高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí)講練測(cè)(新高考專用)專題05化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化(講)原卷版+解析

專題05化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化課標(biāo)解讀內(nèi)容原電池原理及其應(yīng)用電解原理及其應(yīng)用解讀理解原電池的構(gòu)成、工作原理及應(yīng)用，能書寫電極反應(yīng)和總反應(yīng)方程式2.了解金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因、金屬腐蝕的危害以及防止金屬腐蝕的措施3.了解常見化學(xué)電源的種類及其工作原理理解電解池的構(gòu)成、工作原理及應(yīng)用，能書寫電極反應(yīng)和總反應(yīng)方程式考情分析電化學(xué)是氧化還原反應(yīng)知識(shí)的應(yīng)用和延伸，是熱點(diǎn)考查內(nèi)容。通常會(huì)以新型二次電池為載體考查原電池原理與電解原理。試題難度中等，預(yù)計(jì)今后以新型電源及含有離子交換膜的原電池、電解池為背景，以選擇題、填空題形式考查工作原理、離子、電子移動(dòng)方向、電極反應(yīng)的書寫和判斷、電解質(zhì)溶液的判斷和計(jì)算、交換膜的應(yīng)用。考查考生的核心素養(yǎng)和探究能力。備考策略本專題命題往往以可充電電池的工作原理及電解原理的應(yīng)用為背景，考查電極反應(yīng)式的書寫、離子移動(dòng)方向、金屬的電化學(xué)腐蝕及防護(hù)等知識(shí)。同時(shí)也對(duì)信息提取、應(yīng)用能力進(jìn)行考查。備考時(shí)要側(cè)重原電池與電解池工作原理中基礎(chǔ)考點(diǎn)的復(fù)習(xí)和電極反應(yīng)式書寫技巧的掌握。核心素養(yǎng)變化觀念與平衡思想證據(jù)推理與模型認(rèn)知高頻考點(diǎn)一新型電池的工作原理分析1．突破原電池工作原理2．原電池的改進(jìn)【特別提醒】(1)改進(jìn)后的優(yōu)點(diǎn)是電流效率的提高，電流持續(xù)穩(wěn)定。(2)鹽析的三個(gè)作用①隔絕正負(fù)極反應(yīng)物，避免直接接觸，導(dǎo)致電流不穩(wěn)定；②通過離子的定向移動(dòng)，構(gòu)成閉合回路；③平衡電極區(qū)的電荷。(3)離子交換膜的作用：離子交換膜是一種選擇性透過膜，允許相應(yīng)離子通過，離子遷移方向遵循電池中離子遷移方向。3．二次電池充電時(shí)連接模型(“正”接“正”，“負(fù)”接“負(fù)”)注意：放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)與充電時(shí)的陰極反應(yīng)相反，同理放電時(shí)正極反應(yīng)與充電時(shí)陽極反應(yīng)相反。如鉛蓄電池：負(fù)極：Pb＋SOeq\o\al(2－,4)－2e－===PbSO4陰極：PbSO4＋2e－===Pb＋SOeq\o\al(2－,4)例1.（2022·山東卷）設(shè)計(jì)如圖裝置回收金屬鈷。保持細(xì)菌所在環(huán)境pH穩(wěn)定，借助其降解乙酸鹽生成，將廢舊鋰離子電池的正極材料轉(zhuǎn)化為，工作時(shí)保持厭氧環(huán)境，并定時(shí)將乙室溶液轉(zhuǎn)移至甲室。已知電極材料均為石墨材質(zhì)，右側(cè)裝置為原電池。下列說法正確的是A.裝置工作時(shí)，甲室溶液pH逐漸增大B.裝置工作一段時(shí)間后，乙室應(yīng)補(bǔ)充鹽酸C.乙室電極反應(yīng)式為D.若甲室減少，乙室增加，則此時(shí)已進(jìn)行過溶液轉(zhuǎn)移【答案】BD【解析】由于乙室中兩個(gè)電極的電勢(shì)差比甲室大，所以乙室是原電池，甲室是電解池，然后根據(jù)原電池、電解池反應(yīng)原理分析解答。電池工作時(shí)，甲室中細(xì)菌上乙酸鹽的陰離子失去電子被氧化為CO2氣體，Co2+在另一個(gè)電極上得到電子，被還原產(chǎn)生Co單質(zhì)，CH3COO-失去電子后，Na+通過陽膜進(jìn)入陰極室，溶液變?yōu)镹aCl溶液，溶液由堿性變?yōu)橹行?，溶液pH減小，A錯(cuò)誤；對(duì)于乙室，正極上LiCoO2得到電子，被還原為Co2+，同時(shí)得到Li+，其中的O與溶液中的H+結(jié)合H2O，因此電池工作一段時(shí)間后應(yīng)該補(bǔ)充鹽酸，B正確；電解質(zhì)溶液為酸性，不可能大量存在OH-，乙室電極反應(yīng)式為：LiCoO2+e-+4H+=Li++Co2++2H2O，C錯(cuò)誤；若甲室Co2+減少200mg，電子轉(zhuǎn)移物質(zhì)的量為n(e-)=，乙室Co2+增加300mg，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為n(e-)=，說明此時(shí)已進(jìn)行過溶液轉(zhuǎn)移，D正確；故選BD?！痉椒记伞?1)放電時(shí)，正、負(fù)極的判斷。(2)充、放電時(shí)兩極反應(yīng)式書寫判斷。(3)充、放電時(shí)，電子、離子的移動(dòng)方向。(4)電極附近溶液性質(zhì)的變化。(5)充、放電兩極反應(yīng)類型判斷。(6)充電連接判斷。(7)基本電化學(xué)計(jì)算?！咀兪教骄俊浚?022·遼寧卷）某儲(chǔ)能電池原理如圖。下列說法正確的是A.放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)：B.放電時(shí)透過多孔活性炭電極向中遷移C.放電時(shí)每轉(zhuǎn)移電子，理論上吸收D.充電過程中，溶液濃度增大【答案】A【解析】放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)：，正極反應(yīng)：Cl2+2e-=2Cl-，消耗氯氣，放電時(shí)，陰離子移向負(fù)極，充電時(shí)陽極：2Cl--2e-=Cl2，由此解析放電時(shí)負(fù)極失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)：，故A正確；放電時(shí)，陰離子移向負(fù)極，放電時(shí)透過多孔活性炭電極向NaCl中遷移，故B錯(cuò)誤；放電時(shí)每轉(zhuǎn)移電子，正極：Cl2+2e-=2Cl-，理論上釋放，故C錯(cuò)誤；充電過程中，陽極：2Cl--2e-=Cl2，消耗氯離子，溶液濃度減小，故D錯(cuò)誤；故選A?！九e一反三】（2022·全國(guó)乙卷）電池比能量高，在汽車、航天等領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。近年來科學(xué)家研究了一種光照充電電池(如圖所示)。光照時(shí)，光催化電極產(chǎn)生電子和空穴，驅(qū)動(dòng)陰極反應(yīng)和陽極反應(yīng)(Li2O2+2h+=2Li++O2)對(duì)電池進(jìn)行充電。下列敘述錯(cuò)誤的是A.充電時(shí)，電池的總反應(yīng)B.充電效率與光照產(chǎn)生的電子和空穴量有關(guān)C.放電時(shí)，Li+從正極穿過離子交換膜向負(fù)極遷移D.放電時(shí)，正極發(fā)生反應(yīng)【答案】C【解析】充電時(shí)光照光催化電極產(chǎn)生電子和空穴，驅(qū)動(dòng)陰極反應(yīng)（Li++e-=Li+）和陽極反應(yīng)（Li2O2+2h+=2Li++O2），則充電時(shí)總反應(yīng)為L(zhǎng)i2O2=2Li+O2，結(jié)合圖示，充電時(shí)金屬Li電極為陰極，光催化電極為陽極；則放電時(shí)金屬Li電極為負(fù)極，光催化電極為正極；據(jù)此作答。光照時(shí)，光催化電極產(chǎn)生電子和空穴，驅(qū)動(dòng)陰極反應(yīng)和陽極反應(yīng)對(duì)電池進(jìn)行充電，結(jié)合陰極反應(yīng)和陽極反應(yīng)，充電時(shí)電池的總反應(yīng)為L(zhǎng)i2O2=2Li+O2，A正確；充電時(shí)，光照光催化電極產(chǎn)生電子和空穴，陰極反應(yīng)與電子有關(guān)，陽極反應(yīng)與空穴有關(guān)，故充電效率與光照產(chǎn)生的電子和空穴量有關(guān)，B正確；放電時(shí)，金屬Li電極為負(fù)極，光催化電極為正極，Li+從負(fù)極穿過離子交換膜向正極遷移，C錯(cuò)誤；放電時(shí)總反應(yīng)為2Li+O2=Li2O2，正極反應(yīng)為O2+2Li++2e-=Li2O2，D正確；答案選C。高頻考點(diǎn)二電解原理的應(yīng)用金屬腐蝕與防護(hù)1．電解池工作原理模型圖【特別提醒】①陽離子在陰極上的放電順序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋＞……②陰離子在陽極上的放電順序：S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根離子＞……③當(dāng)陽極是金屬(Au、Pt除外)電極時(shí)，溶液中的離子不再放電而是金屬失電子生成金屬陽離子。④微粒的放電順序受溫度、濃度、電壓、電極材料等因素的影響。2．電化學(xué)計(jì)算的兩種常用方法(1)根據(jù)電子守恒計(jì)算①用于串聯(lián)電路中陰陽兩極產(chǎn)物、正負(fù)兩極產(chǎn)物、相同電量等類型的計(jì)算，其依據(jù)是電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等。②用于混合溶液中電解的分階段計(jì)算。(2)根據(jù)關(guān)系式計(jì)算根據(jù)得失電子守恒定律建立起已知量與未知量之間的橋梁，構(gòu)建計(jì)算所需的關(guān)系式。如以通過4mole－為橋梁可構(gòu)建如下關(guān)系式：(式中M為金屬，n為其離子的化合價(jià)數(shù)值)例2.（2022·廣東卷）以熔融鹽為電解液，以含和等的鋁合金廢料為陽極進(jìn)行電解，實(shí)現(xiàn)的再生。該過程中A.陰極發(fā)生的反應(yīng)為 B.陰極上被氧化C.在電解槽底部產(chǎn)生含的陽極泥 D.陽極和陰極的質(zhì)量變化相等【答案】C【解析】根據(jù)電解原理可知，電解池中陽極發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，陰極發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，該題中以熔融鹽為電解液，含Cu、Mg和Si等的鋁合金廢料為陽極進(jìn)行電解，通過控制一定的條件，從而可使陽極區(qū)Mg和Al發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，分別生成Mg2+和Al3+，Cu和Si不參與反應(yīng)，陰極區(qū)Al3+得電子生成Al單質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)Al的再生，據(jù)此分析解答。陰極應(yīng)該發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，實(shí)際上Mg在陽極失電子生成Mg2+，A錯(cuò)誤；Al在陽極上被氧化生成Al3+，B錯(cuò)誤；陽極材料中Cu和Si不參與氧化反應(yīng)，在電解槽底部可形成陽極泥，C正確；因?yàn)殛枠O除了鋁參與電子轉(zhuǎn)移，鎂也參與了電子轉(zhuǎn)移，且還會(huì)形成陽極泥，而陰極只有鋁離子得電子生成鋁單質(zhì)，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移數(shù)守恒及元素守恒可知，陽極與陰極的質(zhì)量變化不相等，D錯(cuò)誤；故選C。【變式探究】（2022·海南卷）一種采用和為原料制備的裝置示意圖如下。下列有關(guān)說法正確的是A.在b電極上，被還原B.金屬Ag可作為a電極的材料C.改變工作電源電壓，反應(yīng)速率不變D.電解過程中，固體氧化物電解質(zhì)中不斷減少【答案】A【解析】由裝置可知，b電極的N2轉(zhuǎn)化為NH3，N元素的化合價(jià)降低，得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，因此b為陰極，電極反應(yīng)式為N2+3H2O+6e-=2NH3+3O2-，a為陽極，電極反應(yīng)式為2O2-+4e-=O2，據(jù)此分析解答；由分析可得，b電極上N2轉(zhuǎn)化為NH3，N元素的化合價(jià)降低，得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，即N2被還原，A正確；a為陽極，若金屬Ag作a的電極材料，則金屬Ag優(yōu)先失去電子，B錯(cuò)誤；改變工作電源的電壓，反應(yīng)速率會(huì)加快，C錯(cuò)誤；電解過程中，陰極電極反應(yīng)式為N2+3H2O+6e-=2NH3+3O2-，陽極電極反應(yīng)式為2O2-+4e-=O2，因此固體氧化物電解質(zhì)中O2-不會(huì)改變，D錯(cuò)誤；故選A。【舉一反三】（2022·湖北卷）含磷有機(jī)物應(yīng)用廣泛。電解法可實(shí)現(xiàn)由白磷直接制備，過程如圖所示(為甲基)。下列說法正確的是A.生成，理論上外電路需要轉(zhuǎn)移電子B.陰極上的電極反應(yīng)為：C.在電解過程中向鉑電極移動(dòng)D.電解產(chǎn)生的中的氫元素來自于【答案】D【解析】石墨電極發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)：P4→化合價(jià)升高發(fā)生氧化反應(yīng)，所以石墨電極為陽極，對(duì)應(yīng)的電極反應(yīng)式為：，則生成，理論上外電路需要轉(zhuǎn)移電子，A錯(cuò)誤；陰極上發(fā)生還原反應(yīng)，應(yīng)該得電子，為陽極發(fā)生反應(yīng)，B錯(cuò)誤；石墨電極：P4→發(fā)生氧化反應(yīng)，為陽極，鉑電極為陰極，應(yīng)該向陽極移動(dòng)，即移向石墨電極，C錯(cuò)誤；由所給圖示可知HCN在陰極放電，產(chǎn)生和，而HCN中的H來自，則電解產(chǎn)生的中的氫元素來自于，D正確；故選D。3．金屬電化學(xué)腐蝕與防護(hù)(1)金屬腐蝕快慢的三個(gè)規(guī)律①金屬腐蝕類型的差異電解原理引起的腐蝕>原電池原理引起的腐蝕>化學(xué)腐蝕>有防護(hù)腐蝕措施的腐蝕。②電解質(zhì)溶液的影響a．對(duì)同一金屬來說，腐蝕的快慢(濃度相同)：強(qiáng)電解質(zhì)溶液>弱電解質(zhì)溶液>非電解質(zhì)溶液。b．對(duì)同一種電解質(zhì)溶液來說，電解質(zhì)濃度越大，腐蝕越快。③活潑性不同的兩金屬，活潑性差別越大，腐蝕越快。(2)兩種腐蝕與三種保護(hù)①兩種腐蝕：析氫腐蝕、吸氧腐蝕(關(guān)鍵在于電解液的pH)。②三種保護(hù)：電鍍保護(hù)、犧牲陽極的陰極保護(hù)法、外加電流的陰極保護(hù)法。例3.（2022·廣東卷）為檢驗(yàn)犧牲陽極的陰極保護(hù)法對(duì)鋼鐵防腐的效果，將鍍層有破損的鍍鋅鐵片放入酸化的溶液中。一段時(shí)間后，取溶液分別實(shí)驗(yàn)，能說明鐵片沒有被腐蝕的是A.加入溶液產(chǎn)生沉淀B.加入淀粉碘化鉀溶液無藍(lán)色出現(xiàn)C.加入溶液無紅色出現(xiàn)D.加入溶液無藍(lán)色沉淀生成【答案】D【解析】鍍層有破損的鍍鋅鐵片被腐蝕，則將其放入到酸化的3%NaCl溶液中，會(huì)構(gòu)成原電池，由于鋅比鐵活潑，作原電池的負(fù)極，而鐵片作正極，溶液中破損的位置會(huì)變大，鐵也會(huì)繼續(xù)和酸化的氯化鈉溶液反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，溶液中會(huì)有亞鐵離子生成，據(jù)此分析解答。氯化鈉溶液中始終存在氯離子，所以加入硝酸銀溶液后，不管鐵片是否被腐蝕，均會(huì)出現(xiàn)白色沉淀，故A不符合題意；淀粉碘化鉀溶液可檢測(cè)氧化性物質(zhì)，但不論鐵片是否被腐蝕，均無氧化性物質(zhì)可碘化鉀發(fā)生反應(yīng)，故B不符合題意；KSCN溶液可檢測(cè)鐵離子的存在，上述現(xiàn)象中不會(huì)出現(xiàn)鐵離子，所以無論鐵片是否被腐蝕，加入KSCN溶液后，均無紅色出現(xiàn)，故C不符合題意；K3[Fe(CN)6]是用于檢測(cè)Fe2+的試劑，若鐵片沒有被腐蝕，則溶液中不會(huì)生成亞鐵離子，則加入K3[Fe(CN)6]溶液就不會(huì)出現(xiàn)藍(lán)色沉淀，故D符合題意。綜上所述，答案為D?！咀兪教骄俊浚?020·江蘇卷）將金屬M(fèi)連接在鋼鐵設(shè)施表面，可減緩水體中鋼鐵設(shè)施的腐蝕。在題圖所示的情境中，下列有關(guān)說法正確的是A.陰極的電極反應(yīng)式為B.金屬M(fèi)的活動(dòng)性比Fe的活動(dòng)性弱C.鋼鐵設(shè)施表面因積累大量電子而被保護(hù)D.鋼鐵設(shè)施在河水中的腐蝕速率比在海水中的快【答案】C【解析】該裝置為原電池原理的金屬防護(hù)措施，為犧牲陽極的陰極保護(hù)法，金屬M(fèi)作負(fù)極，鋼鐵設(shè)備作正極，據(jù)此分析解答。陰極的鋼鐵設(shè)施實(shí)際作原電池的正極，正極金屬被保護(hù)不失電子，故A錯(cuò)誤；陽極金屬M(fèi)實(shí)際為原電池裝置的負(fù)極，電子流出，原電池中負(fù)極金屬比正極活潑，因此M活動(dòng)性比Fe的活動(dòng)性強(qiáng)，故B錯(cuò)誤；金屬M(fèi)失電子，電子經(jīng)導(dǎo)線流入鋼鐵設(shè)備，從而使鋼鐵設(shè)施表面積累大量電子，自身金屬不再失電子從而被保護(hù)，故C正確；海水中的離子濃度大于河水中的離子濃度，離子濃度越大，溶液的導(dǎo)電性越強(qiáng)，因此鋼鐵設(shè)施在海水中的腐蝕速率比在河水中快，故D錯(cuò)誤；故選C。高頻考點(diǎn)三離子交換膜在電化學(xué)中的綜合應(yīng)用1．離子交換膜的作用(1)防止副反應(yīng)的發(fā)生，避免影響所制取產(chǎn)品的質(zhì)量；防止引發(fā)不安全因素(如在電解飽和食鹽水中，利用陽離子交換膜，防止陽極產(chǎn)生的Cl2進(jìn)入陰極室與氫氧化鈉反應(yīng)，導(dǎo)致所制產(chǎn)品不純；防止與陰極產(chǎn)生的H2混合發(fā)生爆炸)。(2)用于物質(zhì)的分離、提純等。(3)用于物質(zhì)的制備。2．離子交換膜的類型根據(jù)透過的微粒，離子交換膜可以分為多種，在高考試題中主要出現(xiàn)過陽離子交換膜、陰離子交換膜和質(zhì)子交換膜三種。陽離子交換膜只允許陽離子通過，阻止陰離子和氣體通過，陰離子交換膜只允許陰離子通過，質(zhì)子交換膜只允許質(zhì)子(H＋)通過。3．離子交換膜類型的判斷根據(jù)電解質(zhì)溶液呈電中性的原則，判斷膜的類型：(1)首先寫出陰、陽兩極上的電極反應(yīng)，依據(jù)電極反應(yīng)式確定該電極附近哪種離子剩余。(2)根據(jù)溶液呈電中性，判斷出離子移動(dòng)的方向，從而確定離子交換膜的類型。4．定量關(guān)系外電路電子轉(zhuǎn)移數(shù)＝通過隔膜的陰、陽離子帶的負(fù)或正電荷數(shù)。例4.（2022·湖南卷）海水電池在海洋能源領(lǐng)域備受關(guān)注，一種鋰-海水電池構(gòu)造示意圖如下。下列說法錯(cuò)誤的是A.海水起電解質(zhì)溶液作用B.N極僅發(fā)生的電極反應(yīng)：C.玻璃陶瓷具有傳導(dǎo)離子和防水的功能D.該鋰-海水電池屬于一次電池【答案】B【解析】鋰海水電池的總反應(yīng)為4Li+2H2O+O2═4LiOH，M極上Li失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，則M電極為負(fù)極，電極反應(yīng)為L(zhǎng)i-e-=Li+，N極為正極，電極反應(yīng)為O2+2H2O+4e-=4OH-。海水中含有豐富的電解質(zhì)，如氯化鈉、氯化鎂等，可作為電解質(zhì)溶液，故A正確；由上述分析可知，N為正極，電極反應(yīng)為O2+2H2O+4e-=4OH-，故B錯(cuò)誤；Li為活潑金屬，易與水反應(yīng)，玻璃陶瓷的作用是防止水和Li反應(yīng)，并能傳導(dǎo)離子，故C正確；該電池不可充電，屬于一次電池，故D正確；答案選B?！咀兪教骄俊浚?022·全國(guó)甲卷）一種水性電解液Zn-MnO2離子選澤雙隔膜電池如圖所示(KOH溶液中，Zn2+以Zn(OH)存在)。電池放電時(shí)，下列敘述錯(cuò)誤的是A.Ⅱ區(qū)的K+通過隔膜向Ⅲ區(qū)遷移B.Ⅰ區(qū)的SO42-通過隔膜向Ⅱ區(qū)遷移C.MnO2電極反應(yīng)：MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2OD.電池總反應(yīng)：Zn+4OH-+MnO2+4H+=Zn(OH)42-+Mn2++2H2O【答案】A【解析】根據(jù)圖示的電池結(jié)構(gòu)和題目所給信息可知，Ⅲ區(qū)Zn為電池的負(fù)極，電極反應(yīng)為Zn-2e-+4OH-=Zn(OH)42-，Ⅰ區(qū)MnO2為電池的正極，電極反應(yīng)為MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O；電池在工作過程中，由于兩個(gè)離子選擇隔膜沒有指明的陽離子隔膜還是陰離子隔膜，故兩個(gè)離子隔膜均可以通過陰、陽離子，因此可以得到Ⅰ區(qū)消耗H+，生成Mn2+，Ⅱ區(qū)的K+向Ⅰ區(qū)移動(dòng)或Ⅰ區(qū)的SO42-向Ⅱ區(qū)移動(dòng)，Ⅲ區(qū)消耗OH-，生成Zn(OH)42-，Ⅱ區(qū)的SO42-向Ⅲ區(qū)移動(dòng)或Ⅲ區(qū)的K+向Ⅱ區(qū)移動(dòng)。據(jù)此分析答題。根據(jù)分析，Ⅱ區(qū)的K+只能向Ⅰ區(qū)移動(dòng)，A錯(cuò)誤；根據(jù)分析，Ⅰ區(qū)的SO42-向Ⅱ區(qū)移動(dòng)，B正確；MnO2電極的電極反應(yīng)式為MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O，C正確；電池的總反應(yīng)為Zn+4OH-+MnO2+4H+=Zn(OH)+Mn2++2H2O，D正確；故答案選A?！九e一反三】（2022·浙江卷）通過電解廢舊鋰電池中的可獲得難溶性的和，電解示意圖如下(其中濾布的作用是阻擋固體顆粒，但離子可自由通過。電解過程中溶液的體積變化忽略不計(jì))。下列說法不正確的是A.電極A為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)B.電極B的電極發(fā)應(yīng)：C.電解一段時(shí)間后溶液中濃度保持不變D.電解結(jié)束，可通過調(diào)節(jié)除去，再加入溶液以獲得【答案】C【解析】由電解示意圖可知，電極B上Mn2+轉(zhuǎn)化為了MnO2，錳元素化合價(jià)升高，失電子，則電極B為陽極，電極A為陰極，得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，A正確；由電解示意圖可知，電極B上Mn2+失電子轉(zhuǎn)化為了MnO2，電極反應(yīng)式為：2H2O+Mn2+-2e-=MnO2+4H+，B正確；電極A為陰極，LiMn2O4得電子，電極反應(yīng)式為：2LiMn2O4+6e-+16H+=2Li++4Mn2++8H2O，依據(jù)得失電子守恒，電解池總反應(yīng)為：2LiMn2O4+4H+=2Li++Mn2++3MnO2+2H2O，反應(yīng)生成了Mn2+，Mn2+濃度增大，C錯(cuò)誤；電解池總反應(yīng)為：2LiMn2O4+4H+=2Li++Mn2++3MnO2+2H2O，電解結(jié)束后，可通過調(diào)節(jié)溶液pH將錳離子轉(zhuǎn)化為沉淀除去，然后再加入碳酸鈉溶液，從而獲得碳酸鋰，D正確；故選C。專題05化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化課標(biāo)解讀內(nèi)容原電池原理及其應(yīng)用電解原理及其應(yīng)用解讀理解原電池的構(gòu)成、工作原理及應(yīng)用，能書寫電極反應(yīng)和總反應(yīng)方程式2.了解金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因、金屬腐蝕的危害以及防止金屬腐蝕的措施3.了解常見化學(xué)電源的種類及其工作原理理解電解池的構(gòu)成、工作原理及應(yīng)用，能書寫電極反應(yīng)和總反應(yīng)方程式考情分析電化學(xué)是氧化還原反應(yīng)知識(shí)的應(yīng)用和延伸，是熱點(diǎn)考查內(nèi)容。通常會(huì)以新型二次電池為載體考查原電池原理與電解原理。試題難度中等，預(yù)計(jì)今后以新型電源及含有離子交換膜的原電池、電解池為背景，以選擇題、填空題形式考查工作原理、離子、電子移動(dòng)方向、電極反應(yīng)的書寫和判斷、電解質(zhì)溶液的判斷和計(jì)算、交換膜的應(yīng)用?？疾榭忌暮诵乃仞B(yǎng)和探究能力。備考策略本專題命題往往以可充電電池的工作原理及電解原理的應(yīng)用為背景，考查電極反應(yīng)式的書寫、離子移動(dòng)方向、金屬的電化學(xué)腐蝕及防護(hù)等知識(shí)。同時(shí)也對(duì)信息提取、應(yīng)用能力進(jìn)行考查。備考時(shí)要側(cè)重原電池與電解池工作原理中基礎(chǔ)考點(diǎn)的復(fù)習(xí)和電極反應(yīng)式書寫技巧的掌握。核心素養(yǎng)變化觀念與平衡思想證據(jù)推理與模型認(rèn)知高頻考點(diǎn)一新型電池的工作原理分析1．突破原電池工作原理2．原電池的改進(jìn)【特別提醒】(1)改進(jìn)后的優(yōu)點(diǎn)是電流效率的提高，電流持續(xù)穩(wěn)定。(2)鹽析的三個(gè)作用①隔絕正負(fù)極反應(yīng)物，避免直接接觸，導(dǎo)致電流不穩(wěn)定；②通過離子的定向移動(dòng)，構(gòu)成閉合回路；③平衡電極區(qū)的電荷。(3)離子交換膜的作用：離子交換膜是一種選擇性透過膜，允許相應(yīng)離子通過，離子遷移方向遵循電池中離子遷移方向。3．二次電池充電時(shí)連接模型(“正”接“正”，“負(fù)”接“負(fù)”)注意：放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)與充電時(shí)的陰極反應(yīng)相反，同理放電時(shí)正極反應(yīng)與充電時(shí)陽極反應(yīng)相反。如鉛蓄電池：負(fù)極：Pb＋SOeq\o\al(2－,4)－2e－===PbSO4陰極：PbSO4＋2e－===Pb＋SOeq\o\al(2－,4)例1.（2022·山東卷）設(shè)計(jì)如圖裝置回收金屬鈷。保持細(xì)菌所在環(huán)境pH穩(wěn)定，借助其降解乙酸鹽生成，將廢舊鋰離子電池的正極材料轉(zhuǎn)化為，工作時(shí)保持厭氧環(huán)境，并定時(shí)將乙室溶液轉(zhuǎn)移至甲室。已知電極材料均為石墨材質(zhì)，右側(cè)裝置為原電池。下列說法正確的是A.裝置工作時(shí)，甲室溶液pH逐漸增大B.裝置工作一段時(shí)間后，乙室應(yīng)補(bǔ)充鹽酸C.乙室電極反應(yīng)式為D.若甲室減少，乙室增加，則此時(shí)已進(jìn)行過溶液轉(zhuǎn)移【方法技巧】(1)放電時(shí)，正、負(fù)極的判斷。(2)充、放電時(shí)兩極反應(yīng)式書寫判斷。(3)充、放電時(shí)，電子、離子的移動(dòng)方向。(4)電極附近溶液性質(zhì)的變化。(5)充、放電兩極反應(yīng)類型判斷。(6)充電連接判斷。(7)基本電化學(xué)計(jì)算?！咀兪教骄俊浚?022·遼寧卷）某儲(chǔ)能電池原理如圖。下列說法正確的是A.放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)：B.放電時(shí)透過多孔活性炭電極向中遷移C.放電時(shí)每轉(zhuǎn)移電子，理論上吸收D.充電過程中，溶液濃度增大【舉一反三】（2022·全國(guó)乙卷）電池比能量高，在汽車、航天等領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。近年來科學(xué)家研究了一種光照充電電池(如圖所示)。光照時(shí)，光催化電極產(chǎn)生電子和空穴，驅(qū)動(dòng)陰極反應(yīng)和陽極反應(yīng)(Li2O2+2h+=2Li++O2)對(duì)電池進(jìn)行充電。下列敘述錯(cuò)誤的是A.充電時(shí)，電池的總反應(yīng)B.充電效率與光照產(chǎn)生的電子和空穴量有關(guān)C.放電時(shí)，Li+從正極穿過離子交換膜向負(fù)極遷移D.放電時(shí)，正極發(fā)生反應(yīng)高頻考點(diǎn)二電解原理的應(yīng)用金屬腐蝕與防護(hù)1．電解池工作原理模型圖【特別提醒】①陽離子在陰極上的放電順序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋＞……②陰離子在陽極上的放電順序：S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根離子＞……③當(dāng)陽極是金屬(Au、Pt除外)電極時(shí)，溶液中的離子不再放電而是金屬失電子生成金屬陽離子。④微粒的放電順序受溫度、濃度、電壓、電極材料等因素的影響。2．電化學(xué)計(jì)算的兩種常用方法(1)根據(jù)電子守恒計(jì)算①用于串聯(lián)電路中陰陽兩極產(chǎn)物、正負(fù)兩極產(chǎn)物、相同電量等類型的計(jì)算，其依據(jù)是電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等。②用于混合溶液中電解的分階段計(jì)算。(2)根據(jù)關(guān)系式計(jì)算根據(jù)得失電子守恒定律建立起已知量與未知量之間的橋梁，構(gòu)建計(jì)算所需的關(guān)系式。如以通過4mole－為橋梁可構(gòu)建如下關(guān)系式：(式中M為金屬，n為其離子的化合價(jià)數(shù)值)例2.（2022·廣東卷）以熔融鹽為電解液，以含和等的鋁合金廢料為陽極進(jìn)行電解，實(shí)現(xiàn)的再生。該過程中A.陰極發(fā)生的反應(yīng)為 B.陰極上被氧化C.在電解槽底部產(chǎn)生含的陽極泥 D.陽極和陰極的質(zhì)量變化相等【變式探究】（2022·海南卷）一種采用和為原料制備的裝置示意圖如下。下列有關(guān)說法正確的是A.在b電極上，被還原B.金屬Ag可作為a電極的材料C.改變工作電源電壓，反應(yīng)速率不變D.電解過程中，固體氧化物電解質(zhì)中不斷減少【舉一反三】（2022·湖北卷）含磷有機(jī)物應(yīng)用廣泛。電解法可實(shí)現(xiàn)由白磷直接制備，過程如圖所示(為甲基)。下列說法正確的是A.生成，理論上外電路需要轉(zhuǎn)移電子B.陰極上的電極反應(yīng)為：C.在電解過程中向鉑電極移動(dòng)D.電解產(chǎn)生的中的氫元素來自于3．金屬電化學(xué)腐蝕與防護(hù)(1)金屬腐蝕快慢的三個(gè)規(guī)律①金屬腐蝕類型的差異電解原理引起的腐蝕>原電池原理引起的腐蝕>化學(xué)腐蝕>有防護(hù)腐蝕措施的腐蝕。②電解質(zhì)溶液的影響a．對(duì)同一金屬來說，腐蝕的快慢(濃度相同)：強(qiáng)電解質(zhì)溶液>弱電解質(zhì)溶液>非電解質(zhì)溶液。b．對(duì)同一種電解質(zhì)溶液來說，電解質(zhì)濃度越大，腐蝕越快。③活潑性不同的兩金屬，活潑性差別越大，腐蝕越快。(2)兩種腐蝕與三種保護(hù)①兩種腐蝕：析氫腐蝕、吸氧腐蝕(關(guān)鍵在于電解液的pH)。②三種保護(hù)：電鍍保護(hù)、犧牲陽極的陰極保護(hù)法、外加電流的陰極保護(hù)法。例3.（2022·廣東卷）為檢驗(yàn)犧牲陽極的陰極保護(hù)法對(duì)鋼鐵防腐的效果，將鍍層有破損的鍍鋅鐵片放入酸化的溶液中。一段時(shí)間后，取溶液分別實(shí)驗(yàn)，能說明鐵片沒有被腐蝕的是A.加入溶液產(chǎn)生沉淀B.加入淀粉碘化鉀溶液無藍(lán)色出現(xiàn)C.加入溶液無紅色出現(xiàn)