资源简介

　　电化学中涉及的化学反应，不仅有新物质生成，而且还伴有能量的变化。要多角度分析电化学中的化学反应，既能从宏观上认识电化学装置中发生的变化现象，又能从微观角度（电子的转移、离子的移向等）分析反应的本质（氧化还原反应），建立相关的思维模型，并能解决新型电源、新情境下的电解问题、有关计算等。
　　认识电化学对社会发展的重大贡献、关注与化学有关的问题，认识环境保护的重要性。因此，化学反应与电化学知识的学习，对促进“变化观念与平衡思想”“宏观辨识与微观探析”“证据推理与模型认知”“科学探究与创新意识”“科学态度与社会责任”化学学科核心素养的发展具有重要的价值。
1.（2023·海南高考8题）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1 kg Al，电池最多向外提供37 mol电子的电量
2.（2023·辽宁高考11题）某低成本储能电池原理如图所示。下列说法正确的是（　　）
A.放电时负极质量减小
B.储能过程中电能转变为化学能
C.放电时右侧H＋通过质子交换膜移向左侧
D.充电总反应：Pb＋S＋2Fe3＋PbSO4＋2Fe2＋
3.（2023·全国甲卷12题）用可再生能源电还原CO2时，采用高浓度的K＋抑制酸性电解液中的析氢反应可提高多碳产物（乙烯、乙醇等）的生成率，装置如下图所示。下列说法正确的是（　　）
A.析氢反应发生在IrOx-Ti电极上
B.Cl－从Cu电极迁移到IrOx-Ti电极
C.阴极发生的反应有2CO2＋12H＋＋12e－C2H4＋4H2O
D.每转移1 mol电子，阳极生成11.2 L气体（标准状况）
4.（2023·湖北高考10题）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Cl2生成且KOH溶液的浓度不变，电解生成氢气的速率为x mol·h－1。下列说法错误的是（　　）
A.b电极反应式为2H2O＋2e－H2↑＋2OH－
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PTFE膜
D.海水为电解池补水的速率为2x mol·h－1
5.（2023·北京高考17题）近年研究发现，电催化CO2和含氮物质（N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KNO3溶液通CO2至饱和，在电极上反应生成CO（NH2）2，电解原理如图所示。
（1）电极b是电解池的　　　　极。
（2）电解过程中生成尿素的电极反应式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
章末整合提升
典题引领
1.A　铝为活泼金属，发生氧化反应，作负极，则石墨为正极，即b电极为电池正极，A正确；电池工作时，阳离子向正极移动，故海水中的Na＋向b电极移动，B错误；电池工作时，a电极反应为铝失去电子生成铝离子：Al－3e－Al3＋，铝离子水解使溶液显酸性，C错误；每消耗1 kg Al（即 mol），电池最多向外提供 mol×3＝ mol电子的电量，D错误。
2.B　放电时，左侧电极为负极，电极反应式为Pb－2e－＋SPbSO4，Pb转化为PbSO4，负极质量增大，A项错误；储能过程为充电过程，电能转化为化学能，B项正确；放电时阳离子向正极移动，左侧H＋通过质子交换膜移向右侧，C项错误；放电总反应为Pb＋2Fe3＋＋SPbSO4＋2Fe2＋，则充电总反应为PbSO4＋2Fe2＋Pb＋2Fe3＋＋S，D项错误。
3.C　IrOx-Ti电极接电源正极，为阳极，发生失电子的氧化反应，故电极反应式为2H2O－4e－4H＋＋O2↑，A错误；质子交换膜只允许H＋通过，故H＋从IrOx-Ti电极向Cu电极迁移，B错误；Cu电极接电源负极，为阴极，发生得电子的还原反应，根据题图中物质转化关系知CO2可发生反应：2CO2＋12H＋＋12e－C2H4＋4H2O，C正确；由A项分析可知每转移1 mol电子，阳极生成0.25 mol即5.6 L（标准状况）O2，D错误。
4.D　根据题图可知，b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2H2O＋2e－2OH－＋H2↑，A正确；该装置工作时阳极无氯气产生，则阳极反应式为4OH－－4e－2H2O＋O2↑，又知阳极KOH溶液的浓度不变，则需要OH－由阴极移向阳极，故离子交换膜为阴离子交换膜，B正确；动能高的水分子可以变为蒸汽穿过PTFE膜，C正确；由阴、阳极反应式可知，电解总反应式为2H2O2H2↑＋O2↑，已知电解生成氢气的速率为x mol·h－1，则海水为电解池补水的速率也为x mol·h－1，D错误。
5.（1）阳　（2）2N＋16e－＋CO2＋18H＋CO（NH2）2＋7H2O
解析：（1）电极b上发生H2O失电子生成O2的氧化反应，是电解池的阳极。（2）电极a上硝酸根离子得电子转化为尿素，再结合酸性环境可分析出电极反应式为2N＋16e－＋CO2＋18H＋CO（NH2）2＋7H2O。
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　　电化学中涉及的化学反应，不仅有新物质生成，而且还伴有能量
的变化。要多角度分析电化学中的化学反应，既能从宏观上认识电化
学装置中发生的变化现象，又能从微观角度（电子的转移、离子的移
向等）分析反应的本质（氧化还原反应），建立相关的思维模型，并
能解决新型电源、新情境下的电解问题、有关计算等。
认识电化学对社会发展的重大贡献、关注与化学有关的问题，认识环
境保护的重要性。因此，化学反应与电化学知识的学习，对促进“变
化观念与平衡思想”“宏观辨识与微观探析”“证据推理与模型认
知”“科学探究与创新意识”“科学态度与社会责任”化学学科核心
素养的发展具有重要的价值。
1. （2023·海南高考8题）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1 kg Al，电池最多向外提供37 mol电子的电量
解析： 　铝为活泼金属，发生氧化反应，作负极，则石墨为正
极，即b电极为电池正极，A正确；电池工作时，阳离子向正极移
动，故海水中的Na＋向b电极移动，B错误；电池工作时，a电极反
应为铝失去电子生成铝离子：Al－3e－ Al3＋，铝离子水解使溶
液显酸性，C错误；每消耗1 kg Al
mol×3＝ mol电子的电量，
D错误。
2. （2023·辽宁高考11题）某低成本储能电池原理如图所示。下列说法
正确的是（　　）
A. 放电时负极质量减小
B. 储能过程中电能转变为化学能
C. 放电时右侧H＋通过质子交换膜移向左侧
解析： 　放电时，左侧电极为负极，电极反应式为Pb－2e－＋S
PbSO4，Pb转化为PbSO4，负极质量增大，A项错误；储能
过程为充电过程，电能转化为化学能，B项正确；放电时阳离子向
正极移动，左侧H＋通过质子交换膜移向右侧，C项错误；放电总反
应为Pb＋2Fe3＋＋S PbSO4＋2Fe2＋，则充电总反应为PbSO4
＋2Fe2＋ Pb＋2Fe3＋＋S ，D项错误。
3. （2023·全国甲卷12题）用可再生能源电还原CO2时，采用高浓度的
K＋抑制酸性电解液中的析氢反应可提高多碳产物（乙烯、乙醇等）
的生成率，装置如下图所示。下列说法正确的是（　　）
A. 析氢反应发生在IrO x -Ti电极上
B. Cl－从Cu电极迁移到IrO x -Ti电极
D. 每转移1 mol电子，阳极生成11.2 L气体（标准状况）
解析： 　IrO x -Ti电极接电源正极，为阳极，发生失电子的氧化反
应，故电极反应式为2H2O－4e－ 4H＋＋O2↑，A错误；质子交换
膜只允许H＋通过，故H＋从IrO x -Ti电极向Cu电极迁移，B错误；Cu
电极接电源负极，为阴极，发生得电子的还原反应，根据题图中物
质转化关系知CO2可发生反应：2CO2＋12H＋＋12e－ C2H4＋
4H2O，C正确；由A项分析可知每转移1 mol电子，阳极生成0.25
mol即5.6 L（标准状况）O2，D错误。
4. （2023·湖北高考10题）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Cl2生成且
KOH溶液的浓度不变，电解生成氢气的速率为 x mol·h－1。下列说法
错误的是（　　）
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PTFE
膜
D. 海水为电解池补水的速率为2 x mol·h－1
解析： 　根据题图可知，b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2H2O＋2e－ 2OH－＋H2↑，A正确；
该装置工作时阳极无氯气产生，则阳极反应式为4OH－－4e－
2H2O＋O2↑，又知阳极KOH溶液的浓度不变，则需要OH－由阴极移
向阳极，故离子交换膜为阴离子交换膜，B正确；动能高的水分子
可以变为蒸汽穿过PTFE膜，C正确；由阴、阳极反应式可知，电解
总反应式为2H2O 2H2↑＋O2↑，已知电解生成氢气的速率为 x
mol·h－1，则海水为电解池补水的速率也为 x mol·h－1，D错误。
5. （2023·北京高考17题）近年研究发现，电催化CO2和含氮物质（N
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KNO3溶液通CO2至饱和，在电极上反应生
成CO（NH2）2，电解原理如图所示。
（1）电极b是电解池的 极。
解析：电极b上发生H2O失电子生成O2的氧化反应，是电解池的阳极。
阳　
（2）电解过程中生成尿素的电极反应式是
。
解析：电极a上硝酸根离子得电子转化为尿素，再结合酸性环
境可分析出电极反应式为2N ＋16e－＋CO2＋18H＋ CO
（NH2）2＋7H2O。
2N ＋16e－＋CO2＋
18H＋ CO（NH2）2＋7H2O　
感谢欣赏
THE END

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