專題11電化學基礎01專題網絡·思維腦圖02考情分析·解密高考03高頻考點·以考定法考點一原電池原理及其應用【高考解密】命題點01原電池的工作原理及其應用考點一原電池原理及其應用【高考解密】命題點01原電池的工作原理及其應用命題點02化學電源【技巧解密】【考向預測】考點二電解池原理及其應用【高考解密】命題點01電解池原理命題點02電解池原理的應用【技巧解密】【考向預測】考點三金屬腐蝕與防護【高考解密】命題點01金屬腐蝕的原理命題點02金屬的防護原理【技巧解密】【考向預測】04核心素養·微專題微專題電化學離子交換膜的分析與應用考點考查內容考情預測原電池原理及其應用1、原電池的工作原理及其應用2、化學電源電化學內容是高考試卷中的?？停茄趸€原反應知識的應用和延伸，命題在繼續加強基本知識考查的基礎上，更加注重了試題題材的生活化、實用化、情境化，同時也加強了不同知識間的相互滲透與融合，試題的背景較為新穎，側重考查分析判斷、獲取信息解答問題及計算能力。題型有以新型電池為背景的選擇題和以電極反應式書寫為主的填空題，通?？疾榈闹R點是從閉合回路的形成角度分析原電池、電解池的工作原理，電極的判斷，電極反應式的書寫，電子的轉移或電流的方向和溶液中離子的移動方向的判斷，溶液pH的變化，離子交換膜作用，有關計算，理解原電池和電解池原理的實際應用等，難度一般偏大。解題時要求掌握“結合反應原理，根據元素化合價變化，正確判斷電極發生的反應和書寫電極反應方程式”的方法。預計2024年高考選擇題中，仍然以某一個新型電池為背景考查電化學知識，結合物質的制備、廢棄物的處理等內容進行考查，電極反應方程式的書寫或正誤判斷、離子移動的方向、電極產物種類的判斷及相關計算等仍是考查的重點。電解池原理及其應用1、電解池原理2、電解池原理的應用金屬腐蝕與防護1、金屬腐蝕的原理2、金屬的防護原理考點一原電池原理及其應用命題點01原電池的工作原理及其應用典例01（2023·廣東卷）負載有和的活性炭，可選擇性去除實現廢酸的純化，其工作原理如圖。下列說法正確的是()A．Ag作原電池正極B．電子由Ag經活性炭流向PtC．Pt表面發生的電極反應：O2+2H2O+4e-=4OH-D．每消耗標準狀況下11.2L的O2，最多去除1molCl-典例02（2022·山東卷）(雙選)設計如圖裝置回收金屬鈷。保持細菌所在環境pH穩定，借助其降解乙酸鹽生成CO2，將廢舊鋰離子電池的正極材料LiCoO2轉化為Co2+，工作時保持厭氧環境，并定時將乙室溶液轉移至甲室。已知電極材料均為石墨材質，右側裝置為原電池。下列說法正確的是()A．裝置工作時，甲室溶液pH逐漸增大B．裝置工作一段時間后，乙室應補充鹽酸C．乙室電極反應式為LiCoO2+2H2O+e-+4H+=Li++Co2++4OH-D．若甲室Co2+減少200mg，乙室Co2+增加300mg，則此時已進行過溶液轉移典例03（2021·廣東卷）火星大氣中含有大量CO2，一種有CO2參加反應的新型全固態電池有望為火星探測器供電。該電池以金屬鈉為負極，碳納米管為正極，放電時()A．負極上發生還原反應 B．CO2在正極上得電子C．陽離子由正極移向負極 D．將電能轉化為化學能命題點02化學電源典例01（2023·全國新課標卷）一種以V2O5和Zn為電極、Zn(CF3SO3)2水溶液為電解質的電池，其示意圖如下所示。放電時，Zn2+可插入V2O5層間形成·。下列說法錯誤的是()A．放電時V2O5為正極B．放電時Zn2+由負極向正極遷移C．充電總反應：·D．充電陽極反應：·典例02（2022·廣東卷）科學家基于Cl2易溶于CCl4的性質，發展了一種無需離子交換膜的新型氯流電池，可作儲能設備(如圖)。充電時電極a的反應為：NaTi2(PO4)3+2Na++2e-=Na3Ti2(PO4)3。下列說法正確的是()A．充電時電極b是陰極B．放電時NaCl溶液的減小C．放電時NaCl溶液的濃度增大D．每生成1molCl2，電極a質量理論上增加23g典例03（2021·遼寧卷）如圖，某液態金屬儲能電池放電時產生金屬化合物Li3Bi。下列說法正確的是()A．放電時，M電極反應為B．放電時，Li+由M電極向N電極移動C．充電時，M電極的質量減小D．充電時，N電極反應為Li3Bi+3e-=3Li++Bi1．“五類”依據判斷原電池電極：(1)依據構成原電池兩極的電極材料判斷。一般是較活潑的金屬為負極,活潑性較弱的金屬或能導電的非金屬為正極。(2)依據原電池兩極發生反應的類型判斷。負極發生氧化反應;正極發生還原反應。(3)依據電子流動方向或電流方向判斷。在外電路中,電子由負極流向正極,電流由正極流向負極。(4)依據原電池電解質溶液中離子的移動方向判斷。陽離子向正極移動,陰離子向負極移動。(5)依據原電池鹽橋中離子的移動方向判斷。陽離子向正極移動,陰離子向負極移動。2．“三步”突破原電池電極反應式的書寫：第一步：分析氧化還原反應根據氧化還原反應，分析元素化合價的升降，確定正負極反應物質及電子得失數目第二步：注意電解質溶液環境分析電解質溶液的酸堿性及離子參加反應的情況，確定電極反應，寫出電極反應式第三步：合并正、負電極反應調整兩極反應式中得失電子數目相等并疊加，消去電子，得出總反應式3．解答新型化學電源的步驟(1)判斷電池類型→確認電池原理→核實電子、離子移動方向。(2)確定電池兩極→判斷電子、離子移動方向→書寫電極反應和電池反應。(3)充電電池→放電時為原電池→失去電子的為負極反應。(4)電極反應→總反應離子方程式減去較簡單一極的電極反應式→另一電極反應式。4．化學電源(1)一次電池堿性鋅錳干電池負極材料：Zn電極反應：Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2正極材料：碳棒電極反應：2MnO2＋2H2O＋2e－=2MnOOH＋2OH－總反應：Zn＋2MnO2＋2H2O=2MnOOH＋Zn(OH)2鋅銀電池負極材料：Zn電極反應：Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2正極材料：Ag2O電極反應：Ag2O＋H2O＋2e－=2Ag＋2OH－總反應：Zn＋Ag2O＋H2O=Zn(OH)2＋2Ag(2)二次電池鉛蓄電池是最常見的二次電池，總反應為Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)2PbSO4(s)＋2H2O(l)【特別提醒】分析可充電電池問題“三注意”(1)放電時是原電池反應，充電時是電解池反應。(2)充電電池需要注意的是充電、放電的反應不能理解為可逆反應。(3)充電時的電極反應與放電時的電極反應過程相反，充電時的陽極反應恰與放電時的正極反應相反，充電時的陰極反應恰與放電時的負極反應相反。故二次電池充電時，可充電電池的正極連接外接電源的正極，可充電電池的負極連接外接電源的負極。簡單記為“正接正、負接負”。(4)充、放電時電解質溶液中離子移動方向的判斷分析電池工作過程中電解質溶液的變化時，要結合電池總反應進行分析。①首先應分清電池是放電還是充電。②再判斷出正、負極或陰、陽極。放電：陽離子→正極，陰離子→負極；充電：陽離子→陰極，陰離子→陽極；總之：陽離子→發生還原反應的電極；陰離子→發生氧化反應的電極。(5)書寫化學電源的電極反應式和總反應方程式時，關鍵是抓住氧化產物和還原產物的存在形式。(3)燃料電池氫氧燃料電池是目前最成熟的燃料電池：總反應式：2H2＋O2=2H2O①酸性介質負極：2H2－4e－=4H＋正極：O2＋4H＋＋4e－=2H2O②堿性介質負極：2H2＋4OH－－4e－=4H2O正極：O2＋2H2O＋4e－=4OH－③熔融的金屬氧化物作介質負極：2H2－4e－＋2O2－=2H2O正極：O2＋4e－=2O2－④碳酸鹽作介質負極：2H2－4e－＋2COeq\o\al(2－,3)=2H2O＋2CO2正極：O2＋4e－＋2CO2=2COeq\o\al(2－,3)(4)濃差電池1）在濃差電池中，為了限定某些離子的移動，常涉及到“離子交換膜”。①常見的離子交換膜陽離子交換膜只允許陽離子(包括H＋)通過陰離子交換膜只允許陰離子通過質子交換膜只允許H＋通過②離子交換膜的作用a.能將兩極區隔離，阻止兩極物質發生化學反應。b.能選擇性地允許離子通過，起到平衡電荷、形成閉合回路的作用。③離子交換膜的選擇依據：離子的定向移動。2）“濃差電池”的分析方法濃差電池是利用物質的濃度差產生電勢的一種裝置。兩側半電池中的特定物質有濃度差，離子均是由“高濃度”移向“低濃度”，依據陰離子移向負極區域，陽離子移向正極區域判斷電池的正、負極，這是解題的關鍵。5.電解池中電極反應式的書寫方法(1)書寫步驟①首先注意陽極是活性材料還是惰性材料。②分析確定溶液中所有陰陽離子并清楚放電順序。③根據放電順序分析放電產物。④根據電解質溶液的酸堿性確定電極反應式中是否有H＋、OH－或H2O參與；最后配平電極反應式。(2)介質對電極反應式的影響①在電解池電極方程式中，如果是H＋或OH－放電，則電解質溶液的酸堿性對電極反應式沒有影響。②酸性溶液反應物或生成物中均沒有OH－。③堿性溶液反應物或生成物中均沒有H＋。(3)電極產物的溶解性對電極反應式的影響。電解MgCl2溶液時的陰極反應式應為：Mg2＋＋2H2O＋2e－=Mg(OH)2↓＋H2↑，而不是2H＋＋2e－=H2↑?？偡磻x子方程式為：Mg2＋＋2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))Mg(OH)2↓＋Cl2↑＋H2↑。不能把電解MgCl2溶液的離子方程式寫成：2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2OH－＋Cl2↑＋H2↑，忽視了生成難溶的Mg(OH)2。6.原電池電極上區pH變化規律（1）若電極反應消耗OH－(H＋)，則電極周圍溶液的pH減小(增大)；（2）若電極反應生成H＋(OH－)，則電極周圍溶液的pH減小(增大)。（3）若總反應的結果是消耗OH－(H＋)，則溶液的pH減小(增大)；（4）若總反應的結果是生成H＋(OH－)，則溶液的pH減小(增大)。（5）若兩極消耗或生成的OH－(H＋)的物質的量相等，則溶液的pH變化規律視溶液的酸堿性及是否有水生成而定，應具體問題具體分析（如酸性燃料電池，由于生成水，pH增大）。考向01原電池的工作原理及其應用1．（2023·甘肅·統考二模）碳排放是影響氣候變化的重要因素之一。最近科學家研發出一種有利于“碳中和”的新型電池系統，通過二氧化碳溶于水觸發電化學反應產生電能和氫氣，其工作原理如下圖所示(鈉超離子導體只允許Na+通過)。下列說法正確的是A．電池系統工作時電能轉變成化學能B．用硫酸溶液替代有機電解液可增大電池工作效率C．b極區的電極反應式為2CO2+2H2O+2e-=2+H2D．電池工作時每消耗2.24LCO2，a電極的質量會減少2.3g2．（2023·遼寧沈陽·東北育才學校校考模擬預測）用零價鐵去除酸性水體中的是地下水修復研究的熱點之一，下列有關敘述中錯誤的是鐵粉還原水體中的反應原理(已知：形成了原電池)示意圖足量鐵粉還原水體中后，鐵表面最終形態的示意圖初始的水體中，分別加入、(足量)、(足量)和對的去除率(％)的對比圖像A．甲圖中作原電池的負極B．甲圖中正極上發生的電極反應：C．零價鐵去除的反應速率會隨時間推移而減慢D．零價鐵去除時加入的適量能直接還原，從而提高的去除率3．（2023·廣東廣州·統考二模）科學家研發了一種以Al和Pd@石墨烯為電極的Al-電池，電池以離子液體作電解質，放電時在提供能量的同時實現了人工固氮，示意圖如下。下列說法不正確的是A．充電時Al電極是陰極B．放電時離子濃度增大，離子濃度減少C．放電時正極反應為D．放電時電路中每通過6mol，電池總質量理論上增加28g4．（2023·遼寧大連·統考二模）某科研小組用電化學方法將轉化為實現再利用，轉化的基本原理如圖所示，下列敘述正確的是

A．光能全部轉化成電能B．M上的電極反應方程式為C．該電池工作時溶液中移向N極D．若消耗標況下，溶液中轉移的電子數目為5．（2023·河北唐山·統考三模）某研究所為硫酸工廠的尾氣處理專門設計了SO2—空氣質子交換膜燃料電池，以實現制硫酸、發電、環保的結合，電池示意圖如下。下列說法正確的是(空氣中氧氣體積分數按20%計)

A．該電池放電時質子從電極B移向電極AB．負極的電極反應為C．a端的電勢高于b端D．相同條件下，放電過程中消耗的SO2和空氣的體積比為2：5考向02化學電源1．（2023·四川·校聯考模擬預測）某企業研發的鈉離子電池“超鈉F1”于2023年3月正式上市、量產。鈉離子電池因原料和性能的優勢而逐漸取代鋰離子電池，電池結構如圖所示。該電池的負極材料為NaxCy(嵌鈉硬碳)，正極材料為Na2Mn[Fe(CN)6](普魯士白)。在充、放電過程中，Na+在兩個電極之間往返嵌入和脫嵌。

下列說法不正確的是A．由于未使用稀缺的鋰元素，量產后的鈉離子電池的生產成本比鋰離子電池的低B．放電時，負極的電極反應式為NaxCy-xe-=Cy+xNa+C．放電時，Na+移向電勢較高的電極后得到電子發生還原反應D．充電時，每轉移1mol電子，陽極的質量減少23g2．（2023·江蘇揚州·揚州中學?？寄M預測）一種新型AC/LiMn2O4電池體系，在快速啟動、電動車等領域具有廣闊應用前景。其采用尖晶石結構的LiMn2O4作正極(可由Li2CO3和MnO2按物質的量比1：2反應合成)，高比表面積活性炭AC(石墨顆粒組成)作負極。充電、放電的過程如圖所示：

下列說法正確的是A．合成LiMn2O4的過程中可能有H2產生B．放電時正極的電極反應式為：LiMn2O4+xe-=Li(1-x)Mn2O4+xLi+C．充電時AC極應與電源負極相連D．可以用Li2SO4水溶液做電解液3．（2024·安徽·校聯考模擬預測）復旦大學科研人員采用金屬碳酸鹽和獨特的固-固轉換反應，設計出@石墨烯(ZZG)電極的概念電池，表現出91.3%的高鋅利用率，且壽命長達2000次，其充電時的工作原理如圖所示：

下列說法正確的是A．放電時的電極電勢：ZZG電極>鎳基電極B．充電時陰極附近電解液中增大C．放電時移向鎳基電極D．放電時當外電路中有2mol電子轉移時，ZZG電極就會析出1mol固體4．（2023·河北唐山·統考模擬預測）浙江大學高超教授團隊研究的水系雙離子電池原理如下圖所示，下列說法錯誤的是

A．放電時a極附近溶液pH增大B．放電時b極的電極反應式為：C．充電時b極作陰極，發生還原反應D．充電時1molCu完全轉化為Cu3(PO4)2，電池內部有6molNa+發生遷移5．（2023·河南新鄉·統考一模）鋅電池具有成本低、安全性強、可循環使用等優點。一種新型鋅電池的工作原理如圖所示(凝膠中允許離子生成或遷移)。下列說法錯誤的是A．基態錳原子價電子排布式為B．放電過程中，a極的電極反應式為C．放電過程中，轉移時，b極消耗D．配離子中Zn采用的是雜化，該配離子為空間四面體結構考點二電解池原理及其應用命題點01電解池原理典例01（2023·廣東卷）利用活性石墨電極電解飽和食鹽水，進行如圖所示實驗。閉合K1，一段時間后()A．U型管兩側均有氣泡冒出，分別是Cl2和O2 B．a處布條褪色，說明Cl2具有漂白性C．b處出現藍色，說明還原性：Cl-I-D．斷開K1，立刻閉合K2，電流表發生偏轉典例01（2022·海南卷）一種采用H2O(g)和N2(g)為原料制備NH3(g)的裝置示意圖如下。下列有關說法正確的是()A．在b電極上，N2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，反應速率不變D．電解過程中，固體氧化物電解質中O2-不斷減少典例03（2021·海南卷）液氨中存在平衡：2NH3NH4++NH2-。如圖所示為電解池裝置，以KNH2的液氨溶液為電解液，電解過程中a、b兩個惰性電極上都有氣泡產生。下列有關說法正確的是()A．b電極連接的是電源的負極 B．a電極的反應為2NH3+2e-=H2+2NH2-C．電解過程中，陰極附近K+濃度減小 D．理論上兩極產生的氣體物質的量之比為1:1命題點02電解池原理的應用典例01（2023·浙江卷）在熔融鹽體系中，通過電解TiO2和SiO2獲得電池材料(TiSi)，電解裝置如圖，下列說法正確的是()A．石墨電極為陰極，發生氧化反應B．電極A的電極反應：8H++TiO2+SiO2+8e-=TiSi+4H2OC．該體系中，石墨優先于Cl-參與反應D．電解時，陽離子向石墨電極移動典例02（2022·廣東卷）以熔融鹽為電解液，以含Cu、Mg和Si等的鋁合金廢料為陽極進行電解，實現Al的再生。該過程中()A．陰極發生的反應為M-2e-=Mg2+ B．陰極上Al被氧化C．在電解槽底部產生含Cu的陽極泥 D．陽極和陰極的質量變化相等典例03（2021·遼寧卷）利用(Q)與電解轉化法從煙氣中分離的原理如圖。已知氣體可選擇性通過膜電極，溶液不能通過。下列說法錯誤的是A．a為電源負極 B．溶液中Q的物質的量保持不變C．在M極被還原 D．分離出的從出口2排出1．“五類”依據判斷電解池電極判斷依據電極電極材料電極反應電子流向離子移向電極現象陽極與電源正極相連氧化反應流出陰離子移向電極溶解或pH減小陰極與電源負極相連還原反應流入陽離子移向電極增重或pH增大2．電解池電極反應式的書寫（1）電極產物判斷（2）電解池電極反應式的書寫模式：注：①陽極陰離子放電次序：非惰性電極>S2->I->Br->Cl->OH->高價含氧酸根離子>F-②陰極陽離子放電次序一般為：Ag+>Hg2+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+當然，微粒的濃度也會影響放電的順序，如電鍍鋅時，溶液中C(Zn2+)>C(H+),放電次序Zn2+>H+。（3）電極反應方程式的書寫技巧：分：分析電極材料是惰性電極如碳棒、Pt，還是活性電極（電極參與反應）。析：分析溶液組成即溶液中有哪些離子。判：判斷離子流向（陽離子移向陰極，陰離子移向陽極）。斷：根據離子放電順序判斷反應的離子。書：書寫電極反應方程式。寫：書寫總反應方程式，放電離子來源物質=電極產物+剩余部分組合。3．惰性電極電解電解質溶液的規律放H2生堿型(以NaCl為例)陽極反應式：2Cl－－2e－===Cl2↑電解后電解質溶液的復原電解后電解質溶液復原遵循“少什么補什么”原則，先讓析出的產物(氣體或沉淀)恰好完全反應，再將其化合物投入電解后的溶液中即可。如：①NaCl溶液：通HCl氣體(不能加鹽酸)；②AgNO3溶液：加Ag2O固體；③CuCl2溶液：加CuCl2固體；④KNO3溶液：加H2O；⑤CuSO4溶液：加CuO或CuCO3[不能加Cu2O、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3]。陰極反應式：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－電解電解質型(以HCl為例)陽極反應式：2Cl－－2e－===Cl2↑陰極反應式：2H＋＋2e－===H2↑電解水型(以H2SO4為例)陽極反應式：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋陰極反應式：4H＋＋4e－===2H2↑放O2生酸型(以CuSO4為例)陽極反應式：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋陰極反應式：2Cu2＋＋4e－===2Cu總離子方程式：2Cu2＋＋2H2Oeq\o(=====,\s\up7(電解))2Cu＋4H＋＋O2↑4．電解原理的應用(1)電解飽和食鹽水。陽極反應式：2Cl－－2e－=Cl2↑(氧化反應)陰極反應式：2H＋＋2e－=H2↑(還原反應)總反應方程式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑離子反應方程式：2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑(3)應用：氯堿工業制燒堿、氫氣和氯氣陽極：鈦網(涂有鈦、釕等氧化物涂層)。陰極：碳鋼網。陽離子交換膜：①只允許陽離子通過，能阻止陰離子和氣體通過。②將電解槽隔成陽極室和陰極室。(2)電解精煉銅(3)電鍍銅(4)電冶金利用電解熔融鹽的方法來冶煉活潑金屬Na、Ca、Mg、Al等總方程式陽極、陰極反應式冶煉鈉2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up7(通電))2Na＋Cl2↑2Cl－－2e－=Cl2↑，2Na＋＋2e－=2Na冶煉鎂MgCl2(熔融)eq\o(=,\s\up7(通電))Mg＋Cl2↑2Cl－－2e－=Cl2↑，Mg2＋＋2e－=Mg冶煉鋁2Al2O3(熔融)eq\o(=,\s\up7(通電))4Al＋3O2↑6O2－－12e－=3O2↑，4Al3＋＋12e－=4Al5．有關電化學計算的三大方法(1)根據電子守恒計算用于串聯電路中電解池陰陽兩極產物、原電池正負兩極產物、通過的電量等類型的計算，其依據是電路中轉移的電子數相等。(2)根據總反應式計算先寫出電極反應式，再寫出總反應式，最后根據總反應式列出比例式計算。(3)根據關系式計算根據得失電子守恒關系建立起已知量與未知量之間的橋梁，構建計算所需的關系式。如以通過4mole－為橋梁可構建如下關系式：(式中M為金屬，n為其離子的化合價數值)6．原電池、電解池、電鍍池判定（1）若無外接電源，可能是原電池，然后根據原電池的形成條件判定；（2）若有外接電源，兩極插入電解質溶液中，則可能是電解池或電鍍池，當陽極金屬與電解質溶液中的金屬離子相同則為電鍍池；（3）若為無明顯外接電源的串聯電路，則應利用題中信息找出能發生自發氧化還原反應的裝置為原電池?？枷?1電解池原理1．（2023·廣西南寧·南寧三中校聯考模擬預測）如圖是利用甲醇燃料電池進行電化學研究的裝置圖，下列說法正確的是

A．甲池將化學能轉化為電能，總反應為2CH3OH+3O2=2CO2+4H2OB．乙池中的Ag不斷溶解C．反應一段時間后要使乙池恢復原狀，可加入一定量CuO固體D．當甲池中有22.4LO2參與反應時，乙池中理論上可析出12.8g固體2．（2023·湖北·校聯考模擬預測）科研團隊開創了海水原位直接電解制氫的全新技術(如圖所示)。該研究的關鍵點是利用海水側和電解質側的水蒸氣壓力差使海水自發蒸發，并以蒸汽形式通過透氣膜擴散到電解質側重新液化，即“液-氣-液”水遷移機制，為電解提供淡水。下列敘述錯誤的是

A．直接電解海水存在陽極易腐蝕問題B．液態水、陰離子分別不能通過膜a、膜bC．鉛酸蓄電池做電源時，電極與N電極相連D．電解過程中，陰極區溶液可能不變3．（2023·貴州貴陽·統考三模）如圖2所示是一種低電壓下獲得氫氣和氧氣的電化學裝置。下列有關說法錯誤的是

A．a電極為陽極，發生氧化反應B．M、N電極產生的氣體物質的量之比為2∶1C．標況下生成2.24L的氣體N，則有0.2NA的OH-經隔膜從b移向aD．反應器I中反應為4[Fe(CN)6]3-+4OH-=4[Fe(CN)6]4-+O2↑+2H2O4．（2023·湖北武漢·華中師大一附中?？寄M預測）將、和熔融制成燃料電池，模擬工業電解法來處理含廢水，如圖所示：電解過程中溶液發生反應：，Y是可循環使用的氧化物。下列說法不正確的是A．Y是B．Fe(Ⅰ)的電極反應式為C．若Fe(Ⅱ)電極改為Cu電極，電解結束時乙池中的產物會發生改變D．若石墨Ⅰ消耗46g，則乙池中可處理0.083mol5．（2023·天津南開·南開中學?？寄M預測）下列說法正確的是

A．乙池中石墨電極表面有氣泡產生，丙池中向右側電極移動B．甲池通入的電極反應為C．反應一段時間后，向乙池中加入一定量固體能使溶液恢復到原濃度D．收集一段時間后丙池中兩電極上產生的氣體，左側電極可能得到混合氣體考向02電解池原理的應用1．（2023·江蘇·統考二模）用電解法對酸性含氯氨氮廢水進行無害化處理的過程如圖所示。下列說法正確的是

A．DSA電極與外接電源的負極連接B．發生的電極反應為：C．降解過程中應該控制條件避免發生反應②D．1molHO·和足量反應，轉移的電子數為2．（2023·陜西榆林·統考模擬預測）電解HF和熔融KHF2的混合物(熔融混合物中常加入少量LiF或AlF3)制備單質氟，以電解槽內壁(鎳銅合金)和石墨為電極，總反應為2KHF2＝2KF+F2↑+H2↑。下列有關電解制備單質氟的說法正確的是A．電解過程中，電解槽內壁與電源的正極相連B．石墨電極發生的電極反應為2F－+2e－＝F2↑C．電解過程中加入少量LiF或AlF3可以降低混合物的熔點，增強導電性D．電解一段時間后，加入一定量的固體KHF2可還原混合物的組成3．（2023·山東威?！ねＪ械谝恢袑W統考二模）將CO2轉化為系列化工原料，越來越引起科研工作者的重視。光、電催化酶耦合反應器固定CO2原理如圖所示。已知固碳酶在催化反應時需要輔助因子NAD(P)H提供還原力。下列說法錯誤的是

A．裝置工作時，由光能、電能轉化為化學能B．轉化生成1mol得到6molC．當有2mol通過交換膜進入陰極室，一定生成1molHCOOHD．在電解液中添加并給反應器施加電壓，有利于轉換為NAD(P)H4．（2023·江西景德鎮·統考二模）在電還原條件下由PVC{

}產生的氯離子可以直接用于串聯電氧化氯化反應。PVC可用于常規回收DEHP(在電化學反應中可充當氧化還原介質，提高反應效率)，轉化過程如圖。

下列敘述錯誤的是A．上述裝置為將電能轉化成化學能的裝置B．電極d上發生還原反應C．上述轉化的總反應方程式為

D．該裝置工作時，氯離子向d極移動5．（2023·重慶沙坪壩·重慶八中校考二模）我國學者利用雙膜三室電解法合成了，該方法的優點是能耗低、原料利用率高，同時能得到高利用。價值的副產品，其工作原理如圖所示。下列說法錯誤的是

A．b為電源負極，氣體X為B．膜I、膜Ⅱ依次適合選用陰離子交換膜、陽離子交換膜C．電解過程中需及時補充NaClD．制得的同時NaOH溶液質量增加80g考點三金屬腐蝕與防護命題點01金屬腐蝕的原理典例01（2022·遼寧卷）鍍鋅鐵釘放入棕色的碘水中，溶液褪色；取出鐵釘后加入少量漂白粉，溶液恢復棕色；加入，振蕩，靜置，液體分層。下列說法正確的是A．褪色原因為被還原 B．液體分層后，上層呈紫紅色C．鍍鋅鐵釘比鍍錫鐵釘更易生銹 D．溶液恢復棕色的原因為被氧化典例02（2019·江蘇卷）將鐵粉和活性炭的混合物用NaCl溶液濕潤后，置于如圖所示裝置中，進行鐵的電化學腐蝕實驗。下列有關該實驗的說法正確的是()A．鐵被氧化的電極反應式為Fe?3e?=Fe3+B．鐵腐蝕過程中化學能全部轉化為電能C．活性炭的存在會加速鐵的腐蝕D．以水代替NaCl溶液，鐵不能發生吸氧腐蝕典例03（2017·浙江卷）在一塊表面無銹的鐵片上滴食鹽水，放置一段時間后看到鐵片上有鐵銹出現，鐵片腐蝕過程中發生的總化學方程式：2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2，Fe(OH)2進一步被氧氣氧化為Fe(OH)3，再在一定條件下脫水生成鐵銹，其原理如圖。下列說法正確的是A．鐵片發生還原反應而被腐蝕B．鐵片腐蝕最嚴重區域應該是生銹最多的區域C．鐵片腐蝕中負極發生的電極反應：2H2O＋O2＋4e－===4OH－D．鐵片里的鐵和碳與食鹽水形成無數微小原電池，發生了電化學腐蝕命題點02金屬的防護原理典例01（2022·廣東卷）為檢驗犧牲陽極的陰極保護法對鋼鐵防腐的效果，將鍍層有破損的鍍鋅鐵片放入酸化的3%NaCl溶液中。一段時間后，取溶液分別實驗，能說明鐵片沒有被腐蝕的是()A．加入AgNO3溶液產生沉淀 B．加入淀粉碘化鉀溶液無藍色出現C．加入KSCN溶液無紅色出現 D．加入K3[Fe(CN)6]溶液無藍色沉淀生成典例02（2021·全國乙卷）沿海電廠采用海水為冷卻水，但在排水管中生物的附著和滋生會阻礙冷卻水排放并降低冷卻效率，為解決這一問題，通常在管道口設置一對惰性電極(如圖所示)，通入一定的電流。下列敘述錯誤的是()A．陽極發生將海水中的Cl-氧化生成Cl2的反應B．管道中可以生成氧化滅殺附著生物的NaClOC．陰極生成的H2應及時通風稀釋安全地排入大氣D．陽極表面形成的Mg(OH)2等積垢需要定期清理典例03（2020·江蘇卷）將金屬M連接在鋼鐵設施表面，可減緩水體中鋼鐵設施的腐蝕。在題圖所示的情境中，下列有關說法正確的是()A．陰極的電極反應式為B．金屬M的活動性比Fe的活動性弱C．鋼鐵設施表面因積累大量電子而被保護D．鋼鐵設施在河水中的腐蝕速率比在海水中的快1．影響金屬腐蝕的因素(1)對于金屬本性來說，金屬越活潑，就越容易失去電子而被腐蝕。(2)電解質溶液對金屬的腐蝕的影響也很大，如果金屬在潮濕的空氣中，接觸腐蝕性氣體或電解質溶液，都容易被腐蝕。2．金屬腐蝕快慢的規律(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＞化學腐蝕＞有防護措施的腐蝕。(2)電解質溶液的影響：對同一金屬來說，腐蝕的快慢(濃度相同)強電解質溶液＞弱電解質溶液＞非電解質溶液；對同一種電解質溶液來說，一般電解質溶液濃度越大，腐蝕越快；活潑性不同的兩金屬與電解質溶液構成原電池時，一般活潑性差別越大，負極腐蝕越快。3．金屬電化腐蝕的類型類型析氫腐蝕吸氧腐蝕條件水膜呈酸性水膜呈弱酸性或中性正極反應2H＋＋2e－=H2↑O2＋2H2O＋4e－=4OH－負極反應Fe－2e－=Fe2＋其他反應吸氧腐蝕更普遍，危害更大4.金屬保護的方法(1)加防護層，如在金屬表面加上油漆、搪瓷、瀝青、塑料、橡膠等耐腐蝕的非金屬材料；采用電鍍或表面鈍化等方法在金屬表面鍍上一層不易被腐蝕的金屬。(2)電化學防護：1）犧牲陽極法：原電池原理，外接活潑金屬作負極(陽極)使被保護金屬作正極(陰極)。形成原電池時，被保護的金屬作正極，不發生化學反應受到保護；活潑金屬作負極，發生化學反應受到腐蝕。負極要定期予以更換。2）外加電流法：電解原理，被保護金屬作陰極，用惰性電極作輔助陽極。通電后強制電子流向被保護的金屬設備，使金屬表面腐蝕電流降至零或接近零。從而使金屬受到保護。方法犧牲陽極法外加電流法依據原電池原理電解池原理原理形成原電池時，被保護的金屬作正極，不發生化學反應受到保護；活潑金屬作負極，發生化學反應受到腐蝕。負極要定期予以更換將被保護的金屬與另一附加電極作為電解池的兩個電極，使被保護的金屬作陰極，在外加直流電的作用下使陰極得到保護應用保護一些鋼鐵設備，如鍋爐內壁、船體外殼等裝上鎂合金或鋅塊保護土壤、海水及水中的金屬設備實例示意圖考向01金屬腐蝕的原理1．（2023·河南·校聯考一模）科學研究發現金屬生銹時，銹層內如果有硫酸鹽會加快金屬的腐蝕，其腐蝕原理如圖所示。下列說法錯誤的是A．鋼鐵的腐蝕中正極電極反應式為B．酸雨地區的鋼鐵更易被腐蝕C．生成反應的化學方程式為D．硫酸鹽加速電子傳遞，有一定的催化劑作用2．（2023·河北保定·統考一模）某實驗小組要定量探究鐵銹蝕的因素，設計如圖所示實驗裝置，檢查氣密性，將5g鐵粉和2g碳粉加入三頸燒瓶，時刻，加入2mL飽和氯化鈉溶液后，再將一只裝有5mL稀鹽酸的注射器插到燒瓶上，采集數據。下列說法錯誤的是A．鐵發生銹蝕的反應是放熱反應B．溫度降低是因為反應速率減慢了C．BC段壓強減小是因為鐵和氧氣直接反應生成了氧化鐵D．壓強變大是因為發生了鐵的析氫腐蝕3．（2023·廣東惠州·統考模擬預測）下列現象與電化學腐蝕無關的是A．銅鋅合金(黃銅)不易被腐蝕B．銀質物品久置表面變黑C．附有銀制配件的鐵制品其接觸處易生銹D．鐵鍋炒菜后未洗凈擦干容易生銹4．（2023·上海閔行·統考二模）國產航母山東艦采用模塊制造，然后焊接組裝而成。實驗室模擬海水和淡水對焊接金屬材料的影響，結果如圖所示。下列分析正確的是?A．艦艇被腐蝕是因為形成了電解池B．甲是海水環境下的腐蝕情況C．被腐蝕時正極反應式為：Fe-2e→Fe2＋D．焊點附近用鋅塊打“補丁”延緩腐蝕5．（2023·廣東·廣州市第二中學校聯考三模）利用原電池原理可以避免金屬腐蝕，某小組同學設計了如下圖所示的實驗方案來探究鐵片的腐蝕情況。下列說法中正確的是

A．甲中的鐵片附近會出現藍色B．甲中形成了原電池，鋅片作正極C．乙中銅片附近會出現紅色D．乙中的銅片上發生氧化反應考向02金屬的防護原理1．（2023下·廣東河源·高三統考開學考試）埋在土壤中的輸油鋼制管道容易被腐蝕。已知對管道1和管道2進行如圖所示的電化學防護設計。下列說法錯誤的是

A．對管道1進行防腐時，需要定期更換鎂塊B．管道1的電勢低于Mg塊C．區域②采用外加電流法D．區域②通入保護電流使管道2表面腐蝕電流接近于02．（2023·上海普陀·統考二模）為檢驗犧牲陽極的陰極保護法對鋼鐵防腐的效果，將鍍層有破損的鍍鋅鐵片放入硫酸酸化的3%NaCl溶液中。一段時間后，取溶液分別實驗，能說明鐵片沒有被腐蝕的是A．加入酸性KMnO4溶液紫紅色不褪去 B．加入淀粉碘化鉀溶液無藍色出現C．加入KSCN溶液無紅色出現 D．加入AgNO3溶液產生沉淀3．（2023·上海崇明·統考一模）用如圖示的方法可以保護鋼質閘門。下列說法正確的是A．當a、b間用導線連接時，X可以是鋅棒，X上發生氧化反應B．當a、b間用導線連接時，X可以是鋅棒，電子經導線流入XC．當a、b與外接電源相連時，a應連接電源的正極D．當a、b與外接電源相連時，陰極的電極反應式：2Cl--2e-=Cl2↑4．（2023·湖南衡陽·校聯考三模）鎏金獸面紋鼎是湖南省博物館收藏的珍貴文物。該文物為青銅器，其形制和紋飾與商代銅鼎相同。鎏金又稱火法鍍金，其工藝是將黃金溶于汞中形成的金汞齊均勻地涂到干凈的金屬器物表面，加熱使汞揮發，黃金與金屬表面固結，形成光亮的金黃色鍍層。下列說法正確的是A．青銅比純銅硬度小B．常溫下的金汞齊是金屬晶體C．鎏金獸面紋鼎應保存在干燥的環境中D．銅腐蝕后生成的銅綠為CuO5．（2023上·云南昆明·高三昆明市官渡區第二中學校考開學考試）港珠澳大橋的設計使用壽命高達120年，主要的防腐方法有：①鋼梁上安裝鋁片；②使用高性能富鋅(富含鋅粉)底漆；③使用高附著性防腐涂料；④預留鋼鐵腐蝕量。下列分析不合理的是A．鋼鐵發生吸氧腐蝕時的負極反應式為：Fe-3e-=Fe3+B．防腐過程中鋁和鋅均作為犧牲陽極，失去電子C．防腐涂料可以防水、隔離O2，降低吸氧腐蝕速率D．方法①②③只能減緩鋼鐵腐蝕，未能完全消除微專題電化學離子交換膜的分析與應用命題點01原電池中的離子交換膜的分析與應用典例01（2023·遼寧卷）某低成本儲能電池原理如下圖所示。下列說法正確的是()A．放電時負極質量減小B．儲能過程中電能轉變為化學能C．放電時右側通過質子交換膜移向左側D．充電總反應：Pb+SO42-+2Fe3+=PbSO4+2Fe2+典例02（2022·山東卷）(雙選)設計如圖裝置回收金屬鈷。保持細菌所在環境pH穩定，借助其降解乙酸鹽生成CO2，將廢舊鋰離子電池的正極材料LiCoO2轉化為Co2+，工作時保持厭氧環境，并定時將乙室溶液轉移至甲室。已知電極材料均為石墨材質，右側裝置為原電池。下列說法正確的是()A．裝置工作時，甲室溶液pH逐漸增大B．裝置工作一段時間后，乙室應補充鹽酸C．乙室電極反應式為LiCoO2+2H2O+e-+4H+=Li++Co2++4OH-D．若甲室Co2+減少200mg，乙室Co2+增加300mg，則此時已進行過溶液轉移典例03（2021·湖南卷）鋅/溴液流電池是一種先進的水溶液電解質電池，廣泛應用于再生能源儲能和智能電網的備用電源等。三單體串聯鋅/溴液流電池工作原理如圖所示：下列說法錯誤的是()A．放電時，N極為正極 B．放電時，左側貯液器中ZnBr2的濃度不斷減小 C．充電時，M極的電極反應式為Zn2++2e-═Zn D．隔膜允許陽離子通過，也允許陰離子通過命題點02電解池中的離子交換膜的分析與應用典例01（2023·湖北卷）我國科學家設計如圖所示的電解池，實現了海水直接制備氫氣技術的綠色化。該裝置工作時陽極無生成且KOH溶液的濃度不變，電解生成氫氣的速率為。下列說法錯誤的是

A．b電極反應式為B．離子交換膜為陰離子交換膜C．電解時海水中動能高的水分子可穿過PTFE膜D．海水為電解池補水的速率為典例02（2022·河北卷）科學家研制了一種能在較低電壓下獲得氧氣和氫氣的電化學裝置，工作原理示意圖如圖。下列說法正確的是A．電極b為陽極B．隔膜為陰離子交換膜C．生成氣體M與N的物質的量之比為2：1D．反應器I中反應的離子方程式為4[Fe(CN)6]3—+4OH—4[Fe(CN)6]4—+O2↑+2H2O典例03（2021·天津卷）（2021·天津·統考高考真題）如下所示電解裝置中，通電后石墨電極Ⅱ上有O2生成，Fe2O3逐漸溶解，下列判斷錯誤的是A．a是電源的負極B．通電一段時間后，向石墨電極Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出現紅色C．隨著電解的進行，CuCl2溶液濃度變大D．當完全溶解時，至少產生氣體336mL(折合成標準狀況下)一、電化學中的隔膜1．離子交換膜的概念離子交換膜又叫隔膜，由高分子特殊材料制成。使離子選擇性定向遷移(目的是平衡整個溶液的離子濃度或電荷)。2．離子交換膜的作用(1)能將兩極區隔離，阻止兩極區產生的物質接觸，防止副反應的發生,避免影響所制取產品的質量;防止引發不安全因素。如在電解飽和食鹽水中,利用陽離子交換膜,防止陽極產生的氯氣進入陰極室與氫氧化鈉反應,導致所制產品不純;防止氯氣與陰極產生的氫氣混合發生爆炸。(2)能選擇性的通過離子，起到平衡電荷、形成閉合回路的作用。(3)雙極膜：由一張陽膜和一張陰膜復合制成的陰、陽復合膜。該膜的特點是在直流電的作用下，陰、陽膜復合層間的H2O解離成H＋和OH－并分別通過陽膜和陰膜，作為H＋和OH－的離子源。(4)用于物質的制備、分離、提純等。3．離子交換膜的類型(1)陽離子交換膜(只允許陽離子和水分子通過，阻止陰離子和氣體通過)以鋅銅原電池為例，中間用陽離子交換膜隔開①負極反應式：Zn－2e－=Zn2＋②正極反應式：Cu2＋＋2e－=Cu③Zn2＋通過陽離子交換膜進入正極區④陽離子→透過陽離子交換膜→原電池正極(或電解池的陰極)(2)陰離子交換膜(只允許陰離子和水分子通過，阻止陽離子和氣體通過)以Pt為電極電解淀粉-KI溶液，中間用陰離子交換膜隔開①陰極反應式：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－②陽極反應式：2I－－2e－=I2③陰極產生的OH－移向陽極與陽極產物反應：3I2＋6OH－=IOeq\o\al(－,3)＋5I－＋3H2O④陰離子→透過陰離子交換膜→電解池陽極(或原電池的負極)(3)質子交換膜(只允許H＋和水分子通過)在微生物作用下電解有機廢水(含CH3COOH)，可獲得清潔能源H2①陰極反應式：2H＋＋2e－=H2↑②陽極反應式：CH3COOH－8e－＋2H2O=2CO2↑＋8H＋③陽極產生的H＋通過質子交換膜移向陰極④H＋→透過質子交換膜→原電池正極(或電解池的陰極)(4)雙極膜雙極膜由一張陽膜和一張陰膜復合制成。該膜特點是在直流電的作用下，陰、陽膜復合層間的H2O解離成H＋和OH－并通過陽膜和陰膜分別向兩極區移動，作為H＋和OH－的離子源4.離子交換膜選擇的依據：離子的定向移動。5.離子交換膜類型的判斷（根據電解質溶液呈中性的原則,判斷交換膜的類型）（1）首先寫出陰、陽兩極上的電極反應,依據電極反應確定該電極附近哪種離子剩余,（2）根據溶液呈電中性,從而判斷出離子移動的方向,進而確定離子交換膜的類型。如電解飽和食鹽水時,陰極反應為2H++2e-H2↑,則陰極區域破壞水的電離平衡,OH-有剩余,陽極區域的Na+穿過離子交換膜進入陰極室,與OH-形成NaOH溶液,故電解食鹽水時的離子交換膜是陽離子交換膜。6.“離子交換膜”電解池的解題思路(1)分清隔膜類型：即交換膜屬于陽膜、陰膜或質子膜中的哪一種，判斷允許哪種離子通過隔膜；(2)寫出電極反應式：判斷交換膜兩側離子變化，推斷電荷變化，據電荷平衡判斷離子遷移方向；(3)分析隔膜作用：在產品制備中，隔膜作用主要是提高產品純度，避免產物之間發生反應，或避免產物因發生反應而造成危險；(4)利用定量關系進行計算：外電路電子轉移數＝通過隔膜的陰、陽離子帶的負或正電荷數。二、隔膜在多室電解池中的應用多室電解池是利用離子交換膜的選擇透過性，即允許帶某種電荷的離子通過而限制帶相反電荷的離子通過，將電解池分為兩室、三室、多室等，以達到濃縮、凈化、提純及電化學合成的目的。(1)兩室電解池①制備原理：如工業上利用如圖兩室電解裝置制備燒堿陽極室中電極反應：2Cl－－2e－=Cl2↑，陰極室中的電極反應：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，陰極區H＋放電，破壞了水的電離平衡，使OH－濃度增大，陽極區Cl－放電，使溶液中的c(Cl－)減小，為保持電荷守恒，陽極室中的Na＋通過陽離子交換膜與陰極室中生成的OH－結合，得到濃的NaOH溶液。利用這種方法制備物質，純度較高，基本沒有雜質。②陽離子交換膜的作用：它只允許Na＋通過，而阻止陰離子(Cl－)和氣體(Cl2)通過。這樣既防止了兩極產生的H2和Cl2混合爆炸，又避免了Cl2和陰極產生的NaOH反應生成NaClO而影響燒堿的質量。(2)三室電解池利用三室電解裝置制備NH4NO3，其工作原理如圖所示。陰極的NO被還原為NHeq\o\al(＋,4)：NO＋5e－＋6H＋=NHeq\o\al(＋,4)＋H2O，NHeq\o\al(＋,4)通過陽離子交換膜進入中間室；陽極的NO被氧化為NOeq\o\al(－,3)：NO－3e－＋2H2O=NOeq\o\al(－,3)＋4H＋，NOeq\o\al(－,3)通過陰離子交換膜進入中間室。根據電路中轉移電子數相等可得電解總反應：8NO＋7H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))3NH4NO3＋2HNO3，為使電解產物全部轉化為