資源簡介

(共46張PPT)
專題四 選擇題專攻
常見電化學裝置圖分析
核心精講
01
(一)原電池原理及裝置分析
1.
2.
3.
例1　(2024·揚州高三階段練)高電壓水系鋅 有機混合液流電池的裝置如圖所示。下列說法錯誤的是
A.充電時，中性電解質NaCl的濃度減小
B.放電時，負極反應式為Zn-2e-+4OH-
===Zn(OH
C.充電時，1 mol FQH2轉化為FQ轉移
2 mol電子
D.放電時，正極區溶液的pH減小
√
充電時，陽極反應為FQH2-2e-===FQ+2H+，陰極反應為Zn(OH+2e-===Zn+4OH-，則中性電解質溶液中的Na+通過陽膜向左移動，Cl-通過陰膜向右移動，所以NaCl的濃度減小，故A正確；
放電時，負極上鋅失去電子轉化為Zn(OH，負極反應式為Zn-2e-+4OH-===Zn(OH，故B正確；
充電時，陽極反應為FQH2-2e-===FQ+2H+，則1 mol FQH2轉化為FQ轉移2 mol電子，故C正確；
放電時，正極反應為FQ+2e-+2H+===FQH2，則正極區溶液的pH增大，故D錯誤。
例2　神舟系列載人飛船的電源系統有太陽能電池帆板和鎘鎳蓄電池。其中鎘鎳電池的工作原理示意圖如下(L為小燈泡，K1、K2為開關)，電池總反應為Cd+2NiOOH+2H2O Cd(OH)2+2Ni(OH)2。
下列說法正確的是
A.鎳鎘電池可24小時全天處于充電狀態
B.鎳鎘電池放電時，電池外部電勢：
電極A>電極B
C.鎳鎘電池充電時，電極A附近堿性逐漸減弱
D.鎳鎘電池充電時，陽極反應式：Ni(OH)2-e-+OH-===NiOOH+H2O
√
使用太陽能帆板對鎳鎘電池進行充電，白天光照時才處于充電狀態，故A錯誤；
放電時，電極A為負極，故電極A電勢小于電極B，故B錯誤；
充電時電極A的電極反應式為Cd(OH)2+2e-
===Cd+2OH-，A電極附近堿性增強，故C錯誤；
充電時，陽極發生氧化反應，電極反應式為Ni(OH)2+e-+OH-===NiOOH
+H2O，故D正確。
1.電解池模型
(二)電解原理及裝置分析
2.對比掌握電解規律(陽極為惰性電極)
電解類型 電解質實例 溶液復原物質
電解水 NaOH、H2SO4或Na2SO4 水
電解電解質 HCl或CuCl2 原電解質
放氫生堿 NaCl HCl氣體
放氧生酸 CuSO4或AgNO3 CuO或Ag2O
注意　電解后有關電解質溶液恢復原態的問題應該用質量守恒法分析。一般是加入陽極產物和陰極產物的化合物，但也有特殊情況，如用惰性電極電解CuSO4溶液，Cu2+完全放電之前，可加入CuO或CuCO3復原，而Cu2+完全放電之后，溶液中H+繼續放電，應加入Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3復原。
3.電解原理的基本應用
(1)電解飽和食鹽水(氯堿工業)
陽極反應式：
(氧化反應)。
陰極反應式： 。
總反應方程式： 。
2Cl--2e-===Cl2↑
2H2O+2e-===H2↑+2OH-
2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑
(2)電解精煉銅
電極材料：陽極為粗銅，陰極為純銅。
電解質溶液：含Cu2+的鹽溶液。
陽極反應：Zn-2e-===Zn2+、Fe-2e-===Fe2+、Ni-2e-===Ni2+、Cu-2e-===Cu2+。
陰極反應：Cu2++2e-===Cu。
陽極泥的形成：在電解過程中，活動性位于銅之后的銀、金等雜質，難以在陽極失去電子變成陽離子而溶解，它們以金屬單質的形式沉積在電解槽底部，形成陽極泥。
(3)電鍍：圖為金屬表面鍍銀的工作示意圖。
鍍件作陰極，鍍層金屬銀作陽極。電解質溶液是AgNO3溶液等含鍍層金屬陽離子的鹽溶液。
電極反應：陽極Ag-e-===Ag+；陰極：Ag++e-===Ag。
特點：陽極溶解，陰極沉積，電鍍液的濃度不變。
(三)金屬的電化學腐蝕與防護
1.犧牲陽極法
被保護的金屬作原電池的正極(陰極)，活潑金屬作原電池的負極(陽極)，陽極要定期予以更換。
2.外加電流法
將被保護的金屬與電源負極相連，作電解池的陰極，另一附加電極與電源正極相連，作電解池的陽極。
(四)電化學中的離子交換膜
(1)交換膜類型及特點
交換膜類型 陽膜 陰膜 雙極膜 特定的交換膜
允許通過的離子及移動方向 陽離子移向原電池的正極 (電解池的陰極) 陰離子移向原電池的負極(電解池的 陽極) 中間層中的H2O解離出H+和OH-，H+移向原電池的正極(電解池的陰極)，OH-移向原電池的負極(電解池的陽極) 只允許特定的離子或分子通過，如質子交換膜只允許H+通過，氯離子交換膜只允許Cl-通過
通性 無論是原電池還是電解池中，陽離子均移向得電子的一極，陰離子均移向失電子的一極 (2)離子交換膜的作用
如：三室式電滲析法處理Na2SO4廢水
①陰極產生氫氣；陽離子Na+通過陽離子交換膜進入陰極區。
②陽極產生氧氣，陰離子S通過陰離子交換膜進入陽極區。
③離子交換膜的作用：平衡電荷，使產品NaOH和H2SO4分開，不反應。
例　雙極膜是一種離子交換復合膜，在直流電場作用下能將中間層的水分子解離成H+和OH-，并分別向兩極遷移。用雙極膜電解制備金屬鈷，工作原理如圖所示。下列說法錯誤的是
A.電極a接電源的正極
B.電解過程中溶液中的S透過陰離子
交換膜向左移動
C.當電路中轉移2 mol電子時，陽極產生
22.4 L H2(標準狀況)
D.電解池工作時，陰離子交換膜與雙極膜之間的溶液的pH減小
√
電解池中陽離子向陰極移動，則電極b是陰極，
電極a是陽極，電極a接電源的正極，故A正確；
電解池中陰離子向陽極移動，電解過程中溶液
中的S透過陰離子交換膜向左移動，故B正確；
當電路中轉移2 mol電子時，陽極氫氧根離子失
電子生成0.5 mol O2，故C錯誤；
電解池工作時，S通過陰離子交換膜向左移動與氫離子結合生成硫酸，陰離子交換膜與雙極膜之間的溶液的pH減小，故D正確。
真題演練
02
1.(2024·江蘇，8)堿性鋅錳電池的總反應為Zn+2MnO2+H2O===ZnO+
2MnOOH，電池構造示意圖如圖所示。下列有關說法正確的是
A.電池工作時，MnO2發生氧化反應
B.電池工作時，OH-通過隔膜向正極移動
C.環境溫度過低，不利于電池放電
D.反應中每生成1 mol MnOOH，轉移電子
數為2×6.02×1023
1
2
3
4
5
√
1
2
3
4
5
電池工作時，Zn為負極，MnO2為正極，MnO2得到
電子，發生還原反應，A錯誤；
電池工作時，OH-通過隔膜向負極移動，B錯誤；
環境溫度過低，化學反應速率下降，不利于電池放
電，C正確；
由電極反應式MnO2+e-+H2O===MnOOH+OH-可知，反應中每生成1 mol MnOOH，轉移1 mol(即6.02×1023)電子，D錯誤。
1
2
3
4
5
2.(2020·江蘇，11)將金屬M連接在鋼鐵設施表面，可減緩水體中鋼鐵設施的腐蝕。在題圖所示的情境中，下列有關說法正確的是
A.陰極的電極反應式為Fe-2e-===Fe2+
B.金屬M的活動性比Fe的活動性弱
C.鋼鐵設施表面因積累大量電子而被保護
D.鋼鐵設施在河水中的腐蝕速率比在海水中的快
√
1
2
3
4
5
陰極得電子，A錯誤；
金屬M失電子，其活動性應比鐵強，B錯誤；
M失去的電子流入鋼鐵設施表面，因積累大量電子而被保護，C正確；
海水中所含電解質的濃度遠大于河水中的，因此鋼鐵設施在海水中腐蝕的速率快，D錯誤。
1
2
3
4
5
3.(2021·江蘇，12)通過下列方法可分別獲得H2和O2：①通過電解獲得NiOOH和H2(如圖)；②在90 ℃將NiOOH與H2O反應生成Ni(OH)2并獲得O2。下列說法正確的是
A.電解后KOH溶液的物質的量濃度減小
B.電解時陽極電極反應式：Ni(OH)2+OH--e-===NiOOH+H2O
C.電解的總反應方程式：2H2O 2H2↑+O2↑
D.電解過程中轉移4 mol電子，理論上可獲得22.4 L O2
√
1
2
3
4
5
陰極水電離的氫離子得電子生成氫氣，陽極Ni(OH)2失
電子生成NiOOH，電解過程總反應為2Ni(OH)2
2NiOOH+H2↑，電解后KOH溶液的物質的量濃度不
變，故A、C錯誤；
電解時陽極Ni(OH)2失電子生成NiOOH，電極反應式為Ni(OH)2+OH--e-===NiOOH+H2O，故B正確；
電解過程中轉移4 mol電子，生成1 mol氧氣，非標準狀況下的體積不一定是22.4 L，故D錯誤。
1
2
3
4
5
4.(2024·新課標卷，12)一種可植入體內的微型電池工作原理如圖所示，通過CuO催化消耗血糖發電，從而控制血糖濃度。當傳感器檢測到血糖濃度高于標準，電池啟動。血糖濃度下降至標準，電池停止工作。(血糖濃度以葡萄糖濃度計)
電池工作時，下列敘述錯誤的是
A.電池總反應為2C6H12O6+O2===2C6H12O7
B.b電極上CuO通過Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互轉變起催化作用
C.消耗18 mg葡萄糖，理論上a電極有0.4 mmol電子流入
D.兩電極間血液中的Na+在電場驅動下的遷移方向為b→a
√
1
2
3
4
5
該裝置為原電池，a為正極，電極反應為O2
+4e-+2H2O===4OH-，b為負極，發生反應：
Cu2O-2e-+2OH-===2CuO+H2O，在負極區，
葡萄糖被CuO氧化為葡萄糖酸：C6H12O6+
2CuO===C6H12O7+Cu2O；電池的總反應為2C6H12O6+O2===2C6H12O7，A正確；
CuO將葡萄糖氧化為葡萄糖酸，自身被還原為Cu2O，Cu2O在b電極上失電子轉化成CuO，因此，CuO通過Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互轉變起催化作用，B正確；
1
2
3
4
5
由反應2C6H12O6+O2===2C6H12O7可知，
1 mol C6H12O6參加反應時轉移2 mol電子，
消耗18 mg(0.1 mmol)葡萄糖時，理論上
a電極有0.2 mmol電子流入，C錯誤；
原電池中陽離子從負極向正極遷移，故Na+遷移方向為b→a，D正確。
5.(2024·湖北，14)我國科學家設計了一種雙位點PbCu電催化劑，用H2C2O4和NH2OH電化學催化合成甘氨酸，原理如圖，雙極膜中H2O解離的H+和OH-在電場作用下向兩極遷移。已知在KOH溶液中，甲醛轉化為HOCH2O-，存在平衡HOCH2O-+OH- +H2O。Cu電極上發生的電子轉移反應為-e-===HCOO-+H·。下列說法錯誤的是
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
A.電解一段時間后陽極區c(OH-)減小
B.理論上生成1 mol H3N+CH2COOH雙極膜中有4 mol H2O解離
C.陽極總反應式為2HCHO+4OH--2e-===2HCOO-+H2↑+2H2O
D.陰極區存在反應H2C2O4+2H++2e-===OHCCOOH+H2O
√
1
2
3
4
5
由題意可知，Cu電極為陽極，電極總反應為2HCHO-2e-+4OH-===2HCOO-
+H2↑+2H2O，陽極區消耗OH-、同時生成H2O，c(OH-)減小，A、C正確；
PbCu電極為陰極，首先HOOC—COOH在Pb上發生得電子的還原反應轉化為OHC—COOH： H2C2O4+2e-+2H+===OHC—COOH+H2O，OHC—COOH與HO—N+H3反應生成HOOC—CH==N—OH：
1
2
3
4
5
OHC—COOH+HO—N+H3→HOOC—CH==N—OH+H2O+H+，HOOC—CH==N—OH發生得電子的還原反應轉化成H3N+CH2COOH：HOOC—CH
==N—OH+4e-+5H+===H3N+CH2COOH+H2O，陰極總反應為H2C2O4+NH2OH+6e-+7H+===H3N+CH2COOH+3H2O，1 mol H2O解離成1 mol H+和1 mol OH-，故理論上生成1 mol H3N+CH2COOH雙極膜中有6 mol H2O解離，B錯誤、D正確。
模擬預測
03
6.利用熱再生氨電池可實現CuSO4電鍍廢液的濃縮再生。電池裝置如圖所示，甲、乙兩室均預加相同的CuSO4電鍍廢液，向甲室加入足量氨水后電池開始工作。下列說法不正確的是
6
7
8
A.甲室Cu電極為負極
B.隔膜為陽離子膜
C.電池總反應：Cu2++4NH3===[Cu(NH3)4]2+
D.NH3擴散到乙室將對電池電動勢產生影響
√
向甲室加入足量氨水后電池開始工作，則甲室Cu電極溶解，變為銅離子與氨形成[Cu(NH3)4]2+，因此甲室Cu電極為負極，故A正確；
原電池內電路中陽離子向正極移動，若隔膜為陽離子膜，電極溶解生成的銅離子要向右側移動，通入氨水要消耗銅離子，顯然左側陽離子不斷減小，明顯不利于電池反應正向進行，故B錯誤；
6
7
8
負極反應是Cu-2e-+4NH3===[Cu(NH3)4]2+，正極反應是Cu2++2e-===Cu，則電池總反應為Cu2++4NH3===[Cu(NH3)4]2+，故C正確；
NH3擴散到乙室會與銅離子反應生成
[Cu(NH3)4]2+，銅離子濃度降低，銅離子得電子能力減弱，因此將對電池電動勢產生影響，故D正確。
6
7
8
7.(2024·連云港模擬)用如圖所示的新型電池可以處理含CN-的堿性廢水，同時還可以淡化海水。
下列說法正確的是
A.a極電極反應式：2CN-+10e-+12OH-===
2C+N2↑+6H2O
B.電池工作一段時間后，右室溶液的pH減小
C.交換膜Ⅰ為陽離子交換膜，交換膜Ⅱ為陰離子交換膜
D.若將含有26 g CN-的廢水完全處理，理論上可除去NaCl的質量為292.5 g
√
6
7
8
a極為負極，電極反應式：2CN--10e-+12OH-===2C+N2↑+6H2O，A錯誤；
b極為正極，電極反應式為2H++2e-===H2↑，則消耗氫離子，pH增大，B錯誤；
由A分析可知，a極附近負電荷減少，則陰離子通過交換膜Ⅰ向左移動，由B分析可知，b極附近正電荷減少，則陽離子通過交換膜Ⅱ向右移動，從而達到淡化海水的目的，C錯誤；
6
7
8
26 g CN-的物質的量為1 mol，根據選項A分析可知，消耗1 mol CN-時轉移5 mol電子，根據電荷守恒可知，可同時處理5 mol NaCl，其質量為292.5 g，D正確。
6
7
8
8.如圖為一種酶生物電池，可將葡萄糖(C6H12O6)轉化為葡萄糖內酯(C6H10O6)，兩個碳納米管電極材料由石墨烯片層卷曲而成。下列說法不正確的是
A.圖中的離子交換膜為陽離子交換膜
B.負極區發生的電極反應主要為
C6H12O6-2e-===C6H10O6+2H+
C.碳納米管有良好導電性能，且能高
效吸附氣體
D.理論上消耗標準狀況下2.24 L O2，可生成葡萄糖內酯0.2 mol
√
6
7
8
由圖可知，右側碳納米管為正極，電極反應式為O2+4e-+4H+===2H2O，左側碳納米管為負極，電極反應式為C6H12O6-2e-===2H++C6H10O6，H2-2e-===2H+，
據此作答。圖中離子交換膜能讓氫離子通過，故離子交換膜為陽離子交換膜，故A正確；
碳納米管電極材料由石墨烯片層卷曲而成，有良好的導電性能，且能高效吸附氣體，故C正確；
6
7
8
理論上消耗標準狀況下2.24 L O2，得到0.4 mol e-，由于負極區有H2和C6H12O6兩種物質失電子，所以生成的葡萄糖內酯小于0.2 mol，故D錯誤。
6
7
8常見電化學裝置圖分析
(一)原電池原理及裝置分析
1.
2.
3.
例1　(2024·揚州高三階段練)高電壓水系鋅 有機混合液流電池的裝置如圖所示。下列說法錯誤的是(　　)
A.充電時，中性電解質NaCl的濃度減小
B.放電時，負極反應式為Zn-2e-+4OH-Zn(OH
C.充電時，1 mol FQH2轉化為FQ轉移2 mol電子
D.放電時，正極區溶液的pH減小
例2　神舟系列載人飛船的電源系統有太陽能電池帆板和鎘鎳蓄電池。其中鎘鎳電池的工作原理示意圖如下(L為小燈泡，K1、K2為開關)，電池總反應為Cd+2NiOOH+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2。
下列說法正確的是(　　)
A.鎳鎘電池可24小時全天處于充電狀態
B.鎳鎘電池放電時，電池外部電勢：電極A>電極B
C.鎳鎘電池充電時，電極A附近堿性逐漸減弱
D.鎳鎘電池充電時，陽極反應式：Ni(OH)2-e-+OH-NiOOH+H2O
(二)電解原理及裝置分析
1.電解池模型
2.對比掌握電解規律(陽極為惰性電極)
電解類型 電解質實例 溶液復原物質
電解水 NaOH、H2SO4 或Na2SO4 水
電解電解質 HCl或CuCl2 原電解質
放氫生堿 NaCl HCl氣體
放氧生酸 CuSO4或AgNO3 CuO或Ag2O
注意　電解后有關電解質溶液恢復原態的問題應該用質量守恒法分析。一般是加入陽極產物和陰極產物的化合物，但也有特殊情況，如用惰性電極電解CuSO4溶液，Cu2+完全放電之前，可加入CuO或CuCO3復原，而Cu2+完全放電之后，溶液中H+繼續放電，應加入Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3復原。
3.電解原理的基本應用
(1)電解飽和食鹽水(氯堿工業)
陽極反應式：　　　 (氧化反應)。
陰極反應式：　　　　。
總反應方程式：　　　　。
(2)電解精煉銅
電極材料：陽極為粗銅，陰極為純銅。
電解質溶液：含Cu2+的鹽溶液。
陽極反應：Zn-2e-Zn2+、Fe-2e-Fe2+、Ni-2e-Ni2+、Cu-2e-Cu2+。
陰極反應：Cu2++2e-Cu。
陽極泥的形成：在電解過程中，活動性位于銅之后的銀、金等雜質，難以在陽極失去電子變成陽離子而溶解，它們以金屬單質的形式沉積在電解槽底部，形成陽極泥。
(3)電鍍：圖為金屬表面鍍銀的工作示意圖。
鍍件作陰極，鍍層金屬銀作陽極。電解質溶液是AgNO3溶液等含鍍層金屬陽離子的鹽溶液。
電極反應：陽極Ag-e-Ag+；陰極：Ag++e-Ag。
特點：陽極溶解，陰極沉積，電鍍液的濃度不變。
(三)金屬的電化學腐蝕與防護
1.犧牲陽極法
被保護的金屬作原電池的正極(陰極)，活潑金屬作原電池的負極(陽極)，陽極要定期予以更換。
2.外加電流法
將被保護的金屬與電源負極相連，作電解池的陰極，另一附加電極與電源正極相連，作電解池的陽極。
(四)電化學中的離子交換膜
(1)交換膜類型及特點
交換膜 類型 陽膜 陰膜 雙極膜 特定的 交換膜
允許通過的離子及移動方向 陽離子移向原電池的正極(電解池的陰極) 陰離子移向原電池的負極(電解池的陽極) 中間層中的H2O解離出H+和OH-，H+移向原電池的正極(電解池的陰極)，OH-移向原電池的負極(電解池的陽極) 只允許特定的離子或分子通過，如質子交換膜只允許H+通過，氯離子交換膜只允許Cl-通過
通性 無論是原電池還是電解池中，陽離子均移向得電子的一極，陰離子均移向失電子的一極
(2)離子交換膜的作用
如：三室式電滲析法處理Na2SO4廢水
①陰極產生氫氣；陽離子Na+通過陽離子交換膜進入陰極區。
②陽極產生氧氣，陰離子S通過陰離子交換膜進入陽極區。
③離子交換膜的作用：平衡電荷，使產品NaOH和H2SO4分開，不反應。
例　雙極膜是一種離子交換復合膜，在直流電場作用下能將中間層的水分子解離成H+和OH-，并分別向兩極遷移。用雙極膜電解制備金屬鈷，工作原理如圖所示。下列說法錯誤的是(　　)
A.電極a接電源的正極
B.電解過程中溶液中的S透過陰離子交換膜向左移動
C.當電路中轉移2 mol電子時，陽極產生22.4 L H2(標準狀況)
D.電解池工作時，陰離子交換膜與雙極膜之間的溶液的pH減小
1.(2024·江蘇，8)堿性鋅錳電池的總反應為Zn+2MnO2+H2OZnO+2MnOOH，電池構造示意圖如圖所示。下列有關說法正確的是(　　)
A.電池工作時，MnO2發生氧化反應
B.電池工作時，OH-通過隔膜向正極移動
C.環境溫度過低，不利于電池放電
D.反應中每生成1 mol MnOOH，轉移電子數為2×6.02×1023
2.(2020·江蘇，11)將金屬M連接在鋼鐵設施表面，可減緩水體中鋼鐵設施的腐蝕。在題圖所示的情境中，下列有關說法正確的是(　　)
A.陰極的電極反應式為Fe-2e-Fe2+
B.金屬M的活動性比Fe的活動性弱
C.鋼鐵設施表面因積累大量電子而被保護
D.鋼鐵設施在河水中的腐蝕速率比在海水中的快
3.(2021·江蘇，12)通過下列方法可分別獲得H2和O2：①通過電解獲得NiOOH和H2(如圖)；②在90 ℃將NiOOH與H2O反應生成Ni(OH)2并獲得O2。下列說法正確的是(　　)
A.電解后KOH溶液的物質的量濃度減小
B.電解時陽極電極反應式：Ni(OH)2+OH--e-NiOOH+H2O
C.電解的總反應方程式：2H2O2H2↑+O2↑
D.電解過程中轉移4 mol電子，理論上可獲得22.4 L O2
4.(2024·新課標卷，12)一種可植入體內的微型電池工作原理如圖所示，通過CuO催化消耗血糖發電，從而控制血糖濃度。當傳感器檢測到血糖濃度高于標準，電池啟動。血糖濃度下降至標準，電池停止工作。(血糖濃度以葡萄糖濃度計)
電池工作時，下列敘述錯誤的是(　　)
A.電池總反應為2C6H12O6+O22C6H12O7
B.b電極上CuO通過Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互轉變起催化作用
C.消耗18 mg葡萄糖，理論上a電極有0.4 mmol電子流入
D.兩電極間血液中的Na+在電場驅動下的遷移方向為b→a
5.(2024·湖北，14)我國科學家設計了一種雙位點PbCu電催化劑，用H2C2O4和NH2OH電化學催化合成甘氨酸，原理如圖，雙極膜中H2O解離的H+和OH-在電場作用下向兩極遷移。已知在KOH溶液中，甲醛轉化為HOCH2O-，存在平衡HOCH2O-+OH-+H2O。Cu電極上發生的電子轉移反應為-e-HCOO-+H·。下列說法錯誤的是(　　)
A.電解一段時間后陽極區c(OH-)減小
B.理論上生成1 mol H3N+CH2COOH雙極膜中有4 mol H2O解離
C.陽極總反應式為2HCHO+4OH--2e-2HCOO-+H2↑+2H2O
D.陰極區存在反應H2C2O4+2H++2e-OHCCOOH+H2O
6.利用熱再生氨電池可實現CuSO4電鍍廢液的濃縮再生。電池裝置如圖所示，甲、乙兩室均預加相同的CuSO4電鍍廢液，向甲室加入足量氨水后電池開始工作。下列說法不正確的是(　　)
A.甲室Cu電極為負極
B.隔膜為陽離子膜
C.電池總反應：Cu2++4NH3[Cu(NH3)4]2+
D.NH3擴散到乙室將對電池電動勢產生影響
7.(2024·連云港模擬)用如圖所示的新型電池可以處理含CN-的堿性廢水，同時還可以淡化海水。
下列說法正確的是(　　)
A.a極電極反應式：2CN-+10e-+12OH-2C+N2↑+6H2O
B.電池工作一段時間后，右室溶液的pH減小
C.交換膜Ⅰ為陽離子交換膜，交換膜Ⅱ為陰離子交換膜
D.若將含有26 g CN-的廢水完全處理，理論上可除去NaCl的質量為292.5 g
8.如圖為一種酶生物電池，可將葡萄糖(C6H12O6)轉化為葡萄糖內酯(C6H10O6)，兩個碳納米管電極材料由石墨烯片層卷曲而成。下列說法不正確的是(　　)
A.圖中的離子交換膜為陽離子交換膜
B.負極區發生的電極反應主要為C6H12O6-2e-C6H10O6+2H+
C.碳納米管有良好導電性能，且能高效吸附氣體
D.理論上消耗標準狀況下2.24 L O2，可生成葡萄糖內酯0.2 mol
答案精析
核心精講
(一)
例1　D　［充電時，陽極反應為FQH2-2e-FQ+2H+，陰極反應為Zn(OH+2e-Zn+4OH-，則中性電解質溶液中的Na+通過陽膜向左移動，Cl-通過陰膜向右移動，所以NaCl的濃度減小，故A正確；放電時，負極上鋅失去電子轉化為Zn(OH，負極反應式為Zn-2e-+4OH-Zn(OH，故B正確；充電時，陽極反應為FQH2-2e-FQ+2H+，則1 mol FQH2轉化為FQ轉移2 mol電子，故C正確；放電時，正極反應為FQ+2e-+2H+FQH2，則正極區溶液的pH增大，故D錯誤。］
例2　D　［使用太陽能帆板對鎳鎘電池進行充電，白天光照時才處于充電狀態，故A錯誤；放電時，電極A為負極，故電極A電勢小于電極B，故B錯誤；充電時電極A的電極反應式為Cd(OH)2+2e-Cd+2OH-，A電極附近堿性增強，故C錯誤；充電時，陽極發生氧化反應，電極反應式為Ni(OH)2+e-+OH-NiOOH+H2O，故D正確。］
(二)
3.(1)2Cl--2e-Cl2↑
2H2O+2e-H2↑+2OH-
2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑
(四)
例　C　［電解池中陽離子向陰極移動，則電極b是陰極，電極a是陽極，電極a接電源的正極，故A正確；電解池中陰離子向陽極移動，電解過程中溶液中的S透過陰離子交換膜向左移動，故B正確；當電路中轉移2 mol電子時，陽極氫氧根離子失電子生成0.5 mol O2，故C錯誤；電解池工作時，S通過陰離子交換膜向左移動與氫離子結合生成硫酸，陰離子交換膜與雙極膜之間的溶液的pH減小，故D正確。］
真題演練
1.C　［電池工作時，Zn為負極，MnO2為正極，MnO2得到電子，發生還原反應，A錯誤；電池工作時，OH-通過隔膜向負極移動，B錯誤；環境溫度過低，化學反應速率下降，不利于電池放電，C正確；由電極反應式MnO2+e-+H2OMnOOH+OH-可知，反應中每生成1 mol MnOOH，轉移1 mol(即6.02×1023)電子，D錯誤。］
2.C　［陰極得電子，A錯誤；金屬M失電子，其活動性應比鐵強，B錯誤；M失去的電子流入鋼鐵設施表面，因積累大量電子而被保護，C正確；海水中所含電解質的濃度遠大于河水中的，因此鋼鐵設施在海水中腐蝕的速率快，D錯誤。］
3.B　［陰極水電離的氫離子得電子生成氫氣，陽極Ni(OH)2失電子生成NiOOH，電解過程總反應為2Ni(OH)22NiOOH+H2↑，電解后KOH溶液的物質的量濃度不變，故A、C錯誤；電解時陽極Ni(OH)2失電子生成NiOOH，電極反應式為Ni(OH)2+OH--e-NiOOH+H2O，故B正確；電解過程中轉移4 mol電子，生成1 mol氧氣，非標準狀況下的體積不一定是22.4 L，故D錯誤。］
4.C　［該裝置為原電池，a為正極，電極反應為O2+4e-+2H2O4OH-，b為負極，發生反應：Cu2O-2e-+2OH-2CuO+H2O，在負極區，葡萄糖被CuO氧化為葡萄糖酸：C6H12O6+2CuOC6H12O7+Cu2O；電池的總反應為2C6H12O6+O22C6H12O7，A正確；CuO將葡萄糖氧化為葡萄糖酸，自身被還原為Cu2O，Cu2O在b電極上失電子轉化成CuO，因此，CuO通過Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互轉變起催化作用，B正確；由反應2C6H12O6+O22C6H12O7可知，1 mol C6H12O6參加反應時轉移2 mol電子，消耗18 mg(0.1 mmol)葡萄糖時，理論上a電極有0.2 mmol電子流入，C錯誤；原電池中陽離子從負極向正極遷移，故Na+遷移方向為b→a，D正確。］
5.B　［由題意可知，Cu電極為陽極，電極總反應為2HCHO-2e-+4OH-2HCOO-+H2↑+2H2O，陽極區消耗OH-、同時生成H2O，c(OH-)減小，A、C正確；PbCu電極為陰極，首先HOOC—COOH在Pb上發生得電子的還原反應轉化為OHC—COOH：H2C2O4+2e-+2H+OHC—COOH+H2O，OHC—COOH與HO—N+H3反應生成HOOC—CHN—OH：OHC—COOH+HO—N+H3HOOC—CHN—OH+H2O+H+，HOOC—CHN—OH發生得電子的還原反應轉化成H3N+CH2COOH：HOOC—CHN—OH+4e-+5H+H3N+CH2COOH+H2O，陰極總反應為H2C2O4+NH2OH+6e-+7H+H3N+CH2COOH+3H2O，1 mol H2O解離成1 mol H+和1 mol OH-，故理論上生成1 mol H3N+CH2COOH雙極膜中有6 mol H2O解離，B錯誤、D正確。］
模擬預測
6.B　［向甲室加入足量氨水后電池開始工作，則甲室Cu電極溶解，變為銅離子與氨形成［Cu(NH3)4］2+，因此甲室Cu電極為負極，故A正確；原電池內電路中陽離子向正極移動，若隔膜為陽離子膜，電極溶解生成的銅離子要向右側移動，通入氨水要消耗銅離子，顯然左側陽離子不斷減小，明顯不利于電池反應正向進行，故B錯誤；負極反應是Cu-2e-+4NH3［Cu(NH3)4］2+，正極反應是Cu2++2e-Cu，則電池總反應為Cu2++4NH3［Cu(NH3)4］2+，故C正確；NH3擴散到乙室會與銅離子反應生成［Cu(NH3)4］2+，銅離子濃度降低，銅離子得電子能力減弱，因此將對電池電動勢產生影響，故D正確。］
7.D　［a極為負極，電極反應式：2CN--10e-+12OH-2C+N2↑+6H2O，A錯誤；b極為正極，電極反應式為2H++2e-H2↑，則消耗氫離子，pH增大，B錯誤；由A分析可知，a極附近負電荷減少，則陰離子通過交換膜Ⅰ向左移動，由B分析可知，b極附近正電荷減少，則陽離子通過交換膜Ⅱ向右移動，從而達到淡化海水的目的，C錯誤；26 g CN-的物質的量為1 mol，根據選項A分析可知，消耗1 mol CN-時轉移5 mol電子，根據電荷守恒可知，可同時處理5 mol NaCl，其質量為292.5 g，D正確。］
8.D　［由圖可知，右側碳納米管為正極，電極反應式為O2+4e-+4H+2H2O，左側碳納米管為負極，電極反應式為C6H12O6-2e-2H++C6H10O6，H2-2e-2H+，據此作答。圖中離子交換膜能讓氫離子通過，故離子交換膜為陽離子交換膜，故A正確；碳納米管電極材料由石墨烯片層卷曲而成，有良好的導電性能，且能高效吸附氣體，故C正確；理論上消耗標準狀況下2.24 L O2，得到0.4 mol e-，由于負極區有H2和C6H12O6兩種物質失電子，所以生成的葡萄糖內酯小于0.2 mol，故D錯誤。］

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