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第六章 化学反应与能量
（考试时间：75 分钟 试卷满分：100 分）
可能用到的相对原子质量：C 12 O16 Na 24 S 32 Cl 35.5
一、选择题(每小题只有一个正确选项，共15×3 分)
1.（2025·浙江·二模）库伦仪可根据电路中消耗的电量来测定工业废气中
含量，装置如图。测定前电解
质溶液中
与
的比值保持恒定，电解池不工作；通入一定量待测气，其中
溶解并还原
，库
伦仪便立即工作至
与
比值重新恢复到原定值。下列说法不正确的是
A．a 电极连接直流电源的正极
B．库伦仪工作时，b 电极上有气泡生成
C．若废气中含有
等氧化性气体，会导致测定结果偏高
D．
发生反应的离子方程式为
【答案】C
【分析】将废气通入电解池后，
溶解并将
还原，生成I-、
和H+，反应的离子方程式为
，当打破
与
平衡以后，测硫仪便立即进行电解，
由图可知，测硫仪工作时，左侧铂电极（a 极）为电解池的阳极，I-在阳极失去电子发生氧化反应生成
，
电极反应式为
，直到回到原定值，右侧铂电极（b 极）为阴极，溶液中的H+在阴极得到电子发
生还原反应生成H2，则SO2含量的计算可以通过总反应：
，据此解答。
【解析】A．电解时，M 为阳极，接电源的正极，故A 正确；B．根据分析，可知库伦仪工作时，b 电极上
有氢气，即气泡生成，故B 正确；C．待测气体中O2能将部分I−氧化为
，对于反应
，即减少参加该反应的SO2的量但
总量不受影响，或者
说，对
，减少了参加该反应的SO2的量，会使电解消耗的电量减小，测定
结果会偏低，故C 错误；D．根据分析，
溶解并将
还原，生成I-、
和H+，得
发生反应的离
1
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子方程式为
，故D 正确；答案选C。
2.
【环境保护+电化学原理分析】（2025·河北保定·三模）用如图所示的新型电池可以处理含
的碱性废水，同时还可以淡化海水(主要成分为
，还含有
等杂质)。下列说法错误的是
A．交换膜Ⅰ为阴离子交换膜
B．电池工作一段时间后，右室溶液的
增大
C．a 极电极反应式：
D．若将含有
的废水完全处理，可除去
的质量为292.5g
【答案】D
【分析】如图所示的新型电池可以处理含
的碱性废水，在a 极，
失去电子，被氧化为
和
，
为负极，电极反应式为
，则b 极为正极，
得电子被还原为
，电极反应式为
，海水中的阴离子通过交换膜Ⅰ向左移动，阳离子通过交换膜Ⅱ向右
移动，据此回答。
【解析】A．a 电极失去电子，附近负电荷减少，为了淡化海水，阴离子通过交换膜Ⅰ向左移动，A 正确；
B．由分析可知，b 为正极，电极反应式为
，则消耗氢离子，
增大，B 正确；C．由分
析可知，a 极电极反应式：
，C 正确；D．
的物质的量为
，根据选项A 分析可知，消耗
时转移
电子，根据电荷守恒可知，可同时处理
，其质量为
，但是海水中还含有
等杂质离子，故除去
的质量小于
，D 错误；故选
D。
3.（2025·河北衡水·一模）富集海水中锂的电化学系统如图所示，工作步骤如下：
①启动电源1，
所在腔室的
进入
结构而形成
。
2
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②关闭电源1 和海水通道，启动电源2，使
中的
脱出进入腔室2.
关于该电化学系统的说法正确的是
A．启动电源1 时，电极1 为阴极
B．启动至关闭电源1，若转化的
与生成的
之比为
，可得
中的
C．启动电源2 时
电极反应式为
D．电化学系统降低了腔室2 中LiOH 的浓度
【答案】B
【分析】由①可知，启动电源1，
所在腔室的Li+进入
结构而形成
，可知
中Mn
元素的化合价降低，为阴极，电极反应式为
，电极1 为阳极，连接电源正极；
②关闭电源1 和海水通道，启动电源2，使
中的
脱出进入腔室2，可知，电极2 为阴极，电极
反应式为：
；阳极的电极反应式为：
，以此分析解题。
【解析】A．由分析可知，室Ⅰ中电极Ⅰ连接电源Ⅰ的正极，作阳极，发生氧化反应，故A 错误；B．根
据分析可知，启动至关闭电源1，转化的n(
)与生成的n(
)之比为20：3，设生成的氧气为3mol，
转移电子为12mol，根据阳极的电极反应式：
，结合电子守恒，可知2mol
生成时转移1.2mol 电子，可得
中的x=1.2，故B 正确；C．启动电源2 时，
电极是阳
极，电极反应式为：
，故C 错误；D．由分析可知，启动电源2，使
中的
脱出进入腔室2，电极2 为阴极，电极反应式为：
；提高了腔室2 中
的
浓度，故D 错误；故答案选B。
4.
【物质制备+电化学原理分析】（2025·江西九江·三模）化合物K4C6N16具有较高能量密度，可
用于高能材料领域。在KOH 水溶液中，利用电解法制备K4C6N16的原理如图所示。下列说法正确的是
A．a 为电源负极，b 为电源正极
B．电解过程中，
向Ni 电极方向移动
C．电解生成
的离子方程式为
3
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D．每转移4mol 电子时，生成1mol K4C6N16
【答案】C
【分析】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 电极还伴随少量氧气生成，电极反应为：
。
【解析】A．由分析可知，Ni 电极为阴极，Pt 电极为阳极，则两者相连的b 为电源负极，a 为电源正极，A
错误；B．电解过程中，阴离子向阳极移动，即向Pt 电极移动，B 错误；
C．由分析的两极反应可知，电解生成
的离子方程式为
，C 正
确；D．Pt 电极伴随少量生成氧气，结合电子守恒，则每转移4mol 电子时，生成小于1mol K4C6N16，D 错
误；故选C。
5.（2025·广东广州·模拟预测）
电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。该电池以海水为电解质溶
液，示意图如下。该电池工作时，下列说法正确的是
A．石墨电极是负极 B．
电极发生还原反应
C．溶液中
向负极移动 D．石墨电极的电极反应式为：
【答案】D
【分析】由图可知，Mg 为负极，电极反应式为Mg-2e-=Mg2+，石墨为正极，H2O2具有氧化性，被还原，则
正极上H2O2得电子，且电流从正极流向负极，溶液中阴离子向负极移动。
【解析】A．由分析可知，Mg 电极为电池的负极，A 错误；B．
电极失去电子发生氧化反应，B 错误；
C．溶液中阴离子向负极移动、阳离子向正极移动，C 错误；D．石墨为正极，H2O2具有氧化性，得到电子
被还原：
，D 正确；故选D。
6.（2025·北京昌平·二模）钠硫电池装置示意图如下图所示。其中熔融Na 为a 的电极反应物，熔融S 和
为b 的电极反应物，固体电解质
可传导
。下列说法不正确的是
4
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A．放电时，b 做正极
B．放电时，
从a 极室向b 极室移动
C．充电时，阴极的电极反应式是
D．每产生或消耗1molS，转移2mol 电子
【答案】D
【分析】根据图片知，放电时，Na 失电子发生氧化反应，所以a 作负极、b 作正极，负极反应为
，正极反应为：
，充电时a 为阳极、b 为阴极，阴极、阳极电极反应式
与负极、正极反应式正好相反，据此解答。
【解析】A．在原电池中，发生还原反应的电极是正极。放电时，b 极上熔融S 和
得电子，发生还原
反应，所以b 做正极，A 选项正确；B．放电时，该装置为原电池，阳离子向正极移动。a 为负极，b 为正
极，
是阳离子，所以
从a 极室向b 极室移动，B 选项正确；C．充电时，阴极发生还原反应。在钠
硫电池中，阴极是
得到电子生成Na，电极反应式为
，C 选项正确；D．b 极放电时的电极
反应式为
，每消耗xmolS，转移2mol 电子，所以每消耗1molS，转移
电子，D
选项错误；故答案为：D。
7.
【环境保护+电化学原理分析】（2025·山西晋中·二模）利用电化学氧化技术可以在电解槽中持
续产生
，
是一种活性基团，可高效氧化苯酚生成
，消除苯酚引起的水污染，装置如图所示。
已知：a 极生成
，
能进一步将极产物氧化，同时有
生成。下列有关说法正确的是
A．a 极的电极反应式：
B．b 极连接电源正极，发生还原反应
C．生成
的离子方程式：
D．消除
苯酚，理论上有
电子通过外电路
5
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【答案】C
【分析】a 极通入氧气生成
，氧元素化合价降低，发生还原反应，a 是阴极；b 是阳极，b 电极铁失电
子生成Fe2+。
【解析】A．a 极通入氧气生成
，a 极的电极反应式O2+2e-+2H+=H2O2，故A 错误；B．a 是阴极；b 是
阳极，b 极连接电源正极，发生氧化反应，故B 错误；C．a 极生成
，
能进一步将极产物
Fe2+氧化，同时有
生成，生成
的离子方程式
，故C 正确；D．
苯酚被
氧化生成二氧化碳，碳元素化合价由-
升高为+4，消除
苯酚，需要2.8mol
，根据
，阳极生成2.8molFe2+，所以理论上有
电子通过外电路，故D
错误；选C。
8.
【氨的合成+电化学原理分析】（2025·河北石家庄·二模）氮气还原耦合氢气氧化连续流电化学
合成氨，以锂为介导，苯酚为质子穿梭剂，实现了常温常压条件下的高效合成氨，其装置及原理如图所
示。
下列有关说法错误的是
A．电极X 应连接电源的正极
B．电极Y 反应之一：
C．电解过程中质子穿梭剂可循环使用，理论上无需添加
D．与常规铁催化合成氨比较，此方法降低能耗，减少了
的排放
【答案】B
【分析】由图可知，氢气在电极X 发生氧化反应，则X 为阳极，氮气在电极Y 发生还原反应，则电极Y
为阴极，以此解题。
【解析】A．由分析可知，X 为阳极，则电极X 应连接电源的正极，A 正确；B．电极Y 为阴极，发生还
原反应，则电极Y 反应之一为：
，B 错误；C．由图
可知，苯酚在该装置中可以循环使用，苯酚为质子穿梭剂，可循环使用，理论上无需添加，C 正确；D．
根据题意可知，该装置实现了常温常压条件下的高效合成氨，且没有二氧化碳排放，D 正确；故选B。
9.（2025·吉林·二模）CO2的捕集和利用是实现“双碳”目标的一个重要研究方向，我国设计CO2熔盐捕获
6
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与转化装置(左图)，可与太阳能电池装置(图)联合实现绿色转化。
下列有关说法正确的是
A．左图装置B 电极应该与图装置Y 电极相连
B．左图装置A 电极反应式为：
C．熔盐可用CCl4代替
D．理论上转移0.5mol 电子可捕获标准状况下CO2气体2.8L
【答案】D
【分析】根据左图可知A 极
→O2，发生氧化反应生成单质O2，所以A 为阳极，B 为阴极，阳极与电
源正极相接、阴极与电源负极相接，根据右图可知，Y 极为电源正极、X 极为电源负极。阳极反应式为
，阴极电极反应式为：
，以此解答该题。
【解析】A．由分析可知，B 为阴极，Y 极为电源正极，阴极与电源负极相接，B 接太阳能电池的X 电
极，A 错误；B．由分析知，左图装置A 电极为阳极，阳极反应式为
，B 错
误；C．熔盐提供离子导电，CCl4是非电解质，无法导电，不能代替，C 错误；D．结合分析，A 为阳极，
电极反应式为
，B 为阴极，电极反应式为：
，CO2与熔盐
反应生成
和
，即
，
，通过分析，总反应为
，理论上转移4mol 电子消耗1mol CO2，转移0.5mol 电子则可捕获0.125mol CO2，可捕
获标准状况下CO2气体体积为2.8L，D 正确；故答案选D。
10.（2025·北京西城·二模）普鲁士蓝的化学式为
。一种在空气中工作的普鲁士蓝电池的示
意图如图所示，普鲁士蓝涂于惰性电极M 上。闭合K，灯泡亮。待灯泡熄灭，断开K，一段时间后普鲁士
蓝恢复。
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下列说法不正确的是
A．闭合
上的电极反应：
B．闭合K，一段时间后电解质溶液的质量增大
C．断开K，每生成
，需要消耗
D．断开K，一段时间后电解质溶液中可能出现白色沉淀
【答案】B
【分析】闭合K，灯泡亮，构成原电池，惰性电极M 上铁元素化合价下降，则惰性电极M 是正极，Al 是
负极，断开K，
被
氧化为
，普鲁士蓝恢复，据此解答。
【解析】A．惰性电极M 是正极，铁元素化合价下降，发生得到电子的还原反应，电极反应为：
，A 正确；B．负极的反应为
，当电路转移3mol 电
子时，有1molAl 进入溶液，同时正极会有
转化为固体，故电解质溶液质量变小，B 错误；C．由化
合价变化可知，每生成
，转移
，
做氧化剂，有：
，根据转移电子守恒
可知，需要消耗
，C 正确；D．断开K，一段时间后，由于氧气做氧化剂，溶液中将出现
，与负极产生的
结合生成
，故溶液中可能出现白色沉淀是合理的，D 正确；故选B。
11.（2025·甘肃白银·模拟预测）某研究团队开发出一种新型的固态电池(SSBs)他们先将纤维素与邻苯二甲
酸酐转化为纤维素邻苯二甲酸酯大分子(CP)，再将CP 与锂盐混合，形成固体电解质体系(CP-SSE)，该电
池放电时的工作原理如图所示。下列说法错误的是
A．利用纤维素制备CP-SSE 符合可持续发展要求
B．CP 分子间存在氢键，使其具有卓越的机械性能
C．放电时，b 极反应为
8
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D．充电时，当生成1mol
时，有7g
向左穿过CP-SSE
【答案】D
【分析】该电池为二次电池，由工作原理可知，放电时，a 为负极，发生电极反应：
，b 为正极，发生电极反应：
，装置中CP 为电解质的固态载体。
【解析】A．纤维素属于可再生资源，利用纤维素制备CP-SSE 符合可持续发展要求，A 项正确；B．CP 中
存在羟基和氧原子，存在分子间氢键，增强了机械性能，B 项正确；C．由分析可知，放电时，b 极的电极
反应为
，C 项正确；D．充电时，a 极发生反应：
，
当生成1mol
时，消耗
，即有7x g
向左穿过CP-SSE，D 项错误；答案选D。
12.（2025·甘肃甘南·模拟预测）锂离子电池广泛应用于新能源汽车上，它具有能量密度大、工作寿命长的
特点。一种锂离子电池原理如图所示。下列说法错误的是
A．放电时A 极发生反应
B．充放电过程中，只有一种元素化合价发生变化
C．隔膜为阳离子交换膜
D．电池充电时，A 与电源的正极相连
【答案】B
【分析】由图可知，S 到T 为放电，放电时B 极S→T，S 中的Li+“脱嵌”透过隔膜移动到A 电极，则放电
时B 极为负极，A 极为正极，充电时，B 极为阴极，A 极为阳极；
【解析】A．据分析，A 为正极，结合图像，
作氧化剂，在正极得到电子还原为
，电极反应式为
，A 正确；B．充放电过程中，C 元素和I 元素的化合价发生变化，B 错误；C．放电时B 极释
放锂离子移向正极，所以隔膜为阳离子交换膜，C 正确；D．电池充电时，A 为电解池的阳极，应该与电
源的正极相连，D 正确；选B。
13.（2025·安徽·模拟预测）某沉积物-微生物电池可以回收处理含硫废渣(硫元素的主要存在形式为
)其
工作原理如图所示。已知：随酸性增强，硫氧化菌的活性逐渐降低，下列说法正确的是
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A．电势：碳棒Y 高于碳棒X
B．碳棒X 存在电极反应：
C．工作一段时间后，硫氧化菌活性降低，电池效率也降低
D．每生成
，理论上消耗
(标准状况下)
【答案】C
【分析】由图可知，碳棒X 极上
得到电子生成
，则碳棒X 为正极，电极反应为：
，碳棒Y 为负极，发生氧化反应：
；
【解析】A．由分析可知，碳棒X 为正极，碳棒Y 为负极，碳棒Y 的电势比碳棒X 的电势低，A 错误；
B．由分析可知，碳棒X 的电极反应为：
，B 错误；C．电池总反应：
，工作一段时间后氢离子浓度增大，酸性增强，硫氧化菌的活性
降低，电池效率降低，C 正确；D．负极上每生成
，电路中转移7mol 电子（S 元素的化合价由
价升至
价），根据电子守恒，理论上消耗
的物质的量为1.75mol，理论上消耗标准状况下39.2L 的
，D 错误；答案选C。
14.（2025·山东烟台·二模）我国科学家设计了一套电化学装置，能够同时实现苯酚的无害化处理和电催化
合成
，其工作原理如图。下列说法错误的是
A．膜Ⅰ为阳离子交换膜
B．电子由d 经外电路移动到a
C．c 极的电极反应为
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D．b 极区每消耗1mol 苯酚，可合成7mol
【答案】C
【分析】左侧
具有氧化性，苯酚具有还原性，有自发的氧化还原反应，所以左侧装置是原电池，右
侧装置是电解池，a 极发生电极反应：
，得电子，发生还原反应，所
以a 为正极，b 极苯酚被氧化为CO2，发生氧化反应，b 是负极，c 是阴极，d 是阳极。
【解析】A．a 极发生电极反应：
，得电子，发生还原反应，a 为正
极，为维持溶液电中性，阳离子要透过膜Ⅰ向阴极区移动，所以膜Ⅰ为阳离子交换膜，A 正确；B．a 是正
极，b 是负极；d 是阳极，c 是阴极；电子在外电路中从阳极流向正极，即由阳极d 经外电路移动到正极
a，B 正确；C．c 极的电极反应为
，C 错误；D．b 极区每消耗
1mol 苯酚，根据化学方程式
转移28mol 电子，d 极的电极反应为
，转移28mol 电子时，可合成7mol
，D 正确； 故选C。
15.（2025·安徽·三模）液流电池具有使用寿命长、储能规模大、深度放电、安全性高等优点，它广泛应用
于储能领域。钒液流电池工作原理如图所示。下列说法正确的是
A．电池在放电时，电解液中
由Ⅰ室通过交换膜移向Ⅱ室
B．充电时电极M 发生的电极反应为
C．在硫酸溶液中用草酸还原
制备电解液
，反应的离子方程式为
D．采用电解
溶液可以制得五价钒离子电解液和三价钒离子电解液：阴极发生的电极反应为
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【答案】D
【分析】由原理图可知：放电时电极M 发生还原反应：
，推出M 为正极，
N 为负极，负极发生氧化反应：
，据此解答。
【解析】A．由原理图可知：放电时电极M 发生还原反应：
，推出M 为正
极，N 为负极，电解液中
应由负极区移向正极区，即由Ⅱ室移向Ⅰ室，故A 错误；B．充电时电极M 为
阳极，发生氧化反应，电极反应为
，故B 错误；C．草酸是弱酸，反应的离子
方程式应为
，故C 错误；D．电解时阴极发生还原反应，电
极反应为
，故D 正确；答案选D。
二、非选择题(共4 小题，共55 分)
16．（8 分）（2025·上海奉贤·二模）新能源汽车所用蓄电池主要为二次锂电池。如：钴酸锂电池的总反应
为：
，用它做电源，按如图装置进行电解。
（1）通电后，d 电极附近先出现白色沉淀
，则d 电极的反应为 ，m 极为电源的 极。
（2）工业上一种制备
反应的原理如下，下列说法正确的是_______（不定项）。
A．该反应中
被氧化
B．
是还原产物
C．每转移0.4mol 电子，生成
D．标准状况下，每消耗11.2L 的
时，
得到电子
（3）一定条件下，在2L 容器中发生上述反应制备
，10min 内，固体的质量减少了23.2g，则此段
时间内用
表示的化学反应速率为 。
【答案】（每空2 分）（1）
负 （2）C （3）
12
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【分析】由题可知，d 电极发生了氧化反应，即d 为阳极，c、b、a 电极分别为阴极、阳极、阴极；与d 电
极相连的n 极为电源正极，故m 为电源负极。
【解析】（1）d 电极上Cu 失电子与Cl-结合生成CuCl，电极反应为
；由上述分析可
知，m 为负极；
（2）由制备反应方程式可知，Co 的化合价由
升至+3，O 的化合价由0 降至-2，故氧化剂为
，还原
剂为
；
A．
中没有元素化合价变化，A 错误；
B．
是由
发生氧化反应所得产物，属于氧化产物，B 错误；
C．由化学方程式可知，每生成6 个
，转移4 个电子，故每转移0.4mol 电子，生成
，即
，C 正确；
D．
是还原剂，失去电子，D 错误；
故答案选C；
（3）依题，当固体减少23.2g，说明气体增加了23.2g，根据化学方程式可知，当有1mol
参与反应时，
气体的质量增加
，故实际参与反应的
为0.1mol，v(
)=
。
17．（16 分）（23-24 高三上·辽宁沈阳·期中）电化学原理在工农业生产中有重要应用。已知N2H4是一种
重要的清洁高能燃料，产物无污染。根据如图所示装置回答下列问题(C1~C6均为石墨电极，假设各装置在
工作过程中溶液体积不变)
（1）甲装置C2电极为 极，C1电极上的电极反应为
（2）装置中Ag 电极上的电极反应为 ，若乙装置中溶液体积为400mL，开始时溶液pH 为6，
当电极上通过0.04mol 电子时溶液pH 约为 。
（3）丙装置用于处理含高浓度硫酸钠的废水，同时获得硫酸、烧碱及氢气，膜X 为 (填“阳
离子”“阴离子”或“质子”)交换膜，当电极上通过0.04mol 电子时，中间硫酸钠废水的质量改变
g(假定水分子不能通过膜X 和膜Y)。
（4）电解一段时间后，丁装置中能观察到的现象是 ，丁装置中电解反应的总化学方程式为
13
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。
【答案】（每空2 分）（1）正 N2H4－4e－+4OH－ = N2+4H2O
（2）Ag++e－ = Ag 1
（3）阴离子 2.84
（4）Fe 电极逐渐溶解，C6电极上有气泡产生，溶液中出现红褐色沉淀 Fe+2H2O
Fe(OH)2↓+H2↑
【分析】利用肼-氧气燃料电池给乙、丙、丁三个电解池供电。在燃料电池中，通入燃料肼的C1电极为负
极，通入氧气的C2电极为正极，和原电池正极相连的为电解池的阳极，和负极相连的为电解池的阴极。
【解析】（1）甲为燃料电池，肼和氧气发生反应生成无污染物，即生成氮气和水，所以肼为负极，氧气
为正极，负极上肼失去电子发生氧化反应生成氮气，电极反应式为：N2H4－4e－+4OH－ = N2+4H2O。
（2）和电池正极相连的电极C3、C4和铁为阳极，和电池负极相连的银、C5和C6为阴极，银电极上Ag+得
到电子生成银：Ag++e－ = Ag；C1电极上发生的电极反应为：2H2O-4e-=O2↑+4H+，当电极上通过0.04mol 电
子时，生成0.04molH+，电解后溶液中的H+的物质的量为0.04mol+0.4L×10-6mol/L≈0.04mol，溶液体积为
400mL，则H+浓度为0.1mol/L，所以溶液的pH=1。
（3）丙装置中阳极C4的电极反应式为：2H2O-4e-=O2↑+4H+，阴极C5的电极反应式为：2H2O+2e-
=H2↑+2OH-，要获得硫酸、烧碱和氢气，则硫酸钠废水中的硫酸根离子通过膜X 进入阳极室，所以膜X 为
阴离子交换膜；当电极上通过0.04mol 电子时，根据电子守恒，通过膜X 的硫酸根离子为0.02mol，通过膜
Y 的钠离子为0.04mol，所以中间硫酸钠废水的质量减轻0.02mol×142g/mol=2.84g。
（4）丁装置中铁为阳极，在阳极铁失去电子转化为Fe2+，阴极的电极反应式为：2H2O+2e-=H2↑+2OH--，
OH-和Fe2+生成Fe(OH)2，Fe(OH)2易被氧化为红褐色的Fe(OH)3，电解一段时间后，丁装置中能观察到Fe
电极逐渐溶解，C6电极上有气泡产生，溶液中出现红褐色沉淀，丁装置中电解反应的总化学方程式为：
Fe+2H2O
Fe(OH)2↓+H2↑。
18．（13 分）（2025·河北·模拟预测）回答下列问题
（1）某同学利用原电池装置证明了反应Ag＋＋Fe2＋=Ag＋Fe3＋能够发生，设计的装置如下图所示。为达到
目的，其中石墨为 极，甲溶液是 ，证明反应Ag＋＋Fe2＋=Ag＋Fe3＋能够发生的实
验操作及现象是
（2）用零价铁(Fe)去除水体中的硝酸盐(NO )已成为环境修复研究的热点之一，Fe 还原水体中NO3
-的反应
原理如图所示。
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上图中作负极的物质是 。正极的电极反应式是 。
（3）在传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上，科学家最近采用碳基电极材料设计了一种新的工艺方
案，主要包括电化学过程和化学过程，如下图所示：阴极区的电极反应式为 。 电路中转移1
mol 电子，需消耗氧气 L(标准状况)。
【答案】（除标注外，每空2 分）（1）负（1 分） FeSO4 或FeCl2溶液 分别取电池工作前与工
作一段时间后左侧烧杯中溶液，同时滴加KSCN 溶液，后者红色加深
（2）铁 NO ＋8e-＋10H＋=NH ＋3H2O
（3）Fe3+＋e-= Fe2+ 5.6L
【解析】（1）已知电池总反应为反应Ag＋＋Fe2＋=Ag＋Fe3＋，银离子化合价降低，得到电子，作正极，故
石墨一侧仅为导电材料，作负极，甲溶液是含Fe2+的溶液，可以为FeSO4 或FeCl2溶液；证明反应能够发
生，实际上即证明有Fe3+生成，实验操作及现象是：分别取电池工作前与工作一段时间后左侧烧杯中溶
液，同时滴加KSCN 溶液，后者红色加深；
（2）由图可知，电子从铁电极移到外侧，故铁电极失去电子，发生氧化反应，做负极，正极
得到电
子变为
，电极反应式为
＋8e-＋10H＋=
＋3H2O；
（3）由题可知，HCl 失去电子变为Cl2，发生氧化反应，做阳极，阴极区的电极反应式为Fe3+＋e-= Fe2+，
外侧Fe2+与氧气反应4Fe2++O2+4H+= 4Fe3++2H2O，电路中转移1 mol 电子，需消耗氧气0.25mol，即5.6L(标
准状况)。
19．（18 分）（23-24 高三上·全国·月考）氨是一种重要的化工原料，电化学合成氨在工业上起着相当重要
的作用。
（1）电解法合成氨反应装置如图所示：
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b
①极为 (填“阴”或“阳”)极，a 极的电极反应式为 。
②电解装置中质子交换膜的作用为 。
③若极产生的
在一定条件下的体积为
极中通入相同条件下
的总体积为
，则
的转化
率为
(保留两位有效数字)。
（2）近几年科学家研究通过一种生物燃料电池实现室温下合成氨，其工作原理如图：
该电池负极是电极 (填“a”或“b”)，正极反应式为 ；对比传统的工业合成氨，生
物燃料电池合成氨的优点是 (任写一条)。
（3）科学家在以悬浮的纳米
作催化剂，
和
为原料直接常压电化学合成氨方面取得了突破性
进展。其工作原理如图所示：
①
电极处发生的总反应为
。已知该反应分为两步，其中第二步的反应为
，则第一步反应为 。
②蒙乃尔筛网处发生的电极反应为 。
【答案】（每空2 分）（1）①阳
②为质子的迁移和输送提供通道，并阻
隔阴、阳两极产物接触 ③33
（2）a
条件温和(或生成氨的同时释放电能)
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（3）①
②
【解析】（1）①根据图示可知：在b 极上H2O 中O 元素失去电子发生氧化反应生成O2，因此b 极为阳
极；a 极上N2得到电子发生还原反应生成NH3，因此a 极为阴极，其电极反应式为：N2+6e-+6H+=2NH3；
②质子交换膜只允许H+和H2O 通过，a 极上会消耗H+，b 极上会生成H+，NH3能与H+反应生成
，因
此质子交换膜的作用是：为质子的迁移和输送提供通道，并阻隔阴、阳极产物接触；
b
③极的电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，根据氧化还原反应得失电子守恒可知参加反应各物质关系式为
2N2~3O2，生成O2和通入N2的体积比为3：2，实际情况在相同条件下通入N2的体积和生成O2 的体积比为
672 L：336 L=2：1，即通入1 mol N2生成0.5 mol O2，因此N2的转化率为
；
（2）根据装置中物质的转化过程，电极b 上MV2+转化为MV+，过程中得到电子，则电子从电极a 流向电
极b，电极a 为负极，电极b 为正极；正极的电极反应式为MV2++ e-- =MV+；该电化学装置运行过程中，利
用生物燃料电池在室温下合成氨，既不需要高温加热，同时还能将化学能转化为电能，因此较之于传统的
合成氨工业，该方法的优点有：条件温和、生成氨的同时释放电能，故答案为：a；MV2++ e-- =MV+；条件
温和(或生成氨的同时释放电能)；
（3）①Ni 电极处两步反应合并得到总电极反应式N2＋6e-＋6H2O=2NH3＋6OH-，再根据电解质成分及第二
步反应的方程式，总方程式与第二步反应方程式拆分，得到第一步相应电极反应式，所以本问应填“Fe2O3
＋6e-＋3H2O=2Fe＋6OH-”；
②根据产物分析，Ni 电极是阴极，所以蒙乃尔筛网所在电极是阳极，再根据电解液成分，该电极处应是
OH-失电子生成O2和H2O，所以本问应填“4OH--4e-=2H2O+O2↑”。
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