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2018年高考二轮复习之核心考点步步高系列
考点十三、电化学基本原理及应用
题型介绍：
电化学是高考的必考考点，大多数省市卷中以选择题的形式出现，少数省市卷中与氧化还原反应等结合，以大题的形式考查。考查涉及的知识点有电极的判断，电子、离子流向，电极反应的书写以及得失电子守恒相关的计算。有时会有一条选择题，在非选择题多以综合题形式出现，近几年的一个总体趋势为结合最新的信息，考查新型电池、燃料电池及可充电电池。
高考选题：
【2017新课标1卷】支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是 （ ）

A．通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零
B．通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩
C．高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流
D．通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整
【答案】C
【解析】本题使用的是外加电流的阴极保护法，钢管柱与电源的负极相连，被保护。A．外加强大的电流可以抑制金属电化学腐蚀产生的电流，从而保护钢管柱，A正确；B．通电后，被保护的钢管柱作阴极，高硅铸铁作阳极，因此外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩，B正确；C．高硅铸铁为惰性辅助阳极，所以高硅铸铁不损耗，C错误；D．通过外加电流抑制金属电化学腐蚀产生的电流，因此通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整，D正确。答案选C。
【名师点睛】该题难度较大，明确电化学原理是以及金属的防腐蚀原理是解答的关键，钢管桩表面腐蚀电流的理解是难点，注意题干信息的挖掘，即高硅铸铁为惰性辅助阳极，性质不活泼，不会被损耗。
解题技巧：
1、原电池的两极判断及电极方程式的书写
（1）原电池正、负极判断方法
原电池的正极与负极与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关，不要形成活泼电极一定作负极的思维定势。
①根据电极材料判断
负极——活泼性较强的金属
正极——活泼性较弱的金属或能导电的非金属
注：活泼金属不一定做负极，如Mg、Al在NaOH溶液中，Al做负极。
②根据电子流动方向或电流方向或电解质溶液内离子的定向移动方向判断
负极——电子流出极，电流流入极或阴离子定向移向极
正极——电子流入极，电流流出极或阳离子定向移向极
③根据两极发生的变化判断
负极——失去电子，化合价升高，发生氧化反应
正极——得到电子，化合价降低，发生还原反应
④根据反应现象判断
负极——会逐渐溶解，质量减小
正极———有气泡逸出或质量增加
（2）电极反应式书写
原电池反应的基础是氧化还原反应，正极发生还原反应，负极发生氧化反应，据此书写电极反应式的步骤如下：
①确定原电池的正、负极，以及两电极上发生反应的物质。在原电池中，负极是还原性材料失去电子被氧化，发生氧化反应。正极反应要分析电极材料的性质：若电极材料是强氧化性材料，则是电极材料得电子被还原，发生还原反应；若电极材料是惰性的，再考虑电解质溶液中的阳离子是否能与负极材料反应。能发生反应则是溶液中的阳离子得电子，发生还原反应；若不能与负极材料反应，则考虑空气中的氧气，氧气得电子，发生还原反应。
②弱电解质、气体或难溶解物均以化学式表示，其余以离子符号表示，保证电荷守恒，质量守恒及正、负极得失电子数相等的规律，一般用“=”而不用“”。
③正负极反应式相加得到原电池总反应式，通常将总反应式减去较易写出的电极反应式，从而得到较难写出的电极反应式。
（3）不同“介质”下燃料电池电极反应式的书写
①酸性介质，如H2SO4：
CH3OH在负极上失去电子生成CO2气体，O2在正极上得到电子，在H＋作用下生成H2O。
电极反应式为
负极：CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋
正极：O2＋6e－＋6H＋===3H2O
②碱性介质，如KOH溶液：
CH3OH在负极上失去电子，在碱性条件下生成CO，1 mol CH3OH 失去6 mol e－，O2在正极上得到电子生成OH－，电极反应式为
负极：CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O
正极：O2＋6e－＋3H2O===6OH－
③熔融盐介质，如K2CO3：
在电池工作时，CO移向负极。CH3OH在负极上失去电子，在CO的作用下生成CO2气体，O2在正极上得到电子，在CO2的作用下生成CO，其电极反应式为
负极：CH3OH－6e－＋3CO===4CO2↑＋2H2O
正极：O2＋6e－＋3CO2===3CO
④掺杂Y2O3的ZrO3固体作电解质，在高温下能传导正极生成的O2－：
根据O2－移向负极，在负极上CH3OH失电子生成CO2气体，而O2在正极上得电子生成O2－，电极反应式为
负极：CH3OH－6e－＋3O2－===CO2↑＋2H2O
正极：O2＋6e－===3O2－
2、可充电电池规律总结
（1）对可充电电池充电和放电两过程认识：放电是原电池反应，充电是电解池反应
（2）对可充电电池电极极性和材料的判断：
判断电池放电时电极极性和材料，可先标出放电（原电池）总反应式电子转移的方向和数目，失去电子的一极为负极，该物质即为负极材料；得到电子的一极为正极，该物质即为正极材料。
若判断电池充电时电极极性和材料，方法同前，失去电子的一极为阳极，该物质即为阳极材料；得到电子的一极为阴极，该物质即为阴极材料。
（3）对溶液中离子的移动方向判断：
放电时，阴离子移向负极，阳离子移向正极；
充电时，阴离子移向阳极，阳离子移向阴极。
（4）可充电电池充电时与电源的连接：
可充电电池用完后充电时，原电池的负极与外电源的负极相连，原电池的正极与外电源的正极相连。
（5）对可充电电池某电极是发生氧化还是还原反应及某元素被氧化还是被还原的判断：
可根据电极反应式进行分析，
放电（原电池）的负极及充电（电解池）的阳极均失去电子，发生了氧化反应，其变价元素被氧化；
放电（原电池）的正极及充电（电解池）的阴极均得到电子，发生了还原反应，其变价元素被还原。
（6）可充电电池电极反应式的书写方法：
书写可充电电池电极反应式，一般都是先书写放电的电极反应式。
书写放电的电极反应式时，一般要遵守三步：
第一，先标出原电池总反应式电子转移的方向和数目，指出参与负极和正极反应的物质；
第二，写出一个比较容易书写的电极反应式（书写时一定要注意电极产物是否与电解质溶液共存）；
第三，在电子守恒的基础上，总反应式减去写出的电极反应式即得另一电极反应式。
充电的电极反应与放电的电极反应过程相反，充电的阳极反应为放电正极反应的逆过程，充电的阴极反应为放电负极反应的逆过程。
3、“六点”突破电解池
（1）分清阴、阳极，与电源正极相连的为阳极，与电源负极相连的为阴极，两极的反应为“阳氧阴还”。
（2）剖析离子移向，阳离子移向阴极，阴离子移向阳极。
（3）注意放电顺序。
（4）书写电极反应式，注意得失电子守恒。
（5）正确判断产物。
①阳极产物的判断首先看电极，如果是活性电极作阳极，则电极材料失电子，电极溶解(注意：铁作阳极溶解生成Fe2＋，而不是Fe3＋)；如果是惰性电极，则需看溶液中阴离子的失电子能力，阴离子放电顺序为S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－(水)。
②阴极产物的判断直接根据阳离子的放电顺序进行判断：
Ag＋＞Hg2＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋＞Pb2＋＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)
（6）恢复原态措施。
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，应加入Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3复原。
高频考点一：可充电电池
【典例】【广东省“六校联盟”2018届高三第二次模拟】全钒氧化还原电池是一种新型可充电池，不同价态的含钒离子作为正极和负极的活性物质，分别储存在各自的酸性电解液储罐中。其结构原理如图所示，该电池放电时，右槽中的电极反应为：V2+-e-=V3+，下列说法正确的是 （ ）
A．放电时，右槽发生还原反应
B．放电时，左槽的电极反应式：VO2++2H++e-=VO2++H2O
C．充电时，每转移1mol电子，n(H+)的变化量为1mol
D．充电时，阴极电解液pH升高
【答案】B
【名师揭秘】可充电电池在分析过程中搞清楚两个过程——充电和放电，充电为电解池，放电为原电池；用双线桥法首先分析该氧化还原反应，找出两极反应的物质，写出两极反应的电极方程式，然后根据电解质溶液进行后面的分析。
高频考点二：燃料电池
【典例】【河南省中原名校2018届高三上学期第五次联考】一种碱性“二甲醚(CH3OCH3)燃料电池”具有启动快、能量密度高、效率高等优点，其电池总反应为:?CH3OCH3+3O2+4OH-=2CO32-+5H2O,下列说法不正确的是 （ ）
A．电池正极可用多孔碳材料制成
B．电池负极发生的反应为:?CH3OCH3-12e-+3H2O==2CO32-+12H+
C．理论上，1mol二甲醚放电量是1mol甲醇放电量的2倍
D．电池工作时，OH-向电池负极迁移
【答案】B
【名师揭秘】燃料电池中通入燃料的电极是负极、通入氧化剂的电极是正极，难点是电极反应式的书写，注意该电解质中自由移动的离子。正极发生还原反应，正极发生还原反应，（1）在酸性溶液中?O2?+?4e-?+?H+==?4H2O?（2）在碱性溶液中, O2?+?4e?-+?2H2O==?4OH-?（3）在熔融碳酸盐中,氧离子与碳酸根离子不能结合，只能与二氧化碳结合生成碳酸根离子， O2+2CO2+4e-==2?CO32-（4）在熔融氧化物介质中，氧气得到电子转化为氧离子，?O2?+?4e-?==?2O2-?。
高频考点三：原电池与电解结合考查
【典例】【黑龙江省哈尔滨六中2018届高三上学期期末】某粗铜产品中含有Zn、Ag、Au等杂质，如图所示，用CH3OH-碱性燃料电池电解硫酸铜溶液。闭合电键K进行电解。下列说法中不正确的是（ ）
A．左池负极反应式为CH3OH -6e-+8OH-=CO32-+ 6H2O
B．通电一段时间后，Ag、Au杂质金属沉积在电解槽底部
C．若粗铜电极质量减少6.4g，则纯铜电极增重大于6.4g
D．电解过程中右池纯铜和粗铜分别为阴极和阳极
【答案】C
【名师揭秘】这类试题本身难度不大，但综合性强，在解题过程中首先分清楚池型，是原电池还是电解池；然后找电极，写出电极反应，再分析电子、离子流向。
高频考点四：电解规律及应用
【典例】【北京师范大学附属中学2018届高三上学期期中】LiOH是制取锂和锂的化合物的原料，用电解法制备LiOH的工作原理如下图所示：
下列叙述不正确的是 （ ）
A．b极附近溶液的pH减小
B．a极发生的反应为2H2O-4e-===O2↑+4H+
C．该法制备LiOH还可得到硫酸和氢气等产品
D．当电路中通过1mol电子时，可得到1mol LiOH
【答案】A
【解析】根据装置图中Li+、SO42-的流动方向可判断，石墨a是阳极，石墨b是阴极。A项，b极为阴极，b极电极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，c（OH-）增大，溶液的pH增大，错误；B项，a极为阳极，阳极电极反应为2H2O-4e-=O2+4H+，正确；C项，电解过程中，SO42-通过阴离子交换膜进入阳极室，与H+结合得到H2SO4，阴极产生H2，正确；D项，根据b极电极反应2H2O+2e-=H2↑+2OH-，当电路中通过1mol电子时，阴极室生成1molOH-，1molLi+通过阳离子交换膜进入阴极室，阴极室中得到1molLiOH，正确；答案选A。
【名师揭秘】在混合溶液电解过程中，以离子为中心。按照阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动，对离子分类；然后根据放电顺序，分别按顺序写出电极反应方程式，最后分析相关的量关系，进行相关的计算。
1．【2017新课标2卷】用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解质溶液一般为混合溶液。下列叙述错误的是 （ ）
A．待加工铝质工件为阳极
B．可选用不锈钢网作为阴极
C．阴极的电极反应式为：
D．硫酸根离子在电解过程中向阳极移动
【答案】C
【名师点睛】本题考查电解原理的应用，如本题得到致密的氧化铝，说明铝作阳极，因此电极方程式应是2Al?6e?＋3H2O=Al2O3＋6H＋，这就要求学生不能照搬课本知识，注意题干信息的挖掘，本题难度不大。
2．【2017新课标3卷】全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料，电池反应为：16Li+xS8=8Li2Sx（2≤x≤8）。下列说法错误的是 （ ）
A．电池工作时，正极可发生反应：2Li2S6+2Li++2e-=3Li2S4
B．电池工作时，外电路中流过0.02 mol电子，负极材料减重0.14 g
C．石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性
D．电池充电时间越长，电池中Li2S2的量越多
【答案】D
【名师点睛】考查二次电池的使用，涉及原电池工作原理，原电池工作时负极发生氧化反应，正极发生还原反应，而电池充电时，原来的负极连接电源的负极为电解池的阴极，发生还原反应，而原来的正极连接电源的正极为电解池的阳极发生氧化反应，解题是通过结合反应原理，根据元素化合价的变化，判断放电时正负极发生的反应，再结合电解质书写电极反应方程式。
3．【2017江苏卷】下列说法正确的是 （ ）
A．反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的ΔH < 0，ΔS >0
B．地下钢铁管道用导线连接锌块可以减缓管道的腐蚀
C．常温下，Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10?12，pH=10的含Mg2+溶液中，c(Mg2+)≤5.6×10?4 mol·L?1
D．常温常压下，锌与稀H2SO4反应生成11.2 L H2，反应中转移的电子数为6.02×1023
【答案】BC
【解析】A．该反应气体的分子数减少了，所以是熵减的反应，ΔS<0，A错误；B．锌比铁活泼，形成原电池时锌做负极，所以可以减缓钢铁管道的腐蚀，B正确；C．常温下，在pH=10的溶液中，c(OH?)=1 mol/L，溶液中含Mg2+浓度最大值为=5.6 mol/L，C正确；D．在锌和稀硫酸的反应中每生成1 mol H2，电子转移的数目为2 mol e?，在常温常压下，11.2 L H2的物质的量不是0.5 mol，所以反应中转移的电子数不是6.02，D不正确。
【名师点睛】本题考查了对熵变、金属的电化学防腐措施、难溶电解质的沉淀溶解平衡、氧化还原反应中的电子转移、气体摩尔体积以及阿伏加德罗常数的掌握情况。要求学生会判断一些常见反应的熵变，能合理运用熵判据和焓判据来判断一个反应能否自发进行；搞懂牺牲阳极的阴极保护法和外接电流的阴极保护法的原理及其区别；会进行有关溶度积的简单计算；会判断氧化还原反应中电子转移的方向和数目；弄清气体摩尔体积的使用条件及阿伏加德罗常数的含义和近似值。
4．【2016年高考新课标Ⅱ卷】Mg-AgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误的是（ ）
A．负极反应式为Mg-2e-=Mg2+
B．正极反应式为Ag++e-=Ag
C．电池放电时Cl-由正极向负极迁移
D．负极会发生副反应Mg+2H2O=Mg(OH)2+H2↑
【答案】B
【解析】
【考点定位】考查原电池的工作原理。
【名师点睛】本题以Mg-AgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池为载体，考查原电池电极反应式的书写，离子的迁移方向等知识。化学电源是高考中的热点，也是难点，学生要结合原电池的知识来推断试题给出的化学电源的工作原理，然后结合化合价的变化判断正、负极。
5．【2016年高考北京卷】用石墨电极完成下列电解实验。
实验一
实验二
装置
现象
a、d处试纸变蓝；b处变红，局部褪色；c处无明显变化
两个石墨电极附近有气泡产生；n处有气泡产生；……
下列对实验现象的解释或推测不合理的是 （ ）
A．a、d处：2H2O+2e-=H2↑+2OH-
B．b处：2Cl--2e-=Cl2↑
C．c处发生了反应：Fe-2e-=Fe2+
D．根据实验一的原理，实验二中m处能析出铜
【答案】B
【解析】
【考点定位】本题主要是考查电解原理的应用
【名师点睛】化学反应主要是物质变化，同时也伴随着能量变化。电化学是化学能与电能转化关系的化学。电解池是把电能转化为化学能的装置，它可以使不能自发进行的化学借助于电流而发生。与外接电源正极连接的电极为阳极，与外接电源的负极连接的电极为阴极。阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。若阳极是活性电极(除Au、Pt、C之外的电极)，则电极本身失去电子，发生氧化反应；若是惰性电极(Au、Pt、C等电极)，则是溶液中的阴离子放电，放电的先后顺序是S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根离子，阴极则是溶液中的阳离子放电，放电顺序是Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+，与金属活动性顺序刚好相反。因此掌握电解池反应原理是本题解答的关键。注意依据实验现象分析可能发生的电极反应。
6．【2016年高考海南卷】某电池以K2FeO4和Zn为电极材料，KOH溶液为电解溶质溶液。下列说法正确的是 （ ）
A．Zn为电池的负极
B．正极反应式为2FeO42?+ 10H++6e?=Fe2O3+5H2O
C．该电池放电过程中电解质溶液浓度不变
D．电池工作时向负极迁移
【答案】AD
【解析】A．根据化合价升降判断，Zn化合价只能上升，故为负极材料，K2FeO4为正极材料，正确；B．KOH溶液为电解质溶液，则正极电极方程式为2FeO42? +6e?+8H2O =2Fe(OH)3+10OH?，错误；C．该电池放电过程中电解质溶液浓度减小，错误；D．电池工作时阴离子OH?向负极迁移，正确；故选AD。
考点：考查原电池原理及化学电源
【名师点睛】原电池原理是建立在氧化还原和电解质溶液基础上，借助氧化还原反应实现化学能与电能的相互转化，是高考命题重点，题目主要以选择题为主，主要围绕原电池的工作原理、电池电极反应的书写与判断、新型电池的开发与应用等进行命题。
7．【2016年高考上海卷】图1是铜锌原电池示意图。图2中，x轴表示实验时流入正极的电子的物质的量，y轴表示 （ ）
A．铜棒的质量 B．c(Zn2+)
C．c(H+) D．c(SO42-)
【答案】C
【解析】
【考点定位】考查原电池基本原理和溶液中离子浓度变化。
【名师点睛】原电池原理无论在工业生产、日常生活和科学研究领域都有着重要用途，尤其在金属的腐蚀与防护、新能源的开发和利用方面有着不可替代的作用，因此也是历年高考必考知识点之一。无论题型如何变化，如果把握原电池的工作原理、电极反应式和电池总反应方程式问题都会迎刃而解。在原电池中，一般活泼金属做负极、失去电子、发生氧化反应（金属被氧化）、逐渐溶解（或质量减轻）；不活泼金属（或导电的非金属）做正极、发生还原反应、有金属析出（质量增加）或有气体放出；电子从负极流出经过外电路流回正极，电流方向正好相反；溶液中离子浓度变化及移动方向由电极反应决定。
8．【2016年高考四川卷】某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池。放电时电池的总反应为：Li1-xCoO2+LixC6=LiCoO2+ C6(x<1)。下列关于该电池的说法不正确的是 （ ）
A．放电时，Li+在电解质中由负极向正极迁移
B．放电时，负极的电极反应式为LixC6-xe-= xLi++ C6
C．充电时，若转移1mole-，石墨C6电极将增重7xg
D．充电时，阳极的电极反应式为LiCoO2-xe-=Li1-xCoO2+Li+
【答案】C
【解析】
试题分析：A、放电时，阳离子向正极移动，故正确；B、放电时，负极失去电子，故正确；C、充电时，若转移1mol电子，则石墨电极上溶解1/xmol C6，电极质量减少，故错误；D、充电时阳极失去电子，为原电池的正极的逆反应，故正确。
【考点定位】考查电化学原理的应用，化学电源。
【名师点睛】电化学问题分析思路：首先要根据题给信息和装置确定考查的是原电池和电解池，然后根据反应类型、电子和电流方向、电解质中的离子流向、电极材料和实验现象等确定装置的两极，结合电极材料和离子种类、放电顺序确定放电的微粒，结合溶液的酸碱性、反应物和生成物结合原子守恒和电荷守恒确定电极反应式，进一步确定总反应进行作答。涉及电化学计算要紧抓电子守恒，涉及酸碱性分析要根据电极反应分析电极周围的pH变化，根据总反应分析整个过程中的pH变化。
9．【2016年高考新课标Ⅰ卷】三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na+和SO42－可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。
下列叙述正确的是 （ ）
A．通电后中间隔室的SO42－离子向正极迁移，正极区溶液pH增大
B．该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品
C．负极反应为2 H2O–4e–=O2+4H+，负极区溶液pH降低
D．当电路中通过1mol电子的电量时，会有0.5mol的O2生成
【答案】B
【解析】
试题分析：A．根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引的原则，在电解池中阴离子会向正电荷较多的阳极区定向移动，因此通电后中间隔室的SO42－离子向正极迁移；在正极区带负电荷的OH-失去电子，发生氧化反应而放电，由于破坏了附近的水的电离平衡，使溶液中c(H+)>c(OH-)，所以正极区溶液酸性增强，溶液的pH减小，错误；B．阳极区氢氧根放电，溶液中产生硫酸，阴极区氢离子获得电子，发生还原反应而放电，破坏了附近的水的电离平衡，使溶液中c(OH-)>c(H+)，所以产生氢氧化钠，因此该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品，正确；C．负极区氢离子得到电子，使溶液中c(H+)增大，所以负极区溶液pH升高，错误；D．当电路中通过1mol电子的电量时，根据整个闭合回路中电子转移数目相等可知反应产生氧气的物质的量是n(O2)=1mol÷4=0.25mol，错误。
【考点定位】考查电解原理的应用的知识。
【名师点睛】化学反应主要是物质变化，同时也伴随着能量变化。电化学是化学能与电能转化关系的化学。电解池是把电能转化为化学能的装置，它可以使不能自发进行的化学借助于电流而发生。与外接电源正极连接的电极为阳极，与外接电源的负极连接的电极为阴极。阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。若阳极是活性电极(除Au、Pt、C之外的电极)，则电极本身失去电子，发生氧化反应；若是惰性电极(Au、Pt、C等电极)，则是溶液中的阴离子放电，放电的先后顺序是S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根离子，阴极则是溶液中的阳离子放电，放电顺序是Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+，与金属活动性顺序刚好相反。溶液中的离子移方向符合：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引的原则，即阳离子向阴极区移动，阴离子向阳极区移动。掌握电解池反应原理是本题解答的关键。本题难度适中。
10．【2016年高考新课标Ⅲ卷】锌–空气燃料电池可用作电动车动力电源，电池的电解质溶液为KOH溶液，反应为2Zn+O2+4OH–+2H2O===2Zn(OH)。下列说法正确的是 （ ）
A．充电时，电解质溶液中K+向阳极移动
B．充电时，电解质溶液中逐渐减小
C．放电时，负极反应为：Zn+4OH–-2e–===Zn(OH)
D．放电时，电路中通过2mol电子，消耗氧气22.4L（标准状况）
【答案】C
【解析】
【考点定位】考查原电池和电解池的工作原理
【名师点睛】本题考查原电池的工作原理和电解池工作原理，这是两个装置的重点，也是新电池的考查点，需要熟记，同时考查对知识的灵活运用；电极反应式的书写是电化学中必考的一项内容，一般先写出还原剂（氧化剂）和氧化产物（还原产物），然后标出电子转移的数目，最后根据原子守恒和电荷守恒完成缺项部分和配平反应方程式，作为原电池，正极反应式为：O2＋2H2O＋4e－=4OH－，负极电极反应式为：Zn＋4OH－－2e－=Zn(OH)42－；充电是电解池，阳离子在阴极上放电，阴离子在阳极上放电，即阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动，对可充电池来说，充电时原电池的正极接电源正极，原电池的负极接电源的负极，不能接反，否则发生危险或电极互换，电极反应式是原电池电极反应式的逆过程；涉及到气体体积，首先看一下有没有标准状况，如果有，进行计算，如果没有必然是错误选项。掌握原电池和电解池反应原理是本题解答的关键。本题难度适中。
11．【2016年高考浙江卷】金属（M）–空气电池（如图）具有原料易得、能量密度高等优点，有望成为新能源汽车和移动设备的电源。该类电池放电的总反应方程式为：4M+nO2+2nH2O=4M(OH) n。已知：电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。下列说法不正确的是 （ ）
A．采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积，并有利于氧气扩散至电极表面
B．比较Mg、Al、Zn三种金属–空气电池，Al–空气电池的理论比能量最高
C．M–空气电池放电过程的正极反应式：4Mn++nO2+2nH2O+4ne–=4M(OH)n
D．在M–空气电池中，为防止负极区沉积Mg(OH)2，宜采用中性电解质及阳离子交换膜
【答案】C
【解析】
【考点定位】考查原电池的工作原理。
【名师点睛】原电池是将化学能变成电能的装置。负极失去电子，被氧化，正极得到电子被还原。注意原电池中的正负极的反应，氧气肯定在正极得到电子，金属肯定在负极失去电子，结合原电池的电解质的环境分析其电极反应的书写。在电解质溶液中，阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，电子从负极经过导线流向正极。
12．【2016年高考浙江卷】（15分）催化还原CO2是解决温室效应及能源问题的重要手段之一。研究表明，在Cu/ZnO催化剂存在下，CO2和H2可发生两个平衡反应，分别生成CH3OH和CO。反应的热化学方程式如下：
CO2（g）+3 H2（g） CH3OH（g）+H2O（g）ΔH1=-53.7kJ·mol-1 I
CO2（g）+ H2（g） CO（g）+H2O（g）ΔH2 II
某实验室控制CO2和H2初始投料比为1:2.2，经过相同反应时间测得如下实验数据：
【备注】Cat.1:Cu/ZnO纳米棒；Cat.2:Cu/ZnO纳米片；甲醇选择性：转化的CO2中生成甲醛的百分比
已知：①CO和H2的标准燃烧热分别为-283.0kJ·mol-1和-285.8kJ·mol-1
②H2O（l） H2O（g） ΔH3=44.0kJ·mol-1
请回答（不考虑温度对ΔH的影响）：
（5）研究证实，CO2也可在酸性水溶液中通过电解生成甲醇，则生成甲醇的反应发生在 极，该电极反应式是 。
【答案】
（5）阴 CO2+6H++6e-==CH3OH+H2O
【解析】
【考点定位】平衡常数，盖斯定律，平衡移动原理，催化剂的作用，电解池的工作原理和电极反应的书写
【名师点睛】掌握盖斯定律是分析和计算反应热常用的工具。根据方程式的加减确定反应热的加减。同时注意反应热的正负号。掌握平衡移动原理，注意只有浓度、温度和压强硬性平衡，注意催化剂的使用只能改变反应速率但不影响平衡，可以影响到达平衡的时间。当增大一种反应物的浓度时，平衡正向移动，另一种反应物的转化率会提高，但本身转化率会降低。本题考查了平衡常数和盖斯定律，平衡移动的影响因素，和催化剂对反应的影响，综合能力较强。
13．【2016年高考天津卷】(14分)氢能是发展中的新能源，它的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节。回答下列问题：
（1）与汽油相比，氢气作为燃料的优点是_________(至少答出两点)。但是氢气直接燃烧的能量转换率远低于燃料电池，写出碱性氢氧燃料电池的负极反应式：____________。
（5）化工生产的副产氢也是氢气的来源。电解法制取有广泛用途的Na2FeO4，同时获得氢气：Fe+2H2O+2OH?FeO42?+3H2↑，工作原理如图1所示。装置通电后，铁电极附近生成紫红色的FeO42?，镍电极有气泡产生。若氢氧化钠溶液浓度过高，铁电极区会产生红褐色物质。已知：Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。

①电解一段时间后，c(OH?)降低的区域在_______(填“阴极室”或“阳极室”)。
②电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，其原因是_______。
③c( Na2FeO4)随初始c(NaOH)的变化如图2，任选M、N两点中的一点，分析c(Na2FeO4)低于最高值的原因：_____________。
【答案】
（1）污染小；可再生；来源广；资源丰富；燃烧热值高；H2+2OH--2e-=2H2O
（5）①阳极室
②防止Na2FeO4与H2反应使产率降低
③M点：c(OH-)低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢(或N点：c(OH-)过高，铁电极上有氢氧化铁生成，使Na2FeO4产率降低)。
【解析】
试题分析：（1）与汽油相比，氢气作为燃料的优点有污染小；可再生；来源广；资源丰富；燃烧热值高等，碱性氢氧燃料电池的负极反应式为H2+2OH--2e-=2H2O，故答案为：污染小；可再生；来源广；资源丰富；燃烧热值高；H2+2OH--2e-=2H2O
②氢气具有还原性，根据题意Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，防止Na2FeO4与H2反应使产率降低，故答案为：防止Na2FeO4与H2反应使产率降低；
③根据题意Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，在M点，c(OH-)低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢，在N点：c(OH-)过高，铁电极上有氢氧化铁生成，使Na2FeO4产率降低，故答案为：M点：c(OH-)低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢(或N点：c(OH-)过高，铁电极上有氢氧化铁生成，使Na2FeO4产率降低)。
【考点定位】考查化学反应中的能量变化、电解原理及其应用
【名师点晴】本题考查的知识点较多，以氢气利用为线索考查了化学反应中的能量变化、电解原理及其应用、化学平衡的移动及其影响因素等相关知识。在书写燃料电池电极反应时，要注意掌握一般的书写方法：①电极反应是一种离子反应，遵循书写离子反应的所有规则；②将两极反应的电子得失数配平后，相加得到总反应，总反应减去一极反应即得到另一极反应；③负极失电子所得氧化产物和正极得电子所得还原产物，与溶液的酸碱性有关(如+4价的C在酸性溶液中以CO2形式存在，在碱性溶液中以CO32-形式存在)；④溶液中不存在O2-：在酸性溶液中它与H+结合成H2O、在碱性或中性溶液中它与水结合成OH-。本题的易错点和难点是c(Na2FeO4)低于最高值的原因分析。分析时，要注意从题目中寻找线索并结合反应的特征分析。
14．【2017天津卷】（14分）某混合物浆液含有Al(OH)3、MnO2和少量Na2CrO4,。考虑到胶体的吸附作用使Na2CrO4不易完全被水浸出，某研究小组利用设计的电解分离装置（见图2），使浆液分离成固体混合物和含铬元素溶液，并回收利用。回答Ⅰ和Ⅱ中的问题。
Ⅰ．固体混合物的分离和利用（流程图中的部分分离操作和反应条件未标明）
（1）反应①所加试剂NaOH的电子式为_________。B→C的反应条件为__________，C→Al的制备方法称为______________。
（2）该小组探究反应②发生的条件。D与浓盐酸混合，不加热，无变化，加热有Cl2生成，当反应停止后，固体有剩余，此时滴加硫酸，又产生Cl2。由此判断影响该反应有效进行的因素有（填序号）___________。
a．温度 b．Cl?的浓度 c．溶液的酸度
（3）0.1 mol Cl2与焦炭、TiO2完全反应，生成一种还原性气体和一种易水解成TiO2·xH2O的液态化合物，放热4.28 kJ，该反应的热化学方程式为__________。
Ⅱ．含铬元素溶液的分离和利用
（4）用惰性电极电解时，能从浆液中分离出来的原因是__________，分离后含铬元素的粒子是_________；阴极室生成的物质为___________（写化学式）。
【答案】（14分）（1） 加热（或煅烧） 电解法（2）ac
（3）2Cl2(g)+ TiO2(s)+2C(s)===TiCl4(l)+2CO(g) ΔH=?85.6 kJ·mol?1
（4）在直流电场作用下，通过阴离子交换膜向阳极室移动，脱离浆液
和 NaOH和H2
【解析】惰性电极电解混合物浆液时，Na+移向阴极，移向阳极。Al(OH)3、MnO2剩余在固体混合物中。固体混合物中加入NaOH溶液时，Al(OH)3转化为，通入CO2转化为Al(OH)3沉淀，再加热分解为Al2O3，最后熔融电解得Al。
（3）0.1 mol Cl2与焦炭、TiO2完全反应，生成一种还原性气体和一种易水解成TiO2·xH2O的液态化合物，放热4.28 kJ，配平方程式，可知2 mol Cl2反应放热85.6 kJ·mol?1，由此可得该反应的热化学方程式为2Cl2(g)+ TiO2(s)+2C(s)===TiCl4(l)+2CO(g) ΔH=?85.6 kJ·mol?1。
（4）用惰性电极电解时，在直流电场作用下，CrO42-通过阴离子交换膜向阳极室移动，脱离浆液，从而使从浆液中分离出来；因2+2H++H2O，所以分离后含铬元素的粒子是和；阴极室H+放电生成H2，剩余的OH?与透过阳离子交换膜移过来的Na+结合生成NaOH，所以阴极室生成的物质为NaOH和H2。
【名师点睛】本题以元素化合物知识为载体，考查化学用语，元素化合物的性质、制备，影响化学反应的因素，热化学方程式的书写，电解原理等知识点。其中（2）小题可以用控制变量法分析，（4）小题注意离子交换膜的作用。
夯实基础：
1．【湖南省长沙市长郡中学2018届高三月考】如图所示，将纯Fe棒和石墨棒插入饱和食盐水中。下列说法正确的是 （ ）
A．如M接电源负极，N接电源正极，纯Fe棒不会被腐蚀，属于牺牲阳极的阴极保护法
B．如M接电源正极，N接电源负极，将石墨棒换成Cu棒，电解质溶液换成CuSO4溶液，则可实现在纯Fe棒上镀铜
C．如将M、N用导线直接相连，则纯Fe棒上产生气泡
D．如将M、N用导线直接相连，一段时间后，向Fe电极区滴入2?滴K3[Fe(CN)6]溶液，产生蓝色沉淀
【答案】D
D．如将M、N用导线直接相连，该装置是原电池，铁在负极失去电子生成亚铁离子，向Fe电极区滴入2滴K3[Fe(CN)6]溶液，反应一段时间后，烧杯中产生蓝色沉淀，D正确；答案选D．
2．【江苏省海安高级中学2018届高三1月月考】福特公司发明的硫钠电池是一种以金属钠为负极、硫为正极、陶瓷管为电解质隔膜(作用是传递Na+)的二次电池，其原理可以表示为2Na+xSNa2Sx。现将该电池用于电浮选凝聚法对污水进行处理，电源两极分别连接Fe电极和石墨电极，对污水进行处理后，溶液上层有大量的浮渣。下列有关说法错误的是 （ ）
A．硫钠电池放电时正极反应方程式可表示为:xS+2e-+2Na+=Na2Sx
B．Fe电极为电解池阳极，失电了生成亚铁离子，最终会转化为三价铁形成氢氧化铁胶体从而达到净水目的
C．处理污水时阴极产生的气体可将水中的悬浮物带到水面形成浮渣层，即浮选凝聚
D．硫钠电池充电时钠离子向阴极移动，每生成1molNa转移xmol电子
【答案】D
子向阴极移动，硫钠电池充电时钠离子向阴极移动，每生成1molNa转移1mol电子，故D错误。
3．【湖北省沙市中学2018届高三1月月考】质子交换膜燃料电池(简称:PEMFC)，又称固体高分子电解质燃料电池，是一种以含氢燃料与空气作用产生电力与热力的燃料电池，膜极组和集电板串联组合成一个燃料电池堆。目前，尤以氢燃料电池倍受电源研究开发人员的注目。它的结构紧凑，工作温度低(只有80℃)，启动迅速，功率密度高，工作寿命长。工作原理如图，下列说法正确的是 （ ）
A．可用一氧化碳代替图中氢气形成质子交换膜燃料电池
B．B极的电极反应式为O2+4H++4e-=2H2O
C．用该电池作为精炼铜的电源时，A极与粗铜电极相连
D．当外电路中转移0.1mole-时，通过质子交换膜的H+数目为0.2NA
【答案】B
【解析】A、该原电池为酸性原电池，若用CO代替图中氢气，其电极反应式为CO+H2O-2e— = CO2 +2H+，生成的CO2可能导致原电池内部压强过大，装置不安全，所以A错误；B、原电池内的H+向正极(B极)移动，所以B极的电极反应式为O2+4H++4e-=2H2O，故B正确；C、精炼铜时粗铜作阳极，与电源的正极（即B极）相连，所以C错误；D、由于电子所带电荷与质子所带电荷相等，电性相反，所以当外电路转移0.1mole- 时，通过质子交换膜的H+数目为0.1NA个，故D错误。本题正确答案为B。
4．【山东省菏泽市第一中学2018届高三12月月考】锌—锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：
Zn(s)＋2MnO2(s)＋H2O(l)＝Zn(OH)2(s)＋Mn2O3(s) 下列说法错误的是 （ ）
A．电池工作时，锌失去电子，电解液内部OH-向负极移动
B．电池正极的电极反应式为：2MnO2(s)＋H2O（1）＋2e－＝Mn2O3(s)＋2OH－(aq)
C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极
D．外电路中每通过0.2mol电子，锌的质量理论上减小6.5g
【答案】C
5．【山东省青岛市城阳区2018届高三上学期期中】某混合物浆液含少量Na2CrO4，考虑到胶体的吸附作用使Na2CrO4不易完全被水浸出，某研究小组利用设计的电解分离装置，使浆液分离成固体混合物和含铬元素溶液，并回收利用。已知：阴极池中得到NaOH和H2，阳极池中得到含有Cr2O72-和CrO42-的混合溶液。
（1）用惰性电极电解时，CrO42-能从浆液中分离出来的原因是____________________。
（2）离子交换膜I属于________________(填“阳膜”或“阴膜”)，阳极的电极反应方程式为___。生成Cr2O72-的原因____________(离子反应方程式和必要的文字解释)。
【答案】 在直流电场作用下，CrO42－通过阴离子交换膜向阳极室移动，脱离浆液 阳膜
4OH－－4e－=2H2O＋O2↑(或2H2O－4e－= O2 ↑＋ 4H＋)
OH－放电后，阳极池酸度增强，发生反应2CrO42－＋2H＋= Cr2O72－＋H2O
【解析（1）在电解池中阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动，用惰性电极电解时，在直流电场作用下，CrO42-通过阴离子交换膜向阳极室移动，脱离浆液而从浆液中分离出来，从而在阳极池中得到含有Cr2O72-和CrO42-的混合溶液。
能力拓展：
6．【黑龙江齐齐哈尔市五校2018届高三上学期期末】膜技术原理在化工生产中有着广泛的应用，有人设想利用电化学原理制备少量硫酸和绿色硝化剂N2O5，装置图如下。下列说法不正确的是 （ ）
A．X是原电池，能够生产硫酸;Y是电解池，能够生产N2O5
B．C电极的电极反应方程式为N2O4+2HNO3-2e-=2N2O5+2H+
C．当电路中通过2mole，X、Y中各有2molH+从左边迁移到右边
D．电路中电子流向为adcba形成闭合回路
【答案】D
【解析】A、由装置图可知X为原电池，a作负极，a极上的SO2失去电子结合水生成H2SO4，b作正极，O2得到电子结合溶液中的H+生成水，Y是电解池，c是阳极，N2O4失去电子生成N2O5，d作阴极，硝酸得到电子生成NO2，所以A正确；B、C为阳极，其电极的反应方程式为N2O4+2HNO3-2e-=2N2O5+2H+，生成的H+通过隔膜移向阴极，所以B正确；C、根据电子和H+所带电荷相等，只是电性相反，在装置工作时，原电池X中H+从负极a(左边)迁移到正极b(右边)，而在电解池Y中H+从阳极c(左边)迁移到阴极d(右边)，所以当电路中通过2mol e- 时，X、Y中各有2molH+从左边迁移到右边，所以C正确；D、电路中电子的流向为ad、cb，与两个装置内的H+从左边迁移到右边一起形成闭合回路，所以D错误。本题正确答案为D。
7．【河南省郑州市2018届毕业班第一次模拟】下图是一种正投入生产的大型蓄电系统。放电前，被膜隔开的电解质为Na2S2和NaBr3，放电后分别变为Na2S4和NaBr。下列叙述正确的是 （ ）
A．放电时，负极反应为3NaBr-2e-==NaBr3+2Na+
B．充电时，阳极反应为2Na2S2-2e-== Na2S4+2Na+
C．放电时，Na+经过离子交换膜，由b池移向a池
D．用该电池电解饱和食盐水，产生2.24LH2时，b池生成17.40g Na2S4
【答案】C
的质量不一定是17.40g，故D错误．答案选C。
8．【湖北省襄阳市2018届高三上学期1月调研】将光敏染料(用S表示) 涂在纳米TiO2晶体(可导电) 表面制成其中一个电极，光敏染料可吸收光能将光敏染料S激发成敏化剂S* (高活性光敏材料)后发生下列相关反应:TiO2/STiO2/S*(激发态)；TiO2/S*- e-→TiO2/S+ 2TiO2/S+ +3I-→2TiO2/S+I3-(注: S和S*不是硫单质，是光敏染料的代号)
下列关于该太阳能电池叙述错误的是 （ ）
A．电池工作时，染料敏化的TiO2 电极为负极
B．电池工作时，正极发生的反应为I3-+2e-=3I-
C．电池工作过程中，光敏材料S→S*需要吸收能量，总反应中光敏材料S 不消耗
D．该电池将光能直接转化为电能
【答案】D
能，D项错误；答案选D。
9．【湖南H11教育联盟2018年1月高三联考】我国最近在太阳能光电催化-化学耦合分解硫化氢研究中获得新进展，相关装置如图所示。下列说法正确的是 （ ）
A．该制氢工艺中光能最终转化为化学能
B．该装置工作时，H+由b极区流向a极区
C．a极上发生的电极反应为Fe3++e-=Fe2+
D．a极区需不断补充含Fe3+和Fe2+的溶液
【答案】A
故选A。
10．【辽宁省丹东市五校协作体2018届高三上学期联考】Ⅰ、某化学活动小组利用如下甲装置对原电池进行研究，请回答下列问题：（其中盐桥为含有饱和KCl溶液的琼脂）
（1）在甲图装置中，当电流计中指针发生偏转时，盐桥中的离子移动方向为：K+移向_____烧杯（填“A”或“B”），装置中电子的移动路径和方向为___________________________。
Ⅱ、该小组同学提出设想：如果将实验中的盐桥换为导线（铜制），电流表是否也发生偏转呢？带着疑问，该小组利用图乙装置进行了实验，发现电流计指针同样发生偏转。回答下列问题：
（2）该小组的一位成员认为溶液中的阴阳离子能通过铜导线从而构成闭合回路形成电流，该装置仍然为原电池。你对该观点的评价是_________（填“正确”或“不正确”）。
（3）对于实验中产生电流的原因，该小组进行了深入探讨，后经老师提醒注意到使用的是铜导线，烧杯A实际为原电池。那么在烧杯B中铜片上发生反应的电极反应式为______________________。
（4）对于图乙烧杯A实际是原电池的问题上，该小组成员发生了很大分歧：
①一部分同学认为是由于ZnSO4溶液水解显酸性，此时原电池实际是由Zn、Cu做电极，H2SO4溶液作为电解质溶液而构成的原电池。如果这个观点正确，那么原电池的正极反应式为：_________________________________。
②另一部分同学认为是溶液酸性较弱，由于溶解在溶液中的氧气的作用，使得Zn、Cu之间形成原电池。如果这个观点正确，那么原电池的正极反应式为：_________________ 。
（5）若第（4）问中②观点正确，则可以利用此原理设计电池为在偏远海岛工作的灯塔供电。其具体装置为以金属铝和石墨为电极，以海水为电解质溶液，请写出该电池工作时总反应的化学方程式_____________________________________。
【答案】 B 由Zn电极沿导线流向Cu电极 不正确 Cu2++2e-=Cu 2H++2e-=H2↑
O2+4e-+2H2O=4OH- 4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3
【解析】（1）在甲图装置中，当电流计指针发生偏转时，形成原电池，锌为活泼金属，被氧化而失去电子，铜为原电池正极，正极上得电子而被还原，原电池中，电子由负极经外电路流向正极，电解质溶液中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动；故K+移向B烧杯，装置中电子由Zn电极沿导线流向Cu电极；池，正极氢离子得电子产生氢气，电极反应式为：2H++2e-=H2↑；②若溶液酸性较弱，由于溶解在溶液中的氧气的作用，使得Zn、Cu之间形成原电池，则正极氧气得电子产生氢氧根离子，电极反应式为：O2+4e-+2H2O=4OH-；（5）以金属铝和石墨为电极，以海水为电解质溶液，Al为负极，氧化反应，电极反应为Al-3e-+3OH-=Al(OH)3，正极反应为 O2+4e-+2H2O=4OH-，该电池工作时总反应的化学方程式为4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3。
自我提升：
11．【湖北省稳派教育2018届高三上学期第二次联考】远洋轮船的船体材料是合金钢，为了保障航行安全，延长轮船的使用寿命，通常在与海水接触的船壳(船底及船侧)上镶嵌一些金属块M。下列有关说法不正确的是 （ ）
A．上述保护船壳免受腐蚀的方法叫牺牲阳极的阴极保护法
B．M可能是锌、镁、锡等金属
C．船壳主要发生吸氧腐蚀
D．在上述保护船壳的过程中，负极反应为M—ne- ==Mn+
【答案】B
【解析】A、为了保障航行安全，延长轮船的使用寿命，通常在与海水接触的船壳(船底及船侧)上镶嵌一些金属块M，如锌，形成原电池，这种保护船壳免受腐蚀的方法叫牺牲阳极的阴极保护法，故A正确；B、M可能是锌等比铁活沷金属，在原电池中作负极，先腐蚀，不能是镁等太活泼的金属,活泼金属腐蚀太快，成本高。也不能用锡，否则铁作负极，腐蚀更快。故B错误；C、海水处于中性、弱碱性环境，船壳主要发生吸氧腐蚀，故C正确；D、负极活泼金属失电子，被氧化，在上述保护船壳的过程中，负极反应为M—ne- ==Mn+，故D正确；故选B。
12．【浙江省台州中学2018届高三上学期第一次统练】某原电池装置如右图所示，下列有关说法不正确的是 （ ）
A．锌是该电池的负极
B．锌电极上发生氧化反应
C．铜电极的电极反应式为：2H++2e-=H2↑
D．若将电解质溶液换成AgNO3溶液，两电极的反应式均发生改变
【答案】D
13．【北京市一零一中学2018届高三10月月考】据报导，我国已研制出“可充室温钠-二氧化碳电池”，电极材料为钠金属片和碳纳米管，电解液为高氯酸钠-四甘醇二甲醚，电池总反应为：4Na+3CO22Na2CO3+C，生成固体Na2CO3沉积在碳纳米管上。下列叙述不正确的是 （ ）
A．放电时钠金属片发生氧化反应
B．充电时碳纳米管接直流电源的正极
C．放电时每消耗3mol CO2，转移12mol电子
D．充电时的阳极反应为C+2Na2CO3—4e-===3CO2↑+4Na+
【答案】C
【解析】A．放电时金属钠失电子，发生氧化反应，故A正确；B．充电时，碳纳米管失电子，发生氧化反应，所以碳纳米管为阳极，应接电源的正极，故B正确；C．根据反应方程式可知，放电时，每消耗3 mol CO2，4mol钠失去电子，转移电子4mol，故C错误；D．充电时，碳失电子在阳极发生氧化反应，电极反应式为C+2Na2CO3－4e-=3CO2↑+4Na+，故D正确；答案选C。
14．【甘肃省张掖市2018届高三第一次质量检测】一种钌(Ru)基配合物光敏染料敏化太阳能电池的原理及电池中发生的主要反应如图所示。下列说法正确的是 （ ）
A．镀铂导电玻璃的作用是传递I-
B．电池工作时,光能转变为电能,X 为电池的正极
C．电解质溶液中发生反应：2Ru3++3I-=2Ru2++I3-
D．电池的电解质溶液中I-和I3-的浓度均不断减小
【答案】C
后又被氧化为I3-，I3-和I-相互转化，反应的实质是光敏有机物在激发态与基态的相互转化，所有化学物质都没有被损耗，故D错误；故选C。
15．【四川省雅安中学2018届高三12月月考】开发新能源是解决环境污染的重要举措，其中甲醇、乙醇、甲烷都是优质的清洁燃料，可制作燃料电池。
（1）已知：①C2H5OH(l)＋3O2(g)＝2CO2(g)＋3H2O(g) ΔH1＝－1366.8kJ/mol
②2CO(g)＋O2(g)＝2CO2(g) ΔH2＝－566.0kJ/mol
③H2O(g)＝H2O(l) ΔH3＝－44 kJ/mol。
乙醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为：______________________。
（2）可利用甲醇燃烧反应设计一个燃料电池。如下图1，用Pt作电极材料，用氢氧化钾溶液作电解质溶液，在两个电极上分别充入甲醇和氧气。
①写出燃料电池负极的电极反应式_________________。
②若利用该燃料电池提供电源，与图1右边烧杯相连，在铁件表面镀铜，则铁件应是_______极(填“A”或“B”)；当铁件的质量增重6.4g时，燃料电池中消耗氧气的标准状况下体积为________L。
（3）某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后如上图2作为电源，进行饱和氯化钠溶液电解实验若每个电池甲烷通入量为1 L(标准状况)，且反应完全，则理论上通过电解池的电量表达式为_____________(法拉第常数F＝9.65×l04C/ mol)，最多能产生的氯气体积为_____L(标准状况)。
（4）电解法可消除甲醇对水质造成的污染，原理是：通电将Co2+在阳极氧化成Co3+，生成的Co3+将甲醇氧化成CO2和H+(用石墨烯除去Co2+)，现用如图3所示装置模拟上述过程，则Co2+在阳极的电极反应式为________________________除去甲醇的离子方程式为______________________________。
【答案】 C2H5OH(l)＋2O2(g)＝2CO(g)＋3H2O(l) ΔH1＝－932.8kJ/mol CH3OH－6e－+ 8OH－＝CO32－＋6H2O B 1.12 4
Co2+－e－＝Co3+(或6Co2+－6e－＝6Co3+) 6Co3++CH3OH+H2O＝6Co2++CO2↑+6H+
【解析】（1）已知：①C2H5OH(l)＋3O2(g)＝2CO2(g)＋3H2O(g) ΔH1＝－1366.8kJ/mol，②2CO(g)＋O2(g)＝2 CO2(g) ΔH2＝－566.0kJ/mol，③H2O(g)＝H2O(l) ΔH3＝－44 kJ/mol。
质量增重6.4g时，燃料电池中消耗氧气6.4g/(2×64g·mol－1)== 0.05mol，标准状况下体积为22.4L·mol－1×0.05mol=1.12L；（3）根据得失电子守恒，可得：1 mol CH4～8 mol e－～4 mol Cl2，故若每个电池甲烷通入量为1 L（标准状况），生成4L Cl2；电解池通过的电量为 ×8×9.65×l04C·mol－1=3.45×104C（题中虽然有两个燃料电池，但电子的传递量只能用一个池的甲烷量计算）。（5）通电后，将Co2＋氧化成Co3＋，电解池中阳极失电子发生氧化反应，电极反应为Co2＋-e－=Co3＋；以Co3＋做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO2而净化，自身被还原为Co2＋，结合原子守恒与电荷守恒可知，还原生成H＋，配平书写离子方程式为：6Co3＋+CH3OH+H2O=CO2↑+6Co2＋+6H＋。

解决电化学一系列问题的基本步骤是：首先是判断是原电池，还是电解池―→根据题目条件判断出正负极（阴阳极）―→电极上的物质（阴阳离子）―→发生的电极反应―→带来的变化（离子浓度变化、pH变化、电子流向、现象等等）―→得出合理答案。

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