专题四 选择题专攻 常见电化学装置图分析-【步步高·大二轮专题复习】2025年高考化学复习讲义课件(江苏专用)(课件PPT+word教案)

常见电化学装置图分析 (一)原电池原理及装置分析 1. 2. 3. 例1　(2024·扬州高三阶段练)高电压水系锌⁃有机混合液流电池的装置如图所示。下列说法错误的是(　　) A.充电时，中性电解质NaCl的浓度减小 B.放电时，负极反应式为Zn-2e-+4OH-===Zn(OH C.充电时，1 mol FQH2转化为FQ转移2 mol电子 D.放电时，正极区溶液的pH减小 答案　D 解析　充电时，阳极反应为FQH2-2e-===FQ+2H+，阴极反应为Zn(OH+2e-===Zn+4OH-，则中性电解质溶液中的Na+通过阳膜向左移动，Cl-通过阴膜向右移动，所以NaCl的浓度减小，故A正确；放电时，负极上锌失去电子转化为Zn(OH，负极反应式为Zn-2e-+4OH-===Zn(OH，故B正确；充电时，阳极反应为FQH2-2e-===FQ+2H+，则1 mol FQH2转化为FQ转移2 mol电子，故C正确；放电时，正极反应为FQ+2e-+2H+===FQH2，则正极区溶液的pH增大，故D错误。 例2　神舟系列载人飞船的电源系统有太阳能电池帆板和镉镍蓄电池。其中镉镍电池的工作原理示意图如下(L为小灯泡，K1、K2为开关)，电池总反应为Cd+2NiOOH+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2。 下列说法正确的是(　　) A.镍镉电池可24小时全天处于充电状态 B.镍镉电池放电时，电池外部电势：电极A>电极B C.镍镉电池充电时，电极A附近碱性逐渐减弱 D.镍镉电池充电时，阳极反应式：Ni(OH)2-e-+OH-===NiOOH+H2O 答案　D 解析　使用太阳能帆板对镍镉电池进行充电，白天光照时才处于充电状态，故A错误；放电时，电极A为负极，故电极A电势小于电极B，故B错误；充电时电极A的电极反应式为Cd(OH)2+2e-===Cd+2OH-，A电极附近碱性增强，故C错误；充电时，阳极发生氧化反应，电极反应式为Ni(OH)2+e-+OH-===NiOOH+H2O，故D正确。 (二)电解原理及装置分析 1.电解池模型 2.对比掌握电解规律(阳极为惰性电极) 电解类型 电解质实例 溶液复原物质 电解水 NaOH、H2SO4 或Na2SO4 水 电解电解质 HCl或CuCl2 原电解质 放氢生碱 NaCl HCl气体 放氧生酸 CuSO4或AgNO3 CuO或Ag2O 注意　电解后有关电解质溶液恢复原态的问题应该用质量守恒法分析。一般是加入阳极产物和阴极产物的化合物，但也有特殊情况，如用惰性电极电解CuSO4溶液，Cu2+完全放电之前，可加入CuO或CuCO3复原，而Cu2+完全放电之后，溶液中H+继续放电，应加入Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3复原。 3.电解原理的基本应用 (1)电解饱和食盐水(氯碱工业) 阳极反应式：2Cl--2e-===Cl2↑(氧化反应)。 阴极反应式：2H2O+2e-===H2↑+2OH-。 总反应方程式：2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑。 (2)电解精炼铜 电极材料：阳极为粗铜，阴极为纯铜。 电解质溶液：含Cu2+的盐溶液。 阳极反应：Zn-2e-===Zn2+、Fe-2e-===Fe2+、Ni-2e-===Ni2+、Cu-2e-===Cu2+。 阴极反应：Cu2++2e-===Cu。 阳极泥的形成：在电解过程中，活动性位于铜之后的银、金等杂质，难以在阳极失去电子变成阳离子而溶解，它们以金属单质的形式沉积在电解槽底部，形成阳极泥。 (3)电镀：图为金属表面镀银的工作示意图。 镀件作阴极，镀层金属银作阳极。电解质溶液是AgNO3溶液等含镀层金属阳离子的盐溶液。 电极反应：阳极Ag-e-===Ag+；阴极：Ag++e-===Ag。 特点：阳极溶解，阴极沉积，电镀液的浓度不变。 (三)金属的电化学腐蚀与防护 1.牺牲阳极法 被保护的金属作原电池的正极(阴极)，活泼金属作原电池的负极(阳极)，阳极要定期予以更换。 2.外加电流法 将被保护的金属与电源负极相连，作电解池的阴极，另一附加电极与电源正极相连，作电解池的阳极。 (四)电化学中的离子交换膜 (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：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。 例　双极膜是一种离子交换复合膜，在直流电场作用下能将中间层的水分子解离成H+和OH-，并分别向两极迁移。用双极膜电解制备金属钴，工作原理如图所示。下列说法错误的是(　　) A.电极a接电源的正极 B.电解过程中溶液中的S透过阴离子交换膜向左移动 C.当电路中转移2 mol电子时，阳极产生22.4 L H2(标准状况) D.电解池工作时，阴离子交换膜与双极膜之间的溶液的pH减小 答案　C 解析　电解池中阳离子向阴极移动，则电极b是阴极，电极a是阳极，电极a接电源的正极，故A正确；电解池中阴离子向阳极移动，电解过程中溶液中的S透过阴离子交换膜向左移动，故B正确；当电路中转移2 mol电子时，阳极氢氧根离子失电子生成0.5 mol O2，故C错误；电解池工作时，S通过阴离子交换膜向左移动与氢离子结合生成硫酸，阴离子交换膜与双极膜之间的溶液的pH减小，故D正确。 1.(2024·江苏，8)碱性锌锰电池的总反应为Zn+2MnO2+H2O===ZnO+2MnOOH，电池构造示意图如图所示。下列有关说法正确的是(　　) A.电池工作时，MnO2发生氧化反应 B.电池工作时，OH-通过隔膜向正极移动 C.环境温度过低，不利于电池放电 D.反应中每生成1 mol MnOOH，转移电子数为2×6.02×1023 答案　C 解析　电池工作时，Zn为负极，MnO2为正极，MnO2得到电子，发生还原反应，A错误；电池工作时，OH-通过隔膜向负极移动，B错误；环境温度过低，化学反应速率下降，不利于电池放电，C正确；由电极反应式MnO2+e-+H2O===MnOOH+OH-可知，反应中每生成1 mol MnOOH，转移1 mol(即6.02×1023)电子，D错误。 2.(2020·江苏，11)将金属M连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。在题图所示的情境中，下列有关说法正确的是(　　) A.阴极的电极反应式为Fe-2e-===Fe2+ B.金属M的活动性比Fe的活动性弱 C.钢铁设施表面因积累大量电子而被保护 D.钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的快 答案　C 解析　阴极得电子，A错误；金属M失电子，其活动性应比铁强，B错误；M失去的电子流入钢铁设施表面，因积累大量电子而被保护，C正确；海水中所含电解质的浓度远大于河水中的，因此钢铁设施在海水中腐蚀的速率快，D错误。 3.(2021·江苏，12)通过下列方法可分别获得H2和O2：①通过电解获得NiOOH和H2(如图)；②在90 ℃将NiOOH与H2O反应生成Ni(OH)2并获得O2。下列说法正确的是(　　) A.电解后KOH溶液的物质的量浓度减小 B.电解时阳极电极反应式：Ni(OH)2+OH--e-===NiOOH+H2O C.电解的总反应方程式：2H2O2H2↑+O2↑ D.电解过程中转移4 mol电子，理论上可获得22.4 L O2 答案　B 解析　阴极水电离的氢离子得电子生成氢气，阳极Ni(OH)2失电子生成NiOOH，电解过程总反应为2Ni(OH)22NiOOH+H2↑，电解后KOH溶液的物质的量浓度不变，故A、C错误；电解时阳极Ni(OH)2失电子生成NiOOH，电极反应式为Ni(OH)2+OH--e-===NiOOH+H2O，故B正确；电解过程中转移4 mol电子，生成1 mol氧气，非标准状况下的体积不一定是22.4 L，故D错误。 4.(2024·新课标卷，12)一种可植入体内的微型电池工作原理如图所示，通过CuO催化消耗血糖发电，从而控制血糖浓度。当传感器检测到血糖浓度高于标准，电池启动。血糖浓度下降至标准，电池停止工作。(血糖浓度以葡萄糖浓度计) 电池工作时，下列叙述错误的是(　　) A.电池总反应为2C6H12O6+O2===2C6H12O7 B.b电极上CuO通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转变起催化作用 C.消耗18 mg葡萄糖，理论上a电极有0.4 mmol电子流入 D.两电极间血液中的Na+在电场驱动下的迁移方向为b→a 答案　C 解析　该装置为原电池，a为正极，电极反应为O2+4e-+2H2O===4OH-，b为负极，发生反应：Cu2O-2e-+2OH-===2CuO+H2O，在负极区，葡萄糖被CuO氧化为葡萄糖酸：C6H12O6+2CuO===C6H12O7+Cu2O；电池的总反应为2C6H12O6+O2===2C6H12O7，A正确；CuO将葡萄糖氧化为葡萄糖酸，自身被还原为Cu2O，Cu2O在b电极上失电子转化成CuO，因此，CuO通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转变起催化作用，B正确；由反应2C6H12O6+O2===2C6H12O7可知，1 mol C6H12O6参加反应时转移2 mol电子，消耗18 mg(0.1 mmol)葡萄糖时，理论上a电极有0.2 mmol电子流入，C错误；原电池中阳离子从负极向正极迁移，故Na+迁移方向为b→a，D正确。 5.(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。 6.利用热再生氨电池可实现CuSO4电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示，甲、乙两室均预加相同的CuSO4电镀废液，向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法不正确的是(　　) A.甲室Cu电极为负极 B.隔膜为阳离子膜 C.电池总反应：Cu2++4NH3===［Cu(NH3)4］2+ D.NH3扩散到乙室将对电池电动势产生影响 答案　B 解析　向甲室加入足量氨水后电池开始工作，则甲室Cu电极溶解，变为铜离子与氨形成［Cu(NH3)4］2+，因此甲室Cu电极为负极，故A正确；原电池内电路中阳离子向正极移动，若隔膜为阳离子膜，电极溶解生成的铜离子要向右侧移动，通入氨水要消耗铜离子，显然左侧阳离子不断减小，明显不利于电池反应正向进行，故B错误；负极反应是Cu-2e-+4NH3===［Cu(NH3)4］2+，正极反应是Cu2++2e-===Cu，则电池总反应为Cu2++4NH3===［Cu(NH3)4］2+，故C正确；NH3扩散到乙室会与铜离子反应生成［Cu(NH3)4］2+，铜离子浓度降低，铜离子得电子能力减弱，因此将对电池电动势产生影响，故D正确。 7.(2024·连云港模拟)用如图所示的新型电池可以处理含CN-的碱性废水，同时还可以淡化海水。 下列说法正确的是(　　) A.a极电极反应式：2CN-+10e-+12OH-===2C+N2↑+6H2O B.电池工作一段时间后，右室溶液的pH减小 C.交换膜Ⅰ为阳离子交换膜，交换膜Ⅱ为阴离子交换膜 D.若将含有26 g CN-的废水完全处理，理论上可除去NaCl的质量为292.5 g 答案　D 解析　a极为负极，电极反应式：2CN--10e-+12OH-===2C+N2↑+6H2O，A错误；b极为正极，电极反应式为2H++2e-===H2↑，则消耗氢离子，pH增大，B错误；由A分析可知，a极附近负电荷减少，则阴离子通过交换膜Ⅰ向左移动，由B分析可知，b极附近正电荷减少，则阳离子通过交换膜Ⅱ向右移动，从而达到淡化海水的目的，C错误；26 g CN-的物质的量为1 mol，根据选项A分析可知，消耗1 mol CN-时转移5 mol电子，根据电荷守恒可知，可同时处理5 mol NaCl，其质量为292.5 g，D正确。 8.如图为一种酶生物电池，可将葡萄糖(C6H12O6)转化为葡萄糖内酯(C6H10O6)，两个碳纳米管电极材料由石墨烯片层卷曲而成。下列说法不正确的是(　　) A.图中的离子交换膜为阳离子交换膜 B.负极区发生的电极反应主要为C6H12O6-2e-===C6H10O6+2H+ C.碳纳米管有良好导电性能，且能高效吸附气体 D.理论上消耗标准状况下2.24 L O2，可生成葡萄糖内酯0.2 mol 答案　D 解析　由图可知，右侧碳纳米管为正极，电极反应式为O2+4e-+4H+===2H2O，左侧碳纳米管为负极，电极反应式为C6H12O6-2e-===2H++C6H10O6，H2-2e-===2H+，据此作答。图中离子交换膜能让氢离子通过，故离子交换膜为阳离子交换膜，故A正确；碳纳米管电极材料由石墨烯片层卷曲而成，有良好的导电性能，且能高效吸附气体，故C正确；理论上消耗标准状况下2.24 L O2，得到0.4 mol e-，由于负极区有H2和C6H12O6两种物质失电子，所以生成的葡萄糖内酯小于0.2 mol，故D错误。 题型突破练　电化学装置图(一)——原电池　［分值：50分］ (选择题1~10题，每小题4分，11~12题，每小题5分，共50分) 1.(2024·苏州高三三模)如图所示装置中，C1、C2是石墨电极。A中盛有棕色的KI和I2的混合溶液，B中盛有无色的Na3AsO4和Na3AsO3的混合溶液。当连接开关K，并向B中滴加浓盐酸时，发现电流表的指针向右偏转。一段时间后，当电流表指针回到中间“0”位置时，再向B中滴加过量浓NaOH溶液，可观察到电流表指针向左偏转。下列说法正确的是(　　) A.电流表的指针向右偏转时，化学能转变为电能；向左偏转时，电能转变为化学能 B.电流表的指针向右偏转时，C1电极反应为2I--2e-===I2 C.电流表的指针向左偏转时，C2电极反应为-2e-+H2O===As+2H+ D.由上述实验现象可知，氧化性：>I2 答案　B 解析　当连接开关K，并向B中滴加浓盐酸时，发现电流表的指针向右偏转，说明此时C2电极是正极，C1电极是负极。一段时间后，当电流表指针回到中间“0”位置，再向B中滴加过量浓NaOH溶液，可观察到电流表指针向左偏转，说明此时C2电极是负极，C1电极是正极，据此解答。不论电流表的指针向右偏转还是向左偏转，均是原电池，都是化学能转变为电能，A错误；电流表的指针向右偏转时，C1电极是负极，其电极反应为2I--2e-===I2，B正确；电流表的指针向左偏转时，C2电极是负极，其电极反应为-2e-+2OH-===As+H2O，C错误；根据以上分析可知在酸性溶液中氧化性：>I2，在碱性溶液中氧化性：<I2，D错误。 2.(2024·南京市玄武高级中学高三模拟)热电厂尾气经处理得到较纯的SO2，可用于原电池法生产硫酸，其工作原理如图所示。电池工作时，下列说法不正确的是(　　) A.电极b为正极 B.溶液中H+由a极区向b极区迁移 C.电极a的电极反应式：SO2-2e-+2H2O===4H++ D.a极消耗SO2与b极消耗O2两者物质的量相等 答案　D 解析　该装置为原电池，SO2转化成较浓H2SO4，S元素的化合价升高，失电子发生氧化反应，则电极a为负极，电极反应式为SO2-2e-+2H2O===4H++S，电极b为正极，O2得电子发生还原反应，电极反应式为O2+4e-+4H+===2H2O，H+从a极区移向b极区，根据得失电子守恒，a极消耗SO2与b极消耗O2两者物质的量之比为2∶1，故A、B、C正确，D错误。 3.下列关于四种装置的叙述不正确的是(　　) A.电池Ⅰ：正极发生的反应为2H++2e-===H2↑ B.电池Ⅱ：锌筒做负极，发生氧化反应 C.电池Ⅲ：是汽车使用的充电电池，又称为二次电池 D.电池Ⅳ：电极b发生的电极反应式为O2+4e-+2H2O===4OH- 答案　D 解析　电池Ⅰ为Zn-Cu-硫酸电池，Zn作负极，Cu作正极，氢离子在正极得电子生成氢气，电极反应为2H++2e-===H2↑，故A正确；锌锰干电池中，Zn作负极，失电子发生氧化反应，故B正确；酸性条件下，电极b发生的电极反应式为O2+4e-+4H+===2H2O，故D错误。 4.银锌纽扣电池是一种常见的化学电源，其反应原理：Zn+Ag2O+H2O===Zn(OH)2+2Ag，其工作示意图如图。下列说法不正确的是(　　) A.Zn电极是负极 B.Ag2O电极发生还原反应 C.正极的电极反应式为Ag2O+2e-+H2O===2Ag+2OH- D.放电前后电解质溶液的pH保持不变 答案　D 解析　Ag2O电极作正极，得电子发生还原反应，其电极反应为Ag2O+H2O+2e-===2Ag+2OH-，B、C正确；氢氧根离子的物质的量虽然不变，但水的量减少，KOH的浓度增大，pH增大，D错误。 5.(2024·南京师范大学附属中学高三模拟)甲酸燃料电池装置如图所示。下列说法错误的是(　　) A.物质A是H2SO4 B.膜B是阳离子交换膜 C.a极电极反应式：HCOO-+2e-+2H+===+H2O D.Fe3+可以看作是该反应的催化剂，可以循环利用 答案　C 解析　Fe2+、Fe3+的存在环境为酸性，且生成物为K2SO4，故物质A为H2SO4，A正确；装置中K+由负极移向正极，则膜B是阳离子交换膜，B正确；a电极上HCOO-被氧化为HC，其电极反应式为HCOO--2e-+2OH-===+H2O，C错误；Fe3+先被还原为Fe2+，Fe2+又被O2氧化生成Fe3+，Fe3+可以循环利用，可看作是该反应的催化剂，D正确。 6.(2024·南通高三开学考试)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，下列说法正确的是(　　) A.电极a为该电池的正极 B.放电过程中a极附近溶液pH增大 C.电极b的电极反应式为[Fe(CN)6]4--e-===[Fe(CN)6]3- D.每消耗23 g CH3CH2OH，理论上会有6 mol H+通过质子交换膜移向b极 答案　D 解析　电极b为正极，电极反应为[Fe(CN)6]3-+e-===[Fe(CN)6]4-，电极a为负极，电极反应为CH3CH2OH-12e-+3H2O===2CO2↑+12H+，A、B、C错误；根据a极的电极反应式可知每消耗23 g CH3CH2OH(即0.5 mol)，有6 mol H+通过质子交换膜移向b极，D正确。 7.一种利用分子筛除去空气中的H2O、CO2、N2等杂质，获得纯氧气并构建锂⁃氧气电池，工作原理如图所示。下列叙述正确的是(　　) A.放电时，a极为负极，发生还原反应 B.放电时，空气通入分子筛发生分解反应生成O2 C.充电时，b极反应式为-2e-===O2↑ D.充电时，a极质量净减3.2 g时，外电路中有0.1 mol电子转移 答案　C 解析　放电时，a极为负极，发生氧化反应，A错误；分子筛分离出氧气，属于物理变化，B错误；充电时，b极为阳极，过氧根离子发生氧化反应生成氧气，C正确；充电时，a极为阴极，电极反应式为Li2O2+2e-===2Li+，阴极减少的质量等于脱去过氧根离子的质量，阴极净减3.2 g，相当于脱离0.1 mol ，电路中应有0.2 mol电子转移，D错误。 8.(2024·江苏模拟)一种以钒基氧化物(V6O13)为正极材料的水系锌离子电池的工作原理如图所示。通过使用孔径大小合适且分布均匀的新型离子交换膜，可提高离子传输通量的均匀性，从而保持电池的稳定性。下列说法正确的是(　　) A.放电过程中，Zn2+向Zn极一侧移动 B.放电过程中，电子由Zn极经电解质溶液向V6O13极移动 C.充电时，V6O13极与外接直流电源正极相连 D.充电时，阳极发生的电极反应可能为V6O13+xZn2++2xe-===ZnxV6O13 答案　C 解析　放电过程中，Zn极为负极，Zn失电子生成Zn2+进入溶液，Zn2+向正极一侧移动，A不正确；电子不能经过电解质溶液，B不正确；充电时，V6O13极作阳极，与外接直流电源正极相连，C正确；充电时，阳极发生的电极反应可能为ZnxV6O13-2xe-===V6O13+xZn2+，D不正确。 9.中国科学院将分子I2引入电解质中调整充电和放电反应途径，研制出了高功率可充电Li-SOCl2电池，工作原理如图所示，已知SOCl2可与水发生反应。下列说法正确的是(　　) A.该电池既可选用含水电解液，也可选无水电解液 B.放电时，SOCl2最终被氧化为S C.充电时，阴极反应式：2LiCl+I2+2e-===2ICl+2Li+ D.放电时，每产生11.2 L(标准状况下)SO2时，电路中转移2 mol电子 答案　D 解析　Li能与氧气、水反应，SOCl2可与水反应，故电池工作环境必须在无水无氧的条件下进行，A错误；由工作原理图可知，放电时，正极上SOCl2转化为SOICl，SOICl再转化为S、SO2，SOCl2最终被还原，B错误；充电时，I2失电子发生氧化反应转化为ICl，阳极反应式为2LiCl+I2-2e-===2ICl+2Li+，C错误；放电时，正极反应式为2SOCl2+4e-===S+SO2↑+4Cl-，每产生11.2 L(标准状况下)SO2时，电路中转移2 mol电子，D正确。 10.(2024·苏州市八校联考高三下学期三模)锂/氟化碳电池稳定性很高。电解质为LiClO4的乙二醇二甲醚溶液，总反应为xLi+CFx===xLiF+C，放电产物LiF沉积在正极，工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　) A.离子交换膜为阴离子交换膜 B.正极的电极反应式为CFx+xe-+xLi+===xLiF+C C.电解质溶液可用LiClO4的乙醇溶液代替 D.a极电势高于b极电势 答案　B 解析　a极上Li失电子生成Li+，Li+通过离子交换膜在正极b上形成LiF，所以交换膜为阳离子交换膜，A错误；石墨棒电极为正极，在正极上附着的CFx得电子，正极的电极反应式为CFx+xe-+xLi+===xLiF+C，B正确； 金属Li是活泼金属，能与乙醇反应，所以不能用乙醇溶液做电解质溶液，C错误；a为负极，b为正极，b极电势高于a极电势，D错误。 11.我国科学家设计了一种新型Zn⁃S可充电电池，该电池放电时硫电极发生两步反应，分别为S+2Cu2++4e-===Cu2S、5Cu2++O2+10e-===Cu+2Cu2O，下列说法错误的是(　　) A.放电时锌电极发生的反应为Zn-2e-===Zn2+ B.该电池充电时Cu2+的浓度增大 C.该电池放电时电子从锌电极流出 D.每生成1 mol铜，外电路中通过10 mol电子 答案　D 解析　由题意知放电时硫作正极，锌作负极，锌失去电子发生氧化反应：Zn-2e-===Zn2+，A正确；放电时，铜离子转化为Cu2S、Cu2O、Cu，则充电时Cu2S、Cu2O、Cu转化为铜离子，Cu2+的浓度增大，B正确；该电池放电时电子从负极(锌电极)流出，C正确；由反应5Cu2++O2+10e-===Cu+2Cu2O可知，每生成1 mol铜，通过10 mol电子，由于该电池放电时硫电极发生两步反应，故外电路中通过的电子大于10 mol，D错误。 12.(2024·常州市第一中学高三模拟)LTO材料(Li4Ti5O12和Li4+xTi5O12)是新型锂离子电池的核心材料之一，放电时的工作原理如图1所示(为方便表示，忽略原子半径大小)，LTO材料在充放电过程中的相互转化如图2所示，下列说法正确的是(　　) A.KCl的有机溶液可以用KCl的水溶液代替 B.每转移1 mol电子，正极材料质量减少7 g C.图2所示A→B的转化为放电时LTO材料中晶胞的变化 D.充电时，阳极的电极反应式为Li++e-===Li 答案　C 解析　锂能与水反应生成氢氧化锂和氢气，所以氯化钾的有机溶液不能用氯化钾的水溶液代替，故A错误；放电时，LTO材料电极为正极，锂离子与Li4Ti5O12在正极反应生成Li4+xTi5O12，则转移1 mol电子时，正极材料增加7 g，故B错误；充电时，锂离子在阴极得到电子发生还原反应生成锂，电极反应式为Li++e-===Li，故D错误。 题型突破练　电化学装置图(二)——电解池　［分值：50分］ 　　　　　　　　　　　　　　　　 (选择题1~10题，每小题4分，11~12题，每小题5分，共50分) 1.(2024·南通市高三下学期期中)利用CoP催化剂可实现肼氧化辅助制氢，下列叙述正确的是(　　) A.图中甲池是电解池，乙池是原电池 B.电极C附近溶液pH下降 C.该装置可实现N2H4循环制氢 D.制得1 mol H2的同时可制得1 mol N2 答案　D 解析　由图可知甲装置能自发的进行氧化还原反应，所以甲是原电池，电极B为负极，电极反应为N2H4-4e-+4OH-===4H2O+N2，则电极A为正极，电极反应为O2+2H2O+4e-===4OH-，总反应为N2H4+O2===2H2O+N2；乙装置属于电解池，与电源的负极B相连的电极C为阴极，电极反应为2H2O+2e-===H2↑+2OH-，电极D为阳极，电极反应为N2H4-4e-+4OH-===4H2O+N2↑，据此分析解题。图中甲池是原电池，乙池是电解池，A错误；电极C附近溶液pH增大，B错误；该装置消耗N2H4，无法实现N2H4循环制氢，C错误；当电极C上制得1 mol H2时，电极B、D上共制得1 mol N2，D正确。 2.(2024·苏州高三模拟)利用电解产生的H2O2与Fe2+发生反应生成高活性的羟基自由基(·OH，有很强氧化性)，能有效降解水体中的有机污染物，原理如图所示。下列说法正确的是(　　) A.电源的B极为负极 B.生成羟基自由基的反应仅有一个 C.利用羟基自由基来处理有机物，效率高、无污染 D.电解池外电路转移2 mol电子，理论上可产生的·OH为2 mol 答案　C 解析　该装置为电解池，其中与电源A极相连的左侧电极的电极反应为Fe3++e-===Fe2+、O2+2H++2e-===H2O2，该电极为阴极，A极为电源负极，B极为正极，A错误；生成羟基自由基的反应有两个：H2O-e-===H++·OH、H2O2+Fe2+===Fe(OH)2++·OH，B错误；根据生成羟基自由基的反应，电解池外电路转移2 mol电子，则阳极反应：H2O-e-===H++·OH，有2 mol·OH生成，阴极区也可生成·OH，故理论上可产生的·OH大于2 mol，D错误。 3.(2024·南通市高三下学期模拟)利用如图所示装置可实现化学储氢。下列说法正确的是(　　) A.Y为电源负极 B.电解后硫酸溶液的物质的量浓度减小 C.电极a上发生的反应为+6H++6e-=== D.电解过程中每生成11.2 L O2，理论上可储存1 mol H2 答案　C 解析　由图可知，在惰性电极a得到电子生成，惰性电极a为阴极，惰性电极b为阳极，与电源的正极相连，Y为电源正极，A错误；惰性电极b为阳极，H2O在阳极失去电子生成O2，电极反应式为2H2O-4e-===O2↑+4H+，H+通过质子交换膜进入阴极区，硫酸溶液中H+物质的量不变，但水消耗了，硫酸溶液的物质的量浓度增大，B错误；未说明11.2 L O2所处的温度和压强，无法计算O2的物质的量，D错误。 4.(2024·南京、盐城高三模拟)一种电解法制备Na2FeO4的装置如图所示。下列说法正确的是(　　) A.电解时化学能转化为电能 B.电解时应将铂电极与直流电源正极相连 C.电解过程中转移2 mol e-，理论上可获得标准状况下的H2 11.2 L D.电解时铁电极反应式：Fe-6e-+8OH-===Fe+4H2O 答案　D 解析　该装置为电解池，将电能转化成化学能，故A错误；电解法制备Na2FeO4，铁元素化合价由0价升高到+6价，则铁电极作阳极，铂电极为阴极，与电源负极相连，故B错误；阴极反应式为2H2O+2e-===H2↑+2OH-，转移2 mol电子，生成1 mol氢气，则标准状况下，生成氢气体积为22.4 L，故C错误；铁电极为阳极，电极反应式为Fe-6e-+8OH-===Fe+4H2O，故D正确。 5.(2024·南京市高三下学期第二次模拟)一种电解乙酰基吡嗪废水中的SO4制备S2O8的电化学装置如图所示。下列说法正确的是(　　) A.石墨电极与直流电源正极相连 B.电解时，铂网电极附近pH增大 C.离子交换膜应选择性透过阴离子 D.阴极上的电极反应为2+2e-===S2 答案　B 解析　电解乙酰基吡嗪废水中的SO4制备S2O8，由图可知，铂网电极上SO4失去电子发生氧化反应生成S2O8，为阳极，则石墨电极为阴极，与直流电源负极相连，A错误；电解时，铂网电极为阳极，电极反应式为-2e-===S2，阴极反应式为2H++2e-===H2↑，则右侧氢离子通过阳离子交换膜进入左侧，使得铂网电极附近pH增大，B正确，C、D错误。 6.(2024·南京市第十三中学高三下学期适应性考试)科学家设计了一种CO2-HMF协同转化装置，如图所示。图中的双极膜中间层中的H2O解离为H+和OH-，并在直流电源作用下分别向两极迁移。下列叙述正确的是(　　) A.催化电极A的电势高于催化电极B B.阳极的电极反应式为 C.每生成1 mol甲酸，双极膜处有1 mol的水解离 D.转移相同电子时，理论上消耗的CO2和HMF物质的量之比为1∶3 答案　B 解析　由图可知，二氧化碳得电子发生还原反应转化为甲酸，则催化电极A为阴极，催化电极B为阳极。阳极电势高于阴极，故催化电极A的电势低于催化电极B，A错误；在碱性条件下，阳极的失去电子发生氧化反应，电极反应式为，B正确；二氧化碳得电子发生还原反应生成甲酸：CO2+2e-+2H+===HCOOH，则每生成1 mol甲酸，转移2 mol电子，双极膜处有2 mol的水解离，C错误；结合电极反应可知，转移相同电子时，理论上消耗的CO2和HMF物质的量之比为3∶1，D错误。 7.利用燃料电池原理可处理高浓度的氨氮废水，同时电解含有苯酚、乙腈(CH3CN)的水溶液合成扑热息痛()，装置如图所示，其中a、b的电极材料为石墨。下列说法正确的是(　　) A.溶液中的H+由甲室向乙室迁移 B.工作一段时间后，甲室溶液pH下降 C.乙室每产生1 mol N2，a电极理论上可产生H2 33.6 L(标准状况下) D.丙室中发生反应的总化学方程式为 答案　D 解析　燃料电池甲通入空气为正极，发生得电子的还原反应，乙中铵根离子发生氧化反应生成氮气，为负极；b极为阳极，a极为阴极；原电池中阳离子由负极移向正极，即溶液中的H+由乙室向甲室迁移，A错误；甲室为燃料电池的正极区，电极反应：O2+4e-+4H+===2H2O，溶液pH增大，B错误；乙室每产生1 mol N2，转移6 mol电子，根据得失电子守恒，可生成标准状况下3 mol H2，对应气体体积为67.2 L，C错误。 8.(2024·南通如皋市高三模拟)以甲苯为原料通过间接氧化法可以制取苯甲醛、苯甲酸等物质，反应原理如图所示。下列说法正确的是(　　) A.电解时的阳极反应为2Cr3++6e-+7H2O===Cr2+14H+ B.电解结束后，阴极区溶液pH升高 C.1 mol甲苯氧化为0.5 mol苯甲醛和0.5 mol苯甲酸时，共消耗 mol Cr2 D.甲苯、苯甲醛、苯甲酸的混合物可以通过分液的方法分离 答案　C 解析　电解时阳极发生氧化反应，电极反应为2Cr3+-6e-+7H2O===Cr2+14H+，A错误；阳极区产生的氢离子透过质子交换膜进入阴极区，阴极上氢离子放电，电极反应为2H++2e-===H2↑，电极上每消耗2 mol H+，就有2 mol H+进入阴极区，故电解结束后，阴极区溶液pH不变，B错误；结合3C6H5—CH3+2Cr2+16H+===3C6H5—CHO +4Cr3++11H2O，0.5 mol甲苯被氧化为0.5 mol苯甲醛时消耗 mol Cr2，根据C6H5—CH3+Cr2+8H+===C6H5—COOH +2Cr3++5H2O，0.5 mol甲苯被氧化为0.5 mol苯甲酸时消耗0.5 mol Cr2，则1 mol甲苯被氧化为0.5 mol苯甲醛和0.5 mol苯甲酸时，共消耗 mol Cr2，C正确；甲苯、苯甲醛、苯甲酸互溶，不可以通过分液的方法分离，D错误。 9.(2024·南通市高三下学期第二次调研)一种电解装置如图所示，电解时H+从右室移向左室。通过电解获得的电解液可实现。下列说法正确的是(　　) A.左室电解获得的电解液可用于实现“转化Ⅰ” B.右室发生的电极反应为Cr2+14H++6e-===2Cr3++7H2O C.“转化Ⅱ”发生的反应为+6Ti3++6H+===+6Ti4++2H2O D.“转化Ⅰ”生成1 mol，理论上电路中通过3 mol e- 答案　C 解析　根据氢离子在电解池中移动方向可知，a电极为阴极，b电极为阳极，阳极反应：2Cr3+-6e-+7H2O===Cr2+14H+，阴极反应：Ti4++e-===Ti3+，阳极生成的Cr2具有强氧化性，阴极生成的Ti3+具有还原性，“转化Ⅰ”为氧化反应，可加入右室电解获得的电解液氧化实现，“转化Ⅱ”为还原反应，可加入左室电解获得的电解液还原实现：+6Ti3++6H+===+6Ti4++2H2O，A、B错误，C正确；~6e-~，根据得失电子守恒，生成1 mol 理论上电路中通过6 mol e-，D错误。 10.(2024·江苏省姜堰中学、如东中学、前黄中学三校高三模拟)乙醛酸(OHC—COOH)是一种重要的化工中间体。工业上以乙二醛为原料制备乙醛酸的装置如图所示，通电后，阳极产物将乙二醛氧化为乙醛酸。下列说法错误的是(　　) A.a极电势高于b极 B.离子交换膜为阴离子交换膜 C.当有0.5 mol离子通过离子交换膜时，理论上最多可生成乙醛酸的质量为18.5 g D.乙二醛被氧化的化学方程式：+H2O+Cl2+2HCl 答案　B 解析　通电后，阳极产物将乙二醛氧化为乙醛酸，结合题中装置图，可知a电极为阳极，生成的Cl2与乙二醛发生氧化还原反应，b电极为阴极，发生还原反应，生成H2，阳极的电极反应式为2Cl--2e-===Cl2↑，阴极的电极反应式为2H++2e-===H2↑。a极为阳极，b极为阴极，因此a极电势高于b极，故A正确；氢离子由左侧经离子交换膜进入右侧，则离子交换膜为阳离子交换膜，故B错误；根据得失电子守恒有1 mol OHC—COOH~1 mol Cl2~2 mol e-，则当有0.5 mol离子通过离子交换膜时，理论上最多可生成乙醛酸的质量为 mol×74 g·mol-1=18.5 g，故C正确；氯气将乙二醛氧化为乙醛酸，自身被还原为氯离子，化学方程式为+H2O+Cl2+2HCl，故D正确。 11.(2024·江苏省部分重点高中高三模拟)利用如图的电化学装置，可实现对CO2的固定。下列说法错误的是(　　) A.向b电极移动 B.a电极的电极反应式为 C.电解过程中有H+生成 D.b电极的Pt用Cu代替后总反应不变 答案　D 解析　由图可知，a电极上和CO2得电子，发生还原反应，为阴极，则b为阳极，电解池中阴离子移向阳极，向b电极移动，A正确；a电极上和CO2得电子，电极反应式为，B正确；b为阳极发生氧化反应，水放电生成O2和H+，C正确；b电极为阳极，Pt用Cu代替后，Cu放电生成Cu2+，D错误。 12.(2023·南京师范大学附属中学高三模拟)科研人员发现利用低温固体质子导体作电解质，催化合成NH3，与传统的热催化合成氨相比，催化效率较高。其合成原理如图1所示，电源电压改变与生成NH3速率的关系如图2所示，下列说法不正确的是(　　) A.Pt-C是该合成氨装置的阳极 B.Pt-C3N4电极上发生的反应为N2+6H++6e-===2NH3 C.若H2的进出口流量差为22.4 L·min-1，则固体质子导体中H+的流速为2 mol·min-1 D.当电压高于1.2 V时，混合气体中N2和NH3的体积分数之和小于100% 答案　C 解析　图1可知，Pt-C电极是电解池的阳极，氢气在阳极失去电子发生氧化反应生成氢离子，电极反应式为H2-2e-===2H+，Pt-C3N4电极为阴极，酸性条件下氮气在阴极得到电子发生还原反应生成氨气，电极反应式为N2+6H++6e-===2NH3，故A、B正确；未说明标准状况下，无法计算22.4 L氢气的物质的量和反应生成氢离子的物质的量，则无法计算固体质子导体中氢离子的流速，故C错误；由图2可知，当电压高于1.2 V时，生成氨气速率变慢，说明氢离子在阴极得到电子生成氢气，导致混合气体中氮气和氨气的体积分数之和小于100%，故D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题四 选择题专攻 常见电化学装置图分析 核心精讲 01 (一)原电池原理及装置分析 1. 2. 3. 3 例1　(2024·扬州高三阶段练)高电压水系锌⁃有机混合液流电池的装置如图所示。下列说法错误的是 A.充电时，中性电解质NaCl的浓度减小 B.放电时，负极反应式为Zn-2e-+4OH- ===Zn(OH C.充电时，1 mol FQH2转化为FQ转移 2 mol电子 D.放电时，正极区溶液的pH减小 √ 4 充电时，阳极反应为FQH2-2e-===FQ+2H+，阴极反应为Zn(OH+2e-===Zn+4OH-，则中性电解质溶液中的Na+通过阳膜向左移动，Cl-通过阴膜向右移动，所以NaCl的浓度减小，故A正确； 放电时，负极上锌失去电子转化为Zn(OH，负极反应式为Zn-2e-+4OH-===Zn(OH，故B正确； 5 充电时，阳极反应为FQH2-2e-===FQ+2H+，则1 mol FQH2转化为FQ转移2 mol电子，故C正确； 放电时，正极反应为FQ+2e-+2H+===FQH2，则正极区溶液的pH增大，故D错误。 6 例2　神舟系列载人飞船的电源系统有太阳能电池帆板和镉镍蓄电池。其中镉镍电池的工作原理示意图如下(L为小灯泡，K1、K2为开关)，电池总反应为Cd+2NiOOH+2H2O Cd(OH)2+2Ni(OH)2。 下列说法正确的是 A.镍镉电池可24小时全天处于充电状态 B.镍镉电池放电时，电池外部电势： 电极A>电极B C.镍镉电池充电时，电极A附近碱性逐渐减弱 D.镍镉电池充电时，阳极反应式：Ni(OH)2-e-+OH-===NiOOH+H2O √ 7 使用太阳能帆板对镍镉电池进行充电，白天光照时才处于充电状态，故A错误； 放电时，电极A为负极，故电极A电势小于电极B，故B错误； 充电时电极A的电极反应式为Cd(OH)2+2e- ===Cd+2OH-，A电极附近碱性增强，故C错误； 充电时，阳极发生氧化反应，电极反应式为Ni(OH)2+e-+OH-===NiOOH +H2O，故D正确。 8 1.电解池模型 (二)电解原理及装置分析 9 2.对比掌握电解规律(阳极为惰性电极) 电解类型 电解质实例 溶液复原物质 电解水 NaOH、H2SO4或Na2SO4 水 电解电解质 HCl或CuCl2 原电解质 放氢生碱 NaCl HCl气体 放氧生酸 CuSO4或AgNO3 CuO或Ag2O 注意　电解后有关电解质溶液恢复原态的问题应该用质量守恒法分析。一般是加入阳极产物和阴极产物的化合物，但也有特殊情况，如用惰性电极电解CuSO4溶液，Cu2+完全放电之前，可加入CuO或CuCO3复原，而Cu2+完全放电之后，溶液中H+继续放电，应加入Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3复原。 3.电解原理的基本应用 (1)电解饱和食盐水(氯碱工业) 阳极反应式： (氧化反应)。 阴极反应式： 。 总反应方程式： 。 2Cl--2e-===Cl2↑ 2H2O+2e-===H2↑+2OH- 2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑ (2)电解精炼铜 电极材料：阳极为粗铜，阴极为纯铜。 电解质溶液：含Cu2+的盐溶液。 阳极反应：Zn-2e-===Zn2+、Fe-2e-===Fe2+、Ni-2e-===Ni2+、Cu-2e-===Cu2+。 阴极反应：Cu2++2e-===Cu。 阳极泥的形成：在电解过程中，活动性位于铜之后的银、金等杂质，难以在阳极失去电子变成阳离子而溶解，它们以金属单质的形式沉积在电解槽底部，形成阳极泥。 (3)电镀：图为金属表面镀银的工作示意图。 镀件作阴极，镀层金属银作阳极。电解质溶液是AgNO3溶液等含镀层金属阳离子的盐溶液。 电极反应：阳极Ag-e-===Ag+；阴极：Ag++e-===Ag。 特点：阳极溶解，阴极沉积，电镀液的浓度不变。 (三)金属的电化学腐蚀与防护 15 1.牺牲阳极法 被保护的金属作原电池的正极(阴极)，活泼金属作原电池的负极(阳极)，阳极要定期予以更换。 2.外加电流法 将被保护的金属与电源负极相连，作电解池的阴极，另一附加电极与电源正极相连，作电解池的阳极。 (四)电化学中的离子交换膜 (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 18 (2)离子交换膜的作用 如：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。 例　双极膜是一种离子交换复合膜，在直流电场作用下能将中间层的水分子解离成H+和OH-，并分别向两极迁移。用双极膜电解制备金属钴，工作原理如图所示。下列说法错误的是 A.电极a接电源的正极 B.电解过程中溶液中的S透过阴离子 交换膜向左移动 C.当电路中转移2 mol电子时，阳极产生 22.4 L H2(标准状况) D.电解池工作时，阴离子交换膜与双极膜之间的溶液的pH减小 √ 21 电解池中阳离子向阴极移动，则电极b是阴极， 电极a是阳极，电极a接电源的正极，故A正确； 电解池中阴离子向阳极移动，电解过程中溶液 中的S透过阴离子交换膜向左移动，故B正确； 当电路中转移2 mol电子时，阳极氢氧根离子失 电子生成0.5 mol O2，故C错误； 电解池工作时，S通过阴离子交换膜向左移动与氢离子结合生成硫酸，阴离子交换膜与双极膜之间的溶液的pH减小，故D正确。 22 真题演练 02 1.(2024·江苏，8)碱性锌锰电池的总反应为Zn+2MnO2+H2O===ZnO+ 2MnOOH，电池构造示意图如图所示。下列有关说法正确的是  A.电池工作时，MnO2发生氧化反应 B.电池工作时，OH-通过隔膜向正极移动 C.环境温度过低，不利于电池放电 D.反应中每生成1 mol MnOOH，转移电子 数为2×6.02×1023 1 2 3 4 5 √ 1 2 3 4 5 电池工作时，Zn为负极，MnO2为正极，MnO2得到 电子，发生还原反应，A错误； 电池工作时，OH-通过隔膜向负极移动，B错误； 环境温度过低，化学反应速率下降，不利于电池放 电，C正确； 由电极反应式MnO2+e-+H2O===MnOOH+OH-可知，反应中每生成1 mol MnOOH，转移1 mol(即6.02×1023)电子，D错误。 1 2 3 4 5 2.(2020·江苏，11)将金属M连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。在题图所示的情境中，下列有关说法正确的是 A.阴极的电极反应式为Fe-2e-===Fe2+ B.金属M的活动性比Fe的活动性弱 C.钢铁设施表面因积累大量电子而被保护 D.钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的快 √ 1 2 3 4 5 阴极得电子，A错误； 金属M失电子，其活动性应比铁强，B错误； M失去的电子流入钢铁设施表面，因积累大量电子而被保护，C正确； 海水中所含电解质的浓度远大于河水中的，因此钢铁设施在海水中腐蚀的速率快，D错误。 1 2 3 4 5 3.(2021·江苏，12)通过下列方法可分别获得H2和O2：①通过电解获得NiOOH和H2(如图)；②在90 ℃将NiOOH与H2O反应生成Ni(OH)2并获得O2。下列说法正确的是 A.电解后KOH溶液的物质的量浓度减小 B.电解时阳极电极反应式：Ni(OH)2+OH--e-===NiOOH+H2O C.电解的总反应方程式：2H2O 2H2↑+O2↑ D.电解过程中转移4 mol电子，理论上可获得22.4 L O2 √ 1 2 3 4 5 阴极水电离的氢离子得电子生成氢气，阳极Ni(OH)2失 电子生成NiOOH，电解过程总反应为2Ni(OH)2 2NiOOH+H2↑，电解后KOH溶液的物质的量浓度不 变，故A、C错误； 电解时阳极Ni(OH)2失电子生成NiOOH，电极反应式为Ni(OH)2+OH--e-===NiOOH+H2O，故B正确； 电解过程中转移4 mol电子，生成1 mol氧气，非标准状况下的体积不一定是22.4 L，故D错误。 1 2 3 4 5 4.(2024·新课标卷，12)一种可植入体内的微型电池工作原理如图所示，通过CuO催化消耗血糖发电，从而控制血糖浓度。当传感器检测到血糖浓度高于标准，电池启动。血糖浓度下降至标准，电池停止工作。(血糖浓度以葡萄糖浓度计)  电池工作时，下列叙述错误的是 A.电池总反应为2C6H12O6+O2===2C6H12O7 B.b电极上CuO通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转变起催化作用 C.消耗18 mg葡萄糖，理论上a电极有0.4 mmol电子流入 D.两电极间血液中的Na+在电场驱动下的迁移方向为b→a √ 1 2 3 4 5 该装置为原电池，a为正极，电极反应为O2 +4e-+2H2O===4OH-，b为负极，发生反应： Cu2O-2e-+2OH-===2CuO+H2O，在负极区， 葡萄糖被CuO氧化为葡萄糖酸：C6H12O6+ 2CuO===C6H12O7+Cu2O；电池的总反应为2C6H12O6+O2===2C6H12O7，A正确； CuO将葡萄糖氧化为葡萄糖酸，自身被还原为Cu2O，Cu2O在b电极上失电子转化成CuO，因此，CuO通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转变起催化作用，B正确； 1 2 3 4 5 由反应2C6H12O6+O2===2C6H12O7可知， 1 mol C6H12O6参加反应时转移2 mol电子， 消耗18 mg(0.1 mmol)葡萄糖时，理论上 a电极有0.2 mmol电子流入，C错误； 原电池中阳离子从负极向正极迁移，故Na+迁移方向为b→a，D正确。 5.(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 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 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 5 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： 1 2 3 4 5 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。 模拟预测 03 6.利用热再生氨电池可实现CuSO4电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示，甲、乙两室均预加相同的CuSO4电镀废液，向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法不正确的是 6 7 8 A.甲室Cu电极为负极 B.隔膜为阳离子膜 C.电池总反应：Cu2++4NH3===[Cu(NH3)4]2+ D.NH3扩散到乙室将对电池电动势产生影响 √ 向甲室加入足量氨水后电池开始工作，则甲室Cu电极溶解，变为铜离子与氨形成[Cu(NH3)4]2+，因此甲室Cu电极为负极，故A正确； 原电池内电路中阳离子向正极移动，若隔膜为阳离子膜，电极溶解生成的铜离子要向右侧移动，通入氨水要消耗铜离子，显然左侧阳离子不断减小，明显不利于电池反应正向进行，故B错误； 6 7 8 负极反应是Cu-2e-+4NH3===[Cu(NH3)4]2+，正极反应是Cu2++2e-===Cu，则电池总反应为Cu2++4NH3===[Cu(NH3)4]2+，故C正确； NH3扩散到乙室会与铜离子反应生成 [Cu(NH3)4]2+，铜离子浓度降低，铜离子得电子能力减弱，因此将对电池电动势产生影响，故D正确。 6 7 8 7.(2024·连云港模拟)用如图所示的新型电池可以处理含CN-的碱性废水，同时还可以淡化海水。 下列说法正确的是 A.a极电极反应式：2CN-+10e-+12OH-=== 2C+N2↑+6H2O B.电池工作一段时间后，右室溶液的pH减小 C.交换膜Ⅰ为阳离子交换膜，交换膜Ⅱ为阴离子交换膜 D.若将含有26 g CN-的废水完全处理，理论上可除去NaCl的质量为292.5 g √ 6 7 8 a极为负极，电极反应式：2CN--10e-+12OH-===2C+N2↑+6H2O，A错误； b极为正极，电极反应式为2H++2e-===H2↑，则消耗氢离子，pH增大，B错误； 由A分析可知，a极附近负电荷减少，则阴离子通过交换膜Ⅰ向左移动，由B分析可知，b极附近正电荷减少，则阳离子通过交换膜Ⅱ向右移动，从而达到淡化海水的目的，C错误； 6 7 8 26 g CN-的物质的量为1 mol，根据选项A分析可知，消耗1 mol CN-时转移5 mol电子，根据电荷守恒可知，可同时处理5 mol NaCl，其质量为292.5 g，D正确。 6 7 8 8.如图为一种酶生物电池，可将葡萄糖(C6H12O6)转化为葡萄糖内酯(C6H10O6)，两个碳纳米管电极材料由石墨烯片层卷曲而成。下列说法不正确的是 A.图中的离子交换膜为阳离子交换膜 B.负极区发生的电极反应主要为 C6H12O6-2e-===C6H10O6+2H+ C.碳纳米管有良好导电性能，且能高 效吸附气体 D.理论上消耗标准状况下2.24 L O2，可生成葡萄糖内酯0.2 mol √ 6 7 8 由图可知，右侧碳纳米管为正极，电极反应式为O2+4e-+4H+===2H2O，左侧碳纳米管为负极，电极反应式为C6H12O6-2e-===2H++C6H10O6，H2-2e-===2H+， 据此作答。图中离子交换膜能让氢离子通过，故离子交换膜为阳离子交换膜，故A正确； 碳纳米管电极材料由石墨烯片层卷曲而成，有良好的导电性能，且能高效吸附气体，故C正确； 6 7 8 理论上消耗标准状况下2.24 L O2，得到0.4 mol e-，由于负极区有H2和C6H12O6两种物质失电子，所以生成的葡萄糖内酯小于0.2 mol，故D错误。 6 7 8 题型突破练　电化学装置图(一) ——原电池 04 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 B D D D C D C C 题号 9 10 11 12 答案 D B D C 1.(2024·苏州高三三模)如图所示装置中，C1、C2是石墨电极。A中盛有棕色的KI和I2的混合溶液，B中盛有无色的Na3AsO4和Na3AsO3的混合溶液。当连接开关K，并向B中滴加浓盐酸时，发现电流表的指针向右偏转。一段时间后，当电流表指针回到中间“0”位置时，再向B中滴加过量浓NaOH溶液，可观察到电流表指针向左偏转。下列说法正确的是  A.电流表的指针向右偏转时，化学能转变为电能； 向左偏转时，电能转变为化学能 B.电流表的指针向右偏转时，C1电极反应为2I--2e-===I2 C.电流表的指针向左偏转时，C2电极反应为-2e-+H2O===As+2H+ D.由上述实验现象可知，氧化性：>I2 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 答案 √ 1 2 3 4 5 6 7 当连接开关K，并向B中滴加浓盐酸时，发现电流表 的指针向右偏转，说明此时C2电极是正极，C1电极是 负极。一段时间后，当电流表指针回到中间“0”位 置，再向B中滴加过量浓NaOH溶液，可观察到电流 表指针向左偏转，说明此时C2电极是负极，C1电极是正极，据此解答。不论电流表的指针向右偏转还是向左偏转，均是原电池，都是化学能转变为电能，A错误； 9 10 11 12 8 答案 1 2 3 4 5 6 7 电流表的指针向右偏转时，C1电极是负极，其电极 反应为2I--2e-===I2，B正确； 电流表的指针向左偏转时，C2电极是负极，其电极 反应为-2e-+2OH-===As+H2O，C错误； 根据以上分析可知在酸性溶液中氧化性：>I2，在碱性溶液中氧化性：<I2，D错误。 9 10 11 12 8 答案 2.(2024·南京市玄武高级中学高三模拟)热电厂尾气经处理得到较纯的SO2，可用于原电池法生产硫酸，其工作原理如图所示。电池工作时，下列说法不正确的是 A.电极b为正极 B.溶液中H+由a极区向b极区迁移 C.电极a的电极反应式：SO2-2e-+2H2O ===4H++ D.a极消耗SO2与b极消耗O2两者物质的量相等 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 该装置为原电池，SO2转化成较浓H2SO4， S元素的化合价升高，失电子发生氧化反应， 则电极a为负极，电极反应式为SO2-2e-+ 2H2O===4H++S，电极b为正极，O2 得电子发生还原反应，电极反应式为O2+4e-+4H+===2H2O，H+从a极区移向b极区，根据得失电子守恒，a极消耗SO2与b极消耗O2两者物质的量之比为2∶1，故A、B、C正确，D错误。 3.下列关于四种装置的叙述不正确的是 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 答案 A.电池Ⅰ：正极发生的反应为2H++2e- ===H2↑ B.电池Ⅱ：锌筒做负极，发生氧化反应 C.电池Ⅲ：是汽车使用的充电电池， 又称为二次电池 D.电池Ⅳ：电极b发生的电极反应式 为O2+4e-+2H2O===4OH- √ 1 2 3 4 5 6 7 电池Ⅰ为Zn-Cu-硫酸电池，Zn作负极，Cu作正极，氢离子在正极得电子生成氢气，电极反应为2H++2e-===H2↑，故A正确； 锌锰干电池中，Zn作负极，失电子发生氧化反应，故B正确； 酸性条件下，电极b发生的电极反应式为O2+4e-+4H+===2H2O，故D错误。 9 10 11 12 8 答案 4.银锌钮扣电池是一种常见的化学电源，其反应原理：Zn+Ag2O+H2O ===Zn(OH)2+2Ag，其工作示意图如图。下列说法不正确的是  A.Zn电极是负极 B.Ag2O电极发生还原反应 C.正极的电极反应式为Ag2O+2e-+H2O ===2Ag+2OH- D.放电前后电解质溶液的pH保持不变 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 答案 √ 1 2 3 4 5 6 7 Ag2O电极作正极，得电子发生还原反应，其电极反应为Ag2O+H2O+2e-===2Ag+2OH-，B、C正确； 氢氧根离子的物质的量虽然不变，但水的量减少，KOH的浓度增大，pH增大，D错误。 9 10 11 12 8 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 答案 5.(2024·南京师范大学附属中学高三模拟)甲酸燃料电池装置如图所示。下列说法错误的是  A.物质A是H2SO4 B.膜B是阳离子交换膜 C.a极电极反应式：HCOO-+2e-+2H+ ===+H2O D.Fe3+可以看作是该反应的催化剂，可以循环利用 √ 1 2 3 4 5 6 7 Fe2+、Fe3+的存在环境为酸性，且生成物为 K2SO4，故物质A为H2SO4，A正确； 装置中K+由负极移向正极，则膜B是阳离子 交换膜，B正确；a电极上HCOO-被氧化为 HC，其电极反应式为HCOO--2e-+2OH-===+H2O，C错误；Fe3+先被还原为Fe2+，Fe2+又被O2氧化生成Fe3+，Fe3+可以循环利用，可看作是该反应的催化剂，D正确。 9 10 11 12 8 答案 6.(2024·南通高三开学考试)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，下列说法正确的是  A.电极a为该电池的正极 B.放电过程中a极附近溶液pH增大 C.电极b的电极反应式为[Fe(CN)6]4--e- ===[Fe(CN)6]3- D.每消耗23 g CH3CH2OH，理论上会有6 mol H+通过质子交换膜移向b极 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 答案 √ 1 2 3 4 5 6 7 电极b为正极，电极反应为[Fe(CN)6]3-+e-=== [Fe(CN)6]4-，电极a为负极，电极反应为 CH3CH2OH-12e-+3H2O===2CO2↑+12H+， A、B、C错误； 根据a极的电极反应式可知每消耗23 g CH3CH2OH(即0.5 mol)，有6 mol H+通过质子交换膜移向b极，D正确。 9 10 11 12 8 答案 7.一种利用分子筛除去空气中的H2O、CO2、N2等杂质，获得纯氧气并构建锂⁃氧气电池，工作原理如图所示。下列叙述正确的是 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 答案 A.放电时，a极为负极，发生还原反应 B.放电时，空气通入分子筛发生分解 反应生成O2 C.充电时，b极反应式为-2e-===O2↑ D.充电时，a极质量净减3.2 g时，外电路中有0.1 mol电子转移 √ 1 2 3 4 5 6 7 放电时，a极为负极，发生氧化反应， A错误； 分子筛分离出氧气，属于物理变化， B错误； 充电时，b极为阳极，过氧根离子发生氧化反应生成氧气，C正确； 充电时，a极为阴极，电极反应式为Li2O2+2e-===2Li+，阴极减少的质量等于脱去过氧根离子的质量，阴极净减3.2 g，相当于脱离0.1 mol ，电路中应有0.2 mol电子转移，D错误。 9 10 11 12 8 答案 1 2 3 4 5 6 7 理论上消耗标准状况下2.24 L O2，得到0.4 mol e-，由于负极区有H2和C6H12O6两种物质失电子，所以生成的葡萄糖内酯小于0.2 mol，故D错误。 9 10 11 12 8 答案 8.(2024·江苏模拟)一种以钒基氧化物(V6O13)为正极材料的水系锌离子电池的工作原理如图所示。通过使用孔径大小合适且分布均匀的新型离子交换膜，可提高离子传输通量的均匀性，从而保持电池的稳定性。下列说法正确的是  A.放电过程中，Zn2+向Zn极一侧移动 B.放电过程中，电子由Zn极经电解质 溶液向V6O13极移动 C.充电时，V6O13极与外接直流电源正极相连 D.充电时，阳极发生的电极反应可能为V6O13+xZn2++2xe-===ZnxV6O13 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 答案 √ 1 2 3 4 5 6 7 放电过程中，Zn极为负极，Zn失电子生成Zn2+ 进入溶液，Zn2+向正极一侧移动，A不正确； 电子不能经过电解质溶液，B不正确； 充电时，V6O13极作阳极，与外接直流电源正极 相连，C正确； 充电时，阳极发生的电极反应可能为ZnxV6O13-2xe-===V6O13+xZn2+，D不正确。 9 10 11 12 8 答案 9.中国科学院将分子I2引入电解质中调整充电和放电反应途径，研制出了高功率可充电Li-SOCl2电池，工作原理如图所示，已知SOCl2可与水发生反应。下列说法正确的是  A.该电池既可选用含水电解液，也可选无水电解液 B.放电时，SOCl2最终被氧化为S C.充电时，阴极反应式：2LiCl+I2+2e-===2ICl+2Li+ D.放电时，每产生11.2 L(标准状况下)SO2时， 电路中转移2 mol电子 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 答案 √ 1 2 3 4 5 6 7 Li能与氧气、水反应，SOCl2可与水反应，故 电池工作环境必须在无水无氧的条件下进行， A错误； 由工作原理图可知，放电时，正极上SOCl2转 化为SOICl，SOICl再转化为S、SO2，SOCl2最终被还原，B错误； 充电时，I2失电子发生氧化反应转化为ICl，阳极反应式为2LiCl+I2-2e-===2ICl+2Li+，C错误； 放电时，正极反应式为2SOCl2+4e-===S+SO2↑+4Cl-，每产生11.2 L(标准状况下)SO2时，电路中转移2 mol电子，D正确。 9 10 11 12 8 答案 10.(2024·苏州市八校联考高三下学期三模)锂/氟化碳电池稳定性很高。电解质为LiClO4的乙二醇二甲醚溶液，总反应为xLi+CFx===xLiF+C，放电产物LiF沉积在正极，工作原理如图所示。下列说法正确的是 A.离子交换膜为阴离子交换膜 B.正极的电极反应式为CFx+xe-+xLi+===xLiF+C C.电解质溶液可用LiClO4的乙醇溶液代替 D.a极电势高于b极电势 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 答案 √ 1 2 3 4 5 6 7 a极上Li失电子生成Li+，Li+通过离子交换膜 在正极b上形成LiF，所以交换膜为阳离子交 换膜，A错误； 石墨棒电极为正极，在正极上附着的CFx得 电子，正极的电极反应式为CFx+xe-+xLi+===xLiF+C，B正确； 金属Li是活泼金属，能与乙醇反应，所以不能用乙醇溶液做电解质溶液，C错误； a为负极，b为正极，b极电势高于a极电势，D错误。 9 10 11 12 8 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 答案 11.我国科学家设计了一种新型Zn⁃S可充电电池，该电池放电时硫电极发生两步反应，分别为S+2Cu2++4e-===Cu2S、5Cu2++O2+10e-===Cu+2Cu2O，下列说法错误的是 A.放电时锌电极发生的反应为Zn-2e-===Zn2+ B.该电池充电时Cu2+的浓度增大 C.该电池放电时电子从锌电极流出 D.每生成1 mol铜，外电路中通过10 mol电子 √ 1 2 3 4 5 6 7 由题意知放电时硫作正极，锌作负极，锌失去电子发生氧化反应：Zn-2e-===Zn2+，A正确； 放电时，铜离子转化为Cu2S、Cu2O、Cu，则充电时Cu2S、Cu2O、Cu转化为铜离子，Cu2+的浓度增大，B正确； 该电池放电时电子从负极(锌电极)流出，C正确； 由反应5Cu2++O2+10e-===Cu+2Cu2O可知，每生成1 mol铜，通过10 mol电子，由于该电池放电时硫电极发生两步反应，故外电路中通过的电子大于10 mol，D错误。 9 10 11 12 8 答案 12.(2024·常州市第一中学高三模拟)LTO材料(Li4Ti5O12和Li4+xTi5O12)是新型锂离子电池的核心材料之一，放电时的工作原理如图1所示(为方便表示，忽略原子半径大小)，LTO材料在充放电过程中的相互转化如图2所示，下列说法正确的是 A.KCl的有机溶液可以用KCl的水溶液代替 B.每转移1 mol电子，正极材料质量减少7 g C.图2所示A→B的转化为放电时LTO材料中 晶胞的变化 D.充电时，阳极的电极反应式为Li++e-===Li 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 答案 √ 1 2 3 4 5 6 7 锂能与水反应生成氢氧化锂和氢气，所以氯化钾的有机溶液不能用氯化钾的水溶液代替，故A错误； 放电时，LTO材料电极为正极，锂离子与Li4Ti5O12在正极反应生成Li4+xTi5O12，则转移1 mol电子时，正极材料增加7 g，故B错误； 充电时，锂离子在阴极得到电子发生还原反应生成锂，电极反应式为Li++e-===Li，故D错误。 9 10 11 12 8 答案 题型突破练　电化学装置图(二) ——电解池 05 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 C D B B D C 题号 9 10 11 12 答案 C B D C 1.(2024·南通市高三下学期期中)利用CoP催化剂可实现肼氧化辅助制氢，下列叙述正确的是  A.图中甲池是电解池，乙池是原电池 B.电极C附近溶液pH下降 C.该装置可实现N2H4循环制氢 D.制得1 mol H2的同时可制得1 mol N2 √ 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 由图可知甲装置能自发的进行氧化还原 反应，所以甲是原电池，电极B为负极， 电极反应为N2H4-4e-+4OH-===4H2O+N2， 则电极A为正极，电极反应为O2+2H2O+ 4e-===4OH-，总反应为N2H4+O2===2H2O+N2；乙装置属于电解池，与电源的负极B相连的电极C为阴极，电极反应为2H2O+2e-===H2↑+2OH-，电极D为阳极，电极反应为N2H4-4e-+4OH-===4H2O+N2↑，据此分析解题。图中甲池是原电池，乙池是电解池，A错误； 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 电极C附近溶液pH增大，B错误； 该装置消耗N2H4，无法实现N2H4循环制氢，C错误； 当电极C上制得1 mol H2时，电极B、D上共制得1 mol N2，D正确。 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 2.(2024·苏州高三模拟)利用电解产生的H2O2与Fe2+发生反应生成高活性的羟基自由基(·OH，有很强氧化性)，能有效降解水体中的有机污染物，原理如图所示。下列说法正确的是 A.电源的B极为负极 B.生成羟基自由基的反应仅有一个 C.利用羟基自由基来处理有机物，效率高、无污染 D.电解池外电路转移2 mol电子，理论上可产生的·OH为2 mol √ 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 该装置为电解池，其中与电源A极相连的左侧电极的 电极反应为Fe3++e-===Fe2+、O2+2H++2e-===H2O2，该 电极为阴极，A极为电源负极，B极为正极，A错误； 生成羟基自由基的反应有两个：H2O-e-===H++·OH、H2O2+Fe2+===Fe(OH)2++·OH，B错误； 根据生成羟基自由基的反应，电解池外电路转移2 mol电子，则阳极反应：H2O-e-===H++·OH，有2 mol·OH生成，阴极区也可生成·OH，故理论上可产生的·OH大于2 mol，D错误。 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 3.(2024·南通市高三下学期模拟)利用如图所示装置可实现化学储氢。下列说法正确的是  A.Y为电源负极 B.电解后硫酸溶液的物质的量浓度减小 C.电极a上发生的反应为 +6H++6e- === D.电解过程中每生成11.2 L O2，理论上可 储存1 mol H2 √ 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 由图可知， 在惰性电极a得到电子生成 ， 惰性电极a为阴极，惰性电极b为阳极，与电源 的正极相连，Y为电源正极，A错误； 惰性电极b为阳极，H2O在阳极失去电子生成O2，电极反应式为2H2O-4e-===O2↑+4H+，H+通过质子交换膜进入阴极区，硫酸溶液中H+物质的量不变，但水消耗了，硫酸溶液的物质的量浓度增大，B错误； 未说明11.2 L O2所处的温度和压强，无法计算O2的物质的量，D错误。 答案 1 4 5 6 7 9 10 11 12 8 2 3 4.(2024·南京、盐城高三模拟)一种电解法制备Na2FeO4的装置如图所示。下列说法正确的是  A.电解时化学能转化为电能 B.电解时应将铂电极与直流电源正极相连 C.电解过程中转移2 mol e-，理论上可获得 标准状况下的H2 11.2 L D.电解时铁电极反应式：Fe-6e-+8OH-===Fe+4H2O √ 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 该装置为电解池，将电能转化成化学能， 故A错误； 电解法制备Na2FeO4，铁元素化合价由0价 升高到+6价，则铁电极作阳极，铂电极为 阴极，与电源负极相连，故B错误； 阴极反应式为2H2O+2e-===H2↑+2OH-，转移2 mol电子，生成1 mol氢气，则标准状况下，生成氢气体积为22.4 L，故C错误； 铁电极为阳极，电极反应式为Fe-6e-+8OH-===Fe+4H2O，故D正确。 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 5.(2024·南京市高三下学期第二次模拟)一种电解乙酰基吡嗪废水中的SO4制备S2O8的电化学装置如图所示。下列说法正确的是  A.石墨电极与直流电源正极相连 B.电解时，铂网电极附近pH增大 C.离子交换膜应选择性透过阴离子 D.阴极上的电极反应为2+2e-===S2 √ 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 电解乙酰基吡嗪废水中的SO4制备S2O8，由图可知，铂网电极上SO4失去电子发生氧化反应生成S2O8，为阳极，则石墨电极为阴极，与直流电源负极相连，A错误； 电解时，铂网电极为阳极，电极反应式为-2e-===S2，阴极反应式为2H++2e-===H2↑，则右侧氢离子通过阳离子交换膜进入左侧，使得铂网电极附近pH增大，B正确，C、D错误。 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 6.(2024·南京市第十三中学高三下学期适应性考试)科学家设计了一种CO2-HMF协同转化装置，如图所示。图中的双极膜中间层中的H2O解离为H+和OH-，并在直流电源作用下分别向两极迁移。下列叙述正确的是 A.催化电极A的电势高于催化电极B B.阳极的电极反应式为 C.每生成1 mol甲酸，双极膜处有1 mol的水解离 D.转移相同电子时，理论上消耗的CO2和HMF物质的量之比为1∶3 √ 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 由图可知，二氧化碳得电子发生还原反应转化 为甲酸，则催化电极A为阴极，催化电极B为 阳极。阳极电势高于阴极，故催化电极A的电 势低于催化电极B，A错误； 在碱性条件下，阳极的 失去电子发生氧化反应，电极反应式为 ，B正确； 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 二氧化碳得电子发生还原反应生成甲酸：CO2+2e-+2H+===HCOOH，则每生成1 mol甲酸，转移2 mol电子，双极膜处有2 mol的水解离，C错误； 结合电极反应可知，转移相同电子时，理论上消耗的CO2和HMF物质的量之比为3∶1，D错误。 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 7.利用燃料电池原理可处理高浓度的氨氮废水，同时电解含有苯酚、乙腈(CH3CN)的水溶液合成扑热息痛( )，装置如图所示，其 中a、b的电极材料为石墨。下列说法正确的是 A.溶液中的H+由甲室向乙室迁移 B.工作一段时间后，甲室溶液pH下降 C.乙室每产生1 mol N2，a电极理论上可产生H2 33.6 L(标准状况下) D.丙室中发生反应的总化学方程式为 √ 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 燃料电池甲通入空气为正极，发生得电子的 还原反应，乙中铵根离子发生氧化反应生成 氮气，为负极；b极为阳极，a极为阴极；原 电池中阳离子由负极移向正极，即溶液中的 H+由乙室向甲室迁移，A错误； 甲室为燃料电池的正极区，电极反应：O2+4e-+4H+===2H2O，溶液pH增大，B错误； 乙室每产生1 mol N2，转移6 mol电子，根据得失电子守恒，可生成标准状况下3 mol H2，对应气体体积为67.2 L，C错误。 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 8.(2024·南通如皋市高三模拟)以甲苯为原料通过间接氧化法可以制取苯甲醛、苯甲酸等物质，反应原理如图所示。下列说法正确的是 A.电解时的阳极反应为2Cr3++6e-+7H2O ===Cr2+14H+ B.电解结束后，阴极区溶液pH升高 C.1 mol甲苯氧化为0.5 mol苯甲醛和0.5 mol 苯甲酸时，共消耗 mol Cr2 D.甲苯、苯甲醛、苯甲酸的混合物可以通过分液的方法分离 √ 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 电解时阳极发生氧化反应，电极反应为 2Cr3+-6e-+7H2O===Cr2+14H+，A错误； 阳极区产生的氢离子透过质子交换膜进入 阴极区，阴极上氢离子放电，电极反应为 2H++2e-===H2↑，电极上每消耗2 mol H+， 就有2 mol H+进入阴极区，故电解结束后，阴极区溶液pH不变，B错误； 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 结合3C6H5—CH3+2Cr2+16H+===3C6H5—CHO +4Cr3++11H2O，0.5 mol甲苯被氧化为0.5 mol 苯甲醛时消耗 mol Cr2，根据C6H5—CH3 +Cr2+8H+===C6H5—COOH +2Cr3++5H2O， 0.5 mol甲苯被氧化为0.5 mol苯甲酸时消耗0.5 mol Cr2，则1 mol甲苯被氧化为0.5 mol苯甲醛和0.5 mol苯甲酸时，共消耗 mol Cr2，C正确； 甲苯、苯甲醛、苯甲酸互溶，不可以通过分液的方法分离，D错误。 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 9.(2024·南通市高三下学期第二次调研)一种电解装置如图所示，电解时H+从右室移向左室。通过 电解获得的电解液可实现 。下列说法正确的是 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 A.左室电解获得的电解液可用于实现“转化Ⅰ” B.右室发生的电极反应为Cr2+14H++6e-===2Cr3++7H2O C.“转化Ⅱ”发生的反应为 +6Ti3++6H+ === +6Ti4++2H2O D.“转化Ⅰ”生成1 mol ，理论上电路中通过3 mol e- √ 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 根据氢离子在电解池中移动方向可知，a电极为阴极，b电极为阳极，阳极反应：2Cr3+-6e-+7H2O ===Cr2+14H+，阴极反应：Ti4++e-===Ti3+，阳极生成的Cr2具有强氧化性，阴极生成的Ti3+ 具有还原性，“转化Ⅰ”为氧化反应，可加入右室电解获得的电解液氧化实现，“转化Ⅱ”为还原反应，可加入左室电解获得的电解 液还原实现： +6Ti3++6H+=== +6Ti4++2H2O，A、B错误，C正确； 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 ~6e-~ ，根据得失电子守恒， 生成1 mol 理论上电路中通过6 mol e-，D错误。 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 10.(2024·江苏省姜堰中学、如东中学、前黄中学三校高三模拟)乙醛酸(OHC—COOH)是一种重要的化工中间体。工业上以乙二醛为原料制备乙醛酸的装置如图所示，通电后，阳极产物将乙二醛氧化为乙醛酸。下列说法错误的是 A.a极电势高于b极 B.离子交换膜为阴离子交换膜 C.当有0.5 mol离子通过离子交换膜时，理论上最 多可生成乙醛酸的质量为18.5 g D.乙二醛被氧化的化学方程式： +H2O+Cl2→ +2HCl √ 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 通电后，阳极产物将乙二醛氧化为乙醛酸， 结合题中装置图，可知a电极为阳极，生成 的Cl2与乙二醛发生氧化还原反应，b电极为 阴极，发生还原反应，生成H2，阳极的电极 反应式为2Cl--2e-===Cl2↑，阴极的电极反应式为2H++2e-===H2↑。a极为阳极，b极为阴极，因此a极电势高于b极，故A正确； 氢离子由左侧经离子交换膜进入右侧，则离子交换膜为阳离子交换膜，故B错误； 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 根据得失电子守恒有1 mol OHC—COOH~ 1 mol Cl2~2 mol e-，则当有0.5 mol离子通过 离子交换膜时，理论上最多可生成乙醛酸的 质量为 mol×74 g·mol-1=18.5 g，故C正确； 氯气将乙二醛氧化为乙醛酸，自身被还原为氯离子，化学方程式为 +H2O+Cl2→ +2HCl，故D正确。 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 11.(2024·江苏省部分重点高中高三模拟)利用如图的电化学装置，可实现 对CO2的固定。下列说法错误的是 A.向b电极移动 B.a电极的电极反应式为 C.电解过程中有H+生成 D.b电极的Pt用Cu代替后总反应不变 √ 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 由图可知，a电极上 和CO2得电子，发生还原反应，为阴极，则b为阳极，电解池中阴离子移向阳极，向b电极移动，A正确； a电极上 和CO2得电子，电极反应式为 ，B正确； b为阳极发生氧化反应，水放电生成O2和H+，C正确； b电极为阳极，Pt用Cu代替后，Cu放电生成Cu2+，D错误。 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 12.(2023·南京师范大学附属中学高三模拟)科研人员发现利用低温固体质子导体作电解质，催化合成NH3，与传统的热催化合成氨相比，催化效率较高。其合成原理如图1所示，电源电压改变与生成NH3速率的关系如图2所示，下列说法不正确的是 A.Pt-C是该合成氨装置的阳极 B.Pt-C3N4电极上发生的反应为N2+6H++6e- ===2NH3 C.若H2的进出口流量差为22.4 L·min-1，则固体质子导体中H+的流速为2 mol·min-1 D.当电压高于1.2 V时，混合气体中N2和NH3的体积分数之和小于100% √ 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 图1可知，Pt-C电极是电解池的阳极， 氢气在阳极失去电子发生氧化反应生 成氢离子，电极反应式为H2-2e-=== 2H+，Pt-C3N4电极为阴极，酸性条件 下氮气在阴极得到电子发生还原反应生成氨气，电极反应式为N2+6H++6e-===2NH3，故A、B正确； 未说明标准状况下，无法计算22.4 L氢气的物质的量和反应生成氢离子的物质的量，则无法计算固体质子导体中氢离子的流速，故C错误； 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 由图2可知，当电压高于1.2 V时，生成氨气速率变慢，说明氢离子在阴极得到电子生成氢气，导致混合气体中氮气和氨气的体积分数之和小于100%，故D正确。 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 本课结束 THANKS $$