2021高考化学易错点9 电化学基础

易错09电化学基础(选择题)

【易错分析】

1.原电池中正、负极的判断

原电池的正、负极与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关，不要形成思维定式——活泼金属一定是负极。

如Al、Mg和NaOH溶液构成的原电池中,Al为负极,Mg为正极。

2.可充电电池放电与充电时的电极反应

(1)充电时电极的连接:充电的目的是使电池恢复其供电能力,因此负极应与电源的负极相连以获得电子，可简

记为负接负后作阴极，正接正后作阳极。

(2)工作时的电极反应式:同一电极上的电极反应式、电池的总反应式，在充电与放电时，形式上恰好相反(同一

电极周围,充电与放电时电解质溶液中pH的变化趋势也恰好相反)。

3.燃料电池的关键点

(1)要注意介质是什么?是电解质溶液还是熔融盐或氧化物。

(2)通入负极的物质为燃料，通入正极的物质为氧气。

(3)通过介质中离子的移动方向，可判断电池的正负极，同时考虑该离子参与靠近一极的电极反应。

4.电池电极反应式书写

(1)田在碱性环境中不存在。

(2)02-在水溶液中不存在，在酸性环境中结合H+,生成氏0,在中性或碱性环境中结合丛0,生成OH、

(3)熟记“离子趋向”，抓住“电荷守恒”，熟练书写燃料电池的电极反应式。

①阳离子趋向正极，在正极上参与反应，在负极上生成(如H+);阴离子趋向负极，在负极上参与反应，在正极上生

22

成(如OH、O\CO3-)«

②相当于正电荷,“+〃e•”相当于负电荷，依据电荷守恒配平其他物质的系数。

③电池总反应式=正极反应式+负极反应式。

【错题纠正】

例题1、铜锌原电池(如图)工作时，下列叙述正确的是

盐桥（装有琼脂-

饱和KC1溶液）

A.正极反应为：Zn—2e=Zn2'B.电池反应为：Zn+Cu2+=Zn2++Cu

C.在外电路中，电子从正极流向负极D.盐桥中的K+移向ZnS04溶液

【解析】该电池中锌为负极，电极反应为Zn—2e-=Zn2',铜为正极，电极反应为CiP'+2屋=Cu,A项

错误；电池总反应为Zn+Cu2+=Zn2++Cu,B项正确；原电池工作时，外电路中电子从负极经导线流向正

极，C项错误；负极上由于锌放电，ZnSCU溶液中Zn2'浓度增大，故盐桥中的C1移向ZnSCU溶液，D项错

误。答案：B

例题2、三室式电渗析法处理含Na2s04废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd均为离子交换膜，在

直流电场的作用下，两膜中间的Na*和SOI可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔

室。下列叙述正确的是

A.通电后中间隔室的SOF离子向正极迁移，正极区溶液pH增大

B.该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品

C.负极反应为2H2。-4屋=Ch+4H+,负极区溶液pH降低

D.当电路中通过1mol电子的电量时，会有0.5mol的02生成

【解析】A项正极区发生的反应为2H20—41-O2T+4H+,由于生成H+,正极区溶液中阳离子增多，故

中间隔室的SOM向正极迁移，正极区溶液的pH减小。B项负极区发生的反应为2H2O+2e=H2T+2OH,

阴离子增多，中间隔室的Na*向负极迁移，故负极区产生NaOH,正极区产生H2sO4。C项由B项分析可知,

负极区产生OH「，负极区溶液的pH升高。D项正极区发生的反应为2Hq—4e=O2f+4H+,当电路中通

过1mol电子的电量时，生成0.25mol。2。答案：B

【知识清单】

1.两池（原电池、电解池）判定规律：首先观察是否有外接电源，若无外接电源，则可能是原电池，然后依

据原电池的形成条件分析，判定思路主要是“四看”：先看电极，其次看是否自发发生氧化还原反应，再看电解

质溶液，最后看是否形成闭合回路。若有外接电源，两电极插入电解质溶液中，则是电解池。

2.电极反应：

(1)原电池：正极：得到电子，发生还原反应；负极：失去电子，发生氧化反应。

(2)电解池：阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。

(3)充电电池：负接负为阴极，正接正为阳极。放电时的负极和充电时的阳极发生氧化反应；放电时的正极和

充电时的阴极发生还原反应。

3.粒子移动：

(1)原电池：阴离子一负极，阳离子一正极。电子从负极到正极

(2)电解池：阴离子一阳极，阳离子-»阴极。电子从负极到阴极，从阳极到正极。

4.判断溶液PH的变化：如果判断的是整个电解质溶液PH的变化，就要分析总的化学方程式，生成或消耗

酸碱的情况。如果判断的是某极区溶液PH的变化，就要分析这个极区的电极反应，生成或消耗H+或0H-

的情况。

5.电解规律：阳极产物的判断首先看电极，如果是活性电极作阳极，则电极材料失电子，电极溶解(注意：

铁作阳极溶解生成Fe2+,而不是Fe3+)；如果是惰性电极，则需看溶液中阴离子的失电子能力，阴离子放电

顺序为S?->「>Br->C「>OH一(水)；阴极产物的判断直接根据阳离子的放电顺序进行判断：Ag+>Fe3+>

Cu2+>H+

6.恢复原态措施：电解后有关电解质溶液恢复原态的问题应该用质量守恒法分析。一般是加入阳极产物和阴

极产物的化合物，但也有特殊情况，如用惰性电极电解CuS04溶液，CM+完全放电之前，可加入CuO或

CuCC)3复原，而Cu2+完全放电之后，应加入Cu(OH)2或CU2(OH)2c。3复原。

7.电解类型：电解水型(如电解Na2so4、H2so4、NaOH溶液等)；电解电解质型(如电解CuCL溶液盐酸等)；

放氢生碱型(如电解NaCl、MgCb溶液等)；放氧生酸型(如电解CuS04、AgNCh溶液等)。

【变式练习】

1.镁一次氯酸盐燃料电池的工作原理如图，该电池反应为：Mg+C10+H2O=Mg(OH)2+Cr»下列有

关说法正确的是

——®~~

rb电极।[Ci溶液a电极

C10+H20

A.电池工作时，C溶液中的溶质是MgCL

B.电池工作时，正极a附近的pH将不断增大

-

C.负极反应式：C10-2e+H2O=Cr+2OH

D.b电极发生还原反应，每转移0.1mol电子，理论上生成0.1molC「

2.某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池。放电时电池的总反应为：Li!..vCoO2+LixC6=LiCoO2+

C6(x<l)o下列关于该电池的说法不正确的是

A.放电时，Li+在电解质中由负极向正极迁移

B.放电时，负极的电极反应式为Li、C6—x—=xLi++C6

C.充电时，若转移1mole」，石墨C6电极将增重7xg

D.充电时，阳极的电极反应式为LiCoCh—xe-=LiiTCoO2+xL「

【易错通关】

1.我国科学家发明了一种“可固氮”的镁一氮二次电池，其装置如图所示，下列说法不正确的是

A.固氮时，电池的总反应为3Mg+N2=Mg3N2

B.脱氮时，钉复合电极的电极反应式为Mg3N2-6e=3Mg2++N2

C.固氮时，外电路中电子由钉复合电极流向镁电极

D.当无水LiCl一MgCL混合物受热熔融后电池才能工作

2.微生物燃料电池能将污水中的乙二胺(H2NCH2cH2NH2)氧化成环境友好的物质，示意图如图所示，a、

b均为石墨电极。下列说法错误的是

7一空气

+

A.a电极的电极反应为H2NCH2CH2NH2-16e-+4H2O=2CO2t+N2T+16H

B.电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动

C.a电极上的电势比b电极上的电势低

D.电池工作时b电极附近溶液的pH保持不变

3.锌一空气燃料电池有比能量高、容量大、使用寿命长等优点，可用作电动车动力电源，电池的电解质溶

液为KOH溶液，放电时发生反应：2Zn+O2+4OH-+2H20=2[Zn(OH)4]”。下列说法正确的是:

隔股

A.放电时，负极反应为Zn-2e=Zn2+

B.该隔膜为阳离子交换膜，允许K+通过

22

C.充电时，当0.1molO2生成时，流经电解质溶液的电子个数约为1.204x10

D.采用多孔炭可提高电极与电解质溶液的接触面积，并有利于氧气扩散至电极表面

4.我国某科研团队设计了一种新型能量存储/转化装置(如图所示)。闭合K2、断开Ki时，制氢并储能;

断开K2、闭合Ki时，供电。下列说法错误的是

A.制氢时，溶液中K+向Pt电极移动

B.供电时，Zn电极附近溶液的pH不变

C.供电时，X电极发生还原反应

D.制氢时，X电极反应式为Ni(OH)2-e-+OH-=NiOOH+H2。

5.碳酸二甲酯［(CH3O)2CO］是一种具有发展前景的“绿色”化工产品。电化学法合成碳酸二甲酯的工作原理如

图所示。下列说法错误的是

石里1质子交换膜石昼口

A.石墨I与直流电源正极相连

B.H+由石墨n通过质子交换膜向石墨I移动

C.石墨I上发生的电极反应为2cH30H+C0—2e-=(CH3O)2CO+2H+

D.电解过程中，阴极和阳极消耗气体的物质的量之比为1：2

6.已知某种二次锂离子电池工作时反应为：LixCn+Li(Lx)CoO2==LiCoO2+nC。电池如图所示。下列说法

不正确的是

A.放电时，碳材料极失去电子，发生氧化反应，电子经外电路，Li-经内电路同时移向正极

+

B.放电时正极反应为：Li(1.x)CoO2+xLi+xe-=LiCoO2

C.充电时，Li+从负极脱出，又嵌入正极

D.锂离子二次电池正负极之间充放电时发生传输Li,的反应，少有副反应

7.一种双电子介体电化学生物传感器，用于检测水体急性生物毒性，其工作原理如图。下列说法正确的是

佃她膜甲落窿电机

A.图中所示电极为阳极，其电极反应式为K4Fe(CN6)e=K3Fe(CN)6

B.甲荼醍在阴极发生氧化反应

C.工作时K+向图中所示电极移动

D.NAD(P)H转化为NAD(P)，的过程失去电子

8.DBFC燃料电池的结构如图，该电池的总反应为NaBH4+4H2Ch=NaBO2+6H2O。下列关于电池工作时的

相关分析不正确的是

NaBH4(aq)+NaOH(aq)

HzO2(aq)+NaOH(aq)

钠离子交换膜

A.X极为正极，电流经X流向外电路

B.Y极发生的还原反应为H2O2+2e=2OH

C.X极区溶液的pH逐渐减小

D.每消耗1.0L0.50moi/L的H2O2电路中转移1.Omolc

9.一种双室微生物燃料电池污水净化系统原理如图所示，图中酸性污水中含有的有机物用C6Hl2。6表示。

下列有关该电池的说法不正确的是

K4Fe(CN)“溶液“谎辍隼

交换膜kci混合液门负

裁

污水4

34

A.正极的电极反应为Fe(CN)6-+e-=Fe(CN)6-

34+

B.电池的总反应为C6Hl2。6+24Fe(CN)6-+6H2O=6CO2T+Fe(CN)6-+24H

C.该“交换膜”可选用"质子交换膜”

D.若将“K4Fe(CN)6溶液''改为"Ch”,当有22.4LCh参与反应时，理论上转移4moi电子

10.2019年11月《Science》杂志报道了王浩天教授团队发明的制取H2O2的绿色方法，原理如图所示（己

知：H2O2-H1+H2O,Ka=2.4x1012）下列说法不正确的是

■

多

内Y:

—

孔

密

需e

固

…

：

体

；

高

电

*，

子

:量

a物纯净Hq：溶液b极

A.b极上的电极反应为O2+H2O+2e-=HC）2-+OH

B.X膜为选择性阳离子交换膜

C.催化剂可促进反应中电子的转移，加快反应速率

D.每生成1molH2O2电极上流过4moie-

11.熔融钠-硫电池性能优良，是具有应用前景的储能电池。下图中的电池反应为

2Na+xS车产Na2sx仙〜3,难溶于熔融硫）,

下列说法错误的是

密封

一不锈钢容器

一=-----Na-A-Aia固体

--------熔融钠

——熔融硫（含碳粉）

A.Na2s4的电子式为Na]SSSS广Na.

B.放电时正极反应为xS+2Na+2e-=Na2Sx

C.Na和Na2sx分别为电池的负极和正极

D.该电池是以Na-P-Ak。?为隔膜的二次电池

12.电解高浓度RCOONa（竣酸钠）的NaOH溶液，在阳极RCOCT放电可得到R-R（烷煌）。下列说法不巧现

的是（）

通电

A.电解总反应方程式：2RCOONa+2H2O——R-R4-2CO,T+H2T+2NaOH

B.RCOCT在阳极放电，发生氧化反应

C.阴极的电极反应：2H2O+2e-=2OH-+H2T

D.电解CH3coONa、CH3cH2coONa和NaOH混合溶液可得到乙烷、丙烷和丁烷

参考答案

【变式练习】

1.B根据反应方程式知镁作负极而溶解，并与0H反应刚好生成氢氧化镁沉淀，因此C溶液的溶质不含镁

离子,A错误：根据C1CT-61+OPT知a电极是正极，反应是CKT+Zb+FhO=Cl+20H,B正

确；C错误，应该是Mg-2e「+2OH^=Mg(OH)2；b电极是负极，发生氧化反应，D错误。

2.C【解析】A、放电时，阳离子在电解质中向正极移动，故正确；B、放电时，负极失去电子，电极反应式

正确；C、充电时，若转移1mol电子，则石墨电极质量增重7g,错误：D、充电时阳极失去电子，为原电

池的正极的逆反应，故正确。

【易错通关】

1.C【解析】A.固氮时该装置为原电池装置，镁为活泼金属，作负极，被氧化成Mg2+,钉复合电极为正

极，氮气在电极上发生还原反应生成N3',与熔融电解质中镁离子生成Mg3N2,所以总反应为3Mg+N2=Mg3N2,

故A正确；

B.脱氮时，-3价的氮要被氧化，钉复合电极应发生氧化反应，Mg?N2失电子发生氧化反应生成氮气，电极

2+

反应：Mg3N2-6e-=3M+N2T,故B正确：

C.固氮时，镁电极为负极，外电路中电子由负极镁电极流向行复合电极，故C错误；

D.无水LiCl-MgCL混合物常温下为固体，无自由移动离子，不能导电，受热熔融后产生自由移动离子导

电，电池才能工作，故D正确：

故选：Co

2.D【解析】根据原电池装置图分析，H2N(CHZ)2NH2在a电极上失电子发生氧化反应，生成氮气、二氧化

碳和水，则a为负极，电极反应式为H2N(CH2)2NH2+4H2O-16e-=2CO2T+N2f+16H，，氧气在正极b上得电

+

子发生还原反应，电极反应式为：O2+4e-+4H=2H2O,据此分析解答。

A.H2N(CH?)2NH2在负极a上失电子发生氧化反应，生成氮气、二氧化碳和水，电极反应式为

H2NCH2CH2NH2-16e-+4H2O=2CO2t+N2t+16H',A选项正确：

B.原电池中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，因此，电池工作时质子(H+)通过质子交换膜由负极

区向正极区移动，B选项正确：

C.由上述分析可知，a电极为负极，b电极为正极，故a电极上的电势比b电极上的电势低，C选项正确;

D.电池工作时，氧气在正极b上得电子发生还原反应，发生的电极反应式为O2+4e-+4H+=2比0,H，浓度减

小，故b电极附近溶液的pH增大，D选项错误；

答案选D。

3.D【解析】由放电时总反应2Zn+O2+4OH-+2H2O=2[Zn(OH)4]2-和装置图可知,金属Zn为负极，放电时

2

发生反应：Zn+4OH-2e-=[Zn(OH)4]-.多孔碳为正极反生反应：Ch+de—2H2。=40H，充电时总反应为

[Zn(OH)4]2=2Zn+O2T+4OH+2H20,金属Zn为阴极，多孔碳为阳极，以此分析。

A.放电时,负极反应为Zn+40H-2e=[Zn(OH)4产,A项错误;

B.正极反生反应：O2+4e-+2H2O=4OH,可知该隔膜为阴离子交换膜，允许0M通过，B项错误；

C.不论放电还是充电，电子不会流经电解质溶液，C项错误；

D.采用多孔炭可提高电极与电解质溶液的接触面积，并有利于氧气扩散至电极表面，D项正确；

答案选D。

4.B【解析】闭合K2、断开Ki时，制氢并储能，构成电解池，Pt电极发生还原反应，为阴极，X电极发

生氧化反应，为阳极：断开K2、闭合Ki时，构成原电池，X电极发生还原反应，为正极，Zn电极发生氧

化反应，为负极。

A.制氢时，Pt电极为阴极，电子从X电极向Pt电极移动，溶液中K，向Pt电极移动，A正确，不选；

B.供电时,Zn电极发生氧化反应,发生反应Zn-2e-+4OH=ZnO22-+2H2O,消耗OH,pH减小，B错误,

符合题意；

C.供电时，X电极发生还原反应，NiOOH转化为Ni(0H)2,C正确，不选：

D.制氢时，X电极为阳极，反应式为Ni(OH)2-e+OH-=NiOOH+H2O,D正确，不选；

答案为B。

5.B【解析】该装置有外接电源，是电解池，由图可知甲醇和一氧化碳失电子发生氧化反应生成碳酸二甲

酯，则电极石墨I为阳极，阳极反应为2cH3OH+CO-2e=(CH3O)2CO+2H-,电极石墨H为阴极，阳极产生

的氢离子从质子交换通过移向阴极，氧气在阴极得电子与氢离子反应生成水，电极反应为O2+4e-+4H-=2H2。,

据此解答。

A.石墨I为阳极，与直流电源正极相连，故A正确；

B.电解池工作时，阳离子向阴极移动，即H+由石墨I通过质子交换膜向石墨II移动，故B错误；

C.石墨I为阳极，阳极上是甲醇和一氧化碳反应失电子发生氧化反应，电极反应为

+

2CH3OH+CO-2e=(CH3O)2CO+2H,故C正确；

D.常温常压下甲醇是液体，电解池工作时转移电子守恒，根据关系式2co〜4e-〜02可知阴极消耗的氧气

与阳极消耗的一氧化碳物质的量之比为1:2,故D正确；

故答案为B。

6.C【解析】放电时的反应为LixCn+Li(i“)CoO2=LiCoO2+nC,Co元素的化合价降低，Li元素的化合价

升高，原电池中负极发生氧化反应，反应式为：LiC-xe-=xLi++nC,正极发生还原反应，反应式为：Li(i-x)CoO2

+xLi++xe=LiCoO2,再由放电时的反应分析充电时的反应。

A.放电时，碳材料极为负极，发生氧化反应，电子经外电路，L「经内电路同时移向正极，故A正确；

+

B.由上述分析可知，Co元素的化合价降低，正极反应式为：Li(i.x)CoO2+xLi+xe-=LiCoO2,故B正确；

C.充电时，Li+应从正极脱出，嵌入阴极，故C错误；

D.由上述正负极反应可知，锂离子二次电池正负极之间充放电时发生传输Li+的反应，少有副反应，故D

正确。

答案选C。

7.D【解析】A.根据图示可知K&Fe(CN6)在电极表面失电子生成K?Fe(CN)6，故图示电极为阳极，其电极

+

方程式为K4Fe(CN6)-e=K3Fe(CN)6+K,A项错误；

B.甲蔡醍应在阴极发生还原反应，B项错误；

C.工作时在电解池中阳离子应向阴极移动，C项错误；

D.根据图示，该过程NAD(P)H被甲蔡醵氧化，即失去电子，D项正确；

答案选D。

8.A【解析】由工作原理装置图可知，负极发生氧化反应，电极反应式为BH；+8OLT—8e-=BO£+6H2O,

正极H2O2发生还原反应，得到电子被还原生成OH-,电极反应式为H2()2+2e-=2OIT；

A.由图知X极为负极，电子经X流向外电路流入Y,A错误；

B.Y极为正极，H2O2发生还原反应：H2O2+2e=2OH,B正确；

-

C.X极发生氧化反应：BH；+8OH-8e-=BO；+6H2O,故X极区溶液的pH逐渐减小，C正确；

D.由电极反应式H2O2+2e=2OH知，每消耗1.0L0.50moi/L的H2O2电路中转移1.Omole',D正确；

答案选A。

434

9.D【解析】反应中Fe(CNT-生成Fe(CN)6-,铁元素被还原，应为原电池正极反应，发生Fe(CN)6-+e-=Fe(CN)6-,

负极C6Hl2。6被氧化生成水和二氧化碳，以此解答该题。

A.根据元素化合价的变化可知Fe(CN)(>3-生成FefNk4■的过程铁元素被还原，应为原电池的正极，所以正

极反应为Fe(CN)63-+e-=Fe(CN)64-,故A正确；

B.C6Hl2。6被氧化生成水和二氧化碳，Fe(CN)63-生成Fe(CN)6%则总反应为

34

C6Hi2O6+24Fe(CN)6-+6H2O=6CO2t+24Fe(CN)6+24H故B正确；

C.原电池中阴离子有向负极移动的趋势，为防止Fe(CN)63-移向负极，同时可以使负极产生的氢离子迁移到

正极，可选用质子交换膜，故C正确：

D.氧气所处的压强和温度未知，无法计算氧气的物质的量，故D错误；

故答案为D。

10.D【解析】根据图知，a极通入氢气为负极，发生H2-2e=2H+,b为正极，氧气得电子，b极上的电极

反应为O2+H2O+2e-=HO2-+OH,X膜为选择性阳离子交换膜，让H*进入中间，每生成ImolHzCh电极上流

过2moie,据此分析。

A.b为正极，氧气得电子，b极上的电极反应为O2+H2O+2e-=HO2-+OH,选项A正确：

B.a极发生H2-2e=2H+,X膜为选择性阳离子交换膜，让H+进入中间，选项B正确；

C.催化剂可促进反应中电子的转移，加快反应速率，选项C正确；

D.氧元素由0价变成-1价，每生成ImolHzCh电极上流过2moie,选项D错误；

答案选D。

ILC【解析】根