题图知,阳极发生反应:,故阳极区溶液中 减小,C错误;阴极二氧化碳得电子生成乙烯,发生还原反应,电极反应式为 ,D正确。2.[2023广东卷]利用活性石墨电极电解饱和食盐水,进行如图所示实验。闭合 ,一段时间后,( )DA.形管两侧均有气泡冒出,分别是和B.处布条褪色,说明 具有漂白性C.处出现蓝色,说明还原性:D.断开,立刻闭合 ,电流表发生偏转【解析】闭合,与电源正极相连的一极为阳极,发生反应 ,与电源负极相连的一极为阴极,发生反应,故形管两侧均有气泡冒出,分别是和,A项错误; 处湿润的红色布条褪色,是因为氯气与水反应生成的次氯酸具有强氧化性,氯气没有漂白性,B项错误; 处出现蓝色,说明生成了,即发生反应:,可说明还原性,C项错误;断开,立刻闭合 ,会形成氢氯燃料电池,电流表发生偏转,D项正确。命题动向综合性命题,关注问题的内涵和外延本题以电解饱和食盐水为载体,综合考查了实验现象分析、物质性质及电化学知识,试题在突出对化学基本概念、基本原理等内容考查的同时,强化对基础知识深入理解上的综合运用,引导中学教学注重培养考生的综合能力。多模块知识综合命题不但有利于构建知识体系,更能让考生抓住问题本源、深度理解知识内核。3.[2024福建漳州考试]是生产航空航天润滑剂的原料。清华大学首创三室膜电解法制备 ,其模拟装置如图所示。下列有关说法正确的是( )AA.极的电极反应式为B.极为电源的负极, 极上发生氧化反应C.膜1为阳离子交换膜,膜2为阴离子交换膜D.每转移电子,理论上生成【解析】多解根据“离子迁移方向”速判电极:极区稀硫酸变为浓硫酸,增大,则通过膜1向 极移动,则膜1为阴离子交换膜,根据电解池中阴离子移向阳极可知,极为阳极,连接电源正极(极);极区稀 溶液变为浓溶液,增大,则通过膜2向极移动,则膜2为阳离子交换膜,根据电解池中阳离子移向阴极可知,极为阴极,发生还原反应,B、C错误。4.[2022重庆卷]硝酮是重要的有机合成中间体,可采用“成对间接电氧化”法合成。电解槽中水溶液的主要成分及反应过程如图所示。下列说法错误的是( )CA.惰性电极2为阳极 B.反应前后 数量不变C.消耗氧气,可得到硝酮 D.外电路通过电子,可得到 水【解析】原理分析阳极区反应为、 ;阴极区反应为 、, ;制备硝酮的总反应为 。惰性电极2上转化为,发生氧化反应,为阳极,A项正确;由总反应可知,反应前后 数量不变,B项正确;根据总反应知,消耗氧气,可得到硝酮,C项错误;根据阴极区反应知,外电路通过 电子,可得到 水,D项正确。4-1.变物质[2023辽宁沈阳模拟]利用间接成对电化学法,以间硝基甲苯为原料合成间氨基苯甲酸的工作原理如图所示。下列说法错误的是( )DA.物质 为间硝基苯甲酸B.右侧电极电势高于左侧电极电势C.阳极的电极反应式:D.当电路中转移 电子时,理论上可得到间氨基苯甲酸【解析】由题图可知,被还原为间氨基苯甲酸,则物质 为间硝基苯甲酸,A正确。右侧电极连接电源正极,为阳极,左侧电极连接电源负极,为阴极,则右侧电极电势高于左侧电极电势(【结论速记】电解池中,阳极电势高于阴极电势。),B正确。右侧电极为阳极,阳极上失去电子发生氧化反应生成 ,电极反应式为,C正确。左侧电极为阴极,电极反应式为 ,阴极槽外反应为间硝基苯甲酸和反应生成间氨基苯甲酸和,即 ,则当电路中转移电子时,理论上可得到 间氨基苯甲酸(【多解】根据关系式: ,并结合得失电子守恒可知,电路中每转移电子,生成 间氨基苯甲酸。),D错误。5.[2024浙江名校协作体考试]以某锂离子电池、丙烯腈电合成己二腈的装置如图所示(电极均为石墨)。该锂离子电池的总反应是。下列说法不正确的是( )BA.B为正极,电极反应式为B.阴极区的电极反应为,一段时间后,阴极室的 增大C.石墨电极C产生 ,稀硫酸的作用为增强溶液导电性D.当电路中通过时,阳极室溶液质量减少 (不考虑氧气溶解)【解析】根据装置图及该锂离子电池的总反应知,放电时 向B极移动,则B为正极,电极反应为,A项正确;A极为负极,则D极为阴极,电极反应为,阳极区透过质子交换膜进入阴极区,因此阴极室的 不变,B项错误;C极为阳极,电极反应为 ,稀硫酸的作用为增强溶液导电性,C项正确;根据阳极反应知,当电路中通过时,阳极室析出,同时有 进入阴极室,相当于减少,因此阳极室溶液质量减少 ,D项正确。命题动向将电化学与实际相联系,从“解题”向“解决问题”转变本题以锂离子电池和电合成己二腈为载体,考查串联电池分析、电极反应、电解液作用等,引导考生多关注创新科技,有利于培养考生的证据推理和分析推测能力。电化学知识是高考中的热点和难点,常结合前沿科技、实际生产生活进行考查,拓展考生视野,提升考生利用所学知识解决实际问题的能力。6.[2022山东卷](双选)设计如图装置回收金属钴。保持细菌所在环境稳定,借助其降解乙酸盐生成 ,将废旧锂离子电池的正极材料转化为 ,工作时保持厌氧环境,并定时将乙室溶液转移至甲室。已知电极材料均为石墨材质,右侧装置为原电池。下列说法正确的是( )BDA.装置工作时,甲室溶液 逐渐增大B.装置工作一段时间后,乙室应补充盐酸C.乙室电极反应式为D.若甲室减少,乙室增加 ,则此时已进行过溶液转移【解析】原理分析根据右侧装置为原电池,乙酸盐降解为二氧化碳,发生氧化反应,转化为 ,发生还原反应,知右侧装置左电极为负极,右电极为正极;左侧装置为电解池,左电极为阳极,乙酸盐转化为 气体,右电极为阴极,转化为 单质。装置工作时,甲室为阴极室,阳极发生反应 ,结合阴极反应及电解液呈电中性知,阳极生成的通过阳膜进入阴极室,故甲室溶液 减小,A项错误;乙室为正极室,正极反应为,消耗生成 ,电解质溶液酸性减弱,需要补充盐酸,B项正确,C项错误;根据甲室中电极反应和乙室中电极反应可知,甲室中减少的 的质量为乙室中增加的的质量的一半,则甲室减少,乙室增加 时已进行过溶液转移,D项正确。7.[2023北京卷节选]尿素 合成的发展体现了化学科学与技术的不断进步。近年研究发现,电催化和含氮物质( 等)在常温常压下合成尿素,有助于实现碳中和及解决含氮废水污染问题。向一定浓度的溶液通 至饱和,在电极上反应生成 ,电解原理如图所示。①电极 是电解池的____极。阳【解题思路】 电极上失电子发生氧化反应生成 ,是电解池的阳极。②电解过程中生成尿素的电极反应式是______________________________________________。【解题思路】 电极 上硝酸根离子得电子发生还原反应生成尿素,再结合电解液环境(酸性)、电荷守恒、原子守恒可写出电极反应式。7-1.变物质[2024江苏南京六校调研]隔膜电解法同时脱硫脱硝的装置如图所示,其中电极A、B均为惰性电极,电解液为稀硫酸。为提高脱除效率,将阴极室的溶液调至 ,则阴极上的电极反应为___________________________________。【解题思路】 惰性电极A侧转变为,元素由价变为 价,则电极A为电解池的阴极,结合电解液为稀硫酸可得阴极的电极反应式为 。创新1+11.新角度·与速率图像结合[2024江苏南通如皋考试]科研人员发现利用低温固体质子导体作电解质,催化合成 ,与传统的热催化合成氨相比,催化效率较高。其合成原理如图1所示,电源电压改变与生成 速率的关系如图2所示,下列说法不正确的是( )CA. 是该合成氨装置的阳极B.电极上发生的反应为C.若的进出口流量差为,则固体质子导体中的流速为D.当电压高于时,混合气体中和的体积分数之和小于【解析】原理分析由题图1可知,电极上,是电解池的阳极,电极反应式为, 电极为阴极,电极反应式为 。由上述分析可知,A、B项正确;未给出气体所处状态,无法计算内氢气的物质的量和反应生成 的物质的量,所以无法计算固体质子导体中的流速,C项错误;由题图2可知,当电压高于 时,氨气生成速率变慢,说明部分在阴极得到电子生成氢气,导致混合气体中氮气和氨气的体积分数之和小于 ,D项正确。2.新考法·通过电解法测定的值[2023北京海淀区练习]阿伏加德罗常数 是一座“桥梁”,连接了宏观世界和微观世界的数量关系。通过电解法可测得 的数值。已知:个电子所带电量为 库仑。(乙二胺四乙酸二钠)能形成可溶含铜配离子。ⅲ, 。【实验一】用铜片和铂丝为电极,电解硫酸酸化的溶液。测得通过电路的电量为 库仑。电解完成后,取出铜片,洗净晾干,铜片质量增加了 。(1)铜片应连接电源的______(填“正极”或“负极”)。铂丝尖端产生气泡,其电极反应式为____________________________。理论上,产生气体与析出铜的物质的量之比为_____。负极【解题思路】电解完成后,铜片质量增加,则铜片上发生还原反应: ,铜片为阴极,应连接电源的负极。铂丝为阳极,发生氧化反应: 。根据两电极上通过的电量相等知,产生 与析出铜的物质的量之比为 。(2)本实验测得______________ (列出计算式)。【解题思路】根据通过电路的电量为库仑,知电路中通过电子的数目为,根据 ,知电路中通过电子的数目为,,则 。【实验二】为减少含重金属电解液的使用,更换电解液,同时更换电极与电源的连接方式。电解完成后,取出铜片,洗净晾干,铜片质量减小。实验 电解液 实验现象① 溶液 铜片表面为灰蓝色② 和混合液 铜片表面仍为红色(3)实验①和②中各配制电解液 ,使用的主要仪器有天平、烧杯、玻璃棒、胶头滴管和______________。容量瓶(4)经检验,实验①中的灰蓝色成分主要是。从平衡移动角度解释在测定 的数值中的作用:___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。,与生成配离子,下降,平衡向溶解方向移动,铜片表面的消失,铜片的质量变化数据准确,可准确测得的数值(5)电解过程中,若观察到铜片上有小气泡产生,利用铜片质量减小计算 的数值,结果将______(填“偏大”“偏小”或“不变”)。偏大【解题思路】电解过程中,铜电极上单质铜放电生成(Ⅱ),若观察到铜片上有小气泡产生,说明电极上 也放电,电路中通过的电子数增多,则利用铜片减小的质量计算的 的数值偏大。(6)实验结束后处理电解液:将取出的电解液加入过量硫酸,过滤,得到白色固体和滤液;向滤液 中先加入调,再加入,解释不直接加入的原因及 的作用:________________________________________________________________________________________________________________。若直接加入,可能产生有毒气体;调后,加可进一步降低溶液中铜离子的浓度,同时沉淀转化为【解题思路】滤液中含有稀硫酸和(Ⅱ),若直接加入,和反应产生有毒气体;调 后,加可进一步降低溶液中铜离子的浓度,同时可使沉淀转化为 。命题动向本题将实验探究与反应原理知识融合,对相关知识进行多维度多层次的考查,有利于促进考生的批判性、缜密性和系统性思维品质的养成。考点28 金属的腐蚀与防护03经典3+21.[2024广东惠州调研]下列现象与电化学腐蚀无关的是( )BA.铜锌合金(黄铜)不易被腐蚀 B.银质物品久置表面变黑C.附有银制配件的铁制品其接触处易生锈 D.铁锅炒菜后未洗净擦干容易生锈【解析】铜锌合金形成原电池时,锌作负极被腐蚀,铜作正极被保护,A项与电化学腐蚀有关;金属银能和空气中的二氧化硫、氧气等发生反应,故银质物品久置表面变黑属于化学腐蚀,B项与电化学腐蚀无关;铁制品附有银制配件时,在接触处形成原电池,铁作负极被氧化,故C项与电化学腐蚀有关;铁锅炒菜后未洗净擦干,铁、碳和电解质溶液构成原电池, 作负极被腐蚀,D项与电化学腐蚀有关。2.[2024辽宁部分学校联考]科学研究发现金属生锈时,锈层内如果有硫酸盐会加快金属的腐蚀,其腐蚀原理如图所示。下列说法错误的是( )CA.钢铁的腐蚀中正极电极反应式为B.酸雨地区的钢铁更易被腐蚀C.生成 反应的化学方程式为D.硫酸盐加速电子传递,有一定的催化剂作用【解析】由图可知钢铁发生吸氧腐蚀,C作正极,氧气在正极得电子,电极反应式为 ,A项正确; 酸性溶液可以加速铁的腐蚀,B项正确;不稳定,易被氧气氧化生成 ,化学方程式为,C项错误;根据题干信息可知,锈层内如果有硫酸盐会加快金属的腐蚀,硫酸盐能增加导电性,加速电子传递,有一定的催化剂作用,D项正确。3.[2024广东广州阶段训练改编]全世界每年的钢铁锈蚀会造成巨大的损失,为了保护地下的钢铁输水管所采取的措施如图所示。下列说法不正确的是( )DA.钢铁发生吸氧腐蚀过程中负极反应为B.导线与 块连接为牺牲阳极法C.导线应连接外接电源的负极D.导线与 块连接也可保护钢铁输水管【解析】钢铁发生吸氧腐蚀过程中,负极上失去电子转化为,A项正确;导线与 块连接,为原电池,属于牺牲阳极法,B项正确;外接电源时,钢铁作阴极,导线应连接外接电源的负极,C项正确;铜的金属活动性比铁弱,导线与 块连接不能保护钢铁输水管,D项错误。4.[2022广东卷]为检验牺牲阳极的阴极保护法对钢铁防腐的效果,将镀层有破损的镀锌铁片放入酸化的 溶液中。一段时间后,取溶液分别实验,能说明铁片没有被腐蚀的是( )DA.加入 溶液产生沉淀 B.加入淀粉碘化钾溶液无蓝色出现C.加入溶液无红色出现 D.加入 溶液无蓝色沉淀生成【解析】若铁片被腐蚀,则溶液中含有,在溶液中加入溶液,反应生成蓝色的 沉淀,D项正确;A项只能检验溶液中含有,B项只能检验溶液中无强氧化性物质,C项只能检验溶液中无 ,三者均不能说明铁片没有被腐蚀。4-1.变实验[2023北京101中学质检]实验小组研究金属电化学腐蚀,实验如下:序号 实验实验Ⅰ 铁钉表面及周边未见明显变化 铁钉周边零星、随机出现极少量红色和蓝色区域,有少量红棕色铁锈生成实验Ⅱ 铁钉周边出现红色区域,未见 蓝色出现; #b# 锌片周边未见明显变化 铁钉周边红色加深,区域变大,未见蓝色出现;#b#锌片周边未见明显变化下列说法不正确的是( )AA.实验Ⅰ的现象说明溶液与反应生成了B.实验Ⅱ中保护了 ,使铁的腐蚀速率比实验Ⅰ小C.实验Ⅱ中正极的电极反应式:D.若将片换成片,推测 片周边会出现红色,铁钉周边会出现蓝色【解析】根据实验Ⅰ的现象可知,与生成蓝色沉淀(【易错】 与铁氰化钾溶液反应生成蓝色沉淀,与硫氰化钾反应使溶液呈红色,可分别用来鉴别和。), 使酚酞溶液变红,最后有少量红棕色铁锈生成,发生了吸氧腐蚀,不能说明与反应生成了 ,A项错误。实验Ⅱ中,比活泼,故锌片作负极被氧化,保护了,从而使 的腐蚀速率降低,B项正确。实验Ⅱ中的铁钉周边溶液中出现红色区域说明生成了,则正极反应式为,C项正确。实验Ⅱ中,将片换成片,则铁钉为负极,被氧化,电极反应式为,生成的与反应生成 ,则铁钉周边出现蓝色,片为正极,被还原,生成, 片周边出现红色,D项正确。5.[2023北京清华大学附属中学考试]家庭常用的一种储水式电热水器的结构如图所示,其中、 为水管口。下列说法不正确的是( )CA.电热水器可将电能转化为热能 B.该热水器采用了牺牲阳极的电化学保护法C.镁棒可以有效防止内部水垢生成 D.应为出水口, 应为进水口【解析】6.[2023湘豫名校联考]青铜器文物腐蚀物以粉末状有害锈最为严重,某种碱式氯化铜粉状锈的形成过程分三个阶段:阶段一:铜在电解质溶液中发生一般腐蚀,; (灰白色);;阶段二: ;阶段三:和具有很强穿透力,可深入铜体内部,产生粉状锈, 。下列说法正确的是( )AA.该粉状锈生成的条件中需要有:潮湿环境、可溶性的氯化物、氧化性的物质B.上述过程涉及的化学反应有:电解反应、水解反应、氧化还原反应C.依据反应 ,可以判断氧化亚铜不能溶于盐酸D.利用外加电流法保护铜制文物时,青铜器应连接电源的正极【解析】由三个阶段的反应可知,碱式氯化铜粉状锈产生的基本条件是:可溶性的氯化物、潮湿环境和氧化性的物质,A项正确;没有涉及电解反应,题中是原电池原理,没有形成电解池,B项错误;氧化亚铜能溶于盐酸,C项错误;保护铜制文物时,即防止铜失去电子被氧化,则青铜器应该接电源负极,若是接电源正极,则作阳极,会加速失去电子,不能起到保护作用,D项错误。创新1+11.新考法·浓硫酸贮存罐的钝化金属保护法[2022上海卷]浓硫酸贮存罐的钝化金属保护法示意图如图,其原理是利用可钝化的金属与直流电源相连,控制合适的电压,使金属贮存罐表面形成致密的钝化膜,以有效减缓金属腐蚀。下列选项错误的是( )CA.金属贮存罐可用钢制材料 B.电子沿导线流入辅助电极C.贮存浓硫酸的金属罐与电源负极相连 D.电压高到一定程度有可能会加剧腐蚀【解析】原理分析钢的主要成分是铁,铁遇冷的浓硫酸发生钝化,因此金属贮存罐可用钢制材料,A正确;贮存浓硫酸的金属罐为阳极,连接电源正极,辅助电极是阴极,电子沿导线流向辅助电极,B正确,C错误;电压过高时,有可能会加剧腐蚀,D正确。2.新形式·实验装置图+温度、压强与时间关系图[2024四川南充考试改编]某实验小组要定量探究铁锈蚀的因素,设计如图所示实验装置,检查气密性,将铁粉和碳粉加入三颈烧瓶,加入 饱和氯化钠溶液后,再将一只装有 稀盐酸的注射器插到烧瓶上,采集数据。下列说法错误的是( )CA.铁发生锈蚀的反应是放热反应B. 温度降低是因为反应速率减慢了C. 段压强减小是因为铁和氧气直接反应生成了氧化铁D. 压强变大是因为发生了铁的析氢腐蚀【解析】由温度与时间的关系曲线可知,温度升高,铁发生锈蚀的反应是放热反应,A项正确; 反应速率减慢,铁锈蚀放出的热量小于装置散失的热量,温度降低,B项正确;铁在氧气和水共同作用下反应生成铁锈,铁锈的主要成分为氧化铁,C项错误;铁锈蚀消耗氧气,装置内压强减小,注射器内稀盐酸被吸入烧瓶,反应产生较多氢气,压强变大(【点拨】铁粉一开始在氯化钠溶液中发生吸氧腐蚀,后期稀盐酸被吸入烧瓶,在酸性条件下发生析氢腐蚀。),D项正确。命题动向本题结合传感器和图像考查铁锈蚀的实验,形象直观,是教材实验的创新设计。热考题型13 新型电化学装置分析041.新考法·与压力有关的浓差电池[2024湖北部分名校联考]两个负载有不同压力的氢气的片插入一定浓度的酸性介质中构成的浓差电池如图所示 ,电池工作时 逐渐增大。下列说法不正确的是( )AA.电流方向:电极 电流表 电极B.电极上发生的反应为C.电池工作原理为D. 为质子交换膜【解析】,该电池工作时电极为负极,发生反应;逐渐增大, 电极为正极,发生反应;电子流向为电极 电流表电极,电流方向与电子流向相反;电极产生的会穿过移向电极,则为质子交换膜;电池工作原理为 。由上述分析可知,A项错误,B、C、D项正确。2.[2024天星原创]在能源短缺、环境污染日益严重的现代社会,太阳能的利用一直是科学研究的热点。一种染料敏化光伏电池的结构和工作原理如图1、图2所示。下列有关说法错误的是( )DA.染料电极为电池的负极 B.石墨电极的电极反应式为C.电池工作过程中,和的浓度基本保持不变 D.碘系电解液可以用溶液,也可以用 溶液【解析】3.[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( )DA.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 膜D.海水为电解池补水的速率为【解析】根据图示, 电极与电源负极相连,为阴极,结合题干信息可知,阴极反应式为,A正确;该装置工作时阳极无氯气产生,则阳极反应式为,又阳极溶液的浓度不变,则需要 由阴极移向阳极,故离子交换膜为阴离子交换膜,B正确;电解过程中,阳极 溶液的浓度不变,而阳极不断有水分子消耗,结合题图,海水中动能高的水分子 (【提示】气态水分子。)可以穿过 膜,为阳极补充水,C正确;由阴、阳极反应式可知,电解总反应式为 ,已知电解生成氢气的速率为 ,则海水为电解池补水的速率也为,D错误。4.[2024福建福州质检]我国科学家经过研究发明了以下装置从海水中提取锂单质,其工作原理如图所示。该装置运行期间电极Ⅱ上产生和气体 。下列说法错误的是( )CA.该装置实现了“太阳能 电能 化学能”的转化B.电极Ⅰ连接太阳能电池的负极C.工作时,电极Ⅱ附近溶液的 增大D.实验室检验气体可用湿润的淀粉 试纸【解析】原理分析根据该装置可知,太阳能电池将太阳能转化为电能,电解装置又将电能转化为化学能,A选项正确;电极Ⅰ为电解池的阴极,连接太阳能电池的负极,B选项正确;由电极Ⅱ的电极反应式可知,电极Ⅱ上产生 ,则电极Ⅱ附近溶液降低,C选项错误;气体为(黄绿色气体),实验室检验可用湿润的淀粉 试纸,试纸变蓝即说明存在,D选项正确。5.[2023重庆卷]电化学合成是一种绿色高效的合成方法。如图是在酸性介质中电解合成半胱氨酸和烟酸的示意图。下列叙述错误的是( )DA.电极 为阴极B.从电极移向电极C.电极 发生的反应为:D.生成半胱氨酸的同时生成 烟酸【解析】原理分析有机反应中“加氢去氧”的反应为还原反应,“加氧去氢”的反应为氧化反应,据此分析电解池中各电极类型及电极反应如下:由上述分析知,A正确,C正确;电解池中阳离子向阴极移动,故从电极移向电极 ,B正确;根据阴、阳极反应及得失电子守恒可知,生成半胱氨酸,转移电子,同时生成 烟酸,D错误。6.[2023广东模拟]我国科学家设计了一种新型的溴基液流可充电电池用于大规模储能,其放电时的工作原理如图所示。下列有关说法不正确的是( )CA.放电时, 极为正极B.放电时,极发生的电极反应为C.充电时,每生成有穿过质子交换膜进入 极室D.充电时,总反应为【解析】放电时,极为正极,A项正确;放电时, 极为负极,电极反应为,B项正确;充电时, 极为阳极,电极反应为,则每生成 ,转移电子,有穿过质子交换膜进入 极室,C项错误;由阴、阳极反应可知,充电时的总反应为,D项正确。命题动向电化学是高考必考知识,以新型电池为载体考查电化学知识是高考的高频考查角度,有利于考查考生的知识迁移、应用能力,培养考生的创新思维。7.[2023山东卷](双选)利用热再生氨电池可实现 电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示,甲、乙两室均预加相同的 电镀废液,向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法正确的是( )CDA.甲室 电极为正极B.隔膜为阳离子膜C.电池总反应为:D. 扩散到乙室将对电池电动势产生影响【解析】为实现电镀废液的浓缩再生,据图可知,甲室流出液经低温热解得到和 ,则甲室中生成了,发生的反应为,甲室电极为负极,A错误;乙室 电极为正极,发生反应:,消耗,为维持电解质溶液呈电中性, 透过隔膜进入甲室,则隔膜为阴离子膜,B错误;根据正、负极反应,可知电池总反应为,C正确; 能与反应生成,因此若扩散到乙室,则乙室 浓度减小,对电池电动势有影响,D正确。8.[2024天星原创]利用一种微生物燃料电池(原理如图Ⅰ所示),以维生素C的钠盐,简写 为原料制备维生素,简写,具有弱酸性和还原性,装置如图Ⅱ所示。、 为水电离出来的离子,下列说法正确的是( )AA.图Ⅰ中极的电极反应式为B.图Ⅱ中极应连接图Ⅰ中的极,和分别代表、C.将①室的溶液替换为溶液,可发生氧化反应生成D.若极有(标准状况下)参与反应,则图Ⅱ装置中极产生【解析】专题综合训练051.[2024北京石景山区模拟]以氨为燃料的固体氧化物燃料电池具有广阔的应用前景,一种氧离子导电的的工作原理如图所示在催化剂作用下先分解为和 。下列说法不正确的是( )CA.在负极放电 B.正极的电极反应为C.外电路转移,理论上生成 D. 向负极移动【解析】2.[2023湖北武汉武昌区质检]我国科技工作者利用水热法制备了六方钴纳米片,可应用于高效电催化 的还原。下列说法错误的是( )CA.六方钴纳米片有利于 分子的活化B.负极的电极反应为:C.理论上每消耗,可放出D.该过程的总反应为【解析】原理分析由题给条件“可应用于高效电催化的还原”可知,六方钴纳米片有利于分子的活化,A项正确;负极 失电子转化为,结合电解液环境可知,其电极反应为 ,B项正确;理论上每消耗,转移电子,根据转化为转移知,生成 ,但没有给出气体所处的温度和压强,其体积不一定为 ,C项错误;结合正、负极反应可知,总反应为,D项正确。3.[2024天星原创]孔蚀(一种集中于金属表面很小的范围并深入到金属内部的腐蚀形态)是一种常见的电化学腐蚀现象,某铁合金钝化膜破损后的孔蚀如图。下列关于金属腐蚀与防护的说法错误的是( )BA. 的存在会加速该铁合金的腐蚀速率B.“孔”的表面与内部所发生的腐蚀主要是吸氧腐蚀C.在表面形成钝化膜可以让铁合金连接外接电源的正极D.铁合金与锌块连接可有效防止铁被腐蚀【解析】金属离子不易向外扩散,金属离子增多,会吸引外部 迁入以维持电中性,“孔”内介质导电性增强,则 的存在会使该铁合金的腐蚀速率加快,A正确。根据题图可以得出“孔”的表面发生吸氧腐蚀,而其内部介质含有 ,主要发生析氢腐蚀,B错误。若使铁合金表面被氧化产生钝化,铁合金应该与外接电源的正极连接,充当阳极,发生氧化反应,C正确。锌的活泼性强于铁,铁合金与锌块连接后可以有效防止金属铁被氧化腐蚀(【原理应用】出海的轮船为了防止船体被腐蚀,通常在船身外侧放置锌块,原理与此处一致。),D正确。4.[2023北京东城区练习]用石墨作电极电解 浊液,记录如表。实验装置 实验现象 Ⅰ.为 Ⅱ.为两电极均产生气泡,有黑色固体在阴极附 近生成,并沉降在电解槽底部,电解槽中 的液体逐渐变澄清透明 两电极均产生气泡,阴极表面附着少量银白色固体,电解槽中的液体逐渐变为棕黄色下列说法不正确的是( )CA.Ⅰ中阳极气体可能为和,Ⅱ中阳极气体为B.Ⅰ和Ⅱ中阴极生成气体的方程式均为C.Ⅱ中液体变为棕黄色,说明阳极上发生了反应D.两实验阴极现象有差异的原因可能是Ⅱ中 比Ⅰ中的小【解析】原理分析由实验现象可知,Ⅰ中阳极上和(或)发生氧化反应生成和,阴极上和(或 )发生还原反应生成和;Ⅱ中阳极上(或)发生氧化反应生成,阴极上(或)和少量 发生还原反应生成和 。由上述分析知,A项正确;Ⅰ和Ⅱ中阴极上生成的气体均为,都是(或 )发生还原反应产生的,电极反应为,B项正确;的溶解度较小,溶液中 小,由电解槽中液体逐渐变为棕黄色知,阳极生成的将氧化为了,C项错误;的溶解度大于,浊液中大于浊液中 ,所以Ⅰ中在阴极放电生成,并沉降在电解槽底部,Ⅱ中少量在阴极放电生成 附着在电极上,D项正确。5.[2023山东济宁模拟](双选)芳香羧酸是一种重要的有机分子骨架,利用电化学方法,芳香烃与 选择性的键羧基化反应如图所示,下列说法错误的是( )ABA.生成芳香羧酸,电路中转移的电子数为(设 为阿伏加德罗常数的值)B.电池工作过程中需要不断补充C.不同的取代基 可能影响路径Ⅰ或Ⅱ的选择D.该反应的原子利用率为【解析】&16& .由题图可知,该反应有不同的路径,则不同的取代基 可能影响路径Ⅰ或Ⅱ的选择,C正确。该反应的总化学方程式为 ,反应物有两种,生成物只有一种,因此该反应是化合反应,原子利用率为 ,D正确。6.[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( )CA.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:【解析】原理分析放电时失去电子生成,为负极,则为正极,A正确;放电时,阳离子 移向正极,B正确;由上述分析可知,放电总反应为 ,充电总反应为,C错误;由上述分析可知,D正确。7.[2024天星原创]四甲基氢氧化铵,强有机碱]常用作电子工业清洗剂。以四甲基氯化铵 为原料,利用电渗析法合成 的工作原理如图。下列叙述错误的是( )CA.极接电源负极,工作时电极上产生气体B.膜为阳离子交换膜, 膜为阴离子交换膜C.工作时电极上产生气体D.若两极共产生 (标准状况)气体,则理论上得到【解析】解题关键根据进出装置的物质浓度判断粒子移动方向 根据粒子移动方向判断电极类型。Ⅰ室中稀溶液浓溶液,说明Ⅱ室中的移入Ⅰ室, 为阴极,接电源负极,工作时电离出的在电极上放电产生气体,A正确;Ⅱ室中的移入Ⅰ室, 膜为阳离子交换膜,Ⅱ室中浓溶液稀溶液,说明移入Ⅲ室,膜为阴离子交换膜,Ⅲ室中稀溶液 浓溶液,说明移入Ⅲ室,膜为阳离子交换膜,B正确;工作时电极上产生气体(【点拨】放电产生 ,。),C错误;综上分析,总反应实质是电解的反应,根据电路中通过的电流处处相等,可得关系式: ,若两极共产生气体,则理论上得到 ,D正确。8.[2024山东青岛调研改编]利用浓差电池电解溶液、电极均为石墨电极,可制得、、 和,反应原理如图所示。下列说法正确的是( )DA.极的电极反应式为B.、 分别为阴离子交换膜和阳离子交换膜C.浓差电池放电过程中,电极上的电极反应式为D.浓差电池从开始工作到放电结束,电解池理论上可制得【解析】根据电子流动方向可知,极为电解池的阴极,电离出的得电子发生还原反应生成 ,电极反应式为,为阳离子交换膜,通过阳离子交换膜进入阴极室,阴极区 溶液浓度不断增大,极为电解池的阳极,失电子发生氧化反应生成,电极反应式为, 为阴离子交换膜,通过阴离子交换膜进入阳极室,阳极区溶液浓度不断增大,A、B项错误; 为原电池的正极,电极反应式为,为原电池的负极,电极反应式为 ,C项错误;浓差电池从开始工作到放电结束,正极区硫酸铜溶液浓度由降低到 ,负极区硫酸铜溶液浓度由上升到,即正极区被还原的的物质的量为 ,负极区被氧化的的物质的量为,电路中转移 电子,理论上电解池阴极区生成,即阴极区可得,其质量为 ,D项正确。9.[2023江苏卷节选]催化电解吸收的溶液可将 转化为有机物。在相同条件下,恒定通过电解池的电量,电解得到的部分还原产物的法拉第效率随电解电压的变化如图所示。其中,,表示电解生成还原产物所转移电子的物质的量, 表示法拉第常数。①当电解电压为时,电解过程中含碳还原产物的 为0,阴极主要还原产物为____(填化学式)。【解题思路】当电解电压为时,电解过程中含碳还原产物的 为0,说明阴极无含碳物质生成,则阴极电极反应为,即阴极主要还原产物为 。②当电解电压为时,阴极由生成 的电极反应式为_____________________________________。【解题思路】当电解电压为时,阴极发生还原反应,根据电荷守恒、原子守恒可写出由生成 的电极反应式为 。③当电解电压为时,电解生成的和 的物质的量之比为 ________________________________________________________________________________________________________________ (写出计算过程)。【解题思路】由图可知,当电解电压为时,,而转移, 转移,结合题给信息可知,,所以,即当电解电压为 时,阴极生成和的物质的量之比为 。生成转移 电子,生成转移电子,,10.[2022北京卷]煤中硫的存在形态分为有机硫和无机硫 、硫化物及微量单质硫等 。库仑滴定法是常用的快速检测煤中全硫含量的方法,其主要过程如图所示。已知:在催化剂作用下,煤在管式炉中燃烧,出口气体中主要含、、、、 。(1)煤样需研磨成细小粉末,目的是________________________________________________________。(2)高温下,煤中的完全转化为 ,该反应的化学方程式为___________________________________。增大固体与空气的接触面积,加快反应速率,使煤粉完全燃烧【解题思路】在高温条件下,硫酸钙和C反应生成氧化钙、二氧化硫和二氧化碳。(3)通过干燥装置后,待测气体进入库仑测硫仪进行测定。已知:库仑测硫仪中电解原理示意图如图。检测前,电解质溶液中保持定值时,电解池不工作。待测气体进入电解池后, 溶解并将还原,测硫仪便立即自动进行电解到 又回到原定值,测定结束。通过测定电解消耗的电量可以求得煤中含硫量。① 在电解池中发生反应的离子方程式为___________________________________。【解题思路】根据题目信息可知,二氧化硫在电解池中与溶液中的 反应生成碘离子、硫酸根离子和氢离子。②测硫仪工作时电解池的阳极反应式为_________________。【解题思路】由题意可知,测硫仪工作时,碘离子在阳极失去电子发生氧化反应生成 ,电极反应式为。(4)煤样为,电解消耗的电量为 库仑。煤样中硫的质量分数为_______。已知:电解中转移 电子所消耗的电量为96 500库仑。【解题思路】根据题意可得关系式:,电解消耗的电量为 库仑,则煤样中硫的质量分数为。(5)条件控制和误差分析。①测定过程中,需要控制电解质溶液的。当时,非电解生成的使测得的全硫含量偏小,生成 的离子方程式为______________________________。【解题思路】由已知信息可知,待测气体中含有,可将氧化为 。②管式炉中煤样燃烧时会有少量 产生,使测得的全硫含量______(填“偏大”或“偏小”),该测量结果可进行校正。偏小【解题思路】直接溶解在溶液中生成,会使与反应的 元素偏少,导致测得的全硫含量偏小。 展开更多...... 收起↑ 资源预览