电化学原理的综合应用（原卷版）
1. (2023·全国乙卷)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－―→S，S＋e－―→S，2Na＋＋S＋2e－―→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
2. (2022·全国甲卷)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SO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
3.(2022·辽宁高考)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
4. (2023·辽宁卷)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＋
5. (2022·湖北高考)含磷有机物应用广泛。电解法可实现由白磷直接制备Li[P(CN)2]，过程如图所示(Me为甲基)。下列说法正确的是( )
A.生成1 mol Li[P(CN)2]，理论上外电路需要转移2 mol电子
B.阴极上的电极反应为：P4＋8CN－－4e－===4[P(CN)2]－
C.在电解过程中CN－向铂电极移动
D.电解产生的H2中的氢元素来自LiOH
6.(2023·湖北卷)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
7.(2021·海南高考)液氨中存在平衡：2NH3??NH＋NH。如图所示为电解池装置，以KNH2的液氨溶液为电解液，电解过程中a、b两个惰性电极上都有气泡产生。下列有关说法正确的是( )
A.b电极连接的是电源的负极
B.a电极的反应为2NH3＋2e－===H2↑＋2NH
C.电解过程中，阴极附近K＋浓度减小
D.理论上两极产生的气体物质的量之比为1∶1
8. (2023·全国甲卷)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，装置如下图所示。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)
9. (2023·新课标卷)一种以V2O5和Zn为电极、Zn(CF3SO3)2水溶液为电解质的电池，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＋nH2O===ZnxV2O5·nH2O
D.充电阳极反应：ZnxV2O5·nH2O－2xe－===xZn2＋＋V2O5＋nH2O
10. (2022·山东高考改编)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。下列说法错误的是( )
A.装置工作时，甲室溶液pH逐渐减小
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.(2021·福建高考)催化剂TAPP－Mn(Ⅱ)的应用，使Li CO2电池的研究取得了新的进展。Li CO2电池结构和该催化剂作用下正极反应可能的历程如图所示。
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
12.(2023·重庆市高三开学联考)我国科学家正在研究一种可充电Na Zn双离子电池体系(如图)。下列说法不正确的是( )
A.闭合K1时，锌电极为电池负极
B.闭合K2时，装置中的电能转化为化学能
C.放电时，每转移0.2 mol电子，负极区电解质溶液质量增加6.5 g
D.充电时，阳极反应式为Na0.6MnO2－xe－===Na0.6－xMnO2＋xNa＋
13.热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。该电池以Ca为负极，熔融无水LiCl－KCl混合物作电解质，结构如图所示。正极反应式为PbSO4＋2Li＋＋2e－===Li2SO4＋Pb。下列说法不正确的是( )
A.放电过程中，Li＋向正极移动
B.常温下电解质是不导电的固体，电池不工作
C.每转移0.1 mol电子，理论上生成20.7 g Pb
D.该电池总反应为PbSO4＋2LiCl＋Ca===CaCl2＋Li2SO4＋Pb
14.中科院研制出了双碳双离子电池，以石墨(Cn)和中间相炭微粒球(MCMB)为电极，电解质溶液为含有KPF6的有机溶液，其充电示意图如图。下列说法错误的是( )
A.固态KPF6为离子晶体
B.放电时MCMB电极为负极
C.充电时，若正极增重39 g，则负极增重145 g
D.充电时，阳极发生反应为Cn＋xPF－xe－===Cn(PF6)x
15.(2023·哈尔滨市高三质量监测)铅酸蓄电池是一种可充电电池，其放电时的总反应为Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。如图所示，利用铅酸蓄电池电解Na2SO4溶液(a、b均为石墨电极)，可以制得H2、O2以及浓度较大的H2SO4和NaOH溶液。下列说法不正确的是( )
A.铅酸蓄电池放电一段时间后，正、负极的质量均增加
B.M和N溶液分别为稀硫酸和稀NaOH溶液
C.a电极的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
D.当电路中有1 mol电子通过时，b电极收集到的O2体积为5.6 L
16.(2021·湖南高考)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示：
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
17.电催化NRR合成氨的示意图如图所示。中间隔膜允许H＋通过。下列说法正确的是( )
A.X极为阳极
B.Y极电极反应：4OH－－8e－===4H＋＋2O2↑
C.膜为阴离子交换膜，并可以阻止氨被氧化
D.催化剂表面生成*N2Hy中间体的反应：*N2＋yH＋＋ye－===*N2Hy(*N2表示活化氮气)
18.国内某动力电池研究院运用FFC剑桥工艺实现熔盐电解SiO2制备硅材料，装置如图。下列说法错误的是( )
A.阳极反应式为C－4e－＋2O2－===CO2↑
B.SiO2电极减重60 g时，生成CO2的体积为22.4 L
C.电解过程中，熔盐中的Ca2＋移向SiO2电极所在的方向
D.若用其他惰性电极代替石墨，可能会生成O2、Cl2
19.(2023·邵阳市高三联考)用电解食盐水法生产ClO2的工艺原理示意图如图，发生器内电解生成ClO2，下列说法正确的是( )
A.a气体是氯气，b气体是氢气
B.食盐水电解槽内每生成1 mol a气体，转移1 mol e－
C.ClO2发生器中阴极的电极反应式为ClO＋2H＋＋e－===ClO2↑＋H2O
D.为使a、b气体恰好完全反应，理论上每生产1 mol ClO2需要补充44.8 L b气体
20.(2023·山东师范大学附中10月检测)以甲烷燃料电池为电源电解NaB(OH)4溶液制备H3BO3的工作原理如图所示，下列叙述错误的是( )
A.燃料电池通入氧气的电极为X电极
B.N室中：a%>b%
C.Ⅰ膜、Ⅲ膜为阳离子交换膜，Ⅱ膜为阴离子交换膜
D.理论上每生成1 mol产品，需消耗甲烷的体积为2.8 L(标准状况下)
21.可利用电化学原理处理含铬废水和含甲醇废水，装置如图所示。下列说法错误的是( )
A.a极为该电池的负极
B.微生物能加快甲醇的反应速率
C.a极的电极反应为CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O
D.放电过程中，b极附近溶液pH升高
22.(2023·湖北重点中学高三联考)液流电池可以实现光伏发电和风力发电电能的储存和释放，一种非金属有机物液流电池的工作原理如图。下列说法不正确的是( )
A.放电时，正极反应式为Br2＋2e－===2Br－
B.物质b为AQDSH2
C.放电时，H＋通过质子交换膜到达溴极室
D.增大储液罐体积，可提高液流电池的储能容量
23.河南某工厂采用如图装置同时处理含葡萄糖和含铜离子的两种工业废水，并回收铜，处理废水前，向葡萄糖废水中加入适量食盐，电键K先接a处，一段时间后，再接b处。下列说法错误的是( )
A.电键K接a处时，电极M上发生氧化反应
B.电键K先接a处，一段时间后，再接b处，可节约电能
C.处理废水的过程中，含Cu2＋废水的导电性逐渐减弱
D.电键K接a处或接b处，电极N上的电极反应均为Cu2＋＋2e－===Cu
24.利用CH4燃料电池电解制备Ca(H2PO4)2并得到副产物NaOH、H2、Cl2，装置如图所示。下列说法错误的是( )
A.a极的电极反应式为CH4＋4O2－－8e－===CO2＋2H2O
B.A膜和C膜均为阳离子交换膜
C.X室为阳极室
D.b极上消耗2.24 L O2，Y室中Na＋增加0.4 mol
25.(2020·江苏高考节选)研究HCOOH燃料电池性能的装置如图所示，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)图中所示的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________________________________________。
电化学原理的综合应用（解析版）
1. (2023·全国乙卷)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－―→S，S＋e－―→S，2Na＋＋S＋2e－―→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
[解题思路分析] 由题意可知，放电时硫电极得电子，硫电极为原电池正极，钠电极为原电池负极。充电时为电解池装置，阳离子移向阴极，即钠电极，故充电时，Na＋由硫电极迁移至钠电极，A错误。
[答案] A
2. (2022·全国甲卷)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SO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
[解题思路分析] 根据题图的电池结构和题目所给信息可知，Zn为电池的负极，MnO2为电池的正极，阳离子向正极移动，A错误。
[答案] A
3.(2022·辽宁高考)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
答案 A
解析 放电时负极反应：Na3Ti2(PO4)3－2e－===NaTi2(PO4)3＋2Na＋，正极反应：Cl2＋2e－===2Cl－，消耗氯气，故A正确；放电时，阴离子移向负极，放电时Cl－透过多孔活性炭电极向NaCl溶液中迁移，故B错误；放电时每转移1 mol电子，根据正极反应式：Cl2＋2e－===2Cl－，知理论上CCl4释放0.5 mol Cl2，故C错误；充电过程中，阳极：2Cl－－2e－===Cl2，消耗氯离子，NaCl溶液浓度减小，故D错误。
4. (2023·辽宁卷)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＋
[解题思路分析] 由题图可知，钛箔电极上有H2生成，H2O得电子发生还原反应，则b为电源负极，a为电源正极，a端电势高于b端电势，A错误；钛箔电极上每转移2 mol电子，则生成1 mol H2即2 g，B错误；阳极O2的产生被抑制，海水中Cl－发生反应：Cl－＋H2O－2e－===HClO＋H＋，阴极发生反应：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，结合两极反应可知电解后海水中pH升高，C错误，D正确。
[答案] D
5. (2022·湖北高考)含磷有机物应用广泛。电解法可实现由白磷直接制备Li[P(CN)2]，过程如图所示(Me为甲基)。下列说法正确的是( )
A.生成1 mol Li[P(CN)2]，理论上外电路需要转移2 mol电子
B.阴极上的电极反应为：P4＋8CN－－4e－===4[P(CN)2]－
C.在电解过程中CN－向铂电极移动
D.电解产生的H2中的氢元素来自LiOH
[解题思路分析] 石墨电极上P4→Li[P(CN)2]，磷元素化合价升高，发生氧化反应，所以石墨电极为阳极，电极反应式为P4＋8CN－－4e－===4[P(CN)2]－，则生成1 mol Li[P(CN)2]，理论上外电路需要转移1 mol电子，A、B错误；CN－向阳极移动，即移向石墨电极，C错误；由题图可知HCN在阴极放电，产生CN－和H2，而HCN中的H来自LiOH，则电解产生的H2中的氢元素来自LiOH，D正确。
[答案] D
6.(2023·湖北卷)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 由题图可知，该装置为电解水制取氢气的装置，a电极与电源正极相连，为电解池的阳极，b电极与电源负极相连，为电解池的阴极，阴极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，阳极反应为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，电池总反应为2H2O2H2↑＋O2↑。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，D错误。
7.(2021·海南高考)液氨中存在平衡：2NH3??NH＋NH。如图所示为电解池装置，以KNH2的液氨溶液为电解液，电解过程中a、b两个惰性电极上都有气泡产生。下列有关说法正确的是( )
A.b电极连接的是电源的负极
B.a电极的反应为2NH3＋2e－===H2↑＋2NH
C.电解过程中，阴极附近K＋浓度减小
D.理论上两极产生的气体物质的量之比为1∶1
答案 B
解析 由题图可知，b电极上NH失电子发生氧化反应生成N2，故b电极为阳极，连接电源的正极，A错误；a电极为阴极，由题图可知，电极反应为2NH3＋2e－===2NH＋H2↑，B正确；电解过程中，阳离子向阴极迁移，即钾离子移向阴极，阴极附近K＋浓度增大，C错误；b电极反应为6NH－6e－===4NH3＋N2↑，根据得失电子守恒知，电解一段时间后，a电极生成的H2和b电极生成的N2的物质的量之比为3∶1，D错误。
8. (2023·全国甲卷)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，装置如下图所示。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)
[解题思路分析] 由题图可知，该装置为电解池，与直流电源正极相连的IrOx Ti电极为电解池的阳极，水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋；铜电极为阴极，酸性条件下二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成乙烯、乙醇等，电极反应式为2CO2＋12H＋＋12e－===C2H4＋4H2O、2CO2＋12H＋＋12e－===C2H5OH＋3H2O等，电解池工作时，氢离子通过质子交换膜由阳极室进入阴极室。析氢反应为还原反应，应在阴极发生，即在铜电极上发生，A错误；离子交换膜为质子交换膜，只允许氢离子通过，Cl－不能通过，B错误；根据阳极电极反应式知，每转移1 mol电子，生成0.25 mol O2，在标准状况下体积为5.6 L，D错误。
[答案] C
9. (2023·新课标卷)一种以V2O5和Zn为电极、Zn(CF3SO3)2水溶液为电解质的电池，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＋nH2O===ZnxV2O5·nH2O
D.充电阳极反应：ZnxV2O5·nH2O－2xe－===xZn2＋＋V2O5＋nH2O
[解题思路分析] 由题中信息可知，该电池中Zn为负极、V2O5为正极，电池的总反应为xZn＋V2O5＋nH2O===ZnxV2O5·nH2O。充电时的总反应为ZnxV2O5·nH2O===xZn＋V2O5＋nH2O，C不正确。
[答案] C
10. (2022·山东高考改编)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。下列说法错误的是( )
A.装置工作时，甲室溶液pH逐渐减小
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
[解题思路分析] 装置工作时，左侧装置细菌上CH3COO－失去电子生成CO2和H＋，Co2＋在另一个电极上得到电子被还原为Co单质，H＋和乙酸盐中的阳离子通过阳膜进入甲室，甲室溶液pH减小，A正确；乙室中LiCoO2得到电子，被还原为Co2＋，电极反应式为LiCoO2＋e－＋4H＋===Li＋＋Co2＋＋2H2O，反应过程中消耗H＋，因此电池工作一段时间后乙室应该补充盐酸，B正确，C错误；若甲室Co2＋减少200 mg，转移电子的物质的量为n(e－)＝×2≈0.0068 mol，乙室Co2＋增加300 mg，转移电子的物质的量为n(e－)＝×1≈0.0051 mol，说明此时已进行过溶液转移，D正确。
[答案] C
11.(2021·福建高考)催化剂TAPP－Mn(Ⅱ)的应用，使Li CO2电池的研究取得了新的进展。Li CO2电池结构和该催化剂作用下正极反应可能的历程如图所示。
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
答案 D
解析 Li为碱金属单质，能与水反应，因此Li CO2电池可使用有机电解液，A正确；充电时Li＋由阳极(正极)向阴极(负极)移动，B正确；由正极反应可能的历程知，放电时正极上CO2发生还原反应，电极反应为：3CO2＋4Li＋＋4e－ ===2Li2CO3＋C，C正确；根据图示，*LiCO2、*CO、*LiC2O3是正极反应的中间产物，C是正极反应的最终产物，D错误。
12.(2023·重庆市高三开学联考)我国科学家正在研究一种可充电Na Zn双离子电池体系(如图)。下列说法不正确的是( )
A.闭合K1时，锌电极为电池负极
B.闭合K2时，装置中的电能转化为化学能
C.放电时，每转移0.2 mol电子，负极区电解质溶液质量增加6.5 g
D.充电时，阳极反应式为Na0.6MnO2－xe－===Na0.6－xMnO2＋xNa＋
答案 C
解析 闭合K1时，装置为原电池，锌电极为负极，A正确；闭合K2时，装置为电解池，电能转化为化学能，B正确；放电时，每转移0.2 mol电子，负极区生成0.1 mol Zn2＋，0.1 mol Zn2＋与0.4 mol OH－结合生成0.1 mol [Zn(OH)4]2－，为保持电解液呈电中性，同时有0.2 mol Na＋通过阳离子交换膜移向正极，故负极区电解质溶液质量增加0.1 mol×65 g·mol－1－0.2 mol×23 g·mol－1＝1.9 g，C错误；充电时，阳极失电子，Mn的化合价升高，阳极反应式为
Na0.6MnO2－xe－===Na0.6－xMnO2＋xNa＋，D正确。
13.热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。该电池以Ca为负极，熔融无水LiCl－KCl混合物作电解质，结构如图所示。正极反应式为PbSO4＋2Li＋＋2e－===Li2SO4＋Pb。下列说法不正确的是( )
A.放电过程中，Li＋向正极移动
B.常温下电解质是不导电的固体，电池不工作
C.每转移0.1 mol电子，理论上生成20.7 g Pb
D.该电池总反应为PbSO4＋2LiCl＋Ca===CaCl2＋Li2SO4＋Pb
答案 C
解析 根据正极反应式PbSO4＋2Li＋＋2e－===Li2SO4＋Pb可知，每转移0.1 mol电子，理论上生成10.35 g Pb，C错误。
14.中科院研制出了双碳双离子电池，以石墨(Cn)和中间相炭微粒球(MCMB)为电极，电解质溶液为含有KPF6的有机溶液，其充电示意图如图。下列说法错误的是( )
A.固态KPF6为离子晶体
B.放电时MCMB电极为负极
C.充电时，若正极增重39 g，则负极增重145 g
D.充电时，阳极发生反应为Cn＋xPF－xe－===Cn(PF6)x
答案 C
15.(2023·哈尔滨市高三质量监测)铅酸蓄电池是一种可充电电池，其放电时的总反应为Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。如图所示，利用铅酸蓄电池电解Na2SO4溶液(a、b均为石墨电极)，可以制得H2、O2以及浓度较大的H2SO4和NaOH溶液。下列说法不正确的是( )
A.铅酸蓄电池放电一段时间后，正、负极的质量均增加
B.M和N溶液分别为稀硫酸和稀NaOH溶液
C.a电极的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
D.当电路中有1 mol电子通过时，b电极收集到的O2体积为5.6 L
答案 D
解析
16.(2021·湖南高考)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示：
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 由题图可知，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，作电解池的阴极，N电极与直流电源的正极相连，作阳极。由分析可知，A、C正确；由分析可知，放电或充电时，隔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B错误，D正确。
17.电催化NRR合成氨的示意图如图所示。中间隔膜允许H＋通过。下列说法正确的是( )
A.X极为阳极
B.Y极电极反应：4OH－－8e－===4H＋＋2O2↑
C.膜为阴离子交换膜，并可以阻止氨被氧化
D.催化剂表面生成*N2Hy中间体的反应：*N2＋yH＋＋ye－===*N2Hy(*N2表示活化氮气)
答案 D
解析 根据X极上N2转化为NH3，发生还原反应：N2＋6e－＋6H＋===2NH3，知X极为阴极，A错误；Y极上H2O转化为O2，电极反应为：2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，B错误；根据两极的电极反应，阳极区产生的H＋通过膜进入阴极区，则膜为阳离子交换膜，C错误。
18.国内某动力电池研究院运用FFC剑桥工艺实现熔盐电解SiO2制备硅材料，装置如图。下列说法错误的是( )
A.阳极反应式为C－4e－＋2O2－===CO2↑
B.SiO2电极减重60 g时，生成CO2的体积为22.4 L
C.电解过程中，熔盐中的Ca2＋移向SiO2电极所在的方向
D.若用其他惰性电极代替石墨，可能会生成O2、Cl2
答案 B
19.(2023·邵阳市高三联考)用电解食盐水法生产ClO2的工艺原理示意图如图，发生器内电解生成ClO2，下列说法正确的是( )
A.a气体是氯气，b气体是氢气
B.食盐水电解槽内每生成1 mol a气体，转移1 mol e－
C.ClO2发生器中阴极的电极反应式为ClO＋2H＋＋e－===ClO2↑＋H2O
D.为使a、b气体恰好完全反应，理论上每生产1 mol ClO2需要补充44.8 L b气体
答案 C
解析 由题给流程可知，食盐水电解槽内发生的反应为电解食盐水得到氯酸钠和氢气，则a气体为氢气；氯酸钠溶液和盐酸在二氧化氯发生器中电解得到氯化钠、氯气、二氧化氯气体，则b气体为氯气；氯气与氢气在氯化氢合成塔中反应生成氯化氢；发生器中得到的氯化钠可以循环使用，提高原料的利用率。由分析可知，A错误；电解槽内每生成1 mol氢气，转移电子的物质的量为2 mol，B错误；不知气体所处状况，无法计算每生产1 mol二氧化氯需要补充氯气的体积，D错误。
20.(2023·山东师范大学附中10月检测)以甲烷燃料电池为电源电解NaB(OH)4溶液制备H3BO3的工作原理如图所示，下列叙述错误的是( )
A.燃料电池通入氧气的电极为X电极
B.N室中：a%>b%
C.Ⅰ膜、Ⅲ膜为阳离子交换膜，Ⅱ膜为阴离子交换膜
D.理论上每生成1 mol产品，需消耗甲烷的体积为2.8 L(标准状况下)
答案 B
解析
D项，理论上每生成1 mol H3BO3，则M室中就有1 mol H＋通过Ⅰ膜进入产品室，即转移1 mol电子，甲烷在燃料电池中发生电极反应，消耗1 mol CH4转移8 mol电子，则转移1 mol电子消耗 mol CH4，标准状况下体积为2.8 L，正确。
21.可利用电化学原理处理含铬废水和含甲醇废水，装置如图所示。下列说法错误的是( )
A.a极为该电池的负极
B.微生物能加快甲醇的反应速率
C.a极的电极反应为CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O
D.放电过程中，b极附近溶液pH升高
答案 C
解析 Cr2O具有强氧化性，易发生得电子的还原反应，结合题图可判断a极为负极、b极为正极，结合装置中含有质子交换膜，可对电极反应进行分析：
电极 电极反应
负极(a极) CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋
正极(b极) Cr2O＋6e－＋14H＋===2Cr3＋＋7H2O
根据分析可知，C错误。
22.(2023·湖北重点中学高三联考)液流电池可以实现光伏发电和风力发电电能的储存和释放，一种非金属有机物液流电池的工作原理如图。下列说法不正确的是( )
A.放电时，正极反应式为Br2＋2e－===2Br－
B.物质b为AQDSH2
C.放电时，H＋通过质子交换膜到达溴极室
D.增大储液罐体积，可提高液流电池的储能容量
答案 B
解析
原电池中阳离子向正极移动，C正确；增大储液罐体积，反应物的量增多，液流电池的储能容量提高，D正确。
23.河南某工厂采用如图装置同时处理含葡萄糖和含铜离子的两种工业废水，并回收铜，处理废水前，向葡萄糖废水中加入适量食盐，电键K先接a处，一段时间后，再接b处。下列说法错误的是( )
A.电键K接a处时，电极M上发生氧化反应
B.电键K先接a处，一段时间后，再接b处，可节约电能
C.处理废水的过程中，含Cu2＋废水的导电性逐渐减弱
D.电键K接a处或接b处，电极N上的电极反应均为Cu2＋＋2e－===Cu
答案 C
24.利用CH4燃料电池电解制备Ca(H2PO4)2并得到副产物NaOH、H2、Cl2，装置如图所示。下列说法错误的是( )
A.a极的电极反应式为CH4＋4O2－－8e－===CO2＋2H2O
B.A膜和C膜均为阳离子交换膜
C.X室为阳极室
D.b极上消耗2.24 L O2，Y室中Na＋增加0.4 mol
答案 D
解析 甲烷燃料电池中通入甲烷的一极为负极，通入氧气的一极为正极。
没有指明是否为标准状况，不能计算氧气的物质的量，D错误。
25.(2020·江苏高考节选)研究HCOOH燃料电池性能的装置如图所示，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)图中所示的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________________________________________。
答案 (1)HCOO－＋2OH－－2e－===HCO＋H2O H2SO4
(2)2HCOOH＋2OH－＋O2===2HCO＋2H2O
精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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