题型(二)　电化学（含答案）-2024年高考化学二轮复习

题型(二)　电化学
命题视角一　新型化学电源
1.图解化学电源工作原理
2.电极反应式的书写
(1)三步法(也适用于电解池)
步骤 示例 (Al|KOH溶液|Ag2O2)
①根据题中信息(如总反应方程式或原理图中元素化合价的升降等)判断还原剂和氧化产物、氧化剂和还原产物 强碱性溶液中：Al被氧化为AlO，Ag2O2被还原为Ag和OH－
②根据电池负极(或电解池阳极)为“还原剂－ne－―→氧化产物”、电池正极(或电解池阴极)为“氧化剂＋ne－―→还原产物”初步写出电极反应式 负极：4Al－12e－―→4AlO； 正极：3Ag2O2＋12e－―→6Ag＋6OH－
③根据电荷守恒、原子守恒及电解质性质，在初步书写的电极反应式两侧补充介质，配平电极反应式。介质常为H2O、H＋、OH－等 根据电荷守恒和反应环境呈强碱性进行补项。负极：在左边补充“4OH－”、右边补充“2H2O”，得4Al－12e－＋16OH－===4AlO＋8H2O。正极：在左边补充“2H2O”、右边补充“2OH－”，得3Ag2O2＋12e－＋6H2O===6Ag＋12OH－
(2)加减法(一般适用于燃料电池或给出电池总反应的电池)
①根据题给信息，将已知的电池总反应写成“氧化剂＋还原剂＋介质1＝还原产物＋氧化产物＋介质2”的形式，介质常为H2O、H＋或OH－等。燃料电池电池总反应往往与燃料燃烧反应相同(注意介质)。
②燃料电池的正极反应式较简单，一般为O2得电子的还原反应，写出该电极反应式，并使反应式中O2的化学计量数与总反应式中O2的化学计量数相等。
③用电池总反应减去简单的电极反应式即得复杂的电极反应式。书写时要满足电荷守恒、质量守恒等。
[典例1]　科学家近年发明了一种新型Zn－CO2水介质电池。电池示意图如下，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)4]2－
B.放电时，1 mol CO2转化为HCOOH，转移的电子为2 mol
C.充电时，电池总反应为2[Zn(OH)4]2－2Zn＋O2↑＋4OH－＋2H2O
D.充电时，正极溶液中OH－浓度增大
答案　D
解析　第一步，根据图示判断电化学装置的类型，该装置为二次电池，既可充电又可放电。
第二步，根据粒子变化，判断正、负极和阴、阳极，放电时Zn失电子生成[Zn(OH)4]2－，Zn作负极。充电时在阳极上水失电子生成氧气，阴极上[Zn(OH)4]2－，得电子生成Zn。
第三步，根据电极反应原理确定各电极上发生的反应。负极电极反应为Zn－2e－＋4OH－===[Zn(OH)4]2－，正极电极反应为CO2＋2H＋＋2e－===HCOOH，同时说明电解质溶液1为碱性溶液，电解质溶液2为酸性溶液。
第四步，逐项分析判断。
分析可充电电池的思维流程
1.(2022·广东卷)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
解析　由充电时电极a的反应可知，充电时电极a发生还原反应，所以电极a是阴极，则电极b是阳极，故A错误；放电时电极反应和充电时相反，则放电时电极a的反应为Na3Ti2(PO4)3－2e－===NaTi2(PO4)3＋2Na＋，NaCl溶液的pH不变，故B错误；放电时负极反应为Na3Ti2(PO4)3－2e－===NaTi2(PO4)3＋2Na＋，正极反应为Cl2＋2e－===2Cl－，反应后Na＋和Cl－浓度都增大，则放电时NaCl溶液的浓度增大，故C正确；充电时阳极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极反应为NaTi2(PO4)3＋2Na＋＋2e－===Na3Ti2(PO4)3，由得失电子守恒可知，每生成1 mol Cl2，电极a质量理论上增加23 g·mol－1×2 mol＝46 g，故D错误。
2.(2022·盐城三模)氨热再生电池工作原理如图所示，下列说法正确的是(　　)
A.电池工作时，电能主要转化为化学能
B.SO迁移方向：电极b→电极a
C.a电极上的反应为：Cu＋2e－＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋
D.理论上消耗NH32.24 L，b极析出1.6 g Cu
答案　B
解析　电极a上Cu失去电子结合NH3生成 [Cu(NH3)4]2＋，则电极a为负极，电极b为正极。电池工作时将化学能转化为电能，A错误；原电池工作时，阴离子向负极移动，电极a为负极，电极b为正极，则SO迁移方向为电极b→电极a，B正确；a电极上Cu失去电子结合NH3生成[Cu(NH3)4]2＋，电极反应式为Cu－2e－＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋，C错误；未指明气体处于标况下，D错误。
命题视角二　电解原理的应用
1.图解电解池工作原理
2.电解原理分析模型
以制备KIO3的电解装置为例
(1)提取信息
(2)分析流程
[典例2]　(2022·江苏模拟)四甲基氢氧化铵[(CH3)4NOH]常用作光刻显影剂。以四甲基碳酸氢铵[(CH3)4NHCO3]水溶液为原料，电解制备(CH3)4NOH的装置如图所示。下列说法不正确的是(　　)
A.工作时原料室(CH3)4N＋向Ⅱ室迁移
B.Ⅰ室可得到H2和CO2
C.当外电路中有1 mol电子通过时，理论上能生成1 mol (CH3)4NOH
D.电解总反应：4(CH3)4NHCO3＋2H2O4(CH3)4NOH＋2H2↑＋O2↑＋4CO2↑
答案　B
解析　电解池中阳离子向阴极运动，(CH3)4N＋向Ⅱ室迁移，A正确；Ⅰ室为阳极室，水电离出的氢氧根离子放电发生氧化反应生成氧气，2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，HCO向Ⅰ室迁移与生成的氢离子生成水和二氧化碳气体，B错误；阴极室中水电离出的氢离子放电发生还原反应生成氢气，2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，溶液中氢氧根离子浓度变大，原料室中(CH3)4N＋向Ⅱ室迁移生成(CH3)4NOH，(CH3)4N＋＋OH－===(CH3)4NOH，当外电路中有1 mol电子通过时，理论上能生成1 mol (CH3)4NOH，C正确；由B、C分析可知，总反应为(CH3)4NHCO3和H2O反应生成氧气、二氧化碳、氢气、(CH3)4NOH，电解总反应：4(CH3)4NHCO3＋2H2O4(CH3)4NOH＋2H2↑＋O2↑＋4CO2↑，D正确。
3.(2022·济南检测)采用电渗析法可以从含NH4H2PO4和(NH4)2HPO4的废水中回收NH3·H2O和H3PO4，电解装置如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.X电极应连电源的正极
B.M口处回收产生的浓氨水
C.隔膜ab为阳离子交换膜，隔膜cd为阴离子交换膜
D.电解一段时间后，产生的NH3·H2O和H3PO4的物质的量相等
答案　C
解析　由图示可知，左侧电极室通入稀氨水，说明左侧电极室的产品为NH3·H2O，则废水中的NH通过隔膜ab进入左侧电极室，发生反应NH＋OH－===NH3·H2O，故隔膜ab为阳离子交换膜，X电极的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，则X电极为阴极，与电源的负极相连，右侧电极室的产品为H3PO4，废水中的H2PO、HPO经过隔膜cd进入右侧电极室，与H＋结合形成H3PO4，故隔膜cd为阴离子交换膜，Y电极为阳极，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋。由以上分析可知，A错误，B错误，C正确；由于NH3·H2O和H3PO4均为弱电解质，产生的物质的量无法计算，D错误。
4.(2022·南京二模)电化学甘油氧化反应是一种具有前景的电化学反应，其反应原理如图所示。电解时，下列说法正确的是(　　)
A.化学能主要转化为电能
B.b电极附近溶液的pH减小
C.K＋通过阳离子交换膜向阳极室移动
D.a电极上的电极反应式：C3H8O3－8e－＋11OH－===3HCOO－＋8H2O
答案　D
解析　该装置有外接电源，为电解池，是将电能转化为化学能，A错误；b为阴极，氢离子得电子生成氢气，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，消耗氢离子pH增大，B错误；电解池中阳离子移向阴极，则K＋通过阳离子交换膜向阴极室移动，C错误；a电极甘油转化为HCOO－，C元素化合价升高，发生氧化反应，电极反应式为C3H8O3－8e－＋11OH－===3HCOO－＋8H2O，D正确。
1.科学家设想利用图示装置进行CO2的固定，同时产生电能。该装置工作时，生成的碳附着在电极上。下列说法错误的是(　　)
A.电极板(Li)作该电池的负极
B.若导线中流过4 mol e－，理论上负极区减少4 mol Li＋
C.负极区不适合选用水溶液作电解质溶液
D.采用多孔催化剂电极有利于CO2扩散到电极表面
答案　B
解析　A.由图知，Li为负极，多孔催化剂电极为正极，故A正确；B.导线中流过4 mol e－，负极产生4 mol Li＋，同时有4 mol Li＋向正极区移动，所以理论上负极区Li＋的物质的量不变，故B错误；C.Li能与水反应，负极区不适合选用水溶液作电解质溶液，故C正确；D.多孔结构有利于气体扩散，即有利于CO2扩散到电极表面，故D正确。
2.(2022·邯郸二模)《X—MOL》报道了一种两相无膜锌/吩噻嗪电池，其放电时的工作原理如图所示(PF在水系/非水系电解液界面上来回穿梭，维持电荷守恒)。
已知：CH2Cl2的密度为1.33 g·cm－3，难溶于水。下列说法错误的是(　　)
A.电池使用时不能倒置
B.充电时，石墨毡上的电极反应式为PTZ－e－===PTZ＋
C.放电时，PF由CH2Cl2层移向水层
D.放电时，Zn板每减轻6.5 g，水层增重29 g
答案　D
解析　放电时，Zn失电子，发生氧化反应，故Zn作负极；石墨毡作正极。充电时，Zn电极发生得电子反应，作阴极；石墨毡作阳极。A.水和二氯甲烷的不互溶性和密度差能够将正极与负极分隔开，故不能倒置，故A正确；B.由分析可知，石墨毡作阳极，电极反应式为PTZ－e－===PTZ＋，故B正确；C.放电时，阴离子移向负极，故移向水层，故C正确；D.放电时，Zn板每减轻6.5 g，同时水层增重6.5 g，转移电子的物质的量为0.2 mol，有0.2 mol PF移动到水层，故水层增重为0.2 mol×145 g/mol＋6.5 g＝35.5 g，故D错误。
3.(2022·日照联考)一种利用烃(CxHy)来消除氮氧化物污染的工作原理如图所示，装置中电极均为惰性电极，两侧电解质为同浓度的盐酸。下列说法错误的是(　　)
A.通入NO2的电极为正极，发生还原反应
B.若使用的烃为C2H6，该电极反应为：C2H6＋4H2O－14e－===2CO2＋14H＋
C.装置中转移0.4 mol电子时，有0.4NA个H＋通过质子交换膜
D.装置工作一段时间后，两侧电极室中溶液的pH不变
答案　D
解析　通入NO2的电极上NO2转化为N2，发生还原反应，该电极为正极，A项正确；若使用的烃为C2H6，C2H6转化为CO2，结合电解质溶液显酸性，知该电极反应为：C2H6＋4H2O－14e－===2CO2＋14H＋，B项正确；为平衡电荷，装置中转移0.4 mol电子时，有0.4NA个H＋通过质子交换膜，C项正确；结合B项中负极反应和正极反应：2NO2＋8e－＋8H＋===N2＋4H2O，知装置工作一段时间后，左室中溶液pH增大，右室中溶液pH减小，D项错误。
4.(2022·广东卷)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
解析　根据电解原理可知，电解池中阳极发生失电子的氧化反应，阴极发生得电子的还原反应，该题中以熔融盐为电解液，含Cu、Mg和Si等的铝合金废料为阳极进行电解，通过控制一定的条件，从而可使阳极区Mg和Al发生失电子的氧化反应，分别生成Mg2＋和Al3＋，Cu和Si不参与反应，阴极区Al3＋得电子生成Al单质，从而实现Al的再生。阴极应该发生得电子的还原反应，实际上Mg在阳极失电子生成Mg2＋，A错误；Al在阳极上被氧化生成Al3＋，B错误；阳极材料中Cu和Si不参与氧化反应，在电解槽底部可形成阳极泥，C正确；因为阳极除了铝参与电子转移，镁也参与了电子转移，且还会形成阳极泥，而阴极只有铝离子得电子生成铝单质，根据转移电子数守恒及元素守恒可知，阳极与阴极的质量变化不相等，D错误。
A卷
1.(2022·扬州一模)我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na－CO2二次电池，有望为火星探测提供一种潜在电化学能源系统。将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料，电池的总反应为3CO2＋4Na2Na2CO3＋C。电池的工作原理如图所示，下列说法正确的是(　　)
A.放电时，ClO移向电源的正极
B.也可用NaClO4水溶液作为电解液
C.充电时，阳极的电极反应式2CO＋C－4e－===3CO2↑
D.充电时，消耗1 mol Na2CO3转移1 mol电子
答案　C
解析　放电时，钠电极是原电池的负极，通入二氧化碳的镍电极是正极，阴离子高氯酸根离子移向负极，A错误；钠易与水反应，所以不能用高氯酸钠水溶液作为电解液，B错误；镍电极为阳极，碳在碳酸根离子作用下失去电子发生氧化反应生成二氧化碳，电极反应式为2CO＋C－4e－===3CO2↑，C正确；由电池的总反应可知，充电时，消耗1 mol碳酸钠转移2 mol电子，D错误。
2.(2022·重庆抽测)我国科学家设计的一种甲酸(HCOOH)燃料电池如图所示(半透膜只允许K＋、H＋通过)，下列说法错误的是(　　)
A.物质A可以是硫酸氢钾
B.左侧电极为电池负极，HCOO－发生氧化反应生成HCO
C.该燃料电池的总反应为2HCOOH＋O2＋2OH－===2HCO＋2H2O
D.右侧每消耗11.2 L O2(标准状况)，左侧有1 mol K＋通过半透膜移向右侧
答案　D
解析　由图中物质转化知，右侧电解质储罐中发生反应4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O，结合电解质储罐中流出K2SO4，知物质A可为KHSO4，A项正确；左侧电极上HCOO－转化为HCO，碳元素由＋2价升高为＋4价，发生氧化反应，故左侧电极为电池负极，B项正确；根据图示知，该燃料电池总反应为HCOOH和O2在碱性条件下反应，生成KHCO3和H2O，C项正确；右侧每消耗11.2 L O2(标准状况)，电路中通过的电子为×4＝2 mol，则左侧有2 mol K＋通过半透膜移向右侧，D项错误。
3.(2022·全国甲卷)一种水性电解液Zn－MnO2离子选择双隔膜电池如图所示[KOH溶液中，Zn2＋以Zn(OH)存在]。电池放电时，下列叙述错误的是(　　)
A.Ⅱ区的K＋通过隔膜向Ⅲ区迁移
B.Ⅰ区的SO通过隔膜向Ⅱ区迁移
C.MnO2电极反应：MnO2＋2e－＋4H＋===Mn2＋＋2H2O
D.电池总反应：Zn＋4OH－＋MnO2＋4H＋===Zn(OH)＋Mn2＋＋2H2O
答案　A
解析　根据图示的电池结构和题目所给信息可知，Ⅲ区Zn为电池的负极，电极反应为Zn－2e－＋4OH－===Zn(OH)，Ⅰ区MnO2为电池的正极，电极反应为MnO2＋2e－＋4H＋===Mn2＋＋2H2O，K＋从Ⅲ区通过隔膜向Ⅱ区迁移，A错误；Ⅰ区的SO通过隔膜向Ⅱ区移动，B正确；MnO2电极的电极反应式为MnO2＋2e－＋4H＋===Mn2＋＋2H2O，C正确；电池的总反应为Zn＋4OH－＋MnO2＋4H＋===Zn(OH)＋Mn2＋＋2H2O，D正确。
4.科学家利用多晶铜高效催化电解CO2制乙烯，原理如图所示。已知：电解前后电解液浓度几乎不变。下列说法错误的是(　　)
A.铂电极产生的气体是O2和CO2
B.铜电极的电极反应式为2CO2＋12HCO＋12e－===C2H4＋12CO＋4H2O
C.通电过程中，溶液中HCO通过阴离子交换膜向左槽移动
D.当电路中通过0.6 mol电子时，理论上能产生标况下C2H4 1.12 L
答案　B
解析　CO2制乙烯，碳的化合价降低，得电子，故多晶铜电极作电解池的阴极；阴极生成的HCO，HCO经阴离子交换膜进入阳极区，因电解前后电解液浓度几乎不变，可判断HCO与水一起失去电子生成O2和CO2。A.据分析，铂电极产生的气体是O2和CO2，A正确；B.铜电极的电极反应式为14CO2＋12e－＋8H2O===C2H4＋12HCO，B错误；C.通电过程中，溶液中HCO朝阳极移动，即通过阴离子交换膜向左槽移动，C正确；D.根据14CO2＋12e－＋8H2O===C2H4＋12HCO，电路中通过0.6 mol电子时理论上能产生0.05 mol C2H4，即标况下1.12 L，D正确。
5.我国科学家最近发明了一种 Zn－PbO2电池，电解质为K2SO4、H2SO4和KOH，通过 a和 b两种离子交换膜将电解质溶液隔开，形成 M、R、N三个电解质溶液区域，结构示意图如下。下列说法正确的是(　　)
A.b为阳离子交换膜
B.R 区域的电解质为H2SO4
C.放电时，Zn 电极反应为：Zn－2e－＋4OH－===Zn(OH)
D.消耗 6.5 g Zn，N 区域电解质溶液减少8.0 g
答案　C
解析　该电池为Zn－PbO2电池，从图中可知，Zn转化为Zn(OH)，则M区为KOH，R区为K2SO4，N区为H2SO4。A.正极(b) PbO2＋2e－＋4H＋＋SO===PbSO4＋2H2O，负极(a) Zn－2e－＋4OH－===Zn(OH)，溶液维持电中性，则a为阳离子交换膜，A错误；B.根据分析，R区为K2SO4，B错误；C.根据分析，放电过程中，Zn 电极反应为：Zn－2e－＋4OH－===Zn(OH)，C正确；D.消耗6.5 g Zn，电子转移0.2 mol，N区消耗0.4 mol H＋，0.1 mol SO，同时有0.1 mol SO移向R区，则相当于减少0.2 mol H2SO4，同时生成0.2 mol H2O，则R区实际减少质量为0.2 mol×98 g/mol－0.2 mol×18 g/mol＝16 g，D错误。
6.硫酸工业尾气中的SO2可用Na2SO3溶液吸收，并通过电解方法实现吸收液的循环再生。如图所示，下列有关说法中正确的是(　　)
A.阳极发生的反应之一为SO＋2OH－－2e－===SO＋2H2O
B.电解一段时间后，阴极室pH升高
C.电解一段时间后，b%D.电解一段时间后，两室生成的Na2SO3与H2SO4的物质的量相等
答案　B
解析　由装置图可知，阳离子移向阴极，Pt(Ⅰ)为阴极，阴离子移向阳极，Pt(Ⅱ)为阳极，电解池中，阳极发生氧化反应，化合价上升，失电子；阴极发生还原反应，化合价下降，得电子；阳极：SO＋H2O－2e－===SO＋2H＋；HSO＋H2O－2e－===SO＋3H＋，阴极：2H＋＋2e－===H2↑；A.酸性介质中不存在氢氧根，A项错误；B.阴极氢离子放电，氢离子浓度减小，pH增大，B项正确；C.阳极可不断产生硫酸根离子和氢离子，b%>a%，C项错误；D.阳极产生1 mol硫酸转移2 mol电子，阴极消耗2 mol电子产生2 mol亚硫酸钠，两者物质的量不相等，D项错误。
7.(2022·南京师大附中模拟)氨气中氢含量高，是一种优良的小分子储氢载体，且安全、易储运，可通过电解法由氨气得到氢气，装置如图所示。下列说法不正确的是(　　)
A.该系统中只存在2种形式的能量转化
B.b为该装置的阴极
C.电解过程中OH－的移动方向为从右往左
D.a极的电极反应式为2NH3＋6OH－－6e－===N2＋6H2O
答案　A
解析　该装置工作时，实现了光能转化为电能，电能转化为化学能，化学能转化为热能等，A错误；电解池中，左侧消耗NH3生成N2，发生氧化反应，a是阳极，b为该装置的阴极，故B正确；电解池中，左侧消耗NH3生成N2，发生氧化反应是阳极，消耗了OH－，右侧水中H＋得电子生成H2，发生还原反应，是阴极，电极反应中生成OH－，故OH－从右向左移动，由b极区向a极区迁移，C正确；阳极是NH3失电子发生氧化反应生成N2，a极的电极反应式为2NH3＋6OH－－6e－===N2＋6H2O，D正确。
8.工业上一种制备ClO2的装置如图所示。阴极生成的ClO2会进一步得电子产生瞬间中间体ClO，ClO随即与溶液中的ClO反应又生成ClO2，下列说法正确的是(　　)
A.a极的电极材料可以是Fe
B.电解一段时间后，阴极室的pH减小
C.阴极生成中间体ClO的过程可表示为ClO＋2H＋＋e－===ClO2↑＋H2O、ClO2＋e－===ClO
D.当电路中转移1 mol电子时，a极生成2.8 L(标准状况)气体X
答案　C
解析　由题干信息：阴极生成的ClO2会进一步得电子产生瞬间中间体ClO，ClO随即与溶液中的ClO反应又生成ClO2可知a极与电源正极相连，作阳极，电极反应为：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋；b极与电源负极相连，作阴极，电极反应为：ClO＋2H＋＋e－===ClO2↑＋H2O、ClO2＋e－===ClO。A.由分析可知，a为阳极，若a极的电极材料为Fe，则电极反应为Fe－2e－===Fe2＋，中间是质子交换膜，则电解池工作一段时间后，由于a极区无质子转移到b极区而无法工作，A错误；B.由分析可知，电解一段时间后，阴极室不断消耗H＋，且有水生成，故溶液的pH增大，B错误；C.由分析可知，C正确；D.由分析可知，a极发生的电极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，故当电路中转移1 mol电子时，生成气体X在标准状况下的体积为 mol×22.4 mol/L＝5.6 L，D错误。
B卷
9.(2022·如皋中学三模)羟胺(NH2OH)常用于有机合成。一种电化学法制取盐酸羟胺(NH3OHCl)的装置原理如下图所示，已知铁可作NO反应的催化剂。下列说法正确的是(　　)
A.放电时Pt电极有Cl2生成
B.放电时的正极反应式为NO＋3e－＋4H＋===NH3OH＋
C.放电时，电路中每转移1 mol e－，负极区将增加1 mol H＋
D.将质子交换膜改成阴离子交换膜，放电时的电极反应将发生变化
答案　B
解析　图示放电过程中，含铁电极表面NO得电子，发生还原反应生成NH3OH＋，作正极，Pt电极表面H2失电子，发生氧化反应生成H＋，作负极，H＋通过质子交换膜从负极移向正极。根据分析，放电时Pt电极表面H2失电子，发生氧化反应生成H＋，没有Cl2生成，A错误；放电时的正极上NO得电子，发生还原反应生成NH3OH＋，电极反应式为NO＋3e－＋4H＋===NH3OH＋，B正确；原电池工作时，阳离子从负极移向正极，根据电荷守恒，电路中每转移1 mol e－，正极区将增加1 mol H＋，C错误；原电池中阳离子向正极迁移，阴离子向负极迁移，所以若将质子交换膜改成阴离子交换膜，原来H＋向含铁电极迁移，变成Cl－通过阴离子交换膜向Pt电极迁移，但放电时的电极反应不变，D错误。
10.Ca－LiFePO4可充电电池的工作原理示意图如图，其中锂离子交换膜只允许Li＋通过，电池反应为：xCa＋2Li1－xFePO4＋2xLi＋===xCa2＋＋2LiFePO4。下列说法正确的是(　　)
A.LiPF6/LiAsF6电解质与Li2SO4溶液可互换
B.充电时，当转移0.1 mol电子时，左室中电解质的质量减轻1.3 g
C.充电时，阴极反应为：Li1－xFePO4＋xLi＋＋xe－===LiFePO4
D.放电时，Li1－xFePO4/LiFePO4电极发生Li＋脱嵌，充电时发生Li＋嵌入
答案　B
解析　A.Ca是活泼金属，易与水发生剧烈反应，所以LiPF6/LiAsF6为非水电解质，而Li2SO4溶液中有水，不可互换，A项错误；B.充电时每转移0.1 mol电子，左室中就有0.05 mol Ca2＋转化为Ca，同时有0.1 mol Li＋迁移到左室，所以左室中电解质的质量减轻0.05 mol×40 g/mol－0.1 mol×7 g/mol＝1.3 g，B项正确；C.充电时，钙电极为阴极，电极反应为Ca2＋＋2e－===Ca，C项错误；D.充电时为电解池，电解池中阳离子流向阴极，Li1－xFePO4/LiFePO4为阳极，所以Li1－xFePO4/LiFePO4电极发生Li＋脱嵌然后流向阴极，放电时为原电池，原电池中阳离子流向正极，所以放电时发生Li＋嵌入，D项错误。
11.(2022·南通模拟)锌电池具有成本低、安全性强、可循环使用等优点。一种新型锌电池的工作原理如图所示(凝胶中允许离子生成或迁移)。下列说法正确的是(　　)
A.充电过程中，a电极接外接电源的负极
B.充电过程中，b电极反应为：Zn2＋＋2e－===Zn
C.放电过程中，H2SO4溶液中SO 向a电极迁移
D.放电过程中，转移 0.4 mol e－时，a电极消耗 0.8 mol H＋
答案　D
解析　由图示可知，放电过程中b为负极，失去电子发生氧化反应；a为正极，得到电子发生还原反应；充电过程中 b为阴极，外接电源负极，a为阳极，外接电源正极，A错误；充电过程中b电极得到电子发生还原反应，由于在碱性环境中Zn以Zn(OH)形式存在，则充电过程中，b电极反应为：Zn(OH)＋2e－===Zn＋4OH－，B错误；放电过程中，a为正极，b极为负极，溶液中阳离子移向正极，阴离子移向负极，所以放电过程中，SO向b极迁移，C错误；放电过程中b电极为负极，其电极反应式为Zn＋4OH－－2e－===Zn(OH)；a极为正极，则其电极反应式为MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O。所以放电过程中，转移0.4 mol e－时，a电极消耗0.8 mol H＋，D正确。
12.(2022·江苏二模)H2S气体有高毒性和强腐蚀性，电化学法处理H2S的工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.电极a连接电源负极，电解时H＋由a极室移向b极室
B.反应池中发生反应的离子方程式：2VO＋H2S＋2H＋===2VO2＋＋S↓＋2H2O
C.b极反应式：VO2＋＋H2O＋e－===VO＋2H＋
D.电解过程中每转移2 mol电子，理论上可生成22.4 L H2
答案　B
解析　电极a连接电源负极，电解时H＋由阳极向阴极移动，故由b极室移向a极室，A错误；根据b极进入的和产生的物质，反应池中发生反应的离子方程式：2VO＋H2S＋2H＋===2VO2＋＋S↓＋2H2O，B正确；b极为阳极，发生氧化反应，电极方程式：VO2＋＋H2O－e－===VO＋2H＋，C错误；没有指明标准状况，氢气体积不可计算，D错误。
13.(2022·南通模拟)非水性嵌入铝电池是一种二次电池，该电池放电过程的示意图如图所示(R＋表示某有机阳离子)。充电时阳极的电极反应为Cn＋AlCl－e－===CnAlCl4。下列说法正确的是(　　)
A.放电时，电极a的电极反应为Al＋AlCl－3e－＋3Cl－===Al2Cl
B.放电时，电解质中AlCl的物质的量基本不变
C.充电时，电极b应与外接电源负极相连
D.充电时，电极a和电极b的质量均增加
答案　D
解析　放电时，电极a为Al，为负极，电极反应为Al＋7AlCl－3e－===4Al2Cl，并且非水性体系中不存在氯离子，所以电极反应错误，A错误；放电时，负极反应为Al＋7AlCl－3e－===4Al2Cl，正极反应为CnAlCl4＋e－===Cn＋AlCl，总反应为3CnAlCl4＋Al＋4AlCl===4Al2Cl＋3Cn，电解质溶液中AlCl的物质的量减小，B错误；充电时，电极b为阳极，应与外接电源的正极相连，C错误；充电时，电极b为阳极，电极反应为Cn＋AlCl－e－===CnAlCl4，a为阴极，电极反应为4Al2Cl＋3e－===Al＋7AlCl，电极a和电极b的质量均增加，D正确。
14.(2022·苏州模拟)锌元素对婴儿及青少年的智力和身体发育有重要的作用，被称为生命火花。利用电解NaBr溶液间接将葡萄糖[CH2OH(CHOH)4CHO]氧化为葡萄糖酸[CH2OH(CHOH)4COOH]，进而制取葡萄糖酸锌，装置如图所示，下列说法不正确的是(　　)
A.石墨连接电源负极，发生还原反应
B.电解过程中每生成1 mol葡萄糖酸，理论上可生成标准状况下22.4 L H2
C.电解过程中硫酸钠溶液浓度保持不变
D.生成葡萄糖酸的反应式为：
CH2OH(CHOH)4CHO－2e－＋H2O===CH2OH(CHOH)4COOH＋2H＋
答案　D
解析　由图可知，钛网为电解池的阳极，溴离子在阳极失去电子生成溴，电极反应式为2Br－－2e－===Br2，溴将葡萄糖氧化为葡萄糖酸，反应的方程式为Br2＋CH2OH(CHOH)4CHO＋H2O===CH2OH(CHOH)4COOH＋2HBr，石墨为阴极，水在阴极得到电子发生还原反应生成氢气，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，氢离子通过质子交换膜由左侧移向右侧，与右侧生成的氢氧根离子反应生成水。由分析可知，石墨为阴极与直流电源负极相连，水在阴极得到电子发生还原反应生成氢气，A正确；由分析可得如下关系：CH2OH(CHOH)4COOH～H2，则电解过程中每生成1 mol葡萄糖酸，理论上可生成标准状况下22.4 L氢气，B正确；由分析可知，电解过程中，氢离子通过质子交换膜由左侧移向右侧，与右侧生成的氢氧根离子反应生成水，则右侧硫酸钠的物质的量、溶液的体积不变，硫酸钠溶液的浓度不变，C正确；由分析可知，溴将葡萄糖氧化为葡萄糖酸，反应方程式为Br2＋CH2OH(CHOH)4CHO＋H2O===CH2OH(CHOH)4COOH＋2HBr，D错误。
15.(2022·唐山三模)2019年我国自主研发的首个31.25 kW铁－铬液流电池“容和一号”成功下线，该电堆是目前全球最大功率的铁－铬液流电池电堆。该电池总反应为：Fe3＋＋Cr2＋Fe2＋＋Cr3＋。某种K1、K2开关情况下，工作原理如图所示，其中a电极上涂有固体氢化铋(BiHx)。下列说法错误的是(　　)
A.电解质中除包含上述离子外，可选用盐酸环境
B.闭合K2时，与b电极连接的是电源的正极
C.放电时，负极反应式为BiHx－xe－===Bi＋xH＋
D.充电时，BiHx只起导电作用
答案　D
解析　由图可知，闭合K1时，该装置为原电池，电极a为负极，氢化铋在负极失去电子发生氧化反应生成铋和氢离子，铋和氢离子与溶液中的亚铬离子反应生成铬离子和氢化铋，电极b为正极，铁离子得到电子发生还原反应生成亚铁离子；闭合K2时，该装置为电解池，与直流电源负极相连的电极a为阴极，铋和氢离子在阴极得到电子发生还原反应生成氢化铋，氢化铋与溶液中的铬离子反应生成亚铬离子、铋和氢离子，与正极相连的电极b为阳极，亚铁离子失去电子发生氧化反应生成铁离子。A.由题意可知，铁－铬液流电池的电解质溶液可以为氯化铁、氯化亚铬和盐酸，其中盐酸起提供氢离子的作用，故A正确；B.由分析可知，闭合K2时，该装置为电解池，与正极相连的电极b为阳极，故B正确；C.由分析可知，放电时，电极a为负极，氢化铋在负极失去电子发生氧化反应生成铋和氢离子，电极反应式为BiHx－xe－===Bi＋xH＋，故C正确；D.由分析可知，充电时，电极a为阴极，铋和氢离子在阴极得到电子发生还原反应生成氢化铋，氢化铋与溶液中的铬离子反应生成亚铬离子、铋和氢离子，所以氢化铋起导电和还原剂的作用，故D错误。
16.(2022·溧阳二模)为适应可再生能源的波动性和间歇性，我国科学家设计了一种电化学装置，其原理如下图所示。当闭合K1和K3、打开K2时，装置处于蓄电状态；当打开K1和K3、闭合K2时，装置处于放电状态。放电状态时，双极膜中间层中的H2O解离为H＋和OH－并分别向两侧迁移。下列有关该电化学装置工作时的说法不正确的是(　　)
A.蓄电时，碳锰电极为阳极
B.蓄电时，图中右侧电解池发生的总反应为2ZnO2Zn＋O2↑
C.放电时，每消耗1 mol MnO2，理论上有2 mol H＋由双极膜向碳锰电极迁移
D.理论上，该电化学装置运行过程中需要不断补充H2SO4和KOH溶液
答案　D
解析　当闭合K1和K3、打开K2时，装置处于蓄电状态，即为电解池，H＋得电子生成H2，H元素化合价降低，则为阴极，Mn2＋失电子生成MnO2，碳锰电极为阳极，ZnO得电子生成Zn，则锌电极为阴极，A正确；蓄电时，右侧电解池中ZnO得电子生成Zn，电极反应式为ZnO＋2e－＋H2O===Zn＋2OH－，OH－失电子生成O2，电极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，发生的总反应为2ZnO2Zn＋O2↑，B正确；放电时，碳锰电极为正极，电极反应式为MnO2＋2e－＋4H＋===Mn2＋＋2H2O，每消耗1 mol MnO2，需要消耗4 mol H＋，但碳锰电极只生成2 mol正电荷，剩余正电荷需要从双极膜间解离出是氢离子转移至左侧，因此理论上有2 mol H＋由双极膜向碳锰电极迁移，C正确；该电化学装置运行过程中H＋得电子生成H2，但实际过程为消耗了溶剂水，氢离子浓度增大，OH－失电子生成O2，但实际也消耗了溶剂水，氢氧根离子浓度同样增大，则不需要不断补充H2SO4和KOH溶液，D错误。