北京曲一线图书策划有限公司 2024版《5年高考3年模拟》A版
专题十 化学反应与电能
1.NiOOH-Zn电池(KOH溶液为电解液)的工作原理如图所示,下列说法错误的是 ( )
A.工作时,OH-向负极移动
B.工作一段时间后,电解液pH减小
C.负极电极反应式为Zn-2e-+4OH- Zn +2H O
O2− 2
2
D.当电路中转移0.2 mol电子时,电解液质量增加6.4 g
答案 D 由题图信息可知,Zn转化为Zn ,发生氧化反应,电极反应为Zn-2e-+4OH-
O2−
2
Zn +2H O,则Zn作负极;NiOOH转化为Ni(OH) ,发生还原反应,电极反应为
O2− 2 2
2
NiOOH+e-+H O Ni(OH) +OH-,则NiOOH作正极。电池的总反应式为Zn+2NiOOH+2OH-
2 2
Zn +2Ni(OH) 。原电池工作时,电解质溶液中阴离子移向负极,A正确;由电池总
O2− 2
2
反应可知工作一段时间后,OH-浓度减小,电解液pH减小,B正确;由上述分析可知,C正
确;当电路中转移0.2 mol电子时,由负极反应可知,Zn溶解0.1 mol,由正极反应可知,
电解质溶液减少0.2 g,则电解液质量增加65 g/mol×0.1 mol-0.2 g=6.3 g,D错误。
2.电解法处理含有Cl-、N 的酸性废水,其工作原理如图所示,H表示氢原子。下列说
O−
3
法错误的是 ( )
电解法处理酸性废水
A.电极b接电源负极
B.处理1 mol N ,电路中转移5 mol e-
O−
3
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C.HClO在阳极生成:Cl-+H O-2e- HClO+H+
2
D.电极b的电极反应式为10H++N
O−
+8e- N H++3H
2
O
3 4
答案 B 电极b上N 转变为N ,发生还原反应,则电极b为阴极,接电源负极,A正
O− H+
3 4
确;N 转变为N ,处理1 mol N ,电路中转移8 mol e-,B不正确;阳极Cl-失去电
O− H+ O−
3 4 3
子,生成HClO:Cl-+H
2
O-2e- HClO+H+,C正确;电极b上N
O−
转变为N H+,电极反应式
3 4
为10H++N
O−
+8e- N H++3H
2
O,D正确。
3 4
3.我国科学家设计如图装置实现了分步电解制氢、制氧,下列说法正确的是 ( )
A.c接电源正极,b接电源负极
B.闭合K ,Y极发生氧化反应,H+向Y电极移动
2
C.闭合K ,Y极电极反应式为PTO+4e-+4H+ PTOH
1 4
D.该装置实现了PTO、PTOH 的循环利用,且硫酸的浓度保持不变
4
答案 C 当闭合K ,Y极作阳极,电极反应式为PTOH -4e- PTO+4H+,RuO /IrO -Ti电
2 4 2 2
极作阴极,电极反应式为2H++2e- H ↑;当闭合K ,Y极作阴极,电极反应式为
2 1
PTO+4H++4e- PTOH ,Pt/Ti极作阳极,电极反应式为2H O-4e- O ↑+4H+。当闭合
4 2 2
K ,Y极作阴极,c接电源负极,当闭合K ,Y极作阳极,b接电源正极,A错误;闭合K ,Y极
1 2 2
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作阳极,发生氧化反应,阳离子移向阴极,即H+向RuO /IrO -Ti电极移动,B错误;由上述
2 2
分析可知,C正确;该装置电解了H O,硫酸的浓度增大,D错误。
2
4.(双选)用惰性电极电解法制备硼酸[H BO 或B(OH) ]的工作原理如图所示(阳膜和阴膜
3 3 3
分别只允许阳离子和阴离子通过)。下列有关说法正确的是 ( )
A.1、3膜为阴膜,2膜为阳膜
B.b极的电极反应式为2H O-2e- O ↑+4H+
2 2
C.产品室中发生的反应是B(OH +H+ H BO +H O
) − 3 3 2
4
D.产品室中每增加1 mol H BO 产品,a极室NaOH溶液增重22 g
3 3
答案 CD 由图可知,b电极为阳极,电解时阳极上水失电子生成O 和H+,a电极为阴极,
2
电解时阴极上水得电子生成H 和OH-,原料室中的Na+通过阳膜(1膜)进入a极室,溶液中
2
c(NaOH)增大,原料室中的B(OH 通过阴膜(2膜)进入产品室,b极室中氢离子通过阳膜
−
)
4
(3膜)进入产品室,B(OH 、H+发生反应生成H BO 。1、3膜为阳膜,2膜为阴膜,A错误;b
− 3 3
)
4
极为阳极,电极反应式为2H O-4e- O ↑+4H+,B错误;产品室中B(OH 、H+发生反应
2 2 ) −
4
生成H BO ,反应的离子方程式为B(OH +H+ H BO +H O,C正确;每增加1 mol H BO 产
3 3 ) − 3 3 2 3 3
4
品,则有1 mol Na+移向a极室,同时a极室有0.5 mol H 生成,因此NaOH溶液质量增加
2
1 mol×23 g/mol-0.5 mol×2 g/mol=22 g,D正确。
5.Ag催化刻蚀Si晶片的反应原理如图所示,刻蚀液由一定浓度的HF和H O 混合而成,
2 2
刻蚀时间为2~16 min,由Ag薄膜覆盖的部分硅晶片被刻蚀掉,剩余部分就形成了硅纳米
线。下列说法错误的是( )
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A.该刻蚀过程利用了原电池原理,Si作负极
B.Ag极发生的反应为H O +2e-+2H+ 2H O
2 2 2
C.Si极附近溶液pH增大
D.每刻蚀14 g Si,有2.0 mol电子迁移到Ag电极
答案 C 该刻蚀过程利用了原电池原理,Si失去电子,Si作负极,A正确;在Ag薄膜上
发生反应:2H++2e-+H O 2H O,B正确;在Si电极上发生反应:Si+6HF-4e-
2 2 2
H SiF +4H+,故Si极附近溶液pH减小,C错误;每刻蚀14 g Si,即0.5 mol Si,有2.0
2 6
mol电子迁移到Ag电极,D正确。
6.聚阴离子型正极材料在钠离子电池中具有应用前景。一种钠离子电池用硬碳材料
(Na C)作负极,利用钠离子在正、负极上的嵌、脱过程实现充放电,该电池的工作原理
x
为Na (VOPO ) F+Na C Na (VOPO ) F+C。下列说法错误的是( )
3-x 4 2 x 3 4 2
A.充电时,Na+从阳极脱嵌,经电解质嵌入阴极
B.电解液可以是含Na+的导电有机聚合物或水溶液
C.放电时,正极的电极反应为Na (VOPO ) F+xe-+xNa+ Na (VOPO ) F
3-x 4 2 3 4 2
D.用该电池作电源,使用惰性电极电解硫酸钠溶液,负极质量减少23 g时,阳极产生标
准状况下气体5.6 L
答案 B 充电时阴极的电极反应为C+xe-+xNa+ Na C,Na+从阳极脱嵌,经电解质嵌
x
入阴极,A正确;金属钠与水能反应,故电解液不能为含Na+的水溶液,B错误;放电时,正
极Na (VOPO ) F得电子,电极反应式为Na (VOPO ) F+xe-+xNa+ Na (VOPO ) F,C正
3-x 4 2 3-x 4 2 3 4 2
确;负极反应为Na C-xe- C+xNa+,质量减少23 g时电路中转移电子1 mol,阳极的电
x
极反应式为2H O-4e- 4H++O ↑,阳极产生氧气0.25 mol,标准状况下的体积为5.6
2 2
L,D正确。
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7.我国科技工作者发明了一种可快速充、放电的铝离子电池,其放电时的工作原理示意
图如下,正极反应为C (AlCl )+e- C +AlC 。下列有关该电池的说法错误的是 (
n 4 n l−
4
)
已知:EMIM+的结构简式为 。
A.Al为负极,电极反应式为Al-3e- Al3+
B.离子液体中的[EMIM]Cl不参与反应,只起传递离子的作用
C.电池工作时,阳离子从负极区域移向正极区域
D.电路中转移1 mol e-时,正极区域减少的质量为58 g
答案 A 根据工作原理示意图中的物质转化可知,Al极反应为Al-3e-+7AlC
l−
4
4Al C ,A错误;离子液体中[EMIM]Cl为溶剂,不参与反应,只起传递离子的作用,B正确;
2 l−
7
电池工作时,阳离子从负极区域移向正极区域,电子由导线从负极移向正极,C正确;电路
中转移1 mol电子时,从正极区迁移出1 mol AlC ,即减少169 g,移入正极区1 mol阳
l−
4
离子 ,即增加111 g,故正极区质量减少58 g,D正确。
8.热激活电池主要用于导弹、火箭以及应急电子仪器供电,是一种电解质受热熔融即可
开始工作的电池。一种热激活电池的结构如图1所示。
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图1
图2
已知:①放电后的两极产物分别为Li Si 和LiMn O ;
7 3 2 4
②LiCl和KCl混合物的熔点与KCl的物质的量分数的关系如图2所示。
下列说法错误的是 ( )
A.放电时,Li+的移动方向:a极区→b极区
B.放电时,a极的电极反应:3Li Si -11e- 4Li Si +11Li+
13 4 7 3
C.调节混合物中KCl的物质的量分数可改变电池的启动温度
D.若放电前两电极质量相等,转移0.1 mol电子后两电极质量相差0.7 g
答案 D 该热激活电池为原电池装置,放电后的两极产物分别为Li Si 和LiMn O ,根据
7 3 2 4
结构图可知,a为负极,电极反应为3Li Si -11e- 4Li Si +11Li+;b为正极,电极反应
13 4 7 3
为Li++e-+2MnO LiMn O 。放电时,Li+的移动方向:由负极移向正极,即a极区→b极
2 2 4
区,A正确;由上述分析知,B正确;根据图2可知,KCl的物质的量分数影响LiCl和KCl
混合物的熔点,该电池是一种电解质受热熔融即可开始工作的电池,故调节混合物中KCl
的物质的量分数可改变电池的启动温度,C正确;若放电前两电极质量相等,转移0.1
mol电子,负极有0.1 mol Li+生成,负极质量减少0.7 g,0.1 mol Li+迁移到正极,正极
质量增加0.7 g,两电极质量相差1.4 g,D错误。
9.Mg-空气电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是 ( )
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A.电极A是该电池的正极
B.电极B附近溶液的pH增大
C.电池工作时,电子由电极B经外电路流向电极A
D.电池工作时的主要反应为Mg+2H+ Mg2++H ↑
2
答案 B Mg失去电子,发生氧化反应,则电极A为该电池的负极,A错误;电极B上通入
空气,O 得到电子发生还原反应,则电极B为正极,发生反应O +4e-+2H O 4OH-,所以
2 2 2
电极B附近溶液中c(OH-)增大,溶液的pH增大,B正确;电池工作时,电子由负极(电极A)
经外电路流向正极(电极B),C错误;负极上Mg失去电子变为Mg2+进入溶液,正极上O 得
2
到电子发生还原反应产生OH-,总反应为2Mg+O +2H O 2Mg(OH) ,D错误。
2 2 2
10.一种水性电解液Zn-MnO 离子选择双隔膜电池如图所示。已知在KOH溶液中,Zn2+以
2
Zn(OH 形式存在。下列叙述不正确的是 ( )
2−
)
4
A.放电时Zn作负极
B.a为阳离子交换膜,b为阴离子交换膜
C.放电时MnO 电极上发生的反应:MnO +4H++2e- Mn2++2H O
2 2 2
D.电路中每通过1 mol电子,Zn电极的质量减小32.5 g
答案 B 此装置为原电池,Zn转化为Zn(OH ,Zn元素化合价升高,发生氧化反应,Zn
2−
)
4
作负极,A正确;MnO 作正极,在酸性条件下发生还原反应,MnO +4H++2e- Mn2++2H O,C
2 2 2
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正确;Zn电极反应式为Zn-2e-+4OH- Zn(OH ,所以电路中每通过1 mol电子,Zn电
2−
)
4
极溶解的质量为0.5 mol×65 g·mol-1=32.5 g,D正确;根据MnO 电极反应式可知,Ⅰ室
2
H+被消耗,S 通过离子交换膜a向负极移动,最终留在Ⅱ室,a为阴离子交换膜,根据Zn
O2−
4
电极反应式可知,Ⅲ室消耗OH-,K+从Ⅲ室通过离子交换膜b向正极移动,最终留在Ⅱ室,b
为阳离子交换膜,Ⅱ室K SO 溶液浓度增大,B错误。
2 4
11.工业上用电解法处理含镍酸性废水并得到单质Ni的原理如图所示。下列说法不正
确的是 ( )
已知:①Ni2+能发生水解反应;
②阴极处得电子能力:Ni2+(高浓度)>H+>Ni2+(低浓度)
A.碳棒上发生的电极反应:4OH--4e- O ↑+2H O
2 2
B.电解过程中,B室中NaCl溶液的物质的量浓度将不断增大
C.为了抑制Ni2+的水解,阴极处溶液酸性越强越好
D.电解时碳棒质量不变,镀镍铁棒质量增加
答案 C 碳棒为阳极,发生氧化反应:4OH--4e- O ↑+2H O,镀镍铁棒为阴极,发生还
2 2
原反应:Ni2++2e- Ni、2H++2e- H ↑,A正确;阴极室的Cl-通过阴离子交换膜向B
2
室移动,阳极室的Na+通过阳离子交换膜向B室移动,则B室中NaCl溶液的物质的量浓度
将不断增大,B正确;已知阴极处得电子能力:Ni2+(高浓度)>H+>Ni2+(低浓度),若酸性太
强,H+优先于Ni2+放电而产生H ,使单质Ni的产率降低,C错误;电解时碳棒质量不变,镀
2
镍铁棒上析出固体Ni,质量增加,D正确。
12.纳米Fe O 在常压电解法合成氨过程中起催化作用,该电解装置如图所示。已知熔融
2 3
NaOH-KOH为电解液,Fe O 在发生反应时生成中间体Fe。下列说法正确的是 ( )
2 3
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A.惰性电极Ⅱ是电解池的阴极,发生还原反应
B.产生2.24 L O 时,转移的电子数为0.4N
2 A
C.惰性电极Ⅰ的电极反应为Fe O +3H O-6e- 2Fe+6OH-
2 3 2
D.生成氨气的反应为2Fe+N +3H O Fe O +2NH
2 2 2 3 3
答案 D 惰性电极Ⅱ产生O ,氧元素化合价升高,发生氧化反应,故惰性电极Ⅱ为电解
2
池的阳极,A错误;未标注气体所处的温度和压强,故不能计算转移的电子数,B错误;惰
性电极Ⅰ为阴极,发生还原反应,电极反应式为Fe O +3H O+6e- 2Fe+6OH-,C错误;结
2 3 2
合题图及阴极的电极反应式可知,生成NH 的反应为2Fe+N +3H O Fe O +2NH ,D正
3 2 2 2 3 3
确。
13.一种可充电锂硫电池装置示意图如图。电池放电时,S 与Li+在硫碳复合电极处生成
8
Li S (x=1、2、4、6或8)。大量Li S 沉积在硫碳复合电极上,少量Li S 溶于非水性电
2 x 2 x 2 x
解质并电离出Li+和 。Li+、S2-和 能通过离子筛, 、 和 不能通过离子筛。
S2− S2− S2− S2− S2−
x 2 4 6 8
下列说法不正确的是 ( )
A. 、 和 不能通过离子筛的原因是它们的离子直径较大
S2− S2− S2−
4 6 8
B.放电时,外电路电流从硫碳复合电极流向锂电极
C.充电时,硫碳复合电极中Li S 转化为S 的电极反应式为4Li S -8e- S +8Li+
2 2 8 2 2 8
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D.充电时,当有0.1 mol Li S转化成S 时,锂电极质量增加0.7 g
2 8
答案 D 、 和 的离子直径大于Li+、S2-和 的离子直径,则 、 和
S2− S2− S2− S2− S2− S2− S2−
4 6 8 2 4 6 8
不能通过离子筛,A项正确;放电时,锂电极为负极,硫碳复合电极为正极,则外电路电流
从硫碳复合电极流向锂电极,B项正确;充电时,硫碳复合电极为阳极,其中Li S 会失去
2 2
电子转化为S ,电极反应式为4Li S -8e- S +8Li+,C项正确;充电时Li S转化成S ,
8 2 2 8 2 8
电极反应式为8Li S-16e- S +16Li+,而锂电极的电极反应式为Li++e- Li,当有
2 8
0.1 mol Li S转化成S 时,锂电极质量增加0.2 mol×7 g/mol=1.4 g,D项错误。
2 8
14.近年来,电化学还原二氧化碳的课题吸引了大批研究者的关注,其中将双极膜应用于
二氧化碳制备甲醇过程中的电解原理如图所示。已知:双极膜由阳离子交换膜和阴离子
交换膜构成,在直流电场的作用下,双极膜间H O解离成H+和OH-,并向两极迁移。下列说
2
法错误的是 ( )
A.a膜为阴离子交换膜
B.电解过程中KOH溶液的浓度逐渐降低
C.催化电极上的电极反应式为CO +6HC +6e- CH OH+6C +H O
2 O− 3 O2− 2
3 3
D.双极膜内每消耗18 g水,理论上石墨电极上产生11.2 L O (标准状况下)
2
答案 D 石墨电极上有O 生成,发生氧化反应,催化电极上CO →CH OH,发生还原反应,
2 2 3
故石墨电极为阳极,催化电极为阴极,OH-向阳极移动,即通过a膜向左室移动,故a膜为
阴离子交换膜,A正确;电解过程中,阳极的电极反应式为4OH--4e- O ↑+2H O,阳极
2 2
区消耗OH-,生成H O,KOH溶液的浓度逐渐降低,B正确;催化电极为阴极,CO 得电子发生
2 2
还原反应生成CH OH,C正确;双极膜内每消耗18 g水,移向左室的OH-为1 mol,石墨电
3
极上有1 mol OH-放电,由阳极的电极反应式可知,生成0.25 mol O ,标准状况下体积为
2
0.25 mol×22.4 L/mol=5.6 L,D错误。
名师点睛 根据电解装置图,先判断出阴、阳极,结合阳离子向阴极移动、阴离子向阳
极移动,进而判断出a膜、b膜的类型。
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答案 D A项,要制备Ca(H PO ) ,则Ca2+应通过膜a进入Ca(H PO ) 稀溶液中,所以膜a
2 4 2 2 4 2
为阳离子交换膜,M极处Cl-放电生成Cl ,所以M极与电源正极相连,错误;B项,N极为阴
2
极,H O放电生成H 和OH-,溶液pH增大,错误;C项,N极处H O放电,产生OH-,则Na+要通
2 2 2
过膜c进入N极处,则膜c为阳离子交换膜,由电荷守恒分析知,NaH PO 中H P 要通过
2 4 2 O−
4
膜b移向Ca(H PO ) 稀溶液中,则膜b为阴离子交换膜,错误;D项,M极处生成Cl ,N极处
2 4 2 2
生成H 和NaOH,正确。
2
15.双极膜电渗析法固碳技术是将捕集的CO 转化为CaCO 而矿化封存,其工作原理如图
2 3
所示。双极膜中间层中的H O解离成H+和OH-,并在直流电场作用下分别向两极迁移。下
2
列说法不正确的是 ( )
A.两个双极膜中间层中的H+均向左侧迁移
c(HCO−
)
B.若碱室中 3 比值增大,则有利于CO 2 的矿化封存
c(CO2−
)
3
C.电解一段时间后,酸室中盐酸的浓度增大
D.该技术中电解固碳总反应的离子方程式为2Ca2++2CO +4H O
2 2
2CaCO ↓+2H ↑+O ↑+4H+
3 2 2
答案 B 要将捕集的CO 转化为CaCO 而矿化封存,“碱室”中C 需通过阴离子交换
2 3 O2−
3
膜进入CaCl 溶液从而生成CaCO ,左侧双极膜中OH-向右移动进入“碱室”与CO 反应生
2 3 2
成C ,H+向左移动进入左侧NaNO 溶液中发生反应2H++2e- H ↑;CaCl 溶液中的
O2− 3 2 2
3
Cl-通过阴离子交换膜进入“酸室”,右侧双极膜中的H+向左移动进入“酸室”,OH-向右
移动进入右侧NaNO 溶液中发生反应4OH--4e- 2H O+O ↑,该技术中电解固碳总反应
3 2 2
的离子方程式为2Ca2++2CO +4H O 2CaCO ↓+2H ↑+O ↑+4H+,D正确。由上述分析知,
2 2 3 2 2
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两个双极膜中间层中的H+均向左侧迁移,A正确。若“碱室”中
c(HCO−
3 ) 比值增大,即
c(CO2−
)
3
CO 转化为更多的HC ,而HC 与Ca2+不产生沉淀,且HC 能够通过阴离子交换膜向右
2 O− O− O−
3 3 3
侧移动,与“酸室”中H+反应产生CO ,所以不利于CO 的矿化封存,B错误。CaCl 溶液中
2 2 2
的Cl-通过阴离子交换膜进入“酸室”,右侧双极膜中的H+向左移动进入“酸室”,所以
电解一段时间后,酸室中盐酸的浓度增大,C正确。
16.利用电解原理制备Ca(H PO ) 的装置如图所示(M、N均为惰性电极)。下列说法正确
2 4 2
的是 ( )
A.M极与电源负极相连
B.常温下,电解后N极附近溶液pH减小
C.膜a、膜c均为阴离子交换膜,膜b为阳离子交换膜
D.电解时可获得副产物NaOH、H 、Cl
2 2
答案 D A项,要制备Ca(H PO ) ,则Ca2+应通过膜a进入Ca(H PO ) 稀溶液中,所以膜a
2 4 2 2 4 2
为阳离子交换膜,M极处Cl-放电生成Cl ,所以M极与电源正极相连,错误;B项,N极为阴
2
极,H O放电生成H 和OH-,溶液pH增大,错误;C项,N极处H O放电,产生OH-,则Na+要通
2 2 2
过膜c进入N极处,则膜c为阳离子交换膜,由电荷守恒分析知,NaH PO 中H P 要通过
2 4 2 O−
4
膜b移向Ca(H PO ) 稀溶液中,则膜b为阴离子交换膜,错误;D项,M极处生成Cl ,N极处
2 4 2 2
生成H 和NaOH,正确。
2
17.某科研团队提出了一种水基Li-CO 二次电池,它由纳米孔Pd膜电极、固体电解质膜
2
等构成,下图为其工作示意图。下列说法错误的是 ( )
A.放电时,Pd膜作正极
B.固体电解质膜可将Li电极与LiCl溶液隔离
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C.充电时,Pd膜表面发生反应: HCOOH-2e- CO ↑+2H+
2
D.理论上,当消耗7 g Li时吸收5.6 L CO (标准状况)
2
答案 D 放电时,Pd膜电极上CO →HCOOH,该过程中C元素化合价由+4降到+2,作正
2
极,A正确;Li作负极,电极反应式为Li-e- Li+,消耗7 g Li时转移1 mol e-,正极
的电极反应式为CO +2H++2e- HCOOH,则吸收0.5 mol CO ,其在标准状况下的体积为
2 2
11.2 L,D错误。
18.以对硝基苯甲酸( )为原料,用铅蓄电池电解合成对氨基苯
甲酸( )的装置如图。下列说法错误的是 ( )
A.装置中铅合金电极与铅蓄电池的Pb电极相连
B.阴极的主要电极反应为 +6e-+6H+
+2H O
2
C.每转移4 mol 电子时,阳极电解质溶液的质量减少32 g
D.生成对氨基苯甲酸的同时还产生少量H
2
答案 C 对硝基苯甲酸转化为对氨基苯甲酸是还原反应,故电解池中铅合金电极是阴
极,铅蓄电池中铅电极是负极,阴极连接负极,A正确;阴极周围是酸性溶液,故用H+配平
电荷,根据原子守恒和电荷守恒可写出阴极的电极反应式,B正确;阳极的电极反应
式:2H O-4e- O +4H+,每转移4 mol 电子时,阳极有2 mol H O参与反应,生成的32 g
2 2 2
O 全部逸出,生成的4 mol H+穿过阳离子交换膜移向阴极,故阳极电解质溶液的质量减
2
少36 g,C错误;阴极的电解质溶液呈酸性,故有少量的氢离子得电子生成H ,D正确。
2
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19.某小组利用电解法处理废水中苯甲醛,获得苯甲醇和苯甲酸,装置如图所示。
下列说法错误的是 ( )
A.石墨Ⅰ上发生还原反应
B.加入Br-的目的是提供氧化剂和增强导电性
C.阴极反应式为 +2e-+2H+
D.迁移2 mol H+理论上处理1 mol
答案 D 石墨Ⅱ上Br-转化为Br ,Br元素化合价升高,故石墨Ⅱ为阳极,则石墨Ⅰ为阴
2
极,发生还原反应,A正确。加入Br-,溶液中离子数目增多,导电性增强;Br-在阳极上反
应生成溴单质,将苯甲醛氧化为苯甲酸,B正确。阴极反应式为 +2e-+2H+
,转移2 mol 电子,有2 mol H+从阳极迁移至阴极,阴极能够处理1 mol
苯甲醛;阳极反应式为2Br--2e- Br ,转移2 mol电子,生成1 mol Br ,根据
2 2
+H O+Br +2HBr,可知生成的1 mol Br 还能够处理1 mol
2 2 2
苯甲醛,故迁移2 mol H+,理论上处理2 mol 苯甲醛,C正确,D错误。
20.锂离子电池具有质量小、体积小、储存和输出能量大等特点,是多种便携式电子设
备和交通工具的常用电池。一种锂离子电池的结构及工作原理如图所示,电解质溶液为
LiPF (六氟磷酸锂)的碳酸酯溶液(无水)。下列说法错误的是 ( )
6
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A.放电时电极a为电池的正极,充电时电极b作阳极
B.放电时负极反应式为Li C -xe- xLi++yC
x y
C.电池放电时总反应为Li C +Li CoO LiCoO +yC
x y 1-x 2 2
D.放电、充电时,锂离子往返于电池的正极、负极之间,完成化学能与电能的相互转化
答案 A 分析题图可知,放电时阳离子(Li+)向电极a移动,推知电极a为正极,电极b
为负极,充电时阳离子(Li+)向电极b移动,推知电极b为阴极,电极a为阳极,A错误;放
电时负极b上的电极反应式为Li C -xe- xLi++yC,正极a上的电极反应式为Li
x y 1-
CoO +xe-+xLi+ LiCoO ,电池放电时总反应为Li C +Li CoO LiCoO +yC,B、C正
x 2 2 x y 1-x 2 2
确。
21.羟基自由基(·OH)具有强氧化性,可用于处理废水中还原性污染物。利用电化学方
法可产生羟基自由基,其原理如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.电子移动方向为a→Y→X→b
B.甲池中离子交换膜为质子交换膜
C.Y电极上得到H O 的反应为O -2e-+2H+ H O
2 2 2 2 2
D.当乙池中产生1 mol羟基自由基(·OH)时,甲池中理论上至少消耗标准状况下8.4 L
CH
4
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答案 BD 根据电极上的反应可知,甲池为燃料电池,通入燃料CH 的a电极为负极,与
4
之相连的是电解池的阴极Y,通入氧气的b电极为正极,与之相连的是电解池阳极X。串
联装置中,电子由原电池负极流向电解池阴极,即a→Y,由电解池的阳极流向原电池的正
极,即X→b,电子不能在电解质溶液中转移,A错误。甲池中,负极a的电极反应为CH -
4
8e-+2H O CO +8H+,正极b的电极反应为2O +8e-+8H+ 4H O,H+应该从a电极向b电
2 2 2 2
极移动,推知离子交换膜为质子交换膜,B正确。Y电极为电解池的阴极,电极反应为
O +2e-+2H+ H O ,C错误。乙池中生成羟基自由基的反应为Fe2++H O +H+ Fe3+
2 2 2 2 2
+·OH+H O,产生1 mol羟基自由基时,此反应转移1 mol 电子,由于消耗了1 mol H O ,
2 2 2
根据生成H O 的电极反应知,生成1 mol H O 转移2 mol 电子,故总共转移3 mol电子,
2 2 2 2
由a电极的电极反应可得CH ~8e-,甲池中理论上至少消耗0.375 mol CH ,标准状况下的
4 4
体积为8.4 L,D正确。
22.我国学者在Science报道了一种氯离子介导的电化学合成方法,能将乙烯高效清
洁、选择性地转化为环氧乙烷,电化学反应的具体过程如图所示。在电解结束后,将
阴、阳极电解液输出混合,便可反应生成环氧乙烷。
物质转化原理:
下列说法错误的是 ( )
A.Pt电极与电源正极相连
B.电解时右侧电解质溶液pH减小
C.该过程的总反应为CH CH +H O +H
2 2 2 2
D.当电路中通过2 mol e-时,消耗的CH CH 为22.4 L
2 2
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答案 BD 由物质转化原理可知,Pt 电极区要将Cl-转化为Cl ,Cl 与水反应生成HClO
2 2
后再与乙烯发生加成反应,则Pt电极为阳极,与电源正极相连,A正确;Ni电极为阴极,
电极反应为2H O+2e- 2OH-+H ↑,当电路中转移2 mol电子时,Ni电极上反应生成2
2 2
mol OH-,2 mol OH-通过阴离子交换膜迁移到左侧电解质溶液中,所以当转移电子数相等
时,右侧电解质溶液pH不变,B错误;结合阳极的物质转化原理及电极反应和阴极的电极
反应可知C正确;因2Cl--2e- Cl ↑、Cl +H O HCl+HClO、CH CH +HClO
2 2 2 2 2
CH ClCH OH,当电路中通过2 mol e-时,消耗乙烯1 mol,由于题中没有指明乙烯所处状
2 2
态,故无法计算乙烯的体积,D错误。
23.天津大学研究团队以KOH溶液为电解质,CoP和Ni P纳米片为催化电极材料,电催化
2
合成偶氮化合物[ ]的装置如图所示(R代表烃基)。下列说法不正确的
是 ( )
A.若用铅蓄电池作为电源,CoP极连接铅蓄电池的铅电极
B.Ni P极的电极反应式为RCH NH -4e- RCN+4H+
2 2 2
C.合成1 mol 偶氮化合物,需转移4 mol 电子
D.离子交换膜是阴离子交换膜
答案 BC 结合有机化学中还原的概念(加氢去氧)可知,左边CoP电极上发生还原反
应,故CoP极为阴极,连接铅蓄电池的铅电极,A正确;Ni P极为阳极,电解质溶液呈碱性,
2
其电极反应式为RCH NH -4e-+4OH- RCN+4H O,B错误;CoP极为阴极,电极反应式为2
2 2 2
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+8e-+4H O +8OH-,则合成1 mol 偶氮化合物,
2
需转移8 mol 电子,C错误;左侧CoP电极上生成OH-,右侧Ni P电极上消耗OH-,左侧OH-
2
要迁移到右侧,则离子交换膜是阴离子交换膜,D正确。
24.以铜作催化剂的一种铝硫电池的示意图如图所示,电池放电时的反应原理为
3Cu S+2Al+14AlC 3xCu+8Al C +3S2-。下列说法错误的是 ( )
x l− 2 l−
4 7
A.充电时,Cu/Cu S电极为阳极
x
B.充电时,阳极区的电极反应式为xCu-2xe-+S2- Cu S
x
C.放电时,K+通过阳离子交换膜向Cu/Cu S电极移动
x
D.放电时,每转移1 mol 电子,负极区电解质溶液质量减轻30 g
答案 B 分析题图右室物质转化可知,放电时Al元素化合价升高,Al电极为负
极,Cu/Cu S电极为正极,充电时Cu/Cu S电极为阳极,电极反应式为xCu+S2--2e-
x x
Cu S,A正确、B错误;放电时,阳离子移向正极,C正确;放电时,每转移1 mol 电子,1
x
mol K+从负极移向正极,使负极区电解质溶液质量减轻39 g,Al作负极,电极反应式为
1
Al+7AlCl−-3e- Cl−,转移1 mol电子时有 mol Al参与反应进入电解质溶
4 7 3
1
液,使负极区电解质溶液质量增重27 g/mol× mol=9 g,故负极区电解质溶液减少的
3
质量为39 g-9 g=30 g,D正确。
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25.我国科学家在Li-CO 电池的研究上取得重大科研成果,分别以金属Li及碳纳米管复
2
合Li CO 作电池的电极,其放电时电池反应为3CO +4Li 2Li CO +C。该电池放电时
2 3 2 2 3
( )
A.Li电极发生还原反应
B.Li+在电解质中移向负极
C.CO 在正极上得到电子
2
D.电流由Li电极经外电路流向碳纳米管复合Li CO 电极
2 3
答案 C A项,根据放电时的电池反应可知,Li作负极,电极反应式为Li-e- Li+,发
生氧化反应,错误;B项,在原电池中阳离子移向正极,所以Li+在电解质中移向正极,错
误;C项,CO 在正极得到电子发生还原反应,电极反应式为3CO +4Li++4e-
2 2
2Li CO +C,正确;D项,负极上Li失去电子,电子沿着导线经过外电路流向正极(碳纳米管
2 3
复合Li CO 电极),电流的方向与电子的方向相反,错误。
2 3
26.Science杂志报道了王浩天教授团队发明的制取H O 的绿色方法,原理如图所示。下
2 2
列说法正确的是 ( )
A.a极为正极,发生还原反应
B.X膜为阳离子交换膜
C.当外电路通过2 mol e-时,消耗22.4 L O
2
D.该装置可实现化学能与电能间的完全转化
答案 B A项,a极通入的是H ,电极反应式为H -2e- 2H+,所以a极为负极,发生氧
2 2
化反应,错误;B项,在原电池中阳离子移向正极,a极产生的H+通过X膜向正极移动,所
以X膜为阳离子交换膜,正确;C项,未指明是否在标准状况下,无法计算,错误;D项,该
装置实现了化学能与电能的转化,但不能达到完全转化,错误。
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27.我国报道了一种新型的锌—空气电池,其工作原理如图所示。该电池以一种富含
Zn2+的非碱性水性溶液为电解质溶液,放电时总反应为Zn+O ZnO 。下列有关该电
2 2
池放电时的说法正确的是 ( )
A.放电时Zn2+向空气电极迁移
B.正极的电极反应:O +2H O+4e- 4OH-
2 2
C.外电路电流的方向:锌电极→负载→空气电极
D.当空气电极消耗22.4 L(标准状况下)空气时,锌电极质量减少65 g
答案 A 该电池中锌电极作负极,空气电极作正极。A项,在原电池中阳离子移向正极,
即放电时Zn2+向空气电极迁移,正确;B项,电解质溶液为富含Zn2+的非碱性水性溶液,则
正极的电极反应为O +Zn2++2e- ZnO ,错误;C项,在原电池中,负极失去电子,电子沿
2 2
着导线移动到正极,电流移动方向与电子移动方向相反,所以外电路电流的方向:空气电
极→负载→锌电极,错误;D项,n(空气)=1 mol,空气中氧气的体积分数约为21%,故
n(O )≈0.21 mol,根据电极反应O +Zn2++2e- ZnO 可知转移电子0.21 mol×2=0.42
2 2 2
mol,负极的电极反应为Zn-2e- Zn2+,所以锌电极质量减少0.42 mol÷2×65
g·mol-1=13.65 g,错误。
28.用如图甲所示装置模拟对含高浓度Cl-的工业废水进行脱氮,该溶液中ClO-的浓度随
时间变化的关系如图乙所示。一段时间后溶液中所有氮原子均转化为N 被脱去。
2
甲
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乙
下列说法错误的是 ( )
A.b接电源负极
B.开始时ClO-的浓度增长较慢的原因可能是ClO-氧化溶液中的N
H+
4
C.电解过程中,a极附近溶液pH降低
D.理论上溶液中的N 先被脱尽
O−
3
答案 D A项,图甲中b极N 转化为N ,氮元素化合价由+5变为0,化合价降低,得到
O− 2
3
电子发生还原反应,所以b极作阴极,与电源负极相连,正确;B项,根据题干信息,一段时
间后溶液中所有氮原子均转化为N 被脱去,可知开始时ClO-的浓度增长较慢的原因可能
2
是ClO-氧化溶液中的N ,正确;C项,电解过程中,a极的电极反应式为Cl--2e-+2OH-
H+
4
ClO-+H O,所以a极附近溶液pH降低,正确;D项,由图乙可知,阳极产生的ClO-与N
2
反应的速率快,所以理论上N 先被脱尽,错误。
H+ H+
4 4
29.我国有着丰富的海风资源,在海水中建立风电设备,防腐蚀是一个突出问题。下列说
法正确的是 ( )
A.钢铁构件表面的镀铜破损后依然会保护内部钢铁不被腐蚀
B.可将钢铁构件与电源负极连接减缓腐蚀发生
C.钢铁发生吸氧腐蚀时负极发生的反应为Fe-3e- Fe3+
D.海水中发生化学腐蚀的速率大于电化学腐蚀速率
答案 B A项,钢铁构件表面的镀铜破损后,Cu、Fe和海水构成原电池,Fe失电子作负
极,错误;B项,可将钢铁构件与电源负极连接(作阴极)减缓腐蚀发生,正确;C项,钢铁发
生吸氧腐蚀时负极发生的反应为Fe-2e- Fe2+,错误;D项,海水中发生化学腐蚀的速
率小于电化学腐蚀速率,错误。
第 21 页 共 24 页北京曲一线图书策划有限公司 2024版《5年高考3年模拟》A版
30.中国科学家设计出如图装置实现CO 的转化,可有效解决温室效应及能源问题,总反
2
应为CO +NaCl CO+NaClO。忽略气体在溶液中的溶解及溶液的体积变化,下列叙述
2
正确的是 ( )
A.A极为太阳能电池的正极
B.电极Ⅱ的电极反应式为Cl-+2e-+H O ClO-+2H+
2
C.理论上转化44 g CO ,左室溶液质量增重18 g
2
D.电解结束后,电极Ⅱ所在电极室溶液的pH变小
答案 C A项,根据总反应CO +NaCl CO+NaClO可知CO 发生还原反应,生成CO,结
2 2
合题图可知A极为太阳能电池的负极,电极Ⅰ为阴极,错误;B项,电极Ⅱ与太阳能电池的
正极相连,为阳极,发生氧化反应,电极反应式为Cl--2e-+H O ClO-+2H+,错误;C项,
2
电极Ⅰ的电极反应式为CO +2e-+2H+ CO+H O,理论上转化44 g CO ,生成18 g水,即
2 2 2
左室溶液质量增重18 g,正确;D项,由阳极的电极反应式可知,电极Ⅱ中饱和食盐水转
化为NaClO溶液,电解结束后,电极Ⅱ所在电极室溶液的pH增大,错误。
31.利用光能分解水的装置如图所示,在直流电场作用下,双极性膜将水解离为H+和OH-,
并实现其定向通过。下列说法正确的是( )
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A.光电池能将电能转化为光能
B.双极性膜能控制两侧溶液的酸碱性相同
C.阳极区发生的电极反应为4OH--4e- 2H O+O ↑
2 2
D.再生池中发生的反应为2V3++H 2V2++2H+
2
答案 C A项,由题图可知,该装置首先是利用光电池将光能转化为电能,然后利用电解
池将电能转化为化学能,错误;B项,在直流电场作用下,双极性膜将水解离为H+和OH-,由
题图可知,H+进入左侧阴极区,OH-进入右侧阳极区,所以双极性膜可控制两侧溶液分别为
酸性和碱性,错误;C项,光照过程中阳极区发生的电极反应为4OH--4e- 2H O+O ↑,
2 2
正确;D项,由题图可知,再生池中发生的反应为2V2++2H+ 2V3++H ↑,错误。
2
32.一种氯离子介导的电化学合成方法,能将乙烯高效清洁、选择性地转化为环氧乙烷,
电化学反应的具体过程如图所示。在电解结束后,将阴、阳极电解液输出混合,便可反
应生成环氧乙烷。下列说法错误的是 ( )
A.Ni电极与电源正极相连
B.该过程的总反应为CH CH +H O +H
2 2 2 2
C.工作过程中阴极附近溶液pH增大
D.在电解液混合过程中会发生反应:HCl+KOH KCl+H O
2
答案 A 根据题给反应历程,乙烯在Pt电极区被氧化,因此Pt电极区要将Cl-转化为
Cl ,发生氧化反应,故Pt电极为阳极,Ni电极为阴极,Ni电极应与电源负极相连,A项错
2
误。阳极发生反应2Cl--2e- Cl ↑,阳极区溶液中发生反应:Cl +H O H++Cl-
2 2 2
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+HClO,CH CH +HClO 阴极发生反应2H O+2e- 2OH-+H ↑;
2 2 2 2
阴、阳极电解液混合后发生反应:
+H O+Cl-,所以该过程的总反应为CH CH +H O +H ,B项正确。根据
2 2 2 2 2
阴极的电极反应式知,阴极附近溶液pH增大,C项正确。阳极区发生反应Cl +H O
2 2
HCl+HClO,阴极区生成KOH,故在电解液混合过程中会发生反应HCl+KOH KCl+H O,D
2
项正确。
第 24 页 共 24 页
