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压轴冲关：压轴06 电化学
【高考命题】
电化学内容是高考试卷中的常客，对原电池和电解池的考查往往以选择题的形式考查两电极反应式的书写、两电极附近溶液性质的变化、电子的转移或电流方向的判断等。在第II卷中会以应用性和综合性进行命题，如与生产生活(如金属的腐蚀和防护等)相联系，也无机推断、实验及化学计算等学科内知识综合，尤其特别注意燃料电池和新型电池的正、负极材料分析和电极反应式的书写。
【增分攻略】
1．“三”步完胜电极反应式的书写
2．电化学题解题策略
3．电解池电极判断的“五方法”
判断依据 外接电源 电极反应 电子流向 离子移向 电极现象
阳极 与电源正极相连 氧化反应 流出 阴离子移向 电极溶解或不变
阴极 与电源负极相连 还原反应 流入 阳离子移向 电极增重或有气体放出
【限时特训】
1．（2022·重庆·统考高考真题）硝酮是重要的有机合成中间体，可采用“成对间接电氧化”法合成。电解槽中水溶液的主要成分及反应过程如图所示。
下列说法错误的是
A．惰性电极2为阳极 B．反应前后WO/WO数量不变
C．消耗1mol氧气，可得到1mol硝酮 D．外电路通过1mol电子，可得到1mol水
2．（2022·福建·统考高考真题）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
3．（2023·浙江·高考真题）在熔融盐体系中，通过电解和获得电池材料，电解装置如图，下列说法正确的是
A．石墨电极为阴极，发生氧化反应
B．电极A的电极反应：
C．该体系中，石墨优先于参与反应
D．电解时，阳离子向石墨电极移动
4．（2022·辽宁·统考高考真题）如图，c管为上端封口的量气管，为测定乙酸溶液浓度，量取待测样品加入b容器中，接通电源，进行实验。下列说法正确的是
A．左侧电极反应：
B．实验结束时，b中溶液红色恰好褪去
C．若c中收集气体，则样品中乙酸浓度为
D．把盐桥换为U形铜导线，不影响测定结果
5．(2022.1·浙江卷)pH计是一种采用原电池原理测量溶液pH的仪器。如图所示，以玻璃电极(在特制玻璃薄膜球内放置已知浓度的HCl溶液，并插入Ag—AgCl电极)和另一Ag—AgCl电极插入待测溶液中组成电池，pH与电池的电动势E存在关系：pH=(E-常数)/0.059。下列说法正确的是( )
A．如果玻璃薄膜球内电极的电势低，则该电极反应式为：AgCl(s)+e-=Ag(s)+Cl(0.1mol·L-1)
B．玻璃膜内外氢离子浓度的差异不会引起电动势的变化
C．分别测定含已知pH的标准溶液和未知溶液的电池的电动势，可得出未知溶液的pH
D．pH计工作时，电能转化为化学能
6．火星大气中含有大量CO2，一种有CO2参加反应的新型全固态电池有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．CO2在正极上得电子
C．阳离子由正极移向负极 D．将电能转化为化学能
7．以KOH溶液为离子导体，分别组成CH3OH—O2、N2H4—O2、(CH3)2NNH2—O2清洁燃料电池，下列说法正确的是( )
A．放电过程中，K+均向负极移动
B．放电过程中，KOH物质的量均减小
C．消耗等质量燃料，(CH3)2NNH2—O2燃料电池的理论放电量最大
D．消耗1molO2时，理论上N2H4—O2燃料电池气体产物的体积在标准状况下为11.2L
8． 某全固态薄膜锂离子电池截面结构如图所示，电极A为非晶硅薄膜，充电时Li+得电子成为Li嵌入该薄膜材料中；电极B为LiCoO2薄膜；集流体起导电作用。下列说法不正确的是( )
A．充电时，集流体A与外接电源的负极相连
B．放电时，外电路通过a mol电子时，LiPON薄膜电解质损失a mol Li+
C．放电时，电极B为正极，反应可表示为Li1- xCoO2+ xLi+xe-= LiCoO2
D．电池总反应可表示为Li xSi+Li1- xCoO2Si+LiCoO2
9．镍镉电池是二次电池，其工作原理示意图如下(L 为小灯泡，K1、K2为开关，a、b为直流电源的两极)。
下列说法不正确的是( )
A．断开K2、合上K1，镍镉电池能量转化形式：化学能→电能
B．断开K1、合上K2，电极A为阴极，发生还原反应
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+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2
10．科学家近年发明了一种新型Zn CO2水介质电池。电池示意图如图，电极为金属锌和选择性催化材料，放电时，温室气体CO2被转化为储氢物质甲酸等，为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)42+
B．放电时，1 mol CO2转化为HCOOH，转移的电子数为2 mol
C．充电时，电池总反应为2Zn(OH)42+=2 Zn+O2↑+4OH-+2H2O
D．充电时，正极溶液中OH 浓度升高
11．我国科研人员将单独脱除的反应与制备的反应相结合，实现协同转化。
已知：反应①单独制备：，不能自发进行；
反应②单独脱除：，能自发进行。
协同转化装置如图(在电场作用下，双极膜中间层的解离为和，并向两极迁移)。下列分析错误的是
A．反应②释放的能量可以用于反应①
B．产生的电极反应：
C．当生成0.1 mol 时，负极区溶液质量增重9.8 g
D．协同转化总反应：
12．过硫酸铵可用作氧化剂、漂白剂。利用电解法在两极分别生产过硫酸铵和过氧化氢的装置如图所示。下列说法错误的是
A．a为外接电源的负极
B．电解总反应：
C．阴离子交换膜可用阳离子交换膜替代
D．电解池工作时，I室溶液质量理论上逐渐减小
13．二氧化氯(ClO2，黄绿色易溶于水的气体)是一种安全稳定、高效低毒的消毒剂。工业上通过惰性电极电解氯化铵和盐酸的方法制备ClO2的原理如下图。
下列说法正确的是
A．a极与电源的负极连接
B．X溶液显碱性，在b极区流出的Y溶液是浓盐酸
C．电解池a极上发生的电极反应为 NH-6e- + 3C1- + 4OH- =NCl3+ 4H2O
D．ClO2发生器内发生的氧化还原反应中，生成的ClO2与NH3的物质的量之比为6:1
14．某团队基于光激发碳纤维上的聚[1，4-二(2-噻吩基)]苯(PDTB)和二氧化钛()半导体构建了一种夹心三明治结构的高性能锌-空气电池，该装置利用充放电过程中与的相互转化，能够提升电池的放电电压，降低电池的充电电压，其工作原理如图所示。下列有关说法错误的是
A．该装置可实现光能向电能和化学能的转化
B．电极电势：
C．开关K置于M处时，电子由极通过导线流向PDTB极
D．开关K置于N处时，极的电极反应式为
15．国产航母山东舰采用模块制造，然后焊接组装而成。实验室模拟海水和淡水对焊接金属材料的影响，结果如图所示。下列分析正确的是
A．舰艇被腐蚀是因为形成了电解池
B．甲是海水环境下的腐蚀情况
C．被腐蚀时正极反应式为：Fe-2e→Fe2＋
D．焊点附近用锌块打“补丁”延缓腐蚀
16．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SO2、NO转化为的原理。
下列说法正确的是( )
A．甲、乙装置中NO均被氧化，物质A为HNO3
B．燃料电池放电过程中正极的电极反应式为NO-3e-+2H2O=NO3-+4H+
C．若甲装置中消耗22.4LO2(标况)，则乙装置中SO2和NO转化的物质的量共有2.8mol
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)
17．利用如图所示装置可以将温室气体CO2转化为燃料气体CO，下列说法不正确的是( )
A．电池工作时a极区溶液的pH降低
B．电极b表面发生反应CO2+2e-+2H+=CO+H2O
C．该装置工作时，H+从a极区向b极区移动
D．标准状况下，电极a生成1.12LO2时，两极电解质溶液质量相差3.2g
18．国际能源期刊报道一种绿色环保“全氢电池”，有望减少废旧电池产生污染。其工作原理如图所示。下列说法错误的是( )
A．该装置中，氢气在碱性溶液中的还原性比在酸性溶液中弱
B．该装置巧妙地将中和反应的热能转变为电能
C．负极区添加浓KOH溶液或正极区提高稀硫酸浓度均可提供该电池持续供电的动力
D．电解质溶液中存在反应：2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O
19．基于甲烷蒸汽重整工业制氢面临着大量的“碳排放”，我国科技工作者发明了一种电化学分解甲烷的方法，从而实现了碳和水的零排放方式生产氢气。电化学反应机理如下图所示。下列判断正确的是( )
A．上述电化学装置中电解质可使用水溶液
B．阳极反应：CH4-4e-+2O2-=CO2+2H2
C．既是阴极的生成物，也是阴极的反应物
D．理论上阳极生成1.5mol气体，电路中转移8mol电子
20．如图为2021年新研发的车载双电极镍氢电池，放电时a、c电极的反应物为吸附了氢气的稀土合金，可表示为MH；充电时b、d电极的反应物为吸附的Ni(OH)2，下列叙述正确的是( )
A．a、b为电池负极，c、d为电池正极
B．图示显示的是电池充电的过程，c极上的反应可表示为M+H2O+ e-=MH+ OH-
C．隔膜中的电解液可为KOH溶液，放电时外电路每通过1mol电子，该电池正极共增重2g
D．充电时电子的流动路径为外接电源负极→a、d→外接电源正极，而a→b、b→c、c→d的导电过程均借助离子迁移完成
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压轴冲关：压轴06 电化学
【高考命题】
电化学内容是高考试卷中的常客，对原电池和电解池的考查往往以选择题的形式考查两电极反应式的书写、两电极附近溶液性质的变化、电子的转移或电流方向的判断等。在第II卷中会以应用性和综合性进行命题，如与生产生活(如金属的腐蚀和防护等)相联系，也无机推断、实验及化学计算等学科内知识综合，尤其特别注意燃料电池和新型电池的正、负极材料分析和电极反应式的书写。
【增分攻略】
1．“三”步完胜电极反应式的书写
2．电化学题解题策略
3．电解池电极判断的“五方法”
判断依据 外接电源 电极反应 电子流向 离子移向 电极现象
阳极 与电源正极相连 氧化反应 流出 阴离子移向 电极溶解或不变
阴极 与电源负极相连 还原反应 流入 阳离子移向 电极增重或有气体放出
【限时特训】
1．（2022·重庆·统考高考真题）硝酮是重要的有机合成中间体，可采用“成对间接电氧化”法合成。电解槽中水溶液的主要成分及反应过程如图所示。
下列说法错误的是
A．惰性电极2为阳极 B．反应前后WO/WO数量不变
C．消耗1mol氧气，可得到1mol硝酮 D．外电路通过1mol电子，可得到1mol水
【答案】C
【解析】A．惰性电极2，Br-被氧化为Br2，惰性电极2为阳极，故A正确；
B．WO/WO循环反应，反应前后WO/WO数量不变，故B正确；
C．总反应为氧气把二丁基-N-羟基胺氧化为硝酮，1mol二丁基-N-羟基胺失去2molH原子生成1mol硝酮，氧气最终生成水，根据氧原子守恒，消耗1mol氧气，可得到2mol硝酮，故C错误；
D．外电路通过1mol电子，生成0.5molH2O2，H2O2最终生成水，根据氧原子守恒，可得到1mol水，故D正确；
选C。
2．（2022·福建·统考高考真题）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
【答案】A
【解析】A．由图可知，化学自充电时，消耗O2，该反应为O2+2H2O+4e-=4OH-，增大，故A正确；
B．化学自充电时，无需外接电源即能实现化学自充电，该过程不是电能转化为化学能，故B错误；
C．由图可知，化学自充电时，锌电极作阴极，该电极的电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，故C错误；
D．放电时，1mol转化为 ，消耗2mol K+，外电路通过电子时，正极物质增加0.02mol K+，增加的质量为0.02mol×39g/mol =0.78g，故D错误；
故选A。
3．（2023·浙江·高考真题）在熔融盐体系中，通过电解和获得电池材料，电解装置如图，下列说法正确的是
A．石墨电极为阴极，发生氧化反应
B．电极A的电极反应：
C．该体系中，石墨优先于参与反应
D．电解时，阳离子向石墨电极移动
【答案】C
【解析】由图可知，在外加电源下石墨电极上C转化为CO，失电子发生氧化反应，为阳极，与电源正极相连，则电极A作阴极，和获得电子产生电池材料，电极反应为。
A．在外加电源下石墨电极上C转化为CO，失电子发生氧化反应，为阳极，选项A错误；
B．电极A的电极反应为，选项B错误；
C．根据图中信息可知，该体系中，石墨优先于参与反应，选项C正确；
D．电解池中石墨电极为阳极，阳离子向阴极电极A移动，选项D错误；
答案选C。
4．（2022·辽宁·统考高考真题）如图，c管为上端封口的量气管，为测定乙酸溶液浓度，量取待测样品加入b容器中，接通电源，进行实验。下列说法正确的是
A．左侧电极反应：
B．实验结束时，b中溶液红色恰好褪去
C．若c中收集气体，则样品中乙酸浓度为
D．把盐桥换为U形铜导线，不影响测定结果
【答案】A
【解析】A．左侧阳极析出氧气，左侧电极反应：，A正确；
B．右侧电极反应2CH3COOH+2e-=H2+2CH3COO-，反应结束时溶液中存在CH3COO-，水解后溶液显碱性，故溶液为红色，B错误；
C．若c中收集气体，若在标况下，c中收集气体的物质的量为0.5×10-3mol，转移电子量为0.5×10-3mol×4=2×10-3mol，故产生氢气：1×10-3mol，则样品中乙酸浓度为：2×10-3mol ÷10÷10-3=，并且题中未给定气体状态不能准确计算，C错误；
D．盐桥换为U形铜导线则不能起到传递离子使溶液呈电中性的效果，影响反应进行，D错误；
答案选A。
5．(2022.1·浙江卷)pH计是一种采用原电池原理测量溶液pH的仪器。如图所示，以玻璃电极(在特制玻璃薄膜球内放置已知浓度的HCl溶液，并插入Ag—AgCl电极)和另一Ag—AgCl电极插入待测溶液中组成电池，pH与电池的电动势E存在关系：pH=(E-常数)/0.059。下列说法正确的是( )
A．如果玻璃薄膜球内电极的电势低，则该电极反应式为：AgCl(s)+e-=Ag(s)+Cl(0.1mol·L-1)
B．玻璃膜内外氢离子浓度的差异不会引起电动势的变化
C．分别测定含已知pH的标准溶液和未知溶液的电池的电动势，可得出未知溶液的pH
D．pH计工作时，电能转化为化学能
【答案】C
【解析】A项，如果玻璃薄膜球内电极的电势低，则该电极为负极、负极发生氧化反应而不是还原反应，A错误；B项，已知：pH与电池的电动势E存在关系：pH=(E-常数)/0.059，则玻璃膜内外氢离子浓度的差异会引起电动势的变化，B错误；C项，pH与电池的电动势E存在关系：pH=(E-常数)/0.059，则分别测定含已知pH的标准溶液和未知溶液的电池的电动势，可得出未知溶液的pH，C正确；D项，pH计工作时，利用原电池原理，则化学能转化为电能，D错误；故选C。
6．火星大气中含有大量CO2，一种有CO2参加反应的新型全固态电池有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．CO2在正极上得电子
C．阳离子由正极移向负极 D．将电能转化为化学能
【答案】B
【解析】根据题干信息可知，放电时总反应为4Na+3CO2=2Na2CO3+C。A项，放电时负极上Na发生氧化反应失去电子生成Na+，故A错误；B项，放电时正极为CO2得到电子生成C，故B正确；C项，放电时阳离子移向还原电极，即阳离子由负极移向正极，故C错误；D项，放电时装置为原电池，能量转化关系为化学能转化为电能和化学能等，故D正确；故选B。
7．以KOH溶液为离子导体，分别组成CH3OH—O2、N2H4—O2、(CH3)2NNH2—O2清洁燃料电池，下列说法正确的是( )
A．放电过程中，K+均向负极移动
B．放电过程中，KOH物质的量均减小
C．消耗等质量燃料，(CH3)2NNH2—O2燃料电池的理论放电量最大
D．消耗1molO2时，理论上N2H4—O2燃料电池气体产物的体积在标准状况下为11.2L
【答案】C
【解析】碱性环境下，甲醇燃料电池总反应为：2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O；N2H4-O2清洁燃料电池总反应为：N2H4+O2=N2+2H2O；偏二甲肼[(CH3)2NNH2]中C和N的化合价均为-2价，H元素化合价为+1价，所以根据氧化还原反应原理可推知其燃料电池的总反应为：(CH3)2NNH2+4O2+4KOH=2K2CO3+N2+6H2O。A项，放电过程为原电池工作原理，所以钾离子均向正极移动，A错误；B项，，N2H4-O2清洁燃料电池的产物为氮气和水，其总反应中未消耗KOH，所以KOH的物质的量不变，其他两种燃料电池根据总反应可知，KOH的物质的量减小，B错误；C项，理论放电量与燃料的物质的量和转移电子数有关，设消耗燃料的质量均为mg，则甲醇、N2H4和(CH3)2NNH2放电量(物质的量表达式)分别是：、、，通过比较可知(CH3)2NNH2理论放电量最大，C正确；D项，根据转移电子数守恒和总反应式可知，消耗1molO2生成的氮气的物质的量为1mol，在标准状况下为22.4L，D错误；故选C。
8． 某全固态薄膜锂离子电池截面结构如图所示，电极A为非晶硅薄膜，充电时Li+得电子成为Li嵌入该薄膜材料中；电极B为LiCoO2薄膜；集流体起导电作用。下列说法不正确的是( )
A．充电时，集流体A与外接电源的负极相连
B．放电时，外电路通过a mol电子时，LiPON薄膜电解质损失a mol Li+
C．放电时，电极B为正极，反应可表示为Li1- xCoO2+ xLi+xe-= LiCoO2
D．电池总反应可表示为Li xSi+Li1- xCoO2Si+LiCoO2
【答案】B
【解析】由题中信息可知，该电池充电时Li+得电子成为Li嵌入电极A中，可知电极A在充电时作阴极，故其在放电时作电池的负极，而电极B是电池的正极。A项，由图可知，集流体A与电极A相连，充电时电极A作阴极，故充电时集流体A与外接电源的负极相连，A正确；B项，放电时，外电路通过a mol电子时，内电路中有a mol Li+通过LiPON薄膜电解质从负极迁移到正极，但是LiPON薄膜电解质没有损失Li+，B不正确；C项，放电时，电极B为正极，发生还原反应，反应可表示为Li1- xCoO2+ xLi+xe-= LiCoO2，C正确；D项，电池放电时，嵌入在非晶硅薄膜中的锂失去电子变成Li+，正极上Li1- xCoO2得到电子和Li+变为LiCoO2，故电池总反应可表示为Li xSi+Li1- xCoO2Si+LiCoO2，D正确。故选B。
9．镍镉电池是二次电池，其工作原理示意图如下(L 为小灯泡，K1、K2为开关，a、b为直流电源的两极)。
下列说法不正确的是( )
A．断开K2、合上K1，镍镉电池能量转化形式：化学能→电能
B．断开K1、合上K2，电极A为阴极，发生还原反应
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+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2
【答案】C
【解析】根据图示，电极A充电时为阴极，则放电时电极A为负极，负极上Cd失电子发生氧化反应生成Cd(OH)2，负极反应式为Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2，电极B充电时为阳极，则放电时电极B为正极，正极上NiOOH得电子发生还原反应生成Ni(OH)2，正极反应式为2NiOOH+2e-+2H2O=2Ni(OH)2+2OH-，放电时总反应为Cd+2NiOOH+2H2O=Cd(OH)2+2Ni(OH)2。A项，断开K2、合上K1，为放电过程，镍镉电池能量转化形式：化学能→电能，A正确；B项，断开K1、合上K2，为充电过程，电极A与直流电源的负极相连，电极A为阴极，发生还原反应，电极反应式为Cd(OH)2+2e-=Cd+2OH-，B正确；C项，电极B发生氧化反应的电极反应式为2Ni(OH)2-2e-+2OH-=2NiOOH+2H2O，则电极A发生还原反应的电极反应式为Cd(OH)2+2e-=Cd+2OH-，此时为充电过程，总反应为Cd(OH)2+2Ni(OH)2Cd+2NiOOH+2H2O，溶液中KOH浓度减小，C错误；D项，根据分析，放电时总反应为Cd+2NiOOH+2H2O=Cd(OH)2+2Ni(OH)2，则镍镉二次电池总反应式为Cd+2NiOOH+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2，D正确；故选C。
10．科学家近年发明了一种新型Zn CO2水介质电池。电池示意图如图，电极为金属锌和选择性催化材料，放电时，温室气体CO2被转化为储氢物质甲酸等，为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)42+
B．放电时，1 mol CO2转化为HCOOH，转移的电子数为2 mol
C．充电时，电池总反应为2Zn(OH)42+=2 Zn+O2↑+4OH-+2H2O
D．充电时，正极溶液中OH 浓度升高
【答案】D
【解析】由题可知，放电时，CO2转化为HCOOH，即CO2发生还原反应，故放电时右侧电极为正极，左侧电极为负极，Zn发生氧化反应生成Zn(OH)42+；充电时，右侧为阳极，H2O发生氧化反应生成O2，左侧为阴极，Zn(OH)42+发生还原反应生成Zn。A项，放电时，负极上Zn发生氧化反应，电极反应式为：Zn-2e-+4OH-=Zn(OH)42+，故A正确，不选；B项，放电时，CO2转化为HCOOH，C元素化合价降低2，则1molCO2转化为HCOOH时，转移电子数为2mol，故B正确，不选；C项，充电时，阳极上H2O转化为O2，负极上Zn(OH)42+转化为Zn，电池总反应为：2Zn(OH)42+=2 Zn+O2↑+4OH-+2H2O，故C正确，不选；D项，充电时，正极即为阳极，电极反应式为：2H2O-4e-=4H++O2↑，溶液中H+浓度增大，溶液中c(H+) c(OH-)=KW，温度不变时，KW不变，因此溶液中OH-浓度降低，故D错误，符合题意；故选D。
11．我国科研人员将单独脱除的反应与制备的反应相结合，实现协同转化。
已知：反应①单独制备：，不能自发进行；
反应②单独脱除：，能自发进行。
协同转化装置如图(在电场作用下，双极膜中间层的解离为和，并向两极迁移)。下列分析错误的是
A．反应②释放的能量可以用于反应①
B．产生的电极反应：
C．当生成0.1 mol 时，负极区溶液质量增重9.8 g
D．协同转化总反应：
【答案】D
【解析】根据电子流向可知，左边电极为负极，电极反应式为SO2+4OH--2e-=SO+2H2O，右边电极为正极，电极反应式为O2+2H++2e-=H2O2。
A．反应②能自发进行，反应放出能量，反应①不能自发进行，需要吸收能量，反应②释放的能量可以用于反应①，故A正确；
B．由分析可知，O2在右侧电极得到电子生成H2O2，电极方程式为：，故B正确；
C．当正极生成0.1 mol 时，得到0.2mol电子，左边电极为负极，电极反应式为SO2+4OH--2e-=SO+2H2O，当得到0.2mol电子时，吸收0.1mol SO2，同时双极膜电离出0.2molOH-进入负极，负极区溶液质量增重0.1mol64g/mol+0.2mol17g/mol=9.8 g，故C正确；
D．负极电极反应式为SO2+4OH--2e-=SO+2H2O，正极电极反应为O2+2H++2e-=H2O2，协同转化总反应为： ，故D错误；
故选D。
12．过硫酸铵可用作氧化剂、漂白剂。利用电解法在两极分别生产过硫酸铵和过氧化氢的装置如图所示。下列说法错误的是
A．a为外接电源的负极
B．电解总反应：
C．阴离子交换膜可用阳离子交换膜替代
D．电解池工作时，I室溶液质量理论上逐渐减小
【答案】C
【解析】S元素化合价由＋6价升高为＋7价，化合价升高被氧化，故右侧Pt电极为阳极，b为外接电源正极，a为外接电源负极，左侧Pt电极为阴极。
A．根据分析，a为外接电源的负极，A正确；
B．根据分析，阴极氧气被还原，阳极硫酸根被氧化，电解总反应正确，B正确；
C．根据阳极产物可知，反应需要消耗硫酸根，阴离子交换膜不可用阳离子交换膜替代，C错误；
D．电解池工作时，I室溶液中氢离子移向阴极，硫酸根移向阳极，消耗硫酸，I室溶液质量理论上逐渐减小，D正确；
故选C。
13．二氧化氯(ClO2，黄绿色易溶于水的气体)是一种安全稳定、高效低毒的消毒剂。工业上通过惰性电极电解氯化铵和盐酸的方法制备ClO2的原理如下图。
下列说法正确的是
A．a极与电源的负极连接
B．X溶液显碱性，在b极区流出的Y溶液是浓盐酸
C．电解池a极上发生的电极反应为 NH-6e- + 3C1- + 4OH- =NCl3+ 4H2O
D．ClO2发生器内发生的氧化还原反应中，生成的ClO2与NH3的物质的量之比为6:1
【答案】D
【解析】该装置为电解池，a极铵根离子失去电子生成NCl3，则a为阳极，b为阴极，阴极区氢离子得到电子生成氢气，氯离子从右侧经过阴离子交换膜到左侧，在ClO2发生器中NCl3和NaClO2反应生成NH3和ClO2。
A．据分析可知，a极为阳极，与电源的正极连接，A错误；
B．在ClO2发生器中，发生反应，则X溶液显碱性，b为阴极，阴极区氢离子得到电子生成氢气，氯离子从右侧经过阴离子交换膜到左侧，则在b极区流出的Y溶液是稀盐酸，B错误；
C．a极铵根离子失去电子生成NCl3，电极反应为 NH-6e- + 3C1-=NCl3+ 4H+，C错误；
D．在ClO2发生器中，发生反应，生成的ClO2与NH3的物质的量之比为6:1，D正确；
故选D。
14．某团队基于光激发碳纤维上的聚[1，4-二(2-噻吩基)]苯(PDTB)和二氧化钛()半导体构建了一种夹心三明治结构的高性能锌-空气电池，该装置利用充放电过程中与的相互转化，能够提升电池的放电电压，降低电池的充电电压，其工作原理如图所示。下列有关说法错误的是
A．该装置可实现光能向电能和化学能的转化
B．电极电势：
C．开关K置于M处时，电子由极通过导线流向PDTB极
D．开关K置于N处时，极的电极反应式为
【答案】B
【解析】A．由图可知，开关K置于M处时，该装置为原电池，需要利用光能，开关K置于N处时，该装置为电解池，也需要光能，则该装置可实现光能向电能和化学能的转化，选项A正确；
B．原电池中正极的电势大于负极，则电极电势：，电解池中阳极的电势大于阴极，则电极电势：，选项B错误；
C．原电池工作时，电子由负极通过导线流向正极，则开关K置于M处时，电子由极通过导线流向极，选项C正确；
D．开关K置于N处时，该装置为电解池，极为阴极，其电极反应式为，选项D正确；
答案选B。
15．国产航母山东舰采用模块制造，然后焊接组装而成。实验室模拟海水和淡水对焊接金属材料的影响，结果如图所示。下列分析正确的是
A．舰艇被腐蚀是因为形成了电解池
B．甲是海水环境下的腐蚀情况
C．被腐蚀时正极反应式为：Fe-2e→Fe2＋
D．焊点附近用锌块打“补丁”延缓腐蚀
【答案】D
【解析】A．由图可知，舰艇腐蚀是形成原电池，加快反应速率，A错误；
B．海水环境下电解质浓度较大，腐蚀更严重，乙是在海水环境下的腐蚀情况，B错误；
C．两种环境下，正极反应式为，C错误；
D．锌可以和铁形成原电池，但是此时锌为负极，保护了舰体不被腐蚀，D正确；
故选D。
16．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SO2、NO转化为的原理。
下列说法正确的是( )
A．甲、乙装置中NO均被氧化，物质A为HNO3
B．燃料电池放电过程中正极的电极反应式为NO-3e-+2H2O=NO3-+4H+
C．若甲装置中消耗22.4LO2(标况)，则乙装置中SO2和NO转化的物质的量共有2.8mol
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】C
【解析】甲装置为燃料电池，Pt(Ⅰ)电极上NO被氧化为HNO3，为负极，Pt(Ⅱ)电极上氧气被还原，为正极，则乙装置为电解池，石墨(I)为阳极，SO2被氧化为硫酸根，石墨(Ⅱ)为阴极，NO被还原为铵根。A项，乙装置中NO通入阴极，被还原为NH4+，A错误；B项，燃料电池放电过程中负极是NO失电子发生氧化反应，电极反应为NO-3e-+2H2O=NO3-+4H+，B错误；C项，n(O2)=，由转移电子关系：O2~4e-，知电路中转移电子为4 mol，乙装置中转移电子关系为：SO2~2e-、NO~5e-，故n(SO2)=，n(NO)=，则乙装置中SO2与NO转化的总量为2.8 mol，C正确；D项，电子不能在电解质溶液中移动，D错误；故选C。
17．利用如图所示装置可以将温室气体CO2转化为燃料气体CO，下列说法不正确的是( )
A．电池工作时a极区溶液的pH降低
B．电极b表面发生反应CO2+2e-+2H+=CO+H2O
C．该装置工作时，H+从a极区向b极区移动
D．标准状况下，电极a生成1.12LO2时，两极电解质溶液质量相差3.2g
【答案】D
【解析】根据装置图可知，电子由a极经外电路流向b极，则a为负极，H2O失去电子得到O2，电极反应式为：2H2O-4e-=O2+4H+，H+经质子交换膜从a极向b极移动，b为正极，CO2得到电子生成CO，电极反应式为：CO2+2e-+2H+=CO+H2O。A项，电池工作时，a为负极，H2O失去电子得到O2，电极反应式为：2H2O-4e-=O2+4H+，c(H+)增大，溶液的pH降低，A正确；B项，根据分析可知，b为正极，CO2得到电子生成CO，电极反应式为：CO2+2e-+2H+=CO+H2O，B正确；C项，该装置工作时，H+经质子交换膜从a极向b极移动，C正确；D项，反应的总反应为2CO2=2CO+O2，每生成1 mol CO，同时生成0.5 mol O2，标准状况下，电极a生成1.12LO2时，即生成0.05molO2时，生成0.1molCO，左侧电解质溶液减少0.1molH2O，右侧电解质溶液增加0.1molH2O，因此两极电解质溶液质量相差0.2mol×18g/mol=3.6g，D错误；故选D。
18．国际能源期刊报道一种绿色环保“全氢电池”，有望减少废旧电池产生污染。其工作原理如图所示。下列说法错误的是( )
A．该装置中，氢气在碱性溶液中的还原性比在酸性溶液中弱
B．该装置巧妙地将中和反应的热能转变为电能
C．负极区添加浓KOH溶液或正极区提高稀硫酸浓度均可提供该电池持续供电的动力
D．电解质溶液中存在反应：2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O
【答案】A
【解析】根据装置分析可知，左侧失电子为负极，电极反应为H2-2e-+2OH-=2H2O，右侧则为正极，电解质溶液中存在反应 2CrO42-+2H+ Cr2O72-+H2O。A项，氢气的还原性与酸碱性无关，A错误；B项，该装置中H2与K2CrO4都是循环利用的，总反应是KOH与H2SO4的中和反应，因此该装置就是利用中和反应的热能转变为电能，B正确；C项，根据左侧发生反应H2-2e-+2OH-=2H2O，左侧失电子为负极，右侧则为正极，图示浓KOH溶液在负极区，稀硫酸在正极区，提高二者浓度均可提供该电池持续供电的动力，C正确；D项，铬酸钾的作用是离子定向移动形成电流，电解质溶液中存在反应：2CrO42-+2H+ Cr2O72-+H2O，D正确；故选A。
19．基于甲烷蒸汽重整工业制氢面临着大量的“碳排放”，我国科技工作者发明了一种电化学分解甲烷的方法，从而实现了碳和水的零排放方式生产氢气。电化学反应机理如下图所示。下列判断正确的是( )
A．上述电化学装置中电解质可使用水溶液
B．阳极反应：CH4-4e-+2O2-=CO2+2H2
C．既是阴极的生成物，也是阴极的反应物
D．理论上阳极生成1.5mol气体，电路中转移8mol电子
【答案】B
【解析】A项，O2-在水中不存在，A错误；B项，由Ni-YSZ电极上生成CO2可知，该电极为阳极，是CH4失电子生成CO2，B正确；C项，CO2+O2-=CO32-，该反应不是阴极反应，阴极反应为CO32-+4e-=C+3O2-，C错误；D项，阳极不仅生成氧化产物CO2，还生成还原产物H2，由阳极反应可知，理论上阳极生成1.5mol气体(即0.5molCO2和1molH2)，转移2mol电子，D错误。故选B。
20．如图为2021年新研发的车载双电极镍氢电池，放电时a、c电极的反应物为吸附了氢气的稀土合金，可表示为MH；充电时b、d电极的反应物为吸附的Ni(OH)2，下列叙述正确的是( )
A．a、b为电池负极，c、d为电池正极
B．图示显示的是电池充电的过程，c极上的反应可表示为M+H2O+ e-=MH+ OH-
C．隔膜中的电解液可为KOH溶液，放电时外电路每通过1mol电子，该电池正极共增重2g
D．充电时电子的流动路径为外接电源负极→a、d→外接电源正极，而a→b、b→c、c→d的导电过程均借助离子迁移完成
【答案】C
【解析】A项，由OH-离子的移动方向可知，a为负极，c为负极，d为正极，A错误；B项，图中显示的是原电池放电的过程，放电时a，c电极的反应物为吸附了氢气的稀土合金，即放电时，反应物为MH→生成物为M(s)和H2O，c极：MH+ OH--e-=M+H2O，B错误；C项，正极： NiO(OH)+e-+H2O= Ni (OH)2+ OH-，转移1mol电子，固体由NiO(OH) →Ni (OH)2质量变化为1g，转移1mol电子，b，d电极各增加1g，共增加2g，C正确；D项，充电时为电解池：电子的流动方向：电源负极→a；d→电源正极；b→c的导电过程为铜箔中的电子移动完成，D错误；故选C。
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