1、电化学(2)熔融碳酸盐( 如：熔融 K2CO3)环境下 O22CO 24e =2CO23题型一 新型化学电源典例 1 (2017全国卷)全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极 a 常用掺有石墨烯的 S8 材料，电池反应为 16LixS 8=8Li2Sx(2x8) 。下列说法错误的是( )A电池工作时，正极可发生反应： 2Li2S62Li 2e =3Li2S4B电池工作时，外电路中流过 0.02 mol 电子，负极材料减重 0.14 gC石墨烯的作用主要是提高电极 a 的导电性D电池充电时间越长，电池中 Li2S2 的量越多解析 原电池工作时，正极发生一系列得电子的还原反
2、应，即：Li2S8 Li2S6 Li2S4Li 2S2，其中可能有 2Li2S62Li 2e =3Li2S4，A 项正确；该电池工作时，每转移 0.02 mol 电子，负极有 0.02 mol Li(质量为 0.14 g)被氧化为 Li ，则负极质量减少 0.14 g，B 项正确；石墨烯能导电，利用石墨烯作电极，可提高电极 a 的导电性，C 项正确；充电过程中，Li 2S2的量逐渐减少，当电池充满电时，相当于达到平衡状态，电池中 Li2S2的量趋于不变，故不是电池充电时间越长，电池中 Li2S2的量越多，D 项错误。答案 D针对训练1世界某著名学术刊物近期介绍了一种新型中温全瓷铁空气电池，其结
3、构如图所示。下列有关该电池放电时的说法正确的是( )Aa 极发生氧化反应B正极的电极反应式为 FeOx2xe =FexO 2C若有 22.4 L(标准状况)空气参与反应，则电路中有 4 mol 电子转移D铁表面发生的反应为 xH2O(g)Fe =FeOxxH 2解析：选 D a 极通入空气， O2在该电极发生得电子的还原反应，A 错误；O 2在正极发生反应，电极反应式为 O24e =2O2 ，B 错误；由 B 项分析可知，电路中有 4 mol电子转移时正极上消耗 1 mol O2，在标准状况下的体积为 22.4 L，则通入空气的体积约为22.4 L5112 L，C 错误；由图可知，铁表面 H2
4、O(g)参与反应生成 H2，则发生的反应为xH2O(g)Fe= =FeOxxH 2，D 正确。题型二 带离子交换膜的化学电源典例 2 液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小等优点。一种以液态肼(N 2H4)为燃料的电池装置如图所示，该电池用空气中的氧气作为氧化剂，KOH 溶液作为电解质溶液。下列关于该电池的叙述正确的是( )Ab 电极上发生氧化反应Ba 电极反应式：N 2H44OH 4e =N24H 2OC放电时，电流从 a 电极经过负载流向 b 电极D其中的离子交换膜需选用阳离子交换膜解析 A 项，b 电极上发生还原反应，错误；C 项，放电时，电子从 a 电极经过负载流向 b 电极，错误；
5、D 项，其中的离子交换膜需选用阴离子交换膜，错误。答案 B题后悟道针对训练2用 Na2SO3 溶液吸收硫酸工业尾气中的二氧化硫，将所得的混合液进行电解循环再生，这种新工艺叫再生循环脱硫法。其中阴、阳离子交换膜组合循环再生机理如图所示，则下列有关说法中不正确的是( )AX 为直流电源的负极，Y 为直流电源的正极B阳极区 pH 增大C图中的 baD该过程中的产品主要为 H2SO4 和 H2解析：选 B A 项，由图示可知 Pt() 极上 H H 2，发生还原反应，故 Pt()为阴极，X 为直流电源的负极，Y 为直流电源的正极，正确；B 项，Pt( )为阳极，在阳极，SO 、HSO 被氧化为23 3
6、H2SO4，SO H 2O2e =2H SO ，HSO H 2O2e =3H SO ，溶液23 24 3 24的酸性增强，pH 减小，错误；C 项，由上面的分析可知，阳极有 H2SO4生成，故 ba，正确；D 项，阳极产物为 H2SO4，阴极产物为 H2，正确。题型三 可逆电池典例 3 (2016全国卷)锌空气燃料电池可用作电动车动力电源，电池的电解质溶液为 KOH 溶液，反应为 2ZnO 24OH 2H 2O=2Zn(OH) 。下列说法正确的是( )24A充电时，电解质溶液中 K 向阳极移动B充电时，电解质溶液中 c(OH )逐渐减小C放电时，负极反应为 Zn4OH 2e =Zn(OH)24
7、D放电时，电路中通过 2 mol 电子，消耗氧气 22.4 L(标准状况)解析 A 项，充电时装置为电解池，溶液中的阳离子向阴极移动。B 项，充电时的总反应为放电时的逆反应：2Zn(OH) =2ZnO 24OH 2H 2O，c(OH )逐渐增大。24C 项，放电时负极失电子发生氧化反应，由放电时的总反应可知，负极反应式为Zn4OH 2e =Zn(OH) 。D 项，由放电时的总反应可知，电路中通过 2 mol 电子24时，消耗 0.5 mol O2，其体积为 11.2 L(标准状况) 。答案 C题后悟道有关可逆电池的解题思路针对训练3(2016四川高考)某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池，放
8、电时电池总反应为Li1x CoO2Li xC6=LiCoO2C 6(x1) 。下列关于该电池的说法不正确的是( )A放电时，Li 在电解质中由负极向正极迁移B放电时，负极的电极反应式为 LixC6xe =xLi C 6C充电时，若转移 1 mol e ，石墨(C 6)电极将增重 7x gD充电时，阳极的电极反应式为 LiCoO2xe =Li1x CoO2xLi 解析：选 C A原电池中阳离子由负极向正极迁移，正确； B.放电时，负极发生氧化反应，电极反应式为 LixC6xe =xLi C 6，正确；C.充电时，若转移 1 mol 电子，石墨电极质量将增重 7 g，错误；D. 充电时阳极发生氧化
9、反应，电极反应式为LiCoO2xe =Li1x CoO2xLi ，正确。题型四 电解原理在环保、新材料制备中的应用典例 4 (2015四川高考)用右图所示装置除去含 CN 、Cl 废水中的 CN 时，控制溶液 pH 为 910，阳极产生的 ClO 将 CN 氧化为两种无污染的气体，下列说法不正确的是( )A用石墨作阳极，铁作阴极B阳极的电极反应式：Cl 2OH 2e =ClO H 2OC阴极的电极反应式：2H 2O2e =H22OH D除去 CN 的反应：2CN 5ClO 2H =N22CO 25Cl H 2O解析 A 项，若铁作阳极，则铁失电子生成 Fe2 ，则 CN 无法除去，故铁只能作阴
10、极，正确；B 项，阳极 Cl 放电生成 ClO ，Cl 的化合价升高，故在阳极发生氧化反应，又已知该溶液呈碱性，正确；C 项，阳离子在电解池的阴极得电子发生还原反应，在碱性条件下，H 2O 提供阳离子(H )，正确；D 项，由于溶液是碱性条件，故除去 CN 发生的反应为 2CN 5ClO H 2O=N22CO 25Cl 2OH ，错误。答案 D针对训练4(2017广州模拟)用电化学法制备 LiOH 的实验装置如图，采用惰性电极，a 口导入LiCl 溶液， b 口导入 LiOH 溶液，下列叙述正确的是 ( )A通电后阳极区溶液 pH 增大B阴极区的电极反应式为 4OH 4e =O22H 2OC当
11、电路中通过 1 mol 电子的电量时，会有 0.25 mol 的 Cl2 生成D通电后 Li 通过交换膜向阴极区迁移，LiOH 浓溶液从 d 口导出解析：选 D A 项，左端为阳极，Cl 放电生成 Cl2，Cl 2溶于水，生成酸，pH 减小，错误；B 项，右端是阴极区得到电子，电极反应式为 2H2O2e =2OH H 2，错误；C 项，2Cl 2e =Cl2，通过 1 mol 电子，得到 0.5 mol Cl2，错误；D 项，根据电解原理，阳离子通过阳离子交换膜，从阳极区向阴极区移动，LiOH 浓溶液从 d 口导出，正确。题型五 新环境下金属的腐蚀与防护典例 5 (2015上海高考)研究电化学
12、腐蚀及防护的装置如图所示。下列有关说法错误的是( )Ad 为石墨，铁片腐蚀加快Bd 为石墨，石墨上电极反应为 O22H 2O4e 4OH Cd 为锌块，铁片不易被腐蚀Dd 为锌块，铁片上电极反应为 2H 2e H 2解析 A由于活动性：Fe石墨，所以铁、石墨及海水构成原电池，Fe 为负极，失去电子被氧化变为 Fe2 进入溶液，溶解在海水中的氧气在正极石墨上得到电子被还原，比没有形成原电池时的速率快，正确。B.d 为石墨，由于是中性电解质，所以发生的是吸氧腐蚀，石墨上氧气得到电子，发生还原反应，电极反应为 O22H 2O4e 4OH ，正确。C.若 d 为锌块，则由于金属活动性：ZnFe，Zn
13、为原电池的负极， Fe 为正极，首先被腐蚀的是 Zn，铁得到保护，铁片不易被腐蚀，正确。 D.d 为锌块，由于电解质为中性环境，发生的是吸氧腐蚀，在铁片上电极反应为 O22H 2O4e 4OH ，错误。答案 D针对训练5城市地下潮湿的土壤中常埋有纵横交错的管道和输电线路，当有电流泄漏并与金属管道形成回路时，就会引起金属管道的腐蚀。原理如图所示，但若电压等条件适宜，钢铁管道也可能减缓腐蚀，此现象被称为“阳极保护” 。下列有关说法不正确的是( )A该装置能够将电能转化为化学能B管道右端腐蚀比左端快，右端电极反应式为 Fe2e =Fe2C如果没有外加电源，潮湿的土壤中的钢铁管道比较容易发生吸氧腐蚀D
14、钢铁“阳极保护”的实质是在阳极金属表面形成一层耐腐蚀的钝化膜解析：选 B A 项，该装置相当于电解池，能将电能转化为化学能，正确；B 项，左端是阳极，腐蚀得更快，错误；C 项，如果没有外加电源，潮湿的土壤( 接近中性)中的钢铁管道发生原电池反应，所以发生的是吸氧腐蚀，正确；D 项，根据题意，此种腐蚀较慢，所以“阳极保护”实际上是在金属表面形成了一层致密的保护膜，正确。课堂练练熟方法1MCFC 型燃料电池可同时供应电和水蒸气，其工作温度为 600700 ，所用燃料为 H2，电解质为熔融的 K2CO3。已知该电池的总反应为 2H2O 2=2H2O，下列有关该电池的说法正确的是( )A该电池的正极反
15、应式为 4OH 4e =O22H 2OB该电池的负极反应式为 H22e =2HC放电时 OH 向负极移动D当生成 1 mol H2O 时，转移 2 mol 电子解析：选 D 该燃料电池的燃料为 H2，电解质为熔融的 K2CO3，总反应为2H2O 2=2H2O，负极反应式为 2H22CO 4e =2H2O2CO 2，正极反应式为23O22CO 24e =2CO ，故 A、B 均错误；电解质中移动的阴离子为 CO ，不是23 23OH ，故 C 错误；根据负极反应式知，生成 1 mol H2O 时转移 2 mol 电子，故 D 正确。2(2017北京西城模拟)利用如图所示装置可以将温室气体 CO2
16、 转化为燃料气体 CO。下列说法中，正确的是( )A该过程是将太阳能转化为化学能的过程B电极 a 表面发生还原反应C该装置工作时，H 从 b 极区向 a 极区移动D该装置中每生成 1 mol CO，同时生成 1 mol O2解析：选 A 根据图示，该过程是将太阳能转化为化学能的过程，故 A 正确；电极 a表面发生水转化为氧气的过程，反应中 O 元素的化合价升高，被氧化，发生氧化反应，故B 错误；由图知，a 为负极， b 为正极，H 从 a 极区向 b 极区移动，故 C 错误；根据得失电子守恒，该装置中每生成 1 mol CO，同时生成 mol O2，故 D 错误。123.纳米级 Cu2O 由于
17、具有优良的催化性能而受到关注。采用离子交换膜控制电解液中 OH 的浓度制备纳米级 Cu2O 的装置如图所示，发生的反应为 2CuH 2O Cu2OH 2。下列说法正确的是 ( )= = = = =电 解 A钛电极发生氧化反应B阳极附近溶液的 pH 逐渐增大C离子交换膜应采用阳离子交换膜D阳极反应为 2Cu2OH 2e =Cu2OH 2O解析：选 D 钛电极为阴极，发生还原反应， A 项错误；铜作阳极，阳极上铜发生失电子的氧化反应，阳极反应为 2Cu2OH 2e =Cu2OH 2O，OH 由阴极区迁移到阳极区参与反应，离子交换膜应为阴离子交换膜，C 项错误、 D 项正确；由阴极区迁移过来的 OH
18、 在阳极全部参与反应，阳极附近溶液的 pH 不变，B 项错误。4如图是一种可充电的锂离子电池充、放电的工作示意图。该电池的反应式为LiMnO2C 6 Li1x MnO2Li xC6(LixC6 表示锂原子嵌入石墨形成的复合材料) 。下列充 电 放 电有关说法正确的是( )AK 与 N 相接时，A 极为负极，该电极反应式为 LixC6xe =C6xLi B在整个充电或放电过程中都只存在一种形式的能量转化CK 与 N 相接时，Li 由 A 极迁移到 B 极DK 与 M 相接时，A 极发生氧化反应，LiMnO 2xe =Li1x MnO2xLi 解析：选 D 充电时原电池的正极与电源正极相连，故 A
19、 为原电池的正极，B 为原电池的负极。A 项，K 与 N 相接时，该装置为原电池， A 为正极，错误； B 项，在整个充电或放电过程中不仅存在电能与化学能的转化，也存在化学能与热能或电能与热能的转化，错误；C 项，K 与 N 相接时，该装置为原电池，在原电池中，阳离子向正极移动，即 Li由 B 极迁移到 A 极，错误；D 项，K 与 M 相接时，该装置为电解池，A 极为阳极，发生氧化反应，电极反应为LiMnO2xe =Li1x MnO2xLi ，正确。5.二甲醚(CH 3OCH3)是一种绿色燃料，可以用来制备燃料电池，其工作原理如图所示。下列有关判断正确的是( )Aa 电极为电源阳极，发生氧化
20、反应BH 从 a 电极移向 b 电极Cb 电极反应式为 O24e =2O2D水是该电池的负极反应物，不是该电池的生成物解析：选 B 该电池为原电池，二甲醚在 a 电极发生氧化反应，a 电极是电源负极，不称为阳极，A 项错误；原电池中，阳离子从负极移向正极，B 项正确；b 电极为正极，O2得电子，电极反应式为 O24e 4H =2H2O，C 项错误；该电池为燃料电池，一般燃料电池的电池反应为该燃料燃烧的反应(电池反应不注明反应条件“燃烧”) ，则该电池反应为 CH3OCH33O 2=2CO23H 2O，D 项错误。6(2017石家庄模拟)如图所示装置是一种可充电电池，装置为电解池。离子交换膜只允
21、许 Na 通过，充放电的化学方程式为 2Na2S2NaBr 3 Na2S43NaBr。闭合开放 电 充 电关 K 时，b 极附近先变红色。下列说法正确的是( )A负极反应为 4Na4e =4NaB闭合 K 后，b 电极附近的 pH 变小C当有 0.01 mol Na 通过离子交换膜时， b 电极上析出气体在标准状况下体积为 112 mLD闭合 K 后，a 电极上产生的气体具有漂白性解析：选 C 当闭合开关 K 时，b 附近溶液先变红，即 b 附近有 OH 生成，在 b 极析出氢气，b 极是阴极，a 极是阳极，与阴极连接的是原电池的负极，所以 B 极是负极，A 极是正极。闭合 K 时，负极发生氧
22、化反应，电极反应为2Na2S22e =2Na Na 2S4，A 错误；闭合开关 K 时， b 极附近先变红色，该极上生成H2和 OH ，pH 增大，B 错误；闭合 K 时，有 0.01 mol Na 通过离子交换膜，说明有0.01 mol 电子转移，阴极上生成 0.005 mol H2，标准状况下体积为 0.005 mol22.4 Lmol 10.112 L112 mL，C 正确；闭合开关 K 时，a 极是阳极，该极上金属铜被氧化，电极反应为 Cu2e =Cu2 ，没有气体产生，D 错误。7如图所示的电化学装置，可用于净化处理厕所排放废水中的尿素(H 2NCONH2)，同时产生电能。下列有关说法不正确的是( )A右侧的多孔碳电极是原电池的负极B电解质溶液中 H 向左侧移动C正极上发生还原反应：H 2NCONH2H 2O6e =CO2N 26H D电极上消耗标准状况下 33.6 L O2，电路中转移 6 mol 电子解析：选 C 在该原电池中，通入氧气的电极是正极，通入尿素(H 2NCONH2)的电极
