专题四 选择题专攻3 电化学中的多室、多池装置-【步步高·大二轮专题复习】2025年高考化学复习讲义课件(B版)(课件PPT+word教案)

　电化学中的多室、多池装置 1.交换膜类型及特点 交换膜 类型 阳膜 阴膜 双极膜 特定的 交换膜 允许通过的离子及移动方向 阳离子移向原电池的正极(电解池的阴极) 阴离子移向原电池的负极(电解池的阳极) 中间层中的H2O解离出H+和OH-，H+移向原电池的正极(电解池的阴极)，OH-移向原电池的负极(电解池的阳极) 只允许特定的离子或分子通过，如质子交换膜只允许H+通过，氯离子交换膜只允许Cl-通过 通性 无论是原电池还是电解池中，阳离子均移向得电子的一极，阴离子均移向失电子的一极 2.离子交换膜的作用 如：(1)三室式电渗析法处理Na2SO4废水 ①阴极产生氢气；阳离子Na+通过阳离子交换膜进入阴极区。 ②阳极产生氧气，阴离子S通过阴离子交换膜进入阳极区。 ③离子交换膜的作用：平衡电荷，使产品NaOH和H2SO4分开，不反应。 (2)形成浓差电池 ①左池为稀AgNO3溶液，左侧Ag电极为负极，右池为浓AgNO3溶液，右侧Ag电极为正极。只有两边AgNO3溶液浓度不同，才能形成浓差电池。 ②正、负电极均为Ag单质。随着反应进行，左右两池浓度的差值逐渐减小，外电路中电流将减小，电流表指针偏转幅度逐渐变小。当左右两侧离子浓度相等时，电池将停止工作，不再有电流产生，此时溶液中左、右两边硝酸银溶液的物质的量浓度相等。 ③离子交换膜的作用是不允许Ag+穿过，只允许N通过，所以是阴离子交换膜。负极Ag失电子变成Ag+，为了平衡电荷，正极区的N就通过阴离子交换膜向负极移动。 (3)物质制备中的离子交换膜 次磷酸钴[Co(H2PO2)2]广泛用于化学镀钴，以金属钴和次磷酸钠为原料，采用四室电渗析槽电解法制备，原理如图： ①根据产物Co(H2PO2)2确定离子移动方向；Co2+向产品室移动，A是阳离子交换膜；H2P向产品室移动，B是阴离子交换膜。 ②Co为阳极，阳极反应式为Co-2e-===Co2+。 ③石墨为阴极，阴极反应式为2H2O+2e-===H2↑+2OH-，Na+移向阴极，C是阳离子交换膜。 1.(2024·湖北，14)我国科学家设计了一种双位点PbCu电催化剂，用H2C2O4和NH2OH电化学催化合成甘氨酸，原理如图，双极膜中H2O解离的H+和OH-在电场作用下向两极迁移。已知在KOH溶液中，甲醛转化为HOCH2O-，存在平衡HOCH2O-+OH-+H2O。Cu电极上发生的电子转移反应为-e-===HCOO-+H·。下列说法错误的是(　　) A.电解一段时间后阳极区c(OH-)减小 B.理论上生成1 mol H3N+CH2COOH双极膜中有4 mol H2O解离 C.阳极总反应式为2HCHO+4OH--2e-===2HCOO-+H2↑+2H2O D.阴极区存在反应H2C2O4+2H++2e-===OHCCOOH+H2O 答案　B 解析　由题意可知，Cu电极为阳极，电极总反应为2HCHO-2e-+4OH-===2HCOO-+H2↑+2H2O，阳极区消耗OH-、同时生成H2O，c(OH-)减小，A、C正确；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，阴极总反应为H2C2O4+NH2OH+6e-+7H+===H3N+CH2COOH+3H2O，1 mol H2O解离成1 mol H+和1 mol OH-，故理论上生成1 mol H3N+CH2COOH双极膜中有6 mol H2O解离，B错误、D正确。 2.(2024·黑吉辽，12)“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HCHO高效制H2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H2理论产量是传统电解水的1.5倍 B.阴极反应：2H2O+2e-===2OH-+H2↑ C.电解时OH-通过阴离子交换膜向b极方向移动 D.阳极反应：2HCHO-2e-+4OH-===2HCOO-+2H2O+H2↑ 答案　A 解析　据图示可知，b电极上HCHO 转化为HCOO-，HCHO发生氧化反应，所以b电极为阳极，a电极为阴极，HCHO为阳极反应物，阳极反应：①HCHO+OH--e-===HCOOH+H2↑，②HCOOH+OH-===HCOO-+H2O，阴极反应：2H2O+2e-===H2↑+2OH-，即转移2 mol电子时，阴、阳两极各生成1 mol H2，共2 mol H2；而传统电解水：2H2O2H2↑+O2↑，转移2 mol电子，只有阴极生成1 mol H2，所以相同电量下H2理论产量是传统电解水的2倍，故A错误、B正确；由电极反应式可知，电解过程中阴极生成OH-，OH-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；由分析可知阳极反应为2HCHO-2e-+4OH-===2HCOO-+2H2O+H2↑，故D正确。 3.(2023·湖北，10)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Cl2生成且KOH溶液的浓度不变，电解生成氢气的速率为x mol·h-1。下列说法错误的是(　　) A.b电极反应式为2H2O+2e-===H2↑+2OH- 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2x mol·h-1 答案　D 解析　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-浓度不变，则阴极产生的OH-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膜，故B正确；电解时电解槽中不断有水被消耗，海水中动能高的水以“汽”的形式穿过PTFE膜，为电解池补水，故C正确；由电解总反应可知，每生成1 mol H2要消耗1 mol H2O，生成H2的速率为x mol·h-1，则补水的速率也应是x mol·h-1，故D错误。 4.(2022·全国甲卷，10)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S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+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，Ⅰ区MnO2为电池的正极，电极反应为MnO2+2e-+4H+===Mn2++2H2O，K+从Ⅲ区通过隔膜向Ⅱ区迁移，A错误、C正确；Ⅰ区的S通过隔膜向Ⅱ区迁移，B正确；电池的总反应为Zn+4OH-+MnO2+4H+===Zn(OH+Mn2++2H2O，D正确。 题型突破练　[分值：50分] (选择题1~5题，每小题3分，6~12题，每小题5分，共50分) 1.电有机合成是一种应用广泛的新型有机合成方法。某种3⁃氯⁃4⁃氨基苯酚的电有机合成装置如图所示，下列说法正确的是(　　) A.b与外接电源的正极相连 B.Pb电极的电极反应式： Pb-2e-===Pb2+ C.电解一段时间后，阴、阳两极室中电解质溶液的质量均增大 D.理论上每生成1 mol，电路中转移4 mol电子 答案　D 解析　b电极上发生还原反应生成，可知b是阴极，a是阳极，b与外接电源的负极相连，故A错误；a是阳极，Pb电极的电极反应式： Pb-2e-+===PbSO4，故B错误；转移2 mol电子，阳极室有1 mol 转化为PbSO4沉淀，同时有2 mol H+移入阴极室，电解一段时间后，阳极室中电解质溶液的质量减小，故C错误；阴极发生反应：+4e-+4H+===+H2O，理论上每生成1 mol ，电路中转移4 mol电子，故D正确。 2.一种光电催化法脱除H2S的原理如图所示。下列说法错误的是(　　) A.隔膜应为质子交换膜 B.脱除H2S过程中光能转化为化学能，最终转化为电能 C.三氧化钨电极的电极反应式为2H2S-4e-===4H++S2 D.每生成1 mol H2O2，左侧电极室质量增加32 g 答案　C 解析　由图分析可知，三氧化钨电极上I-转化为，失电子，为负极，与H2S反应生成S2和I-，从而碘元素相关物质实现循环反应，并将H2S转化为S2，GDE电极上H+和O2参与电极反应生成H2O2，得电子，为正极。左侧酸性条件下H2S生成S2时有H+产生，而右侧电极反应消耗H+，故隔膜应为质子交换膜，A正确；三氧化钨电极的电极反应式为3I--2e-===，H2S和发生化学反应生成S2和I-，C错误；正极每生成1 mol H2O2，得2 mol电子，故负极失去2 mol电子，生成1 mol ，由反应2+2H2S===S2+6I-+4H+可知生成0.5 mol S2，0.5 mol S2为32 g，且生成的H+迁移到右侧电极室，左侧电极室质量增加32 g，D正确。 3.研究表明许多疾病，包括基因突变(癌变、动脉硬化等)和生物机体中毒等，可能是一氧化氮的释放或调节不正常引起的。用间接电化学法可对NO进行无害化处理，其原理如图所示(质子膜允许H+和H2O通过)，下列相关判断错误的是(　　) A.工作时电解池中H+从右室移向左室 B.电极Ⅰ接电源负极，电极反应式为2+2H++2e-===S2+2H2O C.吸收塔中每消耗2 mol NO，有4 mol H+通过质子膜 D.每处理1 mol NO，电解池将产生11.2 L O2 答案　D 解析　从图中可以看出，电极Ⅱ中H2O失去电子生成O2和H+，连接电源正极，为阳极；电极Ⅰ得到电子，将转化为S2，连接电源负极为阴极。电极Ⅰ为阴极，其电极反应式为2+2H++2e-===S2+2H2O，B正确；吸收塔中发生反应的离子方程式为2S2+2NO+2H2O===N2+4， 吸收塔中每消耗2 mol NO，转移4 mol电子，有4 mol H+通过质子膜，C正确；未说明气体所处状态，无法计算氧气体积，D错误。 4.(2024·山东潍坊模拟)我国科学家耦合光催化/电催化分解水的装置如图，光照时，光催化电极产生电子(e-)和空穴(h+)，下列有关说法正确的是(　　) A.光催化装置中溶液的c(H+)增大 B.整套装置转移0.01 mol电子，光催化装置生成1.905 g C.电催化装置阳极电极反应式：4OH--4h+===2H2O+O2↑ D.离子交换膜为阴离子交换膜 答案　B 解析　光催化装置中，氢离子得到电子发生还原反应生成氢气，溶液中的氢离子浓度减小，I-得到空穴发生氧化反应生成，电极反应式为3I-+2h+===，由得失电子守恒可知，整套装置转移0.01 mol电子时，的质量为0.01 mol××381 g·mol-1=1.905 g，故A错误、B正确；电催化装置中，右侧电极为阳极，氢氧根离子在阳极得到空穴生成氧气和水，电极反应式为4OH-+4h+===2H2O+O2↑，破坏水的电离平衡产生的氢离子透过阳离子交换膜移向阴极，故C、D错误。 5.(2024·长沙第一中学高三检测)某有色金属工业的高盐废水中主要含有H+、Cu2+、Zn2+、、F-和Cl-，利用如图电解装置可回收ZnSO4、CuSO4并尽可能除去F-和Cl-，其中双极膜(BP)中间层的H2O解离为H+和OH-，并在直流电场作用下分别向两极迁移，M膜、N膜需在一价阴离子交换膜和阳离子交换膜中选择。下列说法错误的是(　　) A.BP膜中H+均向右侧溶液迁移，M膜为一价阴离子交换膜 B.溶液a的溶质主要为HF和HCl，溶液b的溶质主要为ZnSO4和CuSO4 C.当阳极产生22.4 L气体(标准状况)时，有4 mol离子通过N膜 D.电解过程中，应控制高盐废水的pH不能过高 答案　B 解析　由图可知，最左侧为阳极室，水放电生成氧气和氢离子；最右侧为阴极室，水放电生成氢气和氢氧根离子；电解池中阳离子向阴极移动，BP膜中H+均向右侧溶液迁移；氟离子、氯离子通过M膜向左侧迁移，故M膜为一价阴离子交换膜，A正确；溶液a中氟离子、氯离子通过M膜向左侧迁移，氢离子与右侧双极膜迁移出来的OH-中和，故反应后溶液a的溶质主要为ZnSO4和CuSO4，溶液b的溶质主要为右侧迁移过来的氟离子、氯离子与左侧迁移过来的氢离子生成HF和HCl，B错误；阳极反应为2H2O-4e-===4H++O2↑，当阳极产生22.4 L气体，标准状况下为1 mol，根据电子守恒可知，有4 mol离子通过N膜，C正确；电解过程中，若pH过高，则会导致锌离子、铜离子转化为沉淀，故应控制高盐废水的pH不能过高，D正确。 6.(2024·山东菏泽高三一模)以浓差电池(电解质溶液浓度不同造成电势差)为电源，用石墨作电极将NH3转化为高纯H2的装置如图。下列说法错误的是(　　) A.Cu(1)的电极反应式为Cu2++2e-===Cu B.离子交换膜Ⅱ一定为阳离子交换膜 C.工作时，M电极附近溶液的pH降低 D.电解停止时，理论上Cu(1)和Cu(2)电极的质量差为256 g 答案　B 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)为正极，电极反应式为Cu2++2e-===Cu，故A正确；M电极为阳极，电极反应式为2NH3-6e-+6OH-===N2↑+6H2O，消耗了OH-，碱性减弱，pH减小，则丙室内阴离子浓度降低，N电极为阴极，电极反应式为2H2O+2e-===H2↑+2OH-，丁室内阴离子浓度增大，为保持两侧电荷守恒，可以是丙室中钾离子进入乙室，则离子交换膜为阳离子交换膜，也可以是乙中氢氧根离子进入丙室，则离子交换膜可以为阴离子交换膜，故B错误、C正确；电池从开始工作到停止放电，正极区硫酸铜溶液的浓度由2.5 mol·L-1降低到1.5 mol·L-1，负极区硫酸铜溶液由0.5 mol·L-1升高到1.5 mol·L-1，正极反应可还原Cu2+的物质的量为2 L×(2.5-1.5) mol·L-1=2 mol，正极质量增加128 g，电路中转移4 mol电子，负极反应：Cu-2e-===Cu2+，转移4 mol电子时，负极消耗2 mol Cu单质，质量减少128 g，理论上Cu(1)和Cu(2)电极的质量差为256 g，故D正确。 7.(2024·天津市十二区县重点校高三模拟)间接电解法合成苯甲醛的原理如图所示。 下列说法正确的是(　　) A.电极a与电源负极相连 B.“氧化池”中发生反应：+4Mn3++H2O―→+4Mn2++4H+ C.电解结束后，电解池阴极区溶液pH升高(忽略溶液体积变化) D.氧化池中产生的苯甲醛对a极反应没有干扰 答案　B 解析　根据图中信息可知，左侧a电极反应为Mn2+-e-===Mn3+，为阳极，则b电极为阴极，电极反应为2H++2e-===H2↑，阳极生成的Mn3+进入“氧化池”将甲苯氧化为苯甲醛，发生的反应为+4Mn3++H2O―→+4Mn2++4H+。据分析可知电极a是阳极，与电源正极相连，故A错误； 电解过程中阴极电极b发生反应：2H++2e-===H2↑，同时电解质溶液中有等量的H+通过质子交换膜进入阴极区，从而使电解池阴极区溶液的pH几乎不变(忽略溶液体积变化)，故C错误；苯甲醛有强还原性容易在电解池阳极上放电引起干扰，故D错误。 8.(2024·黑龙江绥化高三下学期联考模拟)如图所示电解装置中，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.a极电势低于b极电势 B.交换膜c为质子交换膜 C.随着电解的进行，CuCl2溶液浓度变小 D.当0.01 mol Fe2O3完全溶解时，外电路中通过0.03 mol电子 答案　D 解析　由题意可知，石墨电极Ⅱ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，氢离子通过质子交换膜c进入中间室，与氧化铁反应生成铁离子和水，则a为直流电源的负极，b为正极，石墨电极Ⅰ为阴极，铜离子在阴极得到电子发生还原反应生成铜，氯离子通过阴离子交换膜进入中间室。由分析可知，a为直流电源的负极、b为正极，则a极电势低于b极电势，故A正确；由分析可知，石墨电极Ⅰ为阴极，铜离子在阴极得到电子发生还原反应生成铜，氯离子通过阴离子交换膜进入中间室，所以随着电解的进行，氯化铜溶液浓度变小，故C正确；氧化铁与氢离子反应生成铁离子和水，0.01 mol氧化铁溶解消耗氢离子的物质的量为0.06 mol，则0.01 mol氧化铁溶解，外电路中通过0.06 mol电子，故D错误。 9.(2024·湖南师范大学附属中学高三模拟)利用氢氧燃料电池可实现由白磷电解法制备Li[P(CN)2]，并能实现H2的循环利用，其工作原理如图所示(已知：Me为甲基；电极均为石墨电极)，下列说法正确的是(　　) A.电池工作时电极a连接电极c B.通电一段时间后，当生成9 g Li[P(CN)2]时，电极a消耗H2的体积(标准状况)为2.24 L C.若隔膜e为阳离子交换膜，则燃料电池的放电会使左侧溶液pH增大 D.电解产生的H2中的氢元素来自LiOH 答案　D 解析　由图可知，左侧装置为氢氧燃料电池装置，电极a为负极，电极反应为H2-2e-===2H+，电极b为正极，电极反应为O2+4e-+2H2O===4OH-；右侧装置为电解池，与电极a连接的电极d为阴极，电极反应为2HCN+2e-===H2↑+2CN-，与电极b连接的电极c为阳极，电极反应为P4-4e-+8LiCN===4Li[P(CN)2]+4Li+。由得失电子守恒可知，标准状况下，生成9 g Li[P(CN)2]时，电极a消耗氢气的体积为××22.4 L·mol-1=1.12 L，故B错误；负极发生反应：H2-2e-===2H+，若隔膜e为阳离子交换膜，氢离子和K+通过阳离子交换膜进入正极区，但负极区溶液中氢离子浓度增加，pH减小，故C错误；氢氰酸在阴极得到电子发生还原反应生成氰酸根离子和氢气，而由图可知HCN中的H来自LiOH，故D正确。 10.(2024·太原高三下学期一模)我国科学家通过电化学耦合丙酮酸和硝酸钾，在PdCu纳米珠线(PdCuNBWs)的催化作用下合成了丙氨酸，其工作原理示意图如图。下列说法错误的是(　　) A.X极上发生氧化反应，与电源的正极相连 B.阴极反应：+N+11H++10e-===+4H2O C.该工艺可将污水中的硝酸盐转化为氨基酸，实现变废为宝 D.该离子交换膜为阴离子交换膜 答案　D 解析　X电极H2O生成氧气发生氧化反应，为阳极，电极反应式为2H2O-4e-===O2↑+4H+，Y为阴极，发生还原反应，电极反应式为++11H++10e-===+4H2O，A、B正确；该离子交换膜为阳离子交换膜，H+可以通过，D错误。 11.(2024·湖北省高中名校联盟高三月考)为了保护环境、充分利用铅资源，科学家设计了如图的H2⁃铅化合物燃料电池实现铅单质的回收。 下列有关说法错误的是(　　) A.正极区溶液pH升高，负极区溶液pH降低 B.电子流向：电极b→负载→电极a C.正极区电极反应式为HPb+H2O+2e-===Pb+3OH- D.为了提高Pb的回收率，离子交换膜为阴离子交换膜 答案　D 解析　根据题干信息，通过电化学装置实现铅单质的回收，正极区电极反应式为+H2O+2e-===Pb+3OH-，C正确；该装置为H2⁃铅化合物燃料电池，通入燃料氢气的电极b为负极，电极a为正极，负极氢气失电子、产生氢离子消耗氢氧根离子，溶液pH降低，正极产生氢氧根离子，溶液pH升高，A正确；电极b为负极，电极a为正极，电子流向：电极b→负载→电极a，B正确；离子交换膜应使用阳离子交换膜，防止移动至电极b，D错误。 12.(2024·长沙长郡中学高三适应性考试)溶液电池是最具潜力的大规模储能电化学器件，然而不同的水溶液电池的发展又受到不同因素的限制。醌类()电极的酸碱混合电池能够实现高能量密度和优异的循环稳定性。电池工作示意图如图所示，下列有关说法错误的是(　　) A.放电时，右侧醌类电极为负极 B.放电时，左侧电极反应式为MnO2+2e-+4H+===Mn2++2H2O C.充电时，阳极区电解质溶液的pH保持不变 D.充电时，电路中每转移1 mol电子，阴极增重20 g 答案　C 解析　由图可知放电时为原电池，左侧电极反应式为MnO2+2e-+4H+===Mn2++2H2O，为原电池的正极，则右侧醌类电极为负极；充电时，电源正极连接原电池正极，作电解池的阳极，电源负极连接原电池负极，作电解池的阴极，电极反应为+2nH2O+2nK++4ne-===+2nOH-，据此分析判断。充电时，阳极电极反应式为Mn2++2H2O-2e-===MnO2+4H+，阳极区电解质溶液的pH减小，故C错误；由阴极电极反应可知，电路中每转移4 mol电子，阴极增重质量为80 g，则电路中每转移1 mol电子，阴极增重20 g，故D正确。 题型突破练　电化学装置图的综合分析　[分值：50分] (选择题1~5题，每小题3分，6~12题，每小题5分，共50分) 1.某锂离子电池其原理如图所示，下列说法不正确的是(　　) A.隔膜为阳离子交换膜 B.放电时，A极发生反应为+2e-===3I- C.充放电过程中，只有一种元素化合价发生变化 D.用此电池电解(惰性电极)足量AgNO3溶液，当有1 mol离子穿过隔膜时，产生气体分子数目为0.25NA 答案　C 解析　放电时B极为负极，S失去电子，发生氧化反应，释放出的锂离子移向正极，所以隔膜为阳离子交换膜，A正确；放电时，A极为正极，发生还原反应，电极反应式为+2e-===3I-，B正确；充放电过程中，C元素和I元素的化合价均发生变化，C错误；用此电池电解(惰性电极)足量AgNO3溶液，阳极发生2H2O-4e-===O2↑+4H+，阴极发生4Ag++4e-===4Ag，当有1 mol离子穿过隔膜时(转移电子1 mol)，产生氧气0.25 mol，分子数目为0.25NA，D正确。 2.(2024·河南省创新联盟模拟)科学家开发的一种宽温域的锂离子电池，其工作原理如图所示。 下列叙述错误的是(　　) A.X极电势高于Y极电势 B.放电时，X极电极反应式为Li3V2-2e-+2Li+===Li5V2(PO4)3 C.充电时，电极Y与电源负极连接 D.充电时，每生成1.4 g Li时理论上转移电子数约为1.204×1023 答案　B 解析　放电时，电极X为正极，电极Y为负极，电池中正极电势高于负极电势，电势：电极X高于电极Y，A项正确；放电时，X极是正极，得电子，发生还原反应，电极反应式为Li3V2(PO4)3+2e-+2Li+===Li5V2(PO4)3，B项错误；充电时，电极Y为阴极，阴极与电源负极连接，C项正确；阴极反应式为Li++e-===Li，n(Li)==0.2 mol，转移n(e-)=0.2 mol，转移电子数目约为1.204×1023，D项正确。 3.(2024·长沙高三新高考适应性考试)氧化铋(Bi2O3)作为镍/铋电池的负极材料，因其理论容量高、易制备而受到广泛关注。如图为该电池的示意图，下列说法正确的是(　　) A.放电时，OH-从电极a移向电极b B.充电时，电子从电源负极→电极a→电极b→电源正极 C.放电时，总反应为Bi2O3+3H2O+6NiO===6NiOOH+2Bi D.充电时，电路转移9.03×1024个电子，阳极质量增加255 g 答案　D 解析　放电时，OH-从电极b移向电极a，故A错误；充电时，电子从电源负极→电极a，电极b→电源正极，电子不经过电解质溶液，故B错误；放电时，电极a为负极，电极反应式为2Bi-6e-+6OH-===Bi2O3+3H2O，电极b为正极，电极反应式为NiOOH+e-===NiO+OH-，总反应式为6NiOOH+2Bi===Bi2O3+3H2O+6NiO，故C错误；充电时，电极b为阳极，电极反应式为NiO+OH--e-===NiOOH，电路转移9.03×1024个电子，即15 mol电子，根据原子守恒可知，阳极增加的质量为15 mol OH-的质量，即15 mol×17 g·mol-1=255 g，故D正确。 4.(2024·湖南娄底高三模拟)普鲁士白(立方晶胞)可作为钠离子电池的正极材料，其机理示意图如图(其中Ⅱ、Ⅲ代表元素化合价)。下列有关说法不正确的是(　　) A.若普鲁士黄的晶胞棱长为a pm，则其晶体的密度为×1030 g·cm-3 B.普鲁士黄变成普鲁士白的电极反应式：4FeⅢFeⅢ(CN)6+8e-+8Na+===4Na2FeⅡFeⅡ(CN)6 C.普鲁士蓝晶胞中Fe3+与Fe2+的个数之比为1∶2 D.失电子的过程即为脱去Na+的过程 答案　C 解析　普鲁士黄晶胞中含有4个FeⅢFeⅢ(CN)6，故该晶体的密度为 g·cm-3=×1030g·cm-3，故A正确；由图可知，1个普鲁士黄晶胞变成普鲁士白晶胞迁移钠离子个数为8，故电极反应式为4FeⅢFeⅢ(CN)6+8e-+8Na+===4Na2FeⅡFeⅡ(CN)6，故B正确；普鲁士黄晶胞中Fe3+个数为8，普鲁士蓝晶胞中含有4个Na+，说明发生反应Fe3++e-===Fe2+，故普鲁士蓝晶胞中Fe3+与Fe2+的个数之比为1∶1，故C错误；根据机理图可看出，失电子的过程即为脱去Na+的过程，故D正确。 5.羟基自由基(·OH)是自然界中氧化性仅次于氟的氧化剂，在直流电源的作用下，利用如图所示装置处理含苯酚废水和含甲醛废水(已知：H2O在膜a、b间解离为H+和OH-)。下列说法错误的是(　　) A.直流电源的电极电势：右端高于左端 B.阳极的电极反应式为OH--e-===·OH C.电解质Na2SO4的作用是增强溶液的导电能力 D.每处理9.4 g苯酚，理论上有2.8 mol OH-透过膜b 答案　D 解析　M电极通入O2，发生反应生成·OH，反应式为O2+2e-+2H+===2·OH，M作阴极，N为阳极，反应式为OH--e-===·OH，据此作答。M作阴极，连接的直流电源左端为负极，N为阳极，连接的直流电源右端为正极，正极电势高于负极，即右端高于左端，故A正确；加入电解质Na2SO4，溶解后自由移动的离子增多，但不影响电极反应，可以增强溶液的导电能力，故C正确；苯酚与·OH反应生成CO2的化学方程式为+28·OH―→6CO2↑+17H2O，则每处理9.4 g即0.1 mol苯酚，理论上有2.8 mol OH-透过膜a，故D错误。 6.(2024·江西九江市高三模拟)我国科学家设计了CO2与氯碱耦合电解池装置如图。这种方法的优点是可以得到氯气和氢氧化钠，实现与氯碱工业的联合。下列说法正确的是(　　) A.离子交换膜为阴离子交换膜 B.工作一段时间阴极附近溶液的pH减小 C.电解总反应的化学方程式为CO2+2NaCl+H2OHCOONa+Cl2+NaOH D.标准状况下，每生成2.24 L Cl2，溶液中通过的电子为0.2 mol 答案　C 解析　由图示可知，阴极的电极反应式为CO2+2e-+H2O===HCOO-+OH-，阳极的电极反应式为2Cl--2e-===Cl2↑，由此分析回答。阴极区生成OH-，Na+从阳极区通过离子交换膜进入阴极区，所以该离子交换膜为阳离子交换膜，A错误；工作一段时间阴极产生OH-，阴极附近溶液pH变大，B错误；电子不能通过溶液，D错误。 7.(2024·江西省部分高中学校高三联考)利用库仑测硫仪测定气体中SO2的含量的电解原理如图，检测前(此时电解池不工作)电解质溶液中保持定值，待测气体进入电解池后，SO2溶解并将还原，测硫仪便立即自动进行电解至又回到原定值，测定结束后，通过测定电解消耗的电量进行计算SO2的含量(忽略检测前后溶液体积的变化)。下列说法正确的是(　　) A.X极应该和电源的负极相连 B.电解时消耗的电量越多，待测气体中SO2的含量越低 C.当通入SO2时溶液中K+向X极移动 D.若有0.25 mol SO2被处理，则电解质溶液中约增加0.5 mol H+ 答案　D 解析　由图可知，测硫仪工作时，左侧铂电极为电解池的阳极，I-在阳极失去电子发生氧化反应生成，电极反应式：3I--2e-===，反应生成的与SO2反应生成I-、S和H+，反应的离子方程式为SO2++2H2O===3I-++4H+，右侧铂电极为阴极，溶液中的氢离子在阴极得到电子发生还原反应生成氢气。根据分析，左侧铂电极为电解池的阳极，应与电源正极相连，A错误；由题干知电解时消耗的电量越多，被还原的越多，待测气体中SO2的含量越高，B错误；电解池中阳离子向阴极移动，即溶液中K+向Y极移动，C错误；SO2溶解并将还原，测硫仪便立即自动进行电解至又回到原定值，根据装置中得失电子守恒可知，有0.25 mol SO2被处理，则电解质溶液中约增加0.5 mol H+，D正确。 8.电渗析法淡化海水装置示意图如图，电解槽中阴离子交换膜和阳离子交换膜相间排列，将电解槽分隔成多个独立的间隔室，海水充满在各个间隔室中。通电后，一个间隔室的海水被淡化，而其相邻间隔室的海水被浓缩，从而实现了淡水和浓缩海水分离。下列说法正确的是(　　) A.离子交换膜b为阳离子交换膜 B.各间隔室的排出液中，①③⑤⑦为淡水 C.通电时，电极1附近溶液的pH比电极2附近溶液的pH变化明显 D.淡化过程中，得到的浓缩海水没有任何使用价值 答案　B 解析　A项，由图分析可知，电极1为电解池的阳极，氯离子放电生成氯气，电极反应为2Cl--2e-===Cl2↑，电极2为阴极，溶液中H2O放电生成氢气，电极反应为2H2O+2e-===H2↑+2OH-，离子交换膜a是阳离子交换膜，离子交换膜b是阴离子交换膜，错误；B项，结合阴、阳离子的移向可知，各间隔室的排出液中，①③⑤⑦为淡水，正确；C项，由上述电极反应式知电极2附近溶液的pH比电极1附近溶液的pH变化明显，错误；D项，淡化过程中，得到的浓缩海水可以提取氯化钠、镁、溴等，有使用价值，错误。 9.用锂硫电池处理含有氯化铵的废水装置如图，锂硫电池工作原理：16Li + S88Li2S。下列说法正确的是(　　) A.a电极与锂硫电池的正极相连 B.c、e为阴离子交换膜，d为阳离子交换膜 C.当锂硫电池中消耗32 g硫时，N室增加的离子总物质的量为4 mol D.出口一和出口二物质分别为H3PO4浓溶液、Na2SO4浓溶液 答案　C 解析　电池放电时，Li电极失去电子变为Li+，发生氧化反应，则Li为负极，硫为正极，电极反应为S8+16e-===8S2-，N室氯化钠浓度变大，故b极区钠离子向N室移动，M室氯离子向N室移动，e为阳离子交换膜，d为阴离子交换膜，b为阳极，电极反应式为2H2O-4e-===O2↑+4H+，故出口二物质为硫酸。a为阴极，电极反应式为2H++2e-===H2↑，铵根离子从M室向左侧迁移，c为阳离子交换膜，据此分析。由分析可知，a为阴极，与锂硫电池的负极相连，A错误；根据正极电极反应式可知，消耗32 g硫转移2 mol电子，有2 mol钠离子和2 mol氯离子向N室移动，N室增加的离子总物质的量为4 mol，C正确；出口一和出口二物质分别为磷酸铵、硫酸，D错误。 10.电化学原理在工业生产中发挥着巨大的作用。Na2FeO4是制造高铁电池的重要原料，同时也是一种新型的高效净水剂。在工业上通常利用如图装置生产Na2FeO4，下列说法正确的是(　　) A.阳极的电极反应式为Fe+8OH--6e-===Fe+4H2O B.右侧的离子交换膜为阳离子交换膜 C.阴极区a%>b% D.阴极产生的气体是氧气 答案　A 解析　由图所示，Fe为阳极，故发生氧化反应生成Fe，电极反应式为Fe+8OH--6e-===Fe+4H2O，A正确；阳极反应消耗阴离子，中间室中的氢氧根离子向右侧阳极移动，故右侧离子交换膜为阴离子交换膜，B错误；阴极区水被电解产生H2和OH-，中间室中的Na+向左侧阴极移动，NaOH浓度变大，a%<b%，C、D错误。 11.(2023·山东潍坊高三下学期模拟)我国科学家采用单原子Ni和纳米Cu作串联催化剂，通过电解法将CO2转化为乙烯，装置示意图如图。已知：电解效率η(B)=×100%。下列说法正确的是(　　) A.电极a连接电源的正极 B.电极b上发生反应：2H2O+2e-===H2↑+2OH- C.通电后右室溶液质量减少 D.若电解效率为60%，电路中通过1 mol电子时，标况下产生1.12 L乙烯 答案　D 解析　CO2在电极a发生还原反应生成乙烯，电极a是阴极，连接电源的负极，故A错误；电极b是阳极，电极b上发生反应：4OH--4e-===O2↑+2H2O，故B错误；根据4OH--4e-===O2↑+2H2O，若电路中转移4 mol电子，阳极放出1 mol氧气，4 mol OH-通过阴离子交换膜由左室移入右室，右室溶液质量增加36 g，故C错误；阴极总反应式为2CO2+8H2O+12e-===C2H4+12OH-，若电解效率为60%，电路中通过1 mol电子时，生成0.05 mol乙烯，标况下的体积为1.12 L，故D正确。 12.钠离子电池以其低成本、高安全性及其优异电化学属性等成为锂离子电池的首选“备胎”，其充放电过程是Na+在正、负极间的镶嵌与脱嵌。下列说法不正确的是(　　) A.放电时负极区钠单质失去电子 B.充电时Na+由B极向A极移动 C.由于未使用稀缺的锂钴元素，量产后该电池生产成本比锂离子电池低 D.该电池一种正极材料为NaFeFe(CN)6，充电时的电极反应为Na1+xFeFe(CN)6-xe-===NaFeFe(CN)6+xNa+ 答案　A 解析　该电池充放电过程是 Na+ 在正、负极间的镶嵌与脱嵌，不存在钠单质失电子，A错误；充电时阳离子从阳极向阴极移动，即Na+ 由B极向A极移动，B正确；稀缺的锂钴元素的价格比钠更高，该电池未使用稀缺的锂钴元素，量产后该电池生产成本比锂离子电池低，C正确；充电时，原电池的正极与电源的正极相连，作阳极，电极反应为Na1+xFeFe(CN)6-xe-===NaFeFe(CN)6+xNa+，D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $$ 电化学中的多室、多池装置 专题四 选择题专攻3 盘点核心知识 01 1.交换膜类型及特点 交换膜类型 阳膜 阴膜 双极膜 特定的交换膜 允许通过的离子及移动方向 阳离子移向原电池的正极 (电解池的阴极) 阴离子移向原电池的负极 (电解池的阳极) 中间层中的H2O解离出H+和OH-，H+移向原电池的正极 (电解池的阴极)，OH-移向原电池的负极(电解池的阳极) 只允许特定的离子或分子通过，如质子交换膜只允许H+通过，氯离子交换膜只允许Cl-通过 通性 无论是原电池还是电解池中，阳离子均移向得电子的一极，阴离子均移向失电子的一极 3 2.离子交换膜的作用 如：(1)三室式电渗析法处理Na2SO4废水 ①阴极产生氢气；阳离子Na+通过阳离子交换膜进入阴极区。 ②阳极产生氧气，阴离子S通过阴离子交换膜进入阳极区。 ③离子交换膜的作用：平衡电荷，使产品NaOH和H2SO4分开，不反应。 (2)形成浓差电池 ①左池为稀AgNO3溶液，左侧Ag电 极为负极，右池为浓AgNO3溶液， 右侧Ag电极为正极。只有两边AgNO3 溶液浓度不同，才能形成浓差电池。 ②正、负电极均为Ag单质。随着反应进行，左右两池浓度的差值逐渐减小，外电路中电流将减小，电流表指针偏转幅度逐渐变小。当左右两侧离子浓度相等时，电池将停止工作，不再有电流产生，此时溶液中左、右两边硝酸银溶液的物质的量浓度相等。 ③离子交换膜的作用是不允许Ag+穿过，只允许N通过，所以是阴离子交换膜。负极Ag失电子变成Ag+，为了平衡电荷，正极区的N就通过阴离子交换膜向负极移动。 (3)物质制备中的离子交换膜 次磷酸钴[Co(H2PO2)2]广泛用于化学镀钴，以金属钴和次磷酸钠为原料，采用四室电渗析槽电解法制备，原理如图： ①根据产物Co(H2PO2)2确定离子移动方向；Co2+向产品室移动，A是阳离子交换膜；H2P向产品室移动，B是阴离子交换膜。 ②Co为阳极，阳极反应式为Co-2e-===Co2+。 ③石墨为阴极，阴极反应式为2H2O+2e-===H2↑+2OH-，Na+移向阴极，C是阳离子交换膜。 精练高考真题 02 1.(2024·湖北，14)我国科学家设计了一种双位点PbCu电催化剂，用H2C2O4和NH2OH电化学催化合成甘氨酸，原理如图，双极膜中H2O解离的H+和OH-在电场作用下向两极迁移。已知在KOH溶液中，甲醛转化为HOCH2O-，存在平衡HOCH2O-+OH- +H2O。Cu电极上发生的电子转移反应为-e-===HCOO-+H·。 1 2 3 4 下列说法错误的是 A.电解一段时间后阳极区c(OH-)减小 B.理论上生成1 mol H3N+CH2COOH双极 　膜中有4 mol H2O解离 C.阳极总反应式为2HCHO+4OH--2e-=== 　2HCOO-+H2↑+2H2O D.阴极区存在反应H2C2O4+2H++2e-===OHCCOOH+H2O √ 1 2 3 4 由题意可知，Cu电极为阳极，电极总 反应为2HCHO-2e-+4OH-===2HCOO- +H2↑+2H2O，阳极区消耗OH-、同时 生成H2O，c(OH-)减小，A、C正确； 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+， 1 2 3 4 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，阴极总反应为 H2C2O4+NH2OH+6e-+7H+===H3N+CH2COOH+3H2O，1 mol H2O解离成1 mol H+和1 mol OH-，故理论上生成1 mol H3N+CH2COOH双极膜中有6 mol H2O解离，B错误、D正确。 1 2 3 4 2.(2024·黑吉辽，12)“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HCHO高效制H2的方法，装置如图所示。部分反应机理为 1 2 3 4 。下列说法错误的是 A.相同电量下H2理论产量是传统电解水的1.5倍 B.阴极反应：2H2O+2e-===2OH-+H2↑ C.电解时OH-通过阴离子交换膜向b极方向移动 D.阳极反应：2HCHO-2e-+4OH-===2HCOO-+2H2O+H2↑ √ 1 2 3 4 据图示可知，b电极上HCHO 转化为HCOO-， HCHO发生氧化反应，所以b电极为阳极，a电 极为阴极，HCHO为阳极反应物，阳极反应： ①HCHO+OH--e-===HCOOH+H2↑，②HCOOH+OH-===HCOO-+H2O，阴极反应：2H2O+2e-===H2↑+2OH-，即转移2 mol电子时，阴、阳两极各生成1 mol H2，共2 mol H2；而传统电解水：2H2O　　2H2↑+O2↑，转移2 mol电子，只有阴极生成1 mol H2，所以相同电量下H2理论产量是传统电解水的2倍，故A错误、B正确； 1 2 3 4 由电极反应式可知，电解过程中阴极生成OH-， OH-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； 由分析可知阳极反应为2HCHO-2e-+4OH-=== 2HCOO-+2H2O+H2↑，故D正确。 3.(2023·湖北，10)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Cl2生成且KOH溶液的浓度不变，电解生成氢气的速率为x mol·h-1。下列说法错误的是 A.b电极反应式为2H2O+2e-===H2↑+2OH- 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2x mol·h-1 √ 1 2 3 4 1 2 3 4 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-浓度不变，则阴极产生的OH-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膜，故B正确； 电解时电解槽中不断有水被消耗，海水中动能高的水以“汽”的形式穿过PTFE膜，为电解池补水，故C正确； 1 2 3 4 由电解总反应可知，每生成1 mol H2要消耗1 mol H2O，生成H2的速率为x mol·h-1，则补水的速率也应是x mol·h-1，故D错误。 4.(2022·全国甲卷，10)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S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+Mn2++2H2O √ 1 2 3 4 1 2 3 4 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，K+从Ⅲ区通过隔膜向Ⅱ区迁移，A 错误、C正确； Ⅰ区的S通过隔膜向Ⅱ区迁移，B正确； 电池的总反应为Zn+4OH-+MnO2+4H+===Zn(OH+Mn2++2H2O，D正确。 题型突破练 03 对一对 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 D C D B B B B D 题号 9 10 11 　12 答案 D D D 　C 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 1.电有机合成是一种应用广泛的新型有机合成方法。某种3⁃氯⁃4⁃氨基苯酚的电有机合成装置如图所示，下列说法正确的是 A.b与外接电源的正极相连 B.Pb电极的电极反应式： Pb-2e-===Pb2+ C.电解一段时间后，阴、阳两极室中电解质溶液 　的质量均增大 D.理论上每生成1 mol ，电路中转移4 mol电子 答案 √ 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 b电极上 发生还原反应生成 ，可 知b是阴极，a是阳极，b与外接电源的负极相连， 故A错误； a是阳极，Pb电极的电极反应式： Pb-2e-+===PbSO4，故B错误； 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 转移2 mol电子，阳极室有1 mol 转化为PbSO4沉淀，同时有2 mol H+移入阴极室，电解一段时间后，阳极室中电解质溶液的质量减小，故C错误； 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 阴极发生反应： +4e-+4H+=== +H2O，理论上每生成1 mol ，电路中转 移4 mol电子，故D正确。 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 2.一种光电催化法脱除H2S的原理如图所示。下列说法错误的是 A.隔膜应为质子交换膜 B.脱除H2S过程中光能转化为化学能，最 　终转化为电能 C.三氧化钨电极的电极反应式为2H2S-4e- 　===4H++S2 D.每生成1 mol H2O2，左侧电极室质量增加32 g 答案 √ 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 由图分析可知，三氧化钨电极上I-转化为 与H2S反应生成 S2和I-，从而碘元素相关物质实现循环反 应，并将H2S转化为S2，GDE电极上H+和 O2参与电极反应生成H2O2，得电子，为正极。左侧酸性条件下H2S生成S2时有H+产生，而右侧电极反应消耗H+，故隔膜应为质子交换膜，A正确； 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 三氧化钨电极的电极反应式为3I--2e-=== ，H2S和发生化学反应生成S2和I-， C错误； 正极每生成1 mol H2O2，得2 mol电子，故 负极失去2 mol电子，生成1 mol ，由反应2+2H2S===S2+6I-+4H+可知生成0.5 mol S2，0.5 mol S2为32 g，且生成的H+迁移到右侧电极室，左侧电极室质量增加32 g，D正确。 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 3.研究表明许多疾病，包括基因突变(癌变、动脉硬化等)和生物机体中毒等，可能是一氧化氮的释放或调节不正常引起的。用间接电化学法可对NO进行无害化处理，其原理如图所示(质子膜允许H+和H2O通过)，下列相关判断错误的是 A.工作时电解池中H+从右室移向左室 B.电极Ⅰ接电源负极，电极反应式为 　2+2H++2e-===S2+2H2O C.吸收塔中每消耗2 mol NO，有4 mol H+通过质子膜 D.每处理1 mol NO，电解池将产生11.2 L O2 答案 √ 1 2 3 4 5 6 7 从图中可以看出，电极Ⅱ中H2O失去 电子生成O2和H+，连接电源正极， 为阳极；电极Ⅰ得到电子，将 转化为S2，连接电源负极为阴极。 电极Ⅰ为阴极，其电极反应式为 2+2H++2e-===S2+2H2O，B正确； 吸收塔中发生反应的离子方程式为2S2+2NO+2H2O===N2+4， 吸收塔中每消耗2 mol NO，转移4 mol电子，有4 mol H+通过质子膜，C正确； 未说明气体所处状态，无法计算氧气体积，D错误。 9 10 11 12 8 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 4.(2024·山东潍坊模拟)我国科学家耦合光催化/电催化分解水的装置如图，光照时，光催化电极产生电子(e-)和空穴(h+)，下列有关说法正确的是 A.光催化装置中溶液的c(H+)增大 B.整套装置转移0.01 mol电子，光催 　化装置生成1.905 g C.电催化装置阳极电极反应式： 　4OH--4h+===2H2O+O2↑ D.离子交换膜为阴离子交换膜 √ 答案 1 2 3 4 5 6 7 光催化装置中，氢离子得到电子发生还 原反应生成氢气，溶液中的氢离子浓度 减小，I-得到空穴发生氧化反应生成， 电极反应式为3I-+2h+===，由得失电 子守恒可知，整套装置转移0.01 mol电 子时，的质量为0.01 mol××381 g·mol-1=1.905 g，故A错误、B正确； 9 10 11 12 8 答案 1 2 3 4 5 6 7 电催化装置中，右侧电极为阳极，氢 氧根离子在阳极得到空穴生成氧气和 水，电极反应式为4OH-+4h+===2H2O +O2↑，破坏水的电离平衡产生的氢离 子透过阳离子交换膜移向阴极，故C、D错误。 9 10 11 12 8 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 5.(2024·长沙第一中学高三检测)某有色金属工业的高盐废水中主要含有H+、Cu2+、Zn2+、、F-和Cl-，利用如图电解装置可回收ZnSO4、CuSO4并尽可能除去F-和Cl-，其中双极膜(BP)中间层的H2O解离为H+和OH-，并在直流电场作用下分别向两极迁移，M膜、N膜需在一价阴离子交换膜和阳离子交换膜中选择。 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 下列说法错误的是 A.BP膜中H+均向右侧溶液迁移， 　M膜为一价阴离子交换膜 B.溶液a的溶质主要为HF和HCl， 　溶液b的溶质主要为ZnSO4和CuSO4 C.当阳极产生22.4 L气体(标准状况)时，有4 mol离子通过N膜 D.电解过程中，应控制高盐废水的pH不能过高 答案 √ 1 2 3 4 5 6 7 由图可知，最左侧为阳极室，水放 电生成氧气和氢离子；最右侧为阴 极室，水放电生成氢气和氢氧根离 子；电解池中阳离子向阴极移动， BP膜中H+均向右侧溶液迁移；氟离 子、氯离子通过M膜向左侧迁移，故M膜为一价阴离子交换膜，A正确； 9 10 11 12 8 答案 1 2 3 4 5 6 7 溶液a中氟离子、氯离子通过M膜向 左侧迁移，氢离子与右侧双极膜迁 移出来的OH-中和，故反应后溶液a 的溶质主要为ZnSO4和CuSO4，溶液 b的溶质主要为右侧迁移过来的氟离 子、氯离子与左侧迁移过来的氢离子生成HF和HCl，B错误； 9 10 11 12 8 答案 1 2 3 4 5 6 7 阳极反应为2H2O-4e-===4H++O2↑， 当阳极产生22.4 L气体，标准状况下 为1 mol，根据电子守恒可知，有 4 mol离子通过N膜，C正确； 电解过程中，若pH过高，则会导致 锌离子、铜离子转化为沉淀，故应控制高盐废水的pH不能过高，D正确。 9 10 11 12 8 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 6.(2024·山东菏泽高三一模)以浓差电池(电解质溶液浓度不同造成电势差)为电源，用石墨作电极将NH3转化为高纯H2的装置如图。下列说法错误的是 A.Cu(1)的电极反应式为Cu2++2e-===Cu B.离子交换膜Ⅱ一定为阳离子交换膜 C.工作时，M电极附近溶液的pH降低 D.电解停止时，理论上Cu(1)和Cu(2)电 　极的质量差为256 g 答案 √ 1 2 3 4 5 6 7 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)为正极，电极反 应式为Cu2++2e-===Cu，故A正确； M电极为阳极，电极反应式为2NH3-6e-+6OH-===N2↑+6H2O，消耗了OH-，碱性减弱，pH减小，则丙室内阴离子浓度降低，N电极为阴极，电极反应式为2H2O+2e-===H2↑+2OH-，丁室内阴离子浓度增大，为保持两侧电荷守恒，可以是丙室中钾离子进入乙室，则离子交换膜为阳离子交换膜，也可以是乙中氢氧根离子进入丙室，则离子交换膜可以为阴离子交换膜，故B错误、C正确； 9 10 11 12 8 答案 1 2 3 4 5 6 7 电池从开始工作到停止放电，正极区硫酸 铜溶液的浓度由2.5 mol·L-1降低到1.5 mol· L-1，负极区硫酸铜溶液由0.5 mol·L-1升高 到1.5 mol·L-1，正极反应可还原Cu2+的物 质的量为2 L×(2.5-1.5) mol·L-1=2 mol，正极质量增加128 g，电路中转移4 mol电子，负极反应：Cu-2e-===Cu2+，转移4 mol电子时，负极消耗2 mol Cu单质，质量减少128 g，理论上Cu(1)和Cu(2)电极的质量差为256 g，故D正确。 9 10 11 12 8 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 7.(2024·天津市十二区县重点校高三模拟)间接电解法合成苯甲醛的原理如图所示。 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 下列说法正确的是 A.电极a与电源负极相连 B.“氧化池”中发生反应： +4Mn3++ 　H2O―→　　 +4Mn2++4H+ C.电解结束后，电解池阴极区溶液pH升高(忽略溶液体积变化) D.氧化池中产生的苯甲醛对a极反应没有干扰 √ 答案 1 2 3 4 5 6 7 根据图中信息可知，左侧a电极反应为Mn2+-e-===Mn3+，为阳极，则b电极为阴极，电极反应为2H++2e-===H2↑，阳极生成的Mn3+进入“氧化池”将甲苯氧化为苯甲醛，发生的 反应为 +4Mn3++H2O―→ +4Mn2+ +4H+。据分析可知电极a是阳极，与电源正极相连，故A错误； 9 10 11 12 8 答案 1 2 3 4 5 6 7 电解过程中阴极电极b发生反应：2H++2e-===H2↑，同时电解质溶液中有等量的H+通过质子交换膜进入阴极区，从而使电解池阴极区溶液的pH几乎不变(忽略溶液体积变化)，故C错误； 苯甲醛有强还原性容易在电解池阳极上放电引起干扰，故D错误。 9 10 11 12 8 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 8.(2024·黑龙江绥化高三下学期联考模拟)如图所示电解装置中，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.a极电势低于b极电势 B.交换膜c为质子交换膜 C.随着电解的进行，CuCl2溶液 　浓度变小 D.当0.01 mol Fe2O3完全溶解时，外电路中通过0.03 mol电子 答案 √ 1 2 3 4 5 6 7 由题意可知，石墨电极Ⅱ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， 氢离子通过质子交换膜c进入中间室，与氧化铁反应生成铁离子和水，则a为直流电源的负极，b为正极，石墨电极Ⅰ为阴极，铜离子在阴极得到电子发生还原反应生成铜，氯离子通过阴离子交换膜进入中间室。由分析可知，a为直流电源的负极、b为正极，则a极电势低于b极电势，故A正确； 9 10 11 12 8 答案 1 2 3 4 5 6 7 由分析可知，石墨电极Ⅰ为阴极， 铜离子在阴极得到电子发生还原 反应生成铜，氯离子通过阴离子 交换膜进入中间室，所以随着电解的进行，氯化铜溶液浓度变小，故C正确； 氧化铁与氢离子反应生成铁离子和水，0.01 mol氧化铁溶解消耗氢离子的物质的量为0.06 mol，则0.01 mol氧化铁溶解，外电路中通过0.06 mol电子，故D错误。 9 10 11 12 8 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 9.(2024·湖南师范大学附属中学高三模拟)利用氢氧燃料电池可实现由白磷电解法制备Li[P(CN)2]，并能实现H2的循环利用，其工作原理如图所示(已知：Me为甲基；电极均为石墨电极)，下列说法正确的是 A.电池工作时电极a连接电极c B.通电一段时间后，当生成 　9 g Li[P(CN)2]时，电极a消耗H2的 　体积(标准状况)为2.24 L C.若隔膜e为阳离子交换膜，则燃料电池的放电会使左侧溶液pH增大 D.电解产生的H2中的氢元素来自LiOH 答案 √ 1 2 3 4 5 6 7 由图可知，左侧装置为氢氧燃料电池 装置，电极a为负极，电极反应为H2- 2e-===2H+，电极b为正极，电极反应 为O2+4e-+2H2O===4OH-；右侧装置为电解池，与电极a连接的电极d为阴极，电极反应为2HCN+2e-===H2↑+2CN-，与电极b连接的电极c为阳极，电极反应为P4-4e-+8LiCN===4Li[P(CN)2]+4Li+。由得失电子守恒可知，标准状况下，生成9 g Li[P(CN)2]时，电极a消耗氢气的体 积为××22.4 L·mol-1=1.12 L，故B错误； 9 10 11 12 8 答案 1 2 3 4 5 6 7 负极发生反应：H2-2e-===2H+，若隔 膜e为阳离子交换膜，氢离子和K+通 过阳离子交换膜进入正极区，但负极 区溶液中氢离子浓度增加，pH减小，故C错误； 氢氰酸在阴极得到电子发生还原反应生成氰酸根离子和氢气，而由图可知HCN中的H来自LiOH，故D正确。 9 10 11 12 8 答案 10.(2024·太原高三下学期一模)我国科学家通过电化学耦合丙酮酸和硝酸钾，在PdCu纳米珠线(PdCuNBWs)的催化作用下合成了丙氨酸，其工作原理示意图如图。下列说法错误的是 A.X极上发生氧化反应，与电源的正极相连 B.阴极反应： 　　　+N+11H++ 　10e-=== 　　　　　 +4H2O C.该工艺可将污水中的硝酸盐转化为氨基酸，实现变废为宝 D.该离子交换膜为阴离子交换膜 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 答案 √ 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 答案 X电极H2O生成氧气发生氧化反应，为阳极，电极反应式为2H2O-4e-==O2↑+4H+，Y为阴极，发生还原反应，电极反应式为 ++11H++10e-=== 该离子交换膜为阳离子交换膜，H+可以通过，D错误。 +4H2O，A、B正确； 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 11.(2024·湖北省高中名校联盟高三月考)为了保护环境、充分利用铅资源，科学家设计了如图的H2⁃铅化合物燃料电池实现铅单质的回收。 下列有关说法错误的是 A.正极区溶液pH升高，负极区溶液pH 　降低 B.电子流向：电极b→负载→电极a C.正极区电极反应式为HPb+H2O+ 　2e-===Pb+3OH- D.为了提高Pb的回收率，离子交换膜为阴离子交换膜 答案 √ 1 2 3 4 5 6 7 根据题干信息，通过电化学装置实现铅单 质的回收，正极区电极反应式为+ H2O+2e-===Pb+3OH-，C正确； 该装置为H2⁃铅化合物燃料电池，通入燃 料氢气的电极b为负极，电极a为正极，负极氢气失电子、产生氢离子消耗氢氧根离子，溶液pH降低，正极产生氢氧根离子，溶液pH升高，A正确； 9 10 11 12 8 答案 1 2 3 4 5 6 7 电极b为负极，电极a为正极，电子流向：电极b→负载→电极a，B正确； 离子交换膜应使用阳离子交换膜，防止移动至电极b，D错误。 9 10 11 12 8 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 12.(2024·长沙长郡中学高三适应性考试)溶液电池是最具潜力的大规模储能电化学器件，然而不同的水溶液电池的发展又受到不同因素的限制。 醌类( )电极的酸碱混合电 池能够实现高能量密度和优异的循环 稳定性。电池工作示意图如图所示， 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 下列有关说法错误的是 A.放电时，右侧醌类电极为负极 B.放电时，左侧电极反应式为MnO2+ 　2e-+4H+===Mn2++2H2O C.充电时，阳极区电解质溶液的pH保 　持不变 D.充电时，电路中每转移1 mol电子，阴极增重20 g 答案 √ 1 2 3 4 5 6 7 由图可知放电时为原电池，左侧电极反应 式为MnO2+2e-+4H+===Mn2++2H2O，为原 电池的正极，则右侧醌类电极为负极；充 电时，电源正极连接原电池正极，作电解 池的阳极，电源负极连接原电池负极，作 电解池的阴极，电极反应为 +2nH2O+2nK++4ne-=== +2nOH-，据此分析判断。充电时，阳极电极反应式为Mn2++2H2O-2e-===MnO2+4H+，阳极区电解质溶液的pH减小，故C错误； 9 10 11 12 8 答案 1 2 3 4 5 6 7 由阴极电极反应可知，电路中每转移4 mol电子，阴极增重质量为80 g，则电路中每转移1 mol电子，阴极增重20 g，故D正确。 9 10 11 12 8 答案 题型突破练 04 电化学装置图的综合分析 对一对 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 C B D C D C D B 题号 9 10 11 　12 答案 C A D 　A 1.某锂离子电池其原理如图所示，下列说法不正确的是 A.隔膜为阳离子交换膜 B.放电时，A极发生反应为+2e-===3I- C.充放电过程中，只有一种元素化合价发生变化 D.用此电池电解(惰性电极)足量AgNO3溶液，当有1 mol离子穿过隔膜时， 　产生气体分子数目为0.25NA √ 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 放电时B极为负极，S失去电子，发生氧化反应，释放出的锂离子移向正极，所以隔膜为阳离子交换膜，A正确； 放电时，A极为正极，发生还原反应，电极反应式为+2e-===3I-，B正确； 充放电过程中，C元素和I元素的化合价均发生变化，C错误； 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 用此电池电解(惰性电极)足量AgNO3溶液，阳极发生2H2O-4e-=== O2↑+4H+，阴极发生4Ag++4e-===4Ag，当有1 mol离子穿过隔膜时(转移电子1 mol)，产生氧气0.25 mol，分子数目为0.25NA，D正确。 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 2.(2024·河南省创新联盟模拟)科学家开发的一种宽温域的锂离子电池，其工作原理如图所示。 下列叙述错误的是 A.X极电势高于Y极电势 B.放电时，X极电极反应式为Li3V2- 　2e-+2Li+===Li5V2(PO4)3 C.充电时，电极Y与电源负极连接 D.充电时，每生成1.4 g Li时理论上转移电子数约为1.204×1023 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 √ 放电时，电极X为正极，电极Y为负极，电池中正极电势高于负极电势，电势：电极X高于电极Y，A项正确； 放电时，X极是正极，得电子，发生还原反应，电极反应式为Li3V2(PO4)3+2e-+2Li+===Li5V2(PO4)3，B项错误； 充电时，电极Y为阴极，阴极与电源负极连接，C项正确； 阴极反应式为Li++e-===Li，n(Li)==0.2 mol，转移n(e-)=0.2 mol， 转移电子数目约为1.204×1023，D项正确。 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 3.(2024·长沙高三新高考适应性考试)氧化铋(Bi2O3)作为镍/铋电池的负极材料，因其理论容量高、易制备而受到广泛关注。如图为该电池的示意图，下列说法正确的是 A.放电时，OH-从电极a移向电极b B.充电时，电子从电源负极→电极a→电极b→电源 　正极 C.放电时，总反应为Bi2O3+3H2O+6NiO===6NiOOH+2Bi D.充电时，电路转移9.03×1024个电子，阳极质量增加255 g 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 √ 放电时，OH-从电极b移向电极a，故A错误； 充电时，电子从电源负极→电极a，电极b→电源正极，电子不经过电解质溶液，故B错误； 放电时，电极a为负极，电极反应式为2Bi-6e-+ 6OH-===Bi2O3+3H2O，电极b为正极，电极反应式为NiOOH+e-===NiO +OH-，总反应式为6NiOOH+2Bi===Bi2O3+3H2O+6NiO，故C错误； 充电时，电极b为阳极，电极反应式为NiO+OH--e-===NiOOH，电路转移9.03×1024个电子，即15 mol电子，根据原子守恒可知，阳极增加的质量为15 mol OH-的质量，即15 mol×17 g·mol-1=255 g，故D正确。 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 4.(2024·湖南娄底高三模拟)普鲁士白(立方晶胞)可作为钠离子电池的正极材料，其机理示意图如图(其中Ⅱ、Ⅲ代表元素化合价)。下列有关说法不正确的是 A.若普鲁士黄的晶胞棱长为a pm，则其晶体 　的密度为×1030 g·cm-3 B.普鲁士黄变成普鲁士白的电极反应式： 　4FeⅢFeⅢ(CN)6+8e-+8Na+===4Na2FeⅡFeⅡ(CN)6 C.普鲁士蓝晶胞中Fe3+与Fe2+的个数之比为1∶2 D.失电子的过程即为脱去Na+的过程 √ 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 普鲁士黄晶胞中含有4个FeⅢFeⅢ(CN)6， 故该晶体的密度为 g·cm-3= ×1030g·cm-3，故A正确； 由图可知，1个普鲁士黄晶胞变成普鲁士 白晶胞迁移钠离子个数为8，故电极反应 式为4FeⅢFeⅢ(CN)6+8e-+8Na+=== 4Na2FeⅡFeⅡ(CN)6，故B正确； 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 普鲁士黄晶胞中Fe3+个数为8，普鲁士蓝晶胞中含有4个Na+，说明发生反应Fe3++ e-===Fe2+，故普鲁士蓝晶胞中Fe3+与Fe2+的个数之比为1∶1，故C错误； 根据机理图可看出，失电子的过程即为脱去Na+的过程，故D正确。 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 5.羟基自由基(·OH)是自然界中氧化性仅次于氟的氧化剂，在直流电源的作用下，利用如图所示装置处理含苯酚废水和含甲醛废水(已知：H2O在膜a、b间解离为H+和OH-)。下列说法错误的是 A.直流电源的电极电势：右端高于左端 B.阳极的电极反应式为OH--e-===·OH C.电解质Na2SO4的作用是增强溶液的导 　电能力 D.每处理9.4 g苯酚，理论上有2.8 mol OH-透过膜b 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 √ M电极通入O2，发生反应生成·OH，反应式为O2+2e-+2H+===2·OH，M作阴极，N为阳极，反应式为OH--e-===·OH，据此作答。M作阴极，连接的直流电源左端为负极， N为阳极，连接的直流电源右端为正极，正极电势高于负极，即右端高于左端，故A正确； 加入电解质Na2SO4，溶解后自由移动的离子增多，但不影响电极反应，可以增强溶液的导电能力，故C正确； 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 苯酚与·OH反应生成CO2的化学方程式 为　 +28·OH―→6CO2↑+17H2O，则 每处理9.4 g即0.1 mol苯酚，理论上有 2.8 mol OH-透过膜a，故D错误。 6.(2024·江西九江市高三模拟)我国科学家设计了CO2与氯碱耦合电解池装置如图。这种方法的优点是可以得到氯气和氢氧化钠，实现与氯碱工业的联合。下列说法正确的是 A.离子交换膜为阴离子交换膜 B.工作一段时间阴极附近溶液的pH减小 C.电解总反应的化学方程式为CO2+2NaCl+H2O 　　 HCOONa+Cl2+NaOH D.标准状况下，每生成2.24 L Cl2，溶液中通过的电子为0.2 mol 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 √ 由图示可知，阴极的电极反应式为CO2+2e-+H2O ===HCOO-+OH-，阳极的电极反应式为2Cl--2e-===Cl2↑，由此分析回答。阴极区生成OH-，Na+从阳极区通过离子交换膜进入阴极区，所以该离子交换膜为阳离子交换膜，A错误； 工作一段时间阴极产生OH-，阴极附近溶液pH变大，B错误； 电子不能通过溶液，D错误。 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 7.(2024·江西省部分高中学校高三联考)利用库仑测硫仪测定气体中SO2的含量的电解原理如图，检测前(此时电解池不工作)电解质溶液中保持定值，待测气体进入电解池后，SO2溶解并将还原，测硫仪便立即自动进行电解至又回到原定值，测定结束后，通过测定电解消耗的电量进行计算SO2的含量(忽略检测前后溶液体积的变化)。下列说法正确的是 A.X极应该和电源的负极相连 B.电解时消耗的电量越多，待测气体中SO2的含量越低 C.当通入SO2时溶液中K+向X极移动 D.若有0.25 mol SO2被处理，则电解质溶液中约增加0.5 mol H+ 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 √ 由图可知，测硫仪工作时，左侧铂电极为电解池的阳极，I-在阳极失去电子发生氧化反应生成，电极反应式：3I--2e-===，反应生成的与SO2反应生成I-、S和H+，反应的离子方程式为SO2++2H2O ===3I-++4H+，右侧铂电极为阴极，溶液中的氢离子在阴极得到电子发生还原反应生成氢气。根据分析，左侧铂电极为电解池的阳极，应与电源正极相连，A错误； 由题干知电解时消耗的电量越多，被还原的越多，待测气体中SO2的含量越高，B错误； 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 电解池中阳离子向阴极移动，即溶液中K+向Y极移动，C错误； SO2溶解并将又回到原定值，根据装置中得失电子守恒可知， 有0.25 mol SO2被处理，则电解质溶液中约增加0.5 mol H+，D正确。 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 8.电渗析法淡化海水装置示意图如图，电解槽中阴离子交换膜和阳离子交换膜相间排列，将电解槽分隔成多个独立的间隔室，海水充满在各个间隔室中。通电后，一个间隔室的海水被淡化，而其相邻间隔室的海水被浓缩，从而实现了淡水和浓缩海水分离。下列说法正确的是 A.离子交换膜b为阳离子交换膜 B.各间隔室的排出液中，①③⑤⑦为 　淡水 C.通电时，电极1附近溶液的pH比电 　极2附近溶液的pH变化明显 D.淡化过程中，得到的浓缩海水没有任何使用价值 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 √ A项，由图分析可知，电极1为电解池的阳极，氯离子放电生成氯气，电极反应为2Cl--2e-===Cl2↑，电极2为阴极，溶液中H2O放电生成氢气，电极 反应为2H2O+2e-===H2↑+2OH-，离子交换膜a是阳离子交换膜，离子交换膜b是阴离子交换膜，错误； B项，结合阴、阳离子的移向可知，各间隔室的排出液中，①③⑤⑦为淡水，正确； 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 C项，由上述电极反应式知电极2附近溶液的pH比电极1附近溶液的pH变化明显，错误； D项，淡化过程中，得到的浓缩海水 可以提取氯化钠、镁、溴等，有使用价值，错误。 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 9.用锂硫电池处理含有氯化铵的废水装置如图，锂硫电池工作原理：16Li + S8 8Li2S。下列说法正确的是 A.a电极与锂硫电池的正极相连 B.c、e为阴离子交换膜，d为阳离子交 　换膜 C.当锂硫电池中消耗32 g硫时，N室增 　加的离子总物质的量为4 mol D.出口一和出口二物质分别为H3PO4浓 　溶液、Na2SO4浓溶液 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 √ 电池放电时，Li电极失去电子变为Li+，发生氧化反应，则Li为负极，硫为正极，电极反应为S8+16e-===8S2-，N室氯化钠浓度变大，故b极区钠离子向N室移动，M室氯离子向N室移动，e为阳离子交换膜，d为阴离子交换膜，b为阳极，电极 反应式为2H2O-4e-===O2↑+4H+，故出口二物质为硫酸。a为阴极，电极反应式为2H++2e-===H2↑，铵根离子从M室向左侧迁移，c为阳离子交换膜，据此分析。由分析可知，a为阴极，与锂硫电池的负极相连，A错误； 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 根据正极电极反应式可知，消耗32 g硫转移2 mol电子，有2 mol钠离子和2 mol氯离子向N室移动，N室增加的离子总物质的量为4 mol，C正确； 出口一和出口二物质分别为磷酸铵、硫酸，D错误。 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 10.电化学原理在工业生产中发挥着巨大的作用。Na2FeO4是制造高铁电池的重要原料，同时也是一种新型的高效净水剂。在工业上通常利用如图装置生产Na2FeO4，下列说法正确的是 A.阳极的电极反应式为Fe+8OH--6e-=== 　Fe+4H2O B.右侧的离子交换膜为阳离子交换膜 C.阴极区a%>b% D.阴极产生的气体是氧气 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 √ 由图所示，Fe为阳极，故发生氧化反应生成Fe，电极反应式为Fe+8OH--6e-=== Fe+4H2O，A正确； 阳极反应消耗阴离子，中间室中的氢氧根 离子向右侧阳极移动，故右侧离子交换膜为阴离子交换膜，B错误； 阴极区水被电解产生H2和OH-，中间室中的Na+向左侧阴极移动，NaOH浓度变大，a%<b%，C、D错误。 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 11.(2023·山东潍坊高三下学期模拟)我国科学家采用单原子Ni和纳米Cu作串联催化剂，通过电解法将CO2转化为乙烯，装置示意图如图。已知： 电解效率η(B)=×100%。 下列说法正确的是 A.电极a连接电源的正极 B.电极b上发生反应：2H2O+2e-===H2↑+2OH- C.通电后右室溶液质量减少 D.若电解效率为60%，电路中通过1 mol电子时，标况下产生1.12 L乙烯 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 √ CO2在电极a发生还原反应生成乙烯，电极a是阴极，连接电源的负极，故A错误； 电极b是阳极，电极b上发生反应：4OH--4e-===O2↑+2H2O，故B错误； 根据4OH--4e-===O2↑+2H2O，若电路中转移4 mol 电子，阳极放出1 mol氧气，4 mol OH-通过阴离子交换膜由左室移入右室，右室溶液质量增加36 g，故C错误； 阴极总反应式为2CO2+8H2O+12e-===C2H4+12OH-，若电解效率为60%，电路中通过1 mol电子时，生成0.05 mol乙烯，标况下的体积为1.12 L，故D正确。 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 12.钠离子电池以其低成本、高安全性及其优异电化学属性等成为锂离子电池的首选“备胎”，其充放电过程是Na+在正、负极间的镶嵌与脱嵌。下列说法不正确的是 A.放电时负极区钠单质失去电子 B.充电时Na+由B极向A极移动 C.由于未使用稀缺的锂钴元素，量产后该 　电池生产成本比锂离子电池低 D.该电池一种正极材料为NaFeFe(CN)6，充电时的电极反应为 　Na1+xFeFe(CN)6-xe-===NaFeFe(CN)6+xNa+ 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 √ 该电池充放电过程是 Na+ 在正、负极间的镶嵌与脱嵌，不存在钠单质失电子，A错误； 充电时阳离子从阳极向阴极移动，即Na+ 由B极向A极移动，B正确； 稀缺的锂钴元素的价格比钠更高，该电池未使用稀缺的锂钴元素，量产后该电池生产成本比锂离子电池低，C正确； 充电时，原电池的正极与电源的正极相连，作阳极，电极反应为Na1+xFeFe(CN)6-xe-===NaFeFe(CN)6+xNa+，D正确。 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 本课结束 THANKS $$