专题二：电化学原理及应用热点预测
1．某同学组装了如图所示的原电池装置，下列说法正确的是
A．电子由Ag电极经过导线和电流计流入Cu电极
B．溶液逐渐由无色变为蓝色
C．Cu电极表面有银白色固体生成
D．正极反应式为
2．镁燃料电池具有比能量高、使用安全方便、原材料来源丰富、成本低、燃料易于贮运等特点。研究的燃料电池可分为镁—空气燃料电池、镁—海水燃料电池、镁—过氧化氢燃料电池、镁—次氯酸盐燃料电池。如图为镁—次氯酸盐燃料电池的工作原理图，下列有关说法正确的是
A．放电过程中OH-移向正极
B．电池的总反应式为Mg＋ClO-＋H2O=Mg(OH)2↓＋Cl-
C．镁燃料电池中镁均为负极，发生还原反应
D．镁—过氧化氢燃料电池，酸性电解质中正极反应为H2O2＋2H＋-2e-=2H2O
3．下图是半导体光电化学电池光解水制氢的反应原理示意图。在光照下，电子由价带跃迁到导带后，然后流向对电极。下列说法不正确的是
A．对电极的电极反应为
B．半导体电极发生还原反应
C．电解质溶液中阳离子向对电极移动
D．整个过程中实现了太阳能→电能→化学能的转化
4．下图是日常生活中常见的三种化学电源，下列有关说法正确的是
A．图Ⅰ电池中，是电池反应的催化剂
B．图Ⅱ电池放电时，Pb为负极
C．图Ⅱ电池放电时，硫酸溶液的浓度不变
D．图Ⅲ电池负极的电极反应式为：
5．电池功率大，可用于海上导航，其结构如图所示。下列说法正确的是
A．电池工作时，从交换膜左移向右
B．电子流动方向：铝电极→导线→碳纤维
C．该电池能将化学能完全转化为电能
D．铝电极表面有大量产生
6．锂离子电池具有体积小、重量轻、可高倍率充放电、绿色环保等众多优点。某磷酸铁锂电池工作原理如图所示(为嵌锂石墨)。下列说法正确的是
A．磷酸铁锂中铁为+3价 B．放电时：
C．该电池使用非水电解质溶液 D．充电时磷酸铁锂电极发生还原反应
7．氯化氢回收氯气技术近年来为科学研究的热点，一种新的氯化氢电解回收氯气的过程如图。下列说法正确的是
A．石墨电极连接电源正极
B．H+透过交换膜从石墨电极向铂电极移动
C．石墨电极区域的电极反应为Fe3++e- =Fe2+
D．随着反应的进行，阴阳两极电解质溶液pH均升高。
8．水是鱼类赖以生存的环境，较好的水质能减少鱼类疾病的发生，更有利于鱼类的生长和生存。世界水产养殖协会网介绍了一种利用电化学原理净化鱼池中水质的方法，其装置如图所示。下列说法正确的是
A．Y为电源的正极
B．阴极反应式为2+10e-+12H+=N2↑+6H2O
C．将该装置放置于高温下，可以提高其净化效率
D．若BOD为葡萄糖(C6Hl2O6)，则1mol葡萄糖被完全氧化时，理论上电极上流出22mole-
9．我国化学工作者提出一种利用有机电极(PTO/HQ)和无机电极(/石墨毡)在酸性环境中可充电的电池，其放电时的工作原理如图所示。下列说法不正确的是
A．放电时，有机电极上HQ转化为PTO
B．放电时，阴极的电极反应式为
C．充电时，阳离子向有机电极移动
D．充电时，每消耗0.5molPTO，理论上外电路中转移电子数为1mol
10．银锌电池是一种微型纽扣电池，总反应式为：，其电极分别是Zn和，下列说法不正确的是
A．锌作电源的负极
B．正极发生还原反应
C．电池工作时，电子从经导线流向Zn
D．若有0.2mol电子流经导线，则可产生银21.6g
11．我国科研团队设计了一种表面锂掺杂的锡纳米粒子催化剂s-SnLi可提高电催化制甲酸盐的产率，同时释放电能，实验原理如图所示。下列说法正确的是
A．充电时，Zn电极周围pH降低
B．放电时，每生成lmolHCOO-，转移NA个电子
C．使用催化剂Sn或者s-SnLi均能有效减少副产物CO的生成
D．使用s-SnLi催化剂，中间产物更稳定
12．一种采用SOEC共电解H2O/CO2技术合成CH4的工作原理如图所示。图中三相界面即电子导体相、离子导体相和气相共存的界面。
下列说法正确的是
A．电解时，M电极与电源的负极相接
B．电解时，阴极电极反应式之一为CO2+2e-=CO+O2-
C．若电解过程中生成22. 4 L CH4，则转移电子的数目一定为6NA
D．若该装置能为外界提供电力，则M电极为负极
13．化学研究小组设计了一款低成本、高性能的铁—氢气电池，装置如图，其总反应式为：。下列说法错误的是
A．负极反应式为
B．工作一段时间后，电解质溶液的pH降低
C．理论上生成时，外电路中有1 mol电子发生转移
D．工作时，电解质溶液中的K+向Pt/C电极移动
14．利用小粒径零价铁(ZVI)的电化学腐蚀处理三氯乙烯()进行水体修复的过程如图所示，水体中的、、等共存物会影响修复效果。下列说法错误的是
A．若水体酸性较强，则ZVI易发生析氢腐蚀
B．水体修复过程中溶液的pH保持不变
C．图中④的电极反应式为
D．过程中可产生胶体有利于净化水质
15．“绿水青山就是金山银山”。现利用如图所示装置对工业废气、垃圾渗透液进行综合治理并实现发电。下列有关说法正确的是
A．M为正极，电极反应：
B．高温下有利于原电池工作
C．在N极上失去电子
D．放电过程中，由M极区向N极区移动
16．热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。一种热激活电池的基本结构如图所示，其中作为电解质的无水混合物受热熔融后，电池即可瞬间输出电能。该电池总反应为：，下列有关说法正确的是
A．常温时，在正负极间接上电流表或检流计，指针不偏转
B．放电过程中，向负极移动
C．正极反应式：
D．电路中每转移0.02mol电子，理论上生成4.14gPb
17．某公司推出一款铁-空气燃料电池，成本仅为锂电池的，其装置放电时的工作原理如图所示。下列说法错误的是
A．放电时，M为正极，电势高
B．放电一段时间，KOH溶液浓度不变
C．充电时，N极的电极反应式包括：
D．放电时，从M移向N
18．在pH=4.5时，利用原电池原理，用铁粉将废水中无害化处理的实验如下表：
方案一 方案二
初始条件 pH=4.5 pH=4.5，Fe2+
去除率 ＜50% 接近100%
24小时pH 接近中性 接近中性
铁的最终物质形态
下列说法正确的是
A．该电池中Fe作负极，可被完全氧化
B．正极的电极反应为：
C．方案二的去除率高，原因可能是Fe2+破坏了FeO(OH)层
D．改变铁粉粒径大小，的去除速率不变
19．用铜片、银片设计成如图所示的一个原电池，其中盐桥里装有含琼胶的KNO3饱和溶液。下列说法正确的是
A．外电路中电子由铜片流向银片
B．盐桥可以用装有含琼胶的KCl饱和溶液代替
C．银片上发生的反应是Ag-e-=Ag+
D．电路中每转移2mole-，正极增重108g
20．科学家发明了电动势法测水泥的初凝时间，原理如图所示，反应的总方程式为：。电池工作时，下列有关说法正确的是 。
A．Cu电极质量增大
B．为电池负极
C．电子从Cu经溶液流向电极
D．2mol Cu和的总能量低于和2mol Ag的总能量
21．可充电电池结构如图，a和b为两个电极。关于该电池，下列说法不正确的是
A.隔膜为阳离子交换膜
B.有机电解质不可用水溶液代替
C.若电路中转移电子，消耗
D.b电极放电时为正极，充电时为阳极
22．科学家研制了一种以为电解液的铅-醌(Pb-PCHL)电池，其装置如图所示。已知：四氯对苯醌(PCHL)的结构简式为。下列叙述错误的是
A．充电时，向氧化石墨烯电极迁移
B．放电时，Pb电极的电极电势高于氧化石墨烯电极
C．充电时，0.2 mol电子流经外电路，理论上Pb电极质量减少9.6 g
D．放电时，电池总反应为2Pb+4H++ +2SO→+2PbSO4
23．潮湿土壤中的铁管道在硫酸盐还原菌(最佳生存环境为7~8)作用下，能被硫酸根腐蚀，其电化学腐蚀原理如图所示。下列说法错误的是
A．铁作负极发生氧化反应
B．正极反应为
C．将管道连接废锌块可防止腐蚀
D．酸性环境下铁管道不易被硫酸根腐蚀
24．能源危机似乎一直以来都是我们的社会普遍问题，即使锂离子电池及其他成熟的能源技术现在还足以应付我们的能源需求。最近，国际能源期刊Nano Energy报道了一种正负电极均利用涉及氢气反应的全氢电池，将酸碱中和反应放出的热量转化为电能，则下列说法正确的是
A．该电池是利用电极反应和特殊的隔膜材料将电能转化为化学能
B．电池外电路电子由吸附层M经导线向吸附层N移动，内电路通过离子交换膜由左往右移动
C．吸附层M发生氧化反应，发生的电极反应是
D．吸附层N释放出体积为2.24L时，负极电解质溶液的质量减少2g
25．燃料电池()是一种新型水下化学电源(质子交换膜只允许质子通过，不允许其他离子或分子通过)。下列说法正确的是
A．电池工作时，电能主要转化为化学能
B．电极a为电池的正极
C．电极b上会产生大量的气泡
D．电池工作时，H+通过交换膜从左到右移动
参考答案
1．B
【详解】
A．金属性铜强于银，因此铜是负极，银是正极，电子由Cu电极经过导线和电流计流入Ag电极，A错误；
B．负极上铜失去电子转化为铜离子，因此溶液逐渐由无色变为蓝色，B正确；
C．Cu电极是负极，铜失去电子，铜电极表面不可能有银白色固体生成，C错误；
D．正极上银离子放电，正极反应式为Ag＋+e-=Ag，D错误；
答案选B。
2．B
【详解】
A．放电时，氢氧根离子向负极移动，故A错误；
B．由图可知，次氯酸根离子得电子生成氯离子和氢氧根离子，Mg失电子生成氢氧化镁，故电池总反应为：Mg＋ClO-＋H2O=Mg(OH)2↓＋Cl-，故B正确；
C．镁燃料电池中镁均为负极，Mg失电子发生氧化反应，故C错误；
D．镁一过氧化氢燃料电池，过氧化氢在正极得电子，电极反应式为：H2O2＋2H＋+2e-=2H2O，故D错误；
故答案选B。
3．B
【详解】
A．图示分析可知，在对电极上发生的反应是水电离出的氢离子得到电子生成氢气，电极反应为：2H2O+2e-═H2↑+2OH-，故A正确；
B．半导体电极是负极，负极失去电子发生氧化反应，故B错误；
C．电解质溶液中阳离子向正极移动，即向对电极移动，故C正确；
D．过程分析可知，整个过程中实现了太阳能向电能，电能向化学能的转化，故D正确；
故答案选B。
4．B
【详解】
A．碱性锌锰干电池的总反应是Zn+2MnO2+2H2O=2MnO(OH)+Zn(OH)2，MnO2中锰元素的化合价降低，即MnO2作氧化剂，故A错误；
B．铅蓄电池的总反应是Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，Pb的化合价升高，根据原电池工作原理，Pb为负极，故B正确；
C．铅蓄电池的总反应是Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，消耗硫酸，反应生成水，因此硫酸溶液浓度降低，故C错误；
D．该电池电解液为KOH，锌是活泼金属，锌作负极，电极反应式为Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2或Zn-2e-+2OH-=ZnO+H2O，故D错误；
答案为B。
5．B
【详解】
A．电池工作时，电解质中的阴离子向负极发生移动，因此OH 从交换膜右侧移向左侧的负极Al，A项错误；
B．原电池中电子从负极经过导线流向正极，所以电子流动方向：铝电极→导线→碳纤维，B项正确；
C．由图可知，该装置为原电池，能将化学能转化为电能，但存在能量损失，C项错误；
D．Al作负极，发生电极反应为，因此铝电极表面没有H2产生，D项错误；
答案选B。
6．C
【详解】
A．磷酸铁锂(LiFePO4)中磷酸根为-3价，锂为+1价，根据化合物的化合价代数和为0，铁的化合价为+2，A错误；
B．放电时，负极上发生反应为：LiC6-e-=Li++6C，充电时，阴极上锂离子得电子，则阴极反应式为Li++6C+e-=LiC6，B错误；
C．锂能与水反应，常使用非水电解质溶液，C正确；
D．充电时，总的电极反应式为：LiM1-xFexPO4+6C=M1- xFexPO4+LiC6，Fe的化合价升高，而锂的化合价降低，所以LiFePO4既发生氧化反应又发生还原反应，D错误；
故选C。
7．D
【详解】
A．根据离子转化关系，石墨电极为阴极，连接电源负极，选项A错误；
B．H+透过交换膜从阳极(铂电极)向阴极(石墨电极)移动，选项B错误；
C．该过程Fe3+循环再生，石墨电极实际上是氧气得电子，电极反应为4H++O2+4e-=2H2O，选项C错误；
D．随着反应的进行，阳极氢离子向阴极移动，移动过来的H+在阴极又参与反应生成了水，所以阴阳两极电解质溶液pH均升高，选项D正确；
答案选D。
8．B
【详解】
A．Y电极连接电极上，微生物作用下，硝酸根离子生成了氮气，氮元素化合价降低，发生还原反应，为电解池的阴极，则Y为电源的负极，故A错误；
B．阴极是硝酸根离子生成了氮气，氮元素化合价降低，发生还原反应，阴极反应式为2+10e-+12H+=N2↑+6H2O，故B正确；
C．若该装置在高温下进行，催化剂微生物被灭活，则净化效率将降低，故C错误；
D．若BOD为葡萄糖(C6Hl2O6)，则1mol葡萄糖被完全氧化时，碳元素化合价0价变化为+4价，理论上电极上流出电子的物质的量：4e-×6=24mol e-，故D错误；
故选：B。
9．D
【详解】
A．放电时有机电极为负极，发生的是氧化反应，从结构简式可知，HQ转化成PTO为脱去氢原子的氧化反应，A正确；
B．由原理图可知，放电时转化为，是得电子的还原反应，/石墨毡为电池的正极，放电时的电极反应式为，B正确；
C．充电时有机电极的反应式为：，阳离子向有机电极移动，C正确；
D．当消耗0.5molPTO，理论上外电路中转移电子数为2mol ，D错误；
故答案选D。
10．C
【详解】
A．由总反应式可知，锌失电子发生氧化反应，电池工作时，锌为微型纽扣电池的负极，故A正确；
B．由总反应式可知，电池工作时，氧化银为纽扣电池的正极，水分子作用下氧化银得到电子发生还原反应生成银和氢氧根离子，故B正确；
C．由总反应式可知，电池工作时，锌为微型纽扣电池的负极，氧化银为正极，电子从锌经导线流向氧化银，故C错误；
D．由总反应式可知，有0.2mol电子流经导线时，正极生成银的质量为0.2mol×108g/mol=21.6g，故D正确；
故选C。
11．C
【详解】
A．根据装置图，充电时，外电路电子流向Zn电极，即Zn电极为阴极发生还原反应，反应式为Zn(OH)+2e-=Zn+4OH-，c(OH-)增大，pH增大，故A说法错误；
B．根据装置图可知，放电时，右侧电极为正极，发生还原反应，反应式为CO2+2e-+H2O=HCOO-+OH-，生成1molHCOO-时，转移电子物质的量为2mol，故B说法错误；
C．根据图像可知，在使用催化剂Sn和s-SnLi生成CO时活化能大，活化能大反应速率慢，且CO能量比HCOOH能量高，能量越低，物质越稳定，因此使用催化剂Sn和s-SnLi可以减少副产物CO的生成，故C说法正确；
D．根据图像可知，使用催化剂s-SnLi，中间产物能量高，不稳定，故D说法错误；
故选C。
12．B
【详解】
A． M电极处生成O2，应为O2-失去电子生成O2，为阳极，与电源的正极相连，故A错误；
B． 阴极电极处，CO2→CO，H2O→H2，CO2→CH4，故阴极电极反应式之一为CO2+2e-=CO+O2-，故B正确；
C． 没有指明为标准状况，故无法计算甲烷的物质的量，且阴极除了生成甲烷外，还生成氢气和CO，故不能计算转移电子数，故C错误；
D． 若该装置能为外界提供电力，为电解池，O2→O2-，M电极为正极，故D错误；
故选B。
13．D
【详解】
A．由分析可知，Pt/C电极为原电池的负极，碱性条件下，氢气做负极失去电子发生氧化反应生成水，电极反应式为，故A正确；
B．由总反应可知，反应中消耗氢氧化钾，电池工作一段时间后，溶液中氢氧根离子浓度减小，溶液的pH降低，故B正确；
C．由分析可知，石墨电极为正极，[Fe(CN)6]3—在正极得到电子发生还原反应生成[Fe(CN)6]4—，电极反应式为[Fe(CN)6]3—+e—=[Fe(CN)6]4—，则理论上生成时，外电路中有1 mol电子发生转移，故C正确；
D．由分析可知，Pt/C电极为原电池的负极，石墨电极为正极，则工作时，电解质溶液中的钾离子向正极石墨电极移动，故D错误；
故选D。
14．B
【详解】
A．由图可知，若水体酸性较强，氢离子会在正极得到电子发生还原反应生成氢气，所以小粒径零价铁会发生析氢腐蚀，故A正确；
B．由图可知，②中氢离子得到电子发生还原反应生成氢气，溶液中氢离子的浓度减小，③中氧气得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，溶液中氢氧根离子浓度增大，所以水体修复过程中溶液的碱性增强，故B错误；
C．由图可知，④为酸性条件下硝酸根离子得到电子发生还原反应生成铵根离子和水，电极反应式为，故C正确；
D．水体修复过程中，负极产生的亚铁离子与正极生成的氢氧根离子反应生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁被空气中的氧化生成氢氧化铁胶体，胶体具有很强的吸附能力，能吸附水中悬浮杂质，有利于净化水质，故D正确；
故选B。
15．D
【详解】
A． M为负极，电极反应：，故A错误；
B． 该原电池工作时，正极上有硝化细菌参与，不能在高温下进行，故B错误；
C． 在N极上得电子的还原反应生成N2，故C错误；
D． M为负极，N为正极，原电池工作时，阳离子移向正极N，即放电过程中，H+由M极区向N极区移动，故D正确；
故选：D。
16．A
【详解】
A．常温时电解质不能变为熔融状态，不能传递电子，因此在正负极间接上电流表或检流计，指针不偏转，A正确；
B．放电过程中，阳离子Li+向正极移动，B错误；
C．原电池中负极失去电子，正极得到电子。根据总反应式可判断Ca是还原剂，作负极，硫酸铅得到电子，作正极，则正极反应式：PbSO4+2e-＝Pb＋，C错误，
D．每转移0.2mol电子，理论上生成0.1molPb，质量是m=nM=0.1mol×207g/mol=20.7gPb，D错误；
答案选A。
17．D
【详解】
A．Fe为活泼金属，放电时被氧化，所以N为负极，O2被还原，所以M为正极，正极电势高于负极，A项正确；
B．放电过程中的总反应为Fe与O2反应得到Fe的氧化物，所以KOH溶液的浓度不变，B项正确；
C．充电时，N极为阴极，铁的氧化物被还原，包括，C项正确；
D．原电池中阳离子移向正极，则放电时，从N移向M，D项错误；
答案选D。
18．C
【详解】
A．用铁粉将废水中无害化处理，则Fe为负极，由于反应产生的FeO(OH)不能导电，该物质不能溶于水，其将Fe全部覆盖，阻碍电子转移，因此Fe不能被完全氧化，A错误；
B．在正极上得到电子被还原为，在酸性环境中不可能存在NH3，正极的电极反应式为：+8e-+10H+=+3H2O，B错误；
C．方案二的去除率高，原因可能是Fe2+与FeO(OH)反应产生了Fe3O4，将不能导电的FeO(OH)反应产生易导电的Fe3O4，有利于电子的转移，因此加入Fe2+可以提高去除率，C正确；
D．改变铁粉粒径大小，可以形成许多微小原电池，从而使的去除速率加快，D错误；
故合理选项是C。
19．A
【详解】
A．电子通过外电路从负极流向正极，则外电路中电子由铜片流向银片，A项正确；
B．用装有含琼胶的KCl饱和溶液代替，氯离子会与银离子反应，生成沉淀，B项错误；
C．银片为正极，在反应中得到电子，电极方程式为Ag++e-=Ag，C项错误；
D．电路中每转移2mole-，生成2molAg，则正极增重216g，D项错误；
答案选A。
20．D
【详解】
A.Cu电极作为负极，失去电子，质量减小，A错误；
B.在总反应中作氧化剂，氧化剂在原电池中作正极，B错误；
C.在原电池中，电子是从负极经导线流向正极，不经过溶液，C错误；
D.由题意知，该装置组成了原电池，反应过程中化学能转化为电能，反应物的总能量高于生成物的总能量，故2mol Cu和 1mol Ag2O 的总能量低于 1mol Cu2O 和 2mol Ag 的总能量，D正确；
故选D。
21．C
【详解】
A． 由图可知，b极生成KO2，即a极上生成的K+通过隔膜移向b极，隔膜为阳离子交换膜，故A正确；
B． 钾是活泼金属，极易与水反应，有机电解质不可用水溶液代替，故B正确；
C． 正极反应为K++O2+e-═KO2，若电路中转移电子，消耗0.1molO2，气体的状态不能确定，不一定是，故C错误；
D． 放电时，正极得电子发生还原反应，b电极放电时为正极，充电时为阳极，故D正确；
故选C。
22．B
【详解】
A．硫酸根离子带负电，充电时往带正电的阳极移动，即氧化石墨烯电极，A正确；
B．放电时铅电极作负极，氧化石墨烯电极为正极，负极电势应低于正极，B错误；
C．充电时，铅电极作阴极，得到电子，发生的电极反应为：PbSO4+2e-=Pb+ SO，当转移0.2mol电子时，铅电极会生成0.1mol硫酸根，硫酸根摩尔质量为96g/mol，所以铅电极质量减少为0.1mol×96g/mol=9.6g， C正确；
D．放电时铅电极为负极，醌电极为正极，溶液电解质为硫酸，由图可以确定出反应后具体的产物，D正确；
故选B。
23．B
【详解】
A．铁失电子，作负极发生氧化反应，A项正确；
B．正极上硫酸根得电子，被还原生成HS-，正极反应为，B项错误；
C．将管道连接废锌块，形成原电池，其中废锌块为负极，会先反应，可防止腐蚀，C项正确；
D．酸性环境下，硫酸盐还原菌会失活，则铁管道不易被硫酸根腐蚀，D项正确；
答案选B。
24．C
【详解】
A．该装置为化学电源，根据题中所给信息，“产生能源的源泉为酸和碱的中和能”，因此该电池是利用化学能转化成电能，故A错误；
B．根据原电池工作原理，电子从负极经外电路流向正极，即电子从吸附层M流向吸附层N，根据装置图可知，吸附层M上产生H＋与电解质溶液中OH－反应生成H2O，右侧电解液中H＋在吸附层N上得电子转化为H2，H＋几乎没有移动，内电路Na＋通过离子交换膜由左往右移动，故B错误；
C．吸附层M电极反应式是H2－2e－＋2OH－=2H2O，故C正确；
D．题中没有指明是否是标准状况，因此无法判断产生氢气物质的量，故D错误；
答案为C。
25．D
【详解】
A．电池工作时，化学能转化为电能，A错误；
B．由分析可知a为负极，B错误；
C．由电池反应可知，b电极上过氧化氢得到电子结合氢离子生成水，C错误；
D．电池工作时，阳离子向正极移动，即通过交换膜从左到右移动，D正确；
故选D。
答案第1页，共2页
