易錯09電化學基礎(選擇題)

陰極發生什麼反應

錯

09

電化學基礎（選擇題）

【易錯分析】

1。原電池中正、負極的判斷

原電池的正、負極與電極材料的性質有關，也與電解質溶液有關，不要形成思維定式——活潑金屬一定是負極。如Al、Mg和NaOH溶液構成的原電池中，Al為負極，Mg為正極。

2。可充電電池放電與充電時的電極反應

（1）充電時電極的連線：充電的目的是使電池恢復其供電能力，因此負極應與電源的負極相連以獲得電子，可簡記為負接負後作陰極，正接正後作陽極。

（2）工作時的電極反應式：同一電極上的電極反應式、電池的總反應式，在充電與放電時，形式上恰好相反（同一電極周圍，充電與放電時電解質溶液中pH的變化趨勢也恰好相反）。

3。燃料電池的關鍵點

（1）要注意介質是什麼？是電解質溶液還是熔融鹽或氧化物。

（2）通入負極的物質為燃料，通入正極的物質為氧氣。

（3）透過介質中離子的移動方向，可判斷電池的正負極，同時考慮該離子參與靠近一極的電極反應。

4。電池電極反應式書寫

（1）H+在鹼性環境中不存在。

（2）O2-在水溶液中不存在，在酸性環境中結合H+，生成H2O，在中性或鹼性環境中結合H2O，生成OH-。

（3）熟記“離子趨向”，抓住“電荷守恆”，熟練書寫燃料電池的電極反應式。

①陽離子趨向正極，在正極上參與反應，在負極上生成（如H+）；陰離子趨向負極，在負極上參與反應，在正極上生成（如OH-、O2-、CO32—）。

②“-

n

e-”相當於正電荷，“+

n

e-”相當於負電荷，依據電荷守恆配平其他物質的係數。

③電池總反應式=正極反應式+負極反應式。

【錯題糾正】

例題1、銅鋅原電池（如圖）工作時，下列敘述正確的是

A．正極反應為：Zn－2e－===Zn2＋ B．電池反應為：Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu

C．在外電路中，電子從正極流向負極 D．鹽橋中的K＋移向ZnSO4溶液

【解析】該電池中鋅為負極，電極反應為Zn－2e－===Zn2＋，銅為正極，電極反應為Cu2＋＋2e－===Cu，A項錯誤；電池總反應為Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，B項正確；原電池工作時，外電路中電子從負極經導線流向正極，C項錯誤；負極上由於鋅放電，ZnSO4溶液中Zn2＋濃度增大，故鹽橋中的Cl－移向ZnSO4溶液，D項錯誤。答案：B

例題2、三室式電滲析法處理含Na2SO4廢水的原理如圖所示，採用惰性電極，ab、cd均為離子交換膜，在直流電場的作用下，兩膜中間的Na＋和SO可透過離子交換膜，而兩端隔室中離子被阻擋不能進入中間隔室。下列敘述正確的是

A．通電後中間隔室的SO離子向正極遷移，正極區溶液pH增大

B．該法在處理含Na2SO4廢水時可以得到NaOH和H2SO4產品

C．負極反應為2H2O－4e－===O2＋4H＋，負極區溶液pH降低

D．當電路中透過1mol電子的電量時，會有0。5mol的O2生成

【解析】A項正極區發生的反應為2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，由於生成H＋，正極區溶液中陽離子增多，故中間隔室的SO向正極遷移，正極區溶液的pH減小。B項負極區發生的反應為2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，陰離子增多，中間隔室的Na＋向負極遷移，故負極區產生NaOH，正極區產生H2SO4。C項由B項分析可知，負極區產生OH－，負極區溶液的pH升高。D項正極區發生的反應為2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，當電路中透過1 mol電子的電量時，生成0。25 mol O2。答案：B

【知識清單】

1．兩池（原電池、電解池）判定規律：首先觀察是否有外接電源，若無外接電源，則可能是原電池，然後依據原電池的形成條件分析，判定思路主要是“四看”：先看電極，其次看是否自發發生氧化還原反應，再看電解質溶液，最後看是否形成閉合迴路。若有外接電源，兩電極插入電解質溶液中，則是電解池。

2．電極反應：

（1）原電池：正極：得到電子，發生還原反應；負極：失去電子，發生氧化反應。

（2）電解池：陽極發生氧化反應，陰極發生還原反應。

（3）充電電池：負接負為陰極，正接正為陽極。放電時的負極和充電時的陽極發生氧化反應；放電時的正極和充電時的陰極發生還原反應。

3．粒子移動：

（1）原電池：陰離子→負極，陽離子→正極。電子從負極到正極

（2）電解池：陰離子→陽極，陽離子→陰極。電子從負極到陰極，從陽極到正極。

4。判斷溶液PH的變化：如果判斷的是整個電解質溶液PH的變化，就要分析總的化學方程式，生成或消耗酸鹼的情況。如果判斷的是某極區溶液PH的變化，就要分析這個極區的電極反應，生成或消耗H+或OH的情況。

5．電解規律：陽極產物的判斷首先看電極，如果是活性電極作陽極，則電極材料失電子，電極溶解（注意：鐵作陽極溶解生成Fe2＋，而不是Fe3＋）；如果是惰性電極，則需看溶液中陰離子的失電子能力，陰離子放電順序為S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－（水）；陰極產物的判斷直接根據陽離子的放電順序進行判斷：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋

6。恢復原態措施：電解後有關電解質溶液恢復原態的問題應該用質量守恆法分析。一般是加入陽極產物和陰極產物的化合物，但也有特殊情況，如用惰性電極電解CuSO4溶液，Cu2＋完全放電之前，可加入CuO或CuCO3復原，而Cu2＋完全放電之後，應加入Cu（OH）2或Cu2（OH）2CO3復原。

7。電解型別：電解水型（如電解Na2SO4、H2SO4、NaOH溶液等）；電解電解質型（如電解CuCl2溶液鹽酸等）；放氫生鹼型（如電解NaCl、MgCl2溶液等）；放氧生酸型（如電解CuSO4、AgNO3溶液等）。

【變式練習】

1。 鎂－次氯酸鹽燃料電池的工作原理如圖，該電池反應為： Mg ＋ClO－＋H2O===Mg（OH）2＋ Cl－。下列有關說法正確的是

A．電池工作時，C溶液中的溶質是MgCl2

B。 電池工作時，正極a附近的pH將不斷增大

C．負極反應式：ClO－－2e－＋H2O===Cl－＋2OH－

D。b電極發生還原反應，每轉移0。1mol電子，理論上生成0。1mol Cl－

2。某電動汽車配載一種可充放電的鋰離子電池。放電時電池的總反應為：Li1－

x

CoO2＋Li

x

C6===LiCoO2＋C6（

x

<1）。下列關於該電池的說法不正確的是

A．放電時，Li＋在電解質中由負極向正極遷移

B．放電時，負極的電極反應式為Li

x

C6－

x

e－===

x

Li＋＋C6

C．充電時，若轉移1 mol e－，石墨C6電極將增重7

x

g

D．充電時，陽極的電極反應式為LiCoO2－

x

e－===Li1－

x

CoO2＋

x

Li＋

【易錯通關】

1．我國科學家發明了一種“可固氮”的鎂－氮二次電池，其裝置如圖所示，下列說法不正確的是

A．固氮時，電池的總反應為3Mg+N2=Mg3N2

B．脫氮時，釕複合電極的電極反應式為Mg3N2-6e-=3Mg2++N2

C．固氮時，外電路中電子由釕複合電極流向鎂電極

D．當無水LiCl—MgCl2混合物受熱熔融後電池才能工作

2．微生物燃料電池能將汙水中的乙二胺（H2NCH2CH2NH2）氧化成環境友好的物質，示意圖如圖所示，a、b均為石墨電極。下列說法錯誤的是

A．a電極的電極反應為H2NCH2CH2NH2-16e-+4H2O=2CO2↑+N2↑+16H+

B．電池工作時質子透過交換膜由負極區向正極區移動

C．a電極上的電勢比b電極上的電勢低

D．電池工作時b電極附近溶液的pH保持不變

3．鋅—空氣燃料電池有比能量高、容量大、使用壽命長等優點，可用作電動車動力電源，電池的電解質溶液為 KOH 溶液，放電時發生反應：2Zn + O2+4OH-+2H2O=2［Zn（OH）4］2-。下列說法正確的是：

A．放電時，負極反應為 Zn-2e- = Zn2+

B．該隔膜為陽離子交換膜，允許K+透過

C．充電時，當 0．1 molO2生成時，流經電解質溶液的電子個數約為 1．204×1022

D．採用多孔炭可提高電極與電解質溶液的接觸面積，並有利於氧氣擴散至電極表面

4．我國某科研團隊設計了一種新型能量儲存/轉化裝置（如圖所示）。閉合K2、斷開K1時，制氫並儲能；斷開K2、閉合K1時，供電。下列說法錯誤的是

A．制氫時，溶液中K+向Pt電極移動

B．供電時，Zn電極附近溶液的pH不變

C．供電時，X電極發生還原反應

D．制氫時，X電極反應式為Ni（OH）2-e-+OH-=NiOOH+H2O

5．碳酸二甲酯［（CH3O）2CO］是一種具有發展前景的“綠色”化工產品。電化學法合成碳酸二甲酯的工作原理如圖所示。下列說法錯誤的是

A．石墨I與直流電源正極相連

B．H＋由石墨II透過質子交換膜向石墨I移動

C．石墨I上發生的電極反應為2CH3OH＋CO－2e－＝（CH3O）2CO＋2H＋

D．電解過程中，陰極和陽極消耗氣體的物質的量之比為1：2

6．已知某種二次鋰離子電池工作時反應為：LixCn+ Li（1-x）CoO2 == LiCoO2 + nC。電池如圖所示。下列說法不正確的是

A．放電時，碳材料極失去電子，發生氧化反應，電子經外電路，Li+經內電路同時移向正極

B．放電時正極反應為： Li（1-x）CoO2 + xLi+ + xe-= LiCoO2

C．充電時， Li+從負極脫出，又嵌入正極

D．鋰離子二次電池正負極之間充放電時發生傳輸 Li+的反應，少有副反應

7．一種雙電子介體電化學生物感測器，用於檢測水體急性生物毒性，其工作原理如圖。下列說法正確的是

A．圖中所示電極為陽極，其電極反應式為K4Fe（CN6）-e-=K3Fe（CN）6

B．甲荼醌在陰極發生氧化反應

C．工作時K+向圖中所示電極移動

D．NAD（P）H轉化為NAD（P）+的過程失去電子

8． DBFC燃料電池的結構如圖，該電池的總反應為NaBH4+4H2O2=NaBO2+6H2O。下列關於電池工作時的相關分析不正確的是

A．X極為正極，電流經X流向外電路

B．Y極發生的還原反應為H2O2+2e-=2OH

C．X極區溶液的pH逐漸減小

D．每消耗1．0L0．50mol/L的H2O2電路中轉移1．0mole-

9．一種雙室微生物燃料電池汙水淨化系統原理如圖所示，圖中酸性汙水中含有的有機物用C6H12O6表示。下列有關該電池的說法不正確的是

A．正極的電極反應為Fe（CN）63-+ e- =Fe（CN）64-

B．電池的總反應為C6H12O6 + 24Fe（CN）63-+6H2O=6CO2↑+Fe（CN）64-+24H+

C．該“交換膜”可選用“質子交換膜”

D．若將“K4Fe（CN）6溶液”改為“O2”，當有22．4L O2參與反應時，理論上轉移4mol電子

10．2019 年11 月《Science》雜誌報道了王浩天教授團隊發明的製取H2O2的綠色方法，原理如圖所示（已知：H2O2H+ + H2O， Ka = 2． 4×10一12）下列說法不正確的是

A．b 極上的電極反應為O2+H2O +2e- =HO2 - +OH

B．X 膜為選擇性陽離子交換膜

C．催化劑可促進反應中電子的轉移，加快反應速率

D．每生成1 mol H2O2電極上流過4 mole-

11．熔融鈉-硫電池效能優良，是具有應用前景的儲能電池。下圖中的電池反應為

（

x

=5~3，難溶於熔融硫），下列說法錯誤的是

參考答案

【變式練習】

1。B根據反應方程式知鎂作負極而溶解，並與OH－反應剛好生成氫氧化鎂沉澱，因此C溶液的溶質不含鎂離子，A錯誤；根據ClO－―→Cl－＋OH－知a電極是正極，反應是ClO－＋2e－＋H2O===Cl－＋2OH－，B正確；C錯誤，應該是Mg－2e－＋2OH－===Mg（OH）2；b電極是負極，發生氧化反應，D錯誤。

2。C【解析】A、放電時，陽離子在電解質中向正極移動，故正確；B、放電時，負極失去電子，電極反應式正確；C、充電時，若轉移1 mol電子，則石墨電極質量增重7 g，錯誤；D、充電時陽極失去電子，為原電池的正極的逆反應，故正確。

【易錯通關】

1．C【解析】A．固氮時該裝置為原電池裝置，鎂為活潑金屬，作負極，被氧化成Mg2+，釕複合電極為正極，氮氣在電極上發生還原反應生成N3-，與熔融電解質中鎂離子生成Mg3N2，所以總反應為3Mg+N2=Mg3N2，故A正確；

B．脫氮時，-3價的氮要被氧化，釕複合電極應發生氧化反應，Mg3N2失電子發生氧化反應生成氮氣，電極反應：Mg3N2-6e-=3M2++N2↑，故B正確；

C．固氮時，鎂電極為負極，外電路中電子由負極鎂電極流向釕複合電極，故C錯誤；

D．無水LiCl-MgCl2混合物常溫下為固體，無自由移動離子，不能導電，受熱熔融後產生自由移動離子導電，電池才能工作，故D正確；故選：C。

2．D【解析】根據原電池裝置圖分析，H2N（CH2）2NH2在a電極上失電子發生氧化反應，生成氮氣、二氧化碳和水，則a為負極，電極反應式為H2N（CH2）2NH2+4H2O－16e－═2CO2↑+N2↑+16H+，氧氣在正極b上得電子發生還原反應，電極反應式為：O2+4e－+4H+=2H2O，據此分析解答。

A．H2N（CH2）2NH2在負極a上失電子發生氧化反應，生成氮氣、二氧化碳和水，電極反應式為H2NCH2CH2NH2-16e-+4H2O=2CO2↑+N2↑+16H+，A選項正確；

B．原電池中，陽離子向正極移動，陰離子向負極移動，因此，電池工作時質子（H+）透過質子交換膜由負極區向正極區移動，B選項正確；

C．由上述分析可知，a電極為負極，b電極為正極，故a電極上的電勢比b電極上的電勢低，C選項正確；

D．電池工作時，氧氣在正極b上得電子發生還原反應，發生的電極反應式為O2+4e-+4H+=2H2O，H+濃度減小，故b電極附近溶液的pH增大，D選項錯誤；

答案選D。

3．D【解析】由放電時總反應2Zn + O2+4OH-+2H2O=2［Zn（OH）4］2-和裝置圖可知，金屬Zn為負極，放電時發生反應：Zn +4OH——2e-=［Zn（OH）4］2-，多孔碳為正極反生反應：O2+4e-+2H2O=4OH-，充電時總反應為［Zn（OH）4］2-=2Zn+ O2↑+4OH-+2H2O，金屬Zn為陰極，多孔碳為陽極，以此分析。

A．放電時，負極反應為Zn +4OH——2e-=［Zn（OH）4］2-，A項錯誤；

B．正極反生反應：O2+4e-+2H2O=4OH-，可知該隔膜為陰離子交換膜，允許OH-透過，B項錯誤；

C．不論放電還是充電，電子不會流經電解質溶液，C項錯誤；

D．採用多孔炭可提高電極與電解質溶液的接觸面積，並有利於氧氣擴散至電極表面，D項正確；

答案選D。

4．B【解析】閉合K2、斷開K1時，制氫並儲能，構成電解池，Pt電極發生還原反應，為陰極，X電極發生氧化反應，為陽極；斷開K2、閉合K1時，構成原電池，X電極發生還原反應，為正極，Zn電極發生氧化反應，為負極。

A．制氫時，Pt電極為陰極，電子從X電極向Pt電極移動，溶液中K+向Pt電極移動，A正確，不選；

B．供電時，Zn電極發生氧化反應，發生反應Zn-2e-+4OH-=ZnO22-+2H2O，消耗OH-，pH減小，B錯誤，符合題意；

C．供電時，X電極發生還原反應，NiOOH轉化為Ni（OH）2，C正確，不選；

D．制氫時，X電極為陽極，反應式為Ni（OH）2-e-+OH-=NiOOH+H2O，D正確，不選；

答案為B。

5．B【解析】該裝置有外接電源，是電解池，由圖可知甲醇和一氧化碳失電子發生氧化反應生成碳酸二甲酯，則電極石墨I為陽極，陽極反應為2CH3OH+CO-2e-═（CH3O）2CO+2H+，電極石墨II為陰極，陽極產生的氫離子從質子交換透過移向陰極，氧氣在陰極得電子與氫離子反應生成水，電極反應為O2+4e-+4H+=2H2O，據此解答。

A．石墨I為陽極，與直流電源正極相連，故A正確；

B．電解池工作時，陽離子向陰極移動，即H＋由石墨I透過質子交換膜向石墨II移動，故B錯誤；

C．石墨I為陽極，陽極上是甲醇和一氧化碳反應失電子發生氧化反應，電極反應為2CH3OH+CO-2e-=（CH3O）2CO+2H+，故C正確；

D．常溫常壓下甲醇是液體，電解池工作時轉移電子守恆，根據關係式2CO～4e-～O2可知陰極消耗的氧氣與陽極消耗的一氧化碳物質的量之比為1：2，故D正確；

故答案為B。

6．C【解析】放電時的反應為LixCn+ Li（1-x）CoO2 == LiCoO2 + nC，Co元素的化合價降低，Li元素的化合價升高，原電池中負極發生氧化反應，反應式為：LixCn-xe-=xLi++ nC，正極發生還原反應，反應式為：Li（1-x）CoO2+ xLi+ + xe- = LiCoO2，再由放電時的反應分析充電時的反應。

A．放電時，碳材料極為負極，發生氧化反應，電子經外電路，Li+經內電路同時移向正極，故A正確；

B．由上述分析可知，Co元素的化合價降低，正極反應式為：Li（1-x）CoO2+ xLi+ + xe- = LiCoO2，故B正確；

C．充電時，Li+應從正極脫出，嵌入陰極，故C錯誤；

D．由上述正負極反應可知，鋰離子二次電池正負極之間充放電時發生傳輸 Li+的反應，少有副反應，故D正確。

答案選C。

7．D【解析】A．根據圖示可知K4Fe（CN6）在電極表面失電子生成K3Fe（CN）6，故圖示電極為陽極，其電極方程式為K4Fe（CN6）-e-=K3Fe（CN）6+K+，A項錯誤；

B．甲萘醌應在陰極發生還原反應，B項錯誤；

C．工作時在電解池中陽離子應向陰極移動，C項錯誤；

D．根據圖示，該過程NAD（P）H被甲萘醌氧化，即失去電子，D項正確；

答案選D。

10．D【解析】根據圖知，a極通入氫氣為負極，發生H2-2e－=2H+，b為正極，氧氣得電子，b極上的電極反應為O2+H2O+2e-=HO2-+OH-，X膜為選擇性陽離子交換膜，讓H+進入中間，每生成1mo1H2O2電極上流過2mo1e－，據此分析。

A．b為正極，氧氣得電子，b極上的電極反應為O2+H2O+2e-=HO2-+OH-，選項A正確；

B．a極發生H2-2e－=2H+，X膜為選擇性陽離子交換膜，讓H+進入中間，選項B正確；

C．催化劑可促進反應中電子的轉移，加快反應速率，選項C正確；

D．氧元素由0價變成-1價，每生成1mo1H2O2電極上流過2mo1e－，選項D錯誤；

答案選D。

CH3CH2COONa和NaOH 的混合溶液可得到乙烷、丙烷和丁烷，D說法正確。

答案為A。