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专题 05 化学能与电能的转化
1．钢铁在中性条件下发生电化学腐蚀时，正极上的电极反应式为
A． B．
C． D．
【答案】B
【解析】钢铁在中性条件下发生电化学腐蚀时，正极上氧气得电子生成OH－，正极的电极反应式为O＋
2
4e－＋2HO＝4OH－，B项正确。答案选B。
2
2．下列有关工业生产的叙述正确的是
A．工业上通常采用电解熔融的MgO制得金属Mg
B．空气吹出法是海水提溴的常用方法，其中用到氯气作还原剂
C．电解饱和食盐水制烧碱采用阳离子交换膜法，可防止阴极室产生的OH-进入阳极室
D．电解精炼铜时，同一时间内阳极减少的质量一定等于阴极增加的质量
【答案】C
【解析】MgO熔点较高，能耗较大，工业上一般电解熔融MgCl 制取Mg，A错误；海水提溴时氯气作的
2
氧化剂，B错误；电解饱和食盐水制烧碱采用阳离子交换膜法，可防止阴极室产生的OH-进入阳极室，避免与
氯气发生反应，C正确；阳极上比Cu活泼的金属先放电，然后Cu再放电，而阴极只有Cu析出，根据电子转
移守恒，同一时间内阳极减少的质量不一定等于阴极增加的质量，D错误；故选C。
3．海水电池在海洋能源领域备受关注，一种锂-海水电池构造示意图如下。下列说法错误的是
A．M极发生的电极反应：
B．隔膜和玻璃陶瓷只具有传导离子的功能，不具有防水的功能
C．海水中的 或者海水中溶解的 等物质在N极反应D．该锂―海水电池属于一次电池
【答案】B
【分析】如图，Li负极材料，电极 M为负极，电极反应式为 ，电极N为正极，为了防止水
与Li直接反应，隔膜和玻璃陶瓷起到防水作用，同时兼具传导离子功能；
【解析】M极为负极，其电极反应式为 ，故A正确；隔膜和玻璃陶瓷起到防水作用，同时兼
具传导离子功能，故B错误；N极为正极，海水中的HO或者海水中溶解的O 等物质在N极得电子，发生还
2 2
原反应，故C正确；该锂―海水电池不具有充电功能，属于一次电池，故D正确；故选B。
4．用下图所示装置电解饱和碳酸钠溶液，实验如下：
装置 X电极材料 现象
两极均有气泡产生；
石墨
5min后澄清石灰水变浑浊
两极均有气泡产生；
铂(Pt)
30min后澄清石灰水不变浑浊
下列判断正确的是A．X电极为阴极
B．左侧电极附近溶液 增大
C．X为石墨时，石灰水变浑浊的主要原因是阳极产生的 与 反应生成了
D．电解过程中，溶液里一直存在
【答案】B
【解析】由于X电极为铂时，澄清石灰水不变浑浊，而X电极为石墨时，澄清石灰水变浑浊，故不可能
是阳极产生氢离子与碳酸根离子反应生成了二氧化碳，只有是X电极是石墨时，石墨被氧化成了二氧化碳，
那么X电极为阳极，才会发生氧化反应，A错误；X电极为阳极，左侧电极为阴极，发生还原反应，氢离子在
左侧电极被还原为氢气，即氢离子浓度减小，因此氢氧根离子浓度增大，B正确；由A项分析得知，C项不可
能是碳酸根离子与氢离子反应放出二氧化碳，否则不论X电极为石墨还是铂，澄清石灰水均会变浑浊，C错
误；由电荷守恒可知，一直存在 ，D错误；故选B。
5．氮化镓(GaN)与Cu可组成如下图所示的人工光合系统，该装置能以 和 为原料合成 。下列
说法正确的是A．Cu电极上发生氧化反应
B．溶液中 向Cu电极移动
C．该系统的功能是将化学能转化为电能
D．相同条件下，理论上产生的 和 气体的体积比为1：1
【答案】B
【解析】铜电极上通入了CO，生成了CH，发生了还原反应，A错误；H+通过质子交换膜，移向正极
2 4
（Cu电极），B正确；该系统实现了将太阳能转化为化学能，C错误；根据化合价升降可得关系式2O～
2
CH，则理论上产生的 O 和 CH 气体的体积比为2：1，D错误；故选B。
4 2 4
6．某课题组以纳米Fe O 作为电极材料制备锂离子电池(另一极为金属锂和石墨的复合材料)，通过在室温
2 3
条件下对锂离子电池进行循环充放电，成功地实现了对磁性的可逆调控(见右图)，下列说法不正确的是
A．充电时，Fe O 对应电极连接充电电源的负极
2 3
B．该电池的正极的电极反应式：Fe O+6Li++6e−=3Li O+2Fe
2 3 2
C．该电池不能使用氢氧化钠溶液作为电解液
D．该电池工作的原理：放电时，Fe O 作为电池正极被还原为Fe，电池被磁铁吸引
2 3
【答案】A
【分析】据图可知放电时，Li被氧化Li+，所以金属锂和石墨的复合材料为负极，纳米Fe O 为正极。
2 3
【解析】放电时Fe O 对应电极为正极，则充电时为阳极，与电源正极相连，A错误；放电时Fe O 对应
2 3 2 3
电极为正极，Fe O 被还原为Fe，O元素转化为LiO，根据电子守恒、元素守恒可得电极反应式为Fe O+6Li+
2 3 2 2 3
+6e−=3Li O+2Fe，B正确；Li为活泼金属，会与氢氧化钠溶液中的水反应，C正确；据图可知，该电池工作
2
时，Fe O 为正极，被还原为Fe，使电池被磁铁吸引，D正确；故选A。
2 37．用一种新型HO 液态燃料电池(乙池)电解催化氮气制备铵盐和硝酸盐(甲池)的工作原理示意图如下(c、
2 2
d均为石墨电极)。下列说法正确的是
A．甲池a极反应式为：
B．一段时间后，乙池中c电极区的pH增大
C．甲池中H+从b极区通过质子交换膜转移至a极区
D．乙池中若生成15 mol m气体，则甲池a、b两极共消耗8 mol N
2
【答案】D
【分析】根据装置图分析可知：甲池为电解池，乙池为原电池。甲池中a电极为阳极，b电极为阴极。在
a电极上N 失去电子变为 ，a电极反应式为：N+6H O-10e-=2 +12H+；b电极上N 得到电子被还原为
2 2 2 2
，b电极反应式为：N+6e-+8H+=2 。乙池中c电极为负极，d电极为正极。然后根据原电池电解池原
2
理分析解答。
【解析】A．根据装置图可知a电极上N 失去电子发生氧化反应产生 ，则a电极为阳极，a电极的电
2
极反应式为：N+6H O-10e-=2 +12H+，A错误；根据上述分析可知：c电极为负极，HO 失去电子发生氧
2 2 2 2
化反应，c电极反应式为：HO 2e-+2OH-=2H O+O↑，反应消耗OH-，产生HO，导致c电极附近c(OH-)减
2 2- 2 2 2
小，因此反应一点时间后乙池中c电极区的pH减小，B错误；根据元素化合价的变化，a为阳极，b为阴极，
根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引的原则，电解时H+会向负电荷较多的电极区移动，则在甲池中，
电解过程中H+从a极通过质子交换膜转移至b电极，C错误；根据元素化合价升降守恒，可知关系式：3n阳极
(N )=5n阴极(N )，反应过程中电子转移30 mol时，a电极消耗3 mol N ，b电极上消耗5 mol气体N，甲池共
2 2 2 2
消耗8 mol N ，在乙池中反应产生m是O，每反应产生1 mol O 转移2 mol电子，则反应转移30 mol电子时，
2 2 2
产生m气体的物质的量是15 mol，故乙池中若生成15 mol m气体，则甲池a、b两极共消耗8 mol N ，D正
2确；故选D。
8．用于驱动潜艇的液氨-液氧燃料电池示意图如下图所示，下列有关说法不正确的是。
A．电极1发生氧化反应
B．电池工作时， 向电极2移动
C．电池工作时，电极1附近溶液的pH值增大
D．电极2发生的电极反应为
【答案】C
【分析】液氨-液氧燃料电池示意图中，液氧是氧化剂，电极2为负极，液氨是还原剂，在负极上失去电
子被氧化为氮气，电极1是负极。
【解析】电极1是负极，NH3在负极发生氧化反应生成氮气，A正确；电池工作时，钠离子是阳离子，向
正极移动，电极2是正极，B正确；电极1的反应式为 ，反应消耗氢氧根离子，pH
值减小，C错误；电极2为正极，在碱性下O 作氧化剂得到电子与水结合产生氢氧根离子，D正确；故选C。
2
9．如图中四种电池装置是依据原电池原理设计的，下列有关叙述正确的是
A．①中铁电极做负极
B．②中电子由a电极经溶液流向b电极
C．③中外电路中电流由A电极流向B电极D．④中锂电池工作时，会有Li+从LiC 中脱落下来
x 6
【答案】D
【解析】装置①中， 比 活泼， 做负极，A错误；a电极为负极，b电极为正极，电子由a经导线
流向b电极，B错误；根据 移动的方向，A为负极，B为正极，电流从B经导线流向A，C错误；锂
电池工作时， ，Li+从LixC6中脱落下来，D正确； 故选D。
10．氢氧化钾在医药、轻工业、电化工、纺织等领域有广泛的应用。实验室以铁、石墨为电极，电解饱和
溶液(电解液滴有适量的酚酞)制备 、 等，电解装置如下图所示：
下列说法正确的是
A．a电极材料是铁
B．阴极区电极反应：
C．当电路中有 电子转移时，就有 通过膜进入正极区
D．一段时间后整个电解池均变成红色
【答案】B
【分析】由图可知，a为阳极，氯离子失去电子发生氧化反应，2Cl－-2e－=Cl↑；b为阴极，水得到电子发
2
生还原反应，2HO+2e- =2OH-+H ↑；
2 2
【解析】a电极为阳极，材料应该是惰性电极材料，不能是铁，A错误； 阴极区电极反应：
，B正确；当电路中有 电子转移时，会有2mol钾离子进入阴极区，即有2mol×39g/mol= 通过膜进入阴极区，C错误； 阳极区生成氯气，氯气和水生成漂白性次氯酸，会使有
色物质褪色，D错误；故选B。
11．镁-空气中性燃料电池比能量大，成本低。实验小组以该燃料电池为电源制备PbO ，工作原理示意图
2
如图所示。下列说法错误的是
A．采用多孔电极有利于增大接触面积和氧气扩散
B．工作时，电源的正极反应式为
C．工作时，Pb2+在石墨II电极上失去电子
D．外电路中流过2mole-，理论上生成1molPbO
2
【答案】C
【分析】从图中可以看出，Mg电极为负极，通入富氧空气的多孔电极为正极；与Mg电极相连的石墨Ⅱ
电极为阴极，石墨Ⅰ电极为阳极。
【解析】反应物的接触面积越大，反应速率越快，采用多孔电极，可增大电极与电解质的接触面积，有利
于氧气扩散到电极表面，从而加快反应速率，A正确；工作时，多孔电极为电源的正极，在正极，O 得电子产
2
物与电解质反应生成OH-，反应式为 ，B正确；工作时，石墨II为阴极，Pb2+在石墨Ⅰ
电极上失去电子，生成PbO 等，电极反应式为Pb2++2H O-2e-=PbO+4H+，C错误；由石墨Ⅰ中电极反应式可
2 2 2
建立关系式PbO ——2e-，则外电路中流过2mole-，理论上生成1molPbO ，D正确；故选C。
2 2
12．某科研小组设计如图所示的原电池装置制取硫酸并处理含氯废水 [ ]。下列有关
说法正确的是A．电极A为原电池负极，电极材料可以选用Fe
B．I区溶液中 升高，II区溶液中 降低
C．电极 的电极反应式为
D．每消耗 气体，理论上可以处理 含氯废水
【答案】D
【解析】Fe会在负极失去电子，无法制取硫酸，负极是SO 失去电子生成较浓的硫酸，故A错误；I区
2
SO 失去电子生成较浓的硫酸，溶液中 升高，B电极Fe3++e-=Fe2+，有H+穿过质子交换膜进入II区，II区
2
溶液中 升高，故B错误；电荷不守恒，电极A的电极反应式为 ，故C错
误；
根据电极方程式每消耗 气体，转移电子数为1mol，B极Fe3++e-=Fe2+，转移1mol电子产生1molFe2+，
，可以反应0.25mol ， ，故D正确； 故选D。
13．已知反应 为一自发进行的氧化还原反应，将其设计成如下图所
示原电池。下列说法中正确的是A．电极 是正极，其电极反应为
B．银电极质量逐渐减小， 溶液中 增大
C． 电极减少 时，电解质溶液中有 电子转移
D．外电路中电流计的指针有偏转
【答案】D
【解析】根据反应式可知，反应中Ag+被还原，应为正极反应，则电解质溶液为硝酸银溶液，Cu被氧
化，应为原电池负极反应，再装置图中X为Cu，Y为硝酸银溶液；电极X的材料是铜，原电池的负极，A错
误；
银电解为电池的正极，被还原，发生的电极反应为： ，银电极质量逐渐增大，Y溶液中c(Ag+)
减小，B错误；X为Cu的质量减少0.64g，转移电子数为 ，但电子不能在电解质溶液中
转移，C错误；该装置为原电池，外电路中电流计的指针有偏转，D正确；故选D。
14．低温非水溶剂铝硫电池是一种新型的二次电池，相比锂电池具有原料来源广泛，电容量大等优点。如
下图所示电池以EtNH+Cl-和AlCl 混合物形成的离子液体作电解质，该电解质中Al元素只以 和 离
3 3
子形态存在，下列说法正确的是
A．放电时，S/Al S 电极为负极
2 3
B．放电时，Al电极的电极反应为
C．充电时，Al电极电势较高
D．充电时，每有1 mol电子转移，S/Al S 电极减轻9 g
2 3
【答案】D【解析】根据原电池总反应是自发反应2Al+3S=Al S，可判断放电时，Al电极为负极，S/Al S 电极为正
2 3 2 3
极，A错误；放电时，Al电极失去电子被氧化产生 ，则Al电极的电极反应为：
，B错误；充电时，Al电极与外电源负极相连，作阴极，其电势较低，C错误；充
电时S/Al S 电极失去电子，发生氧化反应，则阳极的电极反应式为： ，每
2 3
有1 mol电子转移，将有 mol Al3+在脱嵌，减轻9 g，D正确；故选D。
15．实验中制得的 与 在高温条件下与 煅烧可得 ，其常用作锂离子电池电极
材料，如图为 可充电电池的工作原理示意图，锂离子导体膜只允许 通过。下列说法不正确的
是
A．充电时，锂离子向钙电极方向移动
B．钙电极的电解质不可以替换成硫酸锂溶液
C．理论上，每消耗x mol Ca，可生成1mol
D．放电时，电极上发生 的嵌入，
【答案】C
【解析】充电时，阳极的电极反应为 ，则锂离子向钙电极方向移动，A
项正确；钙能与水发生剧烈反应，左室中的电解质为非水电解质，则钙电极的电解质不可以替换成硫酸锂溶液，B项正确；放电时，正极反应为 ，负极反应为 ，则理论
上，每消耗x mol Ca，可生成2mol ，C项错误；放电时，电极上发生 的嵌入
，D项正确；故选C。
16．海水资源的开发利用是自然资源开发利用的重要组成部分。氯碱工业是高耗能产业，某化学习小组设
想将其与氢氧燃料电池相结合可以有效降低能耗，其原理如下(A、B、C、D为情性电极)。下列说法正确的是
A．甲池中发生的总反应为2NaCl+2H O 2NaOH+Cl ↑+H ↑
2 2 2
B．甲池中每生成2molH ，乙池中便会消耗22.4LO
2 2
C．乙池中Na+通过Na+交换膜向C电极移动
D．乙池中C电极上的反应为H-2e-=2H+
2
【答案】A
【分析】通入氢气的一极为原电池的负极，通入氧气的一极为原电池的正极，则A为电解池的阳极，B为
电解池的阴极，据此解答。
【解析】甲池为电解氯化钠溶液，电解方程式为 ，A正确；甲池中每生成
2molH，转移4mol电子，乙池中便会消耗标况下22.4LO，题中未说明标况，B错误；原电池中阳离子向正极
2 2
移动，即钠离子通过钠离子交换膜向D极移动，C错误；乙池C上通入氢气，为原电池的负极，溶液为氢氧化
钠溶液，故电极反应为 ，D错误；故选A。
17．全钒液流电池的工作原理如下图。下列说法不正确的是A．放电时负极反应式：
B．充电时阳极的 降低
C．电池总反应：
D．放电时正极每消耗2mol ，负极区便有2mol 通过质子交换膜移向正极区
【答案】D
【分析】根据参加反应微粒的化合价的变化可知，反应中V2＋离子被氧化，是电源的负极，左侧V元素化
合价降低，被还原，是电源的正极反应，电池反应为VO +V2++2H+ VO2++V3++H2O。放电时，右侧为负
极，电极反应式为 ，左侧为正极，电极反应式为 ；充电时，右侧为阴
极，电极反应式为 ，左侧为阳极，电极反应式为 ，据此分析作答。
【解析】放电时，负极反应为V2＋−e−=V3＋，A正确；充电时阳极的电极反应为VO2+-e-+H2O= VO +2H+，
氢离子浓度增大，pH降低，B正确；电池总反应为VO +V2++2H+ \s\do9(放电) VO2++V3++H 2 O，C正确；
放电时，若转移1mol电子，正极会消耗 ，因为氢离子要平衡电荷，则有 从右往左通过质子交
换膜，D错误； 故选D。
18．某同学为研究原电池原理，设计了如图所示的两种装置，溶液A、溶液B均为硫酸盐溶液，闭合开关、 后，装置①和装置②中小灯泡均可以发光。
下列有关说法错误的是
A．断开开关 前后，装置①中负极质量均减小
B．溶液A为 溶液，溶液B为 溶液
C．消耗相同质量的金属Zn，装置②产生的电能比装置①更多
D．装置②溶液A中生成 ，溶液B中生成
【答案】B
【分析】装置①中闭合开关后构成原电池，锌为负极，铜为正极；装置②中，闭合开关后，构成原电池，
锌为负极，溶液A为硫酸锌，铜为正极，溶液B为硫酸铜。
【解析】闭合开关 时构成原电池， 电极质量减小，断开开关 后，装置①仍然发生置换反应，
电极表面产生铜单质，质量减小，A正确；若溶液A为 溶液，溶液B为 溶液，闭合开关 不能
构成原电池，小灯泡不能发光，B错误；装置②中， 无法与 接触，化学能转化成电能的效率更高，C
正确；
负极锌失去电子生成锌离子，正极铜离子得电子生成铜单质，盐桥中Cl-离子向负极移动，K+离子向正极移
动，故装置②溶液A中生成 ，溶液B中生成 ，D正确；故选B。
19．硬水除垢可以让循环冷却水系统稳定运行。某科研团队改进了主动式电化学硬水处理技术，原理如图
所示(其中R为有机物)。下列说法不正确的是A．电极A为阳极，发生氧化反应
B．处理过程中 可循环利用
C．处理后的水垢主要沉降在阴极附近
D．当外电路通过2mol 时，电极A上产生的气体为1mol
【答案】D
【分析】电极B为阴极，水放电产生氢气和氢氧根离子，电极反应式为2HO-4e-=H ↑+2OH-；A为阳极，
2 2
氯离子放电产生氯气；氯气与水的反应为可逆反应，次氯酸将有机物R如CO(NH) 氧化生成N。
2 2 2
【解析】由上述分析可知电极A为阳极，发生氧化反应，A正确；阳极产生氯气，氯气与水反应生成次氯
酸和HCl，HClO能将有机物氧化为二氧化碳和水，HClO自身被还原为氯离子，Cl-可以循环利用，B正确；硬
水中存在镁离子、钙离子和碳酸氢根离子，阴极放电产生氢氧根离子，氢氧根离子与镁离子结合生成氢氧化
镁，氢氧根离子与碳酸氢根离子生成碳酸根离子，钙离子与碳酸根离子结合生成碳酸钙，氢氧化镁和碳酸钙主
要沉降在阴极附近，C正确；A极除氯离子放电生成Cl，同时水也放电生成氢气，当外电路通过2mole-时，A
2
电极处产生的气体的体积无法确定，D错误；故选D。
20．相同金属在其不同浓度盐溶液中可形成浓差电池。如图所示装置是利用浓差电池电解NaSO 溶液
2 4
(a、b电极均为石墨电极)，可以制得O、H、HSO 和NaOH。下列说法正确的是
2 2 2 4
A．电池放电过程中，Cu(2)作正极，电极反应为Cu2++2e﹣=CuB．b为电解池的阴极，电极反应为2HO+2e﹣=H ↑+2OH﹣
2 2
C．c、d离子交换膜依次为阴离子交换膜和阳离子交换膜
D．电池从开始工作到停止放电，电解池理论上可制得160gNaOH
【答案】D
【分析】浓差电池中，Cu2+浓度大的电极为正极，则Cu（1）电极为正极、Cu（2）电极为负极，正极上
Cu2+发生得电子的还原反应，正极反应为Cu2++2e-═Cu，负极反应式为Cu-2e-═Cu2+；电解槽中a电极为阴极、b
电极为阳极，阳极上水失电子生成O 和H+，阳极反应为2HO-4e-=O ↑+4H+，阴极生成H，反应为2HO+2e-
2 2 2 2 2
=H ↑+2OH-，所以Na+通过离子交换膜c生成NaOH，SO 2-通过离子交换膜d生成硫酸，即c、d离子交换膜分
2 4
别为阳离子交换膜、阴离子交换膜，据此分析解答。
【解析】浓差电池中，Cu（1）电极为正极，正极上Cu2+得电子生成Cu，电极反应为Cu2++2e-═Cu，故A
错误；电解槽中a电极为阴极，a电极反应为4HO+4e-═2H ↑+4OH-，故B错误；根据分析，c、d离子交换膜
2 2
分别为阳离子交换膜、阴离子交换膜，故C错误；电池从开始工作到停止放电，溶液中Cu2+浓度变为
1.5mol/L，正极析出Cu：（2.5-1.5）mol/L×2L=2mol，正极反应为Cu2++2e-═Cu，阴极反应为2HO+2e-
2
=H ↑+2OH-，根据电子守恒有Cu～2e-～2NaOH，电解池理论上生成NaOH的物质的量n（NaOH）=2n（Cu）
2
=4mol，生成NaOH的质量m（NaOH）=nM=4mol×40g/mol=160g，故D正确；故选D。
1. （2022·广东卷）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】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；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；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；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1molCl ，电极a质量理论上增加
2
23g/mol 2mol=46g，故D错误；答案选C。
2. (2022·北京卷)利用下图装置进行铁上电镀铜的实验探究。
序
装置示意图 电解质溶液 实验现象
号
阴极表面有无色气体，一段时间后阴
① 极表面有红色固体，气体减少。经检
验电解液中有
阴极表面未观察到气体，一段时间后
② 阴极表面有致密红色固体。经检验电
解液中无 元素
下列说法不正确的是
A. ①中气体减少，推测是由于溶液中 减少，且 覆盖铁电极，阻碍 与铁接触
B. ①中检测到 ，推测可能发生反应：
C. 随阴极析出 ，推测②中溶液 减少， 平衡逆移
D. ②中 生成 ，使得 比①中溶液的小， 缓慢析出，镀层更致密
【答案】C
【解析】由实验现象可知，实验①时，铁做电镀池的阴极，铁会先与溶液中的氢离子、铜离子反应生成亚
铁离子、氢气和铜，一段时间后，铜离子在阴极失去电子发生还原反应生成铜；实验②中铜离子与过量氨水反应生成四氨合铜离子，四氨合铜离子在阴极得到电子缓慢发生还原反应生成铜，在铁表面得到比实验①更致密
的镀层。由分析可知，实验①时，铁会先与溶液中的氢离子、铜离子反应，当溶液中氢离子浓度减小，反应和
放电生成的铜覆盖铁电极，阻碍氢离子与铁接触，导致产生的气体减少，故A正确；由分析可知，实验①
时，铁做电镀池的阴极，铁会先与溶液中的氢离子、铜离子反应生成亚铁离子、氢气和铜，可能发生的反应为
，故B正确；由分析可知，四氨合铜离子在阴极得到电子缓慢发生还原
反应生成铜，随阴极析出铜，四氨合铜离子浓度减小， 平衡向正反应方向移
动，故C错误；由分析可知，实验②中铜离子与过量氨水反应生成四氨合铜离子，四氨合铜离子在阴极得到
电子缓慢发生还原反应生成铜，在铁表面得到比实验①更致密的镀层，故D正确；故选C。
3.（2022·浙江卷）pH计是一种采用原电池原理测量溶液pH的仪器。如图所示，以玻璃电极(在特制玻璃
薄膜球内放置已知浓度的HCl溶液，并插入Ag—AgCl电极)和另一Ag—AgCl电极插入待测溶液中组成电池，
pH与电池的电动势E存在关系：pH=(E-常数)/0.059。下列说法正确的是
A.如果玻璃薄膜球内电极的电势低，则该电极反应式为：AgCl(s)+e-=Ag(s)+Cl(0.1mol·L-1)
B.玻璃膜内外氢离子浓度的差异不会引起电动势的变化
C.分别测定含已知pH的标准溶液和未知溶液的电池的电动势，可得出未知溶液的pH
D.pH计工作时，电能转化为化学能
【答案】C
【解析】如果玻璃薄膜球内电极的电势低，则该电极为负极、负极发生氧化反应而不是还原反应，A错
误；已知：pH与电池的电动势E存在关系：pH=(E-常数)/0.059，则玻璃膜内外氢离子浓度的差异会引起电动
势的变化，B错误；pH与电池的电动势E存在关系：pH=(E-常数)/0.059，则分别测定含已知pH的标准溶液和
未知溶液的电池的电动势，可得出未知溶液的pH，C正确；pH计工作时，利用原电池原理，则化学能转化为
电能，D错误；故选C。
4.（2021·北京卷）有科学研究提出:锂电池负极材料(Li)由于生成LH而不利于电池容量的保持。一定温度下，利用足量重水(D O）与含LiH的Li负极材料反应，通过测定n(D )/n(HD)可以获知 n(Li)/n(LiH)。
2 2
已知：①LiH+H O=LiOH+H ↑
2 2
②2Li(s)+H 2⇌2LiH △H＜0
下列说法不正确的是
A.可用质谱区分D 和HD
2
B.Li与DO的反应：2Li+2DO=2LiOD+D ↑
2 2 2
C.若n(Li)/n(LiH)越大，则n(D )/n(HD)越小
2
D.80℃反应所得n(D )/n(HD)比25℃反应所得n(D )/n(HD)大
2 2
【答案】C
【解析】D 和HD的相对分子质量不同，可以用质谱区分，A正确；类似于钠和水的反应， Li与DO反
2 2
应生成LiOD与D，化学方程式是2Li+2DO=2LiOD+D ↑，B正确；D 由Li与DO反应生成，HD 通过反应
2 2 2 2 2
LiH+D
2
O=LiOD+HD↑， n(D
2
)/n(HD)越大，n(Li)/n(LiH)越大，C不正确；升温，2LiH⇌2Li+H
2
△H>0平衡右
移，Li增多LiH 减少，则结合选项C可知：80℃下的n(D )/n(HD)大于25℃下的n(D )/n(HD) ，D正确；故选
2 2
C。
5.（2021·广东卷）火星大气中含有大量CO，一种有CO 参加反应的新型全固态电池有望为火星探测器供
2 2
电。该电池以金属钠为负极，碳纳米管为正极，放电时
A. 负极上发生还原反应 B. CO 在正极上得电子
2
C. 阳离子由正极移向负极 D. 将电能转化为化学能
【答案】B
【解析】根据题干信息可知，放电时总反应为 4Na+3CO =2Na CO+C。放电时负极上Na发生氧化反应失
2 2 3
去电子生成Na+，故A错误；放电时正极为CO 得到电子生成C，故B正确；
2
放电时阳离子移向还原电极，即阳离子由负极移向正极，故C错误；放电时装置为原电池，能量转化关
系为化学能转化为电能和化学能等，故D正确；综上所述，故答案为B。
6. （2021·广东卷）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pH均增大 B. 生成 1molCo，Ⅰ室溶液质量理论上减少16g
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：2Co2++2H O 2 Co +O ↑+4H+
2 2
【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2HO-4e-=O ↑+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
2 2
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++2H O=======2 Co +O ↑+4H+。由分析可知，放电生成的氢离子通过阳离子交换膜由Ⅰ
2 2
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；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；电解的总反应
的离子方程式为2Co2++2H O=======2 Co +O ↑+4H+，故D正确；故选D。
2 2
7.（2021·海南卷）液氨中存在平衡：2NH NH ++NH-。如图所示为电解池装置，以 的液氨溶液
3 4 2
为电解液，电解过程中a、b两个惰性电极上都有气泡产生。下列有关说法正确的是
A.b电极连接的是电源的负极 B.a电极的反应为
C.电解过程中，阴极附近K+浓度减小 D.理论上两极产生的气体物质的量之比为1:1
【答案】B
【解析】根据图示可知：在b电极上产生N，N元素化合价升高，失去电子，发生氧化反应，所以b电极
2
为阳极，连接电源的正极，A错误；电极a上产生H，H元素化合价降低得到电子，发生还原反应，所以a电
2
极为阴极，电极反应式为： ，B正确；电解过程中，阴极附近产生NH -，使附近溶液中
2
阴离子浓度增大，为维持溶液电中性，阳离子K+会向阴极区定向移动，最终导致阴极附近K+浓度增大，C错
误；每反应产生1 mol H ，转移2 mol电子，每反应产生1 mol N ，转移6 mol电子，故阴极产生H 与阳极产
2 2 2生的N 的物质的量的比是3:1，D错误；故选B。
2
8. （2021·河北卷）K—O 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
2
法错误的是（ ）
A. 隔膜允许K+通过，不允许O 通过
2
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KO 的质量与消耗O 的质量比值约为2.22
2 2
D. 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O 通
2
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2PbSO +2H O＝PbO +Pb+2H SO ，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
4 2 2 2 4
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。
9.（2021·湖北卷）NaCr O 的酸性水溶液随着H+浓度的增大会转化为CrO。电解法制备CrO 的原理如图
2 2 7 3 3
所示。下列说法错误的是
A.电解时只允许H+通过离子交换膜 B.生成O 和H 的质量比为8∶1
2 2C.电解一段时间后阴极区溶液OH-的浓度增大 D.CrO 的生成反应为：Cr O+2H+=2CrO +H O
3 2 3 2
【答案】A
【解析】根据左侧电极上生成O，右侧电极上生成H，知左侧电极为阳极，发生反应：
2 2
，右侧电极为阴极，发生反应： ；由题意知，左室中
随着 H+浓度增大转化为 ，因此阳极生成的 H+不能通过离子交换
膜。由以上分析知，电解时通过离子交换膜的是 ，A错误；根据各电极上转移电子数相同，由阳极反应和
阴极反应，知生成O 和H 的物质的量之比为1∶2，其质量比为8∶1，B正确；根据阴极反应知，电解一段时间
2 2
后阴极区溶液 OH-的浓度增大，C正确：电解过程中阳极区 H+的浓度增大，NaCr O 转化为CrO 的离子方程
2 2 2 3
式为Cr O+2H+=2CrO +H O，D正确。故选A。
2 3 2
10. （2021·湖南卷）锌溴液流电池是一种先进的水溶液电解质电池，广泛应用于再生能源储能和智能电
网的备用电源等。三单体串联锌溴液流电池工作原理如图所：
下列说法错误的是（ ）
A. 放电时，N极为正极
B. 放电时，左侧贮液器中ZnBr 的浓度不断减小
2
C. 充电时，M极的电极反应式为Zn2++2e—=Zn
D. 隔膜允许阳离子通过，也允许阴离子通过
【答案】B
【解析】由图可知，放电时，N电极为电池的正极，溴在正极上得到电子发生还原反应生成溴离子，电极
反应式为Br +2e—=2Br—，M电极为负极，锌失去电子发生氧化反应生成锌离子，电极反应式为Zn—2e—
2=Zn2+，正极放电生成的溴离子通过离子交换膜进入左侧，同时锌离子通过交换膜进入右侧，维持两侧溴化锌
溶液的浓度保持不变；充电时，M电极与直流电源的负极相连，做电解池的阴极，N电极与直流电源的正极相
连，做阳极。由分析可知，放电时，N电极为电池的正极，故A正确；放电或充电时，左侧储液器和右侧储液
器中溴化锌的浓度维持不变，故B错误；充电时，M电极与直流电源的负极相连，做电解池的阴极，锌离子
在阴极上得到电子发生还原反应生成锌，电极反应式为Zn2++2e—=Zn，故C正确；放电或充电时，交换膜允许
锌离子和溴离子通过，维持两侧溴化锌溶液的浓度保持不变，故D正确；故选B。
11.（2021·辽宁卷）如图，某液态金属储能电池放电时产生金属化合物 。下列说法正确的是
A.放电时，M电极反应为 B.放电时， 由M电极向N电极移动
C.充电时，M电极的质量减小 D.充电时，N电极反应为
【答案】B
【解析】由题干信息可知，放电时，M极由于Li比Ni更活泼，也比N极上的Sb、Bi、Sn更活泼，故M
极作负极，电极反应为：Li-e-=Li+，N极为正极，电极反应为：3Li++3e-+Bi=Li Bi，据此分析解题。由分析可
3
知，放电时，M电极反应为Li-e-=Li+，A错误；由分析可知，放电时，M极为负极，N极为正极，故 由M
电极向N电极移动，B正确；由二次电池的原理可知，充电时和放电时同一电极上发生的反应互为逆过程，M
电极的电极反应为：Li++e-= Li，故电极质量增大，C错误；由二次电池的原理可知，充电时和放电时同一电极
上发生的反应互为逆过程，充电时，N电极反应为 ，D错误；故选B。
12.（2021·辽宁卷）利用 (Q)与 电解转化法从烟气中分离 的原理如图。
已知气体可选择性通过膜电极，溶液不能通过。下列说法错误的是A.a为电源负极 B.溶液中Q的物质的量保持不变
C. 在M极被还原 D.分离出的 从出口2排出
【答案】C
【解析】由题干信息可知，M极发生的是由Q 转化为 的过程，该过程是一
个还原反应，故M极为阴极，电极反应为： +2H O+2e-= +2OH-，故与M极相
2
连的a电极为负极，N极为阳极，电极反应为： -2e-= +2H+，b极为电源正极，
据此分析解题。由分析可知，a为电源负极，A正确；由分析可知，根据电子守恒可知，溶液中Q的物质的量
保持不变，B正确；由分析可知，整个过程CO 未被还原， 在M极发生反应为CO+OH-= ，C错
2 2
误；由题干信息可知，M极上CO 发生反应为：CO+OH-= 被吸收， 向阳极移动，N极上发生的反
2 2
应为： +H+=H O+CO↑，故分离出的 从出口2排出，D正确；故选C。
2 2
13.（2021·全国甲卷）乙醛酸是一种重要的化工中间体，可采用如下图所示的电化学装置合成，图中的双
极膜中间层中的HO解离为H+和OH-，并在直流电场作用下分别向两级迁移，下列说法中正确的是（ ）
2A.KBr在上述电化学合成过程中只起电解质的作用
B.阳极上的反应式为：
C.制得2mol乙醛酸，理论上外电路中迁移了1mol电子
D.双极膜中间层中的H+在外电场作用下向铅电极方向迁移
【答案】D
【解析】由图可知，乙二酸在铅电极中转化为乙醛酸，失去氧被还原，则铅电极为阴极；乙二醛在石墨电
极转化为乙醛酸，得到氧被氧化，则石墨电极为阳极。在电解池中阳离子向阴极移动，由上述分析可知，铅电
极为阴极，则H+在外电场作用下向铅电极移动，故D项正确；KBr在阳极中Br元素的化合价发生变化，因此
KBr还参与阳极放电，故A项错误；由上述分析可知， 为阴极
电极反应，故B错误；阳极每失去2mol电子在阳极池制得1mol乙醛酸，同时阴极得到2mol电子在阳极池制
得1mol乙醛酸，所以制得2mol乙醛酸，理论上外电路中迁移了2mo电子，故C项错误。综上所述，故选
D。
14.（2021·全国乙卷）沿海电厂采用海水为冷却水，但在排水管中生物的附着和滋生会阻碍冷却水排放并
降低冷却效率。为解决这一问题，通常在管道口设置一对惰性电极（如图所示），通入一定的电流。下列叙述
错误的是 （ ）
A.阳极发生将海水中的Cl-氧化生成Cl 的反应
2B.管道中可以生成氧化灭杀附着生物的NaClO
C.阴极生成的H 应及时通风稀释安全地排入大气
2
D.阳极表面形成的Mg(OH) 等积垢需要定期清理
2
【答案】D
【解析】电解海水，阳极反应：2Cl--2e-=Cl↑；阴极反应：2HO+2e-=H ↑+2OH-，A正确；阳极生成的Cl
2 2 2 2
会与阴极生成的氢氧化钠反应生成NaClO，B正确；阴极生成的H 应稀释排放至空气，防止浓度过大发生爆
2
炸，C正确；阳极表面不会有氢氧化镁生成，D错误。
15. （2021·山东卷）以KOH溶液为离子导体，分别组成CHOH—O、NH—O、(CH)NNH—O 清洁
3 2 2 4 2 3 2 2 2
燃料电池，下列说法正确的是( )
A. 放电过程中，K+均向负极移动
B. 放电过程中，KOH物质的量均减小
C. 消耗等质量燃料，(CH)NNH—O 燃料电池的理论放电量最大
3 2 2 2
D. 消耗1molO 时，理论上NH—O 燃料电池气体产物的体积在标准状况下为11.2L
2 2 4 2
【答案】C
【解析】碱性环境下，甲醇燃料电池总反应为：2CHOH+3O +4KOH=2K CO+6H O；NH-O 清洁燃料电
3 2 2 3 2 2 4 2
池总反应为：NH+O =N +2H O；偏二甲肼[(CH )NNH]中C和N的化合价均为-2价，H元素化合价为+1
2 4 2 2 2 3 2 2
价，所以根据氧化还原反应原理可推知其燃料电池的总反应为：(CH)NNH+4O +4KOH=2K CO+N +6H O，
3 2 2 2 2 3 2 2
据此结合原电池的工作原理分析解答。放电过程为原电池工作原理，所以钾离子均向正极移动，A错误；
NH-O 清洁燃料电池的产物为氮气和水，其总反应中未消耗KOH，所以KOH的物质的量不变，其他两种燃
2 4 2
料电池根据总反应可知，KOH的物质的量减小，B错误；理论放电量与燃料的物质的量和转移电子数有关，
设消耗燃料的质量均为mg，则甲醇、NH 和(CH)NNH 放电量（物质的量表达式）分别是： 、
2 4 3 2 2
、 ，通过比较可知(CH)NNH 理论放电量最大，C正确；根据转移电子数守恒和总
3 2 2
反应式可知，消耗1molO 生成的氮气的物质的量为1mol，在标准状况下为22.4L，D错误；故选C。
2
16.（2021·天津卷）如下所示电解装置中，通电后石墨电极Ⅱ上有O 生成，Fe O 逐渐溶解，下列判断错
2 2 3
误的是A.a是电源的负极
B.通电一段时间后，向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出现红色
C.随着电解的进行，CuCl 溶液浓度变大
2
D.当 完全溶解时，至少产生气体336mL (折合成标准状况下)
【答案】C
【解析】通电后石墨电极Ⅱ上有O 生成，Fe O 逐渐溶解，说明石墨电极Ⅱ为阳极，则电源b为正极，a
2 2 3
为负极，石墨电极Ⅰ为阴极，据此解答。由分析可知，a是电源的负极，故A正确；石墨电极Ⅱ为阳极，通电
一段时间后，产生氧气和氢离子，所以向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出现红色，故B正确；随着电解的
进行，铜离子在阴极得电子生成铜单质，所以CuCl 溶液浓度变小，故C错误；当 完全溶解时，
2
消耗氢离子为0.06mol，根据阳极电极反应式 ，产生氧气为0.015mol，体积为336mL (折
合成标准状况下)，故D正确；故选C。
17.（2021·浙江卷） 镍镉电池是二次电池，其工作原理示意图如下(L 为小灯泡，K、K 为开关，a、b为
1 2
直流电源的两极)。
下列说法不正确的是
A. 断开K、合上K，镍镉电池能量转化形式：化学能→电能
2 1B. 断开K、合上K，电极A为阴极，发生还原反应
1 2
C. 电极B发生氧化反应过程中，溶液中KOH浓度不变
D. 镍镉二次电池的总反应式：Cd+ 2NiOOH+2H O Cd(OH) +2Ni(OH)
2 2 2
【答案】C
【解析】根据图示，电极A充电时为阴极，则放电时电极A为负极，负极上Cd失电子发生氧化反应生成
Cd(OH) ，负极反应式为Cd-2e-+2OH-=Cd(OH) ，电极B充电时为阳极，则放电时电极B为正极，正极上
2 2
NiOOH得电子发生还原反应生成Ni(OH) ，正极反应式为2NiOOH+2e-+2H O=2Ni(OH) +2OH-，放电时总反应
2 2 2
为Cd+2NiOOH+2H O=Cd(OH) +2Ni(OH) ，据此分析作答。断开K、合上K，为放电过程，镍镉电池能量转
2 2 2 2 1
化形式：化学能→电能，A正确；断开K、合上K，为充电过程，电极A与直流电源的负极相连，电极A为
1 2
阴极，发生还原反应，电极反应式为Cd(OH) +2e-=Cd+2OH-，B正确；电极B发生氧化反应的电极反应式为
2
2Ni(OH) -2e-+2OH-=2NiOOH+2H O，则电极A发生还原反应的电极反应式为Cd(OH) +2e-=Cd+2OH-，此时为
2 2 2
充电过程，总反应为Cd(OH) +2Ni(OH) =======Cd+2NiOOH+2H O，溶液中KOH浓度减小，C错误；根据分
2 2 2
析，放电时总反应为Cd+2NiOOH+2H O=Cd(OH) +2Ni(OH) ，则镍镉二次电池总反应式为Cd+2NiOOH+2H O
2 2 2 2
Cd(OH) +2Ni(OH) ，D正确；答案选C。
2 2
18. （2021·浙江卷）某全固态薄膜锂离子电池截面结构如图所示，电极A为非晶硅薄膜，充电时Li+得电
子成为Li嵌入该薄膜材料中；电极B为 薄膜；集流体起导电作用。下列说法不正确的是
A. 充电时，集流体A与外接电源的负极相连
B. 放电时，外电路通过 电子时， 薄膜电解质损失
C. 放电时，电极B为正极，反应可表示为
D. 电池总反应可表示为
【答案】B【解析】由题中信息可知，该电池充电时Li+得电子成为Li嵌入电极A中，可知电极A在充电时作阴极，
故其在放电时作电池的负极，而电极B是电池的正极。由图可知，集流体A与电极A相连，充电时电极A作
阴极，故充电时集流体A与外接电源的负极相连，A说法正确；放电时，外电路通过a mol电子时，内电路中
有a mol Li+通过LiPON薄膜电解质从负极迁移到正极，但是LiPON薄膜电解质没有损失Li+，B说法不正确；
放电时，电极B为正极，发生还原反应，反应可表示为 ，C说法正确；电
池放电时，嵌入在非晶硅薄膜中的锂失去电子变成Li+，正极上 得到电子和Li+变为 ，故电
池总反应可表示为 ，D说法正确，本题选B。
