高三化学一轮化学反应原理题型必练61原电池电解池的综合应用

2022届高三化学一轮化学反应原理题型训练_61原电池、电解池的综合应用一、单选题（共16题）1．下列四种装置中，开始时溶液的体积均为250mL，电解质溶液的浓度均为0.10mol/L。若忽略溶液体积的变化且电流效率均为100%，当测得导线上均通过0.02mol电子时，下列判断中，正确的是A．此时溶液的浓度：①=②=③=④ B．此时溶液的pH：④＞③＞①＞②C．产生气体的总体积：④＞③＞①＞② D．电极上析出固体的质量：①＞②＞③＞④2．下列关于四个装置的说法正确的是A．①装置中，电子流向：Zn→导线→Cu→稀硫酸→ZnB．②装置中，阳极的电极反应为C．③装置中，在阴极附近滴入酚酞试液，溶液变红D．④装置中，电解一段时间后，溶液的pH增大3．如图是一种利用锂电池“固定CO2”的电化学装置，在催化剂的作用下，该电化学装置放电时可将CO2转化为C和Li2CO3，充电时选用合适催化剂，仅使Li2CO3发生氧化反应释放出CO2和O2.下列说法中正确的是A．该电池左侧可以用LiCl溶液作电解质溶液B．该电池充电时，电极Y与外接直流电源的负极相连C．该电池放电时，每转移4mol电子，理论上消耗3molCO2D．该电池充电时，阳极反应式为：C+2Li2CO34e=3CO2↑+4Li4．利用下图装置，可以模拟铁的电化学防护。下列说法正确的是A．若X为铝，开关K置于M处，该电化学防护法称为牺牲阳极的阴极保护法B．若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应该置于M处C．若X为碳棒，K与M连接时，一段时间后溶液的pH减小D．若X为铝，K与N连接时，X电极产生气泡5．如图是一种电解处理污水的原理示意图，保持污水pH在5.0~6.0，通过电解生成的能吸附污水中的悬浮物而沉积，从而具有净水作用。已知：Fe电极上实际同时发生两个电极反应，其中一个电极反应生成一种无色气体。下列判断正确的是A．装置Ⅰ的阴极产生气泡，可将污水中浮渣吹到液面，便于除去浮渣B．装置Ⅰ为电解装置，阳极的电极反应有、C．装置Ⅱ为燃料电池装置，为燃料，为氧化剂D．装置Ⅰ生成时，装置Ⅱ消耗6．AlH2O2电池是一种新型电池，已知H2O2是一种弱酸，在强碱性溶液中以HO形式存在。现以AlH2O2为电源(如甲池所示，电池总反应为2Al+3HO=2AlO+OH+H2O)，电解处理有机质废水(如乙池所示)。下列说法正确的是A．电池工作时，甲池、乙池用导线连接的顺序为a连c，b连dB．电池工作一段时间后甲池中pH值减小C．乙池工作时，质子将从B电极室移向A电极室D．若B电极上转化1.5molCO2，则甲池中溶解4molAl7．我国科学家硏制了一种新型的高比能量锌碘溴液流电池，其工作原理示意图如下。图中贮液器可储存电解质溶液，提高电池的容量。下列叙述不正确的是A．充电时，a电极接外电源正极B．放电时，b电极发生氧化反应C．放电时，每消耗0.65g锌，溶液中离子总数增加0.02NAD．充电时，阳极反应为8．烧杯A中盛放0.1mol/L的H2SO4溶液，烧杯B中盛放0.1mol/L的CuCl2溶液(两种溶液均足量)，组成的装置如图所示。下列说法不正确的是A．经过一段时间，B烧杯中溶液的质量减小B．B为原电池C．当A烧杯中产生0.1mol气体时，B烧杯中产生气体的物质的量也为0.1molD．A装置中C有气泡产生但C不参与反应9．科学家设计如下装置获取氢能源和电能。其中，a为Pt电极，电解质溶液为溶液(已知：，F为法拉第常量，)。下列说法错误的是A．该设计实现了电极的循环使用B．当K和K1相连接时，溶液中的向b电极迁移C．当K和K2相连接时，b处电极反应为：D．理论上，每生成可有助于电池最多产生的电量10．连二亚硫酸盐()可用于脱除烟气中的NO，并通过电解再生，装置如图所示，溶液a为硫酸溶液。下列说法正确的是A．在NO吸收柱内，被NO还原为B．电极M为阳极，氢离子在电极N上放电产生氢气C．电解再生过程的总反应方程式：4+4H+2+O2+2H2OD．隔膜最好选择阴离子交换膜，允许硫酸根离子通过实现再生11．氮氧化物、硝酸盐废水都会给环境带来污染。图甲是监测NO含量的传感器的工作原理示意图，图乙是电化学降解酸性废水中NO的工作原理示意图。下列有关叙述错误的是A．图甲中，Pt电极上发生的是还原反应B．图甲中，NiO电极上的电极反应式为NO＋O22e=NO2C．图乙中，H＋由电解池右侧移向左侧D．图乙中，阴极反应式为2NO＋10e＋12H＋=6H2O＋N2↑12．某课外研究小组设计了一款可充电电池，在两惰性电极(多孔碳棒)上加装两个玻璃罩，装置如图所示。先关闭K1，打开K2，工作一段时间后，再打开K1，关闭K2。下列说法不正确的是A．打开K1，关闭K2时，Na+向B极迁移B．该装置电解过程总反应方程式为：2H2O2H2+O2C．电极A发生还原反应过程中，A区域碱性增强D．关闭K1，打开K2，转移2mol电子，左池增重44g13．中科院研制出了双碳双离子电池，以石墨(C)和中间相炭微粒球(MCMB)为电极，电解质溶液为含有KPF的有机溶液，其充电示意图如图。下列说法错误的是A．固态KPF为离子晶体B．放电时，K+向左迁移C．放电时，负极反应为Cn+xPFxe=Cn(PF6)xD．充电时，若阴极增重39g则阳极增重145g14．锂－空气动力电池存储的能量是目前常规电池的数倍，放电原理如题图(隔膜只允许通过)。下列关于锂－空气电池的有关说法正确的是A．放电时正极反应式B．充电时该电池将化学能转化成电能C．放电时的电池反应为D．充电时，“充电专用电极”接外电源的负极15．如图为一种电催化还原CO2的装置示意图，下列有关叙述正确的是A．甲电极连接电源正极B．该装置工作时，A池中移向B池C．工作一段时间后，B池溶液的pH减小D．可用pH试纸检测B池溶液的pH16．氢能源电池是目前研究的热点之一，一种可实现氢气循环利用的新型电池的放电工作原理如图所示，下列说法正确的是A．该装置化学能与电能之间的能量转化效率可达100%B．充电时，电极M接电源的负极C．放电过程中由左池通过交换膜向右池移动D．放电时，N极电极反应式为二、填空题（共7题）17．(1)生活中常见的碱性锌锰电池，总反应方程式为Zn+2MnO2+2H2O=Zn(OH)2+2MnO(OH)，负极反应为：_______。(2)废旧的锌锰电池还含有锌和二氧化锰等物质，用稀硫酸将其溶解，转化为硫酸锌和硫酸锰，其反应的化学方程式为：Zn+MnO2+2H2SO4=ZnSO4+MnSO4+2H2O。再进行电解可以得到锌和二氧化锰。电解装置如下：图中甲烷燃料电池负极的电极反应为_______。闭合开关K一段时间后，阳极附近溶液的pH_______(填“增大”“不变”或“减小”)，电解池中回收锌与MnO2的总反应离子方程式为_______。(3)上述反应得到的二氧化锰可以用来制作新型的锰氢二次电池，原理示意图如图所示。该电池以硫酸锰和硫酸的混合溶液为电解液，碳纤维和Pt/C分别作为电极材料，电池总反应式为：Mn2++2H2OMnO2+2H++H2↑。下列说法正确的是_______。A．放电时，Pt/C电极为正极B．放电时，电流由Pt/C电极流向碳纤维电极C．充电时，阴极反应式为2H++2e=H2↑D．硫酸锰是丰富廉价工业盐，该电池成本低18．某兴趣小组的同学用下图所示装置研究有关电化学的问题(甲、乙、丙三池中溶质足量)，当闭合该装置的电键K时，观察到电流表的指针发生了偏转。请回答下列问题：(1)乙池为___________(填“原电池”“电解池”“电镀池”)，A电极的电极反应式为：___________。(2)丙池中F电极为___________(填“正极”、“负极”、“阴极”或“阳极”)，写出电解时总反应的离子方程式___________。(3)当乙池中C极质量变化10.8g时，甲池中B电极理论上消耗O2的体积为___________mL(标准状况)。(4)一段时间后，断开电键K。下列物质能使乙池恢复到反应前浓度的是___________(填选项字母)。A．CuB．CuOC．Cu(OH)2D．Cu2(OH)2CO3(5)若丙池通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1molCu2(OH)2CO3后恰好恢复到电解前的浓度和PH(不考虑CO2的溶解)，则电解过程中转移的电子___________mol，若电解后溶液的体积为400ml，则所得溶液中氢离子的浓度___________。19．氯碱工业是高能耗产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺节能超过30%。在这种工艺设计中，相关物料的传输与转化关系如图所示，其中的电极未标出，所用的离子交换膜都只允许阳离子通过。(1)图中X、Y分别是___、___(填化学式)，比较图示中a%与b%的大小___。(2)写出燃料电池B中的电极反应：正极：___。负极：___。(3)这种设计的主要节能之处在于(写出两处)___；___。20．Ⅰ.燃料电池由于其较高的能量密度而备受关注，其工作原理如图所示：电池工作时，A极区NaOH浓度不变，则离子交换膜为___________(填"阳离子交换膜"或"阴离子交换膜")；电极B的电极反应式为___________；电池工作时参加反应的=___________(整数比)。Ⅱ.电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法：保持污水的pH在5.0～6.0，通过电解生成Fe(OH)3沉淀。Fe(OH)3有吸附性，可吸附污物而沉积下来，具有净化水的作用。阴极产生的气泡把污水中悬浮物带到水面形成浮渣层，弃去浮渣层，即起到了浮选净化的作用。某科研小组用电浮选凝聚法处理污水，设计的装置示意图如图所示。(1)实验时若污水中离子浓度较小，导电能力较差，产生气泡速率缓慢，无法使悬浮物形成浮渣。此时，应向污水中加入适量的___________(填选项字母)。a.H2SO4b.CH3CH2OHc.Na2SO4d.NaOH(2)电解过程中，电解池阳极发生了两个电极反应，其中一个为2H2O4e=O2↑+4H+，则另一个电极反应式为___________。(3)熔融盐燃料电池以熔融碳酸盐为电解质，CH4为燃料，空气为氧化剂，惰性材料为电极，正极的电极反应式为___________。(4)实验过程中，若在阴极产生了44.8L(标准状况)气体，则熔融盐燃料电池消耗标准状况下的CH4体积___________L。21．如图所示，某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理的相关问题，其中乙装置中X为离子交换膜。请按要求回答相关问题：(1)甲装置电池负极发生的电极反应式是：___________(2)乙中X是___________(阴、阳)离子交换膜，向乙中加入几滴酚酞溶液，工作一段时间后铁电极附近溶液变红，请用化学用语解释相关原因___________(3)若在标准状况下，有4.48L氧气参加反应，则乙装置中C电极上生成的气体的物质的量为___________(4)欲用丙装置给铜镀银，a、b分别是___________、___________(填化学式)(5)若丙装置中a、b电极均为Cu，则丙中发生的离子反应是___________(6)化学在环境保护中起十分重要的作用，电化学降解法可用于治理水中硝酸盐污染，电化学降解NO的原理如图所示AgPt电极上的电极反应式为___________22．如图装置中，A、B两池盛有足量的电解质溶液。(1)A池为___________，B池为___________。(2)A池中Cu棒为___________极，电极反应式为___________。(3)B池中Zn棒为___________极，电极反应式为___________。(4)若工作一段时间后，电路中通过0.4mol电子，则B池中Cu棒上析出气体的体积为___________L(标准状况)。(5)利用如图装置，可以模拟铁的电化学防护。若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于___________处。若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为___________。23．甲醇是一种重要的化工原料和新型燃料。下图是甲醇燃料电池工作的示意图，其中A、B、D均为石墨电极，C为铜电极。工作一段时间后，断开K，此时A，B两极上产生的气体体积相同。(1)甲中正极的电极反应式为________________。(2)乙装置中初始时电解的化学方程式为________________。(3)丙装置溶液中金属阳离子的物质的量与转移电子的物质的量变化关系如下图，曲线②是________离子变化，则D极的电极反应式为________________，混合液中c(Fe3+)=________。反应结束后，要使丙装置中金属阳离子恰好完全沉淀，需要________mL5.0mol•L1NaOH溶液。参考答案1．B【详解】略2．C【详解】A项，电子不能在电解质溶液中移动，错误；B项，②装置是电解装置，右侧Cu为阳极，失电子发生氧化反应生成铜离子、遇到氢氧根生成氢氧化铜，，错误；C项，③装置中，在阴极得电子，生成和，则阴极附近的溶液显碱性，可使酚酞试液变红，正确；D项，④装置中，在阴极得电子生成Cu，在阳极失电子生成和，溶液的pH减小，错误。故选C。3．C【分析】放电时，X极上Li失电子，则X为负极，Y为正极，正极上CO2得电子生成C和Li2CO3；充电时，阴极上Li+得电子生成Li，阳极上O失电子生成O2，即2Li2CO34e═2CO2↑+O2↑+4Li+。【详解】A．该电池左侧不可以用LiCl溶液作电解质溶液，锂是活泼金属，易与水反应，故A错误；B．该电池充电时，电源的负极与外加电源的负极相连，电极X与外接直流电源的负极相连，故B错误；C．该电池放电时，总反应3CO2+4Li=C+2Li2CO3，每转移4mol电子，理论上消耗3molCO2，故C正确；D．该电池充电时，阳极上O失电子生成O2，即2Li2CO34e═2CO2↑+O2↑+4Li+，故D错误；故选C。4．A【分析】若X为碳棒，开关K置于N处，形成电解池，此时金属铁为阴极，铁被保护，开关K置于M处，形成原电池，金属铁是负极，碳棒是正极，正极上是氧气得电子的还原反应；若X是铝棒，将K与M连接，形成原电池，金属铝是负极，铁是正极，则铁不易受腐蚀，将K与N连接，形成电解池，铝棒是阳极，电极本身发生失电子的氧化反应。【详解】A．若X为铝，开关K置于M处，形成原电池，金属铝是负极，铁是正极，则铁不易受腐蚀，该电化学防护法称为牺牲阳极的阴极保护法，故A正确；B．若X为碳棒，开关K应该置于M处，形成原电池，金属铁是负极，碳棒是正极，正极上是氧气得电子的还原反应，加快铁的腐蚀，故B错误；C．若X为碳棒，K与M连接时，形成原电池，金属铁是负极，碳棒是正极，正极上是氧气得电子的还原反应，O2+4e+2H2O=4OH，一段时间后溶液的pH增大，故C错误；D．若X为铝，K与N连接时，形成电解池，此时金属铁为阴极，铁被保护，X电极无气泡产生，发生Al3e=Al3+，故D错误；故选A。5．A【详解】A．装置Ⅱ为燃料电池，通入的电极为负极，装置Ⅰ为电解装置，C电极为阴极，电板反应为，有气泡产生，可将污水中浮渣吹到液面，描述正确，符合题意；B．装置Ⅰ为电解装置，Fe电极为阳极，电极反应有，，与、反应生成，描述错误，不符题意；C．该燃料电池正极的电极反应为，故是氧化剂，描述错误，不符题意；D．未指明是否为标准状况，故不能确定的体积，描述错误，不符题意；综上，本题选A。6．D【详解】A．根据电池总反应2Al+3HO=2AlO+OH+H2O，Al发生氧化反应，a是负极、b是正极。根据乙池中B电极CO2→CH4，C元素化合价降低发生还原反应，B是阴极、A是阳极；所以电池工作时，甲池、乙池用导线连接的顺序为a连d，b连c，故A错误；B．电池正反应是2Al+3HO=2AlO+OH+H2O，反应生成OH，工作一段时间后甲池中pH值增大，故B错误；C．乙池中B电极CO2→CH4，C元素化合价降低发生还原反应，B是阴极、A是阳极；乙池工作时，阳离子移向阴极，质子将从A电极室移向B电极室，故C错误；D．B电极CO2→CH4，C元素化合价由+4降低为4，若B电极上转化1.5molCO2，电路中转移12mol电子，根据电子守恒，甲池中溶解4molAl，故D正确；选D。7．C【分析】由电池装置图可知，a极I2Br生成I，则发生还原反应，应为原电池的正极，b极Zn失电子生成Zn2+，发生氧化反应，应为原电池的负极，充电时，a为阳极，b为阴极，以此解答该题。【详解】A．充电时，a为阳极，接外电源正极，故A正确；

B．放电时，b极Zn失电子生成Zn2+，发生氧化反应，电极反应为Zn2e═Zn2+，故B正确；

C．放电时，负极电极反应为Zn2e═Zn2+，每消耗0.65g锌，即生成0.01molZn2+，正极反应I2Br+2e=2I+Br，溶液中离子总数增加0.03NA，故C错误。D．充电时，a为阳极发生氧化反应，电极方程式2I+Br2e=I2Br，故D正确；故选：C。8．B【分析】烧杯A中有自发进行的氧化还原反应：Fe+2H+=Fe2++H2，所以A为原电池，且Fe为负极，C为正极，烧杯B为电解池，左侧C棒与原电池负极相连为阴极，右侧C棒与原电池正极相连为阳极。【详解】A．根据分析可知烧杯B为电解池，阳极上Cl放电生成Cl2，阴极Cu2+放电生成Cu单质，B烧杯中溶液的质量减小，A正确；B．根据分析可知A为原电池，B为电解池，B错误；C．烧杯A中产生0.1mol氢气时，转移0.2mol电子，B烧杯阳极上发生2Cl2e=Cl2，阴极不产生气体，所以也产生0.1mol气体，C正确；D．烧杯A中C棒为负极，电极反应为2H++2e=H2，所以C有气泡产生但C不参与反应，D正确；综上所述答案为B。9．C【详解】A．由图可知，该设计实现了电极的循环使用，A正确；B．当K和K1相连接时，该装置是电解池，b极为阳极，阴离子向阳极移动，即OH向b极迁移，B正确；C．当K和K2相连，该装置是原电池，c处Zn失电子生成了，c为负极，则b为正极，反应为，C错误；D．每生成1mol氢气，转移2mol电子，故Q=nF=2mol×96500C·mol1=1.93×105C，D正确；答案选C。10．C【详解】A．在NO吸收柱内，被烟气中的NO氧化为，选项A错误；B．在M极上得电子生成，所以M为阴极，电极反应式为2+4H++2e=+2H2O，N为阳极，电极反应式为2H2O4e=O2+4H+，选项B错误；C．电解池中阴极电极反应式为4+8H++4e=2+4H2O，阳极电极反应式为2H2O4e=O2+4H+，两式相加得总反应式为4SO+4H+2S2O+O2+2H2O，选项C正确；D．电解池右侧的H+通过隔膜进入左侧，发生2+4H++2e=+2H2O，隔膜不能选择阴离子交换膜，选项D错误；答案选C。11．C【分析】图乙为电解池，右侧为阴极，硝酸根离子得电子，生成氮气，则电极B为负极。【详解】A．图甲中，Pt电极上氧气得电子生成氧离子，化合价降低，被还原，发生的是还原反应，A叙述正确；B．图甲中，NiO电极上NO失电子与氧离子反应生成二氧化氮，电极反应式为NO＋O22e=NO2，B叙述正确；C．图乙中，电解池中的阳离子向阴极移动，则H＋由电解池左侧移向右侧，C叙述错误；D．图乙中，阴极硝酸根离子得电子，生成氮气，反应式为2NO+10e+12H＋=6H2O+N2↑，D叙述正确；答案为C。12．B【详解】A．打开K1，关闭K2时，形成氢氧燃料电池，A极是充满氢气负极，B极是充满氧气的正极，电解质里的阳离子向电池的阳极移动，即Na+向B极迁移，A项正确；B．该装置电解过程总反应方程式为：，B项错误；C．电极A发生还原反应过程中，反应的电极方程式为：2H2O+2e=2OH+H2↑，即A区域碱性增强，C项正确；D．关闭K1，打开K2，形成电解池，A极阴极，B极是阳极，Na+向A极移动，A极电极方程式为：2H2O+2e=2OH+H2↑，当转移2mol电子时，Na+也转移了2mol，即增重的质量为46g，但同时有1mol氢气产生，即2g氢气，所以左池增重44g，D项正确；答案选B。13．C【详解】A．根据图示，充电时含有KPF的有机溶液中，K+、PF分别向两极移动，固态KPF为离子晶体，故A正确；B．根据图示，充电时K+向右迁移，右侧MCMB为阴极；放电时，右侧MCMB为负极、左侧石墨电极为正极，K+向左迁移，故B正确；C．放电时，右侧MCMB为负极，负极反应为Ke=K+，故C错误；D．充电时，阴极生成金属钾，若阴极增重39g，外电路转移1mol电子，阳极发生反应Cn+xPFxe=Cn(PF6)x，根据电子守恒，阳极有1molPF参加反应，增重1mol×145g/mol=145g，故D正确；选C。14．C【分析】由示意图可知，放电时，锂电极为原电池的负极，锂失去电子发生氧化反应生成锂离子，充电时，为电解池的阴极，与直流电源的负极相连；充入空气的一极为正极，氧气在正极得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，充电时，充电专用电极与直流电源正极相连。【详解】A．由分析可知，放电时，锂电极为原电池的负极，锂失去电子发生氧化反应生成锂离子，电极反应式为，故A错误；B．充电时，该电池转化为电解池，将电能转化成化学能，故B错误；C．由分析可知，放电时，锂电极为原电池的负极，锂失去电子发生氧化反应生成锂离子，充入空气的一极为正极，氧气在正极得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，电池的总反应方程式为，故C正确；D．由分析可知，充电时，充电专用电极与直流电源正极相连，故D错误；故选C。15．C【详解】A．结合题图和题给信息分析，题图所示装置是一个电解池装置，甲电极上，电极反应为，甲电极为阴极，连接电源负极，故A错误；

B．在电解过程中，阳离子往阴极移动，故B池中通过阳离子交换膜迁移至A池中，故B错误；

C．乙电极上，电极反应为，工作一段时间后，B池溶液pH减小，故C正确；

D．乙电极上，电极反应为，乙电极为阳极，连接电源的正极，产物具有强氧化性，能使pH试纸褪色，故不能用pH试纸检测，D错误；故选C。16．D【分析】由图可知，放电时M极生成H2，H+转化为H2，发生还原反应，作正极，N极为负极，H2失去电子形成H+，H+和OH反应生成H2O；充电时，N极，H2O中H+放电生成H2和OH，H+转化为H2，发生还原反应，作阴极，连接电源负极，M极为阳极，H2失去电子形成H+。【详解】A．化学能在转化为电能时还可能转化为热能等，因此该装置化学能与电能之间的能量转化效率小于100%，A项错误；B．充电时，电极N接电源的负极，电极M接电源的正极，B项错误；C．放电过程中，由负极移向正极，则由右池通过交换膜向左池移动，C项错误；D．放电时，N极电极反应式为，D项正确；答案选D。17．Zn+2OH2e=Zn(OH)2CH48e+10OH=+7H2O减小Zn2++Mn2++2H2OZn+MnO2+4H+CD【详解】(1)负极发生氧化反应，还原剂失去电子，则该电池的负极反应为：Zn+2OH2e=Zn(OH)2；(2)图中甲烷燃料电池的负极是通入CH4的电极，则该电池的负极的电极反应为CH48e+10OH=+7H2O；则通入O2的电极为燃料电池的正极，故电解池中，铝电极为阴极，石墨电极为阳极，由于电解质溶液为ZnSO4、MnSO4的混合溶液，所以阳极的电极反应为：Mn2++2H2O2e=MnO2+4H+，阴极的电极反应为：Zn++2e=Zn；则闭合开关K一段时间后，阳极附近溶液的pH减小；电解池中回收锌与MnO2的总反应离子方程式为：Zn2++Mn2++2H2OZn+MnO2+4H+；(3)A．放电时，Pt/C电极上，H2作还原剂，发生氧化反应，则Pt/C电极作负极，A错误；B．放电时，Pt/C电极作负极，碳纤维电极作正极，电流由碳纤维电极经外电路流向Pt/C电极，B错误；C．充电时，Pt/C电极上发生还原反应，故Pt/C电极作阴极，其电极反应式为2H++2e=H2↑，C正确；D．硫酸锰是一种丰富廉价的工业盐，故该电池成本较低，D正确；故选CD。18．电解池CH3OH+8OH6e=CO+6H2O阴极2Cu2++2H2O4H++2Cu+O2↑560A0.61mol/L【分析】甲池为燃料电池，CH3OH为负极、发生氧化反应，电极反应式为CH3OH+8OH6e=+6H2O，氧气为正极发生还原反应，电极反应式为O2+2H2O+4e=4OH，则乙、丙装置为电解池：乙中C为阳极，D为阴极，阳极上Ag失电子生成银离子，即Age=Ag+，阴极上铜离子得电子生成Cu；丙池中石墨E电极为阳极，石墨F电极是阴极，即惰性电极电解硫酸铜，化学方程式为2CuSO4+2H2O2H2SO4+2Cu+O2↑，据此分析解题。【详解】(1)由分析可知，乙池为电解池，A电极的电极反应式为：CH3OH+8OH6e=CO+6H2O，故答案为：电解池；CH3OH+8OH6e=CO+6H2O；(2)由分析可知，丙池中F电极与燃料电池A电极即负极相连，故为阴极，电解时总反应方程式为：2CuSO4+2H2O2H2SO4+2Cu+O2↑，故其离子方程式为：2Cu2++2H2O4H++2Cu+O2↑，故答案为：阴极；2Cu2++2H2O4H++2Cu+O2↑；(3)由分析可知，乙池C电极中的电极反应方程式为：Age=Ag+,故当乙池中C极质量变化10.8g时，电路中流过的电子为：，甲池中B电极电极反应式为：O2+2H2O+4e=4OH，故理论上消耗O2的体积为=560mL，故答案为：560；(4)由分析可知，乙池中电解时阳极反应式为：Age=Ag+，阴极反应式为：Cu2++2e=Cu，从乙池中出来的为Cu单质，故一段时间后，断开电键K。下列物质能使乙池恢复到反应前浓度的是Cu，Cu+2Ag+=Cu2++2Ag，故答案为：A；(5)碱式碳酸铜和稀硫酸反应生成硫酸铜、水和二氧化碳，所以加入0.1mol碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3]相当于加入0.2molCuO、0.1molH2O，根据生成物知，阴极上铜离子和氢离子放电、阳极上氢氧根离子放电，根据Cu原子、H原子守恒得阴极上析出n(Cu)=0.2mol、n(H2)=0.1mol，则转移电子的物质的量=0.2mol×2+0.1mol×2=0.6mol，根据Cu2(OH)2CO3+4H+=2Cu2++3H2O+CO2↑可知，n(H+)=0.4mol，故若电解后溶液的体积为400ml，则所得溶液中氢离子的浓度为：，故答案为：0.6；。19．Cl2H2a%<b%O2+4e+2H2O=4OH2H24e+4OH=4H2O燃料电池可以补充电解池消耗的电能(降低能耗)提高产出碱液的浓度【分析】燃料电池中通入空气(或氧气)的一极为正极，所以燃料电池右侧为正极，左侧为负极；装置左侧进入饱和NaCl溶液，出来稀NaCl溶液，而离子膜为阳离子交换膜，所以左侧Cl被氧化生成氯气，为电解池阳极，右侧为电解池阴极，水电离出的氢离子被还原为氢气，同时产生OH。【详解】(1)根据分析可知X为阳极产生的Cl2，Y为阴极产生H2；燃料电池中右侧为燃料电池的正极，电极反应为O2+4e+2H2O=4OH，生成氢氧根，同时左侧的Na+经离子膜迁移到正极，所以a%＜b%；(2)燃料电池中正极氧气得电子被还原，电解质溶液显碱性，电极反应为O2+4e+2H2O=4OH；负极氢气失电子被氧化，电解质溶液显碱性，所以生成水，电极反应为2H24e+4OH=4H2O；(3)这种设计的主要节能之处在于燃料电池可以补充电解池消耗的电能(降低能耗)，同时可以提高产出碱液的浓度。20．阴离子交换膜N2H44e+4OH=N2↑+4H2O8：17CFe2e=Fe2+O2+2CO2+4e=2CO11.2【详解】Ⅰ．据图可知电极B上N2H4被氧化为N2，所以电极B为负极，电解质溶液显碱性，所以电极反应为N2H44e+4OH=N2↑+4H2O，消耗氢氧根；电极A为正极，H2O2被还原，电极反应为2H2O2+4e=4OH，产生氢氧根；A极区NaOH浓度不变，所以离子交换膜为阴离子交换膜，可以使OH顺利迁移到B极区；根据电极反应可知n(N2H4)：n(H2O2)=1:2，则==8：17；Ⅱ．燃料电池中通入燃料的一极为负极，通入空气(或氧气)的一极为正极，所以左侧电解池中Fe为阳极，C为阴极；(1)保持污水的pH在5.0～6.0之间，通过电解生成Fe(OH)3沉淀时，加入的使导电能力增强的电解质必须是可溶于水的、显中性的盐，故答案为：C；(2)活泼金属电极做电解池的阳极时，电极本身放电，电极反应还有Fe2e═Fe2+；(3)燃料电池中，正极反应一定是氧气得电子的过程，该电池的电解质环境是熔融碳酸盐，所以电极反应为：O2+2CO2+4e=2CO；(4)电解池中阴极的电极反应为：2H++2e=H2↑，阴极产生了44.8L(标准状况)即2mol的氢气产生，所以转移电子的物质的量为4mol，燃料电池的负极电极反应为CH4+4CO8e=5CO2+2H2O，当转移4mol电子时，消耗CH4(标准状况)的体积V=nVm=0.5mol×22.4L/mol=11.2L。21．CH4+10OH_8e=7H2O+CO阳铁电极为阴极，H+在铁电极表面放电，OH浓度不断增大，使酚酞变红0.4molCuAgCu+2Ag+2Ag+Cu2+2NO+10e+12H+=N2+6H2O【分析】甲池为甲烷燃料电池，则通入氧气的一极为正极，通入甲烷的一极为负极，Fe、a电极与负极相连，为电解池的阴极，C、b电极与正极相连，为电解池的阳极。【详解】(1)甲烷燃料电池，燃料作负极，发生氧化反应，电解质溶液为碱性溶液，所以其负极电极反应式是：CH4+10OH_8e=7H2O+CO；(2)为了阻止阴极产生的OH通过离子交换膜进入阳极室，和阳极产生的Cl2反应，乙中X采用的是阳离子交换膜；向乙中加入几滴酚酞溶液，工作一段时间后铁电极附近溶液变红，原因是铁为阴极，水电离出的氢离子放电，氢氧根浓度不断增大，使得酚酞溶液变红；(3)若在标准状况下，有4.48L氧气参加反应，即0.2mol氧气反应，根据电子守恒，氧气和氯气的物质的量之比为1:2，则乙装置中C电极上生成的气体的物质的量为0.4mol；(4)电镀时镀件作阴极，镀层金属作阳极，所以丙装置给铜镀银，a是阴极，用Cu，b是阳极，用Ag；(5)若丙装置中a、b电极均为Cu，则阳极Cu单质放电生成Cu2+，阴极Ag+放电生成Ag单质，电池总反应为Cu+2Ag+2Ag+C