（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（原卷版）

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：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2molPbSO46．（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117g7．（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－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（）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+SO15．（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+H2SO419．（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2.4mol21．（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：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27．（2024届广东省湛江调研）氢负离子具有强还原性，是一种颇具潜力的能量载体。2023年4