資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
第6題　新型電源、電解應用與金屬腐蝕
復習建議：1課時(題型突破＋習題共1課時；以訓練為主)
考向1　新型化學電源
1.2023年2月首條氫氧燃料電池公交示范線即將在廣州公交集團投入運營，這標志著廣州公交邁入氫能產業新時代，參看某種氫燃料電池原理圖，下列說法不正確的是(　　)
A.氫氧燃料電池是一種具有應用前景的綠色電源
B.氫氧燃料電池是一種不需要將還原劑和氧化劑全部儲藏在電池內的新型發電裝置
C.氫燃料電池能量轉換率比氫氣直接燃燒高
D.氫燃料電池工作時，發出淡藍色火焰
答案　D
解析　氫氧燃料電池的生成物是水，能量利用率高，而且不需要將還原劑和氧化劑全部儲藏在電池內，所以選項A、B、C都是正確的；在燃料電池中氫氣失去電子，并不和氧化劑直接接觸，因此不會產生淡藍色火焰，D不正確，答案選D。
2.(2023·重慶市第十一中學高三9月月考6)液流式鉛蓄電池以可溶性的甲基磺酸鉛[(CH3SO3)2Pb]代替硫酸作為電解質溶液，該電池充放電的總反應為2Pb2＋＋2H2OPb＋PbO2＋4H＋，下列說法正確的是(　　)
A.該電池放電時，兩極質量均增加
B.放電時，正極的電極反應式為PbO2＋4H＋＋2e－===Pb2＋＋2H2O
C.充電時，溶液中Pb2＋向陽極移動
D.充電時，陽極周圍溶液的pH增大
答案　B
解析　A.電池放電時，負極反應式為Pb－2e－===Pb2＋，正極反應式為PbO2＋4H＋＋2e－===Pb2＋＋2H2O，該電池放電時，兩極質量均減少，故A錯誤；B.正極反應式為PbO2＋4H＋＋2e－===Pb2＋＋2H2O，故B正確；C.充電時，溶液中Pb2＋向陰極移動，故C錯誤；D.充電時為電解池，陽極反應式為Pb2＋＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋，pH減小，故D錯誤。故選B。
3． Li－O2電池比能量高，在汽車、航天等領域具有良好的應用前景。近年來，科學家研究了一種光照充電Li
－O2電池(如圖所示)。光照時，光催化電極產生電子(e－)和空穴(h＋)，驅動陰極反應(Li＋＋e－===Li)和陽極反應(Li2O2＋2h＋===2Li＋＋O2)對電池進行充電。下列敘述錯誤的是(　　)
A．充電時，電池的總反應為Li2O2===2Li＋O2
B．充電效率與光照產生的電子和空穴量有關
C．放電時，Li＋從正極穿過離子交換膜向負極遷移
D．放電時，正極發生反應：O2＋2Li＋＋2e－===Li2O2
答案　C
解析　充電時光照光催化電極產生電子和空穴，驅動陰極反應(Li＋＋e－===Li)和陽極反應(Li2O2＋2h＋===2Li＋＋O2)，則充電時總反應為Li2O2===2Li＋O2，A正確；充電時，光照光催化電極產生電子和空穴，陰極反應與電子有關，陽極反應與空穴有關，故充電效率與光照產生的電子和空穴量有關，B正確；放電時，金屬Li電極為負極，光催化電極為正極，Li＋從負極穿過離子交換膜向正極遷移，C錯誤；放電時總反應為2Li＋O2===Li2O2，則正極反應為O2＋2Li＋＋2e－===Li2O2，D正確。
4．科學家近年發明了一種新型Zn－CO2水介質電池。電池示意圖如下，電極為金屬鋅和選擇性催化材料。放電
時，溫室氣體CO2被轉化為儲氫物質甲酸等，為解決環境和能源問題提供了一種新途徑。
下列說法錯誤的是(　　)
A．放電時，負極反應為Zn－2e－＋4OH－===Zn(OH)
B．放電時，1 mol CO2轉化為HCOOH，轉移的電子數為2 mol
C．充電時，電池總反應為2Zn(OH)===2Zn＋O2↑＋4OH－＋2H2O
D．充電時，正極溶液中OH－濃度升高
答案　D
解析　由題給裝置圖可知，放電時負極鋅失去電子后結合OH－生成Zn(OH)，負極反應為Zn－2e－＋4OH－===Zn(OH)，A項正確；放電時，正極上CO2得電子生成HCOOH，CO2中C的化合價為＋4，HCOOH中C的化合價為＋2，1 mol CO2轉化為1 mol HCOOH，轉移2 mol電子，B項正確；充電時陰極上Zn(OH)參與反應得到鋅，陽極上H2O參與反應得到氧氣，電池總反應為2Zn(OH)===2Zn＋O2↑＋4OH－＋2H2O，C項正確；充電時，陽極上發生失電子的氧化反應：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，氫氧根離子濃度降低，D項錯誤。
1.構建兩大模型
(1)原電池基礎模型
(2)可逆電池解題模型
關系圖示
解題模型 例：xMg＋Mo3S4MgxMo3S4。
2.抓住一個重點——原電池電極方程式的書寫
(1)燃料電池(以CH3OH燃料電池為例，體會不同介質對電極反應的影響)
質子交換膜(酸性) H＋ 總反應：2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O
正極 O2＋4e－＋4H＋===2H2O
負極 CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋
堿性燃料電池 OH－ 總反應：2CH3OH＋3O2＋4OH－===2CO＋6H2O
正極 O2＋4e－＋2H2O===4OH－
負極 CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O
固態氧化物燃料電池 O2－ 總反應：2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O
正極 O2＋4e－===2O2－
負極 CH3OH－6e－＋3O2－===CO2↑＋2H2O
(2)充電(可逆)電池
鎳電池 (傳統) 總反應：NiO2＋Fe＋2H2OFe(OH)2＋Ni(OH)2
正極 NiO2＋2e－＋2H2O=== Ni(OH)2＋2OH－
負極 Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2
陽極 Ni(OH)2＋2OH－－2e－===NiO2＋2H2O
陰極 Fe(OH)2＋2e－===Fe＋2OH－
鋰離子 電池 (新型) 總反應：Li1－xCoO2＋LixC6LiCoO2＋C6(x<1)
正極 Li1－xCoO2＋xe－＋xLi＋===LiCoO2
負極 LixC6－xe－===xLi＋＋C6
陽極 LiCoO2－xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋
陰極 xLi＋＋xe－＋C6===LixC6
考向2　電解原理在工農業生產中的應用
1．乙醛酸是一種重要的化工中間體，可采用如下圖所示的電化學裝置合成。圖中的雙極膜中間層中的H2O解離
為H＋和OH－，并在直流電場作用下分別向兩極遷移。下列說法正確的是(　　)
A．KBr在上述電化學合成過程中只起電解質的作用
B．陽極上的反應式為HO—OH＋2H＋＋2e－―→
HO—H＋H2O
C．制得2 mol乙醛酸，理論上外電路中遷移了1 mol電子
D．雙極膜中間層中的H＋在外電場作用下向鉛電極方向遷移
答案　D
解析　由題圖可知，在鉛電極乙二酸變成乙醛酸是去氧的過程，發生還原反應，則鉛電極是電解裝置的陰極，石墨電極發生氧化反應，反應為2Br－－2e－===Br2，是電解裝置的陽極。由上述分析可知，Br－起到還原劑的作用，A錯誤；陽極上的反應式為2Br－－2e－===Br2，B錯誤；制得2 mol乙醛酸，實際上是左、右兩側各制得1 mol乙醛酸，共轉移2 mol電子，故理論上外電路中遷移的電子為2 mol，C錯誤；電解裝置中，陽離子移向陰極(即鉛電極)，D正確。
2．沿海電廠采用海水為冷卻水，但在排水管中生物的附著和滋生會阻礙冷卻水排放并降低冷卻效率。為解決這
一問題，通常在管道口設置一對惰性電極(如圖所示)，通入一定的電流。下列敘述錯誤的是(　　)
A．陽極發生將海水中的Cl－氧化生成Cl2的反應
B．管道中可以生成氧化滅殺附著生物的NaClO
C．陰極生成的H2應及時通風稀釋安全地排入大氣
D．陽極表面形成的Mg(OH)2等積垢需要定期清理
答案　D
解析　海水中存在大量的Cl－，在陽極Cl－放電生成Cl2，A敘述正確；陰極H2O放電生成H2和OH－，OH－與Cl2反應生成ClO－，因此管道中存在一定量的NaClO，B敘述正確；因為H2為可燃性氣體，所以陰極生成的H2應及時通風稀釋，安全地排入大氣，C敘述正確；陰極產生OH－，因此會在陰極表面形成Mg(OH)2等積垢，需定期清理以保持良好的導電性，D敘述錯誤。
3.(2023·西安市長安一中第三次月考11)“天宮一號”飛行器在太空工作期間必須有源源不斷的電源供應。其供電原理是：白天太陽能帆板發電，將一部分電量直接供給天宮一號，另一部分電量儲存在鎳氫電池里，供黑夜時使用。如圖為鎳氫電池構造示意圖(氫化物電極為儲氫金屬，可看做H2直接參加反應)。下列說法正確的是(　　)
A.充電時陰極區電解質溶液pH降低
B.充電時陽極反應為Ni(OH)2－e－＋OH－===NiOOH＋H2O
C.放電時NiOOH在電極上發生氧化反應
D.在使用過程中此電池要不斷補充水
答案　B
解析　A.充電時陰極是水得到電子，生成OH－和氫氣，所以溶液的pH增大，故A錯誤；B.陽極是失去電子的，所以充電時陽極反應為Ni(OH)2－e－＋OH－===NiOOH＋H2O，故B正確；C.放電時氫氣在負極失去電子，發生氧化反應，NiOOH在正極得到電子，發生還原反應，故C錯誤；D.在反應中水是循環利用的，所以不需要補充水，故D錯誤；故選B。
4.[2023·永州市八縣聯考(12月)10]水系鈉離子電池有成本低、壽命長、環保等諸多優勢，未來有望代替鋰離子電池和鉛酸電池。一種水系鈉離子電池放電和充電的工作原理示意圖如圖所示。下列說法錯誤的是(　　)
A.放電時，電極N上的電勢高于電極M上的電勢
B.放電時，若導線中流過2 mol e，理論上有2 mol Na＋移入M電極區
C.充電時，光可以促進電子轉移
D.充電時，陽極的電極反應式為3I－－2e－===I
答案　B
解析　由圖中信息知，放電時，電極N為正極，I得電子變成I－，電極反應式為：I＋2e－===3I－；電極M為負極，S2－失去電子變為S，電極反應式為：4S2－－6e－===S；Na＋從M極向N極移動；充電時陽極的反應為：3I－－2e－===I；陰極反應為：S＋6e－===4S2－；光照可促進電子的轉移，據此分析。A.由上述分析可知，放電時，電極N為正極，電極M為負極，電極N上的電勢高于電極M上的電勢，A正確；B.由分析可知，放電時，Na＋由M電極區移入N電極區，B錯誤；C.充電時，光可以促進I－在TiO2光電極上轉移電子，C項正確；D.充電時，陽極上Ⅰ－失電子轉化為I，電極反應式為3I－－2e－===I ，D項正確；答案選B。
1.兩大模型
(1)電解池基礎模型(惰性電極電解CuCl2溶液)
(2)多室電解池解題模型(以三室電滲析法處理Na2SO4廢水為例)
關系圖示
解題模型 第一步：判斷電極有外接電源→電解池；n→陽極，m→陰極 第二步：根據電極判斷離子的移動方向和交換膜的種類 第三步：根據放電順序寫出電極反應式 第四步：根據電極反應式和離子移動方向確定電極反應物
2.抓住一個重點——電解反應方程式的書寫
(1)基本電極反應式的書寫
用惰性電極電解NaCl溶液 總反應：2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑
陽極 2Cl－－2e－===Cl2↑
陰極 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－(或2H＋＋2e－===H2↑)
用惰性電極電解CuSO4溶液 總反應：2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4
陽極 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋(或4OH－－4e－===2H2O＋O2↑)
陰極 2Cu2＋＋4e－===2Cu
用惰性電極電解熔融MgCl2 總反應：MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑
陽極 2Cl－－2e－===Cl2↑
陰極 Mg2＋＋2e－===Mg
(2)提取“信息”書寫電極反應式
鋁材為陽極，在H2SO4溶液中電解，鋁材表面形成氧化膜 總反應：2Al＋3H2O Al2O3＋3H2↑
陽極 2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋
陰極 6H＋＋6e－===3H2↑
用惰性電極電解K2MnO4溶液能得到化合物KMnO4 總反應：2MnO＋2H＋2MnO＋H2↑
陽極 2MnO－2e－===2MnO
陰極 2H＋＋2e－===H2↑
有機陽離子、Al2Cl和AlCl組成的離子液體作電解液時，可在鋼制品上電鍍鋁 陽極 Al－3e－＋7AlCl===4Al2Cl
陰極 4Al2Cl＋3e－===Al＋7AlCl
(3)多膜電解池方程式書寫[雙膜三室吸收液(吸收了煙氣中的SO2)]
陽極室 HSO－2e－＋H2O===SO＋3H＋或SO－2e－＋H2O===SO＋2H＋
吸收液 Na＋穿過陽膜進入陰極室(左室)；HSO和SO穿過陰膜進入陽極室(右室)
陰極室 2H2O＋4e－===2OH－＋H2↑ HSO＋OH－===SO＋H2O
產品 陽極室　較濃的硫酸； 陰極室　左室亞硫酸鈉
考向3　金屬的腐蝕與防護
1.(2023·廣州市執信中學高三月考10)下列敘述不正確的是(　　)
A.珠港澳大橋橋底鑲嵌鋅塊，鋅作負極，以防大橋被腐蝕
B.精煉銅工業中，當陽極通過的電子數為2NA，陰極析出的銅為1mol
C.鋼鐵吸氧腐蝕的正極反應：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
D.金屬表面覆蓋保護層，保護層破損后，就完全失去了對金屬的保護作用
答案　D
解析　A.珠港澳大橋橋底鑲嵌鋅塊，鋅比鐵活潑，鋅失電子作負極，鐵作正極，可防止大橋被腐蝕，A敘述正確；B.精煉銅工業中，溶液中的銅離子得電子生成單質銅，當陽極通過的電子數為2NA，陰極析出的銅為1 mol，B敘述正確；C.鋼鐵吸氧腐蝕的正極上，氧氣得電子與溶液中的水反應生成氫氧根離子，電極反應式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－，C敘述正確；D.金屬表面覆蓋保護層，保護層破損后，不一定完全失去了對金屬的保護作用，如鍍鋅鐵，鋅層破壞后，鋅作負極，繼續保護鐵，D敘述錯誤；答案為D。
2.(2023·北京通州區高三摸底14)將一塊鍍層破損的鐵片置于海邊潮濕環境中，一段時間后鐵片如圖所示。下列說法正確的是(　　)
A.電子由鍍層流向鐵
B.鐵片凹陷深處產生了較多OH－
C.鍍層的金屬性比鐵弱
D.對鐵進行了犧牲陽極的陰極保護
答案　C
解析　A.由圖可知，鐵片被腐蝕，說明鐵做負極，電子由鐵流向鍍層金屬，故A不選；B.鐵皮作負極，失電子產生較多的Fe2＋，即鐵皮凹陷處產生較多的Fe2＋，故B不選；C.構成原電池的條件之一就是有兩個活性不同的電極，由圖可知，鐵片被腐蝕，說明鐵做負極，所以鍍層金屬的金屬性比鐵弱，故選C；D.如果鍍層金屬的金屬性比鐵強，則鐵為正極，鍍層為負極，則為犧牲陽極保護陰極，但本題中鍍層金屬的金屬性比鐵弱，不屬于犧牲陽極陰極保護法，故D不選；答案選C。
3.(2023·廣東實驗中學11月月考7)研究金屬橋墩腐蝕及防護是跨海建橋的重要課題。下列有關判斷中正確的是(　　)
A.用裝置①模擬研究時未見a上有氣泡，說明鐵沒有被腐蝕
B.②中橋墩與外加電源正極連接能確保橋墩不被腐蝕
C.③中采用了犧牲陽極的陰極保護法保護橋墩
D.③中鋅板換成性質穩定的銀或銅板也能保護橋墩不被腐蝕
答案　C
解析　A.圖①是吸氧腐蝕，a極上O2被還原生成OH－，而Fe是負極發生氧化反應生成Fe2＋，Fe被腐蝕，故A項錯誤；B.金屬作電解池的陰極被保護，而橋墩與外加電源正極相連作陽極，被氧化腐蝕，故B錯誤；C.Zn比Fe活潑，Zn失電子被氧化，Fe被保護，③中采用了犧牲陽極的陰極保護法保護橋墩，故C正確；D.Ag或Cu的活潑性沒有Fe強，Fe失電子而被腐蝕，故D錯誤；所以選C。
4.(2023·濟南市學年高三下學期3月聯考5)SiH4廣泛用于微電子、光電子行業，用粗硅作原料熔融鹽電解法制取硅烷原理如圖，下列敘述正確的是(　　)
A.通入H2的一極為電解池的陽極，反應式為H2－2e－===2H＋
B.電解過程中，Li＋由粗硅一極向通入H2的一極遷移
C.為增強導電性，使用粗硅
D.粗硅上反應：Si＋4H＋＋4e－===SiH4↑
答案　B
解析　熔融鹽LiH中，含有Li＋和H－，所以H2應轉化為H－，從而得出通入H2的電極為陰極，粗硅為陽極。A.由以上分析知，通入氫氣的電極為電解池的陰極，反應式為：H2＋2e－===2H－，A錯誤；B.電解過程中，通入氫氣的一極為陰極，帶負電荷，Li＋由粗硅一極向通入H2的一極遷移，B正確；C.粗硅為電解池的陽極，使用粗硅的主要目的不是為增強導電性，是為了降低生產成本，C錯誤；D.粗硅上反應式為：Si＋4H－－4e－===SiH4↑，D錯誤；故選B。
兩種防護
解題模型 首先判斷防護類型 其次根據原電池原理和電解池原理分析防腐原理 結合生活實際對選項做出合理判斷
1．科學家基于Cl2易溶于CCl4的性質，發展了一種無需離子交換膜的新型氯流電池，可作儲能設備(如圖)。充
電時電極a的反應為NaTi2(PO4)3＋2Na＋＋2e－===Na3Ti2(PO4)3。下列說法正確的是(　　)
A．充電時電極b是陰極
B．放電時NaCl溶液的pH減小
C．放電時NaCl溶液的濃度增大
D．每生成1 mol Cl2，電極a質量理論上增加23 g
答案　C
解析　由充電時電極a的反應可知，充電時電極a發生還原反應，所以電極a是陰極，則電極b是陽極，故A錯誤；放電時電極反應和充電時相反，則放電時電極a的反應為Na3Ti2(PO4)3－2e－===NaTi2(PO4)3＋2Na＋，NaCl溶液的pH不變，故B錯誤；放電時負極反應為Na3Ti2(PO4)3－2e－===NaTi2(PO4)3＋2Na＋，正極反應為Cl2＋2e－===2Cl－，反應后Na＋和Cl－濃度都增大，則放電時NaCl溶液的濃度增大，故C正確；充電時陽極反應為2Cl－－2e－===Cl2↑，陰極反應為NaTi2(PO4)3＋2Na＋＋2e－===Na3Ti2(PO4)3，由得失電子守恒可知，每生成1 mol Cl2，電極a質量理論上增加23 g·mol－1×2 mol＝46 g，故D錯誤。
2．一種利用金屬氟化物的HF溶液作電解質的氫氧燃料電池裝置如圖所示：
裝置工作時，下列說法錯誤的是(　　)
A．化學能轉變為電能
B．負極電極反應式為H2－2e－===2H＋
C．理論上消耗n(H2)∶n(O2)＝2∶1
D．正極電極反應式為O2＋4e－＋12[(HF)3F]－===16[(HF)2F]－＋2H2O
答案　B
解析　如圖所示氫氧燃料電池裝置是將化學能轉變為電能的裝置，氫氣在負極通入，失去電子后與[(HF)2F]－結合生成[(HF)3F]－；電池的正極通入氧氣，氧氣得電子后與[(HF)3F]－釋放出來的H＋結合生成水，同時[(HF)3F]－轉化成[(HF)2F]－并循環參與反應。A．氫氧燃料電池是將化學能轉變為電能的裝置，A正確；B．負極電極反應式為H2－2e－＋8[(HF)2F]－===6[(HF)3F]－，B錯誤；C．根據體系內得失電子總數相等，理論上消耗n(H2)∶n(O2)＝2∶1，C正確；D．正極電極反應式為O2＋4e－＋12[(HF)3F]－===16[(HF)2F]－＋2H2O，D正確。
3．通過電解廢舊鋰電池中的LiMn2O4可獲得難溶性的Li2CO3和MnO2，電解示意圖如下(其中濾布的作用是阻擋
固體顆粒，但離子可自由通過。電解過程中溶液的體積變化忽略不計)。下列說法不正確的是(　　)
A．電極A為陰極，發生還原反應
B．電極B的電極反應：2H2O＋Mn2＋－2e－===MnO2＋4H＋
C．電解一段時間后溶液中Mn2＋濃度保持不變
D．電解結束，可通過調節pH除去Mn2＋，再加入
Na2CO3溶液以獲得Li2CO3
答案　C
解析　由電解示意圖可知，電極B上Mn2＋轉化為MnO2，錳元素化合價升高，失電子，則電極B為陽極，電極A為陰極，得電子，發生還原反應，A正確；電極B上Mn2＋失電子轉化為MnO2，電極反應式為2H2O＋Mn2＋－2e－===MnO2＋4H＋，B正確；電極A電極反應式為2LiMn2O4＋6e－＋16H＋===2Li＋＋4Mn2＋＋8H2O，依據得失電子守恒，電解池總反應為2LiMn2O4＋4H＋===2Li＋＋Mn2＋＋3MnO2＋2H2O，反應生成了Mn2＋，Mn2＋濃度增大，C錯誤；電解結束后，可通過調節溶液pH將錳離子轉化為沉淀除去，然后再加入碳酸鈉溶液，從而獲得碳酸鋰，D正確。
4．利用(QH2)電解轉化法從煙氣中分離CO2的原理如圖。已知氣體可選
擇性通過膜電極，溶液不能通過。下列說法錯誤的是(　　)
A．a為電源負極
B．溶液中Q的物質的量保持不變
C．CO2在M極被還原
D．分離出的CO2從出口2排出
答案　C
解析　結合題圖信息，M極發生由Q()轉化為QH2
()的過程，從分子組成上看，該過程中是一個加氫的過程，屬于還原反應，故M極為陰極，電極反應式為＋2H2O＋2e－===＋2OH－，則a極為電源負極，A項正確；N極為陽極，電極反應式為－2e－===＋2H＋，整個電解過程中溶液中Q的物質的量保持不變，B項正確；M極通入的煙氣中的CO2能與OH－反應生成HCO，HCO移向陽極N極，與H＋反應生成CO2，從而實現CO2的分離，分離出的CO2從出口2排出，整個過程中CO2中各元素化合價保持不變，C項錯誤，D項正確。
5．如下所示電解裝置中，通電后石墨電極Ⅱ上有O2生成，Fe2O3逐漸溶解，下列判斷錯誤的是(　　)
A．a是電源的負極
B．通電一段時間后，向石墨電極Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出現紅色
C．隨著電解的進行，CuCl2溶液濃度變大
D．當0．01 mol Fe2O3完全溶解時，至少產生氣體336 mL(折合成標準狀況下)
答案　C
解析　根據題圖，結合題意知，石墨電極Ⅱ上H2O發生氧化反應產生O2，故石墨電極Ⅱ是陽極，則b是電源的正極、a是電源的負極，A項正確；石墨電極Ⅱ上H2O放電產生O2和H＋：2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，通電一段時間后，石墨電極Ⅱ附近溶液顯酸性，能使石蕊顯紅色，B項正確；電解時，Cu2＋在石墨電極Ⅰ上放電生成Cu，左室中Cl－通過陰離子交換膜進入中間室，故CuCl2溶液的濃度減小，C項錯誤；由Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O和陽極反應式可得Fe2O3～O2，故產生O2的體積是×0．01 mol×22．4 L·mol－1×103 mL·L－1＝336 mL，D項正確。
6．利用物質由高濃度向低濃度自發擴散的能量可制成濃差電池。
在海水中的不銹鋼制品，縫隙處氧濃度比海水低，易形成濃
差電池而發生縫隙腐蝕。縫隙處腐蝕機理如圖所示。下列
說法不正確的是(　　)
A．金屬縫隙內表面為負極，外自由表面為正極
B．縫隙內溶液pH增大，加快了縫隙內腐蝕速率
C．為了維持電中性，海水中大量Cl－進入縫隙
D．正極的電極反應為O2＋2H2O＋4e－===4OH－
答案　B
解析　A．根據氧氣得電子發生還原反應生成氫氧根離子，所以金屬縫隙外自由表面為正極，金屬縫隙內表面為負極，A正確；B．金屬縫隙外自由表面為正極，生成氫氧根離子，縫隙外溶液pH增大，加快了縫隙內腐蝕速率，B錯誤；C．陰離子由正極向負極移動，所以大量Cl－進入縫隙維持電中性，C正確；D．正極為氧氣得電子發生還原反應生成氫氧根離子，電極反應為O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D正確。
7．含可鈍化金屬的工業管道或反應器，由于會被內部溶液腐蝕，通過外接電源而鈍化，稱之為陽極保護法。下
圖是某金屬外接電勢與電流密度的變化關系，有關說法正確的是(　　)
A．陽極保護法中受保護的金屬外接電源的負極
B．電流密度越大，金屬受保護程度越好
C．CFD區，金屬受到保護
D．外接電勢越高，對金屬保護性越有效
答案　C
解析　A．金屬通過外接電源而鈍化的陽極保護法，指的是使受保護的金屬作為陽極，通過外加電流使陽極鈍化，腐蝕速率大幅度降低，所以，陽極保護法中受保護的金屬外接電源的正極，錯誤；B．IM代表的是金屬鈍化的難易程度，即開始的時候電流密度越大，此時金屬溶解，表示金屬越難鈍化，所以并非電流密度越大，金屬受保護程度越好，錯誤；C．當外接電勢超過EB后，金屬開始鈍化，從EC到ED都是金屬鈍化較穩定的范圍，所以CFD區，金屬受到保護，正確；D．外接電勢超過ED后，電流密度又持續增加了，腐蝕速度又加快了，所以并非外接電勢越高，對金屬保護越有效，錯誤。
8．鋅—空氣電池(原理如圖)適宜用作城市電動車的動力電源，該電池放電時Zn轉化為ZnO。該電池工作時下
列說法不正確的是(　　)
A．多孔板的目的是增大與空氣的接觸面積
B．該電池的正極反應為O2＋4e－＋2H2O===4OH－
C．該電池放電時K＋向石墨電極移動
D．外電路電子由Zn電極流向石墨電極再通過電解質溶液流回
Zn電極
答案　D
解析　A．石墨電極作為正極，多孔板可以增大與空氣的接觸面積，A正確；B．正極上氧氣被還原，電解質顯堿性，所以正極電極反應式為O2＋4e－＋2H2O===4OH－，B正確；C．石墨電極為正極，原電池中陽離子移向正極，即K＋向石墨電極移動，C正確；D．電子不能在電解質溶液中流動，D錯誤。
9.(2023·長沙市炎德英才第三次月考10)鎵的化學性質與鋁相似，電解精煉法提純鎵(Ga)的原理如圖所示。已知：金屬活動順序Zn>Ga>Fe。下列說法錯誤的是(　　)
A.陽極泥的主要成分是鐵和銅
B.陰極反應為Ga3＋＋3e－===Ga
C.若電壓過高，陰極可能會產生H2導致電解效率下降
D.電流流向為：N極→粗Ga→NaOH(aq)→高純Ga→M極
答案　B
解析　A.電解精煉時，粗鎵作陽極，活潑的鋅和鎵優先失去電子被氧化溶解，雜質中的鐵和銅沉積下來形成陽極泥，A正確；B.鎵的化學性質與鋁相似，具有兩性，陽極鎵失去電子在強堿性溶液中被氧化為GaO，陰極生成鎵的反應為：GaO＋3e－＋2H2O===Ga＋4OH－，B錯誤；C.若電壓過高，溶液中的氫離子可能在陰極得到電子生成氫氣，從而導致電解效率下降，C正確；D.電流方向與電子流向相反，所以電流由直流電源正極，經電解池陽極、電解質溶液、陰極到直流電源負極，D正確；答案選B。
10.(2023·棗莊市高三上學期期末7)常壓電化學法合成氨過程中用納米Fe2O3做催化劑，其電解裝置如圖所示：熔融NaOH—KOH為電解液，Fe2O3在發生反應時生成中間體Fe。下列說法正確的是(　　)
A.惰性電極Ⅱ是電解池的陰極，發生氧化反應
B.產生2.24 L O2時，內電路轉移的OH－數為0.4NA
C.惰性電極Ⅰ的電極反應式為2Fe＋3H2O－6e－===Fe2O3＋6H＋
D.電解過程中OH－向惰性電極Ⅱ的方向移動
答案　D
解析　A.根據分析可知電極Ⅱ為陽極，失電子發生氧化反應，A錯誤；B.溫度和壓強未知，無法確定2.24 L O2的物質的量，則無法確定轉移電子數，B錯誤；C.根據分析可知惰性電極Ⅰ上Fe2O3被還原生成Fe，電極反應式為Fe2O3＋3H2O＋6e－===2Fe＋6OH－，C錯誤；D.電解池中陰離子向陽極移動，即向惰性電極Ⅱ的方向移動，D正確；綜上所述答案為D。
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
21世紀教育網(www.21cnjy.com)中小學教育資源及組卷應用平臺
第6題　新型電源、電解應用與金屬腐蝕
復習建議：1課時(題型突破＋習題共1課時；以訓練為主)
考向1　新型化學電源
1.2023年2月首條氫氧燃料電池公交示范線即將在廣州公交集團投入運營，這標志著廣州公交邁入氫能產業新時代，參看某種氫燃料電池原理圖，下列說法不正確的是(　　)
A.氫氧燃料電池是一種具有應用前景的綠色電源
B.氫氧燃料電池是一種不需要將還原劑和氧化劑全部儲藏在電池內的新型發電裝置
C.氫燃料電池能量轉換率比氫氣直接燃燒高
D.氫燃料電池工作時，發出淡藍色火焰
2.(2023·重慶市第十一中學高三9月月考6)液流式鉛蓄電池以可溶性的甲基磺酸鉛[(CH3SO3)2Pb]代替硫酸作為電解質溶液，該電池充放電的總反應為2Pb2＋＋2H2OPb＋PbO2＋4H＋，下列說法正確的是(　　)
A.該電池放電時，兩極質量均增加
B.放電時，正極的電極反應式為PbO2＋4H＋＋2e－===Pb2＋＋2H2O
C.充電時，溶液中Pb2＋向陽極移動
D.充電時，陽極周圍溶液的pH增大
3． Li－O2電池比能量高，在汽車、航天等領域具有良好的應用前景。近年來，科學家研究了一種光照充電Li
－O2電池(如圖所示)。光照時，光催化電極產生電子(e－)和空穴(h＋)，驅動陰極反應(Li＋＋e－===Li)和陽極反應(Li2O2＋2h＋===2Li＋＋O2)對電池進行充電。下列敘述錯誤的是(　　)
A．充電時，電池的總反應為Li2O2===2Li＋O2
B．充電效率與光照產生的電子和空穴量有關
C．放電時，Li＋從正極穿過離子交換膜向負極遷移
D．放電時，正極發生反應：O2＋2Li＋＋2e－===Li2O2
4．科學家近年發明了一種新型Zn－CO2水介質電池。電池示意圖如下，電極為金屬鋅和選擇性催化材料。放電
時，溫室氣體CO2被轉化為儲氫物質甲酸等，為解決環境和能源問題提供了一種新途徑。
下列說法錯誤的是(　　)
A．放電時，負極反應為Zn－2e－＋4OH－===Zn(OH)
B．放電時，1 mol CO2轉化為HCOOH，轉移的電子數為2 mol
C．充電時，電池總反應為2Zn(OH)===2Zn＋O2↑＋4OH－＋2H2O
D．充電時，正極溶液中OH－濃度升高
1.構建兩大模型
(1)原電池基礎模型
(2)可逆電池解題模型
關系圖示
解題模型 例：xMg＋Mo3S4MgxMo3S4。
2.抓住一個重點——原電池電極方程式的書寫
(1)燃料電池(以CH3OH燃料電池為例，體會不同介質對電極反應的影響)
質子交換膜(酸性) H＋ 總反應：2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O
正極 O2＋4e－＋4H＋===2H2O
負極 CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋
堿性燃料電池 OH－ 總反應：2CH3OH＋3O2＋4OH－===2CO＋6H2O
正極 O2＋4e－＋2H2O===4OH－
負極 CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O
固態氧化物燃料電池 O2－ 總反應：2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O
正極 O2＋4e－===2O2－
負極 CH3OH－6e－＋3O2－===CO2↑＋2H2O
(2)充電(可逆)電池
鎳電池 (傳統) 總反應：NiO2＋Fe＋2H2OFe(OH)2＋Ni(OH)2
正極 NiO2＋2e－＋2H2O=== Ni(OH)2＋2OH－
負極 Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2
陽極 Ni(OH)2＋2OH－－2e－===NiO2＋2H2O
陰極 Fe(OH)2＋2e－===Fe＋2OH－
鋰離子 電池 (新型) 總反應：Li1－xCoO2＋LixC6LiCoO2＋C6(x<1)
正極 Li1－xCoO2＋xe－＋xLi＋===LiCoO2
負極 LixC6－xe－===xLi＋＋C6
陽極 LiCoO2－xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋
陰極 xLi＋＋xe－＋C6===LixC6
考向2　電解原理在工農業生產中的應用
1．乙醛酸是一種重要的化工中間體，可采用如下圖所示的電化學裝置合成。圖中的雙極膜中間層中的H2O解離
為H＋和OH－，并在直流電場作用下分別向兩極遷移。下列說法正確的是(　　)
A．KBr在上述電化學合成過程中只起電解質的作用
B．陽極上的反應式為HO—OH＋2H＋＋2e－―→
HO—H＋H2O
C．制得2 mol乙醛酸，理論上外電路中遷移了1 mol電子
D．雙極膜中間層中的H＋在外電場作用下向鉛電極方向遷移
2．沿海電廠采用海水為冷卻水，但在排水管中生物的附著和滋生會阻礙冷卻水排放并降低冷卻效率。為解決這
一問題，通常在管道口設置一對惰性電極(如圖所示)，通入一定的電流。下列敘述錯誤的是(　　)
A．陽極發生將海水中的Cl－氧化生成Cl2的反應
B．管道中可以生成氧化滅殺附著生物的NaClO
C．陰極生成的H2應及時通風稀釋安全地排入大氣
D．陽極表面形成的Mg(OH)2等積垢需要定期清理
3.(2023·西安市長安一中第三次月考11)“天宮一號”飛行器在太空工作期間必須有源源不斷的電源供應。其供電原理是：白天太陽能帆板發電，將一部分電量直接供給天宮一號，另一部分電量儲存在鎳氫電池里，供黑夜時使用。如圖為鎳氫電池構造示意圖(氫化物電極為儲氫金屬，可看做H2直接參加反應)。下列說法正確的是(　　)
A.充電時陰極區電解質溶液pH降低
B.充電時陽極反應為Ni(OH)2－e－＋OH－===NiOOH＋H2O
C.放電時NiOOH在電極上發生氧化反應
D.在使用過程中此電池要不斷補充水
4.[2023·永州市八縣聯考(12月)10]水系鈉離子電池有成本低、壽命長、環保等諸多優勢，未來有望代替鋰離子電池和鉛酸電池。一種水系鈉離子電池放電和充電的工作原理示意圖如圖所示。下列說法錯誤的是(　　)
A.放電時，電極N上的電勢高于電極M上的電勢
B.放電時，若導線中流過2 mol e，理論上有2 mol Na＋移入M電極區
C.充電時，光可以促進電子轉移
D.充電時，陽極的電極反應式為3I－－2e－===I
1.兩大模型
(1)電解池基礎模型(惰性電極電解CuCl2溶液)
(2)多室電解池解題模型(以三室電滲析法處理Na2SO4廢水為例)
關系圖示
解題模型 第一步：判斷電極有外接電源→電解池；n→陽極，m→陰極 第二步：根據電極判斷離子的移動方向和交換膜的種類 第三步：根據放電順序寫出電極反應式 第四步：根據電極反應式和離子移動方向確定電極反應物
2.抓住一個重點——電解反應方程式的書寫
(1)基本電極反應式的書寫
用惰性電極電解NaCl溶液 總反應：2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑
陽極 2Cl－－2e－===Cl2↑
陰極 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－(或2H＋＋2e－===H2↑)
用惰性電極電解CuSO4溶液 總反應：2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4
陽極 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋(或4OH－－4e－===2H2O＋O2↑)
陰極 2Cu2＋＋4e－===2Cu
用惰性電極電解熔融MgCl2 總反應：MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑
陽極 2Cl－－2e－===Cl2↑
陰極 Mg2＋＋2e－===Mg
(2)提取“信息”書寫電極反應式
鋁材為陽極，在H2SO4溶液中電解，鋁材表面形成氧化膜 總反應：2Al＋3H2O Al2O3＋3H2↑
陽極 2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋
陰極 6H＋＋6e－===3H2↑
用惰性電極電解K2MnO4溶液能得到化合物KMnO4 總反應：2MnO＋2H＋2MnO＋H2↑
陽極 2MnO－2e－===2MnO
陰極 2H＋＋2e－===H2↑
有機陽離子、Al2Cl和AlCl組成的離子液體作電解液時，可在鋼制品上電鍍鋁 陽極 Al－3e－＋7AlCl===4Al2Cl
陰極 4Al2Cl＋3e－===Al＋7AlCl
(3)多膜電解池方程式書寫[雙膜三室吸收液(吸收了煙氣中的SO2)]
陽極室 HSO－2e－＋H2O===SO＋3H＋或SO－2e－＋H2O===SO＋2H＋
吸收液 Na＋穿過陽膜進入陰極室(左室)；HSO和SO穿過陰膜進入陽極室(右室)
陰極室 2H2O＋4e－===2OH－＋H2↑ HSO＋OH－===SO＋H2O
產品 陽極室　較濃的硫酸； 陰極室　左室亞硫酸鈉
考向3　金屬的腐蝕與防護
1.(2023·廣州市執信中學高三月考10)下列敘述不正確的是(　　)
A.珠港澳大橋橋底鑲嵌鋅塊，鋅作負極，以防大橋被腐蝕
B.精煉銅工業中，當陽極通過的電子數為2NA，陰極析出的銅為1mol
C.鋼鐵吸氧腐蝕的正極反應：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
D.金屬表面覆蓋保護層，保護層破損后，就完全失去了對金屬的保護作用
2.(2023·北京通州區高三摸底14)將一塊鍍層破損的鐵片置于海邊潮濕環境中，一段時間后鐵片如圖所示。下列說法正確的是(　　)
A.電子由鍍層流向鐵
B.鐵片凹陷深處產生了較多OH－
C.鍍層的金屬性比鐵弱
D.對鐵進行了犧牲陽極的陰極保護
3.(2023·廣東實驗中學11月月考7)研究金屬橋墩腐蝕及防護是跨海建橋的重要課題。下列有關判斷中正確的是(　　)
A.用裝置①模擬研究時未見a上有氣泡，說明鐵沒有被腐蝕
B.②中橋墩與外加電源正極連接能確保橋墩不被腐蝕
C.③中采用了犧牲陽極的陰極保護法保護橋墩
D.③中鋅板換成性質穩定的銀或銅板也能保護橋墩不被腐蝕
4.(2023·濟南市學年高三下學期3月聯考5)SiH4廣泛用于微電子、光電子行業，用粗硅作原料熔融鹽電解法制取硅烷原理如圖，下列敘述正確的是(　　)
A.通入H2的一極為電解池的陽極，反應式為H2－2e－===2H＋
B.電解過程中，Li＋由粗硅一極向通入H2的一極遷移
C.為增強導電性，使用粗硅
D.粗硅上反應：Si＋4H＋＋4e－===SiH4↑
兩種防護
解題模型 首先判斷防護類型 其次根據原電池原理和電解池原理分析防腐原理 結合生活實際對選項做出合理判斷
1．科學家基于Cl2易溶于CCl4的性質，發展了一種無需離子交換膜的新型氯流電池，可作儲能設備(如圖)。充
電時電極a的反應為NaTi2(PO4)3＋2Na＋＋2e－===Na3Ti2(PO4)3。下列說法正確的是(　　)
A．充電時電極b是陰極
B．放電時NaCl溶液的pH減小
C．放電時NaCl溶液的濃度增大
D．每生成1 mol Cl2，電極a質量理論上增加23 g
2．一種利用金屬氟化物的HF溶液作電解質的氫氧燃料電池裝置如圖所示：
裝置工作時，下列說法錯誤的是(　　)
A．化學能轉變為電能
B．負極電極反應式為H2－2e－===2H＋
C．理論上消耗n(H2)∶n(O2)＝2∶1
D．正極電極反應式為O2＋4e－＋12[(HF)3F]－===16[(HF)2F]－＋2H2O
3．通過電解廢舊鋰電池中的LiMn2O4可獲得難溶性的Li2CO3和MnO2，電解示意圖如下(其中濾布的作用是阻擋
固體顆粒，但離子可自由通過。電解過程中溶液的體積變化忽略不計)。下列說法不正確的是(　　)
A．電極A為陰極，發生還原反應
B．電極B的電極反應：2H2O＋Mn2＋－2e－===MnO2＋4H＋
C．電解一段時間后溶液中Mn2＋濃度保持不變
D．電解結束，可通過調節pH除去Mn2＋，再加入
Na2CO3溶液以獲得Li2CO3
4．利用(QH2)電解轉化法從煙氣中分離CO2的原理如圖。已知氣體可選
擇性通過膜電極，溶液不能通過。下列說法錯誤的是(　　)
A．a為電源負極
B．溶液中Q的物質的量保持不變
C．CO2在M極被還原
D．分離出的CO2從出口2排出
5．如下所示電解裝置中，通電后石墨電極Ⅱ上有O2生成，Fe2O3逐漸溶解，下列判斷錯誤的是(　　)
A．a是電源的負極
B．通電一段時間后，向石墨電極Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出現紅色
C．隨著電解的進行，CuCl2溶液濃度變大
D．當0．01 mol Fe2O3完全溶解時，至少產生氣體336 mL(折合成標準狀況下)
6．利用物質由高濃度向低濃度自發擴散的能量可制成濃差電池。
在海水中的不銹鋼制品，縫隙處氧濃度比海水低，易形成濃
差電池而發生縫隙腐蝕。縫隙處腐蝕機理如圖所示。下列
說法不正確的是(　　)
A．金屬縫隙內表面為負極，外自由表面為正極
B．縫隙內溶液pH增大，加快了縫隙內腐蝕速率
C．為了維持電中性，海水中大量Cl－進入縫隙
D．正極的電極反應為O2＋2H2O＋4e－===4OH－
7．含可鈍化金屬的工業管道或反應器，由于會被內部溶液腐蝕，通過外接電源而鈍化，稱之為陽極保護法。下圖是某金屬外接電勢與電流密度的變化關系，有關說法正確的是(　　)
A．陽極保護法中受保護的金屬外接電源的負極
B．電流密度越大，金屬受保護程度越好
C．CFD區，金屬受到保護
D．外接電勢越高，對金屬保護性越有效
8．鋅—空氣電池(原理如圖)適宜用作城市電動車的動力電源，該電池放電時Zn轉化為ZnO。該電池工作時下
列說法不正確的是(　　)
A．多孔板的目的是增大與空氣的接觸面積
B．該電池的正極反應為O2＋4e－＋2H2O===4OH－
C．該電池放電時K＋向石墨電極移動
D．外電路電子由Zn電極流向石墨電極再通過電解質溶液流回
Zn電極
9.(2023·長沙市炎德英才第三次月考10)鎵的化學性質與鋁相似，電解精煉法提純鎵(Ga)的原理如圖所示。已知：金屬活動順序Zn>Ga>Fe。下列說法錯誤的是(　　)
A.陽極泥的主要成分是鐵和銅
B.陰極反應為Ga3＋＋3e－===Ga
C.若電壓過高，陰極可能會產生H2導致電解效率下降
D.電流流向為：N極→粗Ga→NaOH(aq)→高純Ga→M極
10.(2023·棗莊市高三上學期期末7)常壓電化學法合成氨過程中用納米Fe2O3做催化劑，其電解裝置如圖所示：熔融NaOH—KOH為電解液，Fe2O3在發生反應時生成中間體Fe。下列說法正確的是(　　)
A.惰性電極Ⅱ是電解池的陰極，發生氧化反應
B.產生2.24 L O2時，內電路轉移的OH－數為0.4NA
C.惰性電極Ⅰ的電極反應式為2Fe＋3H2O－6e－===Fe2O3＋6H＋
D.電解過程中OH－向惰性電極Ⅱ的方向移動
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
21世紀教育網(www.21cnjy.com)

展開更多......

收起↑