北京曲一线图书策划有限公司 2023版《5年高考3年模拟》A版
专题十一 化学反应与电能
基础篇 固本夯基
考点一 原电池
1.(2021福建,9,4分)催化剂TAPP-Mn(Ⅱ)的应用,使Li-CO 电池的研究取得了新的进展。
2
Li-CO 电池结构和该催化剂作用下正极反应可能的历程如下图所示。
2
下列说法错误的是( )
A.Li-CO 电池可使用有机电解液
2
B.充电时,Li+由正极向负极迁移
C.放电时,正极反应为3CO +4Li++4e- 2Li CO +C
2 2 3
D.*LiCO 、*CO、*LiC O 和C都是正极反应的中间产物
2 2 3
答案 D
2.(2019浙江4月选考,12,2分)化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。
下列说法不正确的是( )
A.甲:Zn2+向Cu电极方向移动,Cu电极附近溶液中H+浓度增加
B.乙:正极的电极反应式为Ag O+2e-+H O 2Ag+2OH-
2 2
C.丙:锌筒作负极,发生氧化反应,锌筒会变薄
D.丁:使用一段时间后,电解质溶液的酸性减弱,导电能力下降
答案 A
3.(2021广东,9,2分)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
2 2
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.将电能转化为化学能
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C.阳离子由正极移向负极
D.CO 在正极上得电子
2
答案 D
4.(2018海南单科,8,4分)(双选)一种镁氧电池如图所示,电极材料为金属镁和吸附氧气的
活性炭,电解液为KOH浓溶液。下列说法错误的是( )
A.电池总反应式为2Mg+O +2H O 2Mg(OH)
2 2 2
B.正极反应式为Mg-2e- Mg2+
C.活性炭可以加快O 在负极上的反应速率
2
D.电子的移动方向由a经外电路到b
答案 BC
5.(2019课标Ⅰ,12,6分)利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成,电池工作时MV2+/
MV+在电极与酶之间传递电子,示意图如下所示。下列说法错误的是( )
A.相比现有工业合成氨,该方法条件温和,同时还可提供电能
B.阴极区,在氢化酶作用下发生反应H +2MV2+ 2H++2MV+
2
C.正极区,固氮酶为催化剂,N 发生还原反应生成NH
2 3
D.电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动
答案 B
考点二 电解池
1.(2021海南,9,4分)液氨中存在平衡:2NH
NH+ +NH-
。如图所示为电解池装置,以
3 4 2
KNH 的液氨溶液为电解液,电解过程中a、b两个惰性电极上都有气泡产生。下列有关
2
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2NH +2e- H
↑+2NH-
3 2 2
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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
2.(2022届辽宁六校联考,12)关于下列各装置图的叙述错误的是( )
① ②
③
A.图①装置可实现铁上镀铜,则a极为铜,b极为铁
B.图②装置可实现粗铜的精炼,则X极为正极
C.图①装置可用于氯碱工业,则电极总反应式为2Cl-+2H O H ↑+Cl ↑+2OH-
2 2 2
D.图③装置中钢闸门应与外接电源的负极相连,为牺牲阳极法
答案 D
3.(2017课标Ⅱ,11,6分)用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜,电
解质溶液一般为H SO -H C O 混合溶液。下列叙述错误的是( )
2 4 2 2 4
A.待加工铝质工件为阳极
B.可选用不锈钢网作为阴极
C.阴极的电极反应式为:Al3++3e- Al
D.硫酸根离子在电解过程中向阳极移动
答案 C
4.(2017海南单科,10,4分)一种电化学制备NH 的装置如图所示,图中陶瓷在高温时可以
3
传输H+。下列叙述错误的是( )
A.Pd电极b为阴极
B.阴极的反应式为:N +6H++6e- 2NH
2 3
C.H+由阳极向阴极迁移
D.陶瓷可以隔离N 和H
2 2
答案 A
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5.(2020课标Ⅱ,12,6分)电致变色器件可智能调控太阳光透过率,从而实现节能。下图是
某电致变色器件的示意图。当通电时,Ag+注入到无色WO 薄膜中,生成Ag WO ,器件呈
3 x 3
现蓝色,对于该变化过程,下列叙述错误的是( )
A.Ag为阳极
B.Ag+由银电极向变色层迁移
C.W元素的化合价升高
D.总反应为:WO +xAg Ag WO
3 x 3
答案 C
6.(2022届安徽师大附中月考,11)下图属于日本产业研究所和日本学术振兴会共同开发
研究的大容量锂—空气电池。
下列说法不正确的是( )
A.充电时,a为阴极
B.放电时,b极附近溶液pH增大
C.放电时,在有机电解液中加入少量NaCl溶液,可提高导电性
D.用此装置电解CuSO 溶液,当电路中转移0.2 mol电子时,阴极析出铜单质6.4 g
4
答案 C
7.(2021全国乙,12,6分)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
2
B.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
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8.(2022届湖北重点中学起点考,10)电解熔融氯化钠和氯化钙混合物制备金属钠的装置
如图所示。阳极A为石墨,阴极K为铁环,两极用隔膜D隔开。氯气从阳极上方的抽气
罩H抽出,液态金属钠经铁管F流入收集器G。
下列叙述正确的是( )
A.氯化钙的作用是作助熔剂,降低氯化钠的熔点
B.金属钠的密度大于熔融混合盐的密度,电解得到的钠在下层
C.隔膜D为阳离子交换膜,防止生成的氯气和钠重新生成氯化钠
D.电解时阴极的电极反应为Na++e- Na,发生氧化反应,阴极上可能有少量的钙单质生
成
答案 A
9.(2022届湖北武汉武昌段考,14)氯碱工业是高耗能产业,将电解池与燃料电池串联组合
的新工艺可节能,装置如图。
下列叙述错误的是(注:假定空气中氧气的体积分数为 20%)( )
A.X为Cl ,Y为H
2 2
B.c>a>b
C.若生成标准状况下22.4 L X,则消耗标准状况下空气56 L
D.两池中阳离子交换膜均可以换为阴离子交换膜
答案 D
10.(2021天津,11,3分)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
2 2 3
解,下列判断错误的是( )
A.a是电源的负极
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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0.01 mol Fe O 完全溶解时,至少产生气体336 mL(折合成标准状况下)
2 3
答案 C
11.(2021湖北,15,3分)Na Cr O 的酸性水溶液随着H+浓度的增大会转化为CrO 。电解法
2 2 7 3
制备CrO 的原理如图所示。下列说法错误的是( )
3
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 2
C.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
O2-
+2H+ 2CrO +
3 2 7 3
H O
2
答案 A
12.(2019课标Ⅲ,13,6分)为提升电池循环效率和稳定性,科学家近期利用三维多孔海绵状
Zn(3D-Zn)可以高效沉积ZnO的特点,设计了采用强碱性电解质的3D-Zn—NiOOH二次
电池,结构如下图所示。电池反应为Zn(s)+2NiOOH(s)+H O(l) ZnO(s)+2Ni(OH) (s)。
2 2
下列说法错误的是( )
A.三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积,所沉积的ZnO分散度高
B.充电时阳极反应为Ni(OH) (s)+OH-(aq)-e- NiOOH(s)+H O(l)
2 2
C.放电时负极反应为Zn(s)+2OH-(aq)-2e- ZnO(s)+H O(l)
2
D.放电过程中OH-通过隔膜从负极区移向正极区
答案 D
考点三 金属的腐蚀与防护
1.(2020山西临汾一模,6)下列关于金属腐蚀和保护的说法正确的是( )
A.牺牲阳极法利用电解原理
B.金属的化学腐蚀的实质:M-ne- Mn+,电子直接转移给还原剂
C.外加电源法在通电时被保护的金属表面腐蚀电流降至零或接近于零
D.铜碳合金铸成的铜像在酸雨中发生电化学腐蚀时,正极的电极反应为2H++2e- H ↑
2
答案 C
2.(2021北京通州期末,14)将一块镀层破损的铁片置于海边潮湿环境中,一段时间后铁片
如图所示。下列说法正确的是( )
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A.电子由镀层流向铁
B.铁片凹陷深处产生了较多OH-
C.镀层的金属性比铁弱
D.对铁进行了牺牲阳极的保护
答案 C
3.(2017课标Ⅰ,11,6分)支撑海港码头基础的钢管桩,常用外加电流的阴极保护法进行防
腐,工作原理如图所示,其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是( )
A.通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零
B.通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩
C.高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流
D.通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整
答案 C
4.(2019江苏单科,10,2分)将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液湿润后,置于如图所示装
置中,进行铁的电化学腐蚀实验。下列有关该实验的说法正确的是( )
A.铁被氧化的电极反应式为Fe-3e- Fe3+
B.铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能
C.活性炭的存在会加速铁的腐蚀
D.以水代替NaCl溶液,铁不能发生吸氧腐蚀
答案 C
5.(2020江苏单科,11,4分)将金属M连接在钢铁设施表面,可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。
在下图所示的情境中,下列有关说法正确的是( )
A.阴极的电极反应式为Fe-2e- Fe2+
B.金属M的活动性比Fe的活动性弱
C.钢铁设施表面因积累大量电子而被保护
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D.钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的快
答案 C
6.(2021河北保定一模,11)石墨烯是具有单层片状结构的新材料,其厚度仅有一个原子直
径大小,可覆盖于金属表面,用于金属防腐。下列说法错误的是( )
A.所有金属腐蚀都是金属失去电子
B.一般环境中,金属腐蚀的正极反应式:O +2H O+4e- 4OH-
2 2
C.石墨烯防腐的原理是形成了性质稳定的合金
D.石墨烯防腐的缺点是一旦破损就会加速金属的腐蚀
答案 C
综合篇 知能转换
综合 电极反应式的书写
1.(2021江苏,12,3分)通过下列方法可分别获得H 和O :①通过电解获得NiOOH和
2 2
H (装置示意图如图所示);②在90 ℃将NiOOH与H O反应生成Ni(OH) 并获得O 。下
2 2 2 2
列说法正确的是( )
A.电解后KOH溶液的物质的量浓度减小
B.电解时阳极电极反应式:Ni(OH) +OH--e- NiOOH+H O
2 2
C.电解的总反应方程式:2H O 2H ↑+O ↑
2 2 2
D.电解过程中转移4 mol电子,理论上可获得22.4 L O
2
答案 B
2.(2020天津,11,3分)熔融钠-硫电池性能优良,是具有应用前景的储能电池。下图中的电
池反应为2Na+xS Na S (x=5~3,难溶于熔融硫)。下列说法错误的是( )
2 x
·· ·· ·· ··
A.Na 2 S 4 的电子式为Na+[·· S ·· S ·· S ·· S ··]2-Na+
·· ·· ·· ··
B.放电时正极反应为xS+2Na++2e- Na S
2 x
C.Na和Na S 分别为电池的负极和正极
2 x
D.该电池是以Na-β-Al O 为隔膜的二次电池
2 3
答案 C
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3.(2022届吉林长春期中,13)有一种纸质软电池,采用薄层纸片作为载体和传导体,一面附
着锌,另一面附着二氧化锰。电池总反应为Zn+2MnO +H O ZnO+2MnO(OH),关于此
2 2
电池,下列说法中正确的是( )
A.该电池Zn为负极,发生还原反应
B.该电池的正极反应为MnO +e-+H O MnO(OH)+OH-
2 2
C.放电时外电路电子由Zn流向MnO ,内电路电子由MnO 流向Zn
2 2
D.电池工作时OH-通过薄层纸片向附着二氧化锰的电极移动
答案 B
4.(2021辽宁名校联盟开学考,8)我国科研工作者研制出基于PANa(聚丙烯酸钠)电解质的
Zn-空气可充电电池,该电池具有高容量和超长循环稳定性。PANa是一种超强吸水聚合
物,可吸收大量Zn(CH COO) 和KOH溶液作为水和离子含量调节剂形成水凝胶电解质
3 2
(如图)。已知:Zn2++4OH- [Zn(OH) ]2-。下列说法错误的是( )
4
A.PANa是一种有机高分子聚合物,在水溶液中不会发生电离
B.放电时,负极反应式为Zn-2e-+4OH- [Zn(OH) ]2-
4
C.充电时,阴极附近溶液pH增大,阳极附近溶液pH减小
D.充电时,电路中通过0.4 mol电子时,有2.24 L(标准状况下)O 生成
2
答案 A
5.(2022届云南师大附中月考,6)我国科学家利用碳酸钠和碳纳米管为复合电极,以熔融的
钠盐为电解质,制备出无钠预填装的Na-CO 电池,反应原理为4Na+3CO
2 2
2Na CO +C。下列叙述错误的是( )
2 3
A.放电时电解质中Na+向电池的正极聚集
B.放电时,正极反应为3CO +4e-
2CO2-
+C
2 3
C.充电时阴极的电极反应为C+2Na CO -4e- 4Na++3CO
2 3 2
D.火星大气中含有二氧化碳,该电池有望成为火星探测供电化学能源系统
答案 C
6.(2021辽宁,10,3分)如图,某液态金属储能电池放电时产生金属间化合物Li Bi。下列说
3
法正确的是( )
A.放电时,M电极反应为Ni-2e- Ni2+
B.放电时,Li+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Li Bi+3e- 3Li++Bi
3
答案 B
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7.(2022届重庆质检,10) 天然气报警器的核心是气体传感器,当空间内甲烷达到一定浓度
时,传感器随之产生电信号并联动报警,工作原理如图所示,其中O2-可以在固体电解质
ZrO -Na O中移动。当报警器触发工作时,下列说法正确的是( )
2 2
A.多孔电极a发生氧化反应
B.O2-向多孔电极b移动
C.多孔电极b上的电极反应式为4OH--4e- O ↑+2H O
2 2
D.当标准状况下56 mL的甲烷在多孔电极a上完全反应时,流入传感控制器电路中的电
子有0.04 mol
答案 A
8.(2020课标Ⅰ,12,6分)科学家近年发明了一种新型Zn-CO 水介质电池。电池示意图如
2
下,电极为金属锌和选择性催化材料。放电时,温室气体CO 被转化为储氢物质甲酸等,为
2
解决环境和能源问题提供了一种新途径。
下列说法错误的是( )
A.放电时,负极反应为Zn-2e-+4OH-
Zn(OH)2-
4
B.放电时,1 mol CO 转化为HCOOH,转移的电子数为2 mol
2
C.充电时,电池总反应为2Zn(OH)2-
2Zn+O ↑+4OH-+2H O
4 2 2
D.充电时,正极溶液中OH-浓度升高
答案 D
9.(2021河北张家口期末,11)(双选)2019年诺贝尔化学奖颁给了为锂离子电池发展作出重
要贡献的科学家。高能 LiFePO 电池结构如图所示,电池中间为聚合物的隔膜,其主要作
4
用是反应过程中只让Li+通过。
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已知电池的反应原理:(1-x)LiFePO +xFePO +Li C LiFePO +nC。
4 4 x n 4
下列说法正确的是( )
A.充电时,Li+向左移动
B.放电时,电子由负极经导线、用电器、导线到正极
C.充电时,阴极电极反应式:xLi++xe-+nC Li C
x n
D.放电时,正极电极反应式:xLiFePO -xe- xFePO +xLi+
4 4
答案 BC
10.(2018课标Ⅰ,13,6分)最近我国科学家设计了一种CO +H S协同转化装置,实现对天
2 2
然气中CO 和H S的高效去除。示意图如下图所示,其中电极分别为ZnO@石墨烯(石墨
2 2
烯包裹的ZnO)和石墨烯,石墨烯电极区发生反应为:
①EDTA-Fe2+-e- EDTA-Fe3+
②2EDTA-Fe3++H S 2H++S+2EDTA-Fe2+
2
该装置工作时,下列叙述错误的是( )
A.阴极的电极反应:CO +2H++2e- CO+H O
2 2
B.协同转化总反应:CO +H S CO+H O+S
2 2 2
C.石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低
D.若采用Fe3+/Fe2+取代EDTA-Fe3+/EDTA-Fe2+,溶液需为酸性
答案 C
11.(2020浙江7月选考,21,2分)电解高浓度RCOONa(羧酸钠)的NaOH溶液,在阳极
RCOO-放电可得到R—R(烷烃)。下列说法不正确的是 ( )
A.电解总反应方程式:2RCOONa+2H O R—R+2CO ↑+H ↑+2NaOH
2 2 2
B.RCOO-在阳极放电,发生氧化反应
C.阴极的电极反应:2H O+2e- 2OH-+H ↑
2 2
D.电解CH COONa、CH CH COONa和NaOH混合溶液可得到乙烷、丙烷和丁烷
3 3 2
答案 A
12.(2022届全国一检,6)邻二溴(氯)化物常用作火焰阻滞剂、杀虫剂等。近日,科研团队
从价格低廉且安全友好的双卤代物出发,发展了电化学辅助的“穿梭”反应(即某基团能
在两种分子间进行可逆“穿梭”),实现了烯烃的双卤化反应。反应原理如下图所示(图
中X代表卤素原子,本题中为Br)。下列说法错误的是( )
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A.a电极为阴极
B.1,2-二溴乙烷生成Br-的同时,会释放乙烯气体,从而为“穿梭”反应提供驱动力,推动新
的邻二卤代物生成
C.b极反应为R—CH CH +2Br-+2e- R—CHBrCH Br
2 2
D.该方法可用于修复被有机氯农药残留污染的土壤,同时还能生产有价值的化学药品
答案 C
13.(2022届山西运城期中,16)我国科研团队成功研究出高比能量、低成本的钠离子二次
电池,其工作原理如图所示。已知电池反应:Na MnO +Na C NaMnO +nC。下列说
1-x 2 x n 2
法错误的是( )
A.电池放电过程中,NaMnO /Al上的电势高于石墨烯/Al上的电势
2
B.电池放电时,正极发生反应:Na MnO +xNa++xe- NaMnO
1-x 2 2
C.电池充电时,Na+由NaMnO /Al电极移向石墨烯/Al电极
2
D.电池充电时,外接电源的负极连接NaMnO /Al电极
2
答案 D
14.(2022届黑龙江齐齐哈尔期中,11)硫含量是生铁质量的重要指标,精确测定铁水中的硫
含量是高炉炼铁过程中的重要任务,利用硫化物固体电解质浓差电池定硫工作原理如图
所示,电池两边产生一定硫分压差时,两极会产生相应的电势,若已知某硫分压(p's ),测定
2
其电池电势,则可通过公式计算得出另一硫分压(p″s ),从而确定铁水中的硫含量,N电极
2
反应为S (p″s )+2Mg2++4e- 2MgS。下列有关该浓差电池的说法正确的是( )
2 2
A.M极电势比N极电势高
B.该电池为电解池
C.M极上的电极反应式:2MgS-4e- 2Mg2++S (p″s )
2 2
D.Mg2+从左向右移动
答案 D
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15.(2020江苏单科,20,14分)CO /HCOOH循环在氢能的贮存/释放、燃料电池等方面具
2
有重要应用。
图1
(1)CO 催化加氢。在密闭容器中,向含有催化剂的KHCO 溶液(CO 与KOH溶液反应制
2 3 2
得)中通入H 生成HCOO-,其离子方程式为 ;其他条件
2
不变,HCO-
转化为HCOO-的转化率随温度的变化如图1所示。反应温度在40~80 ℃范
3
围内,HCO-
催化加氢的转化率迅速上升,其主要原因是 。
3
(2)HCOOH燃料电池。研究HCOOH燃料电池性能的装置如图2所示,两电极区间用允
许K+、H+通过的半透膜隔开。
图2
①电池负极电极反应式为 ;放电过程中需补充的物
质A为 。(填化学式)
②图2所示的HCOOH燃料电池放电的本质是通过HCOOH与O 的反应,将化学能转化
2
为电能,其反应的离子方程式为 。
(3)HCOOH催化释氢。在催化剂作用下,HCOOH分解生成CO 和H 可能的反应机理如
2 2
图3所示。
图3
①HCOOD催化释氢反应除生成CO 外,还生成 (填化学式)。
2
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②研究发现:其他条件不变时,以HCOOK溶液代替HCOOH催化释氢的效果更佳,其具体
优点是 。
O-
答案 (1)HC 3+H
2
HCOO-+H
2
O
温度升高反应速率增大,温度升高催化剂的活性增强
(2)①HCOO-+2OH--2e- HCO- +H O H SO
3 2 2 4
②2HCOOH+2OH-+O
2HCO-
+2H O或2HCOO-+O
2HCO-
2 3 2 2 3
(3)①HD ②提高释放氢气的速率,提高释放出氢气的纯度
应用篇 知行合一
应用 氧化还原反应原理在电化学中的应用
1.(2018课标Ⅲ,11,6分|学术探索情境)一种可充电锂—空气电池如图所示。当电池放电
时,O 与Li+在多孔碳材料电极处生成Li O (x=0或1)。下列说法正确的是( )
2 2 2-x
A.放电时,多孔碳材料电极为负极
B.放电时,外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极
C.充电时,电解质溶液中Li+向多孔碳材料区迁移
x
D.充电时,电池总反应为Li O 2Li+(1- )O ↑
2 2-x 2 2
答案 D
2.(2017课标Ⅲ,11,6分|生产环保情境)全固态锂硫电池能量密度高、成本低,其工作原理
如图所示,其中电极a常用掺有石墨烯的S 材料,电池反应为:16Li+xS
8 8
8Li S (2≤x≤8)。下列说法错误的是( )
2 x
A.电池工作时,正极可发生反应:2Li S +2Li++2e- 3Li S
2 6 2 4
B.电池工作时,外电路中流过0.02 mol电子,负极材料减重0.14 g
C.石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性
D.电池充电时间越长,电池中Li S 的量越多
2 2
第 14 页 共 25 页第 14 页 共 25 页
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答案 D
3.(2021辽宁,13,3分)利用 (Q)与 (QH )电解转化法
2
从烟气中分离CO 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
2
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.CO 在M极被还原
2
D.分离出的CO 从出口2排出
2
答案 C
4.(2022届重庆育才适应考,11|学术探索情境)如图是通过人工光合作用,以CO 和H O为
2 2
原料制备HCOOH和O 的原理示意图。
2
下列说法正确的是( )
A.外电路电流方向是a→b
B.电池工作时正极区溶液的pH升高
C.电极b上发生的反应为CO +2e-+2H+ HCOOH
2
D.1 mol H O被完全氧化时有22.4 L CO 被还原
2 2
答案 C
5.(2021福建名校联盟开学考,8|生产环保情境)采用(NH ) SO 和NH ·H O混合溶液作为
4 2 4 3 2
电解液,平行放置的两块不锈钢板分别作为阴极和阳极,将废铅膏(主要成分为PbO )平铺
2
在阴极板上,可得到铅单质。这是一种成本较低的铅回收工艺,示意图如下。
下列说法错误的是( )
A.阴极板的电极反应为PbO +4e-+2H
O+4NH+
Pb+4NH ·H O
2 2 4 3 2
B.电子由阳极板沿阳极导杆移向外接电源正极
C.电解过程中,OH-向阴极板迁移
第 15 页 共 25 页第 15 页 共 25 页
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D.标准状况下,外电路中每转移4 mol电子,阳极板产生22.4 L O
2
答案 C
6.(2021浙江1月选考,22,2分|学术探索情境)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为直流电源的两极)。
1 2
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 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
7.(2022届河北石家庄月考,10|学术探索情境)氨硼烷(NH ·BH )电池可在常温下工作,装置
3 3
如图所示。该电池工作时的总反应为NH ·BH +3H O NH BO +4H O。
3 3 2 2 4 2 2
下列说法正确的是( )
A.正极区溶液的pH减小
B.电池工作时,H+通过质子交换膜向负极移动
C.消耗3.1 g氨硼烷,理论上有0.3 mol H O 被氧化
2 2
D.电池负极反应式为NH ·BH +2H O-6e-
NH+ +BO-
+6H+
3 3 2 4 2
答案 D
8.(2019天津理综,6,6分|学术探索情境)我国科学家研制了一种新型的高比能量锌-碘溴
液流电池,其工作原理示意图如下。图中贮液器可储存电解质溶液,提高电池的容量。下
列叙述不正确的是 ( )
A.放电时,a电极反应为I Br-+2e- 2I-+Br-
2
第 16 页 共 25 页第 16 页 共 25 页
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B.放电时,溶液中离子的数目增大
C.充电时,b电极每增重0.65 g,溶液中有0.02 mol I-被氧化
D.充电时,a电极接外电源负极
答案 D
9.(2022届福建龙岩月考,8|学术探索情境)以甲烷为燃料的电池的工作原理如图所示。
下列说法正确的是( )
A.甲池中通入CH 的一极上发生的反应为CH +3H O-8e-
CO2-
+8H+
4 4 2 3
B.电池工作时,乙池中的SO2-
移向石墨
4
C.甲池中每消耗2.24 L氧气,转移的电子数为0.4N
A
D.乙池Pt电极上发生的反应为2H O-4e- 4H++O ↑
2 2
答案 B
10.(2022届重庆西南大学附中月考,10|生产环保情境)2-萘酚( )为一种环
境污染物,可采用催化剂(Ag@AgBr/mp-TiO )光降解法除去该污染物,工作原理如图所示。
2
下列判断正确的是( )
A.该除去方法中的能量转化只有化学能转化为电能
B.O 在正极失电子, mp-TiO 可提高O 的失电子速率
2 2 2
C.用该法降解1 mol 2-萘酚时,需要吸收O 11.5 mol
2
D.负极反应: -46e-+46OH- 10CO ↑+27H O
2 2
答案 C
11.(2022届北京师大附中期中,10|学术探索情境)某工厂采用电解法处理含铬废水,耐酸
电解槽用铁板作阴、阳极,原理示意图如下。经过一段时间后,有Cr(OH) 和Fe(OH) 沉
3 3
淀随废水排出,从而使废水中铬含量低于排放标准。下列说法不正确的是( )
第 17 页 共 25 页第 17 页 共 25 页
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A.阴极区发生的电极反应包括:2H++2e- H ↑
2
B.还原Cr
O2-
的主要方式是Cr
O2-
+6Fe2+ +14H+ 2Cr3+ +6Fe3+ + 7H O
2 7 2 7 2
C.废水的pH过高或过低均会降低铬的去除率
D.电解工作时,Cr
O2-
通过阴离子交换膜从阳极室进入阴极室
2 7
答案 D
12.(2022届河北石家庄期中,10|学术探索情境)如图所示,某同学设计用NO-空气质子交
换膜燃料电池探究将雾霾中的SO 、NO转化为(NH ) SO 的原理。
2 4 2 4
下列说法正确的是( )
A.甲、乙装置中NO均被氧化,物质A为HNO
3
B.燃料电池放电过程中负极的电极反应式为NO-3e-+2H O
NO-
+4H+
2 3
C.若甲装置中消耗22.4 L O ,则乙装置中SO 和NO转化的物质的量共有2.8 mol
2 2
D.该装置中,电子的转移方向为Pt(Ⅰ)→石墨(Ⅱ)→电解质溶液→石墨(Ⅰ)→Pt(Ⅱ)
答案 B
13.(2022届安徽六校素质测试,15|学术探索情境)利用膜技术原理和电化学原理制备少量
硫酸和绿色硝化剂N O ,装置如图所示。下列说法正确的是( )
2 5
A.电极b的反应式是O +4e-+2H O 4OH-
2 2
B.甲中每消耗64 g SO ,乙中有1 mol H+通过隔膜
2
C.c电极上的电极反应式为N O -2e-+H O N O +2H+
2 4 2 2 5
D.每转移2 mol e-生成2 mol N O 和1 mol H SO
2 5 2 4
第 18 页 共 25 页第 18 页 共 25 页
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答案 D
14.(2021全国甲,13,6分|生产环保情境)乙醛酸是一种重要的化工中间体,可采用如图所
示的电化学装置合成。图中的双极膜中间层中的H O解离为H+和OH-,并在直流电场作
2
用下分别向两极迁移。下列说法正确的是( )
A.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 +2H++2e- +H O
2
C.制得2 mol乙醛酸,理论上外电路中迁移了1 mol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
15.(2021北京,15,9分|生产环保情境)环氧乙烷( ,简称EO)是一种重要的
工业原料和消毒剂。由乙烯经电解制备EO的原理示意图如下。
(1)①阳极室产生Cl 后发生的反应有: 、CH CH +HClO
2 2 2
HOCH CH Cl。
2 2
②结合电极反应式说明生成溶液a的原理
。
(2)一定条件下,反应物按一定流速通过该装置。
电解效率η和选择性S的定义:
n(生成B所用的电子)
η(B)= ×100%
n(通过电极的电子)
n(生成B所用的乙烯)
S(B)= ×100%
n(转化的乙烯)
①若η(EO)=100%,则溶液b的溶质为 。
②当乙烯完全消耗时,测得η(EO)≈70%,S(EO)≈97%。 推测η(EO)≈70%的原因:
Ⅰ.阳极有H O放电
2
Ⅱ.阳极有乙烯放电
Ⅲ.阳极室流出液中含有Cl 和HClO
2
第 19 页 共 25 页第 19 页 共 25 页
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……
ⅰ.检验电解产物,推测Ⅰ不成立。需要检验的物质是 。
ⅱ.假设没有生成EO的乙烯全部在阳极放电生成CO ,则η(CO )≈ %。经检验阳极
2 2
放电产物没有CO 。
2
ⅲ.实验证实推测Ⅲ成立,所用试剂及现象是 。
可选试剂:AgNO 溶液、KI溶液、淀粉溶液、品红溶液。
3
答案 (1)①Cl +H O HCl+HClO
2 2
②阴极发生反应:2H O+2e- H ↑+2OH-,生成OH-,K+通过阳离子交换膜从阳极迁移到阴
2 2
极,形成KOH和KCl的混合溶液
(2)①KCl ②ⅰ.O ⅱ.13
2
ⅲ.KI溶液和淀粉溶液,溶液变蓝
创新篇 守正出奇
创新 “隔膜”在化工生产中的创新应用
1.(2020浙江1月选考,18,2分)在氯碱工业中,离子交换膜法电解饱和食盐水示意图如下,
下列说法不正确的是( )
A.电极A为阳极,发生氧化反应生成氯气
B.离子交换膜为阳离子交换膜
C.饱和NaCl溶液从a处进,NaOH溶液从d处出
D.OH-迁移的数量等于导线上通过电子的数量
答案 D
2.(2020山东,10,2分|素材创新)微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置,利用微生
物处理有机废水获得电能,同时可实现海水淡化。现以NaCl溶液模拟海水,采用惰性电
极,用下图装置处理有机废水(以含CH COO-的溶液为例)。下列说法错误的是( )
3
A.负极反应为CH COO-+2H O-8e- 2CO ↑+
3 2 2
7H+
B.隔膜1为阳离子交换膜,隔膜2为阴离子交换膜
第 20 页 共 25 页第 20 页 共 25 页
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C.当电路中转移1 mol电子时,模拟海水理论上除盐58.5 g
D.电池工作一段时间后,正、负极产生气体的物质的量之比为2∶1
答案 B
3.(2020课标Ⅲ,12,6分|设问创新)一种高性能的碱性硼化钒(VB )—空气电池如图所示,其
2
中在VB 电极发生反应:VB +16OH--11e-
VO3- +2B(OH)-
+4H O。该电池工作时,下
2 2 4 4 2
列说法错误的是( )
A.负载通过0.04 mol电子时,有0.224 L(标准状况)O 参与反应
2
B.正极区溶液的pH降低、负极区溶液的pH升高
C.电池总反应为4VB +11O +20OH-+6H O
8B(OH)- +4VO3-
2 2 2 4 4
D.电流由复合碳电极经负载、VB 电极、KOH溶液回到复合碳电极
2
答案 B
4.(2020山东,13,4分|设问创新)采用惰性电极,以去离子水和氧气为原料通过电解法制备
双氧水的装置如下图所示。忽略温度变化的影响,下列说法错误的是( )
A.阳极反应为2H O-4e- 4H++O ↑
2 2
B.电解一段时间后,阳极室的pH未变
C.电解过程中,H+由a极区向b极区迁移
D.电解一段时间后,a极生成的O 与b极反应的O 等量
2 2
答案 D
5.(2021广东,16,4分)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( )
第 21 页 共 25 页第 21 页 共 25 页
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A.工作时,Ⅰ室和Ⅱ室溶液的pH均增大
B.生成1 mol Co,Ⅰ 室溶液质量理论上减少16 g
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 2Co+O ↑+4H+
2 2
答案 D
6.(2022届河北石家庄月考,15|素材创新)(双选)用电解法制备高纯金属铬和硫酸的原理如
图所示。
下列说法正确的是( )
A.b为直流电源的正极
B.A膜是阳离子交换膜,B膜是阴离子交换膜
C.阴极电极反应式为2H++2e- H ↑
2
D.若有1 mol离子通过A膜,理论上阳极生成0.5 mol气体
答案 AD
7.(2022届福建南平月考,9|素材创新)2020年11月,国内首个由新型水系锌基电池(工作原
理如图)组成的“大型充电宝”光储充一体项目在温州乐清湾海洋经济孵化园投运成功,
在该电池中可同时进行酸性MnO 和碱性Zn可逆溶解/电沉积的储能机制。
2
下列说法正确的是( )
A.该电池的电解质溶液只有硫酸钾溶液,a膜为阴离子交换膜
B.充电时,两电极的电极材料质量都会增大,且增大的质量之比为1∶1
C.放电时,正极的电极反应式为MnO +4H+-2e- Mn2++2H O
2 2
D.充电时,阴极区溶液pH会增大,而阳极区溶液pH会减小
答案 D
第 22 页 共 25 页第 22 页 共 25 页
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8.(2022届重庆巴蜀月考,12|素材创新)有一种将乙烯高效转化为环氧乙烷的电化学合成
方法,如图所示。反应在KCl电解液的流动池中进行,电解结束后,将阴、阳极电解液输
出混合,便可生成环氧乙烷。
下列说法正确的是( )
A.铂箔电极应连接电源正极
B.通电时,图中阴离子通过阴离子交换膜从上往下迁移
C.用该方法制备环氧乙烷的总反应为
D.当电路中通过2 mol电子时,铂箔电极上会产生22.4 L气体(标准状况)
答案 D
9.(2021湖北名校联盟开学考,10|设问创新)电解精炼铜的废液中含有大量的Cu2+和SO2-
,
4
如图为用双膜三室电沉积法采用惰性电极回收废液中铜的装置示意图。
下列说法错误的是( )
A.电极b为阴极
B.电极a上发生的电极反应式为2Cl--2e- Cl ↑
2
C.交换膜n为阴离子交换膜
D.若浓缩室得到1 L 0.5 mol·L-1的Na SO 溶液,则阴极可回收12.8 g铜(不考虑副反应)
2 4
答案 D
10.(2021重庆新高考适应卷,10|素材创新)双极膜在电渗析中应用广泛,它由阳离子交换
膜和阴离子交换膜复合而成。双极膜内层为水层,工作时水层中的H O解离成H+和OH-,
2
并分别通过离子交换膜向两侧发生迁移。下图为NaBr溶液的电渗析装置示意图。
第 23 页 共 25 页第 23 页 共 25 页
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下列说法正确的是( )
A.出口2的产物为HBr溶液
B.出口5的产物为硫酸溶液
C.Br-可从盐室最终进入阳极液中
D.阴极电极反应式为2H++2e- H ↑
2
答案 D
11.(2021重庆南开质检,12|素材创新)某化学研究小组以40%稀硫酸为电解质溶液,利用
碱性尿素[CO(NH ) ]电池(氧化产物为N )为电源处理含CO 的废气并将CO 转化为乙烯,
2 2 2 2 2
其工作原理如图所示。下列说法正确的是( )
A.M为乙烯,N为氢气
B.电子从尿素电池经导线流向Y极
C.该电解池中的离子交换膜Z应选用阴离子交换膜
D.当1 mol CO(NH ) 完全反应时,左侧溶液增重36 g
2 2
答案 D
12.(2021福建福州开学考,6|素材创新)利用光伏电池与膜电解法制备Ce(SO ) 溶液的装
4 2
置如图所示,下列说法正确的是( )
A.该装置工作时的能量形式只有两种
B.石墨电极发生反应:Ce4++e- Ce3+
C.该离子交换膜为阴离子交换膜,SO2-
由左池向右池迁移
4
D.由P电极向N电极转移0.1 mol电子时,阳极室生成33.2 g Ce(SO )
4 2
第 24 页 共 25 页第 24 页 共 25 页
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答案 D
13.(2021吉林白山联考,6|素材创新)有机物液流电池因其电化学性能可调控等优点而备
受关注。南京大学研究团队与中国科学院大连化学物理研究所合作,通过N-烷基羧酸化
的氨基蒽醌衍生物(K R)与亚铁氰化钾组装成碱性(KOH)水系液流电池,其工作原理为
2
2[Fe(CN) ]4-+R2- R4-+2[Fe(CN) ]3-。
6 6
下列说法中不正确的是( )
A.放电时,电子由a电极经导线流向b电极
B.电池中间的离子交换膜为阳离子交换膜
C.充电时,[Fe(CN) ]3-被还原为[Fe(CN) ]4-
6 6
D.该电池放电时正极上的电极反应式为R2--2e- R4-
答案 D
第 25 页 共 25 页
