第19讲 电解池及其应用
练习1 电解池原理
1. (2024·南京二模)一种电解乙酰基吡嗪废水中的(NH4)2SO4制备(NH4)2S2O8的电化学装置如图所示。下列说法正确的是( )
A. 石墨电极与直流电源正极相连
B. 电解时，铂网电极附近pH增大
C. 离子交换膜应选择性透过阴离子
D. 阴极上的电极反应为2SO＋2e－===S2O
2. (2021·江苏卷)通过下列方法可分别获得H2和O2：①通过电解获得NiOOH和H2(如图所示)；②在90 ℃将NiOOH与H2O反应生成Ni(OH)2并获得O2。下列说法正确的是( )
A. 电解后KOH溶液的物质的量浓度减小
B. 电解时，阳极电极反应式：Ni(OH)2＋OH－－e－===NiOOH＋H2O
C. 电解的总反应：2H2O2H2↑＋O2↑
D. 电解过程中转移4 mol电子，理论上可获得22.4 L O2
3. (2023·浙江卷)在熔融盐体系中，通过电解TiO2和SiO2获得电池材料(TiSi)，电解装置如图所示。下列有关说法正确的是( )
A. 石墨电极为阴极，发生氧化反应
B. A电极的电极反应式：8H＋＋TiO2＋SiO2＋8e－===TiSi＋4H2O
C. 该体系中，石墨优先于Cl－参与反应
D. 电解时，阳离子向石墨电极移动
4. (2023·连云港期中)利用惰性电极电解Na2SO3和NaHSO3混合溶液分离得到二者的浓溶液，其电解装置如图所示，Ⅰ室中加入的是稀硫酸，Ⅱ室和Ⅲ室中加入的是Na2SO3和NaHSO3的混合溶液。下列说法正确的是( )
A. 阳极上发生的电极反应：2H＋＋2e－===H2↑
B. 交换膜a是阴离子交换膜
C. 电解一段时间后，Ⅱ室得到NaHSO3溶液
D. 电解过程中每转移1 mol电子，理论上阴极区可获得11.2 L气体
5. (2023·苏州中学、淮阴中学、姜堰中学、海门中学四校联考)现有一种安全、高效的双极制氢系统，该系统能够从阳极低电压醛氧化和阴极析氢反应中得到氢气，Cu为阳极催化剂，其工作原理如图所示。下列说法正确的是( )
A. 电压越高，阳极制氢速率越快
B. 电解过程中，阴极室的pH不变
C. 阳极发生的主要电极反应为2R—CHO－2e－＋4OH－===2R—COO－＋H2↑＋2H2O
D. 制得1 mol氢气，理论上有2 mol OH－透过交换膜
6. (2023·徐州模拟)利用电化学原理控制反应条件能将CO2电催化还原为HCOOH，电解过程中还伴随着析氢反应，反应过程原理如图所示。下列有关说法正确的是( )
A. 玻碳电极发生还原反应
B. 铂电极发生的电极反应为4H＋＋CO2＋4e－===HCOOH＋H2
C. 电池工作时，电流由玻碳电极经电解质溶液到铂电极
D. 当电路中转移1 mol e－时，阳极室溶液的质量减少8 g
7. (2023·江苏七市一模)一种将 CO2催化转化为C2H4的电化学装置如图所示。下列说法正确的是 ( )
A. 该装置工作过程中化学能转化为电能
B. 铂电极发生的反应为2CO2＋12H＋－12e－===C2H4＋4H2O
C. 工作过程中玻碳电极区溶液的 pH 增大
D. 每产生标准状况下 11.2 L O2时，理论上有2 mol H＋通过质子交换膜
8. (2023·扬州中学)我国科研团队在 CO2电化学还原反应机理的研究上取得新突破，明确了 CO2电化学还原反应的控速步骤为 CO2吸附过程。CO2电化学还原法中采用 TiO2纳米管作电解池工作电极，惰性电极作辅助电极，以一定流速通入 CO2，测得 CO2生成 CO 的产率接近 80%。下列说法不正确的是( )
A. 辅助电极与电源正极相连
B. 工作电极上主要发生的电极反应为CO2＋2HCO＋2e－===CO＋2CO＋H2O
C. 电解一段时间后，阳离子交换膜左侧溶液的浓度不变
D. TiO2纳米管的使用是 CO 产率较高的关键
9. (2024·如皋适应性考试)以甲苯为原料通过间接氧化法可以制取苯甲醛、苯甲酸等物质，反应原理如图所示。下列说法正确的是( )
A. 电解时的阳极发生的电极反应式为2Cr3＋＋6e－＋7H2O===Cr2O＋14H＋
B. 电解结束后，阴极区溶液pH升高
C. 1 mol甲苯氧化为0.5 mol苯甲醛和0.5 mol苯甲酸时，共消耗 mol Cr2O
D. 甲苯、苯甲醛、苯甲酸的混合物可以通过分液的方法分离
10. (1) (2024·泰州一模)在质子交换膜电解池中进行，利用高炉炼铁尾气中的CO2制取有机物HCOOH的电极反应式为_________________________________________________________。
(2) (2024·苏锡常镇一模) 以硫酸为电解质，通过催化电解可将N2转化为N2H4；写出电解法制备N2H4的阴极反应式：___________________________________________________。
(3) (2024·南通市联考)用光电化学法将CO2还原为有机物实现碳资源的再生利用，其装置如图所示。
写出阴极生成HCHO的电极反应式：___________________________________________________。第19讲 电解池及其应用
练习1 电解池原理
1. (2024·南京二模)一种电解乙酰基吡嗪废水中的(NH4)2SO4制备(NH4)2S2O8的电化学装置如图所示。下列说法正确的是(B)
A. 石墨电极与直流电源正极相连
B. 电解时，铂网电极附近pH增大
C. 离子交换膜应选择性透过阴离子
D. 阴极上的电极反应为2SO＋2e－===S2O
【解析】 由图可知，铂网电极上(NH4)2SO4失去电子发生氧化反应生成(NH4)2S2O8，铂网为阳极，则石墨为阴极，与直流电源负极相连，A错误； 阳极反应式为2SO－2e－===S2O，阴极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，则右侧氢离子通过离子交换膜进入左侧，使得铂网电极附近pH增大，B正确；C、D错误。
2. (2021·江苏卷)通过下列方法可分别获得H2和O2：①通过电解获得NiOOH和H2(如图所示)；②在90 ℃将NiOOH与H2O反应生成Ni(OH)2并获得O2。下列说法正确的是(B)
A. 电解后KOH溶液的物质的量浓度减小
B. 电解时，阳极电极反应式：Ni(OH)2＋OH－－e－===NiOOH＋H2O
C. 电解的总反应：2H2O2H2↑＋O2↑
D. 电解过程中转移4 mol电子，理论上可获得22.4 L O2
【解析】 阴极上，H2O得电子被还原为H2，阳极上，Ni(OH)2失电子被氧化为NiOOH，电解过程总反应为2Ni(OH)22NiOOH＋H2↑，电解后KOH溶液的物质的量浓度不变，A、C错误；未指明是否为标准状况下，故无法计算生成O2的体积，D错误。
3. (2023·浙江卷)在熔融盐体系中，通过电解TiO2和SiO2获得电池材料(TiSi)，电解装置如图所示。下列有关说法正确的是(C)
A. 石墨电极为阴极，发生氧化反应
B. A电极的电极反应式：8H＋＋TiO2＋SiO2＋8e－===TiSi＋4H2O
C. 该体系中，石墨优先于Cl－参与反应
D. 电解时，阳离子向石墨电极移动
【解析】 由图可知，在外加电源作用下，石墨电极上的C转化为CO，发生失电子的氧化反应，故石墨电极为阳极，A错误；A电极作阴极，TiO2和SiO2得到电子生成TiSi，电极反应式：TiO2＋SiO2＋8e－===TiSi＋4O2－，B错误；石墨电极上有CO生成，无Cl2生成，故该体系中，石墨优先于Cl－参与反应，C正确；电解时，阳离子向阴极(A电极)移动，D错误。
4. (2023·连云港期中)利用惰性电极电解Na2SO3和NaHSO3混合溶液分离得到二者的浓溶液，其电解装置如图所示，Ⅰ室中加入的是稀硫酸，Ⅱ室和Ⅲ室中加入的是Na2SO3和NaHSO3的混合溶液。下列说法正确的是(C)
A. 阳极上发生的电极反应：2H＋＋2e－===H2↑
B. 交换膜a是阴离子交换膜
C. 电解一段时间后，Ⅱ室得到NaHSO3溶液
D. 电解过程中每转移1 mol电子，理论上阴极区可获得11.2 L气体
【解析】 阳极上发生失电子的氧化反应：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，A错误；Ⅰ室中的部分H＋透过阳离子交换膜进入Ⅱ室，Ⅱ室中的部分Na＋透过交换膜a进入Ⅲ室，故交换膜a是阳离子交换膜，B错误；电解一段时间后，Ⅱ室得到NaHSO3溶液，Ⅲ室得到Na2SO3溶液，C正确；气体所处的状况未知，无法计算体积，D错误。
5. (2023·苏州中学、淮阴中学、姜堰中学、海门中学四校联考)现有一种安全、高效的双极制氢系统，该系统能够从阳极低电压醛氧化和阴极析氢反应中得到氢气，Cu为阳极催化剂，其工作原理如图所示。下列说法正确的是(C)
A. 电压越高，阳极制氢速率越快
B. 电解过程中，阴极室的pH不变
C. 阳极发生的主要电极反应为2R—CHO－2e－＋4OH－===2R—COO－＋H2↑＋2H2O
D. 制得1 mol氢气，理论上有2 mol OH－透过交换膜
【解析】 阳极上OH－也可能放电，故电压越高，阳极制氢速率不一定越快，A错误；阴极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，产生的OH－移向阳极，但溶剂水减少，KOH的浓度增大，故电解一段时间后，阴极室的pH增大，B错误；铜电极为阳极，主要电极反应为2R—CHO＋4OH－－2e－===2R—COO－＋H2↑＋2H2O，C正确；阴、阳极上均产生H2，制得1 mol H2，转移1 mol电子，故理论上有1 mol OH－透过交换膜，D错误。
6. (2023·徐州模拟)利用电化学原理控制反应条件能将CO2电催化还原为HCOOH，电解过程中还伴随着析氢反应，反应过程原理如图所示。下列有关说法正确的是(C)
A. 玻碳电极发生还原反应
B. 铂电极发生的电极反应为4H＋＋CO2＋4e－===HCOOH＋H2
C. 电池工作时，电流由玻碳电极经电解质溶液到铂电极
D. 当电路中转移1 mol e－时，阳极室溶液的质量减少8 g
【解析】 玻碳电极上，H2O失去电子生成O2，发生氧化反应，A错误；铂电极上，电极反应式为CO2＋2e－＋2H＋===HCOOH，同时伴随着析氢反应：2H＋＋2e－===H2↑，B错误；根据物质的转化可知，玻碳电极为阳极，铂电极为阴极，故电池工作时，电流由玻碳电极经电解质溶液到铂电极，C正确；由2H2O－4e－===4H＋＋O2↑知，转移1 mol电子时，消耗0.5 mol H2O，逸出0.25 mol O2，同时有1 mol H＋经质子交换膜迁移到铂电极区，故阳极质量减少0.5 mol×18 g/mol＋0.25 mol×32 g/mol＋1 g＝18 g，D错误。
7. (2023·江苏七市一模)一种将 CO2催化转化为C2H4的电化学装置如图所示。下列说法正确的是 (D)
A. 该装置工作过程中化学能转化为电能
B. 铂电极发生的反应为
2CO2＋12H＋－12e－===C2H4＋4H2O
C. 工作过程中玻碳电极区溶液的 pH 增大
D. 每产生标准状况下 11.2 L O2时，理论上有2 mol H＋通过质子交换膜
【解析】 由图可知，CO2催化转化为C2H4的同时，水发生氧化反应生成O2，则反应中电能转化为化学能，A错误；铂电极上，CO2得到电子发生还原反应生成乙烯，发生的反应为2CO2＋12H＋＋12e－===C2H4＋4H2O，B错误；工作过程中，玻碳电极反应为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，反应生成H＋，玻碳电极区溶液的pH减小，C错误；每产生标准状况下11.2 L(即0.5 mol)O2时，玻碳电极区生成2 mol H＋，失去2 mol e－，故理论上有2 mol H＋通过质子交换膜，D正确。
8. (2023·扬州中学)我国科研团队在 CO2电化学还原反应机理的研究上取得新突破，明确了 CO2电化学还原反应的控速步骤为 CO2吸附过程。CO2电化学还原法中采用 TiO2纳米管作电解池工作电极，惰性电极作辅助电极，以一定流速通入 CO2，测得 CO2生成 CO 的产率接近 80%。下列说法不正确的是(C)
A. 辅助电极与电源正极相连
B. 工作电极上主要发生的电极反应为
CO2＋2HCO＋2e－===CO＋2CO＋H2O
C. 电解一段时间后，阳离子交换膜左侧溶液的浓度不变
D. TiO2纳米管的使用是 CO 产率较高的关键
【解析】 由CO2―→CO知，CO2得电子发生还原反应，工作电极为阴极，与电源负极相连；辅助电极为阳极，与电源正极相连，A正确；工作电极为阴极，主要发生的电极反应为CO2＋2HCO＋2e－===CO＋2CO＋H2O，B正确；阳极反应式为4HCO－4e－===4CO2↑＋O2↑＋2H2O，隔膜为阳离子交换膜，K＋通过阳离子交换膜移向右侧，故左侧KHCO3溶液浓度降低，C错误；CO2电化学还原反应的控速步骤为CO2吸附过程，TiO2纳米管的使用可以增大吸附的接触面积，是CO产率较高的关键，D正确。
9. (2024·如皋适应性考试)以甲苯为原料通过间接氧化法可以制取苯甲醛、苯甲酸等物质，反应原理如图所示。下列说法正确的是(C)
A. 电解时的阳极发生的电极反应式为2Cr3＋＋6e－＋7H2O===Cr2O＋14H＋
B. 电解结束后，阴极区溶液pH升高
C. 1 mol甲苯氧化为0.5 mol苯甲醛和0.5 mol苯甲酸时，共消耗 mol Cr2O
D. 甲苯、苯甲醛、苯甲酸的混合物可以通过分液的方法分离
【解析】 由图可知，左侧Cr3＋转化为Cr2O，Cr元素化合价升高，左侧电极为阳极，电极反应式为2Cr3＋－6e－＋7H2O===Cr2O＋14H＋，A错误；阳极区产生的氢离子透过质子交换膜进入阴极区，阴极上氢离子放电，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，电极上每消耗2 mol H＋，就有2 mol H＋进入阴极区，故电极电解结束后，阴极区溶液pH不变，B错误；阳极的槽外，Cr2O在酸性条件可将甲苯氧化成苯甲醛、苯甲酸等，反应的离子方程式为3C6H5—CH3＋2Cr2O＋16H＋===3C6H5—CHO＋4Cr3＋＋11H2O，C6H5—CH3＋Cr2O＋8H＋===C6H5—COOH＋2Cr3＋＋5H2O,0.5 mol甲苯氧化为0.5 mol苯甲醛时消耗 mol Cr2O，0.5 mol甲苯氧化为0.5 mol苯甲酸时消耗0.5 mol Cr2O，则1 mol甲苯氧化为0.5 mol苯甲醛和0.5 mol苯甲酸时，共消耗 mol Cr2O，C正确；甲苯、苯甲醛、苯甲酸的混合物是互溶的液体，不可以通过分液的方法分离，D错误。
10. (1) (2024·泰州一模)在质子交换膜电解池中进行，利用高炉炼铁尾气中的CO2制取有机物HCOOH的电极反应式为CO2＋2e－＋2H＋===HCOOH。
(2) (2024·苏锡常镇一模) 以硫酸为电解质，通过催化电解可将N2转化为N2H4；写出电解法制备N2H4的阴极反应式：N2＋4H＋＋4e－===N2H4。
(3) (2024·南通市联考)用光电化学法将CO2还原为有机物实现碳资源的再生利用，其装置如图所示。
写出阴极生成HCHO的电极反应式：
CO2＋4e－＋4H＋===HCHO＋H2O。
练习2 可逆电池 金属的腐蚀与防护
1. (2024·南京盐城一模) 一种以钒基氧化物(V6O13)为正极材料的水系锌离子电池的工作原理如图所示。通过使用孔径大小合适且分布均匀的新型离子交换膜，可提高离子传输通量的均匀性，从而保持电池的稳定性。下列说法正确的是(C)
A. 放电过程中，Zn2＋向Zn极一侧移动
B. 放电过程中，电子由Zn极经电解质溶液向V6O13极移动
C. 充电时，V6O13极与外接直流电源正极相连
D. 充电时，阳极发生的电极反应可能为
V6O13＋xZn2＋＋2xe－===ZnxV6O13
【解析】 放电过程中，Zn极为负极，Zn失电子生成Zn2＋进入溶液，Zn2＋向正极(V6O13极)一侧移动，A错误；放电过程中，电子由Zn极沿导线向V6O13极移动，电子不能经过电解质溶液，B错误；充电时，V6O13极作阳极，将ZnxV6O13转化为V6O13，与外接直流电源正极相连，C正确；充电时，阳极ZnxV6O13失电子生成V6O13和Zn2＋，发生的电极反应可能为ZnxV6O13－2xe－===V6O13＋Zn2＋，D错误。
2. 目前锌铁液流电池是电化学储能的热点技术之一。某酸碱混合锌铁液流电池的两极电解质分别呈酸性和碱性，其工作原理如图所示。下列有关说法不正确的是(C)
A. 正极电解质呈酸性
B. 放电时，锌板上的电极反应式为Zn＋4OH－－2e－===[Zn(OH)4]2－
C. 放电时，每转移1 mol 电子，中间室内的溶液中将减少1 mol NaCl
D. 储能时，应将该电池的碳纸电极连接外接电源的正极
【解析】 碳纸为正极，由于Fe3＋、Fe2＋与OH－会反应产生Fe(OH)3、Fe(OH)2沉淀，故正极电解质应呈酸性，A正确；放电时，锌板为负极，电极反应式为Zn＋4OH－－2e－===[Zn(OH)4]2－，B正确；当反应转移1 mol 电子时，为维持电荷守恒，左室有1 mol Na＋通过阳离子交换膜进入中间室，右室有1 mol Cl－通过阴离子交换膜进入中间室内，导致中间室内的溶液中将增加1 mol NaCl，C错误；放电时，碳纸电极为正极，则在充电时，应将该电池的碳纸电极连接外接电源的正极，作阳极，发生氧化反应，D正确。
3. 最近我国科学家提出一种有机电极(PTQ/HQ)与无机电极(MnO2)组成的二次电池，其放电时的工作原理如图所示。下列说法正确的是(D)
A. 放电时，a极为电池的正极
B. 充电时，氢离子从左室迁移向右室
C. 放电时，b极反应为Mn2＋－2e－＋2H2O===MnO2＋4H＋
D. 充电时，每生成1 mol HQ转移4 mol电子
【解析】 a极为有机电极，放电时，有机电极为负极：HQ－4e－===PTQ＋4H＋，A错误；充电时，左侧为阴极室，右侧为阳极室，故H＋从右侧阳极室迁移向左侧阴极室，B错误；放电时，b极反应为MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O，C错误；阴极上发生的电极反应式为PTQ＋4H＋＋4e－===HQ，充电时，每生成1 mol HQ转移4 mol电子，D正确。
4. (2023·南京模拟)一种钠离子电池的工作原理如图所示，放电时电池反应可表示为Na1－xFePO4＋NaxC===NaFePO4＋C。下列说法正确的是(C)
A. 放电时，电能转化为化学能
B. 放电时，Y极发生还原反应
C. 充电时，X极电极反应式为NaFePO4－xe－===Na1－xFePO4＋xNa＋
D. 充电时，每转移1 mol e－，Y极质量减少23 g
【解析】 放电时，该装置为原电池，化学能转化为电能，A错误；放电时，Y极为负极，发生氧化反应，B错误；充电时，X极与直流电源的正极相连，作阳极，电极反应式为NaFePO4－xe－===Na1－xFePO4＋xNa＋，C正确；充电时，Y极作阴极，电极反应式为xNa＋＋C＋xe－===NaxC，每转移1 mol电子，Y极质量增加23 g，D错误。
5. (2023·南通通州期末)钠离子电池是利用Na＋在电极之间“嵌脱”实现充放电(原理如图所示)，工作时总反应为NaxMO2＋nCNax－yMO2＋NayCn(M为一种过渡元素)。下列说法不正确的是(B)
A. 放电时，Na＋由Y极通过交换膜移向X极
B. 放电时，正极反应式为NaxMO2＋ye－===Nax－yMO2＋yNa＋
C. 充电时，过渡元素M发生氧化反应
D. 用铅酸蓄电池对该钠离子电池充电，铅酸蓄电池中每消耗20.7 g铅，钠离子电池正极区域质量减少4.6 g(Pb—207)
【解析】 放电时，过渡元素M的化合价降低，故X极为正极，Y极为负极，阳离子向正极移动，故Na＋由Y极通过交换膜移向X极，A正确；放电时，正极反应式为Nax－yMO2＋yNa＋＋ye－===NaxMO2，B错误；充电时，X极与电源正极相连，为阳极，过渡元素M的化合价升高，被氧化，C正确；铅酸蓄电池放电时，负极反应式为Pb－2e－＋SO===PbSO4，每消耗20.7 g Pb转移0.2 mol电子，正极区域发生失去电子的氧化反应，钠离子电池阳极反应式为NaxMO2－ye－===Nax－yMO2＋yNa＋，故钠离子电池正极区域质量减少4.6 g，D正确。
6. (2023·姜堰中学、如东中学、沭阳中学联考)一种无需离子交换膜的新型氯流电池可用作储能设备(如图所示)，充电时电极a的反应为NaTi2(PO4)3＋2Na＋＋2e－===Na3Ti2(PO4)3。下列说法不正确的是 (A)
A. 充电时，电极b是阴极
B. 充电时，每生成1 mol Cl2，电极a质量理论上增加46 g
C. 放电时，NaCl溶液的浓度增大
D. 放电时，电极b的电极反应式为Cl2＋2e－===2Cl－
【解析】 充电时，电极a的反应为NaTi2(PO4)3＋2Na＋＋2e－===Na3Ti2(PO4)3，则电极a是阴极，电极b是阳极，A错误；由得失电子守恒知，充电时，电极b生成1 mol Cl2，转移2 mol 电子，电极a上增加的质量为反应的Na＋的质量，理论上增加46 g，B正确；放电时，电极a为原电池的负极：Na3Ti2(PO4)3－2e－===NaTi2(PO4)3＋2Na＋，电极b为正极：Cl2＋2e－===2Cl－，NaCl溶液的浓度增大，C、D正确。
7. FeCl3溶液吸收H2S气体后的再生过程可降解酸性污水中的硝酸盐，工作原理如图所示。下列说法正确的是(B)
A. a为电解池的阴极
B. 溶液M中含有大量的Fe2＋、Cl－、H＋
C. 电极b上的反应为2NO＋10e－＋6H2O===N2↑＋12OH－
D. 随着电解进行，H＋移向阴极区，故阴极区pH减小
【解析】 a极反应式为Fe2＋－e－===Fe3＋，a为电解池的阳极，A错误；FeCl3和H2S反应生成FeCl2、S、HCl，溶液M中含有大量的Fe2＋、Cl－、H＋，B正确；电极b上NO得电子生成N2，电极反应式为2NO＋10e－＋12H＋===N2↑＋6H2O，C错误；随着电解进行，阴极不断消耗H＋，阴极区pH增大，D错误。
8. (2023·泰州中学)Al-Te电池是一种二次电池，电解质为AlCl3与有机离子液体(EMI＋)，该电池放电时在正极生成AlTeCl，放电过程工作原理如图所示。下列说法不正确的是(D)
A. 充电时，b电极应与外接电源正极相连
B. 放电时，图中X表示Cl－
C. 充电时，a电极的质量将增加
D. 放电时，a、b两电极消耗单质的物质的量之比为3∶2
【解析】 放电时，a电极反应式为Al＋7AlCl－3e－===4Al2Cl，a电极为负极，b电极反应式为AlCl＋Te＋2e－===AlTeCl＋3Cl－，b电极为正极，充电时，b电极应与外接电源正极相连，A正确；放电时，正极反应式为AlCl＋Te＋2e－===AlTeCl＋3Cl－，图中X表示Cl－，B正确；充电时，a电极为阴极，反应为4Al2Cl＋3e－===Al＋7AlCl，a电极质量将增加，C正确；放电时，a电极消耗Al，b电极消耗Te，由得失电子守恒知，a、b两电极消耗单质的物质的量之比为2∶3，D错误。
9. 全世界每年钢铁因锈蚀造成大量的损失。某城市拟用如图所示方法保护埋在弱碱性土壤中的钢质管道，使其免受腐蚀。下列关于该方法的说法不正确的是(D)
A. 钢质管道易被腐蚀是因为在潮湿的土壤中形成了原电池
B. 这种方法称为牺牲阳极法
C. 钢管上的电极反应式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
D. 也可用外接直流电源保护钢管，直流电源负极连接金属棒X
【解析】 钢铁在潮湿的空气中能形成原电池，因而易发生电化学腐蚀，金属铁作负极，易被腐蚀，A正确；原电池的负极被腐蚀、正极被保护的方法称为牺牲阳极法，B正确；由于发生吸氧腐蚀，故正极上氧气放电，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，C正确；用外加电流法保护时，被保护的金属作阴极，故钢管应接直流电源的负极，通常正极连接惰性电极，比如碳棒，D错误。
10. 两种金属接触时，接触部位会发生“电偶腐蚀”。金属铁和铜在水和海水中，相同时间发生的腐蚀情况如图。下列有关说法正确的是(D)
A. 甲图中的介质为海水
B. 腐蚀过程中电能转化为化学能
C. 铁电极反应式为Fe－3e－===Fe3＋
D. 若在金属表面涂油漆，可以减缓铁的腐蚀
【解析】 铁和铜接触时，遇到电解质溶液会形成原电池，且形成的原电池中，铁作负极，铜作正极，电解质为海水时的腐蚀速率大于水作电解质时的腐蚀速率，因此甲图中的介质为水，乙图中的介质为海水，且腐蚀过程中化学能转化为了电能，A、B错误；形成的原电池中，铁作负极，失去电子，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，C错误；在金属表面涂油漆后，能将金属与电解质溶液隔离，不易发生电化学腐蚀，D正确。
11. 利用如图所示装置探究铁的腐蚀与防护。下列说法不正确的是(C)
A. 装置Ⅰ中发生吸氧腐蚀
B. 一段时间后装置 Ⅰ 中石墨电极附近溶液pH增大
C. 装置Ⅱ中铁电极上发生氧化反应
D. 装置Ⅱ模拟了牺牲阳极法
【解析】 食盐水呈中性，铁发生了吸氧腐蚀，A正确；装置Ⅰ中发生吸氧腐蚀，石墨电极的电极反应式是O2＋2H2O＋4e－===4OH－，溶液pH增大，B正确；装置Ⅱ中铁电极为正极，正极发生还原反应，C错误；装置Ⅱ中铁电极为正极，锌作负极，锌发生氧化反应，铁得到保护，装置Ⅱ模拟了牺牲阳极法，D正确。
12. 下列关于金属腐蚀和保护的说法正确的是(A)
A. 图甲、乙中钢闸门均为电子输入的一端
B. 图甲、乙中钢闸门上均主要发生反应：
2H＋＋2e－===H2↑
C. 图甲是外加电流法，图乙是牺牲阳极法
D. 图丙中铜板打上铁铆钉后，铜板易被腐蚀
【解析】 钢闸门被保护，为电子输入的一端，A正确；电解质溶液是海水，海水呈弱碱性，图甲是原电池，发生吸氧腐蚀，O2在钢闸门上得电子：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，图乙是电解池，H2O在钢闸门上得电子：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，B错误；图甲有活泼金属，是牺牲阳极法，图乙有外接电源，是外加电流法，C错误；铁比铜活泼，铁作原电池的负极，故铜板打上铁铆钉后，铜板不易被腐蚀，D错误。练习2 可逆电池 金属的腐蚀与防护
1. (2024·南京盐城一模) 一种以钒基氧化物(V6O13)为正极材料的水系锌离子电池的工作原理如图所示。通过使用孔径大小合适且分布均匀的新型离子交换膜，可提高离子传输通量的均匀性，从而保持电池的稳定性。下列说法正确的是( )
A. 放电过程中，Zn2＋向Zn极一侧移动
B. 放电过程中，电子由Zn极经电解质溶液向V6O13极移动
C. 充电时，V6O13极与外接直流电源正极相连
D. 充电时，阳极发生的电极反应可能为V6O13＋xZn2＋＋2xe－===ZnxV6O13
2. 目前锌铁液流电池是电化学储能的热点技术之一。某酸碱混合锌铁液流电池的两极电解质分别呈酸性和碱性，其工作原理如图所示。下列有关说法不正确的是( )
A. 正极电解质呈酸性
B. 放电时，锌板上的电极反应式为Zn＋4OH－－2e－===[Zn(OH)4]2－
C. 放电时，每转移1 mol 电子，中间室内的溶液中将减少1 mol NaCl
D. 储能时，应将该电池的碳纸电极连接外接电源的正极
3. 最近我国科学家提出一种有机电极(PTQ/HQ)与无机电极(MnO2)组成的二次电池，其放电时的工作原理如图所示。下列说法正确的是( )
A. 放电时，a极为电池的正极
B. 充电时，氢离子从左室迁移向右室
C. 放电时，b极反应为Mn2＋－2e－＋2H2O===MnO2＋4H＋
D. 充电时，每生成1 mol HQ转移4 mol电子
4. (2023·南京模拟)一种钠离子电池的工作原理如图所示，放电时电池反应可表示为Na1－xFePO4＋NaxC===NaFePO4＋C。下列说法正确的是( )
A. 放电时，电能转化为化学能
B. 放电时，Y极发生还原反应
C. 充电时，X极电极反应式为NaFePO4－xe－===Na1－xFePO4＋xNa＋
D. 充电时，每转移1 mol e－，Y极质量减少23 g
5. (2023·南通通州期末)钠离子电池是利用Na＋在电极之间“嵌脱”实现充放电(原理如图所示)，工作时总反应为NaxMO2＋nCNax－yMO2＋NayCn(M为一种过渡元素)。下列说法不正确的是( )
A. 放电时，Na＋由Y极通过交换膜移向X极
B. 放电时，正极反应式为NaxMO2＋ye－===Nax－yMO2＋yNa＋
C. 充电时，过渡元素M发生氧化反应
D. 用铅酸蓄电池对该钠离子电池充电，铅酸蓄电池中每消耗20.7 g铅，钠离子电池正极区域质量减少4.6 g(Pb—207)
6. (2023·姜堰中学、如东中学、沭阳中学联考)一种无需离子交换膜的新型氯流电池可用作储能设备(如图所示)，充电时电极a的反应为NaTi2(PO4)3＋2Na＋＋2e－===Na3Ti2(PO4)3。下列说法不正确的是 ( )
A. 充电时，电极b是阴极
B. 充电时，每生成1 mol Cl2，电极a质量理论上增加46 g
C. 放电时，NaCl溶液的浓度增大
D. 放电时，电极b的电极反应式为Cl2＋2e－===2Cl－
7. FeCl3溶液吸收H2S气体后的再生过程可降解酸性污水中的硝酸盐，工作原理如图所示。下列说法正确的是( )
A. a为电解池的阴极
B. 溶液M中含有大量的Fe2＋、Cl－、H＋
C. 电极b上的反应为2NO＋10e－＋6H2O===N2↑＋12OH－
D. 随着电解进行，H＋移向阴极区，故阴极区pH减小
8. (2023·泰州中学)Al-Te电池是一种二次电池，电解质为AlCl3与有机离子液体(EMI＋)，该电池放电时在正极生成AlTeCl，放电过程工作原理如图所示。下列说法不正确的是( )
A. 充电时，b电极应与外接电源正极相连
B. 放电时，图中X表示Cl－
C. 充电时，a电极的质量将增加
D. 放电时，a、b两电极消耗单质的物质的量之比为3∶2
9. 全世界每年钢铁因锈蚀造成大量的损失。某城市拟用如图所示方法保护埋在弱碱性土壤中的钢质管道，使其免受腐蚀。下列关于该方法的说法不正确的是( )
A. 钢质管道易被腐蚀是因为在潮湿的土壤中形成了原电池
B. 这种方法称为牺牲阳极法
C. 钢管上的电极反应式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
D. 也可用外接直流电源保护钢管，直流电源负极连接金属棒X
10. 两种金属接触时，接触部位会发生“电偶腐蚀”。金属铁和铜在水和海水中，相同时间发生的腐蚀情况如图。下列有关说法正确的是( )
A. 甲图中的介质为海水
B. 腐蚀过程中电能转化为化学能
C. 铁电极反应式为Fe－3e－===Fe3＋
D. 若在金属表面涂油漆，可以减缓铁的腐蚀
11. 利用如图所示装置探究铁的腐蚀与防护。下列说法不正确的是( )
A. 装置Ⅰ中发生吸氧腐蚀
B. 一段时间后装置 Ⅰ 中石墨电极附近溶液pH增大
C. 装置Ⅱ中铁电极上发生氧化反应
D. 装置Ⅱ模拟了牺牲阳极法
12. 下列关于金属腐蚀和保护的说法正确的是( )
A. 图甲、乙中钢闸门均为电子输入的一端
B. 图甲、乙中钢闸门上均主要发生反应：2H＋＋2e－===H2↑
C. 图甲是外加电流法，图乙是牺牲阳极法
D. 图丙中铜板打上铁铆钉后，铜板易被腐蚀
