专题05 化学反应与能量（4大题型）-【好题汇编】2024年高考化学三模试题分类汇编（全国通用）

专题05 化学反应与能量 题型一 化学反应的热效应 题型二 原电池 题型三 电解池 题型四 电化学综合 题型一 化学反应的热效应 1．（2024届·安徽合肥·三模）纳米碗是一种奇特的碗状共轭体系。高温条件下，可以由分子经过连续5步氢抽提和闭环脱氢反应生成。的反应机理和能量变化如图所示： 下列说法错误的是 A．图示历程中包含3个基元反应，其中速率最慢的是第3个 B．反应中被还原 C．纳米碗中五元环和六元环结构的数目分别为6、10 D．1mol完全加氢成环烷烃需要20mol 2．（2024届·新疆乌鲁木齐·三模）氢能是一种重要的清洁能源，由可以制得。在催化剂作用下，催化释放氢的反应机理和相对能量的变化情况分别如图1和图2所示。下列叙述正确的是 A．催化释放氢的过程中有非极性键的断裂与形成 B．催化释放氢反应除生成外，还生成 C．在催化剂表面解离键比解离键难 D．催化释放氢的热化学方程式为： 3．（2024届·河北衡水·三模）我国科研团队研究电催化合成氨反应[  ]时，发现不同电解质溶液对催化历程的影响如图所示，其中吸附在催化剂表面的物种用*标注。下列说法错误的是 A．反应放热是合成氨反应自发进行的主要助力 B．选用作电解质的反应速率比选用的快 C．先吸附于催化剂表面再参加合成氨反应 D．形成键合作用时，合成氨反应的的绝对值更大 4．（2024届·江苏苏州·三模）合成氨反应为。下列说法正确的是 A．该反应 B． C．反应中每消耗转移电子 D．实际生产中以低温、高压、高活性催化剂的条件来提高氨气产率 5．（2024届·贵州毕节·三模）高温条件下，某反应机理和能量变化如下，下列说法正确的是 A．图示反应历程包含2个基元反应 B．决速步骤的能垒为 C．总反应可表示为 D．反应在低温条件下自发 【答案】C 【详解】A．由反应历程可知，图示反应历程包含3个基元反应，故A错误； B．决速步骤的能垒为，故B错误； C．由反应历程可知，总反应可表示为，故C正确； D．由反应历程可知，该反应为吸热反应，同时是一个熵增反应，若，反应可以自发进行，反应在高温条件下自发，故D错误； 故选C。 6．（2024届·安徽安庆·三模）汽车尾气未经处理直接排放，会严重污染环境。某反应可有效降低汽车尾气污染物的排放，一定条件下该反应经历三个基元反应，反应历程如图所示(TS表示过渡态)。下列说法错误的是 A．反应达平衡后提高反应温度，反应物转化率减小 B．使用催化剂可以降低反应的活化能，提高活化分子百分数，但不改变反应物的平衡转化率 C．该化学反应的速率主要由反应③决定 D． 7．（2024届·安徽马鞍山·三模）甲酸常用于橡胶、医药等工业。在一定条件下可分解生成CO和H2O，在有无催化剂条件下的能量与反应历程的关系如图所示： 下列说法错误的是 A．该反应为放热反应 B．若用D(氘)标记甲酸中的羧基氢，最终产物中可能存在DHO C．途径Ⅱ的反应历程中，存在3种中间产物 D．由途径Ⅱ可知氢离子可以作为甲酸分解生成CO和H2O的催化剂 8．（2024届·江西·三模）纳米碗是一种奇特的碗状共轭体系。高温条件下，可以由分子经过连续5步氢抽提和闭环脱氢反应生成，其中的反应机理和能量变化如图所示。下列说法正确的是 A． ⇌  ，更稳定 B．因上述历程涉及的中间体均存在共轭大键，故中间体碳原子的杂化方式均为 C．上述历程中步骤③为整个反应的决速步骤 D．升高温度各步骤的正反应速率加快，逆反应速率减慢，总反应平衡正向移动 9．（2024届·重庆·三模）甲酸常用于橡胶、医药等工业。在一定条件下可分解生成和，在无、有催化剂条件下的能量与反应历程的关系如下图所示，下列说法正确的是 A． B．可以通过和计算的总键能 C．途径二中参与反应，是该反应过程的中间产物 D．途径二中反应的快慢由生成的速率决定 10．（2024届·湖南长沙·三模）一定温度下，密闭容器中进行反应：△H。测得能量变化如图所示，下列说法正确的是 A．该反应的△H>0 B．反应物断键吸收的总能量小于生成物成键释放的总能量 C．过程Ⅱ可能使用了催化剂，同时提高了SO2的平衡转化率 D．过程I、Ⅱ达到平衡所需的时间相同 【答案】B 11．（2024届·河南商丘·三模）我国科研团队研究电催化合成氨反应时，发现不同电解质溶液对催化历程的影响如图所示，其中吸附在催化剂表面的物种用*标注。下列说法错误的是 A．反应放热是合成氨反应自发进行的主要助力 B．选用作电解质比反应速率快 C．先吸附于催化剂表面再参加合成氨反应 D．形成Li—S键合作用时合成氨反应的△H更大 12．（2024届·福建龙岩·三模）下图是分别用和电催化甲酸间接氧化的反应历程，吸附在催化剂表面的粒子用标注。下列说法错误的是      A．为阳极产物之一 B．催化剂活性： C．催化剂比更难吸附 D．消耗相同甲酸时，总反应焓变： 13．（2024届·黑龙江大庆·三模）Ti-H-Fe双温区催化合成氨的反应历程如图所示，其中Ti-H区域和Fe区域的温度差可超过100℃。吸附在催化剂表面上的物种用*标注。下列说法错误的是 A．①②③在高温区发生，在高温区增加了活化分子百分数 B．该历程中能量变化最大的是2.46 eV，过程为N2的吸附过程 C．④⑤在低温区发生，在低温区提高了氨的产率和生产速率 D．使用Ti-H-Fe双温区催化合成氨，降低了合成氨反应的活化能 14．（2024届·安徽合肥·三模）1，2-丙二醇(CH2OHCHOHCH3)单分子解离可以得到多种不同的产物或自由基，反应相对能量随反应历程的部分变化如图所示。解离路径包括碳碳键断裂解离和脱水过程。下列说法正确的是 A．可用质谱法鉴别TS1和TS2两条路径的产物 B．从能量的角度分析，TS2路径的速率比TS1路径快 C．产物比产物更稳定 D．1，2-丙二醇中C—C键的键能相差约为 15．（2024届·河南开封·三模）电喷雾电离得到的(等)与反应可得。分别与反应制备甲醇，体系的能量随反应进程的变化如下图所示(两者历程相似，图中以示例)。已知：直接参与化学键变化的元素被替换为更重的同位素时，反应速率会变慢。下列说法正确的是 A．步骤Ⅰ和Ⅱ中均涉及氢原子成键变化 B．与反应的能量变化为图中曲线 C．与反应，生成的氘代甲醇有三种 D．与反应，生成的氘代甲醇： 题型二 原电池 1．（2024届·安徽合肥·三模）钇稳定氧化锆浓差电池可用于测定待测环境中的含氧量，在冶金、能源等领域也应用广泛，其原理是利用空气与待测环境中氧气的浓度差对电压的影响，其工作状态如图所示。该电池工作时，下列说法错误的是 A．空气侧的电极电势高于测量侧的电极电势 B．、移向空气侧 C．电极B发生的反应为 D．若测量侧处于富氧环境中时，电池的正负极可能会发生转换 2．（2024届·青海西宁·三模）一种双极膜电池可长时间工作，其工作原理如图所示。已知双极膜中间层中的解离为和。下列说法错误的是 A．电极电势：电极电极 B．双极膜中解离出的透过膜q向Cu电极移动 C．Cu电极的电极反应式为 D．双极膜中质量每减少18g，左侧溶液中硫酸质量减少98g 3．（2024届·黑龙江齐齐哈尔·三模）一种—空气酸性燃料电池的工作原理如图所示。该电池工作时，下列说法正确的是 A．通过质子交换膜从右侧向左侧多孔石墨棒移动 B．若产生，则理论上需通入(标准状况) C．负极的电极反应式为 D．电子的流动方向为从负极经电解质溶液流向正极 4．（2024届·河北衡水·三模）热激活电池主要用于导弹、火箭以及应急电子仪器供电，是一种电解质受热熔融即可开始工作的电池。一种热激活电池的结构如图1所示，其放电后的两极产物分别为和。已知：LiCl和KCl混合物的熔点与KCl的物质的量分数的关系如图2所示。 下列说法正确的是 A．放电时向a极区移动 B．放电时，负极的电极反应是 C．该电池中火药燃烧的目的是提供热能将电解质熔化，使电池开始工作 D．为降低电池的启动温度，应尽量提高混合物中KCl的物质的量分数 5．（2024届·黑龙江哈尔滨·三模）甲酸燃料电池装置如图所示。下列说法错误的是 A．物质A是 B．半透膜是阳离子交换膜 C．a极电极反应为式： D．可以看作是该反应的催化剂，可以循环利用 6．（2024届·广东东莞·三模）以石墨为电极材料，按如图装置进行实验，关闭K后，反应开始。下列说法错误的是 A．石墨电极A为正极，电极附近溶液颜色逐渐变浅 B．a中产生白色沉淀，溶液中、均减小 C．b中溶液先变蓝，后褪色，体现了的氧化性 D．M换用阴离子交换膜，化学能转化为电能效率降低 7．（2024届·江西宜春·三模）以NaCl溶液作模拟海水，采用惰性电极用如图装置处理有机废水(含)，隔膜1、隔膜2分别为阴、阳离子交换膜。为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是 A．外电路电子流动的方向是a极→b极 B．每生成1mol ，分别通过隔膜1、2的、数均为2 C．电极总反应式为 D．该装置既处理了有机废水，同时实现了模拟海水淡化 8．（2024届·安徽·三模）酸性水系锌锰电池放电时，电极上的易剥落，会降低电池效率，若向体系中加入少量固体则可以提高电池的工作效率，原理如图所示。下列说法错误的是 A．加入降低了正极反应的活化能 B．加入后可降低能量的“损失”，相关方程式为 C．放电时、若消耗，正极区电解质溶液理论上增重 D．从左向右通过质子交换膜的的物质的量与消耗的物质的量之比为 9．（2024届·贵州·三模）热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源，电解质LiCl-KCl混合物一旦受热熔融，电池瞬间即可输出电能。一种热激活电池的总反应为，其基本结构如图所示。该电池的下列说法不正确的是 A．硫酸铅电极为电池的正极 B．放电时，向钙电极移动 C．正极的电极反应为 D．常温时，在正负极之间连上检流计，指针不偏转 10．（2024届·浙江金华·三模）如图所示装置中，C1、C2是石墨电极。A中盛有棕色的KI和I2的混合溶液，B中盛有无色的Na3AsO4和Na3AsO3的混合溶液。当连接开关K，并向B中滴加浓盐酸时，发现灵敏电流计G的指针向右偏转。一段时间后，当电流计指针回到中间“0”位置时，再向B中滴加过量浓NaOH溶液，可观察到电流计指针向左偏转。下列说法正确的是 A．电流计G的指针向右偏转时，化学能转变为电能；向左偏转时，电能转变为化学能 B．电流计G的指针向右偏转时，C1电极反应为： C．电流计G的指针向左偏转时，C2电极反应为： D．由上述实验现象可知，氧化性： 11．（2024届·山东聊城·三模）一种双阴极微生物燃料电池的装置如图所示(燃料为)。下列说法正确的是 A．电池工作时，从左向右迁移 B．电池工作时，好氧阴极每消耗就有被还原 C．“出水”与“进水”相比，“缺氧阴极”区域溶液pH增大 D．“厌氧阳极”若流出1.2mol电子，该区域“出水”比“进水”减轻了8.8g(假设气体全部逸出) 12．（2024届·安徽·三模）近期我国科技工作者研发了一种“酸碱混合硝酸”锌电池，其工作原理如下图所示。图中“双极膜”中间层中的解离为和，并在电场作用下分别向两极迁移。下列说法错误的是 A．催化电极上的电势比锌电极上的高 B．负极区的反应式为 C．“双极膜”中间层中的在电场作用下移向催化电极 D．催化电极表面产生时，锌电极质量会减少 13．（2024届·福建龙岩·三模）研究表明许多疾病可能与NO的释放或调节不正常有关，用间接电化学法可对NO进行无害化处理，其原理如下图所示，下列相关判断正确的是 A．从电极移向电极Ⅱ B．电极的反应为 C．工作一段时间，电解池中电解液的减小 D．当电极生成时，吸收塔内最多可消耗 14．（2024届·黑龙江大庆·三模）图1是天然气报警器成品装置，其工作原理如图2所示，其中可以在固体电解质中移动。当报警器触发工作时，下列说法正确的是 A．甲烷是天然气、沼气、煤矿坑道气、水煤气的主要成分 B．当电路中转移0.008mol电子时，固体电解质中有0.004mol移向电极a C．电子在电解质中向b电极移动，电流方向由b电极经导线向a电极 D．多孔电极b极上发生的反应的电极反应式为： 15．（2024届·山西临汾·三模）某沉积物-微生物电池可以回收处理含硫废渣(硫元素的主要存在形式为)，工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．碳棒的电势比碳棒a的电势低 B．碳棒上生成的电极反应式： C．每生成，理论上消耗(标准状况下) D．工作一段时间后溶液酸性增强，硫氧化菌可能失去活性，电池效率降低 16．（2024届·湖北·三模）一种新型原电池的工作原理如图所示，其中电极材料均为石墨，阴离子交换膜只允许通过，工作时两极室均无气体生成。下列说法错误的是 A．电极a为负极 B．工作时乙室溶液pH减小 C．该电池的总反应为 D．每转移时甲室质量增加48g 题型三 电解池 1．（2024届·四川遂宁·三模）天津大学某课题组于2021年7月首次实现了常温常压下电催化固氮，他们制备了具有拉伸应变的钯多孔纳米片(Pd—sPNSs)催化剂，并将其负载于钛板上用作电极，使之吸附大量N2分子并在电场作用下实现氮的固定，其原理如图所示，电解质溶液为0.1mol·L-1KOH溶液。下列说法错误的是 A．当溶液中通过3mole-时，阴极生成33.6L气体 B．b接电源正极，发生的电极反应为N2-10e-+12OH-=2NO+6H2O C．两室之间采用的离子交换膜为阴离子交换膜 D．提高Pd—sPNSs催化剂吸附N2分子的能力，有利于提高该装置的固氮效率 2．（2024届·陕西渭南·三模）利用新型合成酶(DHPS)可以设计一种能在较低电压下获得氢气和氧气的电化学装置，如图所示。利用泵将两种参与电极反应的物质进行转移，使物质循环利用，持续工作。下列说法错误的是 A．反应器I中发生的反应为4[Fe(CN)6]3-+2H2O4[Fe(CN)6]4-+O2↑+4H+ B．隔膜为阴离子交换膜，OH-从电解池的右室通过隔膜向左室迁移 C．电极b与电源的负极相连，电极反应为DHPS+2H2O+2e-=DHPS—2H+2OH- D．该装置的总反应为2H2O2H2↑+O2↑，气体是H2 3．（2024届·河南安阳·三模）科学家设计了一种协同转化装置，如图所示。图中的双极膜中间层中的解离为和，并在直流电场作用下分别向两极迁移。下列叙述正确的是 A．催化电极A的电势高于催化电极B B．阳极的电极反应式为 C．每生成1mol甲酸，双极膜处有1mol的水解离 D．转移相同电子时，理论上消耗的和HMF物质的量之比为1：3 4．（2024届·广东东莞·三模）回收利用工业废气中的和，实验原理示意图如下。 下列说法正确的是 A．装置a中每吸收22.4L（标准状况下）废气，b中转移电子数为 B．装置a吸收废气过多，不会影响装置b中放电微粒的种类 C．装置b中的交换膜为质子交换膜，电解过程中两极溶液pH值均稍有降低 D．装置b中右侧的电极反应为； 5．（2024届·湖南邵阳·三模）一种能捕获和释放的电化学装置如图所示，其中、均为惰性电极，电解质溶液均为溶液。当连接时，物质转化成物质极区溶液能捕获通入的。下列说法错误的是 A．连接时，连接电源正极 B．连接时，外电路通过，理论上该装置最多能够捕获（标况下） C．该装置通过“充电”捕获和“放电”释放 D．连接时，极区的值减小 6．（2024届·河南·三模）中国科学院福建物质结构研究所某课题组设计并提出了一种基于时间解耦氨分解的新型可充电电池，能实现到的高效转化。已知电极上充放电循环的总反应为，工作原理如图所示： 下列叙述错误的是 A．放电时，锌箔电极的电势小于电极 B．放电时，电极反应式： C．充电时，锌箔接直流电源的负极 D．交换膜可用阴离子交换膜 7．（2024届·河北承德·三模）雾霾主要由、和可吸入颗粒物这三项组成，它们与雾气结合在一起，让天空变得阴沉灰暗。利用乙醇燃料电池(电解质溶液为稀硫酸，a、b为该燃料电池的两极)电解，可将雾霾中的、NO转化为，电解原理如图所示。下列说法错误的是 A．b电极的电极反应式为 B．不考虑气体的溶解性和损耗，电解过程中，消耗与NO的物质的量之比为5∶2 C．电解的总反应方程式为 D．若电解过程中的能量损耗不计，当消耗1 mol乙醇时，为实现产量最大化，通入的的物质的量为9.2 mol 8．（2024届·黑龙江·三模）电解溶液制取某电池正极材料的前驱体，其工作原理如图所示，已知交换膜A为阴离子交换膜，下列说法正确的是 A．工作过程中，钛电极会不断溶解 B．通电一段时间，I室pH降低 C．撤去交换膜B，纯钛电极端前驱体的产率不会受到影响 D．当产生的时，纯钛电极上至少产生标准状况下气体 9．（2024届·黑龙江哈尔滨·三模）羟基自由基具有很强的氧化性，能将苯酚氧化为和。我国科学家开发出如图所示装置，能实现制备氢气、处理含苯酚废水二位一体。下列说法正确的是 A．d电极的电极反应式： B．再生池中发生的反应： C．a为电源负极，m为阴离子交换膜，能增强导电性 D．气体X与Y在相同条件下的体积比为 10．（2024届·河北沧州·三模）目前报道的电催化还原制主要有下图所示的类型、装置甲为固态质子导电电解，装置乙为固态氧阴离子导电电解，装置丙为含有的熔盐电解。 下列说法错误的是 A．甲、丙的电解总反应相同 B．甲、丙的阳极反应相同 C．乙的阴极反应为 D．每生成1mol甲、乙、丙转移的电子数均相同 11．（2024届·山东德州·三模）光电催化还原为含C化合物，不仅实现了的高效转化和利用，并且为合成碳氢化合物提供了一条新的途径，其工作原理如下。下列分析错误的是 A．装置中隔膜为质子交换膜 B．该装置的能量来源是光能和电能 C．阴极产生乙烯的电极反应为： D．每产生32g氧气，电路中转移电子数为4 12．（2024届·广西·三模）工业上以间硝基甲苯为原料，采用电解方法合成间氨基苯甲酸。两极材料分别采用、，电解质溶液为溶液，反应的原理示意图如下，下列说法不正确的是 A．A电极为电解池阴极 B．1mol间硝基甲苯被氧化为1mol间硝基苯甲酸时，转移 C．B电极的电极反应式为 D．产品既可以与酸反应，也可以与碱反应 13．（2024届·安徽马鞍山·三模）有机电化学合成是一种环境友好的合成方法，由对硝基苯甲酸制取对氨基苯甲酸的电解装置如图所示，其中双极膜能将解离成和。 下列说法错误的是 A．b端电势高于a端电势 B．电解后阳极区溶液pH下降 C．每产生就有发生解离 D．Pt的电极反应方程式可表示为： 14．（2024届·湖南邵阳·三模）退役锂离子电池正极材料中有价金属的回收利用，是解决新能源汽车产业环境污染和资源短缺的有效方法，也是该产业可持续发展的关键。回收过程中产生的沉锂后的母液中的溶质主要是Na2SO4，可根据电化学原理采用双极膜(BP)与离子交换膜(A、C)组合技术处理沉锂后的母液，实现废水的净化和资源回收(如图所示)。下列说法错误的是 A．双极膜(BP)可有效阻隔Na+和SO的通过，膜C为阳离子交换膜 B．阳极的电极反应为，阴极的电极反应为 C．阳极与直流电源的正极相连，阳极上的电势比阴极上的高 D．当阳极上放出22.4L(标准状况)气体时，该装置有2molH2SO4和4molNaOH生成 题型四 电化学综合 1．（2024届·安徽合肥·三模）一种基于固体电解质NASICON的可充电钠碘电池，具有安全、电流密度高、使用条件宽泛等优点，其工作示意图如下所示，已知电池充电时b极发生氧化反应。下列说法错误的是 A．放电时a电极反应式为 B．电池总反应式可表示为 C．充电时，转移0.2mol 时，c区和d区的质量差改变4.6g D．若将c区换成金属锂，电池的比能量更大 2．（2024届·黑龙江齐齐哈尔·三模）一种以钒基氧化物(V6H13)为正极材料的水系锌离子电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．放电过程中，向极一侧移动 B．放电时，极电势高于极电势 C．充电时，极与外接直流电源负极相连 D．充电时，阳极发生的电极反应可能为 3．（2024届·山西太原·三模）镍铁氰化物作为一种典型的普鲁士蓝衍生物材料，可选作水系PBA－充电电池的正极材料，工作原理如图所示。已知放电时的总反应：（0＜x≤1，Ⅱ、Ⅲ代表Fe的价态）。下列说法错误的是 A．充电时，阳极反应： B．充电时，正极端存储的脱出 C．放电时，负极区溶液的pH变小 D．向少量稀溶液中滴加2滴KSCN溶液，溶液变红 4．（2024届·安徽·三模）复旦大学彭慧胜院士和王兵杰副教授等人首次设计了一种可充电的铋—空气电池，具有较强稳定性，该电池使用了非碱性的三氟甲磺酸铋水系电解质溶液，简写为()，工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．电池工作时，X极的电极电势高于Y极的电极电势 B．充电时，Y电极发生还原反应 C．电解质溶液的作用是让电子在电池内通过，形成闭合的回路 D．若标准状况下消耗1.68L ，理论上负极区电解质溶液增重65.6g 5．（2024届·天津滨海新·三模）最近我国科学家研制出一种可充电双离子电池体系，其工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．充电时，阴极区溶液的增大 B．放电时，每转移电子，负极区电解质溶液质量增加 C．放电时，正极反应式为 D．充电时，若极质量减少，则有通过阳离子交换膜 6．（2024届·浙江温州·三模）中国科学技术大学吴长征教授团队开发了一种可充电的氢氧燃料电池，示意图如下。W为可充电电池的电解质介质之一，与氢气作用生成还原态WH，下列有关说法正确的是 A．充电时，A接外电源正极，发生氧化反应 B．根据反应顺序，W充当A极放电反应的催化剂 C．放电结束，A极区域pH减小 D．放电时，B的电极反应： 7．（2024届·四川成都·三模）某研究所构建了Zn-CO2新型二次电池，为减少CO2的排放和实现能源的开发利用提供了新的研究方向，该电池以Zn和多孔Pd纳米片为两极材料，以KOH和NaCl溶液为电解液，工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．b极电势高于a极 B．当双极膜中离解1 mol H2O时，外电路转移2 mol电子 C．放电时，总反应为：Zn + CO2 + 2OH− + 2H2O= + HCOOH D．充电时，双极膜中OH−移向b极，H+移向a极 8．（2024届·四川绵阳·三模）新型高性能可充电电池的工作原理如图所示，正极材料中可反复进行的嵌入和脱出反应。下列说法错误的是 A．充电时，在正极材料中发生脱出反应 B．放电时，负极反应为 C．放电时，转移溶液减少 D．充电时，电池总反应为： 9．（2024届·贵州毕节·三模）高载量锂硫电池是一种二次电池，具有比能量大，能量密度高，成本低，环境友好等优点，装置示意图如下。下列说法正确的是 A．放电时为负极 B．左室区电解质可为含水溶液 C．充电时极可能发生 D．当电路中转移电子时，锂电极质量变化 10．（2024届·贵州遵义·三模）钠硒电池具有能量密度大、成本低等优点，被认为是富有潜力的新一代室温钠离子电池。某科研团队设计的钠硒电池模型如图所示。下列叙述错误的是 A．放电时，电极N的电势高于电极M B．放电时，M电极附近不能选用水系电解液 C．充电时，从N电极向M电极迁移 D．充电时，N极上的反应式为： 11．（2024届·河南开封·三模）某充电宝锂离子电池的总反应为，某手机镍氢电池总反应为为储氢金属或合金)。有关上述两种电池的说法正确的是 A．镍氢电池放电时，为正极 B．锂离子电池放电时，向负极迁移 C．图中表示锂离子电池给镍氢电池充电 D．锂离子电池充电时，阳极的电极反应式为 12．（2024届·重庆·三模）光催化钠离子二次电池的应用研究取得重大进展，该电池工作原理如下图所示。下列有关说法正确的是 A．放电时，石墨为正极 B．离子交换膜为阴离子交换膜 C．放电时，光催化电极的电极反应式为 D．充电时，当完全转化为时，离子交换膜右室电解质溶液质量减少 13．（2024届·辽宁·三模）近期，科学家研发出了一种新型铝电池。该电池的熔盐电解质由氯化钠(NaCl)、氯化钾(KCl)和氯化铝(AlCl3)组成(如图所示)。其中，电池放电过程中会形成，放电总反应的方程式为2Al+3Se=Al2Se3。下列说法错误的是 A．充电时，惰性电极为阳极 B．放电时，Al电极附近的阴离子浓度升高 C．放电时，电路中每转移2mol电子，理论上正极质量增加18g D．充电时，阳极的电极反应式为 14．（2024届·河南商丘·三模）某科研团队开发出一种高能量和转化效率的二次电池，其放电原理如图所示，其中电极M的材料为多孔石墨，充放电过程中，电极N上完成和之间的转化。下列说法错误的是 A．放电时，电极M作正极 B．放电时，从电极M向电极N迁移 C．充电时，导线中流过1mol，NaCl溶液的质量减小35.5g D．充、放电时，电极N上均为Ti元素的化合价发生变化 15．（2024届·四川雅安·三模）如图所示为一种无需离子交换膜的新型氯流电池，该电池充分利用了易溶于这一特点，可用作储能设备。其中，该设备充电时电极a的反应式为：。 下列说法错误的是 A．充电时电极b是阳极 B．充电时每生成11.2L，电极a质量理论上增加23g C．放电时多孔炭电极b的电极反应式为： D．放电时溶液中的浓度增大 16．（2024届·甘肃·三模）是一种绿色能源，一种燃料电池工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．放电时，从交换膜右侧向左侧移动 B．放电过程中右侧溶液的减小 C．每生成，理论上消耗 D．负极电极反应式为 17．（2024届·贵州黔东南·三模）水系锌锰二次电池放电时存在电极MnO2剥落现象，造成电池容量衰减。研究发现，加入少量KI固体能很大程度恢复“损失”的容量，原理如图，已知PBS膜只允许Zn2+通过。下列说法错误的是 A．PBS膜的优点是能有效抑制电池的自放电 B．放电时，3molI-参加反应，理论上负极减少65g C．放电时，外电路电子的移动方向是Zn→负载→MnO2 D．充电时的总反应：Zn+MnO2+4H+=Zn2++Mn2++2H2O 18．（2024届·浙江·三模）利用电化学方法富集海水中的锂，其工作原理如下图所示。工作步骤如下：①向MnO2所在腔室通入海水，启动电源1，使海水中的进入MnO2而形成；②关闭电源1和海水通道，启动电源2，同时向电极2上通入空气。下列说法不正确的是 A．上述过程中，电极1和电极2分别作阳极和阴极 B．启动电源1时，阴极上的电极反应： C．启动电源2时，中的脱出进入腔室2 D．当有脱出时，电极2上产生1.12L(标准状况下)的H2 19．（2024届·河南商丘·三模）某科研团队开发出一种高能量和转化效率的二次电池，其放电原理如图所示，其中电极M的材料为多孔石墨，充放电过程中，电极N上完成和之间的转化。下列说法错误的是 A．放电时，电极M作正极 B．放电时，从电极M向电极N迁移 C．充电时，导线中流过1mol，NaCl溶液的质量减小35.5g D．充、放电时，电极N上均为Ti元素的化合价发生变化 20．（2024届·贵州贵阳·三模）一种利用分子筛除去空气中的、、等，获得纯氧气并构建锂—氧气电池，工作原理如图所示。下列叙述正确的是 A．放电时，a极为负极，发生还原反应 B．放电时，空气通入分子筛发生分解反应生成 C．充电时，b极反应式为 D．充电时，a极质量净减3.2 g时，外电路中有0.1 mol电子转移 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！3 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题05 化学反应与能量 题型一 化学反应的热效应 题型二 原电池 题型三 电解池 题型四 电化学综合 题型一 化学反应的热效应 1．（2024届·安徽合肥·三模）纳米碗是一种奇特的碗状共轭体系。高温条件下，可以由分子经过连续5步氢抽提和闭环脱氢反应生成。的反应机理和能量变化如图所示： 下列说法错误的是 A．图示历程中包含3个基元反应，其中速率最慢的是第3个 B．反应中被还原 C．纳米碗中五元环和六元环结构的数目分别为6、10 D．1mol完全加氢成环烷烃需要20mol 【答案】B 【详解】A．由反应历程可知，历程中包含3个基元反应，分别为，，，其中第三个的活化能最大，反应速率最慢，A项正确； B．根据有机物反应的特点可知失去氢原子，被氧化，B项错误； C．一个中含有1个五元环，10个六元环，每脱两个氢形成一个五元环，则一个总共含有6个五元环，10个六元环，C项正确； D．根据结构特点可知，1mol 完全加氢成环烷烃需要20mol ，D项正确； 故选B。 2．（2024届·新疆乌鲁木齐·三模）氢能是一种重要的清洁能源，由可以制得。在催化剂作用下，催化释放氢的反应机理和相对能量的变化情况分别如图1和图2所示。下列叙述正确的是 A．催化释放氢的过程中有非极性键的断裂与形成 B．催化释放氢反应除生成外，还生成 C．在催化剂表面解离键比解离键难 D．催化释放氢的热化学方程式为： 【答案】C 【详解】A．转化涉及到N-H键的断裂和形成、O-H键的断裂以及H-H键的形成，没有非极性键的断裂，A错误； B．若用HCOOD代替HCOOH，反应为HCOOD分解，除生成CO2外，还生成HD，没有H2、D2，B错误； C．由图可知，II→III过程中断裂O-H键，III→IV过程中断裂C-H键，III→IV的活化能大于II→III的，故在催化剂表面解离C−H键比解离O−H键难，C正确； D．图2表示1分子HCOOH(g)生成CO2(g)和H2(g)时放出能量0.45eV，而热化学方程式中ΔH为1mol反应的热量变化，故D错误； 本题选C。 3．（2024届·河北衡水·三模）我国科研团队研究电催化合成氨反应[  ]时，发现不同电解质溶液对催化历程的影响如图所示，其中吸附在催化剂表面的物种用*标注。下列说法错误的是 A．反应放热是合成氨反应自发进行的主要助力 B．选用作电解质的反应速率比选用的快 C．先吸附于催化剂表面再参加合成氨反应 D．形成键合作用时，合成氨反应的的绝对值更大 【答案】D 【详解】A．合成氨反应是，该反应的△S<0，反应自发进行，则要满足△G=△H－T△S<0，现在是△S<0，则－T△S>0，若△H>0，则△H－T△S>0，肯定不能自发进行，故只有 △H<0，才有可能满足△H－T△S<0，△H<0指的是反应放热，则反应放热是能够自发进行的主要因素，故A项正确； B．电解质的反应速率对反应历程的影响，看反应活化能，由图可知，选用Li2SO4对应路线的相对能量升高部分更小，则对应活化能更低，反应速率更快，故选Li2SO4作电解质溶液反应速率更快，故B项正确； C．由图可知，N2﹣开始是生成*N2，根据题中信息，N2是吸附在催化剂表面，然后再参加合成氨反应，故C项正确； D．焓变=生成物总能量-反应物总能量，合成氨反应是，反应物以及生成物能量不变，故焓变不变，与反应路径无关，故D项错误； 故本题选D。 4．（2024届·江苏苏州·三模）合成氨反应为。下列说法正确的是 A．该反应 B． C．反应中每消耗转移电子 D．实际生产中以低温、高压、高活性催化剂的条件来提高氨气产率 【答案】C 【详解】A．该反应为气体体积减小的反应，ΔS<0，A错误； B．ΔH=反应物键能总和-生成物键能总和，ΔH=E(N≡N)+3E(H-H)-6E(N-H)，B错误； C．该反应中，H2中的H失电子化合价从0价转化为+1价，每消耗3molH2转移6mol电子，C正确； D．该反应为气体体积减小的放热反应，低温、高压化学平衡正向移动，但是使用高活性催化剂对化学平衡没有影响，无法提高氨气产率，D错误； 故答案选C。 5．（2024届·贵州毕节·三模）高温条件下，某反应机理和能量变化如下，下列说法正确的是 A．图示反应历程包含2个基元反应 B．决速步骤的能垒为 C．总反应可表示为 D．反应在低温条件下自发 【答案】C 【详解】A．由反应历程可知，图示反应历程包含3个基元反应，故A错误； B．决速步骤的能垒为，故B错误； C．由反应历程可知，总反应可表示为，故C正确； D．由反应历程可知，该反应为吸热反应，同时是一个熵增反应，若，反应可以自发进行，反应在高温条件下自发，故D错误； 故选C。 6．（2024届·安徽安庆·三模）汽车尾气未经处理直接排放，会严重污染环境。某反应可有效降低汽车尾气污染物的排放，一定条件下该反应经历三个基元反应，反应历程如图所示(TS表示过渡态)。下列说法错误的是 A．反应达平衡后提高反应温度，反应物转化率减小 B．使用催化剂可以降低反应的活化能，提高活化分子百分数，但不改变反应物的平衡转化率 C．该化学反应的速率主要由反应③决定 D． 【答案】C 【分析】 由题干反应历程图可知，整个反应分为三个基元反应阶段：①NO(g)+NO(g)=H=+199.2kJ•mol-1，②+CO(g)=CO2(g)+N2O(g)H=-513.5kJ•mol-1，③CO2(g)+N2O(g)+CO(g)=2CO2(g)+N2(g)H-306.6kJ•mol-1，根据盖斯定律①+②+③可知：2CO(g)+2NO(g)=N2(g)+2CO2(g)ΔH=-620.9kJ⋅mol-1，据此分析解题。 【详解】A．由分析可知，此反应为放热反应，提高反应温度，平衡逆向移动，则反应物转化率降低，A正确； B．使用催化剂可以降低反应的活化能，提高活化分子百分数，但催化剂不能使平衡发生移动，不能提高反应物的转化率，B正确； C．由题干反应历程图可知，反应①的活化能最高，反应速率最慢，决定整个反应的反应速率，C错误； D．由分析可知，反应2CO(g)+2NO(g)=N2(g)+2CO2(g)ΔH=-620.9kJ⋅mol-1，则N2(g)+2CO2(g)═2CO(g)+2NO(g)ΔH=+620.9kJ⋅mol-1，D正确； 故答案为：C。 7．（2024届·安徽马鞍山·三模）甲酸常用于橡胶、医药等工业。在一定条件下可分解生成CO和H2O，在有无催化剂条件下的能量与反应历程的关系如图所示： 下列说法错误的是 A．该反应为放热反应 B．若用D(氘)标记甲酸中的羧基氢，最终产物中可能存在DHO C．途径Ⅱ的反应历程中，存在3种中间产物 D．由途径Ⅱ可知氢离子可以作为甲酸分解生成CO和H2O的催化剂 【答案】C 【详解】A．由图可知，该反应为反应物总能量高于生成物总能量的放热反应，故A正确； B．由图可知，甲酸分解的总反应为HCOOHCO↑+H2O，则若用D标记甲酸中的羧基氢，最终产物中存在DHO，故B正确； C．由图可知，途径Ⅱ的反应历程中存在三步反应，中间产物有5种，故C错误； D．由图可知，途径Ⅱ中氢离子是反应的催化剂，催化剂作用下甲酸分解生成一氧化碳和水，故D正确； 故选C。 8．（2024届·江西·三模）纳米碗是一种奇特的碗状共轭体系。高温条件下，可以由分子经过连续5步氢抽提和闭环脱氢反应生成，其中的反应机理和能量变化如图所示。下列说法正确的是 A． ⇌  ，更稳定 B．因上述历程涉及的中间体均存在共轭大键，故中间体碳原子的杂化方式均为 C．上述历程中步骤③为整个反应的决速步骤 D．升高温度各步骤的正反应速率加快，逆反应速率减慢，总反应平衡正向移动 【答案】C 【详解】A．由图可知，⇌ ，的能量低，更加稳定，A错误； B．中含有sp3杂化的C原子，B错误； C．由图可知，步骤③活化能最高，反应速率最慢，为总反应的决速反应，C正确； D．该反应为吸热反应，升高温度各步骤的正反应速率加快，逆反应速率也加快，总反应平衡正向移动，D错误； 故选C。 9．（2024届·重庆·三模）甲酸常用于橡胶、医药等工业。在一定条件下可分解生成和，在无、有催化剂条件下的能量与反应历程的关系如下图所示，下列说法正确的是 A． B．可以通过和计算的总键能 C．途径二中参与反应，是该反应过程的中间产物 D．途径二中反应的快慢由生成的速率决定 【答案】D 【详解】A．催化剂能改变反应途径，但不能改变反应的焓变，则甲酸转化为一氧化碳和水的焓变△H=E1-E3=E4-E10，A错误； B．由图可知，可以通过E1和E2计算甲酸转化为一氧化碳和水的正反应活化能，但不能计算甲酸的总键能，B错误； C．由图可知，途径Ⅱ中氢离子先做反应物，后做生成物，是改变反应途径的催化剂，能加快反应速率，C错误； D．决定总反应速率的是慢反应，活化能越大反应越慢，生成的活化能高，则途径二反应的快慢由生成的速率决定，D正确； 故选D。 10．（2024届·湖南长沙·三模）一定温度下，密闭容器中进行反应：△H。测得能量变化如图所示，下列说法正确的是 A．该反应的△H>0 B．反应物断键吸收的总能量小于生成物成键释放的总能量 C．过程Ⅱ可能使用了催化剂，同时提高了SO2的平衡转化率 D．过程I、Ⅱ达到平衡所需的时间相同 【答案】B 【详解】A．该反应的反应物总能量大于生成物总能量，因此该反应是放热反应，△H＜0，故A错误； B．该反应是放热反应，因此反应物断键吸收的总能量小于生成物成键释放的总能量，故B正确； C．过程Ⅱ可能使用了催化剂，活化能降低，反应速率加快，但平衡不移动，不能提高SO2的平衡转化率，故C错误； D．过程Ⅱ可能使用了催化剂，活化能降低，反应速率加快，因此过程Ⅰ、Ⅱ达到平衡的时间不相同，故D错误； 故选C。 11．（2024届·河南商丘·三模）我国科研团队研究电催化合成氨反应时，发现不同电解质溶液对催化历程的影响如图所示，其中吸附在催化剂表面的物种用*标注。下列说法错误的是 A．反应放热是合成氨反应自发进行的主要助力 B．选用作电解质比反应速率快 C．先吸附于催化剂表面再参加合成氨反应 D．形成Li—S键合作用时合成氨反应的△H更大 【答案】D 【详解】A．焓减和熵增有利于反应自发进行，合成氨反应是焓减、熵减的反应，故反应放热是合成氨反应自发进行的主要助力，A正确； B．能与形成Li—S键合作用，从而降低反应的活化能，使反应速率更快，B正确； C．N₂先吸附于催化剂表面再参加合成氨反应，C正确； D．催化剂的使用不影响反应的△H，两种历程的△H相同，D错误； 故选D。 12．（2024届·福建龙岩·三模）下图是分别用和电催化甲酸间接氧化的反应历程，吸附在催化剂表面的粒子用标注。下列说法错误的是      A．为阳极产物之一 B．催化剂活性： C．催化剂比更难吸附 D．消耗相同甲酸时，总反应焓变： 【答案】D 【详解】A．HCOOH氧化生成CO2，C元素化合从升高被氧化，为阳极产物之一，选项A正确； B．作催化剂时，Fe容易吸附OH*促进CO*的除去，故催化剂活性：，选项B正确； C．作催化剂时，吸附OH*需要克服较高的能垒，比更难吸附，选项C正确； D．反应历程不同焓变相同，故消耗相同甲酸时，总反应焓变：，选项D错误； 答案选D。 13．（2024届·黑龙江大庆·三模）Ti-H-Fe双温区催化合成氨的反应历程如图所示，其中Ti-H区域和Fe区域的温度差可超过100℃。吸附在催化剂表面上的物种用*标注。下列说法错误的是 A．①②③在高温区发生，在高温区增加了活化分子百分数 B．该历程中能量变化最大的是2.46 eV，过程为N2的吸附过程 C．④⑤在低温区发生，在低温区提高了氨的产率和生产速率 D．使用Ti-H-Fe双温区催化合成氨，降低了合成氨反应的活化能 【答案】C 【详解】A．①②③在高温区发生时，由于在高温区，物质的内能增加，分子含有的能量增加，活化分子数目增加，而分子总数不变，因此增加了活化分子百分数，反应速率大大加快，A正确； B．根据图示可知：该历程中能量变化最大的是2.46 eV，该过程为N2在催化剂表面的吸附过程，B正确； C．合成NH3的正反应是放热反应，降低温度，可以使合成氨的化学平衡向放热的正反应方向移动，因此在低温区提高了氨的产率；但由于温度降低，物质的内能减少，分子运动速率减小，故化学反应速率会减慢，C错误； D．催化剂能改变反应历程，降低反应的活化能，使用Ti-H-Fe双温区催化合成氨，能够极大的降低合成氨反应的活化能，D正确； 故合理选项是C。 14．（2024届·安徽合肥·三模）1，2-丙二醇(CH2OHCHOHCH3)单分子解离可以得到多种不同的产物或自由基，反应相对能量随反应历程的部分变化如图所示。解离路径包括碳碳键断裂解离和脱水过程。下列说法正确的是 A．可用质谱法鉴别TS1和TS2两条路径的产物 B．从能量的角度分析，TS2路径的速率比TS1路径快 C．产物比产物更稳定 D．1，2-丙二醇中C—C键的键能相差约为 【答案】D 【详解】A．TS1与TS2路径对应的有机产物互为同分异构体，应用红外光谱仪鉴别，A错误； B．TS2的能垒比TS1的大，TS2路径反应慢，B错误； C．的相对能量为，的相对能量为，相对能量低的物质更稳定，C错误； D．中①处C—C键断裂和②处C—C键断裂生成对应自由基的相对能量相差为，D正确； 故选D。 15．（2024届·河南开封·三模）电喷雾电离得到的(等)与反应可得。分别与反应制备甲醇，体系的能量随反应进程的变化如下图所示(两者历程相似，图中以示例)。已知：直接参与化学键变化的元素被替换为更重的同位素时，反应速率会变慢。下列说法正确的是 A．步骤Ⅰ和Ⅱ中均涉及氢原子成键变化 B．与反应的能量变化为图中曲线 C．与反应，生成的氘代甲醇有三种 D．与反应，生成的氘代甲醇： 【答案】D 【详解】A．由图可知，步骤Ⅰ涉及碳氢键的断裂和氢氧键的形成，步骤Ⅱ中涉及碳氧键形成，所以涉及氢原子成键变化的是步骤Ⅰ，A错误； B．直接参与化学键变化的元素被替换为更重的同位素时，反应速率会变慢，说明正反应活化能会增大，则与反应的能量变化应为图中曲线a，B错误； C．根据反应机理可知，若与反应，生成的氘代甲醇可能为CHD2OD或CD3OH，共2种，C错误； D．直接参与化学键变化的元素被替换为更重的同位素时，反应速率会变慢，则氧更容易和H而不是和D生成羟基，故氘代甲醇的产量，D正确； 故选D。 题型二 原电池 1．（2024届·安徽合肥·三模）钇稳定氧化锆浓差电池可用于测定待测环境中的含氧量，在冶金、能源等领域也应用广泛，其原理是利用空气与待测环境中氧气的浓度差对电压的影响，其工作状态如图所示。该电池工作时，下列说法错误的是 A．空气侧的电极电势高于测量侧的电极电势 B．、移向空气侧 C．电极B发生的反应为 D．若测量侧处于富氧环境中时，电池的正负极可能会发生转换 【答案】B 【分析】由图可知，钇稳定氧化锆浓差电池工作时，A电极上O2得电子生成O2-，B电极上O2-失电子生成O2，则A电极为正极，B电极为负极，正极反应式为O2+4e-=2O2-，负极反应式为2O2--4e-=O2↑，放电时熔融状态氧化锆、氧化钇电解质中阴离子O2-移向负极B，阳离子移向正极A，据此分析解答。 【详解】A．由题给信息可知，空气侧的铂电极为浓差电池的正极，氧气在正极得到电子发生还原反应生成氧负离子，A电极为正极，正极电势高于负极电势，A正确； B．浓差电池工作时，仅移动，、并不发生定向移动，B错误； C．测量侧的铂电极B为负极，氧负离子在负极失去电子发生氧化反应生成氧气，电极反应式为，C正确； D．若测量侧处于富氧环境中时，电池的正、负极可能会发生转换，D正确； 故答案为：B。 2．（2024届·青海西宁·三模）一种双极膜电池可长时间工作，其工作原理如图所示。已知双极膜中间层中的解离为和。下列说法错误的是 A．电极电势：电极电极 B．双极膜中解离出的透过膜q向Cu电极移动 C．Cu电极的电极反应式为 D．双极膜中质量每减少18g，左侧溶液中硫酸质量减少98g 【答案】D 【分析】Cu电极的电极反应式为，电极的电极反应式为； 【详解】A．由题意和题图可知，电极为正极，Cu电极为负极，正极电势高于负极电势，则电极电势电极电极，A正确； B．原电池中阴离子向负极移动，所以双极膜中解离出的透过膜q向Cu电极移动，B正确； C．由题意可知，Cu电极的电极反应式为，C正确； D．电极的电极反应式为，即消耗时还需双极膜中的解离出参与反应，双极膜中质量每减少18g，即有1mol由水解离出的参与反应，则左侧溶液中硫酸质量减少49g，D错误； 故选D。 3．（2024届·黑龙江齐齐哈尔·三模）一种—空气酸性燃料电池的工作原理如图所示。该电池工作时，下列说法正确的是 A．通过质子交换膜从右侧向左侧多孔石墨棒移动 B．若产生，则理论上需通入(标准状况) C．负极的电极反应式为 D．电子的流动方向为从负极经电解质溶液流向正极 【答案】C 【分析】由图可知，失去电子转化为，则左侧多孔石墨电极为负极，右侧多孔石墨电极为正极。 【详解】A．在原电池中，阳离子向正极移动，所以通过质子交换膜从左侧向右侧多孔石墨棒移动，A错误； B．根据关系式可知，若产生，则理论上需通入，即需通入(标准状况)，B错误； C．在负极放电，负极的电极反应式为，C正确； D．原电池中电子从负极经导线流向正极，电子不能进入溶液，D错误； 故选：C。 4．（2024届·河北衡水·三模）热激活电池主要用于导弹、火箭以及应急电子仪器供电，是一种电解质受热熔融即可开始工作的电池。一种热激活电池的结构如图1所示，其放电后的两极产物分别为和。已知：LiCl和KCl混合物的熔点与KCl的物质的量分数的关系如图2所示。 下列说法正确的是 A．放电时向a极区移动 B．放电时，负极的电极反应是 C．该电池中火药燃烧的目的是提供热能将电解质熔化，使电池开始工作 D．为降低电池的启动温度，应尽量提高混合物中KCl的物质的量分数 【答案】C 【分析】放电后的两极产物分别为和，说明放电时，a极的电极反应是，b极的电极反应是，a极为负极，b极为正极，据此解答。 【详解】A．放电时阳离子向正极移动，故放电时向b极区移动，A错误； B．放电时，负极的电极反应是，B错误； C．该电池中火药燃烧的目的是提供热能将电解质熔化，使电池开始工作，C正确； D．由图2可知，为降低电池的启动温度，混合物中KCl的物质的量分数既不能太低也不能太高，应控制在0.6，D错误。 答案选C。 5．（2024届·黑龙江哈尔滨·三模）甲酸燃料电池装置如图所示。下列说法错误的是 A．物质A是 B．半透膜是阳离子交换膜 C．a极电极反应为式： D．可以看作是该反应的催化剂，可以循环利用 【答案】C 【分析】由图可知，a电极上HCOOH被氧化为，作负极；则b电极作正极，发生还原反应。 【详解】A．铁的两种离子存在环境为酸性，且生成物为K2SO4，故物质A为H2SO4，A正确； B．装置中K+由负极流向正极，则半透膜是阳离子交换膜，B正确； C．a电极上HCOOH被氧化为，其电极反应式为：HCOO−−2e−+2OH−=+H2O，C错误； D．Fe3+先被还原为Fe2+，Fe2+又被O2氧化生成Fe3+，Fe3+可以循环，可看作是该反应的催化剂，D正确； 故选C。 6．（2024届·广东东莞·三模）以石墨为电极材料，按如图装置进行实验，关闭K后，反应开始。下列说法错误的是 A．石墨电极A为正极，电极附近溶液颜色逐渐变浅 B．a中产生白色沉淀，溶液中、均减小 C．b中溶液先变蓝，后褪色，体现了的氧化性 D．M换用阴离子交换膜，化学能转化为电能效率降低 【答案】B 【分析】根据电化学装置，石墨电极A为正极，发生还原反应，电极反应式：；石墨电极B为负极，发生氧化反应生成氯气，电极反应式：。 【详解】A．根据分析可知，石墨电极A为正极，发生还原反应被消耗，电极附近溶液颜色逐渐变浅，A说法正确； B．挥发出的氯化氢使处饱和氯化钠溶液氯离子浓度增大，使得氯化钠的溶解度减小而形成氯化钠固体，析出固体所得溶液为氯化钠饱和溶液，温度不变，溶度积为定值，溶液中氯离子浓度变大，钠离子变小，B说法错误； C．氯气将淀粉碘化钾溶液中的碘离子氧化为碘单质，使淀粉变蓝，C说法正确； D．原电池放电过程中，氢离子从石墨电极B经过阳离子交换膜移向石墨电极A，若M换用阴离子交换膜，化学能转化为电能效率降低，D说法正确； 答案选B。 7．（2024届·江西宜春·三模）以NaCl溶液作模拟海水，采用惰性电极用如图装置处理有机废水(含)，隔膜1、隔膜2分别为阴、阳离子交换膜。为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是 A．外电路电子流动的方向是a极→b极 B．每生成1mol ，分别通过隔膜1、2的、数均为2 C．电极总反应式为 D．该装置既处理了有机废水，同时实现了模拟海水淡化 【答案】B 【分析】装置为原电池，a极转化为，发生氧化反应，故a极为负极，负极的电极反应式为，b极为正极，正极的电极反应式为； 【详解】A．外接灯泡，装置为原电池，a极转化为，发生氧化反应，故a极为负极，b极为正极，电子由负极经外电路流向正极，A正确； B．负极的电极反应式为，正极的电极反应式为[提示：b极区为酸性水溶液]，则电极总反应式为，每生成1mol ，转移4mol ，则有4mol 通过隔膜1移向负极，4mol 通过隔膜2移向正极，故分别通过隔膜1、2的、数均为4， B错误， C．负极的电极反应式为，正极的电极反应式为，则电极总反应式为，C正确； D．通过隔膜1移向负极，通过隔膜2移向正极，实现了模拟海水淡化，D正确； 故选B。 8．（2024届·安徽·三模）酸性水系锌锰电池放电时，电极上的易剥落，会降低电池效率，若向体系中加入少量固体则可以提高电池的工作效率，原理如图所示。下列说法错误的是 A．加入降低了正极反应的活化能 B．加入后可降低能量的“损失”，相关方程式为 C．放电时、若消耗，正极区电解质溶液理论上增重 D．从左向右通过质子交换膜的的物质的量与消耗的物质的量之比为 【答案】D 【分析】Zn电极为负极，发生氧化反应Zn-2e-=Zn2+，含有MnO2的碳电极为正极，发生还原反应MnO2+4H++2e-=Mn2++2H2O，MnO2剥落后，影响了反应的进行；加入KI后，提高了电池的工作效率，对应反应的方程式为MnO2+3I-+4H+=Mn2++I+2H2O，I+2e-=3I-。据此分析解题。 【详解】A．加入降低了正极反应的活化能，可以提高电池的工作效率，A正确； B． 加入后MnO2+3I-+4H+=Mn2++I+2H2O，I+2e-=3I-，可以让I在正极继续得电子，恢复损失的能量，B正确； C．放电时、若消耗即转移2mol电子，2mol H+通过质子交换膜进入正极区域，1mol MnO2溶解，正极区电解质溶液理论上增重，C正确；     D．放电时，负极每消耗1mol Zn，转移2mol电子，则会有2mol H+通过质子交换膜进入正极，两者物质的量之比为，D错误； 故选D。 9．（2024届·贵州·三模）热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源，电解质LiCl-KCl混合物一旦受热熔融，电池瞬间即可输出电能。一种热激活电池的总反应为，其基本结构如图所示。该电池的下列说法不正确的是 A．硫酸铅电极为电池的正极 B．放电时，向钙电极移动 C．正极的电极反应为 D．常温时，在正负极之间连上检流计，指针不偏转 【答案】C 【分析】电池总反应为，Ca化合价升高，失去电子，作负极，化合价降低，得到电子，作正极。 【详解】A．根据分析可知硫酸铅电极为电池的正极，A正确； B．放电时，阳离子移向正极、阴离子移向负极可知，因此向正极(硫酸铅)移动，向钙电极移动，B正确； C．硫酸铅作正极材料，熔融的LiCl作为电解质，电极反应为：，C错误； D．根据题中信息，电解质的无水LiCl-KCl混合物需要受热熔融，因此常温时，电解质为固态，没有可自由移动的离子，不能导电，因此在正负极之间连上检流计，指针不偏转，D正确； 故答案选C。 10．（2024届·浙江金华·三模）如图所示装置中，C1、C2是石墨电极。A中盛有棕色的KI和I2的混合溶液，B中盛有无色的Na3AsO4和Na3AsO3的混合溶液。当连接开关K，并向B中滴加浓盐酸时，发现灵敏电流计G的指针向右偏转。一段时间后，当电流计指针回到中间“0”位置时，再向B中滴加过量浓NaOH溶液，可观察到电流计指针向左偏转。下列说法正确的是 A．电流计G的指针向右偏转时，化学能转变为电能；向左偏转时，电能转变为化学能 B．电流计G的指针向右偏转时，C1电极反应为： C．电流计G的指针向左偏转时，C2电极反应为： D．由上述实验现象可知，氧化性： 【答案】B 【分析】C1、C2是石墨电极。A中盛有棕色的KI和I2的混合溶液，B中盛有无色的Na3AsO4和Na3AsO3的混合溶液。当连接开关K，并向B中滴加浓盐酸时，发现灵敏电流计G的指针向右偏转，说明此时C2电极是正极，C1电极是负极。一段时间后，当电流计指针回到中间“0”位置，此时反应达到平衡状态，再向B中滴加过量浓NaOH溶液，可观察到电流计指针向左偏转，说明此时C2电极是负极，C1电极是正极，据此解答。 【详解】A．不论电流计G的指针向右偏转还是向左偏转，均是原电池，都是化学能转变为电能，A错误； B．电流计G的指针向右偏转时，C1电极是负极，C1电极反应为：，B正确； C．电流计G的指针向左偏转时，C2电极是负极，C2电极反应为：，C错误； D．根据以上分析可知在酸性溶液中氧化性：，在碱性溶液中氧化性：，D错误； 答案选B。 11．（2024届·山东聊城·三模）一种双阴极微生物燃料电池的装置如图所示(燃料为)。下列说法正确的是 A．电池工作时，从左向右迁移 B．电池工作时，好氧阴极每消耗就有被还原 C．“出水”与“进水”相比，“缺氧阴极”区域溶液pH增大 D．“厌氧阳极”若流出1.2mol电子，该区域“出水”比“进水”减轻了8.8g(假设气体全部逸出) 【答案】C 【分析】该装置为双阴极微生物燃料电池，中间“厌氧阳极”为原电池的负极，草酸失电子发生氧化反应，生成二氧化碳，电极反应式为，左侧“缺氧阴极”电极发生硝酸根转化为氮气的反应，该反应过程氮元素化合价由+5价降低为0价态，为得电子，还原反应，电极反应式为，该电极为原电池正极，右侧“好氧阴极”电极发生氧气得电子生成水，化合价降低，还原反应电极反应式为，该电极也为正极，原电池中电子由负极沿导线移向正极，溶液中的阳离子移向正极，阴离子移向负极，据此回答。 【详解】A．电池工作时，左侧通过质子交换膜1从右向左迁移，右通过质子交换膜2从左向右迁移，A错误； B．电池工作时，好氧阴极每消耗中O由0价降低为-2价，转移的电子为4NA，中中N由+5价降低到0价，转移的电子数为4NA，但是由于两级都是正极，失去的电子数并不一定相等，B错误； C．由分析知，“缺氧阴极”的电极反应式为，由电荷守恒，生成1mol氮气时，由10molH+从右侧移向左侧，但是却要消耗12molH+，“出水”与“进水”相比，“缺氧阴极”区域溶液pH增大，C正确； D．由分析知，“厌氧阳极”的电极反应式为，若流出1.2mol电子，则生成的二氧化碳为0.2mol，同时有1.2molH+移向负极，故该区域“出水”比“进水”减轻了8.8+1.2g=10g(假设气体全部逸出)，D错误； 故选C。 12．（2024届·安徽·三模）近期我国科技工作者研发了一种“酸碱混合硝酸”锌电池，其工作原理如下图所示。图中“双极膜”中间层中的解离为和，并在电场作用下分别向两极迁移。下列说法错误的是 A．催化电极上的电势比锌电极上的高 B．负极区的反应式为 C．“双极膜”中间层中的在电场作用下移向催化电极 D．催化电极表面产生时，锌电极质量会减少 【答案】D 【分析】根据图知，锌电极为负极，发生氧化反应，，催化电极为正极，发生还原反应，。 【详解】A．锌电极为负极，催化电极为正极。催化电极的电势比锌电极的高，A正确； B．负极区反应式为，B正确； C．在电场作用下移向正极，C正确； D．产生转移，锌电极质量减少，D错误； 故选D。 13．（2024届·福建龙岩·三模）研究表明许多疾病可能与NO的释放或调节不正常有关，用间接电化学法可对NO进行无害化处理，其原理如下图所示，下列相关判断正确的是 A．从电极移向电极Ⅱ B．电极的反应为 C．工作一段时间，电解池中电解液的减小 D．当电极生成时，吸收塔内最多可消耗 【答案】D 【分析】从图中可以看出，电极Ⅱ中H2O失去电子生成O2和H+，连接电源正极，为阳极；电极Ⅰ得到电子，将转化为，连接电源负极为阴极； 【详解】A．电解池中从电极Ⅱ(阳极)向电极Ⅰ(阴极)作定向移动，A错误； B．在电极Ⅰ上获得电子生成，则电极Ⅰ为阴极，接电源负极，电极反应式为，B错误； C．电解池中阴极电极反应为，阳极电极反应为2H2O-4e-=O2↑+4H+，工作一段时间，电解池中电解液的不变，C错误； D．当电极生成时，根据电极反应，转移2mol电子，吸收塔内2NO→N2转移4mol电子，则若转移2mol电子最多可消耗，D正确； 答案选D。 14．（2024届·黑龙江大庆·三模）图1是天然气报警器成品装置，其工作原理如图2所示，其中可以在固体电解质中移动。当报警器触发工作时，下列说法正确的是 A．甲烷是天然气、沼气、煤矿坑道气、水煤气的主要成分 B．当电路中转移0.008mol电子时，固体电解质中有0.004mol移向电极a C．电子在电解质中向b电极移动，电流方向由b电极经导线向a电极 D．多孔电极b极上发生的反应的电极反应式为： 【答案】B 【分析】该装置为甲烷燃料电池，通甲烷一极为负极(a)，通空气一极为正极(b)，据此分析解答。 【详解】A．水煤气的主要成分是氢气和一氧化碳，A错误； B．当电路中转移0.008mol电子时，，固体电解质中有0.004mol 移向电极a，B正确； C．电子不会在电解质中移动，电流方向在外电路是由b电极经导线向a电极，C错误； D．多孔电极b极上发生的反应的电极反应式为：，D错误； 故选：B。 15．（2024届·山西临汾·三模）某沉积物-微生物电池可以回收处理含硫废渣(硫元素的主要存在形式为)，工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．碳棒的电势比碳棒a的电势低 B．碳棒上生成的电极反应式： C．每生成，理论上消耗(标准状况下) D．工作一段时间后溶液酸性增强，硫氧化菌可能失去活性，电池效率降低 【答案】C 【分析】碳棒b上发生失电子的氧化反应：FeS2→S→，碳棒a上O2发生得电子的还原反应，碳棒a为正极。 【详解】A．碳棒b上发生氧化反应，碳棒b为原电池的负极，碳棒a为原电池的正极，碳棒b的电势比碳棒a的电势低，A项正确； B．碳棒b(负极)上FeS2生成S的电极反应式：FeS2-2e-=Fe2++2S，B项正确； C．负极上每生成1mol，电路中转移7mol电子(S元素的化合价由-1价升至+6价)，根据得失电子守恒，理论上消耗O2物质的量为=1.75mol，标准状况下的体积为1.75mol×22.4L/mol=39.2L，C项错误； D．电池总反应：2FeS2+7O2+2H2O=2Fe2++4+4H+，工作一段时间后，c(H+)增大，酸性增强，硫氧化菌可能失去活性，电池效率降低，D项正确； 答案选C。 16．（2024届·湖北·三模）一种新型原电池的工作原理如图所示，其中电极材料均为石墨，阴离子交换膜只允许通过，工作时两极室均无气体生成。下列说法错误的是 A．电极a为负极 B．工作时乙室溶液pH减小 C．该电池的总反应为 D．每转移时甲室质量增加48g 【答案】B 【详解】A．根据移动方向可知a极为负极，A正确； B．b极为正极，发生反应，电池工作时乙室溶液pH增大，B错误； C．该电池的总反应为，C正确； D．甲室发生反应，电池工作时每转移甲室迁移进入，质量增加48g，D正确； 故选B。 题型三 电解池 1．（2024届·四川遂宁·三模）天津大学某课题组于2021年7月首次实现了常温常压下电催化固氮，他们制备了具有拉伸应变的钯多孔纳米片(Pd—sPNSs)催化剂，并将其负载于钛板上用作电极，使之吸附大量N2分子并在电场作用下实现氮的固定，其原理如图所示，电解质溶液为0.1mol·L-1KOH溶液。下列说法错误的是 A．当溶液中通过3mole-时，阴极生成33.6L气体 B．b接电源正极，发生的电极反应为N2-10e-+12OH-=2NO+6H2O C．两室之间采用的离子交换膜为阴离子交换膜 D．提高Pd—sPNSs催化剂吸附N2分子的能力，有利于提高该装置的固氮效率 【答案】A 【分析】由图知，电极A为阴极，电极反应式为，电极B为阳极，电极反应式为，由于电解质溶液为氢氧化钾，故两室之间采用的离子交换膜为阴离子交换膜，据此回答。 【详解】A．未指明气体所处的温度和压强，无法利用摩尔体积计算气体的体积，A错误； B．由分析知，电极b为阳极，接电源正极，发生的电极反应为，B正确； C．由分析知，两室之间采用的离子交换膜为阴离子交换膜，C正确； D．提高Pd—sPNSs催化剂吸附N2分子的能力，有利于提高该装置的固氮效率，D正确； 故选A。 2．（2024届·陕西渭南·三模）利用新型合成酶(DHPS)可以设计一种能在较低电压下获得氢气和氧气的电化学装置，如图所示。利用泵将两种参与电极反应的物质进行转移，使物质循环利用，持续工作。下列说法错误的是 A．反应器I中发生的反应为4[Fe(CN)6]3-+2H2O4[Fe(CN)6]4-+O2↑+4H+ B．隔膜为阴离子交换膜，OH-从电解池的右室通过隔膜向左室迁移 C．电极b与电源的负极相连，电极反应为DHPS+2H2O+2e-=DHPS—2H+2OH- D．该装置的总反应为2H2O2H2↑+O2↑，气体是H2 【答案】A 【分析】由图中装置可知为电解池，a电极是[Fe(CN)6]4-变为[Fe(CN)6]3-，Fe元素化合价由+2价变为+3价，则a为阳极，电极反应式为[Fe(CN)6]4--e-=[Fe(CN)6]3-，b极为阴极，电极反应式为2H2O+2e-=2OH-+H2↑，左侧[Fe(CN)6]3-变化生成[Fe(CN)6]4-时，Fe元素化合价降低得电子，则反应器Ⅰ中的为4[Fe(CN)6]3-+4OH-4[Fe(CN)6]4-+O2↑+2H2O，所以气体M是氧气，则右侧产生气体N为氢气，隔膜应为阴离子交换膜，允许OH-透过，以此分析。 【详解】A．由分析可知，反应器Ⅰ中发生的反应为4[Fe(CN)6]3-+4OH-4[Fe(CN)6]4-+O2↑+2H2O，故A错误； B．由分析可知，a电极是[Fe(CN)6]4-变为[Fe(CN)6]3-，Fe元素化合价由+2价变为+3价，则a为阳极，b极为阴极，电解池中阴离子移向阳极，OH-从电解池的右室通过隔膜向左室迁移，故B正确； C．由分析可知，阴极b发生的反应式为DHPS+2H2O+2e-═DHPS-2H+2OH-，故C正确； D．根据图示以及本装置的作用可知，该装置的总反应为2H2O2H2↑+O2↑，气体N是氢气，故D正确； 故选：A。 3．（2024届·河南安阳·三模）科学家设计了一种协同转化装置，如图所示。图中的双极膜中间层中的解离为和，并在直流电场作用下分别向两极迁移。下列叙述正确的是 A．催化电极A的电势高于催化电极B B．阳极的电极反应式为 C．每生成1mol甲酸，双极膜处有1mol的水解离 D．转移相同电子时，理论上消耗的和HMF物质的量之比为1：3 【答案】B 【分析】由图可知，二氧化碳得电子发生还原反应转化为甲酸，则催化电极A为阴极，催化电极B为阳极。 【详解】A．催化电极A为阴极，催化电极B为阳极，催化电极A为阴极(与电源负极相连)，催化电极B为阳极，阳极电势高于阴极，故催化电极A的电势低于催化电极B，A错误；   B．在碱性条件下，阳极的失去电子发生氧化反应生成羧基盐，电极反应式为，B正确； C．二氧化碳得电子发生还原反应转化为甲酸：，则每生成1mol甲酸，转移2mol电子，双极膜处有2mol的水解离，C错误； D．结合BC分析的电极反应可知，转移相同电子时，理论上消耗的和HMF物质的量之比为3:1，D错误； 故选B。 4．（2024届·广东东莞·三模）回收利用工业废气中的和，实验原理示意图如下。 下列说法正确的是 A．装置a中每吸收22.4L（标准状况下）废气，b中转移电子数为 B．装置a吸收废气过多，不会影响装置b中放电微粒的种类 C．装置b中的交换膜为质子交换膜，电解过程中两极溶液pH值均稍有降低 D．装置b中右侧的电极反应为； 【答案】C 【分析】根据图知，含CO2和SO2的废气通入NaHCO3溶液中，得到NaHCO3和Na2SO3的混合溶液和CO2，发生的反应为2NaHCO3+SO2=Na2SO3+2CO2+H2O，电解池中，左侧电极上失电子生成，该电极上失电子发生氧化反应，为阳极，电解质溶液呈碱性，阳极反应式为；则通入CO2的电极为阴极，阴极反应式为，据此分析解题。 【详解】A．装置a中每吸收22.4L（标准状况下）废气，气体CO2和SO2总量为1mol，则CO2的量小于1mol，b中转移电子数小于，A错误； B．装置a吸收废气过多，则会有机会生成NaHSO3，也可以放电，会影响装置b中放电微粒的种类，B错误； C．装置b中的交换膜为质子交换膜，电解过程中阳极发生消耗氢氧根和水，pH值稍有降低，交换膜为质子交换膜，氢离子通过交换膜，进右侧，阴极反应式为，生成酸，两极溶液pH值均稍有降低； C正确； D．装置b中右侧的电极反应为：，D错误； 故选C。 5．（2024届·湖南邵阳·三模）一种能捕获和释放的电化学装置如图所示，其中、均为惰性电极，电解质溶液均为溶液。当连接时，物质转化成物质极区溶液能捕获通入的。下列说法错误的是 A．连接时，连接电源正极 B．连接时，外电路通过，理论上该装置最多能够捕获（标况下） C．该装置通过“充电”捕获和“放电”释放 D．连接时，极区的值减小 【答案】D 【分析】当K连接时，该装置为电解池，物质得到H原子转化成物质，发生还原反应，N为阴极，M为阳极失电子发生氧化反应；放电时M为正极发生还原反应，得电子，N为负极发生氧化反应，失电子，据此分析解题。 【详解】A．由分析可知，K连接时，M为阳极，与连接电源正极相连，A正确； B．由分析可知，K连接时，该装置为电解池，N极区物质得到H原子转化成物质，电极方程式为：+H2O+2e-+2OH-，CO2+OH-=，外电路通过时，生成1molOH-，吸收1mol CO2，标况下体积为22.4L，B正确； C．由分析可知，当K连接时，该装置为电解池，物质得到H原子转化成物质，极区溶液能捕获通入的，“放电”释放，C正确； D．K连接时，为原电池，M极为正极，发生还原反应，得电子，，M极区的值增大，D错误； 故选D。 6．（2024届·河南·三模）中国科学院福建物质结构研究所某课题组设计并提出了一种基于时间解耦氨分解的新型可充电电池，能实现到的高效转化。已知电极上充放电循环的总反应为，工作原理如图所示： 下列叙述错误的是 A．放电时，锌箔电极的电势小于电极 B．放电时，电极反应式： C．充电时，锌箔接直流电源的负极 D．交换膜可用阴离子交换膜 【答案】B 【分析】由图可知，放电时，锌箔电极为原电池的负极，碱性条件下锌在负极失去电子发生氧化反应生成四羟基合锌离子，电极反应式为Zn—2e—+4OH—=Zn(OH)，电极为正极，水分子在正极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，电极反应式为2H2O+2e—=H2↑+2OH—，氢氧根离子通过阴离子交换膜由正极移向负极；充电时，与直流电源负极相连的锌箔电极为阴极，四羟基合锌离子在阴极得到电子发生还原反应生成锌和氢氧根离子，电极反应式为Zn(OH)+2e—=Zn+4OH—，电极为阳极，碱性条件下氨分子在阳极失去电子发生氧化反应生成氮气和水，电极反应式为，氢氧根离子通过阴离子交换膜由阴极移向阳极。 【详解】A．由分析可知，放电时，锌箔电极为原电池的负极，电极为正极，则锌箔电极的电势小于电极，故A正确； B．由分析可知，放电时，电极为正极，水分子在正极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，电极反应式为2H2O+2e—=H2↑+2OH—，故B错误； C．由分析可知，充电时，与直流电源负极相连的锌箔电极为阴极，故C正确； D．由分析可知，放电时，氢氧根离子通过阴离子交换膜由正极移向负极，充电时，氢氧根离子通过阴离子交换膜由阴极移向阳极，故D正确； 故选B。 7．（2024届·河北承德·三模）雾霾主要由、和可吸入颗粒物这三项组成，它们与雾气结合在一起，让天空变得阴沉灰暗。利用乙醇燃料电池(电解质溶液为稀硫酸，a、b为该燃料电池的两极)电解，可将雾霾中的、NO转化为，电解原理如图所示。下列说法错误的是 A．b电极的电极反应式为 B．不考虑气体的溶解性和损耗，电解过程中，消耗与NO的物质的量之比为5∶2 C．电解的总反应方程式为 D．若电解过程中的能量损耗不计，当消耗1 mol乙醇时，为实现产量最大化，通入的的物质的量为9.2 mol 【答案】D 【分析】c极二氧化硫被氧化，是阳极，a极是正极，d极NO得电子被还原，是阴极，b极是负极。 【详解】A．c电极为电解池的阳极，被氧化为；d电极为阴极，NO被还原为。由此可知，燃料电池的a电极为正极，b电极为负极，乙醇在负极失去电子，发生氧化反应，电极反应式为，A正确； B．根据关系式：转移，可知不考虑气体的溶解性和损耗，电解过程中，消耗与NO的物质的量之比为5∶2，B正确； C．阳极的电极反应式为，阴极的电极反应式为，则电解的总反应方程式为，C正确； D．若电解过程中的能量损耗不计，当消耗1 mol乙醇时，转移12 mol电子。根据关系式：转移生成，可知转移12 mol电子，生成4.8 mol ，再根据化学方程式，可知为实现产量最大化，通入的的物质的量为9.6 mol，D错误； 答案选D。 8．（2024届·黑龙江·三模）电解溶液制取某电池正极材料的前驱体，其工作原理如图所示，已知交换膜A为阴离子交换膜，下列说法正确的是 A．工作过程中，钛电极会不断溶解 B．通电一段时间，I室pH降低 C．撤去交换膜B，纯钛电极端前驱体的产率不会受到影响 D．当产生的时，纯钛电极上至少产生标准状况下气体 【答案】B 【分析】由图可知，前驱体在Ⅲ室产生，金属阳离子会进入Ⅲ室，与该极产生的OH-生成前驱体，纯钛电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，纯钛电极作为电解池的阴极，接电源负极(b)，则a为正极，石墨电极为阳极，阳极反应式为2H2O-4e-=4H++O2↑,发生氧化反应，Ⅱ室中的阴离子会通过交换膜A移向阳极，据此分析； 【详解】A．由图可知，前驱体在Ⅲ室生成，则Ⅱ室的金属阳离子进入Ⅲ室，交换膜B为阳离子交换膜，则右侧纯钛电极为阴极，电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，OH-与金属阳离子结合得到前驱体，钛电极不会溶解，故A错误； B．左侧石墨电极为阳极，电极反应式为2H2O-4e-=4H++O2↑，交换膜A为阴离子交换膜，SO进入I室，H+浓度不断增大，I室pH降低，故B正确； C．撤去交换膜B，相当于纯钛电极直接放入Ⅱ室，会导致接受电子的物质不是水而是金属离子，导致金属单质的生成，附着在前驱体上导致产率的降低，故C错误； D．每生成0.1mol的，就相当于生成0.2molOH-，由电极反应式2H2O+2e-=H2↑+2OH-可知，会生成0.1molH2，在标准状况下的体积为2.24L，故D错误； 答案为B。 9．（2024届·黑龙江哈尔滨·三模）羟基自由基具有很强的氧化性，能将苯酚氧化为和。我国科学家开发出如图所示装置，能实现制备氢气、处理含苯酚废水二位一体。下列说法正确的是 A．d电极的电极反应式： B．再生池中发生的反应： C．a为电源负极，m为阴离子交换膜，能增强导电性 D．气体X与Y在相同条件下的体积比为 【答案】A 【分析】c电极发生反应V3++e-=V2+，得电子被还原，所以c是阴极，a是负极，b是正极，d是阳极，结合图示，电极反应中产生羟基自由基(·OH)和H+，没有生成氧气，电极反应： 。据此分析作答。 【详解】A．根据分析，d电极的电极反应式：，A正确； B．题中所给反应未配平，B错误； C．根据分析，a为电源负极，比起纯水，能增强溶液的导电性，d电极的电极反应式：，产生的H+经阳离子交换膜移向阴极，故 m为阳离子交换膜，C错误； D．根据，产生1mol气体H2，需要消耗V2+2mol，对应c电极发生反应V3++e-=V2+，则转移电子数为2mol，根据，则产生的为2mol，根据反应，生成CO2为mol，所以两种气体体积比为1∶=7∶3，D错误； 故选A。 10．（2024届·河北沧州·三模）目前报道的电催化还原制主要有下图所示的类型、装置甲为固态质子导电电解，装置乙为固态氧阴离子导电电解，装置丙为含有的熔盐电解。 下列说法错误的是 A．甲、丙的电解总反应相同 B．甲、丙的阳极反应相同 C．乙的阴极反应为 D．每生成1mol甲、乙、丙转移的电子数均相同 【答案】B 【详解】A．由图可知，甲和丙中发生的总反应都是N2和H2反应生成，均为，A正确； B．甲、丙的阳极发生的反应不同，分别为、，B错误； C．由图可知，N2在阴极得到电子生成O2-和NH3，阴极反应为，正确； D．甲、乙、丙得电子的物质均为，故每生成，甲、乙、丙转移的电子数均相同，D正确； 故选B。 11．（2024届·山东德州·三模）光电催化还原为含C化合物，不仅实现了的高效转化和利用，并且为合成碳氢化合物提供了一条新的途径，其工作原理如下。下列分析错误的是 A．装置中隔膜为质子交换膜 B．该装置的能量来源是光能和电能 C．阴极产生乙烯的电极反应为： D．每产生32g氧气，电路中转移电子数为4 【答案】D 【分析】阳极发生氧化反应，，阴极发生还原反应，还原为含C化合物。 【详解】A．根据图示知，氢离子参与反应，故为质子交换膜，A正确； B．根据图示知，该装置的能量来源是光能和电能，B正确； C．根据电荷、原子守恒，阴极产生乙烯的电极反应为：，C正确； D．氧气如果只来源于阳极反应，根据，每产生32g氧气，电路中转移电子数为4，但是根据图知，阴极也生成氧气，D错误； 故选D。 12．（2024届·广西·三模）工业上以间硝基甲苯为原料，采用电解方法合成间氨基苯甲酸。两极材料分别采用、，电解质溶液为溶液，反应的原理示意图如下，下列说法不正确的是 A．A电极为电解池阴极 B．1mol间硝基甲苯被氧化为1mol间硝基苯甲酸时，转移 C．B电极的电极反应式为 D．产品既可以与酸反应，也可以与碱反应 【答案】B 【分析】由图可知，A电极为电解池的阴极，酸性条件下TiO2+在阴极得到电子发生还原反应生成Ti3+离子，Ti3+离子与间硝基硝基苯甲酸反应生成间氨基苯甲酸和TiO2+离子，B电极为阳极，水分子作用下铬离子在阳极失去电子发生氧化反应生成重铬酸根离子和氢离子，酸性条件下重铬酸根离子与间硝基甲苯反应生成铬离子、间硝基硝基苯甲酸和水。 【详解】A．由分析可知，A电极为电解池的阴极，酸性条件下TiO2+在阴极得到电子发生还原反应生成Ti3+离子，故A正确； B．由分析可知，酸性条件下重铬酸根离子与间硝基甲苯反应生成铬离子、间硝基硝基苯甲酸和水，反应的离子方程式为+Cr2O+8H++2Cr3++5H2O，由方程式可知，1mol间硝基甲苯被氧化为1mol间硝基苯甲酸时，反应转移6mol电子，故B错误； C．由分析可知，B电极为阳极，水分子作用下铬离子在阳极失去电子发生氧化反应生成重铬酸根离子和氢离子，电极反应式为，故C正确； D．由结构简式可知，分子中含有的氨基能与酸反应，含有的羧基能与碱反应，故D正确； 故选B。 13．（2024届·安徽马鞍山·三模）有机电化学合成是一种环境友好的合成方法，由对硝基苯甲酸制取对氨基苯甲酸的电解装置如图所示，其中双极膜能将解离成和。 下列说法错误的是 A．b端电势高于a端电势 B．电解后阳极区溶液pH下降 C．每产生就有发生解离 D．Pt的电极反应方程式可表示为： 【答案】B 【分析】 根据装置示意图可知，Ag在b极失去电子，为阳极区，结合NH3转化为，则b极为正极，且正极的反应式为，a为负极，Pt为阴极区，对硝基苯甲酸转化为对氨基苯甲酸需要消耗氢离子，则双极膜可以电解水H2O=H++OH-。 【详解】A．由分析知，b极为正极，a为负极，b端电势高于a端电势，故A正确； B．由分析知，电解后阳极区OH-的浓度会增大，溶液pH上升，故B错误； C．由分析知，生成，溶液需要1molOH—维持溶液环境，所以有发生解离，故C正确； D．由分析知，Pt的电极反应方程式可表示为：    ，故D正确； 答案选B。 14．（2024届·湖南邵阳·三模）退役锂离子电池正极材料中有价金属的回收利用，是解决新能源汽车产业环境污染和资源短缺的有效方法，也是该产业可持续发展的关键。回收过程中产生的沉锂后的母液中的溶质主要是Na2SO4，可根据电化学原理采用双极膜(BP)与离子交换膜(A、C)组合技术处理沉锂后的母液，实现废水的净化和资源回收(如图所示)。下列说法错误的是 A．双极膜(BP)可有效阻隔Na+和SO的通过，膜C为阳离子交换膜 B．阳极的电极反应为，阴极的电极反应为 C．阳极与直流电源的正极相连，阳极上的电势比阴极上的高 D．当阳极上放出22.4L(标准状况)气体时，该装置有2molH2SO4和4molNaOH生成 【答案】D 【分析】右侧为电解池的阴极，电极反应式为2H++2e-=H2↑，左侧为阳极，电极反应式为4OH--4e-═O2↑+2H2O，硫酸钠溶液中Na+经过C离子交换膜移向动，与BP双极膜中转移过来的OH-结合生成NaOH，所以C膜为阳离子交换膜，盐室中SO经过A离子交换膜移动，与BP双极膜中转移过来的H+结合生成硫酸，所以A膜为阴离子交换膜，据此分析解答。 【详解】A．根据图中、移动方向可知，膜A为阴离子交换膜，膜C为阳离子交换膜，故A正确； B．阳极的电极反应为，阴极的电极反应为，故B正确； C．阳极与直流电源的正极相连，阳极上的电势比阴极上的高，故C正确； D．当阳极上放出(标准状况)气体时，外电路中转移电子，该装置中有2个阴离子交换膜和2个阳离子交换膜，每个阴离子交换膜有通过，每个阳离子交换膜有通过，即该装置有和生成，故D错误。 答案选D。 题型四 电化学综合 1．（2024届·安徽合肥·三模）一种基于固体电解质NASICON的可充电钠碘电池，具有安全、电流密度高、使用条件宽泛等优点，其工作示意图如下所示，已知电池充电时b极发生氧化反应。下列说法错误的是 A．放电时a电极反应式为 B．电池总反应式可表示为 C．充电时，转移0.2mol 时，c区和d区的质量差改变4.6g D．若将c区换成金属锂，电池的比能量更大 【答案】C 【详解】电池充电时b极发生氧化反应，可知b极为阳极，a极为阴极。电池放电时，a为负极，电极反应为：，固体电解质NASICON只允许阳离子通过，固体电解质NASICON含钠离子，通过转移保持两侧电荷守恒，放电时b为正极，电极反应为：。 A．根据分析，放电时a电极为负极，故A项正确； B．根据分析，电池总反应式可表示为，故B项正确； C．根据反应式分析，每转移0.2mol电子时，0.2mol 从d区移出，c区移入0.2mol 生成0.2mol Na，两区质量差改变9.2g，故C项错误； D．失1mol 时，钠和锂的质量分别为23g和7g，锂的比能量（单位质量所能输出电能的多少）更大，故D项正确； 故本题选C。 2．（2024届·黑龙江齐齐哈尔·三模）一种以钒基氧化物(V6H13)为正极材料的水系锌离子电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．放电过程中，向极一侧移动 B．放电时，极电势高于极电势 C．充电时，极与外接直流电源负极相连 D．充电时，阳极发生的电极反应可能为 【答案】D 【分析】放电时Zn为负极，电极反应为Zn-2e-=Zn2+，钒基氧化物为正极；充电时Zn为阴极，钒基氧化物为阳极。 【详解】A．放电时，钒基氧化物(V6O13)为正极，Zn极为负极，负极Zn失去电子生成Zn2+进入溶液，放电过程中，Zn2+通过阳离子交换膜向V6O13极一侧移动，A项错误； B．放电时，正极电势高于负极电势，故放电时，V6O13极电势高于Zn极电势，B项错误； C．充电时，V6O13极作阳极，与外接直流电源正极相连，C项错误； D．充电时，阳极失电子生成V6O13和Zn2+，发生的电极反应可能为-2xe-=V6O13+xZn2+，D项正确； 答案选D。 3．（2024届·山西太原·三模）镍铁氰化物作为一种典型的普鲁士蓝衍生物材料，可选作水系PBA－充电电池的正极材料，工作原理如图所示。已知放电时的总反应：（0＜x≤1，Ⅱ、Ⅲ代表Fe的价态）。下列说法错误的是 A．充电时，阳极反应： B．充电时，正极端存储的脱出 C．放电时，负极区溶液的pH变小 D．向少量稀溶液中滴加2滴KSCN溶液，溶液变红 【答案】D 【分析】由总反应可知，放电时左侧氢气失去电子发生氧化反应为负极、右侧电极为正极，充电时坐左侧为阴极、右侧为阳极； 【详解】A．充电时，阳极物质失去电子发生氧化反应，反应为：，A正确； B．由A电极反应可知，充电时，正极端存储的脱出，B正确； C．放电时，负极区氢气失去电子发生氧化反应生成氢离子，溶液酸性增强，溶液的pH变小，C正确；   D．稀溶液中铁离子以配离子形式存在，则滴加KSCN溶液，溶液不变红，D错误； 故选D。 4．（2024届·安徽·三模）复旦大学彭慧胜院士和王兵杰副教授等人首次设计了一种可充电的铋—空气电池，具有较强稳定性，该电池使用了非碱性的三氟甲磺酸铋水系电解质溶液，简写为()，工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．电池工作时，X极的电极电势高于Y极的电极电势 B．充电时，Y电极发生还原反应 C．电解质溶液的作用是让电子在电池内通过，形成闭合的回路 D．若标准状况下消耗1.68L ，理论上负极区电解质溶液增重65.6g 【答案】D 【分析】放电时，X电极为负极，负极电极反应式为Bi-3e-=Bi3+，Y电极为正极，正极电极反应式为3O2+12e-+4Bi3+=2Bi2O3；充电时，X电极为阴极，Y电极为阳极。 【详解】A．根据分析，电池工作时，X极为电池负极，Y极为电池正极，则X极的电极电势低于Y极，A项错误； B．根据分析，充电时，Y极为阳极，发生氧化反应，B项错误； C．电子不能通过电解质溶液，C项错误； D．根据3O2+12e-+4Bi3+=2Bi2O3可知，若标准状况下消耗1.68LO2，电路中转移×4=0.3mol电子，负极反应为Bi-3e-=Bi3+，负极上有0.1mol Bi转化为Bi3+，质量为0.1mol×209g/mol=20.9g，根据电荷守恒，有0.3mol通过阴离子交换膜转移到负极区，质量为0.3mol×=44.7g，则理论上负极区电解质溶液增重20.9g+44.7g=65.6g，D项正确； 答案选D。 5．（2024届·天津滨海新·三模）最近我国科学家研制出一种可充电双离子电池体系，其工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．充电时，阴极区溶液的增大 B．放电时，每转移电子，负极区电解质溶液质量增加 C．放电时，正极反应式为 D．充电时，若极质量减少，则有通过阳离子交换膜 【答案】D 【分析】由图可知，放电时，Zn作负极，电极反应式为Zn-2e-+4OH-=[Zn(OH)4]2-，右侧为正极，电极反应式为Na0.6-xMnO2+xe-+xNa+═Na0.6MnO2，充电时，Zn作阴极，电极反应式为[Zn(OH)4]2-+2e-=Zn+4OH-，右侧为阳极，据此作答。 【详解】A．充电时，Zn作阴极，电极反应式为[Zn(OH)4]2-+2e-=Zn+4OH-，生成氢氧根离子，阴极区溶液的pH增大，A正确； B．放电时，Zn作负极，电极反应式为Zn-2e-+4OH-=[Zn(OH)4]2-，每转移0.2mol电子，负极区电解质溶液质量增加×65g/mol=6.5g，同时有0.2mol钠离子迁移到右侧，质量减小0.2mol×23g/mol=4.6g，故负极区电解质溶液质量实际增加6.5g-4.6g=1.9g，B正确； C．放电时，Zn作负极，右侧为正极，电极反应式为Na0.6-xMnO2+xe-+xNa+═Na0.6MnO2，C正确； D．充电时，Zn作阴极，电极反应式为[Zn(OH)4]2-+2e-=Zn+4OH-，a极质量增加6.5g，则有0.2mol Na+通过阳离子交换膜，D错误； 故选D。 6．（2024届·浙江温州·三模）中国科学技术大学吴长征教授团队开发了一种可充电的氢氧燃料电池，示意图如下。W为可充电电池的电解质介质之一，与氢气作用生成还原态WH，下列有关说法正确的是 A．充电时，A接外电源正极，发生氧化反应 B．根据反应顺序，W充当A极放电反应的催化剂 C．放电结束，A极区域pH减小 D．放电时，B的电极反应： 【答案】B 【分析】放电时，H2失去电子，A电极为负极，反应式为，此时W为催化剂，B电极为正极，O2得到电子，电极反应式为：，充电时，A与电源负极相连，B与电源正极相连。 【详解】A．充电时，A接外电源负极，发生还原反应，故A错误； B．由图可知，W充当A极放电反应的催化剂，反应前后W的质量和性质都没变，故B正确； C．A电极为负极，反应式为，H+通过质子交换膜向电极B移动，放电结束，A极区域pH不变，故C错误； D．放电时，B的电极反应：，故D错误； 故选B。 7．（2024届·四川成都·三模）某研究所构建了Zn-CO2新型二次电池，为减少CO2的排放和实现能源的开发利用提供了新的研究方向，该电池以Zn和多孔Pd纳米片为两极材料，以KOH和NaCl溶液为电解液，工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．b极电势高于a极 B．当双极膜中离解1 mol H2O时，外电路转移2 mol电子 C．放电时，总反应为：Zn + CO2 + 2OH− + 2H2O= + HCOOH D．充电时，双极膜中OH−移向b极，H+移向a极 【答案】B 【分析】本题主要考查原电池和电解原理，侧重考查学生的分析能力，明确各个电极上发生的反应及电解原理是解题关键。由图示信息可知，放电时b极为正极，a极为负极，放电总反应为Zn+CO2+2OH−+2H2O=Zn(OH)42−+HCOOH，据此回答。 【详解】A．由图示信息可知，放电时b极为正极，a极为负极，b极电势高于a极，故A正确； B．当双极膜中离解1molH2O时，外电路转移1mol电子，故B错误； C．放电时，总反应为：Zn+CO2+2OH−+2H2O=Zn(OH)42−+HCOOH，故C正确； D．充电时，双极膜中OH−移向b极(阳极)，H+移向a极(阴极)，故D正确； 故选B。 8．（2024届·四川绵阳·三模）新型高性能可充电电池的工作原理如图所示，正极材料中可反复进行的嵌入和脱出反应。下列说法错误的是 A．充电时，在正极材料中发生脱出反应 B．放电时，负极反应为 C．放电时，转移溶液减少 D．充电时，电池总反应为： 【答案】C 【分析】正极材料中可反复进行的嵌入和脱出反应，图像显示Li+向/电极移动，自发的氧化反应应为，即通氢气的电极为负极，所以/电极为正极。 【详解】A．放电时，在正极嵌入，则充电时，在正极材料中发生脱出反应，故A正确； B．通氢气的电极为负极，放电时，负极上氢气发生氧化反应，溶液呈碱性，电极反应式为，故B正确； C．放电时，正极反应式为+2xe-=，转移1mol电子正极消耗1molLi+，同时有1molLi+通过阳离子交换膜到溶液中，所以溶液中Li+的物质的量没有减少，故C错误； D．据放电时的正、负电极反应式，可得放电时的总反应式为=，则充电时电池总反应为：，故D正确； 故答案为：C。 9．（2024届·贵州毕节·三模）高载量锂硫电池是一种二次电池，具有比能量大，能量密度高，成本低，环境友好等优点，装置示意图如下。下列说法正确的是 A．放电时为负极 B．左室区电解质可为含水溶液 C．充电时极可能发生 D．当电路中转移电子时，锂电极质量变化 【答案】D 【分析】由图示可知，放电时电极Li失电子，为负极；S电极依次发生S8→Li2S8→Li2S6→Li2S4→Li2S2→Li2S的反应，为还原反应，电极S为正极；充电时，电极Li接电源的负极，做阴极；电极S接电源正极，做阳极。 【详解】A．放电时，S电极依次发生S8→Li2S8→Li2S6→Li2S4→Li2S2→Li2S的反应，为还原反应，电极S为正极；选项A错误； B．Li能与水反应，则该电池通常不选择水系电解液，选项B错误； C．充电时S极做阳极，失电子，电极反应式为：8Li2S-16e-= S8+16Li+，选项C错误； D．电池放电时Li电极为负极，电极方程式为Li-e-=Li+，当外电路中流过0.3mol电子时，负极消耗的Li的物质的量为0.3mol，其质量减少2.1g；电池充电时Li电极为阴极，电极方程式为Li++e-=Li，当外电路中流过0.3mol电子时，阴极增加的Li的物质的量为0.3mol，其质量增加2.1g；故当电路中转移0.3mol电子时，锂电极质量变化2.1g；选项D正确； 故答案选D。 10．（2024届·贵州遵义·三模）钠硒电池具有能量密度大、成本低等优点，被认为是富有潜力的新一代室温钠离子电池。某科研团队设计的钠硒电池模型如图所示。下列叙述错误的是 A．放电时，电极N的电势高于电极M B．放电时，M电极附近不能选用水系电解液 C．充电时，从N电极向M电极迁移 D．充电时，N极上的反应式为： 【答案】D 【分析】放电时，Na失去电子发生氧化反应，M为负极，石墨烯电极为正极，充电时，M为阴极，N为阳极，据此回答。 【详解】A．正极电势高于负极电势，所以放电时，电极N的电势高于电极M，A正确； B．放电时，M电极附近不能选用水系电解液，因为Na会与水反应，B正确； C．充电时，Na+向阴极移动，所以从N电极向M电极迁移，C正确； D．充电时，N极为阳极，电极反应式电荷不守恒且反应物与生成物写反了，D错误； 故选D。 11．（2024届·河南开封·三模）某充电宝锂离子电池的总反应为，某手机镍氢电池总反应为为储氢金属或合金)。有关上述两种电池的说法正确的是 A．镍氢电池放电时，为正极 B．锂离子电池放电时，向负极迁移 C．图中表示锂离子电池给镍氢电池充电 D．锂离子电池充电时，阳极的电极反应式为 【答案】C 【分析】锂离子电池放电时负极电极反应式为，正极电极反应式为，充电时，阳极电极反应式为，阴极电极反应式为；镍氢电池放电时负极电极反应式为，正极电极反应式为，充电时阳极的电极反应式为，阴极的电极反应式为，据此回答。 【详解】A．镍氢电池放电时，为负极，A错误； B．锂离子电池放电时，向正极迁移，参与正极反应，B错误； C．图中表示锂离子电池给镍氢电池充电，C正确； D．锂离子电池充电时，阳极的电极反应式为，D错误； 故选C。 12．（2024届·重庆·三模）光催化钠离子二次电池的应用研究取得重大进展，该电池工作原理如下图所示。下列有关说法正确的是 A．放电时，石墨为正极 B．离子交换膜为阴离子交换膜 C．放电时，光催化电极的电极反应式为 D．充电时，当完全转化为时，离子交换膜右室电解质溶液质量减少 【答案】D 【分析】如图，当A与C相接时，为放电过程，此时石墨电极为负极电极反应式为，光催化电极为正极，电极反应式为，钠离子由负极移向正极，当A与B相接时，为充电过程，此时石墨电极为阴极电极反应式为，光催化电极为正极，电极反应式为，钠离子由阳极移向阴极，故离子交换膜为阳离子交换膜，据此回答。 【详解】A．由分析知，放电时，石墨为负极，A错误； B．由分析知，该离子交换膜为阳离子交换膜，B错误； C．由分析知，放电时，光催化电极的电极反应式为，C错误； D．充电时，当完全转化为时，转移的的电子数为6mol，由电荷守恒得，有6mol钠离子由右室移向左室，离子交换膜右室电解质溶液质量减少，D正确； 故选D。 13．（2024届·辽宁·三模）近期，科学家研发出了一种新型铝电池。该电池的熔盐电解质由氯化钠(NaCl)、氯化钾(KCl)和氯化铝(AlCl3)组成(如图所示)。其中，电池放电过程中会形成，放电总反应的方程式为2Al+3Se=Al2Se3。下列说法错误的是 A．充电时，惰性电极为阳极 B．放电时，Al电极附近的阴离子浓度升高 C．放电时，电路中每转移2mol电子，理论上正极质量增加18g D．充电时，阳极的电极反应式为 【答案】B 【分析】由题干信息可知，放电总反应的离子方程式为2Al+3Se=Al2Se3，则反应中铝发生氧化反应为负极，即电极反应为：nAl-3ne-+(3n+1)Cl-=，惰性电极为正极，据此分析解题。 【详解】A．放电时铝发生氧化反应为负极，惰性电极为正极，则充电时，电极Al为阴极，惰性电极为阳极，A正确； B．电池放电过程中铝极反应为nAl-3ne-+(3n+1)Cl-=，Al电极附近的阴离子浓度降低，B错误； C．放电时，结合反应2Al+3Se=Al2Se3，则电路中每转移2mol电子，理论上正极质量增加18g，C正确； D．充电时，阳极的电极反应与放电时正极反应有关，反应为nAl2Se3-6ne-+2(3n+1)Cl-=2+3nSe，D正确； 故答案为：B。 14．（2024届·河南商丘·三模）某科研团队开发出一种高能量和转化效率的二次电池，其放电原理如图所示，其中电极M的材料为多孔石墨，充放电过程中，电极N上完成和之间的转化。下列说法错误的是 A．放电时，电极M作正极 B．放电时，从电极M向电极N迁移 C．充电时，导线中流过1mol，NaCl溶液的质量减小35.5g D．充、放电时，电极N上均为Ti元素的化合价发生变化 【答案】C 【分析】放电时，电极M上得电子作正极，电极反应式为，电极N上发生反应：，充电为此逆过程，据此回答。 【详解】A．放电时，电极M上得电子作正极， 故A正确； B．放电时，阴离子向负极移动，故B正确； C．充电时，导线中流过1mol，有1mol嵌入电极N，同时有1mol在电极M上放电生成，故NaCl溶液的质量减小58.5g，故C错误； D．充电时，电极N上嵌入，Ti的化合价降低，放电时，电极N上脱嵌，Ti的化合价升高，故D正确； 故选C。 15．（2024届·四川雅安·三模）如图所示为一种无需离子交换膜的新型氯流电池，该电池充分利用了易溶于这一特点，可用作储能设备。其中，该设备充电时电极a的反应式为：。 下列说法错误的是 A．充电时电极b是阳极 B．充电时每生成11.2L，电极a质量理论上增加23g C．放电时多孔炭电极b的电极反应式为： D．放电时溶液中的浓度增大 【答案】B 【分析】由充电时电极a的反应为可知，充电时，与直流电源负极相连的电极a为电解池的阴极，电极b为阳极，氯离子在阳极失去电子发生氧化反应生成氯气，电极反应式为，放电时，电极a为原电池的负极，在负极失去电子发生氧化反应生成和钠离子，电极反应式为，电极b为正极，氯气得到电子发生还原反应生成氯离子，电极反应式为，据此回答。 【详解】A．由分析可知，充电时，a极得电子发生还原反应，b及失电子发生氧化反应，电极b为阳极，A正确； B．由得失电子数目守恒可知，充电时，电极b生成1mol氯气，电极a理论上增加钠离子的质量为46g，未指明标准状况，氯气的物质的量不一定为0.5mol，B错误； C．由分析可知，电极b为正极，氯气得到电子发生还原反应生成氯离子，电极反应式为，C正确； D．由分析知，放电时发生，溶液中的浓度增大，D正确； 故选B。 16．（2024届·甘肃·三模）是一种绿色能源，一种燃料电池工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．放电时，从交换膜右侧向左侧移动 B．放电过程中右侧溶液的减小 C．每生成，理论上消耗 D．负极电极反应式为 【答案】C 【分析】通入甲醇一端为负极，发生氧化反应，电极方程式为，通入氧气一端为正极，发生还原反应，电极式为，据此回答。 【详解】A．左边甲醇被氧化为，失去电子，为负极区，氧气得电子为正极区，放电时，原电池内部阳离子由负极移向正极，即从左侧移向右侧，错误； B．为正极，放电过程中，得电子生成，移向右侧使浓度增大，增大，错误； C．根据电极方程式可知，每生成，电路中转移电子，故理论情况下消耗1.5mol O2，正确； D．负极甲醇被氧化为，其电极反应式为，D错误； 故选C。 17．（2024届·贵州黔东南·三模）水系锌锰二次电池放电时存在电极MnO2剥落现象，造成电池容量衰减。研究发现，加入少量KI固体能很大程度恢复“损失”的容量，原理如图，已知PBS膜只允许Zn2+通过。下列说法错误的是 A．PBS膜的优点是能有效抑制电池的自放电 B．放电时，3molI-参加反应，理论上负极减少65g C．放电时，外电路电子的移动方向是Zn→负载→MnO2 D．充电时的总反应：Zn+MnO2+4H+=Zn2++Mn2++2H2O 【答案】D 【分析】由图知，Zn电极为负极，发生氧化反应Zn-2e-=Zn2+，MnO2为正极，发生还原反应MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O，加入KI后，发生反应MnO2+3I-+4H+=Mn2+++2H2O，+2e-=3I-，碘离子为催化剂，据此分析。 【详解】A．PBS膜能够防止脱落的二氧化锰与锌接触构成微电池，减少锌的损耗，能有效抑制电池的自放电，A正确； B．加入KI后，I-与剥落的MnO2反应生成的Ⅰ，发生反应为MnO2+3I-+4H+=Mn2+++2H2O，+2e-=3I-，，如有3molI-参加反应，需得到电子2mol，理论上负极Zn减少1mol，质量为65g，B正确； C．放电时，外电路电子的移动方向是Zn→负载→MnO2，C正确； D．放电时的总反应为MnO+Zn+4H+=Zn2++Mn2++2H2O，D错误； 故选D。 18．（2024届·浙江·三模）利用电化学方法富集海水中的锂，其工作原理如下图所示。工作步骤如下：①向MnO2所在腔室通入海水，启动电源1，使海水中的进入MnO2而形成；②关闭电源1和海水通道，启动电源2，同时向电极2上通入空气。下列说法不正确的是 A．上述过程中，电极1和电极2分别作阳极和阴极 B．启动电源1时，阴极上的电极反应： C．启动电源2时，中的脱出进入腔室2 D．当有脱出时，电极2上产生1.12L(标准状况下)的H2 【答案】D 【分析】启动电源1，使海水中Li+进入MnO2而形成，MnO2中锰元素的化合价降低，作阴极，与电源1的负极相连，电极反应式为：；电极1作阳极，连接电源正极，电极反应式为：2H2O-4e-=O2↑+4H+。关闭电源1和海水通道，启动电源2，向电极2上通入空气，使中的Li+脱出进入腔室2，则电极2为阴极，电极反应式为：2H2O+O2+4e-=4OH-，阳极的电极反应式为：，据此分析解答。 【详解】A．上述过程中，电极1和电极2分别作阳极和阴极，故A正确； B．由分析知，启动电源1时，阴极上的电极反应：，故B正确； C．启动电源2时，中的脱出进入腔室2，故C正确； D．当Li+脱出时，电极2为阴极，电极2上不产生H2，而是消耗氧气，故D错误； 故选D。 19．（2024届·河南商丘·三模）某科研团队开发出一种高能量和转化效率的二次电池，其放电原理如图所示，其中电极M的材料为多孔石墨，充放电过程中，电极N上完成和之间的转化。下列说法错误的是 A．放电时，电极M作正极 B．放电时，从电极M向电极N迁移 C．充电时，导线中流过1mol，NaCl溶液的质量减小35.5g D．充、放电时，电极N上均为Ti元素的化合价发生变化 【答案】C 【分析】放电时，电极M上得电子作正极，电极反应式为，电极N上发生反应：，充电为此逆过程，据此回答。 【详解】A．放电时，电极M上得电子作正极， 故A正确； B．放电时，阴离子向负极移动，故B正确； C．充电时，导线中流过1mol，有1mol嵌入电极N，同时有1mol在电极M上放电生成，故NaCl溶液的质量减小58.5g，故C错误； D．充电时，电极N上嵌入，Ti的化合价降低，放电时，电极N上脱嵌，Ti的化合价升高，故D正确； 故选C。 20．（2024届·贵州贵阳·三模）一种利用分子筛除去空气中的、、等，获得纯氧气并构建锂—氧气电池，工作原理如图所示。下列叙述正确的是 A．放电时，a极为负极，发生还原反应 B．放电时，空气通入分子筛发生分解反应生成 C．充电时，b极反应式为 D．充电时，a极质量净减3.2 g时，外电路中有0.1 mol电子转移 【答案】C 【分析】放电时为原电池装置，有氧气通入的一端为正极，故a为负极，b为正极。充电时为电解池装置，正极接电源的正极，负极接电源的负极， 故a为阴极，b为阳极。 【详解】A. 结合分析可知，放电时，a极为负极，发生氧化反应，A错误。 B. 分子筛分离出氧气，属于物理变化，没有发生化学变化，B错误。 C. 充电时，b极为阳极，过氧根离子发生氧化反应生成氧气，C正确。 D. 充电时，a极为阴极，电极反应式为，阴极减少质量等于脱去过氧根离子质量，阴极净减3.2 g，相当于脱离，根据电极方程式中的计量关系，电路中应有0.2 mol电子转移，D错误。 故答案选C。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！3 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$