科研工作者设计了一种用于废弃电极材料 L i _ x C…——2025 高考化学第 10 题答案解析

【答案】B

【解析】【命题点】电解原理，涉及电极反应式及相关计算、离子迁移、溶液 pH变化

模型解读

该装置中有直流电源，为电解池 $, x < 1$ ,则 $\mathrm { L i } _ { x } \mathrm { C o O } _ { 2 }$ 转化为$\mathrm { L i C o O } _ { 2 }$ 过程中， $\mathrm { C o }$ 元素化合价 $\Theta + \left( 4 - x \right)$ 降为+3，$\mathrm { L i } _ { x } \mathrm { C o O } _ { 2 }$ 得电子发生还原反应，为阴极，Pt电极为阳极。

<table><tr><td rowspan=1 colspan=1>电极及反应类型</td><td rowspan=1 colspan=1>电极反应式</td></tr><tr><td rowspan=1 colspan=1> $\mathrm { L i } _ { x } \mathrm { C o O } _ { 2 }$ 电极(阴极),还原反应</td><td rowspan=1 colspan=1> $\operatorname { L i } _ { x } \operatorname { C o O } _ { 2 } + \left( \ 1 - x \right) \mathrm { e } ^ { - } + \left( \ 1 - x \right) \operatorname { L i } ^ { + }$ $\operatorname { L i C o O } _ { 2 } ( \mathbf { A }$ 错误)</td></tr><tr><td rowspan=1 colspan=1>Pt 电极(阳极)，氧化反应</td><td rowspan=1 colspan=1> $2 \mathrm { H } _ { 2 } 0 { - } 4 \mathrm { e } ^ { - } { = } \mathrm { O } _ { 2 } \uparrow { + } 4 \mathrm { H } ^ { + }$ </td></tr></table>

【深度解析】由电极反应式可知，产生标准状况下5.6L(即$0 . 2 5 \mathrm { \ m o l / \Omega } 0 _ { 2 }$ 时转移 1 mol 电子，理论上转化 $\frac { 1 } { 1 - x } \mathrm { ~ m o l }$ 的$\operatorname { L i } _ { \boldsymbol { x } } \operatorname { C o O } _ { 2 } , \mathbf { B }$ 正确 $: \mathrm { S 0 } _ { 4 } ^ { 2 - }$ 为阴离子，向阳极移动，即向Pt电极迁移，C错误；由阳极电极反应式可知，电解过程中，阳极产生H⁺、消耗 $\mathrm { H } _ { 2 } \mathrm { O }$ ，则阳极附近 $\mathrm { p H }$ 降低，D错误。