秘籍10电化学-2023年高考化学抢分秘籍（新高考专用）

秘籍10电化学突破概率预测☆☆☆☆☆题型预测选择题☆☆☆☆☆考向预测原电池、新型化学电源、电解池、金属腐蚀的综合分析及应用本专题命题往往以可充电电池的工作原理及电解原理的应用为背景，考查电极反应式的书写、离子移动方向、金属的电化学腐蚀及防护等知识。同时也对信息提取、应用能力进行考查。备考时要侧重原电池与电解池工作原理中基础考点的复习和电极反应式书写技巧的掌握。考点一、新型电池的工作原理分析1．突破原电池工作原理2．二次电池充电时连接模型(“正”接“正”，“负”接“负”)注意：放电时负极反应与充电时的阴极反应相反，同理放电时正极反应与充电时阳极反应相反。如铅蓄电池：负极：Pb＋SOeq\o\al(2－,4)－2e－===PbSO4阴极：PbSO4＋2e－===Pb＋SOeq\o\al(2－,4)考点二、电解原理的应用金属腐蚀与防护1．电解池工作原理模型图【特别提醒】①阳离子在阴极上的放电顺序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋＞……②阴离子在阳极上的放电顺序：S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子＞……③当阳极是金属(Au、Pt除外)电极时，溶液中的离子不再放电而是金属失电子生成金属阳离子。④微粒的放电顺序受温度、浓度、电压、电极材料等因素的影响。2．电化学计算的两种常用方法(1)根据电子守恒计算①用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。②用于混合溶液中电解的分阶段计算。(2)根据关系式计算根据得失电子守恒定律建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。如以通过4mole－为桥梁可构建如下关系式：(式中M为金属，n为其离子的化合价数值)3．金属电化学腐蚀与防护(1)金属腐蚀快慢的三个规律①金属腐蚀类型的差异电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护腐蚀措施的腐蚀。②电解质溶液的影响a．对同一金属来说，腐蚀的快慢(浓度相同)：强电解质溶液>弱电解质溶液>非电解质溶液。b．对同一种电解质溶液来说，电解质浓度越大，腐蚀越快。③活泼性不同的两金属，活泼性差别越大，腐蚀越快。(2)两种腐蚀与三种保护①两种腐蚀：析氢腐蚀、吸氧腐蚀(关键在于电解液的pH)。②三种保护：电镀保护、牺牲阳极的阴极保护法、外加电流的阴极保护法。考点三、离子交换膜在电化学中的综合应用1．离子交换膜的作用(1)防止副反应的发生，避免影响所制取产品的质量；防止引发不安全因素(如在电解饱和食盐水中，利用阳离子交换膜，防止阳极产生的Cl2进入阴极室与氢氧化钠反应，导致所制产品不纯；防止与阴极产生的H2混合发生爆炸)。(2)用于物质的分离、提纯等。(3)用于物质的制备。2．离子交换膜的类型根据透过的微粒，离子交换膜可以分为多种，在高考试题中主要出现过阳离子交换膜、阴离子交换膜和质子交换膜三种。阳离子交换膜只允许阳离子通过，阻止阴离子和气体通过，阴离子交换膜只允许阴离子通过，质子交换膜只允许质子(H＋)通过。3．离子交换膜类型的判断根据电解质溶液呈电中性的原则，判断膜的类型：(1)首先写出阴、阳两极上的电极反应，依据电极反应式确定该电极附近哪种离子剩余。(2)根据溶液呈电中性，判断出离子移动的方向，从而确定离子交换膜的类型。4．定量关系外电路电子转移数＝通过隔膜的阴、阳离子带的负或正电荷数。四、串联电池和电解池的判断1．有外接电源电池类型的判断方法有外接电源的各电池均为电解池，若电池阳极材料与电解质溶液中的阳离子相同，则该电池为电镀池。如则甲为电镀池，乙、丙均为电解池。2．无外接电源电池类型的判断方法(1)直接判断非常直观明显的装置，如燃料电池、铅蓄电池等在电路中，则其他装置为电解池。如图所示：A为原电池，B为电解池，甲池为原电池，其余为电解池。(2)根据电池中的电极材料和电解质溶液判断原电池一般是两种不同的金属电极或一个金属电极一个碳棒电极；而电解池则一般两个都是惰性电极，如两个铂电极或两个碳棒电极。原电池中的电极材料和电解质溶液之间能发生自发的氧化还原反应，电解池的电极材料一般不能和电解质溶液自发反应。如图所示：B为原电池，A为电解池。(3)根据电极反应现象判断在某些装置中根据电极反应或反应现象可判断电极，并由此判断电池类型。如图所示：若C极溶解，D极上析出Cu，B极附近溶液变红，A极上放出黄绿色气体，则可知乙是原电池，D是正极，C是负极；甲是电解池，A是阳极，B是阴极。B、D极发生还原反应，A、C极发生氧化反应。【方法技巧】串联电路的解题流程技法一、判断电极(1)通过反应类型判断①失去电子的电极为负极，发生氧化反应；②得到电子的电极为正极，发生还原反应。(2)通过电子定向移动方向和电流方向判断①电子流出的电极为负极，电子经外电路流入正极；②电流流出的电极为正极，电流经外电路流入负极。(3)根据离子移动方向判断阴离子向负极移动，阳离子向正极移动。(4)根据电极现象判断一般不断溶解、质量减轻的电极为负极；有固体析出、质量增加或不变或有气体产生的电极为正极。技法二、书写电极反应式1.直接书写2.间接书写第一步，写出电池总反应式。第二步，写出电极的正极反应式。第三步，负极反应式＝总反应式－正极反应式。技法三、充、放电时电解质溶液中离子移动方向的判断分析电池工作过程中电解质溶液的变化时，要结合电池总反应进行分析。1.首先应分清电池是放电还是充电。2.再判断出正、负极或阴、阳极。放电：阳离子→正极，阴离子→负极；充电：阳离子→阴极，阴离子→阳极；总之：阳离子→发生还原反应的电极；阴离子→发生氧化反应的电极。技法四、燃料电池电极反应式的书写第一步：写出电池总反应式。燃料电池的总反应与燃料燃烧的反应一致，若产物能和电解质反应，则总反应为加合后的反应。如甲烷燃料电池(电解质溶液为NaOH溶液)的反应如下：CH4＋2O2=CO2＋2H2O①CO2＋2NaOH=Na2CO3＋H2O②①＋②可得甲烷燃料电池的总反应式：CH4＋2O2＋2NaOH=Na2CO3＋3H2O。第二步：写出电池的正极反应式。根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质都是O2，因电解质溶液不同，故其电极反应也会有所不同：燃料电池电解质正极反应式酸性电解质O2＋4H＋＋4e－=2H2O碱性电解质O2＋2H2O＋4e－=4OH－固体电解质(高温下能传导O2－)O2＋4e－=2O2－熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)O2＋2CO2＋4e－=2COeq\o\al(2－,3)第三步：电池的总反应式－电池的正极反应式＝电池的负极反应式。技法五、金属腐蚀快慢的判断方法（1）在同一种电解质溶液中：电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防护措施的腐蚀。（2）在不同介质中：强电解质溶液中的腐蚀＞弱电解质溶液中的腐蚀＞非电解质溶液中的腐蚀。（3）对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，金属腐蚀越快。例1.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2.22D．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。例2.以石墨电极电解200mLCuSO4溶液，电解过程中转移电子的物质的量n(e－)与产生气体总体积V(标准状况)的关系如图所示，下列说法中正确的是()A．电解前CuSO4溶液的物质的量浓度为2mol·L－1B．忽略溶液体积变化，电解后所得溶液中c(H＋)＝2mol·L－1C．当n(e－)＝0.6mol时，V(H2)∶V(O2)＝3∶2D．向电解后的溶液中加入16gCuO，则溶液可恢复到电解前的浓度【答案】B【解析】电解CuSO4溶液时，阳极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，阴极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，若阴极上没有氢离子放电，则图中气体体积与转移电子物质的量的关系曲线是直线，而题图中是折线，说明阴极上还发生反应：2H＋＋2e－===H2↑。当转移0.4mol电子时，Cu2＋恰好完全析出，n(Cu2＋)＝eq\f(0.4mol,2)＝0.2mol，根据铜原子守恒得，c(CuSO4)＝c(Cu2＋)＝eq\f(0.2mol,0.2L)＝1mol·L－1，A项错误；当转移0.4mol电子时，生成n(H2SO4)＝0.2mol，随后相当于电解水，因为忽略溶液体积变化，所以电解后所得溶液中c(H＋)＝eq\f(0.2mol×2,0.2L)＝2mol·L－1，B项正确；当n(e－)＝0.6mol时，发生反应：2CuSO4＋2H2Oeq\o(=====,\s\up7(电解),\s\do5())2Cu＋O2↑＋2H2SO4、2H2Oeq\o(=====,\s\up7(电解),\s\do5())2H2↑＋O2↑，n(H2)＝0.1mol，n(O2)＝0.1mol＋0.05mol＝0.15mol，所以V(H2)∶V(O2)＝0.1mol∶0.15mol＝2∶3，C项错误；因电解后从溶液中析出Cu、O2、H2，所以只加入CuO不能使溶液恢复到电解前的浓度，D项错误。【方法技巧】电化学综合计算的三种常用方法(1)根据总反应式计算先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。(2)根据电子守恒计算①用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。②用于混合溶液中电解的分阶段计算。(3)根据关系式计算根据得失电子守恒定律建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。例3.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【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2H2O4e=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+。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；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；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；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。例4.将金属M连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。在题图所示的情境中，下列有关说法正确的是A.阴极的电极反应式为B.金属M的活动性比Fe的活动性弱C.钢铁设施表面因积累大量电子而被保护D.钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的快【答案】C【解析】该装置为原电池原理的金属防护措施，为牺牲阳极的阴极保护法，金属M作负极，钢铁设备作正极，据此分析解答。阴极的钢铁设施实际作原电池的正极，正极金属被保护不失电子，故A错误；阳极金属M实际为原电池装置的负极，电子流出，原电池中负极金属比正极活泼，因此M活动性比Fe的活动性强，故B错误；金属M失电子，电子经导线流入钢铁设备，从而使钢铁设施表面积累大量电子，自身金属不再失电子从而被保护，故C正确；海水中的离子浓度大于河水中的离子浓度，离子浓度越大，溶液的导电性越强，因此钢铁设施在海水中的腐蚀速率比在河水中快，故D错误；故选C。【方法技巧】判断金属腐蚀快慢的规律(1)对同一电解质溶液来说，腐蚀速率的快慢：电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀。(2)对同一金属来说，在不同溶液中腐蚀速率的快慢：强电解质溶液中>弱电解质溶液中>非电解质溶液中。(3)活动性不同的两种金属，活动性差别越大，腐蚀速率越快。(4)对同一种电解质溶液来说，电解质浓度越大，金属腐蚀越快。1．（安徽省定远第三中学20222023学年高三二模）利用光伏电池与膜电解法制备溶液的装置如下图所示，下列说法不正确的是A．该光伏电池的电极为正极B．该离子交换膜为阴离子交换膜，由左池向右池迁移C．电解池中阴极的电极反应式为D．电路中有电子通过时，阳极室生成【答案】B【解析】A．从图示看出，光伏电池内负电荷向极移动，则极为负极，电极为正极，故A正确；B．在石墨极发生反应后变为，发生了氧化反应，与结合变为而流出，消耗了硫酸根离子，因此右池中的向左池迁移，不断进行补充，故B错误；C．由图可知，纯铜为阴极，电极反应式为：，故C正确；D．串联电路中转移电子数相等，石墨极为阳极，发生氧化反应，，电路中有电子通过时，阳极生成，质量为，故D正确；故选B。2．（陕西省西安市新城区2023届高三二模）燃料敏化太阳能电池因其工艺简单、性能稳定等特点深受科学家的青睐。一种钌基配合物作为光敏剂(S)的太阳能电池的工作原理如图所示，其中一个电极可表示为TiO2/S，电极反应为TiO2/S*→TiO2/S++e。下列有关说法错误的是A．该电池工作时，光能直接转化为电能B．电池的正极反应为+2e→3IC．电解质溶液中可发生反应TiO2/S++3I→TiO2/S+D．电池的电解质溶液中I和的浓度不会减少【答案】C【分析】根据电极反应为TiO2/S*→TiO2/S++e，可知该电极为负极，则Pt导电玻璃为正极，电解质为和I的混合物，在正极上得到电子被还原，正极反应为+2e=3I；【解析】A．由图可知，该电池工作时，光能直接转化为电能，A正确；B．据分析可知，电池的正极反应为+2e→3I，B正确；C．该反应电荷不守恒，电解质溶液中可发生反应为2TiO2/S++3I→2TiO2/S+，C错误；D．由图可知，和I在不停的循环，则电池的电解质溶液中I和的浓度不会减少，D正确；故选C。3．（辽宁省沈阳市第二中学2023届高三第三次模拟）水系可逆电池在工作时，复合膜(由a、b膜复合而成，a膜只允许通过，b膜只允许通过)层间的解离成和，在外加电场中可透过相应的离子膜定向移动。当闭合时，电池工作原理如图所示，下列说法正确的是A．闭合时，右侧电极反应为B．闭合时，电池工作一段时间，复合膜两侧溶液的pH左侧升高右侧降低C．闭合时，从复合膜流向Zn电极D．闭合时，每生成65gZn，同时一定生成气体11.2L【答案】A【解析】A．由图可知，闭合时，右侧的物质转化为，则右侧电极反应为，故A正确；B．由A分析知，闭合时，右侧电极反应为，左侧电极反应为，复合膜层间的解离成和，移动向两极的和的物质的量相等，两电极转移电子数相等，则右侧消耗的氢离子少但生成的甲酸使酸性增强，左侧消耗的氢氧根离子多，故复合膜两侧溶液的pH左侧降低，右侧降低，故B错误；C．闭合时，该装置为电解池，左侧为阴极，右侧为阳极，从Zn电极流向复合膜，故C错误；D．没有标明为标准状况，无法计算的体积，故D错误；故选A。4．（山东省新高考联合质量测评2023届高三联考）目前研究较多的Zn－H2O2电池，其电池总反应为Zn+OH+HO=ZnO+H2O。现以Zn－H2O2电池电解尿素[CO(NH2)2]碱性溶液制备氢气，同时获得N2及极少量O2(装置2中隔膜仅阻止气体通过，b、c、d均为惰性电极)。下列说法错误的是A．装置1中OH移向Zn电极B．反应过程中，d极附近的pH增大C．电极c的主要反应式为CO(NH2)26e+8OH=CO+N2+6H2OD．通电一段时间后，若Zn电极的质量减轻19.5g，则c电极产生N22.24L(标准状况)【答案】D【分析】由电池总反应可知，Zn电极为电池的负极，b极为电池的正极；与b极相连的c为电解池的阳极，与Zn电极相连的d为电解池的阴极，H2O2Zn燃料电池工作时，Zn为负极被氧化，H2O2为正极被还原，电解尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液，CO(NH2)2在阳极被氧化，水电离出的氢离子在阴极被还原。【解析】A．装置I是原电池，在原电池中阴离子向负极移动，Zn为负极，OH移向Zn电极，A正确；B．由分析可知，d为阴极，水电离出的氢离子在阴极被还原为氢气，则氢离子浓度降低，氢氧根离子浓度增大，故d极附近的pH增大，B正确；C．与b极相连的c为电解池的阳极，CO(NH2)2在阳极被氧化，电极反应式为CO(NH2)26e+8OH=CO+N2+6H2O，C正确；D．19.5gZn的物质的量为0.3mol，转移电子0.6mol，根据选项C的分析可知，此时生成氮气0.1mol，体积为2.24L，但是根据题意可知此时还有氧气生成，故生成氮气的体积会小于2.24L，D错误；故选D。5．（北京市西城区2023届一模）我国科学家设计可同时实现H2制备和海水淡化的新型电池，装置示意图如图。下列说法不正确的是A．电极a是正极B．电极b的反应式：N2H44e+4OH=N2↑+4H2OC．每生成1molN2，有2molNaCl发生迁移D．离子交换膜c、d分别是阳离子交换膜和阴离子交换膜【答案】C【分析】该装置为原电池，电极a上氢离子得电子生成氢气，则a为正极，电极反应为2H++2e=H2↑，电极b上，N2H4在碱性条件下失去电子生成N2，b为负极，电极反应为N2H44e+4OH=N2↑+4H2O，根据电解池中，阳离子移向正极，阴离子移向负极，则钠离子经c移向左侧（a），氯离子经d移向右侧（b），c、d分别是阳离子交换膜和阴离子交换膜，据此解答。【解析】A．根据分析，电极a是正极，A正确；B．根据分析，电极b的反应式：N2H44e+4OH=N2↑+4H2O，B正确；C．根据N2H44e+4OH=N2↑+4H2O，每生成1molN2，转移4mol电子，根据电荷守恒，有4molNaCl发生迁移，C错误；D．根据分析，离子交换膜c、d分别是阳离子交换膜和阴离子交换膜，D正确；故选C。6．（湖北省十一校2023届高三第二次联考）某液流电池工作原理如图。充电过程中，阳极会发生如下副反应：，加入少量可将还原为，提高电池的能量密度和稳定性。下列说法正确的是A．放电时，电极为负极，发生还原反应B．放电时，通过质子交换膜，向石墨电极移动C．加入少量后，经多次充放电，正极可能会发生3个以上不同的还原反应D．加入少量后，充电时，阳极生成和阴极生成的物质的量之比为2：1【答案】C【解析】A．放电时，Cd失电子做负极，化合价升高发生氧化反应，A错误；B．质子交换膜只允许氢离子通过，Cd2+不能通过质子交换膜，B错误；C．加入溴离子后经多次充放电，正极可能发生Mn3+正极放电、自身歧化的还原反应，可能发生溴离子还原二氧化锰的反应，生成的溴单质也可能发生还原反应，C正确；D．由转移电子守恒可知，若无其他反应的干扰，充电时二者比例为2:1，但是由于溴离子等的干扰，则二者比例不一定为2:1，D错误；故选C。7．（河北省石家庄精英中学20222023学年高三模拟）高电压水系锌有机混合液流电池的装置及充、放电原理如图所示。下列说法正确的是A．锌元素位于元素周期表的d区B．充电时，每转移，阴极增重C．放电时，负极的电极反应式为D．放电时，化学能全部转化为电能【答案】B【分析】高电压水系锌有机混合液流电池工作原理为：放电时为原电池，金属Zn发生失电子的氧化反应生成Zn2+，为负极，则FQ所在电极为正极，正极反应式为2FQ+2e+2H+═FQH2，负极反应式为Zn2e+4OH=；充电时电解池，原电池的正负极连接电源的正负极，阴阳极的电极反应与原电池的负正极的反应式相反，电解质中阳离子移向阴极、阴离子移向阳极，据此分析解答。【解析】A．锌的价层电子排布式为3d104s2，该元素位于元素周期表的ds区，A错误；B．因为放电时负极反应式为Zn2e+4OH=，每转移2mol电子，理论上负极减小1molZn，质量为m=n∙M=1mol×65g/mol=65g，所以充电时，每转移，阴极增重，B正确；C．放电时为原电池，金属Zn为负极，负极反应式为，C错误；D．放电过程，化学能转化为电能，但同时会有热量散失，一部分能量以热能的形式转化，D错误；故选B。8．（山东省淄博一中20222023学年高三模拟）据统计，2022年我国光伏发电并装机容量突破3亿千瓦，连续七年稳居全球首位。已知四甲基氢氧化铵[(CH3)4NOH]常用作电子工业清洗剂，以四甲基氯化铵[(CH3)4NCl]为原料，采用电渗析法合成[(CH3)4NOH]，工作原理如图。下列说法正确的是A．光伏并网发电装置中N型半导体为正极B．c、d为阳离子交换膜，e为阴离子交换膜C．a为阴极，电极反应式为2(CH3)4N++2H2O+2e=2(CH3)4NOH+H2↑D．制备182g四甲基氢氧化铵，两极共产生33.6L气体【答案】C【分析】从图中可以看出，光伏并网发电装置中，a电极连接N型半导体，则其为负极，b电极连接P型半导体，则其为正极；电解装置中，a极为阴极，b极为阳极。从电解池a极区溶液中四甲基氢氧化铵[(CH3)4NOH]浓度增大，也可推出(CH3)4N+透过c膜向a电极移动，则a电极为阴极，c膜为阳膜；Cl透过d膜向右侧移动，则d膜为阴膜；Na+透过e膜向左侧移动，则e膜为阳膜。【解析】A．由分析可知，光伏并网发电装置中，N型半导体为负极，A不正确；B．由分析可知，c、e为阳离子交换膜，d为阴离子交换膜，B不正确；C．a为阴极，(CH3)4N+得电子产物与电解质作用，生成(CH3)4NOH和H2，电极反应式为2(CH3)4N++2H2O+2e=2(CH3)4NOH+H2↑，C正确；D．182g四甲基氢氧化铵的物质的量为=2mol，则a极生成1molH2，b极生成0.5molO2，两极共产生1.5mol气体，但由于温度、压强未知，所以无法求出生成气体的体积，D不正确；故选C。9．（湖北省襄阳市四中20222023学年高三模拟）某科研小组利用如图所示装置完成乙炔转化为乙烯的同时为用电器供电。下列说法错误的是A．电极a的电势高于电极b的电势B．电极a的电极反应式为C2H2+2H2O+2e=C2H4+2OHC．放电过程中正极区KOH溶液浓度保持不变，OH从左室流向右室D．电解足量CuSO4溶液，理论上消耗2.24L(标准状况)C2H2时，生成6.4gCu【答案】C【分析】由图可知乙炔转化为乙烯，发生还原反应，则a电极为正极、b电极为负极；【解析】A．正极电势高于负极，故电极a的电势高于电极b的电势，A正确；B．电极a上乙炔得到电子发生还原反应生成乙烯，电极反应式为C2H2+2H2O+2e=C2H4+2OH，B正确；C．放电过程中正极反应为C2H2+2H2O+2e=C2H4+2OH，正极区生成的氢氧根离子通过阴离子交换膜进入右侧，但是反应中消耗水，使得氢氧化钾浓度变大，C错误；D．电解足量CuSO4溶液，理论上消耗2.24L(标准状况为0.1mol)C2H2时，根据电子守恒可知，C2H2~2e~Cu，则生成0.1mol铜，即生成6.4gCu，D正确；故选C。10．（山东历城二中20222023学年高三模拟）我国科学家研发了一种水系可逆ZnCO2电池，电池工作时，复合膜(由a、b膜复合而成)层间的H2O解离成H+和OH，在外加电场中可透过相应的离子膜定向移动。当闭合K1时，ZnCO2电池工作原理如图所示。下列说法不正确的是A．闭合K2时，Zn电极与直流电源正极相连B．闭合K2时，Pd电极是阳极，发生氧化反应C．闭合K1时，H+通过a膜向Pd电极方向移动D．闭合K1时，Zn表面的电极反应式为Zn+4OH2e=Zn(OH)【答案】A【解析】A．闭合开关K1时，Zn失电子与氢氧根结合变为Zn(OH)，做负极，则当闭合K2时，Zn极发生还原反应，应与电源负极相连，A错误；B．闭合K2时，Zn与电源负极相连做阴极，则Pd与电源正极相连做阳极，电解池阳极发生氧化反应，B正确；C．闭合开关K1时，Zn失电子与氢氧根结合变为Zn(OH)，做负极，H+为阳离子向正极移动，则H+通过a膜向Pd电极方向移动，C正确；D．闭合开关K1时，Zn失电子与氢氧根结合变为Zn(OH)，电极反应式为Zn+4OH2e=Zn(OH)，D正确；故选A。11．（重庆市万州第二高级中学20222023学年高三质检）是一种黄色黏稠的油状液体(其中N显负价)，可利用惰性电极电解制备，装置如图所示，其原理是，下列说法错误的是A．b电极接电源的负极 B．阳极区被氧化的元素为C．流出液X中不含 D．每生成，约有通过阴离子交换膜【答案】C【分析】根据图示信息知道：a电极是阳极，该电极上发生失电子的氧化反应NH+3Cl6e=NCl3+4H+，b电极是阴极，在阴极上是氢离子得电子的还原反应，电极反应式为：2H++2e=H2↑，电解过程中，阴离子可以经过阴离子交换膜移向阳极，但是阳离子不能经过交换膜，根据电子守恒以及电极反应式进行计算回答．【解析】A．b电极产生氢气，发生的是还原反应，b电极是阴极，故接电源的负极，故A正确；B．题干由已知中N显负价，故NCl3中Cl为+1价，Cl元素在阳极化合价升高被氧化，故B正确；C．电解过程中，Cl可以经过阴离子交换膜移向阳极，阳极发生氧化反应NH+3Cl6e=NCl3+4H+，流出液X中含HCl，故C错误；D．每生成3molH2，转移6mol电子，溶液中通过离子定向移动形成闭合回路平衡电荷，故有6molCl通过阴离子交换膜，故D正确；故选C。12．（江西省鹰潭市2023届高三第一次模拟）利用垃圾假单胞菌株分解有机物的电化学原理如图所示。下列说法正确的是A．电子流向：电极B→负载→电极AB．若有机物为葡萄糖，处理0.25mol有机物，电路中转移电子6molC．电极A上的反应式为：X4e=Y+4H+D．若B电极上消耗氧气22.4L，B电极区域溶液增重36g【答案】B【分析】由图可知，O2在电极B得电子生成H2O，则电极B为正极，电极方程式为：O2+4H++4e=2H2O，电极A为负极，电极方程式为：X2e=Y+2H+，以此解答。【解析】A．由题中信息可知该装置为原电池，A为负极，B为正极，电子由负极流出沿导线流入正极，所以电子流向：电极A→负载→电极B，A错误；B．葡萄糖分子式C6H12O6，反应后生成CO2，C元素由0价升高到+4价，处理0.25mol有机物，电路中转移电子0.25mol×4×6=6mol，B正确；C．由分析可知，电极A上的反应式为：X2e=Y+2H+，C错误；D．未说明氧气是否处于标准状况，无法计算22.4L氧气的物质的量，D错误；故选B。13．（河北衡水第二中学2023届调研）我国科学家近期开发了一种高性能的水系锰基锌电池。其工作原理如图所示，已知该装置工作一段时间后，K2SO4溶液的浓度增大。下列说法正确的是A．电子流向:Zn电极→b膜→a膜→MnO2电极→负载→Zn电极B．负极的电极反应式为MnO2+2e+4H+=Mn2++2H2OC．a膜为阴离子交换膜，b膜为阳离子交换膜D．装置工作一段时间后，正极区溶液的pH降低【答案】C【分析】根据工作原理图可知，Zn反应生成Zn(OH)，Zn失电子发生氧化反应，Zn电极为负极，电极反应式为：Zn+4OH――2e－=Zn(OH)；MnO2生成Mn2+，化合价降低，得到电子，MnO2为正极，电极反应式为：MnO2+2e－+4H+=Mn2++2H2O；正极区溶液为H2SO4溶液，SO通过a膜进入中间，负极区溶液为KOH溶液，K+透过b膜进入中间，中间制得K2SO4，以此分析解答。【解析】A．原电池中电子通过导线从负极流向正极，电子不能通过溶液，因此电子流向为Zn电极→负载→MnO2电极，故A错误；B．MnO2为正极，正极区电极反应为：MnO2+2e－+4H+=Mn2++2H2O，Zn电极为负极，电极反应式为：Zn+4OH――2e－=Zn(OH)，故B错误；C．电池工作时，SO通过a膜进入中间，K+透过b膜进入中间，故a膜为阴离子交换膜，b膜为阳离子交换膜，故C正确；D．电池放电时，正极区发生电极反应：MnO2+2e－+4H+=Mn2++2H2O，H+浓度减小，溶液pH增大，故D错误；故选C。14．（湖南省衡阳市部分学校2023届高三下学期第二次联考）钠离子电池的工作原理与锂离子电池相似，与锂离子电池相比较，成本低，充电时间短。一种钠空气电池的装置如图所示。该电池利用“多孔”石墨电极形成空气通道，放电时生成的填充在“空位”中，当“空位”填满后，放电终止。下列说法正确的是A．放电时，M为阴极B．放电时，N电极发生的电极反应为C．充电时，每转移，N电极减轻D．该电池的比能量比锂离子电池低【答案】D【解析】A．放电时，失电子，M为负极，A错误；B．放电时，N电极发生的电极反应为，原选项中电荷也没配平，B错误；C．充电时，N电极的反应为，每转移1mole，失重，C错误；D．比能量指的是单位质量输出电能的多少，mgLi转移电子，mgNa转移电子，因此相同质量的锂离子电池比能量比钠离子电池高，D正确；故答案为D。15．（浙江省温州市普通高中2023届高三第二次适应性考试）利用废料制备的工作原理如图，下列说法不正确的是A．电极b为阴极，发生还原反应B．电解总方程式：C．离子交换膜为阴离子交换膜D．X可以是溶液【答案】C【分析】由图可知，与直流电源正极相连的电极a为阳极，酸性条件下三氧化二铈在阳极失去电子发生氧化反应生成铈离子和水，电极b为阴极，氢离子在阴极得到电子发生还原反应生成氢气，则X为硫酸溶液，铈离子通过阳离子交换膜由阳极室移向阴极室，电解的总反应方程式为。【解析】A．由分析可知，电极b为阴极，氢离子在阴极得到电子发生还原反应生成氢气，故A正确；B．由分析可知，电解的总反应方程式为，故B正确；C．由分析可知，电解时，铈离子通过阳离子交换膜由阳极室移向阴极室，故C错误；D．由分析可知，X为硫酸溶液，故D正确；故选C。16．（河北省唐山第一中学2023届高三模拟）液流电池因其具有可深度充放电、可模块化调控、不受地理环境限制等优点，已成为大规模储能领域中备受重视的储能器件。其中锌/溴液流电池作为新能源储能技术的代表，功率性能极佳且造价低廉。三单体串联锌/溴液流电池工作原理如图所示：下列说法正确的是A．放电时，N极为负极B．放电时，左侧贮液器中的浓度不断减小C．隔膜允许阳离子通过，也允许阴离子通过D．充电时，M极的电极反应式为【答案】C【分析】分析可知，锌溴液流电池总反应为：Zn+Br2═ZnBr2，其中N为正极，发生还原反应，电极反应方程式为Br2+2e=2Br，M为负极，发生氧化反应，电极反应方程式为Zn2e=Zn2+，正极放电生成的溴离子通过离子交换膜进入左侧，充电过程中，发生反应ZnBr2Zn+Br2，据此分析解题。【解析】A．由分析可知，放电时，N为正极，A错误；B．由分析可知，放电时，溶液中有Zn2+与Br生成，通过循环回路，左侧储液器中溴化锌的浓度增大，B错误；C．中间沉积锌位置的作用为提供电解液，故其隔膜既可以允许阳离子通过，也允许阴离子通过，C正确；D．放电时，M为负极，充电时，M及为阴极，发生还原反应，电极反应式为Zn2++2e═Zn，D错误；故答案为：C。17．（四川成都七中2023届高三模拟）电子科技大学孙威教授首次将弱酸性的醋酸锌电解液应用于非碱性锌空气电池中，探索了其基于碱式醋酸锌水合物可逆生成与分解的新型反应机制。工作原理如图所示(注明：代表)。下列说法错误的是A．放电时，Cu电极电势高于Zn电极电势B．放电时，向Cu电极迁移C．充电时，Cu电极上的电极反应式为D．充电时，理论上转移