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第04 讲 电化学原理综合应用
目录
01 课标达标练
题型01 电解原理创新应用
题型02 串联类电化学装置
题型03 离子交换膜装置
题型04 电化学综合计算
02 核心突破练
03 真题溯源练
01 电解原理创新应用
1.碱性条件下(电解质溶液为KOH 溶液)，电催化共还原
与
制备乙酰胺
是一种碳中和
与废水处理有机结合的绿色电化学策略，其装置如图所示。
下列说法错误的是
A．离子交换膜为阴离子交换膜
B．M 极存在电极反应：
C．理论上，N 极收集到气体2.24L(标准状况下)，M 极可制得乙酰胺的质量为5.9g
D．
与
为制备乙酰胺的中间产物
2.环己酮是一种重要的化工原料。苯酚电催化加氢具有操作条件温和、由可再生的电力驱动等优势，是一
种有吸引力的环己酮生产工艺。我国科研人员选用不同负载材料电极研究其合成机理如图所示[已知：Hads
代表吸附态氢原子；法拉第效率
]。
下列说法正确的是
A．Pt/C 和Pt/TiO2电极均连接电源的正极
B．Pt/C 和Pt/TiO2电极上均可能有H2溢出
C．Pt/C 电极上若生成1mol 环己酮的FE 为20%，则一定伴随生成约2.7mol 环己醇
D．TiO2增大了Pt 上Hads的覆盖度，有利于提高环己酮制备的纯度
3.工业生产产生的氨逸到空气中会造成污染，科学家采用石墨烯作电极材料设计了一种新型绿色处理尾气
中
的方案，主要包括电化学过程和化学过程，如图所示。下列说法正确的是
A．
极接直流电源的负极，发生氧化反应
B．
极的电极反应式为
C．当电解质溶液中传导
时，有
穿过质子交换膜
D．若用铅酸蓄电池作电源，当电源负极增重
时，
极消耗
(折合成标准状况)
4.固态有机聚合物电极凭借柔性，高容量，高安全性为下一代电池技术提供了新方向。一种新型二次电池
的工作原理如图所示。电极N 是一种固态有机聚合物，该电池电极M 在充电过程中产生黄色的
离子。下
列说法错误的是
A．放电时，M 电极的电势要高于N 电极
B．放电时外电路中每转移0.5mol 电子时，N 极区质量增加3.5g
C．充电时，M 连接电源的正极
D．充电时，N 极电极反应式是
02 串联类电化学装置
5.．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
6.某实验小组尝试设计如下装置，利用光伏发电，以甲苯为原料通过间接氧化法制取苯甲酸并实现储能，
反应原理如下图所示。下列有关说法错误的是
A．电极a 为阴极，
通过质子交换膜移向a 极
B．装置
中发生反应：
C．每生成
，理论上装置
中可获得
苯甲酸
D．电极发生电极反应为
7.．我国科研工作者通过将辛胺反应与二氧化碳反应耦合，实现了辛腈的高选择性合成。下图是以氢氧燃
料电池为电源，以
与辛胺为原料合成辛腈的工作原理图(以
溶液为电解液，隔膜只允许
通
过)。下列说法错误的是
A．气体A 为氧气，气体B 为氢气
B．X 电极的电势比Y 电极的低，X 电极可能有副产物
生成
C．Y 电极上的电极反应式为：
+4OH--4e-=
+4H2O
D．每消耗标准状况下
时，会有
由X 电极区移向Y 电极区
8.关于模块化电化学合成NaClO、H2O2的演示图如下，下列说法错误的是
A．电源a 为正极
B．H2O2实际浓度比理论浓度小的原因可能是其在电极上放电电解
C．总反应为：
D．充分电解后，将m、n 对调，能继续合成产物，多次循环实现可持续生产
03 离子交换膜装置
9.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
10.微生物电合成系统(MES)是一种新型的碳捕获生物技术，已知阴极副产物有乙醇、氢气。下列说法错误
的是
A．电流的流向：由N 电极经导线到M 电极
B．生成
的电极反应式为
C．离子交换膜为质子交换膜
D．每生成
，同时生成
11.某研究小组采用电化学方法将
转化为
，阴极材料选择有较高催化活性的锡、铋等金属材
料，装置如图所示。下列说法错误的是
A．
从电极M 经过质子交换膜移动到电极N
B．N 上的电极反应式为
C．阳极每消耗
的
，阴极将生成
D．阴极材料选择锡、铋等金属能够降低反应的活化能
12.生物电芬顿系统是将生物(电活性微生物，弱酸、中性条件下活性高)电化学系统与芬顿氧化工艺耦合的
新兴水处理技术，产生的活性中间体
在废水处理领域具有良好的应用前景。现用生物电芬顿系统处理
含
废水，工作原理如图，下列叙述错误的是
A．离子交换膜为质子交换膜
B．电解过程中a 极区pH 增大
C．b 极电极反应式为
，还伴随反应：
D．若处理
，不考虑其他副反应，理论上电路中通过
04 电化学综合计算
13.浓差电池指利用两极电解质溶液中浓度不同引起的电势差放电。实验室利用浓差电池实现电解丙烯腈(
)合成己二腈[
]，装置如图所示(实验前，隔膜两侧溶液均为100mL，铜电极质
量均为100g)。下列说法不正确的是
A．
极为负极，其电极反应为
B．隔膜为阴离子交换膜
C．上述装置理论上可制备0.4 mol 己二腈
D．生成己二腈的电极反应式为：
14.如图所示装置中，C、D、E、F 为铂夹，分别夹在两张浸有对应溶液滤纸条上，试管A、B 及水槽中充满
溶液，闭合
、
，断开
，一段时间后，A、B 两试管中共收集到气体
(折算为标准状
况)后，液面如图所示。再断开
，闭合
、
。下列说法正确的是
A．电源a 端为负极
B．断开
，闭合
、
后，试管A 中电极反应为
C．滤纸1 的C 电极附近橙色变浅
D．滤纸2 上理论上能析出
15.为探究电解过程中溶液pH 的变化。装置、所得数据结果如图所示。电解过程中，充分搅拌使溶液均
匀，忽略溶液体积的变化。下列说法错误的是
A．0-t1时：4AgNO3+2H2O
4Ag+O2↑+4HNO3，t1-t2时：2H2O
2H2↑+O2↑
B．若进行到t2时刻共有0.224L 气体(标况下)产生，则外电路有0.04mol 电子通过
C．若使用氢氧燃料电池为电源，t1时，理论上负极消耗的气体物质的量为0.005mol
D．电解到t1时刻，加入1.16gAg2O 可使溶液复原
16.甲池是一种常见的氢氧燃料电池，如图所示。一段时间乙池内，D 中进入
混合气体，其中苯的物
质的量分数为
(杂质不参与反应)，C 出来含苯的物质的量分数为
的混合气体(不含
，该条件下
苯、环己烷都为气态)，下列说法不正确的是
A．甲池中A 处通入
，E 处有
放出，且体积相同(标准状况下测定)
B．甲池中
由G 极移向F 极，反应一段时间后电解质溶液的浓度降低
C．乙池中左侧惰性电极上的反应式：
D．反应过程中共转移
电子
1.
【科研成果与学科知识结合】我国科学家研发了一种用于合成氨的自供电Haber-Bosch 反应器
(机理如图所示)。该装置工作时，将Zn-NO2水溶液体系电池反应中的产物，通过自供电转换为NH3•H2O，
从而在单个设备内完成氮循环中的多个关键转换步骤。
下列说法正确的是
A．b 电极为Zn 电极
B．放电过程中，负极发生的反应为
C．电解过程中，阴极区溶液的pH 逐渐减小
D．理论上，每得到1molNH3•H2O，至少需要消耗390gZn
2.如图所示电解池Ⅰ和Ⅱ中，a、b、c 和d 均为石墨电极。在电解过程中，电极a 和c 上均有气体逸出，而
电极b 和d 的质量均增大，且增重情况为
。符合上述实验结果的溶液是
选项
X 溶液
Y 溶液
A
B
C
D
A．A
B．B
C．C
D．D
3.
【工业生产的模拟情景】下图是一套模拟工业生产的电化学装置。丙装置中两电极均为惰性
电极，电解质溶液为KCl 溶液，不考虑气体溶解，且钾离子交换膜只允许钾离子通过。下列说法正确的是
A．乙装置中负极发生的反应是CH3OH - 6e- + H2O = CO2 + 6H+
B．若甲装置中b 为精铜，a 为镀件，则可实现a 上镀铜
C．丙装置可以制取KOH 溶液，制得的KOH 可以通过g 口排出
D．当d 电极消耗标准状况下2.24LO2时，丙装置中阳极室溶液质量减少29.8g
4.水系钠离子二次电池由于资源丰富、绿色环保、生产成本低等优势备受关注。以无机盐为主体结合少量
氟化有机盐为电解液，水系钠离子电池放电时的工作原理示意图如图。已知初始时两极质量相等，下列说
法错误的是
A．电池总反应可表示为2Na3V2(PO4)3
Na5V2(PO4)3+NaV2(PO4)3
B．充电时，阳极电极反应式为Na5V2(PO4)3-2e-=Na3V2(PO4)3+2Na+
C．充电时，电子由M 极经导线流向N 极；放电时，M 极为负极
D．放电时，电路中通过0.005mol 电子时，理论上两极质量差为0.23g
5.在下图串联装置中，通电片刻即发现乙装置左侧电极表面出现红色固体，则下列说法不正确的是
A．丙中Ag 电极连接的是电源的正极
B．向甲中加入适量的盐酸，可使溶液恢复到电解前的状态
C．电解过程中丙中溶液pH 无变化
D．标准状况下当甲中产生4.48L 气体时，丙中Cu 电极质量增加21.6g
6.
【环境保护与学科知识结合】废旧铅蓄电池会导致铅污染，RSR 工艺回收铅的化工流程如图
所示。
已知：ⅰ.铅膏的主要成分是
和
；
是强酸；
.
ⅱ
、
。
下列有关说法错误的是
A．步骤②中反应
的化学平衡常数K 约为
B．操作③需要用的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒
C．步骤④发生反应的离子方程式为
D．若步骤⑤用铅蓄电池作为电源电解
溶液，当电路中有
电子转移时，铅蓄电池负极质
量的变化量与电解池阴极质量的变化量相等
1.（2024 年福建卷）一种兼具合成功能的新型锂电池工作原理如图。电解质为含
有机溶液。放电过程
中产生
，充电过程中电解LiCl 产生
。下列说法正确的是
A．交换膜为阴离子交换膜
B．电解质溶液可替换为LiCl 水溶液
C．理论上每生成
，需消耗2molLi
D．放电时总反应：
2.（2023 年福建卷）一种可在较高温下安全快充的铝-硫电池的工作原理如图，电解质为熔融氯铝酸盐(由
和
形成熔点为
的共熔物)，其中氯铝酸根
起到结合或释放
的作
用。电池总反应：
。下列说法错误的是
A．
含
个
键
B．
中同时连接2 个
原子的
原子有
个
C．充电时，再生
单质至少转移
电子
D．放电时间越长，负极附近熔融盐中n 值小的
浓度越高
3.（2022 年福建卷）一种化学“自充电”的锌-有机物电池，电解质为
和
水溶液。将电
池暴露于空气中，某电极无需外接电源即能实现化学自充电，该电极充放电原理如下图所示。下列说法正
确的是
A．化学自充电时，
增大
B．化学自充电时，电能转化为化学能
C．化学自充电时，锌电极反应式：
D．放电时，外电路通过
电子，正极材料损耗
4.（2021 年福建卷）利用下列装置和试剂进行实验，不能达到实验目的的是
A
B
C
D
比较Zn 与Cu 的金属性强弱
除去Cl2中的HCl 并干燥
制取乙酸乙酯(必要时可加沸
石)
实验室制取氯气
A．A
B．B
C．C
D．D
