专题07 电化学原理及其应用1．（福建省福州市三中2021届高三质量检测）“太阳水”电池装置如图所示，该电池由三个电极组成，其中 a 为TiO 2电极，b 为Pt 电极，c 为 WO 3 电极，电解质溶液为 pH=3 的 Li 2SO 4-H 2SO 4 溶液。
锂离子交换膜将电池分为 A 、B 两个区，A 区与大气相通，B 区为封闭体系并有 N 2 保护。
下列关于该电池的说法错误的是A ．若用导线连接a 、c ，则 a 为负极，该电极附近 pH 减小B ．若用导线连接 a 、c ，则 c 电极的电极反应式为H x WO 3-xe －=WO 3+ xH +C ．若用导线连接 b 、c ，b 电极的电极反应式为 O 2+4H ++4e －=2H 2OD ．利用该装置，可实现太阳能向电能转化【答案】B【解析】根据示意图可知，a 与c 相连后，a 电极发生失电子的氧化反应所以作负极，考虑到电解质溶液为pH=3的Li 2SO 4-H 2SO 4溶液，所以a 极的电极反应式为：222H O 4e O 4H -+-=+；由于生成H +，所以a 极附近的pH 下降；A 项正确；根据示意图可知，a 与c 相连后，c 为正极，发生得电子的还原反应，电极反应式应写作：3x 3WO xH xe =H WO +-++；B 项错误；根据示意图，b 与c 若相连，b 极为正极发生氧气的还原反应，考虑到电解质溶液为pH=3的Li 2SO 4-H 2SO 4溶液，所以电极反应式为：22O 4H 4e =2H O +-++；C 项正确；连接a 与c 后，将太阳能转变成B 中的化学能，再连接b ，c 后，就可将化学能再转变成电能，最终实现了太阳能向电能的转化，D 项正确；答案选B 。
2．（广东省2021届高三“六校联盟”联考）近日，上海交通大学周保学教授等人提出了一种如下图所示的光电催化体系，该体系既能将2SO 转化为24SO -所释放的化学能用于驱动阴极22H O 的高效生成，也可以实现烟气脱2SO 。
则下列说法错误的是( )A ．阴极反应为：2222H O 2e H O +-++═B ．随着反应的进行，阳极区pH 降低C ．每生成1mol 24SO -，伴随着221molH O 的生成D ．电解液中有2个离子交换膜，靠近阳极的为阳离子交换膜，靠近阴极的为阴离子交换膜【答案】D【解析】由装置可知，左侧电极为二氧化硫转化为硫酸根，硫元素的价态升高，失电子，作阳极，则直流电源的左侧为正极，所以右侧为阴极，氧气得电子转化为过氧化氢，据此解答。
由分析可知，阴极反应为氧气得电子转化为过氧化氢，电极方程式为：2222H O 2e H O +-++═，故A 正确；由装置图可看出，阳极（左侧）氢氧根被消耗，碱性减弱，阳极区pH 降低，故B 正确；每生成1mol 24SO -，要转移2mol 电子，根据电子得失守恒，需要生成221molH O ，故C 正确；由装置图可看出，氢氧根通过靠近阳极的交换膜进入阳极参与反应，应为阴离子交换膜；氢离子通过靠近阴极的交换膜进入阴极参与反应，应为阳离子交换膜，故D 错误；故选D 。
3．（广东省汕头市金山中学2021届高三期中）回收并利用CO 2一直是科研人员研究的热点，科研人员以CO 2为原料在酸性介质中设计出如图装置的原电池。
下列说法正确的是A ．该过程中仅涉及光能与化学能的转化B ．转移4 mol 电子时，可能有32 g O 2生成C ．b 电极反应方程式为2CO 2+12e -+9H 2O ＝C 2H 5OH+12OH -D ．工作一段时间，电极a 附近溶液的pH 会增大【答案】B【解析】从装置图看，电极a 中H 2O →O 2，则此电极为负极，电极反应式为6H 2O-12e -==3O 2↑+12H +；电极b 中，CO 2→CH 3CH 2OH ，则此电极为正极，电极反应式为2CO 2+12e -+12H +==C 2H 5OH+3H 2O 。
该过程中，太阳能转化为化学能，化学能转化为电能，甚至还存在化学能转化为热能，A 不正确；由电极反应式6H 2O-12e -==3O 2↑+12H +看，反应转移4 mol 电子时，可能生成1molO 2，其质量为32g ，B 正确；由以上分析知，b 电极反应方程式为2CO 2+12e -+12H +==C 2H 5OH+3H 2O ，C 不正确；电极a 上发生的反应为6H 2O-12e -==3O 2↑+12H +，工作一段时间，电极a 附近溶液的pH 会减小，D 不正确；故选B 。
4．（广东省深圳市高级中学2021届高三阶段性测试）在潮湿的深层土壤中，钢管主要发生厌氧腐蚀，有关厌氧腐蚀的机理有多种，其中一种理论为厌氧细菌可促使SO 2-4与H 2反应生成S 2-，加速钢管的腐蚀，其反应原理如图所示，下列说法正确的是（ ）A ．厌氧腐蚀属于化学腐蚀B ．钢管腐蚀的产物中含有FeS 、Fe （OH ）2C ．正极的电极反应式为4H 2+SO 2-4=S 2-+4H 2OD ．在钢管表面镀锌或铜均可减缓钢管的腐蚀【答案】B【解析】厌氧腐蚀时，有新的物质生成，且有电流产生，属于电化学腐蚀，A 说法错误；钢铁发生析氢腐蚀，负极反应式都是Fe-2e -=Fe 2+，正极反应式为2H ++2e -=H 2↑，24SO -与H 2的反应可表示为：4H 2+24SO -厌氧细菌S 2-+4H 2O ，亚铁离子和硫离子反应生成硫化亚铁，硫离子是多元弱酸阴离子，水解分步进行，水解的离子方程式为：S 2-+H 2O ⇌HS -+OH -，亚铁离子和氢氧根离子反应生成氢氧化亚铁沉淀，所以钢管腐蚀的直接产物中含有FeS 、Fe(OH)2，B 说法正确；在潮湿的深层土壤中钢管主要发生厌氧腐蚀，没有氧气参与反应，正极上水发生还原反应生成H2，电极反应式为2H2O +2e-=2OH-+H2，C说法错误；在钢管表面镀锌时，锌作原电池的负极，则钢管作正极，能减缓钢管的腐蚀，在钢管的表面镀铜，若表面未破损时，能够保护钢管，但表面破损时，钢管作负极，能加快钢管的腐蚀速率，D说法错误；答案为B。
5．（广东省深圳市高级中学2021届高三阶段性测试）钾(K)资源丰富，成本低廉，用其制作的钾离子电池有着超越锂离子电池的发展前景。
我国科研人员在钾离子电池的研发上做出了巨大的贡献。
如图是我国某科研团队研制的一种钾离子电池充电时的示意图，下列说法不正确的是（）A．放电时，外电路电子由电极a流向电极bB．钾离子电池电解液一般选择有机溶剂，但会有一定的安全隐患C．充电时，每当外电路中转移1mole-，正极材料会“释放”39gK+D．充电时，电极b上的电极反应式为：WS2+xK++xe-=K x WS2【答案】A【解析】该电池充电过程中，K+由类普鲁士蓝物移向WS2层状物中，由此可知，电极a发生氧化反应，电极b发生还原反应，充电过程中，电极a为阳极，电极b为阴极，放电过程中，电极a为正极，电极b为负极，以此解答。
由上述分析可知，放电时，电极b为负极，发生氧化反应，电极a为正极，发生还原反应，因此外电路电子由电极b流向电极a，故A符合题意；钾离子电池电解液基本沿用锂离子电池电解液体系，钾盐主要有六氟磷酸钾（KPF6）、双氟磺酰亚胺钾（KFSI）等，常见的溶剂有碳酸乙烯酯（EC）、碳酸丙烯酯（PC）、碳酸二乙酯（DEC）、碳酸二甲酯（DMC）等，其有机易燃电解质在循环过程中会带来安全威胁，热失控的可能性被认为是引起安全问题的主要问题，故B不符合题意；充电时，原正极材料发生氧化反应“释放”K+，K+带1个单位正电荷，每当外电路中转移1mole-，正极材料会“释放”1molK+(即39gK+)，故C不符合题意；充电时，电极b为阴极，WS2发生还原反应，电极反应式为：WS2+xK++xe-=K x WS2，故D不符合题意；故答案为A。
6．（广东实验中学2021届高三阶段测试）研究金属桥墩腐蚀及防护是跨海建桥的重要课题。
下列有关判断中正确的是( )A ．用装置①模拟研究时未见a 上有气泡，说明铁没有被腐蚀B ．②中桥墩与外加电源正极连接能确保桥墩不被腐蚀C ．③中采用了牺牲阳极的阴极保护法保护桥墩D ．③中锌板换成性质稳定的银或铜板也能保护桥墩不被腐蚀【答案】C【解析】图①是吸氧腐蚀，a 极上O 2被还原生成OH -，而Fe 是负极发生氧化反应生成Fe 2+，Fe 被腐蚀，故A 项错误；金属作电解池的阴极被保护，而桥墩与外加电源正极相连则作阳极，被氧化腐蚀，故B 错误； Zn 比Fe 活泼，Zn 失电子被氧化，Fe 被保护，③中采用了牺牲阳极的阴极保护法保护桥墩，故C 正确； Ag 或Cu 的活泼性没有Fe 强，Fe 失电子而被腐蚀，故D 错误。
所以选C 。
7．（广东实验中学2021届高三阶段测试）利用微生物燃料电池进行废水处理，可实现碳氮联合转化。
某微生物燃料电池的工作原理如图所示，其中M 、N 为厌氧微生物电极。
下列有关叙述错误的是A ．负极反应式为322CH COO 8e 2H O 2CO 7H --+-+=↑+B ．电池工作时，H +由M 极区移向N 极区C ．相同条件下，M 极区生成的2CO 与N 极区生成的2N 的体积之比为3:2D ．好氧微生物反应器中发生的反应的离子方程式为4232NH 2O NO 2H H O +-++=++【答案】C【解析】由图示分析可知微生物燃料电池中，CH 3COO -→CO 2，发生失去电子的氧化反应，则M 为原电池的负极，环境为酸性介质，负极电极反应式为：CH 3COO --8e -+2H 2O═2CO 2+7H +；NO 3-→N 2，反应得电子的还原反应，则N 为原电池的正极，正极电极反应式为：2NO 3-+12H ++10e -═N 2+6H 2O ，电解质溶液中，阴离子移向负极M ，阳离子移向正极N ；NH 4+在好氧微生物反应器中转化为NO 3-：NH 4++2O 2═NO 3-+2H ++H 2O ，据此解答。
负极失电子，由图可知，M 为负极，3CH COO -在负极反应生成二氧化碳，其电极反应为322CH COO 8e 2H O 2CO 7H --+-+=↑+，故A 正确； 原电池工作时，阳离子由负极移向正极，所以H +由M 极移向N 极，故B 正确； 3NO -在N 极反应生成氮气，其电极反应为：322.2NO 10e 12H N 6H O --+++=+，由两极反应可知，相同条件下，M 、N 两极生成的2CO 和2N 的体积之比为5：2，故C 错误； 由图可知，好氧微生物反应器中发生的反应为4232NH 2O NO 2H H O +-++=++，故D 正确。
