1、1第 6 讲 电化学基础考向一 新型化学电源的分析与推断1(2018全国卷)我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的 NaCO2二次电池。将 NaClO4溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料，电池的总反应为：3CO 24Na2Na 2CO3C。下列说法错误的是( )A放电时，ClO 向负极移动 4B充电时释放 CO2，放电时吸收 CO2C放电时，正极反应为：3CO 24e =2CO C23D充电时，正极反应为：Na e =Na解析 高氯酸根离子是阴离子，电池放电时为原电池装置，阴离子向负极移动，A正确；由题图结合电池总反应知，充电时释放二氧化碳，放电时吸收二氧化碳，B
2、正确；放电时，正极反应可以理解为“CO 2得到 4e 还原为 C，余下的两个 O2 进一步结合 CO2生成 CO ”：3CO 24e =2CO C，C 正确；充电时电池的正极与外接电源的正极相连，23 23作电解池的阳极，发生失电子的氧化反应，应为碳失电子生成 CO2，D 错误。答案 D2(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：16Li xS8=8Li2Sx(2 x8)。下列说法错误的是( )2A电池工作时，正极可发生反应：2Li 2S62Li 2e =3Li2S4B电池工作时，外电路中流过 0.02 mol
3、 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应，即：Li2S8Li 2S6Li 2S4Li 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，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
4、 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 D3(2015全国卷)微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是( )A正极反应中有 CO2生成B微生物促进了反应中电子的转移C质子通过交换膜从负极区移向正极区D电池总反应为 C6H12O66O 2=6CO26H 2O3解析 由题意可知，微生物电池的原理是在微生物作用下 O2与 C6H12O6发生氧化还原反应，将化学能转化为电能，B 正确；氧气在正极反应，由于质子交换膜只允许 H 通过，则正极反应为：O 24e 4H =2H2O，没有
5、 CO2生成，A 项错误；负极发生反应：C6H12O624e 6H 2O=6CO2 24H ，H 在负极区生成，移向正极区，在正极被消耗，C 项正确；总反应为：C 6H12O66O 2=6CO26H 2O，D 项正确。答案 A4(1)(2018天津卷)CO 2是一种廉价的碳资源，其综合利用具有重要意义。回答下列问题：O2辅助的 AlCO 2电池工作原理如图所示。该电池电容量大，能有效利用 CO2，电池反应产物 Al2(C2O4)3是重要的化工原料。电池的负极反应式：_。电池的正极反应式：6O 26e =6O ；6CO 26O =3C2O 6O 2 2 2 24反应过程中 O2的作用是_。该电池
6、的总反应式：_。(2)(2017北京卷)实验证明 Ag Fe 2 =AgFe 3 能发生，装置如下图。其中甲溶液是_，操作及现象是_。(3)(2016江苏卷)铁炭混合物在水溶液中可形成许多微电池。将含有 Cr2O 的酸性274废水通过铁炭混合物，在微电池正极上 Cr2O 转化为 Cr3 ，其电极反应式为27_。(4)(2016天津卷)氢能是发展中的新能源，它的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节。回答下列问题：与汽油相比，氢气作为燃料的优点是_(至少答出两点)。但是氢气直接燃烧的能量转换率远低于燃料电池，写出碱性氢氧燃料电池的负极反应式：_。(5)(2015四川卷)FeSO 4在一定条件下可制
7、得 FeS2(二硫化亚铁)纳米材料。该材料可用于制造高容量锂电池，电池放电时的总反应为 4LiFeS 2=Fe2Li 2S，正极反应式是_。解析 (1)O 2辅助的 AlCO 2电池中，Al 是活泼金属，作负极，发生氧化反应，电极反应式为 Al3e =Al3 。由电池的正极反应式可知，O 2先生成 O ，O 与 CO2反应生成 2 2C2O 和 O2，据此推测，该过程中 O2的作用是催化剂。根据正、负极反应式及得失电子守24恒得电池的总反应式为 2Al6CO 2=Al2(C2O4)3。答案 (1)Al3e =Al3 (或 2Al6e =2Al3 ) 催化剂 2Al6CO 2=Al2(C2O4)
8、3(2)FeSO4溶液 取电池工作前与工作一段时间后左侧烧杯中溶液，同时滴加 KSCN 溶液，后者红色更深。(3)Cr2O 14H 6e =2Cr3 7H 2O27(4)污染小，可再生，来源广，资源丰富，燃烧热值高(任写其中 2 个) H22OH 2e =2H2O(5)FeS24Li 4e =Fe2Li 2S(或 FeS24e =Fe2S 2 )考向二 电解原理在工农业生产中的应用5(2017全国卷)用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解质溶液一般为 H2SO4H2C2O4混合溶液。下列叙述错误的是( )A待加工铝质工件为阳极B可选用不锈钢网作为阴极C阴极的电极反应式为：A
9、l 3 3e =AlD硫酸根离子在电解过程中向阳极移动解析 利用电解氧化法在铝制品表面形成致密的 Al2O3薄膜，即待加工铝质工件作阳极，A 项正确；阴极与电源负极相连，对阴极电极材料没有特殊要求，可选用不锈钢网等，B 项正确；电解质溶液呈酸性，阴极上应是 H 放电，C 项错误；在电解过程中，电解池中的阴离子向阳极移动，D 项正确。答案 C56(2018全国卷)焦亚硫酸钠(Na 2S2O5)在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛。回答下列问题：制备 Na2S2O5也可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中 SO2碱吸收液中含有NaHSO3和 Na2SO3。阳极的电极反应式为_。电解后，_室的
10、NaHSO3浓度增加。将该室溶液进行结晶脱水，可得到 Na2S2O5。解析 装置图中左侧与电源正极相连，为三室膜电解槽的阳极，由于阳极室的溶液为稀硫酸，故阳极发生的反应为 2H2O4e =4H O 2，生成的 H 穿过阳离子交换膜进入 a 室与 SO2碱吸收液中的 SO 反应生成 HSO ，则 a 室中 NaHSO3浓度增加。23 3答案 2H 2O4e =4H O 2 a7(1)(2016浙江卷)研究证实，CO 2也可在酸性水溶液中通过电解生成甲醇，则生成甲醇的反应发生在_极，该电极反应式是_。(2)(2016天津卷)化工生产的副产物氢也是氢气的来源。电解法制取有广泛用途的Na2FeO4，同
11、时获得氢气：Fe2H 2O2OH FeO 3H 2，工作原理如图= = = = =通 电 241 所示。装置通电后，铁电极附近生成紫红色 FeO ，镍电极有气泡产生。若氢氧化钠溶24液浓度过高，铁电极区会产生红褐色物质。已知：Na 2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。6电解一段时间后， c(OH )降低的区域在_(填“阴极室”或“阳极室”)。电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，其原因为_。 c(Na2FeO4)随初始 c(NaOH)的变化如图 2，任选 M、N 两点中的一点，分析 c(Na2FeO4)低于最高值的原因：_。解析 (1)根据题意，二氧化碳在酸性水溶液中通过电解生成甲
12、醇，CO 2中 C 呈4价，CH 3OH 中 C 呈2 价，结合反应前后碳元素化合价变化，可知碳元素的化合价降低，得到电子，故该电极为阴极，电极反应式为 CO26H 6e =CH3OHH 2O。(2)根据题意，镍电极有气泡产生是 H 得电子生成 H2，发生还原反应，则铁电极上 OH 发生氧化反应，溶液中的 OH 减少，因此电解一段时间后， c(OH )降低的区域在阳极室。H 2具有还原性，根据题意：Na 2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被 H2还原。因此，电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，防止 Na2FeO4与 H2反应使产率降低。根据题意 Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，在 M
13、点： c(OH )低，Na 2FeO4稳定性差，且反应慢；在 N 点： c(OH )过高，铁电极上有 Fe(OH)3生成，使 Na2FeO4产率降低。答案 (1)阴 CO 26H 6e =CH3OHH 2O(2)阳极室 防止 Na2FeO4与 H2反应使产率降低 M 点： c(OH )低，Na 2FeO4稳定性差，且反应慢或 N 点； c(OH )过高，铁电极上有 Fe(OH)3或(Fe 2O3)生成，使 Na2FeO4产率降低考向三 金属的腐蚀与防护8(2015上海卷)研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示。下列有关说法错误的是7( )Ad 为石墨，铁片腐蚀加快Bd 为石墨，石墨上电极反应为：O
14、 22H 2O4e =4OHCd 为锌块，铁片不易被腐蚀Dd 为锌块，铁片上电极反应为：2H 2e =H2解析 A 项，当 d 为石墨时，铁片为负极，腐蚀加快，正确；B 项，当 d 为石墨时，石墨为原电池的正极，其电极反应为 O22H 2O4e =4OH ，正确；C 项，当 d 为锌块时，铁片为原电池的正极而受到保护，称为牺牲阳极的阴极保护法，正确；D 项，当 d 为锌块时，铁片为正极，电极反应为：O 22H 2O4e =4OH ，错误。答案 D9.(2014福建卷)铁及其化合物与生产、生活关系密切。右图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。(1)该电化学腐蚀称为_。(2)图中 A、B、C、D 四个区域，生成铁锈最多的是_(填字母)。解析 (1)海水接近于中性，则铁闸发生的是吸氧腐蚀。(2)表面海水中 O2浓度较大，腐蚀得较快，故 B 处产生的铁锈最多。答案 (1)吸氧腐蚀 (2)B题型特点：选择题 填空题考向评析：常以新型电源为命题背景，考查原电池的构成及工作原理；以电解原理在8工农业生产中的应用为背景，考查电解池的工作原理及电解规律；以贴近日常生活的实例为背景，考查两种电化学腐蚀的原理及区别以及常见防腐方法。答题启示：二轮复习时应抓住燃料电池中介质对电极反应式的影响；新型高能充电电池四个电极式的关系等命题要点进行落实，强化电极方程式书写训练。
