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【配套新教材】（9）化学能与电能——2023届高考化学一轮复习巧刷易混易错
一、燃料电池（以氢氧燃料电池为例）
介质 负极反应式 正极反应式
酸性 2H2－4e－===4H＋ O2＋4H＋＋4e－===2H2O
中性 2H2－4e－===4H＋ O2＋2H2O＋4e－===4OH－
碱性 2H2－4e－＋4OH－===4H2O O2＋2H2O＋4e－===4OH－
燃料电池电极反应书写的注意事项
（1）燃料电池的负极是可燃性气体，失去电子发生氧化反应；正极多为氧气或空气，得到电子发生还原反应，可根据电荷守恒来配平。
（2）燃料电池的电极不参与反应，有很强的催化活性，起导电作用。
（3）燃料电池的电极反应中，酸性溶液中不能生成OH ，碱性溶液中不能生成H+；水溶液中不能生成O2 ，而熔融电解质中O2被还原为O2 。
（4）正负两极的电极反应在得失电子守恒的前提下，相加后的电池反应必然是燃料燃烧反应和燃烧产物与电解质溶液反应的叠加反应。
二、电解池阴、阳两极的放电顺序
(1)阳极放电顺序
活性电极(Zn、Fe、Cu等)：电极材料失电子；
惰性阳极(Pt、Au、石墨等)：S2>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根。
(2)阴极放电顺序
Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋(酸中)>Fe2＋>Zn2＋。
【深化提高】以惰性电极电解电解质溶液的规律
三、电解原理的应用
1、电解饱和食盐水（氯碱工业）
阳极反应式：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反应)
阴极反应式：2H＋＋2e－===H2↑(还原反应)
总反应方程式：2NaCl＋2H2O 2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
2、电解精炼铜
(1)电极材料：阳极为粗铜；阴极为纯铜。
(2)电解质溶液：含Cu2＋的盐溶液。
(3)电极反应：
阳极：Zn－2e－===Zn2＋、Fe－2e－===Fe2＋、Ni－2e－===Ni2＋、Cu－2e－===Cu2＋；
阴极：Cu2＋＋2e－===Cu。
(4)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，据此回答下列问题：
(1)镀件作阴极，镀层金属银作阳极。
(2)电解质溶液是AgNO3溶液等含镀层金属阳离子的盐溶液。
(3)电极反应：阳极：Ag－e－===Ag＋； 阴极：Ag＋＋e－===Ag。
(4)特点：阳极溶解，阴极沉积，电镀液的浓度不变。
1.图为原电池装置，有关叙述错误的是( )
A.锌是负极，其质量不断减小 B.铜极上发生还原反应
C.电子在电解质溶液内部向负极移动 D.将铜电极换成石墨碳棒也能形成原电池
2.如图为某兴趣小组制作的土豆电池，连接仪器，闭合开关。下列说法正确的是（ ）
A.该装置将电能转化为化学能 B.电子由锌通过导线流向铜
C.铜电极是负极，质量会不断减少 D.锌电极发生还原反应
3.某同学组装了如图所示的原电池装置。下列说法正确的是( )
A.电子由Ag电极经过导线和电流计流入Cu电极
B.溶液逐渐由无色变为蓝色
C.Cu电极表面有银白色固体生成
D.正极反应式为
4.化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法不正确的是( )
A.甲：反应开始，Zn电极附近溶液中的浓度减小程度大
B.乙：正极反应式为
C.丙：锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄
D.丁：该装置中氧化反应和还原反应在不同区域进行
5.由U形管、质量为m g的铁棒、质量为m g的碳棒和溶液组成的装置如图所示，下列说法正确的是( )
A. 闭合K，电子通过电解质溶液移到碳棒上
B. 闭合K，移向铁棒
C. 闭合K，当电路中有个电子通过时，理论上碳棒与铁棒的质量差为18 g
D. 闭合K，铁棒表面发生的电极反应为
6.微生物燃料电池用厌氧微生物催化氧化葡萄糖等有机物，同时处理含废水(将转化为)，装置如图所示，下列说法正确的是( )
A. 葡萄糖在M极附近发生还原反应
B. N极表面发生反应：
C. 电子从N电极沿导线流向M电极
D. 温度越高该反应速率越快，电池工作效率越高
7.科学家采用电渗析法提纯乳清（富含的蛋白质），有价值的蛋白质的回收率达到98％，工作原理如图所示。
下列说法错误的是( )
A.溶液R中溶质的主要成分为
B.a极的电极反应式为
C.膜1为阴离子交换膜，膜2为阳离子交换膜
D.每转移1mol电子，理论上乳清质量减少58.5g
8.通过电解废旧锂电池中的可获得难溶性的和，电解示意图如下（其中滤布的作用是阻挡固体颗粒，但离子可自由通过。电解过程中溶液的体积变化忽略不计）。下列说法不正确的是( )
A.电极A为阴极，发生还原反应
B.电极B的电极发应：
C.电解一段时间后溶液中浓度保持不变
D.电解结束，可通过调节pH除去，再加入溶液以获得
9.理想的碳封存技术应该可以产生电能，而不是消耗能量。一种能够捕捉二氧化碳的原电池的工作原理如图所示。下列有关说法错误的是( )
A.金属铝电极发生反应：
B.通入的一极电极反应式为
C.每得到1mol，电路中转移6mol电子
D.该电池工作过程中，电子由Al经溶剂到
10.“直接煤燃料电池”能够将煤中的化学能高效、清洁地转化为电能，如图用固体氧化物作“直接煤燃料电池”的电解质。有关说法正确的是( )
A.电极b为电池的负极
B.电池总反应式：
C.电子由电极a沿导线流向电极b
D.煤燃料电池比煤直接燃烧发电能量的利用率低
11.一种检测空气中甲醛(HCHO)含量的电化学传感器的工作原理如图所示。下列说法正确的是( )
A. 传感器工作时，工作电极电势高
B. 工作时，通过交换膜向工作电极附近移动
C. 当导线中通过mol电子，进入传感器的甲醛为mg
D. 工作时，对电极区电解质溶液的pH增大
12.化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。
下列说法不正确的是( )
A.甲：向Cu电极方向移动，Cu电极附近溶液中浓度增加
B.乙：正极的电极反应式为
C.丙：锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄
D.丁：使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降
13.高铁电池作为新型可充电电池，具有放电曲线平坦、高能高容量、原料丰富、绿色无污染等优点。
Ⅰ.如图甲为简易的高铁电池的工作装置。已知：放电后，两极都产生红褐色悬浮物。
请回答下列问题：
（1）该电池放电时的总反应为__________。
（2）放电时，此盐桥中阴离子的运动方向是__________（填“从左向右”或“从右向左”）。
（3）该电池充电时阳极反应的电极反应方程式为________。
Ⅱ.现用蓄电池[原理为]为电源，制取少量高铁酸钾。反应装置如图乙所示：
（1）电解时，石墨电极连接的a极上放电的物质为_______（填“Fe”或“”）。
（2）写出电解池中铁电极发生的电极反应式：_______。
（3）当消耗掉0.1 mol时，生成高铁酸钾_______g。
答案以及解析
1.答案：C
解析：该装置为原电池装置，存在自发进行的反应，锌失去电子，发生氧化反应，为负极，铜为正极。A.锌是负极，负极反应式为，其质量不断减小，故A正确；B.铜极为正极，发生还原反应，故B正确；C.电子在导线中移动，不进入电解质溶液，故C错误；D.将铜电极换成石墨碳棒，原电池反应仍然为，故也能形成原电池，故D正确；故选C。
2.答案：B
解析：A.该装置为原电池,可将化学能转化为电能,故A错误;
B.锌为负极,负极上锌失电子,则电子由锌通过导线流向铜,故B正确;
C.铜为正极,电极质量不变, 故C错误;
D.锌为负极，负极上锌失电子发生氧化反应,故D错误;故选:B。
3.答案：B
解析：
4.答案：A
解析：选项A是传统锌铜原电池，Zn做负极、失电子，电子经导线转移到铜电极，铜电极负电荷变多，吸引了溶液中的阳离子，因而和迁移至铜电极，氧化性较强，得电子变，因而减小。选项B银锌纽扣电池中Zn做负极、作正极。正极为反应中得电子，被还原成Ag，与结合生成，电极反应式为。选项C是锌锰干电池，Zn做负极，发生氧化反应失电子，其电极反应式为，随着反应的进行锌筒溶解会变薄。铅蓄电池总反应式为，随着放电进行一段时间后，不断被消耗，因而电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降。
5.答案：C
解析：
6.答案：B
解析：A. M极为负极，葡萄糖在M极表面失电子，发生氧化反应，故A错误；
B.N极为正极，表面发生反应，故B正确；C.原电池中电子从负极经外电路流向正极，故电子从M极沿导线流向N极，故C错误；D.该装置为微生物燃料电池，温度过高会造成微生物死亡，降低电池工作效率，故D错误；故选:B。
7.答案：C
解析：A.b为阳极，阳极室电解质为稀盐酸，通过膜2移向右室，阳极电极反应式为，溶液R中溶质的主要成分为HCl，故A正确；B.a为阴极，发生还原反应，水放电生成氢气，电极反应式为，故B正确；C.由分析可知，膜1为阳离子交换膜，膜2为阴离子交换膜，故C错误；D.根据电荷守恒，每转移1mol电子，1mol移向左室，1mol移向右室，理论上乳清减少1molNaCl，质量减少58.5g，故D正确；故选：C。
8.答案：C
解析：本题考查电解原理。A项，电极A的电极反应式为，发生还原反应，作为阴极，正确;B
项，由题图可知电极B处转化为，发生失电子的氧化反应，正确；C项，总反应为，浓度增大，错误；D项，通过调节溶液的pH，可使转化为沉淀除去，再加入可溶性的碳酸钠溶液，可使转化为难溶的碳酸锂，正确。
9.答案：D
解析：A.由上述分析可知，铝作负极，发生失电子的反应生成，负极反应为，故A正确；B.通入的一极为正极，正极上得电子生成，正极反应为，故B正确；C.每得到1mol时有2molAl发生反应，，则电路中转移6mol电子，故C正确；D.原电池工作时，电子由负极经过导线流入正极，不能进入电解质中，故D错误；故选：D。
10.答案：C
解析：燃料电池中，加入燃料的电极是负极、通入氧化剂的电极是正极，所以电极a是负极、电极b是正极，故A错误；电解质为固体氧化物，则负极反应式为，正极反应式为，电池总反应式为，故B错误；在外电路，电子由负极a沿导线流向正极b，故C正确；煤燃料电池能将化学能直接转化为电能，而煤燃烧发电时，化学能先转化为热能再转化为电能，能量损耗较大，所以煤燃料电池比煤直接燃烧发电能量的利用率高，故D错误。
11.答案：D
解析：A. HCHO在工作电极失电子被氧化，做原电池的负极，工作电极电势低，故A项错误；
B. 根据原电池工作原理易知，工作时，溶液中的阳离子(氢离子)向电源的正极移动，即对电极方向，故B项错误；
C. 负极反应为，当电路中转移mol电子时，消耗HCHO的物质的量为mol = mol，则HCHO质量为mol ×30g/mol = mg，故C项错误；
D. 工作时，对电极的电极反应为：，反应后生成水，虽然有相同数量的氢离子从负极迁移过来，但是，由于溶液的体积增大，正极区溶液的酸性减弱，其pH值增大（若忽略溶液的体积变化，则pH基本不变），故D项正确；
答案选D
12.答案：A
解析：铜锌原电池（电解质溶液为硫酸）中铜作正极，电极反应为，故铜电极附近浓度降低，A项错误。
13.答案：Ⅰ.（1）
（2）从右向左
（3）
Ⅱ.（1）Fe
（2）
（3）6.6
解析： I.（1）由装置图可知，左侧铁作负极，右侧石墨为正极，高铁酸钾为正极反应物，放电后，两极都产生红褐色悬浮物，可知，两电极产物均为氢氧化铁，则总反应为。
（2）原电池电解质溶液中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，则盐桥中的阴离子由右向左移动。
（3）充电时阳极反应为原电池正极反应的逆过程，电极方程式为。
Ⅱ.（1）由题意可知，通过电解制备高铁酸钾，铁应作电解池的阳极，发生失电子的氧化反应，生成高铁酸根离子，则石墨作阴极，石墨所连电极为原电池的负极，结合原理反应可知，负极Fe失电子。
（2）由题意可知铁电极失电子应得到高铁酸根，电极反应式为。
（3）蓄电池放电时，正极电极反应式为，可知当消耗掉时，转移电子物质的量为0.2mol，结合阳极反应知，产生的高铁酸根离子的物质的量为，产生的高铁酸钾的质量为。

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