考点24 电化学原理的综合应用（核心考点精讲精练）-备战2025年高考化学一轮复习考点帮（新高考通用）

考点24 电化学原理的综合应用 目录 1 1.高考真题考点分布 1 2.命题规律及备考策略 1 2 考法01 多池串联的两大模型及原理分析 2 考法02 电化学装置中的膜技术应用 5 考法03 电化学有关计算 8 12 1.高考真题考点分布 考点内容 考点分布 多池串联 2022·山东卷，3分； 2021·广东卷，3分； 膜技术应用 2024·河北卷，3分；2024·湖北卷，3分；2024·辽宁卷，3分；2024·广东卷，3分； 2023·广东卷，3分；2023·全国甲卷，6分；2023·辽宁卷，3分；2023·湖北卷，3分； 2023·山东卷，3分；2023·浙江卷，3分；2023·重庆卷，3分；2022·湖南卷 ，3分； 2022·全国甲卷，6分； 电化学有关计算 2024·安徽卷，3分；2024·全国甲卷，6分；2024·新课标卷，6分；2024·浙江卷，3分； 2024·江苏卷，3分；2024·甘肃卷，3分； 2024·湖南卷，3分；2023·海南卷，3分； 2023·广东卷，3分；2023·辽宁卷，3分；2023·湖南卷，3分；2023·重庆卷，3分； 2.命题规律及备考策略 【命题规律】 高频考点从近几年全国高考试题来看，多池串联主要考查电极类型判断、电极反应式的书写等；原电池和电解池的相关计算主要包括两极产物的定量计算、溶液pH的计算、根据电荷量求产物的量、根据产物的量求电荷量等仍是高考命题的热点。 【备考策略】 【命题预测】 预计2025年高考会以新的情境载体考查考查电化学膜技术的应用、电极方程式书写、利用得失电子守恒计算等是高考命题的重要趋势，题目难度一般较大。 考法01 多池串联的两大模型及原理分析 1.常见串联装置图 （1）外接电源与电解池的串联(如图) A、B为两个串联电解池，相同时间内，各电极得失电子数相等。 （2）原电池与电解池的串联(如图) 图甲 图乙 显然两图中，A均为原电池，B均为电解池。 2.“串联”类装置的解题流程 考向01 考查外接电源与电解池的串联 【例1】（2024·河北秦皇岛·一模）如图所示，甲池的总反应式为N2H4＋O2===N2＋2H2O，下列关于该装置工作时的说法正确的是(　　) A．该装置工作时，Ag电极上有气体生成 B．甲池中负极反应式为N2H4－4e－===N2＋4H＋ C．甲池和乙池中溶液的pH均减小 D．当甲池中消耗3.2 g N2H4时，乙池中理论上最多产生6.4 g固体 考向02 考查原电池与电解池的串联 【例2】（2024·广东·三模）西北工业大学推出一种新型Zn-NO2电池，该电池能有效地捕获NO2并将其转化为NO。现利用Zn-NO2电池将产生的NO电解制氨，过程如图所示。下列说法正确的是 A．c电极的电势比d电极的电势高 B．当电路中转移2mole-时，丙室溶液质量减少18g C．电解池的总反应式为2H+ + 2NO+ 2H2O = 2NH3 +3O2↑ D．为增强丙中水的导电性，可以加入一定量的NaCl固体 【思维建模】 (1)多池串联的装置中，先根据电极反应物和电解质溶液判断哪个是原电池，其余装置一般为电解池。 (2)与原电池正极相连的电极为电解池阳极，与原电池负极相连的电极为电解池阴极，据此判断各池中发生的反应。 【对点1】（2024·黑龙江·模拟）二十大报告明确了生态文明建设的总基调是推动绿色发展。NO-空气质子交换膜燃料电池实现了制硝酸、发电、环保三位一体的结合。某化学兴趣小组用如图装置模拟工业处理废气和废水的过程。已知电极材料均为惰性电极。回答下列问题： (1)甲池在放电过程中的负极反应式为_________________________________________________________。 (2)乙池中通入废气SO2的电极为____极，电池总反应的离子方程式为_______________________________。 (3)b为____________(填“阳”或“阴”)离子交换膜。当浓缩室得到4 L浓度为0.6 mol·L－1的盐酸时，M室中的溶液的质量变化为____________(溶液体积变化忽略不计)。 (4)若在标准状况下，甲池有5.6 L O2参加反应，则乙池中处理废气(SO2和NO)的总体积为____________L。 【对点2】（2024·山东·模拟预测）利用如下装置模拟工业上电渗析法实现海水淡化。下列说法错误的是 A．乙室的Ag电极电势高于甲室 B．Cl电极的反应为 C．膜1为阳离子交换膜、膜2为阴离子交换膜 D．当乙室Ag电极的质量增加时，理论上NaCl溶液减少 考法02 电化学装置中的膜技术应用 1.常见的隔膜 隔膜又叫离子交换膜，由高分子特殊材料制成。离子交换膜分三类： (1)阳离子交换膜，简称阳膜，只允许阳离子通过，不允许阴离子通过。 (2)阴离子交换膜，简称阴膜，只允许阴离子通过，不允许阳离子通过。 (3)质子交换膜，只允许H＋通过，不允许其他阳离子和阴离子通过。 2.隔膜的作用 (1)能将两极区隔离，阻止两极区产生的物质接触，防止发生化学反应。 (2)能选择性的通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。 3.“隔膜”电解池的解题步骤 第一步，分清隔膜类型。即交换膜属于阳膜、阴膜或质子膜中的哪一种，判断允许哪种离子通过隔膜。 第二步，写出电极反应式，判断交换膜两侧离子变化，推断电荷变化，根据电荷平衡判断离子迁移方向。 第三步，分析隔膜作用。在产品制备中，隔膜作用主要是提高产品纯度，避免产物之间发生反应，或避免产物因发生反应而造成危险。 考向01 “隔膜”在新型电池中的应用 【例1】（2024·山东青岛·二模）我国科学家开发出了一种Zn-NO电池系统，该电池具有同时合成氨和对外供电的功能，其工作原理如图所示，下列说法错误的是(　　) A．电极电势：Zn/ZnO电极<MoS2电极 B．Zn/ZnO电极的反应式为Zn－2e－＋2OH－===ZnO＋H2O C．电池工作一段时间后，正极区溶液的pH减小 D．电子流向：Zn/ZnO电极→负载→MoS2电极 考向02 “隔膜”在电解池中的应用 【例2】（2024·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 【思维建模】 (1)含离子交换膜电化学装置题的解题步骤 (2)在原电池中应用离子交换膜，起到替代盐桥的作用，一方面能起到平衡电荷、导电的作用，另一方面能防止电解质溶液中的离子与电极直接反应，提高电流效率；在电解池中使用选择性离子交换膜的主要目的是限制某些离子(或分子)的定向移动，避免电解质溶液中的离子或分子与电极产物反应，提高产品纯度或防止造成危险等。 考向03 隔膜在“多室”电解池的应用 【例3】（2024·山东淄博·三模）一种自生酸和碱的电化学回收体系如图所示。表示等含磷微粒，为。下列说法错误的是 A．a、c为阴离子交换膜，b为阳离子交换膜 B．X为，将其泵入吸收室用于吸收 C．当电路中通过电子，阴极增重 D．Ⅲ室可发生反应： 【对点1】（2024·广东珠海·一模）某燃料电池主要构成要素如图所示，下列说法正确的是(　　) A．电池可用于乙醛的制备 B．b电极为正极 C．电池工作时，a电极附近pH降低 D．a电极的反应式为O2＋4e－－4H＋===2H2O 【对点2】（2024·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 【对点3】（2024·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 考法03 电化学有关计算 1.根据总反应式计算 先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。 2.根据电子守恒计算 (1)用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。 (2)用于混合溶液中电解的分阶段计算。 3.根据关系式计算 根据得失电子守恒建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。 如以电路中通过4 mol e－为桥梁可构建以下关系式： (式中M为金属，n为其离子的化合价数值) 该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值，熟记电极反应式，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。 4.电流效率η的计算 η＝×100％。先根据电极反应式计算出生成目标产物需要的电子的物质的量，再代入该公式进行计算。 考向01 考查原电池的计算 【例1】（2024·浙江·二模）K-O2电池结构如图，a和b为两个电极，其中之一为单质钾片。关于该电池，下列说法错误的是(　　) A．隔膜允许K＋通过，不允许O2通过 B．放电时，电流由b电极沿导线流向a电极；充电时，b电极为阳极 C．产生1 Ah电量时，生成KO2的质量与消耗O2的质量比值约为2.22 D．用此电池为铅蓄电池充电，消耗3.9 g钾时，铅蓄电池消耗0.9 g水 【易错警示】 (1)同一原电池的正、负极的电极反应得、失电子数相等。 (2)同一电解池的阴、阳极电极反应中得、失电子数相等。 (3)串联电路中的各个电极反应得、失电子数相等。 上述三种情况下，在写电极反应式时，得、失电子数要相等，在计算电解产物的量时，应按得、失电子数相等计算。 考向02 考查电解池的计算 【例2】（2024·湖南·模拟预测）用电解法处理废水中的模拟装置如图所示。a、b为离子选择性透过膜，下列说法正确的是 A．阳极室溶液由无色变成蓝色 B．阴极的电极反应式为 C．a膜为阴离子选择性透过膜 D．每转移2mol电子，阴极室质量增重34g 考向03 考查电流效率 【例3】（2024·江苏南京·二模）一定条件下，如图所示装置可实现有机物的电化学储氢（忽略其他有机物）。 （1）导线中电子移动方向为___________________。（用A、D表示） （2）生成目标产物的电极反应式为__________________。 （3）该储氢装置的电流效率η＝_________________________。（η＝×100％，计算结果保留小数点后1位） 【对点1】（2024·山东济南·模拟）一种烷烃催化转化装置如图所示，下列说法正确的是(　　) A．该装置将电能转化为化学能 B．H＋向左侧迁移 C．负极的电极反应式为C2H6－2e－===C2H4＋2H＋ D．每消耗0.1 mol C2H6，需要消耗标准状况下的空气2.8 L(设空气中氧气的体积分数为20%) 【对点2】（2024·山东日照·二模）乙烯的产量可用来衡量一个国家石油化学工业的发展水平，通过电解可实现乙烯的高效利用，电解装置如图所示(电极均为惰性电极)。下列说法正确的是 A．N是电源负极 B．离子交换膜是阴离子交换膜 C．a电极反应式为 D．消耗(标准状况下)，阴极区溶液质量减少 【对点3】（2024·河南安阳·三模）如图为一定条件下采用多孔惰性电极的储氢电池充电装置（忽略其他有机物）。已知储氢装置的电流效率η＝×100％，下列说法错误的是（　） A.若η＝75％，则参加反应的苯为0.8 mol B.过程中通过C—H键的断裂实现氢的储存 C.采用多孔电极增大了接触面积，可降低电池能量损失 D.生成目标产物的电极反应式为C6H6＋6e－＋6H＋C6H12 1．（2024·北京昌平·二模）一种混合离子软包二次电池装置示意图如图所示(其中一极产物为固体)，下列说法正确的是 A．放电时：为正极反应物，其中得电子 B．无论放电或充电，均应选用阳离子交换膜 C．无论放电或充电，电路中每转移电子就有离子通过离子交换膜 D．由该装置不能推测出还原性： 2．（2024·江西吉安·模拟预测）最近，南开大学水系电池课题组开发了一种六电子氧化还原I/石墨烯电极可充电电池，其能量密度显著高于传统的水系I基电池，示意图如下。 下列叙述正确的是 A．放电时，/石墨烯电极消耗发生还原反应 B．充电时，/石墨烯电极反应式为 C．放电时，电池总反应为 D．石墨烯能增强电极的导电性，放电时阴离子向正极移动 3.（2024·河南新乡·二模）自由基因为化学性质不稳定往往不能稳定存在，羟基自由基（·OH）有极强的氧化性，其氧化性仅次于氟单质。我国科学家设计的一种能将苯酚（）氧化为和的原电池—电解池组合装置如图所示，该装置能实现发电、环保二位一体。下列说法错误的是 A．该装置工作时，电流方向为电极b→Ⅲ室→Ⅱ室→Ⅰ室→电极a B．当电极a上有1mol 生成时，c极区溶液仍为中性 C．电极d的电极反应为 D．当电极b上有0.3mol 生成时，电极c、d两极共产生气体11.2L（标准状况） 4．（2024·山西·模拟预测）南京大学金钟课题组利用三氟甲磺酸根阴离子(OTF-)的氧化作用制备了均匀沉积的单质碘正极材料，并在此基础上进一步制备了电极/电解液共生的水系锌-碘电池，其工作原理如图所示： 下列说法正确的是 A．充电时，碘宿主电极为阴极 B．充电时，阳极电极反应式为 C．放电时，向右迁移 D．放电时，锌的质量减少时，有离开碘宿主电极 5．（2024·陕西铜川·模拟预测）利用下图所示的电化学装置可消除污水中的氮污染，下列叙述正确的是 A．电极电势：A>B B．负极上电极反应式： C．好氧反应器中反应式为 D．X离子为，交换膜Y是阴离子交换膜 6．（2024·河北石家庄·三模）高性能钠型电池工作原理如图所示，电池反应为．下列说法正确的是 A．放电时，a为正极 B．充电时，阴极反应为 C．放电时，Sn在很大程度上被腐蚀 D．充电时，当电路中通过，理论上有从石墨烯中脱嵌并向左迁移 7．（2024·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 8．（2024·陕西·模拟预测）铁—铬液流电池储能技术被称为储能时间最长、最安全的电化学储能技术之一，其工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．放电时，M为正极 B．充电时，阴极反应式为 C．若用该电池电解饱和食盐水，当有生成时，则有被氧化 D．充电时，被氧化时，则有由左向右通过质子交换膜 9.（2023·广东惠州·联考）钒电池是化学储能领域的一个研究热点，储能大、寿命长，利用该电池电解含的废水制备硝酸和氨水的原理如图所示，a、b、c、d电极均为惰性电极。下列说法中正确的是 A．用钒电池处理废水时，a电极区溶液由蓝色变成黄色 B．电势：a极高于c极 C．膜2为阴离子交换膜，p口流出液为 D．当钒电池有通过质子交换膜时，处理含的废水 10.（2024·广西南宁·模拟预测）如图是利用甲醇燃料电池进行电化学研究的装置图，下列说法正确的是    A．甲池将化学能转化为电能，总反应为2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O B．乙池中的Ag不断溶解 C．反应一段时间后要使乙池恢复原状，可加入一定量CuO固体 D．当甲池中有22.4LO2参与反应时，乙池中理论上可析出12.8g固体 11.（2024·河北衡水·一模）浓差电池是一种特殊的化学电源。如图所示装置是利用浓差电池电解Na2SO4溶液(a、b电极均为石墨电极)，可以制得O2、H2、H2SO4和NaOH。下列说法正确的是 A．a为电解池的阴极 B．当电路中转移2mol电子时，2mol通过膜d向右移动 C．电池放电过程中，Cu(2)电极上的电极反应为 D．电池从开始工作到停止放电，电解池理论上可制得120gNaOH 12.（2024·湖南长沙·模拟预测）四甲基氢氧化铵常用作电子工业清洗剂，下图为以四甲基氯化铵为原料，利用光伏并网发电装置采用电渗析法合成，下列叙述正确的是    A．a极电极反应式： B．制备0.4mol时，两极共产生6.72L气体(标准状况) C．c为阳离子交换膜，d，e均为阴离子交换膜 D．保持电流恒定，升高温度可以加快合成的反应速率 13．（2024·河北·二模）科学家利用高温固体氧化物燃料电池技术实现了废气资源回收，并得到单质硫。该电池工作原理如图所示，下列说法正确的是 A．电子从电极b流出 B．电极的电极反应为 C．该电池消耗转化成的电能理论上小于其燃烧热值 D．电路中每通过电子，则有流向电极a 14．（2024·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 15．（2024·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 16．（2024·辽宁·模拟预测）一种双膜二次电池的结构及放电时的工作原理如图所示。 已知：①M、N均为多孔石墨烯电极； ②起始时Ⅰ室(含储液罐)中只含； ③盐的水解忽略不计。 下列说法正确的是 A．充电时，Ⅱ室中向Ⅰ室迁移 B．充电时，N极电极反应式为 C．X膜为阴离子交换膜，Y膜为阳离子交换膜 D．放电时，Ⅲ室中电路上转移电子，此时Ⅰ室中，则起始时Ⅰ室中含有 17.（2024·四川成都·模拟预测）水系可逆电池在工作时，复合膜(由a、b膜复合而成，a膜只允许通过，b膜只允许通过)层间的解离成和，在外加电场中可透过相应的离子膜定向移动。当闭合K1时，电池工作原理如图所示，下列说法错误的是 A．闭合时，右侧电极反应为 B．闭合时，电池工作一段时间，复合膜两侧溶液的pH都降低 C．闭合时，从Zn电极流向复合膜 D．闭合时，每生成65gZn，同时生成气体11.2L 18．（2024·陕西安康·模拟预测）一种处理含废水并资源化利用氨的三室电催化装置如图所示。下列说法错误的是 A．b室和c室之间应选择阳离子交换膜 B．阴极发生的反应有 C．溶液与在a室中反应生成铵盐，实现资源化利用氨 D．b室消耗，c室产生气体(标准状况) 19．（2024·黑龙江·三模）一种新型电池，可以有效地捕获,将其转化为,再将产生的电解制，装置如图所示，下列说法正确的是 A．b为正极，发生氧化反应 B．电池工作中电子的流向： C．d电极的电极反应式： D．捕获,c极产生（标准状况） 20．（2024·北京·三模）利用双极膜电解制备，捕集烟气中，制备。电解原理如图所示： 已知：双极膜为复合膜，可在直流电的作用下，将膜间的解离，提供和。 下列说法正确的是 A．阴极反应式： B．Ⅰ为阴离子交换膜，Ⅱ阳离子交换膜 C．电路中转移电子时共产生 D．该装置总反应的方程式为 1.（2024·安徽卷）我国学者研发出一种新型水系锌电池，其示意图如下。该电池分别以(局部结构如标注框内所示)形成的稳定超分子材料和为电极，以和混合液为电解质溶液。下列说法错误的是 A. 标注框内所示结构中存在共价键和配位键 B. 电池总反应为： C. 充电时，阴极被还原的主要来自 D. 放电时，消耗，理论上转移电子 2.（2024·河北卷）我国科技工作者设计了如图所示的可充电电池，以为电解质，电解液中加入1，3-丙二胺()以捕获，使放电时还原产物为。该设计克服了导电性差和释放能力差的障碍，同时改善了的溶剂化环境，提高了电池充放电循环性能。 下列说法错误的是 A. 放电时，电池总反应为 B. 充电时，多孔碳纳米管电极与电源正极连接 C. 充电时，电子由电极流向阳极，向阴极迁移 D. 放电时，每转移电子，理论上可转化 3.（2024·湖北卷）我国科学家设计了一种双位点电催化剂，用和电化学催化合成甘氨酸，原理如图，双极膜中解离的和在电场作用下向两极迁移。已知在溶液中，甲醛转化为，存在平衡。电极上发生的电子转移反应为。下列说法错误的是 A. 电解一段时间后阳极区减小 B. 理论上生成双极膜中有解离 C. 阳极总反应式 D. 阴极区存在反应 4.（2024·甲卷）科学家使用研制了一种可充电电池(如图所示)。电池工作一段时间后，电极上检测到和少量。下列叙述正确的是 A.充电时，向阳极方向迁移 B.充电时，会发生反应 C.放电时，正极反应有 D.放电时，电极质量减少，电极生成了 5.（2024·辽宁卷）“绿色零碳”氢能前景广阔。为解决传统电解水制“绿氢”阳极电势高、反应速率缓慢的问题，科技工作者设计耦合高效制的方法，装置如图所示。部分反应机理为：。下列说法错误的是 A. 相同电量下理论产量是传统电解水的1.5倍 B. 阴极反应： C. 电解时通过阴离子交换膜向b极方向移动 D. 阳极反应： 6.（2024·新课标卷）一种可植入体内的微型电池工作原理如图所示，通过CuO催化消耗血糖发电，从而控制血糖浓度。当传感器检测到血糖浓度高于标准，电池启动。血糖浓度下降至标准，电池停止工作。(血糖浓度以葡萄糖浓度计) 电池工作时，下列叙述错误的是 A. 电池总反应为 B. b电极上CuO通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转变起催化作用 C. 消耗18mg葡萄糖，理论上a电极有0.4mmol电子流入 D. 两电极间血液中的在电场驱动下的迁移方向为b→a 7.（2024·浙江卷1月）破损的镀锌铁皮在氨水中发生电化学腐蚀，生成和，下列说法不正确的是 A. 氨水浓度越大，腐蚀趋势越大 B. 随着腐蚀的进行，溶液变大 C. 铁电极上的电极反应式为： D. 每生成标准状况下，消耗 8.（2024·江苏卷）碱性锌锰电池的总反应为，电池构造示意图如图所示。下列有关说法正确的是 A. 电池工作时，发生氧化反应 B. 电池工作时，通过隔膜向正极移动 C. 环境温度过低，不利于电池放电 D. 反应中每生成，转移电子数为 9.（2024·广东卷）一种基于氯碱工艺的新型电解池(下图)，可用于湿法冶铁的研究。电解过程中，下列说法不正确的是 A. 阳极反应： B. 阴极区溶液中浓度逐渐升高 C. 理论上每消耗，阳极室溶液减少 D. 理论上每消耗，阴极室物质最多增加 10.（2024·甘肃卷）某固体电解池工作原理如图所示，下列说法错误的是 A. 电极1的多孔结构能增大与水蒸气的接触面积 B. 电极2是阴极，发生还原反应： C. 工作时从多孔电极1迁移到多孔电极2 D. 理论上电源提供能分解 11.（2024·湖南卷）在水溶液中，电化学方法合成高能物质时，伴随少量生成，电解原理如图所示，下列说法正确的是 A. 电解时，向Ni电极移动 B. 生成的电极反应： C. 电解一段时间后，溶液pH升高 D. 每生成的同时，生成 12.（2023·海南卷第8题）利用金属Al、海水及其中的溶解氧可组成电池，如图所示。下列说法正确的是 A. b电极为电池正极 B. 电池工作时，海水中的Na+向a电极移动 C. 电池工作时，紧邻a电极区域的海水呈强碱性 D. 每消耗1kgAl，电池最多向外提供37mol电子的电量 13.（2023·广东卷第6题）负载有和的活性炭，可选择性去除实现废酸的纯化，其工作原理如图。下列说法正确的是（ ） A. 作原电池正极 B. 电子由经活性炭流向 C. 表面发生的电极反应： D. 每消耗标准状况下的，最多去除 14.（2023·广东卷第16题）用一种具有“卯榫”结构的双极膜组装电解池(下图)，可实现大电流催化电解溶液制氨。工作时，在双极膜界面处被催化解离成和，有利于电解反应顺利进行。下列说法不正确的是 A. 电解总反应： B. 每生成，双极膜处有的解离 C. 电解过程中，阳极室中的物质的量不因反应而改变 D. 相比于平面结构双极膜，“卯榫”结构可提高氨生成速率 15.（2023·全国甲卷第6题）用可再生能源电还原时，采用高浓度的抑制酸性电解液中的析氢反应来提高多碳产物(乙烯、乙醇等)的生成率，装置如下图所示。下列说法正确的是 A. 析氢反应发生在电极上 B. 从电极迁移到电极 C. 阴极发生的反应有： D. 每转移电子，阳极生成气体(标准状况) 16.（2023·辽宁卷第7题）某无隔膜流动海水电解法制H2的装置如下图所示，其中高选择性催化剂可抑制产生。下列说法正确的是（ ） A. b端电势高于a端电势 B. 理论上转移生成 C. 电解后海水下降 D. 阳极发生： 17.（2023·辽宁卷第11题）某低成本储能电池原理如下图所示。下列说法正确的是（ ） A. 放电时负极质量减小 B. 储能过程中电能转变为化学能 C. 放电时右侧通过质子交换膜移向左侧 D. 充电总反应： 18.（2023·湖北卷第10题）我国科学家设计如图所示的电解池，实现了海水直接制备氢气技术的绿色化。该装置工作时阳极无生成且KOH溶液的浓度不变，电解生成氢气的速率为。下列说法错误的是（ ） A. b电极反应式为 B. 离子交换膜为阴离子交换膜 C. 电解时海水中动能高的水分子可穿过PTFE膜 D. 海水为电解池补水的速率为 19.（2023·湖南卷第8题）葡萄糖酸钙是一种重要的补钙剂，工业上以葡萄糖、碳酸钙为原料，在溴化钠溶液中采用间接电氧化反应制备葡萄糖酸钙，其阳极区反应过程如下： 下列说法错误的是 A. 溴化钠起催化和导电作用 B. 每生成葡萄糖酸钙，理论上电路中转移了电子 C. 葡萄糖酸能通过分子内反应生成含有六元环状结构的产物 D. 葡萄糖能发生氧化、还原、取代、加成和消去反应 20.（2023·山东卷第11题）利用热再生氨电池可实现CuSO4电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示，甲、乙两室均预加相同的CuSO4电镀废液，向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法正确的是 A. 甲室Cu电极为正极 B. 隔膜为阳离子膜 C. 电池总反应为： D. NH3扩散到乙室将对电池电动势产生影响 21.（2023·浙江卷6月第13题）氯碱工业能耗大，通过如图改进的设计可大幅度降低能耗，下列说法不正确的是 A. 电极A接电源正极，发生氧化反应 B. 电极B的电极反应式为： C. 应选用阳离子交换膜，在右室获得浓度较高的NaOH溶液 D. 改进设计中通过提高电极B上反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗 22.（2023·重庆卷第12题）电化学合成是一种绿色高效的合成方法。如图是在酸性介质中电解合成半胱氨酸和烟酸的示意图。下列叙述错误的是 A. 电极a为阴极 B. 从电极b移向电极a C. 电极b发生的反应为： D. 生成半胱氨酸的同时生成烟酸 23.（2022·湖南卷）海水电池在海洋能源领域备受关注，一种锂-海水电池构造示意图如下。下列说法错误的是 A. 海水起电解质溶液作用 B. N极仅发生的电极反应： C. 玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能 D. 该锂-海水电池属于一次电池 24.（2022·全国甲卷）一种水性电解液Zn-MnO2离子选泽双隔膜电池如图所示(KOH溶液中，Zn2+以Zn(OH)存在)。电池放电时，下列叙述错误的是 A.Ⅱ区的K+通过隔膜向Ⅲ区迁移 B.Ⅰ区的SO42-通过隔膜向Ⅱ区迁移 C. MnO2电极反应：MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O D.电池总反应：Zn+4OH-+MnO2+4H+=Zn(OH)42-+Mn2++2H2O 25.（2022·山东卷）设计如图装置回收金属钴。保持细菌所在环境pH稳定，借助其降解乙酸盐生成，将废旧锂离子电池的正极材料转化为，工作时保持厌氧环境，并定时将乙室溶液转移至甲室。已知电极材料均为石墨材质，右侧装置为原电池。下列说法正确的是 A. 装置工作时，甲室溶液pH逐渐增大 B. 装置工作一段时间后，乙室应补充盐酸 C. 乙室电极反应式为 D. 若甲室减少，乙室增加，则此时已进行过溶液转移 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！20 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 考点24 电化学原理的综合应用 目录 1 1.高考真题考点分布 1 2.命题规律及备考策略 1 2 考法01 多池串联的两大模型及原理 2 考法02 电化学装置中的膜技术应用 6 考法03 电化学有关计算 11 16 1.高考真题考点分布 考点内容 考点分布 多池串联 2022·山东卷，3分； 2021·广东卷，3分； 膜技术应用 2024·河北卷，3分；2024·湖北卷，3分；2024·辽宁卷，3分；2024·广东卷，3分； 2023·广东卷，3分；2023·全国甲卷，6分；2023·辽宁卷，3分；2023·湖北卷，3分； 2023·山东卷，3分；2023·浙江卷，3分；2023·重庆卷，3分；2022·湖南卷 ，3分； 2022·全国甲卷，6分； 电化学有关计算 2024·安徽卷，3分；2024·全国甲卷，6分；2024·新课标卷，6分；2024·浙江卷，3分； 2024·江苏卷，3分；2024·甘肃卷，3分； 2024·湖南卷，3分；2023·海南卷，3分； 2023·广东卷，3分；2023·辽宁卷，3分；2023·湖南卷，3分；2023·重庆卷，3分； 2.命题规律及备考策略 【命题规律】 高频考点从近几年全国高考试题来看，多池串联主要考查电极类型判断、电极反应式的书写等；原电池和电解池的相关计算主要包括两极产物的定量计算、溶液pH的计算、根据电荷量求产物的量、根据产物的量求电荷量等仍是高考命题的热点。 【备考策略】 【命题预测】 预计2025年高考会以新的情境载体考查考查电化学膜技术的应用、电极方程式书写、利用得失电子守恒计算等是高考命题的重要趋势，题目难度一般较大。 考法01 多池串联的两大模型及原理分析 1.常见串联装置图 （1）外接电源与电解池的串联(如图) A、B为两个串联电解池，相同时间内，各电极得失电子数相等。 （2）原电池与电解池的串联(如图) 图甲 图乙 显然两图中，A均为原电池，B均为电解池。 2.“串联”类装置的解题流程 考向01 考查外接电源与电解池的串联 【例1】（2024·河北秦皇岛·一模）如图所示，甲池的总反应式为N2H4＋O2===N2＋2H2O，下列关于该装置工作时的说法正确的是(　　) A．该装置工作时，Ag电极上有气体生成 B．甲池中负极反应式为N2H4－4e－===N2＋4H＋ C．甲池和乙池中溶液的pH均减小 D．当甲池中消耗3.2 g N2H4时，乙池中理论上最多产生6.4 g固体 【答案】C 【解析】该装置图中，甲池为燃料电池，其中左边电极为负极，右边电极为正极，乙池为电解池，石墨电极为阳极，Ag电极为阴极，阴极上Cu2＋得电子生成铜，无气体生成，A错误；甲池溶液呈碱性，电极反应式不出现H＋，B错误；根据甲池的总反应式可知有水生成，电解液被稀释，故碱性减弱，pH减小，乙池的总反应式为2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4，电解液酸性增强，pH减小，C正确；3.2 g N2H4的物质的量为0.1 mol，转移电子的物质的量为0.4 mol，产生0.2 mol Cu，质量为12.8 g，D错误。 考向02 考查原电池与电解池的串联 【例2】（2024·广东·三模）西北工业大学推出一种新型Zn-NO2电池，该电池能有效地捕获NO2并将其转化为NO。现利用Zn-NO2电池将产生的NO电解制氨，过程如图所示。下列说法正确的是 A．c电极的电势比d电极的电势高 B．当电路中转移2mole-时，丙室溶液质量减少18g C．电解池的总反应式为2H+ + 2NO+ 2H2O = 2NH3 +3O2↑ D．为增强丙中水的导电性，可以加入一定量的NaCl固体 【答案】B 【分析】由图可知，左池为原电池，Zn电极为原电池负极，b电极为原电池正极，则与原电池相连的右池为电解池。与原电池负极相连的c极为电解池阴极，与原电池正极相连的d极为电解池阳极。 【解析】A．c为阴极、d为阳极，c电极的电势比d电极的电势低，A错误； B．丙室中阳极上水失电子产生氧气，电极反应式为2H2O-4e-=4H++O2↑，当电路中转移2mole-时，丙室产生氧气减少的质量为16g，同时会有2mol质子转移至乙室，则丙室溶液质量减少量为16g+2mol×1g/mol=18g，B正确； C．电解池溶液为亚硝酸盐溶液，反应物中不出现H+，电解池总反应为2NO+ 4H2O = 2NH3 +3O2↑+ 2OH-，C错误； D．放电顺序：Cl->OH-，若加入NaCl，Cl-会在阳极放电产生Cl2，并不能生成H+迁移至乙室去平衡电荷，导致电解反应生成氨难以发生。可加入硫酸钠固体增强溶液导电性，D错误； 故答案为：B。 【思维建模】 (1)多池串联的装置中，先根据电极反应物和电解质溶液判断哪个是原电池，其余装置一般为电解池。 (2)与原电池正极相连的电极为电解池阳极，与原电池负极相连的电极为电解池阴极，据此判断各池中发生的反应。 【对点1】（2024·黑龙江·模拟）二十大报告明确了生态文明建设的总基调是推动绿色发展。NO-空气质子交换膜燃料电池实现了制硝酸、发电、环保三位一体的结合。某化学兴趣小组用如图装置模拟工业处理废气和废水的过程。已知电极材料均为惰性电极。回答下列问题： (1)甲池在放电过程中的负极反应式为_________________________________________________________。 (2)乙池中通入废气SO2的电极为____极，电池总反应的离子方程式为_______________________________。 (3)b为____________(填“阳”或“阴”)离子交换膜。当浓缩室得到4 L浓度为0.6 mol·L－1的盐酸时，M室中的溶液的质量变化为____________(溶液体积变化忽略不计)。 (4)若在标准状况下，甲池有5.6 L O2参加反应，则乙池中处理废气(SO2和NO)的总体积为____________L。 【答案】(1)NO＋2H2O－3e－===NO＋4H＋　(2)阳　5SO2＋2NO＋8H2O2NH＋5SO＋8H＋　(3)阴　减小18 g　(4)15.68 【解析】(1)甲池在放电过程中，负极上一氧化氮失去电子发生氧化反应生成硝酸根离子，反应为NO＋2H2O－3e－===NO＋4H＋。(2)乙池中通入废气SO2的电极连接电源的正极，为阳极；阳极二氧化硫发生氧化反应生成硫酸根离子，阴极一氧化氮发生还原反应生成铵根离子，电池总反应的离子方程式为5SO2＋2NO＋8H2O2NH＋5SO＋8H＋。(3)丙中阳极上水放电发生氧化反应生成氧气和氢离子，氢离子从M室通过a膜进入浓缩室；N室中氯离子通过b膜进入浓缩室，最终得到较浓的盐酸，故b为阴离子交换膜。当浓缩室得到4 L浓度为0.6 mol·L－1盐酸时，迁移过来的氢离子为4 L×(0.6 mol·L－1－0.1 mol·L－1)＝2 mol；2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，则反应1 mol水，M室中溶液的质量变化为减少1 mol×18 g·mol－1＝18 g。(4)乙池中SO2转化为硫酸根离子、NO转化为铵根离子；若标准状况下，甲池有5.6 L O2(为0.25 mol)参加反应，根据得失电子守恒可知，O2～4e－～2SO2～NO，则乙池中处理废气(SO2和NO)共0.7 mol，总体积为15.68 L。 【对点2】（2024·山东·模拟预测）利用如下装置模拟工业上电渗析法实现海水淡化。下列说法错误的是 A．乙室的Ag电极电势高于甲室 B．Cl电极的反应为 C．膜1为阳离子交换膜、膜2为阴离子交换膜 D．当乙室Ag电极的质量增加时，理论上NaCl溶液减少 【答案】C 【分析】该装置左侧为浓差原电池，右侧为电解池，实现海水淡化装置，甲室电极发生，该电极为负极，乙室的电极发生，该电极为正极，故Cl电极为阳极，C2电极为阴极，溶液中阳离子移向阴极室，膜2为阳离子交换膜，阴离子移向阳极室，膜1为阴离子交换膜，从而模拟实现海水淡化。 【解析】A．由上述分析可知，乙室的电极为正极，故电势高于甲室，A正确； B．Cl电极为阳极，电极反应为，B正确； C．溶液中阳离子移向阴极室，膜2为阳离子交换膜，阴离子移向阳极室，膜1为阴离子交换膜，C错误； D．乙室的电极发生，增加为生成的的质量，物质的量为，转移电子0.2mol，理论上NaCl溶液移向阳极室的为0.2mol，移向阴极室的为0.2mol，故质量减少，D正确； 答案选C。 考法02 电化学装置中的膜技术应用 1.常见的隔膜 隔膜又叫离子交换膜，由高分子特殊材料制成。离子交换膜分三类： (1)阳离子交换膜，简称阳膜，只允许阳离子通过，不允许阴离子通过。 (2)阴离子交换膜，简称阴膜，只允许阴离子通过，不允许阳离子通过。 (3)质子交换膜，只允许H＋通过，不允许其他阳离子和阴离子通过。 2.隔膜的作用 (1)能将两极区隔离，阻止两极区产生的物质接触，防止发生化学反应。 (2)能选择性的通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。 3.“隔膜”电解池的解题步骤 第一步，分清隔膜类型。即交换膜属于阳膜、阴膜或质子膜中的哪一种，判断允许哪种离子通过隔膜。 第二步，写出电极反应式，判断交换膜两侧离子变化，推断电荷变化，根据电荷平衡判断离子迁移方向。 第三步，分析隔膜作用。在产品制备中，隔膜作用主要是提高产品纯度，避免产物之间发生反应，或避免产物因发生反应而造成危险。 考向01 “隔膜”在新型电池中的应用 【例1】（2024·山东青岛·二模）我国科学家开发出了一种Zn-NO电池系统，该电池具有同时合成氨和对外供电的功能，其工作原理如图所示，下列说法错误的是(　　) A．电极电势：Zn/ZnO电极<MoS2电极 B．Zn/ZnO电极的反应式为Zn－2e－＋2OH－===ZnO＋H2O C．电池工作一段时间后，正极区溶液的pH减小 D．电子流向：Zn/ZnO电极→负载→MoS2电极 【答案】C 【解析】Zn/ZnO电极为负极，MoS2电极为正极，正极电势高于负极电势，A正确；正极区消耗的H＋源于双极膜解离出的H＋，且产生的NH3会部分溶解，所以正极区溶液的pH不会减小，C错误；电子流向：负极→负载→正极，D正确。 考向02 “隔膜”在电解池中的应用 【例2】（2024·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。 【解析】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。 【思维建模】 (1)含离子交换膜电化学装置题的解题步骤 (2)在原电池中应用离子交换膜，起到替代盐桥的作用，一方面能起到平衡电荷、导电的作用，另一方面能防止电解质溶液中的离子与电极直接反应，提高电流效率；在电解池中使用选择性离子交换膜的主要目的是限制某些离子(或分子)的定向移动，避免电解质溶液中的离子或分子与电极产物反应，提高产品纯度或防止造成危险等。 考向03 隔膜在“多室”电解池的应用 【例3】（2024·山东淄博·三模）一种自生酸和碱的电化学回收体系如图所示。表示等含磷微粒，为。下列说法错误的是 A．a、c为阴离子交换膜，b为阳离子交换膜 B．X为，将其泵入吸收室用于吸收 C．当电路中通过电子，阴极增重 D．Ⅲ室可发生反应： 【答案】AC 【分析】由I室电极产生O2，III室电极产生H2可知，左侧为阳极，右侧为阴极，I室产生H+进入II室溶液，为了保证II室溶液电中性，脱盐室中硫酸根离子进入II室，II室物质X为硫酸，故a膜为阳离子交换膜，b膜为阴离子交换膜，II室硫酸泵入吸收室用于吸收NH3，脱盐室中硫酸根经过b膜进入II室，则Na+通过c膜进入III室，c膜为阳离子交换膜。 【解析】A．根据分析，a、c为阳离子交换膜，b为阴离子交换膜，A错误； B．根据分析可知，II室物质X为硫酸，硫酸泵入吸收室用于吸收NH3，B正确； C．III室电极为阴极，电极反应式，转移0.14mol电子，共生成0.14mol，除了生成羟基磷灰石，还要与铵根反应，根据，当参与反应的OH-少于0.14mol，生成的羟基磷灰石少于0.01mol，0.01mol羟基磷灰石为10.04g，故阴极增重小于10.04g，C错误； D．III室要生成羟基磷灰石，根据得失电子守恒及电荷守恒：，D正确； 答案选AC。 【对点1】（2024·广东珠海·一模）某燃料电池主要构成要素如图所示，下列说法正确的是(　　) A．电池可用于乙醛的制备 B．b电极为正极 C．电池工作时，a电极附近pH降低 D．a电极的反应式为O2＋4e－－4H＋===2H2O 【答案】A 【解析】该燃料电池中，乙烯和水发生氧化反应，所以通入乙烯和水的电极是负极，氧气得电子发生还原反应，所以通入氧气的电极是正极，由图可知负极上乙烯和水生成乙醛和氢离子，氢离子移向正极，正极上氧气和氢离子反应生成水，X为水，由此分析。电池工作时，氢离子移向正极，a电极的反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，a电极附近pH升高，故C、D不符合题意。 【对点2】（2024·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。 【解析】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。 【对点3】（2024·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； 【解析】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。 考法03 电化学有关计算 1.根据总反应式计算 先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。 2.根据电子守恒计算 (1)用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。 (2)用于混合溶液中电解的分阶段计算。 3.根据关系式计算 根据得失电子守恒建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。 如以电路中通过4 mol e－为桥梁可构建以下关系式： (式中M为金属，n为其离子的化合价数值) 该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值，熟记电极反应式，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。 4.电流效率η的计算 η＝×100％。先根据电极反应式计算出生成目标产物需要的电子的物质的量，再代入该公式进行计算。 考向01 考查原电池的计算 【例1】（2024·浙江·二模）K-O2电池结构如图，a和b为两个电极，其中之一为单质钾片。关于该电池，下列说法错误的是(　　) A．隔膜允许K＋通过，不允许O2通过 B．放电时，电流由b电极沿导线流向a电极；充电时，b电极为阳极 C．产生1 Ah电量时，生成KO2的质量与消耗O2的质量比值约为2.22 D．用此电池为铅蓄电池充电，消耗3.9 g钾时，铅蓄电池消耗0.9 g水 【答案】D 【解析】金属性强的钾易与氧气反应，为防止钾与氧气反应，电池所选择隔膜应允许K＋通过，不允许O2通过，故A正确；放电时，a为负极，b为正极，电流由b电极沿导线流向a电极，充电时，b电极应与直流电源的正极相连，作电解池的阳极，故B正确；生成1 mol超氧化钾时，消耗1 mol氧气，两者的质量比为(1 mol×71 g·mol－1)∶(1 mol×32 g·mol－1)≈2.22∶1，故C正确；铅蓄电池充电时的总反应的化学方程式为2PbSO4＋2H2O===PbO2＋Pb＋2H2SO4，反应每消耗2 mol水时，转移2 mol电子，由得失电子守恒可知，消耗3.9 g钾时，铅蓄电池消耗水的质量为×18 g·mol－1＝1.8 g，故D错误。 【易错警示】 (1)同一原电池的正、负极的电极反应得、失电子数相等。 (2)同一电解池的阴、阳极电极反应中得、失电子数相等。 (3)串联电路中的各个电极反应得、失电子数相等。 上述三种情况下，在写电极反应式时，得、失电子数要相等，在计算电解产物的量时，应按得、失电子数相等计算。 考向02 考查电解池的计算 【例2】（2024·湖南·模拟预测）用电解法处理废水中的模拟装置如图所示。a、b为离子选择性透过膜，下列说法正确的是 A．阳极室溶液由无色变成蓝色 B．阴极的电极反应式为 C．a膜为阴离子选择性透过膜 D．每转移2mol电子，阴极室质量增重34g 【答案】A 【分析】根据图片知，Cu为阳极，阳极上Cu失电子发生氧化反应生成Cu2+，电极反应式为，C为阴极，电极方程式为：2H++2e-=H2，以此解答。 【解析】A．阳极上发生氧化反应，溶液由无色变为蓝色，A正确； B．阴极上H＋发生还原反应：2H＋＋2e-=H2↑，B错误； C．a膜为阳离子选择性透过膜，通过a膜进入阴极室，C错误； D．每转移2mol电子，有2mol的进入阴极室，由阴极电极反应式可知有氢气产生，会释放出去，故阴极室质量增重32g，D错误； 故选A。 考向03 考查电流效率 【例3】（2024·江苏南京·二模）一定条件下，如图所示装置可实现有机物的电化学储氢（忽略其他有机物）。 （1）导线中电子移动方向为　 。（用A、D表示） （2）生成目标产物的电极反应式为　　 　 　 　。 （3）该储氢装置的电流效率η＝　 。（η＝×100％，计算结果保留小数点后1位） 【答案】（1）A→D （2）C6H6＋6H＋＋6e－C6H12 （3）64.3％ 【解析】（1）由装置图可知，电解池左边电极D上发生的反应是“苯加氢还原”，则电极D是阴极，故导线中电子移动方向为A→D。（2）该电解池的目的是储氢，故目标产物为环己烷，则生成环己烷的电极反应式为C6H6＋6H＋＋6e－C6H12。（3）阳极生成的H＋经过高分子电解质膜移动至阴极，一部分H＋与苯反应生成环己烷，还有一部分H＋得电子生成H2（2H＋＋2e－H2↑，阴极的副反应），左边（阴极区）出来的混合气体为未参与反应的其他气体、未反应的苯（g）、生成的环己烷（g）和H2。设未反应的苯蒸气的物质的量为x mol，生成的H2的物质的量为y mol，阴极生成的气态环己烷的物质的量为（2.4－x） mol，得到电子的物质的量为6×（2.4－x） mol，阴极生成y mol H2得到2y mol电子，阳极（电极E）的电极反应式为2H2O－4e－O2↑＋4H＋，生成2.8 mol O2失去电子的物质的量为4×2.8 mol＝11.2 mol，根据得失电子守恒有6×（2.4－x） mol＋2y mol＝11.2 mol；阴极出来的混合气体中苯蒸气的物质的量分数为＝0.1；联立解得x＝1.2，电流效率为×100％≈64.3％。 【对点1】（2024·山东济南·模拟）一种烷烃催化转化装置如图所示，下列说法正确的是(　　) A．该装置将电能转化为化学能 B．H＋向左侧迁移 C．负极的电极反应式为C2H6－2e－===C2H4＋2H＋ D．每消耗0.1 mol C2H6，需要消耗标准状况下的空气2.8 L(设空气中氧气的体积分数为20%) 【答案】C 【解析】根据装置图可知，Fe-Co合金作电池的负极，C2H6在负极失去电子，发生的电极反应：C2H6－2e－===C2H4＋2H＋；右侧为正极，氧气得电子与氢离子反应生成水。该装置为原电池，将化学能转化为电能，A错误；H＋向正极移动，即向右侧迁移，B错误；每消耗0.1 mol C2H6，转移0.2 mol电子，需要消耗0.05 mol氧气，则需消耗标准状况下的空气5.6 L(设空气中氧气的体积分数为20%)，D错误。 【对点2】（2024·山东日照·二模）乙烯的产量可用来衡量一个国家石油化学工业的发展水平，通过电解可实现乙烯的高效利用，电解装置如图所示(电极均为惰性电极)。下列说法正确的是 A．N是电源负极 B．离子交换膜是阴离子交换膜 C．a电极反应式为 D．消耗(标准状况下)，阴极区溶液质量减少 【答案】AC 【解析】A．根据电解装置图可知，电极a上C2H2生成CH3COOC2H5发生氧化反应，故电极a为阳极，M是电源的正极，则N是电源的负极，A正确； B．b极为阴极，反应式为2H++2e−=H2，则a极生成的H+向b极移动，故离子交换膜应是阳离子交换膜，B错误； C．a电极为阳极，发生氧化反应，反应式为2C2H4+2H2O−4e−=CH3COOC2H5+4H+，C正确； D．标准状况下消耗2.24LC2H4即1molC2H4发生反应，则a极生成2molH+，同时向b极移动2molH+，阴极区溶液质量不变，D错误； 故选AC。 【对点3】（2024·河南安阳·三模）如图为一定条件下采用多孔惰性电极的储氢电池充电装置（忽略其他有机物）。已知储氢装置的电流效率η＝×100％，下列说法错误的是（　　） A.若η＝75％，则参加反应的苯为0.8 mol B.过程中通过C—H键的断裂实现氢的储存 C.采用多孔电极增大了接触面积，可降低电池能量损失 D.生成目标产物的电极反应式为C6H6＋6e－＋6H＋C6H12 【答案】B 【解析】装置右侧反应中C6H6得电子被还原为C6H12，所以装置右侧为阴极，左侧为阳极，阳极的电极反应为2H2O－4e－O2↑＋4H＋，生成的O2的物质的量n（O2）＝1.6 mol，反应转移电子的物质的量n（e－）＝1.6 mol×4＝6.4 mol，若储氢装置的电流效率为75％，则生成目标产物环己烷消耗的电子数为6.4 mol×75％＝4.8 mol，生成C6H12的电极反应为C6H6＋6e－＋6H＋C6H12，则反应消耗的苯为0.8 mol，A、D正确；苯转化为环己烷的反应是加成反应，反应过程中断裂了苯分子中的大π键，B错误；采用多孔电极增大了物质的接触面积，可提高电解效率，降低电池能量损失，C正确。 1．（2024·北京昌平·二模）一种混合离子软包二次电池装置示意图如图所示(其中一极产物为固体)，下列说法正确的是 A．放电时：为正极反应物，其中得电子 B．无论放电或充电，均应选用阳离子交换膜 C．无论放电或充电，电路中每转移电子就有离子通过离子交换膜 D．由该装置不能推测出还原性： 【答案】D 【分析】根据题干和装置图分析可知放电时： 电极Zn为负极，负极反应式为:; 电极CuSe为正极,正极反应式为：; 【解析】A．由分析可知，正极反应物是，二者都得电子，A错误； B．为了保证充放电效率，本题通过离子交换膜的离子一定是，B错误； C．由于通过离子交换膜的离子是，根据电荷守恒，无论放电或充电，电路中每转移2mol电子就有1mol离子通过离子交换膜，C错误； D．该装置可以得到金属锌的还原性强于Cu2Se，不得推测出还原性：Zn>Cu＋，D正确； 故选D。 2．（2024·江西吉安·模拟预测）最近，南开大学水系电池课题组开发了一种六电子氧化还原I/石墨烯电极可充电电池，其能量密度显著高于传统的水系I基电池，示意图如下。 下列叙述正确的是 A．放电时，/石墨烯电极消耗发生还原反应 B．充电时，/石墨烯电极反应式为 C．放电时，电池总反应为 D．石墨烯能增强电极的导电性，放电时阴离子向正极移动 【答案】C 【分析】由电池原理示意图可判断，放电时负极反应式为，正极反应式为。 【解析】A．根据分析可知，放电时，碘电极不消耗I2，A项错误； B．充电时，I2/石墨烯电极反应式应为，B项错误； C．放电时，电池总反应为，C项正确； D．石墨烯能增强电极的导电性，放电时阴离子向负极移动，D项错误； 答案选C。 3.（2024·河南新乡·二模）自由基因为化学性质不稳定往往不能稳定存在，羟基自由基（·OH）有极强的氧化性，其氧化性仅次于氟单质。我国科学家设计的一种能将苯酚（）氧化为和的原电池—电解池组合装置如图所示，该装置能实现发电、环保二位一体。下列说法错误的是 A．该装置工作时，电流方向为电极b→Ⅲ室→Ⅱ室→Ⅰ室→电极a B．当电极a上有1mol 生成时，c极区溶液仍为中性 C．电极d的电极反应为 D．当电极b上有0.3mol 生成时，电极c、d两极共产生气体11.2L（标准状况） 【答案】D 【分析】根据装置图，左边是原电池装置，右边是电解池装置，a处Cr元素从+6价变成+3价，化合价降低，得到电子，发生还原反应，a为正极，b为负极。苯酚废水在d处被氧化，d处水分子失去电子形成羟基自由基，发生氧化反应，d为电解池阳极，c为电解池阴极，据此分析解题。 【解析】A．根据分析，a为正极，b为负极，该装置工作时，内电路电流由 b 极经 III、II、I 室流向 a 极，A正确； B．a极每产生1molCr(OH)3，转移3mol电子，c极上的电极反应式为，生成1.5mol，与此同时，有3mol从阳极室透过质子交换膜进入阴极室，因此c极区溶液仍为中性，B正确； C．d 极区为阳极区，电极反应为，C正确； D．电极b的电极反应式为，电极c的电极反应式为电极d为电解池阳极，电极反应为·OH可进一步氧化苯酚，化学方程式为，当电极b上有0.3mol CO2生成时，电极c、d两极共产生气体22.4L（标准状况），D项错误； 故选D。 4．（2024·山西·模拟预测）南京大学金钟课题组利用三氟甲磺酸根阴离子(OTF-)的氧化作用制备了均匀沉积的单质碘正极材料，并在此基础上进一步制备了电极/电解液共生的水系锌-碘电池，其工作原理如图所示： 下列说法正确的是 A．充电时，碘宿主电极为阴极 B．充电时，阳极电极反应式为 C．放电时，向右迁移 D．放电时，锌的质量减少时，有离开碘宿主电极 【答案】B 【分析】由锌-碘电池的工作原理可判断，放电时为原电池，碘宿主电极上碘元素化合价降低，碘宿主电极为正极，锌做负极，充电时做电解池，阳极与正极相连，阴极与负极相连。 【解析】A ．放电时，碘宿主电极上碘元素化合价降低，被还原，则为正极，故充电时为阳极，A项错误； B．充电时，碘宿主阳极上发生氧化反应生成，电极反应式为，B项正确； C．放电时，锌为负极，阴离子向负极即左迁移，C项错误； D．放电时，锌的质量减少时，有电子转移，正极反应式为，消耗0.3mol碘单质，有离开碘宿主电极，D项错误； 故选B。 5．（2024·陕西铜川·模拟预测）利用下图所示的电化学装置可消除污水中的氮污染，下列叙述正确的是 A．电极电势：A>B B．负极上电极反应式： C．好氧反应器中反应式为 D．X离子为，交换膜Y是阴离子交换膜 【答案】B 【解析】A．A极上有机酸根失去电子转化为，故A是负极，负极电势低于正极的电势，A项错误； B．负极即A电极，CH3CH2COO- 转化为且介质为酸性，由质量守恒等原理，选项所给电极反应式正确，B项正确； C．由于进入反应器中的物质是、、，故反应物中不会有，C项错误； D．由负极电极反应，负极产生H+经过Y进入正极区，X离子应为，交换膜Y为阳离子交换膜，D项错误； 本题选B。 6．（2024·河北石家庄·三模）高性能钠型电池工作原理如图所示，电池反应为．下列说法正确的是 A．放电时，a为正极 B．充电时，阴极反应为 C．放电时，Sn在很大程度上被腐蚀 D．充电时，当电路中通过，理论上有从石墨烯中脱嵌并向左迁移 【答案】B 【分析】根据电池反应可知，放电时，NaSn电极为负极，失电子生成Na+和Sn，Al电极为正极，Cx(PF6)得电子生成Cx和，充电时NaSn电极为阴极，Na+得电子与Sn反应生成NaSn，Al电极为阳极，失电子结合Cx生成Cx(PF6)。 【解析】A．根据分析可知，放电时a电极为负极，A错误； B．充电时，NaSn电极为阴极，Na+得电子与Sn反应生成NaSn，电极反应式正确，B正确； C．放电时，NaSn电极为负极，失电子生成Na+和Sn，Sn未被腐蚀，C错误； D．充电时，阳极上失电子结合Cx生成Cx(PF6)，电极反应式为-e-+Cx=Cx(PF6)，当电路中通过1mol电子时，理论上有1mol失电子向阳极移动，并嵌入石墨烯中，D错误； 故答案选B。 7．（2024·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； 【解析】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。 8．（2024·陕西·模拟预测）铁—铬液流电池储能技术被称为储能时间最长、最安全的电化学储能技术之一，其工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．放电时，M为正极 B．充电时，阴极反应式为 C．若用该电池电解饱和食盐水，当有生成时，则有被氧化 D．充电时，被氧化时，则有由左向右通过质子交换膜 【答案】C 【分析】由图示可知，放电时，正极反应式为，负极反应式为，因此M为正极、N为负极；充电时，阳极反应式为，阴极反应式为，因此M接电源正极为阳极、N接电源负极为阴极。 【解析】A．放电时，正极反应式为，因此M为正极，故A正确； B．根据分析可知，充电时，阴极反应式为，故B正确； C．电解饱和食盐水时，生成氯气的电极反应式为，生成，未知气体的状态，无法进行计算，故C错误； D．充电时，阳极反应式为，即被氧化，即失去电子，溶液保持电中性，则电池中有通过交换膜由左(阳极)通过质子交换膜向右(阴极)迁移，故D正确； 故答案选C。 9.（2023·广东惠州·联考）钒电池是化学储能领域的一个研究热点，储能大、寿命长，利用该电池电解含的废水制备硝酸和氨水的原理如图所示，a、b、c、d电极均为惰性电极。下列说法中正确的是 A．用钒电池处理废水时，a电极区溶液由蓝色变成黄色 B．电势：a极高于c极 C．膜2为阴离子交换膜，p口流出液为 D．当钒电池有通过质子交换膜时，处理含的废水 【答案】B 【分析】钒电池放电时，阳离子向正极移动，则a为正极，b电极为负极，右图为电解池，电解含NH4NO3的废水制备硝酸和氨水，c电极为阴极，d电极为阳极，以此解答。 【解析】A．钒电池放电时，a电极上VO→VO2+、发生得电子的还原反应、a电极为正极，b电极作负极，正极反应式为VO+2H+ +e-= VO2++H2O，a电极区溶液由黄色变成蓝色，A错误； B．钒电池放电时，阳离子向正极移动，则a为正极，b电极为负极，电解池中c极为阴极，则电势：a极高于c极，B正确； C．右图为电解池，电解含NH4NO3的废水制备硝酸和氨水，c电极为阴极，d电极为阳极，阴极上H2O得电子生成H2和OH-，废水中NH通过隔膜1进入X区，OH-与NH反应生成NH3·H2O，阳极上H2O失电子生成O2和H+，废水中NO通过隔膜2进入Y区，H+与NO结合为HNO3，隔膜1为阳离子交换膜，隔膜2为阴离子交换膜，故q口流出液为硝酸，C错误； D．右图中阳极反应式为2H2O-4e-= O2↑+4H+，阴极反应式为2H2O+2e-= H2↑+2OH-，当左图装置中有2 molH+通过质子交换膜时n()=2mol，所以质量为2mol×80g/mol=160g，D错误； 故选B。 10.（2024·广西南宁·模拟预测）如图是利用甲醇燃料电池进行电化学研究的装置图，下列说法正确的是    A．甲池将化学能转化为电能，总反应为2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O B．乙池中的Ag不断溶解 C．反应一段时间后要使乙池恢复原状，可加入一定量CuO固体 D．当甲池中有22.4LO2参与反应时，乙池中理论上可析出12.8g固体 【答案】C 【分析】由图可知，甲池为甲醇燃料原电池，是化学能转化为电能的装置，电解液为 KOH，甲醇发生氧化反应生成碳酸根离子，为负极；氧气发生还原反应生成氢氧根离子，为正极，总反应为；则石墨电极为阳极、银电极为阴极； 【解析】A．由分析可知，甲池将化学能转化为电能，总反应为，A错误； B．银电极为阴极，铜离子得到电子发生还原反应生成铜单质，B错误； C．乙池阳极水放电发生氧化反应生成氧气，则乙池减少的为铜和氧元素，故反应一段时间后要使乙池恢复原状，可加入一定量CuO固体，C正确； D．没有标况，不能计算反应的氧气的物质的量，不能计算乙池析出物质质量，D错误； 故选C。 11.（2024·河北衡水·一模）浓差电池是一种特殊的化学电源。如图所示装置是利用浓差电池电解Na2SO4溶液(a、b电极均为石墨电极)，可以制得O2、H2、H2SO4和NaOH。下列说法正确的是 A．a为电解池的阴极 B．当电路中转移2mol电子时，2mol通过膜d向右移动 C．电池放电过程中，Cu(2)电极上的电极反应为 D．电池从开始工作到停止放电，电解池理论上可制得120gNaOH 【答案】A 【分析】浓差电池电解Na2SO4溶液(a、b电极均为石墨电极)，可以制得O2、H2、H2SO4和NaOH，说明乙装置在左侧得到氢氧化钠和氢气，右侧得到氧气和稀硫酸，则a为阴极，b为阳极，Cu(2)为负极，Cu(1)为正极。 【解析】A．根据分析可知，a为电解池的阴极，A说法正确； B．当电路中转移2mol电子时，阳极区形成2mol氢离子，要使溶液呈电中性，则1mol通过膜d向右移动，B说法错误； C．电池放电过程中，Cu(2)为负极，电极反应：，C说法错误； D．电池放电过程中，Cu(2)电极反应：，Cu(1)电极反应：，反应前甲装置左侧硫酸铜物质的量为5mol，右侧硫酸铜物质的量为1mol，电池从开始工作到停止放电，两侧硫酸铜物质的量均为3mol，由此有2mol铜生成，转移4mol电子，根据，转移4mol电子，生成4molNaOH，质量为160g，D说法错误； 答案选A。 12.（2024·湖南长沙·模拟预测）四甲基氢氧化铵常用作电子工业清洗剂，下图为以四甲基氯化铵为原料，利用光伏并网发电装置采用电渗析法合成，下列叙述正确的是    A．a极电极反应式： B．制备0.4mol时，两极共产生6.72L气体(标准状况) C．c为阳离子交换膜，d，e均为阴离子交换膜 D．保持电流恒定，升高温度可以加快合成的反应速率 【答案】B 【分析】根据de池中浓度变化得出，钠离子从b极池通过e膜，氯离子从cd池通过d膜，由电解池中阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动，则a为阴极，b为阳极，a与N型半导体相连，b与P型半导体相连，所以N型半导体为负极，P型半导体为正极，以此解答。 【解析】A．由题中信息可知，a为阴极，发生得电子的还原反应，其电极反应式为，故A错误； B．a极电极反应式为2+2H2O+2e-=2+H2↑，收集氢气0.2mol，转移电子为0.4mol，b极电极反应式为4OH--4e-=O2↑+2H2O，收集氧气为0.1mol，标况下两极可得气体体积为0.3mol22.4L/ mol =6.72L L，故B正确； C．由题中图示信息可知，Na+离子通过e膜，Cl-通过d膜，(CH3)4N+通过c膜，所以c、e膜为阳离子交换膜，d为阴离子交换膜，故C错误； D．保持电流恒定，则单位时间a极得到的电子数目是恒定的，升高温度，电极反应的速率不变，故D错误； 故选B。 13．（2024·河北·二模）科学家利用高温固体氧化物燃料电池技术实现了废气资源回收，并得到单质硫。该电池工作原理如图所示，下列说法正确的是 A．电子从电极b流出 B．电极的电极反应为 C．该电池消耗转化成的电能理论上小于其燃烧热值 D．电路中每通过电子，则有流向电极a 【答案】C 【分析】由电池装置图分析可知，通入硫化氢生成单质硫，化合价升高，故电极a为负极；通入氧气的电极b为正极。 【解析】A．由电池装置图分析可知，电极a上通入硫化氢生成单质硫，S元素化合价升高，故电极a为负极，通入氧气的电极b为正极，电子从电极a流出，A项错误； B．由装置分析，可知硫化氢在负极上失去电子，同时结合氧离子生成硫单质和水，故电极a的电极反应为2H2S+2O2--4e-S2+2H2O，B项错误； C．该电池消耗1 mol H2S转化成的电能理论上不等于其燃烧热值，硫化氢燃烧要生成二氧化硫，释放的热量更多，C项正确； D．电路中每通过2 mol电子，则有1 mol O2-流向电极a，D项错误； 答案选C。 14．（2024·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 【解析】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。 15．（2024·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。 【解析】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。 16．（2024·辽宁·模拟预测）一种双膜二次电池的结构及放电时的工作原理如图所示。 已知：①M、N均为多孔石墨烯电极； ②起始时Ⅰ室(含储液罐)中只含； ③盐的水解忽略不计。 下列说法正确的是 A．充电时，Ⅱ室中向Ⅰ室迁移 B．充电时，N极电极反应式为 C．X膜为阴离子交换膜，Y膜为阳离子交换膜 D．放电时，Ⅲ室中电路上转移电子，此时Ⅰ室中，则起始时Ⅰ室中含有 【答案】D 【分析】由图可知，放电时在M极失去电子生成，即转化为极是负极；为了维持电荷守恒，溶液中的溴离子要通过X膜进入Ⅰ室，X膜为阴离子交换膜；Ⅲ室中在N极得到电子生成溴离子并转移到Ⅱ室，则N极为正极，Y膜为阴离子交换膜。 【解析】A．充电时，N极为阳极，M极为阴极，阴离子向阳极迁移，A项错误； B．充电时，N极电极反应式为，B项错误； C．X膜、Y膜均为阴离子交换膜，C项错误； D．设起始时Ⅰ室，D项正确； 故选D。 17.（2024·四川成都·模拟预测）水系可逆电池在工作时，复合膜(由a、b膜复合而成，a膜只允许通过，b膜只允许通过)层间的解离成和，在外加电场中可透过相应的离子膜定向移动。当闭合K1时，电池工作原理如图所示，下列说法错误的是 A．闭合时，右侧电极反应为 B．闭合时，电池工作一段时间，复合膜两侧溶液的pH都降低 C．闭合时，从Zn电极流向复合膜 D．闭合时，每生成65gZn，同时生成气体11.2L 【答案】D 【分析】闭合，该装置为化学电源，电极表面变化可知，Zn为负极，负极电极反应式为，Pd材料为正极，电极反应式为，闭合，该装置为电解装置，锌电极为阴极，据此分析。 【解析】A．由图可知，闭合时，右侧的物质转化为，则右侧电极反应为，A正确； B．由A分析知，闭合时，右侧电极反应为，左侧电极反应为，复合膜层间的解离成解离成和，移动向两极的和的物质的量相等，两电极转移电子数相等，则右侧消耗的氢离子少但生成的甲酸使酸性增强，左侧消耗的氢氧根离子多，故复合膜两侧溶液的pH左侧降低，右侧降低，B正确； C．闭合时，该装置为电解池，左侧为阴极，右侧为阳极，从Zn电极流向复合膜，C正确； D．没有标明为标准状况，无法计算的体积，D错误； 故选D。 18．（2024·陕西安康·模拟预测）一种处理含废水并资源化利用氨的三室电催化装置如图所示。下列说法错误的是 A．b室和c室之间应选择阳离子交换膜 B．阴极发生的反应有 C．溶液与在a室中反应生成铵盐，实现资源化利用氨 D．b室消耗，c室产生气体(标准状况) 【答案】D 【分析】由装置图可知，在b室最终转化为，溶液与在a室中反应生成铵盐，c室生成氧气，不能进入c室，则b室和c室之间应选择阳离子交换膜。 【解析】A．由分析可知， b室和c室之间应选择阳离子交换膜，故A正确； B．Pt电极为阳极，c室中发生反应，通过离子交换膜进入b室，在电极上被还原为，再被还原为，先后发生反应：、，故B正确； C．a室与b室之间为气体扩散膜，则进入a室与溶液反应，C故正确； D．由以上分析可知，b室消耗的可能转化为，不一定全部转化为，转移的电子数不确定，故无法得出c室产生气体的量，即使完全转化为，也应该得到电子，对应c室产生，即(标准状况)，故D错误； 答案选D。 19．（2024·黑龙江·三模）一种新型电池，可以有效地捕获,将其转化为,再将产生的电解制，装置如图所示，下列说法正确的是 A．b为正极，发生氧化反应 B．电池工作中电子的流向： C．d电极的电极反应式： D．捕获,c极产生（标准状况） 【答案】D 【分析】根据图示可知：左侧装置自发进行氧化还原反应，则该装置为原电池，右侧装置为电解池。Zn电极失去电子被氧化为Zn2+，则a电极为负极，b电极为正极；c电极与正极相连，为阳极；d电极与电源负极连接，为阴极，然后根据原电池、电解池原理分析解答。 【解析】A．根据图示信息，a为原电池的负极，发生氧化反应，b为原电池的正极，发生还原反应，A错误； B．a为原电池的负极，b为原电池的正极，c为电解池的阳极，d为电解池的阴极，电池工作中电子的流向：，，B错误； C．d为电解池的阴极，电极反应式：，C错误； D．b电极，N元素化合价从+4价降为+3价，捕获，转移电子，c极产生，标准状况体积为，D正确； 答案选D。 20．（2024·北京·三模）利用双极膜电解制备，捕集烟气中，制备。电解原理如图所示： 已知：双极膜为复合膜，可在直流电的作用下，将膜间的解离，提供和。 下列说法正确的是 A．阴极反应式： B．Ⅰ为阴离子交换膜，Ⅱ阳离子交换膜 C．电路中转移电子时共产生 D．该装置总反应的方程式为 【答案】A 【分析】由图知，与电源负极相连的阴极的电极反应式为，与电源正极相连的阳极的电极反应式为，钠离子通过离子交换膜Ⅰ移向阴极，故Ⅰ为阳离子交换膜，硫酸根通过离子交换膜Ⅱ向右移动，故Ⅱ阴离子交换膜，双极膜处氢离子向左移动，氢氧根享有移动，钠离子通过氧离子交换膜向左移动，硫酸根通过阴离子交换膜向右移动，据此回答. 【解析】A．由分析知，阴极反应式：，A正确； B．由分析知，Ⅰ为阳离子交换膜，Ⅱ为阴离子交换膜，B错误； C．由分析知，电解过程中有两处生成，由电子守恒，电路中转移电子时共产生，C错误； D．由阴极和阳极电解反应式得，该装置总反应的方程式为，D错误； 故选A。 1.（2024·安徽卷）我国学者研发出一种新型水系锌电池，其示意图如下。该电池分别以(局部结构如标注框内所示)形成的稳定超分子材料和为电极，以和混合液为电解质溶液。下列说法错误的是 A. 标注框内所示结构中存在共价键和配位键 B. 电池总反应为： C. 充电时，阴极被还原的主要来自 D. 放电时，消耗，理论上转移电子 【答案】C 【解析】由图中信息可知，该新型水系锌电池的负极是锌、正极是超分子材料；负极的电极反应式为，则充电时，该电极为阴极，电极反应式为；正极上发生，则充电时，该电极为阳极，电极反应式为。标注框内所示结构属于配合物，配位体中存在碳碳单键、碳碳双键、碳氮单键、碳氮双键和碳氢键等多种共价键，还有由提供孤电子对、提供空轨道形成的配位键，A正确；由以上分析可知，该电池总反应为，B正确；充电时，阴极电极反应式为，被还原的Zn2+主要来自电解质溶液，C错误；放电时，负极的电极反应式为，因此消耗0.65 g Zn（物质的量为0.01mol），理论上转移0.02 mol电子，D正确；故选C。 2.（2024·河北卷）我国科技工作者设计了如图所示的可充电电池，以为电解质，电解液中加入1，3-丙二胺()以捕获，使放电时还原产物为。该设计克服了导电性差和释放能力差的障碍，同时改善了的溶剂化环境，提高了电池充放电循环性能。 下列说法错误的是 A. 放电时，电池总反应为 B. 充电时，多孔碳纳米管电极与电源正极连接 C. 充电时，电子由电极流向阳极，向阴极迁移 D. 放电时，每转移电子，理论上可转化 【答案】C 【解析】放电时CO2转化为MgC2O4，碳元素化合价由+4价降低为+3价，发生还原反应，所以放电时，多孔碳纳米管电极为正极、电极为负极，则充电时多孔碳纳米管电极为阳极、电极为阴极： 定位：二次电池，放电时阳离子向正极移动，充电时阳离子向阴极移动。 电极 过程 电极反应式 电极 放电 充电 多孔碳纳米管电极 放电 充电 根据以上分析，放电时正极反应式为、负极反应式为，将放电时正、负电极反应式相加，可得放电时电池总反应：，故A正确；充电时，多孔碳纳米管电极上发生失电子的氧化反应，则多孔碳纳米管在充电时是阳极，与电源正极连接，故B正确； 充电时，电极为阴极，电子从电源负极经外电路流向电极，同时向阴极迁移，故C错误；根据放电时的电极反应式可知，每转移电子，有参与反应，因此每转移电子，理论上可转化，故D正确；故选C。 3.（2024·湖北卷）我国科学家设计了一种双位点电催化剂，用和电化学催化合成甘氨酸，原理如图，双极膜中解离的和在电场作用下向两极迁移。已知在溶液中，甲醛转化为，存在平衡。电极上发生的电子转移反应为。下列说法错误的是 A. 电解一段时间后阳极区减小 B. 理论上生成双极膜中有解离 C. 阳极总反应式 D. 阴极区存在反应 【答案】B 【解析】在KOH溶液中HCHO转化为HOCH2O-：HCHO+OH-→HOCH2O-，存在平衡HOCH2O-+OH-[OCH2O]2-+H2O，Cu电极上发生的电子转移反应为[OCH2O]2--e-=HCOO-+H∙，H∙结合成H2，Cu电极为阳极；PbCu电极为阴极，首先HOOC—COOH在Pb上发生得电子的还原反应转化为OHC—COOH：H2C2O4+2e-+2H+=OHC—COOH+H2O，OHC—COOH与HO—N+H3反应生成HOOC—CH=N—OH：OHC—COOH+HO—N+H3→HOOC—CH=N—OH+H2O+H+，HOOC—CH=N—OH发生得电子的还原反应转化成H3N+CH2COOH：HOOC—CH=N—OH+4e-+5H+=H3N+CH2COOH+H2O。根据分析，电解过程中，阳极区消耗OH-、同时生成H2O，故电解一段时间后阳极区c(OH-)减小，A项正确；根据分析，阴极区的总反应为H2C2O4+HO—N+H3+6e-+6H+= H3N+CH2COOH+3H2O，1molH2O解离成1molH+和1molOH-，故理论上生成1molH3N+CH2COOH双极膜中有6molH2O解离，B项错误；根据分析，结合装置图，阳极总反应为2HCHO-2e-+4OH-=2HCOO-+H2↑+2H2O，C项正确；根据分析，阴极区的Pb上发生反应H2C2O4+2e-+2H+=OHC—COOH+H2O，D项正确；答案选B。 4.（2024·甲卷）科学家使用研制了一种可充电电池(如图所示)。电池工作一段时间后，电极上检测到和少量。下列叙述正确的是 A.充电时，向阳极方向迁移 B.充电时，会发生反应 C.放电时，正极反应有 D.放电时，电极质量减少，电极生成了 【答案】C 【解析】Zn具有比较强的还原性，具有比较强的氧化性，自发的氧化还原反应发生在Zn与MnO2之间，所以电极为正极，Zn电极为负极，则充电时电极为阳极、Zn电极为阴极。充电时该装置为电解池，电解池中阳离子向阴极迁移，即Zn2+向阴极方向迁移，A不正确；放电时，负极的电极反应为，则充电时阴极反应为Zn2++2e-=Zn，即充电时Zn元素化合价应降低，而选项中Zn元素化合价升高，B不正确；放电时电极为正极，正极上检测到和少量，则正极上主要发生的电极反应是，C正确；放电时，Zn电极质量减少0.65g（物质的量为0.010mol），电路中转移0.020mol电子，由正极的主要反应可知，若正极上只有生成，则生成的物质的量为0.020mol，但是正极上还有生成，因此，的物质的量小于0.020mol，D不正确；综上所述，本题选C。 5.（2024·辽宁卷）“绿色零碳”氢能前景广阔。为解决传统电解水制“绿氢”阳极电势高、反应速率缓慢的问题，科技工作者设计耦合高效制的方法，装置如图所示。部分反应机理为：。下列说法错误的是 A. 相同电量下理论产量是传统电解水的1.5倍 B. 阴极反应： C. 电解时通过阴离子交换膜向b极方向移动 D. 阳极反应： 【答案】A 【解析】据图示可知，b电极上HCHO 转化为HCOO-，而HCHO 转化为HCOO-为氧化反应，所以b电极为阳极，a电极为阴极，HCHO为阳极反应物，由反应机理可知：反应后生成的转化为HCOOH。由原子守恒和电荷守恒可知，在生成HCOOH的同时还生成了H-，生成的HCOOH再与氢氧化钾酸碱中和：HCOOH+OH-=HCOO-+H2O，而生成的H-在阳极失电子发生氧化反应生成氢气，即2H--2e-=H2↑，阴极水得电子生成氢气：2H2O-2e-=H2↑+2OH-。由以上分析可知，阳极反应：①HCHO+OH--e-→HCOOH+H2，②HCOOH+OH-=HCOO-+H2O，阴极反应2H2O-2e-=H2↑+2OH-，即转移2mol电子时，阴、阳两极各生成1molH2，共2molH2，而传统电解水：，转移2mol电子，只有阴极生成1molH2，所以相同电量下理论产量是传统电解水的2倍，故A错误；阴极水得电子生成氢气，阴极反应为2H2O-2e-=H2↑+2OH-，故B正确；由电极反应式可知，电解过程中阴极生成OH-，负电荷增多，阳极负电荷减少，要使电解质溶液呈电中性，通过阴离子交换膜向阳极移动，即向b极方向移动，故C正确；由以上分析可知，阳极反应涉及到：①HCHO+OH--e-→HCOOH+H2，②HCOOH+OH-=HCOO-+H2O，由(①+②)×2得阳极反应为：，故D正确；故选A。 6.（2024·新课标卷）一种可植入体内的微型电池工作原理如图所示，通过CuO催化消耗血糖发电，从而控制血糖浓度。当传感器检测到血糖浓度高于标准，电池启动。血糖浓度下降至标准，电池停止工作。(血糖浓度以葡萄糖浓度计) 电池工作时，下列叙述错误的是 A. 电池总反应为 B. b电极上CuO通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转变起催化作用 C. 消耗18mg葡萄糖，理论上a电极有0.4mmol电子流入 D. 两电极间血液中的在电场驱动下的迁移方向为b→a 【答案】C 【解析】由题中信息可知，b电极为负极，发生反应，然后再发生；a电极为正极，发生反应，在这个过程中发生的总反应为。由题中信息可知，当电池开始工作时，a电极为电池正极，血液中在a电极上得电子生成，电极反应式为；b电极为电池负极， 在b电极上失电子转化成CuO，电极反应式为，然后葡萄糖被CuO氧化为葡萄糖酸，CuO被还原为，则电池总反应为，A正确；b电极上CuO将葡萄糖被CuO氧化为葡萄糖酸后被还原为，在b电极上失电子转化成CuO，在这个过程中CuO的质量和化学性质保持不变，因此，CuO通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转变起催化作用，B正确；根据反应可知，参加反应时转移2 mol电子，的物质的量为0.1 mmol，则消耗18 mg葡萄糖时，理论上a电极有0.2 mmol电子流入，C错误；原电池中阳离子从负极移向正极迁移，故迁移方向为b→a，D正确。综上所述，本题选C。 7.（2024·浙江卷1月）破损的镀锌铁皮在氨水中发生电化学腐蚀，生成和，下列说法不正确的是 A. 氨水浓度越大，腐蚀趋势越大 B. 随着腐蚀的进行，溶液变大 C. 铁电极上的电极反应式为： D. 每生成标准状况下，消耗 【答案】C 【解析】氨水浓度越大，越容易生成，腐蚀趋势越大，A正确；腐蚀的总反应为Zn+4NH3•H2O=+H2↑+2H2O+2OH-，有OH-离子生成，溶液变大，B正确；该电化学腐蚀中Zn作负极，Fe作正极，正极上氢离子得电子生成氢气，铁电极上的电极反应式为：，C错误；根据得失电子守恒，每生成标准状况下，转移电子数为，消耗，D正确；故选C。 8.（2024·江苏卷）碱性锌锰电池的总反应为，电池构造示意图如图所示。下列有关说法正确的是 A. 电池工作时，发生氧化反应 B. 电池工作时，通过隔膜向正极移动 C. 环境温度过低，不利于电池放电 D. 反应中每生成，转移电子数为 【答案】C 【解析】Zn为负极，电极反应式为：，MnO2为正极，电极反应式为：。电池工作时，为正极，得到电子，发生还原反应，故A错误；电池工作时，通过隔膜向负极移动，故B错误；环境温度过低，化学反应速率下降，不利于电池放电，故C正确；由电极反应式可知，反应中每生成，转移电子数为，故D错误；故选C。 9.（2024·广东卷）一种基于氯碱工艺的新型电解池(下图)，可用于湿法冶铁的研究。电解过程中，下列说法不正确的是 A. 阳极反应： B. 阴极区溶液中浓度逐渐升高 C. 理论上每消耗，阳极室溶液减少 D. 理论上每消耗，阴极室物质最多增加 【答案】C 【分析】右侧溶液为饱和食盐水，右侧电极产生气体，则右侧电极为阳极，放电产生氯气，电极反应为：；左侧电极为阴极，发生还原反应，在碱性条件下转化为Fe，电极反应为：；中间为阳离子交换膜，由阳极向阴极移动。 【解析】由分析可知，阳极反应为：，A正确；由分析可知，阴极反应为：，消耗水产生，阴极区溶液中浓度逐渐升高，B正确；由分析可知，理论上每消耗，转移6mol电子，产生3mol，同时有6mol由阳极转移至阴极，则阳极室溶液减少，C错误；由分析可知，理论上每消耗，转移6mol电子，有6mol由阳极转移至阴极，阴极室物质最多增加，D正确；故选C。 10.（2024·甘肃卷）某固体电解池工作原理如图所示，下列说法错误的是 A. 电极1的多孔结构能增大与水蒸气的接触面积 B. 电极2是阴极，发生还原反应： C. 工作时从多孔电极1迁移到多孔电极2 D. 理论上电源提供能分解 【答案】B 【解析】多孔电极1上H2O(g)发生得电子的还原反应转化成H2(g)，多孔电极1为阴极，电极反应为2H2O+4e-=2H2+2O2-；多孔电极2上O2-发生失电子的氧化反应转化成O2(g)，多孔电极2为阳极，电极反应为2O2--4e-=O2。电极1的多孔结构能增大电极的表面积，增大与水蒸气的接触面积，A项正确；根据分析，电极2为阳极，发生氧化反应：2O2--4e-=O2，B项错误；工作时，阴离子O2-向阳极移动，即O2-从多孔电极1迁移到多孔电极2，C项正确；根据分析，电解总反应为2H2O(g)2H2+O2，分解2molH2O转移4mol电子，则理论上电源提供2mol电子能分解1molH2O，D项正确；故选B。 11.（2024·湖南卷）在水溶液中，电化学方法合成高能物质时，伴随少量生成，电解原理如图所示，下列说法正确的是 A. 电解时，向Ni电极移动 B. 生成的电极反应： C. 电解一段时间后，溶液pH升高 D. 每生成的同时，生成 【答案】B 【解析】由电解原理图可知，Ni电极产生氢气，作阴极，发生还原反应，电解质溶液为KOH水溶液，则电极反应为：；Pt电极失去电子生成，作阳极，电极反应为：，同时，Pt电极还伴随少量生成，电极反应为：。由分析可知，Ni电极为阴极，Pt电极为阳极，电解过程中，阴离子向阳极移动，即向Pt电极移动，A错误；由分析可知，Pt电极失去电子生成，电解质溶液为KOH水溶液，电极反应为：，B正确；由分析可知，阳极主要反应为：，阴极反应为：，则电解过程中发生的总反应主要为：，反应消耗，生成，电解一段时间后，溶液pH降低，C错误；根据电解总反应：可知，每生成1mol，生成0.5mol，但Pt电极伴随少量生成，发生电极反应：，则生成1molH2时得到的部分电子由OH-放电产生O2提供，所以生成小于0.5mol，D错误；故选B。 12.（2023·海南卷第8题）利用金属Al、海水及其中的溶解氧可组成电池，如图所示。下列说法正确的是 A. b电极为电池正极 B. 电池工作时，海水中的Na+向a电极移动 C. 电池工作时，紧邻a电极区域的海水呈强碱性 D. 每消耗1kgAl，电池最多向外提供37mol电子的电量 【答案】A 【解析】铝为活泼金属，发生氧化反应为负极，则石墨为正极，b电极为电池正极，A正确；电池工作时，阳离子向正极移动，故海水中的Na+向b电极移动，B错误；电池工作时，a电极反应为铝失去电子生成铝离子，铝离子水解显酸性，C错误；每消耗1kgAl（为），电池最多向外提供mol电子的电量，D错误；故选A。 13.（2023·广东卷第6题）负载有和的活性炭，可选择性去除实现废酸的纯化，其工作原理如图。下列说法正确的是（ ） A. 作原电池正极 B. 电子由经活性炭流向 C. 表面发生的电极反应： D. 每消耗标准状况下的，最多去除 【答案】B 【解析】O2在Pt得电子发生还原反应，Pt为正极，Cl-在Ag极失去电子发生氧化反应，Ag为负极。由分析可知，Cl-在Ag极失去电子发生氧化反应，Ag为负极，A错误；电子由负极Ag经活性炭流向正极Pt，B正确；溶液为酸性，故Pt表面发生的电极反应为，C错误；每消耗标准状况下11.2L的O2，转移电子2mol，而失去2mol电子，故最多去除，D错误。故选B。 14.（2023·广东卷第16题）用一种具有“卯榫”结构的双极膜组装电解池(下图)，可实现大电流催化电解溶液制氨。工作时，在双极膜界面处被催化解离成和，有利于电解反应顺利进行。下列说法不正确的是 A. 电解总反应： B. 每生成，双极膜处有的解离 C. 电解过程中，阳极室中的物质的量不因反应而改变 D. 相比于平面结构双极膜，“卯榫”结构可提高氨生成速率 【答案】B 【解析】由信息大电流催化电解KNO3溶液制氨可知，在电极a处KNO3放电生成NH3，发生还原反应，故电极a为阴极，电极方程式为，电极b为阳极，电极方程式为，“卯榫”结构的双极膜中的H＋移向电极a，OH－移向电极b。由分析中阴阳极电极方程式可知，电解总反应为，故A正确；每生成，阴极得8mol e－，同时双极膜处有8mol H+进入阴极室，即有8mol的H2O解离，故B错误；电解过程中，阳极室每消耗4mol OH-，同时有4mol OH-通过双极膜进入阳极室，KOH的物质的量不因反应而改变，故C正确；相比于平面结构双极膜，“卯榫”结构具有更大的膜面积，有利于H2O被催化解离成H+和OH-，可提高氨生成速率，故D正确；故选B。 15.（2023·全国甲卷第6题）用可再生能源电还原时，采用高浓度的抑制酸性电解液中的析氢反应来提高多碳产物(乙烯、乙醇等)的生成率，装置如下图所示。下列说法正确的是 A. 析氢反应发生在电极上 B. 从电极迁移到电极 C. 阴极发生的反应有： D. 每转移电子，阳极生成气体(标准状况) 【答案】C 【解析】由图可知，该装置为电解池，与直流电源正极相连的IrOx-Ti电极为电解池的阳极，水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为2H2O-4e—=O2↑+4H+，铜电极为阴极，酸性条件下二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成乙烯、乙醇等，电极反应式为2CO2+12H++12e−=C2H4+4H2O、2CO2+12H++12e−=C2H5OH+3H2O，电解池工作时，氢离子通过质子交换膜由阳极室进入阴极室。析氢反应为还原反应，应在阴极发生，即在铜电极上发生，故A错误；离子交换膜为质子交换膜，只允许氢离子通过，Cl-不能通过，故B错误；由分析可知，铜电极为阴极，酸性条件下二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成乙烯、乙醇等，电极反应式有2CO2+12H++12e−=C2H4+4H2O，故C正确；水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为2H2O-4e—=O2↑+4H+，每转移1mol电子，生成0.25molO2，在标况下体积为5.6L，故D错误；故选C。 16.（2023·辽宁卷第7题）某无隔膜流动海水电解法制H2的装置如下图所示，其中高选择性催化剂可抑制产生。下列说法正确的是（ ） A. b端电势高于a端电势 B. 理论上转移生成 C. 电解后海水下降 D. 阳极发生： 【答案】D 【解析】由图可知，左侧电极产生氧气，则左侧电极为阳极，电极a为正极，右侧电极为阴极，b电极为负极，该装置的总反应产生氧气和氢气，相当于电解水，以此解题。由分析可知，a为正极，b电极为负极，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↑，则理论上转移生成，B错误；由图可知，该装置的总反应为电解海水的装置，随着电解的进行，海水的浓度增大，但是其pH基本不变，C错误；由图可知，阳极上的电极反应为：，D正确；故选D。 17.（2023·辽宁卷第11题）某低成本储能电池原理如下图所示。下列说法正确的是（ ） A. 放电时负极质量减小 B. 储能过程中电能转变为化学能 C. 放电时右侧通过质子交换膜移向左侧 D. 充电总反应： 【答案】B 【解析】该储能电池放电时，Pb为负极，失电子结合硫酸根离子生成PbSO4，则多孔碳电极为正极，正极上Fe3+得电子转化为Fe2+，充电时，多孔碳电极为阳极，Fe2+失电子生成Fe3+，PbSO4电极为阴极，PbSO4得电子生成Pb和硫酸。放电时负极上Pb失电子结合硫酸根离子生成PbSO4附着在负极上，负极质量增大，A错误；储能过程中，该装置为电解池，将电能转化为化学能，B正确；放电时，右侧为正极，电解质溶液中的阳离子向正极移动，左侧的H+通过质子交换膜移向右侧，C错误；充电时，总反应为PbSO4+2Fe2+=Pb+SO42-+2Fe3+，D错误；故选B。 18.（2023·湖北卷第10题）我国科学家设计如图所示的电解池，实现了海水直接制备氢气技术的绿色化。该装置工作时阳极无生成且KOH溶液的浓度不变，电解生成氢气的速率为。下列说法错误的是（ ） A. b电极反应式为 B. 离子交换膜为阴离子交换膜 C. 电解时海水中动能高的水分子可穿过PTFE膜 D. 海水为电解池补水的速率为 【答案】D 【解析】由图可知，该装置为电解水制取氢气的装置，a电极与电源正极相连，为电解池的阳极，b电极与电源负极相连，为电解池的阴极，阴极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，阳极反应为4OH--4e-=O2↑+2H2O，电池总反应为2H2O2H2↑+O2↑，据此解答。b电极反应式为b电极为阴极，发生还原反应，电极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，故A正确；该装置工作时阳极无Cl2生成且KOH浓度不变，阳极发生的电极反应为4OH--4e-=O2↑+2H2O，为保持OH-离子浓度不变，则阴极产生的OH-离子要通过离子交换膜进入阳极室，即离子交换膜应为阴离子交换摸，故B正确；电解时电解槽中不断有水被消耗，海水中的动能高的水可穿过PTFE膜，为电解池补水，故C正确；由电解总反应可知，每生成1molH2要消耗1molH2O，生成H2的速率为，则补水的速率也应是，故D错误；故选D。 19.（2023·湖南卷第8题）葡萄糖酸钙是一种重要的补钙剂，工业上以葡萄糖、碳酸钙为原料，在溴化钠溶液中采用间接电氧化反应制备葡萄糖酸钙，其阳极区反应过程如下： 下列说法错误的是 A. 溴化钠起催化和导电作用 B. 每生成葡萄糖酸钙，理论上电路中转移了电子 C. 葡萄糖酸能通过分子内反应生成含有六元环状结构的产物 D. 葡萄糖能发生氧化、还原、取代、加成和消去反应 【答案】B 【解析】由图中信息可知，溴化钠是电解装置中的电解质，其电离产生的离子可以起导电作用，且Br-在阳极上被氧化为Br2，然后Br2与H2O反应生成HBrO和Br-，HBrO再和葡萄糖反应生成葡萄糖酸和Br-，溴离子在该过程中的质量和性质保持不变，因此，溴化钠在反应中起催化和导电作用，A说法正确； 由A中分析可知，2molBr-在阳极上失去2mol电子后生成1molBr2，1molBr2与H2O反应生成1molHBrO，1molHBrO与1mol葡萄糖反应生成1mol葡萄糖酸，1mol葡萄糖酸与足量的碳酸钙反应可生成0.5 mol葡萄糖酸钙，因此，每生成1 mol葡萄糖酸钙，理论上电路中转移了4 mol电子，B说法不正确；葡萄糖酸分子内既有羧基又有羟基，因此，其能通过分子内反应生中六元环状结构的酯，C说法正确；葡萄糖分子中的1号C原子形成了醛基，其余5个C原子上均有羟基和H；醛基上既能发生氧化反应生成羧基，也能在一定的条件下与氢气发生加成反应生成醇，该加成反应也是还原反应；葡萄糖能与酸发生酯化反应，酯化反应也是取代反应；羟基能与其相连的C原子的邻位C上的H（）发生消去反应；综上所述，葡萄糖能发生氧化、还原、取代、加成和消去反应，D说法正确；综上所述，本题选B。 20.（2023·山东卷第11题）利用热再生氨电池可实现CuSO4电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示，甲、乙两室均预加相同的CuSO4电镀废液，向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法正确的是 A. 甲室Cu电极为正极 B. 隔膜为阳离子膜 C. 电池总反应为： D. NH3扩散到乙室将对电池电动势产生影响 【答案】CD 【解析】向甲室加入足量氨水后电池开始工作，则甲室Cu电极溶解，变为铜离子与氨气形成，因此甲室Cu电极为负极，故A错误；再原电池内电路中阳离子向正极移动，若隔膜为阳离子膜，电极溶解生成的铜离子要向右侧移动，通入氨气要消耗铜离子，显然左侧阳离子不断减小，明显不利于电池反应正常进行，故B错误；左侧负极，正极是，则电池总反应为：，故C正确；NH3扩散到乙室会与铜离子反应生成，铜离子浓度降低，铜离子得电子能力减弱，因此将对电池电动势产生影响，故D正确。综上所述，答案为CD。 21.（2023·浙江卷6月第13题）氯碱工业能耗大，通过如图改进的设计可大幅度降低能耗，下列说法不正确的是 A. 电极A接电源正极，发生氧化反应 B. 电极B的电极反应式为： C. 应选用阳离子交换膜，在右室获得浓度较高的NaOH溶液 D. 改进设计中通过提高电极B上反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗 【答案】B 【解析】电极A是氯离子变为氯气，化合价升高，失去电子，是电解池阳极，因此电极A接电源正极，发生氧化反应，故A正确；电极B为阴极，通入氧气，氧气得到电子，其电极反应式为：，故B错误；右室生成氢氧根，应选用阳离子交换膜，左边的钠离子进入到右边，在右室获得浓度较高的NaOH溶液，故C正确；改进设计中增大了氧气的量，提高了电极B处的氧化性，通过反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗，故D正确。综上所述，答案为B。 22.（2023·重庆卷第12题）电化学合成是一种绿色高效的合成方法。如图是在酸性介质中电解合成半胱氨酸和烟酸的示意图。下列叙述错误的是 A. 电极a为阴极 B. 从电极b移向电极a C. 电极b发生的反应为： D. 生成半胱氨酸的同时生成烟酸 【答案】D 【解析】该装置是电解池，电极b上3-甲基吡啶转化为烟酸过程中‘加氧少氢’，发生氧化反应，则b为阳极，a为阴极，阴极电极反应式为 +2e-+2H+=2 ；a极上硫元素化合价升高，a为阴极，A正确；电解池中阳离子移向阴极，则H+移向a电极，B正确；电极b上3-甲基吡啶转化为烟酸过程中发生氧化反应，在酸性介质中电极反应式为： ，C正确；根据电子守恒可得关系式： ~6e-~6 ，因此生成6mol半胱氨酸的同时生成1mol烟酸，D错误；故选D。 23.（2022·湖南卷）海水电池在海洋能源领域备受关注，一种锂-海水电池构造示意图如下。下列说法错误的是 A. 海水起电解质溶液作用 B. N极仅发生的电极反应： C. 玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能 D. 该锂-海水电池属于一次电池 【答案】B 【解析】锂海水电池的总反应为4Li+2H2O+O2═4LiOH， M极上Li失去电子发生氧化反应，则M电极为负极，电极反应为Li-e-=Li+，N极为正极，电极反应为O2+2H2O+4e-=4OH-。海水中含有丰富的电解质，如氯化钠、氯化镁等，可作为电解质溶液，故A正确；由上述分析可知，N为正极，电极反应为O2+2H2O+4e-=4OH-，故B错误；Li为活泼金属，易与水反应，玻璃陶瓷的作用是防止水和Li反应，并能传导离子，故C正确；该电池不可充电，属于一次电池，故D正确；答案选B。 24.（2022·全国甲卷）一种水性电解液Zn-MnO2离子选泽双隔膜电池如图所示(KOH溶液中，Zn2+以Zn(OH)存在)。电池放电时，下列叙述错误的是 A.Ⅱ区的K+通过隔膜向Ⅲ区迁移 B.Ⅰ区的SO42-通过隔膜向Ⅱ区迁移 C. MnO2电极反应：MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O D.电池总反应：Zn+4OH-+MnO2+4H+=Zn(OH)42-+Mn2++2H2O 【答案】A 【解析】根据图示的电池结构和题目所给信息可知，Ⅲ区Zn为电池的负极，电极反应为Zn-2e-+4OH-=Zn(OH)42-，Ⅰ区MnO2为电池的正极，电极反应为MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O；电池在工作过程中，由于两个离子选择隔膜没有指明的阳离子隔膜还是阴离子隔膜，故两个离子隔膜均可以通过阴、阳离子，因此可以得到Ⅰ区消耗H+，生成Mn2+，Ⅱ区的K+向Ⅰ区移动或Ⅰ区的SO42-向Ⅱ区移动，Ⅲ区消耗OH-，生成Zn(OH)42-，Ⅱ区的SO42-向Ⅲ区移动或Ⅲ区的K+向Ⅱ区移动。据此分析答题。根据分析，Ⅱ区的K+只能向Ⅰ区移动，A错误；根据分析，Ⅰ区的SO42-向Ⅱ区移动，B正确；MnO2电极的电极反应式为MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O，C正确；电池的总反应为Zn+4OH-+MnO2+4H+=Zn(OH)+Mn2++2H2O，D正确；故答案选A。 25.（2022·山东卷）设计如图装置回收金属钴。保持细菌所在环境pH稳定，借助其降解乙酸盐生成，将废旧锂离子电池的正极材料转化为，工作时保持厌氧环境，并定时将乙室溶液转移至甲室。已知电极材料均为石墨材质，右侧装置为原电池。下列说法正确的是 A. 装置工作时，甲室溶液pH逐渐增大 B. 装置工作一段时间后，乙室应补充盐酸 C. 乙室电极反应式为 D. 若甲室减少，乙室增加，则此时已进行过溶液转移 【答案】BD 【解析】由于乙室中两个电极的电势差比甲室大，所以乙室是原电池，甲室是电解池，然后根据原电池、电解池反应原理分析解答。电池工作时，甲室中细菌上乙酸盐的阴离子失去电子被氧化为CO2气体，Co2+在另一个电极上得到电子，被还原产生Co单质，CH3COO-失去电子后，Na+通过阳膜进入阴极室，溶液变为NaCl溶液，溶液由碱性变为中性，溶液pH减小，A错误；对于乙室，正极上LiCoO2得到电子，被还原为Co2+，同时得到Li+，其中的O与溶液中的H+结合H2O，因此电池工作一段时间后应该补充盐酸，B正确；电解质溶液为酸性，不可能大量存在OH-，乙室电极反应式为：LiCoO2+e-+4H+=Li++Co2++2H2O，C错误；若甲室Co2+减少200 mg，电子转移物质的量为n(e-)= ，乙室Co2+增加300 mg，转移电子的物质的量为n(e-)=，说明此时已进行过溶液转移，D正确；故选BD。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！20 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$