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第二十二、二十三讲 化学能与电能
【基础巩固】
1.港珠澳大桥设计寿命为120年，对桥体钢制构件采用了多种防腐措施，下列防腐措施错误的是( )
A.用导线与石墨相连 B.用导线与电源负极相连
C.钢制构件上焊接锌块 D.表面喷涂分子涂层
【答案】 A
【解析】 A项，石墨、Fe和电解质溶液构成原电池，Fe作负极加速被腐蚀，错误；B项，将铁和电源负
极相连时Fe作阴极而被保护，正确；C项，为牺牲阳极法，正确；D项，为增加防护层，正确。
2.(2023·长治质量检测)一种水性电解液Zn－MnO 离子选择双隔膜电池如图所示[KOH溶液中，Zn2＋以
2
Zn(OH)存在]。电池放电时，Ⅱ区的KSO 溶液浓度变大，下列叙述错误的是( )
2 4
A.电池放电时，转移2 mol e－正极质量减少32 g
B.Ⅰ区与Ⅱ区之间的离子交换膜为阴离子交换膜
C.Zn电极反应：Zn＋4OH－－2e－=Zn(OH)
D.Ⅲ区的K＋通过隔膜向Ⅱ区迁移
【答案】 A
【解析】 Zn电极为负极，Zn失电子产物与电解质反应，生成Zn(OH)，同时K＋透过离子交换膜向Ⅱ区
移动；正极为MnO ，MnO 得电子产物与电解质反应，生成Mn2＋等，同时SO透过离子交换膜向Ⅱ区移
2 2
动。A.电池放电时，正极反应为：MnO ＋4H＋＋2e－=Mn2＋＋2HO，转移2 mol e－，正极质量减轻87 g，A
2 2
错误；B.由分析可知，电极反应发生时，Ⅰ区SO透过离子交换膜向Ⅱ区移动，则Ⅰ区与Ⅱ区之间的离子
交换膜为阴离子交换膜，B正确；C.Zn电极，Zn失电子产物与电解质反应，生成Zn(OH)，则电极反应式
为：Zn＋4OH－－2e－=Zn(OH)，C正确；D.由分析可知，电极反应发生时，Ⅲ区的K＋透过离子交换膜向Ⅱ
区迁移，D正确。
3．（2023·全国·统考高考真题）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
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】素纸作为另一电极。工作时，在硫电极发生反应： S+e-→ S ， S +e-→S ，2Na++ S +2(1- )e-
8
→NaS
2 x
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++ S+2e-→NaS
8 2 x
D．炭化纤维素纸的作用是增强硫电极导电性能
【答案】 A
【解析】 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。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NaS，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
2 x
的反应式为2Na++ S+2e-→NaS，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
8 2 x
以增强硫电极的导电性能，D正确；故答案选A。
4.(2022·潍坊高三检测)某Al－MnO电池原理如图所示，电池总反应的离子方程式为Al＋MnO===AlO＋
MnO ，下列说法正确的是( )
2
A.电池工作时，K＋向负极区移动
B.Al电极发生还原反应
C.正极的电极反应式为MnO＋4H＋＋3e－= MnO ＋2HO
2 2
D.理论上电路中每通过1 mol电子，负极质量减小 9 g
【答案】 D
【解析】 电池工作时，阳离子向正极移动，即K＋向正极区移动，A错误；反应中铝为负极，发生氧化反
应，B错误；电解质溶液呈碱性，MnO在正极上发生得电子的还原反应，即MnO＋2HO＋3e－===MnO＋
2 2
4OH－，C错误；理论上电路中每通过1 mol电子，则有 mol铝被氧化，负极质量减少9 g，D正确。
5．有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下：
实验装
置
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】部分实 a极质量减少；b极 b极有气体产生；c d极溶解；c极有气体产 电流从a极流向d
验现象 质量增加 极无变化 生 极
由此可判断这四种金属的活动性顺序是( )
A．a＞b＞c＞d B．b＞c＞d＞a C．d＞a＞b＞c D．a＞b＞d＞c
【答案】 C
【解析】 把四个实验从左到右分别编号为①②③④，则由实验①可知，a作原电池负极，b作原电池正
极，金属活动性：a＞b；由实验②可知，活动性：b＞c；由实验③可知，d作原电池负极，c作正极，活动
性：d＞c；由实验④可知，d极为原电池负极，a极为原电池正极，活动性：d＞a。
6．(2023·武汉检测)用石墨作电极电解溶有物质的量之比为 3∶1的NaCl和HSO 的水溶液。根据反应产
2 4
物，电解可明显分为三个阶段，下列叙述不正确的是( )
A．电解的最后阶段为电解水
B．阳极先逸出氯气后逸出氧气
C．阴极逸出氢气
D．电解过程中溶液的pH不断增大，最后pH为7
【答案】 D
【解析】 根据离子放电顺序可知，电解此混合溶液时，在阳极阴离子放电的先后顺序为Cl－、OH－、
SO，先生成Cl 后生成O ，在阴极始终为H＋放电，逸出H ，整个电解过程可看成三个阶段：电解HCl溶
2 2 2
液、电解NaCl溶液、电解HO，最后溶液呈碱性，D错误。
2
7．（2023·全国·统考高考真题）用可再生能源电还原 时，采用高浓度的 抑制酸性电解液中的析氢
反应来提高多碳产物(乙烯、乙醇等)的生成率，装置如下图所示。下列说法正确的是
A．析氢反应发生在 电极上
B． 从 电极迁移到 电极
C．阴极发生的反应有：
D．每转移 电子，阳极生成 气体(标准状况)
【答案】 C
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】【解析】 由图可知，该装置为电解池，与直流电源正极相连的IrO -Ti电极为电解池的阳极，水在阳极失
x
去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为2HO-4e—=O ↑+4H+，铜电极为阴极，酸性条件下
2 2
二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成乙烯、乙醇等，电极反应式为2CO+12H++12e−=C H+4H O、
2 2 4 2
2CO+12H++12e−=C HOH+3H O，电解池工作时，氢离子通过质子交换膜由阳极室进入阴极室。A．析氢
2 2 5 2
反应为还原反应，应在阴极发生，即在铜电极上发生，故A错误；B．离子交换膜为质子交换膜，只允许
氢离子通过，Cl-不能通过，故B错误；C．由分析可知，铜电极为阴极，酸性条件下二氧化碳在阴极得到
电子发生还原反应生成乙烯、乙醇等，电极反应式有2CO+12H++12e−=C H+4H O，故C正确；D．水在阳
2 2 4 2
极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为2HO-4e—=O ↑+4H+，每转移1mol电子，生成
2 2
0.25molO，在标况下体积为5.6L，故D错误；答案选C。
2
8．铅酸蓄电池是汽车常用的蓄电池，其构造如图所示。下列说法不正确的是( )
A．电池放电时，负极质量减轻
B．电池放电时，c(H＋)减小
C．电池充电时总反应为2PbSO ＋2HO=Pb＋PbO ＋2HSO
4 2 2 2 4
D．铅酸蓄电池的缺点是笨重、比能量低
【答案】 A
【解析】 放电时，负极Pb失去电子转化为PbSO ，负极质量增加，A项错误；放电过程中消耗HSO ，
4 2 4
溶液中c(H＋)减小，B项正确。
9．（2023·北京朝阳·统考三模）某同学利用下列电池装置探究 的氧化性和还原性。电流表显示电子由
铁电极流向石墨电极，石墨电极上未见Fe析出，下列分析不正确的是
A．盐桥中的阳离子进入右侧烧杯溶液中
B．一段时间后两烧杯溶液中 均增大
C．当两烧杯溶液中 相等时，说明反应已达到平衡状态
D．由A、B中的现象可知， 还原性小于Fe、氧化性小于
【答案】 C
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】【解析】 该反应为Fe+2Fe3+=3Fe2+，负极为铁单质失电子生成亚铁离子，正极为铁离子得电子生成亚铁
离子，据此分析下列选项。A．铁电极失电子为负极，石墨电极为正极，阳离子从负极向正极移动，故盐
桥中阳离子进入石墨电极溶液中，A正确；B．负极反应为Fe-2e-=Fe2+，石墨电极上发生的反应为Fe3++e-
=Fe2+，两侧均反应生成亚铁离子，故一段时间后两烧杯溶液中c(Fe2+)均增大，故石墨电极溶液中亚铁离子
浓度增大，B正确；C．负极反应为Fe-2e-=Fe2+，正极反应为2Fe3++2e-=2Fe2+，设两边均为1L溶液，一段
时间后转移电子为2xmol时两极溶液中亚铁离子浓度相等，则0.10+x=2x+0.05，得x=0.05，则右边消耗铁
离子为0.05mol＜1mol，则反应仍能继续进行，故不能说明反应达到平衡状态，C错误；D．负极反应为
Fe-2e-=Fe2+，正极反应为2Fe3++2e-=2Fe2+，总反应为Fe+2Fe3+=3Fe2+，反应中氧化剂为Fe3+，还原剂为Fe，
Fe2+既是氧化产物也是还原产物，故Fe2+还原性小于Fe，氧化性小于Fe3+，D正确；故答案选C。
10．（2023·全国·统考高考真题）一种以VO 和Zn为电极、Zn(CF SO ) 水溶液为电解质的电池，其示意
2 5 3 3 2
图如下所示。放电时，Zn2+可插入VO 层间形成ZnxVO·nH O。下列说法错误的是
2 5 2 5 2
A．放电时VO 为正极
2 5
B．放电时Zn2+由负极向正极迁移
C．充电总反应：xZn+V O +nHO = ZnxVO·nH O
2 5 2 2 5 2
D．充电阳极反应：ZnxVO·nH O-2xe-=xZn2++V O +nHO
2 5 2 2 5 2
【答案】 C
【解析】 由题中信息可知，该电池中Zn为负极、VO 为正极，电池的总反应为xZn+V O +nHO =
2 5 2 5 2
ZnxVO·nH O。A．由题信息可知，放电时，Zn2+可插入VO 层间形成ZnxVO·nH O，VO 发生了还原反
2 5 2 2 5 2 5 2 2 5
应，则放电时VO 为正极，A说法正确；B．Zn为负极，放电时Zn失去电子变为Zn2+，阳离子向正极迁
2 5
移，则放电时Zn2+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xZn+V O
2 5
+nHO=ZnxVO·nH O，则其在充电时的总反应为ZnxVO·nH O=xZn+V O +nHO ，C说法不正确；D．
2 2 5 2 2 5 2 2 5 2
充电阳极上ZnxVO·nH O被氧化为VO，则阳极的电极反应为ZnxVO·nH O-2xe-=xZn2++V O +nHO ，
2 5 2 2 5 2 5 2 2 5 2
D说法正确；综上所述，本题选C。
11.某兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合该装置的电键时，观察到电流表的指
针发生了偏转。
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】请回答下列问题：
(1)甲池为________(填“原电池”“电解池”或“电镀池”)，通入 CHOH 电极的电极反应式为
3
___________________________________________________________________________________________
。
(2)乙池中 A(石墨)电极的名称为________(填“正极”“负极”“阴极”或“阳极”)，总反应式为
________________________________________。
(3)当乙池中B极质量增加5.40 g时，甲池中理论上消耗O 的体积为________mL(标准状况下)，丙池中
2
________极析出________g铜。
(4)若丙池中电极不变，将其溶液换成NaCl溶液，电键闭合一段时间后，甲中溶液的pH将________(填
“增大”“减小”或“不变”)；丙中溶液的pH将________(填“增大”“减小”或“不变”)。
【答案】 (1)原电池 CHOH－6e－＋8OH－===CO＋6HO
3 2
(2)阳极 4AgNO＋2HO=====4Ag＋O↑＋4HNO (3)280 D 1.60 (4)减小 增大
3 2 2 3
【解析】 (1)甲池为原电池，通入CHOH的电极为负极，电极反应式为CHOH－6e－＋8OH－===CO＋
3 3
6HO。(2)乙池中电解AgNO 溶液，其中C作阳极，Ag作阴极，总反应式为4AgNO ＋2HO=====4Ag＋
2 3 3 2
O↑＋4HNO 。(3)根据各电极上转移的电子数相同，得n(Ag)＝4n(O )＝2n(Cu)，故V(O )＝××22.4 L＝0.28
2 3 2 2
L＝280 mL，m(Cu)＝××64 g＝1.60 g。(4)若丙中电极不变，将其溶液换成 NaCl溶液，根据丙中总反应
2NaCl＋2HO=====2NaOH＋H↑＋Cl↑，则溶液 pH 增大，而甲中总反应为 2CHOH＋3O ＋
2 2 2 3 2
4KOH===2K CO＋6HO，溶液pH减小。
2 3 2
12．（2023·陕西宝鸡·统考一模）硫酸铅(PbSO )，制造铅蓄电池的一种原料；以废旧铅酸电池中的含铅废
4
料(Pb、PbO、PbO 、PbSO 及炭黑等)和HSO 为原料，制备高纯PbO，可实现铅的再生利用。
2 4 2 4
(1)铅蓄电池中需要配制5.3 mol∙L−1的HSO 溶液，需要的仪器有玻璃棒、 (从下列图中选择，
2 4
写出名称)。
(2)工业上以PbS为原料可以制取PbSO ，80℃时浸取，将PbS与盐酸、MnO 和饱和食盐水一起浸取，PbS
4 2
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】反应后生成 和S。
①写出PbS反应的离子方程式： 。
②浸取时应控制盐酸的浓度。其他条件一定，若盐酸浓度过大，铅元素的浸出率反而下降，原因是
。
(3)用废旧铅酸电池中的含铅废料，制备高纯PbO，实现铅的再生利用的过程中，
过程Ⅰ中，Fe2+催化过程可表示为：
i：2Fe2++PbO+4H++ =2Fe3++PbSO+2H O
2 4 2
ii：2Fe3++Pb+ =2Fe2++PbSO
4
下列实验方案可证实上述催化过程。请将实验方案补充完整。
a．向酸化的FeSO 溶液中加入KSCN溶液，溶液几乎无色，再加入少量PbO ，溶液变红。
4 2
b． 。
(4)已知：K (PbCO )=1.5×10−13，K (PbSO )=1.8×10−8.在某制备过程中，经检测，过滤出的PbCO 沉淀中混
sp 3 sp 4 3
有PbSO ，则该滤液中 = 。
4
(5)以铅蓄电池为电源，电解二氧化碳酸性溶液可制得丙烯(如图)。
①Y极与电源 (填“正极”或“负极”)相连。
②该离子交换膜为 膜。
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】③X极的电极反应式为 。
【答案】(1)烧杯、量筒
(2) PbS＋MnO ＋4Cl－＋4H+＝ ＋S＋Mn2+＋2HO 盐酸浓度过大，盐酸与MnO 发生氧化还原
2 2 2
反应，部分MnO 被盐酸消耗，导致与PbS反应的MnO 的量减少
2 2
（3）取a中红色溶液少量，加入过量Pb，充分反应后，红色褪去 (4)1.2×105
(5) 正极 质子 3CO＋18e－＋18H+＝CHCH=CH＋6HO
2 3 2 2
【解析】（1）配制5.3 mol∙L−1的HSO 溶液，需要的仪器有玻璃棒、量筒、胶头滴管、烧杯、一定规格的
2 4
容量瓶，不用托盘天平、圆底烧瓶、漏斗；故答案为：烧杯、量筒。（2）①将PbS与盐酸、MnO 和饱和
2
食盐水一起浸取，PbS反应后生成 和S，MnO 发生还原反应生成Mn2+，反应的离子方程式为PbS＋
2
MnO ＋4Cl－＋4H+＝ ＋S＋Mn2+＋2HO；故答案为：PbS＋MnO ＋4Cl－＋4H+＝ ＋S＋
2 2 2
Mn2+＋2HO。②MnO 能与浓盐酸反应，则盐酸浓度过大，部分MnO 被盐酸消耗，导致与PbS反应的
2 2 2
MnO 的量减少，铅元素的浸出率会下降；故答案为：盐酸浓度过大，盐酸与MnO 发生氧化还原反应，部
2 2
分MnO 被盐酸消耗，导致与PbS反应的MnO 的量减少。（3）过程Ⅰ中Fe2+作催化剂，在反应i中作反应
2 2
物，转化为Fe3+，设计的实验方案为：向酸化的FeSO 溶液中加入KSCN溶液，溶液几乎无色，再加入少
4
量PbO ，溶液变红；要证明Fe2+在反应ii中作生成物，Fe3+转化为Fe2+，可取a中红色溶液，加入过量Pb
2
粉，若充分反应后红色褪去，即可说明Fe3+又转化为Fe2+；故答案为：取a中红色溶液少量，加入过量
Pb，充分反应后，红色褪去。（4）过滤出的PbCO 沉淀中混有PbSO ，则PbCO 、PbSO 共存体系中
3 4 3 4
；故答案为：1.2×105。（5）①该电解池
中，Y极中水失电子生成O，为阳极，与电源正极相连；故答案为：正极。②阳极反应式为2HO−4e﹣＝
2 2
O↑＋4H+，阴极反应式为3CO＋18e－＋18H+＝CHCH=CH＋6HO，电解质溶液呈酸性，则离子交换膜为
2 2 3 2 2
质子交换膜；故答案为：质子。③X电极为阴极，阴极上CO 得电子生成丙烯，电极反应式为3CO＋18e
2 2
－＋18H+＝CHCH=CH＋6HO；故答案为：3CO＋18e－＋18H+＝CHCH=CH＋6HO。
3 2 2 2 3 2 2
【拔高练习】
1.(2022·济南模拟)四个电解装置都以Pt做电极，它们分别装有如下电解质溶液，电解一段时间后，测定其
pH变化，所记录的结果正确的是( )
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】选项 A B C D
电解质溶液 HCl CuSO KOH BaCl
4 2
pH变化 减小 增大 增大 不变
【答案】 C
【解析】 电解盐酸，溶质HCl的量减少，溶剂的量不变，所以酸性减弱，pH增大，A项错误；电解
CuSO 溶液生成硫酸、金属铜和氧气，溶液酸性增强，pH减小，B项错误；电解氢氧化钾溶液的实质是电
4
解水，溶质的量不变，溶剂减少，碱性增强，pH增大，C项正确；电解氯化钡溶液得到氢氧化钡、氢气和
氯气，溶液碱性增强，pH增大，D项错误。
2．（2022·全国·统考高考真题） 电池比能量高，在汽车、航天等领域具有良好的应用前景。近年来科
学家研究了一种光照充电 电池(如图所示)。光照时，光催化电极产生电子 和空穴 ，驱动阴极
反应 和阳极反应(Li O+2h+=2Li++O )对电池进行充
2 2 2
电。下列叙述错误的是
A．充电时，电池的总反应
B．充电效率与光照产生的电子和空穴量有关
C．放电时，Li+从正极穿过离子交换膜向负极迁移
D．放电时，正极发生反应
【答案】 C
【解析】 充电时光照光催化电极产生电子和空穴，驱动阴极反应（Li++e-=Li+）和阳极反应
（LiO+2h+=2Li++O ），则充电时总反应为LiO=2Li+O ，结合图示，充电时金属Li电极为阴极，光催化
2 2 2 2 2 2
电极为阳极；则放电时金属Li电极为负极，光催化电极为正极；据此作答。A．光照时，光催化电极产生
电子和空穴，驱动阴极反应和阳极反应对电池进行充电，结合阴极反应和阳极反应，充电时电池的总反应
为LiO=2Li+O ，A正确；B．充电时，光照光催化电极产生电子和空穴，阴极反应与电子有关，阳极反
2 2 2
应与空穴有关，故充电效率与光照产生的电子和空穴量有关，B正确；C．放电时，金属Li电极为负极，
光催化电极为正极，Li+从负极穿过离子交换膜向正极迁移，C错误；D．放电时总反应为2Li+O=Li O，
2 2 2
正极反应为O+2Li++2e-=Li O，D正确。
2 2 2
3．(2022·四川绵阳模拟)1,5-戊二胺( )是生物法制备尼龙材料的重要原料，利用双极膜
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】(BPM)电渗析产碱技术可将生物发酵液中的1,5-戊二胺硫酸盐(含 和SO)转换为1,5-
戊二胺，实现无害化提取，工作原理如图所示。下列说法错误的是( )
A．a极的电势比b极的低
B．m膜为阳离子交换膜，n膜为阴离子交换膜
C．电解过程中，HSO 极室溶液的pH逐渐减小
2 4
D．b极区每生成11.2 L气体(标准状况)，理论上可生成2 mol 1,5-戊二胺
【答案】 D
【解析】 根据题意，将生物发酵液中的1,5-戊二胺硫酸盐转换为1,5-戊二胺，则生物发酵液中的SO应
通过n膜进入HSO 溶液， 应通过m膜进入产品室，与BPM表面产生的OH－反应生成
2 4
水和 。阳离子向a极移动，a极是阴极，则b极是阳极，阳极电势比阴极电势高，A正
确；电解过程中SO进入HSO 极室，生成HSO ，溶液pH逐渐减小，C正确；b极区是阳极区，电渗析
2 4 2 4
过程生成 O ，每生成 11.2 L气体(标准状况)转移的电子为×4＝2 mol，而1 mol 生成
2
转移2 mol电子，故理论上可生成1 mol 1,5-戊二胺，D错误。
4．（2023·河南·校联考三模）近日，中国科学院大连化学物理研究所团队利用固体氧化物(γ–Al O)电解质
2 3
实现了乙烷电化学脱氢制乙烯，其工作原理如图所示。下列说法正确的是
A．a为电源的负极
B．M极电极反应式为C H+2e-=C H+2H+
2 6 2 4
C．每生成0.5molC H，N极消耗标准状况下11.2LCO
2 4 2
D．每生成56gCO，电路中转移电子的物质的量为2mol
【答案】C
【解析】A．M电极乙烷发生氧化反应生成乙烯，M为阳极，a为电源的正极，故A错误；B．M极乙烷失
电子发生氧化反应生成乙烯，反应式为C H-2e-+O2-=C H+2H O，故B错误；C．阳极发生反应C H-2e-
2 6 2 4 2 2 6
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】+O2-=C H+2H O，阴极发生反应CO+2e-=CO+O2-，每生成0.5molC H，转移1mol电子，N极消耗
2 4 2 2 2 4
0.5molCO，标准状况下的体积为11.2LCO，故C正确；D．阴极发生反应CO+2e-=CO+O2-，每生成
2 2 2
56gCO，电路中转移电子的物质的量为 ，故D错误；选C。
5．（2023·河南郑州·统考三模）一种利用电化学进行“大气固碳”的装置如图所示。该电池放电时正极生
成C和LiCO，充电时通过催化剂的选择性控制，只有LiCO 是阳极反应物。下列说法正确的是
2 3 2 3
A．该电池放电时的正极反应式为CO+4e-=C+2O2-
2
B．图中Li+移动方向是电池充电时的移动方向
C．充电时，阳极反应式为2LiCO-4e-=4Li++2CO ↑+O ↑
2 3 2 2
D．该电池放电、充电过程中转移电子相同时，消耗与生成CO 的量相等
2
【答案】 C
【解析】 由图可知，放电时，负极：Li-e-=Li+，正极：3CO+4e-+4Li+=2Li CO+C，总反应为：4Li+
2 2 3
3CO=2Li CO+C。充电时只有LiCO 发生氧化：阳极：2LiCO-4e-=4Li+ +2CO ↑+O ↑，阴极：4Li++4e-
2 2 3 2 3 2 3 2 2
=4Li，总反应为：2LiCO=4Li+2CO ↑+O ↑，依据此分析解答。A．由分析可知，该电池放电时的正极反应
2 3 2 2
式为3CO+4e-+4Li+=2Li CO+C，故A错误；B．由分析可知，充电时，电极A为阴极，电极B为阳极，
2 2 3
Li+移动方向是由阳极移向阴极，图中Li+移动方向不是电池充电时的移动方向，故B错误；C．由分析可
知，充电时，阳极反应式为2LiCO-4e-=4Li++2CO ↑+O ↑，故C正确；D．该电池放电时的正极反应式为
2 3 2 2
3CO+4e-+4Li+=2Li CO+C，充电时阳极电极方程式为：2LiCO-4e-=4Li+ +2CO ↑+O ↑，该电池放电、充电
2 2 3 2 3 2 2
过程中转移电子相同时，消耗与生成CO 的量不相等，故D错误；故选C。
2
6.用如图所示装置(X、Y是直流电源的两极)分别进行下列各组实验，则下表中各项所列对应关系均正确的
一项是( )
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】选项 X极 实验前U形管中液体 通电后现象及结论
A 正极 NaSO 溶液 U形管两端滴入酚酞后，a管中呈红色
2 4
b管中电极反应式是4OH－－4e－===O ↑＋
2
B 正极 AgNO 溶液
3
2HO
2
C 负极 CuCl 溶液 b管中有气体逸出
2
D 负极 NaOH溶液 溶液pH降低
【答案】 C
【解析】 电解NaSO 溶液时，阳极上是OH－发生失电子的氧化反应，即a管中OH－放电，酸性增强，
2 4
酸遇酚酞不变色，即a管中呈无色，A错误；电解AgNO 溶液时，阴极上是Ag＋发生得电子的还原反应，
3
即b管中电极反应是析出金属Ag的反应，B错误；电解CuCl 溶液时，阳极上是Cl－发生失电子的氧化反
2
应，即b管中Cl－放电，产生Cl ，C正确；电解NaOH溶液时，实际上电解的是水，导致NaOH溶液的浓
2
度增大，碱性增强，pH升高，D错误。
7．（2023·陕西西安·陕西师大附中校考模拟预测）利用光伏电池与膜电解法制备Ce(SO) 溶液的装置如下
4 2
图所示，下列说法不正确的是
A．电解池中阴极的电极反应式为
B．该离子交换膜为阴离子交换膜， 由左池向右池迁移
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】C．该光伏电池的N电极为负极
D．电路中有0.1mol电子通过时，阳极室生成33.2g Ce(SO )
4 2
【答案】 B
【解析】 光伏电池内负电荷向N极移动，则N极为负极，P电极为正极，电解池中纯铜为阴极，石墨为
阳极。A．由分析可知，纯铜为阴极，阴极发生还原反应，电极反应式为 ，故A正确；B．
Ce3+在石墨极发生反应后变为Ce4+，发生了氧化反应，Ce4+与 结合变为Ce(SO) 而流出，消耗了硫酸根
4 2
离子，因此右池中的 向左池迁移，不断进行补充，故B错误；C．光伏电池内负电荷向N极移动，则
N极为负极，故C正确；D．由电路中有0.1mol电子通过时，根据电极反应： 可知，阳极
室生成 即 ，故D正确；故答案选B。
8．（2023·陕西宝鸡·统考二模）海泥细菌通过消耗海底沉积层中的有机物获得营养，同时产生电子。科学
家利用这一原理设计了海泥细菌电池，该技术可在海底加速石油污染物降解速率，其中海泥代谢产物显酸
性，电池工作原理如图所示。下列说法错误的是
A．负极的电极反应式为：CHO-4e-+H O=CO+4H+
2 2 2
B．工作时B电极附近溶液pH减小
C．海水和海泥含有电解质，导电性高，有利于输出电能
D．A电极消耗标况下O5.6L，有1mol质子通过海底沉积层和海水层交接面
2
【答案】 A
【解析】 由图可知，A极氧气得到电子发生还原生成水，为正极， ；B电极HS-失去
电子发生氧化反应生成硫单质，为负极， ；A．由分析可知，负极反应为
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】，A错误； B．工作时B电极附近生成氢离子，酸性增强，溶液pH减小，B正确；C．海水和海泥含有电
解质，导电性高，有利于形成闭合电路输出电能，C正确； D．A电极反应为 ，消耗
标况下O5.6L，为0.25mol氧气，根据电子守恒可知，有1mol质子通过海底沉积层和海水层交接面，D正
2
确；故选A。
9．（2023·陕西咸阳·统考一模）某课题组以纳米Fe O 作为电极材料制备锂离子电池(另一极为金属锂和石
2 3
墨的复合材料)，通过在室温条件下对锂离子电池进行循环充放电，成功地实现了对磁性的可逆调控(见右
图)，下列说法不正确的是
A．充电时，Fe O 对应电极连接充电电源的负极
2 3
B．该电池的正极的电极反应式：Fe O+6Li++6e−=3Li O+2Fe
2 3 2
C．该电池不能使用氢氧化钠溶液作为电解液
D．该电池工作的原理：放电时，Fe O 作为电池正极被还原为Fe，电池被磁铁吸引
2 3
【答案】 A
【解析】 据图可知放电时，Li被氧化Li+，所以金属锂和石墨的复合材料为负极，纳米Fe O 为正极。A．
2 3
放电时Fe O 对应电极为正极，则充电时为阳极，与电源正极相连，A错误；B．放电时Fe O 对应电极为
2 3 2 3
正极，Fe O 被还原为Fe，O元素转化为LiO，根据电子守恒、元素守恒可得电极反应式为Fe O+6Li+
2 3 2 2 3
+6e−=3Li O+2Fe，B正确；C．Li为活泼金属，会与氢氧化钠溶液中的水反应，C正确；D．据图可知，该
2
电池工作时，Fe O 为正极，被还原为Fe，使电池被磁铁吸引，D正确；综上所述答案为A。
2 3
10．（2023·河北·校联考三模）磷酸铁锂( )电池应用广泛，放电后，电池的正极材料主要含有
、Al、石墨以及少量难溶性的杂质。已知 易溶于 溶液，难溶于 溶液，从放电
后正极材料中回收金属锂的流程如图所示。下列说法错误的是
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】A．向“滤液”中滴加稀盐酸至过量，先产生白色沉淀，后沉淀逐渐溶解
B．“酸浸氧化”时可以用 溶液代替 溶液
C．“酸浸氧化”时检验是否完全氧化，可用 溶液
D．“沉锂”时主要反应的离子方程式为
【答案】 B
【解析】 正极材料主要含有 、Al、石墨以及少量难溶性的杂质，加入NaOH溶液除去Al，滤渣
加入HO 和硝酸过滤除去铁、石墨和难溶性杂质，溶液加入NaHCO 溶液沉锂，最后得到碳酸锂。A．滤
2 2 3
液中含有 ，在滴加稀盐酸至过量过程中，先后发生离子反应 、
，A项正确；B．依据题给信息， 易溶于 溶液，难溶于
溶液，若用 溶液代替 溶液，则 溶于其中，难以通过过滤除去，对后续回收锂产
生影响，B项错误；C． 溶液和 溶液氧化 ，生成 ，若未完全氧化，则溶液中存
在 ，可使用 溶液检验，观察是否有蓝色沉淀生成，C项正确；D．沉锂过程中发生的主
要反应的离子方程式为 ，D项正确；答案选B。
11．（2023·河北·校联考三模）科学家开发了一种可循环使用的太阳能水电池，该装置绿色环保，有广泛
的研究前景，其工作原理如图所示。下列说法错误的是
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】A．光充电时， 电极附近溶液的酸性增强
B．放电时， 电极为正极
C．光充电时， 向 电极迁移
D．放电时，Pt电极反应式：
【答案】 B
【解析】光充电时是电解池， 电极有电子流出，发生氧化反应，是阳极；放电时是原电池， 电
极有电子流出，发生氧化反应，故 电极为负极，Pt电极为正极，据此作答；A．太阳能水电池光充电
过程中， 电极有电子流出，发生氧化反应，电极反应式为 ，故 电极附
近溶液的酸性增强，A正确；B．放电时， 电极有电子流出，发生氧化反应，故 电极为负极，Pt
电极为正极， B错误；C．充电时， 电极为阴极， 向阴极迁移，C正确；D．放电时，Pt电极为
正极，Pt电极附近有光充电产生的大量 ，故Pt电极反应式为 ，D正确； 故选
B。
12. 某化学兴趣小组的同学用如下图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合 K时，观察到电流表的指针
发生了偏移。
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】请回答下列问题：
(1)乙装置的名称是________；Zn为________极。
(2)写出电极反应：Cu极：_________________________________________；
石墨棒极：_________________________________________________________。
(3)当甲中产生0.1 mol气体时，乙中产生的气体在标准状况下的体积应为________。
(4)若乙中溶液不变，将其电极都换成铜电极，闭合K一段时间后，乙中溶液的颜色________(填“变深”
“变浅”或“不变”)。
(5)若乙中电极不变，将其溶液换成NaCl溶液，闭合K一段时间后，甲中溶液的pH将________(填“增
大”“减小”或“不变”，下同)；乙中溶液的pH将________。
(6)若乙中电极不变，将其溶液换成饱和NaSO 溶液，闭合K一段时间，当阴极上有a mol气体生成时，
2 4
同时有ω g Na SO ·10H O析出，假设温度不变，剩余溶液中溶质的质量分数应为________________(用含
2 4 2
ω、a的表达式表示，不必化简)。
【答案】 (1)电解池 负 (2)2H＋＋2e－===H ↑
2
Cu2＋＋2e－===Cu (3)2.24 L (4)不变
(5)增大 增大 (6)×100%
【解析】 (1)乙中Pt、石墨棒都是惰性电极，甲中Zn和Cu都是活性电极，则甲是原电池，Zn是负极，
Cu是正极；乙是电解池，Pt是阳极，石墨棒是阴极。(2)甲中电解液是稀硫酸，Cu极的电极反应式为2H＋
＋2e－===H ↑；石墨棒阴极上Cu2＋发生还原反应，电极反应式为 Cu2＋＋2e－===Cu。(3)甲中Cu电极产生
2
H ，产生0.1 mol气体时，电路中通过0.2 mol电子；乙中Pt电极反应式为2Cl－－2e－===Cl↑，则转移0.2
2 2
mol 电子时生成0.1 mol Cl ，在标准状况下的体积为2.24 L。(4)铜电极是活性电极，乙为电镀池，电解液
2
中c(Cu2＋)不变，则乙中溶液的颜色不变。(5)甲中电池总反应为Zn＋2H＋===Zn2＋＋H↑，溶液的pH增大；
2
乙中电极不变，将其溶液换成NaCl溶液，电池总反应为2NaCl＋2HO=====2NaOH＋H↑＋Cl↑，反应生
2 2 2
成NaOH，溶液的pH增大。(6)利用惰性电极电解饱和NaSO 溶液，电池总反应式为2HO=====2H↑＋
2 4 2 2
O↑，阴极上析出H ，则阴极上有a mol气体生成时，消耗a mol H O，同时有ω g Na SO ·10H O析出，
2 2 2 2 4 2
剩余溶液仍为饱和 NaSO 溶液，故 a mol H O 和 ω g Na SO ·10H O 也形成饱和 NaSO 溶液，ω g
2 4 2 2 4 2 2 4
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】NaSO ·10H O中含有NaSO 的质量为 g，因此剩余溶液中溶质的质量分数为(g)/(ω g＋18a g)×100%＝
2 4 2 2 4
×100%。
13.(2022·德阳三模)铝的阳极氧化是一种重要的表面处理技术，其原理是用电化学方法处理铝件表面，优化
氧化膜结构，增强铝件的抗腐蚀性，同时便于表面着色。取铝片模拟该实验，并测定氧化膜厚度，操作步
骤如下：
(1)铝片预处理
铝片表面除去油垢后，用2 mol/LNaOH溶液在60～70 ℃下洗涤，除去铝表面薄氧化膜，离子方程式为：
________________________________________；
再用10%(质量分数)的HNO 溶液对铝片表面进行化学抛光。若取一定体积68%(质量分数)的浓硝酸配制该
3
化学抛光液，需要用到的玻璃仪器有________、________、玻璃棒和胶头滴管。
(2)电解氧化
取预处理过的铝片和铅做电极，控制电流恒定为0.06 A，用直流电源在5～6 mol/L硫酸中电解。其中铝片
接电源________极，产生氧化膜的电极反应式为氧化膜的生长过程可大致分为A、B、C三个阶段(如图所
示)，C阶段多孔层产生孔隙的离子反应方程式为___________________________________________，
A阶段电压逐渐增大的原因是_________________________________
_________________________________________________________。
(3)氧化膜质量检验
取出阳极氧化并封闭处理过的铝片，洗净、干燥，在铝片表面滴一滴氧化膜质量检查液(3 g K Cr O ＋75
2 2 7
mL水＋25 mL浓硫酸)，用秒表测定表面颜色变为绿色(产生Cr3＋)所需时间，可判断氧化膜的耐腐蚀性。
写 出 该 变 色 反 应 的 离 子 方 程 式 ：
_______________________________________________________________。
(4)氧化膜厚度测定
①取氧化完毕的铝片，测得表面积为4.0 cm2，洗净吹干，称得质量为0.765 4 g；
②将铝片浸于60 ℃的溶膜液中煮沸10分钟进行溶膜处理；
③取出铝片，洗净吹干，称得除膜后铝片质量为0.744 2 g。
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】已知氧化膜的密度为2.7 g/cm3，可以计算得出氧化膜厚度为________μm(1 μm＝1×10－4cm)。
【答案】 (1)AlO ＋2OH－=2AlO＋HO 烧杯 量筒 (2)正 2Al－6e－＋3HO=Al O ＋6H＋、Al O ＋6H
2 3 2 2 2 3 2 3
＋=Al3＋＋3HO 电流不变时，氧化膜覆盖阳极表面，电阻增大 (3)2Al＋ Cr O＋14H＋=2Cr3＋＋2Al3＋＋
2 2
7HO
2
(4)19.6
【解析】 (1)铝片表面除去油垢后，用2 mol/L NaOH溶液在60～70 ℃下洗涤，除去铝表面薄氧化膜，即
Al O 与NaOH溶液反应的离子方程式为：Al O ＋2OH－===2AlO＋HO，用浓硝酸配制一定量的10%(质量
2 3 2 3 2
分数)的HNO 溶液，需要的实验步骤为：计算、量取、稀释、装瓶，需要用到的玻璃仪器有量筒、烧杯、
3
玻璃棒和胶头滴管；(2)本电解的目的是将铝片电解氧化生成致密的氧化物保护膜，电解池中阳极发生氧化
反应，则其中铝片接电源正极，产生氧化膜的生长过程可大致分为A、B、C三个阶段(如图所示)，C阶段
多孔层产生孔隙即生成有Al O 保护膜，同时又被生成的H＋消耗掉一部分Al O ，从而形成多孔层产生空
2 3 2 3
隙，该过程的离子反应方程式为2Al－6e－＋3HO===AlO ＋6H＋、Al O ＋6H＋===Al3＋＋3HO，随着电解
2 2 3 2 3 2
的进行氧化膜覆盖阳极表面厚度加厚，电阻增大，则为了保持电流不变，则 A阶段电压需逐渐增大；(3)该
变色反应即KCr O 转化为了Cr3＋，被还原，即Al参与该反应转化为Al3＋，根据氧化还原反应配平可得，
2 2 7
该反应的离子方程式为：2Al＋Cr O＋14H＋===2Cr3＋＋2Al3＋＋7HO；(4)由题干可知，氧化膜的质量为：
2 2
0.765 4 g－0.744 2 g＝0.021 2 g，则氧化膜的体积为：＝0.007 85 cm3，则氧化膜的厚度为：＝0.001 96 cm
＝19.6 μm。
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】
