1 / 17第6讲电化学基础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—CO 2二次电池。
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＋4Na2Na 2CO3＋C。
下列说法错误的是() A．放电时，ClO 4向负极移动B．充电时释放CO 2，放电时吸收CO 2C．放电时，正极反应为：3CO 2＋4e===2CO 3＋CD．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 / 172得到4e还原为C，余下的两个O进一步结合CO 2生成CO 3”：3CO 2＋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]D2．(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＋xS 8===8Li 2Sx(2≤x≤8)。
下列说法错误的是() A．电池工作时，正极可发生反应：2Li 2S6＋2Li＋2e===3Li 2S 4B．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Li3 / 172S 2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：Li 2S 8→Li2S 6→Li2S 4→Li2S2，其中可能有2Li 2S6＋2Li＋2e===3Li 2S4，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0.14g，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Li 2S2的量趋于不变，故不是电池充电时间越长，电池中Li 2S4 / 172的量越多，D项错误。
[答案]D3．(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()＋＋－＋－－2－－2－2－＋－－2－－A．正极反应中有CO 2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C 6H 12O 6＋6O 2===6CO 2＋6H 2O[解析]由题意可知，微生物电池的原理是在微生物作用下O 2与C5 / 176H 12O6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===2H 2O，没有CO2生成，A项错误；负极发生反应：C 6H 12O6－24e－－＋＋＋6H 2O===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：C 6H 12O 6＋6O 2===6CO 2＋6H2O，D项正确。
[答案]A4．(1)(2018·天津卷)CO6 / 172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CO 2，电池反应产物Al 2(C 2O 4)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：6O 2＋6e===6O 2；6CO 2＋6O 2===3C 2O 4＋6O 2反应过程中O2的作用是_________________________。
该电池的总反应式：________________________。
7 / 17(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_____________。
(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Cr 2O7的酸性废水通过铁炭混合物，在微电池正极上Cr 2O 7转化为Cr_________________________________。
(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)FeSO 4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_____________________。
2－3＋2－＋2＋3＋－－－2－，其电极反应式为[解析](1)O 2辅助的Al－CO8 / 172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O 2，O 2与CO 2反应生成C 2O4－3＋－－2－和O 2，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===Al 2(C 2O 4) 3。
[答案](1)Al－3e===Al(或2Al－6e===2Al)催化剂2Al＋6CO 2===Al 2(C 2O 4) 3(2)FeSO9 / 174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)Cr 2O7＋14H＋6e===2Cr＋7H 2O(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)H 2＋2OH－2e－－2－＋－3＋－3＋－3＋===2H 2O (5)FeS2＋4Li＋4e===Fe＋2Li 2S(或FeS 2＋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H 2SO 4—H 2C10 / 172O4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Al 2O3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]C6．(2018·全国卷Ⅰ)焦亚硫酸钠(Na 2S 2O5)在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛。
回答下列问题：制备Na 2S 2O5也可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中SO11 / 172碱吸收液中含有NaHSO 3和Na 2SO3。
阳极的电极反应式为＋3＋－_____________________________________________________。
电解后，________室的NaHSO3浓度增加。
将该室溶液进行结晶脱水，可得到Na 2S 2O 5。
[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SO 2碱吸收液中的SO 3反应生成HSO 3，则a室中NaHSO 3浓度增加。
[答案]2H 2O－4e===4H＋O12 / 172↑a－＋2－－－＋＋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)(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Na 2FeO4，同时获得氢气：Fe＋2H 2O＋2OH=====FeO 4＋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FeO 4，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H 2还原。
13 / 17①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(Na 2FeO4)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，CO 2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===CH 3OH＋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：Na 2FeO4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Na14 / 172FeO 4与H2反应使产率降低。
③根据题意Na 2FeO4只在强碱性条件下稳定，在M点：c(OH)低，Na 2FeO4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Na 2FeO 4产率降低。
[答案](1)阴CO 2＋6H＋6e===CH 3OH＋H 2O(2)①阳极室②防止Na 2FeO 4与H2反应使产率降低③M点：c(OH)低，Na 2FeO4稳定性差，且反应慢或N点；c(OH)过高，铁电极上有Fe(OH) 3或(Fe15 / 172O3)生成，使Na 2FeO 4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。