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热练22　可逆电池　金属的腐蚀与防护
1. 完成下列填空。
(1)铅蓄电池(硫酸作电解质)是常用的可逆电池，放电时负极的电极反应式为　 　　；充电时阳极的电极反应式为　 　。
(2) 为了保护金属铁，可将　Zn　(填“Zn”或“Cu”)与铁连接，还可以将铁与电源的　　(填“正”或“负”)极相连来保护铁。
(3)如图所示装置为模拟铁的腐蚀，左侧为　 　(填“吸氧”或“析氢”，下同)腐蚀，右侧为　　腐蚀
2. (2025·苏北七市考前模拟)一种负载有Ru纳米颗粒的三维多孔结构石墨烯基电极“Na-SO2”电池，以乙二胺的乙醚溶液为电解质溶液，其简单示意图如图所示。下列有关说法正确的是( )
A. 乙二胺的乙醚溶液可改为乙二胺的水溶液
B. 三维多孔结构石墨烯基电极有利于气体、电极和电解质溶液充分接触
C. 充电时，每转移0.1 mol电子在阳极可生成标准状况下的气体4.48 L
3. (2025·镇江调研)一种电化学“大气固碳”的原理如图所示。充电时，通过催化剂的选择性控制，只有Li2CO3发生氧化。下列有关说法正确的是( )
A. 放电时，电极B发生氧化反应
B. 该电池可选用Li2SO4水溶液做离子导体
C. 充电时，Li＋从电极B移向电极A
D. 放电时，每消耗1 mol CO2转移电子数约为4×6.02×1023
4. (2025·海门中学)一款锂离子电池如图所示，放电时的总反应为Li1－xCoO2＋LixC6===LiCoO2＋C6。下列说法正确的是( )
A. 电池放电时，钴氧层为负极
B. 电池放电时，Li＋通过隔膜向石墨层移动
C. 电池充电时，钴氧层的电极反应式为LiCoO2＋xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋
D. 电池充电时，外电路中流过0.02 mol电子，石墨层增重0.14 g
5. (2024·南京、盐城二模)一种以钒基氧化物(V6O13)为正极材料的水系锌离子电池的工作原理如图所示。通过使用孔径大小合适且分布均匀的新型离子交换膜，可提高离子传输通量的均匀性，从而保持电池的稳定性。下列说法正确的是( )
A. 放电过程中，Zn2＋向Zn极一侧移动
B. 放电过程中，电子由Zn极经电解质溶液向V6O13极移动
C. 充电时，V6O13极与外接直流电源正极相连
D. 充电时，阳极发生的电极反应式可能为V6O13＋xZn2＋＋2xe－===ZnxV6O13
6. 目前锌铁液流电池是电化学储能的热点技术之一。某酸碱混合锌铁液流电池的两极电解质分别呈酸性和碱性，其工作原理如图所示。下列有关说法正确的是( )
A. 放电时，电子从锌板电极经电解质溶液流向碳纸电极
B. 储能时，应将该电池的碳纸电极连接外接电源的正极
C. 放电时，每转移1 mol e－，中间腔室内的溶液中将减少1 mol NaCl
D. 放电时，锌板上发生的电极反应为Zn＋4OH－＋2e－===[Zn(OH)4]2－
7. 为提升电池循环效率和稳定性，科学家近期利用三维多孔海绵状Zn(3D-Zn)可以高效沉积ZnO的特点，设计了采用强碱性电解质的3D-Zn-NiOOH二次电池，结构如图所示。电池总反应为Zn＋2NiOOH＋H2OZnO＋2Ni(OH)2。下列说法错误的是 ( )
A. 放电过程中，OH－通过隔膜从负极区移向正极区
B. 充电时，阳极发生的电极反应式为Ni(OH)2＋OH－－e－===NiOOH＋H2O
C. 放电时，负极发生的电极反应式为Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O
D. 三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积，所沉积的ZnO分散度高
8. (2025·南京考前模拟)一种二次储能电池的构造示意图如图所示。下列说法正确的是( )
A. 放电时，电能转化为化学能
B. 放电时，PbSO4发生还原反应
C. 充电时，右侧H＋通过质子交换膜向左侧电极移动
D. 充电时，每生成1mol Fe3＋，转移电子数约为2×6.02×1023
9. (2025·南京二模)暖贴是一种便捷的自发热保暖产品，具有发热快、持续时间久等优点。它主要由铁粉、活性炭、食盐、水等成分组成，如图所示。
下列有关说法不正确的是( )
A. 暖贴生效时，将化学能转化为热能
B. 水与食盐、活性炭共同作用可加快铁粉的腐蚀速率
C. 正极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
D. 透气膜的透氧速率可控制暖贴的发热时间和温度
10. (2024·浙江卷)金属腐蚀会对设备产生严重危害，腐蚀快慢与材料种类、所处环境有关。如图为两种对海水中钢闸门的防腐措施示意图。下列说法正确的是( )
　　　
图1　　　　　　　　　　　图2
A. 图1、图2中，阳极材料本身均失去电子
B. 图2中，外加电压偏高时，钢闸门表面可发生反应：O2＋4e－＋2H2O===4OH－
C. 图2中，外加电压保持恒定不变，有利于提高对钢闸门的防护效果
D. 图1、图2中，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时，钢闸门、阳极均不发生化学反应
11. 某同学进行如下实验：取一块打磨过的生铁片，在其表面滴1滴含酚酞和K3[Fe(CN)6]的食盐水(如图1)；放置一段时间后，生铁片上出现如图2所示“斑痕”，其边缘处为红色，中心区域为蓝色，在两色环交界处出现铁锈。下列说法正确的是( )
　　　
　　图1　　　　　　　　图2
A. 腐蚀过程中有H2生成
B. 边缘处红色说明：Fe－3e－===Fe3＋
C. 反应后中心区域溶液的pH＞7
D. 反应过程中化学能完全转化为电能
热练22　可逆电池　金属的腐蚀与防护
1. 完成下列填空。
(1)铅蓄电池(硫酸作电解质)是常用的可逆电池，放电时负极的电极反应式为　Pb＋SO－2e－===PbSO4　；充电时阳极的电极反应式为　PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO　。
(2) 为了保护金属铁，可将　Zn　(填“Zn”或“Cu”)与铁连接，还可以将铁与电源的　负　(填“正”或“负”)极相连来保护铁。
(3)如图所示装置为模拟铁的腐蚀，左侧为　吸氧　(填“吸氧”或“析氢”，下同)腐蚀，右侧为　析氢　腐蚀
2. (2025·苏北七市考前模拟)一种负载有Ru纳米颗粒的三维多孔结构石墨烯基电极“Na-SO2”电池，以乙二胺的乙醚溶液为电解质溶液，其简单示意图如图所示。下列有关说法正确的是(B)
A. 乙二胺的乙醚溶液可改为乙二胺的水溶液
B. 三维多孔结构石墨烯基电极有利于气体、电极和电解质溶液充分接触
C. 充电时，每转移0.1 mol电子在阳极可生成标准状况下的气体4.48 L
D. 放电时，Na电极反应式为2Na＋＋2SO2＋2e－===Na2S2O4
【解析】 Na性质活泼，能与水反应，故不能将乙二胺的有机溶剂改为乙二胺的水溶液，A错误；多孔石墨烯电极具有三维多孔结构，表面积大，有利于气体、电极和电解质溶液充分接触，B正确；充电时阳极反应式为Na2S2O4－2e－===2Na＋＋2SO2↑，每转移0.2 mol电子在阳极可生成标准状况下的气体4.48 L，C错误；放电时，Na为负极反应物，电极反应式为Na－e－===Na＋，D错误。
3. (2025·镇江调研)一种电化学“大气固碳”的原理如图所示。充电时，通过催化剂的选择性控制，只有Li2CO3发生氧化。下列有关说法正确的是(C)
A. 放电时，电极B发生氧化反应
B. 该电池可选用Li2SO4水溶液做离子导体
C. 充电时，Li＋从电极B移向电极A
D. 放电时，每消耗1 mol CO2转移电子数约为4×6.02×1023
【解析】 放电时，电极A为负极，电极反应式为Li－e－===Li＋，电极B为正极，电极反应式为3CO2＋4e－＋4Li＋===2Li2CO3＋C，充电时，阳极的电极反应式为2Li2CO3－4e－===2CO2↑＋O2↑＋4Li＋。放电时，电极B发生还原反应，A错误；该电极材料为Li，会与水反应，因此该电池不可选用Li2SO4水溶液做离子导体，B错误；充电时，阳离子移向阴极，则Li＋的移动方向是从电极B移向电极A，C正确；放电时，根据电极反应式：3CO2＋4e－＋4Li＋===2Li2CO3＋C，每消耗1 mol CO2转移电子数应约为×6.02×1023，D错误。
4. (2025·海门中学)一款锂离子电池如图所示，放电时的总反应为Li1－xCoO2＋LixC6===LiCoO2＋C6。下列说法正确的是(D)
A. 电池放电时，钴氧层为负极
B. 电池放电时，Li＋通过隔膜向石墨层移动
C. 电池充电时，钴氧层的电极反应式为LiCoO2＋xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋
D. 电池充电时，外电路中流过0.02 mol电子，石墨层增重0.14 g
【解析】 电池放电时，正极电极反应式为Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2，负极电极反应式为LixC6－xe－===xLi＋＋ C6。放电时，钴氧层是正极，A错误；放电时为原电池，阳离子移向正极，则Li＋通过隔膜向钴氧层移动，B错误；充电时为电解池，与电源正极相连的为阳极，钴氧层为阳极，电极反应式为LiCoO2－xe－===Li1－x CoO2＋xLi＋，C错误；电池充电时，阴极的电极反应式为xLi＋＋ C6＋xe－===LixC6，外电路中流过0.02 mol电子，石墨层增重0.02 mol Li＋，质量为0.02 mol×7 g/mol＝0.14 g，D正确。
5. (2024·南京、盐城二模)一种以钒基氧化物(V6O13)为正极材料的水系锌离子电池的工作原理如图所示。通过使用孔径大小合适且分布均匀的新型离子交换膜，可提高离子传输通量的均匀性，从而保持电池的稳定性。下列说法正确的是(C)
A. 放电过程中，Zn2＋向Zn极一侧移动
B. 放电过程中，电子由Zn极经电解质溶液向V6O13极移动
C. 充电时，V6O13极与外接直流电源正极相连
D. 充电时，阳极发生的电极反应式可能为V6O13＋xZn2＋＋2xe－===ZnxV6O13
【解析】 放电过程中，Zn极为负极，Zn失电子生成Zn2＋进入溶液，Zn2＋向正极(V6O13极)移动，A错误；放电过程中，电子由Zn极沿导线向V6O13极移动，电子不能经过电解质溶液，B错误；充电时，V6O13极作阳极，与外接直流电源正极相连，C正确；充电时，阳极发生的电极反应式为ZnxV6O13－2xe－===V6O13＋xZn2＋，D错误。
6. 目前锌铁液流电池是电化学储能的热点技术之一。某酸碱混合锌铁液流电池的两极电解质分别呈酸性和碱性，其工作原理如图所示。下列有关说法正确的是(B)
A. 放电时，电子从锌板电极经电解质溶液流向碳纸电极
B. 储能时，应将该电池的碳纸电极连接外接电源的正极
C. 放电时，每转移1 mol e－，中间腔室内的溶液中将减少1 mol NaCl
D. 放电时，锌板上发生的电极反应为Zn＋4OH－＋2e－===[Zn(OH)4]2－
【解析】 电子只能在导线中移动，不会经过电解质溶液，A错误；放电时，碳纸电极作正极，则充电(即储能)时，碳纸电极作阳极，与外接电源的正极相连，B正确；放电时，阳离子向正极区迁移，阴离子向负极区迁移，每转移1 mol e－，中间腔室增加1 mol NaCl，C错误；放电时，锌板上发生的电极反应为Zn－2e－＋4OH－===[Zn(OH)4]2－，D错误。
7. 为提升电池循环效率和稳定性，科学家近期利用三维多孔海绵状Zn(3D-Zn)可以高效沉积ZnO的特点，设计了采用强碱性电解质的3D-Zn-NiOOH二次电池，结构如图所示。电池总反应为Zn＋2NiOOH＋H2OZnO＋2Ni(OH)2。下列说法错误的是 (A)
A. 放电过程中，OH－通过隔膜从负极区移向正极区
B. 充电时，阳极发生的电极反应式为Ni(OH)2＋OH－－e－===NiOOH＋H2O
C. 放电时，负极发生的电极反应式为Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O
D. 三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积，所沉积的ZnO分散度高
【解析】 放电时，阴离子(OH－)通过隔膜从正极区向负极区迁移，A错误；充电时为电解池，阳极失电子，Ni(OH)2转化为 NiOOH，B正确；放电时为原电池，负极失电子，Zn转化为ZnO，C正确；多孔结构的物质，其表面积较大，一方面可以增加接触面积加快反应速率，另一方面可以使得到的ZnO分散度较高，D正确。
8. (2025·南京考前模拟)一种二次储能电池的构造示意图如图所示。下列说法正确的是(C)
A. 放电时，电能转化为化学能
B. 放电时，PbSO4发生还原反应
C. 充电时，右侧H＋通过质子交换膜向左侧电极移动
D. 充电时，每生成1mol Fe3＋，转移电子数约为2×6.02×1023
【解析】 放电时该装置是原电池，是化学能转化成电能，A错误；放电时Pb作负极，电极反应式为Pb＋SO－2e－===PbSO4，发生氧化反应，PbSO4是氧化产物，B错误；充电时该装置是电解池，Pb/PbSO4作阴极，溶液中的阳离子移向阴极，故H＋通过质子交换膜向左侧电极移动，C正确；充电时，右侧阳极的电极反应式为Fe2＋－e－===Fe3＋，每生成1 mol Fe3＋，转移电子数约为6.02×1023，D错误。
9. (2025·南京二模)暖贴是一种便捷的自发热保暖产品，具有发热快、持续时间久等优点。它主要由铁粉、活性炭、食盐、水等成分组成，如图所示。
下列有关说法不正确的是(C)
A. 暖贴生效时，将化学能转化为热能
B. 水与食盐、活性炭共同作用可加快铁粉的腐蚀速率
C. 正极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
D. 透气膜的透氧速率可控制暖贴的发热时间和温度
【解析】 暖贴生效时，由铁粉、活性炭、食盐、水等成分组成了原电池，将化学能转化为热能，A正确；Fe作原电池负极，水与食盐、活性炭共同作用可加快铁粉的腐蚀速率，B正确；正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，C错误；利用氧气通入量，可以控制反应速率，透气膜的透氧速率可控制暖贴的发热时间和温度，D正确。
10. (2024·浙江卷)金属腐蚀会对设备产生严重危害，腐蚀快慢与材料种类、所处环境有关。如图为两种对海水中钢闸门的防腐措施示意图。下列说法正确的是(B)
　　　
图1　　　　　　　　　　　图2
A. 图1、图2中，阳极材料本身均失去电子
B. 图2中，外加电压偏高时，钢闸门表面可发生反应：O2＋4e－＋2H2O===4OH－
C. 图2中，外加电压保持恒定不变，有利于提高对钢闸门的防护效果
D. 图1、图2中，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时，钢闸门、阳极均不发生化学反应
【解析】 图1为牺牲阳极法，阳极为较活泼金属，作原电池的负极，失电子发生氧化反应，铁闸门作正极，被保护，图2为外加电源法，阳极材料为辅助阳极，通常为惰性电极，其本身不能失电子，电解质溶液中的阴离子失电子发生氧化反应，A错误；图2中，外加电压偏高时，钢闸门表面积累的电子很多，除了海水中氢离子放电，海水中溶解的氧气也会竞争放电，可发生反应：O2＋4e－＋2H2O===4OH－，B正确；图2中，外加电流理论上只要能对抗铁闸门表面的腐蚀电流即可，当铁闸门表面的腐蚀电流为0时保护效果最好，腐蚀电流随着环境变化而变化，若外加电压保持恒定不变，不能抵消腐蚀电流，不利于提高对钢闸门的防护效果，C错误；图1、图2中，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时，说明从牺牲阳极或外加电源传递过来的电子阻止了铁的反应，铁闸门不会发生腐蚀，牺牲阳极和辅助阳极上均发生了氧化反应，D错误。
11. 某同学进行如下实验：取一块打磨过的生铁片，在其表面滴1滴含酚酞和K3[Fe(CN)6]的食盐水(如图1)；放置一段时间后，生铁片上出现如图2所示“斑痕”，其边缘处为红色，中心区域为蓝色，在两色环交界处出现铁锈。下列说法正确的是(C)
　　　
　　图1　　　　　　　　图2
A. 腐蚀过程中有H2生成
B. 边缘处红色说明：Fe－3e－===Fe3＋
C. 反应后中心区域溶液的pH＞7
D. 反应过程中化学能完全转化为电能
【解析】 饱和食盐水中生铁片发生吸氧腐蚀，不会有H2生成，A错误；生铁片作负极，失电子，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，正极反应式为2H2O＋4e－＋O2===4OH－，溶液呈碱性，酚酞遇碱变红色，所以边缘处为红色，B错误；反应后中心区域溶液的pH＞7，C正确；发生吸氧腐蚀过程中有热能释放，化学能不会完全转化为电能，D错误。

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