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專題11 新型電化學(xué)裝置分析
目錄
1
【考向一】一次電池裝置分析 1
【考向二】可充電池裝置分析 5
【考向三】燃料電池裝置分析 8
【考向四】電解裝置分析 11
【考向五】橋膜式電化學(xué)裝置分析 17
【考向六】串聯(lián)組合式電化學(xué)裝置分析 22
【考向七】金屬腐蝕型原電池裝置分析 25
【考向八】金屬防護(hù)型電化學(xué)裝置分析 28
【考向九】守恒法在電化學(xué)計(jì)算中應(yīng)用 31
34
【考向一】一次電池裝置分析
【典例1】
（2024·北京·卷）酸性鋅錳干電池的構(gòu)造示意圖如下。關(guān)于該電池及其工作原理，下列說法正確的是（ ）
A．石墨作電池的負(fù)極材料 B．電池工作時(shí)，向負(fù)極方向移動(dòng)
C．發(fā)生氧化反應(yīng) D．鋅筒發(fā)生的電極反應(yīng)為
答案：D
解析：A．酸性鋅錳干電池，鋅筒為負(fù)極，石墨電極為正極，故A錯(cuò)誤；
B．原電池工作時(shí)，陽離子向正極(石墨電極)方向移動(dòng)，故B錯(cuò)誤；
C．發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，故C錯(cuò)誤；
D．鋅筒為負(fù)極，負(fù)極發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，故D正確；
故選D。
1．原電池工作原理示意圖
2．原電池正極和負(fù)極的5種判定方法
3．微粒流向
(1)電子流向：負(fù)極→正極(電流的方向正好相反)。
[注意]　電子沿導(dǎo)線傳遞但不能通過電解質(zhì)溶液。
(2)離子流向：陽離子移向正極，陰離子移向負(fù)極。
4．鹽橋式原電池
①導(dǎo)電：鹽橋中離子的定向遷移構(gòu)成了電流通路
②平衡電荷：使由它連接的兩溶液保持電中性，使電池能持續(xù)提供電流
③隔離：相互反應(yīng)的電極和溶液通過鹽橋隔離開
5．一次電池
（1）特點(diǎn)：只能使用一次，不能充電復(fù)原繼續(xù)使用
（2）代表：堿性鋅錳干電池、酸性鋅錳干電池
6．幾種一次電池的電極反應(yīng)式
（1）堿性鋅錳干電池
①電池反應(yīng)：Zn+2MnO2+2H2O2MnOOH+Zn（OH）2
②負(fù)極反應(yīng)：Zn+2OH－－2e－Zn（OH）2
③正極反應(yīng)：2MnO2+2H2O+2e－2MnOOH+2OH－
（2）紐扣式鋅銀電池
①電池反應(yīng)：Zn+Ag2O+H2OZn（OH）2+2Ag
②負(fù)極反應(yīng)：Zn+2OH－－2e－Zn（OH）2
③正極反應(yīng)：Ag2O+H2O+2e－2Ag+2OH－
【變式1-1】（2024·江西·卷）我國學(xué)者發(fā)明了一種新型多功能甲醛﹣硝酸鹽電池，可同時(shí)處理廢水中的甲醛和硝酸根離子(如圖)。下列說法正確的是（ ）
A．CuAg電極反應(yīng)為2HCHO+2H2O﹣4e﹣═2HCOO﹣+H2↑+2OH﹣
B．CuRu電極反應(yīng)為6H2O+8e﹣═NH3↑+9OH﹣
C．放電過程中，OH﹣通過質(zhì)子交換膜從左室傳遞到右室
D．處理廢水過程中溶液pH不變，無需補(bǔ)加KOH
答案：B
解析：由原電池中電子移動(dòng)方向可知，CuAg為負(fù)極，HCHO失去電子生成HCOO-和H2，電極方程式為：2HCHO+4OH-﹣2e﹣═2HCOO﹣+H2↑+2H2O，CuRu為正極，得到電子生成NH3，電極方程式為：6H2O+8e﹣═NH3↑+9OH﹣，以此解答。
A．由分析可知，CuAg為負(fù)極，HCHO失去電子生成HCOO-和H2，根據(jù)得失電子守恒和電荷守恒配平電極方程式為：2HCHO+4OH-﹣2e﹣═2HCOO﹣+H2↑+2H2O，A錯(cuò)誤；
B．由分析可知，CuRu為正極，得到電子生成NH3，根據(jù)得失電子守恒和電荷守恒配平電極方程式為：6H2O+8e﹣═NH3↑+9OH﹣，B正確；
C．質(zhì)子交換膜只允許H+通過，C錯(cuò)誤；
D．由分析可知，負(fù)極電極方程式為：2HCHO+4OH-﹣2e﹣═2HCOO﹣+H2↑+2H2O，正極電極方程式為：6H2O+8e﹣═NH3↑+9OH﹣，總反應(yīng)為8HCHO+7OH-=NH3+8HCOO-+4 H2↑+2H2O，處理廢水過程中消耗OH-，溶液pH減小，需補(bǔ)加 KOH，D錯(cuò)誤；
故選B。
【變式1-2】（2025·貴州畢節(jié)·一模）一種雙腔室燃料電池構(gòu)造示意圖如下，下列說法錯(cuò)誤的是（ ）
A．離子交換膜的作用是傳導(dǎo)
B．負(fù)極反應(yīng)式為：
C．在電池反應(yīng)中表現(xiàn)出氧化性和還原性
D．復(fù)合材料電極上每消耗，外電路中轉(zhuǎn)移電子
答案：A
解析：由圖可知，復(fù)合材料電極是燃料電池的正極，酸性條件下，過氧化氫在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成水，電極反應(yīng)式為，鉑電極為負(fù)極，堿性條件下過氧化氫在負(fù)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣和水，電極反應(yīng)式為，總反應(yīng)為2H2O2=2H2O+O2↑，電池工作時(shí)鉀離子通過陽離子交換膜由鉑電極移向復(fù)合材料電極。
A．由分析可知，電池工作時(shí)鉀離子通過陽離子交換膜由鉑電極移向復(fù)合材料電極，則離子交換膜的作用是傳導(dǎo)鉀離子，故A錯(cuò)誤；
B．由分析可知，鉑電極為負(fù)極，堿性條件下過氧化氫在負(fù)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣和水，電極反應(yīng)式為，故B正確；
C．由分析可知，電池總反應(yīng)為2H2O2=2H2O+O2↑，反應(yīng)中氧元素的化合價(jià)即升高被氧化又降低被還原，過氧化氫即是氧化劑又是還原劑，反應(yīng)中表現(xiàn)出氧化性和還原性，故C正確；
D．由分析可知，合材料電極是燃料電池的正極，酸性條件下，過氧化氫在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成水，電極反應(yīng)式為，則復(fù)合材料電極上每消耗1mol過氧化氫，外電路中轉(zhuǎn)移2mol電子，故D正確；
故選A。
【考向二】可充電池裝置分析
【典例2】（2025·浙江·卷）一種可充放電電池的結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。該電池放電時(shí)，產(chǎn)物為和，隨溫度升高Q(消耗轉(zhuǎn)移的電子數(shù))增大。下列說法不正確的是（ ）
A．熔融鹽中的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)影響充放電速率
B．充放電時(shí)，優(yōu)先于通過固態(tài)電解質(zhì)膜
C．放電時(shí)，隨溫度升高Q增大，是因?yàn)檎龢O區(qū)轉(zhuǎn)化為
D．充電時(shí)，鋰電極接電源負(fù)極
答案：C
解析：電池放電時(shí)，鋰電極為負(fù)極，發(fā)生反應(yīng)：，多孔功能電極為正極，低溫時(shí)發(fā)生反應(yīng)：，隨溫度升高Q增大，正極區(qū)轉(zhuǎn)化為；充電時(shí)，鋰電極為陰極，得到電子，多孔功能電極為陽極，或失去電子。
A．由分析可知，電池總反應(yīng)方程式為：或，充放電時(shí)有參與或生成，因此熔融鹽中的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)影響充放電速率，A正確；
B．比的半徑小，因此優(yōu)先于通過固態(tài)電解質(zhì)膜，B正確；
C．放電時(shí)，正極得到電子，中氧原子為-1價(jià)，中氧原子為-2價(jià)，因此隨溫度升高Q增大，正極區(qū)轉(zhuǎn)化為，C錯(cuò)誤；
D．充電時(shí)，鋰電極為陰極，連接電源負(fù)極，D正確；
答案選C。
二次電池
（1）放電時(shí)為原電池，電極屬性為正負(fù)極；充電時(shí)為電解池，電極屬性為陰陽極
（2）陽極連正極，陰極連負(fù)極，電極反應(yīng)和電極反應(yīng)式相反，充放電時(shí)電極互變
①充電時(shí)，陽極變成正極，陰極變成負(fù)極
②放電時(shí)，正極變成陽極，負(fù)極變成陰極
（3）鉛蓄電池：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O
①負(fù)極反應(yīng)：Pb+SO42－－2e－PbSO4
②正極反應(yīng)：PbO2+4H++SO42－+2e－PbSO4+2H2O
③陽極反應(yīng)：PbSO4+2H2O－2e－PbO2+4H++SO42－
④陰極反應(yīng)：PbSO4+2e－Pb+SO42－
（4）鈷酸鋰電池：LixC6+Li1－xCoO2C6+LiCoO2
①負(fù)極反應(yīng)：LixC6－xe－C6+xLi+
②正極反應(yīng)：Li1－xCoO2+xLi+LiCoO2－xe－
③陽極反應(yīng)：LiCoO2－xe－Li1－xCoO2+xLi+
④陰極反應(yīng)：C6+xLi++xe－LixC6
（5）LaNi5H6+6NiOOHLaNi5+6Ni(OH)2（儲(chǔ)氫合金和儲(chǔ)氫物質(zhì)中各元素的化合價(jià)均為0價(jià)）
①負(fù)極反應(yīng)：LaNi5H6－6e－+6OH－LaNi5+6H2O
②正極反應(yīng)：6NiOOH+6e－6Ni（OH）2+6OH－
③陽極反應(yīng)：6Ni（OH）2+6OH－－6e－6NiOOH+6H2O
④陰極反應(yīng)：LaNi5+6H2O+6e－LaNi5H6+6OH－
【變式2-1】（2024·廣西·卷）某新型鈉離子二次電池(如圖)用溶解了NaPF6的二甲氧基乙烷作電解質(zhì)溶液。放電時(shí)嵌入PbSe中的Na變成Na+后脫嵌。下列說法錯(cuò)誤的是（ ）
A．外電路通過1mol電子時(shí)，理論上兩電極質(zhì)量變化的差值為23g
B．充電時(shí)，陽極電極反應(yīng)為：
C．放電一段時(shí)間后，電解質(zhì)溶液中的Na+濃度基本保持不變
D．電解質(zhì)溶液不能用NaPF6的水溶液替換
答案：A
解析：放電時(shí)嵌入PbSe中的Na變成Na+后脫嵌，則右側(cè)電極為負(fù)極，Na失電子生成Na+；Na+透過允許Na+通過的隔膜從右側(cè)進(jìn)入左側(cè)，則左側(cè)為正極。
A．外電路通過1mol電子時(shí)，負(fù)極有1molNa失電子生成Na+進(jìn)入右側(cè)溶液，溶液中有1molNa+從右側(cè)進(jìn)入左側(cè)，并與正極的Na3-xV2(PO4)3結(jié)合，則理論上兩電極質(zhì)量變化的差值為2mol×23g/mol=46g，A錯(cuò)誤；
B．充電時(shí)，左側(cè)電極為陽極，Na3V2(PO4)3失電子生成Na3-xV2(PO4)3，則陽極電極反應(yīng)為：，B正確 ；
C．放電一段時(shí)間后，負(fù)極產(chǎn)生的Na+的物質(zhì)的量與負(fù)極區(qū)通過隔膜進(jìn)入左極區(qū)的Na+的物質(zhì)的量相同，進(jìn)入左極區(qū)的Na+與參加左側(cè)正極反應(yīng)的Na+的物質(zhì)的量相同，所以電解質(zhì)溶液中的Na+濃度基本保持不變，C正確 ；
D．Na能與水反應(yīng)，所以電解質(zhì)溶液不能用NaPF6的水溶液替換，D正確 ；
故選 A。
【變式2-2】（2025·重慶·一模）我國科學(xué)家在錳基正極材料研究方面取得重要進(jìn)展，使低成本鈉離子電池有望取代鋰離子電池。鈉離子電池的工作原理為，利用鈉離子在正負(fù)極之間嵌脫過程實(shí)現(xiàn)充放電。下列有關(guān)說法正確的是（ ）
A．該電池利用鈉離子嵌脫過程實(shí)現(xiàn)充放電，未發(fā)生氧化還原反應(yīng)
B．充電時(shí)，錳元素的化合價(jià)升高，鈉離子在錳基材料上脫出
C．放電時(shí)，負(fù)極反應(yīng)式為：
D．充電時(shí)，外電路中轉(zhuǎn)移，錳基材料質(zhì)量增加
答案：B
解析：根據(jù)充放電原理，放電時(shí)負(fù)極發(fā)生：NaxCn-xe-=Cn+nNa+，正極發(fā)生Na1-xMnO2+xe-+xNa+=NaMnO2，則a為正極，b為負(fù)極，充電時(shí)，a為陽極，b為陰極。
A．反應(yīng)中元素的化合價(jià)發(fā)生了變化，發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，A錯(cuò)誤；
B．充電時(shí)，發(fā)生反應(yīng)為：，元素化合價(jià)升高，鈉離子在錳基材料上脫出，B正確；
C．放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為，C錯(cuò)誤；
D．充電時(shí)，外電路中轉(zhuǎn)移，錳基材料脫出，質(zhì)量減少，D錯(cuò)誤；
答案選B。
【考向三】燃料電池裝置分析
【典例3】（24-25高三上·全國·期中）我國科技工作者設(shè)計(jì)了一套高效光電化學(xué)燃料電池，其工作原理如圖所示(忽略溶液體積的變化)。光照時(shí)，光催化電極a會(huì)產(chǎn)生和空穴，下列敘述錯(cuò)誤的是（ ）
A．該裝置實(shí)現(xiàn)了光能和化學(xué)能到電能的轉(zhuǎn)化
B．電池工作時(shí)，溶液中的會(huì)從左向右遷移
C．電池工作時(shí)，光催化電極a的電勢(shì)高于催化電極b的電勢(shì)
D．用空穴表示的負(fù)極反應(yīng)為
答案：C
解析：由圖可知，光催化電極a為負(fù)極，催化電極b為正極。
A．由圖可知，該裝置實(shí)現(xiàn)了光能和化學(xué)能到電能的轉(zhuǎn)化，A正確；
B．溶液中通過陽離子交換膜向正極移動(dòng)，即從左向右遷移，B正確；
C．電池工作時(shí)，催化電極b的電勢(shì)高于光催化電極a的電勢(shì)，C錯(cuò)誤；
D．用空穴表示的負(fù)極反應(yīng)為，D正確；
答案選C。
燃料電池
（1）燃料電池的電極材料
①可燃物在負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)，如氫氣、甲烷、乙醇等還原劑
②助燃物在正極上發(fā)生還原反應(yīng)，如氧氣、氯氣等氧化劑
（2）燃料電池的總反應(yīng)：可燃物的燃燒反應(yīng)兼顧產(chǎn)物和溶液的反應(yīng)
（3）燃料電池的正極反應(yīng)式
（4）氧氣在正極上的反應(yīng)式
環(huán)境 氧氣 氮?dú)?br/>酸性環(huán)境 4H++O2+4e－2H2O N2+6e－+8H+2NH4+
堿性環(huán)境 2H2O+O2+4e－4OH－ N2+6e－+6H+2NH3
中性環(huán)境 2H2O+O2+4e－4OH－ N2+6e－+6H+2NH3
熔融氧化物 O2+4e－2O2－ N2+6e－2N3－
有CO2存在 O2+4e－+2CO22CO32－
（5）燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式
環(huán)境 甲烷 氫氣
酸性環(huán)境 CH4+2H2O－8e－CO2+8H+ H2－2e－2H+
堿性環(huán)境 CH4+10OH－－8e－CO32－+7H2O H2－2e－+2OH－2H2O
熔融碳酸鹽 CH4+4CO32－－8e－5CO2↑+2H2O H2－2e－+CO32－H2O+ CO2↑
碳酸鹽溶液 CH4+9CO32－－8e－+3H2O10HCO3－ H2－2e－+CO32－H2O+ CO2↑
熔融氧化物 CH4+5O2－－8e－CO32－+2H2O H2－2e－+O2－2H2O
環(huán)境 甲醇 肼
酸性環(huán)境 CH3OH+H2O－6e－CO2↑+6H+ N2H4－4e－N2↑+4H+
堿性環(huán)境 CH3OH+8OH－－6e－CO32－+6H2O N2H4－4e－+4OH－N2↑+4H2O
熔融碳酸鹽 CH3OH－6e－+3CO32－4CO2↑+2H2O
碳酸鹽溶液 CH3OH +7CO32－－6e－+2H2O8HCO3－
熔融氧化物 CH3OH +4O2－－6e－CO32－+2H2O N2H4－4e－+2O2－N2↑+2H2O
【變式3-1】（2025高三·全國·專題練習(xí)）研究發(fā)現(xiàn)，在酸性乙醇燃料電池中加入硝酸，可使電池持續(xù)大電流放電，其工作原理如圖所示。
下列說法錯(cuò)誤的是（ ）
A．加入HNO3降低了正極反應(yīng)的活化能
B．電池工作時(shí)正極區(qū)溶液的pH增大
C．1 mol CH3CH2OH被完全氧化時(shí)有6 mol O2被還原
D．負(fù)極反應(yīng)為CH3CH2OH+3H2O-12e-=2CO2+12H+
答案：C
A．由分析知，HNO3在正極起催化作用，作催化劑，則加入HNO3降低了正極反應(yīng)的活化能，因而可以加快反應(yīng)速率，A正確；
B．電池工作時(shí)正極上O2得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，由于電解質(zhì)溶液顯酸性，因此正極的總反應(yīng)為：O2+4e-+4H+=2H2O，反應(yīng)消耗H+，使溶液中氫離子濃度減小，pH增大，B正確；
C．乙醇燃燒的化學(xué)方程式為：CH3CH2OH+3O22CO2+3H2O。根據(jù)反應(yīng)過程中電子轉(zhuǎn)移數(shù)目相等，結(jié)合得失電子守恒可知，1 mol CH3CH2OH被完全氧化產(chǎn)生CO2、H2O時(shí)，轉(zhuǎn)移12 mol電子，同時(shí)有3 mol O2得到電子被還原，C錯(cuò)誤；
D．在乙醇燃料電池中，通入燃料乙醇的電極為負(fù)極，負(fù)極發(fā)生失去電子的氧化反應(yīng)，由于電解質(zhì)溶液為酸性，因此負(fù)極的電極反應(yīng)式為：CH3CH2OH-12e-+3H2O=2CO2+12H+，D正確；
故合理選項(xiàng)是C。
【變式3-2】（2024·北京豐臺(tái)·二模）科學(xué)家開發(fā)了一種可植入體內(nèi)的燃料電池，血糖(葡萄糖)過高時(shí)會(huì)激活電池，產(chǎn)生電能進(jìn)而刺激人造胰島細(xì)胞分泌胰島素，降低血糖水平。電池工作時(shí)的原理如下圖所示(G―CHO代表葡萄糖)。
下列說法不正確的是（ ）
A．該燃料電池是否工作與血糖的高低有關(guān)，血糖正常時(shí)電池不工作
B．工作時(shí)，電極Ⅰ附近pH下降
C．工作時(shí)，電子流向：電極Ⅱ→傳感器→電極Ⅰ
D．工作時(shí)，電極Ⅱ電極反應(yīng)式為
答案：B
解析：燃料電池通入氧化劑的電極I為正極，氧氣發(fā)生還原反應(yīng)生成水，電極II為負(fù)極，G-CHO被氧化為G-COOH，電極反應(yīng)式：。
A．根據(jù)題干信息，血糖(葡萄糖)過高時(shí)會(huì)激活電池，產(chǎn)生電能進(jìn)而刺激人造胰島細(xì)胞分泌胰島素，降低血糖水平，說明該燃料電池是否工作與血糖的高低有關(guān)，血糖正常時(shí)電池不工作，A說法正確；
B．工作時(shí)，電極I為正極，氧氣發(fā)生還原反應(yīng)生成水，電極反應(yīng)式：,電極Ⅰ附近pH升高，B說法錯(cuò)誤；
C．原電池中電子從負(fù)極流入正極，故外電路中電子流向：電極Ⅱ→傳感器→電極Ⅰ，C說法正確；
D．工作時(shí)，電極Ⅱ電極反應(yīng)式為，D說法正確；
答案選B。
【考向四】電解裝置分析
【典例4】（2024·廣東·卷）一種基于氯堿工藝的新型電解池(下圖)，可用于濕法冶鐵的研究。電解過程中，下列說法不正確的是（ ）
A．陽極反應(yīng)：
B．陰極區(qū)溶液中濃度逐漸升高
C．理論上每消耗，陽極室溶液減少
D．理論上每消耗，陰極室物質(zhì)最多增加
答案：C
解析：左側(cè)電極為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，在堿性條件下轉(zhuǎn)化為Fe，從而實(shí)現(xiàn)冶鐵，電極反應(yīng)為：；右側(cè)電極為陽極，溶液為飽和食鹽水，放電產(chǎn)生氯氣，電極反應(yīng)為：；中間為陽離子交換膜，由陽極向陰極移動(dòng)。
A．由分析可知，陽極反應(yīng)為：，A正確；
B．由分析可知，陰極反應(yīng)為：，消耗水產(chǎn)生，陰極區(qū)溶液中濃度逐漸升高，B正確；
C．由分析可知，理論上每消耗，轉(zhuǎn)移6mol電子，產(chǎn)生3mol，同時(shí)有6mol由陽極轉(zhuǎn)移至陰極，則陽極室溶液減少，C錯(cuò)誤；
D．由分析可知，理論上每消耗，轉(zhuǎn)移6mol電子，有6mol由陽極轉(zhuǎn)移至陰極，陰極室物質(zhì)最多增加，D正確；
故選C。
一、電解的原理
1．電解池的構(gòu)成
①有與直流電源相連的兩個(gè)電極。
②電解質(zhì)溶液（或熔融電解質(zhì)）。③形成閉合回路。
2．電解池的工作原理
（1）電極反應(yīng)
①陽極：連原電池的正極，發(fā)生氧化反應(yīng)。
②陰極：連原電池的負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng)。
（2）三個(gè)“流向”
①電子流向：陽極陰極
②電流流向：陰極陽極陰極
③離子流向：陽離子→陰極；陰離子→陽極
（3）電勢(shì)高低
①原電池：正極＞負(fù)極
②電解池：陰極＞陽極
3．電極按性質(zhì)分類
（1）惰性電極：由Pt（鉑）、Au（金）、C（石墨）組成的電極
（2）活潑電極：除了Pt、Au以外的其他金屬電極
4．陰陽兩極上放電順序
（1）陰極（與電極材料無關(guān)）：氧化性強(qiáng)的微粒先放電，放電順序：
（2）陽極（與電極材料有關(guān)）：
①若是活性電極作陽極，則活性電極首先失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)。
②若是惰性電極作陽極，放電順序?yàn)椋?br/>（3）三注意
①陰極不管是什么材料，電極本身都不反應(yīng)，一定是溶液（或熔融電解質(zhì)）中的陽離子放電。
②最常用、最重要的放電順序?yàn)殛枠O：Cl－＞OH－；陰極：Ag+＞Cu2+＞H+。
③電解水溶液時(shí)，K+～Al3+不可能在陰極放電。
二、電解原理的應(yīng)用
1．電解精煉銅（含Zn、Ni、Fe、Ag、Au、Pt等雜質(zhì)）
（1）電解池的構(gòu)成
①粗銅作陽極
②精銅作陰極
③硫酸酸化的CuSO4溶液作電解液
（2）電極反應(yīng)
①陽極：Zn－2e－Zn2+、Fe－2e－Fe2+、Ni－2e－Ni2+、Cu－2e－Cu2+
②陰極：Cu2++2e－Cu
2．電鍍
（1）電解池的構(gòu)成
①鍍層金屬作陽極
②被鍍物品作陰極
③含鍍層金屬離子溶液作電解液
（2）電極反應(yīng)
①陽極：Cu－2e－Cu2+
②陰極：Cu2++2e－Cu _
（3）反應(yīng)特點(diǎn)
①不能寫出總反應(yīng)方程式
②電解過程中原電解質(zhì)溶液濃度不變
3．電冶煉：制備K、Ca、Na、Mg、Al等活潑金屬
（1）煉鈉的方法：電解熔融的NaCl
①陽極反應(yīng)：2Cl－－2e－Cl2↑
②陰極反應(yīng)：2Na++2e－2Na
③電解反應(yīng)：2NaCl2Na+Cl2↑
（2）煉鋁的方法：電解熔融的Al2O3
①陽極反應(yīng)：2O2－－4e－O2↑
②陰極反應(yīng)：Al3++3e－Al
③電解反應(yīng)：2Al2O34Al+3O2↑
④不用氯化鋁的原因：AlCl3是共價(jià)化合物，熔融狀態(tài)下不導(dǎo)電
⑤冰晶石的作用：作熔劑，降低氧化鋁的熔點(diǎn)，節(jié)能
⑥陽極石墨被氧氣腐蝕，需定期更換
4．電解熔融的碳酸鈉
（1）陽極反應(yīng)：2CO32－－4e－O2↑+2CO2↑
（2）陰極反應(yīng)：2Na++2e－2Na
（2）電解反應(yīng)：2Na2CO34Na+O2↑+2CO2↑
【變式4-1】（2024·甘肅·卷）某固體電解池工作原理如圖所示，下列說法錯(cuò)誤的是（ ）
A．電極1的多孔結(jié)構(gòu)能增大與水蒸氣的接觸面積
B．電極2是陰極，發(fā)生還原反應(yīng)：
C．工作時(shí)從多孔電極1遷移到多孔電極2
D．理論上電源提供能分解
答案：B
解析：多孔電極1上H2O(g)發(fā)生得電子的還原反應(yīng)轉(zhuǎn)化成H2(g)，多孔電極1為陰極，電極反應(yīng)為2H2O+4e-=2H2+2O2-；多孔電極2上O2-發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)轉(zhuǎn)化成O2(g)，多孔電極2為陽極，電極反應(yīng)為2O2--4e-=O2。
A．電極1的多孔結(jié)構(gòu)能增大電極的表面積，增大與水蒸氣的接觸面積，A項(xiàng)正確；
B．根據(jù)分析，電極2為陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)：2O2--4e-=O2，B項(xiàng)錯(cuò)誤；
C．工作時(shí)，陰離子O2-向陽極移動(dòng)，即O2-從多孔電極1遷移到多孔電極2，C項(xiàng)正確；
D．根據(jù)分析，電解總反應(yīng)為2H2O(g)2H2+O2，分解2molH2O轉(zhuǎn)移4mol電子，則理論上電源提供2mol電子能分解1molH2O，D項(xiàng)正確；
答案選B。
【變式4-2】（24-25高三上·江西·期末）電有機(jī)合成反應(yīng)條件溫和，生產(chǎn)效率高。電解合成1，2-二氯乙烷(ClCH2CH2Cl)的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。下列說法不正確的是（ ）
A．離子交換膜X、Y分別為陰離子交換膜和陽離子交換膜
B．陰極的電極反應(yīng)為
C．陰極產(chǎn)生22.4L氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)，理論上可生成2mol 1，2-二氯乙烷
D．陽極區(qū)發(fā)生的液相反應(yīng)化學(xué)方程式為
答案：C
解析：根據(jù)實(shí)驗(yàn)裝置，產(chǎn)生氫氣的電極為陰極，電極反應(yīng)為，右端產(chǎn)生NaOH，說明鈉離子移向陰極，Y為陽離子交換膜；陽極亞銅離子失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成銅離子，氯離子移向陽極，X為陰離子交換膜。
A．由分析可知，離子交換膜X、Y分別為陰離子交換膜和陽離子交換膜，故A正確；
B．產(chǎn)生氫氣的電極為陰極，電極反應(yīng)為水得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣：，故B正確；
C．陰極產(chǎn)生22.4L氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況下，為1mol氫氣)，陽極亞銅離子失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成銅離子：，液相反應(yīng)中C2H4被CuCl2氧化為1，2－二氯乙烷：CH2=CH2+2CuCl2=ClCH2CH2Cl+2CuCl，結(jié)合電子守恒和反應(yīng)可知，，則理論上可生成1mol 1，2-二氯乙烷，故C錯(cuò)誤；
D．陽極區(qū)液相反應(yīng)中C2H4被CuCl2氧化為1，2－二氯乙烷：，故D正確；
故選C。
【考向五】橋膜式電化學(xué)裝置分析
【典例5】（2024·重慶·卷）我國科研工作者研發(fā)了一種新型復(fù)合電極材料，可將電催化轉(zhuǎn)化為甲酸，如圖是電解裝置示意圖。下列說法正確的是（ ）
A．電解時(shí)電極N上產(chǎn)生 B．電解時(shí)電極M上發(fā)生氧化反應(yīng)
C．陰、陽離子交換膜均有兩種離子通過 D．總反應(yīng)為
答案：D
解析：催化電極M上二氧化碳得到電子發(fā)生還原反應(yīng)和水生成甲酸根離子和氫氧根離子：，甲酸根離子和氫氧根離子通過陰離子膜加入中間室，氫氧根離子和氫離子生成水、甲酸根離子和氫離子生成甲酸，則M是陰極，那么N是陽極，陽極水失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣：，氫離子通過陽離子膜進(jìn)入中間室；
A．酸性條件下，電解時(shí)電極N上水失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣：，A錯(cuò)誤；
B．催化電極M上二氧化碳得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成甲酸，B錯(cuò)誤；
C．由分析，陽離子交換膜有1種離子通過，C錯(cuò)誤；
D．由分析，總反應(yīng)為二氧化碳和水生成甲酸和氧氣，D正確；
故選D。
1.鹽橋式原電池
①導(dǎo)電：鹽橋中離子的定向遷移構(gòu)成了電流通路
②平衡電荷：使由它連接的兩溶液保持電中性，使電池能持續(xù)提供電流
③隔離：相互反應(yīng)的電極和溶液通過鹽橋隔離開
2．離子交換膜在電解池中的作用
（1）隔離：將兩極區(qū)隔離，阻止兩極區(qū)產(chǎn)生的物質(zhì)接觸
①防止副反應(yīng)發(fā)生，避免影響所制取產(chǎn)品的質(zhì)量
②防止副反應(yīng)發(fā)生，避免引發(fā)不安全因素（如爆炸）
（2）通透：能選擇性的通過離子，起到平衡電荷、形成閉合回路的作用
（3）實(shí)例：氯堿工業(yè)中陽離子交換膜的作用
①平衡電荷，形成閉合回路；
②防止Cl2和H2混合而引起爆炸；
③避免Cl2與NaOH反應(yīng)生成NaClO，影響NaOH的產(chǎn)量；
④避免Cl－進(jìn)入陰極區(qū)導(dǎo)致制得的NaOH不純。
3．常見的離子交換膜（隔膜）
（1）陽離子交換膜：簡(jiǎn)稱陽膜，只允許陽離子通過
（2）陰離子交換膜：簡(jiǎn)稱陰膜，只允許陰離子通過
（3）質(zhì)子交換膜：只允許氫離子通過
4．含離子交換膜電化學(xué)裝置的幾個(gè)區(qū)域
（1）原料區(qū)
①主料區(qū)：加入原料的濃溶液，流出原料的稀溶液
②輔料區(qū)：加入輔料的稀溶液，流出輔料的濃溶液
（2）產(chǎn)品區(qū)：產(chǎn)品中的陰陽離子通過離子交換膜進(jìn)入該區(qū)域
（3）緩沖區(qū)：兩側(cè)的離子交換膜屬性相同，起防漏的保護(hù)作用
（4）計(jì)算含交換膜電化學(xué)裝置中某一區(qū)域質(zhì)量變化，注意離子的遷移
裝置 問題
根據(jù)O2~4e－~4H+，陽極產(chǎn)生lmol O2時(shí)，有4mol H+由陽極移向陰極，則陽極溶液的質(zhì)量減輕32g+4g＝36g
【變式5-1】（2024·湖北武漢·二模）雙陰極微生物燃料電池處理含NH4廢水的工作原理如圖2所示，雙陰極通過的電流相等，廢水在電池中的運(yùn)行模式如圖1所示，下列說法錯(cuò)誤的是（ ）
A．I、Ⅲ為陰極室，Ⅱ?yàn)殛枠O室
B．離子交換膜為陽離子交換膜
C．Ⅲ室會(huì)發(fā)生反應(yīng)
D．生成3.5gN2，理論上需要消耗10gO2
答案：D
解析：A．I室和Ⅲ室發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)類型為還原反應(yīng)，I室和Ⅲ室為陰極室，Ⅱ室發(fā)生反應(yīng)為氧化反應(yīng)，為陽極室，故A正確；
B．Ⅱ室為陽極室、Ⅲ室為陰極室，Ⅱ室消耗陰離子，所以離子交換膜為陽離子交換膜，故B正確；
C．根據(jù)圖1所示，Ⅲ室中液體運(yùn)動(dòng)到I室，I室硝酸根離子發(fā)生還原反應(yīng)，可知Ⅲ室中生成硝酸根離子，所以除了O2→H2O，還會(huì)發(fā)生的反應(yīng)為，故C正確；
D．I室發(fā)生反應(yīng)，生成3.5gN2，即0.125mol，左側(cè)陰極轉(zhuǎn)移1.25mol電子，消耗0.25mol硝酸根離子；雙陰極通過的電流相等，所以右側(cè)陰極同樣轉(zhuǎn)移1.25mol電子，右側(cè)陰極反應(yīng)消耗氧氣的物質(zhì)的量為0.3125mol，Ⅲ室發(fā)生反應(yīng)生成0.25mol硝酸根離子消耗0.5mol氧氣，理論上需要消耗0.8125molO2，即26g，故D錯(cuò)誤；
答案選D。
【變式5-2】（24-25高三上·黑龍江·階段練習(xí)）利用在堿性條件下實(shí)現(xiàn)廢水中的回收，鉻的去除率大于99.5%，其裝置如圖所示。下列說法正確的是（ ）
A．膜a、膜b均為陽離子交換膜
B．廢水室中反應(yīng)的離子方程式為
C．反應(yīng)一段時(shí)間后，陰極區(qū)溶液的減小
D．通電過程中石墨極每產(chǎn)生(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體，則雙極膜內(nèi)減少
答案：D
解析：根據(jù)圖示中氫離子的移動(dòng)方向可知，N為陰極，則M為陽極，在陽極水失去電子生成氧氣電極反應(yīng)為：2H2O 4e =4H++O2↑，氫離子結(jié)合硫酸根離子生成硫酸，緩沖室中的硫酸根離子通過膜a向左移動(dòng)，緩沖室中的鈉離子通過膜b向右移動(dòng)，則膜a為陰離子交換膜，b為陽離子交換膜，以此解題。
A．由分析可知，膜a為陰離子交換膜，膜b均為陽離子交換膜，A錯(cuò)誤；
B．由圖可知，廢水室為堿性環(huán)境，則廢水室中反應(yīng)的離子方程式為，B錯(cuò)誤；
C．由分析可知，N為陰極，在陰極氫離子得到電子生成氫氣，但是同時(shí)雙極膜中的氫離子向陰極移動(dòng)，則反應(yīng)一段時(shí)間后，陰極區(qū)溶液的不變，C錯(cuò)誤；
D．N產(chǎn)生的是氫氣，則石墨極每產(chǎn)生氫氣的物質(zhì)的量為1.5mol，此時(shí)轉(zhuǎn)移電子為3mol，此時(shí)雙極膜消耗水為3mol，質(zhì)量為54g，D正確；
故選D。
【考向六】串聯(lián)組合式電化學(xué)裝置分析
【典例6】（24-25高三上·河南·期中）某研究性學(xué)習(xí)小組利用以下裝置探究氯堿工業(yè)和銅的精煉的工作原理(X是離子交換膜)，下列說法正確的是（ ）
A．甲裝置Fe電極和C電極位置可以互換
B．X可以是陽離子交換膜，也可以是陰離子交換膜
C．若電解后乙裝置精銅質(zhì)量增加6.4g，則Fe電極處能收集到2.24L氣體
D．電解一段時(shí)間后去掉X并將C電極換成 Mg電極繼續(xù)通電，則Mg電極的電極反應(yīng)式為
答案：D
解析：乙池為銅的精煉，則粗銅作陽極，精銅作陰極；電源的右側(cè)與粗銅相連，為電池的正極，左側(cè)為負(fù)極，所以甲池的Fe電極為陰極，C電極為陽極。
A．由分析可知，甲裝置的Fe電極為陰極，C電極為陽極，若將Fe電極和C電極位置可以互換，則Fe電極作陽極，通電后，陽極Fe失電子生成Fe2+進(jìn)入溶液，溶液中的Cl-就不可能在陽極失電子生成Cl2，同樣，陰極區(qū)可能會(huì)生成Fe(OH)2沉淀，也難以得到NaOH，達(dá)不到進(jìn)行氯堿工業(yè)生產(chǎn)的目的，A不正確；
B．電池工作時(shí)，C電極上Cl-失電子生成Cl2，F(xiàn)e電極水中的氫離子得電子生成氫氣和氫氧根，則陽極區(qū)的Na+沿離子交換膜進(jìn)入右側(cè)Fe電極附近，所以此離子交換膜只可以是陽離子交換膜，B不正確；
C．由得失電子守恒，可建立如下關(guān)系式：，若電解后乙裝置精銅質(zhì)量增加6.4g(物質(zhì)的量為=0.1mol)，則Fe電極處能收集到0.1molH2，題中未指明是否為標(biāo)準(zhǔn)狀況，所以收集到氣體的體積不一定為2.24L，C不正確；
D．電解一段時(shí)間后去掉X并將C電極換成 Mg電極繼續(xù)通電，則Mg電極失電子生成Mg2+，與溶液中的OH-反應(yīng)生成Mg(OH)2沉淀，電極反應(yīng)式為↓，D正確；
故選D。
多池串聯(lián)池屬性的判斷
1．有外接電源的全部都是原電池
2．無明顯外接電源的一般只有1個(gè)原電池，其余全是電解池
（1）有鹽橋的是原電池
（2）有燃料電池的是原電池
（3）能發(fā)生自發(fā)氧化還原反應(yīng)的裝置為原電池
（4）多個(gè)自發(fā)，兩電極金屬性相差最大的為原電池
3．電極的連接順序：負(fù)→陰→陽→陰→…→陽→正
4．串聯(lián)電路的特點(diǎn)：每一個(gè)電極轉(zhuǎn)移的電子數(shù)都相等
【變式6-1】（24-25高三上·山東·階段練習(xí)）以“全氫電池”為電源直接電解氯化鈉溶液制備和HClO的裝置如圖所示(工作時(shí)，在雙極膜界面處被催化解離成和)。下列說法錯(cuò)誤的是（ ）
A．“全氫電池”的總反應(yīng)為非氧化還原反應(yīng)
B．“全氫電池”的雙極膜中產(chǎn)生的向左移動(dòng)
C．陽極區(qū)發(fā)生的電極反應(yīng)為
D．理論上，雙極膜中2mol 解離時(shí)，電解池陽極區(qū)減少1mol陽離子(忽略HClO的電離)
答案：B
解析：由圖知，左圖為原電池，其中左邊吸附層為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，，右邊吸附層為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，；右圖為電解池，因?yàn)殡娊饴然c溶液制備H2和HClO，則陽極反應(yīng)式，陰極反應(yīng)式為。
A．根據(jù)分析知，“全氫電池”的總反應(yīng)為，為非氧化還原反應(yīng)，A正確；
B．原電池中陽離子向正極遷移，陰離子向負(fù)極遷移，所以“全氫電池”的雙極膜中產(chǎn)生的向右移動(dòng)，B錯(cuò)誤；
C．因?yàn)殡娊饴然c溶液制備H2和HClO，則陽極反應(yīng)式，C正確；
D．理論上，雙極膜中2mol 解離時(shí)，可以形成2mol、2molOH-，轉(zhuǎn)移2mol電子，根據(jù)，可以知道陽極生成1mol氫離子，轉(zhuǎn)移2mol電子則有2molNa+通過陽離子交換膜進(jìn)入陰極區(qū)，故陽極區(qū)減少1mol陽離子(忽略HClO的電離)，D正確；
故選B。
【變式6-2】（24-25高三上·四川自貢·期中）一種新型電池，可以有效地捕獲，將其轉(zhuǎn)化為，再將產(chǎn)生的電解制，裝置如圖所示，下列說法正確的是（ ）
A．b為正極，發(fā)生氧化反應(yīng)
B．電池工作中電子的流向：，
C．d電極的電極反應(yīng)式：
D．捕獲23g，c極產(chǎn)生(標(biāo)準(zhǔn)狀況)
答案：D
解析：根據(jù)圖示可知：左側(cè)裝置自發(fā)進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，則該裝置為原電池，右側(cè)裝置為電解池；Zn電極失去電子被氧化為Zn2+，則a電極為負(fù)極，b電極為正極；c電極與正極相連，為陽極；d電極與電源負(fù)極連接，為陰極，然后根據(jù)原電池、電解池原理分析解答。
A．根據(jù)圖示信息，a為原電池的負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，b為原電池的正極，發(fā)生還原反應(yīng)，A錯(cuò)誤；
B．a(chǎn)為原電池的負(fù)極，b為原電池的正極，c為電解池的陽極，d為電解池的陰極，電池工作中電子的流向：a→d，c→b，B錯(cuò)誤；
C．d為電解池的陰極，電極反應(yīng)式：+6e +8H+=+2H2O，C錯(cuò)誤；
D．b電極，N元素化合價(jià)從+4價(jià)降為+3價(jià)，捕獲0.5molNO2，轉(zhuǎn)移電子0.5mol，c極產(chǎn)生0.125molO2，標(biāo)準(zhǔn)狀況體積為2.8L，D正確；
故答案選D。
【考向七】金屬腐蝕型原電池裝置分析
【典例7】（24-25高三上·廣東·階段練習(xí)）輪船底部的鋼鐵在海水中容易受到腐蝕，其腐蝕原理如圖所示。下列有關(guān)金屬腐蝕的說法正確的是（ ）
A．鋼鐵在潮濕空氣中發(fā)生吸氧腐蝕，負(fù)極反應(yīng)為
B．氧氣在正極發(fā)生還原反應(yīng)，消耗1mol理論上轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目為2mol
C．輪船外殼鑲嵌銅塊可減緩輪船的腐蝕速度，這是犧牲陽極法
D．鍍錫鐵皮的鍍層破損后，比不鍍錫的鐵皮更加容易腐蝕
答案：D
A．鋼鐵在潮濕空氣中主要發(fā)生吸氧腐蝕，鋼鐵中的鐵和碳可以形成原電池的兩極，鐵作為負(fù)極，失去電子被氧化，負(fù)極反應(yīng)式為，A項(xiàng)錯(cuò)誤；
B．在原電池中，氧氣作為正極反應(yīng)物，得到電子被還原，每1mol氧氣參與反應(yīng)，會(huì)得到4mol電子，B項(xiàng)錯(cuò)誤；
C．輪船外殼鑲嵌銅塊會(huì)加速腐蝕，因?yàn)殍F和銅在海水中可以形成原電池，鐵作為負(fù)極會(huì)加速腐蝕，無法通過犧牲銅來保護(hù)鐵，C項(xiàng)錯(cuò)誤；
D．鍍錫鐵皮的鍍層破損后，鐵和錫在海水中可以形成原電池，發(fā)生鐵的電化學(xué)腐蝕，它比單純的化學(xué)腐蝕(即鐵直接與海水中的氧氣反應(yīng))要快得多，D項(xiàng)正確；
故選D。
1．金屬的腐蝕
（1）化學(xué)腐蝕
①反應(yīng)類型：普通的化學(xué)反應(yīng)
②特點(diǎn)：無電流產(chǎn)生，電子直接轉(zhuǎn)移給氧化劑
（2）電化腐蝕
①反應(yīng)類型：原電池反應(yīng)
②特點(diǎn)：有電流產(chǎn)生，電子間接轉(zhuǎn)移給氧化劑
（3）普遍性：兩者往往同時(shí)發(fā)生，電化腐蝕更普遍
2．電化學(xué)腐蝕的類型
（1）析氫腐蝕
①形成條件：水膜酸性較強(qiáng)
②特點(diǎn)：在密閉容器中氣體壓強(qiáng)增大
（2）吸氧腐蝕
①形成條件：形成條件：水膜酸性很弱或呈中性甚至堿性
②特點(diǎn)：在密閉容器中氣體壓強(qiáng)減小
（3）特殊性：在酸性條件下，氫前的活潑金屬發(fā)生析氫腐蝕，氫后的不活潑金屬發(fā)生吸氧腐蝕
（4）普遍性：吸氧腐蝕更為普遍
3．鋼鐵吸氧腐蝕的過程
（1）腐蝕過程
①負(fù)極反應(yīng)：Fe－2e－Fe2+
②正極反應(yīng)：2H2O+O2+4e－4OH－
③電池反應(yīng)：2Fe+2H2O+O22Fe（OH）2
（2）后續(xù)反應(yīng)
①氧化反應(yīng)：4Fe（OH）2+O2+2H2O4Fe（OH）3
②部分分解：2Fe（OH）3Fe2O3·xH2O +（3－x）H2O
（3）鐵銹成分：Fe2O3的復(fù)雜水合物（Fe2O3·nH2O）
（4）鐵在無氧條件下的生銹過程：FeFe2+Fe(OH)2
【變式7-1】（24-25高三上·廣東·開學(xué)考試）塵埃落在平整的鐵制品的表面上，水蒸氣在塵粒下形成薄水層，塵粒覆蓋的中心部分供氧較少，而在塵粒的邊緣有較多的，實(shí)際腐蝕情況如圖。下列說法不正確的是（ ）
A．空氣中含有、會(huì)加快腐蝕
B．鐵制品被腐蝕的最終產(chǎn)物是FeO
C．鐵制品的溶解主要發(fā)生在塵粒的中部
D．邊緣區(qū)反應(yīng)為
答案：B
A．、會(huì)與空氣中的水分子反應(yīng)生成碳酸和亞硫酸，會(huì)加快鐵的腐蝕，A正確；
B．鐵制品被腐蝕的最終產(chǎn)物是，B錯(cuò)誤；
C．根據(jù)題目所給圖可知，鐵制品的溶解主要發(fā)生在塵粒的中部，C正確；
D．根據(jù)題目所給圖分析，邊緣區(qū)氧氣氧化鐵的反應(yīng)為，D正確；
故選B。
【變式7-2】（24-25高三上·浙江·階段練習(xí)）我國多條高壓直流電線路的瓷絕緣子出現(xiàn)鐵帽腐蝕現(xiàn)象，在鐵帽上加鋅環(huán)能有效防止鐵帽的腐蝕，防護(hù)原理如圖所示。下列說法不正確的是
A．通電時(shí)，鋅環(huán)是陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)
B．通電時(shí)，陰極上的電極反應(yīng)式為
C．把鋅環(huán)換成錫環(huán)后，斷電時(shí)，仍能防止鐵帽被腐蝕
D．?dāng)嚯姇r(shí)，正極上的電極反應(yīng)式為
答案：C
解析：根據(jù)電源和直流電方向可知，鋅環(huán)作陽極、鐵帽作陰極，據(jù)此回答。
A．通電時(shí)鋅環(huán)與電源的正極相連，作陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)，A正確；
B．通電時(shí)鐵作陰極，水中氫離子放電，電極反應(yīng)式為，B正確；
C．因鐵比錫活潑，斷電時(shí)構(gòu)成原電池，錫作正極，而鐵作負(fù)極被消耗，所以鐵帽被腐蝕，C錯(cuò)誤；
D．?dāng)嚯姇r(shí)構(gòu)成原電池，鐵作正極氧氣得電子，即正極上的電極反應(yīng)式為，D正確；
故選C。
【考向八】金屬防護(hù)型電化學(xué)裝置分析
【典例8】（2024·浙江·卷）金屬腐蝕會(huì)對(duì)設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重危害，腐蝕快慢與材料種類、所處環(huán)境有關(guān)。下圖為兩種對(duì)海水中鋼閘門的防腐措施示意圖：
下列說法正確的是（ ）
A．圖1、圖2中，陽極材料本身均失去電子
B．圖2中，外加電壓偏高時(shí)，鋼閘門表面可發(fā)生反應(yīng)：
C．圖2中，外加電壓保持恒定不變，有利于提高對(duì)鋼閘門的防護(hù)效果
D．圖1、圖2中，當(dāng)鋼閘門表面的腐蝕電流為零時(shí)，鋼閘門、陽極均不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)
答案：B
解析：A．圖1為犧牲陽極的陰極保護(hù)法，犧牲陽極一般為較活潑金屬，其作為原電池的負(fù)極，其失去電子被氧化；圖2為外加電流保護(hù)法，陽極材料為輔助陽極，其通常是惰性電極，本身不失去電子，電解質(zhì)溶液中的陰離子在其表面失去電子，如海水中的，A不正確；
B．圖2中，外加電壓偏高時(shí)，鋼閘門表面積累的電子很多，除了海水中的放電外，海水中溶解的也會(huì)競(jìng)爭(zhēng)放電，故可發(fā)生，B正確；
C．圖2為外加電流保護(hù)法，理論上只要能對(duì)抗鋼閘門表面的腐蝕電流即可，當(dāng)鋼閘門表面的腐蝕電流為零時(shí)保護(hù)效果最好；腐蝕電流會(huì)隨著環(huán)境的變化而變化，若外加電壓保持恒定不變，則不能保證抵消腐蝕電流，不利于提高對(duì)鋼閘門的防護(hù)效果，C不正確；
D．圖1當(dāng)鋼閘門表面的腐蝕電流為零時(shí)，說明鋼閘門被保護(hù)，鋼閘門不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，圖2中當(dāng)鋼閘門表面的腐蝕電流為零時(shí)，說明鋼閘門被保護(hù)，輔助陽極上發(fā)生了氧化反應(yīng)，D不正確；
綜上所述，本題選B。
1．金屬的電化學(xué)防護(hù)
（1）原電池防護(hù)法：犧牲陽極的陰極保護(hù)法
①負(fù)極：比被保護(hù)金屬活潑的金屬
②正極：被保護(hù)的金屬設(shè)備
（2）電解池防護(hù)法：外加電流的陰極保護(hù)法
①陽極：惰性電極
②陰極：被保護(hù)的金屬設(shè)備
2．金屬腐蝕速率的比較
（1）同一金屬：離子濃度大＞離子濃度小＞非電解質(zhì)
（2）同一電解液
①電解質(zhì)濃度越大，金屬腐蝕越快
②電解腐蝕＞原電池腐蝕＞化學(xué)腐蝕＞有防護(hù)的腐蝕
（3）不同金屬、同一電解液：兩金屬活動(dòng)性相差越大，活潑金屬腐蝕越快
【變式8-1】（23-24高三下·廣東揭陽·期中）城鎮(zhèn)的地下空間中常有金屬管道運(yùn)輸系統(tǒng)和地鐵鐵軌等。當(dāng)金屬管道或鐵軌在潮濕土壤中形成電流回路時(shí)，就會(huì)引起這些金屬制品的腐蝕。為了防止這類腐蝕的發(fā)生，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置，下列說法不正確的是（ ）
A．鋼鐵上發(fā)生還原反應(yīng)
B．若導(dǎo)線與Mg塊連接，為犧牲陽極法
C．若外加電源，導(dǎo)線應(yīng)連接外接電源的正極
D．導(dǎo)線與Zn塊連接也可保護(hù)鋼鐵輸水管
答案：C
A．為防止鋼鐵輸水管氧化，應(yīng)通過犧牲陽極法或外加電流法使其發(fā)生還原反應(yīng)，A正確；
B．Mg為活潑金屬，可作為犧牲陽極，則將Mg與鋼鐵輸水管相連是用犧牲陽極法保護(hù)鋼鐵輸水管，B正確；
C．若導(dǎo)線連接電源正極，則鋼鐵輸水管作陽極被氧化，故導(dǎo)線應(yīng)連接外接電源的負(fù)極，C錯(cuò)誤；
D．Zn為活潑金屬，可作為犧牲陽極，則將Zn與鋼鐵輸水管相連是用犧牲陽極法保護(hù)鋼鐵輸水管，D正確；
故選C。
【變式8-2】（23-24高三上·湖北·階段練習(xí)）防止鋼鐵腐蝕有利于節(jié)約資源﹑現(xiàn)采用如圖所示的兩種陰極保護(hù)法，其中高硅鑄鐵是惰輔助陽極。下列說法錯(cuò)誤的是（ ）
A．當(dāng)K位于N時(shí)，該防護(hù)方法為犧牲陽極法
B．當(dāng)K位于M時(shí)，鋼鐵橋墩表面有大量電子
C．高硅鑄鐵是作為損耗陽極材料發(fā)揮作用的
D．保護(hù)電流應(yīng)該根據(jù)環(huán)境條件變化進(jìn)行調(diào)整
答案：C
解析：由圖可知，當(dāng)K位于N時(shí)，該裝置是原電池，鋅板作負(fù)極，鋼鐵橋墩作正極被保護(hù)，當(dāng)K位于M時(shí)，接通電源，該裝置是電解池，鋼鐵橋墩表面有大量電子，作陰極，從而被保護(hù)。
A．當(dāng)K位于N時(shí)，該裝置是原電池，該防護(hù)方法為犧牲陽極法，A正確；
B．當(dāng)K位于M時(shí)，該裝置是電解池，鋼鐵橋墩表面有大量電子，起到保護(hù)作用，B正確；
C．高硅鑄鐵為惰性輔助陽極，所以高硅鑄鐵不損耗，C錯(cuò)誤；
D．保護(hù)電流應(yīng)該根據(jù)環(huán)境條件變化進(jìn)行調(diào)整，D正確；
故選C。
【考向九】守恒法在電化學(xué)計(jì)算中應(yīng)用
【典例9】（2024·山東·卷）以不同材料修飾的為電極，一定濃度的溶液為電解液，采用電解和催化相結(jié)合的循環(huán)方式，可實(shí)現(xiàn)高效制和，裝置如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是（ ）
A．電極a連接電源負(fù)極
B．加入Y的目的是補(bǔ)充
C．電解總反應(yīng)式為
D．催化階段反應(yīng)產(chǎn)物物質(zhì)的量之比
答案：B
解析：電極b上Br-發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)轉(zhuǎn)化成，電極b為陽極，電極反應(yīng)為Br- -6e-+3H2O=+6H+；則電極a為陰極，電極a的電極反應(yīng)為2H2O+2e-=H2↑+2OH-；電解總反應(yīng)式為Br-+3H2O+3H2↑；催化循環(huán)階段被還原成Br-循環(huán)使用、同時(shí)生成O2，實(shí)現(xiàn)高效制H2和O2，即Z為O2。
A．根據(jù)分析，電極a為陰極，連接電源負(fù)極，A項(xiàng)正確；
B．根據(jù)分析電解過程中消耗H2O和Br-，而催化階段被還原成Br-循環(huán)使用，故加入Y的目的是補(bǔ)充H2O，維持NaBr溶液為一定濃度，B項(xiàng)錯(cuò)誤；
C．根據(jù)分析電解總反應(yīng)式為Br-+3H2O+3H2↑，C項(xiàng)正確；
D．催化階段，Br元素的化合價(jià)由+5價(jià)降至-1價(jià)，生成1molBr-得到6mol電子，O元素的化合價(jià)由-2價(jià)升至0價(jià)，生成1molO2失去4mol電子，根據(jù)得失電子守恒，反應(yīng)產(chǎn)物物質(zhì)的量之比n(O2) ∶n(Br-)=6∶4=3∶2，D項(xiàng)正確；
答案選B。
1．電子守恒和電荷守恒列關(guān)系式
（1）電子守恒：兩極得失電子數(shù)相等
①串聯(lián)電路各支路轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相同，按支路算
（2）電荷守恒：1個(gè)電子對(duì)應(yīng)1個(gè)正電荷或負(fù)電荷
（3）常用關(guān)系式：O2~4e－~4Ag~2Cu~2H2~2Cl2~4OH－~4H+~Mn+
2．電化學(xué)計(jì)算的物理公式
（1）電量公式：Q＝It＝nNAq＝nF
（2）電能公式：W＝UIt＝UQ
①n——得失電子的物質(zhì)的量（mol）
②NA——阿伏加德羅常數(shù)（6.02×1023mol－1）
③q——1個(gè)電子所帶的電量（1.60×10－19C）
④I——電流強(qiáng)度（A）
⑤t——時(shí)間（s）
⑥F——法拉弟常數(shù)（96500C/mol）
⑦U——電壓（V）
⑧W——電能（J）
3．幾個(gè)注意問題
（1）氣體體積相關(guān)計(jì)算時(shí)，必須注明標(biāo)準(zhǔn)狀況
（2）計(jì)算含交換膜電化學(xué)裝置中某一區(qū)域質(zhì)量變化，注意離子的遷移
【變式9-1】（2024·湖南·卷）在水溶液中，電化學(xué)方法合成高能物質(zhì)時(shí)，伴隨少量生成，電解原理如圖所示，下列說法正確的是（ ）
A．電解時(shí)，向Ni電極移動(dòng)
B．生成的電極反應(yīng)：
C．電解一段時(shí)間后，溶液pH升高
D．每生成的同時(shí)，生成
答案：B
解析：由電解原理圖可知，Ni電極產(chǎn)生氫氣，作陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，電解質(zhì)溶液為KOH水溶液，則電極反應(yīng)為：；Pt電極失去電子生成，作陽極，電極反應(yīng)為：，同時(shí)，Pt電極還伴隨少量生成，電極反應(yīng)為：。
A．由分析可知，Ni電極為陰極，Pt電極為陽極，電解過程中，陰離子向陽極移動(dòng)，即向Pt電極移動(dòng)，A錯(cuò)誤；
B．由分析可知，Pt電極失去電子生成，電解質(zhì)溶液為KOH水溶液，電極反應(yīng)為：，B正確；
C．由分析可知，陽極主要反應(yīng)為：，陰極反應(yīng)為：，則電解過程中發(fā)生的總反應(yīng)主要為：，反應(yīng)消耗，生成，電解一段時(shí)間后，溶液pH降低，C錯(cuò)誤；
D．根據(jù)電解總反應(yīng)：可知，每生成1mol，生成0.5mol，但Pt電極伴隨少量生成，發(fā)生電極反應(yīng)：，則生成1molH2時(shí)得到的部分電子由OH-放電產(chǎn)生O2提供，所以生成小于0.5mol，D錯(cuò)誤；
故選B。
【變式9-2】（24-25高三上·安徽·階段練習(xí)）一種在酸性條件下具有高能量密度、低電解液消耗并可長期保存的硅錳電池的原理如下圖所示：
下列有關(guān)說法正確的是（ ）
A．M為電池的正極
B．H 從N電極向M極運(yùn)動(dòng)
C．N電極的反應(yīng)式為
D．生成6g時(shí)，正極消耗0.4mol
答案：C
解析：由圖可知，Si轉(zhuǎn)化為SiO2，Si元素化合價(jià)升高，失去電子為負(fù)極，電極反應(yīng)為Si－4e-+2H2O=SiO2+4H+；MnO2轉(zhuǎn)化為Mn2+，Mn元素化合價(jià)降低，得到電子，為正極，電極反應(yīng)為。
A．M電極Si為0價(jià)，通過電極反應(yīng)生成，Si為+4價(jià)，化合價(jià)升高，被氧化，為原電池的負(fù)極，A不正確；
B．由分析的負(fù)極反應(yīng)可知，負(fù)極產(chǎn)生的透過離子交換膜從M向N運(yùn)動(dòng)，B不正確；
C．N電極中Mn為+4價(jià)，生成，化合價(jià)降低，被還原，得電子，為電池的正極，電極反應(yīng)式為：，C正確；
D．生成6g即為0.1mol，轉(zhuǎn)移0.4mol電子，由正極的電極反應(yīng)式知，正極消耗0.8mol，D不正確；
故選C。
1．（2024·福建·卷）一種兼具合成功能的新型鋰電池工作原理如圖。電解質(zhì)為含有機(jī)溶液。放電過程中產(chǎn)生，充電過程中電解LiCl產(chǎn)生。下列說法正確的是（ ）
A．交換膜為陰離子交換膜
B．電解質(zhì)溶液可替換為LiCl水溶液
C．理論上每生成，需消耗2molLi
D．放電時(shí)總反應(yīng)：
答案：D
解析：放電過程中產(chǎn)生，由圖可知，放電過程中氮?dú)獾玫诫娮影l(fā)生還原反應(yīng)生成Li3N，Li3N又轉(zhuǎn)化為和LiCl，則左側(cè)電極為正極，右側(cè)電極為負(fù)極；
A．放電過程中負(fù)極鋰失去電子形成鋰離子，鋰離子通過陽離子交換膜進(jìn)入左側(cè)生成，A錯(cuò)誤；
B．鋰為活潑金屬，會(huì)和水反應(yīng)，故電解質(zhì)溶液不能為水溶液，B錯(cuò)誤；
C．充電過程中電解LiCl失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)產(chǎn)生：，鋰離子在陰極得到電子發(fā)生還原生成鋰單質(zhì)：，則每生成，同時(shí)生成2mol Li；放電過程中，消耗6mol Li，同時(shí)生成4mol LiCl，則整個(gè)充放電過程來看，理論上每生成，需消耗1mol Li，C錯(cuò)誤；
D．由分析，放電過程中，正極氮?dú)獾玫诫娮影l(fā)生還原反應(yīng)生成Li3N，Li3N又轉(zhuǎn)化為和LiCl，負(fù)極鋰失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成鋰離子，總反應(yīng)為，D正確；
故選D。
2．（2024·江蘇·卷）堿性鋅錳電池的總反應(yīng)為，電池構(gòu)造示意圖如圖所示。下列有關(guān)說法正確的是（ ）
A．電池工作時(shí)，發(fā)生氧化反應(yīng)
B．電池工作時(shí)，通過隔膜向正極移動(dòng)
C．環(huán)境溫度過低，不利于電池放電
D．反應(yīng)中每生成，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為
答案：C
解析：Zn為負(fù)極，電極反應(yīng)式為：，MnO2為正極，電極反應(yīng)式為：。
A．電池工作時(shí)，為正極，得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)，故A錯(cuò)誤；
B．電池工作時(shí)，通過隔膜向負(fù)極移動(dòng)，故B錯(cuò)誤；
C．環(huán)境溫度過低，化學(xué)反應(yīng)速率下降，不利于電池放電，故C正確；
D．由電極反應(yīng)式可知，反應(yīng)中每生成，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為，故D錯(cuò)誤；
故選C。
3．（2024·貴州·卷）一種太陽能驅(qū)動(dòng)環(huán)境處理的自循環(huán)光催化芬頓系統(tǒng)工作原理如圖。光陽極發(fā)生反應(yīng)：，。體系中與Mn(Ⅱ)/Mn(Ⅳ)發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生的活性氧自由基可用于處理污水中的有機(jī)污染物。
下列說法錯(cuò)誤的是（ ）
A．該芬頓系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)化形式為太陽能電能化學(xué)能
B．陰極反應(yīng)式為
C．光陽極每消耗，體系中生成
D．在Mn(Ⅱ)/Mn(Ⅳ)的循環(huán)反應(yīng)中表現(xiàn)出氧化性和還原性
答案：C
解析：該裝置為電解池，光陽極上水失電子生成H2O2和氫離子，電極反應(yīng)式為，陰極上氧氣和氫離子得電子生成過氧化氫，電極反應(yīng)式為；
A．該裝置為電解池，利用光能提供能量轉(zhuǎn)化為電能，在電解池中將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，A正確；
B．由圖可知，陰極上氧氣和氫離子得電子生成過氧化氫，電極反應(yīng)式為，B正確；
C．光陽極上水失電子生成H2O2和氫離子，電極反應(yīng)式為，每轉(zhuǎn)移2mol電子生成，此時(shí)陰極也生成：，即光陽極每消耗1molH2O，體系中生成，C錯(cuò)誤；
D．由Mn(Ⅳ)和過氧化氫轉(zhuǎn)化為Mn(Ⅱ)過程中，錳元素化合價(jià)降低，做還原劑，表現(xiàn)還原性，由Mn(Ⅱ)轉(zhuǎn)化為Mn(Ⅳ)時(shí)，中O元素化合價(jià)降低，做氧化劑，表現(xiàn)氧化性，D正確；
故選C。
4．（2024·湖南·卷）在水溶液中，電化學(xué)方法合成高能物質(zhì)時(shí)，伴隨少量生成，電解原理如圖所示，下列說法正確的是（ ）
A．電解時(shí)，向Ni電極移動(dòng)
B．生成的電極反應(yīng)：
C．電解一段時(shí)間后，溶液pH升高
D．每生成的同時(shí)，生成
答案：B
解析：由電解原理圖可知，Ni電極產(chǎn)生氫氣，作陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，電解質(zhì)溶液為KOH水溶液，則電極反應(yīng)為：；Pt電極失去電子生成，作陽極，電極反應(yīng)為：，同時(shí)，Pt電極還伴隨少量生成，電極反應(yīng)為：。
A．由分析可知，Ni電極為陰極，Pt電極為陽極，電解過程中，陰離子向陽極移動(dòng)，即向Pt電極移動(dòng)，A錯(cuò)誤；
B．由分析可知，Pt電極失去電子生成，電解質(zhì)溶液為KOH水溶液，電極反應(yīng)為：，B正確；
C．由分析可知，陽極主要反應(yīng)為：，陰極反應(yīng)為：，則電解過程中發(fā)生的總反應(yīng)主要為：，反應(yīng)消耗，生成，電解一段時(shí)間后，溶液pH降低，C錯(cuò)誤；
D．根據(jù)電解總反應(yīng)：可知，每生成1mol，生成0.5mol，但Pt電極伴隨少量生成，發(fā)生電極反應(yīng)：，則生成1molH2時(shí)得到的部分電子由OH-放電產(chǎn)生O2提供，所以生成小于0.5mol，D錯(cuò)誤；
故選B。
5．（2024·安徽·卷）我國學(xué)者研發(fā)出一種新型水系鋅電池，其示意圖如下。該電池分別以(局部結(jié)構(gòu)如標(biāo)注框內(nèi)所示)形成的穩(wěn)定超分子材料和為電極，以和混合液為電解質(zhì)溶液。下列說法錯(cuò)誤的是（ ）
A．標(biāo)注框內(nèi)所示結(jié)構(gòu)中存在共價(jià)鍵和配位鍵
B．電池總反應(yīng)為：
C．充電時(shí)，陰極被還原的主要來自
D．放電時(shí)，消耗，理論上轉(zhuǎn)移電子
答案：C
解析：由圖中信息可知，該新型水系鋅電池的負(fù)極是鋅、正極是超分子材料；負(fù)極的電極反應(yīng)式為，則充電時(shí)，該電極為陰極，電極反應(yīng)式為；正極上發(fā)生，則充電時(shí)，該電極為陽極，電極反應(yīng)式為。
A．標(biāo)注框內(nèi)所示結(jié)構(gòu)屬于配合物，配位體中存在碳碳單鍵、碳碳雙鍵、碳氮單鍵、碳氮雙鍵和碳?xì)滏I等多種共價(jià)鍵，還有由提供孤電子對(duì)、提供空軌道形成的配位鍵，A正確；
B．由以上分析可知，該電池總反應(yīng)為，B正確；
C．充電時(shí)，陰極電極反應(yīng)式為，被還原的Zn2+主要來自電解質(zhì)溶液，C錯(cuò)誤；
D．放電時(shí)，負(fù)極的電極反應(yīng)式為，因此消耗0.65 g Zn（物質(zhì)的量為0.01mol），理論上轉(zhuǎn)移0.02 mol電子，D正確；
綜上所述，本題選C。
6．（2024·吉林·卷）“綠色零碳”氫能前景廣闊。為解決傳統(tǒng)電解水制“綠氫”陽極電勢(shì)高、反應(yīng)速率緩慢的問題，科技工作者設(shè)計(jì)耦合高效制的方法，裝置如圖所示。部分反應(yīng)機(jī)理為：。下列說法錯(cuò)誤的是（ ）
A．相同電量下理論產(chǎn)量是傳統(tǒng)電解水的1.5倍
B．陰極反應(yīng)：
C．電解時(shí)通過陰離子交換膜向b極方向移動(dòng)
D．陽極反應(yīng)：
答案：A
解析：據(jù)圖示可知，b電極上HCHO 轉(zhuǎn)化為HCOO-，而HCHO 轉(zhuǎn)化為HCOO-為氧化反應(yīng)，所以b電極為陽極，a電極為陰極，HCHO為陽極反應(yīng)物，由反應(yīng)機(jī)理可知：反應(yīng)后生成的轉(zhuǎn)化為HCOOH。由原子守恒和電荷守恒可知，在生成HCOOH的同時(shí)還生成了H-，生成的HCOOH再與氫氧化鉀酸堿中和：HCOOH+OH-=HCOO-+H2O，而生成的H-在陽極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氫氣，即2H--2e-=H2↑，陰極水得電子生成氫氣：2H2O+2e-=H2↑+2OH-。
A．由以上分析可知，陽極反應(yīng)：①HCHO+OH--e-→HCOOH+H2，②HCOOH+OH-=HCOO-+H2O，陰極反應(yīng)2H2O+2e-=H2↑+2OH-，即轉(zhuǎn)移2mol電子時(shí)，陰、陽兩極各生成1molH2，共2molH2，而傳統(tǒng)電解水：，轉(zhuǎn)移2mol電子，只有陰極生成1molH2，所以相同電量下理論產(chǎn)量是傳統(tǒng)電解水的2倍，故A錯(cuò)誤；
B．陰極水得電子生成氫氣，陰極反應(yīng)為2H2O+2e-=H2↑+2OH-，故B正確；
C．由電極反應(yīng)式可知，電解過程中陰極生成OH-，負(fù)電荷增多，陽極負(fù)電荷減少，要使電解質(zhì)溶液呈電中性，通過陰離子交換膜向陽極移動(dòng)，即向b極方向移動(dòng)，故C正確；
D．由以上分析可知，陽極反應(yīng)涉及到：①HCHO+OH--e-→HCOOH+H2，②HCOOH+OH-=HCOO-+H2O，由(①+②)×2得陽極反應(yīng)為：，故D正確；
答案選A。
7．（2024·海南·卷）電解溶液得到，是早期制備的重要步驟。某實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。電解過程流出液b中混有少量氣泡。下列說法錯(cuò)誤的是（ ）
A．電解過程中陰極區(qū)的不斷遷移到陽極區(qū)
B．圖中a代表
C．回路中通過電子產(chǎn)生
D．氧化成的電極反應(yīng)為
答案：AC
解析：由實(shí)驗(yàn)裝置圖可知，與電源正極相連為電極為陽極，電極反應(yīng)式為，電解過程流出液b中混有少量氣泡，發(fā)生副反應(yīng)，與電源負(fù)極相連的電極為陰極，電極反應(yīng)式為。
A．由分析可知，陰離子向陽極移動(dòng)，但是硫酸根不能通過質(zhì)子交換膜，則硫酸根不能從陰極區(qū)遷移到陽極區(qū)，A錯(cuò)誤；
B．由分析可知，陰極區(qū)產(chǎn)生氫氣，則a為氫氣，B正確；
C．由于陽極區(qū)存在副反應(yīng)，則當(dāng)回路中通過1mol電子產(chǎn)生的小于0.5mol，C錯(cuò)誤；
D．由分析可知，陽極區(qū)發(fā)生反應(yīng)氧化反應(yīng)，D正確；
故選AC。
8．（2023·海南卷）利用金屬Al、海水及其中的溶解氧可組成電池，如圖所示。下列說法正確的是（ ）
A．b電極為電池正極
B．電池工作時(shí)，海水中的向a電極移動(dòng)
C．電池工作時(shí)，緊鄰a電極區(qū)域的海水呈強(qiáng)堿性
D．每消耗1kgAl，電池最多向外提供37mol電子的電量
答案：A
解析：鋁為活潑金屬，發(fā)生氧化反應(yīng)為負(fù)極，則石墨為正極；
A．由分析可知，b電極為電池正極，A正確；
B．電池工作時(shí)，陽離子向正極移動(dòng)，故海水中的向b電極移動(dòng)，B錯(cuò)誤；
C．電池工作時(shí)，a電極反應(yīng)為鋁失去電子生成鋁離子，鋁離子水解顯酸性，C錯(cuò)誤；
D．由C分析可知，每消耗1kgAl（為），電池最多向外提供mol電子的電量，D錯(cuò)誤；
故選A。
9．（2023·河北卷）我國科學(xué)家發(fā)明了一種以和為電極材料的新型電池，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖所示，其中①區(qū)、②區(qū)、③區(qū)電解質(zhì)溶液的酸堿性不同。放電時(shí)，電極材料轉(zhuǎn)化為。下列說法錯(cuò)誤的是（ ）
A．充電時(shí)，b電極上發(fā)生還原反應(yīng)
B．充電時(shí)，外電源的正極連接b電極
C．放電時(shí)，①區(qū)溶液中的向②區(qū)遷移
D．放電時(shí)，a電極的電極反應(yīng)式為
答案：B
解析：放電時(shí)，電極材料轉(zhuǎn)化為，電極反應(yīng) -2ne-= +2nK+，是原電池的負(fù)極，陽離子增多需要通過陽離子交換膜進(jìn)入②區(qū)；二氧化錳得到電子變成錳離子，是原電池的正極，電極反應(yīng)：，陽離子減少，多余的陰離子需要通過陰離子交換膜進(jìn)入②區(qū)，故③為堿性溶液是電極，①為酸性溶液是二氧化錳電極。
A．充電時(shí)，b電極上得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)，A正確；
B．充電時(shí)，外電源的正極連接a電極相連，電極失去電子，電極反應(yīng)為，B錯(cuò)誤；
C．放電時(shí)，①區(qū)溶液中多余的向②區(qū)遷移，C正確；
D．放電時(shí)，a電極的電極反應(yīng)式為，D正確；
故選：B。
10．（2023·廣東卷）負(fù)載有和的活性炭，可選擇性去除實(shí)現(xiàn)廢酸的純化，其工作原理如圖。下列說法正確的是（ ）
A．作原電池正極
B．電子由經(jīng)活性炭流向
C．表面發(fā)生的電極反應(yīng)：
D．每消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下的，最多去除
答案：B
解析：在Pt得電子發(fā)生還原反應(yīng)，Pt為正極，Ag失去電子與溶液中的Cl-反應(yīng)，Ag為負(fù)極。
A．由分析可知，Ag失去電子與溶液中的Cl-反應(yīng)生成AgCl，Ag為負(fù)極，A錯(cuò)誤；
B．電子由負(fù)極經(jīng)活性炭流向正極，B正確；
C．溶液為酸性，故表面發(fā)生的電極反應(yīng)為，C錯(cuò)誤；
D．每消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下的，轉(zhuǎn)移電子2mol，而失去2mol電子，故最多去除，D錯(cuò)誤。
故選B。
11．（2023·浙江卷）下列說法正確的是（ ）
A．圖①裝置可用于制取并收集氨氣
B．圖②操作可排出盛有溶液滴定管尖嘴內(nèi)的氣泡
C．圖③操作俯視刻度線定容會(huì)導(dǎo)致所配溶液濃度偏大
D．圖④裝置鹽橋中陽離子向溶液中遷移
答案：C
解析：A．氯化銨受熱分解生成氨氣和氯化氫，遇冷又化合生成氯化銨，則直接加熱氯化銨無法制得氨氣，實(shí)驗(yàn)室用加熱氯化銨和氫氧化鈣固體的方法制備氨氣，故A錯(cuò)誤；
B．高錳酸鉀溶液具有強(qiáng)氧化性，會(huì)腐蝕橡膠管，所以高錳酸鉀溶液應(yīng)盛放在酸式滴定管在，不能盛放在堿式滴定管中，故B錯(cuò)誤；
C．配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液時(shí)，俯視刻度線定容會(huì)使溶液的體積偏小，導(dǎo)致所配溶液濃度偏大，故C正確；
D．由圖可知，鋅銅原電池中，鋅電極為原電池的負(fù)極，銅為正極，鹽橋中陽離子向硫酸銅溶液中遷移，故D錯(cuò)誤；
故選C。
12．（2023·遼寧卷）某低成本儲(chǔ)能電池原理如下圖所示。下列說法正確的是（ ）
A．放電時(shí)負(fù)極質(zhì)量減小
B．儲(chǔ)能過程中電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能
C．放電時(shí)右側(cè)通過質(zhì)子交換膜移向左側(cè)
D．充電總反應(yīng)：
答案：B
解析：該儲(chǔ)能電池放電時(shí)，Pb為負(fù)極，失電子結(jié)合硫酸根離子生成PbSO4，則多孔碳電極為正極，正極上Fe3+得電子轉(zhuǎn)化為Fe2+，充電時(shí)，多孔碳電極為陽極，F(xiàn)e2+失電子生成Fe3+，PbSO4電極為陰極，PbSO4得電子生成Pb和硫酸。
A．放電時(shí)負(fù)極上Pb失電子結(jié)合硫酸根離子生成PbSO4附著在負(fù)極上，負(fù)極質(zhì)量增大，A錯(cuò)誤；
B．儲(chǔ)能過程中，該裝置為電解池，將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，B正確；
C．放電時(shí)，右側(cè)為正極，電解質(zhì)溶液中的陽離子向正極移動(dòng)，左側(cè)的H+通過質(zhì)子交換膜移向右側(cè)，C錯(cuò)誤；
D．充電時(shí)，總反應(yīng)為PbSO4+2Fe2+=Pb++2Fe3+，D錯(cuò)誤；
故答案選B。
13．（2023·全國卷）室溫鈉-硫電池被認(rèn)為是一種成本低、比能量高的能源存儲(chǔ)系統(tǒng)。一種室溫鈉-硫電池的結(jié)構(gòu)如圖所示。將鈉箔置于聚苯并咪唑膜上作為一個(gè)電極，表面噴涂有硫黃粉末的炭化纖維素紙作為另一電極。工作時(shí)，在硫電極發(fā)生反應(yīng)：S8+e-→S，S+e-→S，2Na++S+2(1-)e-→Na2Sx
下列敘述錯(cuò)誤的是（ ）
A．充電時(shí)Na+從鈉電極向硫電極遷移
B．放電時(shí)外電路電子流動(dòng)的方向是a→b
C．放電時(shí)正極反應(yīng)為：2Na++S8+2e-→Na2Sx
D．炭化纖維素紙的作用是增強(qiáng)硫電極導(dǎo)電性能
答案：A
解析：由題意可知放電時(shí)硫電極得電子，硫電極為原電池正極，鈉電極為原電池負(fù)極。
A．充電時(shí)為電解池裝置，陽離子移向陰極，即鈉電極，故充電時(shí)，Na+由硫電極遷移至鈉電極，A錯(cuò)誤；
B．放電時(shí)Na在a電極失去電子，失去的電子經(jīng)外電路流向b電極，硫黃粉在b電極上得電子與a電極釋放出的Na+結(jié)合得到Na2Sx，電子在外電路的流向?yàn)閍→b，B正確；
C．由題給的的一系列方程式相加可以得到放電時(shí)正極的反應(yīng)式為2Na++S8+2e-→Na2Sx，C正確；
D．炭化纖維素紙中含有大量的炭，炭具有良好的導(dǎo)電性，可以增強(qiáng)硫電極的導(dǎo)電性能，D正確；
故答案選A。
14．（2023·全國卷）一種以和為電極、水溶液為電解質(zhì)的電池，其示意圖如下所示。放電時(shí)，可插入層間形成。下列說法錯(cuò)誤的是（ ）
A．放電時(shí)為正極
B．放電時(shí)由負(fù)極向正極遷移
C．充電總反應(yīng)：
D．充電陽極反應(yīng)：
答案：C
解析：由題中信息可知，該電池中Zn為負(fù)極、為正極，電池的總反應(yīng)為。
A．由題信息可知，放電時(shí)，可插入層間形成，發(fā)生了還原反應(yīng)，則放電時(shí)為正極，A說法正確；
B．Zn為負(fù)極，放電時(shí)Zn失去電子變?yōu)椋栯x子向正極遷移，則放電時(shí)由負(fù)極向正極遷移，B說法正確；
C．電池在放電時(shí)的總反應(yīng)為，則其在充電時(shí)的總反應(yīng)為，C說法不正確；
D．充電陽極上被氧化為，則陽極的電極反應(yīng)為，D說法正確；
綜上所述，本題選C。
15．（2022·遼寧卷）某儲(chǔ)能電池原理如圖。下列說法正確的是（ ）
A．放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)：
B．放電時(shí)透過多孔活性炭電極向中遷移
C．放電時(shí)每轉(zhuǎn)移電子，理論上吸收
D．充電過程中，溶液濃度增大
答案：A
解析：放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)：，正極反應(yīng)：Cl2+2e-=2Cl-，消耗氯氣，放電時(shí)，陰離子移向負(fù)極，充電時(shí)陽極：2Cl--2e-=Cl2，由此解析。
A． 放電時(shí)負(fù)極失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)：，故A正確；
B． 放電時(shí)，陰離子移向負(fù)極，放電時(shí)透過多孔活性炭電極向NaCl中遷移，故B錯(cuò)誤；
C． 放電時(shí)每轉(zhuǎn)移電子，正極：Cl2+2e-=2Cl-，理論上釋放，故C錯(cuò)誤；
D． 充電過程中，陽極：2Cl--2e-=Cl2，消耗氯離子，溶液濃度減小，故D錯(cuò)誤；
故選A。
16．（2022·湖南卷）海水電池在海洋能源領(lǐng)域備受關(guān)注，一種鋰-海水電池構(gòu)造示意圖如下。下列說法錯(cuò)誤的是（ ）
A．海水起電解質(zhì)溶液作用
B．N極僅發(fā)生的電極反應(yīng)：
C．玻璃陶瓷具有傳導(dǎo)離子和防水的功能
D．該鋰-海水電池屬于一次電池
答案：B
解析：鋰海水電池的總反應(yīng)為2Li+2H2O═2LiOH+H2↑， M極上Li失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，則M電極為負(fù)極，電極反應(yīng)為Li-e-=Li+，N極為正極，電極反應(yīng)為2H2O+2e-=2OH-+H2↑，同時(shí)氧氣也可以在N極得電子，電極反應(yīng)為O2+4e-+2H2O=4OH-。
解析：A．海水中含有豐富的電解質(zhì)，如氯化鈉、氯化鎂等，可作為電解質(zhì)溶液，故A正確；
B．由上述分析可知，N為正極，電極反應(yīng)為2H2O+2e-=2OH-+H2↑，和反應(yīng)O2+4e-+2H2O=4OH-，故B錯(cuò)誤；
C．Li為活潑金屬，易與水反應(yīng)，玻璃陶瓷的作用是防止水和Li反應(yīng)，并能傳導(dǎo)離子，故C正確；
D．該電池不可充電，屬于一次電池，故D正確；
答案選B。
17．（2022·廣東卷）科學(xué)家基于易溶于的性質(zhì)，發(fā)展了一種無需離子交換膜的新型氯流電池，可作儲(chǔ)能設(shè)備(如圖)。充電時(shí)電極a的反應(yīng)為： 。下列說法正確的是（ ）
A．充電時(shí)電極b是陰極
B．放電時(shí)溶液的減小
C．放電時(shí)溶液的濃度增大
D．每生成，電極a質(zhì)量理論上增加
答案：C
解析：A．由充電時(shí)電極a的反應(yīng)可知，充電時(shí)電極a發(fā)生還原反應(yīng)，所以電極a是陰極，則電極b是陽極，故A錯(cuò)誤；
B．放電時(shí)電極反應(yīng)和充電時(shí)相反，則由放電時(shí)電極a的反應(yīng)為可知，NaCl溶液的pH不變，故B錯(cuò)誤；
C．放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為，正極反應(yīng)為，反應(yīng)后Na+和Cl-濃度都增大，則放電時(shí)NaCl溶液的濃度增大，故C正確；
D．充電時(shí)陽極反應(yīng)為，陰極反應(yīng)為，由得失電子守恒可知，每生成1molCl2，電極a質(zhì)量理論上增加23g/mol2mol=46g，故D錯(cuò)誤；
答案選C。
1．（24-25高三上·天津河西·期末）硅錳原電池的工作原理如圖所示，下列說法正確的是（ ）
A．放電過程中，負(fù)極區(qū)溶液pH增大
B．導(dǎo)線上每通過1mole-，正極區(qū)溶液質(zhì)量增加44.5g
C．將交換膜更換為陰離子交換膜，電解液換為NaOH溶液，電流更平穩(wěn)
D．原電池的工作原理：
答案：B
解析：由圖可知，在碳硅電極上Si被氧化生成SiO2，則碳硅電極為負(fù)極，電極反應(yīng)式為：Si-4e-+2H2O=SiO2+4H+；在MnO2電極上MnO2被還原生成Mn2+，則MnO2電極為正極，電極反應(yīng)式為：2MnO2+4e-+8H+=2Mn2++4H2O，據(jù)此解答。
A．放電過程中，碳硅電極為負(fù)極，電極反應(yīng)式為：Si-4e-+2H2O=SiO2+4H+，即生成H+同時(shí)消耗H2O，但H+透過質(zhì)子交換膜遷移到正極，則負(fù)極區(qū)溶液中n(H+)不變，但H2O被消耗，溶液的體積減小，c(H+)增大，則pH減小，A錯(cuò)誤；
B．正極反應(yīng)為：2MnO2+4e-+8H+=2Mn2++4H2O，導(dǎo)線上每通過1mole-，即有1molH+從負(fù)極區(qū)遷移至正極區(qū)溶液，同時(shí)正極溶解0.5molMnO2，則正極區(qū)溶液質(zhì)量增加1mol×1g/mol+0.5mol×87g/mol=44.5g，B正確；
C．由于Si能與NaOH溶液直接反應(yīng)，所以電解液不能換為NaOH溶液，C錯(cuò)誤；
D．負(fù)極反應(yīng)為：Si-4e-+2H2O=SiO2+4H+，正極反應(yīng)為：2MnO2+4e-+8H+=2Mn2++4H2O，將正、負(fù)極的電極反應(yīng)式相加可得原電池的工作原理：，D錯(cuò)誤；
故選B。
2．（2025·河南·模擬預(yù)測(cè)）我國科學(xué)家設(shè)計(jì)了一種水系可充電電池，其工作原理如圖所示。
下列說法正確的是（ ）
A．充電時(shí)，電極b為陽極
B．充電時(shí)，陽極附近溶液的pH增大
C．放電時(shí)，負(fù)極的電極反應(yīng)：
D．放電時(shí)，溶液中向電極b方向遷移
答案：C
解析：由圖可知，放電時(shí)，電極a上MnO2轉(zhuǎn)化為Mn2+，發(fā)生還原反應(yīng)，電極b上Cu2S轉(zhuǎn)化為S，發(fā)生氧化反應(yīng)，則電極a為正極，電極b為負(fù)極；充電時(shí)，電極a上Mn2+轉(zhuǎn)化為MnO2，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極b上S轉(zhuǎn)化為Cu2S，發(fā)生還原反應(yīng)，此時(shí)電極a為陽極，電極b為陰極。
A．充電時(shí)，S轉(zhuǎn)化為Cu2S，發(fā)生還原反應(yīng)，則電極b為陰極，A錯(cuò)誤；
B．根據(jù)分析，充電時(shí)，電極b為陰極，則電極a為陽極，電極a的電極反應(yīng)為Mn2++2H2O－2e-=MnO2+4H+，陽極附近溶液的pH減小，B錯(cuò)誤；
C．放電時(shí)，電極b為負(fù)極，負(fù)極的電極反應(yīng)為Cu2S 4e =S+2Cu2+，C正確；
D．放電時(shí)，溶液中向正極移動(dòng)，即向電極a方向遷移，D錯(cuò)誤；
故選C。
3．（2025·四川·模擬預(yù)測(cè)）我國科學(xué)家發(fā)明了一種高儲(chǔ)能、循環(huán)性能優(yōu)良的水性電池，其工作示意圖如下。
下列說法錯(cuò)誤的是（ ）
A．放電時(shí)，從負(fù)極向正極遷移
B．放電時(shí)，的生成說明具有兩性
C．充電時(shí)，電池總反應(yīng)為
D．充電時(shí)，若生成，則有穿過離子交換膜
答案：D
解析：由電池裝置圖可知，放電時(shí)Zn為負(fù)極，電極反應(yīng)為Zn-2e-+4OH-=，多孔碳為正極，電極反應(yīng)為+2e-=2；充電時(shí)Zn為陰極，電極反應(yīng)為+2e-=Zn+4OH-，多孔碳為陽極，電極反應(yīng)為2-2e-=。
A．放電為原電池，原電池中K+向正極移動(dòng)，A正確；
B．堿性環(huán)境中有生成說明Zn(OH)2能與堿反應(yīng)，既能與酸反應(yīng)又能與堿反應(yīng)說明Zn(OH)2有兩性，B正確；
C．充電為電解池，根據(jù)分析，總反應(yīng)為陰陽兩極的加和，+2= Zn+4OH-+，C正確；
D．由電極反應(yīng)2-2e-=，生成1mol轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量為2mol，應(yīng)有2molK+穿過離子交換膜，D錯(cuò)誤；
故選D。
4．（24-25高三上·海南·期末）一種鈉-海水可充電電池(SVB)放電時(shí)的工作原理示意圖如圖所示(碳?xì)謨?nèi)部含有催化劑)。
下列敘述正確的是（ ）
A．NaOH的乙醇溶液可代替有機(jī)電解質(zhì)
B．放電時(shí)，正極反應(yīng)式為O2+2H2O-4e-=4OH-
C．充電時(shí)，碳?xì)蛛姌O區(qū)電解液的pH增大
D．充電時(shí)，b應(yīng)與可再生電力的正極相連
答案：D
解析：放電時(shí)，Na做負(fù)極（a），負(fù)極電極反應(yīng)，正極（b）反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-=4OH-，充電時(shí)陰極反應(yīng)，陽極反應(yīng)，據(jù)此分析。
A．Na可與乙醇反應(yīng)，故不可代替，A錯(cuò)誤；
B．放電時(shí)，正極得電子，正極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-=4OH-，B錯(cuò)誤；
C．充電時(shí)，碳?xì)蛛姌O區(qū)電解液消耗氫氧根，pH減小，C錯(cuò)誤；
D．充電時(shí)，b做陽極，應(yīng)與可再生電力的正極相連，D正確；
故選D。
5．（24-25高三上·遼寧·期末）調(diào)節(jié)可使溶液中的氨基酸主要以兩性離子存在，兩性離子整體呈電中性，此時(shí)溶液的為該氨基酸的(等電點(diǎn))。
已知：谷氨酸的pI為3.22，丙氨酸的pI為6.02，賴氨酸的pI為9.74。
利用如圖裝置分離這三種氨基酸，為離子交換膜，電極均為惰性電極。下列說法正確的是（ ）
A．陽極的電極反應(yīng)為
B．為陰離子交換膜，為陽離子交換膜
C．原料室的應(yīng)控制在9.74
D．在產(chǎn)品室1中，可以收集到谷氨酸
答案：D
解析：由題干的電解池裝置圖可知，陽極室電解H2SO4溶液，電極反應(yīng)為：，陰極室為電解NaOH溶液，電極反應(yīng)為：，H+經(jīng)a膜進(jìn)入產(chǎn)品室1，OH-經(jīng)b膜進(jìn)入產(chǎn)品室2，則a膜為陽離子交換膜，b膜為陰離子交換膜，結(jié)合三種氨基酸的pI值可知，產(chǎn)品室1顯酸性則為谷氨酸，產(chǎn)品室2顯堿性則為賴氨酸，丙氨酸留在原料室，據(jù)此解答。
A．由分析可知，陽極室電解H2SO4溶液，陽極的電極反應(yīng)為：，A錯(cuò)誤；
B．由分析可知，a為陽離子交換膜，b為陰離子交換膜，B錯(cuò)誤 ；
C．由分析可知，丙氨酸留在了原料室，根據(jù)丙氨酸的pI值可知，原料室的pH應(yīng)控制在6.02，C錯(cuò)誤；
D．由分析可知，產(chǎn)品室1顯酸性，則為谷氨酸，則可以收集到谷氨酸，D正確；
故選D 。
6．（2024·山西太原·二模）電解苯酚的乙腈()水溶液可在電極上直接合成撲熱息痛()，電極材料均為石墨。已知：裝置工作時(shí)，電極a上有生成且能逸出；雙極膜中間層中的解離為和，并分別通過其中的陽離子交換膜、陰離子交換膜向兩側(cè)發(fā)生遷移。下列說法正確的是（ ）
A．該裝置中雙極膜左側(cè)為陽離子交換膜
B．裝置工作時(shí)，丙池中陰極區(qū)附近溶液的pH保持不變
C．電極c的電極反應(yīng)式為
D．每合成1mol撲熱息痛，理論上甲室中溶液的質(zhì)量減少32g
答案：C
解析：根據(jù)題意可知丙為電解池，則左側(cè)為原電池，裝置工作時(shí)，電極a上有生成且能逸出，則發(fā)生電極反應(yīng)為：，則電極a為負(fù)極，電極b為正極，電極c為陽極，電極d為陰極，據(jù)此解答。
A．電極a為負(fù)極，結(jié)合電極反應(yīng)，雙極膜中的應(yīng)向左側(cè)移動(dòng)，則左側(cè)為陰離子交換膜，故A錯(cuò)誤；
B．丙中d為陰極，陰極反應(yīng)為，則陰極區(qū)附近pH增大，故B錯(cuò)誤；
C．電極c為陽極，電極反應(yīng)為；故C正確；
D．由C中電極反應(yīng)可知，每合成1mol撲熱息痛，電路中轉(zhuǎn)移2mol電子，結(jié)合電極a反應(yīng)可知甲室生成1mol氧氣，同時(shí)有2mol轉(zhuǎn)入，則甲室質(zhì)量增加2g，故D錯(cuò)誤；
故選：C。
7．（24-25高三上·重慶·階段練習(xí)）下列關(guān)于鋼鐵的腐蝕和防護(hù)的說法不正確的是（ ）
A．工業(yè)廢氣中的和導(dǎo)致地區(qū)內(nèi)鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕
B．在鋼鐵表面進(jìn)行烤藍(lán)處理形成疏松的，可防止鋼鐵被腐蝕
C．薄鋼板上的鍍錫層一旦破損，會(huì)加快鋼板的腐蝕
D．沿海港口的鋼制管樁與直流電源的負(fù)極相連以減緩海水侵蝕
答案：B
A．工業(yè)廢氣中的氮氧化物和二氧化硫會(huì)形成酸雨，酸雨會(huì)導(dǎo)致地區(qū)內(nèi)鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕，故A正確；
B．在鋼鐵表面進(jìn)行烤藍(lán)處理形成致密的四氧化三鐵，可防止鋼鐵被腐蝕，故B錯(cuò)誤；
C．薄鋼板上的鍍錫層一旦破損，鐵和錫在潮濕空氣中會(huì)構(gòu)成原電池，金屬性強(qiáng)于錫的鐵做負(fù)極會(huì)加快鋼板的腐蝕，故C正確；
D．沿海港口的鋼制管樁與直流電源的負(fù)極相連做電解池的陰極，可以減緩海水侵蝕，該方法為外加直流電源的陰極保護(hù)法，故D正確；
故選B。
8．（24-25高三上·廣東深圳·階段練習(xí)）炒過菜的鐵鍋洗凈后殘留水漬，不久便會(huì)因被腐蝕而出現(xiàn)紅褐色銹斑。下列說法錯(cuò)誤的是（ ）
A．鐵鍋表面加聚四氟乙烯涂層可有效保護(hù)鐵鍋不被腐蝕
B．水漬邊緣腐蝕程度最嚴(yán)重
C．鐵鍋生銹屬于化學(xué)腐蝕
D．腐蝕過程中鐵做負(fù)極
答案：C
A．鐵鍋表面加聚四氟乙烯涂層隔絕氧氣和水，可有效保護(hù)鐵鍋不被腐蝕，A正確；
B．水漬邊緣氧氣含量多，水漬中心部位氧氣含量少，所以水漬邊緣部位腐蝕程度最嚴(yán)重，B正確；
C．鐵鍋材料為鐵合金，其中鐵和少量碳及NaCl等形成的殘液構(gòu)成原電池，因此鐵鍋生銹屬于電化學(xué)腐蝕，C錯(cuò)誤；
D．鐵易失電子，腐蝕過程中鐵做負(fù)極，D正確；
故選C。專題11 新型電化學(xué)裝置分析
目錄
1
【考向一】一次電池裝置分析 1
【考向二】可充電池裝置分析 4
【考向三】燃料電池裝置分析 6
【考向四】電解裝置分析 8
【考向五】橋膜式電化學(xué)裝置分析 13
【考向六】串聯(lián)組合式電化學(xué)裝置分析 17
【考向七】金屬腐蝕型原電池裝置分析 19
【考向八】金屬防護(hù)型電化學(xué)裝置分析 21
【考向九】守恒法在電化學(xué)計(jì)算中應(yīng)用 23
25
【考向一】一次電池裝置分析
【典例1】（2024·北京·卷）酸性鋅錳干電池的構(gòu)造示意圖如下。關(guān)于該電池及其工作原理，下列說法正確的是（ ）
A．石墨作電池的負(fù)極材料 B．電池工作時(shí)，向負(fù)極方向移動(dòng)
C．發(fā)生氧化反應(yīng) D．鋅筒發(fā)生的電極反應(yīng)為
1．原電池工作原理示意圖
2．原電池正極和負(fù)極的5種判定方法
3．微粒流向
(1)電子流向：負(fù)極→正極(電流的方向正好相反)。
[注意]　電子沿導(dǎo)線傳遞但不能通過電解質(zhì)溶液。
(2)離子流向：陽離子移向正極，陰離子移向負(fù)極。
4．鹽橋式原電池
①導(dǎo)電：鹽橋中離子的定向遷移構(gòu)成了電流通路
②平衡電荷：使由它連接的兩溶液保持電中性，使電池能持續(xù)提供電流
③隔離：相互反應(yīng)的電極和溶液通過鹽橋隔離開
5．一次電池
（1）特點(diǎn)：只能使用一次，不能充電復(fù)原繼續(xù)使用
（2）代表：堿性鋅錳干電池、酸性鋅錳干電池
6．幾種一次電池的電極反應(yīng)式
（1）堿性鋅錳干電池
①電池反應(yīng)：Zn+2MnO2+2H2O2MnOOH+Zn（OH）2
②負(fù)極反應(yīng)：Zn+2OH－－2e－Zn（OH）2
③正極反應(yīng)：2MnO2+2H2O+2e－2MnOOH+2OH－
（2）紐扣式鋅銀電池
①電池反應(yīng)：Zn+Ag2O+H2OZn（OH）2+2Ag
②負(fù)極反應(yīng)：Zn+2OH－－2e－Zn（OH）2
③正極反應(yīng)：Ag2O+H2O+2e－2Ag+2OH－
【變式1-1】（2024·江西·卷）我國學(xué)者發(fā)明了一種新型多功能甲醛﹣硝酸鹽電池，可同時(shí)處理廢水中的甲醛和硝酸根離子(如圖)。下列說法正確的是（ ）
A．CuAg電極反應(yīng)為2HCHO+2H2O﹣4e﹣═2HCOO﹣+H2↑+2OH﹣
B．CuRu電極反應(yīng)為6H2O+8e﹣═NH3↑+9OH﹣
C．放電過程中，OH﹣通過質(zhì)子交換膜從左室傳遞到右室
D．處理廢水過程中溶液pH不變，無需補(bǔ)加KOH
【變式1-2】（2025·貴州畢節(jié)·一模）一種雙腔室燃料電池構(gòu)造示意圖如下，下列說法錯(cuò)誤的是（ ）
A．離子交換膜的作用是傳導(dǎo)
B．負(fù)極反應(yīng)式為：
C．在電池反應(yīng)中表現(xiàn)出氧化性和還原性
D．復(fù)合材料電極上每消耗，外電路中轉(zhuǎn)移電子
【考向二】可充電池裝置分析
【典例2】（2025·浙江·卷）一種可充放電電池的結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。該電池放電時(shí)，產(chǎn)物為和，隨溫度升高Q(消耗轉(zhuǎn)移的電子數(shù))增大。下列說法不正確的是（ ）
A．熔融鹽中的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)影響充放電速率
B．充放電時(shí)，優(yōu)先于通過固態(tài)電解質(zhì)膜
C．放電時(shí)，隨溫度升高Q增大，是因?yàn)檎龢O區(qū)轉(zhuǎn)化為
D．充電時(shí)，鋰電極接電源負(fù)極
二次電池
（1）放電時(shí)為原電池，電極屬性為正負(fù)極；充電時(shí)為電解池，電極屬性為陰陽極
（2）陽極連正極，陰極連負(fù)極，電極反應(yīng)和電極反應(yīng)式相反，充放電時(shí)電極互變
①充電時(shí)，陽極變成正極，陰極變成負(fù)極
②放電時(shí)，正極變成陽極，負(fù)極變成陰極
（3）鉛蓄電池：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O
①負(fù)極反應(yīng)：Pb+SO42－－2e－PbSO4
②正極反應(yīng)：PbO2+4H++SO42－+2e－PbSO4+2H2O
③陽極反應(yīng)：PbSO4+2H2O－2e－PbO2+4H++SO42－
④陰極反應(yīng)：PbSO4+2e－Pb+SO42－
（4）鈷酸鋰電池：LixC6+Li1－xCoO2C6+LiCoO2
①負(fù)極反應(yīng)：LixC6－xe－C6+xLi+
②正極反應(yīng)：Li1－xCoO2+xLi+LiCoO2－xe－
③陽極反應(yīng)：LiCoO2－xe－Li1－xCoO2+xLi+
④陰極反應(yīng)：C6+xLi++xe－LixC6
（5）LaNi5H6+6NiOOHLaNi5+6Ni(OH)2（儲(chǔ)氫合金和儲(chǔ)氫物質(zhì)中各元素的化合價(jià)均為0價(jià)）
①負(fù)極反應(yīng)：LaNi5H6－6e－+6OH－LaNi5+6H2O
②正極反應(yīng)：6NiOOH+6e－6Ni（OH）2+6OH－
③陽極反應(yīng)：6Ni（OH）2+6OH－－6e－6NiOOH+6H2O
④陰極反應(yīng)：LaNi5+6H2O+6e－LaNi5H6+6OH－
【變式2-1】（2024·廣西·卷）某新型鈉離子二次電池(如圖)用溶解了NaPF6的二甲氧基乙烷作電解質(zhì)溶液。放電時(shí)嵌入PbSe中的Na變成Na+后脫嵌。下列說法錯(cuò)誤的是（ ）
A．外電路通過1mol電子時(shí)，理論上兩電極質(zhì)量變化的差值為23g
B．充電時(shí)，陽極電極反應(yīng)為：
C．放電一段時(shí)間后，電解質(zhì)溶液中的Na+濃度基本保持不變
D．電解質(zhì)溶液不能用NaPF6的水溶液替換
【變式2-2】（2025·重慶·一模）我國科學(xué)家在錳基正極材料研究方面取得重要進(jìn)展，使低成本鈉離子電池有望取代鋰離子電池。鈉離子電池的工作原理為，利用鈉離子在正負(fù)極之間嵌脫過程實(shí)現(xiàn)充放電。下列有關(guān)說法正確的是（ ）
A．該電池利用鈉離子嵌脫過程實(shí)現(xiàn)充放電，未發(fā)生氧化還原反應(yīng)
B．充電時(shí)，錳元素的化合價(jià)升高，鈉離子在錳基材料上脫出
C．放電時(shí)，負(fù)極反應(yīng)式為：
D．充電時(shí)，外電路中轉(zhuǎn)移，錳基材料質(zhì)量增加
【考向三】燃料電池裝置分析
【典例3】（24-25高三上·全國·期中）我國科技工作者設(shè)計(jì)了一套高效光電化學(xué)燃料電池，其工作原理如圖所示(忽略溶液體積的變化)。光照時(shí)，光催化電極a會(huì)產(chǎn)生和空穴，下列敘述錯(cuò)誤的是（ ）
A．該裝置實(shí)現(xiàn)了光能和化學(xué)能到電能的轉(zhuǎn)化
B．電池工作時(shí)，溶液中的會(huì)從左向右遷移
C．電池工作時(shí)，光催化電極a的電勢(shì)高于催化電極b的電勢(shì)
D．用空穴表示的負(fù)極反應(yīng)為
燃料電池
（1）燃料電池的電極材料
①可燃物在負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)，如氫氣、甲烷、乙醇等還原劑
②助燃物在正極上發(fā)生還原反應(yīng)，如氧氣、氯氣等氧化劑
（2）燃料電池的總反應(yīng)：可燃物的燃燒反應(yīng)兼顧產(chǎn)物和溶液的反應(yīng)
（3）燃料電池的正極反應(yīng)式
（4）氧氣在正極上的反應(yīng)式
環(huán)境 氧氣 氮?dú)?br/>酸性環(huán)境 4H++O2+4e－2H2O N2+6e－+8H+2NH4+
堿性環(huán)境 2H2O+O2+4e－4OH－ N2+6e－+6H+2NH3
中性環(huán)境 2H2O+O2+4e－4OH－ N2+6e－+6H+2NH3
熔融氧化物 O2+4e－2O2－ N2+6e－2N3－
有CO2存在 O2+4e－+2CO22CO32－
（5）燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式
環(huán)境 甲烷 氫氣
酸性環(huán)境 CH4+2H2O－8e－CO2+8H+ H2－2e－2H+
堿性環(huán)境 CH4+10OH－－8e－CO32－+7H2O H2－2e－+2OH－2H2O
熔融碳酸鹽 CH4+4CO32－－8e－5CO2↑+2H2O H2－2e－+CO32－H2O+ CO2↑
碳酸鹽溶液 CH4+9CO32－－8e－+3H2O10HCO3－ H2－2e－+CO32－H2O+ CO2↑
熔融氧化物 CH4+5O2－－8e－CO32－+2H2O H2－2e－+O2－2H2O
環(huán)境 甲醇 肼
酸性環(huán)境 CH3OH+H2O－6e－CO2↑+6H+ N2H4－4e－N2↑+4H+
堿性環(huán)境 CH3OH+8OH－－6e－CO32－+6H2O N2H4－4e－+4OH－N2↑+4H2O
熔融碳酸鹽 CH3OH－6e－+3CO32－4CO2↑+2H2O
碳酸鹽溶液 CH3OH +7CO32－－6e－+2H2O8HCO3－
熔融氧化物 CH3OH +4O2－－6e－CO32－+2H2O N2H4－4e－+2O2－N2↑+2H2O
【變式3-1】（2025高三·全國·專題練習(xí)）研究發(fā)現(xiàn)，在酸性乙醇燃料電池中加入硝酸，可使電池持續(xù)大電流放電，其工作原理如圖所示。
下列說法錯(cuò)誤的是（ ）
A．加入HNO3降低了正極反應(yīng)的活化能
B．電池工作時(shí)正極區(qū)溶液的pH增大
C．1 mol CH3CH2OH被完全氧化時(shí)有6 mol O2被還原
D．負(fù)極反應(yīng)為CH3CH2OH+3H2O-12e-=2CO2+12H+
【變式3-2】（2024·北京豐臺(tái)·二模）科學(xué)家開發(fā)了一種可植入體內(nèi)的燃料電池，血糖(葡萄糖)過高時(shí)會(huì)激活電池，產(chǎn)生電能進(jìn)而刺激人造胰島細(xì)胞分泌胰島素，降低血糖水平。電池工作時(shí)的原理如下圖所示(G―CHO代表葡萄糖)。
下列說法不正確的是（ ）
A．該燃料電池是否工作與血糖的高低有關(guān)，血糖正常時(shí)電池不工作
B．工作時(shí)，電極Ⅰ附近pH下降
C．工作時(shí)，電子流向：電極Ⅱ→傳感器→電極Ⅰ
D．工作時(shí)，電極Ⅱ電極反應(yīng)式為
【考向四】電解裝置分析
【典例4】（2024·廣東·卷）一種基于氯堿工藝的新型電解池(下圖)，可用于濕法冶鐵的研究。電解過程中，下列說法不正確的是（ ）
A．陽極反應(yīng)：
B．陰極區(qū)溶液中濃度逐漸升高
C．理論上每消耗，陽極室溶液減少
D．理論上每消耗，陰極室物質(zhì)最多增加
一、電解的原理
1．電解池的構(gòu)成
①有與直流電源相連的兩個(gè)電極。
②電解質(zhì)溶液（或熔融電解質(zhì)）。③形成閉合回路。
2．電解池的工作原理
（1）電極反應(yīng)
①陽極：連原電池的正極，發(fā)生氧化反應(yīng)。
②陰極：連原電池的負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng)。
（2）三個(gè)“流向”
①電子流向：陽極陰極
②電流流向：陰極陽極陰極
③離子流向：陽離子→陰極；陰離子→陽極
（3）電勢(shì)高低
①原電池：正極＞負(fù)極
②電解池：陰極＞陽極
3．電極按性質(zhì)分類
（1）惰性電極：由Pt（鉑）、Au（金）、C（石墨）組成的電極
（2）活潑電極：除了Pt、Au以外的其他金屬電極
4．陰陽兩極上放電順序
（1）陰極（與電極材料無關(guān)）：氧化性強(qiáng)的微粒先放電，放電順序：
（2）陽極（與電極材料有關(guān)）：
①若是活性電極作陽極，則活性電極首先失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)。
②若是惰性電極作陽極，放電順序?yàn)椋?br/>（3）三注意
①陰極不管是什么材料，電極本身都不反應(yīng)，一定是溶液（或熔融電解質(zhì)）中的陽離子放電。
②最常用、最重要的放電順序?yàn)殛枠O：Cl－＞OH－；陰極：Ag+＞Cu2+＞H+。
③電解水溶液時(shí)，K+～Al3+不可能在陰極放電。
二、電解原理的應(yīng)用
1．電解精煉銅（含Zn、Ni、Fe、Ag、Au、Pt等雜質(zhì)）
（1）電解池的構(gòu)成
①粗銅作陽極
②精銅作陰極
③硫酸酸化的CuSO4溶液作電解液
（2）電極反應(yīng)
①陽極：Zn－2e－Zn2+、Fe－2e－Fe2+、Ni－2e－Ni2+、Cu－2e－Cu2+
②陰極：Cu2++2e－Cu
2．電鍍
（1）電解池的構(gòu)成
①鍍層金屬作陽極
②被鍍物品作陰極
③含鍍層金屬離子溶液作電解液
（2）電極反應(yīng)
①陽極：Cu－2e－Cu2+
②陰極：Cu2++2e－Cu _
（3）反應(yīng)特點(diǎn)
①不能寫出總反應(yīng)方程式
②電解過程中原電解質(zhì)溶液濃度不變
3．電冶煉：制備K、Ca、Na、Mg、Al等活潑金屬
（1）煉鈉的方法：電解熔融的NaCl
①陽極反應(yīng)：2Cl－－2e－Cl2↑
②陰極反應(yīng)：2Na++2e－2Na
③電解反應(yīng)：2NaCl2Na+Cl2↑
（2）煉鋁的方法：電解熔融的Al2O3
①陽極反應(yīng)：2O2－－4e－O2↑
②陰極反應(yīng)：Al3++3e－Al
③電解反應(yīng)：2Al2O34Al+3O2↑
④不用氯化鋁的原因：AlCl3是共價(jià)化合物，熔融狀態(tài)下不導(dǎo)電
⑤冰晶石的作用：作熔劑，降低氧化鋁的熔點(diǎn)，節(jié)能
⑥陽極石墨被氧氣腐蝕，需定期更換
4．電解熔融的碳酸鈉
（1）陽極反應(yīng)：2CO32－－4e－O2↑+2CO2↑
（2）陰極反應(yīng)：2Na++2e－2Na
（2）電解反應(yīng)：2Na2CO34Na+O2↑+2CO2↑
【變式4-1】（2024·甘肅·卷）某固體電解池工作原理如圖所示，下列說法錯(cuò)誤的是（ ）
A．電極1的多孔結(jié)構(gòu)能增大與水蒸氣的接觸面積
B．電極2是陰極，發(fā)生還原反應(yīng)：
C．工作時(shí)從多孔電極1遷移到多孔電極2
D．理論上電源提供能分解
【變式4-2】（24-25高三上·江西·期末）電有機(jī)合成反應(yīng)條件溫和，生產(chǎn)效率高。電解合成1，2-二氯乙烷(ClCH2CH2Cl)的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。下列說法不正確的是（ ）
A．離子交換膜X、Y分別為陰離子交換膜和陽離子交換膜
B．陰極的電極反應(yīng)為
C．陰極產(chǎn)生22.4L氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)，理論上可生成2mol 1，2-二氯乙烷
D．陽極區(qū)發(fā)生的液相反應(yīng)化學(xué)方程式為
【考向五】橋膜式電化學(xué)裝置分析
【典例5】（2024·重慶·卷）我國科研工作者研發(fā)了一種新型復(fù)合電極材料，可將電催化轉(zhuǎn)化為甲酸，如圖是電解裝置示意圖。下列說法正確的是（ ）
A．電解時(shí)電極N上產(chǎn)生 B．電解時(shí)電極M上發(fā)生氧化反應(yīng)
C．陰、陽離子交換膜均有兩種離子通過 D．總反應(yīng)為
1.鹽橋式原電池
①導(dǎo)電：鹽橋中離子的定向遷移構(gòu)成了電流通路
②平衡電荷：使由它連接的兩溶液保持電中性，使電池能持續(xù)提供電流
③隔離：相互反應(yīng)的電極和溶液通過鹽橋隔離開
2．離子交換膜在電解池中的作用
（1）隔離：將兩極區(qū)隔離，阻止兩極區(qū)產(chǎn)生的物質(zhì)接觸
①防止副反應(yīng)發(fā)生，避免影響所制取產(chǎn)品的質(zhì)量
②防止副反應(yīng)發(fā)生，避免引發(fā)不安全因素（如爆炸）
（2）通透：能選擇性的通過離子，起到平衡電荷、形成閉合回路的作用
（3）實(shí)例：氯堿工業(yè)中陽離子交換膜的作用
①平衡電荷，形成閉合回路；
②防止Cl2和H2混合而引起爆炸；
③避免Cl2與NaOH反應(yīng)生成NaClO，影響NaOH的產(chǎn)量；
④避免Cl－進(jìn)入陰極區(qū)導(dǎo)致制得的NaOH不純。
3．常見的離子交換膜（隔膜）
（1）陽離子交換膜：簡(jiǎn)稱陽膜，只允許陽離子通過
（2）陰離子交換膜：簡(jiǎn)稱陰膜，只允許陰離子通過
（3）質(zhì)子交換膜：只允許氫離子通過
4．含離子交換膜電化學(xué)裝置的幾個(gè)區(qū)域
（1）原料區(qū)
①主料區(qū)：加入原料的濃溶液，流出原料的稀溶液
②輔料區(qū)：加入輔料的稀溶液，流出輔料的濃溶液
（2）產(chǎn)品區(qū)：產(chǎn)品中的陰陽離子通過離子交換膜進(jìn)入該區(qū)域
（3）緩沖區(qū)：兩側(cè)的離子交換膜屬性相同，起防漏的保護(hù)作用
（4）計(jì)算含交換膜電化學(xué)裝置中某一區(qū)域質(zhì)量變化，注意離子的遷移
裝置 問題
根據(jù)O2~4e－~4H+，陽極產(chǎn)生lmol O2時(shí)，有4mol H+由陽極移向陰極，則陽極溶液的質(zhì)量減輕32g+4g＝36g
【變式5-1】（2024·湖北武漢·二模）雙陰極微生物燃料電池處理含NH4廢水的工作原理如圖2所示，雙陰極通過的電流相等，廢水在電池中的運(yùn)行模式如圖1所示，下列說法錯(cuò)誤的是（ ）
A．I、Ⅲ為陰極室，Ⅱ?yàn)殛枠O室
B．離子交換膜為陽離子交換膜
C．Ⅲ室會(huì)發(fā)生反應(yīng)
D．生成3.5gN2，理論上需要消耗10gO2
【變式5-2】（24-25高三上·黑龍江·階段練習(xí)）利用在堿性條件下實(shí)現(xiàn)廢水中的回收，鉻的去除率大于99.5%，其裝置如圖所示。下列說法正確的是（ ）
A．膜a、膜b均為陽離子交換膜
B．廢水室中反應(yīng)的離子方程式為
C．反應(yīng)一段時(shí)間后，陰極區(qū)溶液的減小
D．通電過程中石墨極每產(chǎn)生(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體，則雙極膜內(nèi)減少
【考向六】串聯(lián)組合式電化學(xué)裝置分析
【典例6】（24-25高三上·河南·期中）某研究性學(xué)習(xí)小組利用以下裝置探究氯堿工業(yè)和銅的精煉的工作原理(X是離子交換膜)，下列說法正確的是（ ）
A．甲裝置Fe電極和C電極位置可以互換
B．X可以是陽離子交換膜，也可以是陰離子交換膜
C．若電解后乙裝置精銅質(zhì)量增加6.4g，則Fe電極處能收集到2.24L氣體
D．電解一段時(shí)間后去掉X并將C電極換成 Mg電極繼續(xù)通電，則Mg電極的電極反應(yīng)式為
多池串聯(lián)池屬性的判斷
1．有外接電源的全部都是原電池
2．無明顯外接電源的一般只有1個(gè)原電池，其余全是電解池
（1）有鹽橋的是原電池
（2）有燃料電池的是原電池
（3）能發(fā)生自發(fā)氧化還原反應(yīng)的裝置為原電池
（4）多個(gè)自發(fā)，兩電極金屬性相差最大的為原電池
3．電極的連接順序：負(fù)→陰→陽→陰→…→陽→正
4．串聯(lián)電路的特點(diǎn)：每一個(gè)電極轉(zhuǎn)移的電子數(shù)都相等
【變式6-1】（24-25高三上·山東·階段練習(xí)）以“全氫電池”為電源直接電解氯化鈉溶液制備和HClO的裝置如圖所示(工作時(shí)，在雙極膜界面處被催化解離成和)。下列說法錯(cuò)誤的是（ ）
A．“全氫電池”的總反應(yīng)為非氧化還原反應(yīng)
B．“全氫電池”的雙極膜中產(chǎn)生的向左移動(dòng)
C．陽極區(qū)發(fā)生的電極反應(yīng)為
D．理論上，雙極膜中2mol 解離時(shí)，電解池陽極區(qū)減少1mol陽離子(忽略HClO的電離)
【變式6-2】（24-25高三上·四川自貢·期中）一種新型電池，可以有效地捕獲，將其轉(zhuǎn)化為，再將產(chǎn)生的電解制，裝置如圖所示，下列說法正確的是（ ）
A．b為正極，發(fā)生氧化反應(yīng)
B．電池工作中電子的流向：，
C．d電極的電極反應(yīng)式：
D．捕獲23g，c極產(chǎn)生(標(biāo)準(zhǔn)狀況)
【考向七】金屬腐蝕型原電池裝置分析
【典例7】（24-25高三上·廣東·階段練習(xí)）輪船底部的鋼鐵在海水中容易受到腐蝕，其腐蝕原理如圖所示。下列有關(guān)金屬腐蝕的說法正確的是（ ）
A．鋼鐵在潮濕空氣中發(fā)生吸氧腐蝕，負(fù)極反應(yīng)為
B．氧氣在正極發(fā)生還原反應(yīng)，消耗1mol理論上轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目為2mol
C．輪船外殼鑲嵌銅塊可減緩輪船的腐蝕速度，這是犧牲陽極法
D．鍍錫鐵皮的鍍層破損后，比不鍍錫的鐵皮更加容易腐蝕
1．金屬的腐蝕
（1）化學(xué)腐蝕
①反應(yīng)類型：普通的化學(xué)反應(yīng)
②特點(diǎn)：無電流產(chǎn)生，電子直接轉(zhuǎn)移給氧化劑
（2）電化腐蝕
①反應(yīng)類型：原電池反應(yīng)
②特點(diǎn)：有電流產(chǎn)生，電子間接轉(zhuǎn)移給氧化劑
（3）普遍性：兩者往往同時(shí)發(fā)生，電化腐蝕更普遍
2．電化學(xué)腐蝕的類型
（1）析氫腐蝕
①形成條件：水膜酸性較強(qiáng)
②特點(diǎn)：在密閉容器中氣體壓強(qiáng)增大
（2）吸氧腐蝕
①形成條件：形成條件：水膜酸性很弱或呈中性甚至堿性
②特點(diǎn)：在密閉容器中氣體壓強(qiáng)減小
（3）特殊性：在酸性條件下，氫前的活潑金屬發(fā)生析氫腐蝕，氫后的不活潑金屬發(fā)生吸氧腐蝕
（4）普遍性：吸氧腐蝕更為普遍
3．鋼鐵吸氧腐蝕的過程
（1）腐蝕過程
①負(fù)極反應(yīng)：Fe－2e－Fe2+
②正極反應(yīng)：2H2O+O2+4e－4OH－
③電池反應(yīng)：2Fe+2H2O+O22Fe（OH）2
（2）后續(xù)反應(yīng)
①氧化反應(yīng)：4Fe（OH）2+O2+2H2O4Fe（OH）3
②部分分解：2Fe（OH）3Fe2O3·xH2O +（3－x）H2O
（3）鐵銹成分：Fe2O3的復(fù)雜水合物（Fe2O3·nH2O）
（4）鐵在無氧條件下的生銹過程：FeFe2+Fe(OH)2
【變式7-1】（24-25高三上·廣東·開學(xué)考試）塵埃落在平整的鐵制品的表面上，水蒸氣在塵粒下形成薄水層，塵粒覆蓋的中心部分供氧較少，而在塵粒的邊緣有較多的，實(shí)際腐蝕情況如圖。下列說法不正確的是（ ）
A．空氣中含有、會(huì)加快腐蝕
B．鐵制品被腐蝕的最終產(chǎn)物是FeO
C．鐵制品的溶解主要發(fā)生在塵粒的中部
D．邊緣區(qū)反應(yīng)為
【變式7-2】（24-25高三上·浙江·階段練習(xí)）我國多條高壓直流電線路的瓷絕緣子出現(xiàn)鐵帽腐蝕現(xiàn)象，在鐵帽上加鋅環(huán)能有效防止鐵帽的腐蝕，防護(hù)原理如圖所示。下列說法不正確的是
A．通電時(shí)，鋅環(huán)是陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)
B．通電時(shí)，陰極上的電極反應(yīng)式為
C．把鋅環(huán)換成錫環(huán)后，斷電時(shí)，仍能防止鐵帽被腐蝕
D．?dāng)嚯姇r(shí)，正極上的電極反應(yīng)式為
【考向八】金屬防護(hù)型電化學(xué)裝置分析
【典例8】（2024·浙江·卷）金屬腐蝕會(huì)對(duì)設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重危害，腐蝕快慢與材料種類、所處環(huán)境有關(guān)。下圖為兩種對(duì)海水中鋼閘門的防腐措施示意圖：
下列說法正確的是（ ）
A．圖1、圖2中，陽極材料本身均失去電子
B．圖2中，外加電壓偏高時(shí)，鋼閘門表面可發(fā)生反應(yīng)：
C．圖2中，外加電壓保持恒定不變，有利于提高對(duì)鋼閘門的防護(hù)效果
D．圖1、圖2中，當(dāng)鋼閘門表面的腐蝕電流為零時(shí)，鋼閘門、陽極均不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)
1．金屬的電化學(xué)防護(hù)
（1）原電池防護(hù)法：犧牲陽極的陰極保護(hù)法
①負(fù)極：比被保護(hù)金屬活潑的金屬
②正極：被保護(hù)的金屬設(shè)備
（2）電解池防護(hù)法：外加電流的陰極保護(hù)法
①陽極：惰性電極
②陰極：被保護(hù)的金屬設(shè)備
2．金屬腐蝕速率的比較
（1）同一金屬：離子濃度大＞離子濃度小＞非電解質(zhì)
（2）同一電解液
①電解質(zhì)濃度越大，金屬腐蝕越快
②電解腐蝕＞原電池腐蝕＞化學(xué)腐蝕＞有防護(hù)的腐蝕
（3）不同金屬、同一電解液：兩金屬活動(dòng)性相差越大，活潑金屬腐蝕越快
【變式8-1】（23-24高三下·廣東揭陽·期中）城鎮(zhèn)的地下空間中常有金屬管道運(yùn)輸系統(tǒng)和地鐵鐵軌等。當(dāng)金屬管道或鐵軌在潮濕土壤中形成電流回路時(shí)，就會(huì)引起這些金屬制品的腐蝕。為了防止這類腐蝕的發(fā)生，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置，下列說法不正確的是（ ）
A．鋼鐵上發(fā)生還原反應(yīng)
B．若導(dǎo)線與Mg塊連接，為犧牲陽極法
C．若外加電源，導(dǎo)線應(yīng)連接外接電源的正極
D．導(dǎo)線與Zn塊連接也可保護(hù)鋼鐵輸水管
【變式8-2】（23-24高三上·湖北·階段練習(xí)）防止鋼鐵腐蝕有利于節(jié)約資源﹑現(xiàn)采用如圖所示的兩種陰極保護(hù)法，其中高硅鑄鐵是惰輔助陽極。下列說法錯(cuò)誤的是（ ）
A．當(dāng)K位于N時(shí)，該防護(hù)方法為犧牲陽極法
B．當(dāng)K位于M時(shí)，鋼鐵橋墩表面有大量電子
C．高硅鑄鐵是作為損耗陽極材料發(fā)揮作用的
D．保護(hù)電流應(yīng)該根據(jù)環(huán)境條件變化進(jìn)行調(diào)整
【考向九】守恒法在電化學(xué)計(jì)算中應(yīng)用
【典例9】（2024·山東·卷）以不同材料修飾的為電極，一定濃度的溶液為電解液，采用電解和催化相結(jié)合的循環(huán)方式，可實(shí)現(xiàn)高效制和，裝置如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是（ ）
A．電極a連接電源負(fù)極
B．加入Y的目的是補(bǔ)充
C．電解總反應(yīng)式為
D．催化階段反應(yīng)產(chǎn)物物質(zhì)的量之比
1．電子守恒和電荷守恒列關(guān)系式
（1）電子守恒：兩極得失電子數(shù)相等
①串聯(lián)電路各支路轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相同，按支路算
（2）電荷守恒：1個(gè)電子對(duì)應(yīng)1個(gè)正電荷或負(fù)電荷
（3）常用關(guān)系式：O2~4e－~4Ag~2Cu~2H2~2Cl2~4OH－~4H+~Mn+
2．電化學(xué)計(jì)算的物理公式
（1）電量公式：Q＝It＝nNAq＝nF
（2）電能公式：W＝UIt＝UQ
①n——得失電子的物質(zhì)的量（mol）
②NA——阿伏加德羅常數(shù)（6.02×1023mol－1）
③q——1個(gè)電子所帶的電量（1.60×10－19C）
④I——電流強(qiáng)度（A）
⑤t——時(shí)間（s）
⑥F——法拉弟常數(shù)（96500C/mol）
⑦U——電壓（V）
⑧W——電能（J）
3．幾個(gè)注意問題
（1）氣體體積相關(guān)計(jì)算時(shí)，必須注明標(biāo)準(zhǔn)狀況
（2）計(jì)算含交換膜電化學(xué)裝置中某一區(qū)域質(zhì)量變化，注意離子的遷移
【變式9-1】（2024·湖南·卷）在水溶液中，電化學(xué)方法合成高能物質(zhì)時(shí)，伴隨少量生成，電解原理如圖所示，下列說法正確的是（ ）
A．電解時(shí)，向Ni電極移動(dòng)
B．生成的電極反應(yīng)：
C．電解一段時(shí)間后，溶液pH升高
D．每生成的同時(shí)，生成
【變式9-2】（24-25高三上·安徽·階段練習(xí)）一種在酸性條件下具有高能量密度、低電解液消耗并可長期保存的硅錳電池的原理如下圖所示：
下列有關(guān)說法正確的是（ ）
A．M為電池的正極
B．H 從N電極向M極運(yùn)動(dòng)
C．N電極的反應(yīng)式為
D．生成6g時(shí)，正極消耗0.4mol
1．（2024·福建·卷）一種兼具合成功能的新型鋰電池工作原理如圖。電解質(zhì)為含有機(jī)溶液。放電過程中產(chǎn)生，充電過程中電解LiCl產(chǎn)生。下列說法正確的是（ ）
A．交換膜為陰離子交換膜
B．電解質(zhì)溶液可替換為LiCl水溶液
C．理論上每生成，需消耗2molLi
D．放電時(shí)總反應(yīng)：
2．（2024·江蘇·卷）堿性鋅錳電池的總反應(yīng)為，電池構(gòu)造示意圖如圖所示。下列有關(guān)說法正確的是（ ）
A．電池工作時(shí)，發(fā)生氧化反應(yīng)
B．電池工作時(shí)，通過隔膜向正極移動(dòng)
C．環(huán)境溫度過低，不利于電池放電
D．反應(yīng)中每生成，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為
3．（2024·貴州·卷）一種太陽能驅(qū)動(dòng)環(huán)境處理的自循環(huán)光催化芬頓系統(tǒng)工作原理如圖。光陽極發(fā)生反應(yīng)：，。體系中與Mn(Ⅱ)/Mn(Ⅳ)發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生的活性氧自由基可用于處理污水中的有機(jī)污染物。
下列說法錯(cuò)誤的是（ ）
A．該芬頓系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)化形式為太陽能電能化學(xué)能
B．陰極反應(yīng)式為
C．光陽極每消耗，體系中生成
D．在Mn(Ⅱ)/Mn(Ⅳ)的循環(huán)反應(yīng)中表現(xiàn)出氧化性和還原性
4．（2024·湖南·卷）在水溶液中，電化學(xué)方法合成高能物質(zhì)時(shí)，伴隨少量生成，電解原理如圖所示，下列說法正確的是（ ）
A．電解時(shí)，向Ni電極移動(dòng)
B．生成的電極反應(yīng)：
C．電解一段時(shí)間后，溶液pH升高
D．每生成的同時(shí)，生成
5．（2024·安徽·卷）我國學(xué)者研發(fā)出一種新型水系鋅電池，其示意圖如下。該電池分別以(局部結(jié)構(gòu)如標(biāo)注框內(nèi)所示)形成的穩(wěn)定超分子材料和為電極，以和混合液為電解質(zhì)溶液。下列說法錯(cuò)誤的是（ ）
A．標(biāo)注框內(nèi)所示結(jié)構(gòu)中存在共價(jià)鍵和配位鍵
B．電池總反應(yīng)為：
C．充電時(shí)，陰極被還原的主要來自
D．放電時(shí)，消耗，理論上轉(zhuǎn)移電子
6．（2024·吉林·卷）“綠色零碳”氫能前景廣闊。為解決傳統(tǒng)電解水制“綠氫”陽極電勢(shì)高、反應(yīng)速率緩慢的問題，科技工作者設(shè)計(jì)耦合高效制的方法，裝置如圖所示。部分反應(yīng)機(jī)理為：。下列說法錯(cuò)誤的是（ ）
A．相同電量下理論產(chǎn)量是傳統(tǒng)電解水的1.5倍
B．陰極反應(yīng)：
C．電解時(shí)通過陰離子交換膜向b極方向移動(dòng)
D．陽極反應(yīng)：
7．（2024·海南·卷）電解溶液得到，是早期制備的重要步驟。某實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。電解過程流出液b中混有少量氣泡。下列說法錯(cuò)誤的是（ ）
A．電解過程中陰極區(qū)的不斷遷移到陽極區(qū)
B．圖中a代表
C．回路中通過電子產(chǎn)生
D．氧化成的電極反應(yīng)為
8．（2023·海南卷）利用金屬Al、海水及其中的溶解氧可組成電池，如圖所示。下列說法正確的是（ ）
A．b電極為電池正極
B．電池工作時(shí)，海水中的向a電極移動(dòng)
C．電池工作時(shí)，緊鄰a電極區(qū)域的海水呈強(qiáng)堿性
D．每消耗1kgAl，電池最多向外提供37mol電子的電量
9．（2023·河北卷）我國科學(xué)家發(fā)明了一種以和為電極材料的新型電池，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖所示，其中①區(qū)、②區(qū)、③區(qū)電解質(zhì)溶液的酸堿性不同。放電時(shí)，電極材料轉(zhuǎn)化為。下列說法錯(cuò)誤的是（ ）
A．充電時(shí)，b電極上發(fā)生還原反應(yīng)
B．充電時(shí)，外電源的正極連接b電極
C．放電時(shí)，①區(qū)溶液中的向②區(qū)遷移
D．放電時(shí)，a電極的電極反應(yīng)式為
10．（2023·廣東卷）負(fù)載有和的活性炭，可選擇性去除實(shí)現(xiàn)廢酸的純化，其工作原理如圖。下列說法正確的是（ ）
A．作原電池正極
B．電子由經(jīng)活性炭流向
C．表面發(fā)生的電極反應(yīng)：
D．每消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下的，最多去除
11．（2023·浙江卷）下列說法正確的是（ ）
A．圖①裝置可用于制取并收集氨氣
B．圖②操作可排出盛有溶液滴定管尖嘴內(nèi)的氣泡
C．圖③操作俯視刻度線定容會(huì)導(dǎo)致所配溶液濃度偏大
D．圖④裝置鹽橋中陽離子向溶液中遷移
12．（2023·遼寧卷）某低成本儲(chǔ)能電池原理如下圖所示。下列說法正確的是（ ）
A．放電時(shí)負(fù)極質(zhì)量減小
B．儲(chǔ)能過程中電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能
C．放電時(shí)右側(cè)通過質(zhì)子交換膜移向左側(cè)
D．充電總反應(yīng)：
13．（2023·全國卷）室溫鈉-硫電池被認(rèn)為是一種成本低、比能量高的能源存儲(chǔ)系統(tǒng)。一種室溫鈉-硫電池的結(jié)構(gòu)如圖所示。將鈉箔置于聚苯并咪唑膜上作為一個(gè)電極，表面噴涂有硫黃粉末的炭化纖維素紙作為另一電極。工作時(shí)，在硫電極發(fā)生反應(yīng)：S8+e-→S，S+e-→S，2Na++S+2(1-)e-→Na2Sx
下列敘述錯(cuò)誤的是（ ）
A．充電時(shí)Na+從鈉電極向硫電極遷移
B．放電時(shí)外電路電子流動(dòng)的方向是a→b
C．放電時(shí)正極反應(yīng)為：2Na++S8+2e-→Na2Sx
D．炭化纖維素紙的作用是增強(qiáng)硫電極導(dǎo)電性能
14．（2023·全國卷）一種以和為電極、水溶液為電解質(zhì)的電池，其示意圖如下所示。放電時(shí)，可插入層間形成。下列說法錯(cuò)誤的是（ ）
A．放電時(shí)為正極
B．放電時(shí)由負(fù)極向正極遷移
C．充電總反應(yīng)：
D．充電陽極反應(yīng)：
15．（2022·遼寧卷）某儲(chǔ)能電池原理如圖。下列說法正確的是（ ）
A．放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)：
B．放電時(shí)透過多孔活性炭電極向中遷移
C．放電時(shí)每轉(zhuǎn)移電子，理論上吸收
D．充電過程中，溶液濃度增大
16．（2022·湖南卷）海水電池在海洋能源領(lǐng)域備受關(guān)注，一種鋰-海水電池構(gòu)造示意圖如下。下列說法錯(cuò)誤的是（ ）
A．海水起電解質(zhì)溶液作用
B．N極僅發(fā)生的電極反應(yīng)：
C．玻璃陶瓷具有傳導(dǎo)離子和防水的功能
D．該鋰-海水電池屬于一次電池
17．（2022·廣東卷）科學(xué)家基于易溶于的性質(zhì)，發(fā)展了一種無需離子交換膜的新型氯流電池，可作儲(chǔ)能設(shè)備(如圖)。充電時(shí)電極a的反應(yīng)為： 。下列說法正確的是（ ）
A．充電時(shí)電極b是陰極
B．放電時(shí)溶液的減小
C．放電時(shí)溶液的濃度增大
D．每生成，電極a質(zhì)量理論上增加
1．（24-25高三上·天津河西·期末）硅錳原電池的工作原理如圖所示，下列說法正確的是（ ）
A．放電過程中，負(fù)極區(qū)溶液pH增大
B．導(dǎo)線上每通過1mole-，正極區(qū)溶液質(zhì)量增加44.5g
C．將交換膜更換為陰離子交換膜，電解液換為NaOH溶液，電流更平穩(wěn)
D．原電池的工作原理：
2．（2025·河南·模擬預(yù)測(cè)）我國科學(xué)家設(shè)計(jì)了一種水系可充電電池，其工作原理如圖所示。
下列說法正確的是（ ）
A．充電時(shí)，電極b為陽極
B．充電時(shí)，陽極附近溶液的pH增大
C．放電時(shí)，負(fù)極的電極反應(yīng)：
D．放電時(shí)，溶液中向電極b方向遷移
3．（2025·四川·模擬預(yù)測(cè)）我國科學(xué)家發(fā)明了一種高儲(chǔ)能、循環(huán)性能優(yōu)良的水性電池，其工作示意圖如下。
下列說法錯(cuò)誤的是（ ）
A．放電時(shí)，從負(fù)極向正極遷移
B．放電時(shí)，的生成說明具有兩性
C．充電時(shí)，電池總反應(yīng)為
D．充電時(shí)，若生成，則有穿過離子交換膜
4．（24-25高三上·海南·期末）一種鈉-海水可充電電池(SVB)放電時(shí)的工作原理示意圖如圖所示(碳?xì)謨?nèi)部含有催化劑)。
下列敘述正確的是（ ）
A．NaOH的乙醇溶液可代替有機(jī)電解質(zhì)
B．放電時(shí)，正極反應(yīng)式為O2+2H2O-4e-=4OH-
C．充電時(shí)，碳?xì)蛛姌O區(qū)電解液的pH增大
D．充電時(shí)，b應(yīng)與可再生電力的正極相連
5．（24-25高三上·遼寧·期末）調(diào)節(jié)可使溶液中的氨基酸主要以兩性離子存在，兩性離子整體呈電中性，此時(shí)溶液的為該氨基酸的(等電點(diǎn))。
已知：谷氨酸的pI為3.22，丙氨酸的pI為6.02，賴氨酸的pI為9.74。
利用如圖裝置分離這三種氨基酸，為離子交換膜，電極均為惰性電極。下列說法正確的是（ ）
A．陽極的電極反應(yīng)為
B．為陰離子交換膜，為陽離子交換膜
C．原料室的應(yīng)控制在9.74
D．在產(chǎn)品室1中，可以收集到谷氨酸
6．（2024·山西太原·二模）電解苯酚的乙腈()水溶液可在電極上直接合成撲熱息痛()，電極材料均為石墨。已知：裝置工作時(shí)，電極a上有生成且能逸出；雙極膜中間層中的解離為和，并分別通過其中的陽離子交換膜、陰離子交換膜向兩側(cè)發(fā)生遷移。下列說法正確的是（ ）
A．該裝置中雙極膜左側(cè)為陽離子交換膜
B．裝置工作時(shí)，丙池中陰極區(qū)附近溶液的pH保持不變
C．電極c的電極反應(yīng)式為
D．每合成1mol撲熱息痛，理論上甲室中溶液的質(zhì)量減少32g
7．（24-25高三上·重慶·階段練習(xí)）下列關(guān)于鋼鐵的腐蝕和防護(hù)的說法不正確的是（ ）
A．工業(yè)廢氣中的和導(dǎo)致地區(qū)內(nèi)鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕
B．在鋼鐵表面進(jìn)行烤藍(lán)處理形成疏松的，可防止鋼鐵被腐蝕
C．薄鋼板上的鍍錫層一旦破損，會(huì)加快鋼板的腐蝕
D．沿海港口的鋼制管樁與直流電源的負(fù)極相連以減緩海水侵蝕
8．（24-25高三上·廣東深圳·階段練習(xí)）炒過菜的鐵鍋洗凈后殘留水漬，不久便會(huì)因被腐蝕而出現(xiàn)紅褐色銹斑。下列說法錯(cuò)誤的是（ ）
A．鐵鍋表面加聚四氟乙烯涂層可有效保護(hù)鐵鍋不被腐蝕
B．水漬邊緣腐蝕程度最嚴(yán)重
C．鐵鍋生銹屬于化學(xué)腐蝕
D．腐蝕過程中鐵做負(fù)極

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