考点24电化学原理的综合应用（核心考点精讲精练）-备战2025年高考化学一轮复习考点帮（新高考）（解析版）

考点24电化学原理的综合应用目录TOC\o"1-3"\h\u 11.高考真题考点分布 12.命题规律及备考策略 1 2考法01多池串联的两大模型及原理 2考法02电化学装置中的膜技术应用 6考法03电化学有关计算 11 161.高考真题考点分布考点内容考点分布多池串联2022·山东卷，3分；2021·广东卷，3分；膜技术应用2024·河北卷，3分；2024·湖北卷，3分；2024·辽宁卷，3分；2024·广东卷，3分；2023·广东卷，3分；2023·全国甲卷，6分；2023·辽宁卷，3分；2023·湖北卷，3分；2023·山东卷，3分；2023·浙江卷，3分；2023·重庆卷，3分；2022·湖南卷，3分；2022·全国甲卷，6分；电化学有关计算2024·安徽卷，3分；2024·全国甲卷，6分；2024·新课标卷，6分；2024·浙江卷，3分；2024·江苏卷，3分；2024·甘肃卷，3分；2024·湖南卷，3分；2023·海南卷，3分；2023·广东卷，3分；2023·辽宁卷，3分；2023·湖南卷，3分；2023·重庆卷，3分；2.命题规律及备考策略【命题规律】高频考点从近几年全国高考试题来看，多池串联主要考查电极类型判断、电极反应式的书写等；原电池和电解池的相关计算主要包括两极产物的定量计算、溶液pH的计算、根据电荷量求产物的量、根据产物的量求电荷量等仍是高考命题的热点。【备考策略】【命题预测】预计2025年高考会以新的情境载体考查考查电化学膜技术的应用、电极方程式书写、利用得失电子守恒计算等是高考命题的重要趋势，题目难度一般较大。考法01多池串联的两大模型及原理分析1.常见串联装置图（1）外接电源与电解池的串联(如图)A、B为两个串联电解池，相同时间内，各电极得失电子数相等。（2）原电池与电解池的串联(如图)图甲图乙显然两图中，A均为原电池，B均为电解池。2.“串联”类装置的解题流程考向01考查外接电源与电解池的串联【例1】（2024·河北秦皇岛·一模）如图所示，甲池的总反应式为N2H4＋O2=N2＋2H2O，下列关于该装置工作时的说法正确的是()A．该装置工作时，Ag电极上有气体生成B．甲池中负极反应式为N2H4－4e－=N2＋4H＋C．甲池和乙池中溶液的pH均减小D．当甲池中消耗3.2gN2H4时，乙池中理论上最多产生6.4g固体【答案】C【解析】该装置图中，甲池为燃料电池，其中左边电极为负极，右边电极为正极，乙池为电解池，石墨电极为阳极，Ag电极为阴极，阴极上Cu2＋得电子生成铜，无气体生成，A错误；甲池溶液呈碱性，电极反应式不出现H＋，B错误；根据甲池的总反应式可知有水生成，电解液被稀释，故碱性减弱，pH减小，乙池的总反应式为2CuSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通电))2Cu＋O2↑＋2H2SO4，电解液酸性增强，pH减小，C正确；3.2gN2H4的物质的量为0.1mol，转移电子的物质的量为0.4mol，产生0.2molCu，质量为12.8g，D错误。考向02考查原电池与电解池的串联【例2】（2024·广东·三模）西北工业大学推出一种新型Zn-NO2电池，该电池能有效地捕获NO2并将其转化为NO。现利用Zn-NO2电池将产生的NO电解制氨，过程如图所示。下列说法正确的是A．c电极的电势比d电极的电势高B．当电路中转移2mole-时，丙室溶液质量减少18gC．电解池的总反应式为2H++2NO+2H2O=2NH3+3O2↑D．为增强丙中水的导电性，可以加入一定量的NaCl固体【答案】B【分析】由图可知，左池为原电池，Zn电极为原电池负极，b电极为原电池正极，则与原电池相连的右池为电解池。与原电池负极相连的c极为电解池阴极，与原电池正极相连的d极为电解池阳极。【解析】A．c为阴极、d为阳极，c电极的电势比d电极的电势低，A错误；B．丙室中阳极上水失电子产生氧气，电极反应式为2H2O-4e-=4H++O2↑，当电路中转移2mole-时，丙室产生氧气减少的质量为16g，同时会有2mol质子转移至乙室，则丙室溶液质量减少量为16g+2mol×1g/mol=18g，B正确；C．电解池溶液为亚硝酸盐溶液，反应物中不出现H+，电解池总反应为2NO+4H2O=2NH3+3O2↑+2OH-，C错误；D．放电顺序：Cl->OH-，若加入NaCl，Cl-会在阳极放电产生Cl2，并不能生成H+迁移至乙室去平衡电荷，导致电解反应生成氨难以发生。可加入硫酸钠固体增强溶液导电性，D错误；故答案为：B。【思维建模】(1)多池串联的装置中，先根据电极反应物和电解质溶液判断哪个是原电池，其余装置一般为电解池。(2)与原电池正极相连的电极为电解池阳极，与原电池负极相连的电极为电解池阴极，据此判断各池中发生的反应。【对点1】（2024·黑龙江·模拟）二十大报告明确了生态文明建设的总基调是推动绿色发展。NO-空气质子交换膜燃料电池实现了制硝酸、发电、环保三位一体的结合。某化学兴趣小组用如图装置模拟工业处理废气和废水的过程。已知电极材料均为惰性电极。回答下列问题：(1)甲池在放电过程中的负极反应式为_________________________________________________________。(2)乙池中通入废气SO2的电极为____极，电池总反应的离子方程式为_______________________________。(3)b为____________(填“阳”或“阴”)离子交换膜。当浓缩室得到4L浓度为0.6mol·L－1的盐酸时，M室中的溶液的质量变化为____________(溶液体积变化忽略不计)。(4)若在标准状况下，甲池有5.6LO2参加反应，则乙池中处理废气(SO2和NO)的总体积为____________L。【答案】(1)NO＋2H2O－3e－=NOeq\o\al(－,3)＋4H＋(2)阳5SO2＋2NO＋8H2Oeq\o(=,\s\up7(通电))2NHeq\o\al(＋,4)＋5SOeq\o\al(2－,4)＋8H＋(3)阴减小18g(4)15.68【解析】(1)甲池在放电过程中，负极上一氧化氮失去电子发生氧化反应生成硝酸根离子，反应为NO＋2H2O－3e－=NOeq\o\al(－,3)＋4H＋。(2)乙池中通入废气SO2的电极连接电源的正极，为阳极；阳极二氧化硫发生氧化反应生成硫酸根离子，阴极一氧化氮发生还原反应生成铵根离子，电池总反应的离子方程式为5SO2＋2NO＋8H2Oeq\o(=,\s\up7(通电))2NHeq\o\al(＋,4)＋5SOeq\o\al(2－,4)＋8H＋。(3)丙中阳极上水放电发生氧化反应生成氧气和氢离子，氢离子从M室通过a膜进入浓缩室；N室中氯离子通过b膜进入浓缩室，最终得到较浓的盐酸，故b为阴离子交换膜。当浓缩室得到4L浓度为0.6mol·L－1盐酸时，迁移过来的氢离子为4L×(0.6mol·L－1－0.1mol·L－1)＝2mol；2H2O－4e－=4H＋＋O2↑，则反应1mol水，M室中溶液的质量变化为减少1mol×18g·mol－1＝18g。(4)乙池中SO2转化为硫酸根离子、NO转化为铵根离子；若标准状况下，甲池有5.6LO2(为0.25mol)参加反应，根据得失电子守恒可知，O2～4e－～2SO2～eq\f(4,5)NO，则乙池中处理废气(SO2和NO)共0.7mol，总体积为15.68L。【对点2】（2024·山东·模拟预测）利用如下装置模拟工业上电渗析法实现海水淡化。下列说法错误的是A．乙室的Ag电极电势高于甲室B．Cl电极的反应为C．膜1为阳离子交换膜、膜2为阴离子交换膜D．当乙室Ag电极的质量增加时，理论上NaCl溶液减少【答案】C【分析】该装置左侧为浓差原电池，右侧为电解池，实现海水淡化装置，甲室电极发生，该电极为负极，乙室的电极发生，该电极为正极，故Cl电极为阳极，C2电极为阴极，溶液中阳离子移向阴极室，膜2为阳离子交换膜，阴离子移向阳极室，膜1为阴离子交换膜，从而模拟实现海水淡化。【解析】A．由上述分析可知，乙室的电极为正极，故电势高于甲室，A正确；B．Cl电极为阳极，电极反应为，B正确；C．溶液中阳离子移向阴极室，膜2为阳离子交换膜，阴离子移向阳极室，膜1为阴离子交换膜，C错误；D．乙室的电极发生，增加为生成的的质量，物质的量为，转移电子0.2mol，理论上NaCl溶液移向阳极室的为0.2mol，移向阴极室的为0.2mol，故质量减少，D正确；答案选C。考法02电化学装置中的膜技术应用1.常见的隔膜隔膜又叫离子交换膜，由高分子特殊材料制成。离子交换膜分三类：(1)阳离子交换膜，简称阳膜，只允许阳离子通过，不允许阴离子通过。(2)阴离子交换膜，简称阴膜，只允许阴离子通过，不允许阳离子通过。(3)质子交换膜，只允许H＋通过，不允许其他阳离子和阴离子通过。2.隔膜的作用(1)能将两极区隔离，阻止两极区产生的物质接触，防止发生化学反应。(2)能选择性的通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。3.“隔膜”电解池的解题步骤第一步，分清隔膜类型。即交换膜属于阳膜、阴膜或质子膜中的哪一种，判断允许哪种离子通过隔膜。第二步，写出电极反应式，判断交换膜两侧离子变化，推断电荷变化，根据电荷平衡判断离子迁移方向。第三步，分析隔膜作用。在产品制备中，隔膜作用主要是提高产品纯度，避免产物之间发生反应，或避免产物因发生反应而造成危险。考向01“隔膜”在新型电池中的应用【例1】（2024·山东青岛·二模）我国科学家开发出了一种Zn-NO电池系统，该电池具有同时合成氨和对外供电的功能，其工作原理如图所示，下列说法错误的是()A．电极电势：Zn/ZnO电极<MoS2电极B．Zn/ZnO电极的反应式为Zn－2e－＋2OH－=ZnO＋H2OC．电池工作一段时间后，正极区溶液的pH减小D．电子流向：Zn/ZnO电极→负载→MoS2电极【答案】C【解析】Zn/ZnO电极为负极，MoS2电极为正极，正极电势高于负极电势，A正确；正极区消耗的H＋源于双极膜解离出的H＋，且产生的NH3会部分溶解，所以正极区溶液的pH不会减小，C错误；电子流向：负极→负载→正极，D正确。考向02“隔膜”在电解池中的应用【例2】（2024·河南安阳·三模）科学家设计了一种协同转化装置，如图所示。图中的双极膜中间层中的解离为和，并在直流电场作用下分别向两极迁移。下列叙述正确的是A．催化电极A的电势高于催化电极BB．阳极的电极反应式为C．每生成1mol甲酸，双极膜处有1mol的水解离D．转移相同电子时，理论上消耗的和HMF物质的量之比为1：3【答案】B【分析】由图可知，二氧化碳得电子发生还原反应转化为甲酸，则催化电极A为阴极，催化电极B为阳极。【解析】A．催化电极A为阴极，催化电极B为阳极，催化电极A为阴极(与电源负极相连)，催化电极B为阳极，阳极电势高于阴极，故催化电极A的电势低于催化电极B，A错误；

B．在碱性条件下，阳极的失去电子发生氧化反应生成羧基盐，电极反应式为，B正确；C．二氧化碳得电子发生还原反应转化为甲酸：，则每生成1mol甲酸，转移2mol电子，双极膜处有2mol的水解离，C错误；D．结合BC分析的电极反应可知，转移相同电子时，理论上消耗的和HMF物质的量之比为3:1，D错误；故选B。【思维建模】(1)含离子交换膜电化学装置题的解题步骤(2)在原电池中应用离子交换膜，起到替代盐桥的作用，一方面能起到平衡电荷、导电的作用，另一方面能防止电解质溶液中的离子与电极直接反应，提高电流效率；在电解池中使用选择性离子交换膜的主要目的是限制某些离子(或分子)的定向移动，避免电解质溶液中的离子或分子与电极产物反应，提高产品纯度或防止造成危险等。考向03隔膜在“多室”电解池的应用【例3】（2024·山东淄博·三模）一种自生酸和碱的电化学回收体系如图所示。表示等含磷微粒，为。下列说法错误的是A．a、c为阴离子交换膜，b为阳离子交换膜B．X为，将其泵入吸收室用于吸收C．当电路中通过电子，阴极增重D．Ⅲ室可发生反应：【答案】AC【分析】由I室电极产生O2，III室电极产生H2可知，左侧为阳极，右侧为阴极，I室产生H+进入II室溶液，为了保证II室溶液电中性，脱盐室中硫酸根离子进入II室，II室物质X为硫酸，故a膜为阳离子交换膜，b膜为阴离子交换膜，II室硫酸泵入吸收室用于吸收NH3，脱盐室中硫酸根经过b膜进入II室，则Na+通过c膜进入III室，c膜为阳离子交换膜。【解析】A．根据分析，a、c为阳离子交换膜，b为阴离子交换膜，A错误；B．根据分析可知，II室物质X为硫酸，硫酸泵入吸收室用于吸收NH3，B正确；C．III室电极为阴极，电极反应式，转移0.14mol电子，共生成0.14mol，除了生成羟基磷灰石，还要与铵根反应，根据，当参与反应的OH-少于0.14mol，生成的羟基磷灰石少于0.01mol，0.01mol羟基磷灰石为10.04g，故阴极增重小于10.04g，C错误；D．III室要生成羟基磷灰石，根据得失电子守恒及电荷守恒：，D正确；答案选AC。【对点1】（2024·广东珠海·一模）某燃料电池主要构成要素如图所示，下列说法正确的是()A．电池可用于乙醛的制备B．b电极为正极C．电池工作时，a电极附近pH降低D．a电极的反应式为O2＋4e－－4H＋=2H2O【答案】A【解析】该燃料电池中，乙烯和水发生氧化反应，所以通入乙烯和水的电极是负极，氧气得电子发生还原反应，所以通入氧气的电极是正极，由图可知负极上乙烯和水生成乙醛和氢离子，氢离子移向正极，正极上氧气和氢离子反应生成水，X为水，由此分析。电池工作时，氢离子移向正极，a电极的反应式为O2＋4e－＋4H＋=2H2O，a电极附近pH升高，故C、D不符合题意。【对点2】（2024·陕西渭南·三模）利用新型合成酶(DHPS)可以设计一种能在较低电压下获得氢气和氧气的电化学装置，如图所示。利用泵将两种参与电极反应的物质进行转移，使物质循环利用，持续工作。下列说法错误的是A．反应器I中发生的反应为4[Fe(CN)6]3-+2H2O4[Fe(CN)6]4-+O2↑+4H+B．隔膜为阴离子交换膜，OH-从电解池的右室通过隔膜向左室迁移C．电极b与电源的负极相连，电极反应为DHPS+2H2O+2e-=DHPS—2H+2OH-D．该装置的总反应为2H2O2H2↑+O2↑，气体是H2【答案】A【分析】由图中装置可知为电解池，a电极是[Fe(CN)6]4-变为[Fe(CN)6]3-，Fe元素化合价由+2价变为+3价，则a为阳极，电极反应式为[Fe(CN)6]4--e-=[Fe(CN)6]3-，b极为阴极，电极反应式为2H2O+2e-=2OH-+H2↑，左侧[Fe(CN)6]3-变化生成[Fe(CN)6]4-时，Fe元素化合价降低得电子，则反应器Ⅰ中的为4[Fe(CN)6]3-+4OH-4[Fe(CN)6]4-+O2↑+2H2O，所以气体M是氧气，则右侧产生气体N为氢气，隔膜应为阴离子交换膜，允许OH-透过，以此分析。【解析】A．由分析可知，反应器Ⅰ中发生的反应为4[Fe(CN)6]3-+4OH-4[Fe(CN)6]4-+O2↑+2H2O，故A错误；B．由分析可知，a电极是[Fe(CN)6]4-变为[Fe(CN)6]3-，Fe元素化合价由+2价变为+3价，则a为阳极，b极为阴极，电解池中阴离子移向阳极，OH-从电解池的右室通过隔膜向左室迁移，故B正确；C．由分析可知，阴极b发生的反应式为DHPS+2H2O+2e-═DHPS-2H+2OH-，故C正确；D．根据图示以及本装置的作用可知，该装置的总反应为2H2O2H2↑+O2↑，气体N是氢气，故D正确；故选：A。【对点3】（2024·黑龙江·三模）电解溶液制取某电池正极材料的前驱体，其工作原理如图所示，已知交换膜A为阴离子交换膜，下列说法正确的是A．工作过程中，钛电极会不断溶解B．通电一段时间，I室pH降低C．撤去交换膜B，纯钛电极端前驱体的产率不会受到影响D．当产生的时，纯钛电极上至少产生标准状况下气体【答案】B【分析】由图可知，前驱体在Ⅲ室产生，金属阳离子会进入Ⅲ室，与该极产生的OH-生成前驱体，纯钛电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，纯钛电极作为电解池的阴极，接电源负极(b)，则a为正极，石墨电极为阳极，阳极反应式为2H2O-4e-=4H++O2↑,发生氧化反应，Ⅱ室中的阴离子会通过交换膜A移向阳极，据此分析；【解析】A．由图可知，前驱体在Ⅲ室生成，则Ⅱ室的金属阳离子进入Ⅲ室，交换膜B为阳离子交换膜，则右侧纯钛电极为阴极，电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，OH-与金属阳离子结合得到前驱体，钛电极不会溶解，故A错误；B．左侧石墨电极为阳极，电极反应式为2H2O-4e-=4H++O2↑，交换膜A为阴离子交换膜，SO进入I室，H+浓度不断增大，I室pH降低，故B正确；C．撤去交换膜B，相当于纯钛电极直接放入Ⅱ室，会导致接受电子的物质不是水而是金属离子，导致金属单质的生成，附着在前驱体上导致产率的降低，故C错误；D．每生成0.1mol的，就相当于生成0.2molOH-，由电极反应式2H2O+2e-=H2↑+2OH-可知，会生成0.1molH2，在标准状况下的体积为2.24L，故D错误；答案为B。考法03电化学有关计算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。如以电路中通过4mole－为桥梁可构建以下关系式：(式中M为金属，n为其离子的化合价数值)该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值，熟记电极反应式，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。4.电流效率η的计算η＝生成目标产物消耗的电子数转移的电子总数考向01考查原电池的计算【例1】（2024·浙江·二模）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．用此电池为铅蓄电池充电，消耗3.9g钾时，铅蓄电池消耗0.9g水【答案】D【解析】金属性强的钾易与氧气反应，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；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，作电解池的阳极，故B正确；生成1mol超氧化钾时，消耗1mol氧气，两者的质量比为(1mol×71g·mol－1)∶(1mol×32g·mol－1)≈2.22∶1，故C正确；铅蓄电池充电时的总反应的化学方程式为2PbSO4＋2H2O=PbO2＋Pb＋2H2SO4，反应每消耗2mol水时，转移2mol电子，由得失电子守恒可知，消耗3.9g钾时，铅蓄电池消耗水的质量为eq\f(3.9g,39g·mol－1)×18g·mol－1＝1.8g，故D错误。【易错警示】(1)同一原电池的正、负极的电极反应得、失电子数相等。(2)同一电解池的阴、阳极电极反应中得、失电子数相等。(3)串联电路中的各个电极反应得、失电子数相等。上述三种情况下，在写电极反应式时，得、失电子数要相等，在计算电解产物的量时，应按得、失电子数相等计算。考向02考查电解池的计算【例2】（2024·湖南·模拟预测）用电解法处理废水中的模拟装置如图所示。a、b为离子选择性透过膜，下列说法正确的是A．阳极室溶液由无色变成蓝色B．阴极的电极反应式为C．a膜为阴离子选择性透过膜D．每转移2mol电子，阴极室质量增重34g【答案】A【分析】根据图片知，Cu为阳极，阳极上Cu失电子发生氧化反应生成Cu2+，电极反应式为，C为阴极，电极方程式为：2H++2e-=H2，以此解答。【解析】A．阳极上发生氧化反应，溶液由无色变为蓝色，A正确；B．阴极上H＋发生还原反应：2H＋＋2e-=H2↑，B错误；C．a膜为阳离子选择性透过膜，通过a膜进入阴极室，C错误；D．每转移2mol电子，有2mol的进入阴极室，由阴极电极反应式可知有氢气产生，会释放出去，故阴极室质量增重32g，D错误；故选A。考向03考查电流效率【例3】（2024·江苏南京·二模）一定条件下，如图所示装置可实现有机物的电化学储氢（忽略其他有机物）。（1）导线中电子移动方向为。（用A、D表示）（2）生成目标产物的电极反应式为。（3）该储氢装置的电流效率η＝。（η＝生成目标产物消耗的电子数转移的电子总数×100％，计算结果保留小数点后1【答案】（1）A→D（2）C6H6＋6H＋＋6e－C6H（3）64.3％【解析】（1）由装置图可知，电解池左边电极D上发生的反应是“苯加氢还原”，则电极D是阴极，故导线中电子移动方向为A→D。（2）该电解池的目的是储氢，故目标产物为环己烷，则生成环己烷的电极反应式为C6H6＋6H＋＋6e－C6H12。（3）阳极生成的H＋经过高分子电解质膜移动至阴极，一部分H＋与苯反应生成环己烷，还有一部分H＋得电子生成H2（2H＋＋2e－H2↑，阴极的副反应），左边（阴极区）出来的混合气体为未参与反应的其他气体、未反应的苯（g）、生成的环己烷（g）和H2。设未反应的苯蒸气的物质的量为xmol，生成的H2的物质的量为ymol，阴极生成的气态环己烷的物质的量为（2.4－x）mol，得到电子的物质的量为6×（2.4－x）mol，阴极生成ymolH2得到2ymol电子，阳极（电极E）的电极反应式为2H2O－4e－O2↑＋4H＋，生成2.8molO2失去电子的物质的量为4×2.8mol＝11.2mol，根据得失电子守恒有6×（2.4－x）mol＋2ymol＝11.2mol；阴极出来的混合气体中苯蒸气的物质的量分数为xmol10mol＋【对点1】（2024·山东济南·模拟）一种烷烃催化转化装置如图所示，下列说法正确的是()A．该装置将电能转化为化学能B．H＋向左侧迁移C．负极的电极反应式为C2H6－2e－=C2H4＋2H＋D．每消耗0.1molC2H6，需要消耗标准状况下的空气2.8L(设空气中氧气的体积分数为20%)【答案】C【解析】根据装置图可知，Fe-Co合金作电池的负极，C2H6在负极失去电子，发生的电极反应：C2H6－2e－=C2H4＋2H＋；右侧为正极，氧气得电子与氢离子反应生成水。该装置为原电池，将化学能转化为电能，A错误；H＋向正极移动，即向右侧迁移，B错误；每消耗0.1molC2H6，转移0.2mol电子，需要消耗0.05mol氧气，则需消耗标准状况下的空气5.6L(设空气中氧气的体积分数为20%)，D错误。【对点2】（2024·山东日照·二模）乙烯的产量可用来衡量一个国家石油化学工业的发展水平，通过电解可实现乙烯的高效利用，电解装置如图所示(电极均为惰性电极)。下列说法正确的是A．N是电源负极B．离子交换膜是阴离子交换膜C．a电极反应式为D．消耗(标准状况下)，阴极区溶液质量减少【答案】AC【解析】A．根据电解装置图可知，电极a上C2H2生成CH3COOC2H5发生氧化反应，故电极a为阳极，M是电源的正极，则N是电源的负极，A正确；B．b极为阴极，反应式为2H++2e−=H2，则a极生成的H+向b极移动，故离子交换膜应是阳离子交换膜，B错误；C．a电极为阳极，发生氧化反应，反应式为2C2H4+2H2O−4e−=CH3COOC2H5+4H+，C正确；D．标准状况下消耗2.24LC2H4即1molC2H4发生反应，则a极生成2molH+，同时向b极移动2molH+，阴极区溶液质量不变，D错误；故选AC。【对点3】（2024·河南安阳·三模）如图为一定条件下采用多孔惰性电极的储氢电池充电装置（忽略其他有机物）。已知储氢装置的电流效率η＝生成目标产物消耗的电子数转移的电子总数×100％，下列说法错误的是（A.若η＝75％，则参加反应的苯为0.8molB.过程中通过C—H键的断裂实现氢的储存C.采用多孔电极增大了接触面积，可降低电池能量损失D.生成目标产物的电极反应式为C6H6＋6e－＋6H＋C6H【答案】B【解析】装置右侧反应中C6H6得电子被还原为C6H12，所以装置右侧为阴极，左侧为阳极，阳极的电极反应为2H2O－4e－O2↑＋4H＋，生成的O2的物质的量n（O2）＝1.6mol，反应转移电子的物质的量n（e－）＝1.6mol×4＝6.4mol，若储氢装置的电流效率为75％，则生成目标产物环己烷消耗的电子数为6.4mol×75％＝4.8mol，生成C6H12的电极反应为C6H6＋6e－＋6H＋C6H1．（2024·北京昌平·二模）一种混合离子软包二次电池装置示意图如图所示(其中一极产物为固体)，下列说法正确的是A．放电时：为正极反应物，其中得电子B．无论放电或充电，均应选用阳离子交换膜C．无论放电或充电，电路中每转移电子就有离子通过离子交换膜D．由该装置不能推测出还原性：【答案】D【分析】根据题干和装置图分析可知放电时：电极Zn为负极，负极反应式为:;电极CuSe为正极,正极反应式为：;【解析】A．由分析可知，正极反应物是，二者都得电子，A错误；B．为了保证充放电效率，本题通过离子交换膜的离子一定是，B错误；C．由于通过离子交换膜的离子是，根据电荷守恒，无论放电或充电，电路中每转移2mol电子就有1mol离子通过离子交换膜，C错误；D．该装置可以得到金属锌的还原性强于Cu2Se，不得推测出还原性：Zn>Cu＋，D正确；故选D。2．（2024·江西吉安·模拟预测）最近，南开大学水系电池课题组开发了一种六电子氧化还原I/石墨烯电极可充电电池，其能量密度显著高于传统的水系I基电池，示意图如下。下列叙述正确的是A．放电时，/石墨烯电极消耗发生还原反应B．充电时，/石墨烯电极反应式为C．放电时，电池总反应为D．石墨烯能增强电极的导电性，放电时阴离子向正极移动【答案】C【分析】由电池原理示意图可判断，放电时负极反应式为，正极反应式为。【解析】A．根据分析可知，放电时，碘电极不消耗I2，A项错误；B．充电时，I2/石墨烯电极反应式应为，B项错误；C．放电时，电池总反应为，C项正确；D．石墨烯能增强电极的导电性，放电时阴离子向负极移动，D项错误；答案选C。3.（2024·河南新乡·二模）自由基因为化学性质不稳定往往不能稳定存在，羟基自由基（·OH）有极强的氧化性，其氧化性仅次于氟单质。我国科学家设计的一种能将苯酚（）氧化为和的原电池—电解池组合装置如图所示，该装置能实现发电、环保二位一体。下列说法错误的是A．该装置工作时，电流方向为电极b→Ⅲ室→Ⅱ室→Ⅰ室→电极aB．当电极a上有1mol生成时，c极区溶液仍为中性C．电极d的电极反应为D．当电极b上有0.3mol生成时，电极c、d两极共产生气体11.2L（标准状况）【答案】D【分析】根据装置图，左边是原电池装置，右边是电解池装置，a处Cr元素从+6价变成+3价，化合价降低，得到电子，发生还原反应，a为正极，b为负极。苯酚废水在d处被氧化，d处水分子失去电子形成羟基自由基，发生氧化反应，d为电解池阳极，c为电解池阴极，据此分析解题。【解析】A．根据分析，a为正极，b为负极，该装置工作时，内电路电流由b极经III、II、I室流向a极，A正确；B．a极每产生1molCr(OH)3，转移3mol电子，c极上的电极反应式为，生成1.5mol，与此同时，有3mol从阳极室透过质子交换膜进入阴极室，因此c极区溶液仍为中性，B正确；C．d极区为阳极区，电极反应为，C正确；D．电极b的电极反应式为，电极c的电极反应式为电极d为电解池阳极，电极反应为·OH可进一步氧化苯酚，化学方程式为，当电极b上有0.3molCO2生成时，电极c、d两极共产生气体22.4L（标准状况），D项错误；故选D。4．（2024·山西·模拟预测）南京大学金钟课题组利用三氟甲磺酸根阴离子(OTF-)的氧化作用制备了均匀沉积的单质碘正极材料，并在此基础上进一步制备了电极/电解液共生的水系锌-碘电池，其工作原理如图所示：下列说法正确的是A．充电时，碘宿主电极为阴极B．充电时，阳极电极反应式为C．放电时，向右迁移D．放电时，锌的质量减少时，有离开碘宿主电极【答案】B【分析】由锌-碘电池的工作原理可判断，放电时为原电池，碘宿主电极上碘元素化合价降低，碘宿主电极为正极，锌做负极，充电时做电解池，阳极与正极相连，阴极与负极相连。【解析】A．放电时，碘宿主电极上碘元素化合价降低，被还原，则为正极，故充电时为阳极，A项错误；B．充电时，碘宿主阳极上发生氧化反应生成，电极反应式为，B项正确；C．放电时，锌为负极，阴离子向负极即左迁移，C项错误；D．放电时，锌的质量减少时，有电子转移，正极反应式为，消耗0.3mol碘单质，有离开碘宿主电极，D项错误；故选B。5．（2024·陕西铜川·模拟预测）利用下图所示的电化学装置可消除污水中的氮污染，下列叙述正确的是A．电极电势：A>BB．负极上电极反应式：C．好氧反应器中反应式为D．X离子为，交换膜Y是阴离子交换膜【答案】B【解析】A．A极上有机酸根失去电子转化为，故A是负极，负极电势低于正极的电势，A项错误；B．负极即A电极，CH3CH2COO- 转化为且介质为酸性，由质量守恒等原理，选项所给电极反应式正确，B项正确；C．由于进入反应器中的物质是、、，故反应物中不会有，C项错误；D．由负极电极反应，负极产生H+经过Y进入正极区，X离子应为，交换膜Y为阳离子交换膜，D项错误；本题选B。6．（2024·河北石家庄·三模）高性能钠型电池工作原理如图所示，电池反应为．下列说法正确的是A．放电时，a为正极B．充电时，阴极反应为C．放电时，Sn在很大程度上被腐蚀D．充电时，当电路中通过，理论上有从石墨烯中脱嵌并向左迁移【答案】B【分析】根据电池反应可知，放电时，NaSn电极为负极，失电子生成Na+和Sn，Al电极为正极，Cx(PF6)得电子生成Cx和，充电时NaSn电极为阴极，Na+得电子与Sn反应生成NaSn，Al电极为阳极，失电子结合Cx生成Cx(PF6)。【解析】A．根据分析可知，放电时a电极为负极，A错误；B．充电时，NaSn电极为阴极，Na+得电子与Sn反应生成NaSn，电极反应式正确，B正确；C．放电时，NaSn电极为负极，失电子生成Na+和Sn，Sn未被腐蚀，C错误；D．充电时，阳极上失电子结合Cx生成Cx(PF6)，电极反应式为-e-+Cx=Cx(PF6)，当电路中通过1mol电子时，理论上有1mol失电子向阳极移动，并嵌入石墨烯中，D错误；故答案选B。7．（2024·青海西宁·三模）一种双极膜电池可长时间工作，其工作原理如图所示。已知双极膜中间层中的解离为和。下列说法错误的是A．电极电势：电极电极B．双极膜中解离出的透过膜q向Cu电极移动C．Cu电极的电极反应式为D．双极膜中质量每减少18g，左侧溶液中硫酸质量减少98g【答案】D【分析】Cu电极的电极反应式为，电极的电极反应式为；【解析】A．由题意和题图可知，电极为正极，Cu电极为负极，正极电势高于负极电势，则电极电势电极电极，A正确；B．原电池中阴离子向负极移动，所以双极膜中解离出的透过膜q向Cu电极移动，B正确；C．由题意可知，Cu电极的电极反应式为，C正确；D．电极的电极反应式为，即消耗时还需双极膜中的解离出参与反应，双极膜中质量每减少18g，即有1mol由水解离出的参与反应，则左侧溶液中硫酸质量减少49g，D错误；故选D。8．（2024·陕西·模拟预测）铁—铬液流电池储能技术被称为储能时间最长、最安全的电化学储能技术之一，其工作原理如图所示。下列说法错误的是A．放电时，M为正极B．充电时，阴极反应式为C．若用该电池电解饱和食盐水，当有生成时，则有被氧化D．充电时，被氧化时，则有由左向右通过质子交换膜【答案】C【分析】由图示可知，放电时，正极反应式为，负极反应式为，因此M为正极、N为负极；充电时，阳极反应式为，阴极反应式为，因此M接电源正极为阳极、N接电源负极为阴极。【解析】A．放电时，正极反应式为，因此M为正极，故A正确；B．根据分析可知，充电时，阴极反应式为，故B正确；C．电解饱和食盐水时，生成氯气的电极反应式为，生成，未知气体的状态，无法进行计算，故C错误；D．充电时，阳极反应式为，即被氧化，即失去电子，溶液保持电中性，则电池中有通过交换膜由左(阳极)通过质子交换膜向右(阴极)迁移，故D正确；故答案选C。9.（2023·广东惠州·联考）钒电池是化学储能领域的一个研究热点，储能大、寿命长，利用该电池电解含的废水制备硝酸和氨水的原理如图所示，a、b、c、d电极均为惰性电极。下列说法中正确的是A．用钒电池处理废水时，a电极区溶液由蓝色变成黄色B．电势：a极高于c极C．膜2为阴离子交换膜，p口流出液为D．当钒电池有通过质子交换膜时，处理含的废水【答案】B【分析】钒电池放电时，阳离子向正极移动，则a为正极，b电极为负极，右图为电解池，电解含NH4NO3的废水制备硝酸和氨水，c电极为阴极，d电极为阳极，以此解答。【解析】A．钒电池放电时，a电极上VO→VO2+、发生得电子的还原反应、a电极为正极，b电极作负极，正极反应式为VO+2H++e-=VO2++H2O，a电极区溶液由黄色变成蓝色，A错误；B．钒电池放电时，阳离子向正极移动，则a为正极，b电极为负极，电解池中c极为阴极，则电势：a极高于c极，B正确；C．右图为电解池，电解含NH4NO3的废水制备硝酸和氨水，c电极为阴极，d电极为阳极，阴极上H2O得电子生成H2和OH-，废水中NH通过隔膜1进入X区，OH-与NH反应生成NH3·H2O，阳极上H2O失电子生成O2和H+，废水中NO通过隔膜2进入Y区，H+与NO结合为HNO3，隔膜1为阳离子交换膜，隔膜2为阴离子交换膜，故q口流出液为硝酸，C错误；D．右图中阳极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，阴极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，当左图装置中有2molH+通过质子交换膜时n()=2mol，所以质量为2mol×80g/mol=160g，D错误；故选B。10.（2024·广西南宁·模拟预测）如图是利用甲醇燃料电池进行电化学研究的装置图，下列说法正确的是

A．甲池将化学能转化为电能，总反应为2CH3OH+3O2=2CO2+4H2OB．乙池中的Ag不断溶解C．反应一段时间后要使乙池恢复原状，可加入一定量CuO固体D．当甲池中有22.4LO2参与反应时，乙池中理论上可析出12.8g固体【答案】C【分析】由图可知，甲池为甲醇燃料原电池，是化学能转化为电能的装置，电解液为KOH，甲醇发生氧化反应生成碳酸根离子，为负极；氧气发生还原反应生成氢氧根离子，为正极，总反应为；则石墨电极为阳极、银电极为阴极；【解析】A．由分析可知，甲池将化学能转化为电能，总反应为，A错误；B．银电极为阴极，铜离子得到电子发生还原反应生成铜单质，B错误；C．乙池阳极水放电发生氧化反应生成氧气，则乙池减少的为铜和氧元素，故反应一段时间后要使乙池恢复原状，可加入一定量CuO固体，C正确；D．没有标况，不能计算反应的氧气的物质的量，不能计算乙池析出物质质量，D错误；故选C。11.（2024·河北衡水·一模）浓差电池是一种特殊的化学电源。如图所示装置是利用浓差电池电解Na2SO4溶液(a、b电极均为石墨电极)，可以制得O2、H2、H2SO4和NaOH。下列说法正确的是A．a为电解池的阴极B．当电路中转移2mol电子时，2mol通过膜d向右移动C．电池放电过程中，Cu(2)电极上的电极反应为D．电池从开始工作到停止放电，电解池理论上可制得120gNaOH【答案】A【分析】浓差电池电解Na2SO4溶液(a、b电极均为石墨电极)，可以制得O2、H2、H2SO4和NaOH，说明乙装置在左侧得到氢氧化钠和氢气，右侧得到氧气和稀硫酸，则a为阴极，b为阳极，Cu(2)为负极，Cu(1)为正极。【解析】A．根据分析可知，a为电解池的阴极，A说法正确；B．当电路中转移2mol电子时，阳极区形成2mol氢离子，要使溶液呈电中性，则1mol通过膜d向右移动，B说法错误；C．电池放电过程中，Cu(2)为负极，电极反应：，C说法错误；D．电池放电过程中，Cu(2)电极反应：，Cu(1)电极反应：，反应前甲装置左侧硫酸铜物质的量为5mol，右侧硫酸铜物质的量为1mol，电池从开始工作到停止放电，两侧硫酸铜物质的量均为3mol，由此有2mol铜生成，转移4mol电子，根据，转移4mol电子，生成4molNaOH，质量为160g，D说法错误；答案选A。12.（2024·湖南长沙·模拟预测）四甲基氢氧化铵常用作电子工业清洗剂，下图为以四甲基氯化铵为原料，利用光伏并网发电装置采用电渗析法合成，下列叙述正确的是

A．a极电极反应式：B．制备0.4mol时，两极共产生6.72L气体(标准状况)C．c为阳离子交换膜，d，e均为阴离子交换膜D．保持电流恒定，升高温度可以加快合成的反应速率【答案】B【分析】根据de池中浓度变化得出，钠离子从b极池通过e膜，氯离子从cd池通过d膜，由电解池中阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动，则a为阴极，b为阳极，a与N型半导体相连，b与P型半导体相连，所以N型半导体为负极，P型半导体为正极，以此解答。【解析】A．由题中信息可知，a为阴极，发生得电子的还原反应，其电极反应式为，故A错误；B．a极电极反应式为2+2H2O+2e-=2+H2↑，收集氢气0.2mol，转移电子为0.4mol，b极电极反应式为4OH--4e-=O2↑+2H2O，收集氧气为0.1mol，标况下两极可得气体体积为0.3mol22.4L/mol=6.72LL，故B正确；C．由题中图示信息可知，Na+离子通过e膜，Cl-通过d膜，(CH3)4N+通过c膜，所以c、e膜为阳离子交换膜，d为阴离子交换膜，故C错误；D．保持电流恒定，则单位时间a极得到的电子数目是恒定的，升高温度，电极反应的速率不变，故D错误；故选B。13．（2024·河北·二模）科学家利用高温固体氧化物燃料电池技术实现了废气资源回收，并得到单质硫。该电池工作原理如图所示，下列说法正确的是A．电子从电极b流出B．电极的电极反应为C．该电池消耗转化成的电能理论上小于其燃烧热值D．电路中每通过电子，则有流向电极a【答案】C【分析】由电池装置图分析可知，通入硫化氢生成单质硫，化合价升高，故电极a为负极；通入氧气的电极b为正极。【解析】A．由电池装置图分析可知，电极a上通入硫化氢生成单质硫，S元素化合价升高，故电极a为负极，通入氧气的电极b为正极，电子从电极a流出，A项错误；B．由装置分析，可知硫化氢在负极上失去电子，同时结合氧离子生成硫单质和水，故电极a的电极反应为2H2S+2O2--4e-S2+2H2O，B项错误；C．该电池消耗1molH2S转化成的电能理论上不等于其燃烧热值，硫化氢燃烧要生成二氧化硫，释放的热量更多，C项正确；D．电路中每通过2mol电子，则有1molO2-流向电极a，D项错误；答案选C。14．（2024·安徽合肥·三模）一种基于固体电解质NASICON的可充电钠碘电池，具有安全、电流密度高、使用条件宽泛等优点，其工作示意图如下所示，已知电池充电时b极发生氧化反应。下列说法错误的是A．放电时a电极反应式为B．电池总反应式可表示为C．充电时，转移0.2mol时，c区和d区的质量差改变4.6gD．若将c区换成金属锂，电池的比能量更大【答案】C【解析】电池充电时b极发生氧化反应，可知b极为阳极，a极为阴极。电池放电时，a为负极，电极反应为：，固体电解质NASICON只允许阳离子通过，固体电解质NASICON含钠离子，通过转移保持两侧电荷守恒，放电时b为正极，电极反应为：。A．根据分析，放电时a电极为负极，故A项正确；B．根据分析，电池总反应式可表示为，故B项正确；C．根据反应式分析，每转移0.2mol电子时，0.2mol从d区移出，c区移入0.2mol生成0.2molNa，两区质量差改变9.2g，故C项错误；D．失1mol时，钠和锂的质量分别为23g和7g，锂的比能量（单位质量所能输出电能的多少）更大，故D项正确；故本题选C。15．（2024·黑龙江齐齐哈尔·三模）一种—空气酸性燃料电池的工作原理如图所示。该电池工作时，下列说法正确的是A．通过质子交换膜从右侧向左侧多孔石墨棒移动B．若产生，则理论上需通入(标准状况)C．负极的电极反应式为D．电子的流动方向为从负极经电解质溶液流向正极【答案】C【分析】由图可知，失去电子转化为，则左侧多孔石墨电极为负极，右侧多孔石墨电极为正极。【解析】A．在原电池中，阳离子向正极移动，所以通过质子交换膜从左侧向右侧多孔石墨棒移动，A错误；B．根据关系式可知，若产生，则理论上需通入，即需通入(标准状况)，B错误；C．在负极放电，负极的电极反应式为，C正确；D．原电池中电子从负极经导线流向正极，电子不能进入溶液，D错误；故选：C。16．（2024·辽宁·模拟预测）一种双膜二次电池的结构及放电时的工作原理如图所示。已知：①M、N均为多孔石墨烯电极；②起始时Ⅰ室(含储液罐)中只含；③盐的水解忽略不计。下列说法正确的是A．充电时，Ⅱ室中向Ⅰ室迁移B．充电时，N极电极反应式为C．X膜为阴离子交换膜，Y膜为阳离子交换膜D．放电时，Ⅲ室中电路上转移电子，此时Ⅰ室中，则起始时Ⅰ室中含有【答案】D【分析】由图可知，放电时在M极失去电子生成，即转化为极是负极；为了维持电荷守恒，溶液中的溴离子要通过X膜进入Ⅰ室，X膜为阴离子交换膜；Ⅲ室中在N极得到电子生成溴离子并转移到Ⅱ室，则N极为正极，Y膜为阴离子交换膜。【解析】A．充电时，N极为阳极，M极为阴极，阴离子向阳极迁移，A项错误；B．充电时，N极电极反应式为，B项错误；C．X膜、Y膜均为阴离子交换膜，C项错误；D．设起始时Ⅰ室，D项正确；故选D。17.（2024·四川成都·模拟预测）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K1时，电池工作原理如图所示，下列说法错误的是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都降低C．闭合时，从Zn电极流向复合膜D．闭合时，每生成65gZn，同时生成气体11.2L【答案】D【分析】闭合，该装置为化学电源，电极表面变化可知，Zn为负极，负极电极反应式为，Pd材料为正极，电极反应式为，闭合，该装置为电解装置，锌电极为阴极，据此分析。【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，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，B正确；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，C正确；D．没有标明为标准状况，无法计算的体积，D错误；故选D。18．（2024·陕西安康·模拟预测）一种处理含废水并资源化利用氨的三室电催化装置如图所示。下列说法错误的是A．b室和c室之间应选择阳离子交换膜B．阴极发生的反应有C．溶液与在a室中反应生成铵盐，实现资源化利用氨D．b室消耗，c室产生气体(标准状况)【答案】D【分析】由装置图可知，在b室最终转化为，溶液与在a室中反应生成铵盐，c室生成氧气，不能进入c室，则b室和c室之间应选择阳离子交换膜。【解析】A．由分析可知，b室和c室之间应选择阳离子交换膜，故A正确；B．Pt电极为阳极，c室中发生反应，通过离子交换膜进入b室，在电极上被还原为，再被还原为，先后发生反应：、，故B正确；C．a室与b室之间为气体扩散膜，则进入a室与溶液反应，C故正确；D．由以上分析可知，b室消耗的可能转化为，不一定全部转化为，转移的电子数不确定，故无法得出c室产生气体的量，即使完全转化为，也应该得到电子，对应c室产生，即(标准状况)，故D错误；答案选D。19．（2024·黑龙江·三模）一种新型电池，可以有效地捕获,将其转化为,再将产生的电解制，装置如图所示，下列说法正确的是A．b为正极，发生氧化反应B．电池工作中电子的流向：C．d电极的电极反应式：D．捕获,c极产生（标准状况）【答案】D【分析】根据图示可知：左侧装置自发进行氧化还原反应，则该装置为原电池，右侧装置为电解池。Zn电极失去电子被氧化为Zn2+，则a电极为负极，b电极为正极；c电极与正极相连，为阳极；d电极与电源负极连接，为阴极，然后根据原电池、电解池原理分析解答。【解析】A．根据图示信息，a为原电池的负极，发生氧化反应，b为原电池的正极，发生还原反应，A错误；B．a为原电池的负极，b为原电池的正极，c为电解池的阳极，d为电解池的阴极，电池工作中电子的流向：，，B错误；C．d为电解池的阴极，电极反应式：，C错误；D．b电极，N元素化合价从+4价降为+3价，捕获，转移电子，c极产生，标准状况体积为，D正确；答案选D。20．（2024·北京·三模）利用双极膜电解制备，捕集烟气中，制备。电解原理如图所示：已知：双极膜为复合膜，可在直流电的作用下，将膜间的解离，提供和。下列说法正确的是A．阴极反应式：B．Ⅰ为阴离子交换膜，Ⅱ阳离子交换膜C．电路中转移电子时共产生D．该装置总反应的方程式为【答案】A【分析】由图知，与电源负极相连的阴极的电极反应式为，与电源正极相连的阳极的电极反应式为，钠离子通过离子交换膜Ⅰ移向阴极，故Ⅰ为阳离子交换膜，硫酸根通过离子交换膜Ⅱ向右移动，故Ⅱ阴离子交换膜，双极膜处氢离子向左移动，氢氧根享有移动，钠离子通过氧离子交换膜向左移动，硫酸根通过阴离子交换膜向右移动，据此回答.【解析】A．由分析知，阴极反应式：，A正确；B．由分析知，Ⅰ为阳离子交换膜，Ⅱ为阴离子交换膜，B错误；C．由分析知，电解过程中有两处生成，由电子守恒，电路中转移电子时共产生，C错误；D．由阴极和阳极电解反应式得，该装置总反应的方程式为，D错误；故选A。1.（2024·安徽卷）我国学者研发出一种新型水系锌电池，其示意图如下。该电池分别以(局部结构如标注框内所示)形成的稳定超分子材料和为电极，以和混合液为电解质溶液。下列说法错误的是A.标注框内所示结构中存在共价键和配位键B.电池总反应为：C.充电时，阴极被还原的主要来自D.放电时，消耗，理论上转移电子【答案】C【解析】由图中信息可知，该新型水系锌电池的负极是锌、正极是超分子材料；负极的电极反应式为，则充电时，该电极为阴极，电极反应式为；正极上发生，则充电时，该电极为阳极，电极反应式为。标注框内所示结构属于配合物，配位体中存在碳碳单键、碳碳双键、碳氮单键、碳氮双键和碳氢键等多种共价键，还有由提供孤电子对、提供空轨道形成的配位键，A正确；由以上分析可知，该电池总反应为，B正确；充电时，阴极电极反应式为，被还原的Zn2+主要来自电解质溶液，C错误；放电时，负极的电极反应式为，因此消耗0.65gZn（物质的量为0.01mol），理论上转移0.02mol电子，D正确；故选C。2.（2024·河北卷）我国科技工作者设计了如图所示的可充电电池，以为电解质，电解液中加入1，3-丙二胺()以捕获，使放电时还原产物为。该设计克服了导电性差和释放能力差的障碍，同时改善了的溶剂化环境，提高了电池充放电循环性能。下列说法错误的是A.放电时，电池总反应为B.充电时，多孔碳纳米管电极与电源正极连接C.充电时，电子由电极流向阳极，向阴极迁移D.放电时，每转移电子，理论上可转化【答案】C【解析】放电时CO2转化为MgC2O4，碳元素化合价由+4价降低为+3价，发生还原反应，所以放电时，多孔碳纳米管电极为正极、电极为负极，则充电时多孔碳纳米管电极为阳极、电极为阴极：定位：二次电池，放电时阳离子向正极移动，充电时阳离子向阴极移动。电极过程电极反应式电极放电充电多孔碳纳米管电极放电充电根据以上分析，放电时正极反应式为、负极反应式为，将放电时正、负电极反应式相加，可得放电时电池总反应：，故A正确；充电时，多孔碳纳米管电极上发生失电子的氧化反应，则多孔碳纳米管在充电时是阳极，与电源正极连接，故B正确；充电时，电极为阴极，电子从电源负极经外电路流向电极，同时向阴极迁移，故C错误；根据放电时的电极反应式可知，每转移电子，有参与反应，因此每转移电子，理论上可转化，故D正确；故选C。3.（2024·湖北卷）我国科学家设计了一种双位点电催化剂，用和电化学催化合成甘氨酸，原理如图，双极膜中解离的和在电场作用下向两极迁移。已知在溶液中，甲醛转化为，存在平衡。电极上发生的电子转移反应为。下列说法错误的是A.电解一段时间后阳极区减小B.理论上生成双极膜中有解离C.阳极总反应式D.阴极区存在反应【答案】B【解析】在KOH溶液中HCHO转化为HOCH2O-：HCHO+OH-→HOCH2O-，存在平衡HOCH2O-+OH-[OCH2O]2-+H2O，Cu电极上发生的电子转移反应为[OCH2O]2--e-=HCOO-+H∙，H∙结合成H2，Cu电极为阳极；PbCu电极为阴极，首先HOOC—COOH在Pb上发生得电子的还原反应转化为OHC—COOH：H2C2O4+2e-+2H+=OHC—COOH+H2O，OHC—COOH与HO—N+H3反应生成HOOC—CH=N—OH：OHC—COOH+HO—N+H3→HOOC—CH=N—OH+H2O+H+，HOOC—CH=N—OH发生得电子的还原反应转化成H3N+CH2COOH：HOOC—CH=N—OH+4e-+5H+=H3N+CH2COOH+H2O。根据分析，电解过程中，阳极区消耗OH-、同时生成H2O，故电解一段时间后阳极区c(OH-)减小，A项正确；根据分析，阴极区的总反应为H2C2O4+HO—N+H3+6e-+6H+=H3N+CH2COOH+3H2O，1molH2O解离成1molH+和1molOH-，故理论上生成1molH3N+CH2COOH双极膜中有6molH2O解离，B项错误；根据分析，结合装置图，阳极总反应为2HCHO-2e-+4OH-=2HCOO-+H2↑+2H2O，C项正确；根据分析，阴极区的Pb上发生反应H2C2O4+2e-+2H+=OHC—COOH+H2O，D项正确；答案选B。4.（2024·甲卷）科学家使用研制了一种可充电电池(如图所示)。电池工作一段时间后，电极上检测到和少量。下列叙述正确的是A.充电时，向阳极方向迁移B.充电时，会发生反应C.放电时，正极反应有D.放电时，电极质量减少，电极生成了【答案】C【解析】Zn具有比较强的还原性，具有比较强的氧化性，自发的氧化还原反应发生在Zn与MnO2之间，所以电极为正极，Zn电极为负极，则充电时电极为阳极、Zn电极为阴极。充电时该装置为电解池，电解池中阳离子向阴极迁移，即Zn2+向阴极方向迁移，A不正确；放电时，负极的电极反应为，则充电时阴极反应为Zn2++2e-=Zn，即充电时Zn元素化合价应降低，而选项中Zn元素化合价升高，B不正确；放电时电极为正极，正极上检测到和少量，则正极上主要发生的电极反应是，C正确；放电时，Zn电极质量减少0.65g（物质的量为0.010mol），电路中转移0.020mol电子，由正极的主要反应可知，若正极上只有生成，则生成的物质的量为0.020mol，但是正极上还有生成，因此，的物质的量小于0.020mol，D不正确；综上所述，本题选C。5.（2024·辽宁卷）“绿色零碳”氢能前景广阔。为解决传统电解水制“绿氢”阳极电势高、反应速率缓慢的问题，科技工作者设计耦合高效制的方法，装置如图所示。部分反应机理为：。下列说法错误的是A.相同电量下理论产量是传统电解水的1.5倍B.阴极反应：C.电解时通过阴离子交换膜向b极方向移动D.阳极反应：【答案】A【解析】据图示可知，b电极上HCHO转化为HCOO-，而HCHO转化为HCOO-为氧化反应，所以b电极为阳极，a电极为阴极，HCHO为阳极反应物，由反应机理可知：反应后生成的转化为HCOOH。由原子守恒和电荷守恒可知，在生成HCOOH的同时还生成了H-，生成的HCOOH再与氢氧化钾酸碱中和：HCOOH+OH-=HCOO-+H2O，而生成的H-在阳极失电子发生氧化反应生成氢气，即2H--2e-=H2↑，阴极水得电子生成氢气：2H2O-2e-=H2↑+2OH-。由以上分析可知，阳极反应：①HCHO+OH--e-→HCOOH+H2，②HCOOH+OH-=HCOO-+H2O，阴极反应2H2O-2e-=H2↑+2OH-，即转移2mol电子时，阴、阳两极各生成1molH2，共2molH2，而传统电解水：，转移2mol电子，只有阴极生成1molH2，所以相同电量下理论产量是传统电解水的2倍，故A错误；阴极水得电子生成氢气，阴极反应为2H2O-2e-=H2↑+2OH-，故B正确；由电极反应式可知，电解过程中阴极生成OH-，负电荷增多，阳极负电荷减少，要使电解质溶液呈电中性，通过阴离子交换膜向阳极移动，即向b极方向移动，故C正确；由以上分析可知，阳极反应涉及到：①HCHO+OH--e-→HCOOH+H2，②HCOOH+OH-=HCOO-+H2O，由(①+②)×2得阳极反应为：，故D正确；故选A。6.（2024·新课标卷）一种可植入体内的微型电池工作原理如图所示，通过CuO催化消耗血糖发电，从而控制血糖浓度。当传感器检测到血糖浓度高于标准，电池启动。血糖浓度下降至标准，电池停止工作。(血糖浓度以葡萄糖浓度计)电池工作时，下列叙述错误的是A.电池总反应为B.b电极上CuO通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转变起催化作用C.消耗18mg葡萄糖，理论上a电极有0.4mmol电子流入D.两电极间血液中的在电场驱动下的迁移方向为b→a【答案】C【解析】由题中信息可知，b电极为负极，发生反应，然后再发生；a电极为正极，发生反应，在这个过程中发生的总反应为。由题中信息可知，当电池开始工作时，a电极为电池正极，血液中在a电极上得电子生成，电极反应式为；b电极为电池负极，在b电极上失电子转化成CuO，电极反应式为，然后葡萄糖被CuO氧化为葡萄糖酸，CuO被还原为，则电池总反应为，A正确；b电极上CuO将葡萄糖被CuO氧化为葡萄糖酸后被还原为，在b电极上失电子转化成CuO，在这个过程中CuO的质量和化学性质保持不变，因此，CuO通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转变起催化作用，B正确；根据反应可知，参加反应时转移2mol电子，的物质的量为0.1mmol，则消耗18mg葡萄糖时，理论上a电极有0.2mmol电子流入，C错误；原电池中阳离子从负极移向正极迁移，故迁移方向为b→a，D正确。综上所述，本题选C。7.（2024·浙江卷1月）破损的镀锌铁皮在氨水中发生电化学腐蚀，生成和，下列说法不正确的是A.氨水浓度越大，腐蚀趋势越大B.随着腐蚀的进行，溶液变大C.铁电极上的电极反应式为：D.每生成标准状况下，消耗【答案】C【解析】氨水浓度越大，越容易生成，腐蚀趋势越大，A正确；腐蚀的总反应为Zn+4NH3•H2O=+H2↑+2H2O+2OH-，有OH-离子生成，溶液变大，B正确；该电化学腐蚀中Zn作负极，Fe作正极，正极上氢离子得电子生成氢气，铁电极上的电极反应式为：，C错误；根据得失电子守恒，每生成标准状况下，转移电子数为，消耗，D正确；故选C。8.（2024·江苏卷）碱性锌锰电池的总反应为，电池构造示意图如图所示。下列有关说法正确的是A.电池工作时，发生氧化反应B.电池工作时，通过隔膜向正极移动C.环境温度过低，不利于电池放电D.反应中每生成，转移电子数为【答案】C【解析】Zn为负极，电极反应式为：，MnO2为正极，电极反应式为：。电池工作时，为正极，得到电子，发生还原反应，故A错误；电池工作时，通过隔膜向负极移动，故B错误；环境温度过低，化学反应速率下降，不利于电池放电，故C正确；由电极反应式可知，反应中每生成，转移电子数为，故D错误；故选C。9.（2024·广东卷）一种基于氯碱工艺的新型电解池(下图)，可用于湿法冶铁的研究。电解过程中，下列说法不正确的是A.阳极反应：B.阴极区溶液中浓度逐渐升高C.理论上每消耗，阳极室溶液减少D.理论上每消耗，阴极室物质最多增加【答案】C【分析】右侧溶液为饱和食盐水，右侧电极产生气体，则右侧电极为阳极，放电产生氯气，电极反应为：；左侧电极为阴极，发生还原反应，在碱性条件下转化为Fe，电极反应为：；中间为阳离子交换膜，由阳极向阴极移动。【解析】由分析可知，阳极反应为：，A正确；由分析可知，阴极反应为：，消耗水产生，阴极区溶液中浓度逐渐升高，B正确；由分析可知，理论上每消耗，转移6mol电子，产生3mol，同时有6mol由阳极转移至阴极，则阳极室溶液减少，C错误；由分析可知，理论上每消耗，转移6mol电子，有6mol由阳极转移至阴极，阴极室物质最多增加，D正确；故选C。10.（2024·甘肃卷）某固体电解池工作原理如图所示，下列说法错误的是A.电极1的多孔结构能增大与水蒸气的接触面积B.电极2是阴极，发生还原反应：C.工作时从多孔电极1迁移到多孔电极2D.理论上电源提供能分解【答案】B【解析】多孔电极1上H2O(g)发生得电子的还原反应转化成H2(g)，多孔电极1为阴极，电极反应为2H2O+4e-=2H2+2O2-；多孔电极2上O2-发生失电子的氧化反应转化成O2(g)，多孔电极2为阳极，电极反应为2O2--4e-=O2。电极1的多孔结构能增大电极的表面积，增大与水蒸气的接触面积，A项正确；根据分析，电极2为阳极，发生氧化反应：2O2--4e-=O2，B项错误；工作时，阴离子O2-向阳极移动，即O2-从多孔电极1迁移到多孔电极2，C项正确；根据分析，电解总反应为2H2O(g)2H2+O2，分解2molH2O转移4mol电子，则理论上电源提供2mol电子能分解1molH2O，D项正确；故选B。11.（2024·湖南卷）在水溶液中，电化学方法合成高能物质时，伴随少量生成，电解原理如图所示，下列说法正确的是A.电解时，向Ni电极移动B.生成的电极反应：C.电解一段时间后，溶液pH升高D.每生成的同时，生成【答案】B【解析】由电解原理图可知，Ni电极产生氢气，作阴极，发生还原反应，电解质溶液为KOH水溶液，则电极反应为：；Pt电极失去电子生成，作阳极，电极反应为：，同时，Pt电极还伴随少量生成，电极反应为：。由分析可知，Ni电极为阴极，Pt电极为阳极，电解过程中，阴离子向阳极移动，即向Pt电极移动，A错误；由分析可知，Pt电极失去电子生成，电解质溶液为KOH水溶液，电极反应为：，B正确；由分析可知，阳极主要反应为：，阴极反应为：，则电解过程中发生的总反应主要为：，反应消耗，生成，电解一段时间后，溶液pH降低，C错误；根据电解总反应：可知，每生成1mol，生成0.5mol，但Pt电极伴随少量生成，发生电极反应：，则生成1molH2时得到的部分电子由OH-放电产生O2提供，所以生成小于0.5mol，D错误；故选B。12.（2023·海南卷第8题）利用金属Al、海水及其中的溶解氧可组成电池，如图所示。下列说法正确的是A.b电极为电池正极B.电池工作时，海水中的Na+向a电极移动C.电池工作时，紧邻a电极区域的海水呈强碱性D.每消耗1kgAl，电池最多向外提供37mol电子的电量【答案】A【解析】铝为活泼金属，发生氧化反应为负极，则石墨为正极，b电极为电池正极，A正确；电池工作时，阳离子向正极移动，故海水中的Na+向b电极移动，B错误；电池工作时，a电极反应为铝失去电子生成铝离子，铝离子水解显酸性，C错误；每消耗1kgAl（为），电池最多向外提供mol电子的电量，D错误；故选A。13.（2023·广东卷第6题）负载有和的活性炭，可选择性去除实现废酸的纯化，其工作原理如图。下列说法正确的是（）A.作原电池正极B.电子由经活性炭流向C.表面发生的电极反应：D.每消耗标准状况下的，最多去除【答案】B【解析】O2在Pt得电子发生还原反应，Pt为正极，Cl-在Ag极失去电子发生氧化反应，Ag为负极。由分析可知，Cl-在Ag极失去电子发生氧化反应，Ag为负极，A错误；电子由负极Ag经活性炭流向正极Pt，B正确；溶液为酸性，故Pt表面发生的电极反应为，C错误；每消耗标准状况下11.2L的O2，转移电子2mol，而失去2mol电子，故最多去除，D错误。故选B。14.（2023·广东卷第16题）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【解析】由信息大电流催化电解KNO3溶液制氨可知，在电极a处KNO3放电生成NH3，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。由分析中阴阳极电极方程式可知，电解总反应为，故A正确；每生成，阴极得8mole－，同时双极膜处有8molH+进入阴极室，即有8mol的H2O解离，故B错误；电解过程中，阳极室每消耗4molOH-，同时有4molOH-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；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H2O被催化解离成H+和OH-，可提高氨生成速率，故D正确；故选B。15.（2023·全国甲卷第6题）用可再生能源电还原时，采用高浓度的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.析氢反应发生在电极上B.从电极迁移到电极C.阴极发生的反应有：D.每转移电子，阳极生成气体(标准状况)【答案】C【解析】由图可知，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，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，故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，故B错误；由分析可知，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，电极反应式有2CO2+12H++12e−=C2H4+4H2O，故C正确；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+，每转移1mol电子，生成0.25molO2，在标况下体积为5.6L，故D错误；故选C。16.（2023·辽宁卷第7题）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可抑制产生。下列说法正确的是（）A.b端电势高于a端电势B.理论上转移生成C.电解后海水下降D.阳极发生：【答案】D【解析】由图可知，左侧电极产生氧气，则左侧电极为阳极，电极a为正极，右侧电极为阴极，b电极为负极，该装置的总反应产生氧气和氢气，相当于电解水，以此解题。由分析可知，a为正极，b电极为负极，则a端电势高于b端电势，A错误；右侧电极上