题型03 新型化学电池 电化学综合-【好题汇编】备战2024-2025学年高二化学上学期期末真题分类汇编（河北专用）

题型03 新型化学电池 电化学综合 一、单选题：本题共25个小题，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。 1．（2023-2024高二上·河北邢台·期末）如图所示，A、B、C、D、E、F均为石墨电极，甲池与乙池中溶液的体积和浓度均为。按图示接通电路，反应一段时间后，检测到电路中通过，烧杯a中溶液变蓝。下列说法正确的是 A．M为电源负极 B．忽略体积变化和盐类水解，甲池中溶液的 C．电极A增重 D．电极E、F上产生的气体的体积比为 【答案】B 【分析】烧杯a中溶液变蓝，说明有碘生成，则C为阳极，氯离子失电子生成氯气，则D为阴极，水得电子生成氢气和氢氧根离子，则B为阴极，银离子得电子生成Ag，A为阳极，水失电子生成氧气和氢离子，E为阳极，氢氧根离子失电子生成氧气，F为阴极，水得电子生成氢气和氢氧根离子。M为电源正极，N为电源负极。 【详解】A．M为电源正极，A错误； B．一段时间后电路中通过0.02mol电子，则根据电极反应式2H2O-4e-=4H++O2↑，生成氢离子0.02mol，溶液中氢离子浓度为0.1mol/L，此时pH=1，B正确； C．电极A上水失电子生成氧气和氢离子，电极质量不会增大，C错误； D．电极E为阳极，生成氧气，电极F为阴极生成氢气，电极E、F上产生气体的体积比为1∶2，D错误； 故答案选B。 2．（2023-2024高二上·河北石家庄·期末）科学家近年发明了一种新型水介质电池。电池示意图如下，电极为金属锌和选择性催化材料。放电时，温室气体被转化为储氢物质甲酸等，为解决环境和能源问题提供了一种新途径。下列说法正确的是 A．放电时，负极区pH升高 B．放电时，1mol转化为HCOOH，转移的电子数为4mol C．充电时，Zn电极连电源正极 D．充电时，产生22.4L(标准状况下)，生成的Zn为130g 【答案】D 【详解】A．负极上Zn失电子，生成Zn2+，Zn2+结合OH-生成，消耗了溶液中的氢氧根离子，负极区pH下降，A错误； B．放电时，正极反应为，1molCO2转化为HCOOH，转移的电子数为2mol，B错误； C．充电时，Zn电极连接电源负极，阴极反应为，C错误； D．充电时总反应式为，生成1mol氧气的同时，生成Zn2mol，即生成的Zn为130g，D正确； 故答案选D。 3．（2023-2024高二上·河北衡水·期末）火星大气中含有大量，一种有参加反应的新型全固态电池有望为火星探测器供电。该电池以金属钠和碳纳米管作为两极(如图所示)，放电的总反应为，下列说法不正确的是 A．该电池的介质可以选择溶液 B．金属Na作负极，发生氧化反应 C．正极反应式： D．工作时电子从Na电极经导线流向碳纳米管电极 【答案】A 【分析】根据放电的总反应可知钠元素化合价升高，Na做负极，电极反应式为Na-e-= Na+，CO2做正极，正极反应式：； 【详解】A．Na是活泼金属，能与溶液中水反应，因此该电池的介质不能选择溶液，A错误； B．负极上Na失电子生成Na+，化合价升高，发生氧化反应，B正确； C．正极上CO2得电子发生还原反应，电极反应式：，C正确； D．工作时电子由负极经外电路流向正极，故电子从Na电极经导线流向碳纳米管电极，D正确； 故选A。 4．（2022-2023高二上·河北邢台·期末）甲烷燃料电池采用铂做电极材料，两个电极上分别通入和，电解质溶液为KOH溶液。某研究小组将上述甲烷燃料电池作为电源，进行电解饱和食盐水和电镀的实验，如图所示，其中乙装置中X为离子交换膜。下列说法错误的是    A．甲烷燃料电池负极电极反应式是 B．乙中X为阳离子交换膜 C．用丙装置给铜镀银，b应是Ag D．当电路中通过0.4mol时，乙中Fe电极上产生氯气4.48L(标准状况) 【答案】D 【分析】甲烷燃料电池中，通入甲烷的一极为负极，通入氧气的一极为正极，则乙装置中，Fe铁电极为阴极，石墨电极为阳极，丙装置中，a电极为阴极，b电极为阳极。 【详解】A．甲为原电池，甲烷通入极为负极，KOH碱性溶液中生成碳酸根离子，电极反应式为，A正确； B．乙中钠离子透过交换膜向左侧迁移，故X为阳离子交换膜，B正确； C．用丙装置给铜镀银，Ag作阳极，Cu作阴极，b是Ag，C正确； D．乙中Fe为阴极，水放电生成氢气，D错误； 故选D。 5．（2021-2022高二上·河北邯郸·期末）微生物电池具有高效、清洁、环保等优点。某微生物电池工作原理如图所示，下列说法错误的是 A．a极为该电池的负极 B．b极的电极反应式为 C．放电过程中a极附近pH降低 D．当外电路通过时，理论上溶液中会有通过质子交换膜移向b极 【答案】B 【详解】A．该电池中甲醇做还原剂，所以a极为该电池的负极，A项正确； B．b极的电极反应式为，B项错误； C．放电过程中a极的电极反应式为，所以其附近pH降低，C项正确； D．通过质子交换膜移向b极，D项正确。 故答案为：B 6．（2022-2023高二上·河北保定·期末）用吸附了氢气的纳米碳管等材料制作的二次电池原理如图所示，下列说法正确的是 A．放电时，OH－移向镍电极 B．放电时，负极的电极反应为H2－2e－＋2OH－=2H2O C．充电时，将电池的碳电极与外电源的正极相连 D．充电时，阴极的电极反应为Ni(OH)2＋OH－－e－=NiO(OH)＋H2O 【答案】B 【详解】A. 放电时,该电池为原电池,电解质溶液中阴离子向负极移动,所以OH−移向碳电极，故A错误； B. 放电时,负极上氢气失电子发生氧化反应,电极反应式为H2－2e－＋2OH－=2H2O，故B正确； C. 该电池充电时，碳电极附近物质要恢复原状，则应该得电子发生还原反应，所以碳电极作阴极，应该与电源的负极相连，故C错误； D. 充电时,阳极上发生失电子的氧化反应,即Ni(OH)2+OH−−e−=NiO(OH)+H2O，故D错误； 故选B. 【点睛】开关连接用电器时，应为原电池原理，则根据电子流向，镍电极为正极得电子发生还原反应；开关连接充电器时，镍电极为阳极失电子发生的电极反应Ni（OH）2+OH--e-=NiO（OH）+H2O 7．（2023-2024高二上·河北高碑店·期末）高功率Ni/MH(M表示储氢合金)电池已经用于混合动力汽车，总反应方程式如下：Ni(OH)2+MNiOOH+MH。下列叙述不正确的是 A．该电池放电时的正极和充电时的阴极均发生还原反应 B．放电时负极反应为：MH+OH--e-=M+H2O C．充电时阳极反应为：NiOOH+H2O+e-=Ni(OH)2+OH- D．放电时每转移1mol电子，正极有1molNiOOH被还原 【答案】C 【详解】A．放电时的正极得到电子，充电时的阴极也得电子，均发生还原反应， A正确； B．放电时负极失去电子，电极反应为：MH+OH--e-=M+H2O ，B正确； C．充电时阳极发生氧化反应，电极反应为：Ni(OH)2+OH--e- = NiOOH+H2O，C错误； D．M、MH 中金属均显0价，Ni(OH)2 NiOOHe-，故放电时每转移1mol电子，正极有1molNiOOH被还原，D正确； 答案：C。 8．（2022-2023高二上·河北邢台·期末）第二代钠离子电池是负极为镶嵌在硬碳中的钠、正极为锰基高锰普鲁士白的一种新型二次电池，其工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．放电时，B极为负极，发生还原反应 B．充电时，在从阳极脱嵌，在阴极嵌入 C．放电时，电解质溶液中的穿过离子交换膜向B极移动 D．充电时，A极反应为 【答案】B 【详解】A．由题意可知硬碳B为负极，负极失电子发生氧化反应，故A错误； B．放电时Na失电子生成钠离子，钠离子由负极进入正极，镶嵌在正极，则充电时过程相反，在从阳极脱嵌，在阴极嵌入，故B正确； C．放电时，电解质溶液中的穿过离子交换膜向正极A极移动，故C错误； D．充电时，A极作阳极，阳极失电子发生氧化反应，反应为，故D错误； 故选：B。 9．（2020-2021高二上·河北邯郸·期末）某微生物燃料电池脱氯的工作原理如图所示。下列说法不正确的是 A．氢离子由N电极通过质子交换膜移向M电极 B．N电极的反应式为 C．M电极的反应式为+2e－+H+=+Cl－ D．若想使112.5g氯苯脱氯，理论消耗4.0mol的 【答案】D 【详解】A．由电池的工作原理图可知，微生物在电极反应后生成，而电极反应，从结构上可看出变为，需要，所以氢离子由电极通过质子交换膜移向电极，A正确； B．电极的反应是由、生成、，根据化合价变化可知1个生成2个失去8个电子，反应式为，B正确； C．电极是，结合，反应式为，C正确； D．氯苯是，反应中得电子，而消耗的，转移电子数为电子，D错误； 故选D。 10．（2020-2021高二上·河北张家口·期末）氢氧化锂(LiOH)可用作光谱分析的展开剂、润滑油，某兴趣小组利用三室电解法制备氢氧化锂，同时得到重要工业原料硫酸，其工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．a为负极 B．N为阳离子交换膜 C．石墨电极Ⅱ的电极反应式为：O2＋4e-＋2H2O=4OH- D．制备2.4 g氢氧化锂，理论上生成气体A 1.12 L(标准状况下) 【答案】B 【分析】该电解池实质是电解水。根据图可知：石墨电极II极导出的LiOH，则石墨电极II极是水电离出的氢离子放电生成氢气，故II为电解池的阴极，阴极电极反应式为2H2O+2e-=2OH-+H2↑；石墨电极I极导出的是硫酸，则石墨电极I极应为水电离出的氢氧根放电，则X极为阳极，阳极反应式为2H2O-4e-=4H++O2↑，据此分析解答。 【详解】A．根据以上分析，石墨电极I极导出的是硫酸，则I极应为水电离出的氢氧根放电，则I极为阳极，应与电源正极相连，A错误； B．由图可知LiOH从最右侧导出，则Li+需通过N进入最右侧，故N为阳离子交换膜，B正确； C．II极导出的LiOH，则石墨电极II极是水电离出的氢离子放电生成氢气，阴极电极反应式为2H2O+2e-=2OH-+H2↑，C错误； D．制备2.4 g LiOH，n(OH-)==0.1 mol，阴极电极反应式为2H2O+2e-=2OH-+H2↑，气体B 为 H2，则n(H2) =0.05 mol，气体A为O2，根据电子守恒可知n(O2)=n(H2) =0.025 mol，其在标准状况下的体积V(O2)=0.025 mol×22.4L/mol=0.56 L ，D错误； 故合理选项是B。 11．（2020-2021高二上·河北邯郸·期末）科学家通过电化学手段将还原为小分子甲酸是目前最具有实用性的人工固碳的方案，电解装置设置如图。下列说法正确的是 A．太阳能电池板的a极为太阳能电池的正极 B．电解反应方程式为 C．交换膜为阴离子交换膜 D．该装置只实现了电能到化学能的转化 【答案】B 【详解】A．由极是反应生成，反应碳化合价由+4价降低到+2价，为阴极可知为负极，A错误； B．根据装置图，结合电极反应物和，产物为和，反应方程式为，B正确； C．根据极反应为生成，需要，而极上为反应的生成，可知交换膜为阳离子交换膜，C错误； D．此装置实现了太阳能到电能再到化学能的转化，D错误； 故选B。 12．（2020-2021高二上·河北石家庄·期末）钙元素的储备是锂的2500倍，能提供二电子反应且动力学性能优异。一项新研究构建的新型钙离子混合储能器件如图所示。在充电过程中，石墨电极发生阴离子插层反应，钙与锡电极形成合金，放电过程则相反。下列说法错误的是 A．放电时，和Ca2+分别从电极中脱出扩散回电解质 B．放电时，负极的电极反应为Ca7Sn6-14e-=6Sn+7Ca2+ C．充电时，若与x相连极板增重1.6g转移电子0.08mol D．充电时，y与电源负极相连 【答案】D 【分析】在充电过程中，石墨电极发生阴离子插层反应，说明充电过程中，阴离子向石墨电极移动，则石墨电极为阳极，y与电源正极相连，则x与电源负极相连，据此分析解答。 【详解】A．放电时为原电池，根据上述分析，原电池中石墨为正极，钙与锡合金电极为负极，在充电过程中，石墨电极发生阴离子插层反应，钙与锡电极形成合金，放电过程则相反，则和Ca2+分别从电极中脱出扩散回电解质，故A正确； B．放电时，钙与锡合金电极为负极，Ca2+分别从电极中脱出扩散回电解质，负极的电极反应为Ca7Sn6-14e-=6Sn+7Ca2+，故B正确； C．充电时，与x相连极板增重1.6g，即析出钙的物质的量为=0.04mol，转移电子0.04mol×2= 0.08mol，故C正确； D．根据上述分析，充电时，y与电源正极相连，故D错误； 故选D。 13．（2020-2021高二上·河北石家庄·期末）隔膜法所得氢氧化钾浓度为10%~11%，需通过蒸发浓缩和冷却澄清再浓缩结晶得固体KOH。以1%KOH溶液和KCl溶液为原料，用如图装置电解制备KOH，下列说法正确的是 A．A与负极相连 B．电解后B区得到10%~11%KOH溶液 C．生成X的电极反应式为4OH--4e-=2H2O+O2↑ D．溶液中阳离子的运动方向为由B到A 【答案】B 【分析】1%KOH溶液和KCl溶液为原料，用如图装置电解制备KOH，由装置图可知右侧产生氢气，应为溶液中的氢离子放电生成，则右侧B为阴极，A为阳极，电解池中阳极与电源正极相连，阴极与电源负极相连，据此解答。 【详解】A．A为阳极，与电源正极相连，故A错误； B．B为阴极，电极反应为：，阳极区的钾离子会通过交换膜进入阴极区，使得阴极区的KOH的浓度增大，得到10%~11%KOH溶液，故B正确； C．阳极应为溶液中的氯离子放电生成氯气，电极反应为：，故C错误； D．溶液中的阳离子向阴极流动，即由A到B，故D错误； 故选：B。 14．（2021-2022高二上·河北沧州·期末）电渗析法处理厨房垃圾发酵液，同时得到乳酸的原理如图所示。图中HA表示乳酸分子，A-表示乳酸根离子。下列说法错误的是 A．膜a为阳离子交换膜 B．阴极室中发生还原反应 C．浓缩室发生反应H++A-=HA D．浓缩室中生成1molHA时，阳极室减少1molH+ 【答案】D 【详解】A．分析该电渗析装置可知，膜a为阳离子交换膜，膜b为阴离子交换膜，选项A正确； B．阴极室中发生还原反应，选项B正确； C．阳极室中的H+通过阳离子交换膜进入浓缩室，阴极室中的A-通过阴离子交换膜进入浓缩室，二者发生反应H++A-=HA，选项C正确； D．阳极室中水放电生成H+ ，同时有等物质的量的H+通过膜a进入浓缩室，因此阳极室中H+物质的量不变，选项D错误。 答案选D。 15．（2021-2022高二上·河北保定·期末）汞阴极法电解饱和食盐水制取NaOH的原理如下图所示。下列说法错误的是 A．电解室中阳极的反应式为 B．钠汞合金具有导电性 C．解汞室中反应的离子方程式为 D．电解室与解汞室产生的气体可用于工业制盐酸 【答案】C 【详解】A．电解室中在阳极被氧化成，电极反应式为，A项正确； B．钠汞合金是金属混合物具有导电性，B项正确； C．解汞室中反应的离子方程式为，C项错误； D．电解室中产生，解汞室中产生，二者反应能生成HCl，该反应可用于工业制盐酸，D项正确。 故答案为：C 16．（2022-2023高二上·河北石家庄·期末）己二腈是工业制造尼龙的原料，现代工业常用电有机合成法制备，总反应为，装置如图所示。下列说法错误的是 A．b为电源的负极 B．阳极的电极反应为 C．当电路中转移时，阳极室溶液质量减少16 g D．阴极的电极反应为： 【答案】C 【分析】根据总反应方程式与装置图，与电源电极a连接的电解池电极上发生的变化是，氧元素化合价升高，发生氧化反应，此电极为阳极，a是正极，题目据此解答。 【详解】A．由分析知，b是电源的负极，A正确； B．阳极的电极反应式为，B正确； C．当电路中转移时，阳极上有反应，因此阳极室溶液质量减少18 g，C错误； D．阴极的电极反应为：，D正确； 故选C。 17．（2023-2024高二上·河北保定·期末）用如图所示装置及试剂进行铁的电化学腐蚀实验探究，测定具支锥形瓶中压强随时间变化关系以及溶解氧随时间变化关系的曲线如下。下列说法正确的是 A．pH=6.0时，正极电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH– B．整个过程中，负极电极反应式均为：Fe–3e-=Fe3+ C．pH=4.0时，同时发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀 D．将铁换成铜进行实验，pH=2.0时，压强随时间变化的曲线走势与铁基本相同 【答案】C 【分析】Fe在酸性环境下会发生析氢腐蚀，产生氢气，会导致锥形瓶内压强增大；若介质的酸性很弱或呈中性，并且有氧气参与，此时Fe就会发生吸氧腐蚀，吸收氧气，会导致锥形瓶内压强减小，据此分析解答； 【详解】A．由图可知，pH=6.0时，锥形瓶内的溶解氧减少，说明有消耗氧气的吸氧腐蚀发生，同时锥形瓶内的气压减小，也说明有吸氧腐蚀；因此正极电极反应式为：O2+4H++4e-=2H2O，A错误； B．整个过程中，锥形瓶中的Fe粉和C粉构成了原电池，Fe粉作为原电池的负极，发生的电极反应式为：Fe-2e-=Fe2+，B错误； C．若pH=4.0时只发生吸氧腐蚀，那么锥形瓶内的气体压强会有下降，而图中pH=4.0时，锥形瓶内的压强几乎不变，说明图中反应除了吸氧腐蚀，Fe粉还发生了析氢腐蚀，消耗氧气的同时也产生了氢气，因此锥形瓶内压强几乎不变，C正确； D．pH=2.0的溶液，酸性较强，因此锥形瓶中的Fe粉能发生析氢腐蚀，析氢腐蚀产生氢气，因此会导致锥形瓶内压强增大，D错误； 故答案为：C。 18．（2021-2022高二上·河北邯郸·期末）下列金属防护的措施不合理的是 A．将车漆喷在汽车外壳上 B．将水库铁闸门连接在直流电源的正极 C．在船身上装锌块来避免船体遭受腐蚀 D．向金属器材上涂抹油脂 【答案】B 【详解】A．将车漆喷在汽车外壳上可起到隔绝氧气和水的作用，A合理； B．将水库铁闸连接在直流电源的负极可起到防护作用，外加电流的的阴极保护法，B不合理； C．在船身上装锌块来避免船体遭受腐蚀，采用了牺牲阳极的阴极保护法，C合理； D．向金属器材上涂抹油脂可起到隔绝氧气和水的作用，D合理。 故选B。 19．（2021-2022高二上·河北石家庄·期末）把等物质的量的Na2SO4、NaCl、AgNO3混合物放入足量水中，经充分搅拌后，将所得溶液用石墨做电极进行电解，阳极生成的物质是： A．H2 B．Ag C．Cl2 D．O2 【答案】D 【详解】等物质的量的Na2SO4、NaCl、AgNO3混合物放入足量水中，发生NaCl＋AgNO3=AgCl↓＋NaNO3，反应后溶质为Na2SO4和NaNO3，根据电解原理，阳极上发生：4OH－－4e－=O2↑＋2H2O，则阳极生成的物质是O2； 答案选D。 20．（2021-2022高二上·河北唐山·期末）电化学腐蚀及防护的研究装置如图所示。下列有关说法正确的是 A．若a为镁条，装置中铁片腐蚀加快 B．若a为石墨，装置中铁片为正极 C．若a为锌块，装置中a表面发生还原反应 D．若a为铜片，装置中a上电极反应为O2+2H2O+4e-=4OH- 【答案】D 【详解】A．a为镁块，镁块作负极，铁片作正极，这是牺牲阳极的阴极保护法，铁片不易被腐蚀，故A错误； B．若a为石墨，装置中铁片为负极，故B错误； C．a为锌块，锌片作负极，a表面发生氧化反应，腐蚀加快，故C错误； D．若a为铜片，装置中a上电极反应为O2+2H2O+=，故D正确； 故答案选D。 二、填空题 21．（2022-2023高二上·河北邢台·期末）Ⅰ．人们应用原电池原理制作了多种电池，以满足不同的需要。以下每小题中的电池广泛使用于日常生活、生产和科学技术等方面，请根据题中提供的信息，填写空格。 (1)蓄电池在放电时起原电池作用，在充电时起电解池的作用。铅蓄电池在放电时发生的电池反应式为：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O。正极反应式为 。 (2)铁、铜、铝是生活中使用广泛的金属，FeCl3溶液常用于腐蚀印刷电路铜板，其反应过程的离子方程式为 ，若将此反应设计成原电池，则负极所用电极材料为 ，正极反应式为 。 (3)将铝片和铜片用导线相连，一组插入浓硝酸中，一组插入烧碱溶液中，分别形成了原电池，在这两个原电池中，负极分别为__________。 A．铝片、铜片 B．铜片、铝片 C．铝片、铝片 D．铜片、铜片 (4)写出插入烧碱溶液中形成原电池的负极反应式： 。 Ⅱ．金属腐蚀现象在生产生活中普遍存在，依据下列两种腐蚀现象回答下列问题： (5)图1中被腐蚀的金属为 (填化学式)；图2中金属腐蚀类型属于 (填字母)。 A．化学腐蚀     B．析氢腐蚀     C．吸氧腐蚀 (6)图1中Cu的作用是 (填“负极”或“正极”)。 (7)图2中铁的生锈过程中正极反应式为 。 【答案】(1)PbO2++4H++2e-=PbSO4+2H2O (2)2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+ Cu 2Fe3++2e-=2Fe2+ (3)B (4)Al+4OH--3e-= (5) Fe C (6)正极 (7)O2+4e-+2H2O=4OH- 【详解】（1）铅蓄电池的电池总反应式为：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，依据反应的总电池反应，反应中Pb元素化合价升高的在负极失电子发生氧化反应，其电极反应为：Pb+-2e-=PbSO4，PbO2中元素化合价降低的是在正极得到电子发生还原反应生成硫酸铅，电极反应为：PbO2+2e-+4H++=PbSO4+2H2O，故答案为：PbO2++4H++2e-=PbSO4+2H2O； （2）Fe3+有强氧化性，能把金属铜氧化成铜离子，自身被还原成 Fe2+，反应方程式为2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+，设计成原电池时，Cu在负极上发生氧化反应，正极上三价铁离子得电子发生还原反应，其正极上的电极反应式为2Fe3++2e-=2Fe2+，故答案为：2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+；Cu；2Fe3++2e-=2Fe2+； （3）将铝片和铜片用导线相连，一组插入浓硝酸中，常温下Al遇浓硝酸钝化，Cu能与浓硝酸反应，故Cu作负极，Al作正极，一组插入烧碱溶液中，Al能与NaOH溶液反应，故Al作负极，Cu作正极，故答案为：B； （4）一组插入烧碱溶液中，Al能与NaOH反应，Al作负极，电极反应式为：Al-3e-+4OH-=，故答案为：Al-3e-+4OH-=； （5）图1中Fe比Cu活泼，Fe作负极被腐蚀，图2中，Fe比C活泼，Fe作负极，C作正极，溶液为中性溶液，发生吸氧腐蚀，故答案为：Fe；C； （6）Fe比Cu活泼，Fe作负极，Cu作正极，故答案为：正极； （7）图2中铁的生锈过程中正极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，故答案为：O2+4e-+2H2O=4OH-。 22．（2022-2023高二上·河北秦皇岛·期末）某兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题(甲、乙、丙三池中溶质足量，体积均为)，当闭合该装置的电键K时，观察到电流计的指针发生了偏转。请回答下列问题： (1)甲、乙、丙三池中为原电池的是 (填“甲池”，“乙池”，“丙池”)，A电极的电极反应式 ，C电极的电极反应式为 。 (2)丙池中E电极为 (填“正极”、“负极”、“阴极”或“阳极”)，该池总反应的化学方程式为 。 (3)当甲池中B电极上消耗的体积为(标准状况)时，乙池中C极质量理论上减轻 g，则丙池溶液的为 。(忽略溶液体积变化) (4)一段时间后，断开电键K。下列物质能使丙池恢复到反应前浓度的是_______(填选项字母)。 A． B． C． D． 【答案】(1)甲池 (2)阳极 (3)10.8 1 (4)BC 【分析】由图可知甲图为原电池、是甲醇燃料电池，通甲醇的A为负极、B为正极；乙池为电解池，C与电源正极相连为阳极、电极反应为：Ag-e-=Ag+，D为阴极，电极反应为Cu2++2e-=Cu；丙池为电解池，E为阳极，电极反应为：2H2O-4e-=O2↑+4H+，F电极为阴极，电极反应为：Cu2++2e-=Cu，总反应方程式为：，电化学反应时，电极上电子数守恒；一段时间后，断开电键K，要使丙池恢复到反应前浓度需加入CuO或者CuCO3，据此分析解答。 【详解】（1）据分析甲、乙、丙三池中为原电池的是甲池，通入甲醇的A为负极，甲醇失去电子发生氧化反应在碱性环境中生成碳酸根离子和水，A电极的电极反应式为，C与电源正极相连为阳极、电极反应为：Ag-e-=Ag+。 （2）丙池中E电极与电源正极相连为阳极，电解时CuSO4提供铜离子在阴极被还原为Cu、H2O提供氢氧根离子在阳极放电产生氧气、消耗氢氧根促进水电离氢离子浓度增大，即电解时产生H2SO4、Cu和O2，则该池总反应的化学方程式为。 （3）电化学反应时，电极上电子数守恒。甲池中B电极反应为：，当甲池中B电极上消耗O2的体积为560mL(标准状况)即时，转移电子，乙池中C为阳极电极反应为：Ag-e-=Ag+，则乙池中C极溶解Ag为、减少质量理论上为，丙池总反应为：，存在，转移0.1mol电子时，生成0.1molH+，H+浓度为，溶液的pH为1。 （4）一段时间后，断开电键K，欲使丙池恢复到反应前浓度，则：根据少什么加什么，丙池一个电极产生Cu单质，另一个电极产生O2，相当于从溶液中出去的物质为Cu与O2反应产生的CuO，则： A．Cu与硫酸不能反应，不能达到目的，选项A错误； B．CuO与硫酸反应，产生硫酸铜和水，能达到目的，选项B正确； C．CuCO3与硫酸生成硫酸铜、二氧化碳气体，二氧化碳逸出、元素没有进入溶液，则等效于等物质的量的CuO能使丙池恢复到反应前浓度，选项C正确； D．Cu(OH)2比CuO多一个水的组成，相当于对溶液进行了稀释，不能使丙池恢复到反应前浓度，选项D错误； 答案选BC。 23．（2022-2023高二上·河北张家口·期末）随着信息技术的发展，小型化、便携式、工作寿命长的锂离子电池受到人们的青睐。某全固态薄膜锂离子电池截面结构如图1所示，集流体起导电作用；放电时电极B上发生反应的方程式为。 (1)放电时，电极A为 (填“正极”或“负极”)，发生的电极反应式为 。 (2)充电时，电极B上发生的电极反应式为 。 (3)放电过程中，薄膜电解质中的物质的量会 (填“增大”“减小”或“不变”)。 (4)若用该锂离子电池电解硫酸钠溶液制备氢气、氧气、硫酸和氢氧化钠溶液，电解装置如图2。 ①离子交换膜2可选用 (填“阴离子交换膜”“阳离子交换膜”或“质子交换膜”)。 ②D接口应与 (填“电极A”或“电极B)连接。 ③该电解反应的化学方程式为 。 【答案】(1)负极 (2) (3)不变 (4) 阳离子交换膜 电极A 【详解】（1）放电时，电极A中失去做负极，发生的电极反应式为； （2）充电时，电极B上发生反应的电极反应式为； （3）放电过程中，薄膜电解质中的物质的量不变； （4）①由图可知通过交换膜进入右池，离子交换膜2可选用阳离子交换膜； ②右池电极应得到电子，生成的同时浓度增大，D接口应连接电源负极，与电极A连接； ③该电解反应的总化学方程式为。 24．（2022-2023高二上·河北保定·期末）应用电化学原理，回答下列问题： (1)甲中电流计指针偏移时，盐桥(含琼脂的饱和溶液)中离子移动的方向为 (填离子符号)移向硫酸锌溶液。乙中正极的电极反应式为 ；若将换成，则负极的电极反应式为 。 (2)电催化氮气还原合成氨是一种常温常压条件下利用水作为氢源的低碳环保路线，电催化合成氨装置如图1。                      图1 ①a极接电源的 极。 ②该装置总反应的化学方程式为 。 (3)微生物燃料电池()是一种现代化氨氮去除技术，碳氮联合同时去除氮的系统原理如图2。                              图2 ①A极的电极反应式为 。 ②通过质子交换膜向 (填“A”或“B”)极区溶液移动。 ③在好氧微生物反应器中，转化，转移的电子数为 。 【答案】(1) (2) 负 (3) B 【详解】（1）阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，盐桥中的会移向溶液，移向硫酸锌溶液；乙为燃料电池，正极为氧气发生还原反应；负极为燃料发生氧化反应； 故答案为：；；； （2）①由转化为的一极，氮元素化合价降低，为电解池的阴极，对应a极接电源的负极，则b极接电源的正极； ②根据两极的反应物和生成物，可写出该装置总反应的化学方程式：； 故答案为：负；； （3）①分析题中装置图，A极由转化为，碳元素的化合价升高，则A极为燃料电池的负极，电极反应式是。 ②B极是正极，电极反应式是，溶液中的向正极移动，即向B极区移动。 ③在好氧微生物反应器中，分析进去的反应物和出来的生成物可知离子方程式是，转化，转移的电子的物质的量是，当转化时，转移的电子数为。 故答案为：；B；。 25．（2022-2023高二上·河北邢台·期末）我国提出争取在2030年前实现碳达峰、2060年实现碳中和，这对于改善环境、实现绿色发展至关重要。回答下列问题： Ⅰ.如图所示电解装置可将CO2转化为乙烯(C2H4)，该装置中的电解质溶液为稀硫酸，电极材料均为惰性电极。 (1)电极b是 (填“阴极”或“阳极”)，电极a上发生的电极反应式是 。 (2)电解过程中H+运动方向为 (填“由a到b”或“由b到a”)。电解后，溶液中n(H+) (填“增大”“减小”或“不变”)。 Ⅱ.实验室用CH4燃料电池作电源探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中的X为阳离子交换膜。 (3)甲装置中，负极的电极反应式为 。 (4)乙装置中，石墨(C)极的电极反应式为 。 (5)若在标准状况下，有1.12L氧气参加反应，则理论上通过乙装置中X交换膜的电量为 C(已知：法拉第常数代表每摩尔电子所携带的电荷，数值F=9.65×104C·mol−1)。一段时间后，丙装置中c(Cu2+) (填“增大”“减小”或“不变”)。 (6)若以该CH4燃料电池为电源，用石墨作电极电解200mL0.5mol·L-1的CuSO4溶液，电解一段时间后，两极收集到的气体的体积相同(相同条件下测定)，则整个电解过程转移电子的物质的量是 。 【答案】(1) 阳极 2CO2+12e-+12H+=C2H4+4H2O (2) 由b到a 不变 (3)CH4-8e-+10OH-=CO+7H2O (4)2Cl--2e-=Cl2↑ (5) 1.93×104 减小 (6)0.4NA 【详解】（1）电极a上CO2被还原为C2H4，所以电极a为阴极，则电极b为阳极，溶液显酸性电极a上的反应为2CO2+12e-+12H+=C2H4+4H2O； （2）电解池中阳离子向阴极移动，所以H+的运动方向为由b到a；阳极产生氧气，所以电解过程中总反应为2CO2+2H2OC2H4+3O2，电极过程只消耗水，所以n(H+)不变； （3）甲为甲烷燃料电池，通入燃料的一极为负极，电解质溶液显碱性，所以电极反应为CH4-8e-+10OH-=CO+7H2O； （4）石墨(C)极与电源正极相连，为阳极，氯离子失电子被氧化为氯气，电极反应为2Cl--2e-=Cl2↑； （5）标况下1.12L氧气的物质的量为0.05mol，则转移0.05mol×4=0.2mol电子，电量为0.2mol×9.65×104C•mol-1=1.93×104C；丙装置阳极上Cu以及比Cu活泼的金属单质均会被氧化，而阴极只有Cu2+被还原，所以c(Cu2+)减小； （6）电解CuSO4溶液，阳极反应为：2H2O-4e-═O2↑+4H+，开始时阴极反应为：Cu2++2e-═Cu，200mL 0.5mol/L的CuSO4溶液中含有n(Cu2+)=0.1mol，电解一段时间后，两极收集到相同体积(相同条件)的气体，电解初期只有阳极产生气体，当Cu2+电解完毕阴极发生反应：2H2O+2e-═H2↑+2OH-，电解完0.1molCu2+转移电子数为0.2mol，此时阳极产生n(O2)=0.05mol，设继续转移x mole-，则有0.05+=，可得x=0.2，即两个电极上分别收集到0.1mol氧气和0.1mol氢气，根据生成氧气的量可知转移电子为0.1mol×4=0.4mol，即0.4NA。 ( 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03 新型化学电池 电化学综合 一、单选题：本题共25个小题，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。 1．（2023-2024高二上·河北邢台·期末）如图所示，A、B、C、D、E、F均为石墨电极，甲池与乙池中溶液的体积和浓度均为。按图示接通电路，反应一段时间后，检测到电路中通过，烧杯a中溶液变蓝。下列说法正确的是 A．M为电源负极 B．忽略体积变化和盐类水解，甲池中溶液的 C．电极A增重 D．电极E、F上产生的气体的体积比为 2．（2023-2024高二上·河北石家庄·期末）科学家近年发明了一种新型水介质电池。电池示意图如下，电极为金属锌和选择性催化材料。放电时，温室气体被转化为储氢物质甲酸等，为解决环境和能源问题提供了一种新途径。下列说法正确的是 A．放电时，负极区pH升高 B．放电时，1mol转化为HCOOH，转移的电子数为4mol C．充电时，Zn电极连电源正极 D．充电时，产生22.4L(标准状况下)，生成的Zn为130g 3．（2023-2024高二上·河北衡水·期末）火星大气中含有大量，一种有参加反应的新型全固态电池有望为火星探测器供电。该电池以金属钠和碳纳米管作为两极(如图所示)，放电的总反应为，下列说法不正确的是 A．该电池的介质可以选择溶液 B．金属Na作负极，发生氧化反应 C．正极反应式： D．工作时电子从Na电极经导线流向碳纳米管电极 4．（2022-2023高二上·河北邢台·期末）甲烷燃料电池采用铂做电极材料，两个电极上分别通入和，电解质溶液为KOH溶液。某研究小组将上述甲烷燃料电池作为电源，进行电解饱和食盐水和电镀的实验，如图所示，其中乙装置中X为离子交换膜。下列说法错误的是    A．甲烷燃料电池负极电极反应式是 B．乙中X为阳离子交换膜 C．用丙装置给铜镀银，b应是Ag D．当电路中通过0.4mol时，乙中Fe电极上产生氯气4.48L(标准状况) 5．（2021-2022高二上·河北邯郸·期末）微生物电池具有高效、清洁、环保等优点。某微生物电池工作原理如图所示，下列说法错误的是 A．a极为该电池的负极 B．b极的电极反应式为 C．放电过程中a极附近pH降低 D．当外电路通过时，理论上溶液中会有通过质子交换膜移向b极 6．（2022-2023高二上·河北保定·期末）用吸附了氢气的纳米碳管等材料制作的二次电池原理如图所示，下列说法正确的是 A．放电时，OH－移向镍电极 B．放电时，负极的电极反应为H2－2e－＋2OH－=2H2O C．充电时，将电池的碳电极与外电源的正极相连 D．充电时，阴极的电极反应为Ni(OH)2＋OH－－e－=NiO(OH)＋H2O 7．（2023-2024高二上·河北高碑店·期末）高功率Ni/MH(M表示储氢合金)电池已经用于混合动力汽车，总反应方程式如下：Ni(OH)2+MNiOOH+MH。下列叙述不正确的是 A．该电池放电时的正极和充电时的阴极均发生还原反应 B．放电时负极反应为：MH+OH--e-=M+H2O C．充电时阳极反应为：NiOOH+H2O+e-=Ni(OH)2+OH- D．放电时每转移1mol电子，正极有1molNiOOH被还原 8．（2022-2023高二上·河北邢台·期末）第二代钠离子电池是负极为镶嵌在硬碳中的钠、正极为锰基高锰普鲁士白的一种新型二次电池，其工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．放电时，B极为负极，发生还原反应 B．充电时，在从阳极脱嵌，在阴极嵌入 C．放电时，电解质溶液中的穿过离子交换膜向B极移动 D．充电时，A极反应为 9．（2020-2021高二上·河北邯郸·期末）某微生物燃料电池脱氯的工作原理如图所示。下列说法不正确的是 A．氢离子由N电极通过质子交换膜移向M电极 B．N电极的反应式为 C．M电极的反应式为+2e－+H+=+Cl－ D．若想使112.5g氯苯脱氯，理论消耗4.0mol的 10．（2020-2021高二上·河北张家口·期末）氢氧化锂(LiOH)可用作光谱分析的展开剂、润滑油，某兴趣小组利用三室电解法制备氢氧化锂，同时得到重要工业原料硫酸，其工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．a为负极 B．N为阳离子交换膜 C．石墨电极Ⅱ的电极反应式为：O2＋4e-＋2H2O=4OH- D．制备2.4 g氢氧化锂，理论上生成气体A 1.12 L(标准状况下) 11．（2020-2021高二上·河北邯郸·期末）科学家通过电化学手段将还原为小分子甲酸是目前最具有实用性的人工固碳的方案，电解装置设置如图。下列说法正确的是 A．太阳能电池板的a极为太阳能电池的正极 B．电解反应方程式为 C．交换膜为阴离子交换膜 D．该装置只实现了电能到化学能的转化 12．（2020-2021高二上·河北石家庄·期末）钙元素的储备是锂的2500倍，能提供二电子反应且动力学性能优异。一项新研究构建的新型钙离子混合储能器件如图所示。在充电过程中，石墨电极发生阴离子插层反应，钙与锡电极形成合金，放电过程则相反。下列说法错误的是 A．放电时，和Ca2+分别从电极中脱出扩散回电解质 B．放电时，负极的电极反应为Ca7Sn6-14e-=6Sn+7Ca2+ C．充电时，若与x相连极板增重1.6g转移电子0.08mol D．充电时，y与电源负极相连 13．（2020-2021高二上·河北石家庄·期末）隔膜法所得氢氧化钾浓度为10%~11%，需通过蒸发浓缩和冷却澄清再浓缩结晶得固体KOH。以1%KOH溶液和KCl溶液为原料，用如图装置电解制备KOH，下列说法正确的是 A．A与负极相连 B．电解后B区得到10%~11%KOH溶液 C．生成X的电极反应式为4OH--4e-=2H2O+O2↑ D．溶液中阳离子的运动方向为由B到A 14．（2021-2022高二上·河北沧州·期末）电渗析法处理厨房垃圾发酵液，同时得到乳酸的原理如图所示。图中HA表示乳酸分子，A-表示乳酸根离子。下列说法错误的是 A．膜a为阳离子交换膜 B．阴极室中发生还原反应 C．浓缩室发生反应H++A-=HA D．浓缩室中生成1molHA时，阳极室减少1molH+ 15．（2021-2022高二上·河北保定·期末）汞阴极法电解饱和食盐水制取NaOH的原理如下图所示。下列说法错误的是 A．电解室中阳极的反应式为 B．钠汞合金具有导电性 C．解汞室中反应的离子方程式为 D．电解室与解汞室产生的气体可用于工业制盐酸 16．（2022-2023高二上·河北石家庄·期末）己二腈是工业制造尼龙的原料，现代工业常用电有机合成法制备，总反应为，装置如图所示。下列说法错误的是 A．b为电源的负极 B．阳极的电极反应为 C．当电路中转移时，阳极室溶液质量减少16 g D．阴极的电极反应为： 17．（2023-2024高二上·河北保定·期末）用如图所示装置及试剂进行铁的电化学腐蚀实验探究，测定具支锥形瓶中压强随时间变化关系以及溶解氧随时间变化关系的曲线如下。下列说法正确的是 A．pH=6.0时，正极电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH– B．整个过程中，负极电极反应式均为：Fe–3e-=Fe3+ C．pH=4.0时，同时发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀 D．将铁换成铜进行实验，pH=2.0时，压强随时间变化的曲线走势与铁基本相同 18．（2021-2022高二上·河北邯郸·期末）下列金属防护的措施不合理的是 A．将车漆喷在汽车外壳上 B．将水库铁闸门连接在直流电源的正极 C．在船身上装锌块来避免船体遭受腐蚀 D．向金属器材上涂抹油脂 19．（2021-2022高二上·河北石家庄·期末）把等物质的量的Na2SO4、NaCl、AgNO3混合物放入足量水中，经充分搅拌后，将所得溶液用石墨做电极进行电解，阳极生成的物质是： A．H2 B．Ag C．Cl2 D．O2 20．（2021-2022高二上·河北唐山·期末）电化学腐蚀及防护的研究装置如图所示。下列有关说法正确的是 A．若a为镁条，装置中铁片腐蚀加快 B．若a为石墨，装置中铁片为正极 C．若a为锌块，装置中a表面发生还原反应 D．若a为铜片，装置中a上电极反应为O2+2H2O+4e-=4OH- 二、填空题 21．（2022-2023高二上·河北邢台·期末）Ⅰ．人们应用原电池原理制作了多种电池，以满足不同的需要。以下每小题中的电池广泛使用于日常生活、生产和科学技术等方面，请根据题中提供的信息，填写空格。 (1)蓄电池在放电时起原电池作用，在充电时起电解池的作用。铅蓄电池在放电时发生的电池反应式为：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O。正极反应式为 。 (2)铁、铜、铝是生活中使用广泛的金属，FeCl3溶液常用于腐蚀印刷电路铜板，其反应过程的离子方程式为 ，若将此反应设计成原电池，则负极所用电极材料为 ，正极反应式为 。 (3)将铝片和铜片用导线相连，一组插入浓硝酸中，一组插入烧碱溶液中，分别形成了原电池，在这两个原电池中，负极分别为__________。 A．铝片、铜片 B．铜片、铝片 C．铝片、铝片 D．铜片、铜片 (4)写出插入烧碱溶液中形成原电池的负极反应式： 。 Ⅱ．金属腐蚀现象在生产生活中普遍存在，依据下列两种腐蚀现象回答下列问题： (5)图1中被腐蚀的金属为 (填化学式)；图2中金属腐蚀类型属于 (填字母)。 A．化学腐蚀     B．析氢腐蚀     C．吸氧腐蚀 (6)图1中Cu的作用是 (填“负极”或“正极”)。 (7)图2中铁的生锈过程中正极反应式为 。 22．（2022-2023高二上·河北秦皇岛·期末）某兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题(甲、乙、丙三池中溶质足量，体积均为)，当闭合该装置的电键K时，观察到电流计的指针发生了偏转。请回答下列问题： (1)甲、乙、丙三池中为原电池的是 (填“甲池”，“乙池”，“丙池”)，A电极的电极反应式 ，C电极的电极反应式为 。 (2)丙池中E电极为 (填“正极”、“负极”、“阴极”或“阳极”)，该池总反应的化学方程式为 。 (3)当甲池中B电极上消耗的体积为(标准状况)时，乙池中C极质量理论上减轻 g，则丙池溶液的为 。(忽略溶液体积变化) (4)一段时间后，断开电键K。下列物质能使丙池恢复到反应前浓度的是_______(填选项字母)。 A． B． C． D． 23．（2022-2023高二上·河北张家口·期末）随着信息技术的发展，小型化、便携式、工作寿命长的锂离子电池受到人们的青睐。某全固态薄膜锂离子电池截面结构如图1所示，集流体起导电作用；放电时电极B上发生反应的方程式为。 (1)放电时，电极A为 (填“正极”或“负极”)，发生的电极反应式为 。 (2)充电时，电极B上发生的电极反应式为 。 (3)放电过程中，薄膜电解质中的物质的量会 (填“增大”“减小”或“不变”)。 (4)若用该锂离子电池电解硫酸钠溶液制备氢气、氧气、硫酸和氢氧化钠溶液，电解装置如图2。 ①离子交换膜2可选用 (填“阴离子交换膜”“阳离子交换膜”或“质子交换膜”)。 ②D接口应与 (填“电极A”或“电极B)连接。 ③该电解反应的化学方程式为 。 24．（2022-2023高二上·河北保定·期末）应用电化学原理，回答下列问题： (1)甲中电流计指针偏移时，盐桥(含琼脂的饱和溶液)中离子移动的方向为 (填离子符号)移向硫酸锌溶液。乙中正极的电极反应式为 ；若将换成，则负极的电极反应式为 。 (2)电催化氮气还原合成氨是一种常温常压条件下利用水作为氢源的低碳环保路线，电催化合成氨装置如图1。                      图1 ①a极接电源的 极。 ②该装置总反应的化学方程式为 。 (3)微生物燃料电池()是一种现代化氨氮去除技术，碳氮联合同时去除氮的系统原理如图2。                              图2 ①A极的电极反应式为 。 ②通过质子交换膜向 (填“A”或“B”)极区溶液移动。 ③在好氧微生物反应器中，转化，转移的电子数为 。 25．（2022-2023高二上·河北邢台·期末）我国提出争取在2030年前实现碳达峰、2060年实现碳中和，这对于改善环境、实现绿色发展至关重要。回答下列问题： Ⅰ.如图所示电解装置可将CO2转化为乙烯(C2H4)，该装置中的电解质溶液为稀硫酸，电极材料均为惰性电极。 (1)电极b是 (填“阴极”或“阳极”)，电极a上发生的电极反应式是 。 (2)电解过程中H+运动方向为 (填“由a到b”或“由b到a”)。电解后，溶液中n(H+) (填“增大”“减小”或“不变”)。 Ⅱ.实验室用CH4燃料电池作电源探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中的X为阳离子交换膜。 (3)甲装置中，负极的电极反应式为 。 (4)乙装置中，石墨(C)极的电极反应式为 。 (5)若在标准状况下，有1.12L氧气参加反应，则理论上通过乙装置中X交换膜的电量为 C(已知：法拉第常数代表每摩尔电子所携带的电荷，数值F=9.65×104C·mol−1)。一段时间后，丙装置中c(Cu2+) (填“增大”“减小”或“不变”)。 (6)若以该CH4燃料电池为电源，用石墨作电极电解200mL0.5mol·L-1的CuSO4溶液，电解一段时间后，两极收集到的气体的体积相同(相同条件下测定)，则整个电解过程转移电子的物质的量是 。 ( 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 $$