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2O2＋4H2O＋8e－===8OH－……正极反应式

CH4＋10OH－－8e－===7H2O＋CO

……负极反应式

3．四步突破可充电电池

■悟真题——挖掘关键信息解题·

[例1]　（2017·

全国Ⅲ卷）全

①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

③（2≤x≤8）。

下列说法错误的是（　　）

A．电池工作时，正极可发生反应：

2Li2S6＋2Li＋＋2e－===3Li2S4

B．电池工作时，外电路中

④

C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

[审题指导]　

题眼

挖掘关键信息

①

原电池，电解质为固态

②

电池内部，阳离子（Li＋）移向电池的正极

③

Li化合价升高，失去电子，是负极

电子守恒

D　[A对：

原电池工作时，Li＋向正极移动，则a为正极，正极上发生还原反应，a极发生的电极反应有S8＋2Li＋＋2e－===Li2S8、3Li2S8＋2Li＋＋2e－===4Li2S6、2Li2S6＋2Li＋＋2e－===3Li2S4、Li2S4＋2Li＋＋2e－===2Li2S2等。

B对：

电池工作时，外电路中流过0.02mol电子时，氧化Li的物质的量为0.02mol，质量为0.14g。

C对：

石墨烯能导电，利用石墨烯作电极，可提高电极a的导电性。

D错：

电池充电时电极a发生反应：

2Li2S2－2e－===Li2S4＋2Li＋，充电时间越长，电池中Li2S2的量越少。

]

[方法技巧]

四步解决新型化学电源问题

（1）判断电池类型→确认电池原理→核实电子、离子移动方向。

（2）确定电池两极→判断电子、离子移动方向→书写电极反应和电池反应。

（3）充电电池→放电时为原电池→失去电子的为负极反应。

（4）电极反应→总反应离子方程式减去较简单一极的电极反应式→另一电极反应式。

■对点练——沿着高考方向训练·

1．（2017·

九江等八校4月联考）锂铜空气燃料电池容量高、成本低，具有广阔的发展前景。

该电池通过一种复杂的铜腐蚀“现象”产生电力，其中放电过程为2Li＋Cu2O＋H2O===2Cu＋2Li＋＋2OH－，下列说法不正确的是（　　）

【导学号：

97184078】

A．放电时，正极的电极反应式为Cu2O＋H2O＋2e－===2OH－＋2Cu

B．放电时，电子透过固体电解质向Li极移动

C．通空气时，铜被腐蚀，表面产生Cu2O

D．整个反应过程中，氧化剂为O2

B　[放电过程为2Li＋Cu2O＋H2O===2Cu＋2Li＋＋2OH－，正极上Cu2O反应，碱性条件下通空气时，铜被氧化，表面产生Cu2O，A、C正确；

放电时，阳离子向正极移动，则Li＋透过固体电解质向Cu极移动，但电子不能在电解质中移动，B错误；

D.碱性条件下通空气时，铜被腐蚀，表面产生Cu2O，放电时Cu2O转化为Cu，则整个反应过程中，铜相当于催化剂，氧化剂为O2，故D正确。

2．（2017·

衡水中学考前模拟）一种光化学电池的结构如下图，当光照在表面涂有氯化银的银片上时，AgCl（s）===Ag（s）＋Cl（AgCl），[Cl（AgCl）表示生成的氯原子吸附在氯化银表面]，接着Cl（AgCl）＋e－―→Cl－（aq），若将光源移除，电池会立即回复至初始状态。

下列说法正确的是（　　）【导学号：

97184079】

A．光照时，电流由Y流向X

B．光照时，Pt电极发生的反应为2Cl－＋2e－===Cl2

C．光照时，Cl－向Ag电极移动

D．光照时，电池总反应为AgCl（s）＋Cu＋（aq）

Ag（s）＋Cu2＋（aq）＋Cl－（aq）

D　[光照时，AgCl在X电极得到电子，X电极是正极，Y电极是负极，电流由X流向Y，A错误；

光照时，Pt电极发生的反应为2Cu＋－e－===Cu2＋，B错误；

光照时，Cl－向负极Pt电极移动，C错误。

3．（2017·

武汉模拟）下图是以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图。

关于该电池的叙述不正确的是（　　）

A．该电池不能在高温下工作

B．电池的负极反应为：

C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2↑＋24H＋

C．放电过程中，电子从正极区向负极区每转移1mol，便有1molH＋从阳极

室进入阴极室

D．微生物燃料电池具有高能量转换效率、原料广泛、操作条件温和、有生

物相容性等优点，值得研究与推广

C　[高温条件下微生物会死亡，该电池不能正常工作，A选项正确；

电池的负极失电子，发生氧化反应，即葡萄糖失电子生成二氧化碳气体，B选项正确；

放电过程中，电子从负极区向正极区转移，C选项错误；

结合题给条件分析，D选项正确。

4．（2017·

江西师大附中三模）我国科研人员以Zn和尖晶石型锰酸锌（ZnMn2O4）为电极材料，研制出一种水系锌离子电池。

该电池的总反应方程式：

xZn＋

Zn1－xMn2O4

ZnMn2O4（0<

x<

1）。

下列说法正确的是（　　）

A．充电时，Zn2＋向ZnMn2O4电极迁移

B．充电时，阳极反应：

ZnMn2O4－2xe－===Zn1－xMn2O4＋xZn2＋

C．放电时，每转移1mole－，ZnMn2O4电极质量增加65g

D．充放电过程中，只有Zn元素的化合价发生变化

B　[放电时是原电池，Zn电极是负极，ZnMn2O4电极是正极，充电时，Zn是阴极，Zn2＋向Zn电极迁移，A错误；

电解池中阳离子向阴极移动，充电时，阳极发生氧化反应：

ZnMn2O4－2xe－===Zn1－xMn2O4＋xZn2＋，B正确；

放电时，每转移2mole－，ZnMn2O4电极质量增加65g，C错误；

充放电过程中，Zn、Mn元素的化合价均发生变化，D错误。

5．高铁酸盐在能源、环保等方面有着广泛的用途。

高铁酸钾（K2FeO4）是一种理想的水处理剂，高铁电池的研制正在进行中。

如图甲是高铁电池的模拟实验装置：

甲

乙

（1）该电池放电时正极的电极反应式为_________________________________

________________________________________________________________；

若维持电流强度为1A，电池工作十分钟，理论消耗Zn________g。

（已知F＝96500C/mol）

（2）盐桥中盛有饱和KCl溶液，此盐桥中氯离子向________（填“左”或“右”）移动；

若用阳离子交换膜代替盐桥，则钾离子向________（填“左”或“右”）移动。

（3）图乙为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电过程曲线，由此可得出高铁电池的优点有_____________________________________________________

________________________________________________________________。

【解析】　

（1）根据高铁电池装置可确定Zn和C分别作负极和正极，放电时FeO

在正极发生还原反应，其电极反应式为FeO

＋4H2O＋3e－===Fe（OH）3↓＋5OH－；

电池工作十分钟，Q＝It＝1A×

600s＝600C，转移电子的物质的量n（e－）＝

≈0.0062mol，反应中1molZn转移2mol电子，根据正比关系

，即求得m（Zn）≈0.2g。

（2）原电池工作时，盐桥中阴离子向负极移动，即Cl－向右移动，改用阳离子交换膜代替盐桥，阳离子向正极移动，即K＋向左移动。

（3）从图乙可看出高铁电池和高能碱性电池相比，具有使用时间长、工作电压稳定的优点。

【答案】　

（1）FeO

＋4H2O＋3e－===Fe（OH）3↓＋5OH－　0.2

（2）右　左

（3）使用时间长、工作电压稳定

燃料电池电极反应式的书写方法

（1）找位置、写式子：

负极反应式应符合“还原剂－ne－―→氧化产物”的形式；

正极反应式符合“氧化剂＋ne－―→还原产物”的形式。

燃料中的碳、氢元素及助燃剂氧气在不同介质中放电后的具体存在形式不同。

①酸性介质：

碳、氢元素分别转化为CO2、H＋；

O2转化为H2O。

②碱性介质：

碳、氢元素分别转化为CO

、H2O；

O2转化为OH－。

（2）查电荷，添离子：

检查

（1）中电极反应式的电荷是否守恒，若是在溶液中进行的反应，则可通过添加OH－或H＋的方法使电荷守恒，但要注意，在酸性溶液中不添加OH－，在碱性溶液中不添加H＋。

若是在熔融态电解质中进行的反应，则可添加熔融态电解质中的相应离子。

（3）查原子，添物质：

检查是否符合原子守恒，若是在溶液中进行的反应，可添加H2O使原子守恒。

（4）对于较复杂的电极反应，可用总反应式减去较简单一极的电极反应式得到。

■提能力——针对热点题型训练·

（见专题限时集训T1、T2、T3、T6、T7、T10、T12）

命题热点2　电解原理及应用

（对应学生用书第28页）

1．电解池阴、阳极的判断方法

2．有关电解池的分析思路

3．电解池中电极反应式的书写步骤

[失分提醒]

（1）Fe作阳极时，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋。

（2）Fe3＋在阴极放电时，电极反应式为Fe3＋＋e－===Fe2＋。

1．用下列装置能达到预期目的的是（　　）

甲　　　　　　　　　　　乙

丙　　　　　　　　　　　丁

A．甲图装置可用于电解精炼铝

B．乙图装置可得到持续、稳定的电流

C．丙图装置可达到保护钢闸门的目的

D．丁图装置可达到保护钢闸门的目的

D　[电解精炼铝时，粗铝作阳极，纯铝作阴极，但电解质溶液不能是氯化铝溶液，否则阴极上会析出氢气，可以用熔融的氧化铝作电解质，A项错误；

该原电池可以产生电流，但不能提供持续、稳定的电流，B项错误；

丙中形成原电池，钢闸门是负极，易被腐蚀，不能达到保护钢闸门的目的，C项错误；

丁中形成电解池，钢闸门是阴极，不易被腐蚀，可达到保护钢闸门的目的，D项正确。

2．用石墨电极完成下列电解实验。

实验一

实验二

装置

现象

a、d处试纸变蓝；

b处变红，局部褪色；

c处无明显变化

两个石墨电极附近有气泡产生；

n处有气泡产生……

下列对实验现象的解释或推测不合理的是（　　）

A．a、d处：

2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－

B．b处：

2Cl－－2e－===Cl2↑

C．c处发生了反应：

Fe－2e－===Fe2＋

D．根据实验一的原理，实验二中m处能析出铜

B　[根据a、d处试纸变蓝，可判断a、d两点都为电解池的阴极，发生的电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，A选项正确；

b处变红，局部褪色，说明b为电解池的阳极，2Cl－－2e－===Cl2↑，氯气溶于水生成盐酸和次氯酸：

Cl2＋H2O===HCl＋HClO，HCl溶液显酸性，HClO具有漂白性，B选项不正确；

c处为阳极，铁失去电子生成亚铁离子，发生的电极反应为Fe－2e－===Fe2＋，C选项正确；

实验一中ac形成电解池，db形成电解池，所以实验二中也形成电解池，铜珠的左端为电解池的阳极，铜失电子生成铜离子，m、n是铜珠的右端，为电解池的阴极，开始时产生气体，后来铜离子得到电子生成单质铜，故D选项正确。

3．CO2电催化还原为CH4的工作原理如图所示。

下列说法不正确的是（　　）

97184080】

A．该过程是电能转化为化学能的过程

B．铜电极的电极反应式为CO2＋8H＋＋8e－===CH4＋2H2O

C．一段时间后，①池中n（KHCO3）不变

D．一段时间后，②池中溶液pH一定减小

C　[有外接电源，则该装置为电解池，电能转化为化学能，A项不符合题意；

向铜电极一侧通入CO2，CO2被还原为CH4，所以铜电极为阴极，电极反应式为CO2＋8H＋＋8e－===CH4＋2H2O，B项不符合题意；

铂电极为阳极，OH－放电，OH－被氧化，导致pH减小，同时盐桥中的K＋向①池移动，①池中溶有CO2，故n（KHCO3）增大，C项符合题意，D项不符合题意。

厦门考前模拟）碳酸二甲酯[（CH3O）2CO]是一种具有发展前景的“绿色”化工产品，电化学合成碳酸二甲酯的工作原理如图所示（加入两极的物质均是常温常压下的物质）。

A．电解一段时间后，阴极和阳极消耗的气体的物质的量之比为1∶2

B．石墨1极发生的电极反应为2CH3OH＋CO－e－===（CH3O）2CO＋H＋

C．石墨2极与直流电源正极相连

D．H＋由石墨2极通过质子交换膜向石墨1极移动

A　[通O2的一极，O2得到电子生成H2O，发生还原反应，为阴极，则阳极上是CH3OH和CO反应失电子发生氧化反应。

故石墨1极为阳极，则电极反应式为2CH3OH＋CO－2e－===（CH3O）2CO＋2H＋，石墨2极为阴极，电极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，根据电极反应式，电解一段时间后，阴极消耗的O2和阳极消耗的CO的物质的量之比为1∶2,A正确；

石墨1极为阳极，电极反应为2CH3OH＋CO－2e－===（CH3O）2CO＋2H＋，B错误；

石墨2极为阴极，与直流电源的负极相连，C错误；

阳离子向阴极移动，故氢离子由石墨1极通过质子交换膜向石墨2极移动，D错误。

5．（2017·

长春模拟）用一种阴、阳离子双隔膜三室电解槽处理废水中的NH

，模拟装置如图所示。

下列说法正确的是（　　）【导学号：

97184081】

A．阳极室溶液由无色变成棕黄色

B．阴极的电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑

C．电解一段时间后，阴极室溶液中的pH升高

D．电解一段时间后，阴极室溶液中的溶质一定是（NH4）3PO4

C　[Fe与电源正极相连为阳极，失电子发生氧化反应生成Fe2＋，故溶液由无色变为浅绿色，A项错误；

阴极上H＋发生还原反应：

2H＋＋2e－===H2↑，B项错误；

根据阴极上电极反应，阴极消耗H＋，电解一段时间后，阴极室溶液pH升高，C项正确；

电解一段时间后，阴极室溶液pH升高，阴极室溶液中溶质可以有很多种，比如（NH4）3PO4、NH4H2PO4、（NH4）2HPO4、H3PO4等，D项错误。

[失分预警]

关注电化学中的离子交换膜

（1）阴或阳离子交换膜的作用与原理：

阴（阳）离子交换膜只允许阴（阳）离子自由通过，不允许阳（阴）离子和分子通过。

（2）质子交换膜只能传导质子，质子（即氢离子）可直接穿过质子交换膜，而电子只能通过外电路。

（3）使用交换膜的目的是隔离某些物质防止发生反应或用于物质的制备及物质分离、提纯等。

（见专题限时集训T5、T9、T13）

命题热点3　电化学原理的综合应用

（对应学生用书第29页）

1．“串联”类电化学装置的解题流程

2．可充电电池三注意

（1）可充电电池是既能将化学能转化为电能（放电），又能将电能转化为化学能（充电）的一类特殊电池。

需要注意的是充电、放电的反应不能理解为可逆反应。

（2）电极的连接方式及对应反应类型。

（3）充电时的电极反应与放电时的电极反应过程相反，充电时的阳极反应为放电时的正极反应的逆过程，充电时的阴极反应为放电时的负极反应的逆过程。

3．金属电化学保护的两种方法

[例2]　（2017·

全国Ⅰ卷）支撑海港码头基础的钢管桩，常用

①进行防腐，

②如图所示，其中

③。

下列有关表述不正确的是（　　）

A．通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零

B．通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩

C．高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流

D．通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整

指明防护方法，直接源于教材

装置为电解池，目的是保护钢管桩不被腐蚀

说明该电极为惰性电极，不参与电极反应

C　[A对：

外加强大的电流可以抑制金属电化学腐蚀产生的电流。

被保护的钢管桩作阴极，高硅铸铁作阳极，电解池中外电路电子由阳极流向阴极，即从高硅铸铁流向钢管桩。

C错：

高硅铸铁为惰性辅助阳极，其主要作用是传递电流，而不是作为损耗阳极。

D对：

保护电流要抑制金属电化学腐蚀产生的电流，应根据环境条件变化进行调整。

长沙模拟）某电动汽车使用的是高铁电池，其总反应为3Zn（OH）2＋2Fe（OH）3＋4KOH

3Zn＋2K2FeO4＋8H2O，下列说法正确的是（　　）

A．放电时，若有6mol电子发生转移，则有2molK2FeO4被氧化

B．放电时，正极反应为FeO

＋4H2O－3e－===Fe（OH）3＋5OH－

C．充电时，电池的负极与外接电源的负极相连

D．充电时，阴极附近溶液的pH变小

C　[由反应方程式可知，放电时K2FeO4被还原，A项错误；

放电时正极得电子，电极反应为FeO

＋4H2O＋3e－===Fe（OH）3＋5OH－，B项错误；

充电时，电池的负极与外接电源的负极相连，C项正确；

充电时，阴极上电极反应式为Zn（OH）2＋2e－===Zn＋2OH－，则阴极附近溶液的pH变大，D项错误。

2．用酸性甲醛燃料电池为电源进行电解的实验装置如图所示，下列说法中正确的是（　　）

A．当a、b都是铜作电极时，电解的总反应方程式为2CuSO4＋2H2O

2H2SO4＋2Cu＋O2↑

B．燃料电池工作时，正极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－

C．当燃料电池消耗2.24L甲醛气体时，电路中理论上转移0.2mole－

D．燃料电池工作时，负极反应为HCHO＋H2O－2e－===HCOOH＋2H＋

D　[A项，若a、b都是铜作电极，则阳极是Cu放电，而不是电解质溶液中的OH－放电，错误；

B项，酸性介质中不可能生成大量OH－，错误，正确的为O2＋4H＋＋4e－===2H2O；

C项，未说明气体是否在标准状况下而无法计算，错误；

D项，负极是燃料（HCHO）在酸性条件下失去电子发生氧化反应，正确。

保定模拟）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，下列有关说法中不正确的是（　　）

97184082】

A．X为直流电源的负极，Y为直流电源的正极

B．阳极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑

C．图中的b>

a

D．该过程中的产品主要为H2SO4和H2

B　[根据Na＋和SO

的移向可知Pt（Ⅰ）为阴极，电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，Pt（Ⅱ）为阳极，电极反应为HSO

＋H2O－2e－===SO

＋3H＋、SO

－2e－＋H2O===SO

＋2H＋。

湖北七市调研）如下图所示，某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。

下列有关说法正确的是（　　）【导学号：

97184083】

A．反应一段时间后，乙装置中生成的氢氧化钠在铁极区

B．乙装置中铁电极为阴极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋

C．通入氧气的一极为正极，发生的电极反应为O2－4e－＋2H2O===4OH－

D．反应一段时间后，丙装置中硫酸铜溶液浓度保持不变

A　[甲装置为甲醚燃料电池，充入氧气的一极发生还原反应，为电极的正极，充入甲醚燃料的一极为电极的负极；

乙装置为电解饱和氯化钠溶液的装置，根据串联电池中电子的转移，可知Fe电极为阴极，C极为阳极；

丙装置为电解精炼铜的装置，精铜为阴极，粗铜为阳极。

信阳一模）某充电宝锂离子电池的总反应为xLi＋Li1－xMn2O4

LiMn2O4（0<

1），某手机镍氢电池总反应为NiOOH＋MH

M＋Ni（OH）2（M为储氢金属或合金），有关上述两种电池的说法不正确的是（　　）

A．锂离子电池放电时，Li＋向正极迁移

B．镍氢电池放电时，正极的电极反应式：

NiOOH＋H2O＋e－===Ni（OH）2＋

OH－

C．如图表示用锂离子电池给镍氢电池充电

D．锂离子电池充电时，阴极的电极反应式：

LiMn2O4－xe－===Li1－xMn2O4＋

xLi＋

D　[A项，锂离子电池放电时阳离子移向正极，所以Li＋向正极迁移，A正确；

B项，放电时，正极发生还原反应，方程式为NiOOH＋e－＋H2O===Ni（OH）2＋OH－，B正确；

C项，题图表示锂离子电池为放电过程，而镍氢电池为充电过程，故负极Li接M极发生M＋H＋＋e－===MH，C正确；

D项，锂离子电池充电时，阴极的电极反应式：

Li＋＋e－===Li，故D错误。

[归纳总结]

两种“串联”装置图比较

图1　　　　　　　图2

图1中无外接电源，其中必有一个装置是原电池装置相当于发电装置，为电解池装置提供电能，其中两个电极活泼性差异大者为原电池装置，如图1中左边为原电池装置，右边为电解池装置。

图2中有外接电源，两烧杯均作电解池，且串联电解，通过两池的电子数目相等。

（见专题限时集训T4、T8、T11、T14）

复习效果验收|真题试做　预测尝鲜

（对应学生用书第31页）

■体验高考真题·

全国Ⅱ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Al3＋＋3e－===Al

D．硫酸根离子在电解过程中向阳极移动

该电解池阳极发生的电极反应为2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋

6H＋，铝化合价升高失电子，所以待加工铝质工件应为阳极。

B对，C错：

阴极发生的电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，