《2022届新高考化学人教版二轮复习学案-专题九 电化学.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022届新高考化学人教版二轮复习学案-专题九 电化学.docx（43页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、变化观念与平衡思想证据推理与模型认知以新型电源及含有离子交换膜的原电池、电解池为背景，以选择题、填空题形式考查工作原理、离子或电子移动方向、电极反应的书写和判断、电解质溶液的判断和计算、交换膜的应用。考查考生的核心素养和探究能力考向一新型化学电源1构建模型，掌握工作原理2新型电源的破题正负极判断(1)理论、现象判断(2)装置图判断3新型电源的解题电极反应式书写(1)理清书写步骤(2)燃料电池中不同环境下的电极反应式以甲醇、O2燃料电池为例：酸性介质，如稀H2SO4负极CH3OH6eH2O=CO26H正极O26e6H=3H2O碱性介质，如KOH溶液负极CH3OH6e8OH=CO6H2O正极O26
2、e3H2O=6OH熔融盐介质，如K2CO3负极CH3OH6e3CO=4CO22H2O正极O26e3CO2=3CO高温下能传导O2的固体作电解质负极CH3OH6e3O2=CO22H2O正极O26e=3O24.新型电源的现象及计算利用正负极反应分析正、负极的现象，包括气体、溶液酸碱性变化、质量变化等，利用电子守恒进行相关计算。1(2021广东省学业水平选择性考试)火星大气中含有大量CO2，一种有CO2参加反应的新型全固态电池有望为火星探测器供电。该电池以金属钠为负极，碳纳米管为正极，放电时(B)A负极上发生还原反应BCO2在正极上得电子C阳离子由正极移向负极D将电能转化为化学能解析：放电时负极上N
3、a发生氧化反应失去电子生成Na，A错误；放电时正极为CO2得到电子生成C，B正确；放电时阳离子移向还原电极，即阳离子由负极移向正极，C错误；放电时装置为原电池，能量转化关系为化学能转化为电能，D错误。2(2020山东卷)微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置，利用微生物处理有机废水获得电能，同时可实现海水淡化。现以NaCl溶液模拟海水，采用惰性电极，用如图装置处理有机废水(以含CH3COO的溶液为例)。下列说法错误的是(B)A负极反应为CH3COO2H2O8e=2CO27HB隔膜1为阳离子交换膜，隔膜2为阴离子交换膜C当电路中转移1 mol电子时，模拟海水理论上除盐58.5 gD电池工作一段
4、时间后，正、负极产生气体的物质的量之比为21解析：图示装置为原电池，a极生物膜上CH3COO失电子转化为CO2，则a极作负极，1 mol CH3COO转化成CO2时，转移8 mol电子，A项正确；该微生物脱盐电池可实现海水淡化，结合原电池中阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，可知Cl透过隔膜1向a极移动，Na透过隔膜2向b极移动，即隔膜l是阴离子交换膜，隔膜2是阳离子交换膜，B项错误；当电路中转移1 mol电子时，根据电荷守恒可知，模拟海水中会有1 mol Cl移向负极，同时有1 mol Na移向正极，即除去1 mol NaCl，质量为58.5 g，C项正确；正极上发生的电极反应式为2H2e=
5、H2，负极上发生的电极反应式为CH3COO2H2O8e=2CO27H，当有8 mol电子通过时，正极产生4 mol气体，负极产生2 mol气体，故正、负极产生气体的物质的量之比为21，D项正确。3(2019全国卷)利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时MV2/MV在电极与酶之间传递电子，示意图如下所示。下列说法错误的是(B)A相比现有工业合成氨，该方法条件温和，同时还可提供电能B阴极区，在氢化酶作用下发生反应H22MV2=2H2MVC正极区，固氮酶为催化剂，N2发生还原反应生成NH3D电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动解析：A正确，该方法可产生电流，反应条件比较温和，没有
6、高温高压条件；B错误，该生物燃料电池中，左端电极反应式为MVe=MV2，则左端电极是负极，应为负极区，在氢化酶作用下，发生反应H22MV2=2H2MV；C正确，右端电极反应式为MV2e=MV，右端电极是正极，在正极区，N2得到电子生成NH3，发生还原反应；D正确，原电池内电路中，H通过交换膜由负极区向正极区移动。4(2020江苏卷)HCOOH燃料电池。研究HCOOH燃料电池性能的装置如图所示，两电极区间用允许K、H通过的半透膜隔开。(1)电池负极电极反应式为HCOO2OH2e=HCOH2O；放电过程中需补充的物质A为H2SO4。(填化学式)(2)如图所示的HCOOH燃料电池放电的本质是通过HC
7、OOH与O2的反应，将化学能转化为电能，其反应的离子方程式为2HCOOH2OHO2=2HCO2H2O(或2HCOOO2=2HCO)。解析：(1)原电池工作时，负极发生失电子的氧化反应，根据图示中各电极上物质变化，负极上HCOO被氧化生成HCO，则负极的电极反应式为HCOO2OH2e=HCOH2O。根据图示，加入A发生的离子反应为4Fe24HO2=4Fe32H2O，消耗H，K2SO4从装置中流出，故放电过程中加入的物质A为H2SO4。(2)该燃料电池的正极Fe2和Fe3存在着循环，正极上本质是O2得到电子，故燃料电池的总反应本质是HCOOH和O2反应生成HCO，结合原子守恒和电荷守恒，配平离子方
8、程式为2HCOOH2OHO2=2HCO2H2O。5(2021广西名校联盟模拟)NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料电池，其原理如下图，下列判断不正确的是(C)A石墨电极为电池负极B工作原理示意图中的Y为N2O5C石墨电极发生的电极反应为O22N2O54e=4NOD每消耗0.1 mol NO2转移电子0.1 mol解析：石墨极，通入氧气，所以石墨极为正极，则石墨电极为电池负极，A正确；石墨电极为电池负极，发生电极反应为NO2NOe=N2O5，产物Y为N2O5，B正确；石墨极为正极，发生的是还原反应而不是氧化反应，发生的电极反应为O22N2O54e=4NO，C错误；消耗0.1 mol NO2，转
9、移0.1 mol电子，D正确，故选C。6(2021郑州质检二)某实验小组用以下装置探究了铝和铜组成的原电池在不同浓度的NaOH溶液中放电的情况，NaOH溶液浓度对铝碱电池的放电电流和持续放电时间的影响如下表。c(NaOH)/molL10.10.51.01.52.0放电电流I/mA0.130.260.400.520.65放电时间t/min4514987根据以上数据分析，下列说法错误的是(D)A在铜电极上发生还原反应放出氢气B负极反应为Al3e4OH=Al(OH)4CNaOH溶液浓度越大，反应速率越快，放电电流越大D该电池是一种二次电池，可充电后重复使用解析：Cu作正极，发生还原反应，电极反应为2
10、H2O2e=H22OH，反应放出氢气，A正确；Al作负极，发生氧化反应，电极反应为Al3e4OH=Al(OH)4，B正确；由表中数据可知，NaOH溶液浓度越大，电流越大，反应速率越快，C正确；该电池为一次电池，不可重复使用，D错误。7(2021山东省学业水平考试模拟)(双选)我国科学家最近发明了一种ZnPbO2电池，电解质为K2SO4、H2SO4和KOH，通过a和b两种离子交换膜将电解质溶液隔开，形成M、R、N三个电解质溶液区域，结构示意图如下。下列说法正确的是(CD)Ab为阳离子交换膜BR区域的电解质为H2SO4C放电时，Zn电极反应为Zn2e4OH=Zn(OH)D消耗6.5 g Zn，N区
11、域电解质溶液减少16.0 g解析：正极(b) PbO22e4HSO=PbSO42H2O，负极(a) Zn2e4OH=Zn(OH)，溶液维持电中性，则a为阳离子交换膜，A错误； R区域的电解质为K2SO4，B错误；放电过程中，Zn电极反应为Zn2e4OH=Zn(OH)，C正确；消耗6.5 g Zn，电子转移0.2 mol，N区消耗0.4 mol H，0.1 mol SO，同时有0.1 mol SO移向R区，则相当于减少0.2 mol H2SO4，同时生成0.2 mol H2O，则N区实际减少质量为0.2 mol98 g/mol0.2 mol18 g/mol16.0 g，D正确，选CD。考向二电解
12、原理及应用1构建模型，掌握工作原理2电解池的破题阴、阳极判断3电解池的解题阴、阳极电极反应式的书写明确电解池的电极反应及其放电顺序(1)阳离子在阴极上的放电顺序：AgHg2Fe3Cu2H(酸)Pb2Fe2Zn2H(水)。(2)阴离子在阳极上的放电顺序：S2IBrClOH。(3)新型阴、阳极反应式书写。 1(2021全国乙卷)沿海电厂采用海水为冷却水，但在排水管中生物的附着和滋生会阻碍冷却水排放并降低冷却效率，为解决这一问题，通常在管道口设置一对惰性电极(如图所示)，通入一定的电流。下列叙述错误的是(D)A阳极发生将海水中的Cl氧化生成Cl2的反应B管道中可以生成氧化灭杀附着生物的 NaClOC
13、阴极生成的H2应及时通风稀释，安全地排入大气D阳极表面形成的Mg(OH)2等积垢需要定期清理解析：海水中除了水，还含有大量的Na、Cl、Mg2等，根据题干信息可知，装置的原理是利用惰性电极电解海水，阳极区海水中的Cl会优先失去电子生成Cl2，发生氧化反应，A正确；阳极区生成的Cl2与阴极区生成的OH在管道中会发生反应生成NaCl、NaClO和H2O，其中NaClO具有强氧化性，可氧化灭杀附着的生物，B正确；因为H2是易燃性气体，所以阴极区生成的H2需及时通风稀释，安全地排入大气，以排除安全隐患，C正确；阴极的电极反应式为2H2O2e=H22OH，会使海水中的Mg2沉淀积垢，所以阴极表面会形成M
14、g(OH)2等积垢需定期清理，D错误，故选D。2(2020全国卷)电致变色器件可智能调控太阳光透过率，从而实现节能。下图是某电致变色器件的示意图。当通电时，Ag注入无色WO3薄膜中，生成AgxWO3，器件呈现蓝色，对于该变化过程，下列叙述错误的是(C)AAg为阳极BAg由银电极向变色层迁移CW元素的化合价升高D总反应式为WO3xAg=AgxWO3解析：通电时，阳离子向阴极移动，由Ag注入无色WO3薄膜中，可知在该变色器件中，Ag作阳极，通电后Ag失去电子转化为Ag，通过固体电解质向变色层迁移，A、B两项正确；透明导电层为阴极，在阴极处WO3得到电子转化为WO，W的化合价降低，C项错误；根据题中
15、信息推断，总反应式为WO3xAg=AgxWO3，D项正确。3(2020山东卷)采用惰性电极，以去离子水和氧气为原料通过电解法制备双氧水的装置如图所示。忽略温度变化的影响，下列说法错误的是(D)A阳极反应为2H2O4e=4HO2B电解一段时间后，阳极室的pH未变C电解过程中，H由a极区向b极区迁移D电解一段时间后，a极生成的O2与b极反应的O2等量解析：b极O2得电子生成H2O2，作阴极，a极生成O2，是阳极，发生氧化反应，电极反应式是2H2O4e=4HO2，A项正确；b极是阴极，发生反应2HO22e=H2O2，总反应为2H2OO22H2O2，根据电解池中阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动知，电
16、解过程中阳极产生的H由a极区通过质子交换膜向b极区迁移，则电解一段时间后，阳极室的pH不变，B、C正确；电解时，总反应为O22H2O2H2O2，消耗氧气，即a极生成的氧气的量小于b极消耗的氧气，D项错误。4(2019全国卷)环戊二烯可用于制备二茂铁Fe(C5H5)2，结构简式为，后者广泛应用于航天、化工等领域中。二茂铁的电化学制备原理如图所示，其中电解液为溶解有溴化钠(电解质)和环戊二烯的DMF溶液(DMF为惰性有机溶剂)。该电解池的阳极为Fe电极，总反应为Fe2=H2或Fe2C5H6=Fe(C5H5)2H2。电解制备需要在无水条件下进行，原因为水会阻碍中间物Na的生成；水会电解生成OH，进一
17、步与Fe2反应生成Fe(OH)2。解析：结合图示电解原理可知，Fe电极发生氧化反应，为阳极；在阴极上有H2生成，故电解时的总反应为Fe2=H2或Fe2C5H6=Fe(C5H5)2H2。结合相关反应可知，电解制备需在无水条件下进行，否则水会阻碍中间产物Na的生成，水电解生成OH，OH会进一步与Fe2反应生成Fe(OH)2，从而阻碍二茂铁的生成。5(2019北京卷)可利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢，工作示意图如图。通过控制开关连接K1或K2，可交替得到H2和O2。(1)制H2时，连接K1，产生H2的电极反应式是2H2O2e=H22OH。(2)改变开关连接方式，可得O2。(3)结合和中电极3的电极
18、反应，说明电极3的作用：制H2时，电极3发生反应：Ni(OH)2OHe=NiOOHH2O。制O2时，上述电极反应逆向进行，使电极3得以循环使用。解析：(1)电解碱性电解液时，H2O电离出的H在阴极得到电子产生H2，根据题图可知，电极1与电池负极连接，为阴极，所以制H2时，连接K1，产生H2的电极反应式为2H2O2e=H22OH。(3)制备O2时碱性电解液中的OH失去电子生成O2，连接K2，O2在电极2上产生。连接K1时，电极3为电解池的阳极，Ni(OH)2失去电子生成NiOOH，电极反应式为Ni(OH)2eOH=NiOOHH2O，连接K2时，电极3为电解池的阴极，电极反应式为NiOOHeH2O
19、=Ni(OH)2OH，使电极3得以循环使用。6(2020全国卷)CH4和CO2都是比较稳定的分子，科学家利用电化学装置实现两种分子的耦合转化，其原理如图所示：(1)阴极上的反应式为CO22e=COO2。(2)若生成的乙烯和乙烷的体积比为21，则消耗的CH4和CO2体积比为65。解析：(1)根据图中信息，二氧化碳在阴极得电子转化为一氧化碳，结合固体电解质可传导O2，可知电极反应式为CO22e=COO2。(2)根据图中信息，CH4在阳极失去电子变成C2H6、C2H4和H2O，由于生成C2H4和C2H6的体积比为21，设生成了2 mol C2H4和1 mol C2H6，则有6 mol CH4发生反应
20、，共转移10 mol电子，根据得失电子守恒，阴极上有5 mol CO2参与电极反应，则此时消耗的CH4和CO2的体积比为65。 7(2021九师联盟联考)肼(N2H4)是一种常见的还原剂，在酸性溶液中以N2H形式存在。利用如图电解装置，N2H可将UO转化为U4(N2H转化为N2)。下列说法中错误的是(D)A镀铂钛网上发生的电极反应式为N2H4e=N25HB若生成11.2 L(标准状况)N2，则被还原的U元素为1 molC在该电解装置中，N2H还原性强于H2OD电解一段时间后电解质溶液的pH基本上不发生变化解析：电解总反应为2UON2H3H2U4N24H2O，由装置可知，钛板与电源负极相连，则为
21、阴极，发生电极反应为2UO4e8H=2U44H2O，镀铂钛网为阳极，发生电极反应为N2H4e=N25H，A正确；根据电解总反应为2UON2H3H2U4N24H2O，标况下，每生成22.4 L N2，被还原的U元素为2 mol，则若生成11.2 L(标准状况)N2，则被还原的U元素为1 mol，B正确；N2H失电子能力强于H2O，则还原性强于H2O，C正确；由电解总反应为2UON2H3H2U4N24H2O，可知反应消耗H，电解一段时间后pH增大，D错误，故选D。8(2021保定期末)(双选)如图用石墨作电极的电解池中，放入某足量蓝色溶液500 mL进行电解，观察到A电极表面有红色固体生成，B电极
22、有无色气体生成；通电一段时间后，取出A电极，洗涤、干燥、称量，A电极增重1.6 g。下列说法错误的是(BD)A图中B电极同电源正极相连B该蓝色溶液可能是CuSO4或CuCl2溶液C电解后溶液的酸性增强D要使电解后溶液完全恢复到电解前的状态，则可加入4 g CuSO4解析：B电极有无色气体生成，为电解池阳极，与电池正极相连，A正确；根据阴离子放电顺序，SO在OH后放电，Cl在OH前放电，蓝色溶液不能为CuCl2，B错误；B电极的电极方程式为4OH4e=2H2OO2，电解过程中消耗水中的OH，从而促进水的电离，使H浓度增大，即电解后溶液的酸性增强，C正确；电解时阴极上生成Cu，阳极上生成O2，所以
23、要使电解后溶液完全恢复到电解前的状态应加入CuO，不能加CuSO4，D错误，故选BD。催化材料。放电时，温室气体CO2被转化为储氢物质甲酸等，为解决环境和能源问题提供了一种新途径。下列说法错误的是(D)A放电时，负极反应为Zn2e4OH=Zn(OH)B放电时，1 mol CO2转化为HCOOH，转移的电子数为2 molC充电时，电池总反应为2Zn(OH)=2ZnO24OH2H2OD充电时，正极溶液中OH浓度升高解析：由题图知，放电时，活泼金属锌失去电子被氧化为Zn(OH)，故负极反应为Zn2e4OH=Zn(OH)，A正确；放电时，CO2在正极得到电子被还原为HCOOH，碳的化合价由4价降低为2
24、价，故1 mol CO2转化为HCOOH时，转移的电子数为2 mol，B正确；图中虚线表示充电时物质变化过程，充电时阴极反应为2Zn(OH)4e=2Zn8OH，阳极反应为“放氧生酸”：2H2O4e=O24H，两极生成的氢离子和氢氧根离子在双极隔膜上结合生成4个H2O，与阳极消耗的2个H2O抵消，故充电时，电池总反应为2Zn(OH)=2ZnO24OH2H2O，C正确；充电时，阳极反应为“放氧生酸”：2H2O4e=O24H，正极(阳极)溶液中H浓度升高，OH浓度降低，D错误。2(2020全国卷)一种高性能的碱性硼化钒(VB2)空气电池如图所示，其中在VB2电极发生反应：VB216OH11e=VO2
25、B(OH)4H2O。该电池工作时，下列说法错误的是(B)A负载通过0.04 mol电子时，有0.224 L(标准状况)O2参与反应B正极区溶液的pH降低、负极区溶液的pH升高C电池总反应为4VB211O220OH6H2O=8B(OH)4VOD电流由复合碳电极经负载、VB2电极、KOH溶液回到复合碳电极解析：VB2电极发生失电子的氧化反应，所以VB2电极作负极，则通入空气的一极为电池的正极。正极的电极反应式为O24e2H2O=4OH，负载通过0.04 mol电子时，正极有0.01 mol O2参与反应，在标准状况下体积为0.224 L，A正确；正极发生的是O2在碱性条件下得到电子生成OH的还原反
26、应，所以碱性增强、正极区溶液的pH升高，负极OH参与反应使得负极区溶液的pH降低，B错误；电池总反应为正极反应和负极反应的加和，根据得失电子守恒，可得电池总反应为4VB211O220OH6H2O=8B(OH)4VO，C正确；电流由正极(复合碳电极)通过外电路流向负极(VB2电极)，电解质溶液中通过阴、阳离子的定向移动形成电流，D正确。3(2020天津卷)熔融钠硫电池性能优良，是具有应用前景的储能电池。下图中的电池反应为2NaxS Na2Sx(x53，难溶于熔融硫)。下列说法错误的是(C)ANa2S4的电子式为B放电时正极反应为xS2Na2e=Na2SxCNa和Na2Sx分别为电池的负极和正极D
27、该电池是以NaAl2O3为隔膜的二次电池解析：Na2S4由Na和S构成，电子式为，A项正确；放电时正极S得电子生成Na2Sx，电极反应式为xS2Na2e=Na2Sx，B项正确；由电池反应式可知，该电池中Na为负极，S为正极，C项错误；由题图可知该电池是以熔融的Na、S为电极，以Na导电的NaAl2O3作固体电解质的二次电池，D项正确。4(2019全国卷)为提升电池循环效率和稳定性，科学家近期利用三维多孔海绵状Zn(3DZn)可以高效沉积ZnO的特点，设计了采用强碱性电解质的3DZnNiOOH二次电池，结构如下图所示。电池反应为Zn(s)2NiOOH(s)H2O(l) ZnO(s)2Ni(OH)
28、2(s)。下列说法错误的是(D)A三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积，所沉积的ZnO分散度高B充电时阳极反应为Ni(OH)2(s)OH(aq)e=NiOOH(s)H2O(l)C放电时负极反应为Zn(s)2OH(aq)2e=ZnO(s)H2O(l)D放电过程中OH通过隔膜从负极区移向正极区解析：A正确，三维多孔海绵状Zn为多孔结构，具有较高的表面积，所沉积的ZnO分散度高；B正确，二次电池充电时遵循电解池原理，阳极发生氧化反应，元素化合价升高，原子失去电子，阳极反应为Ni(OH)2(s)OH(aq)e=NiOOH(s)H2O(l)；C正确，二次电池放电时遵循原电池原理，负极发生氧化反应，元素化合
29、价升高，原子失去电子，由电池总反应可知，负极反应为Zn(s)2OH(aq)2e=ZnO(s)H2O(l)；D错误，二次电池放电时，阴离子从正极区向负极区移动。5(2019天津卷)我国科学家研制了一种新型的高比能量锌碘溴液流电池，其工作原理示意图如图。图中贮液器可储存电解质溶液，提高电池的容量。下列叙述不正确的是(D)A放电时，a电极反应为I2Br2e=2IBrB放电时，溶液中离子的数目增大C充电时，b电极每增重0.65 g，溶液中有0.02 mol I被氧化D充电时，a电极接外电源负极解析：根据电池的工作原理示意图，可知放电时a电极上I2Br转化为Br和I，电极反应为I2Br2e=2IBr，A
30、项正确；放电时正极区I2Br转化为Br和I，负极区Zn转化为Zn2，溶液中离子的数目增大，B项正确；充电时b电极发生反应Zn22e=Zn，b电极增重0.65 g时，转移0.02 mol e，a电极发生反应2IBr2e=I2Br，根据各电极上转移电子数相同，则有0.02 mol I被氧化，C项正确；放电时a电极为正极，充电时，a电极为阳极，接外电源正极，D项错误。6(2021昆明二模)一种新型锂离子电池的工作原理如图所示，电池总反应为LiMn2O4VO2Li1xMn2O4LixVO2，下列说法错误的是(C)A放电时，LiMn2O4电极的电势低于VO2电极的电势B放电时，负极的电极反应为LiMn2
31、O4xe=Li1xMn2O4xLiC充电时，Li移向VO2电极D充电时，VO2电极质量减轻解析：放电时，LiMn2O4电极为负极，VO2电极为正极，则LiMn2O4电极的电势低于VO2电极的电势，A正确；放电时，负极的电极反应为LiMn2O4xe=Li1xMn2O4xLi，B正确；充电时，阳离子移动向阴极，Li移向LiMn2O4电极，C错误；充电时，VO2电极的电极反应式为LixVO2xe=VO2xLi，故VO2电极质量减轻，D正确，故选C。7(2021贵阳一模)某锂铜二次电池工作原理如图所示。在该电池中，水系电解液和非水系电解液被锂离子固体电解质陶瓷片(LISICON) 隔开。下列有关说法错
32、误的是(C)A放电时，N极电极反应式为Cu22e=CuBLi可以通过陶瓷片，水分子不能C充电时，接线柱B应与电源的负极相连D充电时，M电极发生还原反应解析：放电时，N极是原电池的正极，电极反应式为Cu22e=Cu，A正确；非水系电解液和水系电解液被锂离子固体电解质陶瓷片(LISICON)隔开，则陶瓷片允许Li通过，不允许水分子通过，B正确；放电时，N极是原电池的正极，充电时，接线柱B应与电源的正极相连，C错误；充电时，M极是阴极，因此M电极发生还原反应，D正确，故选C。8(2021沧州三模)(双选)一种以锌石墨烯纤维无纺布为负极，石墨烯气凝胶(嵌有Br2，可表示为CnBr2)为正极，盐水“齐聚
33、物”为电解质溶液的双离子电池如图所示。下列有关该电池的说法正确的是(BC)A放电时，石墨烯气凝胶电极上的电极反应式为CnBr22e=Cn2BrB多孔石墨烯可增大电极与电解质溶液的接触面积，也有利于Br2扩散至电极表面C电池总反应为ZnCnBr2ZnBr2CnD充电时，Zn2被还原，Zn在石墨烯纤维无纺布电极侧沉积，Br被氧化后在阴极嵌入解析：放电时，石墨烯气凝胶电极为正极，发生还原反应，电极反应式为CnBr22e=Cn2Br，A错误；多孔石墨烯可增大电极与电解质溶液的接触面积，能增大反应速率，也有利于Br2扩散至电极表面，B正确；电池总反应为ZnCnBr2ZnBr2Cn，C正确；充电时，Zn2
34、被还原，Zn在石墨烯纤维无纺布电极侧沉积，Br被氧化后在阳极嵌入，D错误，故选BC。考向四电化学离子交换膜的分析与应用(1)阳离子交换膜(只允许阳离子和水分子通过)阳离子透过阳离子交换膜原电池正极(或电解池的阴极)。(2)质子交换膜(只允许H和水分子通过)在微生物作用下电解有机废水(含CH3COOH)，可获得清洁能源H2H透过质子交换膜原电池正极(或电解池的阴极)。 (3)阴离子交换膜(只允许阴离子和水分子通过)以Pt为电极电解淀粉KI溶液，中间用阴离子交换膜隔开阴离子透过阴离子交换膜电解池阳极(或原电池的负极)。(4)电渗析法将含AnBm的废水再生为HnB和A(OH)m的原理：已知A为金属活
35、动性顺序表H之前的金属，Bn为含氧酸根离子。1(2021河北省学业水平选择性考试)KO2电池结构如图，a和b为两个电极，其中之一为单质钾片。关于该电池，下列说法错误的是(D)A隔膜允许K通过，不允许O2通过B放电时，电流由b电极沿导线流向a电极；充电时，b电极为阳极C产生1 Ah电量时，生成KO2的质量与消耗O2的质量比值约为2.22D用此电池为铅酸蓄电池充电，消耗3.9 g钾时，铅酸蓄电池消耗0.9 g水解析：金属性强的金属钾易与氧气反应，为防止钾与氧气反应，电池所选择隔膜应允许K通过，不允许O2通过，A正确；放电时，a为负极，b为正极，电流由b电极沿导线流向a电极，充电时，b电极应与直流电
36、源的正极相连，作电解池的阳极，B正确；生成1 mol超氧化钾时，消耗1 mol氧气，两者的质量比值为1 mol71 g/mol1 mol32 g/mol2.22，C正确；铅酸蓄电池充电时的总反应方程式为2PbSO42H2O=PbO2Pb2H2SO4，反应消耗2 mol水，转移2 mol电子，由得失电子数目守恒可知，耗3.9 g钾时，铅酸蓄电池消耗水的质量为18 g/mol1.8 g，D错误，故选D。2(2021湖南省学业水平选择性考试)锌/溴液流电池是一种先进的水溶液电解质电池，广泛应用于再生能源储能和智能电网的备用电源等。三单体串联锌/溴液流电池工作原理如图所示：下列说法错误的是(B)A放电
37、时，N极为正极B放电时，左侧贮液器中ZnBr2的浓度不断减小C充电时，M极的电极反应式为Zn22e=ZnD隔膜允许阳离子通过，也允许阴离子通过解析：由题图可知，放电时，N电极为电池的正极，A正确；溴在正极上得到电子，发生还原反应生成溴离子，电极反应式为Br22e=2Br，M电极为负极，锌失去电子发生氧化反应生成锌离子，电极反应式为Zn2e=Zn2，正极放电生成的溴离子通过离子交换膜进入左侧，同时锌离子通过交换膜进入右侧，维持两侧溴化锌溶液的浓度保持不变，B错误；充电时，M电极与直流电源的负极相连，作电解池的阴极，锌离子在阴极上得到电子发生还原反应生成锌，电极反应式为Zn22e=Zn，C正确；放
38、电或充电时，交换膜允许锌离子和溴离子通过，维持两侧溴化锌溶液的浓度保持不变，D正确，故选B。3(2021广东省学业水平选择性考试)钴(Co)的合金材料广泛应用于航空航天、机械制造等领域。如图为水溶液中电解制备金属钴的装置示意图。下列说法正确的是(D)A工作时，室和室溶液的pH均增大B生成1 mol Co，室溶液质量理论上减少16 gC移除两交换膜后，石墨电极上发生的反应不变D电解总反应：2Co22H2O2CoO24H解析：由题图可知，该装置为电解池，石墨电极为阳极，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2H2O4e=O24H，室中阳离子电荷数大于阴离子电荷数，放电生成的氢离
39、子通过阳离子交换膜由室向室移动，钴电极为阴极，钴离子在阴极得到电子发生还原反应生成钴，电极反应式为Co22e=Co，室中阴离子电荷数大于阳离子电荷数，氯离子通过阴离子交换膜由室向室移动，电解的总反应的离子方程式为2Co22H2O2CoO24H。放电生成的氢离子通过阳离子交换膜由室向室移动，使室中氢离子浓度增大，溶液pH减小，A错误；阴极生成1 mol钴，阳极有1 mol水放电，则室溶液质量减少18 g，B错误；若移除离子交换膜，氯离子的放电能力强于水，氯离子会在阳极失去电子发生氧化反应生成氯气，则移除离子交换膜，石墨电极的电极反应会发生变化，C错误；电解的总反应的离子方程式为2Co22H2O2
40、CoO24H，D正确。4(2019江苏卷)电解法转化CO2可实现CO2资源化利用。电解CO2制HCOOH的原理示意图如图。(1)写出阴极CO2还原为HCOO的电极反应式：CO2H2e=HCOO(或CO2HCO2e=HCOOCO)。(2)电解一段时间后，阳极区的KHCO3溶液浓度降低，其原因是阳极产生O2，pH减小，H与HCO反应使其浓度降低；K部分迁移至阴极区。解析：(1)CO2中的C为4价，HCOO中的C为2价，1 mol CO2转化为HCOO时，得2 mol e。(2)阳极上水放电，生成O2和H，H会与HCO反应使HCO减少，由电荷平衡可知，K会移向阴极区，所以KHCO3溶液浓度降低。5(
41、2021吉林四调)某有机物电池如图所示，下方电池产生的电能供给上方电解池使用(已知A、B、X、Y都是多孔石墨电极)，下列说法正确的是(B)AX电极是电解池的阴极，该电极处发生还原反应B原电池负极电极反应式为2I2e=I2C原电池工作时，SO透过质子交换膜流向右侧D若电解池中盛放的是足量的Na2SO4溶液，当电解池两极共产生3 mol气体时，原电池中消耗的质量为108 g解析：B电极碘离子被氧化为单质，是负极，则A电极是正极，所以X电极是电解池的阳极，该电极处发生氧化反应，A错误；B电极碘离子被氧化为单质，是负极，原电池负极电极反应式为2I2e=I2，B正确；原电池中阴离子向负极移动，但SO不能
42、通过质子交换膜，C错误；若电解池中盛放的是足量的Na2SO4溶液，当电解池两极共产生3 mol气体时，生成的气体是氢气和氧气，其中氢气是2 mol，氧气是1 mol，转移4 mol电子，原电池中正极反应式为6(2021长春联考三)以铜作催化剂的一种铝硫电池的示意图如图，电池放电时的反应原理为3CuxS2Al14AlCl=3xCu8Al2Cl3S2，下列关于该电池的说法错误的是(A)A放电时，正极电极反应式为Cu22e=CuB充电时，两电极的质量均增加C放电时，1 mol CuxS反应时，转移2 mol电子D充电时，Al为阴极，电极反应式为4Al2Cl3e=Al7AlCl解析：放电时为原电池，正
43、极得电子发生还原，根据总反应可知，正极反应式为CuxS2e=xCuS2，A错误；充电时为电解池，根据总反应可知Al为阴极，电极反应式为4Al2Cl3e=Al7AlCl，电极上生成Al，电极质量增加；Cu/CuxS为阳极，电极反应式为xCuS22e=CuxS，电极上增加S元素，电极质量增加，B正确；放电时Cu/CuxS为正极，电极反应式为CuxS2e=xCuS2，1 mol CuxS反应时，转移2 mol电子，C正确；充电时为电解池，阴极得电子发生还原反应，根据总反应可知Al为阴极，电极反应式为4Al2Cl3e=Al7AlCl，D正确，故选A。7(2021张家口一模)(双选)电化学脱硫在金属冶炼
44、和废水处理中均有应用。一种电化学脱硫工作原理示意图如图所示。该装置工作时，下列说法正确的是(AC)Aa为直流电源负极B阴极区溶液pH减小CMn2、Mn3之间转化可加快电子转移D导线中流过4.5 mol e同时阳极区溶液质量增加44 g解析：根据图示，与电源b极相连的电极上Mn2失去电子转化为Mn3，发生氧化反应，则该电极为阳极，b为电源的正极，则a为电源的负极，A正确；右侧电极为阳极，阳极上Mn2失去电子转化为Mn3，然后Mn3与FeS发生氧化还原反应生成Fe3和SO，反应的方程式为9Mn29e=9Mn3、9Mn3FeS4H2O=Fe3SO9Mn28H，阴极上的电极反应式为2H2e=H2，氢离子通过质子交换膜移向阴极，阴极区溶液的pH基本不变，B错误；Mn2、Mn3