2024新高考化学高考专题复习--专题十化学反应与电能(含答案) (2)

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2024新高考化学高考专题复习
专题十　化学反应与电能
五年高考
考点1　原电池原理及其应用
1.(2023新课标,10,6分)一种以V2O5和Zn为电极、Zn(CF3SO3)2水溶液为电解质的电池,其示意图如下所示。放电时,Zn2+可插入V2O5层间形成ZnxV2O5·nH2O。下列说法错误的是(　　)
A.放电时V2O5为正极
B.放电时Zn2+由负极向正极迁移
C.充电总反应:xZn+V2O5+nH2O ZnxV2O5·nH2O
D.充电阳极反应:ZnxV2O5·nH2O-2xe- xZn2++V2O5+nH2O
答案　C　
2.(2023全国乙,12,6分)室温钠-硫电池被认为是一种成本低、比能量高的能源存储系统。一种室温钠-硫电池的结构如图所示。将钠箔置于聚苯并咪唑膜上作为一个电极,表面喷涂有硫黄粉末的炭化纤维素纸作为另一电极。工作时,在硫电极发生反应:
S8+e- ,+e- ,2Na+++2(1-)e- Na2Sx
下列叙述错误的是(　　)
A.充电时Na+从钠电极向硫电极迁移
B.放电时外电路电子流动的方向是a→b
C.放电时正极反应为:2Na++S8+2e- Na2Sx
D.炭化纤维素纸的作用是增强硫电极导电性能
答案　A　
3.(2023山东,11,4分)(双选)利用热再生氨电池可实现CuSO4电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示,甲、乙两室均预加相同的CuSO4电镀废液,向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法正确的是(　　)
A.甲室Cu电极为正极
B.隔膜为阳离子膜
C.电池总反应为Cu2++4NH3 [Cu(NH3)4]2+
D.NH3扩散到乙室将对电池电动势产生影响
答案　CD　
4.(2022福建,9,4分)一种化学“自充电”的锌—有机物电池,电解质为KOH和Zn(CH3COO)2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,c(OH-)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:Zn2++2e- Zn
D.放电时,外电路通过0.02 mol电子,正极材料损耗0.78 g
答案　A　
5.(2022湖南,8,3分)海水电池在海洋能源领域备受关注,一种锂—海水电池构造示意图如下。下列说法错误的是(　　)
A.海水起电解质溶液作用
B.N极仅发生的电极反应:2H2O+2e- 2OH-+H2↑
C.玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能
D.该锂—海水电池属于一次电池
答案　B　
6.(2022广东,16,4分)科学家基于Cl2易溶于CCl4的性质,发展了一种无需离子交换膜的新型氯流电池,可作储能设备(如图)。充电时电极a的反应为NaTi2(PO4)3+2Na++2e- Na3Ti2(PO4)3。
下列说法正确的是(　　)
A.充电时电极b是阴极
B.放电时NaCl溶液的pH减小
C.放电时NaCl溶液的浓度增大
D.每生成1 mol Cl2,电极a质量理论上增加23 g
答案　C　
7.(2022浙江1月选考,21,2分)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-(0.1 mol·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　
8.(2021河北,9,3分)K-O2电池结构如图,a和b为两个电极,其中之一为单质钾片。关于该电池,下列说法错误的是(　　)
A.隔膜允许K+通过,不允许O2通过
B.放电时,电流由b电极沿导线流向a电极;充电时,b电极为阳极
C.产生1 Ah电量时,生成KO2的质量与消耗O2的质量比值约为2.22
D.用此电池为铅酸蓄电池充电,消耗3.9 g钾时,铅酸蓄电池消耗0.9 g水
答案　D　
9.(2021重庆,13,3分)CO2电化学传感器是将环境中CO2浓度转变为电信号的装置,工作原理如图所示,其中YSZ是固体电解质,当传感器在一定温度下工作时,在熔融Li2CO3和YSZ之间的界面X会生成固体Li2O,下列说法错误的是(　　)
A.C迁移方向为界面X→电极b
B.电极a上消耗的O2和电极b上产生的CO2的物质的量之比为1∶1
C.电极b为负极,发生的电极反应为2C-4e- O2↑+2CO2↑
D.电池总反应为Li2CO3 Li2O+CO2↑
答案　B　
10.(2021山东,10,2分)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1 mol O2时,理论上N2H4-O2燃料电池气体产物的体积在标准状况下为11.2 L
答案　C　
11.(2021浙江1月选考,22,2分)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+2H2O Cd(OH)2+2Ni(OH)2
答案　C　
12.(2021湖北,2,3分)“乌铜走银”是我国非物质文化遗产之一。该工艺将部分氧化的银丝镶嵌于铜器表面,艺人用手边捂边揉搓铜器,铜表面逐渐变黑,银丝变得银光闪闪。下列叙述错误的是(　　)
A.铜的金属活动性大于银 B.通过揉搓可提供电解质溶液
C.银丝可长时间保持光亮 D.用铝丝代替银丝铜也会变黑
答案　D　
13.(2021广东,9,2分)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.将电能转化为化学能
C.阳离子由正极移向负极　　　　 D.CO2在正极上得电子
答案　D　
14.(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Ag2O+2e-+H2O 2Ag+2OH-
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　
考点2　电解原理及其应用
1.(2023北京,5,3分)回收利用工业废气中的CO2和SO2,实验原理示意图如下。
下列说法不正确的是(　　)
A.废气中SO2排放到大气中会形成酸雨
B.装置a中溶液显碱性的原因是HC的水解程度大于HC的电离程度
C.装置a中溶液的作用是吸收废气中的CO2和SO2
D.装置b中的总反应为S+CO2+H2O HCOOH+S
答案　C　
2.(2023湖北,10,3分)我国科学家设计如图所示的电解池,实现了海水直接制备氢气技术的绿色化。该装置工作时阳极无Cl2生成且KOH溶液的浓度不变,电解生成氢气的速率为x mol·h-1。下列说法错误的是(　　)
A.b电极反应式为2H2O+2e- H2↑+2OH-
B.离子交换膜为阴离子交换膜
C.电解时海水中动能高的水分子可穿过PTFE膜
D.海水为电解池补水的速率为2x mol·h-1
答案　D　
3.(2022海南,9,4分)一种采用H2O(g)和N2(g)为原料制备NH3(g)的装置示意图如下。下列有关说法正确的是(　　)
A.在b电极上,N2被还原 B.金属Ag可作为a电极的材料
C.改变工作电源电压,反应速率不变 D.电解过程中,固体氧化物电解质中O2-不断减少
答案　A　
4.(2022辽宁,9,3分)如图,c管为上端封口的量气管,为测定乙酸溶液浓度,量取10.00 mL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:2H2O-4e- O2↑+4H+
B.实验结束时,b中溶液红色恰好褪去
C.若c中收集气体11.20 mL,则样品中乙酸浓度为0.1 mol·L-1
D.把盐桥换为U形铜导线,不影响测定结果
答案　A　
5.(2022天津,11,3分)实验装置如图所示。接通电源后,用碳棒(a'、b')作笔,在浸有饱和NaCl溶液和石蕊溶液的湿润试纸上同时写字,a'端的字迹呈白色。下列结论正确的是(　　)
A.a为负极
B.b'端的字迹呈蓝色
C.电子流向为b→b'→a'→a
D.如果将a'、b'换成铜棒,与碳棒作电极时的现象相同
答案　B　
6.(2022湖北,14,3分)含磷有机物应用广泛。电解法可实现由白磷直接制备Li[P(CN)2],过程如图所示(Me为甲基)。下列说法正确的是(　　)
A.生成1 mol Li[P(CN)2],理论上外电路需要转移2 mol电子
B.阴极上的电极反应为P4+8CN--4e- 4[P(CN)2]-
C.在电解过程中CN-向铂电极移动
D.电解产生的H2中的氢元素来自LiOH
答案　D　
7.(2022重庆,12,3分)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W/W数量不变
C.消耗1 mol氧气,可得到1 mol硝酮
D.外电路通过1 mol电子,可得到1 mol水
答案　C　
8.(2022山东,13,4分)(双选)设计如图装置回收金属钴。保持细菌所在环境pH稳定,借助其降解乙酸盐生成CO2,将废旧锂离子电池的正极材料LiCoO2(s)转化为Co2+,工作时保持厌氧环境,并定时将乙室溶液转移至甲室。已知电极材料均为石墨材质,右侧装置为原电池。下列说法正确的是(　　)
A.装置工作时,甲室溶液pH逐渐增大
B.装置工作一段时间后,乙室应补充盐酸
C.乙室电极反应式为LiCoO2+2H2O+e- Li++Co2++4OH-
D.若甲室Co2+减少200 mg,乙室Co2+增加300 mg,则此时已进行过溶液转移
答案　BD　
9.(2022广东,10,2分)以熔融盐为电解液,以含Cu、Mg和Si等的铝合金废料为阳极进行电解,实现Al的再生。该过程中(　　)
A.阴极发生的反应为Mg-2e- Mg2+
B.阴极上Al被氧化
C.在电解槽底部产生含Cu的阳极泥
D.阳极和阴极的质量变化相等
答案　C　
10.(2021海南,9,4分)液氨中存在平衡:2NH3 N+N。如图所示为电解池装置,以KNH2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2NH3+2e-H2↑+2N
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　
11.(2021天津,11,3分)下图所示电解装置中,通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成,Fe2O3逐渐溶解,下列判断错误的是(　　)
A.a是电源的负极
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,CuCl2溶液浓度变大
D.当0.01 mol Fe2O3完全溶解时,至少产生气体336 mL(折合成标准状况下)
答案　C　
12.(2021辽宁,13,3分)利用(Q)与(QH2)电解转化法从烟气中分离CO2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.CO2在M极被还原　　　　
D.分离出的CO2从出口2排出
答案　C　
13.(2021江苏,12,3分)通过下列方法可分别获得H2和O2:①通过电解获得NiOOH和H2(装置示意图如图所示);②在90 ℃将NiOOH与H2O反应生成Ni(OH)2并获得O2。下列说法正确的是(　　)
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)2+OH--e-NiOOH+H2O
C.电解的总反应方程式:2H2O 2H2↑+O2↑
D.电解过程中转移4 mol电子,理论上可获得22.4 L O2
答案　B　
14.(2020山东,13,4分)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2H2O-4e- 4H++O2↑
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O2与b极反应的O2等量
答案　D　
15.(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+2H2O R—R+2CO2↑+H2↑+2NaOH
B.RCOO-在阳极放电,发生氧化反应
C.阴极的电极反应:2H2O+2e- 2OH-+H2↑
D.电解CH3COONa、CH3CH2COONa和NaOH混合溶液可得到乙烷、丙烷和丁烷
答案　A　
16.(2020北京,15,10分)H2O2是一种重要的化学品,其合成方法不断发展。
(1)早期制备方法
Ba(NO3)2 BaO BaO2 滤液 H2O2
①Ⅰ为分解反应,产物除BaO、O2外,还有一种红棕色气体。该反应的化学方程式是　　　　　　　　　　　　　　。
②Ⅱ为可逆反应,促进该反应正向进行的措施是　　　　　　　　　　　　　　。
③Ⅲ中生成H2O2,反应的化学方程式是　　　　　　　　　　　　　　。
④减压能够降低蒸馏温度。从H2O2的化学性质角度说明Ⅴ中采用减压蒸馏的原因:　　　　　　　　　　。
(2)电化学制备方法
已知反应2H2O2 2H2O+O2↑能自发进行,反向不能自发进行,通过电解可以实现由H2O和O2为原料制备H2O2。下图为制备装置示意图。
①a极的电极反应式是　　　　　　　　。
②下列说法正确的是　　　　。
A.该装置可以实现电能转化为化学能
B.电极b连接电源负极
C.该方法相较于早期制备方法具有原料廉价,对环境友好等优点
答案　(1)①2Ba(NO3)2 2BaO+4NO2↑+O2↑
②增大O2浓度　③BaO2+2HCl BaCl2+H2O2　
④防止H2O2分解
(2)①O2+2H++2e- H2O2　②AC
考点3　金属的腐蚀与防护
(2022广东,11,4分)为检验牺牲阳极的阴极保护法对钢铁防腐的效果,将镀层有破损的镀锌铁片放入酸化的3% NaCl溶液中。一段时间后,取溶液分别实验,能说明铁片没有被腐蚀的是(　　)
A.加入AgNO3溶液产生沉淀 B.加入淀粉碘化钾溶液无蓝色出现
C.加入KSCN溶液无红色出现 D.加入K3[Fe(CN)6]溶液无蓝色沉淀生成
答案　D　
三年模拟
A组　基础题组
考点1　原电池原理及其应用
1.(2023吉林延边州二模,11)某微生物燃料电池在废水处理和新能源开发领域具有广阔的应用前景,其工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.该燃料电池不宜在高温下使用
B.电极b为阳极,发生氧化反应
C.HS-在硫氧化菌作用下发生反应:HS--8e-+9OH- S+5H2O
D.若该电池外电路有0.4 mol电子转移,则电极b消耗标准状况下氧气1.12 L
答案　A　
2.(2023湖北十一校二联,14)某液流电池工作原理如图。充电过程中,阳极会发生如下副反应:2Mn3++2H2O Mn2++MnO2↓+4H+。加入少量Br-可将MnO2还原为Mn2+,提高电池的能量密度和稳定性。下列说法正确的是(　　)
A.放电时,Cd电极为负极,发生还原反应
B.放电时,Cd2+通过质子交换膜,向石墨电极移动
C.加入少量Br-后,经多次充放电,正极可能会发生3个以上不同的还原反应
D.加入少量Br-后,充电时,阳极生成Mn3+和阴极生成Cd的物质的量之比为2∶1
答案　C　
3.(2023重庆三调,13)新能源的开发和利用是解决气候问题的重要途径,科研人员开发一种新型可充电钾离子电池的正极材料(FeC2O4F),如图所示,可使电池效能更佳,已知放电时正极会生成KFeC2O4F。下列有关说法正确的是(　　)
A.总反应为FeC2O4F+KC6 C6+KFeC2O4F
B.放电时,正极反应为FeC2O4F-e-+K+ KFeC2O4F
C.该电池可用K2SO4溶液作为电解质溶液
D.用该电池电解CuSO4溶液,阴极增重24 g时,通过交换膜的K+为0.75 mol
答案　D　
4.(2022甘肃兰州一诊,6)一种以Fe[Fe(CN)6]为代表的新型可充电钠离子电池,其放电工作原理如图所示。下列说法不正确的是(　　)
A.放电和充电时,Mo箔的电势均高于Mg箔
B.外电路通过0.2 mol e-时,负极质量变化为1.2 g
C.充电时,Na+通过离子交换膜从左室移向右室
D.放电时,正极反应式为Fe[Fe(CN)6]+2Na++2e- Na2Fe[Fe(CN)6]
答案　B　
考点2　电解原理及其应用
1.(2023黑龙江大庆一模,13)工业上采用电化学法对煤进行脱硫处理(煤中含硫物质主要是FeS2),以减少硫排放。模拟装置如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.电子流向:b极→石墨2→电解质溶液→石墨1→a极
B.石墨1为阳极,发生氧化反应,Mn2+被氧化
C.脱硫反应为FeS2+15Mn3++8H2O Fe3++15Mn2++2S+16H+
D.电路中转移1.5 mol电子,理论上处理12.0 g FeS2
答案　A　
2.(2023福建福州4月检测,9)Adv.Mater报道我国科学家耦合光催化/电催化分解水的装置如图,光照时,光催化电极产生电子(e-)和空穴(h+)。下列有关说法正确的是(　　)
A.光催化装置中溶液的pH减小
B.离子交换膜为阴离子交换膜
C.电催化装置阳极电极反应式:4OH-+4h+ 2H2O+O2↑
D.整套装置转移0.01 mol e-,光催化装置生成3.81 g
答案　C　
3.(2023河北邢台一模,13)某有色金属工业的高盐废水中主要含有H+、Cu2+、Zn2+、S、F-和Cl-,利用如图电解装置可回收ZnSO4、CuSO4并尽可能除去F-和Cl-,其中双极膜(BP)中间层的H2O解离为H+和OH-,并在直流电场作用下分别向两极迁移,M膜、N膜需在一价阴离子交换膜和阳离子交换膜中选择。下列说法错误的是(　　)
A.BP膜中H+均向右侧溶液迁移,M膜为一价阴离子交换膜
B.溶液a的溶质主要为HF和HCl,溶液b的溶质主要为ZnSO4和CuSO4
C.当阳极产生22.4 L气体(标准状况)时,有4 mol离子通过N膜
D.电解过程中,应控制高盐废水的pH不能过高
答案　B　
4.(2022辽宁沈阳一模,13)下图装置利用燃料电池与电解池组合制备KMnO4,电极甲、乙、丙、丁均为惰性电极。下列说法中错误的是(　　)
A.气体X为H2
B.KOH溶液的质量分数:a%C.丁电极发生的电极反应为Mn-e- Mn
D.甲电极上每消耗22.4 L气体时,阳极质量减轻78 g
答案　D　
考点3　金属的腐蚀与防护
1.(2023辽宁鞍山一联,6)点蚀又称为孔蚀,是一种集中于金属表面很小的范围并深入到金属内部的腐蚀形态。某铁合金钝化膜破损后的孔蚀如图所示,下列说法错误的是(　　)
A.孔隙中有可能发生析氢腐蚀
B.孔蚀中Fe2+水解导致电解质溶液酸性增强
C.为防止孔蚀发生可以将外接电源负极与金属相连
D.蚀孔外每吸收2.24 L O2,可氧化0.2 mol Fe
答案　D　
2.(2023河北保定一模,12)某实验小组要定量探究铁锈蚀的因素,设计如图所示实验装置(夹持装置略),检查气密性,将5 g铁粉和2 g炭粉加入三颈烧瓶,t1时刻,加入2 mL饱和氯化钠溶液后,再将一只装有5 mL稀盐酸的注射器插到烧瓶上,采集数据。下列说法错误的是(　　)
A.铁锈蚀的反应是放热反应
B.t2~t3温度降低是因为反应速率减慢了
C.BC段压强减小是因为铁和氧气直接反应生成了氧化铁
D.t3~t4压强变大是因为发生了铁的析氢腐蚀
答案　C　
3.(2022河北张家口一模,8)我国科学工作者进行了如下模拟实验:将甲、乙两片相同的低合金钢片用导线连接插入海水中,钢片甲附近通入氧气,钢片乙附近通入氮气。研究表明钢片乙的腐蚀速率明显高于钢片甲,下列说法错误的是(　　)
A.钢片甲作正极
B.氮气在钢片乙上得电子
C.在海水中阳离子向钢片甲移动
D.能产生电流的主要原因是两极上氧气浓度不同
答案　B　
B组　综合题组
1.(2023河南四市二模,12)随着我国“双碳”决策部署的有序推进,绿电发电规模逐年提升,为适应未来绿电长时储能需求,我国企业开始于2022年利用“全钒液流电池”布局大型储能基地。电池的充放电总反应式为VO2++V3++H2O V+V2++2H+,下图为全钒液流电池工作原理示意图。下列说法错误的是　(　　)
A.放电时电极A的电势比B的高
B.放电时正极的电极反应式为V+e-+2H+ VO2++H2O
C.在220 V电压下,用恒定的1 A电流充电1小时,电池中增加的化学能为7.92×105 J
D.充电时H+由A极室通过质子交换膜向B极室迁移
答案　C　
2.(2023河北衡水一调,11)研究微生物燃料电池不仅可以获得高效能源,还能对工业污水等进行处理。利用微生物燃料电池处理含硫废水并电解制备KIO3的原理如图所示,下列说法正确的是(　　)
A.光照强度大小不影响KIO3的制备速率
B.右侧电池中K+通过阳离子交换膜从P极移向Q极
C.电极N处的电极反应:S-6e-+4H2O S+8H+
D.不考虑损耗,电路中每消耗1 mol O2,理论上Q极可制得342.4 g KIO3
答案　C　
3.(2023山西怀仁二调,11)生活污水中的氮和磷主要以铵盐和磷酸盐形式存在,可用铁、石墨作电极,用电解法去除。电解时,如图1原理所示可进行除氮;翻转电源正负极,可进行除磷,原理是利用Fe2+将P转化为Fe3(PO4)2沉淀。下列说法正确的是(　　)
图1 图2
A.图2中0~20 min脱除的元素是氮元素,此时石墨作阴极
B.溶液pH越小、有效氯浓度越大,氮的去除率越高
C.图2中20~40 min脱除的元素是磷元素,此时阳极的电极反应式为2Cl--2e- Cl2↑
D.电解法除氮,ClO-氧化NH3的离子方程式为3ClO-+2NH3 3Cl-+N2↑+3H2O
答案　D　
4.(2023福建七地市一模,9)应用电化学方法,对水体消毒并去除余氯,装置如下图所示。下列说法正确的是(　　)
A.闭合K1后,可对池中的水杀菌消毒
B.断开K1,闭合K2时,电子由M极流出
C.断开K1,闭合K2后,N极金属Na不断累积
D.钠离子交换膜可用质子交换膜代替
答案　A　
5.(2023辽宁沈阳一模,12)某科研机构研发一种用于可充电Zn-空气电池(ZABs)的低成本非碱性醋酸锌[简写为Zn(OAc)2]电解质,与传统的碱性ZABs相比,具有优异的循环性能和在空气中的稳定性,放电时最终产物是Zn5(OH)8(CH3COO)2·2H2O(ZHA),工作原理如图。下列说法正确的是(　　)
A.放电时电子通过导线移向甲电极
B.若使用碱性电解质,会造成负极锌的不可逆转化,影响充电效果
C.放电时,每转移1 mol e-,理论上会产生0.2 mol ZHA
D.充电时,OAc-向电极甲移动
答案　B　
6.(2023云南、吉林、黑龙江、安徽四省联考,13)水溶液锌电池(图1)的电极材料是研究热点之一。一种在晶体MnO中嵌入Zn2+的电极材料充放电过程的原理如图2所示。下列叙述中正确的是(　　)
图1 图2
A.①为MnO活化过程,其中Mn的价态不变
B.该材料在锌电池中作为负极材料
C.②代表电池放电过程
D.③中1 mol晶体转移的电子数为0.61 mol
答案　C　
7.(2022吉林延边州一模,6)如图是我国研发的某种石墨烯电池有关原理示意图,装置甲工作时的电极反应为Li1-xC6+xLi++xe- LiC6,Li[GS/Si]O2-xe- Li1-x[GS/Si]O2+xLi+。下列说法错误的是(　　)
　　　甲 乙
A.a与d电极上发生的反应类型相同,装置甲中b电极的电势高于a电极
B.甲、乙两个装置中的离子交换膜均为阳离子交换膜
C.装置甲工作时电子经流:负极→a→离子交换隔膜→b→正极
D.电池放电时,正极反应为Li1-x[GS/Si]O2+xLi++xe- Li[GS/Si]O2
答案　C　
考法训练
考法1　新型电化学装置分析
1.(2021福建,9,4分)催化剂TAPP-Mn(Ⅱ)的应用,使Li-CO2电池的研究取得了新的进展。Li-CO2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。
下列说法错误的是(　　)
A.Li-CO2电池可使用有机电解液
B.充电时,Li+由正极向负极迁移
C.放电时,正极反应为3CO2+4Li++4e-2Li2CO3+C
D.*LiCO2、*CO、*LiC2O3和C都是正极反应的中间产物
答案　D　
2.(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Li3Bi。下列说法正确的是(　　)
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Li3Bi+3e- 3Li++Bi
答案　B　
3.(2021浙江6月选考,22,2分)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LixSi+Li1-xCoO2 Si+LiCoO2
答案　B　
4.(2020海南,11,4分)(双选)某燃料电池主要构成要素如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.电池可用于乙醛的制备
B.b电极为正极
C.电池工作时,a电极附近pH降低
D.a电极的反应式为O2+4e-+4H+ 2H2O
答案　AD　
5.(2022福建漳州二模,9)2021年我国科研人员以二硫化钼(MoS2)作为电极催化剂,研发出一种Zn-NO电池系统,该电池同时具备合成氨和对外供电的功能,其工作原理如图所示(双极膜可将水解离为H+和OH-,并实现其定向通过)。下列说法错误的是(　　)
A.使用MoS2电极能加快合成氨的速率
B.Zn/ZnO电极反应式为Zn+2OH--2e- ZnO+H2O
C.电池工作一段时间后,正极区溶液的pH不变
D.当电路通过10 mol e-时,理论上可以转化NO的质量为30 g
答案　D　
6.(2022河北石家庄二模,12,改编)我国科学家研究出一种新型水系Zn-C2H2电池(结构如图),既能实现乙炔加氢又能发电,其开路电位、峰值功率密度和能量密度均远高于Zn-CO2电池,同时这种电池设计可广泛适用于其他炔烃。已知放电时Zn转化为ZnO,电池工作时下列说法正确的是(　　)
A.电流由b极经外电路流向a极
B.右侧极室中c(KOH)增大
C.a极的电极反应式为C2H2+2e-+2H2O C2H4+2OH-
D.每有0.2 mol OH-通过阴离子交换膜,a极消耗2.24 LC2H2
答案　C　
考法2　“隔膜”在电化学装置中的应用
1.(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(　　)
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++2H2O2Co+O2↑+4H+
答案　D　
2.(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　
3.(2020山东,10,2分)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CH3COO-的溶液为例)。下列说法错误的是(　　)
A.负极反应为CH3COO-+2H2O-8e- 2CO2↑+7H+
B.隔膜1为阳离子交换膜,隔膜2为阴离子交换膜
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　
4.(2022云南曲靖二测,6)科学家设计了一种高效、低能耗制备H2O2的装置,如图所示。下列有关说法不正确的是(　　)
A.阴极区产生2 mol OH-时,参加反应的O2在标准状况下的体积为11.2 L
B.a为电源的正极
C.阳极区反应为-2e-+3OH- 2H2O+
D.该装置中,离子交换膜为阴离子交换膜
答案　A　
5.(2022黑龙江哈尔滨九中四模,10)下图是CO2电还原制备甲酸溶液的装置,下列说法错误的是(　　)
A.石墨板A与电源的正极连接
B.AEM为阴离子交换膜,未放电的CO2遇OH-生成HC进入溶液中
C.放电产生的H+向阴极移动,在溶液中发生多个反应
D.阴极的主要电极反应:CO2+H++2e-HCOO-
答案　D　
6.(2021重庆新高考适应卷,10,改编)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H2O解离成H+和OH-,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。
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2H2O+2e- H2↑+2OH-
答案　D　
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