专题04 原电池-2024-2025学年高二化学上学期期末专项训练（湖北专用）

专题04 原电池 内容概览 考点01 原电池的工作原理 考点02 化学电源 考点01 原电池的工作原理 1. （2023-2024高二上·湖北温德克英协作体·期末）有关如下图所示原电池的叙述，正确的是盐桥中装有含KCl饱和溶液的琼脂(    ) A. 反应中，盐桥中的K+会移向CuSO4溶液 B. 取出盐桥后，电流计依然发生偏转 C. 铜片上有气泡逸出 D. 反应前后铜片质量不改变 2. （2023-2024高二上·湖北黄石·期末）下列有关电化学装置的叙述中，正确的是 A. 图①装置可实现粗铜的电解精炼 B. 图②装置右侧溶液中的会经过盐桥迁移到左侧溶液中 C. 图③装置充电时，若电中通过电子，理论上阴极区溶液中生成的质量为 D. 图④装置闭合后，打开闭合，石墨a电极反应式为： 3. （2023-2024高二上·湖北武汉常青联合体·期末）下列叙述中错误的是 A. 在铁制品上镀铜时，铁制品为阳极，铜盐为电镀液 B. 用锡焊接的铁质器件，焊接处易生锈 C. 生铁中含有碳，抗腐蚀能力比纯铁弱 D. 铅酸蓄电池充电，溶液的酸性增强 4. （2022-2023高二上·湖北黄冈·期末）某快充Li电池结构如图所示。下列说法错误的是 A. Li电极为负极 B. 电池放电过程中，向Cu电极移动 C. 该电池可使用有机电解液或离子液体电解质 D. 该电池为一次电池 5. （2022-2023高二上·湖北智学联盟·期末）氢燃料电池汽车由于具备五大优势：零排放、零污染、无噪音、补充燃料快、续航能力强，而备受关注。某氢燃料电池汽车的结构如图所示： 下列说法不正确的是 A. 电极A、B采用多孔电极材料的优点是能增大反应物接触面积 B. “电池”能将燃料电池产生的多余电能转化为化学能，以暂时存储起来 C. 质子通过电解质溶液向电极B(通入O2的一极，下同)迁移 D. 电极B的电极反应式为O2+4e−+2H2O=4OH− 6. （2023-2024高二上·湖北智学联盟·期末） 控制合适的条件，将反应2Fe3++2I-⇌2Fe2++I2设计成如图所示原电池装置，下列说法正确的是 A. 开始时，甲烧杯中石墨棒是负极 B. 该反应处于平衡状态时无电流通过 C. 电流计指针归“0”后，甲烧杯中加入FeCl2(s)时，指针再次向右偏转 D. 反应达平衡后，甲烧杯中加入FeCl2(s)，盐桥中的阴离子向乙烧杯中迁移 7. （2023-2024高二上·湖北利川·期末）以浓差电池(电解质溶液浓度不同形成的电池)为电源，以石墨为电极将转化为高纯的装置如图。下列说法错误的是 A．Cu(1)为正极，N为阴极 B．M极电极反应为 C．工作时，左池SO从右侧经膜I移向左侧，右池OH-从右侧经膜Ⅱ移向左侧 D．当浓差电池停止放电时，理论上可得到22.4 L标准状况下的H2(溶液体积变化忽略不计) B．电极M上，NH3失电子被氧化为H2，电极反应式为，故B正确； 8. （2022-2023高二上·湖北当阳·期末）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 9. （2021-2022高二上·湖北荆州中学·期末）下列关于电化学腐蚀、防护与利用的说法中，正确的是 A.铜板打上铁铆钉后，铜板更易被腐蚀 B.暖气片表面刷油漆可防止金属腐蚀 C.连接锌棒后，电子由铁管道流向锌 D.阴极的电极反应式为Fe – 2e- = Fe2+ A. A B. B C. C D. D 10. （2021-2022高二上·湖北武汉·期末）青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀原理如图所示：多孔催化层中的Cl—扩散到孔口，与电极产物作用生成多孔粉状锈Cu2(OH)3Cl。下列说法错误的是 A. 此过程为电化学腐蚀中的吸氧腐蚀 B. 电极b发生的反应：O2+4e—+2H2O=4OH— C. 生成Cu2(OH)3Cl的反应：2Cu2++3H2O+Cl—=Cu2(OH)3Cl↓+3H+ D. 采用牺牲阳极的阴极保护法保护青铜器利用了原电池的原理 11. （2021-2022高二上·湖北武汉·期末）纳米零价铁除去酸性废水中的三氯乙烯(C2HCl3)、五价砷的原理如图所示。下列说法错误的是 A. 在处理三氯乙烯的过程中，能量转化的形式为：化学能转化为电能 B. 在处理三氯乙烯的过程中，纳米零价铁中的Fe作为原电池的正极 C. 在电极反应中，每生成标准状况下的11.2L乙烷气体，理论上会消耗2mol纳米零价铁 D. 酸性废水中五价砷除去的过程中As和S都被Fe2+还原了 12. （2021-2022高二上·湖北武汉青山区·期末）关于如图所示原电池装置，下列说法正确的是 A. 电子从Zn电极流出，经导线流向Cu电极 B. Cu是正极反应物，得到电子 C. 烧杯中换用蔗糖溶液，装置仍可工作 D. 稀H2SO4仅作离子导体 考点02 化学电源 1. （2023-2024高二上·湖北沙市·期末）一种水性电解液Zn-MnO2离子选择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Ⅰ区迁移 B. Ⅱ区的SO通过隔膜向Ⅲ区迁移 C. Zn电极反应：Zn-2e-=Zn2+ D. 电池总反应：Zn+4OH-+MnO2+4H+=Zn(OH)+Mn2++2H2O 2. （2023-2024高二上·湖北武汉·期末）某新型电池结构示意图如图所示，电解质为 溶液、 溶液、 NaOH溶液，通过m和n两种离子交换膜将电解质溶液隔开，形成X、Y、Z三个电解质溶液区域。下列说法正确的是 A. 放电时，正极电极反应式为：A1＋4OH--3e-= B. m为阴离子交换膜，放电时， 通过m膜向X区移动 C. 放电时，消耗5.4g A1时Z区电解质溶液质量减少48.0 g D. 放电时， 增重6.4g时Y区离子数目减少了0.3 NA个 3. （2023-2024高二上·湖北华师一附中·期末） 2023年星恒电源发布“超钠F1”开启钠电在电动车上产业化元年。该二次电池的电极材料为(普鲁士白)和(嵌钠硬碳)。下列说法错误的是 A 放电时，左边电极电势高 B. 放电时，负极的电极反应式可表示为： C. 充电时，用铅酸蓄电池作电源，负极质量增重，则阳极质量增加 D. 其他条件相同时，锂离子电池比能量高于钠离子电池 4. （2023-2024高二上·湖北新高考联考协作体·期末）利用电池可将雾霾中的、转化为硫酸铵，其回收利用装置如图所示。电池工作时的总反应为，充放电时，在正极材料上嵌入或脱嵌，随之在石墨中发生了的生成与解离，下列有关说法错误的是 A. 转化为硫酸铵时，M与b相接，N与a相接 B. 电池工作时，负极电极反应式为： C. 该装置实际工作过程中需要在C处补充适量 D. 理论上当消耗2.24L(标准状况)时，电池中两池质量差改变2.8g 5. （2022-2023高二上·湖北当阳·期末）燃料电池为现代能源利用的新形式，图为(Fe3+/Fe2+)/甲醇单液燃料电池，下列说法错误的是 A. Fe3+在正极放电 B. 隔膜为质子交换膜 C. 负极反应为CH3OH+H2O-6e−=CO2↑+6H+ D. 放电结束后，通入空气可使Fe3+再生，每再生0.4mol Fe3+，可消耗2.24LO2 6. （2021-2022高二上·湖北武汉·期末）太阳能路灯蓄电池是磷酸铁锂电池，其工作原理如图所示。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-xFePO4LiFePO4+6C。下列说法正确的是 A. 放电时，M电极为阴极，Li+从M电极移向N电极 B. 放电时，在Ｎ电极上，Li1-xFePO4中的磷原子得电子 C. 充电时，当电路中通过2.0mol电子，理论上产生6gLi D. 充电时，N电极连接电源的正极，电极反应为：LiFePO4-xe-=Li1-xFePO4+xLi+ 7. （2021-2022高二上·湖北武汉青山区节选·期末）I.甲醇是一种重要的化工原料和新型燃料。如图是甲醇燃料电池工作的示意图，工作一段时间后，断开K。 （1）甲中负极的电极反应式为_______。 （2）若丙中C为铝，D为石墨，W溶液为稀，若能使铝的表面生成一层致密的氧化膜，则C电极反应式为_______。 II.甲烷是一种重要的化工原料和清洁能源，研究其相关反应并合理利用具有重要意义。请回答下列问题： （3）甲烷属于易燃易爆气体，可用电化学原理测定空气中甲烷的含量防止爆炸事故的发生，其原理如图所示，则负极的电极反应式为_______﹔若测得标准状况下空气中甲烷的含量为，当甲烷完全被氧化时消耗的为_______。 8. （2022-2023高二上·湖北武汉外国语节选·期末）CO是有毒气体，测定空气中CO含量常用的方法之一是电化学气敏传感器法。其中CO传感器的工作原理如图所示，则工作电极的反应式为___；为减少对环境造成的影响，用CO和H2可以制备甲醇(CH3OH)，以甲醇为燃料，氧气为氧化剂，KOH溶液为电解质溶液，可制成燃料电池（电极材料为惰性电极）若电解质溶液中KOH的物质的量为0.8mol，当有0.5mol甲醇参与反应时，电解质溶液中溶质的主要成分是___(写化学式)。 1. （2023-2024高二上·湖北武汉·期末）电化学技术的发展是近年来科技的热点。请结合电化学知识回答下列问题： （1）如图甲所示电化学装置。盐桥为浸泡了饱和氯化钾溶液的琼脂。反应一段时间，向两烧杯中分别滴加几滴酚酞，___________(填“m”或“ 烧杯中溶液变红，盐桥中的K＋向___________(填“m”或“n”)烧杯移动。 （2）相同金属在其不同浓度盐溶液中可形成浓差电池，当两个电极区的浓度相等时停止放电。如图乙所示装置是利用浓差电池电解溶液(a、b电极均为石墨电极)，可以制得 4和NaOH。 ①Cu(Ⅱ)电极的电极反应式为___________。 ②电解池中同时制备和NaOH总反应为___________。 ③d膜为___________(填“阳”或“阴”)离子交换膜。 ④当电解池中产生标准状况下22.4L H2时，理论上正极区CuSO4浓度变为___________mol/L。 ⑤从电池开始工作到停止放电，制备NaOH的质量为204g。若该电化学装置的工作效率=。则该过程的工作效率为___________。 2. （2023-2024高二上·湖北沙市·期末）如图所示，某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为离子交换膜。请按要求回答相关问题： （1）甲烷燃料电池负极反应式是___________。 （2）Fe电极的电极反应式为___________。 （3）X选择___________离子交换膜(填“阴”，“阳”)。 （4）丙模拟粗铜的精炼，那么粗铜放在___________(填“A”，“B”)极，反应结束后硫酸铜溶液的浓度___________(填“变大”，“变小”，“不变”)。 （5）若在标准状况下，有11.2 L氧气参加反应，则乙装置中铁极上生成的气体体积为___________L。 （6）写出图中电解饱和食盐水的总的化学反应方程式___________。 3. （2023-2024高二上·湖北华师一附中·期末）电化学广泛应用于工业生产和环境保护上。 （1）全钒液流电池是化学储能领域的一个研究热点，储能容量大、使用寿命长。利用该电池电解处理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。 ①全钒液流电池放电时，a电极反应式为___________，电子的流向由___________(填“a→导线→d”或“d→导线→a”)。 ②隔膜1为___________离子交换膜(填“阴”或“阳”)，装置B中q口流出液中主要的溶质为___________(填化学式)，d电极的电极反应式为___________。 ③当装置A中有通过质子交换膜时，则装置B中产生气体的总体积为___________L(标准状况下)，处理___________。 （2）用电解法可除去硝酸工业产生的尾气NO，并得到，工作原理如下图。 理论上通入与NO的最佳物质的量之比为___________。 4. （2022-2023高二上·湖北十堰·期末）电化学的发展是化学对人类的一项重大贡献。探究原电池和电解池原理，对生产生活具有重要的意义。 I、利用电化学方法可以将有效地转化为(其中元素的化合价为价)，装置如图所示。 （1）若以铅酸蓄电池为直流电源，则铅酸蓄电池中极的电极反应式为___________。 （2）装置工作时，阴极除有生成外，还可能生成副产物，降低电解效率。 已知：。 ①副产物可能是___________(写出一种即可)。 ②标准状况下，当阳极生成氧气的体积为时，测得整个阴极区内的，电解效率为___________(忽略电解前后溶液的体积变化)。 II、利用新型镁—锂双离子二次电池(甲池)作电源同时电解乙池和丙池。 （3）放电时，向___________(填“极”或“极”)移动；甲池中正极的电极反应式为___________。 （4）给新型镁—锂双离子二次电池充电时，极与电源的___________极相连，当导线中每通过时，甲池的左室中溶液的质量减少___________g。 （5）电解一段时间后，乙池中溶液的将___________(填“增大”、“减小”或“不变”)。 （6）丙池发生电解反应的总方程式为___________。 5. （2022-2023高二上·湖北荆州八县市·期末）氯碱工业是高耗能产业，将电解池与燃料电池串联组合的新工艺可节能，装置图如图，下列叙述错误的是(注：假定空气中氧气的体积分数为20%) A. A池为电解池，B池为燃料电池 B c>a>b C. X为Cl2，Y为H2 D. 若生成标准状况下22.4LX，则理论上消耗标准状况下空气28L 6. （2021-2022高二上·湖北荆州中学·期末）金属锂燃料电池是一种新型电池，比锂离子电池具有更高的能量密度。它无电时也无需充电，只需更换其中的某些材料即可，其工作示意图如图，下列说法正确的是 A. 放电时，通入空气的一极为负极 B. 放电时，电池反应为4Li+O2+2H2O=4LiOH C. 有机电解液可以是乙醇等无水有机物 D. 该电池无电时只需更换锂电极，不需要更换水性电解液 7. （2021-2022高二上·湖北武汉·期末） MFC—电芬顿技术不需要外加能量即可发生，通过产生羟基自由基(·OH)处理有机污染物，可获得高效的废水净化效果，其耦合系统原理如图所示。已知：乙池开始工作时的Fe2+需要由外界加入但H2O2不需要由外界加入；乙池溶液环境为强酸性环境。下列说法错误的是 A. 电流方向：电极b→电极X→电极Y→电极a B. Y电极上得到的H2O2反应为：O2+2e-+2H+=H2O2 C. 乙池中发生了反应：Fe3++e-=Fe2+，故乙池中的Fe2+可循环使用 D. 开始工作一段时间后，甲池中通过质子交换膜的H+为4mol时，乙池中产生17g·OH 8. （2021-2022高二上·湖北武汉·期末） 回答下列问题： （1）目前科学家利用生物燃料电池原理(电池工作时MV2+/MV+在电极与酶之间传递电子)，研究室温下合成氨并取得初步成果，示意图如图： ①氢化酶区域所发生反应的离子方程式为____。 ②整个b电极区域所发生的总反应的离子方程式为____。 ③相比传统工业合成氨，该方法的优点有____。 （2）若用如图所示生物燃料电池作甲装置的电源，并将甲装置中产生的CH4气体通入乙装置中，发生转化的过程如图： ①甲装置中Pt电极应连接生物燃料电池的___电极(填“a”或“b”)。电解一段时间后，甲装置阳极区c(H+)____(填“增大”“减小”或“不变”)。 ②乙装置中Ni—YSZ电极上的反应为：CH4-4e-+2O2-=CO2+2H2，且整个过程中消耗的O2-和产生的O2-总数目相等。则在Ni—YSZ电极上消耗的O2-与CO2消耗的O2-数目之比为____。 ③若开始电解一段时间后，甲装置中铜电极上只生成6.4gCH4，则甲装置铜极区溶液质量变化了____g，乙装置中理论上生成碳的质量为___g，生物燃料电池中理论上合成氨的质量为___g(保留到小数点后两位)。 9. （2021-2022高二上·湖北襄阳·期末） 利用微生物可实现含尿素[]的废水的净化，装置如图所示。下列说法正确的是 A. 温度越高，装置的转化率越高 B. a极的电极反应式为 C. 该电池工作时，每通过质子交换膜时，消耗标准状况下11.2L D. 电解质溶液中电流的方向由b到a，电子的流向与之相反 10. （2021-2022高二上·湖北襄阳节选·期末）某甲醇燃料电池的工作原理如图所示，质子交换膜(只有质子能够通过)左右两侧的溶液均为1L2溶液，电极a的电极反应式为___________，当导线中有1mol转移时，左右两侧溶液的质量差为___________g(假设反应物耗尽，忽略气质子交换膜体的溶解)。 11. （2022-2023高二上·湖北襄阳一中节选·期末）现有以下三种乙醇燃料电池()。 ①碱性乙醇燃料电池中，电极a上发生的电极反应式为____________________。 ②酸性乙醇燃料电池中，电极b上发生的电极反应式为____________________。 ③熔融盐乙醇燃料电池中若选择熔融碳酸钾为介质，电极b上发生的电极反应式为____________________。 12. （2022-2023高二上·湖北襄阳一中节选·期末）现电化学技术在处理污染气体领域的应用广泛。 （1）利用反应构成电池的方法，既能实现有效消除氮氧化物的排放，又能提供电能，装置如图所示。 ①A电极的电极反应式为_______。 ②下列关于该电池的说法正确的是_______。 A．电子从右侧电极经过负载后流向左侧电极 B．为使电池持续放电，离子交换膜需选用阴离子交换膜 C．电池工作一段时间，溶液的不变 D．当有被处理时，转移电子物质的量为 （2）工业上也可直接以含废气为原料，用电化学方法制取硫酸。装置如图。 写出负极电极反应式____________________。若发电厂利用上述装置处理含废气，电池输出电压为1.5 V，每天处理废气约为(标准状况)，废气中体积分数为2.24%。则该电池每天可提供_________电能。(的电量为96500C) 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题04 原电池 内容概览 考点01 原电池的工作原理 考点02 化学电源 考点01 原电池的工作原理 1. （2023-2024高二上·湖北温德克英协作体·期末）有关如下图所示原电池的叙述，正确的是盐桥中装有含KCl饱和溶液的琼脂(    ) A. 反应中，盐桥中的K+会移向CuSO4溶液 B. 取出盐桥后，电流计依然发生偏转 C. 铜片上有气泡逸出 D. 反应前后铜片质量不改变 【答案】A 【详解】A.原电池工作时，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，盐桥中的K+会移向CuSO溶液，故A正确； B.取出盐桥后，不是闭合回路，没有电流产生，电流计不发生偏转，故B错误； C. Cu为正极，发生还原反应Cu2++2e- =Cu，析出Cu，故C错误； D. Cu为正极，发生还原反应Cu2++2e- =Cu，析出Cu附着在Cu电极上，故铜片质量增加，故D错误； 答案选 A。 2. （2023-2024高二上·湖北黄石·期末）下列有关电化学装置的叙述中，正确的是 A. 图①装置可实现粗铜的电解精炼 B. 图②装置右侧溶液中的会经过盐桥迁移到左侧溶液中 C. 图③装置充电时，若电中通过电子，理论上阴极区溶液中生成的质量为 D. 图④装置闭合后，打开闭合，石墨a电极反应式为： 【答案】C 【详解】A．电解精炼铜时，粗铜做阳极，应连电源的正极，A错误； B．有盐桥的原电池，铁比银活泼为负极，失电子，盐桥中阴离子会经过盐桥迁移到右侧，B错误； C．充电时，阴极反应：PbSO4 + 2e- = Pb + SO　， 阳极反应：PbSO4 + 2H2O - 2e- = PbO2 + 4H+ + SO，通过电子，理论上阴极区溶液中生成的质量为，C正确； D．装置闭合是电解池，a为阳极，生成O2，发生反应2H2O-4e-=O2↑+4H+，b为阴极，得电子生成H2，发生反应2H2O+2e-=H2↑+2OH-，打开闭合，为原电池石墨，a电极为正极，电极反应式为： O2+4e-+2H2O=4OH-，D错误； 故选C。 3. （2023-2024高二上·湖北武汉常青联合体·期末）下列叙述中错误的是 A. 在铁制品上镀铜时，铁制品为阳极，铜盐为电镀液 B. 用锡焊接的铁质器件，焊接处易生锈 C. 生铁中含有碳，抗腐蚀能力比纯铁弱 D. 铅酸蓄电池充电，溶液的酸性增强 【答案】A 【详解】A．在铁制品上镀铜时，铜为阳极，发生反应，铁制品为阴极，发生反应，铜盐为电镀液，A错误； B．用锡焊接铁质器件，焊接处形成铁锡电池，铁为负极，易生锈，B正确； C．生铁中含有碳，在潮湿的空气中形成原电池，易腐蚀，C正确； D．铅酸蓄电池充电时发生反应：，溶液的酸性增强，D正确； 故选A。 4. （2022-2023高二上·湖北黄冈·期末）某快充Li电池结构如图所示。下列说法错误的是 A. Li电极为负极 B. 电池放电过程中，向Cu电极移动 C. 该电池可使用有机电解液或离子液体电解质 D. 该电池为一次电池 【答案】D 【详解】A．Li电极中，金属Li失去电子生成Li+发生氧化反应，Li电极为负极，故A正确； B．该原电池中Li电极为负极，Cu电极为正极，阳离子向正极移动，故B正确； C．Li较活泼能够和水反应，则电解质中不能有水，可以用有机电解液或离子液体电解质，故C正确； D．该电池为快充Li电池，不是一次电池，故D错误； 故选D。 5. （2022-2023高二上·湖北智学联盟·期末）氢燃料电池汽车由于具备五大优势：零排放、零污染、无噪音、补充燃料快、续航能力强，而备受关注。某氢燃料电池汽车的结构如图所示： 下列说法不正确的是 A. 电极A、B采用多孔电极材料的优点是能增大反应物接触面积 B. “电池”能将燃料电池产生的多余电能转化为化学能，以暂时存储起来 C. 质子通过电解质溶液向电极B(通入O2的一极，下同)迁移 D. 电极B的电极反应式为O2+4e−+2H2O=4OH− 【答案】D 【分析】氢燃料电池中氢气失去电子生成氢离子，故电极A负极，电极B为正极。 【详解】A．多孔电极材料表面积大，吸附性强，能增大反应物接触面积，正确； B．汽车行驶过程中，燃料电池产生的电能转化为电能，当汽车处于怠速等过程中，“电池”能将燃料电池产生的多余电能以化学能形式暂时储存起来，正确； C．电极B通入氧气，发生还原反应，为正极，质子为阳离子，向原电池正极移动，正确； D．电解质溶液为酸性溶液，电极反应应为4H++O2+4e−=2H2O，错误。 故选D。 6. （2023-2024高二上·湖北智学联盟·期末） 控制合适的条件，将反应2Fe3++2I-⇌2Fe2++I2设计成如图所示原电池装置，下列说法正确的是 A. 开始时，甲烧杯中石墨棒是负极 B. 该反应处于平衡状态时无电流通过 C. 电流计指针归“0”后，甲烧杯中加入FeCl2(s)时，指针再次向右偏转 D. 反应达平衡后，甲烧杯中加入FeCl2(s)，盐桥中的阴离子向乙烧杯中迁移 【答案】B 【详解】A．由方程式2Fe3++2I-⇌2Fe2++I2可知，开始时，甲烧杯中Fe3+得到电子生成Fe2+，甲烧杯中石墨棒是正极，故A错误； B．反应2Fe3++2I-⇌2Fe2++I2达到平衡状态时，正逆反应速率相等，则正逆反应转移的电子数量相等，此时电流计读数为0，指针不再偏转，故B正确； C．平衡后，甲中加入FeCl2固体，平衡2Fe3++2I-⇌2Fe2++I2逆向移动，则Fe2+失电子，甲中石墨作负极，I2得电子，乙中石墨作正极，指针向左偏转，故C错误； D．平衡后，甲中加入FeCl2固体，平衡2Fe3++2I-⇌2Fe2++I2逆向移动，则Fe2+失电子，甲中石墨作负极，I2得电子，乙中石墨作正极，盐桥中的阴离子向负极（甲烧杯中）迁移，故D错误； 故选B。 7. （2023-2024高二上·湖北利川·期末）以浓差电池(电解质溶液浓度不同形成的电池)为电源，以石墨为电极将转化为高纯的装置如图。下列说法错误的是 A．Cu(1)为正极，N为阴极 B．M极电极反应为 C．工作时，左池SO从右侧经膜I移向左侧，右池OH-从右侧经膜Ⅱ移向左侧 D．当浓差电池停止放电时，理论上可得到22.4 L标准状况下的H2(溶液体积变化忽略不计) 【答案】D 【解析】以浓差电池为电源，以石墨为电极将NH3转化为高纯H2，M电极上，NH3转化为N2,N元素化合价升高，发生氧化反应，M电极为阳极，则N电极为阴极，Cu(1)电极为正极，Cu(2)电极为负极。 A．由分析知，Cu(1)电极为正极，N电极为阴极，故A正确； B．电极M上，NH3失电子被氧化为H2，电极反应式为，故B正确； C．左池中，SO42-向电池负极移动，故SO42-经过阴离子交换膜Ⅰ从右侧移向左侧，右池中，阴离子移向阳极，故OH-离子经过阴离子交换膜Ⅱ由右侧移向左侧，C项正确； D．当浓差电池左右两边浓度相等时则停止放电，设负极放电使溶液中增加x mol Cu2+，则正极减少x mol Cu2+，当浓差电池停止放电时有x+2 L × 0.5 mol/L=2L×2.5 mol/L- x,解得x=2 mol，则此时电路中转移电子2×2 mol=4 mol，右池阴极反应为：2 H2O+2 e- = H2↑+2 OH-,则此时生成H2的物质的量=4 mol × 0.5=2 mol，标准状况下其体积为2 mol × 22.4 mol/L = 44.8 L，D项错误； 故选D。 8. （2022-2023高二上·湖北当阳·期末）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 【详解】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 9. （2021-2022高二上·湖北荆州中学·期末）下列关于电化学腐蚀、防护与利用的说法中，正确的是 A.铜板打上铁铆钉后，铜板更易被腐蚀 B.暖气片表面刷油漆可防止金属腐蚀 C.连接锌棒后，电子由铁管道流向锌 D.阴极的电极反应式为Fe – 2e- = Fe2+ A. A B. B C. C D. D 【答案】B 【详解】A．形成Fe-Cu原电池，Cu作正极被保护，Cu不易被腐蚀，A错误； B．暖气片表面刷油漆可隔绝氧气，从而防止金属腐蚀，B正确； C．锌比铁活泼，形成锌-铁原电池，锌作负极，电子由锌流向铁管道，C错误； D．铁管道与电源负极相连，为阴极，阴极得电子，电极反应式为2H2O+2e-=2OH-+H2↑，D错误。 答案选B。 10. （2021-2022高二上·湖北武汉·期末）青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀原理如图所示：多孔催化层中的Cl—扩散到孔口，与电极产物作用生成多孔粉状锈Cu2(OH)3Cl。下列说法错误的是 A. 此过程为电化学腐蚀中的吸氧腐蚀 B. 电极b发生的反应：O2+4e—+2H2O=4OH— C. 生成Cu2(OH)3Cl的反应：2Cu2++3H2O+Cl—=Cu2(OH)3Cl↓+3H+ D. 采用牺牲阳极的阴极保护法保护青铜器利用了原电池的原理 【答案】C 【详解】A．由图可知，在青铜器腐蚀过程中氧气得到电子生成氢氧根离子，铜失去电子发生氧化反应生成铜离子，说明青铜器腐蚀过程为吸氧腐蚀，故A正确； B．由图可知，在青铜器腐蚀过程中氧气得到电子生成氢氧根离子，则电极b发生的反应为O2+4e—+2H2O=4OH—，故B正确； C．由图可知，生成Cu2(OH)3Cl的反应为在氢氧根离子作用下，铜离子与氯离子反应生成Cu2(OH)3Cl，反应的离子方程式为2Cu2++3OH—+Cl—=Cu2(OH)3Cl↓，故C错误； D．采用牺牲阳极的阴极保护法保护青铜器是利用了原电池的原理，金属活泼性强于铜的活泼金属做原电池的负极被损耗，铜做原电池的正极被保护，故D正确； 故选C。 11. （2021-2022高二上·湖北武汉·期末）纳米零价铁除去酸性废水中的三氯乙烯(C2HCl3)、五价砷的原理如图所示。下列说法错误的是 A. 在处理三氯乙烯的过程中，能量转化的形式为：化学能转化为电能 B. 在处理三氯乙烯的过程中，纳米零价铁中的Fe作为原电池的正极 C. 在电极反应中，每生成标准状况下的11.2L乙烷气体，理论上会消耗2mol纳米零价铁 D. 酸性废水中五价砷除去的过程中As和S都被Fe2+还原了 【答案】B 【分析】根据题中原理图分析，处理过程中，Fe由0价转化为Fe2+，失去电子，发生氧化反应，做原电池负极，在酸性条件下，C2HCl3被还原为乙烷，则电极反应式为C2HCl3+5H++8e-=C2H6↑+3Cl-，亚铁离子在酸性条件下和、发生氧化还原反应，其反应的离子方程式为14Fe2++++14H+=FeAsS↓+13Fe3++7H2O，据此分析解答。 【详解】A．由上述分析可知，该处理过程是利用原电池原理，即将化学能转化为电能，A项正确； B．由上述分析可知，Fe由0价转化为Fe2+，失去电子，发生氧化反应，电极反应为Fe-2e-=Fe2+，做原电池负极，B项错误； C．原电池的总反应为：4Fe+C2HCl3+5H+=4Fe2+ +C2H6↑+3Cl-，每生成标准状况下的11.2L乙烷气体，其物质的量为0.5mol，理论上会消耗2mol纳米零价铁，C项正确； D．由上述分析可知，亚铁离子在酸性条件下和、发生氧化还原反应，其反应的离子方程式为14Fe2++++14H+=FeAsS↓+13Fe3++7H2O，此反应中As元素、S元素均得到电子，发生还原反应，Fe2+失电子发生氧化反应，即酸性废水中的五价砷除去过程中As和S都被Fe2+还原了，D项正确； 答案选B。 12. （2021-2022高二上·湖北武汉青山区·期末）关于如图所示原电池装置，下列说法正确的是 A. 电子从Zn电极流出，经导线流向Cu电极 B. Cu是正极反应物，得到电子 C. 烧杯中换用蔗糖溶液，装置仍可工作 D. 稀H2SO4仅作离子导体 【答案】A 【详解】A． 锌比铜活泼，则锌失去电子被氧化，电子从Zn电极流出，经导线流向Cu电极，A正确； B． Cu是正极材料，正极氢离子得到电子被还原生成氢气，B错误； C．蔗糖溶液是非电解质溶液，不含可自由移动的离子，则装置不能工作，C错误； D． 稀H2SO4提供的氢离子得到电子被还原生成氢气，故既作离子导体又是反应物，D错误； 答案选A。 考点02 化学电源 1. （2023-2024高二上·湖北沙市·期末）一种水性电解液Zn-MnO2离子选择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Ⅰ区迁移 B. Ⅱ区的SO通过隔膜向Ⅲ区迁移 C. Zn电极反应：Zn-2e-=Zn2+ D. 电池总反应：Zn+4OH-+MnO2+4H+=Zn(OH)+Mn2++2H2O 【答案】C 【分析】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)，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SO向Ⅱ区移动，Ⅲ区消耗OH-，生成Zn(OH)，Ⅱ区的SO向Ⅲ区移动或Ⅲ区的K+向Ⅱ区移动； 【详解】A．根据分析，Ⅱ区的K+只能向Ⅰ区移动，A正确； B．根据分析，Ⅰ区的SO可以向Ⅱ区移动，B正确； C．Zn为电池的负极，电极反应为Zn-2e-+4OH-=Zn(OH)，C错误； D．由分析可知，电池的总反应为Zn+4OH-+MnO2+4H+=Zn(OH)+Mn2++2H2O，D正确； 故答案选C。 2. （2023-2024高二上·湖北武汉·期末）某新型电池结构示意图如图所示，电解质为 溶液、 溶液、 NaOH溶液，通过m和n两种离子交换膜将电解质溶液隔开，形成X、Y、Z三个电解质溶液区域。下列说法正确的是 A. 放电时，正极电极反应式为：A1＋4OH--3e-= B. m为阴离子交换膜，放电时， 通过m膜向X区移动 C. 放电时，消耗5.4g A1时Z区电解质溶液质量减少48.0 g D. 放电时， 增重6.4g时Y区离子数目减少了0.3 NA个 【答案】C 【分析】X区Al失电子生成 ，则Al电极为负极、PbO2为正极，X区电解质为NaOH、Y区电解质为Na2SO4。电池工作时，负极发生反应A1＋4OH--3e-=，阴离子减少，Na+向正极移动，故m为阳离子交换膜；正极发生反应，溶液中负电荷大于正电荷，所以通过n膜向负极移动，n为阴离子交换膜。 【详解】A．放电时，Al为负极，负极电极反应式为：A1＋4OH--3e-=，故A错误； B．根据以上分析，m为阳离子交换膜，n为阴离子交换膜，放电时，Z区通过n膜向Y区移动，故B错误； C．放电时，消耗5.4g A1时，电路中通过0.6mol电子，Z区发生反应，根据电荷守恒，同时有0.3mol移入Y区，Z区消耗0.6molH2SO4，同时生成0.6mol水，电解质溶液质量减少48.0 g，故C正确； D．放电时， 转化为PbSO4增重6.4g时，电路中转移0.2mol电子，有0.2molNa+、0.1mol移入Y区，所以Y区离子数目增加了0.3 NA个，故D错误； 选C。 3. （2023-2024高二上·湖北华师一附中·期末） 2023年星恒电源发布“超钠F1”开启钠电在电动车上产业化元年。该二次电池的电极材料为(普鲁士白)和(嵌钠硬碳)。下列说法错误的是 A 放电时，左边电极电势高 B. 放电时，负极的电极反应式可表示为： C. 充电时，用铅酸蓄电池作电源，负极质量增重，则阳极质量增加 D. 其他条件相同时，锂离子电池比能量高于钠离子电池 【答案】C 【分析】该电池负极材料为NaxCy，放电时发生反应NaxCy-xe-=Cy+xNa+，正极材料为Na2Mn[Fe(CN)6]，放电时正极反应为Mn[Fe(CN)6]+xe-+xNa+=Na2Mn[Fe(CN)6]。充电时Na2Mn[Fe(CN)6]为阳极，电极反应为Na2Mn[Fe(CN)6]-xe-=Mn[Fe(CN)6]+xNa+，嵌钠硬碳为阴极，电极反应为Cy+xNa++xe-=NaxCy。 【详解】A．放电时，左边电极为正极，电极电势高，A正确； B．放电时，负极的电极反应式可表示为：，B正确； C．充电时，铅酸蓄电池作电源，负极发生反应Pb-2e-+SO=PbSO4，故质量增重，转移1mol电子；阳极反应式为：，电路中每转移电子，阳极质量减少，C错误； D．比能量就是参与电极反应的单位质量的电极材料放出电能的大小，Li、Na原子正常状态下反应时均为失去1个电子，但Li的相对原子质量小于Na的，故锂离子电池的比能量高于钠离子电池，D正确； 故选C。 4. （2023-2024高二上·湖北新高考联考协作体·期末）利用电池可将雾霾中的、转化为硫酸铵，其回收利用装置如图所示。电池工作时的总反应为，充放电时，在正极材料上嵌入或脱嵌，随之在石墨中发生了的生成与解离，下列有关说法错误的是 A. 转化为硫酸铵时，M与b相接，N与a相接 B. 电池工作时，负极电极反应式为： C. 该装置实际工作过程中需要在C处补充适量 D. 理论上当消耗2.24L(标准状况)时，电池中两池质量差改变2.8g 【答案】C 【分析】由图可知，左侧装置为原电池，M电极为原电池的负极，LixC6在负极失去电子发生氧化反应生成锂离子和C6，N为正极，锂离子作用下Li1-xFePO4在正极得到电子发生还原反应生成LiFePO4，右侧装置为电解池，与N电极相连的a电极是电解池的阳极，水分子作用下二氧化硫在阳极失去电子发生氧化反应生成硫酸根离子和氢离子，与M电解相连的b电极为阴极，酸性条件下一氧化氮在阴极得到电子发生还原反应生成铵根离子和水，电解的总反应为5SO2+2NO+8H2O(NH4)2SO4+4H2SO4。 【详解】A．由分析可知，转化为硫酸铵时，与N电极相连的a电极是电解池的阳极，与M电解相连的b电极为阴极，故A正确； B．由分析可知，M电极为原电池的负极，LixC6在负极失去电子发生氧化反应生成锂离子和C6，电极反应式为，故B正确； C．由分析可知，电解的总反应为5SO2+2NO+8H2O(NH4)2SO4+4H2SO4，则由方程式可知，制备硫酸铵时需要在C处补充适量氨气，故C错误； D．由得失电子数目守恒可知，消耗标准状况下2.24L二氧化硫时，负极质量减少0.2mol×7g/mol=1.4g，正极质量增大0.2mol×7g/mol=1.4g，则电池中两池质量差改变2.8g，故D正确； 故选C。 5. （2022-2023高二上·湖北当阳·期末）燃料电池为现代能源利用的新形式，图为(Fe3+/Fe2+)/甲醇单液燃料电池，下列说法错误的是 A. Fe3+在正极放电 B. 隔膜为质子交换膜 C. 负极反应为CH3OH+H2O-6e−=CO2↑+6H+ D. 放电结束后，通入空气可使Fe3+再生，每再生0.4mol Fe3+，可消耗2.24LO2 【答案】D 【分析】甲醇单液燃料电池甲醇会被氧化为CO2，所以通入甲醇的一极为负极，即左侧为负极，右侧则为正极，Fe3+被还原为Fe2+。 【详解】A．根据分析，右侧则为正极，Fe3+被还原为Fe2+，A正确； B．Fe3+、Fe2+在碱性环境中不能大量存在，所以需为维持混合溶液为酸性，负极反应为CH3OH+H2O-6e−=CO2↑+6H+，产生H+会通过隔膜向右侧移动，所以隔膜为质子交换膜，B正确； C．负极为通入甲醇的一极，据图可知甲醇被氧化为CO2，根据电子守恒、元素守恒可知电极反应式为CH3OH+H2O-6e−=CO2↑+6H+，C正确； D．若为标准状况，则消耗2.24LO2，但选项未注明是否为标况，D错误； 综上所述答案为D。 6. （2021-2022高二上·湖北武汉·期末）太阳能路灯蓄电池是磷酸铁锂电池，其工作原理如图所示。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-xFePO4LiFePO4+6C。下列说法正确的是 A. 放电时，M电极为阴极，Li+从M电极移向N电极 B. 放电时，在Ｎ电极上，Li1-xFePO4中的磷原子得电子 C. 充电时，当电路中通过2.0mol电子，理论上产生6gLi D. 充电时，N电极连接电源的正极，电极反应为：LiFePO4-xe-=Li1-xFePO4+xLi+ 【答案】D 【详解】A．根据电池反应式，得出LixC6作负极，即M电极为负极，故A错误； B．放电时，正极即N电极上得到电子，Li1－xFePO4变成LiFePO4，电极反应为Li1－xFePO4+xLi++xe－= LiFePO4，不是磷原子得电子，故B错误； C．充电时，阴极反应式xLi＋＋6C＋xe－=LixC6，转移xmole－得到xmolLi，则通过0.5mol电子，生成0.5molLi单质，为3.5g，故C错误； D．充电时，N极连接电源的正极，作阳极，电极反应式是电池正极反应式的逆过程，即LiFeO4－xe－= Li1-xFeO4+xLi＋，故D正确； 答案选D。 7. （2021-2022高二上·湖北武汉青山区节选·期末）I.甲醇是一种重要的化工原料和新型燃料。如图是甲醇燃料电池工作的示意图，工作一段时间后，断开K。 （1）甲中负极的电极反应式为_______。 （2）若丙中C为铝，D为石墨，W溶液为稀，若能使铝的表面生成一层致密的氧化膜，则C电极反应式为_______。 II.甲烷是一种重要的化工原料和清洁能源，研究其相关反应并合理利用具有重要意义。请回答下列问题： （3）甲烷属于易燃易爆气体，可用电化学原理测定空气中甲烷的含量防止爆炸事故的发生，其原理如图所示，则负极的电极反应式为_______﹔若测得标准状况下空气中甲烷的含量为，当甲烷完全被氧化时消耗的为_______。 【答案】（1）CH3OH−6e−＋8OH−＝CO＋6H2O （2）2Al−6e−＋3H2O＝Al2O3＋6H＋ （3） ①. CH4−8e−＋2H2O＝CO2＋8H＋ ②. 0 【分析】(1)通入甲醇的一极为原电池的负极，发生氧化反应，甲醇在碱性条件下被氧化生成碳酸根离子； (2)丙中C铝，Al与正极相连为阳极，D为石墨，与负极相连为阴极，阳极上铝失电子生成氧化铝； (3 该燃料电池中，通入燃料的电极为负极，通入氧化剂的电极为正极，负极上甲烷失电子生成CO2和H＋，正极上O2得电子和H＋反应生成H2O，电池总反应为CH4＋2O2＝CO2＋2H2O。 【小问1详解】 甲醇燃料电池是原电池反应，甲醇在负极失电子发生氧化反应，电极反应为：CH3OH−6e−＋8OH−＝CO＋6H2O； 故答案为CH3OH−6e−＋8OH−＝CO＋6H2O； 【小问2详解】 丙中C为铝，Al与正极相连为阳极，D为石墨，与负极相连为阴极，阳极上铝失电子生成氧化铝，则阳极的电极反应为2Al−6e−＋3H2O＝Al2O3＋6H＋； 故答案为2Al−6e−＋3H2O＝Al2O3＋6H＋； 【小问3详解】 该燃料电池中，甲烷通入的极为负极，电极反应式为CH4−8e−＋2H2O＝CO2＋8H＋，正极上O2得电子和H＋反应生成H2O，电极反应式为O2＋4e−＋4H＋＝2H2O，电池总反应为CH4＋2O2＝CO2＋2H2O，硫酸消耗量为0； 故答案为CH4−8e−＋2H2O＝CO2＋8H＋，0。 8. （2022-2023高二上·湖北武汉外国语节选·期末）CO是有毒气体，测定空气中CO含量常用的方法之一是电化学气敏传感器法。其中CO传感器的工作原理如图所示，则工作电极的反应式为___；为减少对环境造成的影响，用CO和H2可以制备甲醇(CH3OH)，以甲醇为燃料，氧气为氧化剂，KOH溶液为电解质溶液，可制成燃料电池（电极材料为惰性电极）若电解质溶液中KOH的物质的量为0.8mol，当有0.5mol甲醇参与反应时，电解质溶液中溶质的主要成分是___(写化学式)。 【答案】 CO－2e-＋H2O=CO2＋2H+ K2CO3、KHCO3 【解析】由图可知，H2SO4做电解质溶液，工作电极上CO失去电子转化为CO2，则电极反应式为CO－2e-＋H2O=CO2＋2H+，以甲醇为燃料，氧气为氧化剂，KOH溶液为电解质溶液，可制成燃料电池（电极材料为惰性电极），甲醇在负极参与反应，根据元素守恒，当有0.5mol甲醇参与反应时，产生的CO2是0.5mol，与0.8mol氢氧化钾反应，根据方程式2KOH+CO2===K2CO3+H2O，K2CO3+CO2+H2O===2KHCO3，可知生成0.3mol的K2CO3和0.2mol的KHCO3，则电解质溶液中溶质的主要成分是K2CO3和KHCO3，故答案为：CO-2e-+H2O===CO2+2H+；K2CO3和KHCO3。 1. （2023-2024高二上·湖北武汉·期末）电化学技术的发展是近年来科技的热点。请结合电化学知识回答下列问题： （1）如图甲所示电化学装置。盐桥为浸泡了饱和氯化钾溶液的琼脂。反应一段时间，向两烧杯中分别滴加几滴酚酞，___________(填“m”或“ 烧杯中溶液变红，盐桥中的K＋向___________(填“m”或“n”)烧杯移动。 （2）相同金属在其不同浓度盐溶液中可形成浓差电池，当两个电极区的浓度相等时停止放电。如图乙所示装置是利用浓差电池电解溶液(a、b电极均为石墨电极)，可以制得 4和NaOH。 ①Cu(Ⅱ)电极的电极反应式为___________。 ②电解池中同时制备和NaOH总反应为___________。 ③d膜为___________(填“阳”或“阴”)离子交换膜。 ④当电解池中产生标准状况下22.4L H2时，理论上正极区CuSO4浓度变为___________mol/L。 ⑤从电池开始工作到停止放电，制备NaOH的质量为204g。若该电化学装置的工作效率=。则该过程的工作效率为___________。 【答案】（1） ①. m ②. m （2） ①. Cu-2e-=Cu2+ ②. ③. 阴 ④. 3 ⑤. 85% 【解析】 【小问1详解】 m烧杯中铁电极上氧气得电子产生氢氧根离子，铁电极为正极，故反应一段时间，向两烧杯中分别滴加几滴酚酞， m烧杯中溶液变红，盐桥中阳离子定向移动到正极，故K＋向m烧杯移动； 【小问2详解】 电解池以制得O2、H2、H2SO4和NaOH，根据电解池分析可知，电解池左边得到NaOH和H2，右边得到O2、H2SO4，则a为阴极，b为阳极，则Cu(Ⅱ)为负极，Cu(Ⅰ)为正极； ①Cu(Ⅱ)电极上铜失电子产生Cu2+，电极反应式为Cu-2e-=Cu2+； ②电解池中硫酸钠溶液电解产生O2、H2、H2SO4和NaOH，故同时制备和NaOH的总反应为； ③a为阴极，b为阳极，阳极上氢氧根离子失电子产生氧气，氢离子浓度增大，硫酸根离子通过d膜与氢离子形成硫酸溶液，故d膜为阴离子交换膜； ④当电解池中产生标准状况下22.4L H2时，根据电极反应可知，转移电子的物质的量为=2mol，理论上正极区电极反应为Cu2++2e-= Cu，消耗铜离子的物质的量为1mol，CuSO4浓度变为=3mol/L； ⑤电池放电过程中，Cu(Ⅱ)的电极反应为Cu-2e-=Cu2+，Cu(Ⅰ)的电极反应为Cu2++2e-= Cu，反应前原电池左边硫酸铜物质的量为7mol，右边硫酸铜物质的量为1mol，电池从开始工作到停止放电，则左右硫酸铜物质的量为4mol，因此右侧有3mol铜离子生成，则转移6mol电子，根据，转移6mol电子得到6molNaOH即240g，因此电池从开始工作到停止放电，电解池理论上可制得240gNaOH，而从电池开始工作到停止放电，制备NaOH的质量为204g，物质的量为，转移电子数为5.1mol，若该电化学装置的工作效率=。则该过程的工作效率为=85%。 2. （2023-2024高二上·湖北沙市·期末）如图所示，某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为离子交换膜。请按要求回答相关问题： （1）甲烷燃料电池负极反应式是___________。 （2）Fe电极的电极反应式为___________。 （3）X选择___________离子交换膜(填“阴”，“阳”)。 （4）丙模拟粗铜的精炼，那么粗铜放在___________(填“A”，“B”)极，反应结束后硫酸铜溶液的浓度___________(填“变大”，“变小”，“不变”)。 （5）若在标准状况下，有11.2 L氧气参加反应，则乙装置中铁极上生成的气体体积为___________L。 （6）写出图中电解饱和食盐水的总的化学反应方程式___________。 【答案】（1）CH4+10OH--8e-=CO+7H2O （2）2H++2e-=H2↑ （3）阳 （4） ①. B ②. 变小 （5）22.4 （6）2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑ 【解析】 【分析】甲装置为原电池，通氧气一极为正极，通甲烷一极为负极，B连接正极，作阳极，A为阴极，C为阳极，乙装置中Fe为阴极，其电极反应式为2H++2e-=H2↑，C为阳极，氯离子失电子生成氯气，装置丙中，粗铜的精炼，那么粗铜放在阳极，即为B极，阳极铜、锌、铁、镍失电子生成其离子，阴极溶液中的铜离子得电子生成铜。 【小问1详解】 甲中电解质为KOH溶液，碱性环境下甲烷燃料电池负极反应式为CH4+10OH--8e-=CO+7H2O，故答案为：CH4+10OH--8e-=CO+7H2O。 【小问2详解】 铁作阴极，其电极反应式2H++2e-=H2↑，故答案为：2H++2e-=H2↑。 【小问3详解】 钠离子通过X进入阴极室，则X为阳离子交换膜，故答案为：阳。 【小问4详解】 丙模拟粗铜的精炼，那么粗铜放在阳极，即为B极，阳极铜、锌、铁、镍失电子生成其离子，阴极溶液中的铜离子得电子生成铜，则反应结束后硫酸铜溶液的浓度减小，故答案为：B；变小。 【小问5详解】 若在标准状况下，有11.2L氧气参加反应，其物质的量为0.5mol，转移电子数为2mol，乙装置铁电极上生成氢气的物质的量为1mol，其体积为22.4L，故答案为：22.4。 【小问6详解】 电解饱和食盐水生成氢氧化钠、氢气和氯气，总的化学反应方程式为：2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑，故答案为：2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑。 3. （2023-2024高二上·湖北华师一附中·期末）电化学广泛应用于工业生产和环境保护上。 （1）全钒液流电池是化学储能领域的一个研究热点，储能容量大、使用寿命长。利用该电池电解处理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。 ①全钒液流电池放电时，a电极反应式为___________，电子的流向由___________(填“a→导线→d”或“d→导线→a”)。 ②隔膜1为___________离子交换膜(填“阴”或“阳”)，装置B中q口流出液中主要的溶质为___________(填化学式)，d电极的电极反应式为___________。 ③当装置A中有通过质子交换膜时，则装置B中产生气体的总体积为___________L(标准状况下)，处理___________。 （2）用电解法可除去硝酸工业产生的尾气NO，并得到，工作原理如下图。 理论上通入与NO的最佳物质的量之比为___________。 【答案】（1） ①. ②. d→导线→a ③. 阳 ④. ⑤. ⑥. 6.72 ⑦. 32 （2） 【解析】 【分析】由图知，X区释放氢气，则为阴极区，c为阴极，d为阳极，B为电解池，A为原电池，则a为正极、b为负极。 【小问1详解】 ①a电极为正极，溶液中得到电子和氢离子反应生成和水，其电极反应式为+2H++e−=VO2++H2O；电子的流向由d→导线→a； ②c极是水中氢离子得到电子变为氢气，剩余的氢氧根与废水中的铵根离子反应生成一水合氨，d极是水失去电子变为氧气，d电极的电极反应式为2H2O−4e−=O2↑+4H+，剩余H+与结合为HNO3，因此隔膜1为阳离子交换膜，q口流出液含有的溶质为HNO3； ③当装置A中有0.4molH+通过质子交换膜时，则电子转移为0.4mol，B装置中存在关系式，则装置B中氢气0.2mol、氧气0.1moL，产生的气体总体积为(0.2mol+0.1mol) 22.4mol/L=6.72L(标准状况下)，处理NH4NO3的物质的量为0.4mol，NH4NO3的质量为0.4mol 80g/mol=32g； 【小问2详解】 由图示可知，NO在阳极上失电子生成，电极反应式为NO－3e－＋2H2O =＋4H＋，NO在阴极上得电子生成，电极反应式为NO＋5e－＋6H＋= ＋H2O，电解总反应式为8NO＋7H2O3NH4NO3＋2HNO3，故当实际参加反应的NO为8 mol时，要将电解生成的HNO3全部转化为NH4NO3，还应通入2 mol NH3，则理论上通入NH3与NO的最佳物质的量之比n(NH3)∶n(NO)＝2 mol∶8 mol＝1∶4。 4. （2022-2023高二上·湖北十堰·期末）电化学的发展是化学对人类的一项重大贡献。探究原电池和电解池原理，对生产生活具有重要的意义。 I、利用电化学方法可以将有效地转化为(其中元素的化合价为价)，装置如图所示。 （1）若以铅酸蓄电池为直流电源，则铅酸蓄电池中极的电极反应式为___________。 （2）装置工作时，阴极除有生成外，还可能生成副产物，降低电解效率。 已知：。 ①副产物可能是___________(写出一种即可)。 ②标准状况下，当阳极生成氧气的体积为时，测得整个阴极区内的，电解效率为___________(忽略电解前后溶液的体积变化)。 II、利用新型镁—锂双离子二次电池(甲池)作电源同时电解乙池和丙池。 （3）放电时，向___________(填“极”或“极”)移动；甲池中正极的电极反应式为___________。 （4）给新型镁—锂双离子二次电池充电时，极与电源的___________极相连，当导线中每通过时，甲池的左室中溶液的质量减少___________g。 （5）电解一段时间后，乙池中溶液的将___________(填“增大”、“减小”或“不变”)。 （6）丙池发生电解反应的总方程式为___________。 【答案】（1） （2） ①. CO(或) ②. 0.75(或75%) （3） ①. 极 ②. （4） ①. 负 ②. 1 （5）减小 （6） 【解析】 【小问1详解】 右池为生成，碳元素的化合价从+4降到+2，发生还原反应，为电解池的阴极，左池为电解池的阳极，a电极为铅蓄电池的正极，发生的电极反应式为：； 【小问2详解】 ①电解过程中，阴极发生还原反应，可能发生，等，副产物可能为或者； ②根据，生成标况下，转移电子，，转移电子，，转移电子数为，所以电解效率为； 【小问3详解】 放电时为原电池原理，阳离子向正极移动，所以向n极移动，根据电极材料，正极发生还原反应，电极反应式为：； 【小问4详解】 充电时，原电池的负极接电源的负极，正极接电源的正极，M为放电时的负极，接电源的负极形成阴极；充电时，甲池中左侧发生反应：，当导线中每通过时，左侧减少的，同时有移向左侧，所以左侧减少的质量为：； 【小问5详解】 乙池为电解在Ag电极上镀Cu，发生反应为：，电解一段时间后溶液酸性增强，减小； 【小问6详解】 丙池为用惰性电极电解溶液，生成的难溶，所以电解总反应式为： 5. （2022-2023高二上·湖北荆州八县市·期末）氯碱工业是高耗能产业，将电解池与燃料电池串联组合的新工艺可节能，装置图如图，下列叙述错误的是(注：假定空气中氧气的体积分数为20%) A. A池为电解池，B池为燃料电池 B c>a>b C. X为Cl2，Y为H2 D. 若生成标准状况下22.4LX，则理论上消耗标准状况下空气28L 【答案】D 【解析】 【分析】由图可知，A池左侧通入的精制饱和氯化钠溶液变为稀氯化钠溶液，则A池为电解池，生成X的一极为电解池的阳极，氯离子在阳极失去电子发生氧化反应生成氯气，则X为氯气，生成Y的电极为阴极，水在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，阴极附近氢氧根离子浓度增大，则Y为氢气，氢氧化钠溶液的浓度a%>b%；B池为燃料电池，B池中通入空气的电极为燃料电池的正极，空气中氧气在正极得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，电极反应式为O2+4e—+2H2O=4OH—，正极附近氢氧根离子浓度增大，则氢氧化钠溶液的浓度c%>a%，通入氢气的一极为负极，碱性条件下氢气在负极失去电子发生氧化反应生成水，负极附近溶液的氢氧根离子浓度减小。 【详解】A．由分析可知，A池为电解池，B池为燃料电池，故A正确； B．由分析可知，氢氧化钠溶液的浓度大小顺序为c%>a%>b%，故B正确； C．由分析可知，X为氯气、Y为氢气，故C正确； D．若生成标准状况下22.4L氯气，假定空气中氧气的体积分数为20%，由得失电子数目守恒可知消耗标准状况下空气的体积为=56L，故D错误； 故选D。 6. （2021-2022高二上·湖北荆州中学·期末）金属锂燃料电池是一种新型电池，比锂离子电池具有更高的能量密度。它无电时也无需充电，只需更换其中的某些材料即可，其工作示意图如图，下列说法正确的是 A. 放电时，通入空气的一极为负极 B. 放电时，电池反应为4Li+O2+2H2O=4LiOH C. 有机电解液可以是乙醇等无水有机物 D. 该电池无电时只需更换锂电极，不需要更换水性电解液 【答案】B 【解析】 【分析】锂燃料电池中，锂易失电子而作负极，电极反应式为Li-e-=Li+，空气中的氧气在多孔碳电极上发生得电子的反应，则多孔碳电极为正极，水性电解液中氧气得电子生成氢氧根离子，电极反应式为2H2O+O2+4e-=4OH-，所以原电池总反应为4Li+O2+2H2O═4LiOH，据此分析解答。 【详解】A．锂燃料电池中，锂易失电子而作负极，通入空气的多孔碳电极为正极，故A错误； B．锂燃料电池时，负极Li失电子生成Li+，正极氧气得电子生成氢氧根离子，总反应为4Li+O2+2H2O═4LiOH，故B正确； C．Li是活泼金属，能与乙醇反应，发生自损耗现象，所以有机电解液不能是乙醇等无水有机物，故C错误； D．负极材料Li不断损耗，需要补充，水性电解液中氢氧化锂达到饱和，也需要更换，故D错误； 故选：B。 7. （2021-2022高二上·湖北武汉·期末） MFC—电芬顿技术不需要外加能量即可发生，通过产生羟基自由基(·OH)处理有机污染物，可获得高效的废水净化效果，其耦合系统原理如图所示。已知：乙池开始工作时的Fe2+需要由外界加入但H2O2不需要由外界加入；乙池溶液环境为强酸性环境。下列说法错误的是 A. 电流方向：电极b→电极X→电极Y→电极a B. Y电极上得到的H2O2反应为：O2+2e-+2H+=H2O2 C. 乙池中发生了反应：Fe3++e-=Fe2+，故乙池中的Fe2+可循环使用 D. 开始工作一段时间后，甲池中通过质子交换膜的H+为4mol时，乙池中产生17g·OH 【答案】D 【解析】 【分析】由图中可以看出，a电极产生电子，则其为负极，由此得出b电极为正极，X电极为阳极，Y电极为阴极。 【详解】A．电流方向与电子流动方向相反，电子流动方向为：电极a→电极Y、电极X→电极b，则电流方向为：电极b→电极X→电极Y→电极a，A正确； B．Y电极为阴极，O2得电子产物与H+反应生成H2O2，电极反应式为：O2+2e-+2H+=H2O2，B正确； C．乙池中，Fe2++H2O2+H+=Fe3++H2O+·OH，同时Fe3++e-=Fe2+，所以乙池中的Fe2+可循环使用，C正确； D．开始工作一段时间后，甲池中通过质子交换膜的H+为4mol时，则线路中通过电子为4mol，由O2+2e-+2H+=H2O2得出，可生成2molH2O2，由反应Fe2++H2O2+H+=Fe3++H2O+·OH可知，乙池中产生2mol·OH，质量为34g，D不正确； 故选D。 8. （2021-2022高二上·湖北武汉·期末） 回答下列问题： （1）目前科学家利用生物燃料电池原理(电池工作时MV2+/MV+在电极与酶之间传递电子)，研究室温下合成氨并取得初步成果，示意图如图： ①氢化酶区域所发生反应的离子方程式为____。 ②整个b电极区域所发生的总反应的离子方程式为____。 ③相比传统工业合成氨，该方法的优点有____。 （2）若用如图所示生物燃料电池作甲装置的电源，并将甲装置中产生的CH4气体通入乙装置中，发生转化的过程如图： ①甲装置中Pt电极应连接生物燃料电池的___电极(填“a”或“b”)。电解一段时间后，甲装置阳极区c(H+)____(填“增大”“减小”或“不变”)。 ②乙装置中Ni—YSZ电极上的反应为：CH4-4e-+2O2-=CO2+2H2，且整个过程中消耗的O2-和产生的O2-总数目相等。则在Ni—YSZ电极上消耗的O2-与CO2消耗的O2-数目之比为____。 ③若开始电解一段时间后，甲装置中铜电极上只生成6.4gCH4，则甲装置铜极区溶液质量变化了____g，乙装置中理论上生成碳的质量为___g，生物燃料电池中理论上合成氨的质量为___g(保留到小数点后两位)。 【答案】（1） ①. H2+2MV2+=2MV++2H+ ②. N2+6H++6e-=2NH3 ③. 条件温和、生成氨的同时释放电能 （2） ①. b ②. 增大 ③. 2∶1 ④. 14.4 ⑤. 9.6 ⑥. 18.13 【解析】 【小问1详解】 ①电极a MV+转变成MV2+失去电子，作负极，电极b是正极，氢化酶区域MV2+转变成MV+，发生反应的离子方程式是H2+2MV2+=2H++2MV+。 ②整个b电极区域内， MV2+得到电子转变为MV+，在穿过质子交换膜的H+参与下，MV+与N2 反应重新生成MV2+及氨气，则所发生的总反应的离子方程式为N2+6H++6e-=2NH3。 ③该装置是原电池，相较于传统工业合成氨的高温高压，该方法反应条件温和，对环境友好，且能将化学能转化为电能。 【小问2详解】 ①甲装置中铜电极上二氧化碳转变为乙醛、甲酸、甲烷和CO等，发生还原反应，则Cu电极为阴极，Pt电极为阳极，应连接正极、故Pt电极应连接生物燃料电池的b电极。电解一段时间后，甲装置阳极区内水电离产生的氢氧根离子放电：电极反应式为2H2O-4e‒＝4H++O2↑，则c(H+)增大。 ②由图知，乙装置中Ni电极上碳酸根得到电子转变为O2-与C、反应为：，Ni—YSZ电极上CH4在O2-参与下生成CO2和H2：CH4-4e-+2O2-=CO2+2H2，O2-与CO2生成碳酸根离子，整个过程中消耗的O2-和产生的O2-总数目相等，则在Ni—YSZ电极上消耗的O2-与CO2消耗的O2-数目之比为2:1。 ③若开始电解一段时间后，甲装置中铜电极反应式为：，每生成1mol即16g甲烷从铜电极区逸出，同时铜极区需进入1mol CO2和8molH+、质量增加(44+8-16)g=36g，则当铜电极上只生成6.4g即0.4mol CH4，甲装置铜极区溶液质量变化了36g×0.4=14.4g。由，当铜电极上只生成6.4g即0.4mol CH4，转移电子3.2mol，电极上得失电子数守恒，存在： ，则按乙装置生成0.8molC，理论上生成碳的质量为9.6g，生物燃料电池中生成氨气约1.06mol、约为18.13g(保留到小数点后两位)。 9. （2021-2022高二上·湖北襄阳·期末） 利用微生物可实现含尿素[]的废水的净化，装置如图所示。下列说法正确的是 A. 温度越高，装置的转化率越高 B. a极的电极反应式为 C. 该电池工作时，每通过质子交换膜时，消耗标准状况下11.2L D. 电解质溶液中电流的方向由b到a，电子的流向与之相反 【答案】B 【解析】 【分析】电极b中O元素化合价降低，则b是正极，电极反应式为，电极a是负极，电极反应式为； 【详解】A．温度过高，微生物会失去活性，装置的转化率降低，A错误； B．电极a是负极，电极b是正极，电极a的电极反应式为，B正确； C．正极的电极反应式为，每通过质子交换膜时，正极消耗，标准状况下体积为22.4L，C错误； D．电子不经过电解质溶液，电解质溶液导电是溶液中阴、阳离子的定向移动，该装置外电路中电子的方向为负极→用电器→正极，D错误； 故选：B。 10. （2021-2022高二上·湖北襄阳节选·期末）某甲醇燃料电池的工作原理如图所示，质子交换膜(只有质子能够通过)左右两侧的溶液均为1L2溶液，电极a的电极反应式为___________，当导线中有1mol转移时，左右两侧溶液的质量差为___________g(假设反应物耗尽，忽略气质子交换膜体的溶解)。 【答案】 ①. ②. 12 【详解】 甲醇通入到电极a端，故电极a为负极，负极反应式为CH3OH-6e-+H2O=CO2↑+6H+，当转移1mol电子时，左侧质量减轻×(44-32)g/mol=2g，还要有1molH+通过质子交换膜进入右侧，质量减少1g，正极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O，右侧质量增加×32g/mol=8g，加上转移过来的1gH+，因此左右两侧溶液的质量之差为8g+1g+2g+1g=12g。 11. （2022-2023高二上·湖北襄阳一中节选·期末）现有以下三种乙醇燃料电池()。 ①碱性乙醇燃料电池中，电极a上发生的电极反应式为____________________。 ②酸性乙醇燃料电池中，电极b上发生的电极反应式为____________________。 ③熔融盐乙醇燃料电池中若选择熔融碳酸钾为介质，电极b上发生的电极反应式为____________________。 【答案】（1） ①. ②. ③. 【解析】 ①碱性乙醇燃料电池中，电极a为阳极，乙醇失电子，生成的二氧化碳与电解质反应生成碳酸根离子，发生的电极反应式为； ②酸性乙醇燃料电池中，电极b为阴极，得电子后生成的与电解质溶液中的反应生成水，电极反应式为； ③熔融盐乙醇燃料电池中若选择熔融碳酸钾为介质，电极b为阴极，得电子后生成的与反应生成，发生的电极反应式为； 12. （2022-2023高二上·湖北襄阳一中节选·期末）现电化学技术在处理污染气体领域的应用广泛。 （1）利用反应构成电池的方法，既能实现有效消除氮氧化物的排放，又能提供电能，装置如图所示。 ①A电极的电极反应式为_______。 ②下列关于该电池的说法正确的是_______。 A．电子从右侧电极经过负载后流向左侧电极 B．为使电池持续放电，离子交换膜需选用阴离子交换膜 C．电池工作一段时间，溶液的不变 D．当有被处理时，转移电子物质的量为 （2）工业上也可直接以含废气为原料，用电化学方法制取硫酸。装置如图。 写出负极电极反应式____________________。若发电厂利用上述装置处理含废气，电池输出电压为1.5 V，每天处理废气约为(标准状况)，废气中体积分数为2.24%。则该电池每天可提供_________电能。(的电量为96500C) 【答案】（1） ①. ②. B （2） ①. ②. 804 【解析】 【小问1详解】 ①根据总反应知中N元素从价升高到0价，失去电子，因此A电极为负极，电极反应式为：。 ②A．电极A为负极，电子从左侧电极经负载流向右侧电极，故A错误； B．B极为正极，电极反应式为，而负极则消耗，为使电池持续供电，正极生成的必须通过离子交换膜转移到负极区，故选用阴离子交换膜，故B正确； C．根据总反应知，反应生成水，会稀释电解质溶液，因此溶液pH会改变，故C错误； D．利用摩尔体积计算时，必须指明温度与压强，故D错误； 故选B。 故答案为：；B。 【小问2详解】 以制取，S元素化合价升高，失去电子，因此A电极为负极，电极反应式为：，依题意，每天处理的体积为(标准状况)，转移电子的总电量为，根据电能公式、电流公式，该电池每天提供的电能为：，按转换后得：。 故答案为：；804。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 $$