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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－MnO2 离子选择双隔膜电池如图所示[KOH 溶液中，Zn2＋以
Zn(OH)存在]。电池放电时，Ⅱ区的K2SO4溶液浓度变大，下列叙述错误的是( )
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MnO2，MnO2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区移动。
A.电池放电时，正极反应为：MnO2＋4H＋＋2e－=Mn2＋＋2H2O，转移2 mol e－，正极质量减轻87 g，A 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
1
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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
【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。
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＋
MnO2，下列说法正确的是( )
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－= MnO2＋2H2O
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＋2H2O＋3e－===MnO2＋
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
2
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部分实
验现象
a 极质量减少；b 极
质量增加
b 极有气体产生；c
极无变化
d 极溶解；c 极有气体产
生
电流从a 极流向d
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H2SO4的水溶液。根据反应产物，
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Cl2后生成O2，在阴极始终为H＋放电，逸出H2，整个电解过程可看成三个阶段：电解HCl 溶
液、电解NaCl 溶液、电解H2O，最后溶液呈碱性，D 错误。
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
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【解析】 由图可知，该装置为电解池，与直流电源正极相连的IrOx-Ti 电极为电解池的阳极，水在阳极失
去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为2H2O-4e—=O2↑+4H+，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，电极反应式为2CO2+12H++12e−=C2H4+4H2O、
2CO2+12H++12e−=C2H5OH+3H2O，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
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2CO2+12H++12e−=C2H4+4H2O，故C 正确；D．水在阳
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2H2O-4e—=O2↑+4H+，每转移1mol 电子，生成
0.25molO2，在标况下体积为5.6L，故D 错误；答案选C。
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2PbSO4＋2H2O=Pb＋PbO2＋2H2SO4
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PbSO4，负极质量增加，A 项错误；放电过程中消耗H2SO4，
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
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【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V2O5和Zn 为电极、Zn(CF3SO3)2水溶液为电解质的电池，其示意
图如下所示。放电时，Zn2+可插入V2O5层间形成ZnxV2O5·nH2O。下列说法错误的是
A．放电时V2O5为正极
B．放电时Zn2+由负极向正极迁移
C．充电总反应：xZn+V2O5 +nH2O = ZnxV2O5·nH2O
D．充电阳极反应：ZnxV2O5·nH2O-2xe-=xZn2++V2O5 +nH2O
【答案】 C
【解析】 由题中信息可知，该电池中Zn 为负极、V2O5为正极，电池的总反应为xZn+V2O5 +nH2O =
ZnxV2O5·nH2O。A．由题信息可知，放电时，Zn2+可插入V2O5层间形成ZnxV2O5·nH2O，V2O5发生了还原反
应，则放电时V2O5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
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+V2O5
+nH2O=ZnxV2O5·nH2O，则其在充电时的总反应为ZnxV2O5·nH2O=xZn+V2O5 +nH2O ，C 说法不正确；D．
充电阳极上ZnxV2O5·nH2O 被氧化为V2O5，则阳极的电极反应为ZnxV2O5·nH2O-2xe-=xZn2++V2O5 +nH2O ，
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。
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请回答下列问题：
(1)甲池为________(填“原电池”“电解池”或“电镀池” )，通入CH3OH 电极的电极反应式为
___________________________________________________________________________________________。
(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O2 的体积为________mL(标准状况下)，丙池中
________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 CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O
(2)阳极 4AgNO3＋2H2O=====4Ag＋O2↑＋4HNO3 (3)280 D 1.60 (4)减小 增大
【解析】 (1)甲池为原电池，通入CH3OH 的电极为负极，电极反应式为CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋
6H2O。(2)乙池中电解AgNO3溶液，其中C 作阳极，Ag 作阴极，总反应式为4AgNO3＋2H2O=====4Ag＋
O2↑＋4HNO3。(3)根据各电极上转移的电子数相同，得n(Ag)＝4n(O2)＝2n(Cu)，故V(O2)＝××22.4 L＝0.28
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 ＋2H2O=====2NaOH ＋H2↑＋Cl2↑，则溶液pH 增大，而甲中总反应为2CH3OH ＋3O2 ＋
4KOH===2K2CO3＋6H2O，溶液pH 减小。
12．（2023·陕西宝鸡·统考一模）硫酸铅(PbSO4)，制造铅蓄电池的一种原料；以废旧铅酸电池中的含铅废
料(Pb、PbO、PbO2、PbSO4及炭黑等)和H2SO4为原料，制备高纯PbO，可实现铅的再生利用。
(1)铅蓄电池中需要配制5.3 mol∙L−1的H2SO4溶液，需要的仪器有玻璃棒、 (从下列图中选择，
写出名称)。
(2)工业上以PbS 为原料可以制取PbSO4，80℃时浸取，将PbS 与盐酸、MnO2和饱和食盐水一起浸取，PbS
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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++PbO2+4H++
=2Fe3++PbSO4+2H2O
ii：2Fe3++Pb+
=2Fe2++PbSO4
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FeSO4溶液中加入KSCN 溶液，溶液几乎无色，再加入少量PbO2，溶液变红。
b． 。
(4)已知：Ksp(PbCO3)=1.5×10−13，Ksp(PbSO4)=1.8×10−8.在某制备过程中，经检测，过滤出的PbCO3沉淀中混
有PbSO4，则该滤液中
= 。
(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)。
Y
①
极与电源 (填“正极”或“负极”)相连。
②该离子交换膜为 膜。
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X
③
极的电极反应式为 。
【答案】(1)烧杯、量筒
(2) PbS＋MnO2＋4Cl－＋4H+＝
＋S＋Mn2+＋2H2O 盐酸浓度过大，盐酸与MnO2发生氧化还原
反应，部分MnO2被盐酸消耗，导致与PbS 反应的MnO2的量减少
（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 3CO2＋18e－＋18H+＝CH3CH=CH2＋6H2O
【解析】（1）配制5.3 mol∙L−1的H2SO4溶液，需要的仪器有玻璃棒、量筒、胶头滴管、烧杯、一定规格的
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、MnO2和饱和
食盐水一起浸取，PbS 反应后生成
和S，MnO2发生还原反应生成Mn2+，反应的离子方程式为PbS＋
MnO2＋4Cl－＋4H+＝
＋S＋Mn2+＋2H2O；故答案为：PbS＋MnO2＋4Cl－＋4H+＝
＋S＋
Mn2+＋2H2O。②MnO2能与浓盐酸反应，则盐酸浓度过大，部分MnO2被盐酸消耗，导致与PbS 反应的
MnO2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MnO2发生氧化还原反应，部
分MnO2被盐酸消耗，导致与PbS 反应的MnO2的量减少。（3）过程Ⅰ中Fe2+作催化剂，在反应i 中作反应
物，转化为Fe3+，设计的实验方案为：向酸化的FeSO4溶液中加入KSCN 溶液，溶液几乎无色，再加入少
量PbO2，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
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PbCO3沉淀中混有PbSO4，则PbCO3、PbSO4共存体系中
；故答案为：1.2×105。（5）①该电解池中，
Y 极中水失电子生成O2，为阳极，与电源正极相连；故答案为：正极。②阳极反应式为2H2O−4e﹣＝O2↑＋
4H+，阴极反应式为3CO2＋18e－＋18H+＝CH3CH=CH2＋6H2O，电解质溶液呈酸性，则离子交换膜为质子
交换膜；故答案为：质子。③X 电极为阴极，阴极上CO2得电子生成丙烯，电极反应式为3CO2＋18e－＋
18H+＝CH3CH=CH2＋6H2O；故答案为：3CO2＋18e－＋18H+＝CH3CH=CH2＋6H2O。
【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( )
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选项
A
B
C
D
电解质溶液
HCl
CuSO4
KOH
BaCl2
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
CuSO4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
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(Li2O2+2h+=2Li++O2)对电池进行充电。
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
（Li2O2+2h+=2Li++O2），则充电时总反应为Li2O2=2Li+O2，结合图示，充电时金属Li 电极为阴极，光催化
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Li2O2=2Li+O2，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
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+O2=Li2O2，
正极反应为O2+2Li++2e-=Li2O2，D 正确。
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
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(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，H2SO4极室溶液的pH 逐渐减小
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H2SO4溶液，
应通过m 膜进入产品室，与BPM 表面产生的OH－反应生成
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H2SO4极室，生成H2SO4，溶液pH 逐渐减小，C 正确；b 极区是阳极区，电渗析过程
生成O2，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
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–Al2O3)电解质
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C2H6+2e-=C2H4+2H+
C．每生成0.5molC2H4，N 极消耗标准状况下11.2LCO2
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C2H6-2e-+O2-=C2H4+2H2O，故B 错误；C．阳极发生反应C2H6-2e-
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+O2-=C2H4+2H2O，阴极发生反应CO2+2e-=CO+O2-，每生成0.5molC2H4，转移1mol 电子，N 极消耗
0.5molCO2，标准状况下的体积为11.2LCO2，故C 正确；D．阴极发生反应CO2+2e-=CO+O2-，每生成
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Li2CO3，充电时通过催化剂的选择性控制，只有Li2CO3是阳极反应物。下列说法正确的是
A．该电池放电时的正极反应式为CO2+4e-=C+2O2-
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2Li2CO3-4e-=4Li++2CO2↑+O2↑
D．该电池放电、充电过程中转移电子相同时，消耗与生成CO2的量相等
【答案】 C
【解析】 由图可知，放电时，负极：Li-e-=Li+，正极：3CO2+4e-+4Li+=2Li2CO3+C，总反应为：4Li+
3CO2=2Li2CO3+C。充电时只有Li2CO3发生氧化：阳极：2Li2CO3-4e-=4Li+ +2CO2↑+O2↑，阴极：4Li++4e-
=4Li，总反应为：2Li2CO3=4Li+2CO2↑+O2↑，依据此分析解答。A．由分析可知，该电池放电时的正极反应
式为3CO2+4e-+4Li+=2Li2CO3+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，
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2Li2CO3-4e-=4Li++2CO2↑+O2↑，故C 正确；D．该电池放电时的正极反应式为
3CO2+4e-+4Li+=2Li2CO3+C，充电时阳极电极方程式为：2Li2CO3-4e-=4Li+ +2CO2↑+O2↑，该电池放电、充电
过程中转移电子相同时，消耗与生成CO2的量不相等，故D 错误；故选C。
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( )
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【答案】 C
【解析】 电解Na2SO4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，
酸遇酚酞不变色，即a 管中呈无色，A 错误；电解AgNO3溶液时，阴极上是Ag＋发生得电子的还原反应，
即b 管中电极反应是析出金属Ag 的反应，B 错误；电解CuCl2溶液时，阳极上是Cl－发生失电子的氧化反
应，即b 管中Cl－放电，产生Cl2，C 正确；电解NaOH 溶液时，实际上电解的是水，导致NaOH 溶液的浓
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(SO4)2溶液的装置如下
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
选项
X 极
实验前U 形管中液体
通电后现象及结论
A
正极
Na2SO4溶液
U 形管两端滴入酚酞后，a 管中呈红色
B
正极
AgNO3溶液
b 管中电极反应式是4OH－－4e－===O2↑＋
2H2O
C
负极
CuCl2溶液
b 管中有气体逸出
D
负极
NaOH 溶液
溶液pH 降低
12
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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(SO4)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(SO4)2而流出，消耗了硫酸根
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：CH2O-4e-+H2O=CO2+4H+
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O25.6L，有1mol 质子通过海底沉积层和海水层交接面
【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
，
13
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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O25.6L，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 正确；
故选A。
9．（2023·陕西咸阳·统考一模）某课题组以纳米Fe2O3作为电极材料制备锂离子电池(另一极为金属锂和石
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，Fe2O3对应电极连接充电电源的负极
B．该电池的正极的电极反应式：Fe2O3+6Li++6e−=3Li2O+2Fe
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，Fe2O3作为电池正极被还原为Fe，电池被磁铁吸引
【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Fe2O3为正极。A．
放电时Fe2O3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Fe2O3对应电极为
正极，Fe2O3被还原为Fe，O 元素转化为Li2O，根据电子守恒、元素守恒可得电极反应式为Fe2O3+6Li+
+6e−=3Li2O+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
电池工作时，Fe2O3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。
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
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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H2O2和硝酸过滤除去铁、石墨和难溶性杂质，溶液加入NaHCO3溶液沉锂，最后得到碳酸锂。A．滤
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
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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。
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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Na2SO4溶液，闭合K 一段时间，当阴极上有a mol 气体生成时，
同时有ω g Na2SO4·10H2O 析出，假设温度不变，剩余溶液中溶质的质量分数应为________________(用含
ω、a 的表达式表示，不必化简)。
【答案】 (1)电解池 负 (2)2H＋＋2e－===H2↑
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－===H2↑；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
H2，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－===Cl2↑，则转移0.2
mol 电子时生成0.1 mol Cl2，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
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＋＋H2↑，溶液的pH 增大；
乙中电极不变，将其溶液换成NaCl 溶液，电池总反应为2NaCl＋2H2O=====2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，反应生
成NaOH，溶液的pH 增大。(6)利用惰性电极电解饱和Na2SO4溶液，电池总反应式为2H2O=====2H2↑＋
O2↑，阴极上析出H2，则阴极上有a mol 气体生成时，消耗a mol H2O，同时有ω g Na2SO4·10H2O 析出，
剩余溶液仍为饱和Na2SO4 溶液，故a mol H2O 和ω g Na2SO4·10H2O 也形成饱和Na2SO4 溶液，ω g
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Na2SO4·10H2O 中含有Na2SO4 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%＝
×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HNO3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
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 K2Cr2O7＋75
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。
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)。
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【答案】 (1)Al2O3＋2OH－=2AlO＋H2O 烧杯 量筒 (2)正 2Al－6e－＋3H2O=Al2O3＋6H＋、Al2O3＋6H
＋=Al3＋＋3H2O 电流不变时，氧化膜覆盖阳极表面，电阻增大 (3)2Al＋ Cr2O＋14H＋=2Cr3＋＋2Al3＋＋
7H2O
(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Al2O3 与NaOH 溶液反应的离子方程式为：Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O，用浓硝酸配制一定量的10%(质
量分数)的HNO3 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、
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Al2O3 保护膜，同时又被生成的H＋消耗掉一部分Al2O3，从而形成多孔层产生
空隙，该过程的离子反应方程式为2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋、Al2O3＋6H＋===Al3＋＋3H2O，随着
电解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K2Cr2O7 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，该反应的离子方程式为：2Al＋Cr2O＋14H＋===2Cr3＋＋2Al3＋＋7H2O；(4)由题干可知，氧化膜
的质量为：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。
19
