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专题 08 电化学及其应用
1．（2021·全国高考甲卷真题）乙醛酸是一种重要的化工中间体，可果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 解离为 和 ，并在直流电场作用下分别问两极迁移。下列说法正确的
是
A． 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： +2H++2e-= +H O
2
C．制得 乙醛酸，理论上外电路中迁移了 电子
D．双极膜中间层中的 在外电场作用下向铅电极方向迁移
【答案】D
【分析】该装置通电时，乙二酸被还原为乙醛酸，因此铅电极为电解池阴极，石墨电极为电解池阳极，阳
极上Br-被氧化为Br ，Br 将乙二醛氧化为乙醛酸，双极膜中间层的H+在直流电场作用下移向阴极，OH-移
2 2
向阳极。
【解析】A．KBr在上述电化学合成过程中除作电解质外，同时还是电解过程中阳极的反应物，生成的Br
2为乙二醛制备乙醛酸的中间产物，故A错误；
B．阳极上为Br-失去电子生成Br ，Br 将乙二醛氧化为乙醛酸，故B错误；
2 2
C．电解过程中阴阳极均生成乙醛酸，1mol乙二酸生成1mol乙醛酸转移电子为2mol，1mol乙二醛生成
1mol乙醛酸转移电子为2mol，根据转移电子守恒可知每生成1mol乙醛酸转移电子为1mol，因此制得
2mol乙醛酸时，理论上外电路中迁移了2mol电子，故C错误；
D．由上述分析可知，双极膜中间层的H+在外电场作用下移向阴极，即H+移向铅电极，故D正确；
综上所述，说法正确的是D项，故答案为D。
2．（2021·全国高考乙卷真题）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 氧化生成 的反应
B．管道中可以生成氧化灭杀附着生物的
C．阴极生成的 应及时通风稀释安全地排入大气
D．阳极表面形成的 等积垢需要定期清理
【答案】D
【分析】海水中除了水，还含有大量的Na+、Cl-、Mg2+等，根据题干信息可知，装置的原理是利用惰性电
极电解海水，阳极区溶液中的Cl-会优先失电子生成Cl，阴极区HO优先得电子生成H 和OH-，结合海水
2 2 2
成分及电解产物分析解答。
【解析】A．根据分析可知，阳极区海水中的Cl-会优先失去电子生成Cl，发生氧化反应，A正确；
2
B．设置的装置为电解池原理，根据分析知，阳极区生成的Cl 与阴极区生成的OH-在管道中会发生反应生
2
成NaCl、NaClO和HO，其中NaClO具有强氧化性，可氧化灭杀附着的生物，B正确；
2
C．因为H 是易燃性气体，所以阳极区生成的H 需及时通风稀释，安全地排入大气，以排除安全隐患，C
2 2
正确；D．阴极的电极反应式为：2HO+2e-=H ↑+2OH-，会使海水中的Mg2+沉淀积垢，所以阴极表面会形成
2 2
Mg(OH) 等积垢需定期清理，D错误。
2
故选D。
3．（2021·广东高考真题）火星大气中含有大量 ，一种有 参加反应的新型全固态电池有望为火星
探测器供电。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． 在正极上得电子
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。
2 2 3
A．放电时负极上Na发生氧化反应失去电子生成Na+，故A错误；
B．放电时正极为CO 得到电子生成C，故B正确；
2
C．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；
D．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，符合题意的为B项，故答案为B。
4．（2021·广东高考真题）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
2 2
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++2H O 2 Co +O ↑+4H+。
2 2
【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++2H O 2 Co +O ↑+4H+，故D正确；
2 2
故选D。
5．（2021·河北高考真题）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，
2
下列说法错误的是
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
【分析】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。
【解析】A．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 通过，不
允许 通过，故A正确；
B．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；
C．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；
D．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
4 2 2 2 4
电子，由得失电子数目守恒可知，耗 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。
6．（2021·湖南高考真题）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 的浓度不断减小C．充电时，M极的电极反应式为
D．隔膜允许阳离子通过，也允许阴离子通过
【答案】B
【分析】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。
【解析】A．由分析可知，放电时，N电极为电池的正极，故A正确；
B．由分析可知，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；
C．由分析可知，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；
D．由分析可知，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。
7．（2021·浙江高考真题）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
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
【分析】由题中信息可知，该电池充电时 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。
【解析】A．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；
B．放电时，外电路通过a mol电子时，内电路中有a mol 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 ，B说法不正确；
C．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；
D．电池放电时，嵌入在非晶硅薄膜中的锂失去电子变成 ，正极上 得到电子和 变为
，故电池总反应可表示为 ，D说法正确。
综上所述，相关说法不正确的是B，本题选B。
8．（2021·浙江高考真题）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，
1 2
a、b为直流电源的两极)。
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 1
B．断开K、合上K，电极A为阴极，发生还原反应
1 2C．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
【分析】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
2 2 2
反应为Cd+2NiOOH+2H O=Cd(OH) +2Ni(OH) ，据此分析作答。
2 2 2
【解析】A．断开K、合上K，为放电过程，镍镉电池能量转化形式：化学能→电能，A正确；
2 1
B．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为阴极，发生还原反应，电极
1 2
反应式为Cd(OH) +2e-=Cd+2OH-，B正确；
2
C．电极B发生氧化反应的电极反应式为2Ni(OH) -2e-+2OH-=2NiOOH+2H O，则电极A发生还原反应的电
2 2
极反应式为Cd(OH) +2e-=Cd+2OH-，此时为充电过程，总反应为Cd(OH) +2Ni(OH)
2 2 2
Cd+2NiOOH+2H O，溶液中KOH浓度减小，C错误；
2
D．根据分析，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
2 2 2
Cd+2NiOOH+2H O Cd(OH) +2Ni(OH) ，D正确；
2 2 2
答案选C。
1．（2021·黑龙江哈尔滨市·哈尔滨三中高三其他模拟）中国科学院大连化物所的研究团队创新性提出锌碘
单液流电池的概念，实现锌碘单液流中电解液的利用率近100%，其原理如图所示。下列说法正确的是A．放电时A电极反应式为：Zn2++2e-=Zn
B．放电时电解质储罐中离子总浓度减小
C．M为阴离子交换膜，N为阳离子交换膜
D．充电时A极增重65g，C区增加离子数为2N
A
【答案】C
【解析】
A．放电时A电极是负极，A极反应式为：Zn-2e-=Zn2+，故A错误；
B．放电时，A区发生反应Zn-2e-=Zn2+，C区Cl-进入A区，所以电解质储罐中离子总浓度增大，故B错误；
C．放电时，C区Cl-进入A区、K+进入B区，所以M为阴离子交换膜，N为阳离子交换膜，故C正确；
D．充电时A极增重65g，A区发生反应Zn2++2e-=Zn，电路中转移2mol电子，根据电荷守恒，2molCl-自A
区进入C区，2molK+自B区进入C区，C区增加离子数为4N ，故D错误；
A
选C。
2．（2021·天津高三一模）微生物电化学产甲烷法是将电化学法和生物还原法有机结合，装置如图所示(左
侧CHCOO-转化为CO 和H+，右侧CO 和H+转化为CH)。有关说法正确的是
3 2 2 4
A．电源a为负极B．该技术能助力“碳中和”(二氧化碳“零排放”)的战略愿景
C．外电路中每通过lmol e-与a相连的电极将产生2.8L CO
2
D．b电极的反应为：CO+8e-+8H+=CH +2H O
2 4 2
【答案】D
【分析】
电解池中，与电源正极相连的电极是阳极，阳极上失去电子发生氧化反应，左侧电极上CHCOO-转化为
3
CO 和H+，发生氧化反应，左侧为阳极，与电源负极相连的电极是阴极，阴极上氧化剂得到电子发生还原
2
反应，右侧CO 和H+转化为CH；为还原反应，右侧为阴极；
2 4
【解析】
A． 据分析，左侧电极为阳极，则电源a为正极，A错误；
B．电化学反应时，电极上电子数守恒，则有左侧 ，右侧有 ，
二氧化碳不能零排放，B错误；
C． 不知道气体是否处于标准状况，则难以计算与a相连的电极将产生的CO 的体积，C错误；
2
D． 右侧为阴极区，b电极上发生还原反应，结合图示信息可知，电极反应为：CO+8e-+8H+=CH +2H O，
2 4 2
D正确；
答案选D。
3．（2021·天津高三三模）我国化学工作者提出一种利用有机电极(PTO/HQ)和无机电极(MnO /石墨毡)，在
2
酸性环境中可充电的电池其放电时的工作原理如图所示：
下列说法错误的是
A．放电时，MnO /石墨毡为正极，发生还原反应
2
B．充电时，有机电极和外接电源的负极相连
C．放电时，MnO /石墨毡电极的电极反应式为MnO +2e-+4H+=Mn2++2H O
2 2 2
D．充电时，有机电极的电极反应式为PTO+4e-+4H O=HQ+4OH-
2
【答案】D
【解析】A．从工作原理图可知，MnO 生成Mn2+，得到了电子，则MnO /石墨毡为电源正极，发生还原反应，故A
2 2
正确；
B．充电时，有机电极得到电子，PTO得到电子和H+生成HQ结构，则有机电极和外接电源的负极相连，
故B正确；
C．放电时，MnO /石墨毡电极为电源正极，MnO 的电子被还原成Mn2+，则其电极反应式为MnO +2e-
2 2 2
+4H+=Mn2++2H O，故C正确；
2
D．充电时，有机电极的电极反应式为PTO+4e-+4H+=HQ，故D错误；
本题答案D。
4．（2021·天津高三一模）近日，南开大学陈军院士团队以KSn合金为负极，以含羧基多壁碳纳米管
(MWCNTs—COOH)为正极催化剂构建了可充电K—CO 电池(如图所示)，电池反应为4KSn+3CO
2 2
2KCO+C+4Sn，其中生成的KCO 附着在正极上。该成果对改善环境和缓解能源问题具有巨大潜力。下
2 3 2 3
列说法正确的是
A．放电时，电子由KSn合金经酯基电解质流向MWCNTs—COOH
B．电池每吸收22.4LCO ，电路中转移4mole-
2
C．充电时，阳极电极反应式为：C-4e-+2K CO=3CO ↑+4K+
2 3 2
D．为了更好的吸收温室气体CO，可用适当浓度的KOH溶液代替酯基电解质
2
【答案】C
【解析】
A．放电时，KSn合金作负极，MWCNTs-COOH作正极，在内电路中电流由负极流向正极，选项A错误；
B．气体未指明状况，无法根据体积确定其物质的量，选项B错误；
C．充电时，阳极发生氧化反应，电极反应为C-4e-+2K CO=3CO ↑+4K+，选项C正确；
2 3 2
D．若用KOH溶液代替酯基电解质，则KOH会与正极上的MWCNTs-COOH发生反应，因此不能使用KOH溶液代替酯基电解质，选项D错误；
答案选C。
5．（2021·天津高三一模）锌电池具有价格便宜、比能量大、可充电等优点。一种新型锌电池的工作原理
如图所示(凝胶中允许离子生成或迁移)。下列说法正确的是
A．放电过程中， 向a极迁移
B．充电过程中，b电极反应为：Zn2++2e-=Zn
C．充电时，a电极与电源正极相连
D．放电过程中，转移0.4mole-时，a电极消耗0.4molH+
【答案】C
【解析】
A．放电过程中，a为正极， b极为负极，溶液中阳离子移向正极，阴离子移向负极，所以放电过程中，
向b极迁移，A项错误；
B．充电过程中b电极得到电子发生还原反应，由于在碱性环境中Zn以 形式存在，则充电过程
中, b电极应为: +2e-=Zn+4OH-，B项错误；
C．由图示可知，充电时，a电极失电子发生氧化反应，即a电极与电源正极相连，C项正确；
D．放电过程中b电极为负极，其电极反应式为Zn+4OH--2e-= ， a极为正极，则其电极反应式
为, MnO +4H++2e-=Mn2+ +2H O，所以放电过程中，转移0.4mole-时，a电极消耗0.8molH+，D项错误；
2 2
答案选C。
6．（2021·四川德阳市·高三二模）锌铈液流二次电池，放电工作原理如图所示。下列说法正确的是A．充电时，b极发生还原反应
B．放电时，溶液中离子由b极向a电极方向移动
C．放电时，电池的总离子反应方程式为Zn+2Ce4+=Zn2++2Ce3+
D．充电时，当a极增重3.25g时，通过交换膜的离子为0.05mol
【答案】C
【分析】
根据图示，充电时a极得电子，发生还原反应，b极失电子，发生氧化反应；放电时，a极为负极，失电子，
发生氧化反应，b极为正极，得电子，发生还原反应；
【解析】
A．充电时，b极失电子，为阳极，发生氧化反应，A错误；
B．放电时，a极失电子，b极得电子，为平衡电荷，氢离子由质子交换膜从a到b，故溶液中离子由a电极
向b电极方向移动，B错误；
C．根据分析可知a电极Zn被氧化成Zn2+，为负极，b电极Ce4+被还原成Ce3+，为正极，故电池的总离子
反应方程式为Zn+2Ce4+=Zn2++2Ce3+，C正确；
D．充电时，a电极发生反应Zn2++2e-=Zn，增重3.25g，即生成0.05molZn，转移电子为0.1mol，交换膜为
质子交换膜，只允许氢离子通过，所以有0.1molH+通过交换膜以平衡电荷，D错误；
答案选C。
7．（2021·四川达州市·高三二模）磷酸铁锂锂离子电池是目前电动汽车动力电池的主要材料，其特点是放
电容量大，价格低廉，无毒性。放电时的反应为：xFePO +(1-x)LiFePO + LiC = C +LiFePO 。放电时工作
4 4 x 6 6 4
原理如图所示。下列叙述正确的是A．充电时，Li+通过隔膜向左移动
B．放电时，铜箔所在电极是负极
C．充电时，阳极反应式为：LiFePO +xe-=xFePO+(1-x)LiFePO +xLi+
4 4 4
D．放电时电子由正极经导线、用电器、导线到负极
【答案】A
【分析】
根据放电时原电池的总反应方程式和工作原理图，左侧铝箔上LiC 发生氧化反应，故铝箔做负极，铜箔做
x 6
正极，充电时铝箔做阴极，铜箔做阳极。
【解析】
A．充电时为电解池，阳离子向阴极移动，故Li+向铝箔移动，向左移动，A正确；
B．放电时为原电池，铜箔做正极，B错误
C．充电时为电解池，阳极失去电子，发生氧化反应，LiFePO -xLi+-xe-=xFePO+(1-x)LiFePO ，C错误；
4 4 4
D．放电时为原电池，电子由负极经过导线、用电器、导线到正极，D错误；
故选A。
8．（2021·天津高三二模）一种“全氢电池”的工作原理如图所示。下列说法正确的是A．电流方向是从吸附层M通过导线到吸附层N
B．放电时，吸附层M发生的电极反应：
C． 从右边穿过离子交换膜向左边移动
D．“全氢电池”放电时的总反应式为：
【答案】B
【分析】
由工作原理图可知，左边吸附层M上氢气失电子与氢氧根结合生成水，发生了氧化反应为负极，电极反应
是H-2e-+2OH-═2H O，右边吸附层N为正极，发生了还原反应，电极反应是2e-+2H+═H ，结合原电池中
2 2 2
阳离子移向正极，阴离子移向负极解答该题。
【解析】
A．由工作原理图可知，左边吸附层M为负极，右边吸附层N为正极，则电流方向为从吸附层N通过导线
到吸附层M，故A错误；
B．左边吸附层M为负极极，发生了氧化反应，电极反应是H-2e-+2OH-=2H O，故B正确；
2 2
C．原电池中阳离子移向正极，阴离子移向负极，所以电解质溶液中Na+向右正极移动，故C错误；
D．负极电极反应是H-2e-+2OH-═2H O，正极电极反应是2e-+2H+═H ，电池的总反应无氧气参加，故D错
2 2 2
误；
故选：B。
8．（2021·山东潍坊市·高三三模）将电化学法和生物还原法有机结合，利用微生物电化学方法生产甲烷，
装置如图所示。下列说法错误的是A．离子交换膜可允许H+通过
B．通电时，电流方向为：a→电子导体→离子导体→电子导体→b
C．阳极的电极反应式为
D．生成0.1molCH 时阳极室中理论上生成CO 的体积是4.48L(STP)
4 2
【答案】C
【分析】
由图示知，左池中CHCOO-在电极上失电子被氧化为CO，故左池为电解的阳极室，右池为电解的阴极室，
3 2
电源a为正极，b为负极。
【解析】
A．由图示知，阳极反应产生H+，阴极反应消耗H+，故H+通过交换膜由阳极移向阴极，A正确；
B．这个装置中电子的移动方向为：电源负极(b)→电解阴极，电解阳极→电源正极(a)，故电流方向为：电
源正极(a)→外电路(电子导体)→电解质溶液(离子导体，阳极→阴极)→外电路(电子导体)→电源负极(b)，形
成闭合回路，B正确；
C．由分析知，左池为阳极，初步确定电极反应为：CHCOO--8e-→2CO↑，根据图示知可添加H+配平电荷
3 2
守恒，添加HO配平元素守恒，得完整方程式为：CHCOO--8e-+2H O→2CO ↑+7H+，C错误；
2 3 2 2
D．由图示知，右池生成CO 转化为CH，根据转移电子关系CH~8e-，0.1 mol CH 生成转移0.8 mol电子，
2 4 4 4
由C选项知：CO~4e-，故生成CO 的n(CO)= ，故V(CO)=0.2 mol×22.4 L/mol=4.48 L，
2 2 2 2
D正确；
故答案选C。9．（2021·辽宁高三三模）如图是电化学膜法脱硫过程示意图，电化学膜的主要材料是碳和熔融的碳酸盐。
下列说法错误的是
A．工作一段时间后，生成H 和S 的物质的量之比为2：1
2 2
B．净化气中CO 含量明显增加，是电化学膜中的碳被氧化
2
C．阴极反应式为HS+2e-=S2-+H ↑
2 2
D．b电极为阳极，发生氧化反应
【答案】B
【分析】
由图示可知，该装置为电解池，HS发生反应生成S2-和H，可知a电极为阴极，电极反应式为HS+2e-=S2-
2 2 2
+H ↑，则b电极为阳极，S2-在阳极失去电子发生氧化反应生成S，电极反应式为2 S2--4e-= S 。
2 2 2
【解析】
A．根据得失电子守恒可知，电解池上作一段时间后，转移相同物质的量的电子时，生成H 和S 的物质的
2 2
量之比为2:1，故A正确；
B．HS是酸性气体，能够和熔融碳酸盐反应生成CO，所以净化气中CO 含量明显增加，故B错误；
2 2 2
C．由上述分析可知，阴极的电极反应式为HS+2e-=S2-+H ↑，故C正确；
2 2
D．由上述分析可知，b电极为阳极，阳极上发生的是氧化反应，故D正确；
故选B。
10．（2021·广东广州市·高三三模）中国向世界郑重承诺，努力争取2060年前完成“碳中和”。一种微生
物电解池(MEC)既可以处理有机废水，又有助于降低碳排放，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是
A．a电极为MEC的阳极B．MEC工作时，质子将从a电极室向b电极室迁移
C．b电极的电极反应式为CO+8e-+8H+=CH +2H O
2 4 2
D．a电极室产生的CO 与b电极室消耗的CO 相等
2 2
【答案】D
【分析】
电极a上有机质转化为CO，发生氧化反应，所以a为阳极，电极b上CO 转化为CH，发生还原反应，所
2 2 4
以b为阴极。
【解析】
A．电极a上有机质转化为CO，发生氧化反应，所以a为阳极，A正确；
2
B．工作时为电解池，电解池中阳离子由阳极向阴极迁移，所以质子将从a电极室向b电极室迁移，B正确；
C．电极b上CO 得电子被还原，结合迁移过来的氢离子生成CH 和HO，根据电子守恒和元素守恒可得
2 4 2
电极反应式为CO+8e-+8H+=CH +2H O，C正确；
2 4 2
D．有机质中C元素的化合价不一定和甲烷中C元素的化合价相同，所以a电极室产生的CO 与b电极室
2
消耗的CO 不一定相等，D错误；
2
综上所述答案为D。
11．（2021·江西新余市·高三二模）一种流体电解海水提锂的工作原理如下图所示，中间室辅助电极材料
具有选择性电化学吸附/脱出锂离子功能。工作过程可分为两步，第一步为选择
性吸附锂，第二步为释放锂，通过以上两步连续的电解过程，锂离子最终以LiOH的形式被浓缩到阴极室。
下列说法中错误的是A．第一步接通电源1选择性提取锂：第二步接通电源2释放锂
B．释放锂过程中，中间室材料应接电源负极，发生的电极反应式为
C．中间室两侧的离子交换膜选用阳离子交换膜
D．当阴极室得到4.8gLiOH时，理论上阳极室产生1.12L气体(标准状态下)
【答案】B
【解析】
A. 第一步接通电源1，中间室为阴极，发生反应 ，选择性提取锂，
第二步接通电源2，中间室为阴极，发生反应 释放锂，故A正确；
B. 释放锂过程中，中间室材料应接电源正极，发生的电极反应式为 ，
故B错误；
C. 根据图示，第一步为选择性吸附锂过程中阳极室中的离子向中间室移动，第二步为释放锂的过程中锂离
子移向阴极室，所以中间室两侧的离子交换膜选用阳离子交换膜，故C正确；
D.当阴极室得到4.8gLiOH时，电路中转移0.2mol电子，阳极室电极反应式是 ，产
生氧气的体积是 1.12L气体(标准状态下)，故D正确；
选B。
12．（2021·辽宁沈阳市·沈阳二中高三月考）目前，光电催化反应器(PEC)可以有效的进行能源的转换和储
存，一种PEC装置如图所示，通过光解水可由CO 制得主要产物异丙醇。下列说法中错误的是
2A．该装置的能量来源为光能
B．光催化剂电极反应为2HO-4e-=O ↑+4H+
2 2
C．每生成60g异丙醇，电路中转移电子数目一定为18N
A
D．H+从光催化剂电极一侧向左移动
【答案】C
【分析】
电池左侧CO 和H+得电子，做原电池的正极；右侧电极为HO失电子，做原电池的负极。
2 2
【解析】
A．由装置图可知，该装置的能量来源是光能，A正确；
B．由图中可知，光催化剂电极进入的物质为HO，出去的物质是O 和H+，故该电极的反应为
2 2
，B正确；
C．电化学催化剂电极中，CO 发生的电极反应为：3CO+18H++18e-=CH CH(OH)CH +5H O，故每生成60g
2 2 3 3 2
即 异丙醇，但电极上还会发生副反应产生氢气转移电子，所以电路中转移的电子数目
不一定为18 ，C错误；
D．由图中可知，左侧是电池的正极，右侧为负极，阳离子向阳极移动，故 从光催化剂电极一侧向左移
动，D正确；
故答案为：C。
13．（2021·辽宁沈阳市·沈阳二中高三月考）中山大学化学科研团队首次将CsPbBr 纳米晶锚定在氨基化
3RGO包覆的α-Fe O(α-Fe O/Amine-RGO/CsPbBr )，构筑Z-Scheme异质结光催化剂，可有效降低电荷复合，
2 3 2 3 3
促进电荷分离，从而提升光催化性能。光催化还原CO 和氧化HO的反应路径如图。下列说法正确的是
2 2
A．α-Fe O 表面发生了还原反应
2 3
B．该光催化转化反应可以消除温室效应
C．“CsPbBr 纳米晶”表面上CO 转化为CH 的电极反应式为CO+8e-+8H+=CH +2H O
3 2 4 2 4 2
D．该催化转化的总反应涉及到极性共价键、非极性共价键的断裂和形成
【答案】C
【分析】
HO能在 光催化剂材料作用下，被氧化成O，同时生成质子(H+)，发生的氧化反应为：
2 2
；电子转移到“CsPbBr 纳米晶”用于还原CO，CO 被还原为CO、CH，发生的还原
3 2 2 4
反应为：CO+2e-+2H+=CO+H O、CO+8e-+8H+=CH +2H O。
2 2 2 4 2
【解析】
A．由图可知，HO能在 光催化剂材料作用下，被氧化成O，发生了氧化反应，A错误；
2 2
B. 该光催化转化反应生成了CH，CH 也能导致温室效应，故该反应不能阻止温室效应，B错误；
4 4
C. “CsPbBr 纳米晶“”表面上CO 转化为CO、CH，发生了还原反应：CO+2e-+2H+=CO+H O、CO+8e-
3 2 4 2 2 2
+8H+=CH +2H O，C正确；
4 2
D. 该催化转化的总反应：2CO 2CO+O、CO+2H O CH+2O ，CO、HO都只含有极性共
2 2 2 2 4 2 2 2
价键，CO、CH 都只含极性共价键，O 只含非极性共价键，故只有极性共价键断裂、有极性和非极性共价
4 2
键生成，D错误；答案选C。
14．（2021·河南高三三模）目前，某研究团队对 基催化剂光催化还原 转化为燃料甲醇(原理如
图所示)进行研究，取得了大成果。下列说法正确的是
A．CB极的电势低于VB极的电势
B．CB极发生的反应是
C．光照下 基产生电子
D．总反应式为
【答案】C
【分析】
根据图示，VB极上水失去电子生成氧气，发生氧化反应，CB极上 得到电子生成甲醇，发生还原反应，
据此分析解答。
【解析】
A．在光照下，CB极表面聚集了由二氧化钛基转移过来的电子，因此CB极的电势高于VB极的电势，故
A错误；
B．CB极上 得到电子生成甲醇，发生还原反应，故B错误；
C．根据图示，反应过程中 在光照下产生电子，故C正确；
D．VB极上水失去电子生成氧气，发生氧化反应，CB极上 得到电子生成甲醇，发生还原反应，总反应式为 ，反应条件不是通电，故D错误；
故选C。
15．（2021·浙江高三三模）常温常压下用氮氧化铬纳米颗粒( )电催化氮气还原合成氨的工作
原理如图1所示，氨气生成速率、电流利用率与电压的关系如图2.下列说法不正确的是
A．电极 为阳极，发生氧化反应
B．该电催化装置的总反应为：2N+6H O 4NH +3O
2 2 3 2
C．当产生标准状况下 时，通过质子交换膜的 数目为
D．其他条件相同，用 电解比 电解在相同时间内产生的 多
【答案】D
【解析】
A．由题中图示图1可知，电极A中将HO O，氧元素由-2价失电子变为0价，发生氧化反应，电
2 2
极反应为2HO-4e-=O +4H+，电极A为阳极，电极B为阴极，故A正确；
2 2
B．由题中图示图1可知，电极A的电极反应为2HO-4e-=O +4H+，电极B的电极反应为N+6e-
2 2 2
+6H+=2NH，可得总反应为2N+6H O 4NH +3O ，故B正确；
3 2 2 3 2
C．当产生标准状况下 ，即n(NH )= =0.1mol，由阴极电极B的电极反应N+6e-
3 2+6H+=2NH 可知，消耗H+为0.3mol，即通过质子交换膜的 数目为 ，故C正确；
3
D．由题中图示图2可知，2.0V时产生NH 速率大于1.8V时产生NH 的速率，只说明相同时间内，生成
3 3
NH 的浓度多，不能说明产生NH 的量多，且2.0V时电流利用率低于1.8V时电流利用率，故D错误；
3 3
答案为D。
16．（2021·辽宁高三模拟）某种利用垃圾渗透液实现发电装置示意图如图所示，当该装置工作时，下列说
法正确的是
A．Y为该电池的负极，发生氧化反应
B．电路中流过7.5mol电子时，共产生 的体积为
C．整套装置在高温下发电效果更佳
D．X极发生的电极反应式为 ，周围pH减小
【答案】D
【解析】
A．Y为该电池的正极，发生还原反应，选项A错误；
B．没有注明标准状况，无法计算氮气的体积，选项B错误；
C．高温下微生物发生变性，不利于原电池反应，选项C错误；
D．X极发生的电极反应式为 ，氢氧根离子浓度降低，周围pH减小，选项
D正确；
答案选D。17．（2021·山东高三模拟）某电动汽车的锂离子电池的正极材料为层状的LiFePO 、负极材料为新型材料
4
石墨烯(Li C )，电解液为LiClO 的丙烯碳酸酯溶液，在充放电过程中，Li+在两个电极之间往返嵌入和脱出；
x 6 4
放电时，Li+从负极脱嵌，经过电解质溶液和离子交换膜嵌入正极；充电时则相反；其工作原理如图所示。
下列叙述正确的是
A．充电时，电极a与电源正极连接，电极b与电源负极连接
B．电池充电时，阳极的电极反应为LiFePO +xe−=Li FePO +xLi+
4 1-x 4
C．电池工作时，负极材料质量减少1.4g，转移0.4mol电子
D．充电时，阴极发生氧化反应，电极反应为xLi++xe−+C =Li C
6 x 6
【答案】A
【解析】
A．正极材料为层状的LiFePO ，负极材料为新型材料石墨烯(Li C )，a是正极、b是负极，故充电时，电
4 x 6
极a与电源正极连接，电极b与电源负极连接，故A正确；
B．电池充电时，a是阳极，阳极发生氧化反应，故其电极反应为LiFePO -xe−=Li FePO +xLi+，故B错误；
4 1-x 4
C．电池工作时，负极的电极反应为：LiC -xe−=xLi++C ，锂变成Li+离开负极，故材料质量减少1.4g是
x 6 6
Li+的质量，转移n(e−)=n(Li+)= =0.2mol，故C错误；
D．充电时，阴极发生还原反应，电极反应为xLi++xe−+C =Li C ，故D错误；
6 x 6
故选A。
18．（2021·辽宁葫芦岛市·高三二模）如图为拟通过甲装置除去污水中的乙酸钠和对氯苯酚，同时利用此
装置产生的电能进行粗铜的精炼。下列说法不正确的是A．X极为阴极，发生还原反应
B．当电路中有0.2mol电子通过时，Y极质量可能减少3.2g
C．A极的电极反应式： +e-= +Cl-
D．工作时，B极附近液体pH值减小
【答案】C
【分析】
过甲装置除去污水中的乙酸钠和对氯苯酚，同时利用此装置产生的电能进行粗铜的精炼，则甲装置为原电
池，乙为电解池，甲中，质子向A极移动，则A极为正极，与A极相连的Y极为阳极；B极为阴极，则X
极为阴极。
【解析】
A．分析可知，X极为阴极，得电子，化合价降低，发生还原反应，A说法正确；
B．Y极为粗铜，含有Cu、Zn、Fe、Al、Ag、Au等，当电路中有0.2mol电子通过时，Y极为Al失电子时，
质量可能减少3.2g，B说法正确；
C．A极为正极， 得电子，与氢离子反应生成苯酚和氯离子，电极反应式：
+2e-+H+= +Cl-，C说法错误；
D．工作时，B极为负极，乙酸根离子失电子，生成二氧化碳和氢离子，则附近液体氢离子浓度增大，pH
值减小，D说法正确；
答案为C。19．（2021·四川成都市·石室中学高三三模）科学家研发出一种新系统，通过“溶解”水中的二氧化碳，以
触发电化学反应，该装置可有效减少碳的排放，其工作原理如图所示。下列有关说法中不正确的是
A．系统工作时，a极为电源负极，电子从a极流出
B．系统工作时，将电能转化成化学能
C．系统工作时，b极区可能会析出固体
D．系统工作时，b极区的电极反应式为2CO+2H O+2e-=2 +H
2 2 2
【答案】B
【分析】
金属Na为活泼金属，易失电子，所以d电极为负极，b电极为正极。
【解析】
A．该电池工作时，钠极(a极)为电源负极，电子从a极流出，流向b极，A描述正确；
B．由于是原电池，故系统工作时，将化学能转化成电能，B描述错误；
C．Na+移向正极，遇到 有可能形成溶解度较小的NaHCO ，故可能有固体析出，C描述正确；
3
D．由题图知b极上是CO、HO发生得电子的还原反应生成 、H，电极反应为2CO+2H O+2e-=2
2 2 2 2 2
+H ，D描述正确；
2
综上所述答案为B。
20．（2021·黑龙江哈尔滨市·哈九中高三二模）一种电化学“大气固碳”电池工作原理如图所示。该电池充
电时，通过催化剂的选择性控制，只有LiCO 发生氧化，释放出CO 和O。下列说法正确的是
2 3 2 2A．该电池放电时的正极反应为2Li－2e－＋CO ＝LiCO
2 3
B．图中Li＋的移动方向是充电时的移动方向
C．充电时阳极发生的反应为C＋2LiCO－4e－＝3CO＋4Li＋
2 3 2
D．该电池每放、充4mol电子一次，理论上能固定1molCO
2
【答案】D
【解析】
A．根据图中信息得到放电时Li为负极，电极B为正极，因此该电池放电时的正极反应为3CO＋4e－＋4Li
2
＋＝2LiCO＋C，故A错误；
2 3
B．Li为负极，电极B为正极，因此图中Li＋的移动方向是放电时的移动方向，故B错误；
C．根据信息电池充电时，通过催化剂的选择性控制，只有LiCO 发生氧化，释放出CO 和O，因此充电
2 3 2 2
时阳极发生的反应为2LiCO－4e－＝2CO↑＋4Li＋＋O↑，故C错误；
2 3 2 2
D．根据放电正极电极反应式3CO＋4e－＋4Li＋＝2LiCO＋C，充电阳极反应式2LiCO－4e－＝2CO↑＋
2 2 3 2 3 2
4Li＋＋O↑，因此该电池每放、充4mol电子一次，理论上能固定1mol CO，故D正确。
2 2
综上所述，答案为D。
21．（2021·山东济宁市·高三二模）环氧乙烷是重要的有机合成原料，2020年《Science》报道科研人员研
发了一种将乙烯高效转化为环氧乙烷的电化学合成方法。反应在KCl电解液的流动池中进行，工作原理如
图。电解结束后，将阴阳极电解液输出混合，便可生成环氧乙烷。下列说法错误的是A．整个过程中，氯离子浓度一直不变
B．离子交换膜应为阴离子交换膜
C．泡沫镍电极为阳极，连接电源正极
D．当生成0.5 mol环氧乙烷时，阴极区溶液质量减少36.5 g
【答案】A
【解析】
A．根据图示可知：在反应过程中Cl-的物质的量不变，而反应会消耗水，因此整个过程中，c(Cl-)增大，A
错误；
B．阳极上Cl-失去电子发生氧化反应，2Cl--2e-=Cl↑，为维持溶液电中性，需Cl-从阴极向阳极定向移动，
2
故离子交换膜应为阴离子交换膜，B正确；
C．根据图示可知：泡沫镍电极为阳极，应该连接电源正极，C正确；
D．根据图示可知反应产生0.5 mol环氧乙烷时，需消耗0.5 mol的Cl，即消耗1 mol Cl-，阴极有1 molCl-
2
移向阳极，且2H++2e-=H ↑，生成H 0.5 mol，则溶液质量减少为35.5 g/mol×1 mol+0.5 mol×2 g/mol=36.5g，
2 2
D正确；
故合理选项是A。
22．（2021·福建南平市·高三二模）利用微生物燃料电池 处理氨氮废水原理如图。下列叙述正确的
是
A．微生物燃料电池工作时外电路的电流方向为
B． 极的电极反应式：
C．理论上参与反应的 和 的物质的量之比为
D．移去质子交换膜，可提高厌氧微生物电极的性能【答案】B
【解析】
A．根据氢离子的移动方向可判断A电极是负极，B电极是正极，则微生物燃料电池工作时外电路的电流
方向为 ，A错误；
B． 极是负极， 失去电子被氧化生成二氧化碳，电极反应式：
，B正确；
C．正极反应为2NO +10e－+12H＋＝N↑+6H O，根据氮原子守恒和电子得失守恒可知理论上参与反应的
2 2
和 的物质的量之比为 ，C错误；
D．移去质子交换膜后铵根离子会移向正极，在好氧微生物反应器中无法转化为硝酸根，所以不会提高厌
氧微生物电极的性能，D错误；
答案选B。
23．（2021·江西高三二模）双极膜是一种复合膜，在直流电场的作用下，复合层间的HO解离成H+和
2
OH-，并实现定向移动。该技术对淡水缺乏的地区有重大的意义，下图利用双极膜组合电解法模拟海水淡
化，下列说法正确的是
A．Y极接电源的正极
B．电路中通过0.1mol电子时，则NaCl溶液质量减少5.85g
C．OH-移向双极膜的右侧
D．X极的电极反应式为：4OH-+4e-=O ↑+2H O
2 2
【答案】B【分析】
根据图示信息可知，Y为阴极室电极反应式为：2H++2e-=H ↑，X为阳极室电极反应式为：4OH--4e-
2
═O ↑+2H O，总反应为：2HO 2H↑+O ↑；盐室中Na+经过阳离子交换膜移向右侧所在产品室，与双
2 2 2 2 2
极膜中转移过来的OH-结合生成NaOH；盐室中Cl-经过阴离子交换膜移向左所在产品室，与双极膜中转移
过来的H+结合生成HCl。
【解析】
A．Y极发生还原反应，为阴极，则Y极接电源的负极，故A错误；
B． 电路中通过0.1mol电子时，反应的NaCl为0.1mol，则NaCl溶液质量减少5.85g，故B正确；
C． Y极产生的OH-移向双极膜的左侧，与Na+结合生成NaOH，故C错误；
D． X极的电极是阳极失电子发生氧化反应，反应式为：4OH--4e-=O ↑+2H O，故D错误；
2 2
故选B。
24．（2021·北京高三一模）研究发现，在酸性乙醇燃料电池中加入硝酸，可使电池持续大电流放电，其工
作原理如下图所示。下列说法不正确的是
A．加入HNO 降低了正极反应的活化能
3
B．电池工作时正极区溶液的pH降低
C．当有 反应时，有 被还原
D．负极反应为
【答案】B
【解析】
A．由图可知，硝酸是正极的催化剂，所以HNO 降低了正极反应的活化能，故A正确；
3B．电池工作时正极区的总反应为 ，氢离子浓度减小，溶液的pH升高，故B错
误；
C．1mol氧气得4mol电子，当有 被完全氧化为二氧化碳时转移12mol电子，根据电子
守恒，有 被还原，故C正确；
D．乙醇在负极失电子生成二氧化碳，负极反应为 ，故D正确；
选B。
25．（2021·山东日照市·高三三模）包覆纳米硅复合材料(GS-Si)的可充电石墨烯电池工作原理如图所示。
放电时，GS-Si包覆石墨烯电极上的物质变化为：C Li→C Li ；多元含锂过渡金属氧化物电极上的物质变
6 6 1-x
化为：Li MO →LiMO ，下列说法错误的是
1-x 2 2
A．放电时，胶状聚合物电解质和固体电解质的作用均为传导离子，构成闭合回路
B．若放电前两个电极质量相等，转移0.1mol电子后两个电极质量相差0.7g
C．充电时，与正极连接的电极反应为LiMO -xe-=Li MO +xLi+
2 l-x 2
D．为保护电池，GS-Si包覆石墨烯的电极反应不能进行至C Li-e-=C +Li+
6 6
【答案】B
【分析】
结合题意可知放电时，GS-Si包覆石墨烯电极上发生的反应为C Li-xe-=C Li +xLi+；多元含锂过渡金属氧
6 6 1-x
化物电极上的反应为xLi++xe-+Li MO =LiMO ，因此GS-Si包覆石墨烯电极为电池的负极，多元含锂过渡
1-x 2 2
金属氧化物电极为正极。
【解析】
A．放电时，电池内电路由胶状聚合物电解质、隔膜、固体电解质构成，放电时，胶状聚合物电解质和固
体电解质的作用均为传导Li+，构成闭合回路，A正确；B．由电极反应可知，放电时，转移0.1mol电子后，负极材料减少0.1molLi+，正极材料增加0.1molLi+，因
此转移0.1mol电子后两个电极质量相差0.1mol×2×7g/mol=1.4g，B错误；
C．放电时，正极反应式为xLi++xe-+Li MO =LiMO ，则充电时，与正极连接的电极反应式为LiMO -xe-
1-x 2 2 2
=Li MO +xLi+，C正确；
l-x 2
D．若GS-Si包覆石墨烯的电极反应进行至C Li-e-=C +Li+，石墨烯电极会被氧化，损伤电极，因此为保护
6 6
电池，GS-Si包覆石墨烯的电极反应不能进行至C Li-e-=C +Li+，D正确；
6 6
答案选B。
26．（2021·广东汕头市·高三二模）2021年3月5日，李克强总理在国务院政府报告中指出，扎实做好碳
达峰、碳中和各项工作。科研工作者通过开发新型催化剂，利用太阳能电池将工业排放的CO 转化为
2
CO，实现节能减排的目标。如图所示，下列有关说法正确的是
A．N极为阴极
B．离子交换膜为阴离子交换膜
C．阳极的电极反应式为CO+2e-+2H+=CO+H O
2 2
D．理论上该装置在工作时，HPO 与KH PO 缓冲溶液的pH保持不变
3 4 2 4
【答案】D
【分析】
由图示知，该装置外电路有光伏电池（将太阳能转化为电能），故为电解池装置，在P极上，CO 得电子
2
转化为CO，故P极为阴极，N极为阳极，阴极电极反应为：CO+2H++2e-=CO+H O，需要缓冲溶液提供
2 2
H+，故离子交换膜为阳离子交换膜，阳极电极反应为：2HO-4e-=O ↑+4H+。
2 2
【解析】
A．由分析知，N极为阳极，A错误；
B．由分析知，离子交换膜为阳离子交换膜，B错误；
C．由分子知，CO 在阴极转化为CO，故选项所写电极反应为阴极电极反应，C错误；
2
D．根据得失电子守恒和阴阳极电极反应知，缓冲溶液流入阴极的H+和阳极流入缓冲溶液的H+数目相等，故缓冲溶液中c(H+)保持不变，故pH保持不变，D正确；
故答案选D。
27．（2021·陕西西安市·高三二模）对氨基苯甲酸( )是一种用途广泛的化工产品和医药中
间体，以对硝基苯甲酸( )为原料，采用电解法合成对氨基苯甲酸的装置如图。下列说法中
不正确的是
A．铅合金与电源负极相连
B．阴极的主要电极反应式为 +6e-+6H+→ +2H O
2
C．每转移1 mole-时，阳极电解质溶液的质量减少9 g
D．反应一段时间后阳极区pH不变
【答案】D
【分析】
该装置为电解池，右侧生成氧气，则右侧为阳极，电极反应式为 ，左侧为阴极，
据此分析解答。
【解析】
A. 该电解池右侧为阳极，则左侧为阴极，铅合金与电源负极相连，选项A正确；
B. 阴极得电子发生还原反应生成氨基苯甲酸，则阴极的主要电极反应式为 +6e-
+6H+→ +2H O，选项B正确；
2
C. 阳极发生反应 ，氢离子移动向阴极，当转移4mole－时，阳极电解质溶液减少
2mol水，则每转移1mole－时，阳极电解质溶液减少0.5mol水，质量为9g，选项C正确；D. 阳极发生反应 ，氢离子移动向阴极，则反应结束后阳极区硫酸浓度会增大，pH
减小，选项D错误；
答案选D。
28．（2021·河北石家庄市·高三二模）我国科学家报道了如图所示的可充电Na—Zn双离子电池体系。下列
说法正确的是
A．充电时，a为电源正极
B．充电时，Na+从正极中脱出进入溶液
C．放电时，负极附近溶液的碱性增强
D．放电时，正极反应式为Na MnO +xe-=Na MnO +xNa+
0.6 2 0.6-x 2
【答案】B
【分析】
根据图象信息可知，放电时，Zn失电子，与氢氧根离子反应生成[Zn(OH) ]2-，作负极；正极上，Mn化合
4
价降低，得电子，由Na MnO 变为Na MnO ；做电解池时与原电池相反，[Zn(OH) ]2-得电子生成Zn，
0.6-x 2 0.6 2 4
则a极为负极。
【解析】
A．由分析可知，充电时，a为电源负极，A说法错误；
B．充电时为电解池，此时的阳极(即放电时的正极)电极反应式为：Na MnO +xe-=Na MnO +xNa+，
0.6 2 0.6-x 2
Na+从电极上脱出进入溶液，B说法正确；
C．放电时，负极Zn失电子，与氢氧根离子反应生成[Zn(OH) ]2-，则负极附近溶液的碱性减弱，C说法错
4
误；
D．放电时，正极得电子，Mn的化合价降低，反应式为Na MnO +xNa++xe-= Na MnO ，D说法错误；
0.6-x 2 0.6 2
答案为B。
29．（2021·河南郑州市·高三三模）中国科学院唐永炳团队设计的新型铝一石墨双离子电池，工作原理如图，其放、充电的反应为：AlLi+C (PF ) LiPF +xC+Al，下列说法正确的是
x 6 6
A．放电时锂离子向负极移动
B．充电时阳极反应为Al-3e-=Al3+
C．该电池负极和正极的铝均未参与电极放电
D．该电池可用LiPF 水溶液做电解质溶液
6
【答案】C
【分析】
该电池反应为：AlLi+C (PF ) LiPF +xC+Al，放电时AlLi/Al电极为负极，失电子，石墨电极为正极，得
x 6 6
电子；放电时AlLi/Al电极为阴极，得电子，石墨电极为阳极，失电子。
【解析】
A．放电时阳离子向正极移动，锂离子向正极移动，A错误；
B．根据总反应AlLi+C (PF ) LiPF +xC+Al可知充电时阳极反应为： +xC-e-= C (PF )，B错误；
x 6 6 x 6
C．该电池负极和正极的铝均未参与电极放电，化合价始终为0，C正确；
D．因为AlLi合金中的Li常温下会与水反应，该电池不可用LiPF 水溶液做电解质溶液，D错误；
6
答案选C。
30．（2021·浙江杭州市·高三三模）某课外研究小组设计了一款可充电电池，在两惰性电极(多孔碳棒)上加
装两个玻璃罩，装置如图所示。先关闭K，打开K，工作一段时间后，再打开K，关闭K。下列说法不
1 2 1 2
正确的是A．打开K，关闭K 时，Na+向B极迁移
1 2
B．该装置电解过程总反应方程式为：2HO 2H+O
2 2 2
C．电极A发生还原反应过程中，A区域碱性增强
D．关闭K，打开K，转移2mol电子，左池增重44g
1 2
【答案】B
【解析】A．打开K，关闭K 时，形成氢氧燃料电池，A极是充满氢气负极，B极是充满氧气的正极，电
1 2
解质里的阳离子向电池的阳极移动，即 Na+向B极迁移，A项正确；
B．该装置电解过程总反应方程式为： ，B项错误；
C．电极A发生还原反应过程中，反应的电极方程式为：2HO+2e-=2OH-+H ↑，即A区域碱性增强，C项
2 2
正确；
D．关闭K，打开K，形成电解池，A极阴极，B极是阳极，Na+向A极移动，A极电极方程式为：
1 2
2HO+2e-=2OH-+H ↑，当转移2mol电子时，Na+也转移了2mol，即增重的质量为46g，但同时有1mol氢
2 2
气产生，即2g氢气，所以左池增重44g，D项正确；
答案选B。
31．（2021·四川绵阳市·高三三模）我国电动汽车产业发展迅猛，多种车型采用三元锂电池，该电池放电
时工作原理如图所示。下列说法错误的是A．无论充电或放电，A极电势均低于B极
B．充电时，外电路中流过0.1mol电子，A极质量减少0.7g
C．放电时，正极反应为Li Ni Co MnO＋aLi＋＋ae-=LiNi Co MnO
1-a x y z 2 x y z 2
D．失去活性锂元素的三元正极材料可采用化学方法再生，实现循环利用
【答案】B
【解析】
A．该电池放电时工作原理可知，放电时，A为负极B为正极，充电时，A为阴极B为阳极，故无论充电
或放电，A极电势均低于B极，故A正确；
B．充电时，A极电极反应为aLi++ae-+6C=LiC ， 外电路中流过0.1mol电子，A极质量增加0.7g，故B错
a 6
误；
C．由该电池放电时工作原理可知，放电时B为正极，Li Ni Co MnO 得电子结合Li+生成
1- a x y z 2
LiNiCo MnO，正极反应为Li Ni Co MnO＋aLi＋＋ae-=LiNi Co MnO，故C正确；
x y z 2 1-a x y z 2 x y z 2
D．锂元素失去活性后，可采用化学方法再生，从而实现Li的循环利用，故D正确；
故选 B。
32．（2021·四川成都市·高三三模）锂空气电池因其比能量非常高，具有广阔应用前景。下图是两种不同
的锂空气(Li-O )电池，下列分析错误的是
2
A．放电时图1中电流从a电极经电解液流回b电极
B．放电时，两种电池负极反应式均为：Li-e-=Li+C．转移相同电子，两种电池正极产物的物质的量相同
D．两种不同的锂空气电池比能量不同
【答案】C
【分析】
根据化合价的变化判断电池的正负极，根据化合价的升降、电荷守恒及电解液进行书写电极反应。
【解析】
A．放电时，根据图1右侧充入的氧气判断，b为正极，a为负极，则电流从a电极经电解液流回b电极，
故A正确；
B．放电时，图1和图2中负极都为Li，根据电解质液传导离子判断，传导离子为锂离子，故电极反应为：
Li-e-=Li+，故B正确；
C．图1中正极反应为：O+2e-+2Li+=Li O，图2中正极反应为：O+4e-+2H O=4OH-，根据电子数相同判断
2 2 2 2 2
正极产物的物质的量不同，故C不正确；
D．比能量是指电池单位质量或单位体积所能输出的电能，根据正极氧气的化合价变化不同判断比能量不
同，故D正确；
故答案选C。
33．（2021·山东滨州市·高三二模）科学家利用垃圾渗透液研发出新型环保电池，实现发电、环保二位一
体化结合的装置如图。
当该装置工作时，下列说法正确的是
A．盐桥中K+向X极移动，Cl-向Y极移动
B．电路中流过3.75 mol电子时，产生N 的体积为22.4 L(标准状况)
2
C．电流由X极沿导线流向Y极
D．Y极反应式为2 +10e-+12H+=N ↑+6H O
2 2
【答案】B【解析】
A．在X电极上NH 失去电子被氧化变为N，所以X为负极；在Y电极上 得到电子被还原变为N，
3 2 2
所以Y电极为正极。根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引的原则，可知盐桥中K+向负电荷较多的Y
极移动，Cl-向正电荷较多的X极移动，A错误；
B．根据氧化还原反应中电子守恒可知反应方程式：5NH +3 =4N +6H O+3OH-，转移15 mol电子，反
3 2 2
应产生4 mol N ，若转移3.75 mol电子，则反应产生N 的物质的量n(N )= ，其在标
2 2 2
准状况下的体积V=1 mol×22.4 L/mol=22.4 L，B正确；
C．电子由负极X经导线流向正极Y，电流方向是正电荷的移动方向，所以电流是由正极Y极沿导线流向
负极X极，C错误；
D．电解质溶液显碱性，不可能含有大量H+，Y电极的电极反应式为：2 +10e-+6H O =N ↑+12OH-，D
2 2
错误；
故合理选项是B。
34．（2021·四川内江市·高三三模）一种高性价比的液流电池，其工作原理：在充放电过程中，电解液
[KOH、KZn(OH) ]在液泵推动下不断流动，发生以下反应：Zn+2NiOOH+2HO+2OH-
2 4 2
+2Ni(OH)
2
下列说法正确的是
A．充电时，电极B的质量减少
B．放电时，阴离子迁移方向：电极A→电极B
C．充电时，电极B的反应式：NiOOH+e-+H O=Ni(OH) +OH-
2 2
D．储液罐中的KOH浓度增大时，能量转化形式：化学能→电能【答案】A
【分析】
放电时电极A做负极，电极反应式为：Zn+4OH--2e-= ，电极B做正极，电极反应式为：
NiOOH+H O+e-= Ni(OH) +OH-，充电时则与放电相反，即A做阴极，B做阳极，据此分析解答。
2 2
【解析】
A．分析知，充电时，B做阳极，消耗电极材料，则电极B的质量减少，A正确；
B．放电时，A做负极，阴离子移向负极，即阴离子迁移方向：电极B→电极A，B错误；
C．充电时，电极B做阳极，电极反应式：Ni(OH) +OH--e-= NiOOH+HO，C错误；
2 2
D．由总反应式可知，放电时消耗OH-，充电时生成OH-，则储液罐中的KOH浓度增大时，为充电，能量
转化形式：电能→化学能，D错误；
故选：A。
35．（2021·福建厦门市·高三三模）我国研制的碱性锌铁液流电池工作原理如图。下列说法不正确的是
A．充电时，a电极反应式为
B．充电时，b电极区pH增大C．理论上，每消耗6.5gZn，溶液中将增加0.1
D．采用带负电隔膜可减少充电时产生锌枝晶破坏隔膜
【答案】C
【分析】
Zn为活泼金属，所以放电时b电极为负极，发生氧化反应：Zn-2e-+4OH-=Zn(OH) ，a电极为正极发生还
原反应：Fe(CN) +e-=Fe(CN) ；则充电时a为阳极发生氧化反应，b为阴极发生还原反应。
【解析】
A．充电时，a为阳极发生氧化反应，电极反应为Fe(CN) -e-=Fe(CN) ，A正确；
B．充电时，b为阴极发生还原反应：Zn(OH) +2e-= Zn+4OH-，生成氢氧根，所以pH增大，B正确；
C．6.5gZn的物质的量为0.1mol，根据电极方程式可知此时转移0.2mol电子，生成0.2mol Fe(CN) ，C错
误；
D．带负电隔膜对Zn(OH) 离子有排斥作用，可实现碱性锌铁液流电池在充电过程中锌的沉积方向由沿离
子传导膜向沿电极侧转变，避免了锌枝晶对隔膜造成破坏，D正确；
答案为C。
36．（2021·福建高三模拟）近日，南开大学科研团队以KSn合金为负极，以含羧基多壁碳纳米管
(MWCNTs-COOH)为正极催化剂构建了可充电K-CO 电池(如图所示)，电池反应为
2
4KSn+3CO 2KCO+C+4Sn，其中生成的KCO 附着在正极上。该成果对改善环境和缓解能源问题具有巨
2 2 3 2 3
大潜力。下列⇌说法正确的是
A．充电时，阴极反应为2KCO+C-4e-=4K++3CO ↑
2 3 2B．电池每吸收22.4LCO ，电路中转移4mole-
2
C．放电时，内电路中电流由KSn合金经酯基电解质流向MWCNTs-COOH
D．为了更好的吸收温室气体CO，可用适当浓度的KOH溶液代替酯基电解质
2
【答案】C
【解析】
A．充电时，阴极发生还原反应，电极反应为K++e-+Sn=KSn，A错误；
B．气体未指明状况，无法根据体积确定其物质的量，B错误；
C．放电时，KSn合金作负极，MWCNTs-COOH作正极，在内电路中电流由负极流向正极，C正确；
D．若用KOH溶液代替酯基电解质，则KOH会与正极上的MWCNTs-COOH发生反应，因此不能使用
KOH溶液代替酯基电解质，D错误；
故选：C。
37．（2021·山东高三三模）有一种清洁、无膜的氯碱工艺，它利用含有保护层的电极(
)中的Na+的嵌入和脱掉机理，分两步电解生产H、NaOH和Cl 其原理如图所
2 2.
示，下列说法错误的是
A．钠离子的嵌入反应是还原反应：
B．电极b和c所连接的直流电源的电极相同
C．第1步结束后， 电极必须用水洗涤干净后，再用于第2步
D．第一步中的Na+浓度始终保持不变
【答案】BD
【解析】A．钠离子的嵌入反应： ，得电子的反应是还原反应，故A正确；
B．第一步中，b电极发生Na+脱掉的反应，属于失去电子的氧化反应，作阳极，连接电源的正极，第二步
中，c电极发生Na+嵌入的反应，属于得电子的还原反应，作阴极，连接电源的正极，故B错误；
C．第1步结束后， 电极必须用水洗涤干净后，除去OH-，再用于第2步，防
止生成的氯气与之反应，故C正确；
D．如图所示，第一步中发生Na+脱掉的反应，所以Na+浓度增大，故D错误。
故选BD。
38．（2021·山东潍坊市·高三模拟）某光电催化反应器如图所示，M电极是 电极是 .通过
光解水，可由 制得异丙醇，下列说法错误的是
A．M极是电池的正极
B．N极的电极反应为
C．M极选用的电化学催化剂对于析氢反应有高选择性
D．生成 异丙醇，则有 通过合成蛋白质纤维膜
【答案】CD
【分析】
根据图示，N极水失去电子生成氧气和氢离子，M极二氧化碳得到电子生成异丙醇，因此N极为负极，M
极为正极。【解析】
A．根据上述分析可知，M极是电池的正极，故A正确；
B．N极上水失去电子生成氧气和氢离子，电极反应式为2HO-4e-=O ↑+4H+，故B正确；
2 2
C．M的选用高活性和高选择性的电化学催化剂能促进异丙醇的生成，有效抑制析氢反应，故C错误；
D．30g异丙醇的物质的量为0.5mol，M极的电极反应式为3CO+18H++18e-=CH CH(OH)CH +5H O，C元
2 3 3 2
素化合价由+4降低至-2，因此转移电子为0.5mol×3×6=9mol，若同时无析氢反应，则有9mol H+通过合成蛋
白质纤维膜，若同时有析氢反应，则通过合成蛋白质纤维膜的H+的物质的量大于9mol，故D错误；
故答案为CD。
39．（2021·山东济南市·高三二模）用质子导体固体氧化物燃料电池(P—SOFC)脱氢可得丙烯，可实现“烯
烃—电力”联产。
下列说法正确的是
A．催化剂促进电能转变为化学能
B．O2-由负极迁移至正极
C．负极上发生的电极反应为C H-2e-=C H+2H+
3 8 3 6
D．电池总反应为2C H+O =2C H+2H O
3 8 2 3 6 2
【答案】CD
【解析】
A．该装置为燃料电池，则催化剂能促进化学能转变为电能，A错误；
B．O 作正极，得电子后形成O2-，O2-带负电荷，会在正极上与H+结合形成HO，B错误；
2 2
C．通入燃料C H 的电极为负极，在负极上C H 失去电子变为C H，故负极的电极反应式为：C H-2e-
3 8 3 8 3 6 3 8
=C H+2H+，C正确；
3 6
D．在电池的正极上O 得到电子变为O2-，然后再与H+结合形成HO，故正极的电极反应式为O+4e-
2 2 2
+4H+=2H O。负极电极反应式为：C H-2e-=C H+2H+。由于同一闭合回路中电子转移数目相等，所以将正
2 3 8 3 6
极、负极电极反应式叠加，可得总反应方程式为：2C H+O =2C H+2H O，D正确；
3 8 2 3 6 2
故合理选项是CD。40．（2021·山东青岛市·高三二模）新型 双离子可充电电池是一种高效、低成本的储能电池，其
工作原理如图。当闭合 时，发生反应为 ，下列关
于该电池说法错误的是
A．当闭合 时，出现图示中 移动情况
B．放电时正极的电极反应式为
C．可以通过提髙 、 溶液的酸度来提髙该电池的工作效率
D．若 ，则 中 与 的个数比为
【答案】AC
【分析】
闭合K，该电池为原电池装置，发生反应为 ，则Mg
2
为电池负极，失电子， 为原电池的正极， 得电子；闭合K1，该装置为电
解池，此时左侧电极为电解池的阴极，得电子，右侧电极为电解池的阳极，失电子。
【解析】A．当闭合 时，该装置为原电池， 移向电解池正极，根据分析可知， 电极为
原电池正极，所以不会出现图示中 移动情况，A错误；
B．放电时正极为 生成 ，所以电极反应式为： ，B
正确；
C．若提髙 、 溶液的酸度，Mg电极在断路时仍会自发的与电解质溶液反应从而造成损失，
从而降低了该电池的工作效率，C错误；
D．若 ，则该物质为 ，根据化合价代数和为零可知该物质中Fe的化合价为2.25，则
与 的个数比为 ，D正确；
答案选：AC。
