資源簡介

(共52張PPT)
專題七　電化學
命題規律 1．試題特征：(1)試題情境：一般為日常生活情境和學術前沿探究情境中的能量轉化設備，通常陌生且復雜；(2)試題特征：圖示＋文字型。
2．考查要求：(1)必備知識：側重于化學變化與規律；原電池工作原理和電解池工作原理的基礎性、綜合性、應用性和創新性的考查；(2)關鍵能力：側重于信息獲取與加工、邏輯推理與論證和批判性思維能力；根據原電池和電解池的工作原理，采用分析、綜合的方法解決實際電化學問題，能夠理清復雜動態體系的變化過程，能夠識別陌生題境中的信息，利用相關的電化學知識處理實際問題。
3．命題角度：(1)原電池的工作原理的分析判斷；(2)電解池的工作原理分析判斷；(3)電化學在化工生產和生活中的綜合應用與分析判斷。
真題解密 (1)題干：多為陌生、新型裝置，以圖示＋文字型呈現。
(2)每個選項涉及的考點多，主要微粒的種類、運動與變化分析，電極反應與相關計算等。
(3)考查內容：電極的種類判斷、電極反應式的書寫、多極膜的使用以及電極質量變化與電解質溶液中微粒數變化和pH討論等。
命題預測 　　電化學知識是高考每年必考內容，通常以復雜、陌生、新穎的研究對象作為知識的載體，通過陌生、復雜的問題情境，系統動態的研究對象，有效考查考生應用實踐與遷移創新的能力。
　　2025年仍以電極反應式或總反應式正誤的判斷、微粒的變化判斷、電解質與電極質量變化的判斷、多極膜的類型及使用、定量計算等考查電化學知識。
微專題1　原電池　新型化學電源
規律方法整合　建模型
強基培優精練　提能力
考前名校押題　練預測
高考真題賞析　明考向
新型一次電池
1
角度
1. (2024·北京選考)酸性鋅錳干電池的構造示意圖如右。關于該電池及其工作原理，下列說法正確的是(　　)
A．石墨作電池的負極材料
【答案】　D
【解析】　酸性鋅錳干電池，鋅筒為負極，石墨電極為正極，故A錯誤；原電池工作時，陽離子向正極(石墨電極)方向移動，故B錯誤；MnO2發生得電子的還原反應，故C錯誤；鋅筒為負極，負極發生失電子的氧化反應Zn－2e－===Zn2＋，故D正確。
2. (2023·海南選考)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，海水中的Na＋向a電極移動
C．電池工作時，緊鄰a電極區域的海水呈強堿性
D．每消耗1 kg Al，電池最多向外提供37 mol電子的
電量
【答案】　A
本質就是吸氧腐蝕，活潑金屬Mg、Fe、Zn也可以
?
新型二次電池
2
角度
(2024·河北選考)閱讀以下材料，完成3～4題。
我國科技工作者設計了如圖所示的可充電Mg—CO2電池，以Mg(TFSI)2為電解質，電解液中加入1,3-丙二胺(PDA)以捕獲CO2，使放電時CO2還原產物為MgC2O4。該設計克服了MgCO3導電性差和釋放CO2能力差的障礙，同時改善了Mg2＋的溶劑化環境，提高了電池充放電循環性能。
―→ 此圖狀態是放電狀態即原電
池，則鎂為負極，碳納米管
為正極
3.下列說法錯誤的是(　　)
A．放電時，電池總反應為2CO2＋Mg===MgC2O4
B．充電時，多孔碳納米管電極與電源正極連接
C．充電時，電子由Mg電極流向陽極，Mg2＋向陰極遷移
D．放電時，每轉移1 mol電子，理論上可轉化1 mol CO2
【答案】　C
【解析】　Mg電極，放電電極反應式Mg－2e－===Mg2＋，充電電極反應式Mg2＋＋2e－===Mg，多孔碳納米管電極，放電電極反應式Mg2＋＋2CO2＋2e－===MgC2O4，充電電極反應式MgC2O4－2e－===Mg2＋＋2CO2↑，放電時的電池總反應：Mg＋2CO2===MgC2O4，A正確；充電時，多孔碳納米管電極上發生失電子的氧化反應，則多孔碳納米管在充電時是陽極，與電源正極連接，B正確；充電時，Mg電極為陰極，電子從電源負極經外電路流向Mg電極，同時Mg2＋向陰極遷移，C錯誤；根據放電時的電極反應式可知，每轉移2 mol電子，有2 mol CO2參與反應，因此每轉移1 mol電子，理論上可轉化1 mol CO2，D正確。
4.對上述電池放電時CO2的捕獲和轉化過程開展了進一步研究，電極上CO2轉化的三種可能反應路徑及相對能量變化如圖(*表示吸附態)。
【答案】　D
5. (2024·安徽選考)我國學者研發出一種新型水系鋅電池，其示意圖如下。該電池分別以Zn-TCPP(局部結構如標注框內所示)形成的穩定超分子材料和Zn為電極，以ZnSO4和KI混合液為電解質溶液。下列說法錯誤的是(　　)
A．標注框內所示 結構中存在共價鍵和配位鍵
中心離子為Zn2＋提供空軌道，4個氮原子提供孤電子對形成配位鍵，配位數為4
?
C．充電時，陰極被還原的Zn2＋主要來自Zn-TCPP
D．放電時，消耗0.65 g Zn，理論上轉移0.02 mol電子
【答案】　C
【解析】　由圖中信息可知，該新型水系鋅電池的負極是鋅、正極是超分子材料；負極的電極反應式為Zn－2e－===Zn2＋，則充電時，該電極為陰極，電極反應式為Zn2＋＋2e－===Zn；正極上發生I＋2e－===3I－，則充電時，該電極為陽極，電極反應式為3I－－2e－===I。標注框內所示結構屬于配合物，配位體中存在碳碳單鍵、碳碳雙鍵、碳氮單鍵、碳氮雙鍵和碳氫鍵等多種共價鍵，還有由N提供孤電子對、Zn2＋提供空軌道
新型濃差電池
3
角度
6. (2023·山東選考)利用熱再生氨電池可實現CuSO4電鍍廢液的濃縮再生。電池裝置如圖所示，甲、乙兩室均預加相同濃度的CuSO4電鍍廢液，向甲室加入足量氨水后 電池開始工作。下列說法正確的是(　　)
A．甲室Cu電極為正極
B．隔膜為陽離子膜
C．電池總反應為：Cu2＋＋4NH3===
[Cu(NH3)4]2＋
D．NH3擴散到乙室將對電池電動勢不
產生影響
濃差電池中，濃度高的一區為正極區，電極電勢高，為正極
?
【答案】　C
【解析】　向甲室加入足量氨水后電池開始工作，則甲室Cu電極溶解，變為銅離子與氨氣形成[Cu(NH3)4]2＋，因此甲室Cu電極為負極，故A錯誤；在原電池內電路中陽離子向正極移動，若隔膜為陽離子膜，電極溶解生成的銅離子要向右側移動，通入氨氣要消耗銅離子，顯然左側陽離子不斷減小，明顯不利于電池反應正常進行，故B錯誤；左側負極是Cu－2e－＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋，正極是Cu2＋＋2e－===Cu，則電池總反應為Cu2＋＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋，故C正確；NH3擴散到乙室會與銅離子反應生成[Cu(NH3)4]2＋，銅離子濃度降低，銅離子得電子能力減弱，因此將對電池電動勢產生影響，故D錯誤。
? 燃料電池
1.燃料電池常用的燃料：H2、CO、水煤氣(CO和H2)、烴(如CH4、C2H6)、醇(如CH3OH)、肼(N2H4)、醚類(如CH3OCH3)、氨(NH3)等。如無特別提示，燃料電池反應原理類似于燃料的燃燒。
2.燃料電池常用的電解質
(1)酸性電解質溶液，如H2SO4溶液，在酸性環境中結合H＋，生成H2O；
(2)堿性電解質溶液，如NaOH溶液，在堿性環境結合H2O，生成OH－；
(3)中性電解質溶液，如NaCl溶液，在中性環境結合H2O，生成OH－；
(4)熔融氧化物：存在 O2－；―→水溶液中不存在
(5)熔融碳酸鹽，如K2CO3等；一般利用電解質的陰離子配平電荷。
? 常見的新型化學電源
1.鋰離子二次電池
(1)鋰離子電池基于電化學“嵌入/脫嵌”反應原理，替代了傳統的“氧化—還原”原理；在兩極形成的電壓降的驅動下，Li＋可以從電極材料提供的“空間”中“嵌入”或“脫嵌”。
(2)鋰離子電池充電時陰極反應式一般為C6＋xLi＋＋xe－===LixC6；放電時負極反應是充電時陰極反應的逆過程：LixC6－xe－===C6＋xLi＋。
(3)鋰離子電池的正極材料一般為含Li＋的化合物，目前已商業化的 正極材料有LiFePO4、LiCoO2、LiMn2O4等。
?
在放電過程中，多為核心元素得電子被還原
2.微生物燃料電池
微生物燃料電池是一種利用微生物將有機物中的化學能直接轉化成電能的裝置。其基本工作原理是在負極室厭氧環境下，有機物在微生物作用下分解并釋放出電子和質子，電子依靠合適的電子傳遞介體在生物組分和負極之間進行有效傳遞，并通過外電路傳遞到正極形成電流，而質子通過質子交換膜傳遞到正極，氧化劑(如氧氣)在正極得到電子被還原。
3.物質循環轉化型電池
根據物質轉化中，元素化合價的變化或離子的移動(陽離子移向正極區域，陰離子移向負極區域)判斷電池的正、負極，是分析該電池的關鍵。
4.濃差電池
濃差電池是利用物質的濃度差產生電勢的一種裝置。兩側半電池中的特定物質有濃度差或通過外界條件形成濃度差，相應的離子均是由“高濃度區”移向“低濃度區”，進而依據陰離子移向負極區域、陽離子移向正極區域判斷電池的正負極及其相關事項；在濃差電池中，為了限定某些離子的移動，常涉及“離子交換膜”。
【思維模型】　
1.二次電池的電極反應書寫思維模型
(2)寫出電池的正極反應式。
(3)電池的總反應式－電池的正極反應式＝電池的負極反應式。
新型一次電池
1
角度
1. (2024·湖北省T8聯盟二模)近日，科學家開發WO3/NaBiO3/TiO2
/NiOOH光陽極用于持續太陽能制氫，裝置如圖所示。下列敘述正確的是(　　)
A．能量轉化形式太陽能→化學能→電能
B．陽極材料涉及元素均為前四周期元素
C．電極N的反應式為2H2O－4e－===4H＋
＋O2↑
D．陰極區c(Zn＋)越大，H2產率越高
【答案】　C
【解析】　如圖裝置利用太陽能制H2，能量轉化形式為“太陽能→電能→化學能”，A錯誤；陽極材料中W、Bi不屬于前四周期元素，B錯誤；電極N為陽極，水發生氧化反應，電極反應為2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，C正確；陰極區(電極M)的主反應為2H＋＋2e－===H2↑，副反應為Zn2＋＋e－===Zn＋，H2產率等于實際產生H2量與理論產生H2量之比，根據電子守恒確定理論產生H2量。由于c(Zn＋)越大，發生副反應程度越大，消耗電子數越多，產生H2量越低，故H2的產率越低，D錯誤。
2. (2024·河北滄州部分示范性學校二模)H2O2同時作為燃料和氧化劑的直接過氧化氫燃料電池(DPPFC)的工作原理如圖所示(放電過程中K2SO4溶液中溶質的種類不變且其質量減輕)。下列有關說法錯誤的是(　　)
A．石墨1為負極，發生氧化反應
B．石墨2的電極反應式為H2O2＋2H＋＋2e－
===2H2O
C．離子交換膜1、2分別為陰、陽離子交換膜
D．當外電路中轉移0.3 mol e－時，K2SO4溶液的質量減輕52.2 g
【答案】　D
新型二次電池
2
角度
3. (2024·河北名校聯盟二模)儲氫合金LaNi5儲氫時的化學式為LaNi5H6(設各元素的價態均為0)。以LaNi5H6(m)和NiOOH(n)為電極，KOH溶液為電解質溶液的二次電池結構如圖所示(已知電池工作之前隔膜兩側電解質溶液的質量相等)。下列說法正確的是(　　)
A．充電時，n極發生還原反應
B．充電時，電子流向：n→交換膜→m
C．放電時，m極的電極反應式為LaNi5H6
－6e－＋6OH－===LaNi5＋6H2O
D．放電時，若轉移1 mol e－，隔膜左側電解質溶液的質量減少39 g
【答案】　C
【解析】　由題干圖示信息可知，圖中實線代表放電過程，放電時n極為正極，其反應為6NiOOH＋6e－＋6H2O===6Ni(OH)2＋6OH－，m極為負極，其反應為LaNi5H6－6e－＋6OH－===LaNi5＋6H2O，由此可見儲氫合金失電子，作原電池的負極，此電池的總反應為LaNi5H6＋6NiOOH===LaNi5＋6Ni(OH)2，虛線代表充電過程，充電時陽極即n極，其反應為6Ni(OH)2＋6OH－－6e－===6NiOOH＋6H2O，陰極即m極，其反應為LaNi5＋6H2O＋6e－===LaNi5H6＋6OH－，總反應為LaNi5＋6Ni(OH)2===LaNi5H6＋6NiOOH，據此分析解題。由分析可知，充電時，
n極為陽極，電極反應為6Ni(OH)2＋6OH－－6e－===6NiOOH＋6H2O，發生氧化反應，A錯誤；電子不能經過電解質溶液，B錯誤；由分析可知，放電時，m極為負極，其電極反應式為LaNi5H6－6e－＋6OH－===LaNi5＋6H2O，C正確；由分析可知，放電時左側為負極室，右側為正極室，原電池中電解質溶液中的陽離子移向正極，若轉移1 mol e－，則有1 mol K＋從左側移向右側，即左側溶液質量減少1 mol×39 g·mol－1＝39 g，但同時根據電極反應LaNi5H6－6e－＋6OH－===LaNi5＋6H2O可知，左側溶液質量又增加1 mol H即增重1 g，故隔膜左側電解質溶液的質量減少39 g－1 g＝38 g，D錯誤。
4. (2024·湖南邵陽二模)近年來國家大力扶持新能源項目建設。圖1是太陽能電池工作示意圖，可與圖2Li—Se全固態二次電池聯合使用。第一次充電時，固態電解質LSPSCl(Li10Si0.3PS6.9Cl1.8)分解生成少量S，并與Se形成Se4S5參與了后續的可逆循環，電池構成和充放電時b極的轉化如圖所示。下列說法錯誤的是(　　)
A．P電極是太陽能電池的正極
B．Li—Se全固態電池放電時Li＋向b電極移動
C．Li—Se全固態電池放電時，a電極質量每減少14 g，理論上外電路轉移電子數為2NA
D．電池充電時，b電極與N電極相連，其電極反應有5Li2S＋4Li2Se－18e－===18Li＋＋Se4S5
【答案】　D
【解析】　由圖1可知，有太陽光時，電池處于充電狀態，電子移向N極，即N為負極，P為正極，故A正確；由圖2可知，放電時，b極得到電子，為正極，電極反應式為：18Li＋＋Se4S5＋18e－===5Li2S＋4Li2Se，充電時，電極反應式為：5Li2S＋4Li2Se－18e－===18Li＋＋Se4S5。Li—Se全固態電池放電時b電極為正極，Li＋向b電極移動，故B正確；Li—Se全固態電池放電時，a電極的電極反應式為Li－e－===Li＋，質量每減少14 g即有2 mol Li＋產生，理論上外電路轉移電子數為2NA，故C正確；電池充電時，b電極與P電極相連，其電極反應有：5Li2S＋4Li2Se－18e－===18Li＋＋Se4S5，故D錯誤。
新型濃差電池
3
角度
5. (2024·河北衡水二模)濃差電池是一種特殊的化學電源。如圖所示裝置是利用濃差電池電解Na2SO4溶液(a、b電極均為石墨電極)，可以制得O2、H2、H2SO4和NaOH。下列說法正確的是(　　)
【答案】　A
書寫技巧，先寫離子后寫電子
【答案】　C
【解析】　放電時，電子由N經過導線流入M，根據電子流動方向，N是負極、M是正極。放電時N為負極，充電時，電極N為電池的陰極，故A錯誤；根據圖示，交換膜兩側均有鋰離子，該電池隔膜為陽離子(Li＋通過)交換膜，故B錯誤；放電時，鋰失電子生成鋰離子，負極電極反應為LixCn－xe－===xLi＋＋nC，故C正確；若有4 mol電子通過導線，發生定向移動到正極的鋰離子有4 mol，增加的質量為28 g，故D錯誤。
1. (2024·河北保定名校協作體三模)固體氧化物燃料電池具有燃料適應性廣、能量轉換效率高、全固態、模塊化組裝、零污染等優點，在交通車輛動力電源等方面有廣闊的應用前景。某種固體氧化物(電解質，傳導O2－)燃料電池結構示意圖如圖。下列有關說法錯誤的是(　　)
A．外電路中，電流由集流器a流向集流器b
B．電池工作一段時間后，電解質中O2－的
量不變
C．多孔電極b上發生反應CH4－8e－＋4O2－
===CO2＋2H2O
D．理論上每轉移4 mol e－，產生的CO2與物質X的體積(同溫同壓下)比約為1∶5
【答案】　D
【解析】　依據題意可知，該甲烷燃料電池為原電池，甲烷中C元素化合價升高，發生氧化反應，故通入甲烷的電極(多孔電極b)為負極，通入空氣的電極(多孔電極a)為正極，外電路中，電流由正極流向負極，即從集流器a流向集流器b，故A項正確；由電極反應式可知，轉移電子數相等時，生成和消耗的O2－的量相等，固體電解質中的O2－的量不變，故B項正確；通入甲烷的b電極為負極，發生氧化反應，電極反應為CH4－8e－＋4O2－===CO2＋2H2O，故C項正確；燃料電池負極電極反應式為CH4－8e－＋4O2－===CO2＋2H2O，每轉移4 mol e－，產生的CO2物質的量為0.5 mol，正極電極反應式為O2＋4e－===2O2－，轉移4 mol e－，消耗O2 1 mol時，物質X為N2，其物質的量為4 mol，故CO2與物質X的體積(同溫同壓下)比等于物質的量之比為1∶8，故D項錯誤。
2. (2024·河北邯鄲市部分示范性學校三模)鐵鉻液流電池(總反應為Cr2＋＋Fe3＋===Fe2＋＋Cr3＋)實現了發電、環保一體化。某興趣小組用該電池模擬工業處理廢氣和廢水的裝置如下圖所示，下列說法正確的是(　　)
A．d為正極，a膜為陰離子交換膜
B．乙池中陰極的電極反應式為NO＋5e－＋5H2O===6OH－＋NH
C．標準狀況下，若乙池中處理廢氣(SO2和NO)的總體積為31.36 L，則甲池有2 mol質子遷移到c極
D．當濃縮室得到2 L 0.6 mol·L－1的鹽酸時，M室溶液的質量變化為9 g(溶液體積變化忽略不計)
【答案】　D
【解析】　由圖可知，甲為原電池，乙和丙為電解池；在甲中c電極上發生的電極反應式為Cr2＋－e－===Cr3＋，發生氧化反應為負極，d電極上發生的電極反應式為Fe3＋＋e－===Fe2＋，發生還原反應，為正極，乙池中通入二氧化硫的電極為電解池的陽極，水分子作用二氧化硫在陽極上失去電子發生氧化反應生成硫酸根離子和氫離子，通入一氧化氮的電極為陰極，酸性條件下一氧化氮在陰極上得到電子發生還原反應生成銨根離子和水；丙池中，左側電極為電解池的陽極，水在陽極上失去電子發生氧化反應生成氧氣和氫離子，氫離子從M室通過質子交換膜a膜進入濃縮室，右側電極為陰極，鎳離子在陰極得到電子發生還原反板塊一　專題七　選擇題專項突破分級訓練
【強基練】
1. (2024·湖北高中名校聯盟二模)一種將廢水中的硝酸鹽轉化為羥胺(NH2OH)的綠色電化學原理如圖所示。
下列說法正確的是(　　)
A．b為電源的正極
B．每轉移1 mol e－，陽極區溶液的質量減少8 g
C．工作時陰極區溶液的pH減小
D．當陽極生成1.5 mol氣體，生成33 g羥胺
2.(2024·江西新余市二模)以和N，N-二蒽醌-花酰二亞胺(PTCDI-DAQ)作電極的新型有機鉀離子電池的綜合性能達到了世界領先水平，該電池的工作原理如圖。下列說法正確的是(　　)
A．放電時，b極為負極
B．放電時，a極電極反應式為式為－，B正確；根據分析，
C．充電時，K＋由a極移向b極
D．充電時，a極與電源正極相連
3.(2024·江西萍鄉二模)鋰離子電池及其迭代產品依然是目前世界上主流的手機電池。科學家近期研發的一種新型的Ca-LiFePO4可充電電池的原理示意圖如圖，電池反應為：xCa2＋＋2LiFePO4xCa＋2Li1－xFePO4＋2xLi＋，下列說法正確的是(　　)
A．放電時，鈣電極為負極，發生還原反應
B．充電時，Li1－xFePO4/LiFePO4電極的電極反應式為LiFePO4－xe－===Li1－xFePO4＋xLi＋
C．鋰離子導體膜的作用是允許Li＋和水分子通過，同時保證Li＋定向移動以形成電流
D．充電時，當轉移0.2 mol電子時，理論上陰極室中電解質的質量減輕4.0 g
4.(2024·天津河東二模)鈉基海水電池，如圖所示，電極材料為鈉基材料和選擇性催化材料(能抑制海水中Cl－的吸附和氧化)，固體電解質只允許Na＋透過。下列說法正確的是(　　)
A．放電時，a電極為負極
B．放電時，b電極的電勢低于a電極
C．充電時，b電極的電極反應式為2Cl－－2e－===Cl2↑
D．充電時，陽極區堿性增強
5.(2024·廣東廣州二模)航母山東艦采用模塊制造再焊接組裝而成。實驗室模擬海水和淡水對焊接金屬材料的影響，結果如圖所示。下列分析正確的是(　　)
A．艦艇腐蝕是因為形成了電解池
B．圖甲是海水環境下的腐蝕情況
C．腐蝕時負極反應為：Fe－3e－===Fe3＋
D．焊點附近可用鋅塊打“補丁”延緩腐蝕
6.(2024·廣東汕頭二模)資源再利用有利于保護生態，某實驗小組研究電催化CO2和含氮廢水(NO)在常溫常壓下合成尿素，即向一定濃度的KNO3溶液中通入CO2至飽和，在電極上反應生成CO(NH2)2，電解原理如圖所示。下列有關說法錯誤的是(　　)
A．離子交換膜為質子交換膜
B．電極b發生氧化反應，為電解池的陽極
C．每消耗44 g CO2，理論上可在b處得到4 mol O2
D．電極a的電極反應式為2NO＋CO2－16e－＋18H＋===CO(NH2)2＋7H2O
【培優練】
7.(2024·福建莆田二模)某雙離子電池如下圖所示。該電池以并五苯四酮(PCT)和石墨為電極，以室溫離子液體[Pyr14]＋[TFSI]－為電解液，離子可逆地嵌入電極或從電極上脫離返回電解液中。已知充電時，PCT電極發生還原反應。下列說法錯誤的是(　　)
A．放電時，PCT電極是負極
B．[Pyr14]＋脫離PCT電極時，電池處于充電過程
C．0.5 mol PCT完全反應，理論上嵌入石墨電極2 mol [TFSI]－
D．放電時，石墨電極發生反應Cx[TFSI]y＋ye－===xC＋y[TFSI]－
8. (2024·河北省重點高中三模)中國科學院將分子I2引入電解質中調整充電和放電反應途徑，研制出了高功率可充電LiSOCl2電池，工作原理如圖所示，已知SOCl2可與水發生反應。下列有關說法正確的是(　　)
A．該電池既可選用含水電解液，也可選無水電解液
B．放電時，SOCl2最終被氧化為S
C．充電時，陰極反應式：2LiCl＋I2＋2e－===2ICl＋2Li＋
D．放電時，每產生11.2 L(標準狀況下)SO2時，電路中轉移2 mol電子
9.(2024·河北部分示范性學校二模)我國某研究團隊構建“電化學合成苯胺耦合甲醇電氧化轉化”的綠色有機電催化體系，實現陰極和陽極同時生成高價值化學品并最大限度地提高能源效率，其合成苯胺耦合甲醇電氧化轉化示意圖如下：
下列說法錯誤的是(　　)
A．可以用太陽能電池給上述電解池提供電能
B．工作時，電極A的電勢比電極B的高
C．工作時，電極A上發生的電極反應為＋6H＋＋6e－=== ＋2H2O
D．當電極A上轉移2 mol電子時，B極上生成的HCOOH為0.5 mol
10.(2024·廣東佛山二模)畜禽廢水中含大量N、P元素，通過電解形成MgNH4PO4·6H2O沉淀(鳥糞石)進行回收。用如圖裝置模擬該過程，其中含P微粒共有1 mol。下列說法錯誤的是(　　)
A．陽極反應有：Mg－2e－＋NH＋PO＋6H2O===MgNH4PO4·6H2O↓
B．若電路中轉移1.98 mol e－，則溶液中剩余含P微粒為0.01 mol
C．強酸或強堿環境更有利于去除氮、磷元素
D．鳥糞石可用作緩釋肥，實現變廢為寶
板塊一　專題七　選擇題專項突破分級訓練
【強基練】
1. (2024·湖北高中名校聯盟二模)一種將廢水中的硝酸鹽轉化為羥胺(NH2OH)的綠色電化學原理如圖所示。
下列說法正確的是(　　)
A．b為電源的正極
B．每轉移1 mol e－，陽極區溶液的質量減少8 g
C．工作時陰極區溶液的pH減小
D．當陽極生成1.5 mol氣體，生成33 g羥胺
【答案】　D
【解析】　由題干圖示信息可知，銅電極上反應為NO＋7H＋＋6e－===NH2OH＋2H2O，發生還原反應，則Cu電極為陰極，b電極為電源負極，a為電源的正極，IrO2-Ti電極為陽極，電極反應為2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，據此分析解題。由分析可知，b為電源的負極，A錯誤；由分析可知，陽極區電極反應為2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，則每轉移1 mol e－，陽極區溶液釋放0.25 mol O2，向陰極區轉移1 mol H＋，質量共減少9 g，B錯誤；由分析可知，工作時，每轉移6 mol e－，陽極區通過交換膜向陰極區轉移6 mol H＋，但陰極區消耗7 mol H＋，因此pH增大，C錯誤；由分析可知，當陽極生成1.5 mol氣體，外電路轉移6 mol e－，生成1 mol羥胺即質量為1 mol×33 g/mol＝33 g，D正確。
2.(2024·江西新余市二模)以和N，N-二蒽醌-花酰二亞胺(PTCDI-DAQ)作電極的新型有機鉀離子電池的綜合性能達到了世界領先水平，該電池的工作原理如圖。下列說法正確的是(　　)
A．放電時，b極為負極
B．放電時，a極電極反應式為式為－，B正確；根據分析，
C．充電時，K＋由a極移向b極
D．充電時，a極與電源正極相連
【答案】　B
【解析】　根據該電池的工作原理圖可得，放電時，a電極為原電池負極，發生氧化反應，b電極為原電池正極，發生還原反應；充電時，a電極為陰極，發生還原反應，b電極為陽極，發生氧化反應。根據分析，放電時，b電極為原電池正極，A錯誤；根據分析，放電時，a電極為原電池負極，發生氧化反應，電極反應式為－，B正確；根據分析，充電時，a電極為陰極，b電極為陽極，陽離子(K＋)由陽極(b電極)移向陰極(a電極)，C錯誤；根據分析，充電時，a電極為陰極，連接電源負極，D錯誤。
3.(2024·江西萍鄉二模)鋰離子電池及其迭代產品依然是目前世界上主流的手機電池。科學家近期研發的一種新型的Ca-LiFePO4可充電電池的原理示意圖如圖，電池反應為：xCa2＋＋2LiFePO4xCa＋2Li1－xFePO4＋2xLi＋，下列說法正確的是(　　)
A．放電時，鈣電極為負極，發生還原反應
B．充電時，Li1－xFePO4/LiFePO4電極的電極反應式為LiFePO4－xe－===Li1－xFePO4＋xLi＋
C．鋰離子導體膜的作用是允許Li＋和水分子通過，同時保證Li＋定向移動以形成電流
D．充電時，當轉移0.2 mol電子時，理論上陰極室中電解質的質量減輕4.0 g
【答案】　B
【解析】　放電時，Ca失電子轉化為Ca2＋，則鈣電極為負極，Li1－xFePO4/LiFePO4電極為正極；充電時，鈣電極為陰極，Li1－xFePO4/LiFePO4電極為陽極。由分析可知，放電時，鈣電極為負極，失電子發生氧化反應，A不正確；充電時，Li1－xFePO4/LiFePO4電極為陽極，LiFePO4失電子轉化為Li1－xFePO4和Li＋，電極反應式為LiFePO4－xe－===Li1－xFePO4＋xLi＋，B正確；Ca的金屬性強，能與水發生劇烈反應，所以LiPF6-LiAsF6為非水電解質，鋰離子導體膜不允許水分子通過，鋰離子導體膜允許Li＋通過，其主要作用是允許Li＋定向移動，構成閉合回路，從而形成電流，C不正確；充電時，當轉移0.2 mol電子時，理論上陰極室電解質中0.1 mol Ca2＋得電子生成0.1 mol Ca，同時遷移入Li＋ 0.2 mol，質量減輕0.1 mol×40 g/mol－0.2 mol×7 g/mol＝2.6 g，D不正確。
4.(2024·天津河東二模)鈉基海水電池，如圖所示，電極材料為鈉基材料和選擇性催化材料(能抑制海水中Cl－的吸附和氧化)，固體電解質只允許Na＋透過。下列說法正確的是(　　)
A．放電時，a電極為負極
B．放電時，b電極的電勢低于a電極
C．充電時，b電極的電極反應式為2Cl－－2e－===Cl2↑
D．充電時，陽極區堿性增強
【答案】　A
【解析】　由題意和示意圖可知，鈉為活潑金屬，故a極為負極，負極反應為Na－e－===Na＋，b極為正極，選擇性催化材料能抑制海水中Cl－的吸附和氧化，故正極反應為2H2O＋4e－＋O2===4OH－；充電時，陽極上OH－失電子生成O2，陰極發生還原反應，Na＋得電子生成Na，以此分析解答。鈉為活潑金屬，故a極為負極，故A正確；放電時，a為負極，b為正極，b電極的電勢高于a電極，故B錯誤；由于選擇性催化材料能抑制海水中Cl－的吸附和氧化，故電極上不是氯離子放電，故C錯誤；充電時，b為陽極，陽極發生氧化反應，陽極上OH－失電子生成O2，陽極區堿性減弱，故D錯誤。
5.(2024·廣東廣州二模)航母山東艦采用模塊制造再焊接組裝而成。實驗室模擬海水和淡水對焊接金屬材料的影響，結果如圖所示。下列分析正確的是(　　)
A．艦艇腐蝕是因為形成了電解池
B．圖甲是海水環境下的腐蝕情況
C．腐蝕時負極反應為：Fe－3e－===Fe3＋
D．焊點附近可用鋅塊打“補丁”延緩腐蝕
【答案】　D
【解析】　由圖可知，該腐蝕過程是因為形成了原電池，Fe比Sn活潑，Fe作負極，電極反應式為Fe－2e―→Fe2＋，Sn作正極被保護，電極反應式為O2＋4e－＋2H2O===4OH－，據此作答。艦艇被腐蝕是因為形成了原電池，故A錯誤；海水中含有電解質濃度大，腐蝕速度快，故乙為海水環境下的腐蝕情況，甲為淡水環境下的腐蝕情況，故B錯誤；Sn作正極被保護，電極反應式為O2＋4e－＋2H2O===4OH－，Fe作負極，電極反應式為Fe－2e－===Fe2＋，故C錯誤；焊點附近用鋅塊打“補丁”，Zn比Fe活潑，Zn作負極，Fe作正極被保護，可延緩腐蝕，故D正確。
6.(2024·廣東汕頭二模)資源再利用有利于保護生態，某實驗小組研究電催化CO2和含氮廢水(NO)在常溫常壓下合成尿素，即向一定濃度的KNO3溶液中通入CO2至飽和，在電極上反應生成CO(NH2)2，電解原理如圖所示。下列有關說法錯誤的是(　　)
A．離子交換膜為質子交換膜
B．電極b發生氧化反應，為電解池的陽極
C．每消耗44 g CO2，理論上可在b處得到4 mol O2
D．電極a的電極反應式為2NO＋CO2－16e－＋18H＋===CO(NH2)2＋7H2O
【答案】　D
【解析】　從電池結構中有電源可知，該電池是電解池，從該電池的H＋的移動方向可知，H＋從b電極向a電極移動，電解池中陽離子從陽極移向陰極，所以a電極是陰極，b電極是陽極，所以b電極連接電源的正極，a電極連接電源的負極；根據裝置可知，該離子交換膜只允許氫離子通過，為質子交換膜，A正確；根據分析可知，b電極是電解池的陽極，陽極上發生氧化反應，B正確；44 g CO2物質的量為1 mol，當電極a區消耗1 mol CO2時，由電極方程式2NO＋CO2＋16e－＋18H＋===CO(NH2)2＋7H2O，轉移電子16 mol，電極b生成O2是H2O中的O失電子，化合價從－2變為0，故得4 mol O2，C正確；a電極是陰極，得電子，從圖中可知，a電極上端通入CO2，H＋移動到a電極參與反應，硝酸根離子轉化為CO(NH2)2，其電極反應式為2NO＋CO2＋16e－＋18H＋===CO(NH2)2＋7H2O，D錯誤。
【培優練】
7.(2024·福建莆田二模)某雙離子電池如下圖所示。該電池以并五苯四酮(PCT)和石墨為電極，以室溫離子液體[Pyr14]＋[TFSI]－為電解液，離子可逆地嵌入電極或從電極上脫離返回電解液中。已知充電時，PCT電極發生還原反應。下列說法錯誤的是(　　)
A．放電時，PCT電極是負極
B．[Pyr14]＋脫離PCT電極時，電池處于充電過程
C．0.5 mol PCT完全反應，理論上嵌入石墨電極2 mol [TFSI]－
D．放電時，石墨電極發生反應Cx[TFSI]y＋ye－===xC＋y[TFSI]－
【答案】　B
【解析】　充電時，PCT電極發生還原反應，放電時，PCT電極發生氧化反應，是負極，A正確；充電時，PCT電極為陰極，陽離子向陰極移動，[Pyr14]＋向PCT電極移動，B錯誤；由反應可知，PCT完全反應時，PCT中有4個—CO—可以得到4個電子，C22H10O4＋4e－===C22H10O，0.5 mol PCT完全反應，轉移2 mol電子，理論上嵌入石墨電極2 mol [TFSI]－，C正確；放電時，石墨電極發生還原反應，[TFSI]－從電極中脫出，反應式為Cx[TFSI]y＋ye－===xC＋y[TFSI]－，D正確。
8. (2024·河北省重點高中三模)中國科學院將分子I2引入電解質中調整充電和放電反應途徑，研制出了高功率可充電LiSOCl2電池，工作原理如圖所示，已知SOCl2可與水發生反應。下列有關說法正確的是(　　)
A．該電池既可選用含水電解液，也可選無水電解液
B．放電時，SOCl2最終被氧化為S
C．充電時，陰極反應式：2LiCl＋I2＋2e－===2ICl＋2Li＋
D．放電時，每產生11.2 L(標準狀況下)SO2時，電路中轉移2 mol電子
【答案】　D
【解析】　Li能與氧氣、水反應，SOCl2易與水反應，故電池工作環境必須在無水無氧的條件下進行，A錯誤；由工作原理圖可知，放電時，正極上SOCl2轉化為SOICl，SOICl再轉化為S、SO2，SOCl2最終被還原，B錯誤；充電時，I2失電子轉化為ICl，I2發生氧化反應，陽極反應式為2LiCl＋I2－2e－===2ICl＋2Li＋，陰極反應式為Li＋＋e－===Li，C錯誤；放電時，正極反應式為2SOCl2＋4e－===S＋SO2↑＋4Cl－，每產生11.2 L(標準狀況下)SO2時，電路中轉移2 mol電子，D正確。
9.(2024·河北部分示范性學校二模)我國某研究團隊構建“電化學合成苯胺耦合甲醇電氧化轉化”的綠色有機電催化體系，實現陰極和陽極同時生成高價值化學品并最大限度地提高能源效率，其合成苯胺耦合甲醇電氧化轉化示意圖如下：
下列說法錯誤的是(　　)
A．可以用太陽能電池給上述電解池提供電能
B．工作時，電極A的電勢比電極B的高
C．工作時，電極A上發生的電極反應為＋6H＋＋6e－=== ＋2H2O
D．當電極A上轉移2 mol電子時，B極上生成的HCOOH為0.5 mol
【答案】　B
【解析】　氫離子左移，說明電極A為陰極，電極B為陽極，電極A上的電極反應為＋6H＋＋6e－=== ＋2H2O，電極B上的電極反應為CH3OH＋H2O－4e－===HCOOH＋4H＋，據此作答。電解池是將電能轉化為化學能的裝置，太陽能電池可作電解池的直流電源，A項正確；氫離子左移，說明電極A為陰極，電極B為陽極，沿電流方向，電勢降低，電極A的電勢比電極B的低，B項錯誤；電極A上的電極反應為＋6H＋＋6e－=== ＋2H2O，C項正確；電極B上的電極反應為CH3OH＋H2O－4e－===HCOOH＋4H＋，轉移2 mol電子時，B極上生成0.5 mol HCOOH，D項正確。
10.(2024·廣東佛山二模)畜禽廢水中含大量N、P元素，通過電解形成MgNH4PO4·6H2O沉淀(鳥糞石)進行回收。用如圖裝置模擬該過程，其中含P微粒共有1 mol。下列說法錯誤的是(　　)
A．陽極反應有：Mg－2e－＋NH＋PO＋6H2O===MgNH4PO4·6H2O↓
B．若電路中轉移1.98 mol e－，則溶液中剩余含P微粒為0.01 mol
C．強酸或強堿環境更有利于去除氮、磷元素
D．鳥糞石可用作緩釋肥，實現變廢為寶
【答案】　C
【解析】　結合圖和題意分析，Mg電極為陽極，電極反應式為Mg－2e－＋NH＋PO＋6H2O===MgNH4PO4·6H2O↓，惰性電極為陰極，電極反應式為2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，據此回答。由分析知，陽極反應有：Mg－2e－＋NH＋PO＋6H2O===MgNH4PO4·6H2O↓，A正確；由Mg－2e－＋NH＋PO＋6H2O===MgNH4PO4·6H2O↓可知，若電路中轉移1.98 mol e－，則消耗的n(PO)＝0.99 mol，則溶液中剩余含P微粒為1 mol－0.99 mol＝0.01 mol，B正確；強酸性環境下，PO會生成H3PO4，強堿性環境下，NH會生成氨水，不利于去除氮、磷元素，C錯誤；鳥糞石是含N、P元素的不溶性物質，通過沉淀溶解平衡可逐漸提供可溶性的銨根離子和磷酸根離子，提供N和P，故可用作緩釋肥，實現變廢為寶，D正確。

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