专题8 电化学-【十年高考】备战2026年高考化学真题分类解析与应试策略（Word版）

专题八　电化学 考点 2016~2020年 2021年 2022年 2023年 2024年 2025年 合计 17.原电池原理及其应用　金属的腐蚀与防护 6 4 4 3 4 2 23 18.电解原理及其应用 0 2 6 8 10 6 32 19.二次电池及原电池和电解池的综合 0 2 3 3 5 7 20 命题热度 本专题命题热度非常高() 课程标准 备考策略 1.认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用。能分析、解释原电池的工作原理,能设计简单的原电池。 本专题主要考查: (1)以新型能源电池或燃料电池为载体,考查原电池正负极的判断、电极反应式的书写、电子或电流的移动方向及溶液pH的变化等;(2)电解池的工作原理,如电解池阴阳极的判断、电极反应式的书写及溶液pH的变化等;(3)电解规律及其应用,如氯碱工业、粗铜的精炼、电镀等;(4)金属发生电化学腐蚀的原因和防止金属腐蚀的措施。高考有关原电池的考查一直是常考常新,设题背景新、设问角度新、解答方式新。虽电池的种类多样,但主要考查原电池的基本工作原理,着重考查考生对原理的迁移应用能力。 对原电池原理的复习备考应该针对以下几点:一是理解原电池基本原理;二是陌生电极反应式的书写。 电解池、金属的腐蚀与防护部分的试题设计突出“理论联系实际,强调学以致用”,注重以实际化工生产过程为问题情境,以电化学基础知识为载体,将化学研究的基本思想与方法、基本概念与原理、重要物质的性质与应用巧妙融合于试题之中,分值为4~8分。对电解原理的复习应该针对以下几点:一是理解电解池基本原理;二是重点复习以下知识点:(1)阴、阳极的判断;(2)电极反应类型;(3)电极反应式。 2.能列举常见的化学电源,并能利用相关信息分析化学电源的工作原理。 3.理解电解池的构成、工作原理及应用,能书写电极反应和总反应方程式。 4.了解金属发生电化学腐蚀的原因,金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施。能利用电化学原理解释金属腐蚀现象,选择并设计防腐措施。 考点17原电池原理及其应用　金属的腐蚀与防护答案P301　 1.(2025·江苏,8,3分,难度★★★)以稀硫酸为电解质溶液的光解水装置如图所示,总反应为2H2O2H2↑+O2↑。下列说法正确的是 (　　) A.电极a上发生氧化反应生成O2 B.H+通过质子交换膜从右室移向左室 C.光解前后,H2SO4溶液的pH不变 D.外电路每通过0.01 mol电子,电极b上产生0.01 mol H2 2.(2025·广东,16,4分,难度★★★)某理论研究认为:燃料电池(图b)的电极Ⅰ和Ⅱ上所发生反应的催化机理示意图分别如图a和图c,其中O2获得第一个电子的过程最慢。由此可知,理论上 (　　) a b c A.负极反应的催化剂是ⅰ B.图a中,ⅰ到ⅱ过程的活化能一定最低 C.电池工作过程中,负极室的溶液质量保持不变 D.相同时间内,电极Ⅰ和电极Ⅱ上的催化循环完成次数相同 3.(2024·江苏,8,3分,难度★★★)碱性锌锰电池的总反应为Zn+2MnO2+H2OZnO+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 4.(2024·广东,5,2分,难度★★)我国自主设计建造的浮式生产储卸油装置“海葵一号”将在珠江口盆地海域使用,其钢铁外壳镶嵌了锌块,以利用电化学原理延缓外壳的腐蚀。下列有关说法正确的是 (　　) A.钢铁外壳为负极 B.镶嵌的锌块可永久使用 C.该法为外加电流法 D.锌发生反应:Zn-2e-Zn2+ 5.(2024·湖北,2,3分,难度★★)2024年5月8日,我国第三艘航空母舰福建舰顺利完成首次海试。舰体表面需要采取有效的防锈措施,下列防锈措施中不形成表面钝化膜的是 (　　) 　　　 　　　　　 　　　　　 　　 A.发蓝处理 B.阳极氧化 C.表面渗镀 D.喷涂油漆 6.(2024·江西,11,3分,难度★★★★)我国学者发明了一种新型多功能甲醛-硝酸盐电池,可同时处理废水中的甲醛和硝酸根离子(如图)。下列说法正确的是 (　　) A.CuAg电极反应为2HCHO+2H2O-4e-2HCOO-+H2↑+2OH- B.CuRu电极反应为N+6H2O+8e-NH3↑+9OH- C.放电过程中,OH-通过质子交换膜从左室传递到右室 D.处理废水过程中溶液pH不变,无需补加KOH 7.(双选)(2023·山东,11,4分,难度★★★★)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。下列说法正确的是 (　　) A.甲室Cu电极为正极 B.隔膜为阳离子膜 C.电池总反应为Cu2++4NH3[Cu(NH3)4]2+ D.NH3扩散到乙室将对电池电动势产生影响 8.(2023·广东,6,2分,难度★★★)负载有Pt和Ag的活性炭,可选择性去除C1-实现废酸的纯化,其工作原理如图。下列说法正确的是 (　　) A.Ag作原电池正极 B.电子由Ag经活性炭流向Pt C.Pt表面发生的电极反应:O2+2H2O+4e-4OH- D.每消耗标准状况下11.2 L的O2,最多去除1 mol Cl- 9.(2023·海南,8,3分,难度★★★)利用金属Al、海水及其中的溶解氧可组成电池,如图所示。下列说法正确的是 (　　) A.b电极为电池正极 B.电池工作时,海水中的Na+向a电极移动 C.电池工作时,紧邻a电极区域的海水呈强碱性 D.每消耗1 kg Al,电池最多向外提供37 mol电子的电量 10.(双选)(2022·山东,13,4分,难度★★★)设计如图装置回收金属钴。保持细菌所在环境pH稳定,借助其降解乙酸盐生成CO2,将废旧锂离子电池的正极材料LiCoO2(s)转化为Co2+,工作时保持厌氧环境,并定时将乙室溶液转移至甲室。已知电极材料均为石墨材质,右侧装置为原电池。下列说法正确的是 (　　) A.装置工作时,甲室溶液pH逐渐增大 B.装置工作一段时间后,乙室应补充盐酸 C.乙室电极反应式为LiCoO2+2H2O+e-Li++Co2++4OH- D.若甲室Co2+减少200 mg,乙室Co2+增加300 mg,则此时已进行过溶液转移 11.(2022·广东,11,4分,难度★★★)为检验牺牲阳极的阴极保护法对钢铁防腐的效果,将镀层有破损的镀锌铁片放入酸化的3%NaCl溶液中。一段时间后,取溶液分别实验,能说明铁片没有被腐蚀的是 () A.加入AgNO3溶液产生沉淀 B.加入淀粉碘化钾溶液无蓝色出现 C.加入KSCN溶液无红色出现 D.加入K3[Fe(CN)6]溶液无蓝色沉淀生成 12.(2022·湖南,8,3分,难度★★★)海水电池在海洋能源领域备受关注,一种锂-海水电池构造示意图如下。下列说法错误的是 () A.海水起电解质溶液作用 B.N极仅发生的电极反应:2H2O+2e-2OH-+H2↑ C.玻璃陶瓷具有传递离子和防水的功能 D.该锂-海水电池属于一次电池 13.(2022·全国甲,10,6分,难度★★★)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+4H++2e-Mn2++2H2O D.电池总反应:Zn+4OH-+MnO2+4H+Zn(OH+Mn2++2H2O 14.(2021·辽宁,10,3分,难度★★★)如图,某液态金属储能电池放电时产生金属化合物Li3Bi。下列说法正确的是 (　　) A.放电时,M电极反应为Ni-2e-Ni2+ B.放电时,Li+由M电极向N电极移动 C.充电时,M电极的质量减小 D.充电时,N电极反应为Li3Bi+3e-3Li++Bi 15.(2021·辽宁,13,3分,难度★★★)利用 (Q)与电解转化法从烟气中分离CO2的原理如图。已知气体可选择性通过膜电极,溶液不能通过。下列说法错误的是 (　　) A.a为电源负极 B.溶液中Q的物质的量保持不变 C.CO2在M极被还原 D.分离出的CO2从出口2排出 16.(2021·山东,10,2分,难度★★★★)以KOH溶液为离子导体,分别组成CH3OH—O2、N2H4—O2、(CH3)2NNH2—O2清洁燃料电池,下列说法正确的是 (　　) A.放电过程中,K+均向负极移动 B.放电过程中,KOH物质的量均减小 C.消耗等质量燃料,(CH3)2NNH2—O2燃料电池的理论放电量最大 D.消耗1 mol O2时,理论上N2H4—O2燃料电池气体产物的体积在标准状况下为11.2 L 17.(2021·广东,9,2分,难度★★)火星大气中含有大量CO2,一种有CO2参加反应的新型全固态电池有望为火星探测器供电。该电池以金属钠为负极,碳纳米管为正极,放电时 (　　) A.负极上发生还原反应 B.CO2在正极上得电子 C.阳离子由正极移向负极 D.将电能转化为化学能 18.(2020·天津,11,3分,难度★★★)熔融钠-硫电池性能优良,是具有应用前景的储能电池。图中的电池反应为2Na+xSNa2Sx(x=5~3,难溶于熔融硫)。下列说法错误的是 (　　) A.Na2S4的电子式为Na+]2-Na+ B.放电时正极反应为xS+2Na++2e-Na2Sx C.Na和Na2Sx分别为电池的负极和正极 D.该电池是以Na-β-Al2O3为隔膜的二次电池 19.(2020·山东,10,2分,难度★★★)微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置,利用微生物处理有机废水获得电能,同时可实现海水淡化。现以NaCl溶液模拟海水,采用惰性电极,用下图装置处理有机废水(以含CH3COO-的溶液为例)。下列说法错误的是 (　　) A.负极反应为CH3COO-+2H2O-8e-2CO2↑+7H+ B.隔膜1为阳离子交换膜,隔膜2为阴离子交换膜 C.当电路中转移1 mol电子时,模拟海水理论上除盐58.5 g D.电池工作一段时间后,正、负极产生气体的物质的量之比为2∶1 20.(2020·江苏,11,4分,难度★★★)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。在下图所示的情境中,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 21.(双选)(2020·海南,11,4分,难度★★)某燃料电池主要构成要素如图所示,下列说法正确的是 (　　) A.电池可用于乙醛的制备 B.b电极为正极 C.电池工作时,a电极附近pH降低 D.a电极的反应式为O2+4e-+4H+2H2O 22.(2020·江苏,20,14分,难度★★★★)CO2/HCOOH循环在氢能的贮存/释放、燃料电池等方面具有重要应用。 (1)CO2催化加氢。在密闭容器中,向含有催化剂的KHCO3溶液(CO2与KOH溶液反应制得)中通入H2生成HCOO-,其离子方程式为　　　　　　　　　　　　　;其他条件不变,HC转化为HCOO-的转化率随温度的变化如图-1所示。反应温度在40~80 ℃范围内,HC催化加氢的转化率迅速上升,其主要原因是　  　。  图-1 (2)HCOOH燃料电池。研究HCOOH燃料电池性能的装置如图-2所示,两电极区间用允许K+、H+通过的半透膜隔开。 ①电池负极电极反应式为　　　　　　　　　　　　　;放电过程中需补充的物质A为　　　　　(填化学式)。  ②图-2所示的HCOOH燃料电池放电的本质是通过HCOOH与O2的反应,将化学能转化为电能,其反应的离子方程式为  　。  图-2 (3)HCOOH催化释氢。在催化剂作用下,HCOOH分解生成CO2和H2可能的反应机理如图-3所示。 图-3 ①HCOOD催化释氢反应除生成CO2外,还生成　　　　　(填化学式)。  ②研究发现:其他条件不变时,以HCOOK溶液代替HCOOH催化释氢的效果更佳,其具体优点是  　。  23.(2020·河北,16,14分,难度★★★★★)当今,世界多国相继规划了碳达峰、碳中和的时间节点。因此,研发二氧化碳利用技术、降低空气中二氧化碳含量成为研究热点。 (1)大气中的二氧化碳主要来自煤、石油及其他含碳化合物的燃烧。已知25 ℃时,相关物质的燃烧热数据如下表: 物质 H2(g) C(石墨,s) C6H6(l) -285.8 -393.5 -3 267.5 则25 ℃时H2(g)和C(石墨,s)生成C6H6(l)的热化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (2)雨水中含有来自大气的CO2,溶于水中的CO2进一步和水反应,发生电离: ①CO2(g)CO2(aq) ②CO2(aq)+H2O(l)H+(aq)+HC(aq) 25 ℃时,反应②的平衡常数为K。 溶液中CO2的浓度与其在空气中的分压成正比(分压=总压×物质的量分数),比例系数为y mol·L-1·kPa-1,大气中CO2(g)的物质的量分数为x时,溶液中H+浓度为　　　　　 mol·L-1(写出表达式,考虑水的电离,忽略HC的电离)。  (3)105 ℃时,将足量的某碳酸氢盐(MHCO3)固体置于真空恒容容器中,存在如下平衡: 2MHCO3(s)M2CO3(s)+H2O(g)+CO2(g) 上述反应达平衡时体系的总压为46 kPa。 保持温度不变,开始时在体系中先通入一定量的CO2(g),再加入足量MHCO3(s),欲使平衡时体系中水蒸气的分压小于5 kPa,CO2(g)的初始压强应大于　　　　 kPa。  (4)我国科学家研究Li-CO2电池,取得了重大科研成果。回答下列问题: ①Li-CO2电池中,Li为单质锂片,则该电池中的CO2在　　　　(填“正”或“负”)极发生电化学反应。研究表明,该电池反应产物为碳酸锂和单质碳,且CO2电还原后与锂离子结合形成碳酸锂按以下4个步骤进行,写出步骤Ⅲ的离子方程式。  Ⅰ.2CO2+2e-C2 Ⅱ.C2CO2+C Ⅲ.　　　　　　　　　　　　　　　　  Ⅳ.C+2Li+Li2CO3 ②研究表明,在电解质水溶液中,CO2气体可被电化学还原。 Ⅰ.CO2在碱性介质中电还原为正丙醇(CH3CH2CH2OH)的电极反应方程式为  　。  Ⅱ.在电解质水溶液中,三种不同催化剂(a、b、c)上CO2电还原为CO的反应进程中(H+电还原为H2的反应可同时发生),相对能量变化如图。由此判断,CO2电还原为CO从易到难的顺序为　　　　(用a、b、c字母排序)。  (a)CO2电还原为CO (b)H+电还原为H2 考点18电解原理及其应用答案P303　 1.(2025·北京,14,3分,难度★★★★)用电解Na2SO4溶液(图1)后的石墨电极1、2探究氢氧燃料电池,重新取Na2SO4溶液并用图2装置按ⅰ→ⅳ顺序依次完成实验。 图1 图2 实验 电极Ⅰ 电极Ⅱ 电压/V 关系 ⅰ 石墨1 石墨2 a a>d>c>b>0 ⅱ 石墨1 新石墨 b ⅲ 新石墨 石墨2 c ⅳ 石墨1 石墨2 d 下列分析不正确的是 (　　) A.a>0,说明实验ⅰ中形成原电池,反应为2H2+O22H2O B.b<d,是因为ⅱ中电极Ⅱ上缺少H2作为还原剂 C.c>0,说明ⅲ中电极Ⅰ上有O2发生反应 D.d>c,是因为电极Ⅰ上吸附H2的量:ⅳ>ⅲ 2.(2025·河北,10,3分,难度★★★)科研工作者设计了一种用于废弃电极材料LixCoO2(x<1)再锂化的电化学装置,其示意图如下: 已知:参比电极的作用是确定LixCoO2再锂化为LiCoO2的最优条件,不干扰电极反应。下列说法正确的是 (　　) A.LixCoO2电极上发生的反应:LixCoO2+xe-+xLi+LiCoO2 B.产生标准状况下5.6 L O2时,理论上可转化 mol的LixCoO2 C.再锂化过程中,S向LixCoO2电极迁移 D.电解过程中,阳极附近溶液pH升高 3.(2025·湖北,15,3分,难度★★★★)某电化学制冷系统的装置如图所示。[Fe(H2O)6]3+和[Fe(H2O)6]2+在电极上发生相互转化,伴随着热量的吸收或释放,经由泵推动电解质溶液的循环流动(①→②→③→④→①)实现制冷。装置只通过热交换区域Ⅰ和Ⅱ与环境进行传热,其他区域绝热。下列描述错误的是 (　　) A.阴极反应为[Fe(H2O)6]3++e- B.已知②处的电解液温度比①处的低,可推断[Fe(H2O)6]2+比[Fe(H2O)6]3+稳定 C.多孔隔膜可以阻止阴极区和阳极区间的热交换 D.已知电子转移过程非常快,物质结构来不及改变。热效应主要来自于电子转移后[Fe(H2O)6]2+和[Fe(H2O)6]3+离子结构的改变 4.(2025·陕晋宁青,13,3分,难度★★★)我国科研人员采用图甲所示的电解池,由百里酚(TY)合成了百里醌(TQ)。电极b表面的主要反应历程如图乙(灰球表示电极表面催化剂)。下列说法错误的是 (　　) 甲 乙 A.电解时,H+从右室向左室移动 B.电解总反应:TY+H2OTQ+2H2↑ C.以为原料,也可得到TQ D.用18O标记电解液中的水,可得到 5.(2025·河南,12,3分,难度★★★)一种液流电解池在工作时可以实现海水淡化,并以LiCl形式回收含锂废弃物中的锂元素,其工作原理如图所示。 下列说法正确的是 (　　) A.Ⅱ为阳离子交换膜 B.电极a附近溶液的pH减小 C.电极b上发生的电极反应为[Fe(CN)6]4-+e-[Fe(CN)6]3- D.若海水用NaCl溶液模拟,则每脱除58.5 g NaCl,理论上可回收1 mol LiCl 6.(2025·云南,11,3分,难度★★★)一种用双极膜电渗析法卤水除硼的装置如图所示,双极膜中H2O解离的H+和OH-在电场作用下向两极迁移。除硼原理:[B(OH)4]-+H+B(OH)3+H2O。下列说法错误的是 (　　) A.Pt电极反应:4OH--4e-O2↑+2H2O B.外加电场可促进双极膜中水的电离 C.Ⅲ室中,X膜、Y膜分别为阳离子交换膜和阴离子交换膜 D.Ⅳ室每生成1 mol NaOH,同时Ⅱ室最多生成1 mol B(OH)3 7.(2024·黑吉辽,12,3分,难度★★★)“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+H2。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↑ 8.(2024·山东,13,3分,难度★★★★)以不同材料修饰的Pt为电极,一定浓度的NaBr溶液为电解液,采用电解和催化相结合的循环方式,可实现高效制H2和O2,装置如图所示。下列说法错误的是(　　) A.电极a连接电源负极 B.加入Y的目的是补充NaBr C.电解总反应式为Br-+3H2OBr+3H2↑ D.催化阶段反应产物物质的量之比n(Z)∶n(Br-)=3∶2 9.(2024·广东,16,3分,难度★★★)一种基于氯碱工业的新型电解池(如图),可用于湿法冶铁的研究。电解过程中,下列说法不正确的是 (　　) A.阳极反应:2Cl--2e-Cl2↑ B.阴极区溶液中OH-浓度逐渐升高 C.理论上每消耗1 mol Fe2O3,阳极室溶液减少213 g D.理论上每消耗1 mol Fe2O3,阴极室物质最多增加138 g 10.(双选)(2024·海南,13,4分,难度★★★)电解NH4HSO4溶液得到S2,是早期制备H2O2的重要步骤。某实验装置如图所示。电解过程流出液b中混有少量气泡。下列说法错误的是 (　　) A.电解过程中阴极区的S不断迁移到阳极区 B.图中a代表H2 C.回路中通过1 mol电子产生0.5 mol (NH4)2S2O8 D.S氧化成S2的电极反应为2S-2e-S2 11.(2024·广西,9,3分,难度★★★)某新型钠离子二次电池(如图)用溶解了NaPF6的二甲氧基乙烷作电解质溶液。放电时嵌入PbSe中的Na变成Na+后脱嵌。下列说法错误的是 (　　) A.外电路通过1 mol电子时,理论上两电极质量变化的差值为23 g B.充电时,阳极电极反应为Na3V2(PO4)3-xe-Na3-xV2(PO4)3+xNa+ C.放电一段时间后,电解质溶液中的Na+浓度基本保持不变 D.电解质溶液不能用NaPF6的水溶液替换 12.(2024·重庆,9,3分,难度★★★)我国科研工作者研发了一种新型复合电极材料,可将CO2电催化转化为甲酸,如图是电解装置示意图。下列说法正确的是 (　　) A.电解时电极N上产生OH- B.电解时电极M上发生氧化反应 C.阴、阳离子交换膜均有两种离子通过 D.总反应为2CO2+2H2O2HCOOH+O2 13.(2024·湖南,10,3分,难度★★★)在KOH水溶液中,电化学方法合成高能物质K4C6N16时,伴随少量O2生成,电解原理如图所示,下列说法正确的是(　　) A.电解时,OH-向Ni电极移动 B.生成C6的电极反应:2C3N8H4+8OH--4e-C6+8H2O C.电解一段时间后,溶液pH升高 D.每生成1 mol H2的同时,生成0.5 mol K4C6N16 14.(2024·湖北,14,3分,难度★★★★)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-[OCH2O]2-+H2O。Cu电极上发生的电子转移反应为[OCH2O]2--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-OHC—COOH+H2O 15.(2024·贵州,11,3分,难度★★★)一种太阳能驱动环境处理的自循环光催化芬顿系统工作原理如图。光阳极发生反应:HC+H2OHC+2H++2e-,HC+H2OHC+H2O2。体系中H2O2与Mn(Ⅱ)/Mn(Ⅳ)发生反应产生的活性氧自由基可用于处理污水中的有机污染物。 下列说法错误的是 (　　) A.该芬顿系统能量转化形式为太阳能→电能→化学能 B.阴极反应式为O2+2H++2e-H2O2 C.光阳极每消耗1 mol H2O,体系中生成2 mol H2O2 D.H2O2在Mn(Ⅱ)/Mn(Ⅳ)的循环反应中表现出氧化性和还原性 16.(2023·北京,5,3分,难度★★★)回收利用工业废气中的CO2和SO2,实验原理示意图如下。 下列说法不正确的是 (　　) A.废气中SO2排放到大气中会形成酸雨 B.装置a中溶液显碱性的原因是HC的水解程度大于HC的电离程度 C.装置a中溶液的作用是吸收废气中的CO2和SO2 D.装置b中的总反应为S+CO2+H2OHCOOH+S 17.(2023·辽宁,7,3分,难度★★★)某无隔膜流动海水电解法制H2的装置如下图所示,其中高选择性催化剂PRT可抑制O2产生。下列说法正确的是 (　　) A.b端电势高于a端电势 B.理论上转移2 mol e-生成4 g H2 C.电解后海水pH下降 D.阳极发生:Cl-+H2O-2e-HClO+H+ 18.(2023·浙江,13,3分,难度★★★)氯碱工业能耗大,通过如图改进的设计可大幅度降低能耗,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.应选用阳离子交换膜, 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 19.(2023·广东,13,4分,难度★★★)利用活性石墨电极电解饱和食盐水,进行如图所示实验。闭合K1,一段时间后 (　　) A.U型管两侧均有气泡冒出,分别是Cl2和O2 B.a处布条褪色,说明Cl2具有漂白性 C.b处出现蓝色,说明还原性:Cl->I- D.断开K1,立刻闭合K2,电流表发生偏转 20.(2023·广东,16,4分,难度★★★)用一种具有“卯榫”结构的双极膜组装电解池(如图),可实现大电流催化电解KNO3溶液制氨。工作时,H2O在双极膜界面处被催化解离成H+和OH-,有利于电解反应顺利进行。下列说法不正确的是 (　　) A.电解总反应:KNO3+3H2ONH3·H2O+2O2↑+KOH B.每生成1 mol NH3·H2O,双极膜处有9 mol的H2O解离 C.电解过程中,阳极室中KOH的物质的量不因反应而改变 D.相比于平面结构双极膜,“卯榫”结构可提高氨生成速率 21.(2023·重庆,12,3分,难度★★★)电化学合成是一种绿色高效的合成方法。如图是在酸性介质中电解合成半胱氨酸和烟酸的示意图。下列叙述错误的是 (　　) A.电极a为阴极 B.H+从电极b移向电极a C.电极b发生的反应为:+2H2O-6e-+6H+ D.生成3 mol半胱氨酸的同时生成1 mol烟酸 22.(2023·湖北,10,3分,难度★★★)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 23.(2023·全国甲,12,6分,难度★★★★)用可再生能源电还原CO2时,采用高浓度的K+抑制酸性电解液中的析氢反应来提高多碳产物(乙烯、乙醇等)的生成率,装置如图所示。下列说法正确的是(　　) A.析氢反应发生在IrOx-Ti电极上 B.Cl-从Cu电极迁移到IrOx-Ti电极 C.阴极发生的反应有:2CO2+12H++12e-C2H4+4H2O D.每转移1 mol电子,阳极生成11.2 L气体(标准状况) 24.(2022·北京,13,3分,难度★★★)利用下图装置进行铁上电镀铜的实验探究。 装置 序号 电解质溶液 实验现象 ① 0.1 mol·L-1 CuSO4+少量H2SO4溶液 阴极表面产生无色气体,一段时间后阴极表面有红色固体,气体减少。经检验,电解液中有Fe2+ ② 0.1 mol·L-1 CuSO4+过量氨水 阴极表面未观察到气体,一段时间后阴极表面有致密红色固体。经检验,电解液中无Fe元素 下列分析不正确的是 (　　) A.①中气体减少,推测是由于溶液中c(H+)减小,且Cu覆盖铁电极,阻碍H+与铁接触 B.①中检测到Fe2+,推测可能发生反应:Fe+2H+Fe2++H2↑、Fe+Cu2+Fe2++Cu C.随阴极析出Cu,推测②中溶液c(Cu2+)减小,Cu2++4NH3[Cu(NH3)4]2+平衡逆向移动 D.②中Cu2+生成[Cu(NH3)4]2+,使得c(Cu2+)比①中溶液的小,Cu缓慢析出,镀层更致密 25.(2022·辽宁,9,3分,难度★★★)如图,c管为上端封口的量气管,为测定乙酸溶液浓度,量取10.00 mL待测样品加入b容器中,接通电源,进行实验。下列说法正确的是(　　) A.左侧电极反应:2H2O-4e-O2↑+4H+ B.实验结束时,b中溶液红色恰好褪去 C.若c中收集气体11.20 mL,则样品中乙酸浓度为0.1 mol·L-1 D.把盐桥换为U形铜导线,不影响测定结果 26.(2022·广东,10,2分,难度★★)以熔融盐为电解液,以含Cu、Mg和Si等的铝合金废料为阳极进行电解,实现Al的再生。该过程中 () A.阴极发生的反应为Mg-2e-Mg2+ B.阴极上Al被氧化 C.在电解槽底部产生含Cu的阳极泥 D.阳极和阴极的质量变化相等 27.(2022·海南,9,3分,难度★★★)一种采用H2O(g)和N2(g)为原料制备NH3(g)的装置示意图如下。下列有关说法正确的是(　　) A.在b电极上,N2被还原 B.金属Ag可作为a电极的材料 C.改变工作电源电压,反应速率不变 D.电解过程中,固体氧化物电解质中O2-不断减少 28.(2022·重庆,12,3分,难度★★★)硝酮是重要的有机合成中间体,可采用“成对间接电氧化”法合成。电解槽中水溶液的主要成分及反应过程如图所示。 下列说法错误的是 (　　) A.惰性电极2为阳极 B.反应前后W/W数量不变 C.消耗1 mol氧气,可得到1 mol硝酮 D.外电路通过1 mol电子,可得到1 mol水 29.(双选)(2022·河北,12,4分,难度★★★)科学家研制了一种能在较低电压下获得氧气和氢气的电化学装置,工作原理示意图如下。 下列说法正确的是 (　　) A.电极b为阳极 B.隔膜为阴离子交换膜 C.生成气体M与N的物质的量之比为2∶1 D.反应器Ⅰ中反应的离子方程式为4[Fe(CN)6]3-+4OH-4[Fe(CN)6]4-+O2↑+2H2O 30.(2021·广东,16,4分,难度★★★)钴(Co)的合金材料广泛应用于航空航天、机械制造等领域。如图为水溶液中电解制备金属钴的装置示意图。下列说法正确的是 (　　) A.工作时,Ⅰ室和Ⅱ室溶液的pH均增大 B.生成1 mol Co,Ⅰ室溶液质量理论上减少16 g C.移除两交换膜后,石墨电极上发生的反应不变 D.电解总反应:2Co2++2H2O2Co+O2↑+4H+ 31.(2021·湖北,15,3分,难度★★★)Na2Cr2O7的酸性水溶液随着H+浓度的增大会转化为CrO3。电解法制备CrO3的原理如图所示。下列说法错误的是 (　　) A.电解时只允许H+通过离子交换膜 B.生成O2和H2的质量比为8∶1 C.电解一段时间后阴极区溶液OH-的浓度增大 D.CrO3的生成反应为:Cr2+2H+2CrO3+H2O 32.(2024·重庆,17,15分,难度★★★★)高辛烷值的汽油可提升发动机的抗爆震性能,异构烷烃具有较高的辛烷值。 (1)在密闭容器中,n-C5H12(正戊烷)发生异构化反应,可同时生成i-C5H12(异戊烷)和t-C5H12(新戊烷),其平衡常数Kp随温度的变化如下表所示。 异构化反应 Kp 456 K 486 K 512 K 反应1 n-C5H12(g)i-C5H12(g) 2.80 2.50 2.31 反应2 n-C5H12(g)t-C5H12(g) 1.40 1.00 0.77 ①体系平衡后,增加压强,反应1的平衡　　　　(填“正向移动”“逆向移动”或“不移动”)。  ②456 K平衡时,i-C5H12和t-C5H12的体积比值为　　　　。  ③根据上表数据推断t-C5H12i-C5H12为吸热反应,其推断过程是    　。  (2)加入H2后,n-C5H12在双功能催化剂Pt/分子筛上发生异构化反应且选择性高,主要产物为i-C5H12,其反应机理如下(表示分子筛固体酸催化剂): 对于反应,下列说法正确的是　　　　(填字母)。  A.Pt只能催化脱氢反应,不能催化加氢反应 B.H2的加入增大了平衡常数,有利于反应的进行 C.分子筛固体酸催化剂的酸性越强,越有利于的形成 D.H2的加入促进了的加氢反应,减少了副反应的发生 (3)Pb(CH2CH3)4(四乙基铅)能提高汽油的辛烷值,可电解合成。电解池的阳极为Pb,阴极为碳钢,电解液为溶有格氏试剂(CH3CH2MgClCH3C+MgCl+)的有机体系。 ①阳极上生成Pb的电极反应式为　。  ②为了实现阴极产物的循环利用,电解一段时间后,需在阴极区不断加入适量的CH3CH2Cl,其原理是    　。  ③为减少铅污染,Pb(CH2CH3)4被限制使用。(CH3O)2CO是一种潜在替代品,其电解合成的原理如图所示(Pt/C为催化剂)。总反应的化学方程式为　　　　　　　　　;外电路转移1 mol电子时,理论上可生成(CH3O)2CO的物质的量为　　　　mol。  考点19二次电池及原电池和电解池的综合　　答案P307　 1.(2025·黑吉辽内蒙古,13,3分,难度★★★★)一种基于Cu2O的储氯电池装置如图,放电过程中a、b极均增重。若将b极换成Ag/AgCl电极,b极仍增重。关于图中装置所示电池,下列说法错误的是 (　　) A.放电时Na+向b极迁移 B.该电池可用于海水脱盐 C.a极反应:Cu2O+2H2O+Cl--2e-Cu2(OH)3Cl+H+ D.若以Ag/AgCl电极代替a极,电池将失去储氯能力 2.(双选)(2025·山东,12,4分,难度★★★)全铁液流电池工作原理如图所示,两电极分别为石墨电极和负载铁的石墨电极。下列说法正确的是 (　　) A.隔膜为阳离子交换膜 B.放电时,a极为负极 C.充电时,隔膜两侧溶液Fe2+浓度均减小 D.理论上,Fe3+每减少1 mol,Fe2+总量相应增加2 mol 3.(2025·广东,14,4分,难度★★★)一种高容量水系电池示意图如图。已知:放电时,电极Ⅱ上MnO2减少;电极材料每转移1 mol电子,对应的理论容量为26.8 A·h。下列说法错误的是 (　　) A.充电时Ⅱ为阳极 B.放电时Ⅱ极室中溶液的pH降低 C.放电时负极反应为MnS-2e-S+Mn2+ D.充电时16 g S能提供的理论容量为26.8 A·h 4.(2025·湖北,12,3分,难度★★★)某电池的正极材料为LiFePO4,负极材料为嵌锂石墨。利用人工智能筛选出的补锂试剂LiSO2CF3,能使失活的电池再生并延长寿命,且保持电池原结构。将LiSO2CF3注入电池后充电补锂,过程中[SO2CF3]-转化为气体离去。下列有关充电补锂的说法错误的是 (　　) A.[SO2CF3]-在阳极失去电子 B.生成气体中含有氟代烃 C.过程中铁元素的价态降低 D.[SO2CF3]-反应并离去是该电池保持原结构的原因 5.(2025·安徽,13,3分,难度★★★)研究人员开发出一种锂-氢可充电电池(如图所示),使用前需先充电,其固体电解质仅允许Li+通过。下列说法正确的是 (　　) A.放电时电解质溶液质量减小 B.放电时电池总反应为H2+2Li2LiH C.充电时Li+移向惰性电极 D.充电时每转移1 mol电子,c(H+)降低1 mol·L-1 6.(2025·甘肃,12,3分,难度★★★)我国科研工作者设计了一种Mg-海水电池驱动海水(pH=8.2)电解系统(如下图),以新型MoNi/NiMoO4为催化剂(生长在泡沫镍电极上),在电池和电解池中同时产生氢气。下列关于该系统的说法错误的是 (　　) A.将催化剂生长在泡沫镍电极上可提高催化效率 B.在外电路中,电子从电极1流向电极4 C.电极3的反应为4OH--4e-2H2O+O2↑ D.理论上,每通过2 mol电子,可产生1 mol H2 7.(2024·福建,9,4分,难度★★★)一种兼具合成功能的新型锂电池工作原理如图。电解质为含Li+有机溶液。放电过程中产生(CF3SO2)2NLi,充电过程中电解LiCl产生Cl2。下列说法正确的是 (　　) A.交换膜为阴离子交换膜 B.电解质溶液可替换为LiCl水溶液 C.理论上每生成1 mol Cl2,需消耗2 mol Li D.放电时总反应:6Li+N2+4CF3SO2ClNLi+4LiCl 阅读材料,完成8~9题。 　　我国科技工作者设计了如图所示的可充电Mg-CO2电池,以Mg(TFSI)2为电解质,电解液中加入1,3-丙二胺(PDA)以捕获CO2,使放电时CO2还原产物为MgC2O4。该设计克服了MgCO3导电性差和释放CO2能力差的障碍,同时改善了Mg2+的溶剂化环境,提高了电池充放电循环性能。 8.(2024·河北,13,3分,难度★★★)下列说法错误的是 (　　) A.放电时,电池总反应为2CO2+MgMgC2O4 B.充电时,多孔碳纳米管电极与电源正极连接 C.充电时,电子由Mg电极流向阳极,Mg2+向阴极迁移 D.放电时,每转移1 mol电子,理论上可转化1 mol CO2 9.(2024·河北,14,3分,难度★★★★)对上述电池放电时CO2的捕获和转化过程开展了进一步研究,电极上CO2转化的三种可能反应路径及相对能量变化如图(*表示吸附态)。 下列说法错误的是 (　　) A.PDA捕获CO2的反应为+CO2 B.路径2是优先路径,速控步骤反应式为*C+ +e-C2+ C.路径1、3经历不同的反应步骤但产物相同;路径2、3起始物相同但产物不同 D.三个路径速控步骤均涉及*C转化,路径2、3的速控步骤均伴有PDA再生 10.(2024·安徽,11,3分,难度★★★)我国学者研发出一种新型水系锌电池,其示意图如下。该电池分别以Zn-TCPP(局部结构如标注框内所示)形成的稳定超分子材料和Zn为电极,以ZnSO4和KI混合液为电解质溶液。下列说法错误的是 (　　) A.标注框内所示结构中存在共价键和配位键 B.电池总反应为+ZnZn2++3I- C.充电时,阴极被还原的Zn2+主要来自Zn-TCPP D.放电时,消耗0.65 g Zn,理论上转移0.02 mol电子 11.(2024·全国甲,12,6分,难度★★★)科学家使用δ-MnO2研制了一种MnO2-Zn可充电电池(如图所示)。电池工作一段时间后,MnO2电极上检测到MnOOH和少量ZnMn2O4。下列叙述正确的是 (　　) A.充电时,Zn2+向阳极方向迁移 B.充电时,会发生反应Zn+2MnO2ZnMn2O4 C.放电时,正极反应有MnO2+H2O+e-MnOOH+OH- D.放电时,Zn电极质量减少0.65 g,MnO2电极生成了0.020 mol MnOOH 12.(2023·全国新课标,10,6分,难度★★★)一种以V2O5和Zn为电极、Zn(CF3SO3)2水溶液为电解质溶液的电池,其示意图如下所示。放电时,Zn2+可插入V2O5层间形成ZnxV2O5·nH2O。下列说法错误的是 (　　) A.放电时V2O5为正极 B.放电时Zn2+由负极向正极迁移 C.充电总反应:xZn+V2O5+nH2OZnxV2O5·nH2O D.充电阳极反应:ZnxV2O5·nH2O-2xe-xZn2++V2O5+nH2O 13.(2023·辽宁,11,3分,难度★★★★)某低成本储能电池原理如下图所示。下列说法正确的是(　　) A.放电时负极质量减小 B.储能过程中电能转变为化学能 C.放电时右侧H+通过质子交换膜移向左侧 D.充电总反应:Pb+S+2Fe3+PbSO4+2Fe2+ 14.(2023·全国乙,12,6分,难度★★★★)室温钠-硫电池被认为是一种成本低、比能量高的能源存储系统。一种室温钠-硫电池的结构如图所示。将钠箔置于聚苯并咪唑膜上作为一个电极,表面喷涂有硫黄粉末的炭化纤维素纸作为另一电极。工作时,在硫电极发生反应: S8+e-,+e-,2Na+++2(1-)e-Na2Sx 下列叙述错误的是 (　　) A.充电时Na+从钠电极向硫电极迁移 B.放电时外电路电子流动的方向是a→b C.放电时正极反应为2Na++S8+2e-Na2Sx D.炭化纤维素纸的作用是增强硫电极导电性能 15.(2022·辽宁,14,3分,难度★★★)某储能电池原理如图。下列说法正确的是 (　　) A.放电时负极反应:Na3Ti2(PO4)3-2e-NaTi2(PO4)3+2Na+ B.放电时Cl-透过多孔活性炭电极向CCl4中迁移 C.放电时每转移1 mol电子,理论上CCl4吸收0.5 mol Cl2 D.充电过程中,NaCl溶液浓度增大 16.(2022·福建,9,4分,难度★★★)一种化学“自充电”的锌-有机物电池,电解质为KOH和Zn(CH3COO)2水溶液。将电池暴露于空气中,某电极无需外接电源即能实现化学自充电,该电极充放电原理如下图所示。下列说法正确的是(　　) A.化学自充电时,c(OH-)增大 B.化学自充电时,电能转化为化学能 C.化学自充电时,锌电极反应式:Zn2++2e-Zn D.放电时,外电路通过0.02 mol电子,正极材料损耗0.78 g 17.(2022·广东,16,4分,难度★★★)科学家基于Cl2易溶于CCl4的性质,发展了一种无需离子交换膜的新型氯流电池,可作储能设备(如图)。充电时电极a的反应为NaTi2(PO4)3+2Na++2e-Na3Ti2(PO4)3。 下列说法正确的是 () A.充电时电极b是阴极 B.放电时NaCl溶液的pH减小 C.放电时NaCl溶液的浓度增大 D.每生成1 mol Cl2,电极a质量理论上增加 23 g 18.(2021·福建,9,4分,难度★★★)催化剂TAPP-Mn(Ⅱ)的应用,使电池的研究取得了新的进展。电池结构在该催化剂作用下正极反应可能的历程如下图所示。 下列说法错误的是 (　　) A.Li-CO2电池可使用有机电解液 B.充电时,Li+由正极向负极迁移 C.放电时,正极反应为3CO2+4Li++4e-2Li2CO3+C D.*LiCO2、*CO、*LiC2O3和C都是正极反应的中间产物 19.(2021·河北,9,3分,难度★★★)K-O2电池结构如图,a和b为两个电极,其中之一为单质钾片。关于该电池,下列说法错误的是 (　　) A.隔膜允许K+通过,不允许O2通过 B.放电时,电流由b电极沿导线流向a电极;充电时,b电极为阳极 C.产生1 Ah电量时,生成KO2的质量与消耗O2的质量比值约为2.22 D.用此电池为铅酸蓄电池充电,消耗3.9 g钾时,铅酸蓄电池消耗0.9 g水 20.(2025·北京,16,12分,难度★★★★)铅酸电池是用途广泛并不断发展的化学电源。 (1)十九世纪,铅酸电池工作原理初步形成并延续至今。 铅酸电池工作原理:PbO2+Pb+2H2SO42PbSO4+2H2O ①充电时,阴极发生的电极反应为　　　　　　　　　　　　。  ②放电时,产生a库仑电量,消耗H2SO4的物质的量为　　　　　　　 mol。  已知:转移1 mol电子所产生的电量为96 500库仑。 ③35%~40% H2SO4作为电解质溶液性质稳定、有较强的导电能力,S参与电极反应并有利于保持电压稳定。该体系中S不氧化Pb,S氧化性弱与其结构有关,S的空间结构是　　　　　　　。  ④铅酸电池储存过程中,存在化学能的缓慢消耗:PbO2电极在H2SO4作用下产生的O2可将Pb电极氧化。O2氧化Pb发生反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　。  (2)随着铅酸电池广泛应用,需要回收废旧电池材料,实现资源的再利用。回收过程中主要物质的转化关系示意图如下。 ①将PbSO4等物质转化为Pb2+的过程中,步骤Ⅰ加入NaOH溶液的目的是  　。  ②步骤Ⅱ、Ⅲ中H2O2和K2S2O8作用分别是   　。  (3)铅酸电池使用过程中,负极因生成导电性差的大颗粒PbSO4,导致电极逐渐失活。通过向负极添加石墨、多孔碳等碳材料,可提高铅酸电池性能。碳材料的作用有　　　　　(填字母)。  a.增强负极导电性 b.增大负极材料比表面积,利于生成小颗粒PbSO4 c.碳材料作还原剂,使PbO2被还原 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题八　电化学 考点17　原电池原理及其应用　 金属的腐蚀与防护 1.A　光解过程中,电极a上电子流出,发生氧化反应,电极b上电子流入,发生还原反应。电极a反应:2H2O-4e-O2↑+4H+,电极b反应:2H++2e-H2↑,故A项正确;H+向得电子一极移动,即H+通过质子交换膜从左室移向右室,B项错误;由于光解总反应为2H2O2H2↑+O2↑,故水减少,H2SO4浓度增大,pH减小,C项错误;由2H++2e-H2↑,外电路每通过0.01 mol电子,电极b上产生0.005 mol H2,D项错误。 2.C　由图a、c知,电极Ⅰ通入O2,为燃料电池正极,电极Ⅱ通入H2,为燃料电池负极,ⅰ为正极反应的催化剂,A项错误;电池工作过程中,负极反应式为H2-2e-2H+,生成的H+通过质子交换膜向正极区移动,C项正确;依据题给信息“其中O2获得第一个电子的过程最慢”,说明在图a中,ⅰ到ⅱ过程的活化能最高,B项错误;分析图a、c知,相同时间内,正极O2转移4 mol电子时完成一次循环,而负极H2转移4 mol电子需要完成两次循环,D项错误。 3.C　正极的电极反应式为MnO2+e-+H2OMnOOH+OH-,负极的电极反应式为Zn-2e-+2OH-ZnO+H2O。MnO2转化为MnOOH,Mn由+4价降为+3价,MnO2作氧化剂,发生还原反应,A项错误;原电池工作时阴离子向负极移动,B项错误;温度较低时,反应速率会减小,C项正确;MnO2转化为MnOOH,Mn由+4价降为+3价,每生成1 mol MnOOH,转移电子数为1×6.02×1023,D项错误。 4.D　钢铁外壳镶嵌了锌块,由于金属活动性Zn>Fe,即锌块为负极,钢铁为正极,形成原电池,Zn失去电子,发生氧化反应:Zn-2e-Zn2+,从而保护钢铁,延缓其腐蚀。镶嵌的锌块会被逐渐消耗,需根据腐蚀情况进行维护和更换,不能永久使用,故A、B项错误,D项正确;由分析得,该方法为牺牲阳极的阴极保护法,故C项错误。 5.D　发蓝处理技术通常用于钢铁等黑色金属,通过在空气中加热或直接浸泡于浓氧化性溶液中来实现,可在金属表面形成一层极薄的氧化膜,这层氧化膜能有效防锈,A项不符合题意;阳极氧化是将待保护的金属与电源正极连接,在金属表面形成一层氧化膜的过程,B项不符合题意;表面渗镀是在高温下将气态、固态或熔融状态的欲渗镀的物质(金属或非金属元素)通过扩散作用从被渗镀的金属的表面渗入内部以形成表层合金镀层的一种表面处理的方法,C项不符合题意;喷涂油漆是将油漆涂在待保护的金属表面,该过程中并没有在金属表面形成钝化膜,D项符合题意。 6.B　原电池中,电子由负极经导线流向正极,由题图中电子流向可知,CuAg电极为负极,CuRu电极为正极。由上述分析可知,CuAg电极为负极,负极反应式为2HCHO+4OH--2e-2HCOO-+H2↑+2H2O,故A错误;CuRu电极为正极,正极反应式为N+6H2O+8e-NH3↑+9OH-,故B正确;质子交换膜只允许H+通过,不允许OH-通过,故C错误;同时处理废水中的甲醛和硝酸根离子的总反应为8HCHO+N+7OH-8HCOO-+4H2↑+NH3↑+2H2O,处理废水过程中消耗KOH溶液,pH降低,即处理废水过程中溶液pH改变,需补加KOH,故D错误。 7.CD　装置左侧回收CuSO4溶液,则甲池Cu电极发生氧化反应产生[Cu(NH3)4]2+,通过低温热解释放NH3,所以甲室Cu电极为负极,乙室Cu电极为正极,电极反应分别为 负极　Cu+4NH3-2e-[Cu(NH3)4]2+ 正极　Cu2++2e-Cu 因此总反应为Cu2++4NH3[Cu(NH3)4]2+,C项正确,A项错误;乙池中Cu2+减少,则乙池中的S通过隔膜进入甲池,因此隔膜为阴离子膜,B项错误;NH3扩散到乙室,NH3也会与Cu2+发生反应,D项正确。 8.B　O2在Pt上得到电子发生还原反应,Pt为正极,Cl-在Ag上失去电子发生氧化反应,Ag为负极。由上述分析可知,Cl-在Ag上失去电子发生氧化反应,故Ag作原电池负极,A项错误;电子由负极Ag经活性炭流向正极Pt,B项正确;该活性炭可实现废酸的纯化,溶液为酸性,故Pt表面发生的电极反应为O2+4H++4e-2H2O,C项错误;每消耗标准状况下11.2 L的O2(物质的量为0.5 mol),转移2 mol电子,而2 mol Cl-失去2 mol电子,故最多去除2 mol Cl-,D项错误。 9.A　铝为活泼金属,发生氧化反应,为负极,则石墨为正极,A正确;原电池中,阳离子向正极移动,B错误;a电极反应为铝失去电子生成铝离子:Al-3e-Al3+,铝离子水解显酸性,C错误;每消耗1 kg Al为 mol,电池最多向外提供 mol×3= mol电子的电量,D错误。 10.BD　根据信息右侧装置为原电池,则左侧装置为电解池。电池工作时,左侧装置中乙酸盐的阴离子在细菌表面失去电子被氧化为CO2气体,电极反应式为CH3COO-+2H2O-8e-2CO2↑+7H+,即左侧装置中细菌所在的电极为阳极,Co2+在另一个电极(阴极)上得到电子,被还原产生金属Co,为保持细菌所在环境pH稳定,也为平衡电荷,阳极上电极反应产生的H+应通过阳膜进入甲室,使甲室溶液酸性逐渐增强,pH逐渐减小,A项错误;根据得失电子关系可知,右侧装置中细菌所在的电极为负极,电极反应为CH3COO-+2H2O-8e-2CO2↑+7H+,乙室中LiCoO2电极为正极,正极材料LiCoO2得电子转化为Co2+,电极反应为8LiCoO2+8e-+32H+8Li++8Co2++16H2O,综上可知装置工作一段时间后,乙室应该补充盐酸,B项正确;乙室中电解质溶液为酸性,不可能生成大量OH-,C项错误;若甲室Co2+减少200 mg,电子转移的物质的量为n(e-)=×2≈0.006 8 mol,根据得失电子守恒可知,乙室Co2+应增加的质量为0.006 8 mol×59 g·mol-1≈0.4 g>300 mg,说明此时已进行过溶液转移,D项正确。 11.D　检验铁片是否被腐蚀,实际上就是检验有无Fe2+产生。 溶液中的氯离子能与银离子反应生成氯化银沉淀,因此产生沉淀无法说明Fe2+是否存在,A项错误;加入淀粉碘化钾溶液无蓝色出现,说明不存在Fe3+,但不能确定是否存在Fe2+,B项错误;加入KSCN溶液无红色出现,说明不存在Fe3+,但不能确定是否存在Fe2+,C项错误;加入铁氰化钾溶液,无蓝色沉淀,则说明无Fe2+,即铁片未被腐蚀,D项正确。 12.B　海水中存在NaCl、MgCl2等电解质,海水在该电池中起电解质溶液的作用,A项说法正确;N极为电池的正极,正极上水放电生成氢气,同时,海水中溶解的O2也可在N极放电,电极反应为O2+4e-+2H2O4OH-,B项说法错误;Li为活泼金属,能够与水反应,玻璃陶瓷起到隔绝水的作用,同时传导离子形成闭合回路,C项说法正确;该电池将化学能转化为电能后,H2在N极不具有充电后发生失电子反应的条件,故该锂-海水电池属于一次电池,D项说法正确。 13.A　根据电池装置图可知,Zn电极为负极,MnO2电极为正极。根据原电池电解质溶液中阴、阳离子的移动方向(阴离子向负极定向移动,阳离子向正极定向移动)的规律可知,A项叙述错误,B项叙述正确;电池放电时的正极反应为MnO2+4H++2e-Mn2++2H2O,C项叙述正确;放电时的负极反应为Zn+4OH--2e-Zn(OH,由此可知,放电时的电池总反应为Zn+4OH-+MnO2+4H+Zn(OH+Mn2++2H2O,D项叙述正确。 14.B　由题干信息可知,M极由于Li比Ni更活泼,也比N极上的Sb、Bi、Sn更活泼,故放电时,M极作负极,电极反应为Li-e-Li+,N极为正极,电极反应为3Li++Bi+3e-Li3Bi。由分析可知,放电时,M电极反应为Li-e-Li+,A项错误;放电时,M极为负极,N极为正极,故Li+由M电极向N电极移动,B项正确;由二次电池的原理可知,充电时和放电时同一电极上发生的反应互为逆过程,充电时,M电极的电极反应为Li++e-Li,故电极质量增大,C项错误;充电时,N电极反应为Li3Bi-3e-3Li++Bi,D项错误。 15.C　由题干信息可知,M极发生的反应是由(Q)转化为,该过程是一个还原反应,故M极为阴极,电极反应为+2H2O+2e-+2OH-,故与M极相连的a电极为负极;N极为阳极,电极反应为-2e-+2H+,b极为电源正极。由分析可知,a为电源负极,A项说法正确;溶液中Q的物质的量保持不变,B项说法正确;整个过程CO2未被还原,CO2在M极区发生的反应为CO2+OH-,C项说法错误;M极区CO2发生反应CO2+OH-,向阳极移动,N极区发生反应+H+H2O+CO2↑,故分离出的CO2从出口2排出,D项说法正确。 16.C　电池放电过程中,阳离子向电池正极移动,A项说法错误;放电过程中,N2H4—O2燃料电池的总反应为N2H4+O2N2+2H2O,KOH物质的量不会减小,B项说法错误;由N2H4+O2N2+2H2O可知,消耗1 mol O2时,理论上生成1 mol N2,其在标准状况下的体积为22.4 L,D项说法错误;三种燃料电池中发生的总反应依次为:2CH3OH+3O2+4KOH2K2CO3+6H2O、N2H4+O2N2+2H2O、(CH3)2NNH2+4O2+4KOH2K2CO3+N2+6H2O,每转移1 mol电子,消耗三种燃料的质量依次为5.33 g、8 g、3.75 g,比较可知,消耗等质量燃料,(CH3)2NNH2—O2燃料电池的理论放电量最大,C项说法正确,符合题目要求。 17.B　电池的负极发生氧化反应,A项错误;CO2在正极上得电子发生还原反应,B项正确;放电时阳离子移向正极,C项错误;原电池是把化学能转化为电能的装置,D项错误。 18.C　根据化学键形成条件,Na+与之间形成离子键,S原子之间形成共价键,所以Na2S4的电子式为Na+]2-Na+,A项说法正确;该电池放电时,正极发生还原反应,其电极反应为xS+2Na++2e-Na2Sx,B项说法正确;该电池的正极反应物是S,C项说法错误;该电池能充电,所以为二次电池,D项说法正确。 19.B　由图可知,a极变化为CH3COO-CO2,该极的电极反应为CH3COO-+2H2O-8e-2CO2+7H+,a极发生氧化反应,则a极为负极,b极为正极,A项说法正确;由于可实现海水淡化,结合原电池原理分析,Cl-应移向a极,Na+应移向b极,故隔膜1为阴离子交换膜,隔膜2为阳离子交换膜,B项说法错误;当转移8 mol e-时,CH3COO-减少1 mol,同时H+增加7 mol,应有8 mol Cl-通过隔膜1,则转移1 mol电子时理论上可除去1 mol NaCl,所以C项说法正确;工作一段时间后,由于正极反应式为2H++2e-H2↑,故正、负极生成气体的物质的量之比为2∶1,D项说法正确。 20.C　所示装置是牺牲阳极的阴极保护法,阳极材料M比Fe活泼,失电子,发生氧化反应,电子通过导线流向钢铁设施被保护的一极,阴极的电极反应式(一般)为O2+2H2O+4e-4OH-,A、B两项错误,C项正确;海水比河水中电解质的浓度大,钢铁更易腐蚀,D项错误。 21.AD　燃料电池中,通入O2的一极为正极,通入燃料的一极为负极,即a电极为正极,b电极为负极,故B不符合题意;该电池将乙烯和水转化成乙醛,可用于乙醛的制备,故A符合题意;电池工作时,阳离子氢离子移向正极,a电极的反应式为O2+4e-+4H+2H2O,a电极附近pH升高,故C不符合题意;正极发生还原反应,a电极的反应式为O2+4e-+4H+2H2O,故D符合题意。 22. (1)HC+H2HCOO-+H2O 温度升高反应速率增大,温度升高催化剂的活性增强 (2)①HCOO-+2OH--2e-HC+H2O　H2SO4 ②2HCOOH+2OH-+O22HC+2H2O(或2HCOO-+O22HC) (3)①HD　②提高释放氢气的速率,提高释放出氢气的纯度 解析 (1)依据题意分析:反应物为HC和H2,产物为HCOO-,则可写出离子方程式:HC+H2HCOO-+H2O。其他条件不变,仅改变温度,导致转化率迅速上升,则要从影响反应速率的因素角度入手,首先考虑催化剂的活性增强。 (2)①依据两极物质化合价变化可知,负极HCOOH发生氧化反应得到HC:HCOO--2e-+2OH-HC+H2O。正极反应式为Fe3++e-Fe2+,而Fe2+被O2氧化为Fe3+,发生如下反应:4Fe2++4H++O24Fe3++2H2O,再结合有K2SO4被分离出来,故需补充H2SO4。 ②总反应的离子方程式为2HCOO-+O22HC,也可写为2HCOOH+O2+2OH-2HC+2H2O。 (3)①认真观察催化释氢的反应机理图,HCOOD中的两个氢原子先后断键被吸附,HCOOD→CO2,两个氢原子(H和D)结合生成HD。 ②因HCOOK易电离产生HCOO-,使得释氢速率加快,同时提高释放氢气的纯度。 23. (1)3H2(g)+6C(石墨,s)C6H6(l)　ΔH=+49.1 kJ·mol-1 (2)　(3)100.8 (4)①正　2C+CO22C+C ②12CO2+18e-+4H2OCH3CH2CH2OH+9C c>b>a 解析 (1)根据H2(g)、C(石墨,s)和C6H6(l)的燃烧热,写出其热化学方程式分别为H2(g)+O2(g)H2O(l)　ΔH1=-285.8 kJ·mol-1①,C(石墨,s) +O2(g) CO2(g)ΔH2=-393.5 kJ·mol-1②,C6H6(l)+O2(g)6CO2(g)+3H2O(l)　ΔH3=-3 267.5 kJ·mol-1③,H2(g)与C(石墨,s)反应生成C6H6(l)的化学方程式为3H2(g)+6C(石墨,s)C6H6(l),根据盖斯定律得ΔH=ΔH1×3+ΔH2×6-ΔH3,即热化学方程式为3H2(g)+6C(石墨,s)C6H6(l)　ΔH=+49.1 kJ·mol-1。(2)因为K=,将c(CO2)aq=xyP代入得c(HC)=。根据电荷守恒:c(H+)=c(HC)+c(OH-)=+,则c(H+)=。(3)平衡体系总压为46 kPa,则由2MHCO3(s)M2CO3(s)+H2O(g)+CO2(g)可得p(H2O)=p(CO2)=23 kPa,Kp=23×23。若保持温度不变,设开始先通入CO2的压强为x kPa,平衡时水蒸气分压为5 kPa时,可列“三段式”: 2MHCO3(s)M2CO3(s)+H2O(g)+CO2(g) 起始/kPa 0 x 转化/kPa 5 5 平衡/kPa 5 5+x KP=23×23=5×(5+x),解得x=100.8,故为使平衡时水蒸气分压小于5 kPa,CO2(g)初始压强应大于100.8 kPa。(4)①Li-CO2电池中,Li失电子作负极,CO2在正极发生还原反应;根据反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ和有单质碳生成可知,反应Ⅲ为2C+CO22C+C;②CO2在碱性介质中电还原为正丙醇,其电极反应式为12CO2+18e-+4H2OCH3CH2CH2OH+9C; 根据图示(a)和(b)反应相对能量变化可推知,CO2电还原为CO由易到难的顺序为c>b>a。 考点18　电解原理及其应用 1.D　图1为电解池,阳极反应式:2H2O-4e-O2↑+4H+,阴极反应式4H2O+4e-2H2↑+4OH-,故电解后阳极区(石墨1)储存O2,阴极区(石墨2)储存H2;重新取Na2SO4溶液作电解质溶液,利用图1电解产物(H2、O2)进行氢氧燃料电池实验探究,则石墨1为正极,石墨2为负极。 实验ⅰ中石墨1(O2)为正极,石墨2(H2)为负极,发生自发氧化还原反应,2H2+O22H2O,则a>0,A项正确;ⅲ中,c>0说明新石墨为正极,新石墨可能含有空气中的少量氧气或溶于水的少量O2,O2发生还原反应,C项正确;ⅱ和ⅳ区别在于ⅱ中负极更换为新石墨,则b<d的原因可能是ⅱ中电极Ⅱ上还原剂(H2)不足,B项正确;与ⅳ相比,ⅲ中电极Ⅰ为新石墨,d>c则说明ⅲ中电极Ⅰ上吸附O2的量不足,D项错误。 2.B　由图可知,Pt电极产生O2,说明Pt电极为电解池阳极,则LixCoO2电极为阴极。阳极反应为2H2O-4e-O2↑+4H+,阳极区生成H+且消耗H2O,故阳极附近溶液pH降低,D项错误;产生标准状况下5.6 L O2时,即产生0.25 mol O2,转移1 mol e-,阴极LixCoO2得e-发生还原反应,电极反应为LixCoO2+(1-x)e-+(1-x)Li+LiCoO2,故转移1 mol e-时,理论上转化 mol的LixCoO2,A项错误、B项正确;电解池中阴离子(S)向阳极(Pt电极)方向迁移,C项错误。 3.B　在阴极上,[Fe(H2O)6]3+得电子生成[Fe(H2O)6]2+,电极反应式正确,A项正确;从①处到②处,[Fe(H2O)6]3+得电子生成[Fe(H2O)6]2+,②处电解液温度比①处低,说明该过程吸热,与[Fe(H2O)6]2+稳定性无法判断,B项错误;多孔隔膜不允许[Fe(H2O)6]3+和[Fe(H2O)6]2+通过,可以阻止两个区域之间的热交换,从而保证制冷效果,C项正确;已知电子转移过程非常快,物质结构来不及改变,那么热效应就主要来自于电子转移后[Fe(H2O)6]2+和[Fe(H2O)6]3+离子结构的改变,D项正确。 4.D　由反应历程图知:百里酚(TY)的结构简式为,百里醌(TQ)的结构简式为,TY→TQ发生氧化反应,可判断出:电极b为阳极,电极a为阴极,在电解池中H+(阳离子)从阳极向阴极移动,即从右室向左室移动,A项正确。电解时阳极反应式为TY-4e-+H2OTQ+4H+,阴极反应式为4H++4e-2H2↑,故总反应式为TY+H2OTQ+2H2↑,B项正确。依据反应历程图,酚被氧化时,酚羟基对位引入羰基,C项正确。用18O标记电解液中的水,得到的产物是,D项错误。 5.D　由图可知电极a为阴极,电极b为阳极,题干中描述电解池工作的目的有:①淡化海水,②回收含锂废弃物中的锂元素;则电极a的电极反应式为O2+4e-+2H2O4OH-,Na+透过离子交换膜Ⅰ向左移动,Ⅰ为阳离子交换膜,Cl-向右移动,所以离子交换膜Ⅱ为阴离子交换膜,A项错误;由于电极a附近生成OH-,则电极a附近溶液的pH增大,B项错误;电极b为阳极,发生氧化反应,电极反应式为[Fe(CN)6]4--e-[Fe(CN)6]3-,C项错误;脱除58.5 g NaCl,就有1 mol Cl-跟Li+结合生成1 mol LiCl,D项正确。 6.C　电解池中阳离子向阴极移动,阴离子向阳极移动,故从图中可以看出,Pt电极为阳极,石墨电极为阴极。Pt电极为阳极,OH-放电发生氧化反应,A项正确;外加电源促使阴、阳两极离子放电,从而促进水的电离,B项正确;Ⅲ中NaCl浓溶液变稀,说明Cl-、Na+向两边移动,阴离子Cl-向Pt电极移动,X膜为阴离子交换膜,阳离子Na+向石墨电极移动,Y膜为阳离子交换膜,C项错误;每生成1 mol NaOH,Ⅱ中进入1 mol H+,则生成1 mol B(OH)3,D项正确。 7.A　由题中反应机理分析可知,HCHO在阳极发生反应,阳极总反应为2HCHO-2e-+4OH-2HCOO-+H2↑+2H2O。而阴极水中的H+放电得H2,电极反应式为2H2O+2e-H2↑+2OH-。传统电解水时每转移2 mol电子可生成1 mol H2,而此原理中两电极均生成H2,每转移2 mol电子共可得到2 mol H2,所以相同电量下H2理论产量是传统电解水的2倍,A错误;由上述分析可知,B正确;根据电解原理可知,阴离子向阳极移动,则OH-通过阴离子交换膜向阳极(b极)移动,C正确;由上述分析可知,D正确。 8.B　电极a为阴极,连接电源负极,A正确;电解过程中消耗H2O和Br-,催化阶段Br被还原成Br进而循环使用,故加入Y的目的是补充H2O,维持NaBr溶液为一定浓度,B错误;电解总电解反应式为Br-+3H2OBr+3H2↑,C正确;催化阶段,Br元素的化合价由+5价降至-1价,生成1 mol Br-得到6 mol电子,O元素的化合价由-2价升至0价,生成1 mol O2失去4 mol电子,根据得失电子守恒,n(O2)∶n(Br-)=3∶2,D正确。 9.C　该装置是一种基于氯碱工业的新型电解池,可用于湿法冶铁。右侧溶液为饱和食盐水,右侧电极产生气体,则右侧电极为阳极,Cl-放电产生氯气,电极反应为2Cl--2e-Cl2↑,A项正确;左侧电极为阴极,发生还原反应,Fe2O3在碱性条件下转化为Fe,电极反应为Fe2O3+6e-+3H2O2Fe+6OH-,消耗水产生OH-,阴极区溶液中OH-浓度逐渐升高,B项正确;理论上每消耗1 mol Fe2O3,转移6 mol电子,产生3 mol Cl2,同时有6 mol Na+由阳极转移至阴极,则阳极室溶液减少3 mol×71 g·mol-1+6 mol×23 g·mol-1=351 g,C项错误;理论上每消耗1 mol Fe2O3,转移6 mol电子,有6 mol Na+由阳极转移至阴极,阴极室物质最多增加6 mol×23 g·mol-1=138 g,D项正确。 10.AC　由实验装置图可知,与电源正极相连的电极为阳极,电极反应式为2S-2e-S2,电解过程流出液b中混有少量气泡,发生副反应2H2O-2e-O2↑+4H+,与电源负极相连的电极为阴极,电极反应式为2H++2e-H2↑。由分析可知,阴离子向阳极移动,但是硫酸根不能通过质子交换膜,则硫酸根不能从阴极区迁移到阳极区,A错误;由分析可知,阴极区产生氢气,则a为氢气,B正确;由于阳极区存在副反应,则当回路中通过1 mol电子时,产生的(NH4)2S2O8小于0.5 mol,C错误;由分析可知,阳极区发生反应2S-2e-S2,D正确。 11.A　放电时嵌入PbSe中的Na变成Na+后脱嵌,则右侧电极为负极,Na失电子生成Na+;Na+透过允许Na+通过的隔膜从右侧进入左侧,则左侧为正极。外电路通过1 mol电子时,负极有1 mol Na失电子生成Na+进入右侧溶液,溶液中有1 mol Na+从右侧进入左侧,并与正极的Na3-xV2(PO4)3结合,则理论上两电极质量变化的差值为2 mol×23 g·mol-1=46 g,A错误;充电时,左侧电极为阳极,Na3V2(PO4)3失电子生成Na3-xV2(PO4)3,则阳极电极反应为Na3V2(PO4)3-xe-Na3-xV2(PO4)3+xNa+,B正确;放电一段时间后,负极产生的Na+的物质的量与负极区通过隔膜进入左侧溶液的Na+的物质的量相同,进入左侧溶液的Na+与参加左侧正极反应的Na+的物质的量相同,所以电解质溶液中的Na+浓度基本保持不变,C正确;Na能与水反应,所以电解质溶液不能用NaPF6的水溶液替换,D正确;故选A。 12.D　在酸性条件下,电解时电极N上水失去电子发生氧化反应生成氧气,电极反应式为2H2O-4e-4H++O2↑,A错误;催化电极M上二氧化碳得到电子发生还原反应生成甲酸,B错误;电解时,HCOO-和OH-通过阴离子交换膜向中间迁移,H+透过阴离子交换膜向中间迁移,C错误;由上述分析可知,总反应为二氧化碳和水生成甲酸和氧气,D正确。 13.B　由电解原理图可知,Ni电极上产生氢气,作阴极,发生还原反应,电解质溶液为KOH溶液,电极反应为2H2O+2e-H2↑+2OH-;Pt电极上C3N8H4失去电子生成C6,作阳极,电极反应为2C3N8H4+8OH--4e-C6+8H2O,同时Pt电极上还伴随少量O2生成,电极反应为4OH--4e-O2↑+2H2O。 由分析可知,Ni电极为阴极,Pt电极为阳极,电解过程中,阴离子向阳极移动,即OH-向Pt电极移动,A项错误;由分析可知,Pt电极上C3N8H4失去电子生成C6,电极反应为2C3N8H4+8OH--4e-C6+8H2O,B项正确;由分析可知,阳极主要反应为2C3N8H4+8OH--4e-C6+8H2O,阴极反应为2H2O+2e-H2↑+2OH-,则电解过程中发生的总反应主要为2C3N8H4+4OH-C6+4H2O+2H2↑,反应消耗OH-,生成H2O,电解一段时间后,溶液pH降低,C项错误;根据反应2C3N8H4+4OH-C6+4H2O+2H2↑可知,理论上每生成1 mol H2,生成0.5 mol K4C6N16,但Pt电极上还伴随少量O2生成,发生电极反应4OH--4e-O2↑+2H2O,则生成1 mol H2时Ni电极得到的部分电子由OH-在Pt电极上放电产生O2提供,所以实际生成K4C6N16的物质的量小于0.5 mol,D项错误。 14.B　根据题述信息,在KOH溶液中HCHO转化为HOCH2O-,离子方程式为HCHO+OH-HOCH2O-,存在平衡HOCH2O-+OH-[OCH2O]2-+H2O,Cu电极上发生的电子转移反应为[OCH2O]2--e-HCOO-+H·,2个H·结合生成H2,Cu电极为阳极;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,电极反应式为H2C2O4+2e-+2H+OHC—COOH+H2O,再是OHC—COOH与HO—N+H3反应生成HOOC—CHN—OH,离子方程式为OHC—COOH+HO—N+H3HOOC—CHN—OH+H2O+H+,最后HOOC—CHN—OH在Cu上发生得电子的还原反应转化成H3N+CH2COOH,电极反应式为HOOC—CHN—OH+4e-+5H+H3N+CH2COOH+H2O。根据分析,电解过程中,阳极区消耗OH-、同时生成H2O,故电解一段时间后阳极区c(OH-)减小,A项正确;根据分析,阴极区的总反应为H2C2O4+HO—N+H3+6e-+6H+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项错误;根据分析,结合装置图,阳极总反应为2HCHO-2e-+4OH-2HCOO-+H2↑+2H2O,C项正确;根据分析,阴极区的Pb上发生反应H2C2O4+2e-+2H+OHC—COOH+H2O,D项正确。 15.C　该系统为一种太阳能驱动环境处理的自循环光催化芬顿系统,由题图可知,太阳能先转化为电能,电能再转化为化学能,A项正确。由图可知,阴极上氧气和氢离子得电子发生还原反应生成过氧化氢,电极反应式为O2+2H++2e-H2O2,B项正确。根据光阳极上发生的反应可知,每消耗2 mol H2O,转移2 mol电子,光阳极上生成1 mol H2O2和2 mol H+;由阴极反应式可知,阴极每消耗1 mol O2和2 mol H+,体系中也生成1 mol H2O2,产生的H2O2与Mn(Ⅱ)/Mn(Ⅳ)发生反应产生活性氧自由基,即光阳极每消耗1 mol H2O,体系中生成1 mol H2O2,C项错误。Mn(Ⅳ)和过氧化氢转化为Mn(Ⅱ)过程中,锰元素化合价降低,H2O2做还原剂,表现还原性;Mn(Ⅱ)转化为Mn(Ⅳ)时,H2O2中O元素化合价降低,做氧化剂,表现氧化性,D项正确。 16.C　SO2在空气中经一系列反应转化为硫酸,可形成硫酸型酸雨,A项正确;装置a中溶液的溶质为NaHCO3,溶液显碱性,说明HC的水解程度大于HC的电离程度,B项正确;装置a中NaHCO3溶液的作用是吸收SO2气体,CO2与NaHCO3溶液不反应,不能吸收CO2,C项错误;由电解池阴极和阳极反应式可知,装置b中总反应为S+CO2+H2OHCOOH+S,D项正确。 离子交换膜的分类和应用 17.D　H2为还原产物,故钛箔为电解池的阴极,钛网极为阳极。阳极连接电源正极,阴极连接电源负极,故a端电势高于b端电势,A项错误;电解时,阳极反应为Cl-+H2O-2e-HClO+H+,阴极反应为2H2O+2e-H2↑+2OH-,总反应方程式为Cl-+H2OClO-+H2↑,理论上转移2 mol e-生成2 g H2,B项错误、D项正确;流动海水电解后,海水中含有NaClO,其为强碱弱酸盐,pH不会下降,C项错误。 18.B　在电极A上Cl-失去电子生成Cl2,发生氧化反应,电极A为电解池阳极,接电源正极,A正确;电极B为阴极,碱性条件下通入的O2放电生成OH-:2H2O+4e-+O24OH-,B错误;右室有OH-生成,选用阳离子交换膜,左边的Na+通过阳离子交换膜进入右边,在右室获得浓度较高的NaOH溶液,C正确;改进设计中由H+在阴极放电变为O2在阴极放电,O2的氧化性强,更易得电子,因此可通过提高电极B上反应物的氧化性来降低电解电压,减少能耗,D正确。 19.D　闭合K1,形成电解池,电解饱和食盐水,由图中电源的正、负极可知,U型管左侧电极为阳极,氯离子在阳极上失去电子生成氯气,电极反应为2Cl--2e-Cl2↑,U型管右侧电极为阴极,阴极电极反应为2H2O+2e-H2↑+2OH-,总反应为2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑,据此解答。根据分析,U型管两侧均有气泡冒出,分别是Cl2和H2,A项错误;U型管左侧生成氯气,氯气与水反应生成HClO,HClO具有漂白性,则a处布条褪色,说明HClO具有漂白性,而不是Cl2具有漂白性,B项错误; b处出现蓝色,发生反应Cl2+2KII2+2KCl,说明还原性:I->Cl-,C项错误;断开K1,立刻闭合K2,此时可构成氢氯燃料电池,形成电流,电流表发生偏转,D项正确。 20.B　由大电流催化电解KNO3溶液制氨可知,在电极a处KNO3放电生成NH3,发生还原反应,故电极a为阴极,电极反应式为N+8e-+8H+NH3·H2O+H2O+OH-,电极b为阳极,电极反应式为4OH--4e-O2↑+2H2O,“卯榫”结构的双极膜中的H+移向电极a,OH-移向电极b。由分析中阴、阳极电极反应式可知,电解总反应为KNO3+3H2ONH3·H2O+2O2↑+KOH,A项正确;根据阴极的电极反应式可知,每生成1 mol NH3·H2O,阴极得到8 mol e-,同时双极膜处有8 mol H+进入阴极室,即有8 mol的H2O解离,B项错误;电解过程中,阳极室每消耗4 mol OH-,同时有4 mol OH-通过双极膜进入阳极室,KOH的物质的量不因反应而改变,C项正确;相比于平面结构双极膜,“卯榫”结构具有更大的膜面积,有利于H2O被解离成H+和OH-,可提高氨生成速率,D项正确。 “5点”突破电解综合应用题 (1)分清阴、阳极,与电源正极相连的为阳极,与电源负极相连的为阴极,两极反应为“阳氧阴还”。 (2)剖析离子移动方向,阳离子移向阴极,阴离子移向阳极。 (3)注意放电顺序,正确判断放电的微粒或物质。 (4)注意环境,正确判断反应产物,酸性环境不出现OH-,碱性环境不出现H+;不能想当然地认为金属作阳极,电极产物为金属阳离子。 (5)注意得失电子守恒和电荷守恒,正确书写电极反应式。 21.D　电极b上3-甲基吡啶转化为烟酸过程中“加氧少氢”,发生氧化反应,则b为阳极,a为阴极,阴极电极反应式为+2e-+2H+,A正确;电解池中阳离子移向阴极,则H+移向a电极,B正确;电极b上3-甲基吡啶转化为烟酸过程中发生氧化反应,在酸性介质中电极反应式为: +2H2O-6e-+6H+,C正确;根据电子守恒可得关系式:~6e-~,因此生成6 mol半胱氨酸的同时生成1 mol烟酸,D错误。 22.B　该装置工作时,b电极连接电源负极为阴极,电极上放出H2:2H2O+2e-H2↑+2OH-,A正确;阳极无Cl2生成且KOH溶液浓度不变,则本质上是电解水,阳极生成O2,两极之间转移H+,离子交换膜为阳离子交换膜,B错误;电解的本质是电解水,而KOH浓度不变,PTFE膜不透液态水,则通过PTFE膜的水应为动能高的水分子(透汽),C正确;电解生成H2的速率为x mol·h-1,阴、阳极分别通过的水的速率都应为x mol·h-1,故海水为电解池补水的速率为2x mol·h-1,D正确。 23.C　根据电还原CO2可知IrOx-Ti电极为电解池阳极,Cu电极为电解池阴极。析氢反应发生在阴极(Cu电极)上,A项错误;质子交换膜只允许两极区转移H+,B项错误;2O2H4,结合H2SO4溶液和电荷守恒可知阴极反应有2CO2+12H++12e-C2H4+4H2O,C项正确;阳极反应为: 2H2O-4e-O2↑+4H+ 4 mol 22.4 L 1 mol V(O2) 解得V(O2)=5.6 L,D项错误。 24.C　由实验现象可知,实验①中铁作电镀池的阴极,铁会先与溶液中的氢离子、铜离子反应生成亚铁离子、氢气和铜,一段时间后,铜离子在阴极得到电子发生还原反应生成铜;实验②中铜离子与过量氨水反应生成四氨合铜离子,四氨合铜离子在阴极得到电子缓慢发生还原反应生成铜,在铁表面得到比实验①更致密的镀层。由分析可知,实验①中,铁会先与溶液中的氢离子、铜离子反应,当溶液中氢离子浓度减小,反应和放电生成的铜覆盖铁电极,阻碍氢离子与铁接触,导致产生的气体减少,A项说法正确;由分析可知,实验①中铁作电镀池的阴极,铁会先与溶液中的氢离子、铜离子反应生成亚铁离子、氢气和铜,可能发生的反应为Fe+2H+Fe2++H2↑、Fe+Cu2+Fe2++Cu,B项说法正确;由分析可知,四氨合铜离子在阴极得到电子缓慢发生还原反应生成铜,随阴极析出铜,四氨合铜离子浓度减小,平衡Cu2++4NH3[Cu(NH3)4]2+向正反应方向移动,C项说法错误,符合题目要求;由分析可知,实验②中铜离子与过量氨水反应生成四氨合铜离子,四氨合铜离子在阴极得到电子缓慢发生还原反应生成铜,在铁表面得到比实验①更致密的镀层,D项说法正确。 一般来说,电镀时阳极固体减少的质量和阴极析出固体的质量相等;电镀时电解质溶液的浓度保持不变。 25.A　b容器中加入了酚酞指示剂,则CH3COOH放电后产物为CH3COO-、H2,可利用CH3COO-水解使溶液呈碱性确定终点,故该电解装置的右侧为阴极、左侧为阳极,左侧阳极的电极反应式为:2H2O-4e-O2↑+4H+,A正确;右侧电极反应为:2CH3COOH+2e-H2↑+2CH3COO-,反应结束时溶液中存在大量CH3COO-,其水解后使溶液呈碱性,使含酚酞的溶液显红色,B错误;由于未指明c中收集的11.20 mL气体所处的温度和压强,故不能准确计算乙酸的浓度,C错误;若将盐桥换为U形铜导线,则a、b容器分别形成一个电解池,铜导线在b槽中为阳极,电解过程中该电极放电产生Cu2+,Cu2+水解使溶液呈酸性,会影响酚酞的变色,故会影响测定结果,D错误。 26.C　由题干信息可知,以铝合金废料作为阳极进行电解,镁和铝在阳极失电子,A、B两项错误;进行电解时,铜失电子能力小于铝,不能在电极上放电,与硅以单质形式沉积在电解槽阳极底部,形成阳极泥,C项正确;由于阳极存在多种金属放电,阴极为单一离子放电,阴极和阳极质量变化不相等,D项错误。 27.A　b电极上N2转化为NH3,N元素的化合价降低,得到电子发生还原反应,电极反应式为N2+3H2O+6e-2NH3+3O2-;a为阳极,电极反应式为2O2--4e-O2↑。b电极上N2转化为NH3,N元素的化合价降低,得到电子发生还原反应,即N2被还原,b为阴极,A项说法正确;a为阳极,若用金属Ag作a电极的材料,则金属Ag优先失去电子,B项说法错误;改变工作电源的电压,反应速率会随之发生变化,C项说法错误;电解过程中,阴极电极反应为N2+3H2O+6e-2NH3+3O2-,阳极电极反应为2O2--4e-O2↑,由于两电极上得失电子数相等,因此固体氧化物电解质中O2-不会减少,D项说法错误。 28.C　在惰性电极2上,Br-被氧化为Br2,惰性电极2为阳极,故A项说法正确;W与W发生循环反应,反应前后W/W数量不变,故B项说法正确;总反应为氧气把二丁基-N-羟基胺氧化为硝酮,1 mol二丁基-N-羟基胺失去2 mol H原子生成1 mol硝酮,氧气最终生成水,根据氧原子守恒,消耗1 mol氧气可得到2 mol硝酮,故C项说法错误;外电路通过2 mol电子时有1 mol O2参加反应,最终生成水,根据氧原子守恒,可得到2 mol水,则外电路通过1 mol电子;可得到1 mol水,故D项说法正确。 29.BD　由题图可知,电极a为阳极,碱性条件下[Fe(CN)6在阳极失去电子发生氧化反应生成[Fe(CN)6;反应器Ⅰ中,在催化剂作用下[Fe(CN)6与OH-反应生成[Fe(CN)6、氧气和水。电极b为阴极,水分子作用下DHPS在阴极得到电子发生还原反应生成DHPS·2H和氢氧根离子;反应器Ⅱ中,在催化剂作用下,DHPS·2H与水反应生成DHPS和氢气,氢氧根离子通过阴离子交换膜由阴极室向阳极室移动。故M为氧气、N为氢气。由分析可知,电极b为电解池的阴极,A错误;由分析可知,OH-通过阴离子交换膜由阴极室向阳极室移动,则隔膜为阴离子交换膜,B正确;由分析可知,M为氧气、N为氢气,由得失电子数目守恒可知,氧气和氢气的物质的量之比为1∶2,故C错误;由分析可知,反应器Ⅰ中发生反应的离子方程式为4[Fe(CN)6+4OH—4[Fe(CN)6+O2↑+2H2O,故D正确。 含离子交换膜电化学装置题的解题步骤 30.D　电解装置工作时,Ⅰ室反应为2H2O-4e-4H++O2↑,Ⅲ室反应为Co2++2e-Co,形成闭合回路,H+移向Ⅱ室,Cl-移向Ⅱ室。Ⅰ室中H2SO4的物质的量不变,H2O的物质的量减小,H2SO4浓度增大,溶液pH减小,A项错误;生成1 mol Co转移2 mol e-,Ⅰ室减少1 mol H2O,质量为18 g,B项错误;移除两交换膜,石墨电极上放电的是Cl-,C项错误;根据电子守恒,该电解过程的总反应为2Co2++2H2O2Co+O2↑+4H+,D项正确。 31.A　根据左侧电极上生成O2,右侧电极上生成H2,可知左侧电极为阳极,发生反应:2H2O-4e-4H++O2↑,右侧电极为阴极,发生反应:2H2O+2e-2OH-+H2↑;由题意知,左室中Na2Cr2O7随着H+浓度增大转化为CrO3:Cr2+2H+2CrO3+H2O,因此阳极生成的H+不能通过离子交换膜。由以上分析可知,电解时通过离子交换膜的是Na+,A项说法错误;根据各电极上转移电子数相等,由阳极反应和阴极反应可知生成O2和H2的物质的量之比为1∶2,其质量比为8∶1,B项说法正确;根据阴极反应可知,电解一段时间后阴极区溶液中OH-的浓度增大,C项说法正确;电解过程中阳极区H+的浓度增大,Na2Cr2O7转化为CrO3的反应为Cr2+2H+2CrO3+H2O,D项说法正确。 离子交换膜类型的判断方法 根据电解质溶液呈电中性的原则判断膜的类型,判断时首先写出阴、阳两极上的电极反应式,依据电极反应式确定该电极附近哪种离子剩余,因该电极附近溶液呈电中性,从而判断出离子移动的方向,进而确定离子交换膜的类型,如电解饱和食盐水时,阴极反应为2H++2e-H2↑,则阴极区域OH-有剩余,破坏水的电离平衡,阳极区域的Na+穿过离子交换膜进入阴极室,与OH-组合生成NaOH,故电解食盐水所用的离子交换膜是阳离子交换膜。 32. (1)①不移动　②2　③由盖斯定律可知,反应1-反应2得t-C5H12i-C5H12,根据上表数据,K(456 K)==2.00,K(486 K)==2.50,K(512 K)==3.00,升高温度,K值增大,反应正向进行 (2)C (3)①Pb-4e-+4CH3CPb(CH2CH3)4　②阴极MgCl+得到电子发生还原反应生成镁单质:MgCl++2e-Mg+Cl-,在阴极区不断加入适量的CH3CH2Cl,发生反应CH3CH2Cl+MgCH3CH2MgCl,实现阴极产物的循环利用 ③2CH3OH+CO2(CH3O)2CO+H2O　0.5 解析 (1)①反应1为气体分子数不变的反应,体系平衡后,增加压强,反应1的平衡不移动。②由盖斯定律可知,反应1-反应2得t-C5H12i-C5H12,则456 K平衡时,Kp====2.00,则i-C5H12和t-C5H12的体积比值为2;③由盖斯定律可知,反应1-反应2得t-C5H12i-C5H12,根据上表数据,K(456 K)==2.00,K(486 K)==2.50,K(512 K)==3.00,升高温度,K值增大,反应正向进行,则t-C5H12i-C5H12为吸热反应。 (2)该反应为可逆反应,由图可知Pt能催化脱氢反应,也能催化加氢反应,A错误;平衡常数受温度影响,H2的加入不改变平衡常数,B错误;分子筛固体酸催化剂的酸性越强,氢离子的浓度越大,越有利于的形成,C正确;H2的加入促进了的加氢反应,但是也会和加成,副反应也会增多,D错误。 (3)①电解池的阳极为Pb,阳极上Pb失去电子发生氧化反应生成Pb(CH2CH3)4,电极反应式为Pb-4e-+4CH3CPb(CH2CH3)4;②阴极MgCl+得到电子发生还原反应生成镁单质:MgCl++2e-Mg+Cl-,在阴极区不断加入适量的CH3CH2Cl,发生反应CH3CH2Cl+MgCH3CH2MgCl,实现阴极产物的循环利用;③由图可知,A电极上二氧化碳得到电子发生还原生成CO和CH3O-:2CH3OH+CO2+2e-2CH3O-+CO+H2O,CO和CH3O-再和Pt2+反应生成(CH3O)2CO:2CH3O-+CO+Pt2+(CH3O)2CO+Pt,则总反应为二氧化碳和甲醇反应生成(CH3O)2CO和水:2CH3OH+CO2(CH3O)2CO+H2O;反应中电子转移对应关系为(CH2O)2CO~2e-,则外电路转移1 mol电子时,理论上可生成(CH3O)2CO的物质的量为0.5 mol。 考点19　二次电池及原电池和电解池的综合 1.D　依据信息“放电过程中a、b极均增重”可知,放电时,a极变化为Cu2O→Cu2(OH)3Cl,b极变化为NaTi2(PO4)3→Na3Ti2(PO4)3,由此可知,a极为负极,b极为正极。放电时,Na+(阳离子)向b极(正极)迁移,A项正确;该电池工作时,负极吸收Cl-,正极吸收Na+,故可用于海水脱盐,B项正确;放电时,a为负极,Cu2O失e-生成Cu2(OH)3Cl,同时储氯,电极反应式为Cu2O-2e-+2H2O+Cl-Cu2(OH)3Cl+H+,C项正确;由题意可知,Ag的失电子能力比Cu2O强,若以Ag/AgCl电极代替a极(负极),将发生反应:Ag-e-+Cl-AgCl,电池仍具有储氢能力,D项错误。 2.BC　结合图示可知,全铁电池反应原理为Fe+2Fe3+3Fe2+。Fe3+/Fe2+的b电极应为正极,a电极为负极,离子交换膜应为阴离子交换膜,使a极区电荷守恒,产生Fe2+盐循环,A错误、B正确;充电时,a电极Fe2+转化为Fe,b电极Fe2+转化为Fe3+,两极区Fe2+浓度均减小,C正确;根据电荷守恒,Fe3+每减少1 mol,Fe2+总量相应增加1.5 mol,D错误。 3.B　由信息“放电时,电极Ⅱ上MnO2减少”,说明电极Ⅱ为原电池正极,反应式为MnO2+2e-+4H+Mn2++2H2O;电极Ⅰ为原电池负极,反应式为MnS-2e-S+Mn2+。 依据上述分析,可确定充电时电极Ⅱ为阳极,A项正确;放电时电极Ⅱ的反应消耗H+,溶液的pH升高,B项错误;原电池负极反应为MnS-2e-S+Mn2+,C项正确;电极材料每转移1 mol电子,对应理论容量为26.8 A·h,充电时16 g S得到1 mol电子,能提供的理论容量为26.8 A·h,D项正确。 4.C　原电池负极材料为嵌锂石墨,正极材料为LiFePO4,充电时,阴极为石墨,阳极为LiFePO4。将LiSO2CF3注入电池后,释放出的Li+向阴极移动,发生还原反应生成单质锂嵌入石墨中,[SO2CF3]-向阳极移动,在阳极上失去电子转变为气体SO2和C2F6(氟代烃),排出电池外,故A、B、D均正确;由上述分析知,充电补锂过程中铁元素未参与电极反应,价态不变,C项错误。 5.C　结合信息“使用前需先充电”,分析图示知:充电时,惰性电极为阴极,电极反应为Li++e-Li,阳极为气体扩散电极,电极反应为H2-2e-+2H2P2H3PO4,放电时惰性电极(实际是充电后沉积的Li)为负极,电极反应为Li-e-Li+,Li+通过固体电解质进入电解质溶液,气体扩散电极为正极,电极反应为2H3PO4+2e-2H2P+H2↑。转移2 mol e-时,电解质溶液质量增加:(2×7-2) g=12 g,A项错误;放电时电池总反应为2Li+2H3PO42LiH2PO4+H2↑,B项错误;充电时,惰性电极为阴极,Li+移向阴极,C项正确;题目中没有体积,无法确定c(H+)变化,D项错误。 6.D　由题干中的“Mg-海水电池”,可判断电极1为负极(Mg失电子),则电极2为正极,电极3为阳极,电极4为阴极。使用催化剂可加快反应速率,将催化剂生长在泡沫镍电极上可增大接触面积,提高催化效率,A项正确;在外电路中,电子从负极流出,可判断电子从电极1流向电极4,B项正确;电极3为阳极,发生的电极反应为4OH--4e-2H2O+O2↑,C项正确;电极2为正极,由题干信息可知在电池和电解池中同时产生氢气,则正极发生电极反应:2H2O+2e-H2↑+2OH-,电极4为阴极,可发生电极反应:2H2O+2e-H2↑+2OH-,故理论上每通过2 mol电子,可产生2 mol H2,D项错误。 7.D　根据图中信息判断,放电时负极反应为Li-e-Li+;正极首先发生反应6Li++N2+6e-2Li3N,后续发生反应Li3N+2CF3SO2Cl(CF3SO2)2NLi+2LiCl。故放电时总反应为6Li+N2+4CF3SO2Cl2(CF3SO2)2NLi+4LiCl。充电时发生电解反应2LiCl2Li+Cl2↑。充放电全过程的总反应为2Li+N2+4CF3SO2Cl2(CF3SO2)2NLi+2Cl2↑。根据电池在放电时的工作原理,放电时负极产生Li+,正极消耗Li+,Li+从负极区通过阳离子交换膜转移到正极区,故A选项说法不正确,不符合题意。因Li能与水发生剧烈反应,故电解质溶液不能使用LiCl水溶液,B选项说法不正确,不符合题意。根据充放电全过程的总反应,可知每生成1 mol Cl2,需消耗1 mol Li,C选项说法不正确,不符合题意。放电时总反应式正确,D选项说法正确,符合题意。 8.C　二次电池放电时阳离子向正极移动,充电时阳离子向阴极移动。Mg电极上放电时反应式为Mg-2e-Mg2+;充电时反应式为Mg2++2e-Mg。多孔碳纳米管电极上放电时反应式为Mg2++2CO2+2e-MgC2O4;充电时反应式为MgC2O4-2e-Mg2++2CO2↑。将放电时两个电极反应式相加,可得放电时的电池总反应:Mg+2CO2MgC2O4,A项正确。充电时,多孔碳纳米管电极上发生氧化反应,则多孔碳纳米管在充电时是阳极,与电源正极连接,B项正确。充电时,Mg电极为阴极,电子从电源负极经外电路流向Mg电极,同时Mg2+向阴极迁移,C项错误。根据放电时的电极反应式可知,每转移2 mol电子,有2 mol CO2参与反应,因此每转移1 mol电子,理论上可转化1 mol CO2,D项正确。 9.D　由反应路径图可知,PDA(1,3-丙二胺)捕获CO2的产物为,因此PDA捕获CO2的反应为+CO2,A项正确;由反应进程中的能量变化可知,路径2的最大能垒最小,因此与路径1和路径3相比,路径2是优先路径,且路径2的最大能垒存在于*CC2的步骤,根据反应路径2图示可知,该步骤有参与反应,因此速控步骤反应式为*C++C2+,B项正确;根据反应路径图可知,路径1、3的中间产物不同,经历了不同的反应步骤,但产物均为*MgCO3,而路径2、3的起始物均为,产物分别为*MgC2O4和*MgCO3,C项正确;根据反应路径与相对能量的图像可知,三个路径的速控步骤中*C都参与了反应,且由B项分析可知,路径2的速控步骤伴有PDA再生,但路径3的速控步骤为*C得电子转化为*CO和*C,没有PDA的生成,D项错误。 10.C　由图中信息可知标注框内所示结构中存在共价键,还有由N提供孤电子对,Zn2+提供空轨道形成的配位键,A正确。由图中信息可知,该新型水系锌电池的负极是锌,正极是超分子材料,放电时负极反应是Zn-2e-Zn2+,正极反应是+e-3I-,则放电时电池总反应为+ZnZn2++3I-;充电时的反应是其逆反应,B正确。充电时,阴极反应为Zn2++2e-Zn,被还原的Zn2+主要来自电解质溶液,C错误。放电时,负极反应为Zn-2e-Zn2+,消耗0.65 g Zn(即0.01 mol Zn)理论上转移0.02 mol电子,D正确。 11.C　根据化合价代数和为0,MnOOH和ZnMn2O4中Mn的化合价为+3价,则MnO2发生了还原反应,该电极为正极,Zn电极为负极。充电时,阳离子Zn2+应移向阴极(Zn),A项错误;根据价态变化,Zn+2MnO2ZnMn2O4为放电时的反应,B项错误;MnOOH为正极放电产物,根据电子守恒和电荷守恒配平方程式:MnO2+H2O+e-MnOOH+OH-,C项正确;放电时,Zn电极质量减少0.65 g,转移电子0.02 mol,MnO2得电子转化的产物有MnOOH和ZnMn2O4两种形式,D项错误。 12.C　Zn为活泼金属,放电时发生氧化反应为电源的负极,A正确;放电时,阳离子(Zn2+)由负极向正极迁移,B正确;xZn+V2O5+nH2OZnxV2O5·nH2O反应中Zn发生氧化反应,为放电总反应方程式,C错误;充电时阳极(原电池正极)重新生成V2O5,D正确。 13.B　电池放电时,负极反应式为Pb-2e-+SPbSO4,可知负极质量增大,A项错误;储能过程为充电过程,将电能转化为化学能,充电时总反应为PbSO4+2Fe2+Pb+S+2Fe3+,B项正确、D项错误;放电时,H+向正极移动,通过质子交换膜移向电池右侧,C项错误。 14.A　钠-硫电池负极为Na,正极为S。充电时钠电极为阴极,电极反应式为Na++e-Na,Na+应由硫电极向钠电极迁移,A错误;放电时,外电路中电子由负极移向正极(a→b),B正确;放电时正极为硫放电,电极反应式为2Na++S8+2e-Na2Sx,C正确;利用炭化纤维素纸易导电的性质,可增强电极的导电性能,D正确。 15.A　放电时负极反应为Na3Ti2(PO4)3-2e-NaTi2(PO4)3+2Na+;正极反应为Cl2+2e-2Cl-,消耗氯气,放电时,阴离子移向负极;充电时阳极反应为2Cl--2e-Cl2↑。放电时负极发生氧化反应,电极反应为Na3Ti2(PO4)3-2e-NaTi2(PO4)3+2Na+,A项正确;放电时,阴离子移向负极,Cl-透过多孔活性炭电极向NaCl溶液中迁移,B项错误;放电时每转移1 mol电子,根据正极反应Cl2+2e-2Cl-可知,理论上CCl4储液器中释放0.5 mol Cl2,C项错误;充电过程中,阳极反应为2Cl--2e-Cl2↑,氯离子向阳极迁移使NaCl溶液浓度减小,D项错误。 16.A　由题图可知,化学自充电时,消耗O2,该反应为O2+2H2O+4e-4OH-,c(OH-)增大,故A正确;化学自充电时,无需外接电源即能实现化学自充电,该过程不是电能转化为化学能,故B错误;由题图可知,化学自充电时,锌电极作阴极,该电极的电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-,故C错误;放电时,1 mol 转化为,消耗2 mol K+,外电路通过0.02 mol电子时,正极物质增加0.02 mol K+,增加的质量为0.02 mol×39 g·mol-1=0.78 g,故D错误。 17.C　根据题干给的方程式知:充电时电极a上发生得电子的反应,为阴极,放电时电极a失电子,为负极,则充电时电极b为阳极,A项错误;放电时正极的电极反应式为Cl2+2e-2Cl-,NaCl溶液中氢离子和氢氧根离子的浓度无变化,pH不变,B项错误;放电时正极反应生成氯离子,负极反应生成钠离子,放电时NaCl溶液的浓度增大,C项正确;充电时电极b的反应为2Cl--2e-Cl2↑,每生成1 mol氯气转移2 mol电子,电极a理论上有2 mol Na+转化为Na3Ti2(PO4)3,增重46 g,D项错误。 18.D　Li是活泼金属,能与水发生反应,因此不能采用水溶液作为电解液,应使用有机电解液,A项说法正确;充电时是电解池原理,则Li+由正极向负极迁移,B项说法正确;由装置图可知,在该原电池的正极上二氧化碳得电子生成C单质,电极反应式为:3CO2+4Li++4e-2Li2CO3+C,C项说法正确;由正极的反应历程图示可知,C为最终产物,不是中间产物,D项说法错误。 19.D　a电极的材料是钾片,为原电池的负极,b电极为原电池的正极,则充电时a电极为阴极、b电极为阳极。O2在正极得电子后结合K+生成KO2,所以K+通过隔膜,A项说法正确;放电时,电子从负极通过外电路流向正极,而电流方向与电子流向相反,即电流由b电极流向a电极,充电时b电极作阳极,B项说法正确;每生成1 mol KO2需要消耗1 mol O2,即生成KO2的质量与消耗O2的质量比约为71 g∶32 g=2.22,C项说法正确;消耗3.9 g钾时,转移电子的物质的量为0.1 mol,依据铅酸蓄电池反应式Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O,此时消耗0.1 mol水,即1.8 g水,D项说法错误。 解答二次电池问题的规律 在可充电电池中,放电的过程为原电池反应,充电的过程为电解的过程。充电时,电源的负极与电池的负极相连,电源的正极与电池的正极相连。 20. (1)①PbSO4+2e-Pb+S ② ③正四面体 ④2Pb+O2+2H2SO42PbSO4+2H2O (2)①使PbSO4转化为Pb(OH)2,便于后续的溶解 ②作还原剂、作氧化剂 (3)ab 解析 (1)①充电时阴极发生还原反应:PbSO4+2e-Pb+S。 ②铅酸电池放电时,产生a库仑电量,转移电子物质的量为 mol。依据铅酸电池工作原理可得关系式:2e-~2H2SO4,故消耗n(H2SO4)= mol。 ③S中心原子价层电子对数=4+=4,VSEPR模型为正四面体形,不存在孤电子对,S的空间结构为正四面体形。 ④Pb在硫酸作用下,被O2氧化为PbO,PbO再与H2SO4反应生成PbSO4。 (2)①将PbSO4等物质转化为Pb2+过程中,溶液中存在Pb2+水解平衡:Pb2++2H2OPb(OH)2+2H+,加入NaOH溶液的目的是:提供碱性环境,促使平衡Pb2++2H2OPb(OH)2+2H+正向移动,便于生成Pb(OH)2沉淀。 ②步骤Ⅱ中,将PbO2Pb2+,则H2O2的作用是作还原剂;步骤Ⅲ中,将Pb2+PbO2,则K2S2O8的作用是作氧化剂。 (3)铅酸电池放电过程中,负极因生成导电性差的大颗粒PbSO4,导致电极逐渐失活。向负极添加石墨、多孔碳等,可增强负极导电性,也可增大负极材料比表面积,利于生成小颗粒PbSO4,故a、b正确。 学科网（北京）股份有限公司 $$