（广东版）新高考化学三轮冲刺强化练习 第16题 电解池、新型化学电源的应用（解析版）

押广东卷第16题电解池、新型化学电源的应用核心考点考情统计考向预测备考策略电解池的应用2023·广东卷，162021·广东卷，16考查陌生电解池，主要考查膜的应用，体现综合性和创新性；考查新型化学电源的应用，主要考查电极反应方程式的书写，及根据电极反应判断物质浓度变化等，体现综合性和应用性。1．重点把握电解池中膜的各种功能，同时关注新信息的解读，电极反应方程式的书写。2．重点把握新型化学电源中电极反应的书写和相关计算。新型化学电源的应用2022·广东卷，161．（2023广东卷，16）用一种具有“卯榫”结构的双极膜组装电解池(下图)，可实现大电流催化电解溶液制氨。工作时，在双极膜界面处被催化解离成和，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：B．每生成，双极膜处有的解离C．电解过程中，阳极室中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【答案】B【分析】由信息大电流催化电解溶液制氨可知，在电极a处放电生成，发生还原反应，故电极a为阴极，电极方程式为，电极b为阳极，电极方程式为，“卯榫”结构的双极膜中的H＋移向电极a，OH－移向电极b。【解析】A．由分析中阴阳极电极方程式可知，电解总反应为，故A正确；B．每生成，阴极得8mole－，同时双极膜处有8mol进入阴极室，即有8mol的解离，故B错误；C．电解过程中，阳极室每消耗4mol，同时有4mol通过双极膜进入阳极室，KOH的物质的量不因反应而改变，故C正确；D．相比于平面结构双极膜，“卯榫”结构具有更大的膜面积，有利于被催化解离成和，可提高氨生成速率，故D正确；故选B。2.（2022广东卷，16）科学家基于易溶于的性质，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：。下列说法正确的是A．充电时电极b是阴极B．放电时溶液的减小C．放电时溶液的浓度增大D．每生成，电极a质量理论上增加【答案】C【解析】A．由充电时电极a的反应可知，充电时电极a发生还原反应，所以电极a是阴极，则电极b是阳极，故A错误；B．放电时电极反应和充电时相反，则由放电时电极a的反应为可知，NaCl溶液的pH不变，故B错误；C．放电时负极反应为，正极反应为，反应后Na+和Cl-浓度都增大，则放电时NaCl溶液的浓度增大，故C正确；D．充电时阳极反应为，阴极反应为，由得失电子守恒可知，每生成1molCl2，电极a质量理论上增加23g/mol2mol=46g，故D错误；答案选C。3．（2021广东卷，16）钴()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室溶液的均增大B．生成，Ⅰ室溶液质量理论上减少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：【答案】D【分析】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++2H2O2Co+O2↑+4H+。【解析】A．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；B．由分析可知，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；C．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；D．由分析可知，电解的总反应的离子方程式为2Co2++2H2O2Co+O2↑+4H+，故D正确；故选D。知能点1电极反应式的书写1.原电池电极反应式的书写(1)结合电池的电解液情境写出电极反应式。①负极反应:还原剂失去电子的氧化反应(注意负极失电子产物与电解质溶液反应生成恰当生成物)。②正极反应:氧化剂得到电子的还原反应(注意正极得电子产物与电解质溶液反应生成恰当生成物)。当正极上的反应物是O2时,若电解质溶液为中性或碱性,则水必须写入正极反应式中,与O2反应生成OH-,电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-;若电解质溶液为酸性,则H+必须写入正极反应式中,O2得电子与H+反应生成水,电极反应式为O2+4H++4e-2H2O。(2)燃料电池电极反应式的书写。①燃料电池基本都是燃料(还原剂)与氧气(或氧化性气体)进行的氧化还原反应。②负极反应都是燃料物质失电子的反应,一定要结合电解液情境确定产物:有机物燃料电池在酸性电解质溶液或熔融固体电解质中生成CO2;有机物燃料电池在碱性电解质溶液中生成CO3③正极反应基本都是氧气分子得电子的反应,同样产物要结合电解液情境。电池类型电池正极反应酸性O2+4H++4e-2H2O中性或碱性O2+2H2O+4e-4OH-熔融碳酸盐O2+2CO2+4e-2CO3熔融氧化物O2+4e-2O2-2.电解池电极反应式的书写(1)阳极反应:①阳极是活泼电极(金属活动性顺序表Ag之前),则应是阳极失电子;②阳极是惰性电极(Pt、Au、石墨),则应是电解质溶液中的还原性离子(分子)放电,结合题意书写电极反应式。(2)阴极反应:氧化性离子(分子)得到电子被还原的反应,注意题中物质的转化要求。(3)电解原理的试题在新高考中主要是物质的制备。所以首先要看物质的制备原理,要通过电解原理完成物质的转化(电子的得失、化合价的转变),结合电解的基本原理写出电极反应式。如:以去离子水和氧气为原料通过电解法制备H2O2的装置如图所示。产品H2O2在b区由O2转化而来。由b区O元素化合价变化可判断b极是阴极,电极反应式为O2+2e-+2H2OH2O2+2OH-;a电极是阳极,电极上要生成O2,电极反应式为2H2O-4e-4H++O2↑。知能点2电化学原理综合运用1.原电池、电解池串联装置串联电路中阴、阳极或正、负极总是交替出现,只要分析出某个电极,则与之相邻的电极名称相反(比如某电极是阳极,则与之相邻的电极为阴极)。2.电化学装置中离子的移动方向(1)阳离子一定向阴极移动(原电池的正极从内电路看发生还原反应,属于阴极)。(2)阴离子一定向阳极移动(原电池的负极从内电路看发生氧化反应,属于阳极)。3.各种膜的用途分析(1)电化学装置中常见的离子交换膜。种类允许通过的离子及移动方向说明阳离子交换膜阳离子→移向电解池的阴极或原电池的正极阴离子和气体不能通过阴离子交换膜阴离子→移向电解池的阳极或原电池的负极阳离子和气体不能通过质子交换膜质子→移向电解池的阴极或原电池的正极只允许H+通过(2)离子交换膜的功能。①原电池中一般是“单膜(正、负极之间)”。主要作用:一是隔离正、负极区域的某些微粒,防止其发生反应;二是防止某些微粒在电极表面沉淀析出,导致电极活性降低。②电解池中很多时候是“双膜”或“多膜”。多膜会把整个电解池分割成若干不同的“室”,比如有“阳极室”“阴极室”“产品室”等等。其主要作用是控制离子的移动以获得所需的产品或达到除杂、提纯等目的。4.电化学的相关计算(1)计算类型:电极产物(析出金属、生成气体)、电路中通过的电子数、溶液中离子浓度(pH)等。(2)计算的依据:根据电子守恒计算,电路中所有电极上通过的电子相等。(3)关系式的应用:通过便于计算的电极产物,利用关系式确定复杂产物的计算。可根据得失电子守恒建立已知量与未知量之间的关系式。如以通过4mole-为桥梁可构建如下关系式:4e-～2C阳极产物阴极产物(式中M为金属,n为其离子的化合价数值)。考点一电解池的应用1.（2024届广东省茂名一模）是农业、纺织业和制药业重要化学品，某研究所开发了一种钙离子介导氮的还原，从而合成的方法，电解质为[四(六氟异丙氧基)硼酸钙]和乙醇，下列说法不正确的是A.电极为阳极B.乙醇可作为传输质子的载体C.当电极消耗(标况下)时，最多合成D.金属具有活化的能力，生成的与质子结合释放出【答案】C【分析】由图可知，电极a为电解池阳极，氢气在阳极失去电子生成氢离子，氢离子与溶液中的C2H5O—反应生成乙醇，乙醇离解出氢离子和C2H5O—，电极b为阴极，钙离子在阴极得到生成钙，钙和氮气在氢离子作用下反应生成，与氢离子反应生成钙离子和氨气。【解析】A．由分析可知，电极a为电解池的阳极，故A正确；B．由分析可知，电解过程中乙醇可作为传输质子的载体，促进氨气的生成，故B正确；C．由得失电子数目守恒可知，电极a消耗标准状况下33.6L氢气时，合成氨气的质量为××17g/mol=17g，故C错误；D．由分析可知，钙和氮气在氢离子作用下反应生成，与氢离子反应生成钙离子和氨气说明金属钙具有活化氮气的能力，生成的与质子结合释放出氨气，故D正确；故选C。2．（2024届广东省湛江一模）我国某科研团队设计了一种新型能量存储/转化装置。闭合、断开时，制氢并储能；断开、闭合时，供能。已知与的性质相似。下列说法正确的是A．连接时，X电极发生还原反应 B．连接时，溶液pH不变C．连接时，Zn电极表面生成沉淀 D．该装置能直接将光能转化成化学能【答案】B【解析】A．连接时，X电极发生反应，Ni元素化合价升高，发生氧化反应，A项错误；B．连接时，Pt电极发生反应，电池反应为，溶液中浓度不变，pH不变，B项正确；C．连接时，Zn电极做原电池负极，表面发生反应，表面没有沉淀生成，C项错误；D．该装置将光能先转化为电能，再转化为化学能储能，D项错误；答案选B。3．（2024届广东省湛江二模）一种应用间接电氧化红曲红（M）合成新型红曲黄色素（N）的装置如图。下列说法正确的是已知：由M到N的反应可表示为（已配平）。A．该合成方法中的能量转换形式是化学能全部转化为电能B．b极为阳极，电极反应式为C．理论a极上生成的氧气与b极上消耗的氧气的质量之比为D．反应前后保持不变【答案】C【分析】由题干电解池装置图可知，a极发生氧化反应，电极反应为：4OH--4e-=O2↑+2H2O，则a极为阳极，b极为阴极，发生还原反应，电极反应为：2H++O2+2e-=H2O2，然后H2O2把转化为，M将又还原为，据此分析解题。【解析】A．电解池工作时，电能不可能完全转化为化学能，故该合成方法中的能量转换形式是电能转化为化学能和热能等，A错误；B．由分析可知，b极为阴极，电极反应式为，B错误；C．根据电子守恒可知，a极电极反应为：4OH--4e-=O2↑+2H2O，b极电极反应为：2H++O2+2e-=H2O2，故理论a极上生成的氧气与b极上消耗的氧气的质量之比为，C正确；D．由题干图示信息可知，根据反应H2O2+=+H2O，，反应中阴极区产生H2O，即反应后变小，D错误；故答案为：C。4．（2024届广东省大湾区一模）一种新型电解池如图所示，可实现废水中硝酸根制氨和硫化氢制硫的双污染物的升级回收利用。下列说法不正确的是A．a为电源正极，电极I发生氧化反应B．阴极电极反应式：C．若处理含废水，理论上交换膜通过D．电解一段时间后，阳极附近的溶液的不变【答案】D【分析】由图可知，电极Ⅰ上硫化氢失电子生成硫，则电极Ⅰ为阳极，电极Ⅱ为阴极，硝酸根离子得电子生成一水合氨，电极反应式为：+8e-+7H2O═NH3⋅H2O+9OH-，据此分析解题。【解析】A．电极Ⅰ上硫化氢失电子生成硫，则电极Ⅰ为阳极，a为电源正极，电极Ⅰ发生氧化反应，A正确；B．电极Ⅱ为阴极，硝酸根离子得电子生成一水合氨，电极反应式为：+8e-+7H2O═NH3⋅H2O+9OH-，B正确；C．若处理含4molH2S废水，电路中转移8mol电子，则理论上交换膜通过8molOH-，C正确；D．阳极的电极反应式为：H2S-2e-=S+2H+，每生成1molS，有2molOH-经过阴离子交换膜到达阳极区，与氢离子结合生成水，则电解一段时间后，阳极附近的溶液的pH增大，D错误；故答案为：D。5．（2024届广东省肇庆二模）双极膜是一种复合膜，在直流电作用下，能把中间界面内的H2O解离为H+和OH-，并使离子定向通过。以铅蓄电池为电源(放电时总反应为Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O)，利用双极膜电解获得NaOH与H3PO4的原理如图所示。下列说法正确的是A．N膜为阳离子交换膜B．产品室2中溶液pH逐渐增大C．产品室1中反应为+2OH-=+2H2OD．双极膜共解离4molH2O时，理论上铅蓄电池中生成2molPbSO4【答案】D【分析】由图可知，电解池工作时阳离子向阴极迁移，由于H+向电极a移动，即电极a为阴极，那么电极b为阳极，M膜为阳离子交换膜，原料室中钠离子通过M膜进入产品室1得到氢氧化钠，N膜为阴离子交换膜，原料室中磷酸二氢根离子通过N膜进入产品室2，与双极膜产生的氢离子反应生成磷酸。【解析】A．由分析得，N为阴离子交换膜，故A错误；B．原料室中磷酸二氢根离子通过N膜进入产品室2，与双极膜产生的氢离子反应生成磷酸，产品室2中溶液pH逐渐减小，故B错误；C．原料室中钠离子通过M膜进入产品室1得到氢氧化钠，故C错误；D．双极膜共解离4molH2O，即电极a、b处各解离2molH2O，电极a的电极反应式为：，解离2molH2O得到2molH+，转移电子数为2mol，结合反应Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，理论上铅蓄电池中生成2molPbSO4，故D正确；故选D。6．（2024届广东省省大联考）一种金属钠电极配合运用钠离子及氯离子交换膜设计的氧化还原液流装置能够实现海水的淡化，其工作原理如图所示。下列说法正确的是A．a为电源负极B．N为氯离子交换膜，M为钠离子交换膜C．充电时，总反应式为D．放电时，每转移2mol电子，理论上Ⅱ池溶液质量增加117g【答案】D【分析】由图知，移向左侧电极，失电子得到，所以左侧电极为阳极，右侧为阴极，则a为电源正极，b为电源负极，阳极反应式：，阴极反应式：。【解析】A．由分析知，a为电源正极，A错误；B．该装置能够实现海水的淡化，钠离子向阴极移动，氯离子向阳极移动，所以M为氯离子交换膜，N为钠离子交换膜，B错误；C．由分析知，充电时总反应为，C错误；D．放电时，每转移2mol电子，理论上有2mol钠离子、2mol氯离子进入Ⅱ池，所以溶液质量增加，D正确；故选D。7．（2024届广东省佛山二模）畜禽废水中含大量N、P元素，通过电解形成沉淀(鸟粪石)进行回收。用如图装置模拟该过程，其中含P微粒共有1mol。下列说法错误的是A．阳极反应有：B．若电路中转移1.98mol，则溶液中剩余含P微粒为0.01molC．强酸或强碱环境更有利于去除氮、磷元素D．鸟粪石可用作缓释肥，实现变废为宝【答案】C【分析】结合图和题意分析，Mg电解为阳极，电极反应式为，惰性电解为阴极，电极反应式为，据此回答。【解析】A．由分析知，阳极反应有：，A正确；B．由知，若电路中转移1.98mol，则消耗的，则溶液中剩余含P微粒为，B正确；C．强酸性环境下，会生成，强碱性环境下，会生成氨水，不利于去除氮、磷元素，C错误；D．鸟粪石是含N、P元素的不溶性物质，通过沉淀溶解平衡可逐渐提供可溶性的铵离子和硫酸根，提供N和P，故可用作缓释肥，实现变废为宝，D正确；故选C。8．（2024届广东省佛山一模）如图装置可合成重要的化工中间体乙醛酸，双极膜中的能解离为和，下列说法正确的是A．石墨也可以用Pb代替B．双极膜解离出来的向石墨电极移动C．在Pb电极表面发生反应：D．当石墨电极析出1mol，Pb电极附近一定生成2mol乙醛酸【答案】C【分析】由图可知，铅电极为电解池的阴极，水在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，酸性条件下草酸在阴极得到电子发生还原反应生成乙醛酸和水，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，双极膜解离出来的氢氧根离子进入阳极区、氢氧根离子进入阴极区。【解析】A．若用铅电极代替石墨电极，铅会在阳极失去电子发生氧化反应生成铅离子，所以不能用铅电极代替石墨电极，故A错误；B．由分析可知，铅电极为电解池的阴极，石墨电极为阳极，双极膜解离出来的氢氧根离子进入阳极区、氢氧根离子进入阴极区，故B错误；C．由分析可知，铅电极为电解池的阴极，酸性条件下草酸在阴极得到电子发生还原反应生成乙醛酸和水，电极反应式为，故C正确；D．由分析可知，铅电极为电解池的阴极，水在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，酸性条件下草酸在阴极得到电子发生还原反应生成乙醛酸和水，则石墨电极析出1mol氧气时，无法计算铅电极附近生成乙醛酸的物质的量，故D错误；故选C。9．（2024届广东省江门联考）一种用3－氯丙烯()电解合成环氧氯丙烷()的装置如图所示。该装置无需使用隔膜，且绿色高效，图中X为Cl或Br，工作时X－和OH－同时且等量放电。下列说法正确的是A．每转移1mole－，生成1mol环氧氯丙烷 B．电解一段时间后，装置中OH－的物质的量不变C．若X为Br，则可电解制备环氧溴丙烷 D．该装置工作时需不断补充X－【答案】B【分析】由图可知，右电极上H2O被还原生成H2，即右电极作阴极，则左电极作阳极，阳极上X-和OH-同时且等量放电：、，据此解答。【解析】A．由装置原理图可知，阳极上X-和OH-各失去1个电子，即转移2个电子，就生成1个环氧氯丙烷，则每转移1mole-，生成0.5mol环氧氯丙烷，A错误；B．由装置原理图可知，每生成1个环氧氯丙烷，阳极上消耗1个OH-，阴极上生成1个OH-，即OH-消耗的量与生成的量相等，则电解一段时间后，装置中OH-的物质的量不变，B正确；C．由装置原理图可知，X为Cl或Br，电解制备产物均为环氧氯丙烷，C错误；D．由装置原理图可知，每生成1个环氧氯丙烷，阳极上先消耗1个X-，最终生成环氧氯丙烷时又释放1个X-，即X-为可循环离子，则该装置工作时无需补充X-，D错误；故选B。10．（2024届广东省梅州一模）国内首创的电化学脱嵌法盐湖提锂是通过“富锂态吸附材料（阳极）|支持电解质|阴离子膜|卤水|欠锂态吸附材料（阴极）”实现盐湖卤水中锂的高效选择性提取和富集，且高选择性提取锂的磷酸铁（）离子筛价廉易得可反复使用。工作原理如图所示，下列说法不正确的是A．该离子筛高选择性提取锂而不提取、的原因是离子半径小能嵌入离子筛B．阴极室发生的电极反应式：C．卤水中的通过阴离子膜进入阳极室以维持整个体系的电荷平衡D．以5A的电流电解32分钟后，阳极板质量减轻1.4g（）【答案】D【分析】根据示意图可知，左侧为阳极，发生氧化反应，右侧为阴极，发生还原反应；【解析】A．电子层数越多半径越大，电子层数相同时，核电荷数越大，半径越小；锂离子半径小于、，导致能嵌入离子筛，从而能高选择性提取锂而不提取、，A正确；

B．阴极室中得到电子发生还原反应生成，发生的电极反应式：，B正确；C．装置中为阴离子膜，反应过程中卤水中的通过阴离子膜进入阳极室以维持整个体系的电荷平衡，C正确；

D．5A的电流电解32分钟后，转移电子，则阳极板释放出1molLi+，质量减轻0.7g，D错误；故选D。11．（2024届广东省汕头二模）资源再利用有利于保护生态，某实验小组研究电催化和含氮废水（）在常温常压下合成尿素，即向一定浓度的溶液中通入至饱和，在电极．上反应生成，电解原理如图所示。下列有关说法错误的是A．离子交换膜为质子交换膜B．电极b发生氧化反应，为电解池的阳极C．每消耗44g，理论上可在b处得到4molD．电极a的电极反应式为【答案】D【分析】从电池结构中有电源可知，该电池是电解池，从该电池的H+的移动方向可知，H+从b电极向a电极移动，电解池中阳离子从阳极移向阴极，所以a电极是阴极，b电极是阳极，所以b电极连接电源的正极，a电极连接电源的负极；【解析】A．根据装置可知，该离子交换膜只允许氢离子通过，为质子交换腊，A正确；B．根据分析可知，b电极是电解池的阳极，阳极上发生氧化反应，B正确；C．44gCO2物质的量为1mol，当电极a区消耗1molCO2时，由电极方程式，转移电子16mol，电极b生成O2是H2O中的O失电子，化合价从-2变为0，故得4molO2，C正确；D．a电极是阴极，得电子，从图中可知，a电极上端通入CO2，H+移动到a电极参与反应，硝酸根离子转化为CO(NH2)2，其电极反应式为，D错误；答案选D。12．（2024届广东省肇庆调研）硝酸盐电解还原生成氨是实现硝酸盐废水资源化利用的有效途径。一种采用双室电解法电解硝酸盐酸性废水生成的装置如图所示，P、Q均连接惰性电极，下列说法不正确的是A．P连接外接电源的负极B．电解一段时间后，左室溶液的将增大C．生成的与气体A可作为硝酸工业的原料D．理论上每转化时，有通过质子交换膜【答案】D【分析】根据电解装置图可知，左侧物质由生成与，N元素化合价由+5降低到-3，发生还原反应，为阴极，与电源负极相连，电极方程式为:2+16e-+19H+=++6H2O，右侧为阳极，与电源正极相连，发生氧化反应，电极方程式为：2H2O-4e-=O2+4H+，据此分析。【解析】A．由分析可知，左侧为阴极，则P连接外接电源的负极，A正确；B．由分析可知，当有2mol被还原，左侧消耗氢离子19mol，同时有16mol氢离子移向左侧，因此左侧酸性减弱，pH增大，B正确；C．由分析可知，A为氧气，工业可用氨的催化氧化等流程制备硝酸，C正确；D．氢离子透过质子交换膜流向阴极，根据反应式，有如下关系：2~16e-，同时阳极产生16mol氢离子透过质子交换膜，则理论上每转化时，有通过质子交换膜，D错误；故选D。13．（2024届广东省深圳坪山区调研）我国科研工作者提出通过电解原理联合制备环氧乙烷(结构简式为)同时处理酸性含铬废水，其工作原理示意图如图所示。其中双极膜由阳离子交换膜和阴离子交换膜组成，工作时内层H2O解离为H+和OH-，并分别向两极迁移。下列说法正确的是A．膜q为阳离子交换膜B．工作时，NaOH溶液浓度保持不变C．N极的电极反应式为D．处理含的废水，理论上可制得66g环氧乙烷【答案】D【分析】该原理为电解池原理，电极N发生转化为的反应，铬元素由+6→+3价，得电子化合价降低，为还原反应，电极N为阴极，则催化电极M为阳极。【解析】A．催化电极M为阳极，该极区电解质为NaOH溶液，双极膜内层H2O解离产生的OH-移向阳极，膜q为阴离子交换膜，A错误；B．催化电极M的电极反应式为，每2mol电子转移有2molOH-移向该电极区，但反应中有水生成，NaOH溶液浓度降低，B错误；C．N极的电极反应式应为，C错误；D．由电极M的电极反应式和N极的电极反应式，可知参加反应，生成3mol，处理含的废水，理论上可制得1.5mol环氧乙烷，质量为，D正确；答案选D。14．（2024届广东省广州越秀区调研）回收利用工业废气中的CO2和SO2，实验原理示意图如下。下列说法正确的是

A．废气中CO2和SO2排放到大气中均会形成酸雨B．装置a中溶液显碱性的原因是HCO的水解程度小于HCO的电离程度C．电源的正极为ND．装置b中的总反应为SO+CO2+H2OHCOOH+SO【答案】D【分析】从图中可知，CO2在与N电极相连的电极上反应生成HCOOH，则CO2得电子，N为负极，M电极相连的电极上亚硫酸根离子失电子生成硫酸根离子，则M电极为正极。【解析】A．废气中的CO2排放到大气中不会形成酸雨，A错误；B．水解生成氢氧根离子，电离生成氢离子，装置a中的碳酸氢钠溶液呈碱性，说明碳酸氢根的水解程度大于电离程度，B错误；C．根据分析可知，电源的正极为M极，C错误；D．装置b中结合两个电极上反应物与产物的情况可知，总反应为SO+CO2+H2OHCOOH+SO，D正确；故答案选D。15．（2024届广东省化州一模）电池在新能源汽车、航空航天、电子电气、轨道交通等领域应用前景非常广阔。一种电池模拟装置如图所示。下列说法正确的是A．离子交换膜M为阴离子交换膜B．放电时，极的还原产物为C．充电时，电池的总反应为D．电解质溶液中溶剂可以是水、醇、羧酸等【答案】C【分析】从图中可知，放电时Li失电子转化为Li+，锂电极为负极，CO2得电子结合锂离子生成Li2CO3和C，充电时，锂电极上Li+得电子转化为Li，石墨烯电极上C失电子结合Li2CO3生成CO2和锂离子。【解析】A．该离子交换膜需要锂离子通过，因此为阳离子交换膜，A错误；B．放电时b电极为正极，CO2得电子生成的C为还原产物，Li2CO3不是还原产物，B错误；C．充电时，阳极上电极反应为2Li2CO3+C-4e-=4Li++3CO2↑，阴极上电极反应为Li++e-=Li，总反应为，C正确；D．Li能与水、醇、羧酸反应，因此电解质溶液中的溶剂不能是水、醇和羧酸，D错误；故答案选C。考点二新型化学电源的应用16．（2024届广东省深圳二模）我国科研工作者研发了一种光电催化系统，其工作原理如图所示。工作时，光催化Fe2O3电极产生电子和空穴；H2O在双极膜界面处解离成H+和OH-，有利于电极反应顺利进行，下列说法不正确的是A．双极膜中靠近Fe2O3电极的一侧为阴膜B．左室溶液pH逐渐增大C．GDE电极发生的反应为O2+2H++2e-=H2O2D．空穴和电子的产生驱动了脱硫与H2O2制备反应的发生【答案】B【分析】由题干图示信息可知，电池工作时，光催化Fe2O3电极产生电子和空穴，故Fe2O3电极为负极，电极反应为：+2OH--2e-=+H2O，GDE电极为正极，电极反应为：2H++O2+2e-=H2O2，电解质溶液中阴离子移向负极，阳离子移向正极，故双极膜中靠近Fe2O3电极的一侧为阴膜，OH-通过阴离子交换膜移向负极室，H+通过阳离子交换膜进入正极室，据此分析解题。【解析】A．由分析可知，双极膜中靠近Fe2O3电极的一侧为阴膜，A正确；B．已知左室发生反应为：SO2+2OH-=+H2O，+2OH--2e-=+H2O，根据电荷守恒可知，每消耗4molOH-转移2mol电子，则有2molOH-进入左室，即左室溶液中OH-浓度减小，故pH逐渐减小，B错误；C．由分析可知，GDE电极为正极，发生还原反应，其电极反应为O2+2H++2e-=H2O2，C正确；D．原电池能够加快反应速率，空穴和电子的产生促使形成原电池反应，故可驱动了脱硫与H2O2制备反应的发生，D正确；故答案为：B。17．（2024届广东省韶关二模）锌铁液流电池由于安全、稳定、电解液成本低等优点成为电化学储能热点技术之一，如图为碱性锌铁液流电池放电时的工作原理示意图，以和作为电极氧化还原产物。已知：聚苯并咪唑（PBI）膜允许离子通过。下列说法正确的是A．充电时，惰性电极连接电源的负极B．放电过程中，当有2mol电子转移时，负极区电解液增重65gC．充电过程中，总反应为：D．充电过程中，惰性电极区的溶液pH逐渐增大【答案】D【分析】由图可知，Zn失去电子生成，则Zn作负极，电极反应式：Zn−2e−+4OH−=，惰性电极为正极，得电子生成，电极反应式：，据此回答。【解析】A．充电时，惰性电极作阳极，连接电源的正极，A错误；B．放电过程中，根据分析可知，转移2mol电子时溶解1molZn，同时溶液中的OH-透过聚苯并咪唑(PBI)膜向阴极移动，则负极区电解液增重大于65g，B错误；C．充电过程中，总反应为：，C错误；D．充电过程中，阴极区的OH-透过聚苯并咪唑(PBI)膜向阳极（惰性电极）移动，OH-的浓度增大，惰性电极区的溶液pH逐渐增大，D正确；故选D。18．（2024届广东省韶关一模）我国科研人员将单独脱除SO2的反应与H2O2的制备反应相结合，实现协同转化。协同转化装置如图所示。在电场作用下，双极膜中间层的H2O解离为OH-和H+，并向两极迁移。下列分析正确的A．双极膜的a侧应为阳离子交换膜，b侧为阴离子交换膜B．每脱除标准状况下11.2L的SO2，双极膜处有2mol的H2O解离C．反应过程中不需补加稀H2SO4D．协同转化的总反应为：SO2+O2+2H2O=H2O2+H2SO4【答案】C【分析】该装置为原电池，根据图中电极化合价变化方向可知，左侧电极为负极，负极区SO2转变为亚硫酸根后失电子生成，右侧电极为正极，正极上O2发生得电子的反应生成H2O2，负极区总反应为，正极反应式为，所以协同转化总反应为SO2+O2+2NaOH=H2O2+Na2SO4，原电池工作时，阴离子移向负极，阳离子移向正极；【解析】A．原电池工作时，阴离子移向负极，阳离子移向正极，双极膜的a侧应为阴离子交换膜，b侧为阳离子交换膜，A错误；B．每脱除标准状况下11.2L的SO2，为0.5molSO2，转移1mol电子，双极膜处有1mol的H2O解离，B错误；C．根据总反应可知，右侧消耗H+的量等于迁移过来H+的量，硫酸的总量不变，所以反应过程中不需补加稀H2SO4，C正确；D．负极区为，正极反应式为，所以协同转化总反应为SO2+O2+2NaOH=H2O2+Na2SO4，D错误；故选C。19．（2024届广东省广州市黄埔区二模）在触媒作用下，可用电化学装置处理酸性废水中的有机物，原理如图所示。下列说法不正确的是A．负极发生的反应为：B．若有机物是甲酸，总反应可表示为C．若有机物是乙酸，处理乙酸，有由电极区移向电极区D．用该装置处理有机污水可降低能耗【答案】C【分析】B电极反应中氧元素化合价降低，发生还原反应，故B为正极，A为负极，据此分析解题。【解析】A．A为负极，发生的反应为：，A正确；B．若有机物是甲酸(HCOOH)，根据原理图，总反应可表示为，B正确；C．若有机物是乙酸，处理1mol乙酸，需要2mol氧气，需要8molH+与之结合生成水，故有8molH+由A电极区移向B电极区，C错误；D．相较于传统的化学处理方法，该装置处理不需要高温高压，因此能够大幅度降低处理过程对能源的消耗，故用该装置处理有机污水可降低能耗，D正确。故选C。20．（2024届广东省省二模）一种双阴极微生物燃料电池装置如图所示。该装置可以同时进行硝化和反硝化脱氮，下列叙述正确的是A．电池工作时，H+的迁移方向：左→右B．电池工作时，“缺氧阴极”电极附近的溶液pH减小C．“好氧阴极”存在反应：-6e-+8OH-=+6H2OD．“厌氧阳极”区质量减少28.8g时，该电极输出电子2.4mol【答案】D【分析】如图所示，“厌氧阳极”上，C6H12O6失去电子生成CO2和H+，电极反应式为C6H12O6+6H2O-24e-=6CO2↑+24H+；“缺氧阴极”上，得到电子生成NO2，NO2再转化为N2，电极反应式分别为：+e-+2H+=NO2↑+H2O，2NO2+8e-+8H+=N2↑+4H2O；“好氧阴极”上，O2得到电子生成H2O，电极反应式为O2+4H++4e-=2H2O，同时O2还能氧化生成，还可以被O2氧化为，反应方程式分别为2+3O2=2+2H2O+4H+，2+O2=2。【解析】A．由分析可知，电池工作时，“厌氧阳极”失去的电子沿外电路流向“缺氧阴极”和“好氧阴极”，则“厌氧阳极”产生的H+通过质子交换膜向“缺氧阴极”和“好氧阴极”迁移，故H+的迁移方向既有左（“厌氧阳极”）→右（“好氧阴极”），又有右（“厌氧阳极”）→左（“缺氧阴极”），A错误；B．由分析可知，电池工作时，“缺氧阴极”上消耗H+，其附近的溶液pH增大，B错误；C．由分析可知，“好氧阴极”上的反应有O2+4H++4e-=2H2O，2+3O2=2+2H2O+4H+，2+O2=2，C错误；D．“厌氧阳极”的电极反应式为C6H12O6+6H2O-24e-=6CO2↑+24H+，每1molC6H12O6反应，消耗6molH2O，转移24mol电子，“厌氧阳极”区质量减少288g，故“厌氧阳极”区质量减少28.8g时，该电极输出电子2.4mol，D正确；故选D。21．（2024届广东省深圳一模）我国科学家研发了一种由废水（含、等）提铀并同步产电的工艺，其工作原理和相关物质转化关系如图所示，下列有关该过程的说法不正确的是A．电子从电极经导线流向CCF电极B．CCF电极上发生的反应有：C．生成（的反应中，D．利用电解法再次获得含溶液，需将附着、的电极置于阳极【答案】C【分析】由图可知，铁电极为原电池的负极，铁失去电子发生氧化反应生成亚铁离子，电极反应式为Fe—2e—=Fe2+，CCF电极为正极，水分子作用下氧气在正极得到电子发生还原反应生成过氧化氢和氢氧根离子、UO在正极得到电子发生还原反应生成UO2，电极反应式为、UO+2e—=UO2，放电生成的UO2与过氧化氢反应生成(UO2)O2·H2O，反应的化学方程式为UO2+2H2O2=(UO2)O2·H2O。【解析】A．由分析可知，铁电极为原电池的负极，CCF电极为正极，则电子从Fe电极经导线流向CCF电极，故A正确；B．由分析可知，CCF电极为正极，水分子作用下氧气在正极得到电子发生还原反应生成过氧化氢和氢氧根离子、UO在正极得到电子发生还原反应生成UO2，电极反应式为、UO+2e—=UO2，故B正确；C．由分析可知，生成(UO2)O2·H2O的化学方程式为UO2+2H2O2=(UO2)O2·H2O，则反应中氧化剂H2O2与还原剂UO2的物质的量之比为1：1，故C错误；D．利用电解法再次获得含溶液时，与直流电源的正极相连的CCF电极为阳极，UO2、(UO2)O2·H2O在阳极失去电子发生氧化反应生成UO，故D正确；故选C。22．（2024届广东省省一模）钠离子电池的充放电过程是钠离子在电池正极材料和负极材料之间来回脱嵌的过程，因此钠离子电池被称为“摇椅电池”，其工作原理如图所示，电池总反应式为。下列说法错误的是A．放电时，电流从极经过用电器流向极B．放电时，负极的电极反应式为C．充电时，每转移电子，极的质量减少D．充电时，极连接电源的负极【答案】D【分析】由总反应式中放电方向到的变化可知，元素化合价升高，故极是负极，负极的电极反应式为，充电时极为阳极，电极反应式为；【解析】A．由总反应式中放电方向到的变化可知，元素化合价升高，故极是负极，电流从极经过用电器流向极，A项正确；B．放电时，负极失电子生成，电极反应式为，B项正确；C．充电时极的电极反应式为，每转移电子，极减少的，质量减少，C项正确；D．充电时，极作阳极，连接电源正极，D项错误；答案选D。23．（2024届广东省广州二模）一种具有双极膜的酸-碱液流电池如图所示，工作时，在双极膜界面处被催化解离成和，有利于电解反应顺利进行。充电时电极a的反应为：，下列说法不正确的是A．充电时电极b是阳极B．充电时KOH溶液中KOH的物质的量增大C．放电一段时间后，负极区溶液的pH减小D．每消耗1molDSAQ，双极膜处有2mol的解离【答案】C【分析】由信息充电时电极a的反应为：，则a为阴极，b为阳极，电极反应式为2Br--2e-=Br2；放电时a为负极，b为正极。据此作答。【解析】A．根据分析，b是阳极，A正确；B．根据分析，充电时，双极膜处产生的H+移向左边阴极区，OH-移向KOH溶液，K+从阳极区经过阳离子交换膜移向KOH溶液，所以KOH的物质的量增大，B正确；C．放电时，负极发生的电极反应：，每产生2molH+，同时有通过双极膜离开阴极室，故pH基本不变，C错误；D．根据电极反应式，每消耗1molDSAQ，得到2mol电子，双极膜处有2mol的解离，D正确；故选C。24．（2024届广东省广州一模）一种简单钒液流电池的结构及工作原理示意图所示，下列说法不正确的是A．放电时，从极区向极区移动B．充电时，电极是阳极C．每消耗，有通过质子交换膜D．充电时的总反应：【答案】C【分析】由图知，M极转化为VO2+，V元素化合价由+5变为+4，化合价降低，得电子，故为正极，则N为负极，V2+失电子，那么充电时，M接外电源正极，M为阳极，另外结合质子交换膜可以知道电解液为酸性。【解析】A．放电时，M为正极，电极反应式为，正极反应消耗H+，H+从N极区向M极区移动，A正确；B．充电时，VO2+转化为，失电子，M为阳极，B正确；C．根据A中电极方程式，每消耗1mol，得到1mole-，虽然消耗2molH+，但内外电路通过的电量相等，因此只有1molH+通过质子交换膜，C不正确；D．充电时，M极VO2+转化为，总反应为+H2O+V3+=+2H++V2+，D正确；本题选C。25．（2024届广东省顺德一模）2023年我国首个兆瓦级铁铬液流电池储能项目在内蒙古成功运行。电池利用溶解在盐酸溶液中的铁、铬离子价态差异进行充放电，工作原理如图。有关叙述不正确的是A．阴极在充电过程中可能会产生B．接输电网时，a极的电极电势高于bC．充电时，阳极的电极反应为D．放电时，每移向b极，减少【答案】D【分析】该装置能作原电池和电解池；由图可知，充电时，左侧亚铁离子失去电子发生氧化反应生成铁离子，a为阳极；右侧三价铬得到电子发生还原反应生成二价铬，右侧为阴极；放电时该装置为原电池；【解析】A．阴极在充电过程中，氢离子可能得到电子发生还原生成，A正确；B．由分析可知，a为正极，则接输电网时，a极的电极电势高于b，B正确；C．充电时，左侧为阳极、右侧为阴极，则左侧Fe2+失电子生成Fe3+，阳极的电极反应为，C正确；

D．放电时为原电池，放电时阴离子向负极b移动，每移向b极，则反应铁离子1mol，但是不确定反应的铁离子浓度，D错误；故选D。26．（2024届广东省汕头一模）液流电池在储能领域发挥着重要作用．下图是碱性锌铁液流电池，其具有电压高、成本低的优点．已知该电池放电时正极发生反应：，下列叙述正确的是A．放电时，M处发生氧化反应，N为负极B．放电时，右侧贮液器中溶液浓度减小C．充电时，N极电极反应为：D．该离子交换膜为阴离子交换膜，当有65gZn发生反应时，有1mol通过【答案】C【分析】由图可知：碱性锌铁液流电池放电时，右侧N极为负极，Zn发生失电子的氧化反应生成[Zn(OH)4]2-。负极发生电极反应为Zn-2e-+4OH-=[Zn(OH)4]2-；左侧M为正极，正极上发生得电子的还原反应，正极电极反应为[Fe(CN)6]3-+e-=[Fe(CN)6]4-，充电时和放电时刚好相反，电池连接方式是正极与电源正极相连，负极与电源负极连接，据此分析解答；【解析】A．由分析可知放电时，M极为正极，发生还原反应，N电极为负极，发生失去电子的氧化反应，A错误；B．放电时，右侧电极发生反应：Zn-2e-+4OH-=[Zn(OH)4]2-，贮液器中溶液浓度增大，B错误；C．充电时，右侧电极连接电源负极，作阴极，发生还原反应，电极反应式为：[Zn(OH)4]2-+2e-=Zn+4OH-，C正确；D．在放电时，M为正极，发生反应为：[Fe(CN)6]3-+e-=[Fe(CN)6]4-，右侧N电极为负极，发生反应：Zn-2e-+4OH-=[Zn(OH)4]2-，当左侧有65gZn反应时，转移2mol电子，右侧反应产生1m