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题型08 电化学
1.(2025 年1 月•“八省联考”河南卷)我国科学家设计了一种水系S-MnO2可充电电池,其工作原理如
图所示。
下列说法正确的是( )
A.充电时,电极b 为阳极
B.充电时,阳极附近溶液的pH 增大
C.放电时,负极的电极反应:Cu2S−4e−=S+2Cu2+
D.放电时,溶液中Cu2+向电极b 方向迁移
【答案】C
【解析】由图可知,放电时,电极a 上MnO2转化为Mn2+,发生还原反应,电极b 上Cu2S 转化为S,
发生氧化反应,则电极a 为正极,电极b 为负极;充电时,电极a 上Mn2+转化为MnO2,发生氧化反应,电
极b 上S 转化为Cu2S,发生还原反应,此时电极a 为阳极,电极b 为阴极。A 项,充电时,S 转化为
Cu2S,发生还原反应,则电极b 为阴极,A 错误;B.项,充电时,电极b 为阴极,则电极a 为阳极,电极
a 的电极反应为Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+,阳极附近溶液的pH 减小,B 错误;C 项,放电时,电极b 为
负极,负极的电极反应为Cu2S−4e−=S+2Cu2+,C 正确;D 项,放电时,溶液中Cu2+向正极移动,即向电极a
方向迁移,D 错误;故选C。
2.(2025 年1 月•“八省联考”内蒙古卷)阅读下列材料,完成下列小题。
随着锂离子电池在众多领域的广泛应用,其废旧电池的回收工作愈发显得意义重大。现行的回收工艺
1
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通常采用酸浸碱浸的方法,从锂离子电池正极材料LiCoO2 (含少量金属Cu)中提取Li 和Co,得到的
Co(OH)2和Li2CO3在空气中煅烧,可实现LiCoO2的再生。与此同时,为达成绿色回收Li 和Co 的目标,科
研人员正在研究一种新型电解回收工艺。已知:Ksp[Co(OH)2]= 6×10-15,Ksp[Cu(OH)2]= 2×10-20。电解回收
工艺的原理如下图所示。下列说法错误的是( )
A.太阳能电池板经光照产生的电子流向a 极
B.LiCoO2浸出:4LiCoO2+12H+=4Co2++4Li++O2↑+6H2O
C.b 电极反应:2H2O+2e-=H2↑+2OH-
D.电解前除去LiCoO2中的杂质,可提高Co(OH)2纯度
【答案】A
【解析】电池正极材料LiCoO2 (含少量金属Cu),加稀硫酸及过氧化氢反应,生成铜离子、钴离子、
锂离子,再加氢氧化钠进行沉铜,进一步加氢氧化钠进行沉钴,进行一系列操作得到碳酸锂,将得到的
Co(OH)2和Li2CO3在空气中煅烧,实现LiCoO2的再生;由太阳能电池电解回收工艺的原理可知,电极a 上
水失去电子变为氧气,所以电极a 为阳极,电极式为2H2O-4e-=O2↑+4H+,电极b 为阴极,电极式为
2H2O+2e-=H2↑+2OH-。A 项,电极b 为阴极,太阳能电池板经光照产生的电子流向b 极,故A 错误;B 项,
LiCoO2浸出生成钴离子,钴元素化合价降低,氧元素化合价升高,所以离子方程式:4LiCoO2+12H+=4Co2+
+4Li++O2↑+6H2O,故B 正确;C 项,b 电极为阴极,电极反应式:2H2O+2e-=H2↑+2OH-,故C 正确;D
项,电解前除去LiCoO2中的杂质,防止铜离子加NaOH 溶液时生成Cu(OH)2,可提高Co(OH)2纯度,故D
正确;故选A。
3.(2025 年1 月•“八省联考”四川卷)我国科学家发明了一种高储能、循环性能优良的水性电池,其工
作示意图如下。
2
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下列说法错误的是( )
A.放电时,K+从负极向正极迁移
B.放电时,Zn(OH)4
2-的生成说明Zn(OH)2具有两性
C.充电时,电池总反应为Zn(OH)4
2-+2S2O3
2-=Zn+4OH-+ S4O6
2-
D.充电时,若生成1mol S4O6
2-,则有4molK+穿过离子交换膜
【答案】D
【解析】由电池装置图可知,放电时Zn 为负极,电极反应为Zn-2e-+4OH-= Zn(OH)4
2-,多孔碳为正极,
电极反应为S4O6
2-+2e-=2 S2O3
2-;充电时Zn 为阴极,电极反应为Zn(OH)4
2-+2e-=Zn+4OH-,多孔碳为阳极,
电极反应为2 S2O3
2--2e-= S4O6
2-。A 项,放电为原电池,原电池中K+向正极移动,A 正确;B 项,碱性环境
中有Zn(OH)4
2-生成说明Zn(OH)2能与碱反应,既能与酸反应又能与碱反应说明Zn(OH)2有两性,B 正确;C
项,充电为电解池,根据分析,总反应为阴阳两极的加和,Zn(OH)4
2-+2S2O3
2-=Zn+4OH-+ S4O6
2-,C 正确;
D 项,由电极反应2 S2O3
2--2e-= S4O6
2-,生成1mol S4O6
2-转移电子物质的量为2mol,应有2molK+穿过离子交
换膜,D 错误;故选D。
4.(2025 年1 月•“八省联考”陕西、山西、宁夏、青海卷)为了从海水中提取锂,某团队设计了图示
的电解池。保持电源正负极不变,每运行一段时间后,将电极1 与4 取下互换,电极2 与3 取下互换,实
现锂的富集。下列说法正确的是( )
3
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A.电路中电子的流向随着电极互换而改变
B.电极2 上发生的反应为:Ag-e--=Ag+
C.理论上,电极1 与电极4 的质量之和保持不变
D.理论上,电路通过1mol 电子时,有0.5molLi+富集在右侧电解液中
【答案】C
【解析】为从海水中提取锂,电极1 的电极反应式为:FePO4+e-+Li+=LiFePO4,则电极1 为阴极,则电
极2 为阳极,电极3 为阴极,电极4 为阳极,在电极4 上发生氧化反应:LiFePO4-e-=Li++FePO4,实现了锂
的提取。A 项,保持电源正负极不变,则电子流向不变,故A 错误;B 项,电极2 为阳极,海水中有Cl-,
则电极2 的电极反应式为:Ag-e-+Cl-=AgCl,故B 错误;C 项,通过相同电量,电极1 上附着的Li+的量和
电极4 上失去的Li+的量相等,所以理论上,电极1 与电极4 的质量之和保持不变,故C 正确;D 项,根据
电子守恒,电路中各处的电量相等,所以理论上,电路通过1mol 电子时,有1 molLi+富集在右侧电解液中,
故D 错误;故选C。
5.(2025 年1 月•“八省联考”云南卷)低空经济为新能源电池拓宽了应用场景。一种新型光伏电池工
作原理如图所示,其中KI-KI3为电解质浴液。太阳光照下,敏化后的TiO2产生电子(e-)和空穴(h+),驱动电
流产生和离子移动。下列说法错误的是( )
A.电池工作时,涉及光能转化为电能
B.敏化TiO2电极是负极
C.
电极反应为:3I--2 e-=I3
-
D.光敏化剂结构中,中心离子Ru2+的配位数是6
【答案】C
【解析】太阳光照射TiO2电极上,敏化后的TiO2失去电子为原电池的负极,Pt 电极为正极。A 项,该
装置是光伏电池,太阳光照下敏化后的TiO2产生电子(e-)和空穴(h+),驱动电流产生和离子移动,所以电池
工作时,涉及光能转化为电能,A 正确;B 项,太阳光照下,敏化后的TiO2产生电子(e-)和空穴(h+),即敏
化TiO2电极失电子为负极,B 正确;C 项,Pt 电极为正极,发生得电子还原反应,Pt 电极电极反应为:3I-
4
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+2 e-=I3
-,C 错误;D 项,由图可知,光敏化剂结构中,中心离子Ru2+与6 个N 原子成键,配位数是6,D
正确;故选C。
1.一种以钒基氧化物(V6O13)为正极材料的水系锌离子电池的工作原理如图所示。通过使用孔径大小
合适且分布均匀的新型离子交换膜,可提高离子传输通量的均匀性,从而保持电池的稳定性。下列说法正
确的是( )
A.放电过程中,Zn2+向
极一侧移动
B.放电过程中,电子由
极经电解质溶液向V6O13极移动
C.充电时,V6O13极与外接直流电源正极相连
D.充电时,阳极发生的电极反应可能为V6O13+xZn2+ +2xe-=ZnxV6O13
【答案】C
【解析】钒基氧化物(V6O13)为正极,则Zn 极为负极,电池工作时,负极Zn 失电子生成Zn2+进入溶液,
透过阳离子交换膜进入正极区;在正极,V6O13得电子产物与电解质反应生成ZnxV6O13。A 项,放电过程中,
Zn 极为负极,Zn 失电子生成Zn2+进入溶液,Zn2+向正极一侧移动,A 不正确;B 项,放电过程中,电子由
Zn 极沿导线向V6O13极移动,电子不能经过电解质溶液,B 不正确;C 项,充电时,V6O13极作阳极,将
ZnxV6O13转化为V6O13,与外接直流电源正极相连,C 正确;D 项,充电时,阳极ZnxV6O13失电子生成
V6O13和Zn2+,发生的电极反应可能为ZnxV6O13-2xe-=V6O13+Zn2+,D 不正确;故选C。
2 .一种电解装置如图所示,电解时H+ 从右室移向左室。通过电解获得的电解液可实现
。下列说法正确的是( )
5
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A.左室电解获得的电解液可用于实现“转化Ⅰ”
B.右室发生的电极反应为
C.“转化Ⅱ”发生的反应为
D.“转化Ⅰ”生成1 mol
,理论上电路中通过:3 mol
【答案】C
【解析】根据氢离子在电解池中移动方向可知,a 电极为阴极,b 电极为阳极,阳极发生失电子的氧化
反应,阴极发生得电子的还原反应,阳极反应:
,阴极反应:
,阳极生成
具有强氧化性,阴极生成
具有还原性,“转化Ⅰ”为氧化反应、可加
入右室电解获得的电解液氧化实现,“转化II”为还原反应,可加入左室电解获得的电解液还原实现,
。A 项,“转化Ⅰ”为氧化反应,应加入氧化剂,左
6
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室电解液含
,右室电解液含
,所以实现“转化Ⅰ”需右室电解获得电解液,A 错误;B 项,右
室发生的电极反应:
,B 错误;C 项,“转化II”为还原反应,可加入左
室电解获得的电解液还原实现,
,C 正确;
D 项,“转化Ⅰ”为
,根据得失电子守恒,生成1mol
理论上电路中通过:6 mol
,D 错误;故选C。
3.某课题组设计了一种新型可充放电的“生物质电池”,实现了在存储和释放电力的同时生产高附
加值的化学品。电化学装置如图所示,电解质溶液为KOH 溶液,实线代表放电,虚线代表充电,下列说
法正确的是( )
7
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A.放电时,M 极电势高于N 极
B.放电时,N 极电极反应式为NiOOH+H2O+e-= Ni2++3OH-
C.充电时,电路中每转移1mol e-,理论上可生产糠醇49g
D.充电时,M 极附近溶液pH 不断减小
【答案】C
【解析】由题意可知,放电时:N 电极
转化为Ni(OH)2,得到电子,N 电极为正极,则M 为负
极,此时糠醛转化为糠酸;充电时:M 电极糠醛转化为糠醇,发生还原反应,M 为阴极,N 电极Ni(OH)2
转化为
,N 为阳极。A 项,放电时,正极电势高于负极,则N 极电势高于M 极,A 错误;B 项,
放电时,N 极电极反应式为NiOOH+H2O+e-= Ni(OH)2+OH-,B 错误;C 项,49g 糠醇是0.5mol,充电时,
当生产0.5mol 糠醇时,有2.5mol 的0 价碳(平均价态)降低到-
价(平均价态),转移
1mole-,C
正确;D 项,充电时,M 极电极反应:
+2H2O+2e-=2OH-+
,则M 极附近溶液
pH 不断增大,D 错误;故选C。
4.以甲苯为原料通过间接氧化法可以制取苯甲醛、苯甲酸等物质,反应原理如下图所示.下列说法
正确的是( )
8
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A.电解时的阳极反应为:2Cr3++7H2O+6e-= Cr2O7
2-+14H+
B.电解结束后,阴极区溶液pH 升高
C.1mol 甲苯氧化为0.5mol 苯甲醛和0.5mol 苯甲酸时,共消耗
D.甲苯、苯甲醛、苯甲酸的混合物可以通过分液的方法分离
【答案】C
【解析】由图可知,左侧电极为阳极,水分子作用下铬离子在阳极失去电子发生氧化反应生成重铬酸
根离子和氢离子,电极反应式为2Cr3++7H2O-6e-= Cr2O7
2-+14H+,阳极槽外中重铬酸根离子与甲苯在酸性条
件下反应生成苯甲醛或苯甲酸,反应的离子方程式为3C6H5-CH3+2 Cr2O7
2-+16H+=3C6H5-CHO +4Cr3+
+11H2O, C6H5-CH3+ Cr2O7
2-+8H+=C6H5-COOH +2Cr3++5H2O,电解时,氢离子通过阳离子交换膜由阳极区
进入阴极区,右侧电极为电解池的阴极,阴极氢离子放电,电极反应为:2H++2e-=H2↑。A 电解时的阳极
发生氧化反应,电极反应为:2Cr3++7H2O-6e-= Cr2O7
2-+14H+,A 错误;B 项,阳极区产生的氢离子透过质子
交换膜进入阴极区,阴极上氢离子放电,电极反应为:2H++2e-=H2↑,电极上每消耗2molH+,就有
2molH+进入阴极区,故电极电解结束后,阴极区溶液pH 不变,B 错误;C 项,结合3C6H5-CH3+2 Cr2O7
2-
+16H+=3C6H5-CHO +4Cr3++11H2O,0.5mol 甲苯氧化为0.5mol 苯甲醛时消耗
,根据C6H5-CH3+
Cr2O7
2-+8H+=C6H5-COOH +2Cr3++5H2O,0.5mol 甲苯氧化为0.5mol 苯甲酸时消耗
,则1mol 甲
苯氧化为0.5mol 苯甲醛和0.5mol 苯甲酸时,共消耗
,C 正确;D 项,甲苯、苯甲醛、苯甲酸
的混合物是互溶的液体,不可以通过分液的方法分离,D 错误;故选C。
5.VB2空气电池是目前储电能力最强的电池。以VB2空气电池为电源,用惰性电极电解硫酸铜溶液的
装置如图所示,下列说法正确的是( )
已知:VB2在反应中生成V2O5和B2O3。
9
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A.c 电极为阴极,发生氧化反应
B.装置工作时,a 电极附近溶液的
逐渐减小
C.0.01mol 电极上发生的电极反应为2VB2+22OH--22e-=V2O5+2B2O3+11H2O
D.当外电路中通过0.04mol 电子时,B 装置中b 电极理论上可收集到336mL 气体(标况)
【答案】C
【解析】A 装置为VB2空气电池,VB2在反应中生成V2O5和B2O3,VB2发生氧化反应,VB2为负极,a
极通入氧气,氧气发生还原反应,a 电极是正极;B 装置为电解池,b 电极连接电源正极,b 是阳极;c 电
极连接电源负极,c 是阴极。A 项,c 电极连接电源负极,c 是阴极,发生还原反应,故A 错误;B 项,装
置工作时,a 是正极,氧气得电子生成氢氧根离子,附近溶液的pH 逐渐增大,故B 错误;C 项,VB2在反
应中生成V2O5和B2O3,VB2电极上发生的电极反应为2VB2+22OH--22e-=V2O5+2B2O3+11H2O,故C 正确;D
项,B 装置中b 电极是阳极,水失电子生成氧气,当外电路中通过0.04mol 电子时,B 装置中b 电极理论上
可收集到0.01mol 氧气,氧气的体积是224mL(标况下),故D 错误;故选C。
6.锂/氟化碳电池稳定性很高。电解质为LiClO4乙二醇二甲醚(
)溶液,总反应为
xLi+CFx=xLiF+C,放电产物LiF 沉积在正极,工作原理如图所示。下列说法正确的是( )
A.交换膜为阴离子交换膜
B.正极的电极反应式为CFx+xe-+xLi+=xLiF+C
C.电解质溶液可用LiClO4的乙醇溶液代替
10
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D.放电时,电子从a 极经过电解液到b 极
【答案】B
【解析】根据电极总反应:xLi+CFx=xLiF+C,放电时,锂作负极,电极反应为xLi-xe-= xLi+,正极是
石墨棒,电极反应式为CFx+xe-+xLi+=xLiF+C,锂离子从负极移向正极,电子的移动方向从负极移向正极。
A 项,锂离子从负极移向正极,交换膜为阳离子交换膜,故A 错误;B 项,正极的电极反应式为CFx+xe-
+xLi+=xLiF+C,故B 正确;C 项,乙醇和锂会发生反应,消耗锂,产生氢气,造成电极的损耗和危险,故
不能使用LiClO4的乙醇溶液代替LiClO4的乙二醇二甲醚溶液,故C 错误;D 项,原电池中,电子从负极经
导线流向正极,但不能经过电解质溶液,故D 错误;故选B。
7.我国科学家发现,利用如下装置可以将邻苯二醌类物质转化为邻苯二酚类物质,已知双极膜(膜
a、膜b)中间层中的H2O 可解离为
和
。下列说法错误的是( )
A.电极电势:M<N
B.M 极电极反应式为B2H6+14OH--12e-=2BO2
-+10H2O
C.工作一段时间后,装置中需要定期补充H2O 和NaOH
D.制取0.2mol 邻苯二酚类物质时,理论上有1.2mol
透过膜a
【答案】D
【解析】该装置为原电池装置。M 电极作负极,B2H6在该极失电子发生氧化反应,电极反应式为
B2H6+14OH--12e-=2BO2
-+10H2O;N 电极作正极,该极上邻苯二醌类物质得电子转化为邻苯二酚类物质。双
极膜中间层中的 H2O 解离为H+和 OH−,氢离子通过膜b 移向正极N,膜b 为阳离子交换膜;氢氧根离子
通过膜a 移向负极M,膜a 为阴离子交换膜。A 项,M 电极为负极,N 电极为正极,电流从正极流向负极,
从高电势流向低电势,因此电势:M 电极<N 电极,故A 正确;B 项,M 极电极反应式B2H6+14OH--12e-
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=2BO2
-+10H2O,故B 正确;C 项,N 电极为正极,双极膜的b 膜产生氢离子移向N 电极,a 膜产生氢氧根
离子移向M 电极,根据电极反应式和膜变化电荷(与电路中转移电子数相等),可知需要定期补充H2O 和
NaOH,故C 正确;D 项,根据N 极电极反应式可知:邻苯二醌类物质+4H++4e-=邻苯二酚类物质,制取
0.2mol 邻苯二酚类物质转移0.8mol 电子,则a 膜透过氢氧根离子为0.8mol,故D 错误;故选D。
8.一种以
超离子导体作为固体电解质电池如下图所示。氮掺杂单壁碳纳米角(
)为催
化剂,其主要放电产物为C 和NaHCO3 (沉积在催化剂上)。
下列有关说法不正确的是( )
A.A 电极发生氧化反应
B.B 电极发生的反应为:5CO2+4Na++2H2O+4e-=4NaHCO3+C
C.电池工作时,Na+由A 极经过
超离子导体向B 极移动
D.电池工作时,催化剂表面无非极性键的断裂和生成
【答案】D
【解析】由图,B 极上二氧化碳得到电子发生还原反应生成C,则右侧B 极为正极、左侧A 极为负极。
A 项,电极A 为负极、A 电极上发生氧化反应,B 为正极(CO2发生还原反应),A 正确;B 项,B 电极发生
还原反应生成C,同时还有水系电解液吸收CO2生成NaHCO3的反应,故电极反应为5CO2+4Na++2H2O+4e-
=4NaHCO3+C,B 正确;C 项,电池工作时,阳离子由负极向正极移动,故Na+由A 极经过Na 超离子导体
向B 极移动,C 正确;D 项,电池工作时,催化剂表面生成C,有非极性键的生成,D 错误;故选D。
9.清华大学研制的常温常压用惰性电催化材料合成尿素[CO(NH2)2]的电化学装置原理图如下:
12
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下列有关说法正确的是( )
A.M 为电源正极,F 为装置的阴极
B.膜为质子交换膜,H+从E 极向F 极运动
C.E 极的电极反应式为:2NO3
-+CO2+18H++16e-= CO(NH2)2+7H2O
D.标准状况下产生6.72LO2时,理论上生成0.45g 尿素
【答案】C
【解析】F 电极H2O 中氧为-2 价,生成O2中氧为0 价,化合价升高,被氧化,为电解池的阳极,与其
相连的N 电极为电源的正极;故E 为阴极,M 为负极。阳极:2H2O-4e-=O2↑+4H+,阴极:2NO3
-
+CO2+18H++16e-= CO(NH2)2+7H2O,总反应:2NO3
-+CO2+2H++H2O = CO(NH2)2+4O2,H+透过质子交换膜
从F 极向E 极运动。A 项,E 电极N 元素的化合价降低,发生还原反应,E 为电解池的阴极,相连的M 为
电源负极,N 为电源的正极,F 为装置的阳极,A 错误;B 项,结合分析可知,阳极发生的反应为2H2O-4e-
=O2↑+4H+,产生的H+从F 级经质子交换膜向E 极运动,B 错误;C 项,E 极的NO3
-得电子,生成
CO(NH2)2,由电子、电荷和元素守恒,电极反应式为2NO3
-+CO2+18H++16e-= CO(NH2)2+7H2O,C 正确;D
项,标准状况下生成O2的物质的量为
,由总反应:2NO3
-+CO2+2H++H2O =
CO(NH2)2+4O2知,尿素的质量为
,D 错误;故选C。
10.科学家设计了一种流通电化学系统,利用六价铬还原释放的化学能来增强过氧化氢的原位生成(如
图所示),实现酸性含铬工业废水的无害化处理和资源回收。下列说法错误的是( )
13
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A.电极M 与电源的正极相连
B.电极N 上生成H2O2的电极反应式为O2+2H2O+2e-=H2O2+2OH-
C.增大O2在电极间的流通速率,有利于H2O2的生成
D.用六价铬还原释放的化学能来辅助H2O2的电合成
【答案】B
【解析】M 电极上水中的氢氧根离子失去电子生成氧气,M 为阳极,则N 为阴极,氧气得电子与氢离
子反应生成过氧化氢。A 项,电极M 产生氧气,M 为阳极,与电源的正极相连,A 项正确;B 项,M 电极
生成的氢离子运动到N 电极参与电极反应,电极N 上生成H2O2的电极反应式为O2+2H++2e-=H2O2,B 项错
误;C 项,增大O2在电极间的流通速率,提高阴极O2的浓度,有利于H2O2的生成,C 项正确;D 项,六
价铬还原释放的化学能转化为电能来辅助H2O2的电合成,D 项正确;故选B。
11.某甘汞电极电池结构如图所示(盐桥中装有琼脂与KCl 饱和溶液)。
已知:电池总反应为2Ag+Hg2Cl2=2Hg+2AgCl。
下列叙述错误的是( )
A.银的金属活动性比汞强
B.放电时,Cl-向银极迁移
C.正极的电极反应式为Hg2Cl2+2e-=2Hg+2Cl-
D.负极有21.6gAg 参与反应时转移电子数目约为1.204×1023
【答案】A
【解析】根据电极总反应,银为负极,甘汞电极为正极。A 项,在金属活动顺序表中,汞排在银之前,
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汞的活动性比银强,该电池能自发进行反应的原因是AgCl 难溶于水,导致Ag 的活动性增强,A 项错误;
B 项,放电时,银极为负极,阴离子向负极迁移,B 项正确;C 项,正极为甘汞电极,发生还原反应,C
项正确;D 项,负极的电极反应式为Ag+Cl-- e-=AgCl,
,转移电子的物质的
量为n(e-)=0.2 mol,D 项正确;故选A。
12.某科研小组模拟的“人工树叶”电化学装置如图,甲装置为甲醇-空气燃料电池,乙装置能将H2O
和CO2转化为C6H12O6和O2,
、
是特殊催化剂型电极。下列正确的是( )
A.c 口通入甲醇,b 口通入空气
B.
极的电极反应式为6CO2+24H++24e-=C6H12O6+6H2O
C.甲装置中
向M 极移动,乙装置中
向
极移动
D.理论上,每生成22.4L(标准状况下)O2,必有4mol 电子由N 极流向X 极
【答案】B
【解析】图乙为电解池,并且CO2在Y 极上发生还原反应生成C6H12O6,则Y 极为阴极,电极反应式
为6CO2+24H++24e-=C6H12O6+6H2O,X 电极为阳极,阳极上H2O 失电子生成O2,电极反应为2H2O-4e-=4H+
+O2↑,甲装置为甲醇-空气燃料电池,与阳极X 极相接的N 极为原电池正极,与阴极Y 极相接的M 极为负
极,则c 口通入空气,b 口通入甲醇,原电池工作时阳离子移向正极N,电路中电子流向:M→Y,
X→N。A 项, b 口通入的是甲醇,c 口通入空气,A 错误;B 项,Y 极为阴极,CO2在Y 极上发生还原反
应生成C6H12O6,电极反应式为6CO2+24H++24e-=C6H12O6+6H2O,B 正确;C 项,甲装置为甲醇-空气燃料电
池,N 极为正极,M 极为负极,甲装置中H+向N 极移动,图乙为电解池,H+向阴极Y 极移动,C 错误;D
项,22.4L(标准状况下)O2的物质的量n=
1mol,阳极上H2O 失电子生成O2,电极反应为
2H2O-4e-=4H++O2↑,则电路中必有4mol 电子由X 极流向N 极,D 错误;故选B。
13.用电化学方法可以去除循环冷却水(含有Ca2+、Mg2+、HCO3
-、苯酚等)中的有机污染物,同时经处
理过的冷却水还能减少结垢,其工作原理如下图所示。
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下列说法正确的是( )
A.b 为电源的正极
B.钛基电极上的反应为H2O+e-=H++ •OH
C.碳钢电极底部有Mg (OH)2、CaCO3生成
D.每生成标准状况下2.24LCO2,需要消耗0.5mol•OH
【答案】C
【解析】碳电极上水得电子生成氢气,发生还原反应,为电解池的阴极,b 为电源的负极,a 为正极,
钛基电极是阳极,失电子,发生氧化反应,钛基电极上的反应为H2O+e-=H++ •OH。A 项, 碳电极上水得
电子生成氢气,发生还原反应,为电解池的阴极,b 为电源的负极,故A 错误;B 项,阳极失电子,发生
氧化反应,钛基电极上的反应为H2O-e-=H++ •OH,故B 错误;C 项,碳电极上水得电子生成氢气,
2H2O+2e-=2OH-+H2↑,HCO3
-+OH-=H2O+CO3
2-,碳钢电极底部有Mg (OH)2、CaCO3生成,故C 正确;D 项,
钛基电极上的反应为C6H5OH+28•OH=6CO2+17H2O,每生成标准状况下2.24L CO2,需要消耗
0.46mol•OH,故D 错误;故选C。
14.处理高浓度的乙醛废水的新方法——隔膜电解法,总反应为2CH3CHO+H2O
CH3CH2OH+CH3COOH(不考虑其它反应)。实验室中,以一定浓度的乙醛和H2SO4溶液为电解质溶液,模拟
含乙醛的工业废水,用惰性电极进行电解,其装置如图所示,下列说法错误的是( )
A.b 电极反应式为:CH3CHO-2e-+H2O=CH3COOH+2H+
B.电解一段时间后,电解池右侧pH 值增大
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C.若以CH4-空气燃料电池为直流电源,a 极应该与燃料电池中通入CH4的一极相连
D.理论上处理1mol 乙醛,将有1molH+通过质子交换膜
【答案】B
【解析】A 项,b 电极为阳极,反应式为:CH3CHO-2e-+H2O=CH3COOH+2H+,故A 正确;B 项,电解
一段时间后,电解池右侧消耗水,生成弱酸CH3COOH 和H+,H+通过质子交换膜移向左侧,右侧因为水减
少了,浓度增加,因此pH 值减小,故B 错误;C 项,若以CH4-空气燃料电池为直流电源,燃料电池的a
极应该通入CH4,故C 正确;D 项,理论上处理1mol 乙醛,ab 两极各消耗0.5mol,由电极式CH3CHO-2e-
+H2O=CH3COOH+2H+可知有1mol 电子发生转移,将有1molH+通过质子交换膜,故D 正确。故选B。
15.铝二次电池(RABs)具有更安全、更便宜和更高容量的特性。复合硒(V2C@Se)材料电极由于[AlCl4]
的嵌入脱出,引起Se2-和SeCl2、V2+和V3+之间发生可逆变化,其工作原理如图所示。下列说法错误的是(
)
A.放电时[AlCl4]-脱出V2C@Se 电极
B.隔膜为阴离子交换膜
C.当有1molSe2-参与反应时,外电路转移电子数目为4NA
D.充电时Se2-发生的反应为Se2-+4[AlCl4]- -4e-=SeCl2+2[Al2Cl7]-
【答案】C
【解析】由图可知,放电时Al 作负极,发生氧化反应:Al-3e--+7[AlCl4]-=4[Al2Cl7]-,V2C@Se 作正极,
SeCl2发生反应:SeCl2+2[Al2Cl7]-+4e-= Se2-+4[AlCl4]-,V3+发生反应:V3++e-=V2+;充电时,Al 作阴极,电极
反应式:4[AlCl4]- +3e--=Al+7[AlCl4]-,V2C@Se 作阳极,SeCl2发生反应:Se2-+4[AlCl4]- -4e-
=SeCl2+2[Al2Cl7]-,V2+发生反应:V2+-e-=V3+。A 项,电池放电时,V2C@Se 作正极,SeCl2发生反应:
SeCl2+2[Al2Cl7]-+4e-= Se2-+4[AlCl4]-,说明[AlCl4]-脱出V2C@Se 电极,A 正确;B 项,[Al2Cl7]-、[AlCl4]-通过
离子交换膜嵌入和嵌出,隔膜为阴离子交换膜,B 正确;C 项,当有1molSe2-参与反应时,V3+也在同时发
生的反应,外电路转移电子数目大于4NA,C 错误;D 项,充电时,SeCl2发生反应:Se2-+4[AlCl4]- -4e-
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=SeCl2+2[Al2Cl7]-,D 正确;故选C。
16.中国科学院和香港城市大学联合研制出了一种全新的双离子电池,该电池用石墨(石墨有层间空隙,
可以嵌入正离子或负离子)作正负电极,用六氟磷酸锂(LiPF6)离子液体作电解液,充电时总反应为:
(x2+1)C+xLi++ xPF6
-=LixC+ xCx(PF6),其装置如图所示。下列说法错误的是( )
A.充电时,a 为阴极
B.放电时,负极的电极反应为:LixC-xe-=xLi++C
C.充电时,离子液体中的Li+向阳极移动
D.双离子电池在充放电过程中,缩短离子运动路程,有利于提高电池的能量密度
【答案】C
【解析】根据充电时总反应为:(x2+1)C+xLi++ xPF6
-=LixC+ xCx(PF6)结合图可知充电时阳极:xC+PF6
--
e-=Cx(PF6),b 电极附近聚集大量阴离子,b 为阳极,a 为阴极,发生反应xLi++C+xe-=LixC;放电时,a 为负
极发生氧化反应LixC-xe-=xLi++C,b 为正极,发生还原反应Cx(PF6)+e-= xC+PF6
-。A 项,充电时,a 为阴极,
发生还原反应xLi++C+xe-=LixC,A 正确;B 项,放电时为原电池,负极的电极反应为:LixC-xe-=xLi++C,
B 正确;C 项,充电时,电解池中阳离子移向阴极,Li+向阴极移动,C 错误;D 项,如图所示,中间有隔
膜将装置分割,双离子电池在充放电过程中,缩短离子运动路程,有利于提高电池的能量密度,D 正确;
故选C。
17.对乙酰氨基酚(
)也被称为扑热息痛,可通过在电极上电解苯酚的乙腈水溶液
直接合成,装置如图6 所示,其中a、b、c、d 均为惰性电极。下列说法正确的是( )
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A.电极a 为负极
B.工作一段时间后,乙室溶液的pH 变大
C.d 电极反应式为
D.当有1molH+移向丙室时,理论上乙室质量减少16g
【答案】C
【解析】A 项,该装置为电解苯酚的乙腈水溶液的装置,左侧为原电池,右侧为电解池,H+在电解池
中由丁向丙移动,故d 为阳极,连接电源的正极,即a 为正极,A 项错误;B 项,乙室为电源的负极区,
电极反应为H2O2+2OH--2e-= O2↑+2H2O,工作一段时间以后OH-被消耗,溶液的pH 减小,B 项错误;C 项,
d 为电解池的阳极,发生氧化反应,失去电子,电极反应为
,C 项正确;D 项,b 为原
电池的负极,发生电极反应:H2O2+2OH--2e-= O2↑+2H2O,当有1molH+移向丙室时,电子转移2mol,乙室
质量减少的为氧气的质量,故乙室质量减少
,D 项错误;故选C。
18.利用不同氢源(D2O 和
)在两个
膜电极上同时对同一有机物进行双边加氢的原理如图所示
(以
为电解质)。下列说法不正确的是( )
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A.
极电极反应式为:HCHO-e-+2OH-=HCOO-+H+H2O
B.电解时,阴离子通过交换膜从左室向右室迁移
C.消耗1mol
,回路转移电子和通过交换膜的阴离子的物质的量均为4mol
D.若无论电解多久
极附近产物中也不会含有
,说明
极获得的
均来自
HCHO
【答案】C
【解析】A 项,由图可知,N 极HCHO 和OH−失电子生成HCOO−和H,配平后电极方程式正确,A 正
确;B 项,NaOH 为电解质,N 极电极反应消耗OH−,电解时,阴离子通过交换膜从左室向右室迁移,B 正
确;C 项,M 极消耗1mol
,产物
中增加4molD,D 来源于D2O,
化合价由+1 变为0,共得4mol 电子,阴阳极得失电子守恒,N 极也失4mol 电子,由N 极电极反应知,需
要8molOH-,即通过交换膜的阴离子的物质的量为8mol,C 错误;D 项,若无论电解多久N 极附近产物中
也不会含有
,结合N 极电极反应,说明N 极获得的H 均来自HCHO,D 正确;故选
C。
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