题型02 电化学装置分析-【好题汇编】备战2024-2025学年高二化学上学期期中真题分类汇编（江苏专用）

题型02 电化学装置分析 1．（2022-2023高二上·江苏扬州·期中）下列装置能达到设计目的的是 A．装置①用于深埋在潮湿的中性土壤中钢管的防腐 B．装置②用于深浸在海水中的钢闸门的防腐 C．装置③用于模拟铁制品表面镀铜 D．装置④用于模拟粗铜的电解精炼 2．（2023-2024高二上·江苏连云港·期中）电解废旧锂电池中的示意图如下(其中滤布的作用是阻挡固体颗粒，但离子可自由通过。电解过程中溶液的体积变化忽略不计)。下列说法正确的是 A．电极A的电极反应为： B．电极B为阳极，发生还原反应 C．电解结束，溶液的增大 D．电解一段时间后溶液中浓度减小 3．（2023-2024高二上·江苏宿迁·期中）下列有关原电池、电解、电镀和电化学腐蚀的说法中，不正确的是 A．装置是原电池，可以实现化学能转化为电能 B．装置电解片刻后，溶液的酸性增强 C．装置不能起到防止铁钉生锈作用 D．中轮船铁质外壳上镶嵌的锌块可减缓船体的腐蚀速率 A．A B．B C．C D．D 4．（2023-2024高二上·江苏常州·期中）利用如图装置，完成了很多电化学实验。有关此装置的叙述中，不正确的是    A．若X为锌棒，Y为NaCl溶液，开关K置于M处，可减缓铁的腐蚀，这种方法称为牺牲阳极保护法 B．若X为铜棒，Y为硫酸铜溶液，开关K置于N处，可用于铁表面镀铜，溶液中铜离子浓度将不变 C．若X为铜棒，Y为硫酸铜溶液，开关K置于M处，铜棒质量将增加，此时外电路中的电子会向铜电极移动 D．若X为碳棒，Y为NaCl溶液，开关K置于M处，可观察到X极处冒气泡 5．（2023-2024高二上·江苏南通·期中）科学家利用电化学装置实现分子的耦合转化，其原理如图所示。下列说法正确的是 A．a为电源的正极 B．若生成的乙烯和乙烷的物质的量之比为，则消耗和的物质的量之比为 C．从电极传导到电极 D．每消耗，电路中转移电子 6．（2023-2024高二上·江苏宿迁·期中）一种采用金属有机框架(MOF)催化剂电催化还原为CO的装置原理如图所示。下列有关叙述正确的是 A．该装置把化学能转变为电能 B．电极b的电极反应式为 C．电极a上生成时，理论上可还原 D．选用合适的催化剂，该装置也可将转化为、等 7．（2021-2022高二上·江苏泰州·期中）在传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上，科学家最近采用碳基电极材料设计了一种新的工艺方案(原理如图)，下列说法不正确的是 A．电源a端为负极 B．Fe3+对总反应起催化作用 C．阳极发生的电极反应式为2HCl-2e-=2H++Cl2 D．电路中转移1mol电子，需要消耗11.2LO2(标准状况) 8．（2023-2024高二上·江苏徐州·期中）盐酸羟胺(NH3OHCl)是一种常见的还原剂和显像剂，其化学性质类似NH4Cl。工业上主要采用图1所示的方法制备。其电池装置中含Fe的催化电极反应机理如图2所示。不考虑溶液体积变化，下列说法正确的是 A．电池工作时，Pt电极是正极 B．图2中，A为H+和e-，B为NH3OH+ C．电池工作时，每消耗2.24LNO(标准状况下)，左室溶液质量增加3.3g D．电池工作一段时间后，正、负极区溶液的pH均下降 9．（2021-2022高二上·江苏泰州·期中）一种“全氢电池”的工作原理如图所示。下列说法不正确的是    A．电子流向是从吸附层M通过导线到吸附层N B．Na+从左边穿过离子交换膜向右边移动 C．离子交换膜可用质子交换膜 D．负极的电极反应是：H2－2e－+2OH－=2H2O 10．（2021-2022高二上·江苏盐城·期中）Cu2O可通过电解法制得，电解法制备Cu2O的实验及反应过程示意图如图所示，下列说法正确的是 A．制备Cu2O时，化学能转化为电能 B．铜电极上的②③④步中铜元素的化合价没有变化 C．反应一段时间后，电解质溶液中OH-浓度减小 D．阳极上总反应式为： 11．（2023-2024高二上·江苏扬州·期中）2022年我国十大科技突破——海水直接电解制，其工作原理如图，防水透气膜只能水分子通过。下列说法正确的是    A．a为电解池的阴极 B．b的电极反应方程式： C．去除透气膜，a极发生的电极反应不变 D．电解池工作时，海水侧的离子浓度理论上逐渐减小 12．（2023-2024高二上·江苏南通·期中）太阳能路灯蓄电池是磷酸铁锂电池，其工作原理如图。M电极材料是金属锂和碳的复合材料(碳作为金属锂的载体)，电解质为一种能传导Li+的高分子材料，隔膜只允许Li+通过，电池反应式为LixC6+Li1- xFePO4 LiFePO4+C6，下列说法正确的是 A．放电时Li+从左边移向右边，从右边移向左边 B．放电时，正极反应式为 Li1-xFePO4+xLi++xe- =LiFePO4 C．充电时M极连接电源的负板，电极反应式为C6+xe-= D．充电时电路中通过2.0 mol电子，产生28 gLi 13．（2022-2023高二上·江苏连云港·期中）某课外小组分别用下图所示装置对原电池和电解池原理进行实验探究。 Ⅰ.用图1所示装置进行第一组实验。      (1)在保证电极反应不变的情况下，不能替代Cu作电极的是___________(填字母)。 A．铝 B．石墨 C．银 D．铂 (2)N极发生的电极反应为 。 (3)实验过程中，SO (填“从左向右”、“从右向左”或“不”)移动。 Ⅱ.用图2所示装置进行第二组实验。实验过程中，两极均有气体产生，Y极区溶液逐渐变成紫红色，停止实验，铁电极明显变细，电解液仍然澄清。查阅资料发现，高铁酸根(FeO)在溶液中呈紫红色。        (4)电解过程中，X极区溶液的pH (填“增大”、“减小”或“不变”)。 (5)若在X极收集到672 mL气体，在Y极收集到168 mL气体(均已折算为标准状况下的气体体积)，则Y电极(铁电极)质量减少 g。 (6)在碱性锌电池中，用高铁酸钾作为正极材料，电池反应为：2K2FeO4＋3Zn=Fe2O3＋ZnO＋2K2ZnO2。该电池正极发生的电极反应为 。 14．（2022-2023高二上·江苏徐州·期中）电化学在生产、生活和科学研究中应用十分广泛，认识和研究化学能与电能相互转化的原理和规律具有重要意义。 (1)有机物的电化学合成是一种环境友好的化学合成方法，图1和图2中的电极相连时可实现电化学原理制取对氨基苯甲酸。    ①图2为液态肼燃料电池，c电极与 (填“a”或“b”)相连，c电极发生的电极反应式为 。 ②图1、图2相连时a电极为 (填“正”“负”“阴”或“阳”)极。生成  的离子方程式为 。 ③通过离子交换膜的离子是 (填离子符号)；当电路中转移电子时消耗标准状况下体积 ，电解池左室质量变化 g。 (2)氮氧化物和排放易造成酸雨及水体污染，电极生物膜法能有效去除水体中的，进行生物的反硝化反应。其可能反应机理如图所示。用必要的化学用语及文字来描述此过程为 。      15．（2023-2024高二上·江苏苏州·期中）含元素的部分物质对环境有影响。含、的废气会引起空气污染，含、、的废水会引起水体富营养化，都需要经过处理后才能排放。消除含氮化合物对大气和水体的污染是环境保护的重要研究课题。 (1)利用电化学装置可消除氮氧化物污染，变废为宝。 ①化学家正在研究尿素动力燃料电池直接去除城市废水中的尿素，既能产生净化的水，又能发电，尿素燃料电池结构如图所示：    甲的电极反应式为 ；理论上每净化尿素，消耗的体积约为 （标准状况下）。 ②图为电解制备的装置。该装置中阴极的电极反应式为 ；“反应室”中发生反应的离子方程式为 。    (2)工业上用电解法治理亚硝酸盐对水体的污染，模拟工艺如下图所示，写出电解时铁电极的电极反应式 。随后，铁电极附近有无色气体产生，可能原因是 。    (3)工业上以钛基氧化物涂层材料为阳极，碳纳米管修饰的石墨为阴极，电解硝酸钠和硫酸钠混合溶液，可使转变为，后续再将反应除去。②其他条件不变，只向混合溶液中投入一定量，后续去除的效果明显提高，溶液中氮元素含量显著降低。可能原因是 。 16．（2023-2024高二上·江苏扬州·期中）请回答下列问题： (1)高铁酸钾()不仅是一种理想的水处理剂，而且高铁电池的研制也在进行中。下图所示是高铁电池的模拟实验装置。 ①该电池放电时正极产生沉淀，正极电极反应为 。 ②盐桥中盛有饱和KCl溶液，此盐桥中氯离子向 (填“左”或“右”)移动； ③下图为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线，由此可得出高铁电池的优点有 。 (2)氯碱工业电解饱和食盐水制烧碱时必须阻止移向阳极，目前采用阳离子交换膜将两极溶液分开(如图)。 ①C、D分别是直流电源的两电极，C是电源 极。 ②电解一段时间后，A口导出 。 ③阳离子交换膜的作用是 。 ( 2 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$ 题型02 电化学装置分析 1．（2022-2023高二上·江苏扬州·期中）下列装置能达到设计目的的是 A．装置①用于深埋在潮湿的中性土壤中钢管的防腐 B．装置②用于深浸在海水中的钢闸门的防腐 C．装置③用于模拟铁制品表面镀铜 D．装置④用于模拟粗铜的电解精炼 【答案】C 【解析】A．铁比铜更活泼，会导致铜铁原电池中铁做负极，加速铁的锈蚀，A错误； B．用于深浸在海水中的钢闸门的防腐，则闸门应该连接外接电源的负极，本身做阴极被保护，B错误； C．装置③用于模拟铁制品表面镀铜，镀件做阴极会生成铜镀层，C正确； D．粗铜的电解精炼，粗铜做阳极连接电源的正极，左侧烧杯中锌活泼发生氧化反应，为负极，故错误，D错误； 故选C。 2．（2023-2024高二上·江苏连云港·期中）电解废旧锂电池中的示意图如下(其中滤布的作用是阻挡固体颗粒，但离子可自由通过。电解过程中溶液的体积变化忽略不计)。下列说法正确的是 A．电极A的电极反应为： B．电极B为阳极，发生还原反应 C．电解结束，溶液的增大 D．电解一段时间后溶液中浓度减小 【答案】C 【解析】A．电极A锰元素化合价降低，还原反应，电解时做阴极，电极反应为：2LiMn2O4＋6e−+16H+=2Li++4Mn2++8H2O，A错误； B．电极B锰元素化合价升高，氧化反应，电解时做阳极，B错误； C．２LiMn2O4+４H+２Li++Mn2++３MnO２＋２H2O，电解后H+浓度变小，溶液的pH增大，C正确； D．２LiMn2O4+４H+２Li++Mn2++３MnO２＋２H2O，电解一段时间后溶液中Mn2+浓度增加，D错误； 故答案为：C。 3．（2023-2024高二上·江苏宿迁·期中）下列有关原电池、电解、电镀和电化学腐蚀的说法中，不正确的是 A．装置是原电池，可以实现化学能转化为电能 B．装置电解片刻后，溶液的酸性增强 C．装置不能起到防止铁钉生锈作用 D．中轮船铁质外壳上镶嵌的锌块可减缓船体的腐蚀速率 A．A B．B C．C D．D 【答案】A 【解析】A．图a装置不能构成原电池，铜直接与硝酸银溶液反应，不能形成电流，A错误； B．图b装置发生反应 ，电解片刻后，溶液的减小，B正确； C．图c装置，铁为阳极，发生反应，铁被腐蚀，C正确； D．图d中轮船铁质外壳上镶嵌锌块，构成原电池，铁为正极，被保护，减缓铁腐蚀速率，D正确； 故选A。 4．（2023-2024高二上·江苏常州·期中）利用如图装置，完成了很多电化学实验。有关此装置的叙述中，不正确的是    A．若X为锌棒，Y为NaCl溶液，开关K置于M处，可减缓铁的腐蚀，这种方法称为牺牲阳极保护法 B．若X为铜棒，Y为硫酸铜溶液，开关K置于N处，可用于铁表面镀铜，溶液中铜离子浓度将不变 C．若X为铜棒，Y为硫酸铜溶液，开关K置于M处，铜棒质量将增加，此时外电路中的电子会向铜电极移动 D．若X为碳棒，Y为NaCl溶液，开关K置于M处，可观察到X极处冒气泡 【答案】D 【分析】当开关K置于M时形成原电池，当K置于N时形成电解池，X作阳极，铁作阴极。 【解析】A．开关K置于M处，为原电池，X为锌棒，Y为NaCl溶液，锌比铁活泼，锌作负极，铁作正极，可减缓铁的腐蚀，该方法称为牺牲阳极的阴极保护法，故A正确； B．开关K置于N处，形成电解池，铁与负极相连作阴极，铜为阳极失去电子发生氧化反应生成铜离子，Y为硫酸铜溶液，铜离子在铁极得到电子发生还原反应生成铜，可用于铁表面镀铜，且溶液中铜离子浓度将不变，故B正确； C．开关K置于M处，为原电池，铁比铜活泼，铁作负极，电子由铁经导线流向铜，铜棒上铜离子得电子生成铜单质，质量增加，故C正确； D．开关K置于M处，X为碳棒，Y为氯化钠溶液，不存在自发的氧化还原反应，不能形成原电池，故D错误； 故选D。 5．（2023-2024高二上·江苏南通·期中）科学家利用电化学装置实现分子的耦合转化，其原理如图所示。下列说法正确的是 A．a为电源的正极 B．若生成的乙烯和乙烷的物质的量之比为，则消耗和的物质的量之比为 C．从电极传导到电极 D．每消耗，电路中转移电子 【答案】B 【分析】利用电化学装置将CH4和CO2耦合转化生成乙烯、乙烷、水和一氧化碳，由原理图可知，X电极上CO2→CO、C元素化合价降低、发生还原反应，则X电极为阴极，电解质传导O2-，Y电极为阳极，阴极反应式为CO2+2e-=CO+O2-，阳极Y上生成一定量的乙烯和乙烷混合气体； 【解析】A．由分析可知，X电极为阴极，则连接阴极的a极为负极，选项A错误； B．设生成乙烯和乙烷的物质的量分别为2mol、1mol，由碳原子个数守恒可知，甲烷的物质的量为6mol，由得失电子数目守恒可知，二氧化碳的物质的量为=5mol，则相同条件下，消耗甲烷和二氧化碳的体积比为6∶5，选项B正确； C．阴离子从阴极电极传导到阳极电极，选项C错误； D．消耗甲烷但不知生成的是乙烯还是乙烷，无法计算转移电子数，选项D错误； 答案选B。 6．（2023-2024高二上·江苏宿迁·期中）一种采用金属有机框架(MOF)催化剂电催化还原为CO的装置原理如图所示。下列有关叙述正确的是 A．该装置把化学能转变为电能 B．电极b的电极反应式为 C．电极a上生成时，理论上可还原 D．选用合适的催化剂，该装置也可将转化为、等 【答案】D 【分析】分析图像可知，电极b上发生的是CO2的还原反应，则电极b为阴极，发生反应，电极a上发生的是H2O的氧化反应，电极a为阳极，发生反应，以此解答； 【解析】A．该装置为电解池装置，将电能转化成化学能，A错误； B．由分析可知，电极b为阴极，发生还原反应，电极反应式为，B错误； C．未给出标准状况，无法通过物质的量计算气体体积，C错误； D．不同的催化剂具有不同的选择性，使用合适的催化剂，利用该装置也可能将转化为、等，D正确； 故选D。 7．（2021-2022高二上·江苏泰州·期中）在传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上，科学家最近采用碳基电极材料设计了一种新的工艺方案(原理如图)，下列说法不正确的是 A．电源a端为负极 B．Fe3+对总反应起催化作用 C．阳极发生的电极反应式为2HCl-2e-=2H++Cl2 D．电路中转移1mol电子，需要消耗11.2LO2(标准状况) 【答案】D 【解析】A．根据图示，a端，发生还原反应，所以a端为电源负极，故A正确； B．根据图示，、，a端总反应为，所以Fe3+对总反应起催化作用，故B正确； C．根据图示，阳极发生的电极反应式为2HCl-2e-=2H++Cl2，故C正确； D．阴极反应为，电路中转移1mol电子，根据电子守恒，需要消耗5.6LO2(标准状况)，故D错误； 选D。 8．（2023-2024高二上·江苏徐州·期中）盐酸羟胺(NH3OHCl)是一种常见的还原剂和显像剂，其化学性质类似NH4Cl。工业上主要采用图1所示的方法制备。其电池装置中含Fe的催化电极反应机理如图2所示。不考虑溶液体积变化，下列说法正确的是 A．电池工作时，Pt电极是正极 B．图2中，A为H+和e-，B为NH3OH+ C．电池工作时，每消耗2.24LNO(标准状况下)，左室溶液质量增加3.3g D．电池工作一段时间后，正、负极区溶液的pH均下降 【答案】C 【分析】由图可知，Pt电极上H2→，失去电子发生氧化反应，做负极，电极反应式：H2-2e-=2；含铁的催化电极为正极，其电极反应为：NO+3e-+4H++Cl-=NH3OHCl； 【解析】A．Fe电极NO→NH3OHCl，N元素化合价降低，做正极，Pt电极H2→，H元素化合价升高，做负极，故A错误； B．根据题意可知，NH2OH具有类似NH3的弱碱性，可以和盐酸反应生成盐酸羟胺，所以缺少的一步为反应为：NH2OH+H+=NH3OH+，图2中，A为H+，B为，故B错误； C．含铁的催化电极为正极，其电极反应为：NO+3e-+4H++Cl-=NH3OHCl，4个氢离子中有1个是左侧溶液中HCl提供的，3个是右侧溶液迁移过来的；标况下消耗2.24LNO的物质的量，则左室增加的质量为0.1molNO和0.3molH+的质量，即增加质量为3.3g，故C正确； D．负极电极反应式：H2-2e-=2，H+浓度增大pH值减小，正极电极反应为：NO+3e-+4H++Cl-=NH3OHCl，正极区H+浓度减小，pH增大，故D错误； 故选C。 9．（2021-2022高二上·江苏泰州·期中）一种“全氢电池”的工作原理如图所示。下列说法不正确的是    A．电子流向是从吸附层M通过导线到吸附层N B．Na+从左边穿过离子交换膜向右边移动 C．离子交换膜可用质子交换膜 D．负极的电极反应是：H2－2e－+2OH－=2H2O 【答案】C 【分析】由图可知，该装置为原电池，吸附层M氢气分子失电子，吸附层N是H+得电子生成氢气，电子流向是从吸附层M通过导线到吸附层N，以此分析。 【解析】A项，电子流动方向是从M通过导线到N，故A项正确； B项，原电池中，阳离子从负极移向正极，所以Na+从左边穿过离子交换膜向右边移动，故B项正确； C项，离子交换膜可阻止左边的碱性溶液和右边的酸性溶液发生中和，不能用质子交换膜，故C项错误； D项，原电池的负极发生氧化反应，由于负极为碱性溶液，所以负极的电极反应是：H2－2e－+2OH－=2H2O，故D项正确。 答案选C。 10．（2021-2022高二上·江苏盐城·期中）Cu2O可通过电解法制得，电解法制备Cu2O的实验及反应过程示意图如图所示，下列说法正确的是 A．制备Cu2O时，化学能转化为电能 B．铜电极上的②③④步中铜元素的化合价没有变化 C．反应一段时间后，电解质溶液中OH-浓度减小 D．阳极上总反应式为： 【答案】D 【解析】A．根据图示可知：Cu电极与电源正极连接，作阳极，失去电子被氧化产生Cu2O，此时电能转化为化学能，A错误； B．在第②步反应中，CuCl--e-+Cl-=，铜元素的化合价升高，B错误； C．该反应的总反应方程式为2Cu+H2O=Cu2O+H2↑，反应一段时间后，溶液中n(OH-)不变，水减小，因此电解质溶液中OH-浓度增大，C错误； D．根据图示可知在电解过程中，阳极Cu上总反应为，D正确； 故合理选项是D。 11．（2023-2024高二上·江苏扬州·期中）2022年我国十大科技突破——海水直接电解制，其工作原理如图，防水透气膜只能水分子通过。下列说法正确的是    A．a为电解池的阴极 B．b的电极反应方程式： C．去除透气膜，a极发生的电极反应不变 D．电解池工作时，海水侧的离子浓度理论上逐渐减小 【答案】B 【分析】由图示可知，该装置为电解池，阴离子氢氧根向a极移动，故a为电解池的阳极发生氧化反应生成氧气，b作电解池阴极发生还原反应生成氢气。 【解析】A．阴离子氢氧根向a极移动，故a为电解池的阳极发生氧化反应生成氧气，A错误； B．b的电极反应方程式：，B正确； C．去除透气膜，海水中氯离子在阳极发生氧化反应，故a极发生的电极反应发生变化，C错误； D．电解池工作时，溶剂水不断通过透气膜进入a、b两极发生反应，海水侧的离子浓度理论上逐渐增大，D错误； 故选B。 12．（2023-2024高二上·江苏南通·期中）太阳能路灯蓄电池是磷酸铁锂电池，其工作原理如图。M电极材料是金属锂和碳的复合材料(碳作为金属锂的载体)，电解质为一种能传导Li+的高分子材料，隔膜只允许Li+通过，电池反应式为LixC6+Li1- xFePO4 LiFePO4+C6，下列说法正确的是 A．放电时Li+从左边移向右边，从右边移向左边 B．放电时，正极反应式为 Li1-xFePO4+xLi++xe- =LiFePO4 C．充电时M极连接电源的负板，电极反应式为C6+xe-= D．充电时电路中通过2.0 mol电子，产生28 gLi 【答案】B 【分析】电池反应式为，由图可知，M极为负极，电极反应式为LixC6−xe−═xLi＋＋6C，N极为正极，电极反应式为Li1−xFePO4＋xLi＋＋xe−═LiFePO4，充电时，M极为阴极，电极反应式为xLi＋＋6C＋xe−═LixC6，N极为阳极，电极反应式为LiFePO4−xe−═Li1−xFePO4＋xLi＋，据此作答。 【解析】A．放电时，负极生成锂离子，正极消耗锂离子，故Li＋从左边移向右边，隔膜为阳离子交换膜，磷酸根离子不能透过，故A错误； B．放电时，N极为正极，电极反应式为Li1−xFePO4＋xLi＋＋xe−═LiFePO4，故B正确； C．充电时，M极为阴极，连接电源的负极，电极反应式为xLi＋＋6C＋xe−═LixC6，故C错误； D．充电时电路中通过2.0mol电子，阴极生成Li的质量为2mol×7g/mol＝14g，故D错误； 故答案选B。 13．（2022-2023高二上·江苏连云港·期中）某课外小组分别用下图所示装置对原电池和电解池原理进行实验探究。 Ⅰ.用图1所示装置进行第一组实验。      (1)在保证电极反应不变的情况下，不能替代Cu作电极的是___________(填字母)。 A．铝 B．石墨 C．银 D．铂 (2)N极发生的电极反应为 。 (3)实验过程中，SO (填“从左向右”、“从右向左”或“不”)移动。 Ⅱ.用图2所示装置进行第二组实验。实验过程中，两极均有气体产生，Y极区溶液逐渐变成紫红色，停止实验，铁电极明显变细，电解液仍然澄清。查阅资料发现，高铁酸根(FeO)在溶液中呈紫红色。        (4)电解过程中，X极区溶液的pH (填“增大”、“减小”或“不变”)。 (5)若在X极收集到672 mL气体，在Y极收集到168 mL气体(均已折算为标准状况下的气体体积)，则Y电极(铁电极)质量减少 g。 (6)在碱性锌电池中，用高铁酸钾作为正极材料，电池反应为：2K2FeO4＋3Zn=Fe2O3＋ZnO＋2K2ZnO2。该电池正极发生的电极反应为 。 【答案】(1)A (2)2H2O＋2e-=H2↑＋2OH- (3)从右向左 (4)增大 (5)0.28 (6)2FeO＋6e-＋5H2O = Fe2O3＋10OH- 【分析】从图分析，锌为原电池的负极，铜为原电池的正极，则M铁为电解池的阳极，N为电解池的阴极。 【解析】（1）在保证电极反应不变的情况下，即选择电极的活性比锌弱，故不能替代Cu作电极的铝。故选A。 （2）N极为电解池的阴极，电极反应为：2H2O＋2e-=H2↑＋2OH-。 （3）硫酸根离子向负极移动，即从右向左移动。 （4）X为电解池的阴极，溶液中的氢离子反应生成氢气，故X极附近溶液的pH增大。 （5）X极收集到672mL气体，即产生0.03mol氢气，转移0.06mol电子，在Y极收集到168mL气体，为氧气，即0.0075mol，转移0.03mol电子，则铁失去0.06-0.03=0.03mol电子生成高铁酸根离子，即有0.005mol铁反应，电极质量减少0.005mol×56g/mol=0.28g。 （6）电池的总反应为2K2FeO4＋3Zn=Fe2O3＋ZnO＋2K2ZnO2，锌在负极反应，高铁酸根离子在正极反应，则正极反应2FeO＋6e-＋5H2O = Fe2O3＋10OH-。 14．（2022-2023高二上·江苏徐州·期中）电化学在生产、生活和科学研究中应用十分广泛，认识和研究化学能与电能相互转化的原理和规律具有重要意义。 (1)有机物的电化学合成是一种环境友好的化学合成方法，图1和图2中的电极相连时可实现电化学原理制取对氨基苯甲酸。    ①图2为液态肼燃料电池，c电极与 (填“a”或“b”)相连，c电极发生的电极反应式为 。 ②图1、图2相连时a电极为 (填“正”“负”“阴”或“阳”)极。生成  的离子方程式为 。 ③通过离子交换膜的离子是 (填离子符号)；当电路中转移电子时消耗标准状况下体积 ，电解池左室质量变化 g。 (2)氮氧化物和排放易造成酸雨及水体污染，电极生物膜法能有效去除水体中的，进行生物的反硝化反应。其可能反应机理如图所示。用必要的化学用语及文字来描述此过程为 。      【答案】(1) b 阳    H+ 6.72L 减少10.8 (2)在阴极得电子生成氢气，；氢气与在生物膜中发生脱硝反应， 【解析】（1）①图1种b极碘单质发生还原反应得到碘离子，为b阴极、a为阳极；图2为液态肼燃料电池，d极氧气得到电子发生还原反应为正极、c极为负极；故c电极与b相连；c电极为负极，肼失去电子发生氧化反应生成氮气和水，发生的电极反应式为； ②由①分析可知，图1、图2相连时a电极为阳极；电解池转化b极生成的碘离子和  在酸性条件下发生氧化还原反应生成  和碘单质、水，离子方程式为  ； ③电解池转化右侧消耗氢离子，左侧生成氢离子迁移到右侧，故通过离子交换膜的离子是H+；，根据电子守恒可知，当电路中转移电子时消耗标准状况下0.3mol，体积为6.72L；电解池左室反应为水发生氧化反应生成氧气，同时氢离子迁移到右侧，反应为，根据电子守恒，相当于减少0.6mol水，质量变化为减小10.8g； （2）由图可知，在阴极得电子发生还原反应生成氢气、氢氧根离子，；氢气与在生物膜中发生脱硝反应转化为氮气，根据质量守恒、电荷守恒可知同时生成水和氢氧根离子，反应为。 15．（2023-2024高二上·江苏苏州·期中）含元素的部分物质对环境有影响。含、的废气会引起空气污染，含、、的废水会引起水体富营养化，都需要经过处理后才能排放。消除含氮化合物对大气和水体的污染是环境保护的重要研究课题。 (1)利用电化学装置可消除氮氧化物污染，变废为宝。 ①化学家正在研究尿素动力燃料电池直接去除城市废水中的尿素，既能产生净化的水，又能发电，尿素燃料电池结构如图所示：    甲的电极反应式为 ；理论上每净化尿素，消耗的体积约为 （标准状况下）。 ②图为电解制备的装置。该装置中阴极的电极反应式为 ；“反应室”中发生反应的离子方程式为 。    (2)工业上用电解法治理亚硝酸盐对水体的污染，模拟工艺如下图所示，写出电解时铁电极的电极反应式 。随后，铁电极附近有无色气体产生，可能原因是 。    (3)工业上以钛基氧化物涂层材料为阳极，碳纳米管修饰的石墨为阴极，电解硝酸钠和硫酸钠混合溶液，可使转变为，后续再将反应除去。②其他条件不变，只向混合溶液中投入一定量，后续去除的效果明显提高，溶液中氮元素含量显著降低。可能原因是 。 【答案】(1) CO(NH2)2-6e-+H2O=CO2↑+N2↑+6H+ 33.6 NO+5e-+6H+=+H2O NH3+H+= (2) Fe-2e-=Fe2+ 生成的亚铁离子将溶液中的还原成N2 (3)Cl-在阳极上失去电子生成Cl2，氯气具有强氧化性，可将NH4+氧化成N2，使溶液中氮元素的含量明显降低 【解析】（1）①原电池甲电极为负极,CO(NH2)2失电子生成CO2、N2，电极反应式CO(NH2)2-6e-+H2O=CO2↑+N2↑+6H+，乙电极为正极，电极反应式，根据得失电子守恒，理论上每净化尿素，消耗1.5mol，标准状况下体积约为33.6L。答案：CO(NH2)2-6e-+H2O=CO2↑+N2↑+6H+；33.6； ②该装置为电解池，阴极的电极反应式为NO+5e-+6H+=+H2O； 阳极反应式NO-3e-+2H2O = +4H+，总反应方程式为，所以在该“反应室”中通入氨气，发生反应的离子方程式为NH3+H+=，答案：NO+5e-+6H+=+H2O；NH3+H+=； （2）工业上用电解法治理亚硝酸盐对水体的污染。根据题中所示阳离子移动方向，可判断铁为电解池阳极，电极反应式Fe-2e-=Fe2+，随后，铁电极附近有无色气体产生，可能原因是生成的亚铁离子将溶液中的 还原成N2，答案：Fe-2e-=Fe2+；生成的亚铁离子将溶液中的 还原成N2； （3）以钛基氧化物涂层材料为阳极，碳纳米管修饰的石墨为阴极，电解硝酸钠和硫酸钠混合溶液，可使得电子生成，后续再将反应除去。其他条件不变，只向混合溶液中投入一定量，Cl-在阳极上失去电子生成Cl2，氯气具有强氧化性，可将氧化成N2，使溶液中氮元素的含量明显降低。答案：Cl-在阳极上失去电子生成Cl2，氯气具有强氧化性，可将氧化成N2，使溶液中氮元素的含量明显降低。 16．（2023-2024高二上·江苏扬州·期中）请回答下列问题： (1)高铁酸钾()不仅是一种理想的水处理剂，而且高铁电池的研制也在进行中。下图所示是高铁电池的模拟实验装置。 ①该电池放电时正极产生沉淀，正极电极反应为 。 ②盐桥中盛有饱和KCl溶液，此盐桥中氯离子向 (填“左”或“右”)移动； ③下图为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线，由此可得出高铁电池的优点有 。 (2)氯碱工业电解饱和食盐水制烧碱时必须阻止移向阳极，目前采用阳离子交换膜将两极溶液分开(如图)。 ①C、D分别是直流电源的两电极，C是电源 极。 ②电解一段时间后，A口导出 。 ③阳离子交换膜的作用是 。 【答案】(1) FeO＋4H2O＋3e-=Fe(OH)3＋5OH- 右 使用时间长、工作电压稳定 (2) 负 Cl2 避免OH-向阳极移动，与氯气发生反应 【解析】（1）①根据装置图，锌为负极，石墨为正极，高铁酸钾中铁元素显＋6价，具有强氧化性，高铁酸根在正极上得电子，因此正极电极反应式为FeO＋4H2O＋3e-=Fe(OH)3＋5OH-； ②根据原电池工作原理，Cl-向负极移动，向Zn电极移动，即向右移动； ③图2为高能碱性电池与高铁电池放电的曲线，从而推出高铁电池的优点是使用时间长、工作电压稳定； （2）①根据图示，H+向右侧移动，则右侧为阴极室，则C是电源负极； ②左侧是阳极室，Cl-在左室失电子生成氯气，发生反应，电解一段时间后，Cl2由A口导出； ③若不采用阳离子交换膜，OH-会向阳极移动，氯气和氢氧根离子反应生成氯离子和次氯酸根离子，故使用阳离子交换膜可以避免OH-向阳极移动，与氯气发生反应。 ( 2 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$