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第04 讲 电化学原理的综合应用 目录 01 课标达标练 题型01 考查原电池与电解池 题型02 考查多池串联 题型03 考查离子交换膜的应用 题型04 考查电化学有关计算 题型05 考查电化学综合应用 02 核心突破练 03 真题溯源练 01 考查原电池与电解池 1.（2025·辽宁·三模）简易氢氧燃料电池的实验装置如图所示。实验过程如下：先闭合 ，一段时间后断 开 ，闭合 。下列说法不正确的是 A．闭合 时， 向电极a 迁移 B．闭合 一段时间后，电极b 附近溶液变为红色 C．闭合 时，电极a 为正极 D．闭合 后短时间内，电极b 的电极反应： 2.（2025·吉林长春·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 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 02 考查多池串联 3.（2025·内蒙古·二模）在如图串联装置中，通电片刻即发现乙装置左侧电极表面出现红色固体。下列说法 不正确的是 A．乙中左侧电极反应式：Cu2+＋2e−=Cu B．电解过程中丙中溶液酸碱性无变化 C．向甲中加入适量的盐酸，可使溶液恢复到电解前的状态 D．标准状况下当甲中产生4.48 L 气体时，丙中Cu 电极质量增加21.6 g 4.（2025·黑龙江哈尔滨·二模）由于存在同种电解质溶液的浓度差而产生电动势的电池称为浓差电池，浓度 高的一极一般为正极。利用浓差电池电解硫酸钠溶液可同时制得氢气、氧气、硫酸和氢氧化钠，其装置如 图所示（a、b 电极均为石墨电极）。（已知：溶液A 为 溶液；溶液B 为 溶液） 下列有关说法正确的是 A．电池放电过程中a 极产生氢气，b 极产生氧气 B．c、d 离子交换膜依次为阳离子交换膜和阴离子交换膜 C．电池从开始工作到停止放电，电解池理论上可制得60g 氢氧化钠 D．a、b 石墨电极均可用金属银电极代替 03 考查离子交换膜的应用 5.（2025·辽宁沈阳·二模）天津大学研究团队以KOH 溶液为电解质，CoP 和 纳米片为催化电极材料， 电催化合成偶氮化合物[ ]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．离子交换膜是阴离子交换膜 C．合成1mol 偶氮化合物，需转移8mol 电子 D． 电极反应式为 6.（2025·内蒙古·一模）利用 在碱性条件下实现废水中 （Ⅲ）的回收，铬的去除率大于 ，其 装置如图所示。下列说法正确的是 A．膜a，膜b 均为阳离子交换膜 B．废水室中反应的离子方程式为 C．反应一段时间后，阴极区溶液的pH 减小 D．通电过程中石墨N 极每产生33.6L 气体，则双极膜内减少 04 考查电化学有关计算 7.（2025·黑龙江·一模）利用多膜装置通过电解法可以制备KNO3，同时获得一定的副产品，其电解装置如 图所示。下列说法正确的是 A．Y 膜为阳离子交换膜 B．阴极室溶液中OH-浓度逐渐降低 C．理论上每生成1molCl2，阴极室溶液质量增加46g D．理论上每生成标准状况下22.4LCl2，阳极室内溶液质量减少149g 8.（2025·吉林·二模）一种利用电化学方法将生物质转化生成的 高效合成有机硫化合物的工作原理 如图。电解质为 溶液，在高纯度导电炭黑(KB)催化作用下， 和 在电极表面形成 、 和 等有机硫化合物。下列说法错误的是 A．KB 能导电是因为其有类石墨的大π 键微观结构 B．离子交换膜为阳离子交换膜 C．生成 的电极反应式为 D．理论上，每形成 键，体系生成标况下 05 考查电化学综合应用 9.（2025·黑龙江·一模）我国科学家通过电化学耦合丙酮酸和硝酸钾，在PdCu 纳米珠线((PdCuNBWs)的催 化作用下合成了丙氨酸，其工作原理示意图如图。下列说法错误的是 A．X 极的电势比Y 极高 B．Y 极的电极反应： 4H2O+ C．该离子交换膜为阳离子交换膜 D．若Y 极生成丙氨酸1 mol，电解效率为80%，阳极上最多生成氧气70 L 10.（2025·东三省联考）硅是目前已知比容量最高的锂离子电池负极材料。某硅基钴酸锂电池的工作原理 如图所示。已知充电时硅基电极反应式为 。下列说法正确的是 A．右侧电极通过锂离子的脱嵌与嵌入实现充、放电 B．闭合K2， 电极发生还原反应 C．闭合K1， 电极的电极反应式为 D．闭合K2，当电路中转移0.1mol 电子时，理论上左室电解质质量减少0.7g 11.（2025·内蒙古·一模）甲烷燃料电池采用铂作为电极材料， 两个电极上分别通入 和 ，电解质溶液为 溶液。某研究小组将上述两个甲烷燃料电池串联后作 为电源，进行电解饱和 溶液的实验，如下图所示。 下列说法正确的是 A．将a 电极换成铁棒，电解池反应将发生变化 B．c 电极反应式： C．每个电池甲烷通入量为 且反应完全，则理论上最多能产生氢气 D．用外加电流法保护钢铁设备，可以将设备与d 极相连 12.（2025·吉林·一模）一种能捕获和释放 的电化学装置如下图所示。其中a、b 均为惰性电极，电解质 溶液为 溶液。当 连接 时，极区溶液能捕获通入的 。下列说法错误的是 A． 连接 时，极发生反应： B． 连接 时， 连接电源正极 C． 连接 时，a 极区 的值增大 D．该装置通过“充电”和“放电”调控极区溶液 ，捕获和释放 13.（2025·内蒙古通辽·一模）四甲基氢氧化铵 常用作电子工业清洗剂，以四甲基氯化铵 为原料，采用电渗析法合成 ，其工作原理如图所示(a、b 为石墨电极，c、d、e 为离子交换膜)，下列说法正确的是 A．电流方向为M→a，b→N B．a、b 两极均有气体生成，且同温同压下体积比为1 2∶ C．c 为阳离子交换膜，d、e 为均阴离子交换膜 D．线路中通过1mol 时，两极室电解液质量变化差值 为42g 14.（2025·内蒙古·三模）清华大学段吴泓副教授课题组首次利用糠醛创制了一种如图a 所示的新型可充放 电的“生物质电池”，该电池在充放电过程中可生产高附加值化学品糠醇和糠酸盐，其原理可用图b 表 示。下列说法正确的是 A．该装置在生成糠酸盐时将电能转化为化学能 B．膜a 为阴离子交换膜 C．充电时电极B 附近碱性增强 D．若使用铅蓄电池为其充电，当1mol 糠醛转化时，Pb 电极增重96g 15.（2025·黑龙江·二模）神舟系列载人飞船的电源系统有太阳能电池帆板和镉镍蓄电池。其中镉镍电池的 工作原理示意图如下(L 为小灯泡， 、 为开关)，电池总反应为： 。 下列说法正确的是 A．镍镉电池可24 小时全天候处于充电状态 B．镍镉电池放电时，电池外部电势：电极A 电极B C．镍镉电池充电时，电极A 附近碱性逐渐减弱 D．镍镉电池充电时，阳极反应式： 16.（2025·吉林·二模）羟基自由基(·OH)是自然界中氧化性仅次于氟的氧化剂。一种能将苯酚(C6H5OH)氧化 为CO2、H2O 的原电池-电解池组合装置如图。该装置能实现发电、环保二位一体。下列说法错误的是 A．c 极为阴极，M 为阳离子交换膜 B．b 极的电极反应式为C6H5OH-28e-＋28OH-=6CO2↑＋17H2O C．d 极区苯酚被氧化的反应为C6H5OH＋28·OH=6CO2↑＋17H2O D．右侧装置中，每转移0.7 mol e-，c、d 两极共产生气体11.2L(标准状况) 17.（2025·内蒙古·二模）一种海水中提取锂的电解装置如图所示。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。下列说法不正确的是 A．互换前电极2 上发生的反应为 B．互换后电极4 发生的反应与互换前电极1 发生的反应相同 C．理论上，电极1 与电极4 的质量之和保持不变 D．理论上，电路中通过 时，右侧电解液质量增加 18.（2025·黑龙江·一模）钠离子电池有耐高温、安全的特点，现有从废水中回收钠的装置，如图所示，中 间室中电极材料具有选择性吸附，可将 转化为 ，而脱出 转化为 （M 为某过渡金 属）的功能，废水中钠以 形式回收。下列有关说法错误的是 A．第一步吸附钠时，应接通“电源1” B．第二步脱出钠时，中间室电极反应式为 C．为完成钠离子的吸附/脱出，交换膜“a”“b”应选用阴离子交换膜 D．产品室每生成 ，理论上标准状况下惰性电极1 上生成 体积为 19.（2025·吉林·二模）一种 双膜二次电池，其示意图如下。下列说法正确的是 已知：①M、N 均为多孔石墨烯电极； ②起始时I 室(含储液罐)溶液中只含 。 A．M 极为电池的正极 B．充电过程中，II 室中的 溶液浓度逐渐增大 C．X 膜、Y 膜均为阴离子交换膜 D．放电后，I 室中 时，导线中传导 电子 20.（2025·辽宁·二模）利用光能源可以将CO2转化为重要的化工原料C2H4(电解质溶液为稀硫酸)，同时可 为制备次磷酸(H3PO2)提供电能，其工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．Y 极为阴极 B．标准状况下，当Z 极产生11.2 L O2时，可生成H3PO2的数目为NA C．a、b、d 为阳离子交换膜，c 为阴离子交换膜 D．W 极的电极反应式为2CO2＋12H＋＋12e-=C2H4＋4H2O 1.（2024·黑吉辽卷）“绿色零碳”氢能前景广阔。为解决传统电解水制“绿氢”阳极电势高、反应速率缓 慢的问题，科技工作者设计耦合 高效制 的方法，装置如图所示。部分反应机理为： 。下列说法错误的是 A. 相同电量下 理论产量是传统电解水的1.5 倍 B. 阴极反应： C. 电解时 通过阴离子交换膜向b 极方向移动 D. 阳极反应： 2.（2025·四川卷）最近，我国科学工作者制备了一种 电催化剂，并将其与金属铝组装成可充电电 池，用于还原污水中的 为 ，其工作原理如图所示。研究证明，电池放电时，水中的氢离子在电催 化剂表面获得电子成为氢原子，氢原子再将吸附在电催化表面的 逐步还原为 。 下列说法错误的是 A．放电时，负极区游离的 数目保持不变 B．放电时、还原 为 ，理论上需要 氢原子 C．充电时， 从阴极区穿过离子交换膜进入阳极区 D．充电时，电池总反应为 3.（2025·全国卷）某研究小组设计如下电解池，既可将中性废水中的硝酸盐转化为氨，又可将废塑料 (PET)碱性水解液中的乙二醇转化为羟基乙酸盐，实现变废为宝。 电解时，下列说法错误的是 A．阳极区 下降 B． 从阴极区向阳极区迁移 C．阴极发生反应 D．阴极转化 ，阳极将生成 4.（2025·湖南卷）一种电化学处理硝酸盐产氨的工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．电解过程中， 向左室迁移 B．电解过程中，左室中 的浓度持续下降 C．用湿润的蓝色石蕊试纸置于b 处，试纸先变红后褪色 D． 完全转化为 的电解总反应： 5.（2025·广东卷）一种高容量水系电池示意图如图。已知：放电时，电极Ⅱ上 减少；电极材料每转 移1mol 电子，对应的理论容量为 。下列说法错误的是 A．充电时Ⅱ为阳极 B．放电时Ⅱ极室中溶液的pH 降低 C．放电时负极反应为： D．充电时16gS 能提供的理论容量为 6.（2025·北京卷）用电解 溶液(图1)后的石墨电极1、2 探究氢氧燃料电池，重新取 溶液并 用图2 装置按i→iv 顺序依次完成实验。 实验 电极I 电极Ⅱ 电压/V 关系 i 石墨1 石墨2 a ii 石墨1 新石墨 b iii 新石墨 石墨2 c iv 石墨1 石墨2 d 下列分析不正确的是 A． ，说明实验i 中形成原电池，反应为 B． ，是因为ii 中电极Ⅱ上缺少 作为还原剂 C． ，说明iii 中电极I 上有 发生反应 D． ，是因为电极I 上吸附 的量：iv>iii 7.（2025·云南卷）一种用双极膜电渗析法卤水除硼的装置如图所示，双极膜中 解离的 和 在电 场作用下向两极迁移。除硼原理： 。下列说法错误的是 A．Pt 电极反应： B．外加电场可促进双极膜中水的电离 C．Ⅲ室中，X 膜、Y 膜分别为阳离子交换膜和阴离子交换膜 D．Ⅳ室每生成 ，同时Ⅱ室最多生成 8.（2025·河北卷）科研工作者设计了一种用于废弃电极材料 再锂化的电化学装置，其示意 图如下： 已知：参比电极的作用是确定 再锂化为 的最优条件，不干扰电极反应。下列说法正确的是 A． 电极上发生的反应： B．产生标准状况下 时，理论上可转化 的 C．再锂化过程中， 向 电极迁移 D．电解过程中，阳极附近溶液pH 升高 9.（2025·河南卷）一种液流电解池在工作时可以实现海水淡化，并以 形式回收含锂废弃物中的锂元 素，其工作原理如图所示。 下列说法正确的是 A．Ⅱ为阳离子交换膜 B．电极a 附近溶液的 减小 C．电极b 上发生的电极反应式为 D．若海水用 溶液模拟，则每脱除 ，理论上可回收 10.（2025·甘肃卷）我国科研工作者设计了一种Mg-海水电池驱动海水( )电解系统(如下图)。以新 型 为催化剂(生长在泡沫镍电极上)。在电池和电解池中同时产生氢气。下列关于该系统的 说法错误的是 A．将催化剂生长在泡沫镍电极上可提高催化效率 B．在外电路中，电子从电极1 流向电极4 C．电极3 的反应为： D．理论上，每通过2mol 电子，可产生
