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题型11新型电化学装置分析-2024年高考化学二轮题型归纳与变式演练（新高考）
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这是一份题型11新型电化学装置分析-2024年高考化学二轮题型归纳与变式演练（新高考），文件包含题型11新型电化学装置分析原卷版docx、题型11新型电化学装置分析解析版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共84页， 欢迎下载使用。
TOC \ "1-2" \h \u \l "_Tc21997" PAGEREF _Tc21997 \h 1
\l "_Tc29199" 【考向一】新型一次电池装置分析 PAGEREF _Tc29199 \h 1
\l "_Tc16997" 【考向二】新型可充电池装置分析 PAGEREF _Tc16997 \h 4
\l "_Tc14621" 【考向三】新型燃料电池装置分析 PAGEREF _Tc14621 \h 8
\l "_Tc23546" 【考向四】新型电解装置分析 PAGEREF _Tc23546 \h 11
\l "_Tc25547" 【考向五】桥膜式电化学装置分析 PAGEREF _Tc25547 \h 16
\l "_Tc10957" 【考向六】串联组合式电化学装置分析 PAGEREF _Tc10957 \h 21
\l "_Tc27473" 【考向七】金属腐蚀型原电池装置分析 PAGEREF _Tc27473 \h 24
\l "_Tc5721" 【考向八】金属防护型电化学装置分析 PAGEREF _Tc5721 \h 28
\l "_Tc2040" 【考向九】守恒法在电化学计算中应用 PAGEREF _Tc2040 \h 31
\l "_Tc29096" PAGEREF _Tc29096 \h 34
【考向一】新型一次电池装置分析
【典例1】（2023·海南卷）利用金属Al、海水及其中的溶解氧可组成电池，如图所示。下列说法正确的是
A．b电极为电池正极
B．电池工作时，海水中的向a电极移动
C．电池工作时，紧邻a电极区域的海水呈强碱性
D．每消耗1kgAl，电池最多向外提供37ml电子的电量
【答案】A
【分析】铝为活泼金属，发生氧化反应为负极，则石墨为正极；
【解析】A．由分析可知，b电极为电池正极，A正确；
B．电池工作时，阳离子向正极移动，故海水中的向b电极移动，B错误；
C．电池工作时，a电极反应为铝失去电子生成铝离子，铝离子水解显酸性，C错误；
D．由C分析可知，每消耗1kgAl（为），电池最多向外提供ml电子的电量，D错误；
故选A。
1．原电池工作原理示意图
2．原电池正极和负极的5种判定方法
3．微粒流向
(1)电子流向：负极→正极(电流的方向正好相反)。
[注意] 电子沿导线传递但不能通过电解质溶液。
(2)离子流向：阳离子移向正极，阴离子移向负极。
4．盐桥式原电池
①导电：盐桥中离子的定向迁移构成了电流通路
②平衡电荷：使由它连接的两溶液保持电中性，使电池能持续提供电流
③隔离：相互反应的电极和溶液通过盐桥隔离开
5．一次电池
（1）特点：只能使用一次，不能充电复原继续使用
（2）代表：碱性锌锰干电池、酸性锌锰干电池
6．几种一次电池的电极反应式
（1）碱性锌锰干电池
①电池反应：Zn+2MnO2+2H2O2MnOOH+Zn（OH）2
②负极反应：Zn+2OH－－2e－Zn（OH）2
③正极反应：2MnO2+2H2O+2e－2MnOOH+2OH－
（2）纽扣式锌银电池
①电池反应：Zn+Ag2O+H2OZn（OH）2+2Ag
②负极反应：Zn+2OH－－2e－Zn（OH）2
③正极反应：Ag2O+H2O+2e－2Ag+2OH－
【变式1-1】（2023上·河北张家口·高三河北省尚义县第一中学校联考）化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法正确的是
A．甲：对比普通锌锰干电池，碱性锌锰电池的比能量和可储存时间均有所提高
B．乙：负极的电极反应式为
C．丙：锌筒作负极，发生氧化反应，消耗时内电路中有电子转移
D．丁：电池放电过程中，负极质量逐渐变轻
【答案】A
【解析】A．对比普通锌锰干电池，碱性锌锰电池的比能量和可储存时间均有所提高，A正确；
B．乙装置中，为负极，B错误；
C．丙中锌较活泼，故锌为负极，锌失去电子发生氧化反应，锌筒会变薄，但是电子不会进入内电路，C错误；
D．电池放电过程中，铅和二氧化铅都反应生成硫酸铅，负极铅转化为硫酸铅，质量增加，D错误。
故选A。
【变式1-2】（2023上·河南·高三统考期中）锂—海水电池在海洋能源领域备受关注。下列说法错误的是
A．海水起电解质溶液的作用
B．锂为负极，发生的电极反应：
C．锂电极应与海水直接接触
D．正极反应式：
【答案】C
【解析】A．海水中含有多种盐，起电解质溶液的作用，故A正确；
B．Li是活泼金属易失电子发生氧化反应，锂为负极，发生的电极反应：，故B正确；
C．锂活泼金属能与水反应，锂电极不应与海水直接接触，故C错误；
D．正极得电子发生还原反应，正极反应式：，故D正确；
选C。
【考向二】新型可充电池装置分析
【典例2】（2023上·四川成都·高三石室中学校考）以柏林绿Fe[Fe(CN)6]为代表的新型可充电钠离子电池，其放电工作原理如图所示。下列说法不正确的是
A．放电时，Na＋通过交换膜从右室移向左室
B．放电时，M箔上的电势比Mg箔上的高
C．充电时，Mg箔接电源的负极
D．充电时，阴极反应式为Fe[Fe(CN)6]＋2Na＋＋2e－= Na2Fe[Fe(CN)6]
【答案】D
【分析】根据图示，放电过程中，Mg变成[Mg2Cl2]2＋，Mg被氧化，所以Mg箔为负极，M箔为正极；则充电时，Mg箔上发生还原反应，为阴极，M箔为阳极，由此分析解答。
【解析】C．放电时为原电池，Na＋通过交换膜从右室（负极）移向左室（正极），故A正确；
B．放电时，Mg箔为负极，M箔为正极，M箔上的电势比Mg箔上的高，故B正确；
C．充电时为电解池，Mg箔为电解池阴极，与电源的负极相连，故C正确；
D．放电时为原电池，Mg箔为负极，发生氧化反应，电极反应式为2Mg＋2Cl−−4e−＝[Mg2Cl2]2＋，则充电时Mg箔为阴极，发生得电子的还原反应，阴极反应式为[Mg2Cl2]2＋＋4e−＝2Mg＋4Cl−，故D错误；
故答案选D。
二次电池
（1）放电时为原电池，电极属性为正负极；充电时为电解池，电极属性为阴阳极
（2）阳极连正极，阴极连负极，电极反应和电极反应式相反，充放电时电极互变
①充电时，阳极变成正极，阴极变成负极
②放电时，正极变成阳极，负极变成阴极
（3）铅蓄电池：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O
①负极反应：Pb+SO42－－2e－PbSO4
②正极反应：PbO2+4H++SO42－+2e－PbSO4+2H2O
③阳极反应：PbSO4+2H2O－2e－PbO2+4H++SO42－
④阴极反应：PbSO4+2e－Pb+SO42－
（4）钴酸锂电池：LixC6+Li1－xCO2C6+LiCO2
①负极反应：LixC6－xe－C6+xLi+
②正极反应：Li1－xCO2+xLi+LiCO2－xe－
③阳极反应：LiCO2－xe－Li1－xCO2+xLi+
④阴极反应：C6+xLi++xe－LixC6
（5）LaNi5H6+6NiOOHLaNi5+6Ni(OH)2（储氢合金和储氢物质中各元素的化合价均为0价）
①负极反应：LaNi5H6－6e－+6OH－LaNi5+6H2O
②正极反应：6NiOOH+6e－6Ni（OH）2+6OH－
③阳极反应：6Ni（OH）2+6OH－－6e－6NiOOH+6H2O
④阴极反应：LaNi5+6H2O+6e－LaNi5H6+6OH－
【变式2-1】（2023上·广东深圳·高三红岭中学校考）一款可充放电固态卤离子穿梭电池工作时原理如图所示，I室、Ⅱ室、Ⅲ室均为HGPE凝胶聚合物电解质，下列说法正确的是
A．交换膜1、2分别为氯离交换膜和阳离子交换膜
B．放电时，b为正极，发生还原反应
C．充电时，a电极反应为：
D．充电时，每转移1ml电子，b电极增重35.5g
【答案】C
【分析】从图中可以看出放电时b发生氧化反应是负极、a发生还原反应是正极，故充电时a为阳极，b为阴极。放电时氯离子的移动方向为：I室→Ⅱ室→Ⅲ室，充电时氯离子移动与放电时相反，因此交换膜1、2均为阴离子交换膜。
【解析】A．据分析，交换膜1、2均为阴离子交换膜，故A错误；
B．据分析，放电时b是负极，发生氧化反应，故B错误；
C．放电时a是正极，因此充电时a是阳极，发生氧化反应：，故C正确；
D．充电时，b电极是阴极，每转移1ml电子，b电极有1mlCl-解离下来向a极移动而减少35.5g，故D错误；
故选C。
【变式2-2】（2023上·河南周口·高三长垣市第一中学校联考）我国科学家发明了一种二次电池，装置如图所示，X、Z区域的电解质溶液不同，各为溶液和KOH溶液中的一种。已知放电、充电过程中，X、Y、Z区域始终均为单一电解质溶液。下列说法错误的是
A．充电时，阴极反应为
B．放电时，正极反应为
C．Z区域的电解质溶液为溶液，充电时Z区域溶液的pH减小
D．放电时Y区域溶液浓度减小，N膜为阴离子交换膜
【答案】D
【分析】Zn为活泼金属，根据原电池工作原理，放电时Zn为负极，电极反应式为Zn-2e-+4OH-=，PbO2为正极，电极反应式为。
【解析】A．根据图示，放电时Zn变为，发生氧化反应，Zn电极为负极，则充电时Zn电极为阴极，阴极的电极反应为，A不符合题意；
B．放电时电极为正极，正极反应为，B不符合题意；
C．放电时，电极反应消耗，则Z区域的电解质溶液为溶液，充电时电极反应为，溶液中增大，故充电时Z区域溶液的pH减小，C不符合题意；
D．放电时，Zn电极反应为，电极反应为，为平衡X、Z区域的溶液电荷，同时保证X、Y、Z区域均为单一电解质溶液，则通过N膜移向Y区域，N膜为阴离子交换膜，通过M膜移向Y区域，M膜为阳离子交换膜，故放电时Y区域溶液浓度增大，D符合题意；
故选D。
【考向三】新型燃料电池装置分析
【典例3】（2023上·上海浦东新·高三上海南汇中学校考）2022年北京冬奥会期间，赛区内使用了氢燃料清洁能源车辆，某氢氧燃料电池工作如图所示。下列说法不正确的是
A．此电池反应为自发的氧化还原反应
B．电极b表面反应为：
C．电池工作过程中K+向负极迁移
D．氢氧燃料电池将化学能转化为电能的转化率高于火力发电，提高了能源利用率
【答案】C
【分析】由图可知，电极a为负极，电极反应式为H2−2e−＋2OH−=2H2O，电极b为正极，电极反应式为O2＋4e−＋2H2O=4OH−，据此作答。
【解析】A．此电池为原电池原理，反应为自发的氧化还原反应，故A正确；
B．电极b为正极，电极反应式为，故B正确；
C．原电池工作时，阴离子向负极移动，K+移向正极，故C错误；
D．氢氧燃料电池将化学能转化为电能，能量损失少，转化率高于火力发电，提高了能源利用率，故D正确；
故答案选C。
燃料电池
（1）燃料电池的电极材料
①可燃物在负极上发生氧化反应，如氢气、甲烷、乙醇等还原剂
②助燃物在正极上发生还原反应，如氧气、氯气等氧化剂
（2）燃料电池的总反应：可燃物的燃烧反应兼顾产物和溶液的反应
（3）燃料电池的正极反应式
（4）氧气在正极上的反应式
（5）燃料电池的负极反应式
【变式3-1】（2023上·浙江·高三慈溪中学校联考）一种三室微生物燃料电池的工作原理如图所示，该电池能同时去除有机物、脱氮形成无害气体和水。下列说法不正确的是
A．X、Y交换膜均为质子交换膜
B．电极室C中溶液经灭菌后通入电极室A
C．b电极反应式：
D．电极室C中仅发生还原反应
【答案】D
【分析】根据图中电子的流向和电极上的变化可判断电极b电极上发生的反应为：，电极a上的反应为，而电池c上有两个变化过程分别为：，。
【解析】A．结合电极反应可判断X、Y交换膜均为质子交换膜，故A正确；
B．结合分析可知电极室C中溶液经灭菌后通入电极室A，故B正确；
C．b电极反应式：，故C正确；
D．结合电极上的变化，可知电极室C中既发生还原反应又发生了氧化反应，故D错误；
故选D。
【变式3-2】（2023上·云南大理·高三统考）从绿色化学和环境保护角度来看，燃料电池是最具有发展前途的发电技术。32燃料电池装置如图所示，下列说法错误的是
A．该32燃料电池是将化学能转化为电能的装置
B．电池工作时，溶液中的OH-向电极a迁移
C．当外电路中有3ml电子通过时，电极a上消耗22.4LNH3
D．电极b上的电极反应式为22--
【答案】C
【分析】电极a处氨气失去电子发生氧化反应，可知电极a为负极，b为正极。
【解析】A．该32燃料电池是将化学能转化为电能的装置，A正确；
B．电池工作时，溶液中的OH-向负极即电极a迁移，B正确；
C．电极a的电极反应式为，当外电路中有3ml电子通过时，电极a上消耗1mlNH3，没有指明是在标况下，不能确定体积大小，C错误；
D．电极b上的电极反应式为22--，D正确；
故选C。
【考向四】新型电解装置分析
【典例4】（2024上·内蒙古呼和浩特·高三统考期末）浓差电池是电池内某一物质由高浓度变为低浓度且伴随着能量变化的一类电池，现有如图Ⅰ、Ⅱ所示装置，电极材料均为，该装置工作时，下列说法正确的是
A．电子流向：，
B．极和极的电极反应都是：
C．工作一段时间后，图Ⅱ装置中溶液浓度不变
D．若通过阴离子交换膜，理论上极减少
【答案】C
【分析】由于浓差电池是物质从高浓度状态向低浓度状态转移而获得电动势，则根据溶液浓度可知从左侧经阴离子交换膜进入右侧，则Cu(1)是正极，铜离子得到电子发生还原反应生成铜单质，Cu(2)是负极，铜失去电子发生氧化反应生成铜离子，则Cu(3)为阴极、Cu(4)为阳极；
【解析】A．电子由负极流向阴极、由阳极流向正极，结合分析可知，电子流向为Cu(2)→Cu(3)，Cu(4)→Cu(1)，A错误；
B．极为负极，反应为：；极为阴极，反应为铜离子得到电子发生还原反应生成铜：，B错误；
C．Cu(3)为阴极，铜离子得到生成铜通；Cu(4)为阳极，铜失去电子生成铜离子；工作一段时间后，图Ⅱ装置中溶液浓度不变，C正确；
D．0.5ml发生迁移，则转移电子的物质的量为1ml，根据电极反应Cu-2e-=Cu2+可知Cu(4)极0.5mlCu反应，质量减少32g，D错误；
故选C。
一、电解的原理
1．电解池的构成
①有与直流电源相连的两个电极。
②电解质溶液（或熔融电解质）。③形成闭合回路。
2．电解池的工作原理
（1）电极反应
①阳极：连原电池的正极，发生氧化反应。
②阴极：连原电池的负极，发生还原反应。
（2）三个“流向”
①电子流向：阳极eq \(---------→,\s\up7(外电路))阴极
②电流流向：阴极eq \(---------→,\s\up7(外电路))阳极eq \(-------→,\s\up7(内电路))阴极
③离子流向：阳离子→阴极；阴离子→阳极
（3）电势高低
①原电池：正极＞负极
②电解池：阴极＞阳极
3．电极按性质分类
（1）惰性电极：由Pt（铂）、Au（金）、C（石墨）组成的电极
（2）活泼电极：除了Pt、Au以外的其他金属电极
4．阴阳两极上放电顺序
（1）阴极（与电极材料无关）：氧化性强的微粒先放电，放电顺序：
（2）阳极（与电极材料有关）：
①若是活性电极作阳极，则活性电极首先失电子，发生氧化反应。
②若是惰性电极作阳极，放电顺序为：
（3）三注意
①阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是溶液（或熔融电解质）中的阳离子放电。
②最常用、最重要的放电顺序为阳极：Cl－＞OH－；阴极：Ag+＞Cu2+＞H+。
③电解水溶液时，K+～Al3+不可能在阴极放电。
二、电解原理的应用
1．电解精炼铜（含Zn、Ni、Fe、Ag、Au、Pt等杂质）
（1）电解池的构成
①粗铜作阳极
②精铜作阴极
③硫酸酸化的CuSO4溶液作电解液
（2）电极反应
①阳极：Zn－2e－Zn2+、Fe－2e－Fe2+、Ni－2e－Ni2+、Cu－2e－Cu2+
②阴极：Cu2++2e－Cu
2．电镀
（1）电解池的构成
①镀层金属作阳极
②被镀物品作阴极
③含镀层金属离子溶液作电解液
（2）电极反应
①阳极：Cu－2e－Cu2+
②阴极：Cu2++2e－Cu _
（3）反应特点
①不能写出总反应方程式
②电解过程中原电解质溶液浓度不变
3．电冶炼：制备K、Ca、Na、Mg、Al等活泼金属
（1）炼钠的方法：电解熔融的NaCl
①阳极反应：2Cl－－2e－Cl2↑
②阴极反应：2Na++2e－2Na
③电解反应：2NaCl2Na+Cl2↑
（2）炼铝的方法：电解熔融的Al2O3
①阳极反应：2O2－－4e－O2↑
②阴极反应：Al3++3e－Al
③电解反应：2Al2O34Al+3O2↑
④不用氯化铝的原因：AlCl3是共价化合物，熔融状态下不导电
⑤冰晶石的作用：作熔剂，降低氧化铝的熔点，节能
⑥阳极石墨被氧气腐蚀，需定期更换
4．电解熔融的碳酸钠
（1）阳极反应：2CO32－－4e－O2↑+2CO2↑
（2）阴极反应：2Na++2e－2Na
（2）电解反应：2Na2CO34Na+O2↑+2CO2↑
【变式4-1】（2023上·黑龙江·高三校联考期末）我国学者开发了一种新型高效的催化剂，大幅度降低了电解所需的电压，同时可将气体变废为宝，其工作原理如图所示，下列说法正确的是
A．电极与电源负极相连
B．吸收的反应的离子方程式为
C．交换膜为质子交换膜，电解时由流向
D．标况下，若电极上生成，理论上中可处理分子
【答案】D
【分析】由图可知，与直流电源负极相连的X电极为电解池的阴极，氢离子在阴极得到电子发生还原反应生成氢气，Y电极为阳极，亚铁离子在阳极失去电子发生氧化反应生成铁离子，放电生成的铁离子在c室溶液中与硫化氢反应生成亚铁离子、硫沉淀和氢离子，电解时氢离子通过质子交换膜由阳极室b流向阴极室a。
【解析】A．由分析可知，与直流电源正极相连的Y电极为阳极，故A错误；
B．由分析可知，c室发生的反应为溶液中铁离子与硫化氢反应生成亚铁离子、硫沉淀和氢离子，离子方程式为，故B错误；
C．由分析可知，电解时氢离子通过质子交换膜由阳极室b流向阴极室a，故C错误；
D．由得失电子数目守恒可知，标准状况下X电极上生成4.48L氢气时，理论上c中可处理硫化氢的物质的量为=0.2ml，故D正确；
故选D。
【变式4-2】（2024上·西藏林芝·高三统考期末）镍离子和钴离子性质相似，工业上可通过电化学装置将废水中的和分离，装置如图所示(已知：和乙酰丙酮不反应)。下列说法错误的是
A．膜a为阴离子交换膜，膜b为阳离子交换膜
B．通电过程中Ⅳ室内硫酸浓度逐渐增大
C．Ⅲ室中参与的反应为
D．通电过程中极每产生(标准状况)气体，双极膜内减少
【答案】B
【分析】该电化学装置是电解池，根据溶液中离子移动方向OH-移向阳极，左侧石墨为阳极，右侧石墨为阴极，Ⅱ室为原料室，膜b通过Ni2+和C2+，为阳离子交换膜，膜a通过阴离子，为阴离子交换膜。
【解析】A． 、进入Ⅲ室，和乙酰丙酮不反应，和乙酰丙酮反应。膜a为阴离子交换膜，膜b为阳离子交换膜，A正确；
B．阴极的电极反应为，Ⅳ室内消耗的的物质的量与进入Ⅳ室的的物质的量相等，所以硫酸浓度不变，B错误；
C．由题中信息可知，Ⅲ室中参与的反应为，C正确；
D．通电过程中极每产生(标准状况)气体，即，则双极膜内有进入Ⅳ室，有进入Ⅲ室，故双极膜内减少，即减少，D正确；
答案选B。
【考向五】桥膜式电化学装置分析
【典例5】（2023·广东·校联考一模）电化学“大气固碳”方法是我国科学家研究发现的，相关装置如图所示。下列说法错误的是
A．放电时电极A为负极，该电池只可选用无水电解液
B．充电时，电极B上发生的反应是
C．充电时的移动方向是从电极B移向电极A
D．放电时，电路中每通过1ml电子，正极区质量增加40g
【答案】B
【分析】放电时，A为负极，电极反应为，B为正极，电极反应为，充电时，A为阴极，电极反应式为，B为阳极，电极反应为，据此分析。
【解析】A．放电时电极A为负极，电极材料为Li，会与水反应，因此该电池只可选用无水电解液，A正确；
B．充电时，B为阳极，电极反应为，B错误；
C．充电时，阳离子移向阴极，则的移动方向是从电极B移向电极A，C正确；
D．放电时，正极电极反应为，增加的质量为二氧化碳与锂离子的总质量，当有4ml电子转移时，增加的质量为(3×44+4×7)g=160g，则电路中每通过1ml电子时，正极区质量增加40g，D正确；
故选B。
1.盐桥式原电池
①导电：盐桥中离子的定向迁移构成了电流通路
②平衡电荷：使由它连接的两溶液保持电中性，使电池能持续提供电流
③隔离：相互反应的电极和溶液通过盐桥隔离开
2．离子交换膜在电解池中的作用
（1）隔离：将两极区隔离，阻止两极区产生的物质接触
①防止副反应发生，避免影响所制取产品的质量
②防止副反应发生，避免引发不安全因素（如爆炸）
（2）通透：能选择性的通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用
（3）实例：氯碱工业中阳离子交换膜的作用
①平衡电荷，形成闭合回路；
②防止Cl2和H2混合而引起爆炸；
③避免Cl2与NaOH反应生成NaClO，影响NaOH的产量；
④避免Cl－进入阴极区导致制得的NaOH不纯。
3．常见的离子交换膜（隔膜）
（1）阳离子交换膜：简称阳膜，只允许阳离子通过
（2）阴离子交换膜：简称阴膜，只允许阴离子通过
（3）质子交换膜：只允许氢离子通过
4．含离子交换膜电化学装置的几个区域
（1）原料区
①主料区：加入原料的浓溶液，流出原料的稀溶液
②辅料区：加入辅料的稀溶液，流出辅料的浓溶液
（2）产品区：产品中的阴阳离子通过离子交换膜进入该区域
（3）缓冲区：两侧的离子交换膜属性相同，起防漏的保护作用
（4）计算含交换膜电化学装置中某一区域质量变化，注意离子的迁移
【变式5-1】（2024上·河北石家庄·高三石家庄二中校联考）我国科学家研发了一种水系可逆Zn-CO2电池，将两组阴离子、阳离子复合膜反向放置分隔两室电解液，充电、放电时，复合膜层间的H2O解离成H+和OH—，工作原理如图所示，下列说法错误的是
A．放电时和充电时，Pd电极的电势均高于Zn电极
B．充电时，OH—由复合膜移向Zn电极
C．充电时，Pd电极上发生的电极反应式为HCOOH—2e—=CO2↑+2H+
D．放电时，若外电路中通过1ml电子，复合膜层间有1mlH2O解离
【答案】B
【分析】由图可知，放电时锌电极为原电池的负极，复合膜层间水解离出的氢氧根离子移向负极，碱性条件下锌在负极失去电子发生氧化反应生成四羟基合锌离子，电极反应式为Zn+4OH——2e—=Zn(OH)，钯电极为正极，复合膜层间水解离出的氢离子移向正极，酸性条件下二氧化碳在正极得到电子发生还原反应生成甲酸，电极反应式为CO2↑+2H++2e—=HCOOH，则电池的总反应为Zn+2OH—+2H2O+CO2= Zn(OH)+ HCOOH；充电时，与直流电源负极相连的锌电极为电解池的阴极，复合膜层间水解离出的氢离子移向阴极，钯电极为阳极，复合膜层间水解离出的氢氧根离子移向阳极。
【解析】A．由分析可知，放电时锌电极为原电池的负极，钯电极为正极，则钯电极的电势高于锌电极；充电时，与直流电源负极相连的锌电极为电解池的阴极，钯电极为阳极，则钯电极的电势高于锌电极，故A正确；
B．由分析可知，充电时，与直流电源负极相连的锌电极为电解池的阴极，钯电极为阳极，复合膜层间水解离出的氢氧根离子移向阳极，故B错误；
C．由分析可知，充电时，钯电极为阳极，甲酸在阳极失去电子发生氧化反应生成二氧化碳和氢离子，电极反应式为HCOOH—2e—=CO2↑+2H+，故C正确；
D．由分析可知，电池的总反应为Zn+2OH—+2H2O+CO2= Zn(OH)+ HCOOH，反应消耗2ml氢氧根离子时，反应转移3ml电子，则放电时，若外电路中通过1ml电子，复合膜层间有1ml水解离出1ml氢氧根离子，故D正确；
故选B。
【变式5-2】（2023上·甘肃·高三甘肃省会宁县第一中学校联考）在一种微生物细菌作用下苯酚可以转化为CO2，目前，某研究团队利用电化学原理来模拟处理废水中的苯酚(C6H5OH)，其工作原理如图所示。下列说法错误的是
A．b极为负极，M为阳离子交换膜
B．a极的电极反应式为Cr2O72-+6e-+7H2O =2Cr(OH)3+8OH-
C．NaCl溶液的作用是增强导电性
D．该电池不能在高温条件下工作
【答案】A
【分析】由题可知，此装置为原电池，a极物质由转化为，发生还原反应，则a极为原电池正极，b极为原电池负极发生氧化反应；
【解析】A．根据分析，b极为原电池负极；a极转化为的同时生成氢氧根离子，则M为阴离子交换膜，使氢氧根离子通过，A错误；
B．a极为原电正极，发生得电子的还原反应，转化为，电极反应式：Cr2O72-+6e-+7H2O =2Cr(OH)3+8OH-，B正确；
C．氯化钠溶液的作用是增强溶液导电性，C正确；
D．该电池用微生物进行发酵反应，微生物的主要成分是蛋白质，高温会失去活性，因此该电池不可以在高温下使用，D正确；
答案选A。
【考向六】串联组合式电化学装置分析
【典例6】（2023上·江西宜春·高三江西省宜丰中学校考）某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行电解饱和食盐水，如图所示，有关说法正确的是
A．燃料电池工作时，通入甲烷电极的电极反应式为CH4+2H2O—8e—=CO2+8H+
B．闭合开关K后，b电极上有Cl2生成
C．若每个电池甲烷通入量为1L(标准状况)，且反应完全，理论上最多能产生氯气的体积为4L(标准状况)
D．电解饱和食盐水总反应的离子方程式为Cl—+H2OOH—+H2↑+Cl2↑
【答案】C
【分析】由图可知，左侧两个装置为甲烷燃料电池，通入甲烷的铂电极为负极，碱性条件下甲烷在负极失去电子发生氧化反应生成碳酸根离子和水，通入氧气的铂电极为正极，水分子作用下氧气在正极得到电子发生还原反应生成氢氧根离子；右侧装置为电解饱和食盐水的电解池，与正极相连的a电极为电解池的阳极，氯离子在阳极失去电子发生氧化反应生成氯气，b电极为阴极，水分子在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子。
【解析】A．由分析可知，通入甲烷的铂电极为负极，碱性条件下甲烷在负极失去电子发生氧化反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为CH4+10OH——8e—=CO+7H2O，故A错误；
B．由分析可知，闭合开关K后，与正极相连的a电极为电解池的阳极，氯离子在阳极失去电子发生氧化反应生成氯气，故B错误；
C．设标准状况下生成氯气的体积物VL，由得失电子数目守恒可得：×8=×2，解得V=4，故C正确；
D．由分析可知，右侧装置为电解饱和食盐水的电解池，与正极相连的a电极为电解池的阳极，氯离子在阳极失去电子发生氧化反应生成氯气，b电极为阴极，水分子在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，则电解饱和食盐水总反应的离子方程式为2Cl—+2H2O2OH—+H2↑+Cl2↑，故D错误；
故选C。
多池串联池属性的判断
1．有外接电源的全部都是原电池
2．无明显外接电源的一般只有1个原电池，其余全是电解池
（1）有盐桥的是原电池
（2）有燃料电池的是原电池
（3）能发生自发氧化还原反应的装置为原电池
（4）多个自发，两电极金属性相差最大的为原电池
3．电极的连接顺序：负→阴→阳→阴→…→阳→正
4．串联电路的特点：每一个电极转移的电子数都相等
【变式6-1】（2023上·河北保定·高三河北省唐县第一中学校考）相同金属在其不同浓度盐溶液中可形成浓差电池。如图所示装置是利用浓差电池电解Na2SO4溶液(a、b电极均为石墨电极)，可以制得O2、H2、H2SO4和NaOH。下列说法正确的是
A．b电极的电极反应为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-
B．c、d离子交换膜依次为阴离子交换膜和阳离子交换膜
C．电池放电过程中，Cu(l)电极上的电极反应式为Cu2++2e-=Cu
D．电池从开始工作到停止放电，电解池阳极区理论上可生成1mlH2SO4
【答案】C
【分析】利用浓差电池电解Na2SO4溶液(a、b电极均为石墨电极)，可以制得O2、H2、H2SO4和NaOH，结合图示可知b是阳极产生H2SO4和O2，因此Cu（1）是正极；a是阴极生成氢气和NaOH和H2，因此Cu（2）是负极。
【解析】A．根据分析b是阳极，电极反应为：2H2O-4e-=O2↑+4H+，故A错误；
B．根据分析c允许钠离子通过是阳离子交换膜，b允许硫酸根通过是阴离子交换膜，故B错误；
C．根据分析因此Cu（1）是正极，发生Cu2++2e-=Cu，故C正确；
D．溶液体积未知，无法计算浓度相等时转移电子数，进而无法球的生成的硫酸和氢氧化钠的量，故D错误；
故答案为：C。
【变式6-2】（2023上·贵州贵阳·高三贵阳一中校考）空气质子交换膜燃料电池实现了制硝酸、发电、环保一体化。某兴趣小组用该电池模拟工业处理废气和废水的过程，装置如图所示，下列说法正确的是
A．a膜为阴离子交换膜
B．乙池中阴极的电极反应式为
C．当浓缩室得到的盐酸时，M室溶液的质量变化为(溶液体积变化忽略不计)
D．标况下，若甲池有参加反应，则乙池中处理废气(和)的总体积为
【答案】C
【分析】由图可知，甲为原电池，乙和丙为电解池；甲中通入一氧化氮的电极为负极，通入氧气的电极为正极；乙池中通入二氧化硫的电极连为电解池的阳极，水分子作用二氧化硫在阳极上失去电子发生氧化反应生成硫酸根离子和氢离子，通入一氧化氮的电极为阳极，酸性条件下一氧化氮在阴极上得到电子发生还原反应生成铵根离子和水；丙池中，左侧电极为电解池的阳极，水在阳极上失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，氢离子从M室通过阳离子交换膜a膜进入浓缩室，右侧电极为阴极，镍离子在阴极得到电子发生还原反应生成镍， N室中氯离子通过阴离子交换膜b膜进入浓缩室，最终在浓缩室得到较浓的盐酸。
【解析】A．由分析可知，a膜为阳离子交换膜，故A错误；
B．由分析可知，乙池中通入一氧化氮的电极为阳极，酸性条件下一氧化氮在阴极上得到电子发生还原反应生成铵根离子和水，电极反应式为，故B错误；
C．当浓缩室得到4L0.6ml/L盐酸时，从M室通过阳离子交换膜a膜进入浓缩室的氢离子物质的量为(0.6ml/L—0.1ml/L)×4L=2ml/L，则M室消耗水的质量为2ml/L××18g/ml=18g，故C正确；
D．由得失电子数目守恒可知，标况下，若甲池有11.2L氧气参加反应时，乙池中处理废气的体积为(×2+×)×22.4L/ml=31.36L，故D错误；
故选C。
【考向七】金属腐蚀型原电池装置分析
【典例7】（2023·吉林长春·东北师大附中校考三模）实验小组研究金属电化学腐蚀，实验如下：
下列说法不正确的是
A．实验Ⅱ中时出现红色区域，说明铁钉腐蚀速率比Ⅰ快
B．实验Ⅱ中正极的电极反应式：
C．实验I如果使用纯铁材质铁钉能减慢其腐蚀速率
D．若将Zn片换成Cu片，推测Cu片周边会出现红色，铁钉周边会出现蓝色
【答案】A
【分析】实验Ⅰ铁钉周边零星、随机出现极少量红色和蓝色区域，正极发生的是氧气得电子的还原反应，即2H2O+O2+4e-=4OH-，使酚酞溶液变红，负极是金属铁失电子的氧化反应，即Fe-2e-=Fe2+，与K3[Fe(CN)6]出现蓝色区域，Fe2++2OH-=Fe(OH)2，合并得到：2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2↓，4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3，有少量红棕色铁锈生成，实验Ⅱ5min铁钉周边出现红色区域，未见蓝色出现锌片周边未见明显变化，25min铁钉周边红色加深，区域变大，未见蓝色出现锌片周边未见明显变化，说明Zn保护了Fe，使铁的腐蚀速率比实验I慢，据此分析答题。
【解析】A．实验Ⅱ5min铁钉周边出现红色区域，未见蓝色出现锌片周边未见明显变化，25min铁钉周边红色加深，区域变大，未见蓝色出现锌片周边未见明显变化，说明Zn保护了Fe，使铁的腐蚀速率比实验I慢，A错误；
B．实验Ⅱ中金属铜是正极，氧气发生得电子的还原反应：O2+2H2O+4e-═4OH-，B正确；
C．实验I如果使用纯铁材质铁钉只能进行化学腐蚀，而不纯的铁质材料则能够形成电化学腐蚀，电化学腐蚀速率比化学腐蚀快，故能减慢其腐蚀速率，C正确；
D．将Zn片换成Cu片，铁做负极加快腐蚀，推测Cu片周边会出现红色，铁钉周边会出现蓝色，D正确；
故答案为：A。
1．金属的腐蚀
（1）化学腐蚀
①反应类型：普通的化学反应
②特点：无电流产生，电子直接转移给氧化剂
（2）电化腐蚀
①反应类型：原电池反应
②特点：有电流产生，电子间接转移给氧化剂
（3）普遍性：两者往往同时发生，电化腐蚀更普遍
2．电化学腐蚀的类型
（1）析氢腐蚀
①形成条件：水膜酸性较强
②特点：在密闭容器中气体压强增大
（2）吸氧腐蚀
①形成条件：形成条件：水膜酸性很弱或呈中性甚至碱性
②特点：在密闭容器中气体压强减小
（3）特殊性：在酸性条件下，氢前的活泼金属发生析氢腐蚀，氢后的不活泼金属发生吸氧腐蚀
（4）普遍性：吸氧腐蚀更为普遍
3．钢铁吸氧腐蚀的过程
（1）腐蚀过程
①负极反应：Fe－2e－Fe2+
②正极反应：2H2O+O2+4e－4OH－
③电池反应：2Fe+2H2O+O22Fe（OH）2
（2）后续反应
①氧化反应：4Fe（OH）2+O2+2H2O4Fe（OH）3
②部分分解：2Fe（OH）3Fe2O3·xH2O +（3－x）H2O
（3）铁锈成分：Fe2O3的复杂水合物（Fe2O3·nH2O）
（4）铁在无氧条件下的生锈过程：FeFe2+Fe(OH)2
【变式7-1】（2023上·新疆阿克苏·高三阿克苏地区第一中学校考）关注“实验室化学”并加以实践能有效提高同学们的实验素养。下列利用电化学原理设计的实验不能达到目的的是
A．AB．BC．CD．D
【答案】A
【解析】A．电解饱和氯化钠溶液反应为2NaCl+2H2OCl2↑+H2↑+2NaOH，生成的氯气和氢氧化钠反应生成次氯酸钠，为了使生成的氯气与氢氧化钠溶液充分接触，氯气应该在下面生成，所以下端是阳极，与电源的正极相连，上端为阴极，与电源的负极相连，故A错误；
B．图中为电解装置，Fe与电源正极相连作阳极，阳极上Fe失去电子生成亚铁离子，阴极上水中的氢离子得到电子生成氢气和氢氧根离子，汽油可隔绝空气防止氢氧化亚铁被氧化，可制备Fe(OH)2并观察其颜色，故B正确；
C．食盐水溶液呈中性，食盐水和铁丝网构成原电池，如果发生吸氧腐蚀，导致试管内气体压强减小，红墨水通过滴管进入试管中，能实现实验目的，故C正确；
D．关闭K1，电解硫酸钠溶液生成氢气、氧气，然后打开K1、关闭K2，构成原电池，负极上氢气失去电子，正极上氧气得到电子，故D正确；
故选A。
【变式7-2】（2023上·北京西城·高三北京八中校考期中）甲、乙同学分别用下图所示装置验证铁的电化学防腐原理。
相同时间后进行如下实验
实验①：甲同学分别向Ⅰ、Ⅱ中Fe电极附近滴加溶液，Ⅰ中产生蓝色沉淀，Ⅱ中无沉淀。
实验②：乙同学分别取Ⅰ、Ⅱ中Fe电极附近溶液，滴加溶液，Ⅰ、Ⅱ中均无沉淀。
下列说法正确的是
A．Ⅰ是牺牲阳极保护法，负极反应式为
B．Ⅱ为外加电流阴极保护法，Fe电极与外接电源的正极相连
C．由实验①中Ⅰ、Ⅱ现象的差异，推测在Ⅰ中氧化性强于Ⅱ
D．由实验可知，两种保护法均能保护Fe，且Ⅱ保护得更好
【答案】D
【解析】A．由图可知，Fe电极是正极，Zn电极是负极，属于牺牲阳极的阴极保护法，由于电解质溶液呈酸性，故正极上氢离子得电子，负极是Zn失去电子，反应为：Zn-2e-═Zn2+，A错误；
B．外加电流阴极保护法中要保护的电极应与外接电源的负极相连，即Fe电极与外接电源的负极相连，B错误；
C．由于Ⅰ中Fe电极与电解质溶液直接接触，会有少量的Fe直接与酸反应生成Fe2+，与K3[Fe(CN)6]在Ⅰ、Ⅱ中的氧化性无关，C错误；
D．对比Ⅰ、Ⅱ现象的差异可知，两种保护法均能保护Fe，且电解法保护的更好，即Ⅱ保护得更好，D正确；
故答案为：D。
【考向八】金属防护型电化学装置分析
【典例8】（2023上·广东广州·高三统考阶段练习）全世界每年因钢铁锈蚀会造成巨大的损失，为了保护地下的钢铁输水管所采取的措施如图所示。下列说法不正确的是
A．钢铁发生吸氧腐蚀正极反应为O2+2H2O+4e-=4OH-
B．导线与Zn块连接为牺牲阳极法
C．导线应连接外接电源的负极
D．导线与Cu块连接也可保护钢铁输水管
【答案】D
【解析】A．钢铁发生吸氧腐蚀，正极为氧气，电极反应式为，A正确；
B．导线与Zn块连接为牺牲阳极的阴极保护法，B正确；
C．导线应连接外接电源的负极，为外接电源的阴极保护法，C正确；
D．导线与Cu块连接不能保护钢铁输水管，D错误；
故选D。
1．金属的电化学防护
（1）原电池防护法：牺牲阳极的阴极保护法
①负极：比被保护金属活泼的金属
②正极：被保护的金属设备
（2）电解池防护法：外加电流的阴极保护法
①阳极：惰性电极
②阴极：被保护的金属设备
2．金属腐蚀速率的比较
（1）同一金属：离子浓度大＞离子浓度小＞非电解质
（2）同一电解液
①电解质浓度越大，金属腐蚀越快
②电解腐蚀＞原电池腐蚀＞化学腐蚀＞有防护的腐蚀
（3）不同金属、同一电解液：两金属活动性相差越大，活泼金属腐蚀越快
【变式8-1】（2023上·浙江·高三校联考阶段练习）下列说法不正确的是
A．图①：进行化学实验时，需要佩戴护目镜，以保护眼睛
B．图②：可用于分离植物油和水的混合液
C．图③：可用于硫酸钠的焰色试验
D．图④：牺牲阳极法保护钢铁设备的示意图
【答案】D
【解析】A．是护目镜，进行化学实验时，需要佩戴护目镜，以保护眼睛，故A正确；
B．植物油和水不互溶，可以利用分液分离。故B正确；
C．光洁的无锈铁丝焰色无色，可以用于硫酸钠的焰色试验，故C正确；
D．将闸门与电源的负极相连，属于外加电源阴极保护法，故D错误；
故答案为D。
【变式8-2】（2023下·广东河源·高三统考开学考试）埋在土壤中的输油钢制管道容易被腐蚀。已知对管道1和管道2进行如图所示的电化学防护设计。下列说法错误的是
A．对管道1进行防腐时，需要定期更换镁块
B．管道1的电势低于Mg块
C．区域②采用外加电流法
D．区域②通入保护电流使管道2表面腐蚀电流接近于0
【答案】B
【分析】由图可知，区域①采用的是牺牲阳极法进行防腐，即将还原性较强的Mg金属作为保护极，与被保护金属即管道1相连构成原电池，Mg作为负极发生氧化反应而消耗，管道1作为正极就可以避免腐蚀。区域②采用的是外加电流保护法，通过外加直流电源以及辅助阳极，迫使电子从土壤流向管道2，使管道2表面腐蚀电流接近于0，从而保护管道。
【解析】A．区域①采用的是牺牲阳极法进行防腐，在防腐过程中Mg块不断损失，需要定期更换，故A正确；
B．管道1是正极，Mg块是负极，正极电势高于负极，故B错误；
C．由图可知，区域②采用的是外加电流法，故C项正确；
D．区域②通入保护电流使管道2表面腐蚀电流接近于0，故D正确；
故选B。
【考向九】守恒法在电化学计算中应用
【典例9】（2023·广西南宁·南宁三中校联考模拟预测）如图是利用甲醇燃料电池进行电化学研究的装置图，下列说法正确的是
A．甲池将化学能转化为电能，总反应为2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O
B．乙池中的Ag不断溶解
C．反应一段时间后要使乙池恢复原状，可加入一定量CuO固体
D．当甲池中有22.4LO2参与反应时，乙池中理论上可析出12.8g固体
【答案】C
【分析】由图可知，甲池为甲醇燃料原电池，是化学能转化为电能的装置，电解液为 KOH，甲醇发生氧化反应生成碳酸根离子，为负极；氧气发生还原反应生成氢氧根离子，为正极，总反应为；则石墨电极为阳极、银电极为阴极；
【解析】A．由分析可知，甲池将化学能转化为电能，总反应为，A错误；
B．银电极为阴极，铜离子得到电子发生还原反应生成铜单质，B错误；
C．乙池阳极水放电发生氧化反应生成氧气，则乙池减少的为铜和氧元素，故反应一段时间后要使乙池恢复原状，可加入一定量CuO固体，C正确；
D．没有标况，不能计算反应的氧气的物质的量，不能计算乙池析出物质质量，D错误；
故选C。
1．电子守恒和电荷守恒列关系式
（1）电子守恒：两极得失电子数相等
①串联电路各支路转移的电子数相同，按支路算
（2）电荷守恒：1个电子对应1个正电荷或负电荷
（3）常用关系式：O2~4e－~4Ag~2Cu~2H2~2Cl2~4OH－~4H+~Mn+
2．电化学计算的物理公式
（1）电量公式：Q＝It＝nNAq＝nF
（2）电能公式：W＝UIt＝UQ
①n——得失电子的物质的量（ml）
②NA——阿伏加德罗常数（6.02×1023ml－1）
③q——1个电子所带的电量（1.60×10－19C）
④I——电流强度（A）
⑤t——时间（s）
⑥F——法拉弟常数（96500C/ml）
⑦U——电压（V）
⑧W——电能（J）
3．几个注意问题
（1）气体体积相关计算时，必须注明标准状况
（2）计算含交换膜电化学装置中某一区域质量变化，注意离子的迁移
【变式9-1】（2023上·河北石家庄·高三河北新乐市第一中学校考）在如图串联装置中，通电片刻即发现乙装置左侧电极表面出现红色固体。下列说法不正确的是
A．乙中左侧电极反应式：Cu2+＋2e−=Cu
B．电解过程中丙中溶液酸碱性无变化
C．向甲中加入适量的盐酸，可使溶液恢复到电解前的状态
D．标准状况下当甲中产生4.48 L气体时，丙中Cu电极质量增加21.6 g
【答案】C
【分析】该装置外接电源，为电解池装置，通电片刻即发现乙装置左侧电极表面出现红色固体，说明发生反应：，则乙装置左侧电极为电解池阴极，右侧为阳极；电源左侧为负极，右侧为正极；
【解析】A．根据分析可知，乙中左侧电极反应式：Cu2+ ＋2e−=Cu，故A正确；
B．在丙装置中阳极发生失电子反应，阳极电极反应式：，阴极电极反应式：，所以电解过程中丙中溶液酸碱性无变化，故B正确；
C．甲装置中阳极电极反应：，阴极电极反应：，相当于从溶液中逸出HCl气体，若加入盐酸，则多加入了水，会导致KCl溶液浓度减小，故C错误；
D．标准状况下当甲中产生4.48 L气体时，两极各产生0.1ml气体，转移电子数0.2ml，丙中Cu电极银离子得电子产生银单质，转移0.2ml电子时，有0.2mlAg生成，则增重21.6g，故D正确；
答案选C。
【变式9-2】（2023·湖北武汉·统考模拟预测）设是阿伏加德罗常数的值。下列说法中正确的是
A．标准状况下，22.4LNO2所含质子数为
B．1ml与足量反应时，转移电子数为
C．50mL 12ml/L的盐酸与足量共热，生成水分子的数目为
D．铅酸蓄电池的正极质量增加3.2g时，电路中通过的电子数目为
【答案】D
【解析】A．已知2NO2(g)N2O4(g)，故无法计算标准状况下，22.4L即=1mlNO2所含质子数，A错误；
B．根据反应方程式：2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2可知，1ml与足量反应时，转移电子数为，B错误；
C．已知稀盐酸与MnO2不反应，即50mL 12ml/L的盐酸与足量共热，其中0.05L×12ml/L=0.6ml HCl不可能完全反应，无法计算生成水分子的数目，C错误；
D．铅酸蓄电池正极反应式为：，故当正极质量增加3.2g时，电路中通过的电子数目为，D正确；
故答案为：D。
1．（2023·河北卷）我国科学家发明了一种以和为电极材料的新型电池，其内部结构如下图所示，其中①区、②区、③区电解质溶液的酸碱性不同。放电时，电极材料转化为。下列说法错误的是
A．充电时，b电极上发生还原反应
B．充电时，外电源的正极连接b电极
C．放电时，①区溶液中的向②区迁移
D．放电时，a电极的电极反应式为
【答案】B
【分析】放电时，电极材料转化为，电极反应 -2ne-= +2nK+，是原电池的负极，阳离子增多需要通过阳离子交换膜进入②区；二氧化锰得到电子变成锰离子，是原电池的正极，电极反应：，阳离子减少，多余的阴离子需要通过阴离子交换膜进入②区，故③为碱性溶液是电极，①为酸性溶液是二氧化锰电极。
【解析】A．充电时，b电极上得到电子，发生还原反应，A正确；
B．充电时，外电源的正极连接a电极相连，电极失去电子，电极反应为，B错误；
C．放电时，①区溶液中多余的向②区迁移，C正确；
D．放电时，a电极的电极反应式为，D正确；
故选：B。
2．（2023·广东卷）负载有和的活性炭，可选择性去除实现废酸的纯化，其工作原理如图。下列说法正确的是
A．作原电池正极
B．电子由经活性炭流向
C．表面发生的电极反应：
D．每消耗标准状况下的，最多去除
【答案】B
【分析】在Pt得电子发生还原反应，Pt为正极，Ag失去电子与溶液中的Cl-反应，Ag为负极。
【解析】A．由分析可知，Ag失去电子与溶液中的Cl-反应生成AgCl，Ag为负极，A错误；
B．电子由负极经活性炭流向正极，B正确；
C．溶液为酸性，故表面发生的电极反应为，C错误；
D．每消耗标准状况下的，转移电子2ml，而失去2ml电子，故最多去除，D错误。
故选B。
3．（2023·浙江卷）下列说法正确的是
A．图①装置可用于制取并收集氨气
B．图②操作可排出盛有溶液滴定管尖嘴内的气泡
C．图③操作俯视刻度线定容会导致所配溶液浓度偏大
D．图④装置盐桥中阳离子向溶液中迁移
【答案】C
【解析】A．氯化铵受热分解生成氨气和氯化氢，遇冷又化合生成氯化铵，则直接加热氯化铵无法制得氨气，实验室用加热氯化铵和氢氧化钙固体的方法制备氨气，故A错误；
B．高锰酸钾溶液具有强氧化性，会腐蚀橡胶管，所以高锰酸钾溶液应盛放在酸式滴定管在，不能盛放在碱式滴定管中，故B错误；
C．配制一定物质的量浓度的溶液时，俯视刻度线定容会使溶液的体积偏小，导致所配溶液浓度偏大，故C正确；
D．由图可知，锌铜原电池中，锌电极为原电池的负极，铜为正极，盐桥中阳离子向硫酸铜溶液中迁移，故D错误；
故选C。
4．（2023·辽宁卷）某低成本储能电池原理如下图所示。下列说法正确的是
A．放电时负极质量减小
B．储能过程中电能转变为化学能
C．放电时右侧通过质子交换膜移向左侧
D．充电总反应：
【答案】B
【分析】该储能电池放电时，Pb为负极，失电子结合硫酸根离子生成PbSO4，则多孔碳电极为正极，正极上Fe3+得电子转化为Fe2+，充电时，多孔碳电极为阳极，Fe2+失电子生成Fe3+，PbSO4电极为阴极，PbSO4得电子生成Pb和硫酸。
【解析】A．放电时负极上Pb失电子结合硫酸根离子生成PbSO4附着在负极上，负极质量增大，A错误；
B．储能过程中，该装置为电解池，将电能转化为化学能，B正确；
C．放电时，右侧为正极，电解质溶液中的阳离子向正极移动，左侧的H+通过质子交换膜移向右侧，C错误；
D．充电时，总反应为PbSO4+2Fe2+=Pb++2Fe3+，D错误；
故答案选B。
5．（2023·全国卷）室温钠-硫电池被认为是一种成本低、比能量高的能源存储系统。一种室温钠-硫电池的结构如图所示。将钠箔置于聚苯并咪唑膜上作为一个电极，表面喷涂有硫黄粉末的炭化纤维素纸作为另一电极。工作时，在硫电极发生反应：S8+e-→S，S+e-→S，2Na++S+2(1-)e-→Na2Sx
下列叙述错误的是
A．充电时Na+从钠电极向硫电极迁移
B．放电时外电路电子流动的方向是a→b
C．放电时正极反应为：2Na++S8+2e-→Na2Sx
D．炭化纤维素纸的作用是增强硫电极导电性能
【答案】A
【分析】由题意可知放电时硫电极得电子，硫电极为原电池正极，钠电极为原电池负极。
【解析】A．充电时为电解池装置，阳离子移向阴极，即钠电极，故充电时，Na+由硫电极迁移至钠电极，A错误；
B．放电时Na在a电极失去电子，失去的电子经外电路流向b电极，硫黄粉在b电极上得电子与a电极释放出的Na+结合得到Na2Sx，电子在外电路的流向为a→b，B正确；
C．由题给的的一系列方程式相加可以得到放电时正极的反应式为2Na++S8+2e-→Na2Sx，C正确；
D．炭化纤维素纸中含有大量的炭，炭具有良好的导电性，可以增强硫电极的导电性能，D正确；
故答案选A。
6．（2023·全国卷）根据实验操作及现象，下列结论中正确的是
A．AB．BC．CD．D
【答案】C
【解析】A．常温下，铁片与浓硝酸会发生钝化，导致现象不明显，但稀硝酸与铁不发生钝化，会产生气泡，所以不能通过该实验现象比较浓硝酸和稀硝酸的氧化性强弱，A错误；
B．浓硝酸会氧化亚硫酸根生成硫酸根，仍然产生白色沉淀，所以不能通过该实验现象判断样品中含有硫酸根，B错误；
C．铜比银活泼，在形成原电池过程中，做负极，发生氧化反应，生成了铜离子，导致溶液变为蓝色，所以该实验可以比较铜和银的金属性强弱，C正确；
D．向溴水中加入苯，苯可将溴萃取到上层，使下层水层颜色变浅，不是溴与苯发生了加成反应，D错误；
故选C。
7．（2023·全国卷）一种以和为电极、水溶液为电解质的电池，其示意图如下所示。放电时，可插入层间形成。下列说法错误的是
A．放电时为正极
B．放电时由负极向正极迁移
C．充电总反应：
D．充电阳极反应：
【答案】C
【分析】由题中信息可知，该电池中Zn为负极、为正极，电池的总反应为。
【解析】A．由题信息可知，放电时，可插入层间形成，发生了还原反应，则放电时为正极，A说法正确；
B．Zn为负极，放电时Zn失去电子变为，阳离子向正极迁移，则放电时由负极向正极迁移，B说法正确；
C．电池在放电时的总反应为，则其在充电时的总反应为，C说法不正确；
D．充电阳极上被氧化为，则阳极的电极反应为，D说法正确；
综上所述，本题选C。
8．（2022·辽宁卷）某储能电池原理如图。下列说法正确的是
A．放电时负极反应：
B．放电时透过多孔活性炭电极向中迁移
C．放电时每转移电子，理论上吸收
D．充电过程中，溶液浓度增大
【答案】A
【分析】放电时负极反应：，正极反应：Cl2+2e-=2Cl-，消耗氯气，放电时，阴离子移向负极，充电时阳极：2Cl--2e-=Cl2，由此解析。
【解析】A． 放电时负极失电子，发生氧化反应，电极反应：，故A正确；
B． 放电时，阴离子移向负极，放电时透过多孔活性炭电极向NaCl中迁移，故B错误；
C． 放电时每转移电子，正极：Cl2+2e-=2Cl-，理论上释放，故C错误；
D． 充电过程中，阳极：2Cl--2e-=Cl2，消耗氯离子，溶液浓度减小，故D错误；
故选A。
9．（2022·湖南卷）海水电池在海洋能源领域备受关注，一种锂-海水电池构造示意图如下。下列说法错误的是
A．海水起电解质溶液作用
B．N极仅发生的电极反应：
C．玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能
D．该锂-海水电池属于一次电池
【答案】B
【分析】锂海水电池的总反应为2Li+2H2O═2LiOH+H2↑， M极上Li失去电子发生氧化反应，则M电极为负极，电极反应为Li-e-=Li+，N极为正极，电极反应为2H2O+2e-=2OH-+H2↑，同时氧气也可以在N极得电子，电极反应为O2+4e-+2H2O=4OH-。
【解析】A．海水中含有丰富的电解质，如氯化钠、氯化镁等，可作为电解质溶液，故A正确；
B．由上述分析可知，N为正极，电极反应为2H2O+2e-=2OH-+H2↑，和反应O2+4e-+2H2O=4OH-，故B错误；
C．Li为活泼金属，易与水反应，玻璃陶瓷的作用是防止水和Li反应，并能传导离子，故C正确；
D．该电池不可充电，属于一次电池，故D正确；
答案选B。
10．（2022·广东卷）科学家基于易溶于的性质，发展了一种无需离子交换膜的新型氯流电池，可作储能设备(如图)。充电时电极a的反应为： 。下列说法正确的是
A．充电时电极b是阴极
B．放电时溶液的减小
C．放电时溶液的浓度增大
D．每生成，电极a质量理论上增加
【答案】C
【解析】A．由充电时电极a的反应可知，充电时电极a发生还原反应，所以电极a是阴极，则电极b是阳极，故A错误；
B．放电时电极反应和充电时相反，则由放电时电极a的反应为可知，NaCl溶液的pH不变，故B错误；
C．放电时负极反应为，正极反应为，反应后Na+和Cl-浓度都增大，则放电时NaCl溶液的浓度增大，故C正确；
D．充电时阳极反应为，阴极反应为，由得失电子守恒可知，每生成1mlCl2，电极a质量理论上增加23g/ml2ml=46g，故D错误；
答案选C。
1．利用热再生氨电池可实现电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示，甲、乙两室均预加相同的电镀废液，向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法正确的是
A．甲室电极为正极
B．隔膜为阳离子膜
C．电池总反应为：
D．扩散到乙室将对电池电动势产生影响
【答案】CD
【解析】A. 向甲室加入足量氨水后电池开始工作，则甲室电极溶解，变为铜离子与氨气形成，因此甲室电极为负极，故A错误；
B. 在原电池内电路中阳离子向正极移动，若隔膜为阳离子膜，电极溶解生成的铜离子要向右侧移动，通入氨气要消耗铜离子，显然左侧阳离子不断减小，明显不利于电池反应正常进行，故B错误；
C. 左侧负极是，正极是，则电池总反应为：，故C正确；
D. 扩散到乙室会与铜离子反应生成，铜离子浓度降低，铜离子得电子能力减弱，因此将对电池电动势产生影响，故D正确。
综上所述，答案为CD。
2．设计如图装置回收金属钴。保持细菌所在环境pH稳定，借助其降解乙酸盐生成，将废旧锂离子电池的正极材料转化为，工作时保持厌氧环境，并定时将乙室溶液转移至甲室。已知电极材料均为石墨材质，右侧装置为原电池。下列说法正确的是
A．装置工作时，甲室溶液pH逐渐增大
B．装置工作一段时间后，乙室应补充盐酸
C．乙室电极反应式为
D．若甲室减少，乙室增加，则此时已进行过溶液转移
【答案】BD
【分析】由于乙室中两个电极的电势差比甲室大，所以乙室是原电池，甲室是电解池，然后根据原电池、电解池反应原理分析解答。
【解析】A．电池工作时，甲室中细菌上乙酸盐的阴离子失去电子被氧化为CO2气体，同时生成H+，电极反应式为CH3COO--8 e-+2 H2O =2CO2↑+7 H+，H+通过阳膜进入阴极室，甲室的电极反应式为C2++2e-=C，因此，甲室溶液pH逐渐减小，A错误；
B．对于乙室，正极上LiCO2得到电子，被还原为C2+，同时得到Li+，其中的O2-与溶液中的H+结合H2O，电极反应式为2LiCO2+2e-+8H+=2Li++2C2++4H2O，负极发生的反应为CH3COO--8 e-+2 H2O =2CO2↑+7 H+，负极产生的H+通过阳膜进入正极室，但是乙室的H+浓度仍然是减小的，因此电池工作一段时间后应该补充盐酸，B正确；
C．电解质溶液为酸性，不可能大量存在OH-，乙室电极反应式为：LiCO2+e-+4H+=Li++C2++2H2O，C错误；
D．若甲室C2+减少200 mg，则电子转移物质的量为n(e-)= ；若乙室C2+增加300 mg，则转移电子的物质的量为n(e-)=，由于电子转移的物质的量不等，说明此时已进行过溶液转移，即将乙室部分溶液转移至甲室，D正确；
故合理选项是BD。
3．CO2电化学传感器是将环境中CO2浓度转变为电信号的装置，工作原理如图所示，其中YSZ是固体电解质，当传感器在一定温度下工作时，在熔融Li2CO3和YSZ之间的界面X会生成固体Li2O。下列说法错误的是
A．CO迁移方向为界面X →电极b
B．电极a上消耗的O2和电极b上产生的CO2的物质的量之比为1：1
C．电极b为负极，发生的电极反应为2CO-4e-=O2↑+2CO2↑
D．电池总反应为Li2CO3=Li2O+CO2↑
【答案】B
【分析】根据图示可知在电极a上O2得到电子变为O2-，所以a电极为正极；在电极b上熔融Li2CO3失去电子变为CO2、O2，所以金属电极b为负极，然后根据同种电荷相互排斥，一致电荷相互吸引的原则分析判断。
【解析】A．根据图示可知：电极a上O2得到电子变为O2-，所以a电极为正极；在电极b上熔融Li2CO3失去电子变为CO2、O2，所以金属电极b为负极。CO会向负极区移动，故CO迁移方向为界面X →电极b，A正确；
B．在电极a上发生反应：O2+4e-=2O2-，在电极b上发生反应：2CO-4e-= O2↑+2CO2↑，在同一闭合回路中电子转移数目相等，可知电极a上消耗的O2和电极b上产生的CO2的物质的量之比为1：2，B错误；
C．电极b为负极，失去电子发生氧化反应 ，则负极的电极反应为2CO-4e-=O2↑+ 2CO2↑，C正确；
D．负极上熔融的Li2CO3失去电子被氧化产生O2、CO2气体，反应式为Li2CO3(熔融)=2Li++；2CO-4e-=O2↑+2CO2↑，正极上发生反应：O2+4e-=2O2-，根据在同一闭合回路中电子转移数目相等，将正、负极电极式叠加，可得总反应方程式为：Li2CO3=Li2O+CO2↑，D正确；
故合理选项是B。
4．pH计是一种采用原电池原理测量溶液pH的仪器。如图所示，以玻璃电极(在特制玻璃薄膜球内放置已知浓度的HCl溶液，并插入Ag—AgCl电极)和另一Ag—AgCl电极插入待测溶液中组成电池，pH与电池的电动势E存在关系：pH=(E-常数)/0.059。下列说法正确的是
A．如果玻璃薄膜球内电极的电势低，则该电极反应式为：AgCl(s)+e-=Ag(s)+Cl-(0.1ml·L-1)
B．玻璃膜内外氢离子浓度的差异不会引起电动势的变化
C．分别测定含已知pH的标准溶液和未知溶液的电池的电动势，可得出未知溶液的pH
D．pH计工作时，电能转化为化学能
【答案】C
【解析】A． 如果玻璃薄膜球内电极的电势低，则该电极为负极、负极发生氧化反应而不是还原反应，A错误；
B．已知：pH与电池的电动势E存在关系：pH=(E-常数)/0.059，则玻璃膜内外氢离子浓度的差异会引起电动势的变化，B错误；
C．pH与电池的电动势E存在关系：pH=(E-常数)/0.059，则分别测定含已知pH的标准溶液和未知溶液的电池的电动势，可得出未知溶液的pH，C正确；
D． pH计工作时，利用原电池原理，则化学能转化为电能，D错误；
答案选C。
5.银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源，其电极分别为Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，总反应式为Ag2O+Zn+H2O=2Ag+Zn(OH)2，下列说法中不正确的是（ ）
A．原电池放电时，负极上发生反应的物质是Zn
B．正极发生的反应是Ag2O+2e−+H2O=2Ag+2OH-
C．工作时，负极区溶液c(OH-)减小
D．溶液中OH-向正极移动，K+、H+向负极移动
【答案】D
【解析】A.根据总反应式Ag2O+Zn+H2O===2Ag+Zn(OH)2可知，放电时Zn元素化合价由0价变为+2价，所以负极上Zn失电子发生氧化反应，故A正确；
B.正极上Ag2O得电子发生还原反应，电极反应式为Ag2O+2e−+H2O===2Ag+2OH−，故B正确；
C.电解质溶液为KOH溶液，所以负极反应为Zn+2OH−−2e−===Zn(OH)2，在负极区， OH−被消耗导致氢氧根离子浓度减小，故C正确；
D.放电时，溶液中的OH−向负极移动，K+、H+向正极移动，故D项错误。
答案选D。
6．（2023上·黑龙江·高三校联考期末）钠离子电池比锂离子电池更稳定，造价更低。一种钠离子电池构造示意图如下，已知电池反应：放电，下列说法错误的是
A．钠离子电池比锂离子电池内阻大，短路时不易发热，具备更高安全性
B．充电时，阳极的电极反应式为
C．放电时，正极钠的化合价未发生改变
D．废旧钠离子电池进行“放电处理”让进入硬碳中而有利于回收
【答案】D
【分析】由图可知，放电时，硬碳电极为原电池的负极，NaxCn在负极失去电子发生氧化反应生成钠离子和碳，Na1-xMnO2电极为正极，钠离子作用下Na1-xMnO2在正极得到电子发生还原反应生成NaMnO2；充电时，与直流电源负极相连的硬碳电极为阴极，Na1-xMnO2电极为阳极。
【解析】A．由钠离子电池比锂离子电池更稳定，造价更低可知，与锂离子电池相比，钠离子电池比锂离子电池内阻大，短路时瞬间发热量小于锂离子电池，具有不易发热，具备更高安全性的优点，故A正确；
B．由分析可知，充电时，Na1-xMnO2电极为阳极，NaMnO2在阳极失去电子发生氧化反应生成Na1-xMnO2和钠离子，电极反应式为，故B正确；
C．由电池反应可知，放电时Na1-xMnO2电极为正极，钠离子作用下Na1-xMnO2在正极得到电子发生还原反应生成NaMnO2，放电过程中钠元素的化合价未发生改变，故C正确；
D．废旧钠离子电池里面有残余电量，为了防止拆卸电池中发生意外，废旧钠离子电池进行“放电处理”时，应将硬碳中的钠转化为钠离子，故D错误；
故选D。
7.（2023上·辽宁锦州·高三渤海大学附属高级中学校考）某科研机构研发的NO—空气燃料电池的工作原理如图所示，下列叙述正确的是
A．a电极为电池负极
B．电池工作时透过质子交换膜从右向左移动
C．当外电路中通过0.2ml电子时，a电极处消耗
D．b电极的电极反应：
【答案】D
【分析】该燃料电池，燃料通入电池负极发生氧化反应，则b为正极；氧气在正极发生还原反应，则a为正极；
【解析】A．由分析可知，a电极为电池正极，A错误；
B．原电池中氢离子向正极移动，故电池工作时透过质子交换膜从左向右移动，B错误；
C．没有标况，不能计算氧气的体积，C错误；
D．电极上失去电子发生氧化反应生成硝酸，电极反应：，D正确；
答案选D。
8.（2024上·辽宁锦州·高三统考期末）盐酸羟胺()是一种常见的还原剂和显像剂，其化学性质类似。工业上采用图1装置进行制备，其电池装置中含Fe的催化电极反应机理如图2所示。不考虑溶液体积的变化，下列说法正确的是
A．电子从含Fe的催化电极流出沿导线流入Pt电极
B．图2中，X为和，Y为
C．电池工作一段时间后，正极区溶液的pH减小
D．理论上，当有标准状况下参与反应时，左室溶液质量增加3.3g
【答案】D
【分析】根据图2，在Fe的催化作用下，NO得电子和H+逐步生成盐酸羟胺，X为H+，Y为NH3OH+，则在图1中，含铁的催化电极为正极，电极反应式为；Pt电极为负极，电极反应式为，由此作答。
【解析】A．由分析知含Fe的催化电极为正极，即电子从负极Pt电极流出，沿导线流入含Fe的催化电极，A错误；
B．结合分析知图2中，X为，Y为，B错误；
C．原电池工作时，正极生成NH3OH+，消耗H+，pH增大，C错误；
D．结合电极反应，消耗标况3.36LH2共转移0.3ml电子，则必有0.3ml由右室流向左室，同时由NO变成盐酸羟胺()，结合可知参加反应的NO为0.1ml，故左室增加的质量包括0.1ml NO和0.3ml，其质量总和为3.3g，D正确；
故选D。
9．（2024上·浙江绍兴·模拟）某兴趣小组用铅酸蓄电池为电源，电解溶液制备，电解的工作原理如图，下列叙述错误的是
A．铅酸蓄电池中的电极为电源的X电极
B．该电解装置实现了反应：
C．该装置工作一段时间之后，理论上Ｍ室的变小
D．理论上每生成1，铅酸蓄电池中Y极增加的质量为96g
【答案】D
【分析】电解溶液制备，根据图示，原料室中 通过Ⅱ膜进入产品室、M室中H+通过Ⅰ膜进入产品室，H+和反应生成B(OH)3；则M是阳极室，M极发生反应2H2O-4e-=4H++O2↑，N室是阴极室，发生反应2H2O+2e-=H2↑+2OH-；原料室中钠离子通过Ⅲ膜进入N室生成氢氧化钠，则X是电源正极、Y是负极。
【解析】A．M是阳极室，则X为正极，铅酸蓄电池中的电极为电源的正极，故A正确；
B．则M是阳极室，M极发生反应2H2O-4e-=4H++O2↑，N室是阴极室，发生反应2H2O+2e-=H2↑+2OH-；原料室中钠离子通过Ⅲ膜进入N室生成氢氧化钠，原料室中 通过Ⅱ膜进入产品室、M室中H+通过Ⅰ膜进入产品室，H+和反应生成B(OH)3；该电解装置实现了反应：，故B正确；
C．M极发生反应2H2O-4e-=4H++O2↑，氢离子减弱产品室，M室消耗水，硫酸浓度增大，所以该装置工作一段时间之后，理论上Ｍ室的变小，故C正确；
D．理论上每生成1，电路中转移1ml电子；铅酸蓄电池中Y极是负极，负极发生反应Pb-2e-+=PbSO4↓，负极增加的质量为48g，故D错误；
选D。
10．（2023上·福建福州·高三福州三中校考）利用CH4燃料电池电解制备Ca(H2PO4)2并得到副产物NaOH、H2、Cl2，装置如图所示。下列说法正确的是
A．a极反应：CH4－8e－+4O2－ = CO2+2H2O
B．A膜和C膜均为阴离子交换膜，B膜为阳离子交换膜
C．可用铁电极替换阳极的石墨电极
D．a极上通入2.24L甲烷，理论上产品室可新增0.4ml Ca(H2PO4)2
【答案】A
【分析】如图所示，左侧装置为电源，右侧装置为电解池，阳极接正极，故b极为正极，a极为负极。阳极室被电解生成，向产品室移动；阴极室被电解生成，原料室的向阴极室移动，向产品室移动。以此答题。
【解析】A．a极是负极，电极反应式为CH4－8e－+4O2－ = CO2+2H2O，A正确；
B．由分析知，A膜和C膜均为阳离子交换膜，B膜为阴离子交换膜，B错误；
C．如用铁电极替换阳极的石墨电极，即形成活性阳极，电解时，铁电极失去电子生成，影响Ca(H2PO4)2的制备，C错误；
D．没有指明温度与压强，2.24L甲烷的物质的量不能确定，D错误；
故选A。
11．（2023上·山东临沂·高三统考）图中装置不能达到相应实验目的的是
A．用甲装置探究、对分解的催化效果B．用乙装置测量体积
C．用丙装置除去气体中的D．用丁装置保护钢管柱不被腐蚀
【答案】D
【解析】A．用甲装置探究、对分解的催化效果，可以达到目的，故A不符合题意；
B．氧气难溶于水，用乙装置测量体积可以，故B不符合题意；
C．氯化氢和硫氢化钠反应生成硫化氢，用丙装置除去气体中的可以，故C不符合题意；
D．用丁装置保护钢管柱不被腐蚀钢柱应该与电源的负极相连，D丁装置达不到目的，故D符合题意；
故选：D。
12．（2023·北京海淀·统考二模）甲、乙同学分别用如图所示装置验证铁的电化学防腐原理，相同时间后继续进行实验。
实验①：甲同学分别向Ⅰ、Ⅱ中Fe电极附近滴加K3[Fe(CN)6]溶液，Ⅰ中产生蓝色沉淀，Ⅱ中无沉淀。
实验②：乙同学分别取Ⅰ、Ⅱ中Fe电极附近溶液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，Ⅰ、Ⅱ中均无沉淀。
下列说法正确的是
A．Ⅰ是牺牲阳极保护法，正极反应式为
B．Ⅱ为外加电流阴极保护法，Fe电极与外接电源的正极相连
C．由实验①中Ⅰ、Ⅱ现象的差异，推测K3[Fe(CN)6]在Ⅰ中氧化性强于Ⅱ
D．由实验可知，两种保护法均能保护，且Ⅱ保护得更好
【答案】D
【解析】A．由图可知，Fe电极是正极，Zn电极是负极，属于牺牲阳极的阴极保护法，由于电解质溶液呈酸性，故正极上氢离子得电子，则正极的反应为：2H++2e-═H2↑，A错误；
B．外加电流阴极保护法中要保护的电极应与外接电源的负极相连，即Fe电极与外接电源的负极相连，B错误；
C．由实验②现象可知，反应能否发生与K3[Fe(CN)6]在Ⅰ、Ⅱ中的氧化性无关，C错误；
D．对比Ⅰ、Ⅱ现象的差异可知，两种保护法均能保护Fe，且电解法保护的更好，即Ⅱ保护得更好，D正确；
故答案为：D。
环境
氧气
氮气
酸性环境
4H++O2+4e－2H2O
N2+6e－+8H+2NH4+
碱性环境
2H2O+O2+4e－4OH－
N2+6e－+6H+2NH3
中性环境
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－
环境
甲烷
氢气
酸性环境
CH4+2H2O－8e－CO2+8H+
H2－2e－2H+
碱性环境
CH4+10OH－－8e－CO32－+7H2O
H2－2e－+2OH－2H2O
熔融碳酸盐
CH4+4CO32－－8e－5CO2↑+2H2O
H2－2e－+CO32－H2O+ CO2↑
碳酸盐溶液
CH4+9CO32－－8e－+3H2O10HCO3－
H2－2e－+CO32－H2O+ CO2↑
熔融氧化物
CH4+5O2－－8e－CO32－+2H2O
H2－2e－+O2－2H2O
环境
甲醇
肼
酸性环境
CH3OH+H2O－6e－CO2↑+6H+
N2H4－4e－N2↑+4H+
碱性环境
CH3OH+8OH－－6e－CO32－+6H2O
N2H4－4e－+4OH－N2↑+4H2O
熔融碳酸盐
CH3OH－6e－+3CO32－4CO2↑+2H2O
碳酸盐溶液
CH3OH +7CO32－－6e－+2H2O8HCO3－
熔融氧化物
CH3OH +4O2－－6e－CO32－+2H2O
N2H4－4e－+2O2－N2↑+2H2O
装置
问题
根据O2~4e－~4H+，阳极产生lml O2时，有4ml H+由阳极移向阴极，则阳极溶液的质量减轻32g+4g＝36g
实验
装置
5min时现象
25min时现象
I
铁钉表面及周边未见明显变化。
铁钉周边出现少量红色和蓝色区域，有少量红棕色铁锈生成。
Ⅱ
铁钉周边出现红色区域，未见蓝色出现，锌片周边未见明显变化。
铁钉周边红色加深，区域变大，未见蓝色出现，锌片周边未见明显变化。
选项
A
B
C
D
实验
用石墨作电极电解饱和食盐水简易制备NaClO消毒液
制备Fe(OH)2，并观察其颜色
验证铁的吸氧腐蚀
制作简单的燃料电池
装置和试剂
选项
实验操作及现象
结论
A
常温下将铁片分别插入稀硝酸和浓硝酸中，前者产生无色气体，后者无明显现象
稀硝酸的氧化性比浓硝酸强
B
取一定量样品，溶解后加入溶液，产生白色沉淀。加入浓，仍有沉淀
此样品中含有
C
将银和溶液与铜和溶液组成原电池。连通后银表面有银白色金属沉积，铜电极附近溶液逐渐变蓝
的金属性比强
D
向溴水中加入苯，振荡后静置，水层颜色变浅
溴与苯发生了加成反应
TOC \ "1-2" \h \u \l "_Tc21997" PAGEREF _Tc21997 \h 1
\l "_Tc29199" 【考向一】新型一次电池装置分析 PAGEREF _Tc29199 \h 1
\l "_Tc16997" 【考向二】新型可充电池装置分析 PAGEREF _Tc16997 \h 4
\l "_Tc14621" 【考向三】新型燃料电池装置分析 PAGEREF _Tc14621 \h 8
\l "_Tc23546" 【考向四】新型电解装置分析 PAGEREF _Tc23546 \h 11
\l "_Tc25547" 【考向五】桥膜式电化学装置分析 PAGEREF _Tc25547 \h 16
\l "_Tc10957" 【考向六】串联组合式电化学装置分析 PAGEREF _Tc10957 \h 21
\l "_Tc27473" 【考向七】金属腐蚀型原电池装置分析 PAGEREF _Tc27473 \h 24
\l "_Tc5721" 【考向八】金属防护型电化学装置分析 PAGEREF _Tc5721 \h 28
\l "_Tc2040" 【考向九】守恒法在电化学计算中应用 PAGEREF _Tc2040 \h 31
\l "_Tc29096" PAGEREF _Tc29096 \h 34
【考向一】新型一次电池装置分析
【典例1】（2023·海南卷）利用金属Al、海水及其中的溶解氧可组成电池，如图所示。下列说法正确的是
A．b电极为电池正极
B．电池工作时，海水中的向a电极移动
C．电池工作时，紧邻a电极区域的海水呈强碱性
D．每消耗1kgAl，电池最多向外提供37ml电子的电量
【答案】A
【分析】铝为活泼金属，发生氧化反应为负极，则石墨为正极；
【解析】A．由分析可知，b电极为电池正极，A正确；
B．电池工作时，阳离子向正极移动，故海水中的向b电极移动，B错误；
C．电池工作时，a电极反应为铝失去电子生成铝离子，铝离子水解显酸性，C错误；
D．由C分析可知，每消耗1kgAl（为），电池最多向外提供ml电子的电量，D错误；
故选A。
1．原电池工作原理示意图
2．原电池正极和负极的5种判定方法
3．微粒流向
(1)电子流向：负极→正极(电流的方向正好相反)。
[注意] 电子沿导线传递但不能通过电解质溶液。
(2)离子流向：阳离子移向正极，阴离子移向负极。
4．盐桥式原电池
①导电：盐桥中离子的定向迁移构成了电流通路
②平衡电荷：使由它连接的两溶液保持电中性，使电池能持续提供电流
③隔离：相互反应的电极和溶液通过盐桥隔离开
5．一次电池
（1）特点：只能使用一次，不能充电复原继续使用
（2）代表：碱性锌锰干电池、酸性锌锰干电池
6．几种一次电池的电极反应式
（1）碱性锌锰干电池
①电池反应：Zn+2MnO2+2H2O2MnOOH+Zn（OH）2
②负极反应：Zn+2OH－－2e－Zn（OH）2
③正极反应：2MnO2+2H2O+2e－2MnOOH+2OH－
（2）纽扣式锌银电池
①电池反应：Zn+Ag2O+H2OZn（OH）2+2Ag
②负极反应：Zn+2OH－－2e－Zn（OH）2
③正极反应：Ag2O+H2O+2e－2Ag+2OH－
【变式1-1】（2023上·河北张家口·高三河北省尚义县第一中学校联考）化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法正确的是
A．甲：对比普通锌锰干电池，碱性锌锰电池的比能量和可储存时间均有所提高
B．乙：负极的电极反应式为
C．丙：锌筒作负极，发生氧化反应，消耗时内电路中有电子转移
D．丁：电池放电过程中，负极质量逐渐变轻
【答案】A
【解析】A．对比普通锌锰干电池，碱性锌锰电池的比能量和可储存时间均有所提高，A正确；
B．乙装置中，为负极，B错误；
C．丙中锌较活泼，故锌为负极，锌失去电子发生氧化反应，锌筒会变薄，但是电子不会进入内电路，C错误；
D．电池放电过程中，铅和二氧化铅都反应生成硫酸铅，负极铅转化为硫酸铅，质量增加，D错误。
故选A。
【变式1-2】（2023上·河南·高三统考期中）锂—海水电池在海洋能源领域备受关注。下列说法错误的是
A．海水起电解质溶液的作用
B．锂为负极，发生的电极反应：
C．锂电极应与海水直接接触
D．正极反应式：
【答案】C
【解析】A．海水中含有多种盐，起电解质溶液的作用，故A正确；
B．Li是活泼金属易失电子发生氧化反应，锂为负极，发生的电极反应：，故B正确；
C．锂活泼金属能与水反应，锂电极不应与海水直接接触，故C错误；
D．正极得电子发生还原反应，正极反应式：，故D正确；
选C。
【考向二】新型可充电池装置分析
【典例2】（2023上·四川成都·高三石室中学校考）以柏林绿Fe[Fe(CN)6]为代表的新型可充电钠离子电池，其放电工作原理如图所示。下列说法不正确的是
A．放电时，Na＋通过交换膜从右室移向左室
B．放电时，M箔上的电势比Mg箔上的高
C．充电时，Mg箔接电源的负极
D．充电时，阴极反应式为Fe[Fe(CN)6]＋2Na＋＋2e－= Na2Fe[Fe(CN)6]
【答案】D
【分析】根据图示，放电过程中，Mg变成[Mg2Cl2]2＋，Mg被氧化，所以Mg箔为负极，M箔为正极；则充电时，Mg箔上发生还原反应，为阴极，M箔为阳极，由此分析解答。
【解析】C．放电时为原电池，Na＋通过交换膜从右室（负极）移向左室（正极），故A正确；
B．放电时，Mg箔为负极，M箔为正极，M箔上的电势比Mg箔上的高，故B正确；
C．充电时为电解池，Mg箔为电解池阴极，与电源的负极相连，故C正确；
D．放电时为原电池，Mg箔为负极，发生氧化反应，电极反应式为2Mg＋2Cl−−4e−＝[Mg2Cl2]2＋，则充电时Mg箔为阴极，发生得电子的还原反应，阴极反应式为[Mg2Cl2]2＋＋4e−＝2Mg＋4Cl−，故D错误；
故答案选D。
二次电池
（1）放电时为原电池，电极属性为正负极；充电时为电解池，电极属性为阴阳极
（2）阳极连正极，阴极连负极，电极反应和电极反应式相反，充放电时电极互变
①充电时，阳极变成正极，阴极变成负极
②放电时，正极变成阳极，负极变成阴极
（3）铅蓄电池：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O
①负极反应：Pb+SO42－－2e－PbSO4
②正极反应：PbO2+4H++SO42－+2e－PbSO4+2H2O
③阳极反应：PbSO4+2H2O－2e－PbO2+4H++SO42－
④阴极反应：PbSO4+2e－Pb+SO42－
（4）钴酸锂电池：LixC6+Li1－xCO2C6+LiCO2
①负极反应：LixC6－xe－C6+xLi+
②正极反应：Li1－xCO2+xLi+LiCO2－xe－
③阳极反应：LiCO2－xe－Li1－xCO2+xLi+
④阴极反应：C6+xLi++xe－LixC6
（5）LaNi5H6+6NiOOHLaNi5+6Ni(OH)2（储氢合金和储氢物质中各元素的化合价均为0价）
①负极反应：LaNi5H6－6e－+6OH－LaNi5+6H2O
②正极反应：6NiOOH+6e－6Ni（OH）2+6OH－
③阳极反应：6Ni（OH）2+6OH－－6e－6NiOOH+6H2O
④阴极反应：LaNi5+6H2O+6e－LaNi5H6+6OH－
【变式2-1】（2023上·广东深圳·高三红岭中学校考）一款可充放电固态卤离子穿梭电池工作时原理如图所示，I室、Ⅱ室、Ⅲ室均为HGPE凝胶聚合物电解质，下列说法正确的是
A．交换膜1、2分别为氯离交换膜和阳离子交换膜
B．放电时，b为正极，发生还原反应
C．充电时，a电极反应为：
D．充电时，每转移1ml电子，b电极增重35.5g
【答案】C
【分析】从图中可以看出放电时b发生氧化反应是负极、a发生还原反应是正极，故充电时a为阳极，b为阴极。放电时氯离子的移动方向为：I室→Ⅱ室→Ⅲ室，充电时氯离子移动与放电时相反，因此交换膜1、2均为阴离子交换膜。
【解析】A．据分析，交换膜1、2均为阴离子交换膜，故A错误；
B．据分析，放电时b是负极，发生氧化反应，故B错误；
C．放电时a是正极，因此充电时a是阳极，发生氧化反应：，故C正确；
D．充电时，b电极是阴极，每转移1ml电子，b电极有1mlCl-解离下来向a极移动而减少35.5g，故D错误；
故选C。
【变式2-2】（2023上·河南周口·高三长垣市第一中学校联考）我国科学家发明了一种二次电池，装置如图所示，X、Z区域的电解质溶液不同，各为溶液和KOH溶液中的一种。已知放电、充电过程中，X、Y、Z区域始终均为单一电解质溶液。下列说法错误的是
A．充电时，阴极反应为
B．放电时，正极反应为
C．Z区域的电解质溶液为溶液，充电时Z区域溶液的pH减小
D．放电时Y区域溶液浓度减小，N膜为阴离子交换膜
【答案】D
【分析】Zn为活泼金属，根据原电池工作原理，放电时Zn为负极，电极反应式为Zn-2e-+4OH-=，PbO2为正极，电极反应式为。
【解析】A．根据图示，放电时Zn变为，发生氧化反应，Zn电极为负极，则充电时Zn电极为阴极，阴极的电极反应为，A不符合题意；
B．放电时电极为正极，正极反应为，B不符合题意；
C．放电时，电极反应消耗，则Z区域的电解质溶液为溶液，充电时电极反应为，溶液中增大，故充电时Z区域溶液的pH减小，C不符合题意；
D．放电时，Zn电极反应为，电极反应为，为平衡X、Z区域的溶液电荷，同时保证X、Y、Z区域均为单一电解质溶液，则通过N膜移向Y区域，N膜为阴离子交换膜，通过M膜移向Y区域，M膜为阳离子交换膜，故放电时Y区域溶液浓度增大，D符合题意；
故选D。
【考向三】新型燃料电池装置分析
【典例3】（2023上·上海浦东新·高三上海南汇中学校考）2022年北京冬奥会期间，赛区内使用了氢燃料清洁能源车辆，某氢氧燃料电池工作如图所示。下列说法不正确的是
A．此电池反应为自发的氧化还原反应
B．电极b表面反应为：
C．电池工作过程中K+向负极迁移
D．氢氧燃料电池将化学能转化为电能的转化率高于火力发电，提高了能源利用率
【答案】C
【分析】由图可知，电极a为负极，电极反应式为H2−2e−＋2OH−=2H2O，电极b为正极，电极反应式为O2＋4e−＋2H2O=4OH−，据此作答。
【解析】A．此电池为原电池原理，反应为自发的氧化还原反应，故A正确；
B．电极b为正极，电极反应式为，故B正确；
C．原电池工作时，阴离子向负极移动，K+移向正极，故C错误；
D．氢氧燃料电池将化学能转化为电能，能量损失少，转化率高于火力发电，提高了能源利用率，故D正确；
故答案选C。
燃料电池
（1）燃料电池的电极材料
①可燃物在负极上发生氧化反应，如氢气、甲烷、乙醇等还原剂
②助燃物在正极上发生还原反应，如氧气、氯气等氧化剂
（2）燃料电池的总反应：可燃物的燃烧反应兼顾产物和溶液的反应
（3）燃料电池的正极反应式
（4）氧气在正极上的反应式
（5）燃料电池的负极反应式
【变式3-1】（2023上·浙江·高三慈溪中学校联考）一种三室微生物燃料电池的工作原理如图所示，该电池能同时去除有机物、脱氮形成无害气体和水。下列说法不正确的是
A．X、Y交换膜均为质子交换膜
B．电极室C中溶液经灭菌后通入电极室A
C．b电极反应式：
D．电极室C中仅发生还原反应
【答案】D
【分析】根据图中电子的流向和电极上的变化可判断电极b电极上发生的反应为：，电极a上的反应为，而电池c上有两个变化过程分别为：，。
【解析】A．结合电极反应可判断X、Y交换膜均为质子交换膜，故A正确；
B．结合分析可知电极室C中溶液经灭菌后通入电极室A，故B正确；
C．b电极反应式：，故C正确；
D．结合电极上的变化，可知电极室C中既发生还原反应又发生了氧化反应，故D错误；
故选D。
【变式3-2】（2023上·云南大理·高三统考）从绿色化学和环境保护角度来看，燃料电池是最具有发展前途的发电技术。32燃料电池装置如图所示，下列说法错误的是
A．该32燃料电池是将化学能转化为电能的装置
B．电池工作时，溶液中的OH-向电极a迁移
C．当外电路中有3ml电子通过时，电极a上消耗22.4LNH3
D．电极b上的电极反应式为22--
【答案】C
【分析】电极a处氨气失去电子发生氧化反应，可知电极a为负极，b为正极。
【解析】A．该32燃料电池是将化学能转化为电能的装置，A正确；
B．电池工作时，溶液中的OH-向负极即电极a迁移，B正确；
C．电极a的电极反应式为，当外电路中有3ml电子通过时，电极a上消耗1mlNH3，没有指明是在标况下，不能确定体积大小，C错误；
D．电极b上的电极反应式为22--，D正确；
故选C。
【考向四】新型电解装置分析
【典例4】（2024上·内蒙古呼和浩特·高三统考期末）浓差电池是电池内某一物质由高浓度变为低浓度且伴随着能量变化的一类电池，现有如图Ⅰ、Ⅱ所示装置，电极材料均为，该装置工作时，下列说法正确的是
A．电子流向：，
B．极和极的电极反应都是：
C．工作一段时间后，图Ⅱ装置中溶液浓度不变
D．若通过阴离子交换膜，理论上极减少
【答案】C
【分析】由于浓差电池是物质从高浓度状态向低浓度状态转移而获得电动势，则根据溶液浓度可知从左侧经阴离子交换膜进入右侧，则Cu(1)是正极，铜离子得到电子发生还原反应生成铜单质，Cu(2)是负极，铜失去电子发生氧化反应生成铜离子，则Cu(3)为阴极、Cu(4)为阳极；
【解析】A．电子由负极流向阴极、由阳极流向正极，结合分析可知，电子流向为Cu(2)→Cu(3)，Cu(4)→Cu(1)，A错误；
B．极为负极，反应为：；极为阴极，反应为铜离子得到电子发生还原反应生成铜：，B错误；
C．Cu(3)为阴极，铜离子得到生成铜通；Cu(4)为阳极，铜失去电子生成铜离子；工作一段时间后，图Ⅱ装置中溶液浓度不变，C正确；
D．0.5ml发生迁移，则转移电子的物质的量为1ml，根据电极反应Cu-2e-=Cu2+可知Cu(4)极0.5mlCu反应，质量减少32g，D错误；
故选C。
一、电解的原理
1．电解池的构成
①有与直流电源相连的两个电极。
②电解质溶液（或熔融电解质）。③形成闭合回路。
2．电解池的工作原理
（1）电极反应
①阳极：连原电池的正极，发生氧化反应。
②阴极：连原电池的负极，发生还原反应。
（2）三个“流向”
①电子流向：阳极eq \(---------→,\s\up7(外电路))阴极
②电流流向：阴极eq \(---------→,\s\up7(外电路))阳极eq \(-------→,\s\up7(内电路))阴极
③离子流向：阳离子→阴极；阴离子→阳极
（3）电势高低
①原电池：正极＞负极
②电解池：阴极＞阳极
3．电极按性质分类
（1）惰性电极：由Pt（铂）、Au（金）、C（石墨）组成的电极
（2）活泼电极：除了Pt、Au以外的其他金属电极
4．阴阳两极上放电顺序
（1）阴极（与电极材料无关）：氧化性强的微粒先放电，放电顺序：
（2）阳极（与电极材料有关）：
①若是活性电极作阳极，则活性电极首先失电子，发生氧化反应。
②若是惰性电极作阳极，放电顺序为：
（3）三注意
①阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是溶液（或熔融电解质）中的阳离子放电。
②最常用、最重要的放电顺序为阳极：Cl－＞OH－；阴极：Ag+＞Cu2+＞H+。
③电解水溶液时，K+～Al3+不可能在阴极放电。
二、电解原理的应用
1．电解精炼铜（含Zn、Ni、Fe、Ag、Au、Pt等杂质）
（1）电解池的构成
①粗铜作阳极
②精铜作阴极
③硫酸酸化的CuSO4溶液作电解液
（2）电极反应
①阳极：Zn－2e－Zn2+、Fe－2e－Fe2+、Ni－2e－Ni2+、Cu－2e－Cu2+
②阴极：Cu2++2e－Cu
2．电镀
（1）电解池的构成
①镀层金属作阳极
②被镀物品作阴极
③含镀层金属离子溶液作电解液
（2）电极反应
①阳极：Cu－2e－Cu2+
②阴极：Cu2++2e－Cu _
（3）反应特点
①不能写出总反应方程式
②电解过程中原电解质溶液浓度不变
3．电冶炼：制备K、Ca、Na、Mg、Al等活泼金属
（1）炼钠的方法：电解熔融的NaCl
①阳极反应：2Cl－－2e－Cl2↑
②阴极反应：2Na++2e－2Na
③电解反应：2NaCl2Na+Cl2↑
（2）炼铝的方法：电解熔融的Al2O3
①阳极反应：2O2－－4e－O2↑
②阴极反应：Al3++3e－Al
③电解反应：2Al2O34Al+3O2↑
④不用氯化铝的原因：AlCl3是共价化合物，熔融状态下不导电
⑤冰晶石的作用：作熔剂，降低氧化铝的熔点，节能
⑥阳极石墨被氧气腐蚀，需定期更换
4．电解熔融的碳酸钠
（1）阳极反应：2CO32－－4e－O2↑+2CO2↑
（2）阴极反应：2Na++2e－2Na
（2）电解反应：2Na2CO34Na+O2↑+2CO2↑
【变式4-1】（2023上·黑龙江·高三校联考期末）我国学者开发了一种新型高效的催化剂，大幅度降低了电解所需的电压，同时可将气体变废为宝，其工作原理如图所示，下列说法正确的是
A．电极与电源负极相连
B．吸收的反应的离子方程式为
C．交换膜为质子交换膜，电解时由流向
D．标况下，若电极上生成，理论上中可处理分子
【答案】D
【分析】由图可知，与直流电源负极相连的X电极为电解池的阴极，氢离子在阴极得到电子发生还原反应生成氢气，Y电极为阳极，亚铁离子在阳极失去电子发生氧化反应生成铁离子，放电生成的铁离子在c室溶液中与硫化氢反应生成亚铁离子、硫沉淀和氢离子，电解时氢离子通过质子交换膜由阳极室b流向阴极室a。
【解析】A．由分析可知，与直流电源正极相连的Y电极为阳极，故A错误；
B．由分析可知，c室发生的反应为溶液中铁离子与硫化氢反应生成亚铁离子、硫沉淀和氢离子，离子方程式为，故B错误；
C．由分析可知，电解时氢离子通过质子交换膜由阳极室b流向阴极室a，故C错误；
D．由得失电子数目守恒可知，标准状况下X电极上生成4.48L氢气时，理论上c中可处理硫化氢的物质的量为=0.2ml，故D正确；
故选D。
【变式4-2】（2024上·西藏林芝·高三统考期末）镍离子和钴离子性质相似，工业上可通过电化学装置将废水中的和分离，装置如图所示(已知：和乙酰丙酮不反应)。下列说法错误的是
A．膜a为阴离子交换膜，膜b为阳离子交换膜
B．通电过程中Ⅳ室内硫酸浓度逐渐增大
C．Ⅲ室中参与的反应为
D．通电过程中极每产生(标准状况)气体，双极膜内减少
【答案】B
【分析】该电化学装置是电解池，根据溶液中离子移动方向OH-移向阳极，左侧石墨为阳极，右侧石墨为阴极，Ⅱ室为原料室，膜b通过Ni2+和C2+，为阳离子交换膜，膜a通过阴离子，为阴离子交换膜。
【解析】A． 、进入Ⅲ室，和乙酰丙酮不反应，和乙酰丙酮反应。膜a为阴离子交换膜，膜b为阳离子交换膜，A正确；
B．阴极的电极反应为，Ⅳ室内消耗的的物质的量与进入Ⅳ室的的物质的量相等，所以硫酸浓度不变，B错误；
C．由题中信息可知，Ⅲ室中参与的反应为，C正确；
D．通电过程中极每产生(标准状况)气体，即，则双极膜内有进入Ⅳ室，有进入Ⅲ室，故双极膜内减少，即减少，D正确；
答案选B。
【考向五】桥膜式电化学装置分析
【典例5】（2023·广东·校联考一模）电化学“大气固碳”方法是我国科学家研究发现的，相关装置如图所示。下列说法错误的是
A．放电时电极A为负极，该电池只可选用无水电解液
B．充电时，电极B上发生的反应是
C．充电时的移动方向是从电极B移向电极A
D．放电时，电路中每通过1ml电子，正极区质量增加40g
【答案】B
【分析】放电时，A为负极，电极反应为，B为正极，电极反应为，充电时，A为阴极，电极反应式为，B为阳极，电极反应为，据此分析。
【解析】A．放电时电极A为负极，电极材料为Li，会与水反应，因此该电池只可选用无水电解液，A正确；
B．充电时，B为阳极，电极反应为，B错误；
C．充电时，阳离子移向阴极，则的移动方向是从电极B移向电极A，C正确；
D．放电时，正极电极反应为，增加的质量为二氧化碳与锂离子的总质量，当有4ml电子转移时，增加的质量为(3×44+4×7)g=160g，则电路中每通过1ml电子时，正极区质量增加40g，D正确；
故选B。
1.盐桥式原电池
①导电：盐桥中离子的定向迁移构成了电流通路
②平衡电荷：使由它连接的两溶液保持电中性，使电池能持续提供电流
③隔离：相互反应的电极和溶液通过盐桥隔离开
2．离子交换膜在电解池中的作用
（1）隔离：将两极区隔离，阻止两极区产生的物质接触
①防止副反应发生，避免影响所制取产品的质量
②防止副反应发生，避免引发不安全因素（如爆炸）
（2）通透：能选择性的通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用
（3）实例：氯碱工业中阳离子交换膜的作用
①平衡电荷，形成闭合回路；
②防止Cl2和H2混合而引起爆炸；
③避免Cl2与NaOH反应生成NaClO，影响NaOH的产量；
④避免Cl－进入阴极区导致制得的NaOH不纯。
3．常见的离子交换膜（隔膜）
（1）阳离子交换膜：简称阳膜，只允许阳离子通过
（2）阴离子交换膜：简称阴膜，只允许阴离子通过
（3）质子交换膜：只允许氢离子通过
4．含离子交换膜电化学装置的几个区域
（1）原料区
①主料区：加入原料的浓溶液，流出原料的稀溶液
②辅料区：加入辅料的稀溶液，流出辅料的浓溶液
（2）产品区：产品中的阴阳离子通过离子交换膜进入该区域
（3）缓冲区：两侧的离子交换膜属性相同，起防漏的保护作用
（4）计算含交换膜电化学装置中某一区域质量变化，注意离子的迁移
【变式5-1】（2024上·河北石家庄·高三石家庄二中校联考）我国科学家研发了一种水系可逆Zn-CO2电池，将两组阴离子、阳离子复合膜反向放置分隔两室电解液，充电、放电时，复合膜层间的H2O解离成H+和OH—，工作原理如图所示，下列说法错误的是
A．放电时和充电时，Pd电极的电势均高于Zn电极
B．充电时，OH—由复合膜移向Zn电极
C．充电时，Pd电极上发生的电极反应式为HCOOH—2e—=CO2↑+2H+
D．放电时，若外电路中通过1ml电子，复合膜层间有1mlH2O解离
【答案】B
【分析】由图可知，放电时锌电极为原电池的负极，复合膜层间水解离出的氢氧根离子移向负极，碱性条件下锌在负极失去电子发生氧化反应生成四羟基合锌离子，电极反应式为Zn+4OH——2e—=Zn(OH)，钯电极为正极，复合膜层间水解离出的氢离子移向正极，酸性条件下二氧化碳在正极得到电子发生还原反应生成甲酸，电极反应式为CO2↑+2H++2e—=HCOOH，则电池的总反应为Zn+2OH—+2H2O+CO2= Zn(OH)+ HCOOH；充电时，与直流电源负极相连的锌电极为电解池的阴极，复合膜层间水解离出的氢离子移向阴极，钯电极为阳极，复合膜层间水解离出的氢氧根离子移向阳极。
【解析】A．由分析可知，放电时锌电极为原电池的负极，钯电极为正极，则钯电极的电势高于锌电极；充电时，与直流电源负极相连的锌电极为电解池的阴极，钯电极为阳极，则钯电极的电势高于锌电极，故A正确；
B．由分析可知，充电时，与直流电源负极相连的锌电极为电解池的阴极，钯电极为阳极，复合膜层间水解离出的氢氧根离子移向阳极，故B错误；
C．由分析可知，充电时，钯电极为阳极，甲酸在阳极失去电子发生氧化反应生成二氧化碳和氢离子，电极反应式为HCOOH—2e—=CO2↑+2H+，故C正确；
D．由分析可知，电池的总反应为Zn+2OH—+2H2O+CO2= Zn(OH)+ HCOOH，反应消耗2ml氢氧根离子时，反应转移3ml电子，则放电时，若外电路中通过1ml电子，复合膜层间有1ml水解离出1ml氢氧根离子，故D正确；
故选B。
【变式5-2】（2023上·甘肃·高三甘肃省会宁县第一中学校联考）在一种微生物细菌作用下苯酚可以转化为CO2，目前，某研究团队利用电化学原理来模拟处理废水中的苯酚(C6H5OH)，其工作原理如图所示。下列说法错误的是
A．b极为负极，M为阳离子交换膜
B．a极的电极反应式为Cr2O72-+6e-+7H2O =2Cr(OH)3+8OH-
C．NaCl溶液的作用是增强导电性
D．该电池不能在高温条件下工作
【答案】A
【分析】由题可知，此装置为原电池，a极物质由转化为，发生还原反应，则a极为原电池正极，b极为原电池负极发生氧化反应；
【解析】A．根据分析，b极为原电池负极；a极转化为的同时生成氢氧根离子，则M为阴离子交换膜，使氢氧根离子通过，A错误；
B．a极为原电正极，发生得电子的还原反应，转化为，电极反应式：Cr2O72-+6e-+7H2O =2Cr(OH)3+8OH-，B正确；
C．氯化钠溶液的作用是增强溶液导电性，C正确；
D．该电池用微生物进行发酵反应，微生物的主要成分是蛋白质，高温会失去活性，因此该电池不可以在高温下使用，D正确；
答案选A。
【考向六】串联组合式电化学装置分析
【典例6】（2023上·江西宜春·高三江西省宜丰中学校考）某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行电解饱和食盐水，如图所示，有关说法正确的是
A．燃料电池工作时，通入甲烷电极的电极反应式为CH4+2H2O—8e—=CO2+8H+
B．闭合开关K后，b电极上有Cl2生成
C．若每个电池甲烷通入量为1L(标准状况)，且反应完全，理论上最多能产生氯气的体积为4L(标准状况)
D．电解饱和食盐水总反应的离子方程式为Cl—+H2OOH—+H2↑+Cl2↑
【答案】C
【分析】由图可知，左侧两个装置为甲烷燃料电池，通入甲烷的铂电极为负极，碱性条件下甲烷在负极失去电子发生氧化反应生成碳酸根离子和水，通入氧气的铂电极为正极，水分子作用下氧气在正极得到电子发生还原反应生成氢氧根离子；右侧装置为电解饱和食盐水的电解池，与正极相连的a电极为电解池的阳极，氯离子在阳极失去电子发生氧化反应生成氯气，b电极为阴极，水分子在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子。
【解析】A．由分析可知，通入甲烷的铂电极为负极，碱性条件下甲烷在负极失去电子发生氧化反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为CH4+10OH——8e—=CO+7H2O，故A错误；
B．由分析可知，闭合开关K后，与正极相连的a电极为电解池的阳极，氯离子在阳极失去电子发生氧化反应生成氯气，故B错误；
C．设标准状况下生成氯气的体积物VL，由得失电子数目守恒可得：×8=×2，解得V=4，故C正确；
D．由分析可知，右侧装置为电解饱和食盐水的电解池，与正极相连的a电极为电解池的阳极，氯离子在阳极失去电子发生氧化反应生成氯气，b电极为阴极，水分子在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，则电解饱和食盐水总反应的离子方程式为2Cl—+2H2O2OH—+H2↑+Cl2↑，故D错误；
故选C。
多池串联池属性的判断
1．有外接电源的全部都是原电池
2．无明显外接电源的一般只有1个原电池，其余全是电解池
（1）有盐桥的是原电池
（2）有燃料电池的是原电池
（3）能发生自发氧化还原反应的装置为原电池
（4）多个自发，两电极金属性相差最大的为原电池
3．电极的连接顺序：负→阴→阳→阴→…→阳→正
4．串联电路的特点：每一个电极转移的电子数都相等
【变式6-1】（2023上·河北保定·高三河北省唐县第一中学校考）相同金属在其不同浓度盐溶液中可形成浓差电池。如图所示装置是利用浓差电池电解Na2SO4溶液(a、b电极均为石墨电极)，可以制得O2、H2、H2SO4和NaOH。下列说法正确的是
A．b电极的电极反应为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-
B．c、d离子交换膜依次为阴离子交换膜和阳离子交换膜
C．电池放电过程中，Cu(l)电极上的电极反应式为Cu2++2e-=Cu
D．电池从开始工作到停止放电，电解池阳极区理论上可生成1mlH2SO4
【答案】C
【分析】利用浓差电池电解Na2SO4溶液(a、b电极均为石墨电极)，可以制得O2、H2、H2SO4和NaOH，结合图示可知b是阳极产生H2SO4和O2，因此Cu（1）是正极；a是阴极生成氢气和NaOH和H2，因此Cu（2）是负极。
【解析】A．根据分析b是阳极，电极反应为：2H2O-4e-=O2↑+4H+，故A错误；
B．根据分析c允许钠离子通过是阳离子交换膜，b允许硫酸根通过是阴离子交换膜，故B错误；
C．根据分析因此Cu（1）是正极，发生Cu2++2e-=Cu，故C正确；
D．溶液体积未知，无法计算浓度相等时转移电子数，进而无法球的生成的硫酸和氢氧化钠的量，故D错误；
故答案为：C。
【变式6-2】（2023上·贵州贵阳·高三贵阳一中校考）空气质子交换膜燃料电池实现了制硝酸、发电、环保一体化。某兴趣小组用该电池模拟工业处理废气和废水的过程，装置如图所示，下列说法正确的是
A．a膜为阴离子交换膜
B．乙池中阴极的电极反应式为
C．当浓缩室得到的盐酸时，M室溶液的质量变化为(溶液体积变化忽略不计)
D．标况下，若甲池有参加反应，则乙池中处理废气(和)的总体积为
【答案】C
【分析】由图可知，甲为原电池，乙和丙为电解池；甲中通入一氧化氮的电极为负极，通入氧气的电极为正极；乙池中通入二氧化硫的电极连为电解池的阳极，水分子作用二氧化硫在阳极上失去电子发生氧化反应生成硫酸根离子和氢离子，通入一氧化氮的电极为阳极，酸性条件下一氧化氮在阴极上得到电子发生还原反应生成铵根离子和水；丙池中，左侧电极为电解池的阳极，水在阳极上失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，氢离子从M室通过阳离子交换膜a膜进入浓缩室，右侧电极为阴极，镍离子在阴极得到电子发生还原反应生成镍， N室中氯离子通过阴离子交换膜b膜进入浓缩室，最终在浓缩室得到较浓的盐酸。
【解析】A．由分析可知，a膜为阳离子交换膜，故A错误；
B．由分析可知，乙池中通入一氧化氮的电极为阳极，酸性条件下一氧化氮在阴极上得到电子发生还原反应生成铵根离子和水，电极反应式为，故B错误；
C．当浓缩室得到4L0.6ml/L盐酸时，从M室通过阳离子交换膜a膜进入浓缩室的氢离子物质的量为(0.6ml/L—0.1ml/L)×4L=2ml/L，则M室消耗水的质量为2ml/L××18g/ml=18g，故C正确；
D．由得失电子数目守恒可知，标况下，若甲池有11.2L氧气参加反应时，乙池中处理废气的体积为(×2+×)×22.4L/ml=31.36L，故D错误；
故选C。
【考向七】金属腐蚀型原电池装置分析
【典例7】（2023·吉林长春·东北师大附中校考三模）实验小组研究金属电化学腐蚀，实验如下：
下列说法不正确的是
A．实验Ⅱ中时出现红色区域，说明铁钉腐蚀速率比Ⅰ快
B．实验Ⅱ中正极的电极反应式：
C．实验I如果使用纯铁材质铁钉能减慢其腐蚀速率
D．若将Zn片换成Cu片，推测Cu片周边会出现红色，铁钉周边会出现蓝色
【答案】A
【分析】实验Ⅰ铁钉周边零星、随机出现极少量红色和蓝色区域，正极发生的是氧气得电子的还原反应，即2H2O+O2+4e-=4OH-，使酚酞溶液变红，负极是金属铁失电子的氧化反应，即Fe-2e-=Fe2+，与K3[Fe(CN)6]出现蓝色区域，Fe2++2OH-=Fe(OH)2，合并得到：2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2↓，4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3，有少量红棕色铁锈生成，实验Ⅱ5min铁钉周边出现红色区域，未见蓝色出现锌片周边未见明显变化，25min铁钉周边红色加深，区域变大，未见蓝色出现锌片周边未见明显变化，说明Zn保护了Fe，使铁的腐蚀速率比实验I慢，据此分析答题。
【解析】A．实验Ⅱ5min铁钉周边出现红色区域，未见蓝色出现锌片周边未见明显变化，25min铁钉周边红色加深，区域变大，未见蓝色出现锌片周边未见明显变化，说明Zn保护了Fe，使铁的腐蚀速率比实验I慢，A错误；
B．实验Ⅱ中金属铜是正极，氧气发生得电子的还原反应：O2+2H2O+4e-═4OH-，B正确；
C．实验I如果使用纯铁材质铁钉只能进行化学腐蚀，而不纯的铁质材料则能够形成电化学腐蚀，电化学腐蚀速率比化学腐蚀快，故能减慢其腐蚀速率，C正确；
D．将Zn片换成Cu片，铁做负极加快腐蚀，推测Cu片周边会出现红色，铁钉周边会出现蓝色，D正确；
故答案为：A。
1．金属的腐蚀
（1）化学腐蚀
①反应类型：普通的化学反应
②特点：无电流产生，电子直接转移给氧化剂
（2）电化腐蚀
①反应类型：原电池反应
②特点：有电流产生，电子间接转移给氧化剂
（3）普遍性：两者往往同时发生，电化腐蚀更普遍
2．电化学腐蚀的类型
（1）析氢腐蚀
①形成条件：水膜酸性较强
②特点：在密闭容器中气体压强增大
（2）吸氧腐蚀
①形成条件：形成条件：水膜酸性很弱或呈中性甚至碱性
②特点：在密闭容器中气体压强减小
（3）特殊性：在酸性条件下，氢前的活泼金属发生析氢腐蚀，氢后的不活泼金属发生吸氧腐蚀
（4）普遍性：吸氧腐蚀更为普遍
3．钢铁吸氧腐蚀的过程
（1）腐蚀过程
①负极反应：Fe－2e－Fe2+
②正极反应：2H2O+O2+4e－4OH－
③电池反应：2Fe+2H2O+O22Fe（OH）2
（2）后续反应
①氧化反应：4Fe（OH）2+O2+2H2O4Fe（OH）3
②部分分解：2Fe（OH）3Fe2O3·xH2O +（3－x）H2O
（3）铁锈成分：Fe2O3的复杂水合物（Fe2O3·nH2O）
（4）铁在无氧条件下的生锈过程：FeFe2+Fe(OH)2
【变式7-1】（2023上·新疆阿克苏·高三阿克苏地区第一中学校考）关注“实验室化学”并加以实践能有效提高同学们的实验素养。下列利用电化学原理设计的实验不能达到目的的是
A．AB．BC．CD．D
【答案】A
【解析】A．电解饱和氯化钠溶液反应为2NaCl+2H2OCl2↑+H2↑+2NaOH，生成的氯气和氢氧化钠反应生成次氯酸钠，为了使生成的氯气与氢氧化钠溶液充分接触，氯气应该在下面生成，所以下端是阳极，与电源的正极相连，上端为阴极，与电源的负极相连，故A错误；
B．图中为电解装置，Fe与电源正极相连作阳极，阳极上Fe失去电子生成亚铁离子，阴极上水中的氢离子得到电子生成氢气和氢氧根离子，汽油可隔绝空气防止氢氧化亚铁被氧化，可制备Fe(OH)2并观察其颜色，故B正确；
C．食盐水溶液呈中性，食盐水和铁丝网构成原电池，如果发生吸氧腐蚀，导致试管内气体压强减小，红墨水通过滴管进入试管中，能实现实验目的，故C正确；
D．关闭K1，电解硫酸钠溶液生成氢气、氧气，然后打开K1、关闭K2，构成原电池，负极上氢气失去电子，正极上氧气得到电子，故D正确；
故选A。
【变式7-2】（2023上·北京西城·高三北京八中校考期中）甲、乙同学分别用下图所示装置验证铁的电化学防腐原理。
相同时间后进行如下实验
实验①：甲同学分别向Ⅰ、Ⅱ中Fe电极附近滴加溶液，Ⅰ中产生蓝色沉淀，Ⅱ中无沉淀。
实验②：乙同学分别取Ⅰ、Ⅱ中Fe电极附近溶液，滴加溶液，Ⅰ、Ⅱ中均无沉淀。
下列说法正确的是
A．Ⅰ是牺牲阳极保护法，负极反应式为
B．Ⅱ为外加电流阴极保护法，Fe电极与外接电源的正极相连
C．由实验①中Ⅰ、Ⅱ现象的差异，推测在Ⅰ中氧化性强于Ⅱ
D．由实验可知，两种保护法均能保护Fe，且Ⅱ保护得更好
【答案】D
【解析】A．由图可知，Fe电极是正极，Zn电极是负极，属于牺牲阳极的阴极保护法，由于电解质溶液呈酸性，故正极上氢离子得电子，负极是Zn失去电子，反应为：Zn-2e-═Zn2+，A错误；
B．外加电流阴极保护法中要保护的电极应与外接电源的负极相连，即Fe电极与外接电源的负极相连，B错误；
C．由于Ⅰ中Fe电极与电解质溶液直接接触，会有少量的Fe直接与酸反应生成Fe2+，与K3[Fe(CN)6]在Ⅰ、Ⅱ中的氧化性无关，C错误；
D．对比Ⅰ、Ⅱ现象的差异可知，两种保护法均能保护Fe，且电解法保护的更好，即Ⅱ保护得更好，D正确；
故答案为：D。
【考向八】金属防护型电化学装置分析
【典例8】（2023上·广东广州·高三统考阶段练习）全世界每年因钢铁锈蚀会造成巨大的损失，为了保护地下的钢铁输水管所采取的措施如图所示。下列说法不正确的是
A．钢铁发生吸氧腐蚀正极反应为O2+2H2O+4e-=4OH-
B．导线与Zn块连接为牺牲阳极法
C．导线应连接外接电源的负极
D．导线与Cu块连接也可保护钢铁输水管
【答案】D
【解析】A．钢铁发生吸氧腐蚀，正极为氧气，电极反应式为，A正确；
B．导线与Zn块连接为牺牲阳极的阴极保护法，B正确；
C．导线应连接外接电源的负极，为外接电源的阴极保护法，C正确；
D．导线与Cu块连接不能保护钢铁输水管，D错误；
故选D。
1．金属的电化学防护
（1）原电池防护法：牺牲阳极的阴极保护法
①负极：比被保护金属活泼的金属
②正极：被保护的金属设备
（2）电解池防护法：外加电流的阴极保护法
①阳极：惰性电极
②阴极：被保护的金属设备
2．金属腐蚀速率的比较
（1）同一金属：离子浓度大＞离子浓度小＞非电解质
（2）同一电解液
①电解质浓度越大，金属腐蚀越快
②电解腐蚀＞原电池腐蚀＞化学腐蚀＞有防护的腐蚀
（3）不同金属、同一电解液：两金属活动性相差越大，活泼金属腐蚀越快
【变式8-1】（2023上·浙江·高三校联考阶段练习）下列说法不正确的是
A．图①：进行化学实验时，需要佩戴护目镜，以保护眼睛
B．图②：可用于分离植物油和水的混合液
C．图③：可用于硫酸钠的焰色试验
D．图④：牺牲阳极法保护钢铁设备的示意图
【答案】D
【解析】A．是护目镜，进行化学实验时，需要佩戴护目镜，以保护眼睛，故A正确；
B．植物油和水不互溶，可以利用分液分离。故B正确；
C．光洁的无锈铁丝焰色无色，可以用于硫酸钠的焰色试验，故C正确；
D．将闸门与电源的负极相连，属于外加电源阴极保护法，故D错误；
故答案为D。
【变式8-2】（2023下·广东河源·高三统考开学考试）埋在土壤中的输油钢制管道容易被腐蚀。已知对管道1和管道2进行如图所示的电化学防护设计。下列说法错误的是
A．对管道1进行防腐时，需要定期更换镁块
B．管道1的电势低于Mg块
C．区域②采用外加电流法
D．区域②通入保护电流使管道2表面腐蚀电流接近于0
【答案】B
【分析】由图可知，区域①采用的是牺牲阳极法进行防腐，即将还原性较强的Mg金属作为保护极，与被保护金属即管道1相连构成原电池，Mg作为负极发生氧化反应而消耗，管道1作为正极就可以避免腐蚀。区域②采用的是外加电流保护法，通过外加直流电源以及辅助阳极，迫使电子从土壤流向管道2，使管道2表面腐蚀电流接近于0，从而保护管道。
【解析】A．区域①采用的是牺牲阳极法进行防腐，在防腐过程中Mg块不断损失，需要定期更换，故A正确；
B．管道1是正极，Mg块是负极，正极电势高于负极，故B错误；
C．由图可知，区域②采用的是外加电流法，故C项正确；
D．区域②通入保护电流使管道2表面腐蚀电流接近于0，故D正确；
故选B。
【考向九】守恒法在电化学计算中应用
【典例9】（2023·广西南宁·南宁三中校联考模拟预测）如图是利用甲醇燃料电池进行电化学研究的装置图，下列说法正确的是
A．甲池将化学能转化为电能，总反应为2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O
B．乙池中的Ag不断溶解
C．反应一段时间后要使乙池恢复原状，可加入一定量CuO固体
D．当甲池中有22.4LO2参与反应时，乙池中理论上可析出12.8g固体
【答案】C
【分析】由图可知，甲池为甲醇燃料原电池，是化学能转化为电能的装置，电解液为 KOH，甲醇发生氧化反应生成碳酸根离子，为负极；氧气发生还原反应生成氢氧根离子，为正极，总反应为；则石墨电极为阳极、银电极为阴极；
【解析】A．由分析可知，甲池将化学能转化为电能，总反应为，A错误；
B．银电极为阴极，铜离子得到电子发生还原反应生成铜单质，B错误；
C．乙池阳极水放电发生氧化反应生成氧气，则乙池减少的为铜和氧元素，故反应一段时间后要使乙池恢复原状，可加入一定量CuO固体，C正确；
D．没有标况，不能计算反应的氧气的物质的量，不能计算乙池析出物质质量，D错误；
故选C。
1．电子守恒和电荷守恒列关系式
（1）电子守恒：两极得失电子数相等
①串联电路各支路转移的电子数相同，按支路算
（2）电荷守恒：1个电子对应1个正电荷或负电荷
（3）常用关系式：O2~4e－~4Ag~2Cu~2H2~2Cl2~4OH－~4H+~Mn+
2．电化学计算的物理公式
（1）电量公式：Q＝It＝nNAq＝nF
（2）电能公式：W＝UIt＝UQ
①n——得失电子的物质的量（ml）
②NA——阿伏加德罗常数（6.02×1023ml－1）
③q——1个电子所带的电量（1.60×10－19C）
④I——电流强度（A）
⑤t——时间（s）
⑥F——法拉弟常数（96500C/ml）
⑦U——电压（V）
⑧W——电能（J）
3．几个注意问题
（1）气体体积相关计算时，必须注明标准状况
（2）计算含交换膜电化学装置中某一区域质量变化，注意离子的迁移
【变式9-1】（2023上·河北石家庄·高三河北新乐市第一中学校考）在如图串联装置中，通电片刻即发现乙装置左侧电极表面出现红色固体。下列说法不正确的是
A．乙中左侧电极反应式：Cu2+＋2e−=Cu
B．电解过程中丙中溶液酸碱性无变化
C．向甲中加入适量的盐酸，可使溶液恢复到电解前的状态
D．标准状况下当甲中产生4.48 L气体时，丙中Cu电极质量增加21.6 g
【答案】C
【分析】该装置外接电源，为电解池装置，通电片刻即发现乙装置左侧电极表面出现红色固体，说明发生反应：，则乙装置左侧电极为电解池阴极，右侧为阳极；电源左侧为负极，右侧为正极；
【解析】A．根据分析可知，乙中左侧电极反应式：Cu2+ ＋2e−=Cu，故A正确；
B．在丙装置中阳极发生失电子反应，阳极电极反应式：，阴极电极反应式：，所以电解过程中丙中溶液酸碱性无变化，故B正确；
C．甲装置中阳极电极反应：，阴极电极反应：，相当于从溶液中逸出HCl气体，若加入盐酸，则多加入了水，会导致KCl溶液浓度减小，故C错误；
D．标准状况下当甲中产生4.48 L气体时，两极各产生0.1ml气体，转移电子数0.2ml，丙中Cu电极银离子得电子产生银单质，转移0.2ml电子时，有0.2mlAg生成，则增重21.6g，故D正确；
答案选C。
【变式9-2】（2023·湖北武汉·统考模拟预测）设是阿伏加德罗常数的值。下列说法中正确的是
A．标准状况下，22.4LNO2所含质子数为
B．1ml与足量反应时，转移电子数为
C．50mL 12ml/L的盐酸与足量共热，生成水分子的数目为
D．铅酸蓄电池的正极质量增加3.2g时，电路中通过的电子数目为
【答案】D
【解析】A．已知2NO2(g)N2O4(g)，故无法计算标准状况下，22.4L即=1mlNO2所含质子数，A错误；
B．根据反应方程式：2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2可知，1ml与足量反应时，转移电子数为，B错误；
C．已知稀盐酸与MnO2不反应，即50mL 12ml/L的盐酸与足量共热，其中0.05L×12ml/L=0.6ml HCl不可能完全反应，无法计算生成水分子的数目，C错误；
D．铅酸蓄电池正极反应式为：，故当正极质量增加3.2g时，电路中通过的电子数目为，D正确；
故答案为：D。
1．（2023·河北卷）我国科学家发明了一种以和为电极材料的新型电池，其内部结构如下图所示，其中①区、②区、③区电解质溶液的酸碱性不同。放电时，电极材料转化为。下列说法错误的是
A．充电时，b电极上发生还原反应
B．充电时，外电源的正极连接b电极
C．放电时，①区溶液中的向②区迁移
D．放电时，a电极的电极反应式为
【答案】B
【分析】放电时，电极材料转化为，电极反应 -2ne-= +2nK+，是原电池的负极，阳离子增多需要通过阳离子交换膜进入②区；二氧化锰得到电子变成锰离子，是原电池的正极，电极反应：，阳离子减少，多余的阴离子需要通过阴离子交换膜进入②区，故③为碱性溶液是电极，①为酸性溶液是二氧化锰电极。
【解析】A．充电时，b电极上得到电子，发生还原反应，A正确；
B．充电时，外电源的正极连接a电极相连，电极失去电子，电极反应为，B错误；
C．放电时，①区溶液中多余的向②区迁移，C正确；
D．放电时，a电极的电极反应式为，D正确；
故选：B。
2．（2023·广东卷）负载有和的活性炭，可选择性去除实现废酸的纯化，其工作原理如图。下列说法正确的是
A．作原电池正极
B．电子由经活性炭流向
C．表面发生的电极反应：
D．每消耗标准状况下的，最多去除
【答案】B
【分析】在Pt得电子发生还原反应，Pt为正极，Ag失去电子与溶液中的Cl-反应，Ag为负极。
【解析】A．由分析可知，Ag失去电子与溶液中的Cl-反应生成AgCl，Ag为负极，A错误；
B．电子由负极经活性炭流向正极，B正确；
C．溶液为酸性，故表面发生的电极反应为，C错误；
D．每消耗标准状况下的，转移电子2ml，而失去2ml电子，故最多去除，D错误。
故选B。
3．（2023·浙江卷）下列说法正确的是
A．图①装置可用于制取并收集氨气
B．图②操作可排出盛有溶液滴定管尖嘴内的气泡
C．图③操作俯视刻度线定容会导致所配溶液浓度偏大
D．图④装置盐桥中阳离子向溶液中迁移
【答案】C
【解析】A．氯化铵受热分解生成氨气和氯化氢，遇冷又化合生成氯化铵，则直接加热氯化铵无法制得氨气，实验室用加热氯化铵和氢氧化钙固体的方法制备氨气，故A错误；
B．高锰酸钾溶液具有强氧化性，会腐蚀橡胶管，所以高锰酸钾溶液应盛放在酸式滴定管在，不能盛放在碱式滴定管中，故B错误；
C．配制一定物质的量浓度的溶液时，俯视刻度线定容会使溶液的体积偏小，导致所配溶液浓度偏大，故C正确；
D．由图可知，锌铜原电池中，锌电极为原电池的负极，铜为正极，盐桥中阳离子向硫酸铜溶液中迁移，故D错误；
故选C。
4．（2023·辽宁卷）某低成本储能电池原理如下图所示。下列说法正确的是
A．放电时负极质量减小
B．储能过程中电能转变为化学能
C．放电时右侧通过质子交换膜移向左侧
D．充电总反应：
【答案】B
【分析】该储能电池放电时，Pb为负极，失电子结合硫酸根离子生成PbSO4，则多孔碳电极为正极，正极上Fe3+得电子转化为Fe2+，充电时，多孔碳电极为阳极，Fe2+失电子生成Fe3+，PbSO4电极为阴极，PbSO4得电子生成Pb和硫酸。
【解析】A．放电时负极上Pb失电子结合硫酸根离子生成PbSO4附着在负极上，负极质量增大，A错误；
B．储能过程中，该装置为电解池，将电能转化为化学能，B正确；
C．放电时，右侧为正极，电解质溶液中的阳离子向正极移动，左侧的H+通过质子交换膜移向右侧，C错误；
D．充电时，总反应为PbSO4+2Fe2+=Pb++2Fe3+，D错误；
故答案选B。
5．（2023·全国卷）室温钠-硫电池被认为是一种成本低、比能量高的能源存储系统。一种室温钠-硫电池的结构如图所示。将钠箔置于聚苯并咪唑膜上作为一个电极，表面喷涂有硫黄粉末的炭化纤维素纸作为另一电极。工作时，在硫电极发生反应：S8+e-→S，S+e-→S，2Na++S+2(1-)e-→Na2Sx
下列叙述错误的是
A．充电时Na+从钠电极向硫电极迁移
B．放电时外电路电子流动的方向是a→b
C．放电时正极反应为：2Na++S8+2e-→Na2Sx
D．炭化纤维素纸的作用是增强硫电极导电性能
【答案】A
【分析】由题意可知放电时硫电极得电子，硫电极为原电池正极，钠电极为原电池负极。
【解析】A．充电时为电解池装置，阳离子移向阴极，即钠电极，故充电时，Na+由硫电极迁移至钠电极，A错误；
B．放电时Na在a电极失去电子，失去的电子经外电路流向b电极，硫黄粉在b电极上得电子与a电极释放出的Na+结合得到Na2Sx，电子在外电路的流向为a→b，B正确；
C．由题给的的一系列方程式相加可以得到放电时正极的反应式为2Na++S8+2e-→Na2Sx，C正确；
D．炭化纤维素纸中含有大量的炭，炭具有良好的导电性，可以增强硫电极的导电性能，D正确；
故答案选A。
6．（2023·全国卷）根据实验操作及现象，下列结论中正确的是
A．AB．BC．CD．D
【答案】C
【解析】A．常温下，铁片与浓硝酸会发生钝化，导致现象不明显，但稀硝酸与铁不发生钝化，会产生气泡，所以不能通过该实验现象比较浓硝酸和稀硝酸的氧化性强弱，A错误；
B．浓硝酸会氧化亚硫酸根生成硫酸根，仍然产生白色沉淀，所以不能通过该实验现象判断样品中含有硫酸根，B错误；
C．铜比银活泼，在形成原电池过程中，做负极，发生氧化反应，生成了铜离子，导致溶液变为蓝色，所以该实验可以比较铜和银的金属性强弱，C正确；
D．向溴水中加入苯，苯可将溴萃取到上层，使下层水层颜色变浅，不是溴与苯发生了加成反应，D错误；
故选C。
7．（2023·全国卷）一种以和为电极、水溶液为电解质的电池，其示意图如下所示。放电时，可插入层间形成。下列说法错误的是
A．放电时为正极
B．放电时由负极向正极迁移
C．充电总反应：
D．充电阳极反应：
【答案】C
【分析】由题中信息可知，该电池中Zn为负极、为正极，电池的总反应为。
【解析】A．由题信息可知，放电时，可插入层间形成，发生了还原反应，则放电时为正极，A说法正确；
B．Zn为负极，放电时Zn失去电子变为，阳离子向正极迁移，则放电时由负极向正极迁移，B说法正确；
C．电池在放电时的总反应为，则其在充电时的总反应为，C说法不正确；
D．充电阳极上被氧化为，则阳极的电极反应为，D说法正确；
综上所述，本题选C。
8．（2022·辽宁卷）某储能电池原理如图。下列说法正确的是
A．放电时负极反应：
B．放电时透过多孔活性炭电极向中迁移
C．放电时每转移电子，理论上吸收
D．充电过程中，溶液浓度增大
【答案】A
【分析】放电时负极反应：，正极反应：Cl2+2e-=2Cl-，消耗氯气，放电时，阴离子移向负极，充电时阳极：2Cl--2e-=Cl2，由此解析。
【解析】A． 放电时负极失电子，发生氧化反应，电极反应：，故A正确；
B． 放电时，阴离子移向负极，放电时透过多孔活性炭电极向NaCl中迁移，故B错误；
C． 放电时每转移电子，正极：Cl2+2e-=2Cl-，理论上释放，故C错误；
D． 充电过程中，阳极：2Cl--2e-=Cl2，消耗氯离子，溶液浓度减小，故D错误；
故选A。
9．（2022·湖南卷）海水电池在海洋能源领域备受关注，一种锂-海水电池构造示意图如下。下列说法错误的是
A．海水起电解质溶液作用
B．N极仅发生的电极反应：
C．玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能
D．该锂-海水电池属于一次电池
【答案】B
【分析】锂海水电池的总反应为2Li+2H2O═2LiOH+H2↑， M极上Li失去电子发生氧化反应，则M电极为负极，电极反应为Li-e-=Li+，N极为正极，电极反应为2H2O+2e-=2OH-+H2↑，同时氧气也可以在N极得电子，电极反应为O2+4e-+2H2O=4OH-。
【解析】A．海水中含有丰富的电解质，如氯化钠、氯化镁等，可作为电解质溶液，故A正确；
B．由上述分析可知，N为正极，电极反应为2H2O+2e-=2OH-+H2↑，和反应O2+4e-+2H2O=4OH-，故B错误；
C．Li为活泼金属，易与水反应，玻璃陶瓷的作用是防止水和Li反应，并能传导离子，故C正确；
D．该电池不可充电，属于一次电池，故D正确；
答案选B。
10．（2022·广东卷）科学家基于易溶于的性质，发展了一种无需离子交换膜的新型氯流电池，可作储能设备(如图)。充电时电极a的反应为： 。下列说法正确的是
A．充电时电极b是阴极
B．放电时溶液的减小
C．放电时溶液的浓度增大
D．每生成，电极a质量理论上增加
【答案】C
【解析】A．由充电时电极a的反应可知，充电时电极a发生还原反应，所以电极a是阴极，则电极b是阳极，故A错误；
B．放电时电极反应和充电时相反，则由放电时电极a的反应为可知，NaCl溶液的pH不变，故B错误；
C．放电时负极反应为，正极反应为，反应后Na+和Cl-浓度都增大，则放电时NaCl溶液的浓度增大，故C正确；
D．充电时阳极反应为，阴极反应为，由得失电子守恒可知，每生成1mlCl2，电极a质量理论上增加23g/ml2ml=46g，故D错误；
答案选C。
1．利用热再生氨电池可实现电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示，甲、乙两室均预加相同的电镀废液，向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法正确的是
A．甲室电极为正极
B．隔膜为阳离子膜
C．电池总反应为：
D．扩散到乙室将对电池电动势产生影响
【答案】CD
【解析】A. 向甲室加入足量氨水后电池开始工作，则甲室电极溶解，变为铜离子与氨气形成，因此甲室电极为负极，故A错误；
B. 在原电池内电路中阳离子向正极移动，若隔膜为阳离子膜，电极溶解生成的铜离子要向右侧移动，通入氨气要消耗铜离子，显然左侧阳离子不断减小，明显不利于电池反应正常进行，故B错误；
C. 左侧负极是，正极是，则电池总反应为：，故C正确；
D. 扩散到乙室会与铜离子反应生成，铜离子浓度降低，铜离子得电子能力减弱，因此将对电池电动势产生影响，故D正确。
综上所述，答案为CD。
2．设计如图装置回收金属钴。保持细菌所在环境pH稳定，借助其降解乙酸盐生成，将废旧锂离子电池的正极材料转化为，工作时保持厌氧环境，并定时将乙室溶液转移至甲室。已知电极材料均为石墨材质，右侧装置为原电池。下列说法正确的是
A．装置工作时，甲室溶液pH逐渐增大
B．装置工作一段时间后，乙室应补充盐酸
C．乙室电极反应式为
D．若甲室减少，乙室增加，则此时已进行过溶液转移
【答案】BD
【分析】由于乙室中两个电极的电势差比甲室大，所以乙室是原电池，甲室是电解池，然后根据原电池、电解池反应原理分析解答。
【解析】A．电池工作时，甲室中细菌上乙酸盐的阴离子失去电子被氧化为CO2气体，同时生成H+，电极反应式为CH3COO--8 e-+2 H2O =2CO2↑+7 H+，H+通过阳膜进入阴极室，甲室的电极反应式为C2++2e-=C，因此，甲室溶液pH逐渐减小，A错误；
B．对于乙室，正极上LiCO2得到电子，被还原为C2+，同时得到Li+，其中的O2-与溶液中的H+结合H2O，电极反应式为2LiCO2+2e-+8H+=2Li++2C2++4H2O，负极发生的反应为CH3COO--8 e-+2 H2O =2CO2↑+7 H+，负极产生的H+通过阳膜进入正极室，但是乙室的H+浓度仍然是减小的，因此电池工作一段时间后应该补充盐酸，B正确；
C．电解质溶液为酸性，不可能大量存在OH-，乙室电极反应式为：LiCO2+e-+4H+=Li++C2++2H2O，C错误；
D．若甲室C2+减少200 mg，则电子转移物质的量为n(e-)= ；若乙室C2+增加300 mg，则转移电子的物质的量为n(e-)=，由于电子转移的物质的量不等，说明此时已进行过溶液转移，即将乙室部分溶液转移至甲室，D正确；
故合理选项是BD。
3．CO2电化学传感器是将环境中CO2浓度转变为电信号的装置，工作原理如图所示，其中YSZ是固体电解质，当传感器在一定温度下工作时，在熔融Li2CO3和YSZ之间的界面X会生成固体Li2O。下列说法错误的是
A．CO迁移方向为界面X →电极b
B．电极a上消耗的O2和电极b上产生的CO2的物质的量之比为1：1
C．电极b为负极，发生的电极反应为2CO-4e-=O2↑+2CO2↑
D．电池总反应为Li2CO3=Li2O+CO2↑
【答案】B
【分析】根据图示可知在电极a上O2得到电子变为O2-，所以a电极为正极；在电极b上熔融Li2CO3失去电子变为CO2、O2，所以金属电极b为负极，然后根据同种电荷相互排斥，一致电荷相互吸引的原则分析判断。
【解析】A．根据图示可知：电极a上O2得到电子变为O2-，所以a电极为正极；在电极b上熔融Li2CO3失去电子变为CO2、O2，所以金属电极b为负极。CO会向负极区移动，故CO迁移方向为界面X →电极b，A正确；
B．在电极a上发生反应：O2+4e-=2O2-，在电极b上发生反应：2CO-4e-= O2↑+2CO2↑，在同一闭合回路中电子转移数目相等，可知电极a上消耗的O2和电极b上产生的CO2的物质的量之比为1：2，B错误；
C．电极b为负极，失去电子发生氧化反应 ，则负极的电极反应为2CO-4e-=O2↑+ 2CO2↑，C正确；
D．负极上熔融的Li2CO3失去电子被氧化产生O2、CO2气体，反应式为Li2CO3(熔融)=2Li++；2CO-4e-=O2↑+2CO2↑，正极上发生反应：O2+4e-=2O2-，根据在同一闭合回路中电子转移数目相等，将正、负极电极式叠加，可得总反应方程式为：Li2CO3=Li2O+CO2↑，D正确；
故合理选项是B。
4．pH计是一种采用原电池原理测量溶液pH的仪器。如图所示，以玻璃电极(在特制玻璃薄膜球内放置已知浓度的HCl溶液，并插入Ag—AgCl电极)和另一Ag—AgCl电极插入待测溶液中组成电池，pH与电池的电动势E存在关系：pH=(E-常数)/0.059。下列说法正确的是
A．如果玻璃薄膜球内电极的电势低，则该电极反应式为：AgCl(s)+e-=Ag(s)+Cl-(0.1ml·L-1)
B．玻璃膜内外氢离子浓度的差异不会引起电动势的变化
C．分别测定含已知pH的标准溶液和未知溶液的电池的电动势，可得出未知溶液的pH
D．pH计工作时，电能转化为化学能
【答案】C
【解析】A． 如果玻璃薄膜球内电极的电势低，则该电极为负极、负极发生氧化反应而不是还原反应，A错误；
B．已知：pH与电池的电动势E存在关系：pH=(E-常数)/0.059，则玻璃膜内外氢离子浓度的差异会引起电动势的变化，B错误；
C．pH与电池的电动势E存在关系：pH=(E-常数)/0.059，则分别测定含已知pH的标准溶液和未知溶液的电池的电动势，可得出未知溶液的pH，C正确；
D． pH计工作时，利用原电池原理，则化学能转化为电能，D错误；
答案选C。
5.银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源，其电极分别为Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，总反应式为Ag2O+Zn+H2O=2Ag+Zn(OH)2，下列说法中不正确的是（ ）
A．原电池放电时，负极上发生反应的物质是Zn
B．正极发生的反应是Ag2O+2e−+H2O=2Ag+2OH-
C．工作时，负极区溶液c(OH-)减小
D．溶液中OH-向正极移动，K+、H+向负极移动
【答案】D
【解析】A.根据总反应式Ag2O+Zn+H2O===2Ag+Zn(OH)2可知，放电时Zn元素化合价由0价变为+2价，所以负极上Zn失电子发生氧化反应，故A正确；
B.正极上Ag2O得电子发生还原反应，电极反应式为Ag2O+2e−+H2O===2Ag+2OH−，故B正确；
C.电解质溶液为KOH溶液，所以负极反应为Zn+2OH−−2e−===Zn(OH)2，在负极区， OH−被消耗导致氢氧根离子浓度减小，故C正确；
D.放电时，溶液中的OH−向负极移动，K+、H+向正极移动，故D项错误。
答案选D。
6．（2023上·黑龙江·高三校联考期末）钠离子电池比锂离子电池更稳定，造价更低。一种钠离子电池构造示意图如下，已知电池反应：放电，下列说法错误的是
A．钠离子电池比锂离子电池内阻大，短路时不易发热，具备更高安全性
B．充电时，阳极的电极反应式为
C．放电时，正极钠的化合价未发生改变
D．废旧钠离子电池进行“放电处理”让进入硬碳中而有利于回收
【答案】D
【分析】由图可知，放电时，硬碳电极为原电池的负极，NaxCn在负极失去电子发生氧化反应生成钠离子和碳，Na1-xMnO2电极为正极，钠离子作用下Na1-xMnO2在正极得到电子发生还原反应生成NaMnO2；充电时，与直流电源负极相连的硬碳电极为阴极，Na1-xMnO2电极为阳极。
【解析】A．由钠离子电池比锂离子电池更稳定，造价更低可知，与锂离子电池相比，钠离子电池比锂离子电池内阻大，短路时瞬间发热量小于锂离子电池，具有不易发热，具备更高安全性的优点，故A正确；
B．由分析可知，充电时，Na1-xMnO2电极为阳极，NaMnO2在阳极失去电子发生氧化反应生成Na1-xMnO2和钠离子，电极反应式为，故B正确；
C．由电池反应可知，放电时Na1-xMnO2电极为正极，钠离子作用下Na1-xMnO2在正极得到电子发生还原反应生成NaMnO2，放电过程中钠元素的化合价未发生改变，故C正确；
D．废旧钠离子电池里面有残余电量，为了防止拆卸电池中发生意外，废旧钠离子电池进行“放电处理”时，应将硬碳中的钠转化为钠离子，故D错误；
故选D。
7.（2023上·辽宁锦州·高三渤海大学附属高级中学校考）某科研机构研发的NO—空气燃料电池的工作原理如图所示，下列叙述正确的是
A．a电极为电池负极
B．电池工作时透过质子交换膜从右向左移动
C．当外电路中通过0.2ml电子时，a电极处消耗
D．b电极的电极反应：
【答案】D
【分析】该燃料电池，燃料通入电池负极发生氧化反应，则b为正极；氧气在正极发生还原反应，则a为正极；
【解析】A．由分析可知，a电极为电池正极，A错误；
B．原电池中氢离子向正极移动，故电池工作时透过质子交换膜从左向右移动，B错误；
C．没有标况，不能计算氧气的体积，C错误；
D．电极上失去电子发生氧化反应生成硝酸，电极反应：，D正确；
答案选D。
8.（2024上·辽宁锦州·高三统考期末）盐酸羟胺()是一种常见的还原剂和显像剂，其化学性质类似。工业上采用图1装置进行制备，其电池装置中含Fe的催化电极反应机理如图2所示。不考虑溶液体积的变化，下列说法正确的是
A．电子从含Fe的催化电极流出沿导线流入Pt电极
B．图2中，X为和，Y为
C．电池工作一段时间后，正极区溶液的pH减小
D．理论上，当有标准状况下参与反应时，左室溶液质量增加3.3g
【答案】D
【分析】根据图2，在Fe的催化作用下，NO得电子和H+逐步生成盐酸羟胺，X为H+，Y为NH3OH+，则在图1中，含铁的催化电极为正极，电极反应式为；Pt电极为负极，电极反应式为，由此作答。
【解析】A．由分析知含Fe的催化电极为正极，即电子从负极Pt电极流出，沿导线流入含Fe的催化电极，A错误；
B．结合分析知图2中，X为，Y为，B错误；
C．原电池工作时，正极生成NH3OH+，消耗H+，pH增大，C错误；
D．结合电极反应，消耗标况3.36LH2共转移0.3ml电子，则必有0.3ml由右室流向左室，同时由NO变成盐酸羟胺()，结合可知参加反应的NO为0.1ml，故左室增加的质量包括0.1ml NO和0.3ml，其质量总和为3.3g，D正确；
故选D。
9．（2024上·浙江绍兴·模拟）某兴趣小组用铅酸蓄电池为电源，电解溶液制备，电解的工作原理如图，下列叙述错误的是
A．铅酸蓄电池中的电极为电源的X电极
B．该电解装置实现了反应：
C．该装置工作一段时间之后，理论上Ｍ室的变小
D．理论上每生成1，铅酸蓄电池中Y极增加的质量为96g
【答案】D
【分析】电解溶液制备，根据图示，原料室中 通过Ⅱ膜进入产品室、M室中H+通过Ⅰ膜进入产品室，H+和反应生成B(OH)3；则M是阳极室，M极发生反应2H2O-4e-=4H++O2↑，N室是阴极室，发生反应2H2O+2e-=H2↑+2OH-；原料室中钠离子通过Ⅲ膜进入N室生成氢氧化钠，则X是电源正极、Y是负极。
【解析】A．M是阳极室，则X为正极，铅酸蓄电池中的电极为电源的正极，故A正确；
B．则M是阳极室，M极发生反应2H2O-4e-=4H++O2↑，N室是阴极室，发生反应2H2O+2e-=H2↑+2OH-；原料室中钠离子通过Ⅲ膜进入N室生成氢氧化钠，原料室中 通过Ⅱ膜进入产品室、M室中H+通过Ⅰ膜进入产品室，H+和反应生成B(OH)3；该电解装置实现了反应：，故B正确；
C．M极发生反应2H2O-4e-=4H++O2↑，氢离子减弱产品室，M室消耗水，硫酸浓度增大，所以该装置工作一段时间之后，理论上Ｍ室的变小，故C正确；
D．理论上每生成1，电路中转移1ml电子；铅酸蓄电池中Y极是负极，负极发生反应Pb-2e-+=PbSO4↓，负极增加的质量为48g，故D错误；
选D。
10．（2023上·福建福州·高三福州三中校考）利用CH4燃料电池电解制备Ca(H2PO4)2并得到副产物NaOH、H2、Cl2，装置如图所示。下列说法正确的是
A．a极反应：CH4－8e－+4O2－ = CO2+2H2O
B．A膜和C膜均为阴离子交换膜，B膜为阳离子交换膜
C．可用铁电极替换阳极的石墨电极
D．a极上通入2.24L甲烷，理论上产品室可新增0.4ml Ca(H2PO4)2
【答案】A
【分析】如图所示，左侧装置为电源，右侧装置为电解池，阳极接正极，故b极为正极，a极为负极。阳极室被电解生成，向产品室移动；阴极室被电解生成，原料室的向阴极室移动，向产品室移动。以此答题。
【解析】A．a极是负极，电极反应式为CH4－8e－+4O2－ = CO2+2H2O，A正确；
B．由分析知，A膜和C膜均为阳离子交换膜，B膜为阴离子交换膜，B错误；
C．如用铁电极替换阳极的石墨电极，即形成活性阳极，电解时，铁电极失去电子生成，影响Ca(H2PO4)2的制备，C错误；
D．没有指明温度与压强，2.24L甲烷的物质的量不能确定，D错误；
故选A。
11．（2023上·山东临沂·高三统考）图中装置不能达到相应实验目的的是
A．用甲装置探究、对分解的催化效果B．用乙装置测量体积
C．用丙装置除去气体中的D．用丁装置保护钢管柱不被腐蚀
【答案】D
【解析】A．用甲装置探究、对分解的催化效果，可以达到目的，故A不符合题意；
B．氧气难溶于水，用乙装置测量体积可以，故B不符合题意；
C．氯化氢和硫氢化钠反应生成硫化氢，用丙装置除去气体中的可以，故C不符合题意；
D．用丁装置保护钢管柱不被腐蚀钢柱应该与电源的负极相连，D丁装置达不到目的，故D符合题意；
故选：D。
12．（2023·北京海淀·统考二模）甲、乙同学分别用如图所示装置验证铁的电化学防腐原理，相同时间后继续进行实验。
实验①：甲同学分别向Ⅰ、Ⅱ中Fe电极附近滴加K3[Fe(CN)6]溶液，Ⅰ中产生蓝色沉淀，Ⅱ中无沉淀。
实验②：乙同学分别取Ⅰ、Ⅱ中Fe电极附近溶液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，Ⅰ、Ⅱ中均无沉淀。
下列说法正确的是
A．Ⅰ是牺牲阳极保护法，正极反应式为
B．Ⅱ为外加电流阴极保护法，Fe电极与外接电源的正极相连
C．由实验①中Ⅰ、Ⅱ现象的差异，推测K3[Fe(CN)6]在Ⅰ中氧化性强于Ⅱ
D．由实验可知，两种保护法均能保护，且Ⅱ保护得更好
【答案】D
【解析】A．由图可知，Fe电极是正极，Zn电极是负极，属于牺牲阳极的阴极保护法，由于电解质溶液呈酸性，故正极上氢离子得电子，则正极的反应为：2H++2e-═H2↑，A错误；
B．外加电流阴极保护法中要保护的电极应与外接电源的负极相连，即Fe电极与外接电源的负极相连，B错误；
C．由实验②现象可知，反应能否发生与K3[Fe(CN)6]在Ⅰ、Ⅱ中的氧化性无关，C错误；
D．对比Ⅰ、Ⅱ现象的差异可知，两种保护法均能保护Fe，且电解法保护的更好，即Ⅱ保护得更好，D正确；
故答案为：D。
环境
氧气
氮气
酸性环境
4H++O2+4e－2H2O
N2+6e－+8H+2NH4+
碱性环境
2H2O+O2+4e－4OH－
N2+6e－+6H+2NH3
中性环境
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－
环境
甲烷
氢气
酸性环境
CH4+2H2O－8e－CO2+8H+
H2－2e－2H+
碱性环境
CH4+10OH－－8e－CO32－+7H2O
H2－2e－+2OH－2H2O
熔融碳酸盐
CH4+4CO32－－8e－5CO2↑+2H2O
H2－2e－+CO32－H2O+ CO2↑
碳酸盐溶液
CH4+9CO32－－8e－+3H2O10HCO3－
H2－2e－+CO32－H2O+ CO2↑
熔融氧化物
CH4+5O2－－8e－CO32－+2H2O
H2－2e－+O2－2H2O
环境
甲醇
肼
酸性环境
CH3OH+H2O－6e－CO2↑+6H+
N2H4－4e－N2↑+4H+
碱性环境
CH3OH+8OH－－6e－CO32－+6H2O
N2H4－4e－+4OH－N2↑+4H2O
熔融碳酸盐
CH3OH－6e－+3CO32－4CO2↑+2H2O
碳酸盐溶液
CH3OH +7CO32－－6e－+2H2O8HCO3－
熔融氧化物
CH3OH +4O2－－6e－CO32－+2H2O
N2H4－4e－+2O2－N2↑+2H2O
装置
问题
根据O2~4e－~4H+，阳极产生lml O2时，有4ml H+由阳极移向阴极，则阳极溶液的质量减轻32g+4g＝36g
实验
装置
5min时现象
25min时现象
I
铁钉表面及周边未见明显变化。
铁钉周边出现少量红色和蓝色区域，有少量红棕色铁锈生成。
Ⅱ
铁钉周边出现红色区域，未见蓝色出现，锌片周边未见明显变化。
铁钉周边红色加深，区域变大，未见蓝色出现，锌片周边未见明显变化。
选项
A
B
C
D
实验
用石墨作电极电解饱和食盐水简易制备NaClO消毒液
制备Fe(OH)2，并观察其颜色
验证铁的吸氧腐蚀
制作简单的燃料电池
装置和试剂
选项
实验操作及现象
结论
A
常温下将铁片分别插入稀硝酸和浓硝酸中，前者产生无色气体，后者无明显现象
稀硝酸的氧化性比浓硝酸强
B
取一定量样品，溶解后加入溶液，产生白色沉淀。加入浓，仍有沉淀
此样品中含有
C
将银和溶液与铜和溶液组成原电池。连通后银表面有银白色金属沉积，铜电极附近溶液逐渐变蓝
的金属性比强
D
向溴水中加入苯，振荡后静置，水层颜色变浅
溴与苯发生了加成反应
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