考向一 新型化学电源的分析与推断
1．(2018·全国卷Ⅱ)我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na—CO2二次电池。将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料，电池的总反应为：3CO2＋4Na
2Na2CO3＋C。下列说法错误的是( )
A．放电时，ClO4向负极移动 B．充电时释放CO2，放电时吸收CO2
C．放电时，正极反应为：3CO2＋4e===2CO3＋C D．充电时，正极反应为：Na＋e===Na
[解析] 高氯酸根离子是阴离子，电池放电时为原电池装置，阴离子向负极移动，A正确；由题图结合电池总反应知，充电时释放二氧化碳，放电时吸收二氧化碳，B正确；放电时，正极反应可以理解为“CO2得到4e还原为C，余下的两个O进一步结合CO2生成CO3”：3CO2＋4e===2CO3＋C，C正确；充电时电池的正极与外接电源的正极相连，作电解池的阳极，发生失电子的氧化反应，应为碳失电子生成CO2，D错误。
[答案] D
2．(2017·全国卷Ⅱ)全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料，电池反应为：16Li＋xS8===8Li2Sx(2≤x≤8)。下列说法错误的是( )
－
2－
－
2－
2－
＋
－－
2－
－
A．电池工作时，正极可发生反应：2Li2S6＋2Li＋2e===3Li2S4 B．电池工作时，外电路中流过0.02 mol电子，负极材料减重0.14 g C．石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性 D．电池充电时间越长，电池中Li2S2的量越多
[解析] 原电池工作时，正极发生一系列得电子的还原反应，即：Li2S8→Li2S6→Li2S4→Li2S2，其中可能有2Li2S6＋2Li＋2e===3Li2S4，A项正确；该电池工作时，每转移0.02 mol电子，负极有0.02 mol Li(质量为0.14 g)被氧化为Li，则负极质量减少0.14 g，B项正确；石墨烯能导电，用石墨烯作电极，可提高电极a的导电性，C项正确；充电过程中，Li2S2的量逐渐减少，当电池充满电时，相当于达到平衡状态，电池中Li2S2的量趋于不变，故不是电池充电时间越长，电池中Li2S2的量越多，D项错误。
[答案] D
3．(2015·全国卷Ⅰ)微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是( )
＋
＋
－
＋
－
A．正极反应中有CO2生成
B．微生物促进了反应中电子的转移 C．质子通过交换膜从负极区移向正极区 D．电池总反应为C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O
[解析] 由题意可知，微生物电池的原理是在微生物作用下O2与C6H12O6发生氧化还原反应，将化学能转化为电能，B正确；氧气在正极反应，由于质子交换膜只允许H通过，则正极反应为：O2＋4e＋4H===2H2O，没有CO2生成，A项错误；负极发生反应：C6H12O6－24e
－
－
＋
＋
＋6H2O===6CO2＋24H，H在负极区生成，移向正极区，在正极被消耗，C项正确；总反应
＋＋
为：C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O，D项正确。
[答案] A
4．(1)(2018·天津卷)CO2是一种廉价的碳资源，其综合利用具有重要意义。回答下列问题：
O2辅助的Al－CO2电池工作原理如图所示。该电池电容量大，能有效利用CO2，电池反应产物Al2(C2O4)3是重要的化工原料。
电池的负极反应式：_________________________。
电池的正极反应式：6O2＋6e===6O2；6CO2＋6O2===3C2O4＋6O2 反应过程中O2的作用是_________________________。 该电池的总反应式：________________________。
(2)(2017·北京卷)实验证明Ag＋Fe===Ag＋Fe能发生，装置如下图。其中甲溶液是__________，操作及现象是_____________。
＋
2＋
3＋
－
－
－
2－
(3)(2016·江苏卷)铁炭混合物在水溶液中可形成许多微电池。将含有Cr2O7的酸性废
2－
水通过铁炭混合物，在微电池正极上Cr2O7转化为Cr_________________________________。
2－3＋
，其电极反应式为
(4)(2016·天津卷)氢能是发展中的新能源，它的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节。回答下列问题：
与汽油相比，氢气作为燃料的优点是__________________________________(至少答出两点)。但是氢气直接燃烧的能量转换率远低于燃料电池，写出碱性氢氧燃料电池的负极反应式：_______________________________。
(5)(2015·四川卷)FeSO4在一定条件下可制得FeS2(二硫化亚铁)纳米材料。该材料可用于制造高容量锂电池，电池放电时的总反应为4Li＋FeS2===Fe＋2Li2S，正极反应式是_____________________。
[解析] (1)O2辅助的Al－CO2电池中，Al是活泼金属，作负极，发生氧化反应，电极反应式为Al－3e===Al。由电池的正极反应式可知，O2先生成O2，O2与CO2反应生成C2O4
－
3＋
－
－
2－
和O2，据此推测，该过程中O2的作用是催化剂。根据正、负极反应式及得失电子守恒得电池的总反应式为2Al＋6CO2===Al2(C2O4)3。
[答案] (1)Al－3e===Al(或2Al－6e===2Al) 催化剂 2Al＋6CO2===Al2(C2O4)3 (2)FeSO4溶液 取电池工作前与工作一段时间后左侧烧杯中溶液，同时滴加KSCN溶液，后者红色更深。
(3)Cr2O7＋14H＋6e===2Cr＋7H2O
(4)污染小，可再生，来源广，资源丰富，燃烧热值高(任写其中2个) H2＋2OH－2e
－
－
2－
＋
－
3＋
－
3＋
－
3＋
===2H2O
(5)FeS2＋4Li＋4e===Fe＋2Li2S(或FeS2＋4e===Fe＋2S) 考向二 电解原理在工农业生产中的应用
5．(2017·全国卷Ⅱ)用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电
＋
－
－
2－
解质溶液一般为H2SO4—H2C2O4混合溶液。下列叙述错误的是( )
A．待加工铝质工件为阳极 B．可选用不锈钢网作为阴极
C．阴极的电极反应式为：Al＋3e===Al D．硫酸根离子在电解过程中向阳极移动
[解析] 利用电解氧化法在铝制品表面形成致密的Al2O3薄膜，即待加工铝质工件作阳极，A项正确；阴极与电源负极相连，对阴极电极材料没有特殊要求，可选用不锈钢网等，B项正确；电解质溶液呈酸性，阴极上应是H放电，C项错误；在电解过程中，电解池中的阴离子向阳极移动，D项正确。
[答案] C
6．(2018·全国卷Ⅰ)焦亚硫酸钠(Na2S2O5)在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛。
＋
3＋
－
回答下列问题：
制备Na2S2O5也可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中SO2碱吸收液中含有NaHSO3
和
Na2SO3
。
阳
极
的
电
极
反
应
式
为
_____________________________________________________。
电解后，________室的NaHSO3浓度增加。将该室溶液进行结晶脱水，可得到Na2S2O5。 [解析] 装置图中左侧与电源正极相连，为三室膜电解槽的阳极，由于阳极室的溶液为稀硫酸，故阳极发生的反应为2H2O－4e===4H＋O2↑，生成的H穿过阳离子交换膜进入a室与SO2碱吸收液中的SO3反应生成HSO3，则a室中NaHSO3浓度增加。
[答案] 2H2O－4e===4H＋O2↑ a
7．(1)(2016·浙江卷)研究证实，CO2也可在酸性水溶液中通过电解生成甲醇，则生成甲
醇
的
反
应
发
生
在
________
极
，
该
电
极
反
应
式
是
－
＋2－
－－
＋
＋
______________________________________________。
(2)(2016·天津卷)化工生产的副产物氢也是氢气的来源。电解法制取有广泛用途的
通电
Na2FeO4，同时获得氢气：Fe＋2H2O＋2OH=====FeO4＋3H2↑，工作原理如图1所示。装置通电后，铁电极附近生成紫红色FeO4，镍电极有气泡产生。若氢氧化钠溶液浓度过高，铁电极区会产生红褐色物质。已知：Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。
2－
－
2－
①电解一段时间后，c(OH)降低的区域在________(填“阴极室”或“阳极室”)。
－
②电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，其原因为________________________________________。
③c(Na2FeO4)随初始c(NaOH)的变化如图2，任选M、N两点中的一点，分析c(Na2FeO4)低于最高值的原因：_______________。
[解析] (1)根据题意，二氧化碳在酸性水溶液中通过电解生成甲醇，CO2中C呈＋4价，CH3OH中C呈－2价，结合反应前后碳元素化合价变化，可知碳元素的化合价降低，得到电子，故该电极为阴极，电极反应式为CO2＋6H＋6e===CH3OH＋H2O。(2)①根据题意，镍电极有气泡产生是H得电子生成H2，发生还原反应，则铁电极上OH发生氧化反应，溶液中的OH减少，因此电解一段时间后，c(OH)降低的区域在阳极室。②H2具有还原性，根据题意：Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。因此，电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，防止Na2FeO4与H2反应使产率降低。③根据题意Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，在M点：c(OH)低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢；在N点：c(OH)过高，铁电极上有Fe(OH)3生成，使Na2FeO4产率降低。
[答案] (1)阴 CO2＋6H＋6e===CH3OH＋H2O
(2)①阳极室 ②防止Na2FeO4与H2反应使产率降低 ③M点：c(OH)低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢或N点；c(OH)过高，铁电极上有Fe(OH)3或(Fe2O3)生成，使Na2FeO4产率降低
考向三 金属的腐蚀与防护
8．(2015·上海卷)研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示。下列有关说法错误的是
－
－
＋
－
－
－
－
－
＋
－
＋
－
( )
A．d为石墨，铁片腐蚀加快
B．d为石墨，石墨上电极反应为：O2＋2H2O＋4e===4OH C．d为锌块，铁片不易被腐蚀
D．d为锌块，铁片上电极反应为：2H＋2e===H2↑
[解析] A项，当d为石墨时，铁片为负极，腐蚀加快，正确；B项，当d为石墨时，石墨为原电池的正极，其电极反应为O2＋2H2O＋4e===4OH，正确；C项，当d为锌块时，铁片为原电池的正极而受到保护，称为牺牲阳极的阴极保护法，正确；D项，当d为锌块时，
－
－
＋
－
－
－
铁片为正极，电极反应为：O2＋2H2O＋4e===4OH，错误。
[答案] D 9.
－－
(2014·福建卷)铁及其化合物与生产、生活关系密切。右图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。
(1)该电化学腐蚀称为____________________________。
(2)图中A、B、C、D四个区域，生成铁锈最多的是________(填字母)。
[解析] (1)海水接近于中性，则铁闸发生的是吸氧腐蚀。(2)表面海水中O2浓度较大，腐蚀得较快，故B处产生的铁锈最多。
[答案] (1)吸氧腐蚀 (2)B
题型特点：选择题 填空题
考向评析：常以新型电源为命题背景，考查原电池的构成及工作原理；以电解原理在工农业生产中的应用为背景，考查电解池的工作原理及电解规律；以贴近日常生活的实例为背景，考查两种电化学腐蚀的原理及区别以及常见防腐方法。
答题启示：二轮复习时应抓住燃料电池中介质对电极反应式的影响；新型高能充电电池四个电极式的关系等命题要点进行落实，强化电极方程式书写训练。
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