【备考2024年】高考化学广东卷真题变式分层精准练（第16题）
一、真题重现
1．（2023·广东）用一种具有“卯榫”结构的双极膜组装电解池(下图)，可实现大电流催化电解溶液制氨。工作时，在双极膜界面处被催化解离成和，有利于电解反应顺利进行。下列说法不正确的是（ ）
A．电解总反应：
B．每生成，双极膜处有的解离
C．电解过程中，阳极室中的物质的量不因反应而改变
D．相比于平面结构双极膜，“卯榫”结构可提高氨生成速率
二、基础巩固
2．（2023高三上·普宁月考）近期科技工作者开发了一套CO和甘油(C3H8O3)的共电解装置，如下图所示。下列说法正确的是（ ）
A．催化电极b连接电源的负极
B．电解过程中K+从阳极区移向阴极区
C．阴极区的电极反应为2CO+8e- +6H2O=C2H4+ 8OH-
D．电解前后溶液的pH不变
3．（2024·贵州模拟）钠基海水电池是一种能量密度高、环境友好的储能电池(示意图如下)，电极材料为钠基材料和选择性催化材料(能抑制海水中的吸附和氧化)，固体电解质只允许透过。下列说法正确的是（ ）
A．放电时，a电极发生还原反应
B．放电时，电极的电势低于电极
C．充电时，电极的电极反应式为：
D．充电时，每转移电子，理论上有由电极迁移到电极
4．（2023高三上·舟山月考）某学习小组按下图探究金属电化学腐蚀与防护的原理，下列说法正确的是（ ）
A．若b为正极，K连接A时，铁棒防腐的方式称为牺牲阳极的阴极保护法
B．相同条件下，若X为食盐水，K分别连接B、C时前者铁棒的腐蚀速度更慢
C．若X为模拟海水，K未闭合时铁棒上E点表面铁锈最多，腐蚀最严重的位置则是F
D．若在X溶液中预先加入适量的K4[Fe(CN)6]溶液，可有效提升铁棒腐蚀或防腐的观察效果
三、能力提升
5．（2023高三上·东莞月考）中国科学院研究团队在碱性锌铁液流二次电池电池研究方面取得新进展。下列叙述不正确的是（ ）
A．充电时，电极M与电源正极相连
B．充电时，阳极的电极反应式为Fe(CN)64－－e－＝Fe(CN)63－
C．放电时，电极N发生氧化反应
D．放电时，电路中转移2 mol电子时，负极区电解质溶液增重65g
6．（2023高三上·德庆月考）科学家研发了一种以Al和Pd@石墨烯为电极的Al-电池，电池以-离子液体作电解质，放电时在提供能量的同时实现了人工固氮，示意图如下。下列说法不正确的是（ ）
A．放电时离子浓度增大，离子浓度减少
B．充电时Al电极是阴极
C．放电时正极反应为
D．放电时电路中每通过6mol ，电池总质量理论上增加28g
7．（2024·吉林模拟）某生物质电池原理如下图所示，充、放电时分别得到高附加值的醇和羧酸。下列说法正确的是（ ）
A．放电时，正极电极反应为：+H2O-2e-=+2H+
B．放电时，转化为
C．充电时，通过交换膜从左室向右室迁移
D．充电时，阴极电极反应为：+2H2O+2e-=+2OH-
8．（2024·河南模拟）一种基于固体电解质的可充电熔融钠电池，具有安全、电流密度高、使用条件宽泛等优点，其工作示意图如下所示，已知电池放电时不断有生成。下列说法错误的是（ ）
A．放电时电极为负极
B．固体电解质含钠离子
C．充电时阳极反应式：
D．转移时，区和区的质量差改变
9．（2023高三上·沈阳期中）沉积型锌镍单液流电池是介于双液流电池和传统二次电池之间的一种储能装置，放电时的电池结构见如图。下列说法正确的是（ ）
A．充电时电极电势：电极电极
B．放电时向电极移动
C．放电时储液罐中溶液浓度减小
D．充电时电极发生反应：
10．（2023高三上·沈阳期中）钛合金耐高温，被称之为“航天金属”。工业上可以在时电解制得钛，装置如图所示，下列叙述不正确的是（ ）
A．石墨电极是阳极
B．常温下为液体，可直接电解液体制钛
C．阴极电极反应方程式为：
D．阳极可能会产生有毒的气，石墨电极需要定期更换
11．（2023高三上·浙江月考）一种三室微生物燃料电池的工作原理如图所示，该电池能同时去除有机物、脱氮形成无害气体和水。下列说法不正确的是（ ）
A．X、Y交换膜均为质子交换膜
B．电极室C中溶液经灭菌后通入电极室A
C．b电极反应式：
D．电极室C中仅发生还原反应
四、模拟演练
12．（2024高三上·汕尾期末）科学家研制了以为活性材料的水系液流电池，充电时其工作原理如图所示。已知Nafion膜是一种特殊的质子交换膜，具有较高的质子传导率。下列说法不正确的是（ ）
A．放电时，电极N是负极
B．放电时，总反应为
C．充电时，阴极室中溶液逐渐增大
D．充电时，若电极N上产物分别为和，则电路中转移相同数目的电子消耗的物质的量之比为1：2
13．（2024高三上·东莞期末）我国研发的“无淡化海水原位直接电解制氢技术”装置如图所示，阴、阳极材料均为附着有的催化电极网，表面的可选择性地紧密结合水电离出的。下列说法不正确的是（ ）。
A．气体b为
B．负电层可减少副产物的生成
C．等电极垢在阳极产生，应定期更换
D．与海水淡化间接制氢相比，原位直接制氢成本低
14．（2024高三上·汕头月考）“双极膜组”电渗析法可以实现含盐废水资源的循环利用。工业上也利用该方法实现海水的淡化，同时获得两种气体和副产品A、B．其工作原理如图所示，工作时，在双极BP膜界面处被催化解离成和。下列说法错误的是（ ）
A．Y电极为阴极，电极反应式为
B．M膜为阳离子交换膜，可通过M膜、BP膜和N膜进入右室
C．每消耗58.5g NaCl，理论上获得副产品A和B各1mol
D．“双极膜组”电渗析法也可应用于从溶液中制备KOH和
15．（2024·江西模拟）水系电池在碳循环方面具有广阔的应用前景。该电池的示意图如下，其中双极膜在工作时催化解离为和，并在直流电场的作用下分别向两极迁移。下列说法正确的是（ ）
A．放电时，电极为负极，发生还原反应
B．充电时，从电极通过双极膜到达催化电极发生反应
C．放电时，催化电极上的反应为
D．充电时，电极上的反应为
16．（2024·安徽模拟）我国学者研制了一种锌基电极，与涂覆氢氧化镍的镍基电极组成可充电电池，其示意图如下。放电时，转化为。下列说法错误的是（ ）
A．放电时，正极反应为：
B．放电时，若外电路有电子转移，则有向正极迁移
C．充电时，为外接电源负极
D．充电时，阴极反应为：
17．（2024高三上·潮州期末）水系钠离子电池有成本低、寿命长、环保等诸多优势，未来有望代替锂离子电池和铅酸电池。一种水系钠离子电池放电和充电的工作原理示意图如图所示。下列说法错误的是（ ）
A．放电时，光可以促进电子转移
B．放电时，工作一段时间，M电极区Na+浓度减小
C．充电时，M极发生还原反应
D．充电时，阳极的电极反应式为3I--2e-=
18．（2024高三上·嘉兴月考）现在广泛使用的锂离子电池有多种类型，某可充电钴酸锂电池的工作原理如图所示。下列叙述正确的是（ ）
A．该电池放电时，其中正极的电极反应式是
B．充电时A极与电源的正极相连
C．放电时，移向电势较高的电极后得到电子发生还原反应
D．拆解废电池前先进行充电处理既可以保证安全又有利于回收锂
19．（2023高三上·辛集月考）双极膜（BP）是阴、阳复合膜，在直流电作用下，阴、阳膜复合层间的解离成和。利用双极膜电渗析法和惰性电极电解食盐水可获得淡水、NaOH溶液和盐酸，其工作原理如下图所示，M、N为离子交换膜。下列说法错误的是（ ）
A．M膜为阳离子交换膜
B．出口2的产物是盐酸
C．若去掉双极膜（BP），阳极室会有生成
D．电路中每转移1mol电子，两极共得到0.5mol气体
答案解析部分
1．【答案】B
【知识点】电极反应和电池反应方程式；化学电源新型电池；原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A、由分析可知，该电解池装置中，阴极的电极反应式为NO3－＋8e－＋6H2O=NH3＋9OH－，阳极的电极反应式为4OH－－4e－=O2↑＋2H2O。因此电解总反应为KNO3＋3H2O=NH3·H2O＋2O2↑＋KOH，A不符合题意。
B、每生成1molNH3·H2O，则转移电子数为8mol，因此双极膜中有8molH＋移向电极a，则双极膜处有8molH2O发生解离，B符合题意。
C、电解过程中阳极室内每消耗4molOH－，双极膜内产生4molOH－进入阳极室，因此阳极室中n(KOH)不因反应而变化，C不符合题意。
D、“卯榫”结构具有更大的接触面积，有利于H2O被催化解离成H＋和OH－，从而提高NH3的生成速率，D不符合题意。
故答案为：B
【分析】“大电流催化电解KNO3溶液制氨”则该装置为电解池装置，且KNO3溶液中NO3－发生还原反应，生成NH3，因此电极a为阴极，其电极反应式为：NO3－＋8e－＋6H2O=NH3＋9OH－。电极b为阳极，发生失电子的氧化反应，其电极反应式为：4OH－－4e－=O2↑＋2H2O。电解池装置中，阳离子移向阴极，阴离子移向阳极，因此双极膜中H＋移向电极a，OH－移向电极b。
2．【答案】C
【知识点】电极反应和电池反应方程式；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A、由分析可知，电极b为阳极，与电源正极相连，故A错误；
B、钾离子为阳离子，不能通过阴离子交换膜，因此钾离子不能从阳极区移向阴极区，故B错误；
C、由分析可知，电极a为阴极，电极反应式为2CO+8e-+6H2O=C2H4+8OH-，故C正确；
D、电极a发生反应2CO+8e-+6H2O=C2H4+8OH-，则电解后左室溶液的pH变大，电极b发生反应：C3H8O3-2e-=C3H6O3+2H+，则电解后右室溶液的pH变小，故D错误；
故答案为：C。
【分析】由图可知，电极a上，CO发生还原反应生成乙烯，则电极a为阴极，电极反应式为2CO+8e-+6H2O=C2H4+8OH-，电极b上，C3H8O3 被氧化为C2H6O3，电极反应式为C3H8O3-2e-=C3H6O3+2H+。
3．【答案】D
【知识点】原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A、由分析可知，放电时，a为负极，发生氧化反应，故A错误；
B、由分析可知，放电时，a为负极，b为正极，则b电极的电势高于a电极，故B错误；
C、由分析可知，充电时，b为阳极，选择性催化材料 能抑制海水中的吸附和氧化 ，阳极的电极反应不可能为 ，故C错误；
D、充电时，a为阴极，b为阳极，阳离子向阴极移动，故每转移电子，理论上有由b电极迁移到a电极，故D正确；
故答案为：D。
【分析】由图可知，a电极上，Na失去电子转化为Na+，则a为负极，b为正极。充电时，a为阴极，b为阳极。
4．【答案】C
【知识点】金属的电化学腐蚀与防护
【解析】【解答】A、若b为正极，K连接A时，Fe作阳极，发生氧化反应，被腐蚀，故A错误；
B、K连接B时，形成原电池，Fe作负极，被腐蚀；K连接C时，形成原电池，Zn作负极，Fe作正极被保护，则后者铁棒的腐蚀速度更慢，故B错误；
C、F位置铁被腐蚀最严重，E点氧气浓度最大，因此E点表面铁锈最多，故C正确；
D、铁发生电化学腐蚀时生成Fe2+，检验Fe2+应用K3[Fe(CN)6]溶液，故D错误；
故答案为：C。
【分析】K连接A时，为外加电流的阴极保护法，Fe作阴极，被保护；K连接B时，形成原电池，Fe作负极，被腐蚀；K连接C时，形成原电池，Zn作负极，Fe作正极。
5．【答案】D
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A、由分析可知，充电时M为阳极，与电源正极相连，故A不符合题意；
B、充电时，在阳极发生氧化反应生成，电极反应式为，故B不符合题意；
C、由分析可知，放电时N为负极，发生氧化反应，故C不符合题意；
D、放电时，Zn失电子后与氢氧根生成，当电路中转移2mol电子时，溶液增加的质量为1molZn和2molOH-的质量之和，大于65g，故D符合题意；
故答案为：D。
【分析】由图可知，放电时，N电极上Zn失去电子，生成，则N为负极，M为正极，得电子发生还原反应；充电时，N为阴极，M为阳极。
6．【答案】A
【知识点】电极反应和电池反应方程式；化学电源新型电池；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A、放电过程中，AlCl4－与Al2Cl7－相互转化，因此放电时溶液中c(AlCl4－)、c(Al2Cl7－)不变，A符合题意。
B、放电时Al为负极，因此充电时Al为阴极，B不符合题意。
C、由分析可知，放电时正极的电极反应式为N2＋6e－＋8Al2Cl7－=2AlN＋14AlCl4－，C不符合题意。
D、放电时电路电路中通过6mole－时，则有1molN2转化为AlN，电池增加的质量即为反应的N2的质量，所以电池增加的质量为1mol×28g·mol－1=28g，D不符合题意。
故答案为：A
【分析】Al－N2电池放电时的总反应为：2Al＋N2=2AlN。电池以AlCl4－～Al2Cl7－离子液体作为电解质，因此放电时负极的电极反应式为：Al－3e－＋7AlCl4－=2Al2Cl7－；正极的电极反应式为：N2＋6e－＋8Al2Cl7－=2AlN＋14AlCl4－。
7．【答案】D
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A、放电时，正极发生得电子的还原反应，故A错误；
B、放电时，正极得电子，转化为，故B错误；
C、充电时，阳离子向阴极移动，Rh/Cu是阴极，则通过交换膜从右室向左室迁移，故C错误；
D、充电时，充电时，Rh/Cu是阴极，糠醛发生还原反应生成，阴极电极反应为+2H2O+2e-=+2OH-，故D正确；
故答案为：D。
【分析】由图可知，放电时，Rh/Cu惰性电极上，转化为，发生氧化反应，则Rh/Cu惰性电极为负极，充电时其为阴极。
8．【答案】D
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A、由分析可知，放电时a为负极，b为正极，故A正确；
B、只允许阳离子通过，要保持两边电荷守恒，说明固体电解质含钠离子，通过的转移实现，故B正确；
C、充电时，b为阳极，阳极发生氧化反应，电极反应式为 ，故C正确；
D、转移时，从c区移出，d区移入，质量差改变，故D错误；
故答案为：D。
【分析】 已知电池放电时不断有生成 ，说明放电时，钠转化为钠离子，则a为负极，电极反应式为，b为正极，电极反应式为，充电时，a为阴极，b为阳极。
9．【答案】A
【知识点】原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A.充电时阳极的电势大于阴极，则电极电势：电极 b>电极a，A选项是正确的；
B.OH-是阴离子，放电时，移向负极，即a电极，B选项是错误的；
C.放电时，Zn作负极，电极反应式为：Zn-2e +4OH-=[Zn(OH)4]2-，储液罐中K2[Zn(OH)4]溶液的浓度增大，C选项是错误的；
D.充电时，b电极发生的反应是：Ni(OH)2+OH--e-=NiOOH + H2O，D选项是错误的。
故答案为：A。
【分析】A.充电时b为阳极，a为阴极；
B.放电时属于原电池，在原电池的电解质溶液中，阴离子移向负极，阳离子移向正极；
C.放电时，Zn作负极，电极反应式为：Zn-2e +4OH-=[Zn(OH)4]2-，储液罐中K2[Zn(OH)4]溶液的浓度增大；
D.充电时，b是阳极，应失去电子，发生氧化反应。
10．【答案】B
【知识点】电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A.根据O2-离子的流向可知，石墨是阳极，A选项是正确的；
B.TiCl4为共价化合物，在熔融状态下不导电，所以不可以直接电解液体TiCl4制钛，B选项是错误的；
C.阴极发生的反应是TiO2得电子制取Ti单质，C选项是正确的；
D.阳极可能会产生Cl2，Cl2是有毒气体， 石墨电极需要定期更换 ，D选项是正确的。
故答案为：B。
【分析】A.在电解池的电解质溶液中，阴离子移向阳极，阳离子移向阴极；
B.共价化合物在熔融状态下无法电离出阴阳离子；
C.阴极得到电子，发生还原反应；
D.阳极可能是Cl-失去电子得到Cl2.
11．【答案】D
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A.根据电子流向判断B为电池负极，A和C为电池的正极，因此X和Y均为质子交换膜，故A不符合题意；
B.经过分析即可得到C中的产物为硝酸根，而A中的反应物为硝酸根，因此C中的溶液进行灭菌后进入A中，故B不符合题意；
C.B电极的反应何物为C6H12O6失去电子得到氢离子和二氧化碳即可写出电极方程式为： ，故C不符合题意；
D.A和C发生的时还原反应，故D符合题意；
故答案为：D
【分析】根据电子转移的方向，即可得到AC为正极室，B为负极室，B中电极反应式为： ，A中：2NO3-+12e+12H+=N2+6H2O，C中有两个反应：O2-4e+4H+=2H2O，NH4+-8e+3H2O=NO3-+10H+，结合选项判断即可。
12．【答案】C
【知识点】离子方程式的书写；原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A.充电时，N极是得电子的一极，是阴极，因此放电时，N极是负极，A选项是正确的；
B.放电时，发生的反应是： ，B选项是正确的；
C.充电时，阴极发生的反应是：2CO2+2e-+H2O=2HCO2-，消耗了H2O，溶液中的酸性增强，pH值减小，C选项是错误的；
D.生成1molHCO2-转移的电子数是1mol，消耗的CO2的物质的量是1mol，，生成1molHC2O4-转移的电子数为2mol，消耗的CO2的物质的量是2mol，D选项是错误的。
故答案为：C。
【分析】在电解池中，阳极与外加电源的正极相连，失去电子，发生氧化反应，阴极与外加电源的负极相连，得到电子，发生还原反应。在电解质溶液中，阴阳离子遵循“正负相吸”的原则，阳离子移向阴极，阴离子移向阳极。
13．【答案】C
【知识点】电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A．从装置图可知H+反应生成b，OH-反应生成a可知，，从而确定a气体为氧气，b气体为氢气，A说法正确；
B．由题可知，电极表面的可选择性的紧密结合水电离出的，从而发生氧化反应：，因此会减少副产物的生成，B说法正确；
C．海水中含有Mg2+等杂质，由阴极导致阴极周围的氢氧根离子增多，因此阴极会产生等电极垢，应定期更换，C说法错误；
D．海水淡化间接制氢需要电解水制氢成本较高 原位直接制氢成本低 ，D说法正确；
故答案为：C。
【分析】从装置图可知H+反应生成b，OH-反应生成a可知阴极发生反应，阳极发生反应，从而确定a气体为氧气，b气体为氢气。
14．【答案】B
【知识点】电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A.根据电解质溶液中阴阳离子的移动方向，可以推出Y是阴极，X是阳极，Y发生的是还原反应： ，A选项是正确的；
B.BP膜只能让H+和OH-选择性通过，不能使Cl-和Na+经过，B选项是错误的；
C.根据右边的图，可知副产品A是NaOH，副产品B是HCl，可知消耗58.5g即1molNaCl时，得到的NaOH和HCl各是1mol，C选项是正确的；
D.根据题目的原理，可知该方法 可应用于从溶液中制备KOH和 ，D选项是正确的。
故答案为：B。
【分析】在电解池中，阳极与外加电源的正极相连，失去电子，发生氧化反应，阴极与外加电源的负极相连，得到电子，发生还原反应。在电解质溶液中，阴阳离子遵循“正负相吸”的原则，阳离子移向阴极，阴离子移向阳极。
15．【答案】C
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A、由分析可知，放电时，电极为负极，发生氧化反应，故A错误；
B、充电时，从双极膜向催化电极移动，故B错误；
C、放电时，催化电极为正极，电极反应式为 ，故C正确；
D、充电时，电极为阴极，发生还原反应，电极反应为，故D错误；
故答案为：C。
【分析】由图知，该电池在放电时，发生氧化反应，则Zn为负极，电极反应式为，催化电极为正极，电极反应式为，充电时，为阴极，电极反应式为，催化电极为阳极，电极反应式为。
16．【答案】B
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A、由分析可知，放电时，镍基电极为正极，电极反应式为：，故A正确；
B、由分析可知，放电时，锌基电极为负极，Zn转化为，混合电解液中没有Zn2+，则不存在Zn2+的移动，故B错误；
C、充电时，a为阴极，接电源负极，故C正确；
D、充电时，锌基电极为阴极，电极反应式为：，故D正确；
故答案为：B。
【分析】放电时，锌基电极为负极，Zn转化为，电极反应式为，镍基电极为正极，电极反应式为，充电时，锌基电极为阴极，接电源负极，电极反应式为，镍基电极为阳极，接电源正极，电极反应式为。
17．【答案】A
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A．根据题意，TiO2光电极能使电池在太阳光下充电。充电时，光可以促进电子转移，A说法错误；
B．原电池中阳离子移向正极。放电时M电极是负极，Na+向正极区（N极）移动， M电极区Na+浓度减小 ，B说法正确；
C．充电时，电极M作阴极：，发生还原反应，C说法正确；
D．充电时电极N作阳极：，发生氧化反应，D说法正确；
故答案为：A。
【分析】放电时，电极M作负极：，发生氧化反应；电极N作正极：，发生还原反应；
充电时，电极M作阴极：，发生还原反应；电极N作阳极：，发生氧化反应；
即：。
18．【答案】C
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A、正极发生还原反应，该反应式发生的是氧化反应，为负极反应，故A错误；
B、充电时，A为阴极，与电源的负极相连，故错误；
C、放电时，阳离子移向正极，发生得电子的还原反应，故C正确；
D、拆解废电池前，先进行放电处理， 负极锂放电后，Li+离子移向正极，在正极上生成钴酸锂，有利于回收锂，故D错误；
故答案为：C。
【分析】放电时为原电池，A为负极，电极反应式为 ，B为正极，则充电时，A为阴极，B为阳极。
19．【答案】D
【知识点】电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A、由分析可知，M膜为阳离子交换膜，故A不符合题意；
B、盐室中Cl-经过N离子交换膜移向出口2所在产品室，与BP双极膜中转移过来的H+结合生成HCl，则出口2的产物是盐酸，故B不符合题意；
C、若去掉双极膜（BP），会发生反应：2Cl--2e-=Cl2↑， 故C不符合题意；
D、总反应为 2H2O=2H2↑+O2↑，每转移1mol电子，两极共得到0.75mol气体， 故D符合题意；
故答案为：D。
【分析】由图可知，阴极室，氢离子发生还原反应生成氢气，电极反应式为 2H++2e-=H2↑， 阳极室的电极反应为 4OH--4e-=O2↑+2H2O，盐室中Na+经过M离子交换膜移向出口1所在产品室，与BP双极膜中转移过来的OH-结合生成NaOH，所以M膜为阳离子交换膜；盐室中Cl-经过N离子交换膜移向出口2所在产品室，与BP双极膜中转移过来的H+结合生成HCl，所以N膜为阴离子交换膜。
1 / 1【备考2024年】高考化学广东卷真题变式分层精准练（第16题）
一、真题重现
1．（2023·广东）用一种具有“卯榫”结构的双极膜组装电解池(下图)，可实现大电流催化电解溶液制氨。工作时，在双极膜界面处被催化解离成和，有利于电解反应顺利进行。下列说法不正确的是（ ）
A．电解总反应：
B．每生成，双极膜处有的解离
C．电解过程中，阳极室中的物质的量不因反应而改变
D．相比于平面结构双极膜，“卯榫”结构可提高氨生成速率
【答案】B
【知识点】电极反应和电池反应方程式；化学电源新型电池；原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A、由分析可知，该电解池装置中，阴极的电极反应式为NO3－＋8e－＋6H2O=NH3＋9OH－，阳极的电极反应式为4OH－－4e－=O2↑＋2H2O。因此电解总反应为KNO3＋3H2O=NH3·H2O＋2O2↑＋KOH，A不符合题意。
B、每生成1molNH3·H2O，则转移电子数为8mol，因此双极膜中有8molH＋移向电极a，则双极膜处有8molH2O发生解离，B符合题意。
C、电解过程中阳极室内每消耗4molOH－，双极膜内产生4molOH－进入阳极室，因此阳极室中n(KOH)不因反应而变化，C不符合题意。
D、“卯榫”结构具有更大的接触面积，有利于H2O被催化解离成H＋和OH－，从而提高NH3的生成速率，D不符合题意。
故答案为：B
【分析】“大电流催化电解KNO3溶液制氨”则该装置为电解池装置，且KNO3溶液中NO3－发生还原反应，生成NH3，因此电极a为阴极，其电极反应式为：NO3－＋8e－＋6H2O=NH3＋9OH－。电极b为阳极，发生失电子的氧化反应，其电极反应式为：4OH－－4e－=O2↑＋2H2O。电解池装置中，阳离子移向阴极，阴离子移向阳极，因此双极膜中H＋移向电极a，OH－移向电极b。
二、基础巩固
2．（2023高三上·普宁月考）近期科技工作者开发了一套CO和甘油(C3H8O3)的共电解装置，如下图所示。下列说法正确的是（ ）
A．催化电极b连接电源的负极
B．电解过程中K+从阳极区移向阴极区
C．阴极区的电极反应为2CO+8e- +6H2O=C2H4+ 8OH-
D．电解前后溶液的pH不变
【答案】C
【知识点】电极反应和电池反应方程式；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A、由分析可知，电极b为阳极，与电源正极相连，故A错误；
B、钾离子为阳离子，不能通过阴离子交换膜，因此钾离子不能从阳极区移向阴极区，故B错误；
C、由分析可知，电极a为阴极，电极反应式为2CO+8e-+6H2O=C2H4+8OH-，故C正确；
D、电极a发生反应2CO+8e-+6H2O=C2H4+8OH-，则电解后左室溶液的pH变大，电极b发生反应：C3H8O3-2e-=C3H6O3+2H+，则电解后右室溶液的pH变小，故D错误；
故答案为：C。
【分析】由图可知，电极a上，CO发生还原反应生成乙烯，则电极a为阴极，电极反应式为2CO+8e-+6H2O=C2H4+8OH-，电极b上，C3H8O3 被氧化为C2H6O3，电极反应式为C3H8O3-2e-=C3H6O3+2H+。
3．（2024·贵州模拟）钠基海水电池是一种能量密度高、环境友好的储能电池(示意图如下)，电极材料为钠基材料和选择性催化材料(能抑制海水中的吸附和氧化)，固体电解质只允许透过。下列说法正确的是（ ）
A．放电时，a电极发生还原反应
B．放电时，电极的电势低于电极
C．充电时，电极的电极反应式为：
D．充电时，每转移电子，理论上有由电极迁移到电极
【答案】D
【知识点】原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A、由分析可知，放电时，a为负极，发生氧化反应，故A错误；
B、由分析可知，放电时，a为负极，b为正极，则b电极的电势高于a电极，故B错误；
C、由分析可知，充电时，b为阳极，选择性催化材料 能抑制海水中的吸附和氧化 ，阳极的电极反应不可能为 ，故C错误；
D、充电时，a为阴极，b为阳极，阳离子向阴极移动，故每转移电子，理论上有由b电极迁移到a电极，故D正确；
故答案为：D。
【分析】由图可知，a电极上，Na失去电子转化为Na+，则a为负极，b为正极。充电时，a为阴极，b为阳极。
4．（2023高三上·舟山月考）某学习小组按下图探究金属电化学腐蚀与防护的原理，下列说法正确的是（ ）
A．若b为正极，K连接A时，铁棒防腐的方式称为牺牲阳极的阴极保护法
B．相同条件下，若X为食盐水，K分别连接B、C时前者铁棒的腐蚀速度更慢
C．若X为模拟海水，K未闭合时铁棒上E点表面铁锈最多，腐蚀最严重的位置则是F
D．若在X溶液中预先加入适量的K4[Fe(CN)6]溶液，可有效提升铁棒腐蚀或防腐的观察效果
【答案】C
【知识点】金属的电化学腐蚀与防护
【解析】【解答】A、若b为正极，K连接A时，Fe作阳极，发生氧化反应，被腐蚀，故A错误；
B、K连接B时，形成原电池，Fe作负极，被腐蚀；K连接C时，形成原电池，Zn作负极，Fe作正极被保护，则后者铁棒的腐蚀速度更慢，故B错误；
C、F位置铁被腐蚀最严重，E点氧气浓度最大，因此E点表面铁锈最多，故C正确；
D、铁发生电化学腐蚀时生成Fe2+，检验Fe2+应用K3[Fe(CN)6]溶液，故D错误；
故答案为：C。
【分析】K连接A时，为外加电流的阴极保护法，Fe作阴极，被保护；K连接B时，形成原电池，Fe作负极，被腐蚀；K连接C时，形成原电池，Zn作负极，Fe作正极。
三、能力提升
5．（2023高三上·东莞月考）中国科学院研究团队在碱性锌铁液流二次电池电池研究方面取得新进展。下列叙述不正确的是（ ）
A．充电时，电极M与电源正极相连
B．充电时，阳极的电极反应式为Fe(CN)64－－e－＝Fe(CN)63－
C．放电时，电极N发生氧化反应
D．放电时，电路中转移2 mol电子时，负极区电解质溶液增重65g
【答案】D
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A、由分析可知，充电时M为阳极，与电源正极相连，故A不符合题意；
B、充电时，在阳极发生氧化反应生成，电极反应式为，故B不符合题意；
C、由分析可知，放电时N为负极，发生氧化反应，故C不符合题意；
D、放电时，Zn失电子后与氢氧根生成，当电路中转移2mol电子时，溶液增加的质量为1molZn和2molOH-的质量之和，大于65g，故D符合题意；
故答案为：D。
【分析】由图可知，放电时，N电极上Zn失去电子，生成，则N为负极，M为正极，得电子发生还原反应；充电时，N为阴极，M为阳极。
6．（2023高三上·德庆月考）科学家研发了一种以Al和Pd@石墨烯为电极的Al-电池，电池以-离子液体作电解质，放电时在提供能量的同时实现了人工固氮，示意图如下。下列说法不正确的是（ ）
A．放电时离子浓度增大，离子浓度减少
B．充电时Al电极是阴极
C．放电时正极反应为
D．放电时电路中每通过6mol ，电池总质量理论上增加28g
【答案】A
【知识点】电极反应和电池反应方程式；化学电源新型电池；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A、放电过程中，AlCl4－与Al2Cl7－相互转化，因此放电时溶液中c(AlCl4－)、c(Al2Cl7－)不变，A符合题意。
B、放电时Al为负极，因此充电时Al为阴极，B不符合题意。
C、由分析可知，放电时正极的电极反应式为N2＋6e－＋8Al2Cl7－=2AlN＋14AlCl4－，C不符合题意。
D、放电时电路电路中通过6mole－时，则有1molN2转化为AlN，电池增加的质量即为反应的N2的质量，所以电池增加的质量为1mol×28g·mol－1=28g，D不符合题意。
故答案为：A
【分析】Al－N2电池放电时的总反应为：2Al＋N2=2AlN。电池以AlCl4－～Al2Cl7－离子液体作为电解质，因此放电时负极的电极反应式为：Al－3e－＋7AlCl4－=2Al2Cl7－；正极的电极反应式为：N2＋6e－＋8Al2Cl7－=2AlN＋14AlCl4－。
7．（2024·吉林模拟）某生物质电池原理如下图所示，充、放电时分别得到高附加值的醇和羧酸。下列说法正确的是（ ）
A．放电时，正极电极反应为：+H2O-2e-=+2H+
B．放电时，转化为
C．充电时，通过交换膜从左室向右室迁移
D．充电时，阴极电极反应为：+2H2O+2e-=+2OH-
【答案】D
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A、放电时，正极发生得电子的还原反应，故A错误；
B、放电时，正极得电子，转化为，故B错误；
C、充电时，阳离子向阴极移动，Rh/Cu是阴极，则通过交换膜从右室向左室迁移，故C错误；
D、充电时，充电时，Rh/Cu是阴极，糠醛发生还原反应生成，阴极电极反应为+2H2O+2e-=+2OH-，故D正确；
故答案为：D。
【分析】由图可知，放电时，Rh/Cu惰性电极上，转化为，发生氧化反应，则Rh/Cu惰性电极为负极，充电时其为阴极。
8．（2024·河南模拟）一种基于固体电解质的可充电熔融钠电池，具有安全、电流密度高、使用条件宽泛等优点，其工作示意图如下所示，已知电池放电时不断有生成。下列说法错误的是（ ）
A．放电时电极为负极
B．固体电解质含钠离子
C．充电时阳极反应式：
D．转移时，区和区的质量差改变
【答案】D
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A、由分析可知，放电时a为负极，b为正极，故A正确；
B、只允许阳离子通过，要保持两边电荷守恒，说明固体电解质含钠离子，通过的转移实现，故B正确；
C、充电时，b为阳极，阳极发生氧化反应，电极反应式为 ，故C正确；
D、转移时，从c区移出，d区移入，质量差改变，故D错误；
故答案为：D。
【分析】 已知电池放电时不断有生成 ，说明放电时，钠转化为钠离子，则a为负极，电极反应式为，b为正极，电极反应式为，充电时，a为阴极，b为阳极。
9．（2023高三上·沈阳期中）沉积型锌镍单液流电池是介于双液流电池和传统二次电池之间的一种储能装置，放电时的电池结构见如图。下列说法正确的是（ ）
A．充电时电极电势：电极电极
B．放电时向电极移动
C．放电时储液罐中溶液浓度减小
D．充电时电极发生反应：
【答案】A
【知识点】原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A.充电时阳极的电势大于阴极，则电极电势：电极 b>电极a，A选项是正确的；
B.OH-是阴离子，放电时，移向负极，即a电极，B选项是错误的；
C.放电时，Zn作负极，电极反应式为：Zn-2e +4OH-=[Zn(OH)4]2-，储液罐中K2[Zn(OH)4]溶液的浓度增大，C选项是错误的；
D.充电时，b电极发生的反应是：Ni(OH)2+OH--e-=NiOOH + H2O，D选项是错误的。
故答案为：A。
【分析】A.充电时b为阳极，a为阴极；
B.放电时属于原电池，在原电池的电解质溶液中，阴离子移向负极，阳离子移向正极；
C.放电时，Zn作负极，电极反应式为：Zn-2e +4OH-=[Zn(OH)4]2-，储液罐中K2[Zn(OH)4]溶液的浓度增大；
D.充电时，b是阳极，应失去电子，发生氧化反应。
10．（2023高三上·沈阳期中）钛合金耐高温，被称之为“航天金属”。工业上可以在时电解制得钛，装置如图所示，下列叙述不正确的是（ ）
A．石墨电极是阳极
B．常温下为液体，可直接电解液体制钛
C．阴极电极反应方程式为：
D．阳极可能会产生有毒的气，石墨电极需要定期更换
【答案】B
【知识点】电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A.根据O2-离子的流向可知，石墨是阳极，A选项是正确的；
B.TiCl4为共价化合物，在熔融状态下不导电，所以不可以直接电解液体TiCl4制钛，B选项是错误的；
C.阴极发生的反应是TiO2得电子制取Ti单质，C选项是正确的；
D.阳极可能会产生Cl2，Cl2是有毒气体， 石墨电极需要定期更换 ，D选项是正确的。
故答案为：B。
【分析】A.在电解池的电解质溶液中，阴离子移向阳极，阳离子移向阴极；
B.共价化合物在熔融状态下无法电离出阴阳离子；
C.阴极得到电子，发生还原反应；
D.阳极可能是Cl-失去电子得到Cl2.
11．（2023高三上·浙江月考）一种三室微生物燃料电池的工作原理如图所示，该电池能同时去除有机物、脱氮形成无害气体和水。下列说法不正确的是（ ）
A．X、Y交换膜均为质子交换膜
B．电极室C中溶液经灭菌后通入电极室A
C．b电极反应式：
D．电极室C中仅发生还原反应
【答案】D
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A.根据电子流向判断B为电池负极，A和C为电池的正极，因此X和Y均为质子交换膜，故A不符合题意；
B.经过分析即可得到C中的产物为硝酸根，而A中的反应物为硝酸根，因此C中的溶液进行灭菌后进入A中，故B不符合题意；
C.B电极的反应何物为C6H12O6失去电子得到氢离子和二氧化碳即可写出电极方程式为： ，故C不符合题意；
D.A和C发生的时还原反应，故D符合题意；
故答案为：D
【分析】根据电子转移的方向，即可得到AC为正极室，B为负极室，B中电极反应式为： ，A中：2NO3-+12e+12H+=N2+6H2O，C中有两个反应：O2-4e+4H+=2H2O，NH4+-8e+3H2O=NO3-+10H+，结合选项判断即可。
四、模拟演练
12．（2024高三上·汕尾期末）科学家研制了以为活性材料的水系液流电池，充电时其工作原理如图所示。已知Nafion膜是一种特殊的质子交换膜，具有较高的质子传导率。下列说法不正确的是（ ）
A．放电时，电极N是负极
B．放电时，总反应为
C．充电时，阴极室中溶液逐渐增大
D．充电时，若电极N上产物分别为和，则电路中转移相同数目的电子消耗的物质的量之比为1：2
【答案】C
【知识点】离子方程式的书写；原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A.充电时，N极是得电子的一极，是阴极，因此放电时，N极是负极，A选项是正确的；
B.放电时，发生的反应是： ，B选项是正确的；
C.充电时，阴极发生的反应是：2CO2+2e-+H2O=2HCO2-，消耗了H2O，溶液中的酸性增强，pH值减小，C选项是错误的；
D.生成1molHCO2-转移的电子数是1mol，消耗的CO2的物质的量是1mol，，生成1molHC2O4-转移的电子数为2mol，消耗的CO2的物质的量是2mol，D选项是错误的。
故答案为：C。
【分析】在电解池中，阳极与外加电源的正极相连，失去电子，发生氧化反应，阴极与外加电源的负极相连，得到电子，发生还原反应。在电解质溶液中，阴阳离子遵循“正负相吸”的原则，阳离子移向阴极，阴离子移向阳极。
13．（2024高三上·东莞期末）我国研发的“无淡化海水原位直接电解制氢技术”装置如图所示，阴、阳极材料均为附着有的催化电极网，表面的可选择性地紧密结合水电离出的。下列说法不正确的是（ ）。
A．气体b为
B．负电层可减少副产物的生成
C．等电极垢在阳极产生，应定期更换
D．与海水淡化间接制氢相比，原位直接制氢成本低
【答案】C
【知识点】电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A．从装置图可知H+反应生成b，OH-反应生成a可知，，从而确定a气体为氧气，b气体为氢气，A说法正确；
B．由题可知，电极表面的可选择性的紧密结合水电离出的，从而发生氧化反应：，因此会减少副产物的生成，B说法正确；
C．海水中含有Mg2+等杂质，由阴极导致阴极周围的氢氧根离子增多，因此阴极会产生等电极垢，应定期更换，C说法错误；
D．海水淡化间接制氢需要电解水制氢成本较高 原位直接制氢成本低 ，D说法正确；
故答案为：C。
【分析】从装置图可知H+反应生成b，OH-反应生成a可知阴极发生反应，阳极发生反应，从而确定a气体为氧气，b气体为氢气。
14．（2024高三上·汕头月考）“双极膜组”电渗析法可以实现含盐废水资源的循环利用。工业上也利用该方法实现海水的淡化，同时获得两种气体和副产品A、B．其工作原理如图所示，工作时，在双极BP膜界面处被催化解离成和。下列说法错误的是（ ）
A．Y电极为阴极，电极反应式为
B．M膜为阳离子交换膜，可通过M膜、BP膜和N膜进入右室
C．每消耗58.5g NaCl，理论上获得副产品A和B各1mol
D．“双极膜组”电渗析法也可应用于从溶液中制备KOH和
【答案】B
【知识点】电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A.根据电解质溶液中阴阳离子的移动方向，可以推出Y是阴极，X是阳极，Y发生的是还原反应： ，A选项是正确的；
B.BP膜只能让H+和OH-选择性通过，不能使Cl-和Na+经过，B选项是错误的；
C.根据右边的图，可知副产品A是NaOH，副产品B是HCl，可知消耗58.5g即1molNaCl时，得到的NaOH和HCl各是1mol，C选项是正确的；
D.根据题目的原理，可知该方法 可应用于从溶液中制备KOH和 ，D选项是正确的。
故答案为：B。
【分析】在电解池中，阳极与外加电源的正极相连，失去电子，发生氧化反应，阴极与外加电源的负极相连，得到电子，发生还原反应。在电解质溶液中，阴阳离子遵循“正负相吸”的原则，阳离子移向阴极，阴离子移向阳极。
15．（2024·江西模拟）水系电池在碳循环方面具有广阔的应用前景。该电池的示意图如下，其中双极膜在工作时催化解离为和，并在直流电场的作用下分别向两极迁移。下列说法正确的是（ ）
A．放电时，电极为负极，发生还原反应
B．充电时，从电极通过双极膜到达催化电极发生反应
C．放电时，催化电极上的反应为
D．充电时，电极上的反应为
【答案】C
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A、由分析可知，放电时，电极为负极，发生氧化反应，故A错误；
B、充电时，从双极膜向催化电极移动，故B错误；
C、放电时，催化电极为正极，电极反应式为 ，故C正确；
D、充电时，电极为阴极，发生还原反应，电极反应为，故D错误；
故答案为：C。
【分析】由图知，该电池在放电时，发生氧化反应，则Zn为负极，电极反应式为，催化电极为正极，电极反应式为，充电时，为阴极，电极反应式为，催化电极为阳极，电极反应式为。
16．（2024·安徽模拟）我国学者研制了一种锌基电极，与涂覆氢氧化镍的镍基电极组成可充电电池，其示意图如下。放电时，转化为。下列说法错误的是（ ）
A．放电时，正极反应为：
B．放电时，若外电路有电子转移，则有向正极迁移
C．充电时，为外接电源负极
D．充电时，阴极反应为：
【答案】B
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A、由分析可知，放电时，镍基电极为正极，电极反应式为：，故A正确；
B、由分析可知，放电时，锌基电极为负极，Zn转化为，混合电解液中没有Zn2+，则不存在Zn2+的移动，故B错误；
C、充电时，a为阴极，接电源负极，故C正确；
D、充电时，锌基电极为阴极，电极反应式为：，故D正确；
故答案为：B。
【分析】放电时，锌基电极为负极，Zn转化为，电极反应式为，镍基电极为正极，电极反应式为，充电时，锌基电极为阴极，接电源负极，电极反应式为，镍基电极为阳极，接电源正极，电极反应式为。
17．（2024高三上·潮州期末）水系钠离子电池有成本低、寿命长、环保等诸多优势，未来有望代替锂离子电池和铅酸电池。一种水系钠离子电池放电和充电的工作原理示意图如图所示。下列说法错误的是（ ）
A．放电时，光可以促进电子转移
B．放电时，工作一段时间，M电极区Na+浓度减小
C．充电时，M极发生还原反应
D．充电时，阳极的电极反应式为3I--2e-=
【答案】A
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A．根据题意，TiO2光电极能使电池在太阳光下充电。充电时，光可以促进电子转移，A说法错误；
B．原电池中阳离子移向正极。放电时M电极是负极，Na+向正极区（N极）移动， M电极区Na+浓度减小 ，B说法正确；
C．充电时，电极M作阴极：，发生还原反应，C说法正确；
D．充电时电极N作阳极：，发生氧化反应，D说法正确；
故答案为：A。
【分析】放电时，电极M作负极：，发生氧化反应；电极N作正极：，发生还原反应；
充电时，电极M作阴极：，发生还原反应；电极N作阳极：，发生氧化反应；
即：。
18．（2024高三上·嘉兴月考）现在广泛使用的锂离子电池有多种类型，某可充电钴酸锂电池的工作原理如图所示。下列叙述正确的是（ ）
A．该电池放电时，其中正极的电极反应式是
B．充电时A极与电源的正极相连
C．放电时，移向电势较高的电极后得到电子发生还原反应
D．拆解废电池前先进行充电处理既可以保证安全又有利于回收锂
【答案】C
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A、正极发生还原反应，该反应式发生的是氧化反应，为负极反应，故A错误；
B、充电时，A为阴极，与电源的负极相连，故错误；
C、放电时，阳离子移向正极，发生得电子的还原反应，故C正确；
D、拆解废电池前，先进行放电处理， 负极锂放电后，Li+离子移向正极，在正极上生成钴酸锂，有利于回收锂，故D错误；
故答案为：C。
【分析】放电时为原电池，A为负极，电极反应式为 ，B为正极，则充电时，A为阴极，B为阳极。
19．（2023高三上·辛集月考）双极膜（BP）是阴、阳复合膜，在直流电作用下，阴、阳膜复合层间的解离成和。利用双极膜电渗析法和惰性电极电解食盐水可获得淡水、NaOH溶液和盐酸，其工作原理如下图所示，M、N为离子交换膜。下列说法错误的是（ ）
A．M膜为阳离子交换膜
B．出口2的产物是盐酸
C．若去掉双极膜（BP），阳极室会有生成
D．电路中每转移1mol电子，两极共得到0.5mol气体
【答案】D
【知识点】电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A、由分析可知，M膜为阳离子交换膜，故A不符合题意；
B、盐室中Cl-经过N离子交换膜移向出口2所在产品室，与BP双极膜中转移过来的H+结合生成HCl，则出口2的产物是盐酸，故B不符合题意；
C、若去掉双极膜（BP），会发生反应：2Cl--2e-=Cl2↑， 故C不符合题意；
D、总反应为 2H2O=2H2↑+O2↑，每转移1mol电子，两极共得到0.75mol气体， 故D符合题意；
故答案为：D。
【分析】由图可知，阴极室，氢离子发生还原反应生成氢气，电极反应式为 2H++2e-=H2↑， 阳极室的电极反应为 4OH--4e-=O2↑+2H2O，盐室中Na+经过M离子交换膜移向出口1所在产品室，与BP双极膜中转移过来的OH-结合生成NaOH，所以M膜为阳离子交换膜；盐室中Cl-经过N离子交换膜移向出口2所在产品室，与BP双极膜中转移过来的H+结合生成HCl，所以N膜为阴离子交换膜。
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