2025届高考化学一轮复习 电解池

电解池 一．选择题（共15小题） 1．（2024•西城区一模）一种高性能的碱性硼化钒（VB2）—空气电池如图所示。电池的总反应为：，该电池工作时，下列说法不正确的是（　　） A．电子由VB2电极经外电路流向复合碳电极 B．正极室溶液的pH降低、负极室溶液的pH升高 C．VB2电极发生反应： D．若有0.112L（标准状况）O2参与反应，有0.02mol OH﹣通过阴离子交换膜移到负极 2．（2024•杭州一模）化学电源在生活中有广泛的应用，各种电池的示意图如图，下列有关说法正确的是（　　） A．甲：电流由锌片经导线流向铜片 B．乙：负极的电极反应式为Zn﹣2e﹣═Zn2+ C．丙：锌筒作负极，发生还原反应，使用一段时间锌筒会变薄 D．丁：使用一段时间后电解质溶液的酸性减弱，导电能力减弱 3．（2024•保定一模）我国科学家研发了一种室温下可充电的Na—CO2电池，工作原理如图所示。放电时，Na2CO3与C均沉积在碳纳米管中，下列说法错误的是（　　） A．充电时，阴极反应为Na++e﹣＝Na B．放电时，转移0.4mol电子，碳纳米管电极增重21.2g C．充电时，电源b极为正极，Na+向钠箔电极移动 D．放电时，电池的总反应为4Na+3CO2＝2Na2CO3+C 4．（2024•海淀区一模）资料显示，在溶液中，草酸根（）可还原Fe3+为Fe2+。但向10mL0.5mol•L﹣1FeCl3溶液中缓慢加入0.5mol•L﹣1K2C2O4溶液至过量也不发生Fe3+与之间的氧化还原反应，原因是，K＝1.6×1020，并且此反应的活化能几乎为零。设计电化学实验证实草酸根（）可还原Fe3+，装置如图。下列说法不正确的是（　　） A．a、b都应该用惰性电极 B．负极反应为 C．只要电流计指针发生偏转，就证实草酸根（）可还原Fe3+ D．取实验后b极区的溶液，加入K3[Fe（CN）6]溶液，有蓝色沉淀出现 5．（2024•广州一模）一种金属钠电极配合运用钠离子及氯离子交换膜设计的氧化还原液流装置能够实现海水的淡化，其工作原理如图所示。下列说法正确的是（　　） A．a为电源负极 B．N为氯离子交换膜，M为钠离子交换膜 C．充电时，总反应式为Na+[Fe（CN）6]3﹣═Na++[Fe（CN）6]4﹣ D．放电时，每转移2mol电子，理论上Ⅱ池溶液质量增加117g 6．（2024•辽宁一模）我国科学家研发了一种水系可逆Zn—CO2电池，将两组阴离子、阳离子复合膜反向放置分隔两室电解液，充电、放电时，复合膜层间的H2O解离成H+和OH﹣，工作原理如图所示。下列说法正确的是（　　） A．a膜是阴离子膜 B．放电时负极的电极反应式为HCOOH﹣2e﹣＝CO2↑+2H+ C．电池工作时，复合膜层间的H2O解离生成的OH﹣向多孔Pd纳米片方向移动 D．外电路中每通过1mol电子，复合膜层间有1mol H2O解离 7．（2024•福州一模）利用废旧锂电池中LiMn2O4制备MnO2的装置如图所示，下列说法错误的是（　　） A．电极A为阴极 B．电极B发生的反应为：Mn2+﹣2e﹣+2H2O＝MnO2↓+4H+ C．LiMn2O4中的Mn元素均转移到了MnO2中 D．电解池中H+经阳离子交换膜移向电极A 8．（2024•海淀区一模）粗铜中含有少量铁、锌、银、金等杂质，工业上可用电解法精炼粗铜制得纯铜，下列说法正确的是（　　） A．精铜做阳极，粗铜做阴极 B．阴极只能是Cu2+被还原 C．电解时，阳极反应只有Cu﹣2e﹣＝Cu2+ D．电解后，可用阳极泥来提炼金、银 9．（2024•海淀区一模）回收利用工业废气中的CO2和SO2，实验原理示意图如图。下列说法不正确的是（　　） A．离子交换膜可用阳离子交换膜 B．电源的左端为负极 C．装置a中离子反应方程式为 D．装置b中的总反应为 10．（2024•福州一模）科学家提出了一种基于电催化多硫化物循环的自供能产氢体系，如图所示。通过将锌﹣多硫化物电池与电解制氢装置集成，最大化利用了间歇性太阳光，实现日夜不间断的自供电的H2生产。 下列说法正确的是（　　） A．夜间工作时，应将电极ad、bc分别连接 B．硅太阳能电池、锌﹣多硫化物电池均可实现化学能向电能的转化 C．H2生产装置中不能使用钠离子交换膜 D．日间工作时，b极的电极反应式为+S2﹣+2e﹣＝ 11．（2024•沈阳一模）如图所示，利用N2H4、O2和KOH溶液制成燃料电池（总反应式为N2H4+O2＝N2+2H2O），模拟氯碱工业。下列说法正确的是（　　） A．甲池中负极反应为N2H4﹣4e﹣＝N2+4H+ B．乙池中出口G、H处气体分别为H2、Cl2 C．乙池中离子交换膜为阴离子交换膜 D．4当甲池中消耗32gN2H4时，乙池中理论上最多产生142gCl2 12．（2024•杭州一模）利用丙烯腈（CH2＝CHCN）制备己二腈[NC（CH2）4CN]的电有机合成装置如图所示。下列说法不正确的是（　　） A．电极a为阴极 B．四甲基溴化铵[（CH3）4NBr]可增加溶液导电性 C．交换膜为质子交换膜 D．电解过程中，右侧溶液的pH不变 13．（2024•江北区一模）实验中制得的FePO4与Li2CO3在高温条件下与H2C2O4煅烧可得LiFePO4，其常用作锂离子电池电极材料，如图为Ca﹣LiFePO4可充电电池的工作原理示意图，锂离子导体膜只允许Li+通过。下列说法不正确的是（　　） A．充电时，锂离子向钙电极方向移动 B．钙电极的电解质不可以替换成硫酸锂溶液 C．理论上，每消耗xmolCa，可生成1molLiFePO4 D．放电时，电极上发生Li+的嵌入，Li1﹣x﹣FePO4+xLi++xe﹣═LiFePO4 14．（2024•宁河区期末）如图所示电解装置，通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成，Fe2O3逐渐溶解，下列判断错误的是（　　） A．b是电源的正极 B．通电一段时间后，向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出现红色 C．当0.01molFe2O3完全溶解时，至少产生气体336mL（折合成标准状况下） D．随着电解的进行，CuCl2溶液浓度变大 15．（2024•盐城一模）研究表明可以用电解法以N2为氮源直接制备HNO3，其原理示意如图所示。下列叙述正确的是（　　） A．制备过程中只有二种能量变化 B．b极上发生氧化反应 C．电解池工作时，电解质溶液中H+通过隔膜向a极移动 D．a极上电极反应式为：N2﹣10e﹣+6H2O＝2+12H+ 二．解答题（共5小题） 16．（2024•海淀区一模）改进工艺，降低能耗是氯碱工业发展的重要方向。 （1）写出电解饱和食盐水的化学方程式 　 　。 （2）将氢燃料电站应用于氯碱工业，其原理示意图如图： ①a极为 　 　（填“正”或“负”）极，电极反应方程式为 　 　。 ②甲装置中，　 　NaOH溶液浓度下降（填“a极区”或“b极区”）。 ③下列关于乙装置说法中，正确的是 　 　。 A．OH﹣移向c极区 B．在d极区获得的产物，可供甲装置使用 C．随着电解的进行，NaCl溶液浓度下降，若不补充，c电极有可能产生氧气 D．d极区流出的溶液浓度不变 （3）向乙装置中的阴极区通入O2，能够替代水中的H+获得电子，降低电解电压，减少电耗。写出O2在阴极区发生反应的电极反应式 　 　。 （4）若乙装置中阳离子交换膜被破坏，可能产生的不利后果是 　 　（任写一点）。 （5）电解效率η的定义：。在标准状况下，当甲中有44.8L氢气放电时，乙装置中c极产生氯气33.6L（忽略氯气在溶液中的溶解），η（Cl2）＝ 　 　。 17．（2024•黄岛区一模）根据下列叙述和装置回答下列问题： （1）某同学设计了如图原电池，两烧杯中液体体积相同且各物质的物质的量浓度均为1mol/L。 ①发生氧化反应的电极是 　 　（填“石墨1”或“石墨2”）。 ②石墨1的电极反应为 　 　。 ③一段时间后，c（MnSO4）＝1.06mol/L，此时理论上c（FeSO4）＝ 　 　。 （2）利用如图所示装置可以制备不同物质。 ①若利用该装置模拟氯碱工业，a处进入的是 　 　溶液，离子交换膜为 　 　（填“阳离子”或“阴离子”）离子交换膜，总反应的离子方程式为 　 　。 ②若用该装置电解KI溶液制KIO3，KI溶液在装置中 　 　处，电解一段时间后产生33.6L（STP）气体，理论上生成KIO3　 　g。 18．（2024•泉州一模）完成下列问题。 （1）甲醇燃料电池实现工业上用KCl溶液制取KOH溶液，其工作原理如图所示。 ①甲醇（CH3OH）燃料电池的负极反应式为 　 　。 ②从c口出来的气体为 　 　（填化学式）。 ③钾离子从电解槽 　 　（填“左室向右室”或“右室向左室”）迁移。 ④若用该燃料电池处理酸性氨氮废水；产生无污染气体，则在阳极上的电极反应式为 　 　。 （2）模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法，用如图装置电解硫酸钾溶液来制取H2、O2、H2SO4和KOH。 ①X极与电源的 　 　（填正或负）极相连，制得的硫酸溶液从出口 　 　（填“A”“B”“C”或“D”）导出。 ②N交换膜是 　 　离子交换膜（填“阳”、“阴”）。反应一定时间后，通过M交换膜的离子数 　 　（填“大于”“小于”或“等于”）通过N交换膜的离子数。 19．（2024•长宁区一模）（一）原电池 （1）按要求写出电极反应式 ①碱性锌锰电池的总反应为Zn+2MnO2+2H2O＝2MnO（OH）+Zn（OH）2，写出负极电极反应式 　 　。 ②将2FeCl3+2KI＝I2+2FeCl2+2KCl设计成双液电池：正极烧杯中盛放的溶液为 　 　，电池正极的电极反应式为 　 　。 （2）反应N2H4（g）+O2（g）＝N2（g）+2H2O（l）可设计为燃料电池，电池中用惰性电极铂（Pt），装置如图所示： ①气体Y为 　 　（填化学式），该装置工作时，移向电极 　 　（填“Pt1”或“Pt2”）。 ②电极Pt1为 　 　（填“负极”或“正极”），发生的电极反应为 　 　。 ③在该电池反应中，每消耗标准状况下22.4L空气（氧气占20%），理论上需要燃料肼 　 　g。 （二）电解 （3）氯碱工业能耗大，通过如图的改进，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：2H2O+2e﹣＝H2↑+2OH﹣ C.应选用正离子交换膜，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 （三）电镀 （4）某同学设计了如图所示装置，用氢氧燃料电池作为电源探究粗铜精炼原理。 如果粗铜中含有铁、银等杂质，粗铜电极为 　 　极（正、负、阴、阳），发生的电极反应式有 　 　。乙装置中反应一段时间后，CuSO4溶液的c（Cu2+） 　 　（填“增大”、“减小”或“不变”）。 （四）电化学腐蚀 （5）如图中铁棒含碳量为10.8%，海水pH约为8.1，没入一段时间之后发现，越靠近烧杯底部发生电化学腐蚀就越轻微，简述其原因是 　 　，正极的电极反应式为：　 　。 （6）如图所示的方案可以降低铁闸门的腐蚀速率，下列判断正确的是 　 　。 A.若X为号线，Y可以是锡 B.若X为导线，铁闸门上的电极反应式为Fe﹣2e﹣＝Fe2+ C.若X为直流电源，铁闸门做负极 D.若X为直流电源，Y极上发生氧化反应 20．（2024•西安一模） Ⅰ．常温下，将除去表面氧化膜的Al、Cu片插入电解质A溶液中组成原电池，如图1所示： （1）若A为稀盐酸，则Al片作 　 　极。 （2）若A为NaOH，则Al片作 　 　极，该电极的电极反应式为 　 　。 （3）若A为稀HNO3，则Cu片作 　 　极，该电极的电极反应式为 　 　。 Ⅱ．某学生利用上述图2实验装置探究盐桥式原电池的工作原理。按照实验步骤依次回答下列问题： （1）锌电极为电池的 　 　极，电极上发生的是反应 　 　（“氧化”或“还原”）电极反应式为 　 　。 （2）导线中电子流向为 　 　（用a、b表示）。 （3）若装置中铜电极的质量增加0.64g，则导线中转移的电子数目为 　 　。 （4）若ZnSO4溶液中含有杂质Cu2+，会加速Zn电极的腐蚀、还可能导致电流在较短时间内衰减。欲除去Cu2+，最好选用下列试剂中的 　 　（填代号）。 A．NaOH B．Zn C．Fe D．H2SO4 （5）反应一段时间后右侧烧杯Cu2+浓度 　 　（填增大，减小或不变）。 参考答案与试题解析 一．选择题（共15小题） 1．（2024•西城区一模）一种高性能的碱性硼化钒（VB2）—空气电池如图所示。电池的总反应为：，该电池工作时，下列说法不正确的是（　　） A．电子由VB2电极经外电路流向复合碳电极 B．正极室溶液的pH降低、负极室溶液的pH升高 C．VB2电极发生反应： D．若有0.112L（标准状况）O2参与反应，有0.02mol OH﹣通过阴离子交换膜移到负极 【答案】B 【分析】根据图示的电池结构，电池的总反应为：，左侧VB2发生失电子的反应生成和，为负极，反应的电极方程式为：，右侧空气中的氧气发生得电子的反应生成OH﹣，为正极，反应的电极方程式为O2+4e﹣+2H2O＝4OH﹣，据此分析。 【解答】解：A．原电池中，电子由负极流向正极，故电子由VB2电极经负载流向复合碳电极，故A正确； B．反应过程中正极生成大量的OH﹣使正极区pH升高，负极消耗氢氧根离子使负极区氢氧根离子的浓度减小pH降低，故B错误； C．根据分析，VB2电极发生反应：，故C正确； D．标准状况，0.112L氧气为0.005mol氧气，若有0.112LO2参与反应，由O2+4e﹣+2H2O＝4OH﹣可知转移电子0.02mol，会有0.02mol OH﹣通过阴离子交换膜移到负极，故D正确； 故选：B。 【点评】本题主要考查原电池与电解池的综合等，注意完成此题，可以从题干中抽取有用的信息，结合已有的知识进行解题。 2．（2024•杭州一模）化学电源在生活中有广泛的应用，各种电池的示意图如图，下列有关说法正确的是（　　） A．甲：电流由锌片经导线流向铜片 B．乙：负极的电极反应式为Zn﹣2e﹣═Zn2+ C．丙：锌筒作负极，发生还原反应，使用一段时间锌筒会变薄 D．丁：使用一段时间后电解质溶液的酸性减弱，导电能力减弱 【答案】D 【分析】A．根据该装置中Zn易失电子作负极、Cu作正极，进行分析； B．根据Ag2O作正极，正极上Ag2O得电子和水反应生成Ag和OH﹣，进行分析； C．根据Zn作负极、二氧化锰作正极，负极上Zn失电子发生氧化反应生成锌离子，进行分析； D．根据电池反应式为Pb+PbO2+2H2SO4＝2PbSO4↓+2H2O，使用一段时间后电解质溶液的酸性减弱，同时导致溶液中离子浓度减小，进行分析。 【解答】解：A．该装置中锌易失电子作负极、铜作正极，则放电时电流由正极Cu片经导线流向负极即Zn片，故A错误； B．该装置中锌易失电子作负极，负极的电极反应式为：Zn﹣2e﹣+2OH﹣＝ZnO+H2O，氧化银作正极，正极上氧化银得电子和水反应生成银和OH﹣，故B错误； C．该装置中锌作负极、二氧化锰作正极，负极上锌失电子发生氧化反应生成锌离子，使用一段时间锌筒会变薄，故C错误； D．溶液导电能力与离子浓度成正比，根据以上分析知，电池反应式为Pb+PbO2+2H2SO4＝2PbSO4↓+2H2O，消耗硫酸且生成水，使用一段时间后电解质溶液的酸性减弱，同时导致溶液中离子浓度减小，所以溶液导电能力下降，故D正确； 故选：D。 【点评】本题主要考查原电池与电解池的综合等，注意完成此题，可以从题干中抽取有用的信息，结合已有的知识进行解题。 3．（2024•保定一模）我国科学家研发了一种室温下可充电的Na—CO2电池，工作原理如图所示。放电时，Na2CO3与C均沉积在碳纳米管中，下列说法错误的是（　　） A．充电时，阴极反应为Na++e﹣＝Na B．放电时，转移0.4mol电子，碳纳米管电极增重21.2g C．充电时，电源b极为正极，Na+向钠箔电极移动 D．放电时，电池的总反应为4Na+3CO2＝2Na2CO3+C 【答案】B 【分析】根据图示可知，放电时Na被氧化，CO2被还原，所以放电时Na为负极，反应式为Na﹣e﹣＝Na+，碳纳米管为正极吸收CO2，反应式为3CO2+4e﹣═+C；充电时Na为阴极，碳纳米管为阳极释放CO2，据此分析解答。 【解答】解：根据图示可知，放电时Na被氧化，CO2被还原，所以放电时Na为负极，反应式为Na﹣e﹣＝Na+，碳纳米管为正极吸收CO2，反应式为3CO2+4e﹣═+C；充电时Na为阴极，碳纳米管为阳极释放CO2； A．放电时Na为负极，反应式为Na﹣e﹣＝Na+，充电时，阴极反应为：Na++e﹣═Na，故A正确； B．反应式为3CO2+4e﹣═+C，由于碳酸钠和C均沉积在碳纳米管，当转移0.4mol电子时，沉积0.1mol C和0.2mol碳酸钠，总质量为0.1×12g+0.2×106g＝22.4g，故B错误； C．结合分析可知，充电时右侧为阳极，则b为正极，Na+向钠箔电极（阴极）移动，故C正确； D．放电时Na为负极，反应式为Na﹣e﹣＝Na+，正极吸收CO2，反应式为3CO2+4e﹣═+C，则总反应方程式为3CO2+4Na═2Na2CO3+C，故D正确； 故选：B。 【点评】本题考查电化学，侧重考查学生二次电池的掌握情况，试题难度中等。 4．（2024•海淀区一模）资料显示，在溶液中，草酸根（）可还原Fe3+为Fe2+。但向10mL0.5mol•L﹣1FeCl3溶液中缓慢加入0.5mol•L﹣1K2C2O4溶液至过量也不发生Fe3+与之间的氧化还原反应，原因是，K＝1.6×1020，并且此反应的活化能几乎为零。设计电化学实验证实草酸根（）可还原Fe3+，装置如图。下列说法不正确的是（　　） A．a、b都应该用惰性电极 B．负极反应为 C．只要电流计指针发生偏转，就证实草酸根（）可还原Fe3+ D．取实验后b极区的溶液，加入K3[Fe（CN）6]溶液，有蓝色沉淀出现 【答案】C 【分析】Fe3+与之间可发生氧化还原反应，可以构成原电池，但K＝1.6×1020＞1×105，反应限度大，故草酸钾与铁离子不能接触，干扰氧化还原反应，负极失电子，电极反应为，正极得电子，电极反应为Fe3++e﹣＝Fe3+，据此分析。 【解答】解：Fe3+与之间可发生氧化还原反应，可以构成原电池，但K＝1.6×1020＞1×105，反应限度大，故草酸钾与铁离子不能接触，干扰氧化还原反应，负极失电子，电极反应为，正极得电子，电极反应为Fe3++e﹣＝Fe3+； A．ab均用惰性电极，防止与草酸钾和铁离子发生反应干扰试验，故A正确； B．根据分析，负极反应为，故B正确； C．只要电流计指针发生偏转，就证实发生原电池反应，但不确定是草酸根（）可还原Fe3+，需要检验是否有Fe2+生成，故C错误； D．取实验后b（正）极区的溶液，有Fe2+生成，加入K3[Fe（CN）6]溶液，有蓝色沉淀出现，故D正确； 故选：C。 【点评】本题考查电化学，侧重考查学生电解池的掌握情况，试题难度中等。 5．（2024•广州一模）一种金属钠电极配合运用钠离子及氯离子交换膜设计的氧化还原液流装置能够实现海水的淡化，其工作原理如图所示。下列说法正确的是（　　） A．a为电源负极 B．N为氯离子交换膜，M为钠离子交换膜 C．充电时，总反应式为Na+[Fe（CN）6]3﹣═Na++[Fe（CN）6]4﹣ D．放电时，每转移2mol电子，理论上Ⅱ池溶液质量增加117g 【答案】D 【分析】由图知，移向左侧电极，失电子得到，所以左侧电极为阳极，右侧为阴极，则a为电源正极，b为电源负极，阳极反应式：，阴极反应式：Na++e﹣＝Na。 【解答】解：A．由分析知，a为电源正极，故A错误； B．该装置能够实现海水的淡化，钠离子向阴极移动，氯离子向阳极移动，所以M为氯离子交换膜，N为钠离子交换膜，故B错误； C．由分析知，充电时总反应为，故C错误； D．放电时，每转移2mol电子，理论上有2mol钠离子、2mol氯离子进入Ⅱ池，所以溶液质量增加（2×23+2×35.5）g＝117g，故D正确； 故选：D。 【点评】本题主要考查原电池与电解池的综合等，注意完成此题，可以从题干中抽取有用的信息，结合已有的知识进行解题。 6．（2024•辽宁一模）我国科学家研发了一种水系可逆Zn—CO2电池，将两组阴离子、阳离子复合膜反向放置分隔两室电解液，充电、放电时，复合膜层间的H2O解离成H+和OH﹣，工作原理如图所示。下列说法正确的是（　　） A．a膜是阴离子膜 B．放电时负极的电极反应式为HCOOH﹣2e﹣＝CO2↑+2H+ C．电池工作时，复合膜层间的H2O解离生成的OH﹣向多孔Pd纳米片方向移动 D．外电路中每通过1mol电子，复合膜层间有1mol H2O解离 【答案】D 【分析】由图可知，放电时，Zn作负极，电极反应式为Zn+4OH﹣﹣2e﹣＝Zn（OH）42﹣，多孔Pd纳米片电极为正极，电极反应式为CO2+2H++2e﹣＝HCOOH，充电时，Zn作阴极，多孔Pd纳米片电极为阳极，据此作答。 【解答】解：A．放电时，氢离子穿过a膜，故a膜为阳离子膜，故A错误； B．放电时，Zn作负极，电极反应式为Zn+2OH﹣﹣2e﹣＝Zn（OH）2，故B错误； C．电池工作时，复合膜层间的H2O解离生成的H+向多孔Pd纳米片方向移动，故C错误； D．依据电荷守恒，外电路中每通过1mol电子，复合膜层间有1mol H2O解离，故D正确； 故选：D。 【点评】本题考查可充电电池，题目难度中等，能依据图象和信息准确判断正负极和阴阳极是解题的关键。 7．（2024•福州一模）利用废旧锂电池中LiMn2O4制备MnO2的装置如图所示，下列说法错误的是（　　） A．电极A为阴极 B．电极B发生的反应为：Mn2+﹣2e﹣+2H2O＝MnO2↓+4H+ C．LiMn2O4中的Mn元素均转移到了MnO2中 D．电解池中H+经阳离子交换膜移向电极A 【答案】C 【分析】利用废旧锂电池中LiMn2O4制备MnO2，由图可知，B极Mn元素化合价升高失电子，故B极为阳极，电极反应式为Mn2+﹣2e﹣+2H2O＝MnO2↓+4H+，A极为阴极，电极反应式为LiMn2O4+3e﹣+8H+＝2Mn2++Li++4H2O，据此作答。 【解答】解：A．A极Mn元素化合价降低得电子，故A极为阴极，故A正确； B．B极为阳极，电极反应式为Mn2+﹣2e﹣+2H2O＝MnO2↓+4H+，故B正确； C．由两极反应可知电解总反应为2LiMn2O4+4H+2Li++Mn2++3MnO2+2H2O，故C错误； D．电解池中H+经阳离子交换膜移向A极（阴极），故D正确； 故选：C。 【点评】本题考查电解池，题目难度中等，能依据图象和信息准确判断阴阳极是解题的关键。 8．（2024•海淀区一模）粗铜中含有少量铁、锌、银、金等杂质，工业上可用电解法精炼粗铜制得纯铜，下列说法正确的是（　　） A．精铜做阳极，粗铜做阴极 B．阴极只能是Cu2+被还原 C．电解时，阳极反应只有Cu﹣2e﹣＝Cu2+ D．电解后，可用阳极泥来提炼金、银 【答案】D 【分析】电解法精炼粗铜时，阴极（纯铜）的电极反应式：Cu2++2e﹣＝Cu（还原反应），含有其他活泼金属原子放电，阳极（粗铜）的电极反应式：Cu﹣2e﹣＝Cu2+（氧化反应），相对不活泼的金属以单质的形式沉积在电解槽底部，形成阳极泥，据此分析解答。 【解答】解：A．电解法精炼粗铜时，需要用纯Cu阴极，粗铜作阳极，故A错误； B．当Cu2+消耗之后，阴极可能是其他金属阳离子被还原，故B错误； C．电解时，阳极反应之一有Cu﹣2e﹣＝Cu2+，同时含有其他活泼金属原子也放电，故C错误； D．粗铜中含有少量Fe、Zn、Ni、Ag、金等杂质做阳极，Ag、Au不失电子，沉降电解池底部形成阳极泥，所以可用阳极泥来提炼金、银等贵金属，故D正确； 故选：D。 【点评】本题主要考查电解原理等，注意完成此题，可以从题干中抽取有用的信息，结合已有的知识进行解题。 9．（2024•海淀区一模）回收利用工业废气中的CO2和SO2，实验原理示意图如图。下列说法不正确的是（　　） A．离子交换膜可用阳离子交换膜 B．电源的左端为负极 C．装置a中离子反应方程式为 D．装置b中的总反应为 【答案】B 【分析】含二氧化硫和二氧化碳的废气通入碳酸氢钠溶液中，二氧化硫与碳酸氢钠溶液反应生成二氧化碳和亚硫酸钠，二氧化碳气体通入装置b的右室，CO2在电源右侧电极上反应生成HCOOH，则CO2得电子，右侧电极为阴极，电极反应式为；碳酸氢钠和亚硫酸钠混合溶液通入装置b的左室，左侧电极上亚硫酸根离子失电子生成硫酸根离子，则左侧电极为阳极，电极反应式为，据此分析； 【解答】解：含二氧化硫和二氧化碳的废气通入碳酸氢钠溶液中，二氧化硫与碳酸氢钠溶液反应生成二氧化碳和亚硫酸钠，二氧化碳气体通入装置b的右室，CO2在电源右侧电极上反应生成HCOOH，则CO2得电子，右侧电极为阴极，电极反应式为；碳酸氢钠和亚硫酸钠混合溶液通入装置b的左室，左侧电极上亚硫酸根离子失电子生成硫酸根离子，则左侧电极为阳极，电极反应式为； A．阴极和阳极电极反应式都有H+参与：离子交换膜应该选用阳离子交换膜，故A正确； B．电源的左端为阳极，连电源的正极，故B错误； C．装置a中，二氧化硫与碳酸氢钠溶液反应生成亚硫酸钠和二氧化碳：，故C正确； D．由分析中电解池阴极和阳极反应式可知，装置b中总反应为，故D正确； 故选：B。 【点评】本题考查电化学，侧重考查学生电解池的掌握情况，试题难度中等。 10．（2024•福州一模）科学家提出了一种基于电催化多硫化物循环的自供能产氢体系，如图所示。通过将锌﹣多硫化物电池与电解制氢装置集成，最大化利用了间歇性太阳光，实现日夜不间断的自供电的H2生产。 下列说法正确的是（　　） A．夜间工作时，应将电极ad、bc分别连接 B．硅太阳能电池、锌﹣多硫化物电池均可实现化学能向电能的转化 C．H2生产装置中不能使用钠离子交换膜 D．日间工作时，b极的电极反应式为+S2﹣+2e﹣＝ 【答案】A 【分析】由图可知，白天可利用太阳光电池给左侧锌﹣多硫化物电池充电，实现电能向化学能的转化，锌﹣多硫化物电池处于充电状态，b极是阳极，发生+S2﹣﹣2e﹣＝，夜间做电池使右侧电解池电解制氢，右侧装置为电解池，d电极发生2H2O+2e﹣═2OH﹣+H2↑，据此分析解题。 【解答】解：A．左侧锌﹣多硫化物电池夜间作电源，给H2生产装置通电，电解产生H2，分析可知，应将电极ad、bc分别连接，故A正确； B．硅太阳能电池将太阳能转化为电能，故B错误； C．氢气生成装置可以使用钠离子交换膜，①如果使用钠离子交换膜，阴极区发生反应：2H2O+2e﹣＝H2↑+2OH﹣，钠离子向阴极区迁移，得到较纯净的NaOH溶液，可供循环利用；②如果不使用钠离子交换膜，显然H2生产装置电解液一般仍为NaOH、Na2S的混合溶液，故H2生产装置中可以使用钠离子交换膜，故C错误； D．白天工作时，锌﹣多硫化物电池处于充电状态，b电极是阳极，发生氧化反应，电极反应式为+S2﹣﹣2e﹣＝，故D错误； 故选：A。 【点评】本题主要考查原电池与电解池的综合等，注意完成此题，可以从题干中抽取有用的信息，结合已有的知识进行解题。 11．（2024•沈阳一模）如图所示，利用N2H4、O2和KOH溶液制成燃料电池（总反应式为N2H4+O2＝N2+2H2O），模拟氯碱工业。下列说法正确的是（　　） A．甲池中负极反应为N2H4﹣4e﹣＝N2+4H+ B．乙池中出口G、H处气体分别为H2、Cl2 C．乙池中离子交换膜为阴离子交换膜 D．4当甲池中消耗32gN2H4时，乙池中理论上最多产生142gCl2 【答案】D 【分析】由图可知，甲池为原电池，a极氮元素化合价升高失电子，故a极为负极，电极反应式为N2H4﹣4e﹣+4OH﹣＝N2+4H2O，b极为正极，电极反应式为O2+4e﹣+2H2O＝4OH﹣，乙池为电解池，c极为阳极，d极为阴极，据此作答。 【解答】解：A．甲池为原电池，a极为负极，电极反应式为N2H4﹣4e﹣+4OH﹣＝N2+4H2O，故A错误； B．乙池为电解池，c极为阳极，故G为氯气，d极为阴极，H为氢气，故B错误； C．乙池中钠离子由左侧向右侧迁移，故离子交换膜为阳离子交换膜，故C错误； D．由电子守恒可知N2H4～4e﹣～2Cl2，当甲池中消耗32g即1mol N2H4时，产生2mol氯气，质量为2mol×71g/mol＝142g，故D正确； 故选：D。 【点评】本题考查原电池和电解池，题目难度中等，能依据图象和信息准确判断正负极和阴阳极是解题的关键。 12．（2024•杭州一模）利用丙烯腈（CH2＝CHCN）制备己二腈[NC（CH2）4CN]的电有机合成装置如图所示。下列说法不正确的是（　　） A．电极a为阴极 B．四甲基溴化铵[（CH3）4NBr]可增加溶液导电性 C．交换膜为质子交换膜 D．电解过程中，右侧溶液的pH不变 【答案】D 【分析】由图可知，丙烯腈转化为己二腈，C元素化合价降低，故a为阴极，电极反应为：；b为阳极，电极式为：，交换膜为质子交换膜，H+通过质子交换膜移向阴极。 【解答】解：A．丙烯腈转化为己二腈，C元素化合价降低，电极a为阴极，故A正确； B．四甲基溴化铵可增加溶液中的离子浓度，可增加溶液的导电性，故B正确； C．根据分析，交换膜为质子交换膜，故C正确； D．电解过程中，右侧消耗水，氢离子迁移至阴极室，硫酸浓度增大，pH减小，故D错误； 故选：D。 【点评】本题主要考查电解原理等，注意完成此题，可以从题干中抽取有用的信息，结合已有的知识进行解题。 13．（2024•江北区一模）实验中制得的FePO4与Li2CO3在高温条件下与H2C2O4煅烧可得LiFePO4，其常用作锂离子电池电极材料，如图为Ca﹣LiFePO4可充电电池的工作原理示意图，锂离子导体膜只允许Li+通过。下列说法不正确的是（　　） A．充电时，锂离子向钙电极方向移动 B．钙电极的电解质不可以替换成硫酸锂溶液 C．理论上，每消耗xmolCa，可生成1molLiFePO4 D．放电时，电极上发生Li+的嵌入，Li1﹣x﹣FePO4+xLi++xe﹣═LiFePO4 【答案】C 【分析】由图可知，放电时，钙电极作负极，LiFePO4作正极，充电时，钙电极为阴极，LiFePO4电极为阳极，据此作答。 【解答】解：A．充电时，锂离子（阳离子）向钙电极（阴极）方向移动，故A正确； B．Ca性质活泼，能与水反应，钙电极的电解质不可以替换成硫酸锂溶液，故B正确； C．放电时，钙电极作负极失电子生成Ca2+，每消耗xmolCa，转移2xmol电子，LiFePO4作正极，电极反应式为Li1﹣x﹣FePO4+xLi++xe﹣═LiFePO4，可生成2molLiFePO4，故C错误； D．放电时，钙电极作负极，LiFePO4作正极，电极上发生Li+的嵌入，电极反应式为Li1﹣x﹣FePO4+xLi++xe﹣═LiFePO4，故D正确； 故选：C。 【点评】本题考查原可充电电池，题目难度中等，能依据图象和题目信息准确判断正负极和阴阳极是解题的关键，难点是电极反应式的书写。 14．（2024•宁河区期末）如图所示电解装置，通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成，Fe2O3逐渐溶解，下列判断错误的是（　　） A．b是电源的正极 B．通电一段时间后，向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出现红色 C．当0.01molFe2O3完全溶解时，至少产生气体336mL（折合成标准状况下） D．随着电解的进行，CuCl2溶液浓度变大 【答案】D 【分析】通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成，氢氧根离子放电生成氧气，电极反应式为2H2O﹣4e﹣＝4H﹣+O2↑，石墨电极Ⅱ为阳极，b电极为电源正极，a为负极，石墨电极Ⅰ为阴极，Cu2+得电子发生还原，据此分析解答。 【解答】解：A．通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成，石墨电极Ⅱ为阳极，b电极为电源正极，a为负极，故A正确； B．通电后石墨电极Ⅱ电极反应式为2H2O﹣4e﹣＝4H++O2↑，该极酸性增强，向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出现红色，故B正确； C．当0.01mol Fe2O3完全溶解时，消耗0.06mol氢离子，根据2H2O﹣4e﹣＝4H++O2↑，生成O20.015mol，标准状况下至少产生气体336mL，故C正确； D．石墨电极Ⅰ为阴极，Cu2+得电子发生还原，氯离子向阳极移动，随着电解的进行，CuCl2溶液浓度减小，故D错误； 故选：D。 【点评】本题考查了电解原理，明确各个电极上发生的反应是解本题关键，再结合电荷守恒分析解答，题目难度不大。 15．（2024•盐城一模）研究表明可以用电解法以N2为氮源直接制备HNO3，其原理示意如图所示。下列叙述正确的是（　　） A．制备过程中只有二种能量变化 B．b极上发生氧化反应 C．电解池工作时，电解质溶液中H+通过隔膜向a极移动 D．a极上电极反应式为：N2﹣10e﹣+6H2O＝2+12H+ 【答案】D 【分析】由图可知，a极氮元素化合价升高失电子，故a极为阳极，电极反应式为N2﹣10e﹣+6H2O＝2+12H+，b极为阴极，据此作答。 【解答】解：A．制备过程设计太阳能、电能、化学能等能量形式转化，故A错误； B．b极为阴极，发生还原反应，故B错误； C．电解池工作时，电解质溶液中H+通过隔膜向b极（阴极）移动，故C错误； D．a极为阳极，电极反应式为N2﹣10e﹣+6H2O＝2+12H+，故D正确； 故选：D。 【点评】本题考查电解原理，题目难度中等，能依据图象和信息准确判断阴阳极是解题的关键。 二．解答题（共5小题） 16．（2024•海淀区一模）改进工艺，降低能耗是氯碱工业发展的重要方向。 （1）写出电解饱和食盐水的化学方程式 　　。 （2）将氢燃料电站应用于氯碱工业，其原理示意图如图： ①a极为 　负极　（填“正”或“负”）极，电极反应方程式为 　　。 ②甲装置中，　a极区　NaOH溶液浓度下降（填“a极区”或“b极区”）。 ③下列关于乙装置说法中，正确的是 　BC　。 A．OH﹣移向c极区 B．在d极区获得的产物，可供甲装置使用 C．随着电解的进行，NaCl溶液浓度下降，若不补充，c电极有可能产生氧气 D．d极区流出的溶液浓度不变 （3）向乙装置中的阴极区通入O2，能够替代水中的H+获得电子，降低电解电压，减少电耗。写出O2在阴极区发生反应的电极反应式 　　。 （4）若乙装置中阳离子交换膜被破坏，可能产生的不利后果是 　阴极生成的氢气与阳极氯气反应有爆炸危险　（任写一点）。 （5）电解效率η的定义：。在标准状况下，当甲中有44.8L氢气放电时，乙装置中c极产生氯气33.6L（忽略氯气在溶液中的溶解），η（Cl2）＝ 　75%　。 【答案】（1）； （2）①负极； ； ②a极区； ③BC； （3）； （4）阴极生成的氢气与阳极氯气反应有爆炸危险； （5）75%。 【分析】（1）氯碱工业原理是采用电解食盐水的方法产生氯气和烧碱，故称为氯碱工业； （2）根据题目所给图示，甲装置为氢氧燃料电池，乙为电解池，甲装置中氢气进入a极，则a电极为负极，发生氧化反应，b极为正极，发生还原反应，则a电极连接乙装置的d电极为阴极，b电极连接乙装置的c电极为阳极。 【解答】解：（1）根据分析，氯碱工业原理的方程式为， 故答案为：； （2）①根据分析，甲装置为氢氧燃料电池，a电极为负极；a电极发生氧化反应，即， 故答案为：负极； ； ②根据分析，a电极发生氧化反应，即，消耗氢氧根离子，钠离子通过阳离子交换膜向右移动，故a极区NaOH溶液浓度下降， 故答案为：a极区； ③A．根据分析，c电极为阳极，阴离子向阴极移动，OH﹣移向d极区，故A错误； B．根据分析，d电极为阴极，发生还原反应，即，获得氢气可以继续供给甲装置使用，故B正确； C．随着电解过程中氯化钠的减少，若氯化钠溶液浓度降低，继续电解可能会将将溶液中的O元素转变成氧气，故C正确； D．d极发生反应，钠离子通过阳离子交换膜向d电极移动，故随着电解的进行，NaOH浓度增大，故D错误； 故答案为：BC； （3）若向乙装置阴极区通入氧气，氧气得电子生成氢氧根，其电极反应式为， 故答案为：； （4）阴极生成的氢气与阳极氯气反应有爆炸危险；阳极区NaCl与阴极区NaOH混合使得制得的NaOH不纯；OH﹣迁移至阳极区发生反应：4OH﹣﹣4e﹣＝O2↑+2H2O，生成氧气，使氯气不纯；OH﹣迁移至阳极区与生成的氯气发生反应，减少氯气产量等， 故答案为：阴极生成的氢气与阳极氯气反应有爆炸危险； （5）在标准状况下，当甲中有44.8L氢气放电时，转移的电子数为，乙装置中c极产生氯气33.6L转移的电子数为，η（Cl2）＝ ， 故答案为：75%。 【点评】本题主要考查原电池与电解池的综合等，注意完成此题，可以从题干中抽取有用的信息，结合已有的知识进行解题。 17．（2024•黄岛区一模）根据下列叙述和装置回答下列问题： （1）某同学设计了如图原电池，两烧杯中液体体积相同且各物质的物质的量浓度均为1mol/L。 ①发生氧化反应的电极是 　石墨2　（填“石墨1”或“石墨2”）。 ②石墨1的电极反应为 　+5e﹣+8H+＝Mn2++4H2O　。 ③一段时间后，c（MnSO4）＝1.06mol/L，此时理论上c（FeSO4）＝ 　0.7mol/L　。 （2）利用如图所示装置可以制备不同物质。 ①若利用该装置模拟氯碱工业，a处进入的是 　NaOH　溶液，离子交换膜为 　阳离子　（填“阳离子”或“阴离子”）离子交换膜，总反应的离子方程式为 　2Cl﹣+2H2O2OH﹣+H2↑+Cl2↑　。 ②若用该装置电解KI溶液制KIO3，KI溶液在装置中 　c　处，电解一段时间后产生33.6L（STP）气体，理论上生成KIO3　107　g。 【答案】（1）①石墨2； ②+5e﹣+8H+＝Mn2++4H2O； ③0.7mol/L； （2）①NaOH；阳离子；2Cl﹣+2H2O2OH﹣+H2↑+Cl2↑； ②c；107。 【分析】（1）①装置为原电池反应，硫酸亚铁被高锰酸钾溶液氧化，发生氧化反应的为原电池负极，发生还原反应的为原电池的正极； ②石墨1的电极反应是酸溶液中，高锰酸根离子得到电子生成锰离子； ③设体积为1L，则一段时间后，c（MnSO4）＝1.06mol/L，生成锰离子物质的量1.06mol﹣1mol＝0.06mol，5Fe2+++8H+＝Mn2++5Fe3++4H2O，据此计算； （2）①若利用该装置模拟氯碱工业，电解池中与电源正极连接的是阳极，阳极上发生氧化反应，阴极上发生还原反应，a处加入NaOH溶液，离子交换膜为阳离子交换膜； ②若用该装置电解KI溶液制KIO3，KI溶液在c处加入，电解一段时间后产生33.6L（STP）气体氢气，物质的量n＝＝1.5mol，结合电子守恒计算生成KIO3的质量。 【解答】解：（1）①装置为原电池反应，硫酸亚铁被高锰酸钾溶液氧化，发生氧化反应，则发生氧化反应的电极是石墨2， 故答案为：石墨2； ②石墨1的电极反应是酸溶液中，高锰酸根离子得到电子生成锰离子，电极反应为：+5e﹣+8H+＝Mn2++4H2O， 故答案为：+5e﹣+8H+＝Mn2++4H2O； ③设体积为1L，则一段时间后，c（MnSO4）＝1.06mol/L，生成锰离子物质的量1.06mol﹣1mol＝0.06mol，5Fe2+++8H+＝Mn2++5Fe3++4H2O，反应后剩余的FeSO4物质的量＝1L×1mol/L﹣0.06mol×5＝0.7mol，则此时理论上c（FeSO4）＝ 0.7mol/L， 故答案为：0.7mol/L； （2）①若利用该装置模拟氯碱工业，a处进入的是NaOH溶液，离子交换膜为阳离子交换膜，总反应的离子方程式为：2Cl﹣+2H2O2OH﹣+H2↑+Cl2↑， 故答案为：NaOH；阳离子；2Cl﹣+2H2O2OH﹣+H2↑+Cl2↑； ②若用该装置电解KI溶液制KIO3，KI溶液在c处加入，电解一段时间后产生33.6L（STP）气体氢气，物质的量n＝＝1.5mol，2H++2e﹣＝H2↑，电子转移3mol，则阳极上电极反应I﹣﹣6e﹣+3H2O ＝+6H+，生成KIO3物质的量0.5mol，质量＝0.5mol×214g/mol＝107g， 故答案为：c；107。 【点评】本题考查了原电池和电解池原理的分析判断，主要是电解反应和电子守恒的计算应用，题目难度中等。 18．（2024•泉州一模）完成下列问题。 （1）甲醇燃料电池实现工业上用KCl溶液制取KOH溶液，其工作原理如图所示。 ①甲醇（CH3OH）燃料电池的负极反应式为 　CH3OH﹣6e﹣+8OH﹣＝+6H2O　。 ②从c口出来的气体为 　Cl2　（填化学式）。 ③钾离子从电解槽 　左室向右室　（填“左室向右室”或“右室向左室”）迁移。 ④若用该燃料电池处理酸性氨氮废水；产生无污染气体，则在阳极上的电极反应式为 　2﹣6e﹣＝N2↑+8H+　。 （2）模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法，用如图装置电解硫酸钾溶液来制取H2、O2、H2SO4和KOH。 ①X极与电源的 　正　（填正或负）极相连，制得的硫酸溶液从出口 　A　（填“A”“B”“C”或“D”）导出。 ②N交换膜是 　阳　离子交换膜（填“阳”、“阴”）。反应一定时间后，通过M交换膜的离子数 　小于　（填“大于”“小于”或“等于”）通过N交换膜的离子数。 【答案】（1）①CH3OH﹣6e﹣+8OH﹣＝+6H2O； ②Cl2； ③左室向右室； ④2﹣6e﹣＝N2↑+8H+； （2）①正；A； ②阳；小于。 【分析】（1）①原电池负极发生氧化反应，甲醇在负极失去电子，碱性条件下生成碳酸根离子与水； ②电解池的c电极连接原电池的正极，为电解池的阳极，溶液中氯离子失电子发生氧化反应生成氯气； ③阳离子在电解池中移向阴极； ④若用该燃料电池处理酸性氨氮废水；产生无污染气体为氮气，据此写出在阳极上的电极反应； （2）用惰性电极电解硫酸钾实质时电解水，阴极氢离子放电生成氢气，钾离子通过阳离子交换膜进入阴极生成氢氧化钾，阳极氢氧根放电生成氧气，硫酸根通过阴离子膜进入阴极区得到硫酸；氢氧燃料电池，正极氧气得到电子，在碱性溶液中生成氢氧根．钾离子通过N移向Y电极，得到KOH，硫酸根离子通过N移向电极X，则M为阴离子交换膜，N为阳离子交换膜，根据电荷守恒判断交换离子数多少，据此分析判断。 【解答】解：（1）①原电池负极发生氧化反应，甲醇在负极失去电子，碱性条件下生成碳酸根离子与水，负极电极反应式为：CH3OH﹣6e﹣+8OH﹣＝+6H2O， 故答案为：CH3OH﹣6e﹣+8OH﹣＝+6H2O； ②电解池的c电极连接原电池的正极，为电解池的阳极，溶液中氯离子失电子发生氧化反应生成氯气c口出来的气体为Cl2， 故答案为：Cl2； ③电解池中左室为阳极，右室为阴极，钾离子从电解的左室向右室迁移， 故答案为：左室向右室； ④若用该燃料电池处理酸性氨氮废水；产生无污染气体为氮气，据此写出在阳极上的电极反应为：2﹣6e﹣＝N2↑+8H+， 故答案为：2﹣6e﹣＝N2↑+8H+； （2）①分析可知，X极与电源正极连接，制得的硫酸溶液从A口导出， 故答案为：正；A； ②分析可知，N交换膜为阳离子交换膜，M为阴离子交换膜，反应一定时间后，硫酸根离子通过M交换膜，钾离子通过N膜，硫酸根离子缩带电荷多，电子守恒得到，通过M交换膜的离子数小于通过N交换膜的离子数， 故答案为：阳；小于。 【点评】本题考查了原电池和电解池原理，为高频考点，注意装置的判断及燃料原电池电极反应式和电解反应的书写，理解电解质溶液的酸碱性确定生成的离子或物质，题目难度中等。 19．（2024•长宁区一模）（一）原电池 （1）按要求写出电极反应式 ①碱性锌锰电池的总反应为Zn+2MnO2+2H2O＝2MnO（OH）+Zn（OH）2，写出负极电极反应式 　Zn﹣2e﹣+2OH﹣＝Zn（OH）2　。 ②将2FeCl3+2KI＝I2+2FeCl2+2KCl设计成双液电池：正极烧杯中盛放的溶液为 　FeCl3溶液　，电池正极的电极反应式为 　Fe3++e﹣＝Fe2+　。 （2）反应N2H4（g）+O2（g）＝N2（g）+2H2O（l）可设计为燃料电池，电池中用惰性电极铂（Pt），装置如图所示： ①气体Y为 　O2　（填化学式），该装置工作时，移向电极 　Pt1　（填“Pt1”或“Pt2”）。 ②电极Pt1为 　负极　（填“负极”或“正极”），发生的电极反应为 　N2H4﹣4e﹣＝N2+4H+　。 ③在该电池反应中，每消耗标准状况下22.4L空气（氧气占20%），理论上需要燃料肼 　6.4　g。 （二）电解 （3）氯碱工业能耗大，通过如图的改进，可大幅度降低能耗，下列说法不正确的是 　B　。 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：2H2O+2e﹣＝H2↑+2OH﹣ C.应选用正离子交换膜，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 （三）电镀 （4）某同学设计了如图所示装置，用氢氧燃料电池作为电源探究粗铜精炼原理。 如果粗铜中含有铁、银等杂质，粗铜电极为 　阳　极（正、负、阴、阳），发生的电极反应式有 　Cu﹣2e﹣＝Cu2+、Fe﹣2e﹣＝Fe2+　。乙装置中反应一段时间后，CuSO4溶液的c（Cu2+） 　减小　（填“增大”、“减小”或“不变”）。 （四）电化学腐蚀 （5）如图中铁棒含碳量为10.8%，海水pH约为8.1，没入一段时间之后发现，越靠近烧杯底部发生电化学腐蚀就越轻微，简述其原因是 　越靠近烧杯底部，电子越难以在海水中移动，铁失去电子就越困难，所以越靠近烧杯底部发生电化学腐蚀就越轻微　，正极的电极反应式为：　O2+4e﹣+2H2O＝4OH﹣　。 （6）如图所示的方案可以降低铁闸门的腐蚀速率，下列判断正确的是 　D　。 A.若X为号线，Y可以是锡 B.若X为导线，铁闸门上的电极反应式为Fe﹣2e﹣＝Fe2+ C.若X为直流电源，铁闸门做负极 D.若X为直流电源，Y极上发生氧化反应 【答案】（1）①Zn﹣2e﹣+2OH﹣＝Zn（OH）2； ②FeCl3溶液；Fe3++e﹣＝Fe2+； （2）①O2；Pt1； ②负极；N2H4﹣4e﹣＝N2+4H+； ③6.4； （3）B； （4）Cu﹣2e﹣＝Cu2+、Fe﹣2e﹣＝Fe2+；减小； （5）越靠近烧杯底部，电子越难以在海水中移动，铁失去电子就越困难，所以越靠近烧杯底部发生电化学腐蚀就越轻微；O2+4e﹣+2H2O＝4OH﹣； （6）D。 【分析】（1）①根据反应方程式中元素化合价的变化可知：Zn为负极，失去电子变为Zn（OH）2，MnO2为正极，MnO2得到电子，被还原生成MnO（OH）； ②该双液原电池中负极电解质溶液为含有KI的溶液，正极电解质溶液为FeCl3溶液，负极材料为Cu，正极材料为比Cu活动性弱的金属或能导电的非金属，据此分析解答； （2）根据电子流向可知Pt1电极是负极，阴离子往负极移动；根据反应式N2H4（g）+O2（g）＝N2（g）+2H2O可知反应过程中硫酸的物质的量不变，但溶液体积增加，硫酸浓度减小； （3）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，电极B为阴极； （4）燃料电池中，通入氧气的电极为正极，发生得电子的还原反应，电解精炼铜中，粗铜电极是阳极，活泼金属优先放电，在阴极上是铜离子得电子的还原反应； （5）图中铁棒不纯，在海水中发生吸氧腐蚀，铁作负极失去电子被氧化，电子在海水中不能移动，碳作正极O2发生还原反应，电极方程式为O2+4e﹣+2H2O＝4OH﹣，铁棒表面生成的离子也难以移动； （6）A．若X为导线且Y是锡，则铁和锡箔组成原电池，铁更活泼易被腐蚀； B．若X为导线，Y的材料未知，不能判断电极反应； C．若X为直流电源，铁闸门如果连电源负极，作阴极被保护； D．若X为直流电源且Y极上发生氧化反应，说明Y为阳极。 【解答】解：（1）①碱性锌锰电池的总反应为Zn+2MnO2+2H2O＝2MnO（OH）+Zn（OH）2，负极电极反应式为：Zn﹣2e﹣+2OH﹣＝Zn（OH）2， 故答案为：Zn﹣2e﹣+2OH﹣＝Zn（OH）2； ②该双液原电池中负极电解质溶液为含有KI的溶液，正极电解质溶液为FeCl3溶液，负极材料为Cu，正极材料为比Cu活动性弱的金属或能导电的非金属，在负极上发生氧化反应：2I﹣﹣2e﹣＝I2，正极电极反应：Fe3++e﹣＝Fe2+， 故答案为：FeCl3溶液；Fe3++e﹣＝Fe2+； （2）①根据电子流向可知Pt1电极是负极，Pt2电极是正极，所以气体Y为O2，发生得到电子的还原反应，该装置工作时，移向电极的负极，即Pt1电极， 故答案为：O2；Pt1； ②电极Pt1为负极，溶液显酸性，发生的电极反应为N2H4﹣4e﹣＝N2+4H+， 故答案为：负极；N2H4﹣4e﹣＝N2+4H+； ③在该电池反应中，每消耗标准状况下22.4L空气（氧气占20%），氧气物质的量n＝＝0.2mol，电子守恒得到，O2～4e﹣～N2H4，理论上需要燃料N2H4的物质的量0.2mol，质量M＝0.2mol×32g/mol＝6.4g， 故答案为：6.4； （3）A．由图Ⅰ可判断出，Cl﹣在电极A表面发生氧化反应被氧化生成Cl2，因此A为电解池的阳极，接电源正极，发生氧化反应，故A正确； B．图Ⅰ中O2在碱性条件于电极B表面发生还原反应，电极方程式为O2+4e﹣+2H2O＝4OH﹣，故B错误； C．图Ⅰ中在右室通过电极反应得到OH﹣，为了在右室获得浓度较高的NaOH溶液，需要左室的Na+向右移动，因此选用阳离子交换膜，故C正确； D．O2的氧化性大于水中H+ 的氧化性，因此可以通过改进设计，提高电极B上反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗，故D正确； 故答案为：B； （4）如果粗铜中含有铁、银等杂质，粗铜电极是阳极，活泼金属优先放电，发生的电极反应式有：Cu﹣2e﹣＝Cu2+、Fe﹣2e﹣＝Fe2+，在阴极上是铜离子得电子的还原反应，所以乙装置中反应一段时间后，CuSO4溶液的浓度减小， 故答案为：Cu﹣2e﹣＝Cu2+、Fe﹣2e﹣＝Fe2+；减小； （5）图中铁棒不纯，在海水中发生吸氧腐蚀，铁作负极失去电子被氧化，电子在海水中不能移动，碳作正极O2发生还原反应，电极方程式为O2+4e﹣+2H2O＝4OH﹣，铁棒表面生成的离子也难以移动，因此，空气和海水交界处的铁棒最容易被腐蚀，越靠近烧杯底部，电子越难以在海水中移动，铁失去电子就越困难，所以越靠近烧杯底部发生电化学腐蚀就越轻微， 故答案为：越靠近烧杯底部，电子越难以在海水中移动，铁失去电子就越困难，所以越靠近烧杯底部发生电化学腐蚀就越轻微；O2+4e﹣+2H2O＝4OH﹣； （6）A．若X为导线且Y是锡，则铁和锡箔组成原电池，铁更活泼，铁闸门作负极发生氧化反应被腐蚀，反应更快，不能降低铁闸门的腐蚀速率，故A错误； B．若X为导线，Y的材料未知，无法确定铁是否被腐蚀，故B错误； C．若X为直流电源，铁闸门如果连电源正极，作阳极，若铁闸门连电源负极，则作阴极，故C错误； D．若X为直流电源且Y极上发生氧化反应，说明Y为阳极，则铁闸门作阴极受到保护，此方法为外加电源的阴极保护法，故D正确； 故答案为：D。 【点评】本题以原电池和电解池原理为载体考查了电极反应式的书写、物质的量的有关计算等知识点，明确原电池和电解池原理是解本题关键，注意：燃料电池中电极反应式的书写要结合电解质溶液的酸碱性，燃料相同，如果电解质溶液不同，电极反应式则不同。 20．（2024•西安一模） Ⅰ．常温下，将除去表面氧化膜的Al、Cu片插入电解质A溶液中组成原电池，如图1所示： （1）若A为稀盐酸，则Al片作 　负　极。 （2）若A为NaOH，则Al片作 　负　极，该电极的电极反应式为 　Al+4OH﹣﹣3e﹣＝+2H2O　。 （3）若A为稀HNO3，则Cu片作 　正　极，该电极的电极反应式为 　+4H++3e﹣＝NO↑+2H2O　。 Ⅱ．某学生利用上述图2实验装置探究盐桥式原电池的工作原理。按照实验步骤依次回答下列问题： （1）锌电极为电池的 　负　极，电极上发生的是反应 　氧化　（“氧化”或“还原”）电极反应式为 　Zn﹣2e﹣＝Zn2+　。 （2）导线中电子流向为 　由a到b（或a→b）　（用a、b表示）。 （3）若装置中铜电极的质量增加0.64g，则导线中转移的电子数目为 　1.204×1022　。 （4）若ZnSO4溶液中含有杂质Cu2+，会加速Zn电极的腐蚀、还可能导致电流在较短时间内衰减。欲除去Cu2+，最好选用下列试剂中的 　B　（填代号）。 A．NaOH B．Zn C．Fe D．H2SO4 （5）反应一段时间后右侧烧杯Cu2+浓度 　减小　（填增大，减小或不变）。 【答案】Ⅰ．（1）负； （2）负；Al+4OH﹣﹣3e﹣＝+2H2O； （3）正；+4H++3e﹣＝NO↑+2H2O； Ⅱ．（1）负；氧化；Zn﹣2e﹣＝Zn2+； （2）由a到b（或a→b）； （3）1.204×1022； （4）B； （5）减小。 【分析】Ⅰ．（1）原电池中活泼金属作负极； （2）Al能与氢氧化钠溶液反应； （3）Al比Cu活泼，在原电池中作负极； Ⅱ．图1为原电池装置，Zn为负极，Cu为正极， （1）负极Zn失去电子，发生氧化反应； （2）电子由负极流向正极； （3）铜电极发生Cu2++2e﹣＝Cu，增加0.64g，n（Cu）＝＝0.01mol，转移0.02mol电子； （4）除去Cu2+，可促进其水解生成沉淀，注意不引入新的杂质； 盐桥中的K+、Cl﹣的移动方向为阳离子向正极移动，阴离子向负极移动； （5）铜电极发生Cu2++2e﹣＝Cu，反应一段时间后右侧烧杯Cu2+浓度将减小。 【解答】解：Ⅰ．（1）Al比Cu活泼，故Al作负极， 故答案为：负； （2）Al与氢氧化钠溶液反应，比Cu更活泼，故Al作负极，电极反应式为Al+4OH﹣﹣3e﹣＝+2H2O， 故答案为：负；Al+4OH﹣﹣3e﹣＝+2H2O； （3）原电池中活泼金属作负极，Al更活泼，作负极，Cu作正极，电极反应式为+4H++3e﹣＝NO↑+2H2O， 故答案为：正；+4H++3e﹣＝NO↑+2H2O； Ⅱ．图1为原电池装置，Zn为负极，Cu为正极， （1）负极Zn失去电子，发生氧化反应，电极反应式为Zn﹣2e﹣＝Zn2+， 故答案为：负；氧化；Zn﹣2e﹣＝Zn2+； （2）电子由负极流向正极，则电子流向为由a到b（或a→b）， 故答案为：由a到b（或a→b）； （3）铜电极发生Cu2++2e﹣＝Cu，增加0.64g，n（Cu）＝＝0.01mol，转移0.02mol电子，转移电子数目为0.02mol×NA＝1.204×1022， 故答案为：1.204×1022； （4）除去Cu2+，可促进其水解生成沉淀，注意不引入新的杂质，AC会引入杂质，D抑制水解，只有B符合， 故答案为：B； （5）铜电极发生Cu2++2e﹣＝Cu，反应一段时间后右侧烧杯Cu2+浓度将减小， 故答案为：减小。 【点评】本题考查原电池原理，题目难度中等，能依据原电池两极金属活泼性和电解质溶液环境判断正负极是解题的关键，难点是电极反应式的书写。 第1页（共1页） 学科网（北京）股份有限公司 $$