资源简介

(共46张PPT)
专题四 选择题专攻
常见电化学装置图分析
核心精讲
01
(一)原电池原理及装置分析
1.
2.
3.
例1　(2024·扬州高三阶段练)高电压水系锌 有机混合液流电池的装置如图所示。下列说法错误的是
A.充电时，中性电解质NaCl的浓度减小
B.放电时，负极反应式为Zn-2e-+4OH-
===Zn(OH
C.充电时，1 mol FQH2转化为FQ转移
2 mol电子
D.放电时，正极区溶液的pH减小
√
充电时，阳极反应为FQH2-2e-===FQ+2H+，阴极反应为Zn(OH+2e-===Zn+4OH-，则中性电解质溶液中的Na+通过阳膜向左移动，Cl-通过阴膜向右移动，所以NaCl的浓度减小，故A正确；
放电时，负极上锌失去电子转化为Zn(OH，负极反应式为Zn-2e-+4OH-===Zn(OH，故B正确；
充电时，阳极反应为FQH2-2e-===FQ+2H+，则1 mol FQH2转化为FQ转移2 mol电子，故C正确；
放电时，正极反应为FQ+2e-+2H+===FQH2，则正极区溶液的pH增大，故D错误。
例2　神舟系列载人飞船的电源系统有太阳能电池帆板和镉镍蓄电池。其中镉镍电池的工作原理示意图如下(L为小灯泡，K1、K2为开关)，电池总反应为Cd+2NiOOH+2H2O Cd(OH)2+2Ni(OH)2。
下列说法正确的是
A.镍镉电池可24小时全天处于充电状态
B.镍镉电池放电时，电池外部电势：
电极A>电极B
C.镍镉电池充电时，电极A附近碱性逐渐减弱
D.镍镉电池充电时，阳极反应式：Ni(OH)2-e-+OH-===NiOOH+H2O
√
使用太阳能帆板对镍镉电池进行充电，白天光照时才处于充电状态，故A错误；
放电时，电极A为负极，故电极A电势小于电极B，故B错误；
充电时电极A的电极反应式为Cd(OH)2+2e-
===Cd+2OH-，A电极附近碱性增强，故C错误；
充电时，阳极发生氧化反应，电极反应式为Ni(OH)2+e-+OH-===NiOOH
+H2O，故D正确。
1.电解池模型
(二)电解原理及装置分析
2.对比掌握电解规律(阳极为惰性电极)
电解类型 电解质实例 溶液复原物质
电解水 NaOH、H2SO4或Na2SO4 水
电解电解质 HCl或CuCl2 原电解质
放氢生碱 NaCl HCl气体
放氧生酸 CuSO4或AgNO3 CuO或Ag2O
注意　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，溶液中H+继续放电，应加入Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3复原。
3.电解原理的基本应用
(1)电解饱和食盐水(氯碱工业)
阳极反应式：
(氧化反应)。
阴极反应式： 。
总反应方程式： 。
2Cl--2e-===Cl2↑
2H2O+2e-===H2↑+2OH-
2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑
(2)电解精炼铜
电极材料：阳极为粗铜，阴极为纯铜。
电解质溶液：含Cu2+的盐溶液。
阳极反应：Zn-2e-===Zn2+、Fe-2e-===Fe2+、Ni-2e-===Ni2+、Cu-2e-===Cu2+。
阴极反应：Cu2++2e-===Cu。
阳极泥的形成：在电解过程中，活动性位于铜之后的银、金等杂质，难以在阳极失去电子变成阳离子而溶解，它们以金属单质的形式沉积在电解槽底部，形成阳极泥。
(3)电镀：图为金属表面镀银的工作示意图。
镀件作阴极，镀层金属银作阳极。电解质溶液是AgNO3溶液等含镀层金属阳离子的盐溶液。
电极反应：阳极Ag-e-===Ag+；阴极：Ag++e-===Ag。
特点：阳极溶解，阴极沉积，电镀液的浓度不变。
(三)金属的电化学腐蚀与防护
1.牺牲阳极法
被保护的金属作原电池的正极(阴极)，活泼金属作原电池的负极(阳极)，阳极要定期予以更换。
2.外加电流法
将被保护的金属与电源负极相连，作电解池的阴极，另一附加电极与电源正极相连，作电解池的阳极。
(四)电化学中的离子交换膜
(1)交换膜类型及特点
交换膜类型 阳膜 阴膜 双极膜 特定的交换膜
允许通过的离子及移动方向 阳离子移向原电池的正极 (电解池的阴极) 阴离子移向原电池的负极(电解池的 阳极) 中间层中的H2O解离出H+和OH-，H+移向原电池的正极(电解池的阴极)，OH-移向原电池的负极(电解池的阳极) 只允许特定的离子或分子通过，如质子交换膜只允许H+通过，氯离子交换膜只允许Cl-通过
通性 无论是原电池还是电解池中，阳离子均移向得电子的一极，阴离子均移向失电子的一极 (2)离子交换膜的作用
如：三室式电渗析法处理Na2SO4废水
①阴极产生氢气；阳离子Na+通过阳离子交换膜进入阴极区。
②阳极产生氧气，阴离子S通过阴离子交换膜进入阳极区。
③离子交换膜的作用：平衡电荷，使产品NaOH和H2SO4分开，不反应。
例　双极膜是一种离子交换复合膜，在直流电场作用下能将中间层的水分子解离成H+和OH-，并分别向两极迁移。用双极膜电解制备金属钴，工作原理如图所示。下列说法错误的是
A.电极a接电源的正极
B.电解过程中溶液中的S透过阴离子
交换膜向左移动
C.当电路中转移2 mol电子时，阳极产生
22.4 L H2(标准状况)
D.电解池工作时，阴离子交换膜与双极膜之间的溶液的pH减小
√
电解池中阳离子向阴极移动，则电极b是阴极，
电极a是阳极，电极a接电源的正极，故A正确；
电解池中阴离子向阳极移动，电解过程中溶液
中的S透过阴离子交换膜向左移动，故B正确；
当电路中转移2 mol电子时，阳极氢氧根离子失
电子生成0.5 mol O2，故C错误；
电解池工作时，S通过阴离子交换膜向左移动与氢离子结合生成硫酸，阴离子交换膜与双极膜之间的溶液的pH减小，故D正确。
真题演练
02
1.(2024·江苏，8)碱性锌锰电池的总反应为Zn+2MnO2+H2O===ZnO+
2MnOOH，电池构造示意图如图所示。下列有关说法正确的是
A.电池工作时，MnO2发生氧化反应
B.电池工作时，OH-通过隔膜向正极移动
C.环境温度过低，不利于电池放电
D.反应中每生成1 mol MnOOH，转移电子
数为2×6.02×1023
1
2
3
4
5
√
1
2
3
4
5
电池工作时，Zn为负极，MnO2为正极，MnO2得到
电子，发生还原反应，A错误；
电池工作时，OH-通过隔膜向负极移动，B错误；
环境温度过低，化学反应速率下降，不利于电池放
电，C正确；
由电极反应式MnO2+e-+H2O===MnOOH+OH-可知，反应中每生成1 mol MnOOH，转移1 mol(即6.02×1023)电子，D错误。
1
2
3
4
5
2.(2020·江苏，11)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。在题图所示的情境中，下列有关说法正确的是
A.阴极的电极反应式为Fe-2e-===Fe2+
B.金属M的活动性比Fe的活动性弱
C.钢铁设施表面因积累大量电子而被保护
D.钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的快
√
1
2
3
4
5
阴极得电子，A错误；
金属M失电子，其活动性应比铁强，B错误；
M失去的电子流入钢铁设施表面，因积累大量电子而被保护，C正确；
海水中所含电解质的浓度远大于河水中的，因此钢铁设施在海水中腐蚀的速率快，D错误。
1
2
3
4
5
3.(2021·江苏，12)通过下列方法可分别获得H2和O2：①通过电解获得NiOOH和H2(如图)；②在90 ℃将NiOOH与H2O反应生成Ni(OH)2并获得O2。下列说法正确的是
A.电解后KOH溶液的物质的量浓度减小
B.电解时阳极电极反应式：Ni(OH)2+OH--e-===NiOOH+H2O
C.电解的总反应方程式：2H2O 2H2↑+O2↑
D.电解过程中转移4 mol电子，理论上可获得22.4 L O2
√
1
2
3
4
5
阴极水电离的氢离子得电子生成氢气，阳极Ni(OH)2失
电子生成NiOOH，电解过程总反应为2Ni(OH)2
2NiOOH+H2↑，电解后KOH溶液的物质的量浓度不
变，故A、C错误；
电解时阳极Ni(OH)2失电子生成NiOOH，电极反应式为Ni(OH)2+OH--e-===NiOOH+H2O，故B正确；
电解过程中转移4 mol电子，生成1 mol氧气，非标准状况下的体积不一定是22.4 L，故D错误。
1
2
3
4
5
4.(2024·新课标卷，12)一种可植入体内的微型电池工作原理如图所示，通过CuO催化消耗血糖发电，从而控制血糖浓度。当传感器检测到血糖浓度高于标准，电池启动。血糖浓度下降至标准，电池停止工作。(血糖浓度以葡萄糖浓度计)
电池工作时，下列叙述错误的是
A.电池总反应为2C6H12O6+O2===2C6H12O7
B.b电极上CuO通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转变起催化作用
C.消耗18 mg葡萄糖，理论上a电极有0.4 mmol电子流入
D.两电极间血液中的Na+在电场驱动下的迁移方向为b→a
√
1
2
3
4
5
该装置为原电池，a为正极，电极反应为O2
+4e-+2H2O===4OH-，b为负极，发生反应：
Cu2O-2e-+2OH-===2CuO+H2O，在负极区，
葡萄糖被CuO氧化为葡萄糖酸：C6H12O6+
2CuO===C6H12O7+Cu2O；电池的总反应为2C6H12O6+O2===2C6H12O7，A正确；
CuO将葡萄糖氧化为葡萄糖酸，自身被还原为Cu2O，Cu2O在b电极上失电子转化成CuO，因此，CuO通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转变起催化作用，B正确；
1
2
3
4
5
由反应2C6H12O6+O2===2C6H12O7可知，
1 mol C6H12O6参加反应时转移2 mol电子，
消耗18 mg(0.1 mmol)葡萄糖时，理论上
a电极有0.2 mmol电子流入，C错误；
原电池中阳离子从负极向正极迁移，故Na+迁移方向为b→a，D正确。
5.(2024·湖北，14)我国科学家设计了一种双位点PbCu电催化剂，用H2C2O4和NH2OH电化学催化合成甘氨酸，原理如图，双极膜中H2O解离的H+和OH-在电场作用下向两极迁移。已知在KOH溶液中，甲醛转化为HOCH2O-，存在平衡HOCH2O-+OH- +H2O。Cu电极上发生的电子转移反应为-e-===HCOO-+H·。下列说法错误的是
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
A.电解一段时间后阳极区c(OH-)减小
B.理论上生成1 mol H3N+CH2COOH双极膜中有4 mol H2O解离
C.阳极总反应式为2HCHO+4OH--2e-===2HCOO-+H2↑+2H2O
D.阴极区存在反应H2C2O4+2H++2e-===OHCCOOH+H2O
√
1
2
3
4
5
由题意可知，Cu电极为阳极，电极总反应为2HCHO-2e-+4OH-===2HCOO-
+H2↑+2H2O，阳极区消耗OH-、同时生成H2O，c(OH-)减小，A、C正确；
PbCu电极为阴极，首先HOOC—COOH在Pb上发生得电子的还原反应转化为OHC—COOH： H2C2O4+2e-+2H+===OHC—COOH+H2O，OHC—COOH与HO—N+H3反应生成HOOC—CH==N—OH：
1
2
3
4
5
OHC—COOH+HO—N+H3→HOOC—CH==N—OH+H2O+H+，HOOC—CH==N—OH发生得电子的还原反应转化成H3N+CH2COOH：HOOC—CH
==N—OH+4e-+5H+===H3N+CH2COOH+H2O，阴极总反应为H2C2O4+NH2OH+6e-+7H+===H3N+CH2COOH+3H2O，1 mol H2O解离成1 mol H+和1 mol OH-，故理论上生成1 mol H3N+CH2COOH双极膜中有6 mol H2O解离，B错误、D正确。
模拟预测
03
6.利用热再生氨电池可实现CuSO4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CuSO4电镀废液，向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法不正确的是
6
7
8
A.甲室Cu电极为负极
B.隔膜为阳离子膜
C.电池总反应：Cu2++4NH3===[Cu(NH3)4]2+
D.NH3扩散到乙室将对电池电动势产生影响
√
向甲室加入足量氨水后电池开始工作，则甲室Cu电极溶解，变为铜离子与氨形成[Cu(NH3)4]2+，因此甲室Cu电极为负极，故A正确；
原电池内电路中阳离子向正极移动，若隔膜为阳离子膜，电极溶解生成的铜离子要向右侧移动，通入氨水要消耗铜离子，显然左侧阳离子不断减小，明显不利于电池反应正向进行，故B错误；
6
7
8
负极反应是Cu-2e-+4NH3===[Cu(NH3)4]2+，正极反应是Cu2++2e-===Cu，则电池总反应为Cu2++4NH3===[Cu(NH3)4]2+，故C正确；
NH3扩散到乙室会与铜离子反应生成
[Cu(NH3)4]2+，铜离子浓度降低，铜离子得电子能力减弱，因此将对电池电动势产生影响，故D正确。
6
7
8
7.(2024·连云港模拟)用如图所示的新型电池可以处理含CN-的碱性废水，同时还可以淡化海水。
下列说法正确的是
A.a极电极反应式：2CN-+10e-+12OH-===
2C+N2↑+6H2O
B.电池工作一段时间后，右室溶液的pH减小
C.交换膜Ⅰ为阳离子交换膜，交换膜Ⅱ为阴离子交换膜
D.若将含有26 g CN-的废水完全处理，理论上可除去NaCl的质量为292.5 g
√
6
7
8
a极为负极，电极反应式：2CN--10e-+12OH-===2C+N2↑+6H2O，A错误；
b极为正极，电极反应式为2H++2e-===H2↑，则消耗氢离子，pH增大，B错误；
由A分析可知，a极附近负电荷减少，则阴离子通过交换膜Ⅰ向左移动，由B分析可知，b极附近正电荷减少，则阳离子通过交换膜Ⅱ向右移动，从而达到淡化海水的目的，C错误；
6
7
8
26 g CN-的物质的量为1 mol，根据选项A分析可知，消耗1 mol CN-时转移5 mol电子，根据电荷守恒可知，可同时处理5 mol NaCl，其质量为292.5 g，D正确。
6
7
8
8.如图为一种酶生物电池，可将葡萄糖(C6H12O6)转化为葡萄糖内酯(C6H10O6)，两个碳纳米管电极材料由石墨烯片层卷曲而成。下列说法不正确的是
A.图中的离子交换膜为阳离子交换膜
B.负极区发生的电极反应主要为
C6H12O6-2e-===C6H10O6+2H+
C.碳纳米管有良好导电性能，且能高
效吸附气体
D.理论上消耗标准状况下2.24 L O2，可生成葡萄糖内酯0.2 mol
√
6
7
8
由图可知，右侧碳纳米管为正极，电极反应式为O2+4e-+4H+===2H2O，左侧碳纳米管为负极，电极反应式为C6H12O6-2e-===2H++C6H10O6，H2-2e-===2H+，
据此作答。图中离子交换膜能让氢离子通过，故离子交换膜为阳离子交换膜，故A正确；
碳纳米管电极材料由石墨烯片层卷曲而成，有良好的导电性能，且能高效吸附气体，故C正确；
6
7
8
理论上消耗标准状况下2.24 L O2，得到0.4 mol e-，由于负极区有H2和C6H12O6两种物质失电子，所以生成的葡萄糖内酯小于0.2 mol，故D错误。
6
7
8常见电化学装置图分析
(一)原电池原理及装置分析
1.
2.
3.
例1　(2024·扬州高三阶段练)高电压水系锌 有机混合液流电池的装置如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.充电时，中性电解质NaCl的浓度减小
B.放电时，负极反应式为Zn-2e-+4OH-Zn(OH
C.充电时，1 mol FQH2转化为FQ转移2 mol电子
D.放电时，正极区溶液的pH减小
例2　神舟系列载人飞船的电源系统有太阳能电池帆板和镉镍蓄电池。其中镉镍电池的工作原理示意图如下(L为小灯泡，K1、K2为开关)，电池总反应为Cd+2NiOOH+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2。
下列说法正确的是(　　)
A.镍镉电池可24小时全天处于充电状态
B.镍镉电池放电时，电池外部电势：电极A>电极B
C.镍镉电池充电时，电极A附近碱性逐渐减弱
D.镍镉电池充电时，阳极反应式：Ni(OH)2-e-+OH-NiOOH+H2O
(二)电解原理及装置分析
1.电解池模型
2.对比掌握电解规律(阳极为惰性电极)
电解类型 电解质实例 溶液复原物质
电解水 NaOH、H2SO4 或Na2SO4 水
电解电解质 HCl或CuCl2 原电解质
放氢生碱 NaCl HCl气体
放氧生酸 CuSO4或AgNO3 CuO或Ag2O
注意　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，溶液中H+继续放电，应加入Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3复原。
3.电解原理的基本应用
(1)电解饱和食盐水(氯碱工业)
阳极反应式：　　　 (氧化反应)。
阴极反应式：　　　　。
总反应方程式：　　　　。
(2)电解精炼铜
电极材料：阳极为粗铜，阴极为纯铜。
电解质溶液：含Cu2+的盐溶液。
阳极反应：Zn-2e-Zn2+、Fe-2e-Fe2+、Ni-2e-Ni2+、Cu-2e-Cu2+。
阴极反应：Cu2++2e-Cu。
阳极泥的形成：在电解过程中，活动性位于铜之后的银、金等杂质，难以在阳极失去电子变成阳离子而溶解，它们以金属单质的形式沉积在电解槽底部，形成阳极泥。
(3)电镀：图为金属表面镀银的工作示意图。
镀件作阴极，镀层金属银作阳极。电解质溶液是AgNO3溶液等含镀层金属阳离子的盐溶液。
电极反应：阳极Ag-e-Ag+；阴极：Ag++e-Ag。
特点：阳极溶解，阴极沉积，电镀液的浓度不变。
(三)金属的电化学腐蚀与防护
1.牺牲阳极法
被保护的金属作原电池的正极(阴极)，活泼金属作原电池的负极(阳极)，阳极要定期予以更换。
2.外加电流法
将被保护的金属与电源负极相连，作电解池的阴极，另一附加电极与电源正极相连，作电解池的阳极。
(四)电化学中的离子交换膜
(1)交换膜类型及特点
交换膜 类型 阳膜 阴膜 双极膜 特定的 交换膜
允许通过的离子及移动方向 阳离子移向原电池的正极(电解池的阴极) 阴离子移向原电池的负极(电解池的阳极) 中间层中的H2O解离出H+和OH-，H+移向原电池的正极(电解池的阴极)，OH-移向原电池的负极(电解池的阳极) 只允许特定的离子或分子通过，如质子交换膜只允许H+通过，氯离子交换膜只允许Cl-通过
通性 无论是原电池还是电解池中，阳离子均移向得电子的一极，阴离子均移向失电子的一极
(2)离子交换膜的作用
如：三室式电渗析法处理Na2SO4废水
①阴极产生氢气；阳离子Na+通过阳离子交换膜进入阴极区。
②阳极产生氧气，阴离子S通过阴离子交换膜进入阳极区。
③离子交换膜的作用：平衡电荷，使产品NaOH和H2SO4分开，不反应。
例　双极膜是一种离子交换复合膜，在直流电场作用下能将中间层的水分子解离成H+和OH-，并分别向两极迁移。用双极膜电解制备金属钴，工作原理如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.电极a接电源的正极
B.电解过程中溶液中的S透过阴离子交换膜向左移动
C.当电路中转移2 mol电子时，阳极产生22.4 L H2(标准状况)
D.电解池工作时，阴离子交换膜与双极膜之间的溶液的pH减小
1.(2024·江苏，8)碱性锌锰电池的总反应为Zn+2MnO2+H2OZnO+2MnOOH，电池构造示意图如图所示。下列有关说法正确的是(　　)
A.电池工作时，MnO2发生氧化反应
B.电池工作时，OH-通过隔膜向正极移动
C.环境温度过低，不利于电池放电
D.反应中每生成1 mol MnOOH，转移电子数为2×6.02×1023
2.(2020·江苏，11)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。在题图所示的情境中，下列有关说法正确的是(　　)
A.阴极的电极反应式为Fe-2e-Fe2+
B.金属M的活动性比Fe的活动性弱
C.钢铁设施表面因积累大量电子而被保护
D.钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的快
3.(2021·江苏，12)通过下列方法可分别获得H2和O2：①通过电解获得NiOOH和H2(如图)；②在90 ℃将NiOOH与H2O反应生成Ni(OH)2并获得O2。下列说法正确的是(　　)
A.电解后KOH溶液的物质的量浓度减小
B.电解时阳极电极反应式：Ni(OH)2+OH--e-NiOOH+H2O
C.电解的总反应方程式：2H2O2H2↑+O2↑
D.电解过程中转移4 mol电子，理论上可获得22.4 L O2
4.(2024·新课标卷，12)一种可植入体内的微型电池工作原理如图所示，通过CuO催化消耗血糖发电，从而控制血糖浓度。当传感器检测到血糖浓度高于标准，电池启动。血糖浓度下降至标准，电池停止工作。(血糖浓度以葡萄糖浓度计)
电池工作时，下列叙述错误的是(　　)
A.电池总反应为2C6H12O6+O22C6H12O7
B.b电极上CuO通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转变起催化作用
C.消耗18 mg葡萄糖，理论上a电极有0.4 mmol电子流入
D.两电极间血液中的Na+在电场驱动下的迁移方向为b→a
5.(2024·湖北，14)我国科学家设计了一种双位点PbCu电催化剂，用H2C2O4和NH2OH电化学催化合成甘氨酸，原理如图，双极膜中H2O解离的H+和OH-在电场作用下向两极迁移。已知在KOH溶液中，甲醛转化为HOCH2O-，存在平衡HOCH2O-+OH-+H2O。Cu电极上发生的电子转移反应为-e-HCOO-+H·。下列说法错误的是(　　)
A.电解一段时间后阳极区c(OH-)减小
B.理论上生成1 mol H3N+CH2COOH双极膜中有4 mol H2O解离
C.阳极总反应式为2HCHO+4OH--2e-2HCOO-+H2↑+2H2O
D.阴极区存在反应H2C2O4+2H++2e-OHCCOOH+H2O
6.利用热再生氨电池可实现CuSO4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CuSO4电镀废液，向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法不正确的是(　　)
A.甲室Cu电极为负极
B.隔膜为阳离子膜
C.电池总反应：Cu2++4NH3[Cu(NH3)4]2+
D.NH3扩散到乙室将对电池电动势产生影响
7.(2024·连云港模拟)用如图所示的新型电池可以处理含CN-的碱性废水，同时还可以淡化海水。
下列说法正确的是(　　)
A.a极电极反应式：2CN-+10e-+12OH-2C+N2↑+6H2O
B.电池工作一段时间后，右室溶液的pH减小
C.交换膜Ⅰ为阳离子交换膜，交换膜Ⅱ为阴离子交换膜
D.若将含有26 g CN-的废水完全处理，理论上可除去NaCl的质量为292.5 g
8.如图为一种酶生物电池，可将葡萄糖(C6H12O6)转化为葡萄糖内酯(C6H10O6)，两个碳纳米管电极材料由石墨烯片层卷曲而成。下列说法不正确的是(　　)
A.图中的离子交换膜为阳离子交换膜
B.负极区发生的电极反应主要为C6H12O6-2e-C6H10O6+2H+
C.碳纳米管有良好导电性能，且能高效吸附气体
D.理论上消耗标准状况下2.24 L O2，可生成葡萄糖内酯0.2 mol
答案精析
核心精讲
(一)
例1　D　［充电时，阳极反应为FQH2-2e-FQ+2H+，阴极反应为Zn(OH+2e-Zn+4OH-，则中性电解质溶液中的Na+通过阳膜向左移动，Cl-通过阴膜向右移动，所以NaCl的浓度减小，故A正确；放电时，负极上锌失去电子转化为Zn(OH，负极反应式为Zn-2e-+4OH-Zn(OH，故B正确；充电时，阳极反应为FQH2-2e-FQ+2H+，则1 mol FQH2转化为FQ转移2 mol电子，故C正确；放电时，正极反应为FQ+2e-+2H+FQH2，则正极区溶液的pH增大，故D错误。］
例2　D　［使用太阳能帆板对镍镉电池进行充电，白天光照时才处于充电状态，故A错误；放电时，电极A为负极，故电极A电势小于电极B，故B错误；充电时电极A的电极反应式为Cd(OH)2+2e-Cd+2OH-，A电极附近碱性增强，故C错误；充电时，阳极发生氧化反应，电极反应式为Ni(OH)2+e-+OH-NiOOH+H2O，故D正确。］
(二)
3.(1)2Cl--2e-Cl2↑
2H2O+2e-H2↑+2OH-
2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑
(四)
例　C　［电解池中阳离子向阴极移动，则电极b是阴极，电极a是阳极，电极a接电源的正极，故A正确；电解池中阴离子向阳极移动，电解过程中溶液中的S透过阴离子交换膜向左移动，故B正确；当电路中转移2 mol电子时，阳极氢氧根离子失电子生成0.5 mol O2，故C错误；电解池工作时，S通过阴离子交换膜向左移动与氢离子结合生成硫酸，阴离子交换膜与双极膜之间的溶液的pH减小，故D正确。］
真题演练
1.C　［电池工作时，Zn为负极，MnO2为正极，MnO2得到电子，发生还原反应，A错误；电池工作时，OH-通过隔膜向负极移动，B错误；环境温度过低，化学反应速率下降，不利于电池放电，C正确；由电极反应式MnO2+e-+H2OMnOOH+OH-可知，反应中每生成1 mol MnOOH，转移1 mol(即6.02×1023)电子，D错误。］
2.C　［阴极得电子，A错误；金属M失电子，其活动性应比铁强，B错误；M失去的电子流入钢铁设施表面，因积累大量电子而被保护，C正确；海水中所含电解质的浓度远大于河水中的，因此钢铁设施在海水中腐蚀的速率快，D错误。］
3.B　［阴极水电离的氢离子得电子生成氢气，阳极Ni(OH)2失电子生成NiOOH，电解过程总反应为2Ni(OH)22NiOOH+H2↑，电解后KOH溶液的物质的量浓度不变，故A、C错误；电解时阳极Ni(OH)2失电子生成NiOOH，电极反应式为Ni(OH)2+OH--e-NiOOH+H2O，故B正确；电解过程中转移4 mol电子，生成1 mol氧气，非标准状况下的体积不一定是22.4 L，故D错误。］
4.C　［该装置为原电池，a为正极，电极反应为O2+4e-+2H2O4OH-，b为负极，发生反应：Cu2O-2e-+2OH-2CuO+H2O，在负极区，葡萄糖被CuO氧化为葡萄糖酸：C6H12O6+2CuOC6H12O7+Cu2O；电池的总反应为2C6H12O6+O22C6H12O7，A正确；CuO将葡萄糖氧化为葡萄糖酸，自身被还原为Cu2O，Cu2O在b电极上失电子转化成CuO，因此，CuO通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转变起催化作用，B正确；由反应2C6H12O6+O22C6H12O7可知，1 mol C6H12O6参加反应时转移2 mol电子，消耗18 mg(0.1 mmol)葡萄糖时，理论上a电极有0.2 mmol电子流入，C错误；原电池中阳离子从负极向正极迁移，故Na+迁移方向为b→a，D正确。］
5.B　［由题意可知，Cu电极为阳极，电极总反应为2HCHO-2e-+4OH-2HCOO-+H2↑+2H2O，阳极区消耗OH-、同时生成H2O，c(OH-)减小，A、C正确；PbCu电极为阴极，首先HOOC—COOH在Pb上发生得电子的还原反应转化为OHC—COOH：H2C2O4+2e-+2H+OHC—COOH+H2O，OHC—COOH与HO—N+H3反应生成HOOC—CHN—OH：OHC—COOH+HO—N+H3HOOC—CHN—OH+H2O+H+，HOOC—CHN—OH发生得电子的还原反应转化成H3N+CH2COOH：HOOC—CHN—OH+4e-+5H+H3N+CH2COOH+H2O，阴极总反应为H2C2O4+NH2OH+6e-+7H+H3N+CH2COOH+3H2O，1 mol H2O解离成1 mol H+和1 mol OH-，故理论上生成1 mol H3N+CH2COOH双极膜中有6 mol H2O解离，B错误、D正确。］
模拟预测
6.B　［向甲室加入足量氨水后电池开始工作，则甲室Cu电极溶解，变为铜离子与氨形成［Cu(NH3)4］2+，因此甲室Cu电极为负极，故A正确；原电池内电路中阳离子向正极移动，若隔膜为阳离子膜，电极溶解生成的铜离子要向右侧移动，通入氨水要消耗铜离子，显然左侧阳离子不断减小，明显不利于电池反应正向进行，故B错误；负极反应是Cu-2e-+4NH3［Cu(NH3)4］2+，正极反应是Cu2++2e-Cu，则电池总反应为Cu2++4NH3［Cu(NH3)4］2+，故C正确；NH3扩散到乙室会与铜离子反应生成［Cu(NH3)4］2+，铜离子浓度降低，铜离子得电子能力减弱，因此将对电池电动势产生影响，故D正确。］
7.D　［a极为负极，电极反应式：2CN--10e-+12OH-2C+N2↑+6H2O，A错误；b极为正极，电极反应式为2H++2e-H2↑，则消耗氢离子，pH增大，B错误；由A分析可知，a极附近负电荷减少，则阴离子通过交换膜Ⅰ向左移动，由B分析可知，b极附近正电荷减少，则阳离子通过交换膜Ⅱ向右移动，从而达到淡化海水的目的，C错误；26 g CN-的物质的量为1 mol，根据选项A分析可知，消耗1 mol CN-时转移5 mol电子，根据电荷守恒可知，可同时处理5 mol NaCl，其质量为292.5 g，D正确。］
8.D　［由图可知，右侧碳纳米管为正极，电极反应式为O2+4e-+4H+2H2O，左侧碳纳米管为负极，电极反应式为C6H12O6-2e-2H++C6H10O6，H2-2e-2H+，据此作答。图中离子交换膜能让氢离子通过，故离子交换膜为阳离子交换膜，故A正确；碳纳米管电极材料由石墨烯片层卷曲而成，有良好的导电性能，且能高效吸附气体，故C正确；理论上消耗标准状况下2.24 L O2，得到0.4 mol e-，由于负极区有H2和C6H12O6两种物质失电子，所以生成的葡萄糖内酯小于0.2 mol，故D错误。］

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