选择题16 两类电化学模型的理解与应用考向一 原电池模型的理解与应用1．(2023·新课标卷，10)一种以V2O5和Zn为电极、Zn(CF3SO3)2水溶液为电解质的电池，其示意图如下所示。放电时，Zn2＋可插入V2O5层间形成ZnxV2O5·nH2O。下列说法错误的是( )A．放电时V2O5为正极B．放电时Zn2＋由负极向正极迁移C．充电总反应：xZn＋V2O5＋nH2O===ZnxV2O5·nH2OD．充电阳极反应：ZnxV2O5·nH2O－2xe－===xZn2＋＋V2O5＋nH2O答案 C解析 放电时，Zn2＋可插入V2O5层间形成ZnxV2O5·nH2O，V2O5发生了还原反应，则放电时V2O5为正极，A正确；Zn为负极，放电时Zn失去电子变为Zn2＋，阳离子向正极迁移，则放电时Zn2＋由负极向正极迁移，B正确；电池在放电时的总反应为xZn＋V2O5＋nH2O===ZnxV2O5·nH2O，则其在充电时的总反应为ZnxV2O5·nH2O===xZn＋V2O5＋nH2O，C不正确；充电阳极上ZnxV2O5·nH2O被氧化为V2O5，则阳极的电极反应为ZnxV2O5·nH2O－2xe－===xZn2＋＋V2O5＋nH2O，D正确。2．(2022·浙江1月选考，21)pH计是一种采用原电池原理测量溶液pH的仪器。如图所示，以玻璃电极(在特制玻璃薄膜球内放置已知浓度的HCl溶液，并插入Ag-AgCl电极)和另一Ag-AgCl电极插入待测溶液中组成电池，pH与电池的电动势E存在关系：pH＝eq\f(E－常数,0.059)。下列说法正确的是( )A．如果玻璃薄膜球内电极的电势低，则该电极反应式为：AgCl(s)＋e－===Ag(s)＋Cl－(0.1mol·L－1)B．玻璃膜内外氢离子浓度的差异不会引起电动势的变化C．分别测定含已知pH的标准溶液和未知溶液的电池的电动势，可得出未知溶液的pHD．pH计工作时，电能转化为化学能答案 C解析 如果玻璃薄膜球内电极的电势低，则该电极为负极，负极发生氧化反应而不是还原反应，A错误；pH与电池的电动势E存在关系：pH＝eq\f(E－常数,0.059)，则玻璃膜内外氢离子浓度的差异会引起电动势的变化，B错误；pH与电池的电动势E存在关系：pH＝eq\f(E－常数,0.059)，则分别测定含已知pH的标准溶液和未知溶液的电池的电动势，可得出未知溶液的pH，C正确；pH计工作时，利用原电池原理，则化学能转化为电能，D错误。3．(2022·广东，16)科学家基于Cl2易溶于CCl4的性质，发展了一种无需离子交换膜的新型氯流电池，可作储能设备(如图)。充电时电极a的反应为NaTi2(PO4)3＋2Na＋＋2e－===Na3Ti2(PO4)3。下列说法正确的是( )A．充电时电极b是阴极B．放电时NaCl溶液的pH减小C．放电时NaCl溶液的浓度增大D．每生成1molCl2，电极a质量理论上增加23g答案 C解析 由充电时电极a的反应可知，充电时电极a发生还原反应，所以电极a是阴极，则电极b是阳极，故A错误；放电时负极反应为Na3Ti2(PO4)3－2e－===NaTi2(PO4)3＋2Na＋，正极反应为Cl2＋2e－===2Cl－，反应后Na＋和Cl－浓度都增大，则放电时NaCl溶液的浓度增大，pH不变，故B错误，C正确；充电时阳极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极反应为NaTi2(PO4)3＋2Na＋＋2e－===Na3Ti2(PO4)3，由得失电子守恒可知，每生成1molCl2，电极a质量理论上增加23g·mol－1×2mol＝46g，故D错误。考向二 电解池模型的理解与应用4．(2022·天津，11)实验装置如图所示。接通电源后，用碳棒(a′、b′)作笔，在浸有饱和NaCl溶液和石蕊溶液的湿润试纸上同时写字，a′端的字迹呈白色。下列结论正确的是( )A．a为负极B．b′端的字迹呈蓝色C．电子流向：b→b′→a′→aD．如果将a′、b′换成铜棒，与碳棒作电极时的现象相同答案 B解析 根据实验现象，a′端的字迹呈白色，即生成了氯气，则为氯离子失去电子，为阳极，即a为正极，A错误；b′端为阴极，水得到电子放电的同时，生成氢氧根离子，遇石蕊变蓝，B正确；电子不经过电解质溶液，C错误；如果换成铜棒，铜作阳极放电，现象与碳棒作电极时不相同，D错误。5．(2023·辽宁，7)某无隔膜流动海水电解法制H2的装置如图所示，其中高选择性催化剂PRT可抑制O2产生。下列说法正确的是( )A．b端电势高于a端电势B．理论上转移2mole－生成4gH2C．电解后海水pH下降D．阳极发生：Cl－＋H2O－2e－===HClO＋H＋答案 D解析 由题图分析可知，a为正极，b为负极，则a端电势高于b端电势，A错误；右侧电极上产生氢气的电极方程式为2H＋＋2e－===H2↑，则理论上转移2mole－生成2gH2，B错误；电解总反应为Cl－＋H2O===ClO－＋H2↑，ClO－水解使溶液呈碱性，海水pH上升，C错误。6．(2023·北京，5)回收利用工业废气中的CO2和SO2，实验原理示意图如下。下列说法不正确的是( )A．废气中SO2排放到大气中会形成酸雨B．装置a中溶液显碱性的原因是HCOeq\o\al(－,3)的水解程度大于HCOeq\o\al(－,3)的电离程度C．装置a中溶液的作用是吸收废气中的CO2和SO2D．装置b中的总反应为SOeq\o\al(2－,3)＋CO2＋H2Oeq\o(=====,\s\up7(电解))HCOOH＋SOeq\o\al(2－,4)答案 C解析 SO2是酸性氧化物，废气中SO2排放到大气中会形成硫酸型酸雨，故A正确；装置a中溶液的溶质为NaHCO3，溶液显碱性，说明HCOeq\o\al(－,3)的水解程度大于其电离程度，故B正确；装置a中NaHCO3溶液的作用是吸收SO2气体，CO2与NaHCO3溶液不反应，不能吸收CO2，故C错误。1．构建原电池模型(以锌铜原电池为例)2．构建电解池模型(以电解CuCl2溶液为例)3．二次电池的工作原理及充电连接(1)二次电池充电时，电池正极连接电源正极，电池负极连接电源负极，即“正接正，负接负”。(2)放电时负极反应与充电时阴极反应相反，同理放电时正极反应与充电时阳极反应相反。4．解答电化学综合判断题的一般步骤5．电解计算破题方法考向一 新型化学电池的工作原理1．(2023·山东潍坊一模)铝-石墨双离子电池是一种全新的高效、低成本储能电池，电池反应为AlLi＋CxPF6eq\o(,\s\up7(放电),\s\do5(充电))Al＋xC＋Li＋＋PFeq\o\al(－,6)，电池装置如图所示。下列说法正确的是( )A．AlLi合金作原电池的正极B．放电时PFeq\o\al(－,6)移向正极C．充电时，电路中转移1mol电子，阴极质量增加9gD．充电时，阳极反应为xC＋PFeq\o\al(－,6)－e－===CxPF6答案 D解析 根据电池反应为AlLi＋CxPF6eq\o(,\s\up7(放电),\s\do5(充电))Al＋xC＋Li＋＋PFeq\o\al(－,6)，Li化合价升高，因此AlLi作负极，CxPF6中C化合价降低，CxPF6作正极。放电时PFeq\o\al(－,6)移向负极，故B错误；充电时，阴极反应式为Li＋＋e－＋Al===AlLi，电路中转移1mol电子，阴极生成1molAlLi，其质量增加7g，故C错误；放电时正极反应为CxPF6＋e－===xC＋PFeq\o\al(－,6)，则充电时，阳极反应为xC＋PFeq\o\al(－,6)－e－===CxPF6，故D正确。2．(2023·河南洛阳二模)为适应未来绿电长时储能需求，我国企业开始于2022年利用“全钒液流电池”布局大型储能基地。电池的充放电总反应式为VO2＋＋V3＋＋H2Oeq\o(,\s\up7(充电),\s\do5(放电))VOeq\o\al(＋,2)＋V2＋＋2H＋，如图为全钒液流电池工作原理示意图。下列说法错误的是( )A．放电时电极A的电势比B的高B．放电时正极的电极反应式为VOeq\o\al(＋,2)＋e－＋2H＋===VO2＋＋H2OC．在220V电压下，用恒定的1A电流充电1小时，电池中增加的化学能为7.92×105JD．充电时H＋由A极室通过质子交换膜向B极室迁移答案 C解析 电池的充放电总反应式为VO2＋＋V3＋＋H2Oeq\o(,\s\up7(充电),\s\do5(放电))VOeq\o\al(＋,2)＋V2＋＋2H＋，由图可知，放电时A极室VOeq\o\al(＋,2)转化为VO2＋，得到电子，则电极A为正极，B极室V2＋转化为V3＋，失去电子，则电极B为负极，故充电时电极A为阳极，电极B为阴极。据分析可知，放电时电极A为正极，电极B为负极，则电极A的电势比B的高，A正确；根据总反应可知，放电时正极的电极反应式为VOeq\o\al(＋,2)＋e－＋2H＋===VO2＋＋H2O，B正确；充电过程中，电能不会完全转化为化学能，则无法用W＝UIt计算，C错误；据分析可知，充电时电极A为阳极，电极B为阴极，则H＋由A极室通过质子交换膜向B极室迁移，D正确。3．(2023·辽宁鞍山二模)甲酸钠燃料电池是一种膜基碱性电池，提供电能的同时可以获得烧碱，其工作原理如图所示，下列有关说法正确的是( )A．CEM隔膜为质子交换膜B．甲为电池负极，电极反应为HCOO－－e－＋H2O===H2CO3＋H＋C．电池在工作时，乙电极附近溶液pH增大D．单位时间内甲电极产生的H2CO3与乙电极消耗的O2物质的量之比为4∶1答案 C解析 该装置同时可以获得烧碱，则钠离子应与氢氧根离子结合，若为质子交换膜，则钠离子与正极生成的氢氧根离子不能接触，无法得到NaOH，故A错误；由装置信息可知乙电极上氧气得电子，则甲电极上HCOONa失电子生成碳酸，电极反应为HCOO－－2e－＋H2O===H2CO3＋H＋，故B错误；电池在工作时，乙电极发生反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，电极附近溶液氢氧根离子浓度增大，pH增大，故C正确；由电极反应可知转移4mol电子正极消耗1mol氧气，负极生成2mol碳酸，则单位时间内甲电极产生的H2CO3与乙电极消耗的O2物质的量之比为2∶1，故D错误。4．聚吡咯(PPy)是一种光敏型半导体，在紫外光照射时能快速产生PPyn＋，其制成的纳米管反应如下：PPy＋nH＋eq\o(,\s\up7(光照),\s\do5(暗态))PPyn＋＋eq\f(n,2)H2↑。通过PPy纳米管道一端正电荷分布密度的变化，在电解质溶液中产生离子电流。使用PPy构建一种浓差电池，用来提取天然水中的氢能，其构造如图。下列叙述错误的是( )A．a极的电势低于b极B．a极电极反应式：2H＋＋2e－===H2↑C．PPy纳米管道右端正电荷分布密度大D．照射一段时间后关闭光源，纳米管道中仍能存在微弱电流答案 A解析 a极为正极，b极为负极，故a极的电势高于b极，A错误；a极为正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，B正确；照射一段时间后关闭光源，发生暗态反应：PPyn＋＋eq\f(n,2)H2PPy关注微信公众号《全元高考》领取高中精品资料＋nH＋，导致氢离子发生定向移动，仍有微弱电流，D正确。5．(2023·河南新乡二模)基于H2O、H2O2、O2自循环的生物混合光电化学电池，在单个单元中实现可持续太阳能—燃料—电能转换，工作原理如图。下列说法错误的是( )A．电池工作时，电子由电极N经导线流向电极MB．负极的电极反应式有2H2O－2e－===H2O2＋2H＋C．自循环过程中存在O2＋2e－＋2H＋===H2O2D．该电池的有效开