回归教材重难点07 重温“两池”原理-【查漏补缺】2023年高考化学三轮冲刺过关（新高考专用）（原卷版）

回归教材重难点07重温“两池”原理电化学通常是以新型电池或电解装置为背景材料，基于电化学原理广泛设问，综合考查电化学基础知识，包括电极与离子移动方向的判断、电极反应式的正误判断、溶液酸碱性和pH的变化、有关计算、金属的腐蚀和防护、电镀、电冶炼、电精炼、离子交换膜属性的判断等。试题素材新颖，陌生度大，属于中等难度题。本考点是高考五星高频考点，2020年~2022年各地新高考卷均为必考题。1．原电池、电解池的区别2．原电池原理及应用3．电解池原理及应用4．金属的腐蚀和防护 5．离子交换膜6．电化学中两种基本计算模型7．重要的电化学反应式（水的化学计量数为2）（1）铅蓄电池充放电反应：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O（2）吸氧腐蚀的正极反应①弱酸性、中性或碱性：2H2O+O2+4e－4OH－②酸性：4H++O2+4e－2H2O③CO2：O2+4e－+2CO22CO32－（3）阳极OH－的放电反应①碱溶液中OH－的放电反应：4OH－－4e－2H2O+O2↑②水中的OH－的放电反应：2H2O－4e－O2↑+4H+（4）阴极H+的放电反应①酸溶液中H+的放电反应：2H++2e－H2↑②水中的H+的放电反应：2H2O+2e－H2↑+2OH－（5）惰性电极电解溶液①NaCl：2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑②CuSO4：2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4③AgNO3：4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3④Cu（NO3）2：2Cu（NO3）2+2H2O2Cu+O2↑+4HNO38．几个注意事项（1）电解原理的两个应用①电镀：待镀件作阴极、镀层金属作阳极、含镀层金属阳离子的溶液作电镀液。②酸性：电解精炼铜：纯铜作阴极、粗铜作阳极、硫酸铜溶液作电解质溶液。 （2）电解后溶液pH变化①若电极产物只有H2而无O2，则pH变大。②若电极产物只有O2而无H2，则pH变小。③若电极产物既有O2又有H2，原溶液呈酸性则pH变小，原溶液呈碱性则pH变大，原溶液呈中性则pH不变。（3）电势高低①原电池：正极＞负极②电解池：阳极＞阴极（4）析氢腐蚀和吸氧腐蚀的判断①氢前的活泼金属在强酸性条件下发生析氢腐蚀；在弱酸性、中性或碱性条件下发生吸氧腐蚀。②氢后的不活泼金属，在任何溶液中发生的腐蚀必定是吸氧腐蚀。1．（2022·全国甲卷）一种水性电解液Zn－MnO2离子选择双隔膜电池如图所示（KOH溶液中，Zn2+以Zn（OH）42－存在）。电池放电时，下列叙述错误的是（）。A．Ⅱ区的K+通过隔膜向Ⅲ区迁移B．Ⅰ区的SO42－通过隔膜向Ⅱ区迁移C．MnO2电极反应：MnO2+2e－+4H+Mn2++2H2OD．电池总反应：Zn+4OH－+MnO2+4H+Zn（OH）42－+Mn2++2H2O2．（2022·全国乙卷）Li－O2电池比能量高，在汽车、航天等领域具有良好的应用前景。近年来科学家研究了一种光照充电Li－O2电池（如图所示）。光照时，光催化电极产生电子（e－）和空穴（h+），驱动阴极反应（Li++e－Li）和阳极反应（Li2O2+2h+2Li++O2）对电池进行充电。下列叙述错误的是（）。A．充电时，电池的总反应Li2O22Li+O2B．充电效率与光照产生的电子和空穴量有关C．放电时，Li+从正极穿过离子交换膜向负极迁移D．放电时，正极发生反应O2+2Li++2e－Li2O23．（2022·山东省等级考）设计如图装置回收金属钴。保持细菌所在环境pH稳定，借助其降解乙酸盐生成CO2，将废旧锂离子电池的正极材料LiCoO2（s）转化为Co2+，工作时保持厌氧环境，并定时将乙室溶液转移至甲室。已知电极材料均为石墨材质，右侧装置为原电池。下列说法正确的是（）。A．装置工作时，甲室溶液pH逐渐增大B．装置工作一段时间后，乙室应补充盐酸C．乙室电极反应式为LiCoO2+e－+2H2O＝Li++Co2++4OH－D．若甲室Co2+减少200mg，乙室Co2+增加300mg，则此时已进行过溶液转移 4．（2022·浙江6月选考）通过电解废旧锂电池中的LiMn2O4可获得难溶性的Li2CO3和MnO2，电解示意图如下（其中滤布的作用是阻挡固体颗粒，但离子可自由通过。电解过程中溶液的体积变化忽略不计）。下列说法不正确的是（）。A．电极A为阴极，发生还原反应B．电极B的电极发应：2H2O+Mn2+－2e－MnO2+4H+C．电解一段时间后溶液中Mn2+浓度保持不变D．电解结束，可通过调节pH除去Mn2+，再加入Na2CO3溶液以获得Li2CO35．（2022·海南省选择考）一种采用H2O（g）和N2（g）为原料制备NH3（g）的装置示意图如下。下列有关说法正确的是（）。A．在b电极上，N2被还原B．金属Ag可作为a电极的材料C．改变工作电源电压，反应速率不变D．电解过程中，固体氧化物电解质中O2－不断减少6．（2022·广东省等级考）科学家基于Cl2易溶于CCl4的性质，发展了一种无需离子交换膜的新型氯流电池，可作储能设备（如图）。充电时电极a的反应为：NaTi2（PO4）3+2e－+2Na+Na3Ti2（PO4）3。下列说法正确的是（）。A．充电时电极b是阴极B．放电时NaCl溶液的pH减小C．放电时NaCl溶液的浓度增大D．每生成1molCl2，电极a质量理论上增加23g7．（广东省广州市2022~2023学年高三第二次阶段性考试）KIO3广泛用于化工、医学和生活中，工业上制备KIO3的工作原理如图所示，下列说法正确的是（）。A．a为正极，B极上发生氧化反应B．电子流向：A→a→b→BC．X气体是H2，每转移2mole－，可产生22.4LX气体 D．A极的电极反应式为：I－+6OH－－6e－IO3－+3H2O8．（安徽省亳州市2023届高三3月模拟）海水提取金属锂的装置如下图，工作时，在电极C依次检测到两种气体。下列说法正确的是（）。A．电子的流向为：电极d→电极b→电极a→电极cB．离子交换膜为质子交换膜C．丁基锂可用LiNO3水溶液代替D．若导线中转移1mol电子，则电极c产生气体质量在8g和35.5g之间9．（河南省新乡市2023年高三3月模拟）微生物燃料电池在净化废水的同时能获得能源或得到有价值的化学产品，下图为其工作原理及废水中Cr2O72－离子浓度与去除率的关系。下列说法正确的是（）。A．正极反应式是Cr2O72－+7H2O+6e－2Cr（OH）3+8OH－B．电池工作时，N极附近溶液pH减小C．处理1molCr2O72－时有6molH+从交换膜右侧向左侧迁移D．Cr2O72－离子浓度较大时，可能会造成还原菌失活10．（河南省六市2023届高三第一次联合调研）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。下列说法不正确的是（）。A．充电时，Zn电极周围pH升高B．放电时，每生成1molHCOO－，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，中间产物更不稳定11．（湖南省衡阳市2022~2023学年高三3月模拟）中国科学家设计出如图装置实现CO2的转化，可有效解决温室效应及能源问题，总反应为CO2+NaClCO+NaClO。忽略气体在溶液中的溶解及溶液的体积变化，下列叙述正确的是（）。 A．A极为太阳能电池的正极B．电极II的电极反应式为Cl－+2e－+H2OClO－+2H+C．理论上转化44gCO2，左室溶液质量增重18gD．电解结束后，电极II所在电极室溶液的pH变小12．（陕西省咸阳市2023年高考一模）某课题组以纳米Fe2O3作为电极材料制备锂离子电池（另一极为金属锂和石墨的复合材料），通过在室温条件下对锂离子电池进行循环充放电，成功地实现了对磁性的可逆调控（见右图），下列说法不正确的是（）。A．充电时，Fe2O3对应电极连接充电电源的负极B．该电池的正极的电极反应式：Fe2O3+6Li++6e−3Li2O+2FeC．该电池不能使用氢氧化钠溶液作为电解液D．该电池工作的原理：放电时，Fe2O3作为电池正极被还原为Fe，电池被磁铁吸引13．（青海西宁市2023届高三复习检测二）十九大报告中提出要“打赢蓝天保卫战”，对大气污染防治比过去要求更高。硫化氢－空气质子交换膜燃料电池实现了发电、环保的有效结合，已知：2H2S（g）+O2（g）S2（s）+2H2O（l）∆H＝－632kJ/mol，下列说法正确的是（）。A．电子从电极b流出，经负载流向电极aB．当电极a的质量增加64g时，电池内部释放632kJ的热能C．电极b上发生的电极反应为O2+4H++4e－2H2OD．标准状况下，每11.2LH2S参与反应，有1molH+经固体电解质膜进入负极区14．（福建省漳州市2023年高三3月模拟）验证钢铁腐蚀的类型与溶液pH的关系。①②③腐蚀较快，主要产物Fe2+腐蚀较慢，主要产物Fe2O3腐蚀较快，主要产物FeO2－下列说法不正确的是（）。A．在pH＝3溶液中，主要发生析氢腐蚀，现象是铁棒逐渐溶解，碳棒表面有气泡产生 B．在pH＝7溶液中，主要发生吸氧腐蚀，正极反应式为2H2O+O2+4e－4OH－C．在pH＝7溶液中，主要发生吸氧腐蚀，负极反应式为Fe－2e－Fe2+D．在pH＝14溶液中，主要发生吸氧腐蚀，正极反应式为Fe－3e－+4OH－＝FeO2－+2H2O15．（湘豫名校高三2023年3月联考）青铜器文物腐蚀物以粉末状有害锈最为严重，某种碱式氯化铜粉状锈的形成过程分下面三个阶段：阶段一.：铜在电解质溶液中发生一般腐蚀：Cu－e－→Cu+；Cu++Cl－→CuCl（灰白色）；CuCl+H2O→Cu2O+HCl阶段二：Cu2O+H2O+HCl+O2→CuCl2·Cu（OH）2·H2O阶段三：CuCl和O2具有很强穿透力，可深人铜体内部，产生粉状锈：CuCl+O2+H2O→CuCl2·3Cu（OH）2+HCl.下列说法正确的是（）。A．该粉状锈生成的条件中需要有：潮湿环境、可溶性的氯化物、氧化性的物质B．上述过程涉及的化学反应有：电解反应、水解反应、氧化还原反应C．依据反应CuCl+H2O→Cu2O+HCl，可以判断氧化亚铜不能溶于盐酸D．利用外加电源保护法保护铜制文物时，青铜器应连接电源的正极16．（广东省东莞市2023届高三3月大联考）目前，锂硫电池是最接近实用的大容量储能电池。一种锂硫电池的工作原理如图所示：下列说法中正确的是（）。A．放电时，锂电极的电势高B．电解质溶液可以用无机物水溶液代替C．放电时，Li+由右室通过致密交联阳离子膜移到左室D．放电时，正极反应式为16Li++S8+16e－8Li2S17．（湖南永州市2023年高考第一次适应性考试）双膜碱性多硫化物空气液流二次电池可用于再生能源储能和智能电网的备用电源等，电极I为掺杂Na2S2的电极，电极II为碳电极。电池工作原理如下图所示。下列说法错误的是（）。A．离子交换膜a为阳离子交换膜，离子交换膜b为阴离子交换膜B．放电时，中间储液器中NaOH的浓度不断减小C．充电时，电极I的电极反应式为：2S22－－2e－S42－D．充电时，电路中每通过1mol电子，阳极室溶液质量理论上增加9g18．（湖南省常德市2023届高三2月模拟）羟基自由基（·OH）是自然界中氧化性仅次于氟的氧化剂。我国科学家设计了一种能将苯酚氧化为CO2和H2O的原电池－电解池组合装置（如下图所示），该装置能实现发电、环保二位一体。下列说法错误的是（）。 A．b极为负极，d极为阳极B．b电极区每产生3molCO2，c电极区溶液质量减轻14gC．d电极的电极反应式：H2O－e－·OH+H+D．工作时，如果II室中Na+、Cl−数目都减小，则M为阳离子交换膜19．（四川省南充市2022~2023学年高三3月模拟）某化学课外活动小组拟用铅蓄电池为直流电源，进行电絮凝净水的实验探究，设计的实验装置如图所示，下列叙述正确的是（）。A．X电极质量减轻，Y电极质量增加B．电解池阳极上被氧化的还原剂有Al和H2OC．电解池的总反应为2Al+6H2O2Al（OH）3+3H2↑D．每消耗103.5gPb，理论上电解池阴极上有1molH2生成20．（河北省“五个一名校联盟”2023届高三第一次诊断）某研究机构使用Li－SO2Cl2电池作为电源电解制备Ni（H2PO2）2，其工作原理如图所示。已知电池反应为2Li+SO2Cl22LiCl+SO2↑，下列说法错误的是（）。A．电池中C电极的电极反应式为SO2Cl2+2e－2Cl－+SO2↑B．电池的e极连接电解池的g极C．膜a、c是阳离子交换膜，膜b是阴离子交换膜D．电解池中不锈钢电极附近溶液的pH增大