电化学基础
1．结合下图判断，下列叙述正确的是( )
Ⅰ Ⅱ
A．Ⅰ和Ⅱ中正极均被保护
B．Ⅰ和Ⅱ中负极反应均是Fe－2e－===Fe2＋
C．Ⅰ和Ⅱ中正极反应均是O2＋2H2O＋4e－===4OH－
D．Ⅰ和Ⅱ中分别加入少量K3[Fe(CN)6]溶液，均有蓝色沉淀
2．钠离子电池成本低、安全性好，有望在未来取代锂离子电池，某新型可充电钠离子电池放电的工作原理如图所示。下列分析错误的是（ ）
A．出于环保考虑，应尽量避免使用重金属（如Pb）作为钠的合金化元素
B．放电时，Na+由右室移向左室
C．放电时，正极反应式为：Na0.44MnO2+0.56e−+0.56Na+＝NaMnO2
D．充电时，阴极质量变化4.6g时，外电路中通过0.1mol e−
3．我国某科研机构研究表明，利用K2Cr2O7可实现含苯酚废水的有效处理，其工作原理如下图所示。下列说法错误的是（ ）
A．该电池不可以在高温下使用
B．Na+通过阳离子交换膜移向M电极，Cl−通过阴离子交换膜移向N电极
C．一段时间后，中间室中NaCl溶液的浓度减小
D．M的电极反应式为：C6H5OH-28e−+11H2O=6CO2↑+28H+
4．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．对电极的电极反应式为：2H++2e−=H2↑
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
5．将如图所示实验装置的K闭合(已知：盐桥中装有琼脂凝胶，内含KCl)，下列判断正确的是（ ）
A．Cu电极上发生还原反应
B．电子沿Zn→a→b→Cu路径移动
C．片刻后甲池中c(SO)增大
D．片刻后可观察到滤纸b处变红色
6．新冠疫情期间某同学尝试在家自制含氯消毒剂。用两根铅笔芯（C1和C2）、电源适配器和水瓶组装如图所示的装置。接通电源观察到：C1周围产生细小气泡，C2周围无明显现象；持续通电一段时间后，C2周围产生细小气泡。此时停止通电，拔出电极，旋紧瓶塞，振荡摇匀，制备成功。关于该实验的说法不正确的是（ ）
A．C1电极产生气泡原因：
B．可以用两根铁钉代替铅笔芯完成实验
C．自制消毒剂的总反应为：NaCl+H2ONaClO+H2↑
D．实验过程中要注意控制电压、开窗通风、导出氢气，确保安全
7．下列有关电池的说法不正确的是
A．手机上用的锂离子电池属于二次电池
B．铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极
C．甲醇燃料电池可把化学能转化为电能
D．锌锰钙电池中，锌电极是负极
8．我国科学家发明了制取H2O2的绿色方法，原理如图所示(已知：H2O2
H++HO选择*交性**换膜)。下列说法错误的是（ ），Y膜为HO
A．b极上的电极反应为O2+H2O+2e−=HO+OH−
B．X膜为选择性阳离子交换膜
C．电池工作时，a极室的pH不变
D．理论上，每生成1mol H2O2，电路中转移4mol电子
9．糕点包装中常见的脱氧剂组成为还原性铁粉、氯化钠、炭粉等，其脱氧原理与钢铁的吸氧腐蚀相同。下列分析正确的是( )
A．脱氧过程是吸热反应，可降低温度，延长糕点保质期
B．脱氧过程中铁作原电池正极，电极反应为Fe－3e－===Fe3＋
C．脱氧过程中碳作原电池负极，电极反应为2H2O＋O2＋4e－===4OH－
D．含有1.12 g铁粉的脱氧剂，理论上最多能吸收氧气336 mL(标准状况)
10．关于如图装置的说法正确的是( )
A．装置中电子移动的途径：负极→Fe→M溶液→石墨→正极
B．若M溶液为滴加酚酞的NaCl溶液，通电一段时间后，铁电极附近溶液显红色
C．若M溶液为CuSO4溶液，可以实现石墨上镀铜
D．若将电源反接，M溶液为NaCl溶液，可以用于制备Fe(OH)2并可以使其较长时间保持白色
11．二甲醚汽车发动机具有显著的节能减排效果，该电池的工作原理示意图如图所示。下列有关说法错误的是( )
A．负极上的电极反应式为CH3OCH3－12e－＋3H2O===2CO2＋12H＋
B．工作过程中，H＋移向正极
C．每消耗0.5 mol O2就有2 mol e－通过离子交换膜
D．电池总反应为C2H6O＋3O2===2CO2＋3H2O
12．下列电池工作时，O2在正极放电的是( )
13．实验表明钠离子聚合物新型电池正负极材料均表现出较快的电极反应动力学,使得电池具备高功率性能。某钠离子聚合物电池放电时的工作原理如图,下列说法正确的是( )
A.放电时,B电极发生还原反应
B.充电时,阳极的电极反应式为3I-+2e-
C.充电时,A电极接电源负极
D.放电时,当转移0.5 mol 电子,NaI溶液中增加0.5NA个Na+
14．科技改变生活,充电宝已逐渐成为人们生活中的必需品。某充电宝工作时的总反应式为V2O3+4Li
Li4V2O3,下列说法正确的是( )
A.放电时正极上的电极反应为:Li-e-
Li+
B.该充电宝的凝胶介质可用KOH水溶液代替
C.充电时电池的正极失电子后,Li4V2O3会转化为V2O3
D.充电时每生成14 g Li,凝胶介质中有2 mol 电子通过
15．二氧化硫－空气质子交换膜燃料电池将化学能转变成电能的同时，实现了制硫酸、发电、环保三位一体的结合，其原理如图所示。下列说法错误的是( )
A．负极的电极反应式为SO2＋2H2O－2e－===SO＋4H＋
B．总反应式为2SO2＋O2＋2H2O===2H2SO4
C．质子的移动方向为从电极B到电极A
D．SO2气流速度的大小可能影响电池的电动势
16．
光电池是发展性能源。一种光化学电池的结构如图，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，电池会立即恢复至初始状态。下列说法不正确的是( )
A．光照时，电流由X流向Y
B．光照时，Pt电极发生的反应为2Cl－＋2e－===Cl2↑
C．光照时，Cl－向Pt电极移动
D．光照时，电池总反应为AgCl(s)＋Cu＋(aq)Ag(s)＋Cu2＋(aq)＋Cl－(aq)
17．如图所示装置Ⅰ是一种可充电电池，装置Ⅱ为电解池。离子交换膜只允许Na＋通过，充放电的化学方程式为2Na2S2＋NaBr3
Na2S4＋3NaBr。闭合开关K时，b极附近先变红色。下列说法正确的是( )
A．负极反应为4Na－4e－===4Na＋
B．闭合K后，b电极附近的pH变小
C．当有0.01 mol Na＋通过离子交换膜时，b电极上析出气体在标准状况体积为112 mL
D．闭合K后，a电极上产生的气体具有漂白性
18．"锌＋碘"新型安全动力电池有望取代目前广泛使用的"铅蓄电池""锂电池"等，已知该电池的工作原理如图所示。下列有关说法错误的是( )
A．该电池安全性高，且对环境友好
B．正极反应式为I＋2e－===3I－，电极a附近显红色
C．电子的移动方向为"Zn→电极a→电极b→石墨毡"
D．"回流通道"可以减缓电池两室的压差，避免电池受损
19．研究大气中含硫化合物(主要是SO2和H2S)的转化对环境保护具有重要意义。
(1)利用H2S废气制取氢气的方法有多种，比如下图的电化学法：
①反应池中反应物的流向采用气、液逆流方式，其目的是________。
②反应池中发生反应的化学方程式为
________________________________________________________________________。
③反应后的溶液进入电解池，产生氢气的电极名称为________，电解反应的离子方程式为________________。
(2)某种电化学脱硫法装置如图所示，不仅可脱除烟气中的SO2，还可以制得H2SO4。在阴极上放电的物质是________，在阳极生成SO3的电极反应式是
________________________________________________________________________。
20．某研究性学习小组根据反应2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4===2MnSO4＋5Fe2(SO4)3＋K2SO4＋8H2O设计如下原电池，其中甲、乙两烧杯中各物质的物质的量浓度均为1 mol·L－1，溶液的体积均为200 mL，盐桥中装有饱和K2SO4溶液。
回答下列问题：
(1)此原电池的正极是石墨________(填"a"或"b")，发生________反应。
(2)电池工作时，盐桥中的SO移向________(填"甲"或"乙")烧杯。
(3)两烧杯中的电极反应式分别为
甲______________________________，乙__________________。
(4)若不考虑溶液的体积变化，MnSO4浓度变为1.5 mol·L－1，则反应中转移的电子为________mol。
21．为验证不同化合价铁的氧化还原能力，利用下列电池装置进行实验。
回答下列问题：
(1)由FeSO4·7H2O固体配制0.10mol·L−1 FeSO4溶液，需要的仪器有药匙、玻璃棒、_________(从下列图中选择，写出名称)。
(2)电池装置中，盐桥连接两电极电解质溶液。盐桥中阴、阳离子不与溶液中的物质发生化学反应，并且电迁移率(u∞)应尽可能地相近。根据下表数据，盐桥中应选择____________作为电解质。
(3)电流表显示电子由铁电极流向石墨电极。可知，盐桥中的阳离子进入________电极溶液中。
(4)电池反应一段时间后，测得铁电极溶液中c(Fe2+)增加了0.02mol·L−1。石墨电极上未见Fe析出。可知，石墨电极溶液中c(Fe2+)=________。
(5)根据(3)、(4)实验结果，可知石墨电极的电极反应式为_______，铁电极的电极反应式为_______。因此，验证了Fe2+氧化性小于________，还原性小于________。
(6)实验前需要对铁电极表面活化。在FeSO4溶液中加入几滴Fe2(SO4)3溶液，将铁电极浸泡一段时间，铁电极表面被刻蚀活化。检验活化反应完成的方法是_______。
答案
1．A
解析： A
解析 电子从负极流向正极，抑制正极失电子，所以正极均被保护，A正确；Ⅰ中的负极反应为Zn－2e－===Zn2＋，B错误；Ⅱ中的正极反应为2H＋＋2e－===H2↑，C错误；由于Ⅰ中负极反应产生Zn2＋，不会与K3[Fe(CN)6]溶液作用产生蓝色沉淀，D错误。
2．D
解析：D
【解析】A．Pb是重金属元素有毒，易造成环境污染，A正确；B．根据图示原电池放电时，左室Mn的化合价降低，得电子，发生还原反应，因此层状晶体做正极，钠合金做负极，Na+向正极移动，即Na+由右室移向左室，B正确；C．原电池放电时放电时，层状晶体做正极，根据图示，正极反应式为：Na0.44MnO2+0.56e−+0.56Na+＝NaMnO2，C正确；D．充电时，阴极质量变化4.6g时，即有4.6g的钠元素质量发生变化，为0.2mol的钠离子变成钠单质，外电路中通过0.2mol e−，D错误。
【点睛】电化学原理中涉及计算时，要特别注意转移电子数的计算，钠离子变成钠单质时转移1mol电子。
3．B
解析：B
【解析】该电池用微生物进行发酵反应，微生物主要成分是蛋白质，高温会失去其生理活性，因此该电池不耐高温，A错误；B．根据图示可知M电极为负极，附近溶液中阳离子浓度大，N电极为正极，附近溶液中阴离子浓度大。由于电解质NaCl溶液被阳离子交换膜和阴离子交换膜隔离，使Na+和Cl−不能定向移动，所以电池工作时，负极生成的H+透过阳离子交换膜进入NaCl溶液中，正极生成的OH−透过阴离子交换膜进入NaCl溶液中，与H+反应生成水，Na+、Cl−没有通过离子交换膜，B错误；C．由于电解质NaCl溶液被阳离子交换膜和阴离子交换膜隔离，使Na+和Cl−不能定向移动，所以电池工作时，负极生成的H+透过阳离子交换膜进入NaCl溶液中，正极生成的OH−透过阴离子交换膜进入NaCl溶液中与H+反应生成水，使NaCl溶液浓度减小，C正确；D．在M电极上，苯酚失去电子发生氧化反应，作原电池的负极，结合电子守恒和电荷守恒可知电极反应式为C6H5OH-28e−+11H2O
=6CO2↑+28H+，D正确；故合理选项是B。
【点睛】原电池中负极发生氧化反应，元素的化合价升高，判断得到乙醇极为负极。电解质溶液中离子的迁移方向：带正电的阳离子朝正极迁移，带负电的阴离子朝负极迁移。
4．B
解析：B
【解析】A．图示分析可以知道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：2H++2e−=H2↑，A正确；B．在光照下，电子e−由价带跃迁到导带后，然后流向对电极，所以半导体电极为负极，发生氧化反应，B错误；C．阳离子向阴极移动，对电极为阴极，因此电解质溶液中阳离子向对电极移动，C正确；D．过程分析可以知道，该装置是光能转化为电能，电能转化为化学能的过程，整个过程中实现了太阳能向电能化学能等的转化，D正确；正确选项B。
【点睛】原电池中(1)电子的方向：在外电路中沿着导线从负极传递至正极；(2)电解质溶液中离子的迁移方向：带正电的阳离子朝正极迁移，带负电的阴离子朝负极迁移。
5．A
解析：A
【解析】由图可知，该装置为原电池，活泼金属锌是原电池的负极，不活泼金属铜是正极，铜离子在正极上得到电子发生还原反应，故A正确；电子流向是从负极流到正极，但a→b这一环节是在溶液中导电，是离子导电，电子不能通过溶液，故B错误；甲池中，锌失去电子生成锌离子，溶液中锌离子浓度增大，盐桥中的氯离子移向甲池，溶液中氯离子浓度增大，但溶液中硫酸根离子浓度基本保持不变，故C错误；滤纸a处与原电池的负极相连，为电解池的阴极，溶液中水电离出的氢离子放电，破坏水的电离平衡，在a处云集大量氢氧根离子，使酚酞试液变红，b处为电解池的阳极，水电离出的氢氧根离子放电，破坏水的电离平衡，在b处云集大量氢离子，不会使酚酞试液变红，故D错误；故选A。
【点睛】电解硫酸钠溶液实质是电解水，所以产生氢氧根较多的一极是a极。
6．B
解析：B
【解析】电解饱和食盐水，阳极会产生氯气，阴极会产生氢气，由于H2不溶于水且不与溶液中的其他物质反应，所以会直接溢出，而氯气会与电解过程中溶液中生成的NaOH反应转变为NaClO和NaCl，所以在制备过程中几乎不会溢出，则C1极为阴极，C2极为阳极。A．由分析可知，C1极为阴极，阴极处产生了氢气，所以相关的电极反应式为：2H2O+2e−=2OH−
+H2↑，故A正确；B．若用两个铁钉代替两个石墨电极，那么电解过程中阳极发生Fe的氧化，无法再产生氯气，也就无法获得含氯消毒剂，故B错误；C．由分析可知，电解过程中生成的氯气又会再与溶液中生成的NaOH反应转变为NaClO和NaCl，涉及的反应共有两步，分别为：2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑和2NaOH+Cl2=NaCl+NaClO+H2O，因此自制消毒剂的总反应为：NaCl+H2O=NaClO+H2↑，故C正确；D．电压控制不得当，可能会导致副反应发生，或者反应速率很慢；由于电解过程中产生了氯气和氢气，所以要注意开窗通风，防止中毒和发生爆炸，故D正确；故选C。
【点睛】以电解饱和食盐水为原理，设计的简易装置，不能忽略的一个问题是没有隔膜，所以生成的阳极产生的氯气易与阴极产生的氢氧化钠溶液发生反应。
7．B
解析：B
【解析】铜锌原电池工作的时候，锌作负极，铜作正极，电子应该是从锌电极经导线流向铜电极，答案选B。
8．D
解析：D
【解析】据图所知，a极通入氢气为负极，发生H2-2e−=2H+，b极为负极，氧气得电子发生反应为O2+H2O+2e−=HO+OH−，故A项正确；B．a极发生H2-2e−=2H+，X膜为选择性阳离子交换膜，让H+进入中间，故B项正确；C．电池工作时，a极室产生的氢离子全部进入中间的产品室，所以pH不变，故C项正确；D．氧元素由0价变为-1价，每生成1mol H2O2电极上流过2mol e−，故D项错误；故选D。+OH−，X膜为选择性阳离子交换膜，让进入中间，每生成1mol H2O2电极上流过2mol e−，据此分析。A．b为正极，氧气得电子，b极上的电极反应为O2+H2O +2e−=HO
9．D
解析： D
解析 由"其脱氧原理与钢铁的吸氧腐蚀相同"知，脱氧过程中铁作负极，发生氧化反应：Fe－2e－===Fe2＋，正极上氧气发生还原反应：O2＋4e－＋2H2O===4OH－，钢铁的吸氧腐蚀为放热反应，故A、B、C错误。1.12 g铁粉的物质的量为0.02 mol,0.02 mol Fe参与反应最终生成三价铁离子，失去电子0.06 mol，理论上可吸收氧气0.015 mol，标准状况下的氧气体积为336 mL，D正确。
10．B
解析：B [该装置是电解池，电子只能沿着导线移动，不能进入溶液中，A项错误；铁电极为阴极，溶液中的H＋在此电极上得电子变为H2，溶液中的OH－浓度增大，碱性增强，酚酞遇碱变红，B项正确；石墨作阴极才能实现石墨上镀铜，C项错误；若将电源反接，铁作阳极，铁失电子生成Fe2＋，石墨作阴极，溶液中的H＋在此极得电子变为H2，溶液中的OH－浓度增大，Fe2＋和OH－反应生成Fe(OH)2白色沉淀，但是溶液中的O2能够把Fe(OH)2氧化为红褐色沉淀Fe(OH)3，Fe(OH)2不能较长时间保持白色，D项错误。]
11．C
解析： C
解析 由工作原理图知，CH3OCH3在负极上失去电子转化为CO2，A正确；阳离子移向原电池的正极，B正确；电子应沿外电路流动而无法通过离子交换膜，C错误；观察电池工作原理图知D正确。
12．B
13．D
14．C
15．C
解析：C 解析：该电池的总反应原理：2SO2＋O2＋2H2O===2H2SO4，B项正确；SO2在负极上发生氧化反应，A项正确；放电时，H＋向正极移动，即从电极A到电极B，C项错误；SO2的通入速率可能会影响电池电动势，D项正确。
16．B
解析：B
解析 本题考查了原电池原理，意在考查考生对原电池中正负极的判断、电极反应方程式的书写以及离子移动方向等知识的掌握情况。光照时，氯化银在Ag电极也得到电子生成Ag，故Ag电极是正极，Pt电极是负极，电流由X流向Y，A项正确；光照时，Pt电极为负极，失去电子，发生反应：Cu＋－e－===Cu2＋，B项错误；光照时，Cl－向负极(Pt电极)移动，C项正确；光照时，电池总反应为AgCl(s)＋Cu＋(aq)Ag(s)＋Cu2＋(aq)＋Cl－(aq)，D项正确。
17．C
18．C
解析： C
解析 该电池对环境友好，且避免使用易燃的有机电解液，更加安全，故A正确；正极发生还原反应，反应式为I＋2e－===3I－，石墨电极a为阴极，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，显碱性，遇到酚酞显红色，故B正确；电子不能通过溶液，即电子移动的方向为"Zn→电极a，电极b→石墨毡"，故C错误；该新型电池充放电过程，会导致电池内离子交换膜的两边产生压差，所以"回流通道"的作用是减缓电池两室的压差，避免电池受损，故D正确。
19． (1)①增大反应物接触面积，使反应更充分
②H2S＋2FeCl3===2FeCl2＋S↓＋2HCl ③阴极 2Fe2＋＋2H＋===2SO32Fe3＋＋H2↑ (2)O2 SO2－2e－＋SO
20． (1)a 还原 (2)乙
(3)MnO＋5e－＋8H＋===Mn2＋＋4H2O
5Fe2＋－5e－===5Fe3＋ (4)0.5
解析 (1)根据题目提供的总反应方程式可知，KMnO4作氧化剂，发生还原反应，故石墨a是正极。
(2)电池工作时，SO向负极移动，即向乙烧杯移动。
(3)燃烧杯中的电极反应式为MnO＋5e－＋8H＋===Mn2＋＋4H2O；乙烧杯中的电极反应式为5Fe2＋－5e－===5Fe3＋。
(4)溶液中的MnSO4浓度由1 mol·L－1变为1.5 mol·L－1，由于溶液的体积未变，则反应过程中生成的MnSO4的物质的量为0.5 mol·L－1×0.2 L＝0.1 mol，转移的电子物质的量为0.1 mol×5＝0.5 mol。
21．（1）烧杯、量筒、托盘天平
（2）KCl
（3）石墨
（4）0.09mol/L
（5）Fe3++e−=Fe2+ Fe-2e−=Fe2+ Fe3+ Fe
（6）取活化后溶液少许于试管中，加入KSCN溶液，若溶液不出现血红色，说明活化反应完成
【解析】(1)由FeSO4·7H2O固体配制0.10mol·L−1 FeSO4溶液的步骤为计算、称量、溶解并冷却至室温、移液、洗涤、定容、摇匀、装瓶、贴标签，由FeSO4·7H2O固体配制0.10mol·L−1 FeSO4溶液需要的仪器有药匙、托盘天平、合适的量筒、烧杯、玻璃棒、合适的容量瓶、胶头滴管，故答案为：烧杯、量筒、托盘天平。(2)Fe2+、Fe3+能与HCO，阳离子不可以选择Ca2+，另盐桥中阴、阳离子的迁移率（u∞）应尽可能地相近，根据表中数据，盐桥中应选择KCl作为电解质，故答案为：KCl。(3)电流表显示电子由铁电极流向石墨电极，则铁电极为负极，石墨电极为正极，盐桥中阳离子向正极移动，则盐桥中的阳离子进入石墨电极溶液中，故答案为：石墨。(4)根据(3)的分析，铁电极的电极反应式为Fe-2e−=Fe2+，石墨电极上未见Fe析出，石墨电极的电极反应式为Fe3++e−=Fe2+，电池反应一段时间后，测得铁电极溶液中c（Fe2+）增加了0.02mol/L，根据得失电子守恒，石墨电极溶液中c（Fe2+）增加0.04mol/L，石墨电极溶液中c（Fe2+）=0.05mol/L+0.04mol/L=0.09、NO能与Fe2+反应，根据题意"盐桥中阴、阳离子不与溶液中的物质发生化学反应"，盐桥中阴离子不可以选择HCO反应，FeSO4、Fe2(SO4)3都属于强酸弱碱盐，水溶液呈酸性，酸性条件下NO反应，Ca2+能与SO
mol/L，故答案为：0.09mol/L。(5)根据(3)、(4)实验结果，可知石墨电极的电极反应式为Fe3++e−=Fe2+，铁电极的电极反应式为Fe-2e−=Fe2+；电池总反应为Fe+2Fe3+=3Fe2+，根据同一反应中，氧化剂的氧化性强于氧化产物、还原剂的还原性强于还原产物，则验证了Fe2+氧化性小于Fe3+，还原性小于Fe，故答案为：Fe3++e−=Fe2+，Fe-2e−=Fe2+，Fe3+，Fe。(6)在FeSO4溶液中加入几滴Fe2(SO4)3溶液，将铁电极浸泡一段时间，铁电极表面被刻蚀活化，发生的反应为Fe+ Fe2(SO4)3=3FeSO4，要检验活化反应完成，只要检验溶液中不含Fe3+即可，检验活化反应完成的方法是：取活化后溶液少许于试管中，加入KSCN溶液，若溶液不出现血红色，说明活化反应完成，故答案为：取活化后溶液少许于试管中，加入KSCN溶液，若溶液不变红，说明活化反应完成。
【点睛】本题的难点是第(2)题盐桥中电解质的选择和第(6)实验方法的设计，要充分利用题给信息和反应的原理解答。