专题05 化学能与电能的转化
一、基础练习
1.镁-空气中性燃料电池比能量大，成本低。实验小组以该燃料电池为电源制备PbO2，工作原理示意图如图所示。下列说法错误的是
A．采用多孔电极有利于增大接触面积和氧气扩散
B．工作时，电源的正极反应式为
C．工作时，Pb2+在石墨II电极上失去电子
D．外电路中流过2mole-，理论上生成1molPbO2
【答案】C
【分析】从图中可以看出，Mg电极为负极，通入富氧空气的多孔电极为正极；与Mg电极相连的石墨Ⅱ电极为阴极，石墨Ⅰ电极为阳极。
【解析】反应物的接触面积越大，反应速率越快，采用多孔电极，可增大电极与电解质的接触面积，有利于氧气扩散到电极表面，从而加快反应速率，A正确；工作时，多孔电极为电源的正极，在正极，O2得电子产物与电解质反应生成OH-，反应式为，B正确；工作时，石墨II为阴极，Pb2+在石墨Ⅰ电极上失去电子，生成PbO2等，电极反应式为Pb2++2H2O-2e-=PbO2+4H+，C错误；由石墨Ⅰ中电极反应式可建立关系式PbO2——2e-，则外电路中流过2mole-，理论上生成1molPbO2，D正确；故选C。
2.己二腈是工业制造尼龙的原料，利用丙烯腈(，不溶于水)为原料、四甲基溴化铵为盐溶液制备己二腈的电有机合成装置如图所示。下列说法不正确的是
A．在电化学合成中作电解质，并有利于丙烯腈的溶解
B．阴极区的电极反应为
C．当电路中转移时，阳极室溶液质量减少
D．交换膜为阳离子交换膜
【答案】C
【解析】丙烯腈难溶于水，电解丙烯腈制备己二腈，在电化学合成中作电解质，并有利于丙烯腈的溶解，故A正确；阴极区丙烯腈得电子生成己二腈，电极反应为，故B正确；阳极发生反应，当电路中转移时，放出0.25mol氧气，同时由有1mol氢离子移入阴极室，所以阳极室溶液质量减少9g，故C错误；氢离子通过交换膜由右向左移动，所以交换膜为阳离子交换膜，故D正确；故选C。
3.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．M极发生的电极反应：
B．隔膜和玻璃陶瓷只具有传导离子的功能，不具有防水的功能
C．海水中的或者海水中溶解的等物质在N极反应
D．该锂―海水电池属于一次电池
【答案】B
【分析】如图，Li负极材料，电极 M为负极，电极反应式为，电极N为正极，为了防止水与Li直接反应，隔膜和玻璃陶瓷起到防水作用，同时兼具传导离子功能；
【解析】M极为负极，其电极反应式为，故A正确；隔膜和玻璃陶瓷起到防水作用，同时兼具传导离子功能，故B错误；N极为正极，海水中的H2O或者海水中溶解的O2等物质在N极得电子，发生还原反应，故C正确；该锂―海水电池不具有充电功能，属于一次电池，故D正确；故选B。
4.已知反应为一自发进行的氧化还原反应，将其设计成如下图所示原电池。下列说法中正确的是
A．电极是正极，其电极反应为
B．银电极质量逐渐减小，溶液中增大
C．电极减少时，电解质溶液中有电子转移
D．外电路中电流计的指针有偏转
【答案】D
【解析】根据反应式可知，反应中Ag+被还原，应为正极反应，则电解质溶液为硝酸银溶液，Cu被氧化，应为原电池负极反应，再装置图中X为Cu，Y为硝酸银溶液；电极X的材料是铜，原电池的负极，A错误；
银电解为电池的正极，被还原，发生的电极反应为：，银电极质量逐渐增大，Y溶液中c(Ag+)减小，B错误；X为Cu的质量减少0.64g，转移电子数为，但电子不能在电解质溶液中转移，C错误；该装置为原电池，外电路中电流计的指针有偏转，D正确；故选D。
5.某课题组以纳米Fe2O3作为电极材料制备锂离子电池(另一极为金属锂和石墨的复合材料)，通过在室温条件下对锂离子电池进行循环充放电，成功地实现了对磁性的可逆调控(见右图)，下列说法不正确的是
A．充电时，Fe2O3对应电极连接充电电源的负极
B．该电池的正极的电极反应式：Fe2O3+6Li++6e =3Li2O+2Fe
C．该电池不能使用氢氧化钠溶液作为电解液
D．该电池工作的原理：放电时，Fe2O3作为电池正极被还原为Fe，电池被磁铁吸引
【答案】A
【分析】据图可知放电时，Li被氧化Li+，所以金属锂和石墨的复合材料为负极，纳米Fe2O3为正极。
【解析】放电时Fe2O3对应电极为正极，则充电时为阳极，与电源正极相连，A错误；放电时Fe2O3对应电极为正极，Fe2O3被还原为Fe，O元素转化为Li2O，根据电子守恒、元素守恒可得电极反应式为Fe2O3+6Li++6e =3Li2O+2Fe，B正确；Li为活泼金属，会与氢氧化钠溶液中的水反应，C正确；据图可知，该电池工作时，Fe2O3为正极，被还原为Fe，使电池被磁铁吸引，D正确；故选A。
6.苯酚()是生产某些树脂、杀菌剂、防腐剂以及药物(如阿司匹林)的重要原料，但苯酚也有较强的毒性。如图是处理废水中苯酚的装置。下列有关说法正确的是
A．电极电势低
B．由B区移向A区，B区溶液减小
C．b电极反应式为
D．若有电子通过导线，A、B两区域中溶液质量改变量的和为
【答案】D
【解析】根据图示，a极发生反应+，a发生还原反应，a为正极，a极电势高，故A错误；b为负极，电极反应为，同时原电池中等量H+向正极移动，则B区溶液的pH不变，故B错误；b为负极，电极反应为，故C错误；H+由B区移向A区，a极发生反应，若有2mol电子通过导线，A区溶液质量增加2molH，质量增加为2g，b极发生反应，若有2mol电子通过导线，B区域中生成2molH+，同时又有2molH+移向A区，故B区溶液质量不变，A、B两区域中溶液质量改变量的和为2g，故D正确；故选D。
7.海水资源的开发利用是自然资源开发利用的重要组成部分。氯碱工业是高耗能产业，某化学习小组设想将其与氢氧燃料电池相结合可以有效降低能耗，其原理如下(A、B、C、D为情性电极)。下列说法正确的是
A．甲池中发生的总反应为2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑
B．甲池中每生成2molH2，乙池中便会消耗22.4LO2
C．乙池中Na+通过Na+交换膜向C电极移动
D．乙池中C电极上的反应为H2-2e-=2H+
【答案】A
【分析】通入氢气的一极为原电池的负极，通入氧气的一极为原电池的正极，则A为电解池的阳极，B为电解池的阴极，据此解答。
【解析】甲池为电解氯化钠溶液，电解方程式为，A正确；甲池中每生成2molH2，转移4mol电子，乙池中便会消耗标况下22.4LO2，题中未说明标况，B错误；原电池中阳离子向正极移动，即钠离子通过钠离子交换膜向D极移动，C错误；乙池C上通入氢气，为原电池的负极，溶液为氢氧化钠溶液，故电极反应为，D错误；故选A。
8.用于驱动潜艇的液氨-液氧燃料电池示意图如下图所示，下列有关说法不正确的是。
A．电极1发生氧化反应
B．电池工作时，向电极2移动
C．电池工作时，电极1附近溶液的pH值增大
D．电极2发生的电极反应为
【答案】C
【分析】液氨-液氧燃料电池示意图中，液氧是氧化剂，电极2为负极，液氨是还原剂，在负极上失去电子被氧化为氮气，电极1是负极。
【解析】电极1是负极，NH3在负极发生氧化反应生成氮气，A正确；电池工作时，钠离子是阳离子，向正极移动，电极2是正极，B正确；电极1的反应式为，反应消耗氢氧根离子，pH值减小，C错误；电极2为正极，在碱性下O2作氧化剂得到电子与水结合产生氢氧根离子，D正确；故选C。
9.利用吸收污染气体的原理制作原电池，供电的同时也可制备硫酸(容积充足，运行时不考虑将产物分离出)，其工作原理如下图。已知电极A、B均为惰性电极，K膜为阻隔膜(限制某些离子或分子通过)，“＋”表示用电器正极，电流由用电器正极流至其负极，表示两处差值，下列说法不正确的是
A．K膜为阴离子阻隔膜，污染气体SO2从X通入
B．持续为用电器供电过程中，无需向原电池内补充H2O
C．理论上，标况下每吸收22.4LSO2气体，K膜将通过4mol离子
D．反应开始后，一段时间内电极A、B两端的 |ΔpHAB| 将变大
【答案】C
【分析】利用H2O2吸收污染气体SO2的原理制作原电池，供电的同时也可制备硫酸；由图可知，“＋”表示用电器正极，电流由用电器正极流至其负极，B为正极，过氧化氢得到电子发生还原反应，2H++2e- +H2O2=2H2O；A为负极，二氧化硫失去电子发生氧化反应生成硫酸根离子，SO2-2e-+2H2O=SO42-+4H+；总反应为SO2+H2O2=SO42-+2H+；
【解析】由分析可知，氢离子加入右室，K膜可以通过阳离子为阴离子阻隔膜，污染气体SO2从X通入，A正确； 总反应为SO2+H2O2=SO42-+2H+，故持续为用电器供电过程中，无需向原电池内补充H2O，B正确；理论上，标况下每吸收22.4LSO2气体（1mol），K膜将通过2mol氢离子，C错误； 反应开始后，一段时间内电极B端不断生成氢离子，溶液酸性增强，导致将变大，D正确；故选C。
10.氢氧化钾在医药、轻工业、电化工、纺织等领域有广泛的应用。实验室以铁、石墨为电极，电解饱和溶液(电解液滴有适量的酚酞)制备、等，电解装置如下图所示：
下列说法正确的是
A．a电极材料是铁
B．阴极区电极反应：
C．当电路中有电子转移时，就有通过膜进入正极区
D．一段时间后整个电解池均变成红色
【答案】B
【分析】由图可知，a为阳极，氯离子失去电子发生氧化反应，2Cl－-2e－=Cl2↑；b为阴极，水得到电子发生还原反应，2H2O+2e- =2OH-+H2↑；
【解析】a电极为阳极，材料应该是惰性电极材料，不能是铁，A错误； 阴极区电极反应：，B正确；当电路中有电子转移时，会有2mol钾离子进入阴极区，即有2mol×39g/mol=通过膜进入阴极区，C错误； 阳极区生成氯气，氯气和水生成漂白性次氯酸，会使有色物质褪色，D错误；故选B。
二、真题练习
11. (2022·北京卷)利用下图装置进行铁上电镀铜的实验探究。
装置示意图 序号 电解质溶液 实验现象
① 阴极表面有无色气体，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
② 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。经检验电解液中无元素
下列说法不正确的是
A. ①中气体减少，推测是由于溶液中减少，且覆盖铁电极，阻碍与铁接触
B. ①中检测到，推测可能发生反应：
C. 随阴极析出，推测②中溶液减少，平衡逆移
D. ②中生成，使得比①中溶液的小，缓慢析出，镀层更致密
【答案】C
【解析】由实验现象可知，实验①时，铁做电镀池的阴极，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，铜离子在阴极失去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时，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，故A正确；由分析可知，实验①时，铁做电镀池的阴极，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，故B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，平衡向正反应方向移动，故C错误；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，故D正确；故选C。
12.（2021·北京卷）有科学研究提出:锂电池负极材料(Li)由于生成LH而不利于电池容量的保持。一定温度下，利用足量重水(D2O）与含LiH的Li负极材料反应，通过测定n(D2)/n(HD)可以获知 n(Li)/n(LiH)。
已知：①LiH+H2O=LiOH+H2↑
②2Li(s)+H2 2LiH △H＜0
下列说法不正确的是
A.可用质谱区分D2和HD
B.Li与D2O的反应：2Li+2D2O=2LiOD+D2↑
C.若n(Li)/n(LiH)越大，则n(D2)/n(HD)越小
D.80℃反应所得n(D2)/n(HD)比25℃反应所得n(D2)/n(HD)大
【答案】C
【解析】D2和HD的相对分子质量不同，可以用质谱区分，A正确；类似于钠和水的反应， Li与D2O反应生成LiOD与D2，化学方程式是2Li+2D2O=2LiOD+D2↑，B正确；D2由Li与D2O反应生成，HD 通过反应LiH+D2O=LiOD+HD↑， n(D2)/n(HD)越大，n(Li)/n(LiH)越大，C不正确；升温，2LiH 2Li+H2 △H>0平衡右移，Li增多LiH 减少，则结合选项C可知：80℃下的n(D2)/n(HD)大于25℃下的n(D2)/n(HD) ，D正确；故选C。
13.（2021·广东卷）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 1molCo，Ⅰ室溶液质量理论上减少16g
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++2H2O2 Co +O2↑+4H+
【答案】D
【解析】由图可知，该装置为电解池，石墨电极为阳极，水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，Ⅰ室中阳离子电荷数大于阴离子电荷数，放电生成的氢离子通过阳离子交换膜由Ⅰ室向Ⅱ室移动，钴电极为阴极，钴离子在阴极得到电子发生还原反应生成钴，电极反应式为Co2++2e-=Co，Ⅲ室中阴离子电荷数大于阳离子电荷数，氯离子过阴离子交换膜由Ⅲ室向Ⅱ室移动，电解的总反应的离子方程式为2Co2++2H2O2 Co +O2↑+4H+。由分析可知，放电生成的氢离子通过阳离子交换膜由Ⅰ室向Ⅱ室移动，使Ⅱ室中氢离子浓度增大，溶液pH减小，故A错误；阴极生成1mol钴，阳极有1mol水放电，则Ⅰ室溶液质量减少18g，故B错误；若移除离子交换膜，氯离子的放电能力强于水，氯离子会在阳极失去电子发生氧化反应生成氯气，则移除离子交换膜，石墨电极的电极反应会发生变化，故C错误；电解的总反应的离子方程式为2Co2++2H2O2 Co +O2↑+4H+，故D正确；故选D。
14.（2021·河北卷）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1Ah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3.9g钾时，铅酸蓄电池消耗0.9g水
【答案】D
【解析】由图可知，a电极为原电池的负极，单质钾片失去电子发生氧化反应生成钾离子，电极反应式为K-e-=K+，b电极为正极，在钾离子作用下，氧气在正极得到电子发生还原反应生成超氧化钾；据以上分析解答。金属性强的金属钾易与氧气反应，为防止钾与氧气反应，电池所选择隔膜应允许K+通过，不允许O2通过，故A正确；由分析可知，放电时，a为负极，b为正极，电流由b电极沿导线流向a电极，充电时，b电极应与直流电源的正极相连，做电解池的为阳极，故B正确；由分析可知，生成1mol超氧化钾时，消耗1mol氧气，两者的质量比值为1mol×71g/mol：1mol×32g/mol≈2.22：1，故C正确；铅酸蓄电池充电时的总反应方程式为2PbSO4+2H2O＝PbO2+Pb+2H2SO4，反应消耗2mol水，转移2mol电子，由得失电子数目守恒可知，耗3.9g钾时，铅酸蓄电池消耗水的质量为×18g/mol=1.8g，故D错误；故选D。
15.（2021·湖北卷）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：Cr2O+2H+=2CrO3+H2O
【答案】A
【解析】根据左侧电极上生成O2，右侧电极上生成H2，知左侧电极为阳极，发生反应：，右侧电极为阴极，发生反应：；由题意知，左室中随着 H+浓度增大转化为，因此阳极生成的 H+不能通过离子交换膜。由以上分析知，电解时通过离子交换膜的是，A错误；根据各电极上转移电子数相同，由阳极反应和阴极反应，知生成O2和H2的物质的量之比为1∶2，其质量比为8∶1，B正确；根据阴极反应知，电解一段时间后阴极区溶液 OH-的浓度增大，C正确：电解过程中阳极区 H+的浓度增大，Na2Cr2O2转化为CrO3的离子方程式为Cr2O+2H+=2CrO3+H2O，D正确。故选A。
16.（2021·湖南卷）锌溴液流电池是一种先进的水溶液电解质电池，广泛应用于再生能源储能和智能电网的备用电源等。三单体串联锌溴液流电池工作原理如图所：
下列说法错误的是（ ）
A. 放电时，N极为正极
B. 放电时，左侧贮液器中ZnBr2的浓度不断减小
C. 充电时，M极的电极反应式为Zn2++2e—=Zn
D. 隔膜允许阳离子通过，也允许阴离子通过
【答案】B
【解析】由图可知，放电时，N电极为电池的正极，溴在正极上得到电子发生还原反应生成溴离子，电极反应式为Br2+2e—=2Br—，M电极为负极，锌失去电子发生氧化反应生成锌离子，电极反应式为Zn—2e—=Zn2+，正极放电生成的溴离子通过离子交换膜进入左侧，同时锌离子通过交换膜进入右侧，维持两侧溴化锌溶液的浓度保持不变；充电时，M电极与直流电源的负极相连，做电解池的阴极，N电极与直流电源的正极相连，做阳极。由分析可知，放电时，N电极为电池的正极，故A正确；放电或充电时，左侧储液器和右侧储液器中溴化锌的浓度维持不变，故B错误；充电时，M电极与直流电源的负极相连，做电解池的阴极，锌离子在阴极上得到电子发生还原反应生成锌，电极反应式为Zn2++2e—=Zn，故C正确；放电或充电时，交换膜允许锌离子和溴离子通过，维持两侧溴化锌溶液的浓度保持不变，故D正确；故选B。
17.（2021·辽宁卷）利用(Q)与电解转化法从烟气中分离的原理如图。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.在M极被还原 D.分离出的从出口2排出
【答案】C
【解析】由题干信息可知，M极发生的是由Q转化为的过程，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，据此分析解题。由分析可知，a为电源负极，A正确；由分析可知，根据电子守恒可知，溶液中Q的物质的量保持不变，B正确；由分析可知，整个过程CO2未被还原，在M极发生反应为CO2+OH-=，C错误；由题干信息可知，M极上CO2发生反应为：CO2+OH-=被吸收，向阳极移动，N极上发生的反应为：+H+=H2O+CO2↑，故分离出的从出口2排出，D正确；故选C。
18.（2021·全国甲卷）乙醛酸是一种重要的化工中间体，可采用如下图所示的电化学装置合成，图中的双极膜中间层中的H2O解离为H+和OH-，并在直流电场作用下分别向两级迁移，下列说法中正确的是（ ）
A.KBr在上述电化学合成过程中只起电解质的作用
B.阳极上的反应式为：
C.制得2mol乙醛酸，理论上外电路中迁移了1mol电子
D.双极膜中间层中的H+在外电场作用下向铅电极方向迁移
【答案】D
【解析】由图可知，乙二酸在铅电极中转化为乙醛酸，失去氧被还原，则铅电极为阴极；乙二醛在石墨电极转化为乙醛酸，得到氧被氧化，则石墨电极为阳极。在电解池中阳离子向阴极移动，由上述分析可知，铅电极为阴极，则H+在外电场作用下向铅电极移动，故D项正确；KBr在阳极中Br元素的化合价发生变化，因此KBr还参与阳极放电，故A项错误；由上述分析可知，为阴极电极反应，故B错误；阳极每失去2mol电子在阳极池制得1mol乙醛酸，同时阴极得到2mol电子在阳极池制得1mol乙醛酸，所以制得2mol乙醛酸，理论上外电路中迁移了2mo电子，故C项错误。综上所述，故选D。
19.（2021·全国乙卷）沿海电厂采用海水为冷却水，但在排水管中生物的附着和滋生会阻碍冷却水排放并降低冷却效率。为解决这一问题，通常在管道口设置一对惰性电极（如图所示），通入一定的电流。下列叙述错误的是 （ ）
A.阳极发生将海水中的Cl-氧化生成Cl2的反应
B.管道中可以生成氧化灭杀附着生物的NaClO
C.阴极生成的H2应及时通风稀释安全地排入大气
D.阳极表面形成的Mg(OH)2等积垢需要定期清理
【答案】D
【解析】电解海水，阳极反应：2Cl--2e-=Cl2↑；阴极反应：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，A正确；阳极生成的Cl2会与阴极生成的氢氧化钠反应生成NaClO，B正确；阴极生成的H2应稀释排放至空气，防止浓度过大发生爆炸，C正确；阳极表面不会有氢氧化镁生成，D错误。
20.（2021·山东卷）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1molO2时，理论上N2H4—O2燃料电池气体产物的体积在标准状况下为11.2L
【答案】C
【解析】碱性环境下，甲醇燃料电池总反应为：2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O；N2H4-O2清洁燃料电池总反应为：N2H4+O2=N2+2H2O；偏二甲肼[(CH3)2NNH2]中C和N的化合价均为-2价，H元素化合价为+1价，所以根据氧化还原反应原理可推知其燃料电池的总反应为：(CH3)2NNH2+4O2+4KOH=2K2CO3+N2+6H2O，据此结合原电池的工作原理分析解答。放电过程为原电池工作原理，所以钾离子均向正极移动，A错误；N2H4-O2清洁燃料电池的产物为氮气和水，其总反应中未消耗KOH，所以KOH的物质的量不变，其他两种燃料电池根据总反应可知，KOH的物质的量减小，B错误；理论放电量与燃料的物质的量和转移电子数有关，设消耗燃料的质量均为mg，则甲醇、N2H4和(CH3)2NNH2放电量（物质的量表达式）分别是：、、，通过比较可知(CH3)2NNH2理论放电量最大，C正确；根据转移电子数守恒和总反应式可知，消耗1molO2生成的氮气的物质的量为1mol，在标准状况下为22.4L，D错误；故选C。
21.（2021·天津卷）如下所示电解装置中，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是电源的负极
B.通电一段时间后，向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出现红色
C.随着电解的进行，CuCl2溶液浓度变大
D.当完全溶解时，至少产生气体336mL (折合成标准状况下)
【答案】C
【解析】通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成，Fe2O3逐渐溶解，说明石墨电极Ⅱ为阳极，则电源b为正极，a为负极，石墨电极Ⅰ为阴极，据此解答。由分析可知，a是电源的负极，故A正确；石墨电极Ⅱ为阳极，通电一段时间后，产生氧气和氢离子，所以向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出现红色，故B正确；随着电解的进行，铜离子在阴极得电子生成铜单质，所以CuCl2溶液浓度变小，故C错误；当完全溶解时，消耗氢离子为0.06mol，根据阳极电极反应式，产生氧气为0.015mol，体积为336mL (折合成标准状况下)，故D正确；故选C。
22.（2021·浙江卷） 镍镉电池是二次电池，其工作原理示意图如下(L 为小灯泡，K1、K2为开关，a、b为直流电源的两极)。
下列说法不正确的是
A. 断开K2、合上K1，镍镉电池能量转化形式：化学能→电能
B. 断开K1、合上K2，电极A为阴极，发生还原反应
C. 电极B发生氧化反应过程中，溶液中KOH浓度不变
D. 镍镉二次电池的总反应式：Cd+ 2NiOOH+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2
【答案】C
【解析】根据图示，电极A充电时为阴极，则放电时电极A为负极，负极上Cd失电子发生氧化反应生成Cd(OH)2，负极反应式为Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2，电极B充电时为阳极，则放电时电极B为正极，正极上NiOOH得电子发生还原反应生成Ni(OH)2，正极反应式为2NiOOH+2e-+2H2O=2Ni(OH)2+2OH-，放电时总反应为Cd+2NiOOH+2H2O=Cd(OH)2+2Ni(OH)2，据此分析作答。断开K2、合上K1，为放电过程，镍镉电池能量转化形式：化学能→电能，A正确；断开K1、合上K2，为充电过程，电极A与直流电源的负极相连，电极A为阴极，发生还原反应，电极反应式为Cd(OH)2+2e-=Cd+2OH-，B正确；电极B发生氧化反应的电极反应式为2Ni(OH)2-2e-+2OH-=2NiOOH+2H2O，则电极A发生还原反应的电极反应式为Cd(OH)2+2e-=Cd+2OH-，此时为充电过程，总反应为Cd(OH)2+2Ni(OH)2Cd+2NiOOH+2H2O，溶液中KOH浓度减小，C错误；根据分析，放电时总反应为Cd+2NiOOH+2H2O=Cd(OH)2+2Ni(OH)2，则镍镉二次电池总反应式为Cd+2NiOOH+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2，D正确；答案选C。
23.（2021·浙江卷）某全固态薄膜锂离子电池截面结构如图所示，电极A为非晶硅薄膜，充电时Li+得电子成为Li嵌入该薄膜材料中；电极B为薄膜；集流体起导电作用。下列说法不正确的是
A. 充电时，集流体A与外接电源的负极相连
B. 放电时，外电路通过电子时，薄膜电解质损失
C. 放电时，电极B为正极，反应可表示为
D. 电池总反应可表示为
【答案】B
【解析】由题中信息可知，该电池充电时Li+得电子成为Li嵌入电极A中，可知电极A在充电时作阴极，故其在放电时作电池的负极，而电极B是电池的正极。由图可知，集流体A与电极A相连，充电时电极A作阴极，故充电时集流体A与外接电源的负极相连，A说法正确；放电时，外电路通过a mol电子时，内电路中有a mol Li+通过LiPON薄膜电解质从负极迁移到正极，但是LiPON薄膜电解质没有损失Li+，B说法不正确；放电时，电极B为正极，发生还原反应，反应可表示为，C说法正确；电池放电时，嵌入在非晶硅薄膜中的锂失去电子变成Li+，正极上得到电子和Li+变为，故电池总反应可表示为，D说法正确，本题选B。
精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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