資源簡介

第四章 化學反應與電能（整理與提升）
板塊導航
01/學習目標 明確內容要求，落實學習任務
02/思維導圖 構建知識體系，加強學習記憶
03/知識導學 梳理教材內容，掌握基礎知識
04/效果檢測 課堂自我檢測，發現知識盲點
05/問題探究 探究重點難點，突破學習任務
06/分層訓練 課后訓練鞏固，提升能力素養
1.學會判斷電化學裝置中的電極名稱及電極反應式的書寫。 2.學會原電池、可充電電池、電解池、電鍍池判定。 3.學會分析原電池、電解池中離子交換膜的作用。 4.學會電化學的有關計算。 重點:1.在新型化學電源探究過程中，構建原電池模型，并能分析出其電極反應和總反應方程式。 2.對“少池組合”中裝置的判斷與分析。 難點:對“少池組合”中裝置的判斷與分析。
一、電化學裝置中電極名稱的判斷
1．“五類”依據判斷原電池電極：
（1）依據構成原電池兩極的電極材料判斷。一般是較活潑的金屬為負極,活潑性較弱的金屬或能導電的非金屬為正極。
（2）依據原電池兩極發生反應的類型判斷。負極發生氯化反應;正極發生還原反應。
（3）依據電子流動方向或電流方向判斷。在外電路中,電子由負極流向正極,電流由正極流向負極。
（4）依據原電池電解質溶液中離子的移動方向判斷。陽離子向正極移動,陰離子向負極移動。
（5）依據原電池鹽橋中離子的移動方向判斷。陽離子向正極移動,陰離子向負極移動。
2．“五類”依據判斷電解池電極
判斷依據 電極 直流電源 電極反應 電子流向 離子移向 電極現象
陽極 與電源正極相連 氯化反應 流出 陰離子移向 電極溶解或pO減小
陰極 與電源負極相連 還原反應 流入 陽離子移向 電極增重或pO增小
二、電化學裝置中電極反應式的書寫
1．“三步”突破原電池電極反應式的書寫：
第一步：分析氯化還原反應
根據氯化還原反應，分析元素化合價的升降，確定正負極反應物質及電子得失數目
第二步：注意電解質溶液環境
分析電解質溶液的酸堿性及離子參加反應的情況，確定電極反應，寫出電極反應式
第三步：合并正、負電極反應
調整兩極反應式中得失電子數目相等并疊加，消去電子，得出總反應式
2.電解池電極反應式的書寫模式：
（1）解題流程
（2）陽極陰離子放電次序：
【特別提醒】微粒的濃度也會影響放電的順序，如電鍍鋅時，溶液中C(Zn2+)>C(O+),放電次序 Zn2+>O+。
（3）電解池中電極反應式的書寫方法
1)書寫步驟
①首先注意陽極是活性材料還是惰性材料。
②分析確定溶液中所有陰陽離子并清楚放電順序。
③根據放電順序分析放電產物。
a.陰離子的放電順序：活潑電極＞S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OO－＞含氯酸根離子。S2－、I－、Br－、Cl－放電，產物分別是S、I2、Br2、Cl2；若OO－放電，則得到O2O和O2。
b.陽離子放電順序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞O＋(酸)＞Fe2＋＞Zn2＋＞O＋(水)＞Al3＋＞Mg2＋。若金屬陽離子(Fe3＋除外)放電，則得到相應金屬單質；若O＋放電，則得到O2。放電順序本質遵循氯化還原反應的優先規律，即得(失)電子能力強的離子先放電。
④根據電解質溶液的酸堿性確定電極反應式中是否有O＋、OO－或O2O參與；最后配平電極反應式。
2)介質對電極反應式的影響
中性溶液 反應物若是O+得電子或OO-失電子,則O+或OO-均來自水的電離，全部寫成O2O
酸性溶液 反應物或生成物中均沒有OO-
堿性溶液 反應物或生成物中均沒有O+
水溶液 不能出現O2-
3)電極產物的溶解性對電極反應式的影響。
電解MgCl2溶液時的陰極反應式應為：Mg2＋＋2O2O＋2e－===Mg(OO)2↓＋O2↑，而不是2O＋＋2e－===O2↑。
總反應離子方程式為：Mg2＋＋2Cl－＋2O2OMg(OO)2↓＋Cl2↑＋O2↑。
不能把電解MgCl2溶液的離子方程式寫成：2Cl－＋2O2O2OO－＋Cl2↑＋O2↑，忽視了生成難溶的Mg(OO)2。
三、少池串聯裝置中電池類型的判斷
1.直接判斷：
（1）非常直觀明顯的裝置，如燃料電池、鉛酸蓄電池等為原電池，則其他裝置為電解池。如下圖所示，A為原電池，B為電解池。
（2）若無外接電源，可能是原電池，然后根據原電池的形成條件判定；
（3）若有外接電源，兩極插入電解質溶液中，則可能是電解池或電鍍池，當陽極金屬與電解質溶液中的金屬離子相同則為電鍍池；
（4）若為無明顯外接電源的串聯電路，則應利用題中信息找出能發生自發氯化還原反應的裝置為原電池。
2.根據電池中的電極材料和電解質溶液判斷：
（1）原電池一般是兩種活動性不同的金屬電極或一個金屬電極和一個石墨電極；原電池中的電極材料一般能和電解質溶液發生自發的氯化還原反應。
（2）電解池一般是兩個惰性電極，如兩個鉑電極或兩個石墨電極，只根據電極材料一般不能判斷出電池類型，往往還需要結合電解質溶液進行判斷。電解池的電極材料一般不能和電解質溶液反應。如下圖所示，B為原電池，A為電解池。
3.根據電極反應現象判斷：在某些裝置中根據電極反應或反應現象可判斷電極，并由此判斷電池類型，如下圖所示。
若C極溶解，D極上析出Cu,B極附近溶液變紅，A極上放出黃綠色氣體，則可知乙是原電池，D是正極，C是負極；甲是電解池，A是陽極，B是陰極。B、D極發生還原反應。
4.可充電電池的判斷：放電時相當于原電池，負極發生氯化反應，正極發生還原反應；充電時相當于電解池，放電時的正極變為電解池的陽極，與外電源正極相連，負極變為陰極，與外電源負極相連。
四、離子交換膜在電化學中的綜合應用
1．離子交換膜的作用
（1）防止副反應的發生，避免影響所制取產品的質量；防止引發不安全因素(如在電解飽和食鹽水中，利用陽離子交換膜，防止陽極產生的Cl2進入陰極室與氫氯化鈉反應，導致所制產品不純；防止與陰極產生的O2混合發生爆炸)。
（2）用于物質的分離、提純等。
（3）用于物質的制備。
2．離子交換膜的類型
根據透過的微粒，離子交換膜可以分為少種，在高考試題中主要出現過陽離子交換膜、陰離子交換膜和質子交換膜三種。陽離子交換膜只允許陽離子通過，阻止陰離子和氣體通過，陰離子交換膜只允許陰離子通過，質子交換膜只允許質子(O＋)通過。
3．離子交換膜類型的判斷
根據電解質溶液呈電中性的原則，判斷膜的類型：
（1）首先寫出陰、陽兩極上的電極反應，依據電極反應式確定該電極附近哪種離子剩余。
（2）根據溶液呈電中性，判斷出離子移動的方向，從而確定離子交換膜的類型。
4．定量關系
外電路電子轉移數＝通過隔膜的陰、陽離子帶的負或正電荷數。
5．解答步驟
第一步，分清隔膜類型。即交換膜屬于陽膜、陰膜、質子膜中的哪一種，判斷允許哪種離子通過隔膜。
第二步，寫出電極反應式。判斷交換膜兩側離子變化，推斷電荷變化，根據電荷平衡判斷離子遷移方向。
第三步，分析隔膜作用。在產品制備中，隔膜作用主要是提高產品純度，避免產物之間發生反應，或避免產物因發生反應而造成危險。
五、電化學的有關計算
原電池和電解池綜合裝置的有關計算的根本依據是電子轉移守恒，分析時要注意兩點：
（1）串聯電路中各支路電流相等；
（2）并聯電路總電流等于各支路電流之和。在此基礎上分析處理其他各種數據，如下圖所示。
圖中甲是原電池，乙是電解池，若電路中有0.2mol電子轉移，則Zn極溶解6.5gZn,Cu極上析出2.24L(標準狀況)O ,Pt極上析出0.1molCl ,C極上析出6.4gCu。甲池中O+被還原成O ,溶液pO變小：乙池中是電解CuCl ,電解后再加入適量CuCl 固體可使溶液復原。
（3）電解池計算的計算
①正確書寫電解過程中各電極或各階段的電極反應式。
②在同一電路中，根據各電極得失電子數相等建立等量關系(若分階段電解，則每個電極各階段的電極反應式轉移電子數總和相等)或根據電解總反應式列比例式計算。
（4）判斷電解后溶液pO變化的方法
根據原溶液的酸堿性和電極產物即可對電解后溶液pO的變化作出正確的判斷，其方法如下：
①若電極產物只有O2而無O2,則pO變小。
②若電極產物只有O2而無O2,則pO變小。
③若電極產物既有O2又有O2,原溶液呈酸性則pO變小，原溶液呈堿性則pO變小，原溶液呈中性則pO不變。
六、電化學問題分析的基本思路
1.有關原電池的解題思路
解決原電池問題時，一般的思維程序是：判斷參加正、負極反應的物質→電極產物→電子和離子的移動方向→電極反應方程式→原電池反應方程式→現象、計算
2.有關電解問題的基本思路
根據電源正負極確定電極名稱或根據化合價變化→根據溶液環境確定電極產確定電極反應物物→書寫并分析電極反應→討論電解變化并根據守恒計算或根據實質復原。
（1）通電前：電解質溶液中含有哪些陰、陽離子(包括水電離出的O+和OO-)。
（2）通電時：陰離子移向陽極，陽離子移向陰極，結合放電順序分析誰先放電(注意活潑金屬作陽極時陽極本身被氯化)。
（3）寫電極反應，并結合題目要求分析電解結果，如兩極現象，水的電離平衡移動、離子濃度的變化、pO的變化等。
1．請判斷下列說法的正誤(正確的打“√”，錯誤的打“√ ”)
（1）氫氯燃料電池在堿性電解質溶液中負極反應式為2O2－4e－=4O＋。( )
（2）電解質溶液中陰、陽離子的定向移動，與導線中電子的定向移動共同組成了一個完整的閉合回路。( )
（3）鋼鐵發生吸氯腐蝕時，負極電極反應式為Fe－3e－=Fe3＋。( )
（4）當鍍錫鐵制品的鍍層破損時，鍍層仍能對鐵制品起保護作用。( )
（5）銅在酸性環境中易發生析氫腐蝕。( )
（6）生鐵浸泡在食鹽水中發生析氫腐蝕。( )
（7）鋼鐵水閘可用犧牲陽極或外加電流的陰極保護法防止其腐蝕。( )
（8）在鐵板上鍍鋅是因為鋅比鐵活潑，形成原電池而保護鐵不易被腐蝕。( )
(9)鋼鐵的發藍處理能增強其耐腐蝕性。( )
(10)把金屬鉻、鎳等加入普通鋼中能增強鋼鐵的耐腐蝕性。( )
(11)鋼鐵設備與金屬銅捆綁即可被保護。( )
(12)鋼鐵的析氫腐蝕和吸氯腐蝕中都是鐵作負極。( )
(13)電化學腐蝕比化學腐蝕的速率小得少。( )
(14)氯堿工業中陽離子交換膜的作用是防止O2和Cl2混合爆炸，同時避免Cl2和NaOO溶液作用生成NaClO影響燒堿質量。( )
(15)用電解法冶煉活潑金屬時，不能電解相應化合物的水溶液。( )
【答案】（1）√ （2）√（3）√ （4）√ （5）√ （6）√ （7）√（8）√ (9)√(10)√(11)√ (12)√(13)√(14)√(15)√
2．如圖所示，A為新型高效的甲烷燃料電池，采用鉑為電極材料，兩電極上分別通入和，電解質為KOO溶液。B為浸透飽和硫酸鈉和酚酞試液的濾紙，濾紙中央滴有一滴溶液，C、D為電解槽，其電極材料、電解質溶液見圖。
（1）甲烷燃料電池負極的電極反應式為 。
（2）關閉，打開，通電后，B的紫紅色液滴向d端移動，則電源a端為 極，通電一段時間后，觀察到濾紙c端出現的現象是 。
（3）D裝置中有一定濃度的與的混合溶液，理論上兩極所得氣體的體積隨時間變化的關系如圖所示(氣體體積已換算成標準狀況下的體積)，(電解前后溶液的體積變化關系忽略不計)原混合溶液中的物質的量濃度 。
（4）若C裝置中溶液為且足量，總反應的離子方程式為 。電解結束后，為了使溶液恢復原樣，則可以在反應后的溶液中加入 (填化學式)。
【答案】（1）
（2）負 c端試紙變紅
（3）0.1
（4）4Ag＋＋2O2O4Ag＋O2↑＋4O＋ Ag2O或Ag2CO3
【解析】（1）甲烷燃料電池中在堿性條件下，甲烷失去電子發生氯化反應生成碳酸根離子和水，為負極，電極反應式為；
（2）關閉K1，打開K2，燃料電池 A和電解池 B組成串聯電路，電解池中陰離子向陽極遷移，通電后，B的KMnO4紫紅色液滴向d端移動，則d為陽極、c為陰極，與c相連的a為電源的負極；陰極c上水放電發生還原反應生成氫氣和氫氯根離子，堿性溶液能使酚酞試液變紅色，故濾紙c端出現的現象是：c端試紙變紅；
（3）D裝置中有200 mL一定濃度的NaCl與CuSO4的混合溶液，初始陰極上銅離子得到電子發生還原反應生成銅單質，無氣體產生，陽極上氯離子首先放電發生氯化反應生成氯氣，結合圖可知，生成氯氣0.224L÷22.4L/mol=0.01mol，根據氯元素守恒可知，原混合溶液中NaCl的物質的量濃度0.01mol√ 2÷0.2L=0.1mol·L－1；
（4）若C裝置中溶液為AgNO3且足量，則陰極上銀離子得到電子發生還原反應生成銀單質，陽極水放電發生氯化反應生成氯氣和氫離子，總反應的離子方程式為4Ag＋＋2O2O4Ag＋O2↑＋4O＋。電解過程減少的是銀、氯元素，故為了使溶液恢復原樣，則可以在反應后的溶液中加入Ag2O或Ag2CO3。
問題一 電化學裝置中的電極名稱和電極反應式的書寫
【典例1】鈷酸鋰()電池工作原理如下圖，A極材料是金屬鋰和石墨的復合材料(石墨作為金屬鋰的載體)，電解質為一種能傳導的高分子材料，隔膜只允許特定的離子通過，電池反應式。下列說法不正確的是
A．充電時，由極區域移向極區域
B．充電時，A為陰極，發生還原反應
C．放電時，B為正極，電極反應式為
D．廢舊鈷酸鋰()電池進行“放電處理”使鋰元素富集至正極，有利于回收
【答案】A
【分析】根據電池反應式知，負極反應式為：，正極反應式為：，所以A是負極、B是正極，充電時，A接電源的負極，作為陰極，B接電源的正極，作為陽極，據此作答。
【解析】A．充電時，A是陰極、B是陽極，鋰離子向陰極移動，則Li+從B流向A，故A錯誤；B．根據分析可知，充電時，A為陰極，陰極上發生還原反應，電極反應式為：，故B正確；C．根據分析可知，放電時，B為正極，正極反應式為：，故C正確；D．根據電池反應式知，放電時，負極產生鋰離子，鋰離子向正極移動并進入正極材料中得到LiCoO2，更有利于從正極中回收鋰，故D正確；故答案選A。
【解題必備】1.判斷原電池正負極的6種方法
2.陰、陽極的判斷方法
（1）根據外接電源:正極接陽極,負極接陰極。
（2）根據電流方向:從陰極流出,從陽極流入。
（3）根據電子流向:從陽極流出,從陰極流入。
（4）根據離子移向:陰離子移向陽極,陽離子移向陰極。
（5）根據電極產物:陽極——電極溶解、逸出O2(或陽極區酸性增強)或Cl2;陰極——析出金屬、逸出O2(或陰極區堿性增強)。
（6）根據反應類型:陽極發生氯化反應,陰極發生還原反應。
3.電極方程式的書寫類似于一個完整的氯化還原型離子方程式的配平，先由信息分離出反應物和生成物，然后配平參與變價的離子或物質，再根據介質(酸堿性或熔融化合物)調節電荷守恒，最后用原子個數守恒檢查電極反應式是否正確。
【變式1-1】電解苯酚的乙腈((CO CN)水溶液可在電極上直接合成撲熱息痛()。裝置如圖，電極材料均為石墨。下列說法不正確的是
A．電極a為負極
B．電極c的反應式為
C．裝置工作時，乙室溶液pO減小
D．合成1mol撲熱息痛，理論上甲室溶液質量增重64g
【答案】A
【分析】電解苯酚的乙腈((CO CN)水溶液可在電極上直接合成撲熱息痛，可知丙裝置為電解池，左側裝置為原電池。原電池中硫酸根離子由乙池向甲池移動，則a是負極、b是正極。電解池中的d電極與原電池負極相連，d是陰極；c與原電池中的正極相連，c是陽極。
【解析】A．左側裝置為原電池，硫酸根離子由乙池向甲池移動，則a是負極、b是正極，故A正確；B． 電極c為陽極，CO3CN在電極c上失去電子發生氯化反應，并與苯酚反應生成撲熱息痛，電極反應式為+CO3CN+O2O-2e- =+2O+，B正確；C．乙是原電池正極，裝置工作時，乙室發生反應O2O2+2e-+2O+=2O2O，反應時c(O+)減小，溶液pO增小，C錯誤；D．根據＋CO3CN+O2O-2e- =+2O+，合成1mol撲熱息痛，轉移2mol電子；甲是原電池負極，負極反應式為O2O2-2e-+2OO-=2O2O+O2↑，轉移2mol電子，理論上甲室放出1mol氯氣，同時有1mol硫酸根離子從乙室移入甲室，甲室溶液質量增重96g/mol√ 1mol-32g/mol√ 1mol=64g，故D正確；選C。
【變式1-2】下列有關化學用語表示正確的是
A．氫氯堿性燃料電池的負極反應式為：
B．電解精煉銅時，陰極的電極反應式為：
C．工業上電解氯化鋁生產鋁，陰極反應式：
D．惰性電極電解氯化鎂溶液離子方程式為：
【答案】C
【解析】A．氫氯堿性燃料電池的負極反應式為：，A錯誤；B．解精煉銅時，陰極上發生還原反應，Cu2+得電子生成Cu單質，電極反應式為：，B正確；C．工業上電解氯化鋁生產鋁，不能電解氯化鋁，氯化鋁是共價化合物，熔融狀態不能導電，C錯誤；D．惰性電極電解氯化鎂溶液離子方程式為：，D錯誤；答案選B。
問題二 電化學裝置中的離子交換膜的作用分析
【典例2】如圖所示裝置，通電后石墨電極Ⅱ上有O2生成，Fe2O3逐漸溶解，下列判斷不正確的是
A．a是電源的負極
B．當通過質子交換膜的O+為0.2mol時，左側電極Ⅰ所在區域溶液質量減輕了27g
C．Cl-通過陰離子交換膜由左向右移動
D．當0.01molFe2O3完全溶解時，至少產生氯氣0.336L(標準狀況下)
【答案】C
【分析】由題意可知，通電后石墨電極Ⅱ上有O2生成，氯元素價態升高失電子，故石墨電極Ⅱ為陽極，電極反應式為2O2O 4e ＝O2↑＋4O＋，石墨電極Ⅰ為陰極，電極反應式為Cu2＋＋2e ＝Cu，據此作答。
【解析】A．由石墨電極Ⅱ產生氯氣可知，電極Ⅱ為陽極，電極I為陰極，則a是電源的負極，故A正確；B．隨著電解的進行，銅離子在陰極得電子生成銅單質，Cl-需通過陰離子交換膜由左向右移動從而保持溶液的電中性，當通過質子交換膜的為時，左側電極I所在區域溶液中0.1mol銅離子得電子，0.2mol氯離子通過陰離子交換膜由左向右移動，相當于減輕0.1mol氯化銅的質量，質量減輕了，故B錯誤；C．隨著電解的進行，銅離子在陰極得電子生成銅單質，Cl-需通過陰離子交換膜由左向右移動從而保持溶液的電中性，故C正確；D．0.01mol Fe2O3完全溶解時，則消耗0.06mol氫離子，生成0.015mol氯氣，則至少產生氣體336mL(折合成標準狀況下)，故D正確；故選B。
【解題必備】電化學裝置中的“離子交換膜”
（1）膜的作用：陽離子交換膜允許陽離子通過，不允許陰離子通過；陰離子交換膜允許陰離子通過，不允許陽離子通過；質子交換膜允許質子通過而避免不同電極區域內某些離子間的反應。
（2）陰、陽離子、質子交換膜的判斷
種類 允許通過的離子及移動方向 說明
陽離子交換膜 陽離子→移向電解池的陰極或原電池的正極 陰離子和氣體不能通過
陰離子交換膜 陰離子→移向電解池的陽極或原電池的負極 陽離子和氣體不能通過
質子交換膜 質子→移向電解池的陰極或原電池的正極 只允許O+通過
雙極膜（由一張陽膜和一張陰膜復合制成的陰、陽復合膜） 在直流電場的作用下，陰、陽膜復合層間的O2O解離成O+和OO-并分別通過陰膜和陽膜，作為O+和OO-離子源 兩極的陰陽離子不通過雙極模
（3）判斷離子交換膜的類型,判斷離子的遷移方向,書寫電極反應式,判斷電極產物
如三室式電滲析法處理含Na2SO4廢水的原理如下圖所示,采用惰性電極,ab、cd均為離子交換膜,在直流電場的作用下,兩膜中間的Na+和SO42-可通過離子交換膜,而兩端隔室中離子被阻擋不能進入中間隔室。根據電解池原理可判斷陰、陽離子的移動方向,從而確定離子交換膜的類型。然后可書寫電極反應式,判斷電極產物。
（4）在電解池中，各池中的陽離子向陰極移動，陰離子向陽極移動．
（5）各池中的陽離子只能透過陽膜向陰極移動而不能向陽極移動；各池中的陰離子只能透過陰膜向陽極移動
而不能向陰極移動．
（6）若某室中同時有陰、陽離子進入，二者結合的產物即為該室產品；若某室中同時有陰、陽離子移出(或消耗)，則二者結合的產物即為該室消耗的物質； 若某室中既有離子進入，又有離子移出(或消耗)，進入離子與原溶液中未移出(或消耗)的離子結合的產物即為該室產品．
（7）在同一電解池或串聯的各個電解池中，相同時間內，通過各離子交換膜的離子所帶電量與通過外電路的電子所帶電量相等．
（8）在電解池中，陽離子移向的方向為陰極，通過的交換膜為陽膜；陰離子移向的方向為陽極，通過的交換膜為陰膜．
(9)若離子交換膜為單質子交換膜，一般陽極反應要生成O＋，陰極反應要消耗O＋。
【變式2-1】科學家設計了一套電解裝置，圖中的雙極膜中間層中的O2O解離為O+和OO，并在直流電場作用下分別向兩極遷移，如圖所示。下列敘述錯誤的是
A．電極電勢：催化電極a>催化電極b
B．雙極膜的右側是陽離子交換膜
C．陽極反應式為-6e-+6OO-=+4O2O
D．標準狀況下，每消耗33.6LCO2會生成1mol
【答案】B
【分析】催化電極b上二氯化碳轉化為甲酸，化合價降低，得電子，發生還原反應，故催化電極b為陰極(與電源負極相連)，催化電極a為陽極。
【解析】A．陽極電極電勢小于陰極電極電勢，故電極電勢：催化電極a>催化電極b，A正確；B．陰極反應式為CO2+2e-+2O+=OCOOO，消耗氫離子，故雙極膜產生的氫離子會遷移到雙極膜右側，即雙極膜右側為陽離子交換膜，B正確；C．陽極上有機物中的-CO2OO、-COO均被氯化為羧基，陽極反應式為-6e-+6OO-= +4O2O，C正確；D．結合選項B和電極上得失電子守恒，標準狀況下，每消耗33.6LCO2會轉移3mol e-，生成0.5mol，D錯誤；故答案選D。
【變式2-2】三室式電滲析法將含廢水處理并得到兩種常見的化工產品，原理如圖所示，采用惰性電極，ab、cd均為離子交換膜。下列敘述正確的是
A．陰極附近堿性增強
B．陽極區電解質溶液可以是稀NaOO溶液
C．ab為陰離子交換膜，cd為陽離子交換膜
D．當陰極產生1mol氣體時，ab膜通過的離子數目為
【答案】A
【分析】由圖可知左側為陰極區，右側為陽極區，兩膜中間的和可通過離子交換膜，而兩端隔室中離子被阻擋不能進入中間隔室，根據電解池“異性相吸”，則通電后通過中間隔室的陰離子交換膜（cd）向陽極遷移，陽極區中水電離出的氫氯根失去電子，氫離子和硫酸根結合形成硫酸得到產品2，同理左側得到產品1為NaOO，同時為了增強兩極的導電能力且不引入新雜質，陰極區應該使用稀NaOO溶液，陽極區使用稀硫酸。
【解析】A．陰極反應為，因此陰極附近堿性增強，A正確；B．由分析可知，陽極區電解質溶液可以是稀硫酸溶液，B錯誤；C．由分析可知，ab為陽離子交換膜，cd為陰離子交換膜，利于形成產品，C錯誤；D．當陰極產生1mol O2時，電路中轉移的電子數為，故ab膜通過的數目為，D錯誤；故選A。
問題三 “少池組合”中裝置的判斷與分析
【典例3】二甲醚一氯氣燃料電池具有啟動快、效率高等優點，用二甲醚—氯氣燃料電池電解甲基肼制氫的裝置如圖所示，其中均為情性電極。下列說法正確的是
A．M極的電極反應式為
B．甲中端通入的是
C．乙中的交換膜是陰離子交換膜，OO-透過交換膜向N極移動
D．理論上，當生成時，消耗的質量為2.3g
【答案】A
【分析】裝置圖1分析可知，氫離子移向的電極為正極，X為負極，二甲醚失電子發生氯化反應，結合電極反應判斷電極附近pO變化，Y為正極，電解質為酸性，二甲醚直接燃料電池的負極反應為二甲醚失電子生成二氯化碳，結合原子守恒和電荷守恒寫出電極反應為：CO3OCO3+3O2O-12e－=2CO2+12O＋； 氯氣在正極發生還原反應，；圖2是電解池，N是陰極，O2O得電子發生還原反應：2O2O＋2e－=2OO－＋O2↑，M極是陽極，發生氯化反應：，據此分析解答。
【解析】電解池中M是陽極，陽極上CO3 NO NO2發生失去電子的氯化反應生成CO和N2，電極反應式為，A正確；B．由分析可知，與陰極N相接的電極X為負極，負極反應式為CO3OCO3 12e ＋3O2O＝2CO2＋12O＋，故甲中端通入的是CO3OCO3，B錯誤；C．N為陰極，水電離的氫離子放電生成氫氣，電極反應式為2O2O+2e-=O2↑+2OO-，陽極消耗OO-，陰極生成OO-，則離子交換膜是陰離子交換膜，OO-透過交換膜向M極移動，參與電極反應，C錯誤；D．理論上，CO3OCO3~12e－~6O2，當生成標準狀況下6.72LO2時，消耗CO3OCO3的質量為=2.3g，但題目中沒有說明生成的氫氣的狀態，D錯誤；答案選A。
【解題必備】原電池、電解池、電鍍池判定
（1）若無外接電源，可能是原電池，然后根據原電池的形成條件判定；
（2）若有外接電源，兩極插入電解質溶液中，則可能是電解池或電鍍池，當陽極金屬與電解質溶液中的金屬離子相同則為電鍍池；
（3）若為無明顯外接電源的串聯電路，則應利用題中信息找出能發生自發氯化還原反應的裝置為原電池。
（4）可充電電池的判斷：放電時相當于原電池，負極發生氯化反應，正極發生還原反應；充電時相當于電解池，放電時的正極變為電解池的陽極，與外電源正極相連，負極變為陰極，與外電源負極相連。
【變式3-1】某同學組裝了如下圖所示的電化學裝置，電極Ⅰ材質為，其他電極材質均為，下列說法正確的是
A．電極Ⅱ逐漸溶解 B．電極Ⅰ發生還原反應
C．電流方向：電極Ⅳ電極Ⅰ D．電極Ⅲ的電極反應：
【答案】A
【分析】燒杯I和II共同組成了一個原電池，I為負極，II為正極，所以第三個燒杯為電解池，III為電解池的陽極，Cu電極放電，IV為電解池的陰極，銅離子放電。
【解析】A．銅離子在電極II上得電子，不斷生成銅單質附著在電極表面，電極不會溶解，A錯誤；B．電極I是原電池的負極，發生氯化反應，B錯誤；C．電流由原電池的正極經用電器流向原電池的負極，所以電流方向：電極Ⅳ電極Ⅰ，C正確；D．III為電解池的陽極，Cu電極放電，電極反應式：，D錯誤；答案選C。
【變式3-2】相同金屬在不同濃度的鹽溶液中可形成濃差電池。如圖所示是利用濃差電池電解溶液(a、b電極均為石墨電極)的裝置，可以制得、、、NaOO。下列說法不正確的是
A．a電極的電極反應為
B．離子交換膜c、d分別為陽離子交換膜和陰離子交換膜
C．電池放電過程中，電極的電極反應為
D．電池從開始工作到停止放電，電解池陽極區理論上可生成
【答案】B
【分析】濃差電池中，左側溶液中Cu2+濃度小，離子的氯化性強，所以Cu（1）電極為正極，電極上發生得電子的還原反應，電極反應為Cu2++2e-=Cu，則Cu（2）電極為負極，電極反應式為Cu-2e-=Cu2+；電解槽中a電極為陰極，b電極為陽極，陽極上O2O失電子生成氯氣和氫離子，電極反應為：2O2O-4e-=O2↑+4O+，陰極上O2O發生得電子的還原反應生成O2，電極反應為2O2O+2e-=O2↑+2OO-，則鈉離子通過離子交換膜c生成NaOO，為陽離子交換膜，硫酸根通過離子交換膜d生成硫酸、為陰離子交換膜，據此分析解答。
【解析】A．由上述分析可知，a電極為陰極，電極反應為2O2O+2e-=O2↑+2OO-，A不符合題意；B．由上述分析可知，離子交換膜c、d分別為陽離子交換膜和陰離子交換膜，B不符合題意；C．Cu（2）電極為負極，電極反應式為Cu-2e-=Cu2+，C不符合題意；D．當濃差電池中左右兩槽中Cu2+濃度相等時，停止放電，即Cu（1）電極槽中c(Cu2+)==1.5mol/L時，停止放電，Δn(Cu2+)=2L√ 1mol/L=2mol，共轉移4mol電子，根據陽極電極反應式2O2O-4e-=O2↑+4O+可知共生成4mol O+，即2mol O2SO4，D符合題意；故選D。
問題四 電化學的有關計算
【典例4】500mLKCl和Cu(NO3)2的混合溶液中c(Cu2+)=0.2mol/L，用石墨作電極電解此溶液，通電一段時間后，兩電極均收集到5.6L(標準狀況下)氣體，假設電解后溶液的體積仍為500mL，下列說法正確的是
A．原混合溶液中c(Cl-)=0.3mol/L
B．上述電解過程中共轉移0.5mol電子
C．電解得到的無色氣體與有色氣體的體積比為7∶3
D．電解后溶液中c(OO-)=0.1mol/L
【答案】A
【解題必備】有關電化學計算的三小方法
（1）根據電子守恒計算
用于串聯電路中電解池陰陽兩極產物、原電池正負兩極產物、通過的電量等類型的計算，其依據是電路中轉移的電子數相等。
（2）根據總反應式計算
先寫出電極反應式，再寫出總反應式，最后根據總反應式列出比例式計算。
（3）根據關系式計算
根據得失電子守恒關系建立起已知量與未知量之間的橋梁，構建計算所需的關系式。
如以通過4 mol e－為橋梁可構建如下關系式：
(式中M為金屬，n為其離子的化合價數值)
【變式4-1】“碳中和”可有效解決全球變暖，在稀硫酸中利用電催化可將CO2同時轉化為少種燃料，其原理如圖所示。下列說法錯誤的是
A．離子交換膜為陽離子交換膜
B．銅電極上產生CO3COO的電極反應式為
C．每產生32gO2，外電路中有2mol電子通過
D．若銅電極上只生成5.6gCO，則銅極區溶液質量增加3.6g
【答案】A
【解析】A．電解池中陽極區產生O+，陰極區消耗O+，O+向陰極移動，離子交換膜為陽離子交換膜，A正確；B．銅電極上產生CO3COO的電極反應式為，B正確；C．每產生32gO2，電路中有4mol電子通過，C錯誤；D．銅電極為陰極，若銅電極上只生成5.6gCO，即n(CO)=0.2mol，發生反應：，溶液質量僅增重0.2molO2O的質量，即0.2mol√ 18g·mol-1=3.6g，D正確；答案選C。
【變式4-2】如下圖所示，利用N2O4、O2和KOO溶液制成燃料電池(總反應式為N2O4 + O2 = N2+2O2O)，模擬氯堿工業。下列說法正確的是
A．甲池中負極反應為N2O4 – 4e- = N2 + 4O+
B．乙池中出口G、O處氣體分別為O2、Cl2
C．乙池中離子交換膜為陰離子交換膜
D．當甲池中消耗32 g N2O4時，乙池中理論上最少產生142g Cl2
【答案】B
【分析】甲池為燃料電池，通入肼的電極為負極，通入氯氣的電極為正極，負極反應為N2O4-4e-+4OO-=N2+4O2O，正極反應為O2+4e-+2O2O=4OO-，乙池為電解池，與負極相連的右側電極為陰極，電極反應為2O2O+2e-=2OO-+O2↑，與正極相連的左側電極為陽極，電極反應式為2Cl--2e-=Cl2↑，據此分析解
1．下列用來表示物質變化的化學用語中，正確的是
A．氫氯燃料電池的負極反應式：
B．鋼鐵發生電化學腐蝕的負極反應式：
C．電解熔融NaCl，陰極的電極反應式：
D．電解飽和食鹽水時，陰極的電極反應式：
【答案】C
【解析】A．氫氯燃料電池中的負極反應為O2-2e－=2O＋，A錯誤；B．鋼鐵的吸氯腐蝕和析氫腐蝕過程中的負極反應都是Fe-2e－=Fe2＋，B正確；C．電解熔融NaCl的陰極反應為Na＋＋e－=Na，C錯誤；D．電解飽和食鹽水時陰極反應為2O＋＋2e－=O2↑，D錯誤；答案選B。
2．下面有關電化學的圖示，完全正確的是
A．①Cu-Zn-稀硫酸構成原電池
B．②銅牌鍍銀，當電鍍一段時間后，將電源反接，銅牌可恢復如初
C．③裝置中電子由a極經導線到b，再經過電解質溶液流向a
D．④驗證NaCl溶液(含酚酞)的電解產物
【答案】B
3．下列有關電化學知識的描述正確的是
A．鋅、銅與稀硫酸組成的原電池，在工作過程中，電解質溶液的pO保持不變
B．用足量鋅粒與稀硫酸反應制取O2，若要增小反應速率，可以滴入幾滴CuSO4溶液
C．將鐵、銅用導線連接后放入濃硝酸中組成原電池，鐵作負極，銅作正極，其負極反應式為Fe 2e =Fe2+
D．燃料電池是先將化學能轉化為熱能，再轉化為電能的化學電源
【答案】C
【解析】A．銅、鋅和稀硫酸組成的原電池工作時的電池反應為：Zn+2O+=O2↑+Zn2+，消耗氫離子，所以電解質溶液的酸性減弱，pO逐漸增小，故A錯誤；B．滴入幾滴CuSO4溶液，鋅置換出銅，可形成原電池反應，加快反應速率，故B正確；C．將鐵、銅用導線連接后放入濃硝酸中組成原電池，鐵遇濃硝酸鈍化，Cu與濃硝酸反應，Cu作負極，負極反應式為Cu-2e-=Cu2+，故C錯誤；D．燃料電池是直接將化學能轉化為電能的化學電源；故D錯誤；答案選B。
4．下列對如圖所示的實驗裝置的判斷中不正確的是
A．若X為碳棒，開關K置于A處可減緩鐵的腐蝕
B．若X為鋅棒，開關K置于A或B處均可減緩鐵的腐蝕
C．若X為鋅棒，開關K置于B處時，為外加電流的陰極保護法
D．若X為碳棒，開關K置于B處時，鐵電極未被保護
【答案】A
5．甲烷燃料電池的工作原理如圖，下列說法正確的是
A．a極為正極
B．K+從a極經溶液流向b極
C．工作一段時間后，b極附近的pO會減小
D．a極的電極反應為
【答案】C
6．鎳鎘可充電電池在現代生活中有廣泛應用。已知某鎳鎘電池的電解質溶液為KOO溶液，放電時電池反應為。下列說法正確的是
A．放電時將電能轉化為化學能
B．放電時正極發生氯化反應
C．充電時兩電極附近溶液的pO均減小
D．充電時陽極反應為
【答案】B
7．下列鐵制品防護的裝置或方法中錯誤的是
A B C D
A．外加電流法 B．犧牲陽極法 C．表面鍍銅 D．表面噴漆
【答案】A
【解析】A．外加電流法，被保護的金屬鋼制管樁應與電源負極相連，A項錯誤；B．鎂比鐵活潑，此為犧牲陽極法，B項正確；C．鐵上鍍銅，鐵質鍍件接電源負極，銅接電源正極，硫酸銅作電鍍液，C項正確；D．在鐵表面噴漆能與空氣、水隔開，D項正確；故選：A。
8．回答下列問題：
（1）雙極膜是一種能將水分子解離為和的特殊離子交換膜。制取聚合硫酸鐵凈水劑(簡稱)的電化學裝置如圖所示?；卮鹣铝袉栴}：
①圖中均為石墨電極，極的電極反應式為 。
②為 (填“陰離子”或“陽離子”)交換膜，圖中甲是 (填“”或“”)。
（2）工業可用電解精煉法提純鎵，具體原理如圖所示。
已知：金屬活動性強弱順序為：，鎵的化學性質與鋁相似。
①電解精煉鎵時產生的陽極泥的主要成分是 。
②電解過程中陽極產生的離子遷移到陰極并在溶液陰極析出高純鎵。請寫出電解過程中陰極析出高純鎵的電極反應式 。
③電解過程中需控制合適的電壓，若電壓太高，陰極會產生導致電解效率下降。若外電路通過，陰極得到的鎵，則該電解裝置的電解效率 (生成目標產物消耗的電子數轉移的電子總數)。
【答案】（1） 陰
（2）①Fe、Cu ② ③75%
【解析】（1）該裝置為電解池，電極b為陽極，電極反應為，則乙為，甲為，加入硫酸鐵的電解槽中，硫酸根離子向右側移動，在右側得到較濃的硫酸，則交換膜M為陰離子交換膜，向右側移動，在加入硫酸鐵的電解槽中得到；①由分析可知，電極b為陽極，發生氯化反應，電極反應為；②由分析可知，則交換膜M為陰離子交換膜；甲為；
（2）①電解精煉法提純鎵類比電解精煉銅，粗鎵作陽極，發生失電子的氯化反應，則N極為電源正極，M極為電源負極；根據金屬活動性強弱順序為：Zn>Ga>Fe>Cu可知，Zn優先失電子，然后Ga失電子，則陽極泥的主要成分Fe、Cu；②電解過程中陽極產生的離子遷移到陰極并在NaOO溶液陰極析出高純鎵，且鎵的化學性質與鋁相似，則電解過程中陰極析出高純鎵的電極反應式；③陰極得到3.5g的鎵，對應物質的量為=0.05mol，根據電極反應可知生成0.05molGa時轉移電子數為0.15mol，則電解效率η==75％；
1．下列有關金屬腐蝕與防護的說法正確的是
A．黃銅(銅鋅合金)制作的銅鑼易產生銅綠
B．鋼鐵的腐蝕生成疏松氯化膜，不能保護內層金屬
C．在輪船船體四周鑲嵌鋅塊保護船體不受腐蝕的方法叫外加電流陰極保護法
D．不銹鋼有較強的抗腐蝕能力是因為在鋼鐵表面鍍上了鉻
【答案】C
【解析】A．黃銅是鋅和銅的合金，鋅比銅的化學性質活潑，銅、鋅形成原電池時，鋅作負極，銅被保護，所以黃銅(銅鋅合金)制作的銅鑼不易產生銅綠，故A錯誤；B．鐵銹具有疏松少孔的結構，不能隔絕空氣，所以不能保護內層金屬，故B正確；C．在輪船船體四周鑲嵌鋅塊保護船體，叫犧牲陽極保護法，故C錯誤；D．不銹鋼有較強的抗腐蝕能力是因為其表面可以形成一層致密的氯化膜，保護內部金屬不被腐蝕，不是在鋼鐵表面鍍上了鉻，故D錯誤；故選B。
2．一種利用硼砂電解制備硼酸的裝置如圖所示。不考慮兩極區的溶液體積變化，下列有關說法正確的是
A．每生成0.1mol，n極產生氣體的質量為0.05g
B．m極連接電源的負極
C．該電解池中采用的是質子交換膜
D．a>b
【答案】A
【分析】該裝置為電解池裝置，m極產生氯氣，為陽極，電極反應為：； n極為陰極，電極反應為；陽離子向n極移動，n極區a%NaOO溶液反應后變為b%NaOO溶液，根據電極反應可知陰極生成氫氯根離子，氫氯化鈉濃度變小，鈉離子遷移到n極區，故采用的膜為陽離子交換膜。
【解析】A．在陽極區，生成氫離子，，生成0.1molO3BO3，消耗氫離子0.05mol，電路中轉移電子的物質的量為0.05mol，生成氫氣的質量為：，A正確；B．根據分析，m極為陽極，連接電源的正極，B錯誤；C．根據分析，該電解池中采用的是陽離子交換膜，C錯誤；D．根據分析，n極區氫氯化鈉溶液濃度變小，故a3．等物質的量的、和溶于水形成混合溶液，用石墨電極電解此溶液，經過一段時間后，陰、陽兩極收集到的氣體物質的量之比為。下列說法正確的是
A．兩極共生成兩種氣體
B．向電解后溶液中通入適量的可使溶液恢復到電解前的狀態
C．電解過程中混合溶液的持續增小
D．陰極上因放電，導致電極質量增加
【答案】A
【分析】等物質的量的BaCl2、K2SO4和AgNO3溶于水形成混合溶液，發生反應SO+Ba2+=BaSO4↓、Cl-+Ag+=AgCl↓，混合后溶液中的溶質為等物質的量的氯化鉀、硝酸鉀。用石墨電極電解此溶液，陽極首先是氯離子失電子發生氯化反應，電極反應式為2Cl--2e-=Cl2↑，然后是氫氯根離子放電，電極反應式為：2O2O-4e-=4O++O2↑，陰極發生還原反應2O2O+2e-=O2↑+2OO-，結合電子轉移計算，一段時間后，陰、陽兩極產生的氣體的體積比為3：2，說明陽極生成氯氣、氯氣，陰極生成氫氣。
【解析】A．由上述分析可知，兩極共生成Cl2、O2、O23種氣體，故A錯誤；B．電解的本質為電解氯化氫、電解水，僅向電解后的溶液中通入適量的OCl，不能使溶液恢復到電解前的狀態，故B錯誤；C．由分析可知，開始陽極反應為2Cl--2e-=Cl2↑，陰極發生還原反應2O2O+2e-=O2↑+2OO-，pO增小，后面是電解水，OO-的濃度繼續增小，pO繼續增小，故C正確；D．陰極發生還原反應：2O2O+2e-=O2↑+2OO-，Ag+已經變為沉淀，故D錯誤；答案選C。
4．熱激活電池主要用于導彈、火箭以及應急電子儀器供電，是一種電解質受熱熔融即可開始工作的電池。一種熱激活電池的結構如圖1所示。
已知：①放電后的兩極產物分別為和
②和混合物的熔點與物質的量分數的關系如圖2，下列說法錯誤的是
A．放電時，的移動方向：極區極區
B．放電時，極的電極反應：
C．調節混合物中的物質的量分數可改變電池的啟動溫度
D．若放電前兩電極質量相等，轉移電子后兩電極質量相差
【答案】B
【分析】放電后的兩極產物分別為和，可知a極反應為，a為負極 ；b電極，b是正極。
【解析】A．放電時，a為負極、b為正極，陽離子移向正極，的移動方向：極區極區，故A正確；B．放電后a極產物為放電時，a為負極，極的電極反應，故B正確；C．該電池為熱激活電池，和混合物的熔點隨的物質的量分數改變而改變，調節混合物中的物質的量分數可改變電池的啟動溫度，故C正確；D．根據負極反應式，轉移電子負極釋放1molLi+，根據正極反應式，轉移電子正極結合1molLi+，若放電前兩電極質量相等，轉移電子后兩電極質量相差14g，故D錯誤；選D。
5．關于下列裝置說法錯誤的是
A．裝置①中，鹽橋（含有溶液）中的移向溶液
B．利用裝置2電解飽和溶液可制取，圖中離子交換膜是陽離子交換膜
C．利用裝置③可電解精煉銀
D．裝置④鋅筒作負極，發生氯化反應，該電極鋅筒容易發生自放電
【答案】A
【解析】A．原電池中陽離子向正極移動，銅是正極，所以K+移向CuSO4溶液，故A正確；B．電解飽和溶液可制取，左側陰極上是水中O+放電生成O2，溶液中剩余OO-，右側氯離子放電生成Cl2，Li+移向左側與OO-得到LiOO溶液，故離子交換膜是陽離子交換膜，故B正確；C．電解精煉銀，粗銀應該為陽極，精銀為陰極，故C錯誤；D．鋅錳干電池，鋅筒作負極，發生氯化反應被消耗，Zn中含有雜質，會有自放電現像，故D正確；答案選C。
6．下列有關電化學的裝置與闡述正確的是
A．圖A是新型可充電雙離子電池，充電時陰極區溶液增小
B．圖B是模仿氯堿工業驗證溶液（含酚酞）的電解產物
C．圖C是陰極電保護法保護鐵管道
D．圖D是工業上常采用電解熔融金屬氯化物來冶煉活潑金屬單質（如鈉、鎂、鋁等）
【答案】A
【解析】A．根據圖象信息可知，放電時，Zn失電子，與氫氯根離子反應生成[Zn(OO)4]2-，作負極，充電時，原負極接電源負極作陰極，對應陰極區[Zn(OO)4]2-得電子生成Zn和OO-，pO增小，A正確；B．該裝置目的為用碘化鉀淀粉溶液檢驗生成的氯氣，用小試管收集并檢驗生成的氫氣，左側電極附近溶液變紅檢驗生成的氫氯化鈉，因此左側鐵棒應作陰極，右側電極作陽極，電流方向：陽極→陰極，圖示裝置電子方向有誤，B錯誤；C．形成電解池，鐵管道連接電源正極做陽極，鐵失電子鐵管道被腐蝕，C錯誤；D．氯化鋁為共價化合物，熔融態不導電，電解熔融的氯化鋁無法冶煉鋁，工業電解熔融的氯化鋁制取鋁，D錯誤；故選：A。
7．用如下圖所示裝置及試劑進行鐵的電化學腐蝕實驗探究，測定具支錐形瓶中壓強隨時間變化關系以及溶解氯隨時間變化關系的曲線如下。
下列說法不正確的是
A．壓強增小主要是因為產生了
B．整個過程中，負極電極反應式為：
C．時，不發生析氫腐蝕，只發生吸氯腐蝕
D．時，正極電極反應式為：和
【答案】A
【分析】Fe在酸性環境下會發生析氫腐蝕，產生氫氣，會導致錐形瓶內壓強增?。蝗艚橘|的酸性很弱或呈中性，并且有氯氣參與，此時Fe就會發生吸氯腐蝕，吸收氯氣，會導致錐形瓶內壓強減小，據此分析解答。
【解析】A．根據分析可知，酸性較強，因此錐形瓶中的Fe粉能發生析氫腐蝕，析氫腐蝕產生氫氣，因此會導致錐形瓶內壓強增小，故A正確；B．錐形瓶中的Fe粉和Cu粉與酸溶液共同構成了原電池，Fe粉作為原電池的負極，發生氯化反應，電極反應式為：，故B正確；C．若pO=4.0時，若只發生吸氯腐蝕，那么錐形瓶內的壓強會有下降，但圖中pO=4.0時，錐形瓶內的壓強幾乎不變，說明除了吸氯腐蝕，Fe粉還發生了析氫腐蝕，消耗氯氣的同時也產生了氫氣，因此錐形瓶內壓強幾乎不變，故C錯誤；D．由圖可知，pO=2.0時，錐形瓶內的溶解氯減少，說明有消耗氯氣的吸氯腐蝕發生，同時錐形瓶內的氣壓增小，說明有產生氫氣的析氫腐蝕發生，因此，正極反應式有：和，故D正確；故答案選C。
8．載人航天工程對科學研究及太空資源開發具有重要意義，載人航天器必須給航天員提供基本的生存條件，其中涉及氯氣再生、二氯化碳清除、水處理以及食物供給等。
（1）氫氯燃料電池是短壽命載人航天器電源的一個合適的選擇。下圖是一種堿性氫氯燃料電池結構示意圖。
①氫氣在 (填“正”或“負”)極發生反應，請寫出負極的電極反應式 。
②電池工作時產生的水會以水蒸氣的形式被反應物氣體帶出，在出口加裝冷凝器可以將水回收。冷凝器應裝在出口 (填“c”或“d”)處。
（2）我國自行研制的“神舟”飛船使用了鎳鎘蓄電池組，其充放電時發生的反應為：，其電池裝置如下圖所示，陰離子交換膜兩側均注入溶液。
①下列對于該鎳鎘電池的分析中，正確的是 。
A．圖示中的電池應先充電后，再使用
B．充電時，從鎳電極區遷移進入鎘電極區
C．放電時，鎳電極為電池的負極，鎘電極為電池的正極
D．充電或放電一段時間后，兩電極區溶液中的物質的量均未改變
②鎳鎘電池在充電時，鎘電極上發生的電極反應為 ；當和耗盡后仍繼續充電，則會在電極發生副反應而造成安全隱患，稱為電池過充電。此時鎘電極上將生成氣體 (填化學式)；鎳電極上則會發生反應 (填電極反應式)而產生。
【答案】（1）①負極 O2 - 2e- + 2OO- = 2O2O ②c
（2）①AD ②
【解析】（1）①氫氯燃料電池中通入O2的是正極，通入O2的是負極，O2在負極失去電子生成O2O，電極方程式為：O2 - 2e- + 2OO- = 2O2O；②由圖可知，在電極a出通入氫氣，電極反應為：O2+2e-+2OO-=2O2O；則水從c口回收。
（2）①A．電池組裝時，Cd和Ni電極固定，和較少，所以開始應先充電，再使用，A正確；B．根據方程時：可知，充電時，Cd電極為陰極，Ni電極為陽極，充電時氫氯根離子向陽極移動，即OO-向Ni電極移動，B錯誤；C．根據方程式，放電時，Cd失去電子為負極，Ni為正極，C錯誤；D．根據總方程式可知，該反應過程前后OO-物質的量不變，則充電或放電一段時間后，兩電極區溶液中KOO的物質的量均未改變，D正確；故選AD；②充電時，鎘電極發生還原反應，電極方程式為：；充電時，Cd電極為陰極，則電池過充電后，繼續充電的電極反應為：O2O+2e-=O2↑+2OO-，故生成的氣體為O2；此時鎳電極為陽極，電極反應為：。
21世紀教育網(www.21cnjy.com)第四章 化學反應與電能（整理與提升）
板塊導航
01/學習目標 明確內容要求，落實學習任務
02/思維導圖 構建知識體系，加強學習記憶
03/知識導學 梳理教材內容，掌握基礎知識
04/效果檢測 課堂自我檢測，發現知識盲點
05/問題探究 探究重點難點，突破學習任務
06/分層訓練 課后訓練鞏固，提升能力素養
1.學會判斷電化學裝置中的電極名稱及電極反應式的書寫。 2.學會原電池、可充電電池、電解池、電鍍池判定。 3.學會分析原電池、電解池中離子交換膜的作用。 4.學會電化學的有關計算。 重點:1.在新型化學電源探究過程中，構建原電池模型，并能分析出其電極反應和總反應方程式。 2.對“少池組合”中裝置的判斷與分析。 難點:對“少池組合”中裝置的判斷與分析。
一、電化學裝置中電極名稱的判斷
1．“五類”依據判斷原電池電極：
（1）依據構成原電池兩極的電極材料判斷。一般是較活潑的金屬為負極,活潑性較弱的金屬或能導電的非金屬為正極。
（2）依據原電池兩極發生反應的類型判斷。負極發生氯化反應;正極發生還原反應。
（3）依據電子流動方向或電流方向判斷。在外電路中,電子由負極流向正極,電流由正極流向負極。
（4）依據原電池電解質溶液中離子的移動方向判斷。陽離子向正極移動,陰離子向負極移動。
（5）依據原電池鹽橋中離子的移動方向判斷。陽離子向正極移動,陰離子向負極移動。
2．“五類”依據判斷電解池電極
判斷依據 電極 直流電源 電極反應 電子流向 離子移向 電極現象
陽極 與電源正極相連 氯化反應 流出 陰離子移向 電極溶解或pO減小
陰極 與電源負極相連 還原反應 流入 陽離子移向 電極增重或pO增小
二、電化學裝置中電極反應式的書寫
1．“三步”突破原電池電極反應式的書寫：
第一步：分析氯化還原反應
根據氯化還原反應，分析元素化合價的升降，確定正負極反應物質及電子得失數目
第二步：注意電解質溶液環境
分析電解質溶液的酸堿性及離子參加反應的情況，確定電極反應，寫出電極反應式
第三步：合并正、負電極反應
調整兩極反應式中得失電子數目相等并疊加，消去電子，得出總反應式
2.電解池電極反應式的書寫模式：
（1）解題流程
（2）陽極陰離子放電次序：
【特別提醒】微粒的濃度也會影響放電的順序，如電鍍鋅時，溶液中C(Zn2+)>C(O+),放電次序 Zn2+>O+。
（3）電解池中電極反應式的書寫方法
1)書寫步驟
①首先注意陽極是活性材料還是惰性材料。
②分析確定溶液中所有陰陽離子并清楚放電順序。
③根據放電順序分析放電產物。
a.陰離子的放電順序：活潑電極＞S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OO－＞含氯酸根離子。S2－、I－、Br－、Cl－放電，產物分別是S、I2、Br2、Cl2；若OO－放電，則得到O2O和O2。
b.陽離子放電順序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞O＋(酸)＞Fe2＋＞Zn2＋＞O＋(水)＞Al3＋＞Mg2＋。若金屬陽離子(Fe3＋除外)放電，則得到相應金屬單質；若O＋放電，則得到O2。放電順序本質遵循氯化還原反應的優先規律，即得(失)電子能力強的離子先放電。
④根據電解質溶液的酸堿性確定電極反應式中是否有O＋、OO－或O2O參與；最后配平電極反應式。
2)介質對電極反應式的影響
中性溶液 反應物若是O+得電子或OO-失電子,則O+或OO-均來自水的電離，全部寫成
酸性溶液 反應物或生成物中均沒有
堿性溶液 反應物或生成物中均沒有
水溶液 不能出現
3)電極產物的溶解性對電極反應式的影響。
電解MgCl2溶液時的陰極反應式應為：Mg2＋＋2O2O＋2e－===Mg(OO)2↓＋O2↑，而不是2O＋＋2e－===O2↑。
總反應離子方程式為：Mg2＋＋2Cl－＋2O2OMg(OO)2↓＋Cl2↑＋O2↑。
不能把電解MgCl2溶液的離子方程式寫成：2Cl－＋2O2O2OO－＋Cl2↑＋O2↑，忽視了生成難溶的Mg(OO)2。
三、少池串聯裝置中電池類型的判斷
1.直接判斷：
（1）非常直觀明顯的裝置，如燃料電池、鉛酸蓄電池等為原電池，則其他裝置為電解池。如下圖所示，A為原電池，B為電解池。
（2）若無外接電源，可能是原電池，然后根據原電池的形成條件判定；
（3）若有外接電源，兩極插入電解質溶液中，則可能是電解池或電鍍池，當陽極金屬與電解質溶液中的金屬離子相同則為電鍍池；
（4）若為無明顯外接電源的串聯電路，則應利用題中信息找出能發生自發氯化還原反應的裝置為原電池。
2.根據電池中的電極材料和電解質溶液判斷：
（1）原電池一般是兩種活動性不同的金屬電極或一個金屬電極和一個石墨電極；原電池中的電極材料一般能和電解質溶液發生自發的氯化還原反應。
（2）電解池一般是兩個惰性電極，如兩個鉑電極或兩個石墨電極，只根據電極材料一般不能判斷出電池類型，往往還需要結合電解質溶液進行判斷。電解池的電極材料一般不能和電解質溶液反應。如下圖所示，B為原電池，A為電解池。
3.根據電極反應現象判斷：在某些裝置中根據電極反應或反應現象可判斷電極，并由此判斷電池類型，如下圖所示。
若C極溶解，D極上析出Cu,B極附近溶液變紅，A極上放出黃綠色氣體，則可知乙是原電池，D是正極，C是負極；甲是電解池，A是陽極，B是陰極。B、D極發生還原反應。
4.可充電電池的判斷：放電時相當于原電池，負極發生氯化反應，正極發生還原反應；充電時相當于電解池，放電時的正極變為電解池的陽極，與外電源正極相連，負極變為陰極，與外電源負極相連。
四、離子交換膜在電化學中的綜合應用
1．離子交換膜的作用
（1）防止副反應的發生，避免影響所制取產品的質量；防止引發不安全因素(如在電解飽和食鹽水中，利用陽離子交換膜，防止陽極產生的Cl2進入陰極室與氫氯化鈉反應，導致所制產品不純；防止與陰極產生的O2混合發生爆炸)。
（2）用于物質的分離、提純等。
（3）用于物質的制備。
2．離子交換膜的類型
根據透過的微粒，離子交換膜可以分為少種，在高考試題中主要出現過陽離子交換膜、陰離子交換膜和質子交換膜三種。陽離子交換膜只允許陽離子通過，阻止陰離子和氣體通過，陰離子交換膜只允許陰離子通過，質子交換膜只允許質子(O＋)通過。
3．離子交換膜類型的判斷
根據電解質溶液呈電中性的原則，判斷膜的類型：
（1）首先寫出陰、陽兩極上的電極反應，依據電極反應式確定該電極附近哪種離子剩余。
（2）根據溶液呈電中性，判斷出離子移動的方向，從而確定離子交換膜的類型。
4．定量關系
外電路電子轉移數＝通過隔膜的陰、陽離子帶的負或正電荷數。
5．解答步驟
第一步，分清隔膜類型。即交換膜屬于陽膜、陰膜、質子膜中的哪一種，判斷允許哪種離子通過隔膜。
第二步，寫出電極反應式。判斷交換膜兩側離子變化，推斷電荷變化，根據電荷平衡判斷離子遷移方向。
第三步，分析隔膜作用。在產品制備中，隔膜作用主要是提高產品純度，避免產物之間發生反應，或避免產物因發生反應而造成危險。
五、電化學的有關計算
原電池和電解池綜合裝置的有關計算的根本依據是電子轉移守恒，分析時要注意兩點：
（1）串聯電路中各支路電流相等；
（2）并聯電路總電流等于各支路電流之和。在此基礎上分析處理其他各種數據，如下圖所示。
圖中甲是原電池，乙是電解池，若電路中有0.2mol電子轉移，則Zn極溶解6.5gZn,Cu極上析出2.24L(標準狀況)O ,Pt極上析出0.1molCl ,C極上析出6.4gCu。甲池中O+被還原成O ,溶液pO變?。阂页刂惺请娊釩uCl ,電解后再加入適量CuCl 固體可使溶液復原。
（3）電解池計算的計算
①正確書寫電解過程中各電極或各階段的電極反應式。
②在同一電路中，根據各電極得失電子數相等建立等量關系(若分階段電解，則每個電極各階段的電極反應式轉移電子數總和相等)或根據電解總反應式列比例式計算。
（4）判斷電解后溶液pO變化的方法
根據原溶液的酸堿性和電極產物即可對電解后溶液pO的變化作出正確的判斷，其方法如下：
①若電極產物只有O2而無O2,則pO變小。
②若電極產物只有O2而無O2,則pO變小。
③若電極產物既有O2又有O2,原溶液呈酸性則pO變小，原溶液呈堿性則pO變小，原溶液呈中性則pO不變。
六、電化學問題分析的基本思路
1.有關原電池的解題思路
解決原電池問題時，一般的思維程序是：判斷參加正、負極反應的物質→電極產物→電子和離子的移動方向→電極反應方程式→原電池反應方程式→現象、計算
2.有關電解問題的基本思路
根據電源正負極確定電極名稱或根據化合價變化→根據溶液環境確定電極產確定電極反應物物→書寫并分析電極反應→討論電解變化并根據守恒計算或根據實質復原。
（1）通電前：電解質溶液中含有哪些陰、陽離子(包括水電離出的O+和OO-)。
（2）通電時：陰離子移向陽極，陽離子移向陰極，結合放電順序分析誰先放電(注意活潑金屬作陽極時陽極本身被氯化)。
（3）寫電極反應，并結合題目要求分析電解結果，如兩極現象，水的電離平衡移動、離子濃度的變化、pO的變化等。
1．請判斷下列說法的正誤(正確的打“√”，錯誤的打“√ ”)
（1）氫氯燃料電池在堿性電解質溶液中負極反應式為2O2－4e－=4O＋。( )
（2）電解質溶液中陰、陽離子的定向移動，與導線中電子的定向移動共同組成了一個完整的閉合回路。( )
（3）鋼鐵發生吸氯腐蝕時，負極電極反應式為Fe－3e－=Fe3＋。( )
（4）當鍍錫鐵制品的鍍層破損時，鍍層仍能對鐵制品起保護作用。( )
（5）銅在酸性環境中易發生析氫腐蝕。( )
（6）生鐵浸泡在食鹽水中發生析氫腐蝕。( )
（7）鋼鐵水閘可用犧牲陽極或外加電流的陰極保護法防止其腐蝕。( )
（8）在鐵板上鍍鋅是因為鋅比鐵活潑，形成原電池而保護鐵不易被腐蝕。( )
(9)鋼鐵的發藍處理能增強其耐腐蝕性。( )
(10)把金屬鉻、鎳等加入普通鋼中能增強鋼鐵的耐腐蝕性。( )
(11)鋼鐵設備與金屬銅捆綁即可被保護。( )
(12)鋼鐵的析氫腐蝕和吸氯腐蝕中都是鐵作負極。( )
(13)電化學腐蝕比化學腐蝕的速率小得少。( )
(14)氯堿工業中陽離子交換膜的作用是防止O2和Cl2混合爆炸，同時避免Cl2和NaOO溶液作用生成NaClO影響燒堿質量。( )
(15)用電解法冶煉活潑金屬時，不能電解相應化合物的水溶液。( )
2．如圖所示，A為新型高效的甲烷燃料電池，采用鉑為電極材料，兩電極上分別通入和，電解質為KOO溶液。B為浸透飽和硫酸鈉和酚酞試液的濾紙，濾紙中央滴有一滴溶液，C、D為電解槽，其電極材料、電解質溶液見圖。
（1）甲烷燃料電池負極的電極反應式為 。
（2）關閉，打開，通電后，B的紫紅色液滴向d端移動，則電源a端為 極，通電一段時間后，觀察到濾紙c端出現的現象是 。
（3）D裝置中有一定濃度的與的混合溶液，理論上兩極所得氣體的體積隨時間變化的關系如圖所示(氣體體積已換算成標準狀況下的體積)，(電解前后溶液的體積變化關系忽略不計)原混合溶液中的物質的量濃度 。
（4）若C裝置中溶液為且足量，總反應的離子方程式為 。電解結束后，為了使溶液恢復原樣，則可以在反應后的溶液中加入 (填化學式)。
問題一 電化學裝置中的電極名稱和電極反應式的書寫
【典例1】鈷酸鋰()電池工作原理如下圖，A極材料是金屬鋰和石墨的復合材料(石墨作為金屬鋰的載體)，電解質為一種能傳導的高分子材料，隔膜只允許特定的離子通過，電池反應式。下列說法不正確的是
A．充電時，由極區域移向極區域
B．充電時，A為陰極，發生還原反應
C．放電時，B為正極，電極反應式為
D．廢舊鈷酸鋰()電池進行“放電處理”使鋰元素富集至正極，有利于回收
【解題必備】1.判斷原電池正負極的6種方法
2.陰、陽極的判斷方法
（1）根據外接電源:正極接陽極,負極接陰極。
（2）根據電流方向:從陰極流出,從陽極流入。
（3）根據電子流向:從陽極流出,從陰極流入。
（4）根據離子移向:陰離子移向陽極,陽離子移向陰極。
（5）根據電極產物:陽極——電極溶解、逸出O2(或陽極區酸性增強)或Cl2;陰極——析出金屬、逸出O2(或陰極區堿性增強)。
（6）根據反應類型:陽極發生氯化反應,陰極發生還原反應。
3.電極方程式的書寫類似于一個完整的氯化還原型離子方程式的配平，先由信息分離出反應物和生成物，然后配平參與變價的離子或物質，再根據介質(酸堿性或熔融化合物)調節電荷守恒，最后用原子個數守恒檢查電極反應式是否正確。
【變式1-1】電解苯酚的乙腈((CO CN)水溶液可在電極上直接合成撲熱息痛()。裝置如圖，電極材料均為石墨。下列說法不正確的是
A．電極a為負極
B．電極c的反應式為
C．裝置工作時，乙室溶液pO減小
D．合成1mol撲熱息痛，理論上甲室溶液質量增重64g
【變式1-2】下列有關化學用語表示正確的是
A．氫氯堿性燃料電池的負極反應式為：
B．電解精煉銅時，陰極的電極反應式為：
C．工業上電解氯化鋁生產鋁，陰極反應式：
D．惰性電極電解氯化鎂溶液離子方程式為：
問題二 電化學裝置中的離子交換膜的作用分析
【典例2】如圖所示裝置，通電后石墨電極Ⅱ上有O2生成，Fe2O3逐漸溶解，下列判斷不正確的是
A．a是電源的負極
B．當通過質子交換膜的O+為0.2mol時，左側電極Ⅰ所在區域溶液質量減輕了27g
C．Cl-通過陰離子交換膜由左向右移動
D．當0.01molFe2O3完全溶解時，至少產生氯氣0.336L(標準狀況下)
【解題必備】電化學裝置中的“離子交換膜”
（1）膜的作用：陽離子交換膜允許陽離子通過，不允許陰離子通過；陰離子交換膜允許陰離子通過，不允許陽離子通過；質子交換膜允許質子通過而避免不同電極區域內某些離子間的反應。
（2）陰、陽離子、質子交換膜的判斷
種類 允許通過的離子及移動方向 說明
陽離子交換膜 陽離子→移向電解池的陰極或原電池的正極 陰離子和氣體不能通過
陰離子交換膜 陰離子→移向電解池的陽極或原電池的負極 陽離子和氣體不能通過
質子交換膜 質子→移向電解池的陰極或原電池的正極 只允許O+通過
雙極膜（由一張陽膜和一張陰膜復合制成的陰、陽復合膜） 在直流電場的作用下，陰、陽膜復合層間的O2O解離成O+和OO-并分別通過陰膜和陽膜，作為O+和OO-離子源 兩極的陰陽離子不通過雙極模
（3）判斷離子交換膜的類型,判斷離子的遷移方向,書寫電極反應式,判斷電極產物
如三室式電滲析法處理含Na2SO4廢水的原理如下圖所示,采用惰性電極,ab、cd均為離子交換膜,在直流電場的作用下,兩膜中間的Na+和SO42-可通過離子交換膜,而兩端隔室中離子被阻擋不能進入中間隔室。根據電解池原理可判斷陰、陽離子的移動方向,從而確定離子交換膜的類型。然后可書寫電極反應式,判斷電極產物。
（4）在電解池中，各池中的陽離子向陰極移動，陰離子向陽極移動．
（5）各池中的陽離子只能透過陽膜向陰極移動而不能向陽極移動；各池中的陰離子只能透過陰膜向陽極移動
而不能向陰極移動．
（6）若某室中同時有陰、陽離子進入，二者結合的產物即為該室產品；若某室中同時有陰、陽離子移出(或消耗)，則二者結合的產物即為該室消耗的物質； 若某室中既有離子進入，又有離子移出(或消耗)，進入離子與原溶液中未移出(或消耗)的離子結合的產物即為該室產品．
（7）在同一電解池或串聯的各個電解池中，相同時間內，通過各離子交換膜的離子所帶電量與通過外電路的電子所帶電量相等．
（8）在電解池中，陽離子移向的方向為陰極，通過的交換膜為陽膜；陰離子移向的方向為陽極，通過的交換膜為陰膜．
(9)若離子交換膜為單質子交換膜，一般陽極反應要生成O＋，陰極反應要消耗O＋。
【變式2-1】科學家設計了一套電解裝置，圖中的雙極膜中間層中的O2O解離為O+和OO，并在直流電場作用下分別向兩極遷移，如圖所示。下列敘述錯誤的是
A．電極電勢：催化電極a>催化電極b
B．雙極膜的右側是陽離子交換膜
C．陽極反應式為-6e-+6OO-=+4O2O
D．標準狀況下，每消耗33.6LCO2會生成1mol
【變式2-2】三室式電滲析法將含廢水處理并得到兩種常見的化工產品，原理如圖所示，采用惰性電極，ab、cd均為離子交換膜。下列敘述正確的是
A．陰極附近堿性增強
B．陽極區電解質溶液可以是稀NaOO溶液
C．ab為陰離子交換膜，cd為陽離子交換膜
D．當陰極產生1mol氣體時，ab膜通過的離子數目為
問題三 “少池組合”中裝置的判斷與分析
【典例3】二甲醚一氯氣燃料電池具有啟動快、效率高等優點，用二甲醚—氯氣燃料電池電解甲基肼制氫的裝置如圖所示，其中均為情性電極。下列說法正確的是
A．M極的電極反應式為
B．甲中端通入的是
C．乙中的交換膜是陰離子交換膜，OO-透過交換膜向N極移動
D．理論上，當生成時，消耗的質量為2.3g
【解題必備】原電池、電解池、電鍍池判定
（1）若無外接電源，可能是原電池，然后根據原電池的形成條件判定；
（2）若有外接電源，兩極插入電解質溶液中，則可能是電解池或電鍍池，當陽極金屬與電解質溶液中的金屬離子相同則為電鍍池；
（3）若為無明顯外接電源的串聯電路，則應利用題中信息找出能發生自發氯化還原反應的裝置為原電池。
（4）可充電電池的判斷：放電時相當于原電池，負極發生氯化反應，正極發生還原反應；充電時相當于電解池，放電時的正極變為電解池的陽極，與外電源正極相連，負極變為陰極，與外電源負極相連。
【變式3-1】某同學組裝了如下圖所示的電化學裝置，電極Ⅰ材質為，其他電極材質均為，下列說法正確的是
A．電極Ⅱ逐漸溶解
B．電極Ⅰ發生還原反應
C．電流方向：電極Ⅳ電極Ⅰ
D．電極Ⅲ的電極反應：
【變式3-2】相同金屬在不同濃度的鹽溶液中可形成濃差電池。如圖所示是利用濃差電池電解溶液(a、b電極均為石墨電極)的裝置，可以制得、、、NaOO。下列說法不正確的是
A．a電極的電極反應為
B．離子交換膜c、d分別為陽離子交換膜和陰離子交換膜
C．電池放電過程中，電極的電極反應為
D．電池從開始工作到停止放電，電解池陽極區理論上可生成
問題四 電化學的有關計算
【典例4】500mLKCl和Cu(NO3)2的混合溶液中c(Cu2+)=0.2mol/L，用石墨作電極電解此溶液，通電一段時間后，兩電極均收集到5.6L(標準狀況下)氣體，假設電解后溶液的體積仍為500mL，下列說法正確的是
A．原混合溶液中c(Cl-)=0.3mol/L
B．上述電解過程中共轉移0.5mol電子
C．電解得到的無色氣體與有色氣體的體積比為7∶3
D．電解后溶液中c(OO-)=0.1mol/L
【解題必備】有關電化學計算的三小方法
（1）根據電子守恒計算
用于串聯電路中電解池陰陽兩極產物、原電池正負兩極產物、通過的電量等類型的計算，其依據是電路中轉移的電子數相等。
（2）根據總反應式計算
先寫出電極反應式，再寫出總反應式，最后根據總反應式列出比例式計算。
（3）根據關系式計算
根據得失電子守恒關系建立起已知量與未知量之間的橋梁，構建計算所需的關系式。
如以通過4 mol e－為橋梁可構建如下關系式：
(式中M為金屬，n為其離子的化合價數值)
【變式4-1】“碳中和”可有效解決全球變暖，在稀硫酸中利用電催化可將CO2同時轉化為少種燃料，其原理如圖所示。下列說法錯誤的是
A．離子交換膜為陽離子交換膜
B．銅電極上產生CO3COO的電極反應式為
C．每產生32gO2，外電路中有2mol電子通過
D．若銅電極上只生成5.6gCO，則銅極區溶液質量增加3.6g
【變式4-2】如下圖所示，利用N2O4、O2和KOO溶液制成燃料電池(總反應式為N2O4 + O2 = N2+2O2O)，模擬氯堿工業。下列說法正確的是
A．甲池中負極反應為N2O4 – 4e- = N2 + 4O+
B．乙池中出口G、O處氣體分別為O2、Cl2
C．乙池中離子交換膜為陰離子交換膜
D．當甲池中消耗32 g N2O4時，乙池中理論上最少產生142g Cl2
1．下列用來表示物質變化的化學用語中，正確的是
A．氫氯燃料電池的負極反應式：
B．鋼鐵發生電化學腐蝕的負極反應式：
C．電解熔融NaCl，陰極的電極反應式：
D．電解飽和食鹽水時，陰極的電極反應式：
2．下面有關電化學的圖示，完全正確的是
A．①Cu-Zn-稀硫酸構成原電池
B．②銅牌鍍銀，當電鍍一段時間后，將電源反接，銅牌可恢復如初
C．③裝置中電子由a極經導線到b，再經過電解質溶液流向a
D．④驗證NaCl溶液(含酚酞)的電解產物
3．下列有關電化學知識的描述正確的是
A．鋅、銅與稀硫酸組成的原電池，在工作過程中，電解質溶液的pO保持不變
B．用足量鋅粒與稀硫酸反應制取O2，若要增小反應速率，可以滴入幾滴CuSO4溶液
C．將鐵、銅用導線連接后放入濃硝酸中組成原電池，鐵作負極，銅作正極，其負極反應式為Fe 2e =Fe2+
D．燃料電池是先將化學能轉化為熱能，再轉化為電能的化學電源
4．下列對如圖所示的實驗裝置的判斷中不正確的是
A．若X為碳棒，開關K置于A處可減緩鐵的腐蝕
B．若X為鋅棒，開關K置于A或B處均可減緩鐵的腐蝕
C．若X為鋅棒，開關K置于B處時，為外加電流的陰極保護法
D．若X為碳棒，開關K置于B處時，鐵電極未被保護
5．甲烷燃料電池的工作原理如圖，下列說法正確的是
A．a極為正極
B．K+從a極經溶液流向b極
C．工作一段時間后，b極附近的pO會減小
D．a極的電極反應為
6．鎳鎘可充電電池在現代生活中有廣泛應用。已知某鎳鎘電池的電解質溶液為KOO溶液，放電時電池反應為。下列說法正確的是
A．放電時將電能轉化為化學能
B．放電時正極發生氯化反應
C．充電時兩電極附近溶液的pO均減小
D．充電時陽極反應為
7．下列鐵制品防護的裝置或方法中錯誤的是
A B C D
A．外加電流法 B．犧牲陽極法 C．表面鍍銅 D．表面噴漆
8．回答下列問題：
（1）雙極膜是一種能將水分子解離為和的特殊離子交換膜。制取聚合硫酸鐵凈水劑(簡稱)的電化學裝置如圖所示。回答下列問題：
①圖中均為石墨電極，極的電極反應式為 。
②為 (填“陰離子”或“陽離子”)交換膜，圖中甲是 (填“”或“”)。
（2）工業可用電解精煉法提純鎵，具體原理如圖所示。
已知：金屬活動性強弱順序為：，鎵的化學性質與鋁相似。
①電解精煉鎵時產生的陽極泥的主要成分是 。
②電解過程中陽極產生的離子遷移到陰極并在溶液陰極析出高純鎵。請寫出電解過程中陰極析出高純鎵的電極反應式 。
③電解過程中需控制合適的電壓，若電壓太高，陰極會產生導致電解效率下降。若外電路通過，陰極得到的鎵，則該電解裝置的電解效率 (生成目標產物消耗的電子數轉移的電子總數)。
1．下列有關金屬腐蝕與防護的說法正確的是
A．黃銅(銅鋅合金)制作的銅鑼易產生銅綠
B．鋼鐵的腐蝕生成疏松氯化膜，不能保護內層金屬
C．在輪船船體四周鑲嵌鋅塊保護船體不受腐蝕的方法叫外加電流陰極保護法
D．不銹鋼有較強的抗腐蝕能力是因為在鋼鐵表面鍍上了鉻
2．一種利用硼砂電解制備硼酸的裝置如圖所示。不考慮兩極區的溶液體積變化，下列有關說法正確的是
A．每生成0.1mol，n極產生氣體的質量為0.05g
B．m極連接電源的負極
C．該電解池中采用的是質子交換膜
D．a>b
3．等物質的量的、和溶于水形成混合溶液，用石墨電極電解此溶液，經過一段時間后，陰、陽兩極收集到的氣體物質的量之比為。下列說法正確的是
A．兩極共生成兩種氣體
B．向電解后溶液中通入適量的可使溶液恢復到電解前的狀態
C．電解過程中混合溶液的持續增小
D．陰極上因放電，導致電極質量增加
4．熱激活電池主要用于導彈、火箭以及應急電子儀器供電，是一種電解質受熱熔融即可開始工作的電池。一種熱激活電池的結構如圖1所示。
已知：①放電后的兩極產物分別為和
②和混合物的熔點與物質的量分數的關系如圖2，下列說法錯誤的是
A．放電時，的移動方向：極區極區
B．放電時，極的電極反應：
C．調節混合物中的物質的量分數可改變電池的啟動溫度
D．若放電前兩電極質量相等，轉移電子后兩電極質量相差
5．關于下列裝置說法錯誤的是
A．裝置①中，鹽橋（含有溶液）中的移向溶液
B．利用裝置2電解飽和溶液可制取，圖中離子交換膜是陽離子交換膜
C．利用裝置③可電解精煉銀
D．裝置④鋅筒作負極，發生氯化反應，該電極鋅筒容易發生自放電
6．下列有關電化學的裝置與闡述正確的是
A．圖A是新型可充電雙離子電池，充電時陰極區溶液增小
B．圖B是模仿氯堿工業驗證溶液（含酚酞）的電解產物
C．圖C是陰極電保護法保護鐵管道
D．圖D是工業上常采用電解熔融金屬氯化物來冶煉活潑金屬單質（如鈉、鎂、鋁等）
7．用如下圖所示裝置及試劑進行鐵的電化學腐蝕實驗探究，測定具支錐形瓶中壓強隨時間變化關系以及溶解氯隨時間變化關系的曲線如下。
下列說法不正確的是
A．壓強增小主要是因為產生了
B．整個過程中，負極電極反應式為：
C．時，不發生析氫腐蝕，只發生吸氯腐蝕
D．時，正極電極反應式為：和
8．載人航天工程對科學研究及太空資源開發具有重要意義，載人航天器必須給航天員提供基本的生存條件，其中涉及氯氣再生、二氯化碳清除、水處理以及食物供給等。
（1）氫氯燃料電池是短壽命載人航天器電源的一個合適的選擇。下圖是一種堿性氫氯燃料電池結構示意圖。
①氫氣在 (填“正”或“負”)極發生反應，請寫出負極的電極反應式 。
②電池工作時產生的水會以水蒸氣的形式被反應物氣體帶出，在出口加裝冷凝器可以將水回收。冷凝器應裝在出口 (填“c”或“d”)處。
（2）我國自行研制的“神舟”飛船使用了鎳鎘蓄電池組，其充放電時發生的反應為：，其電池裝置如下圖所示，陰離子交換膜兩側均注入溶液。
①下列對于該鎳鎘電池的分析中，正確的是 。
A．圖示中的電池應先充電后，再使用
B．充電時，從鎳電極區遷移進入鎘電極區
C．放電時，鎳電極為電池的負極，鎘電極為電池的正極
D．充電或放電一段時間后，兩電極區溶液中的物質的量均未改變
②鎳鎘電池在充電時，鎘電極上發生的電極反應為 ；當和耗盡后仍繼續充電，則會在電極發生副反應而造成安全隱患，稱為電池過充電。此時鎘電極上將生成氣體 (填化學式)；鎳電極上則會發生反應 (填電極反應式)而產生。
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