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二次电池及多池串联装置
【方法与技巧】
1．二次电池
(1)二次电池解题模型
关系图示
解题模型 例：xMg＋Mo3S4eq \o(
,\s\up7(放电) ,\s\do6(充电))MgxMo3S4
规律 ①可充电电池有充电和放电两个过程，放电时是原电池反应，充电时是电解池反应②放电时的负极反应和充电时的阴极反应、放电时的正极反应和充电时的阳极反应在形式上互逆。将负(正)极反应式变方向并将电子移向即得出阴(阳)极反应式③二次电池充电时原负极必然要发生还原反应(生成原来消耗的物质)，即作阴极，连接外接电源的负极；同理，原正极连接电源的正极，作阳极。简记为：负连负，正连正④放电总反应和充电总反应在形式上互逆 (但不是可逆反应)
(2)常见充电(可逆)及电极反应书写
锂离子电池 总反应 Li1－xCoO2＋LixC6eq \o(
,\s\up7(放电) ,\s\do6(充电))LiCoO2＋C6(x<1)
负极 LixC6－xe－===xLi＋＋C6
正极 Li1－xCoO2＋xe－＋xLi＋===LiCoO2
阴极 xLi＋＋xe－＋C6===LixC6
阳极 LiCoO2－xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋
全钒液流电池 总反应 VO＋2H＋＋V2＋eq \o(
,\s\up7(放电) ,\s\do6(充电))V3＋＋VO2＋＋H2O
负极 V2＋－e－===V3＋
正极 VO＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O
阴极 V3＋＋e－===V2＋
阳极 VO2＋＋H2O－e－===VO＋2H＋
高铁电池 总反应 3Zn＋2K2FeO4＋8H2Oeq \o(
,\s\up7(放电) ,\s\do6(充电))3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH
负极 Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2
正极 FeO＋3e－＋4H2O===Fe(OH)3＋5OH－
阴极 Zn(OH)2＋2e－===Zn＋2OH－
阳极 Fe(OH)3＋5OH－－3e－===FeO＋4H2O
2．多池串联电化学装置
(1)无外接电源电池类型的判断方法：其中一个装置为原电池，另一个装置为电解池
①直观判断：题目中若有燃料电池、铅蓄电池等在电路中时则为原电池，则其他装置为电解池
装置 工作原理
A为原电池c极(负极)的电极反应为2H2－4e－===4H＋d极(正极)的电极反应为O2＋4e－＋4H＋===2H2O总反应为B为电解池a极(阳极)的电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑、d极(阴极)的电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－总反应为
②根据电池中的电极材料和电解质溶液判断：根据两池电极材料活动性或两池电极上的反应物的还原性强弱判断负极(还原性强的为负极)；或根据两池电极上的反应物的氧化性强弱判断正极(氧化性强的为正极)
装置 工作原理
利用膜技术原理和电化学原理制备少量硫酸和绿色硝化剂N2O5，装置如图所示 左池为原电池a极(负极)的电极反应为SO2－2e－＋2H2O===SO＋4H＋b极(正极)的电极反应为O2＋4e－＋4H＋===2H2O总反应为2SO2＋2H2O＋O2===2SO＋4H＋右池为电解池c极(阳极)的电极反应为N2O4－2e－＋2HNO3===2N2O5＋2H＋d极(阴极)的电极反应为2H＋＋2e－===H2↑右池总反应为N2O4＋2HNO32N2O5＋H2↑
(2)有外接电源电池类型的判断方法：有外接电源的各电池均为电解池
装置 工作原理
甲池中阳极反应式：Ag－e－===Ag＋阴极反应式：Ag＋＋e－===Ag乙池中阳极反应式：2Cl－－2e－===Cl2↑阴极反应式：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－丙池中阳极反应式：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋阴极反应式：Cu2＋＋2e－===Cu
【巩固练习】
1．为提升电池循环效率和稳定性，科学家利用三维多孔海绵状Zn(3D－Zn)可以高效沉积ZnO的特点，设计了采用强碱性电解质的3D－Zn－NiOOH二次电池，结构如图所示。电池反应为Zn＋2NiOOH＋H2Oeq \o(
,\s\up7(放电) ,\s\do6(充电))ZnO＋2Ni(OH)2。下列说法错误的是(　　)
A．放电过程中OH－通过隔膜从负极区移向正极区
B．充电时阳极反应为Ni(OH)2＋OH－－e－===NiOOH＋H2O
C．放电时负极反应为Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O
D．三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积，所沉积的ZnO分散度高
2．第二代钠离子电池是负极为镶嵌在硬碳中的钠、正极为锰基高锰普鲁士白{Na2Mn[Mn(CN)6]}的一种新型二次电池，其工作原理如图所示。下列说法错误的是(　　)
A．放电时，B极的电势高于A极
B．放电时，正极反应为Mn[Mn(CN)6]＋2Na＋＋2e－===Na2Mn[Mn(CN)6]
C．充电时，Na＋穿过离子交换膜在B极上得电子
D．充电时，A极接外加电源的正极
3．我国科学家利用Zn－BiOI电池，以ZnI2水溶液作为锌离子电池的介质，可实现快速可逆的协同转化反应。如图所示，放电时该电池总反应为3Zn＋6BiOI===2Bi＋2Bi2O3＋3ZnI2。下列说法正确的是(　　)
A．放电时，BiOI为负极，发生氧化反应 B．放电时，1 mol BiOI参与反应，转移3 mol e－
C．充电时，Zn2＋从Zn极移向BiOI极 D．充电时，阳极发生反应：Bi＋Bi2O3＋3I－－3e－===3BiOI
4．中国科学家试验成功了一种新型的“可呼吸式”镍锌电池(Ni－ZnAB)，充电时产生氧气，放电时吸收氧气，显著提高镍锌电池的能量效率和稳定性，电池工作原理如图。下列说法正确的是(　　)
A．该电池为非水系电解质溶液
B．放电时，正极存在一个电极反应
C．充电时，阴极反应式：[Zn(OH)4]2－＋2e－===Zn＋4OH－
D．放电时，负极质量减少65 g，则正极消耗氧气11.2 L(标准状况)
5．如图所示，甲池的总反应式为N2H4＋O2===N2＋2H2O，下列关于该电池工作时的说法正确的是(　　)
A．该装置工作时，Ag电极上有气体生成 B．甲池中负极反应式为N2H4－4e－===N2＋4H＋
C．乙池中的溶液的pH减小 D．当甲池中消耗3.2 g N2H4时，乙池中理论上最多产生6.4 g固体
6．天津大学在光催化钠离子二次电池的应用研究中取得重大进展。该电池工作原理如图所示，光催化电极能在太阳光下实现对设备进行充电。下列说法错误的是(　　)
A．充电时，电子从石墨电极流出通过导线流向光催化电极
B．放电时，石墨电极的电极反应式为4S2－－6e－===S
C．离子交换膜为阳离子交换膜
D．放电时，当外电路转移1 mol电子时，离子交换膜左室电解质溶液质量减少23 g
7．一种铝胺电池的工作原理如图所示。已知Ph3N代表三苯基胺，下列说法正确的是(　　)
A．放电时，正极的电极反应式为Ph3N－e－===Ph3N＋
B．充电时，阴极的电极反应式为4Al2Cl＋3e－===Al＋7AlCl
C．充电时，AlCl向铝电极移动
D．理论上每生成1 mol Ph3N，铝电极增重18 g
8．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(如图所示)。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．充电时，每生成1 mol Cl2，电极a质量理论上增加64 g D．放电时，NaCl溶液的浓度增大
9．近日，华中科技大学某课题组开发了一种可充电锌－空气/碘化物混合电池，该电池的放电过程如图所示，下列叙述错误的是(　　)
A．放电时，电极B发生氧化反应
B．充电时，电极A接直流电源的正极
C．放电时，理论上每消耗65 g Zn，消耗标准状况下氧气的体积为11.2 L
D．充电时，阳极发生的电极反应之一为I－－6e－＋6OH－===IO＋3H2O
10．一种电化学催化制甲酸盐的装置如图所示。下列说法错误的是(　　)
A．充电时，Zn电极作阴极
B．充电时，阳极放出氧气
C．放电时，OH－向Zn电极移动
D．放电时，正极的电极反应式为CO2＋e－＋H2O===HCOO－＋OH－
11．铁基液流电池有显著的成本优势和资源优势。某种碱性铁基半液流电池的放电工作原理示意图如下。下列说法错误的是(　　)
A．放电时，b极为正极；充电时，该电极连接电源的正极
B．充电时，a极电极反应式为Fe3O4＋8e－＋4H2O===3Fe＋8OH－
C．石墨烯的作用是提高电极中Fe3O4/Fe的反应活性，防止电极钝化
D．放电时，负极每失去1 mol电子，一定有1 mol的阳离子通过交换膜
12．利用浓差电池电解Na2SO4溶液(a、b电极均为石墨电极)，可制得O2、H2、H2SO4和NaOH，反应原理如图所示。下列说法正确的是(　　)
A．b电极的电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
B．c、d分别为阳离子交换膜和阴离子交换膜
C．浓差电池放电过程中，Cu(1)电极上的电极反应为Cu－2e－===Cu2＋
D．当阴极产生2.24 L气体时，电路中转移0.2 mol电子
13．利用CH4燃料电池电解制备Ca(H2PO4)2并得到副产物NaOH、H2、Cl2，装置如图所示。下列说法错误的是(　　)
A．a极的电极反应式为CH4＋4O2－－8e－===CO2＋2H2O
B．A膜和C膜均为阳离子交换膜
C．X室为阳极室
D．b极上消耗2.24 L O2，Y室中Na＋增加0.4 mol
14．NO－空气质子交换膜燃料电池实现了制硝酸、发电、环保一体化，某兴趣小组用该电池模拟工业处理废气和废水的过程，装置如图所示。下列说法错误的是(　　)
A．交换膜b为阴离子交换膜
B．乙池中总反应的离子方程式为5SO2＋2NO＋8H2O＋8NH310NH＋5SO
C．当浓缩室得到4 L 0.6 mol·L－1盐酸时，M室溶液的质量变化为18 g (溶液体积变化忽略不计)
D．若甲池有0.25 mol O2参加反应，则乙池中处理废气(SO2和NO)的总体积为15.68 L (标准状况)
15．利用甲烷燃料电池作电源，可以通过电化学方法将有害气体NO、SO2分别转化为NH和SO，装置如图所示。下列说法不正确的是(　　)
A．通过甲进入的气体是甲烷
B．b极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
C．d电极反应式是NO＋6H＋＋5e－===NH＋H2O
D．通过丙出口出去的物质只有硫酸铵的浓溶液
16．利用浓差电池制备高铁电池的重要材料Na2FeO4，反应原理如图所示。下列说法错误的是(　　)
A．a＜b
B．c为阳离子交换膜，当Cu电极产生1 mol气体时，有2 mol Na＋通过阳离子交换膜
C．浓差电池放电过程中，Cu电极上的电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋
D．Fe电极的电极反应式为Fe＋8OH－－6e－===FeO＋4H2O
17．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处发生电极反应：S＋4H2O－6e－===SO＋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
18．下图装置中a、b、c、d均为Pt电极。电解过程中，电极b和d上没有气体逸出，但质量均增大，且增重b>d。符合上述实验结果的盐溶液是(　　)
选项 X Y
A MgSO4 CuSO4
B AgNO3 Pb(NO3)2
C FeSO4 Al2(SO4)3
D CuSO4 AgNO3
19．羟基自由基是自然界中氧化性仅次于氟的氧化剂。我国科学家设计了一种能将苯酚氧化为CO2和H2O的原电池－电解池组合装置，实现了发电、环保两位一体。下列说法错误的是(　　)
A．a极1 mol Cr2O参与反应，理论上NaCl溶液中减少的离子为12NA
B．电池工作时，b极附近pH减小
C．右侧装置中，c、d两极产生气体的体积比(相同条件下)为7∶3
D．d极区苯酚被氧化的化学方程式为C6H5OH＋28OH===6CO2↑＋17H2O
20．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。下列说法不正确的是(　　)
A．装置工作时，甲室溶液pH保持不变
B．乙室中的电极反应式为LiCoO2＋e－＋4H＋===Li＋＋Co2＋＋2H2O
C．装置工作一段时间后，乙室应补充盐酸
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
21．我国科学家研制一种新型化学电池成功实现废气的处理和能源的利用，用该新型电池电解CuSO4溶液，装置如图(H2R和R都是有机物)所示。下列说法正确的是(　　)
A．b电极反应式为R＋2H＋＋2e－===H2R
B．电池工作时，负极区要保持呈碱性
C．工作一段时间后，正极区的pH变大
D．若消耗标准状况下112 mL O2，则电解后的CuSO4溶液(忽略溶液体积变化)的pH约为2
22．铅酸蓄电池是一种可充电电池，其放电时的总反应为Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。如图所示，利用铅酸蓄电池电解Na2SO4溶液(a、b均为石墨电极)，可以制得H2、O2以及浓度较大的H2SO4和NaOH溶液。下列说法不正确的是(　　)
A．铅酸蓄电池放电一段时间后，正、负极的质量均增加
B．M和N溶液分别为稀硫酸和稀NaOH溶液
C．a电极的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
D．当电路中有1 mol电子通过时，b电极收集到的O2体积为5.6 L
23．中国首个空间实验室——“天宫一号”的供电系统中有再生氢氧燃料电池(RFC)，它是一种将水电解技术与氢氧燃料电池技术相结合的可充电电池。下图为RFC工作原理示意图，a、b、c、d均为Pt电极。下列说法正确的是(　　)
A．B区的OH－通过隔膜向a电极移动，A区pH增大
B．图中右管中的OH－通过隔膜向c电极移动，d电极上发生还原反应
C．c是正极，电极上的电极反应为2H＋＋2e－===H2↑
D．当有1 mol电子转移时，b电极产生气体Y的体积为11.2 L
24．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。下列说法错误的是(　　)
A．装置工作时，甲室溶液pH逐渐减小
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
25．如图所示，通电5 min后，电极5的质量增加2.16 g，请回答下列问题。
(1)a为电源的________(填“正”或“负”)极，C池是________池。A池阳极的电极反应为________________，C池阴极的电极反应为________________
(2)如果B池中共收集到224 mL气体(标准状况)且溶液体积为200 mL(设电解过程中溶液体积不变)，则通电前溶
液中Cu2＋的物质的量浓度为________
(3)如果A池溶液是200 mL足量的食盐水(电解过程溶液体积不变)，则通电5 min后，溶液的pH为________
【二次电池及多池串联装置】答案
1．A。解析：放电过程中OH－向负极区移动，A错误。
2．A。解析：由题意结合题图可知，放电时，B极是原电池负极，发生氧化反应，电极反应式为
Na－e－===Na＋，A极是正极，发生还原反应，电极反应式为Mn[Mn(CN)6]＋2Na＋＋2e－===Na2Mn[Mn(CN)6]，充电时，A极与直流电源的正极相连，作电解池的阳极，B极为阴极。原电池中正极电势高于负极电势，则A极的电势高于B极的，故A错误。
3．D。解析：由总反应可知，放电时，Zn为负极，发生氧化反应，A错误；由总反应可知，6 mol BiOI反应时生成2 mol Bi，转移6 mol电子，1 mol BiOI参与反应，转移1 mol e－，B错误；充电时，Zn电极作阴极，BiOI电极作阳极，溶液中阳离子向阴极移动，则Zn2＋从BiOI极移向Zn极，C错误。
4．C。解析：由题图和题意知，该电池放电时负极上Zn转化为[Zn(OH)4]2－，正极上O2转化为OH－、NiOOH转化为Ni（OH）2，有OH－参与反应，为水系电解质溶液，A项错误；放电时正极上O2转化为OH－、NiOOH转化为Ni（OH）2，存在两个电极反应，B项错误；充电时的阴极反应为放电时负极反应的逆反应，则阴极反应为[Zn(OH)4]2－＋2e－===Zn＋4OH－，C项正确；放电时，负极质量减少65 g，即消耗1 mol Zn，则转移2 mol电子，由于正极上存在两个电极反应，故正极消耗的氧气少于11.2 L(标准状况)，D项错误。
5．C。解析：甲池为燃料电池，其中左电极为负极，右电极为正极，乙池为电解池，石墨电极为阳极，Ag电极为阴极。Ag电极为阴极，产生Cu，A错误。甲池中电解质溶液呈碱性，电极反应式中不出现H＋，B错误。电解池的总反应方程式为2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4，电解液酸性增强，pH减小，C正确。3.2 g N2H4的物质的量为0.1 mol，转移电子的物质的量为0.4 mol，产生0.2 mol Cu，质量为12.8 g，D错误。
6．A。解析：由题干信息结合图给信息，充电时，石墨电极得到电子，电子从光催化电极流出，A项错误；放电时，石墨电极的电极反应式为4S2－－6e－===S，B项正确；放电时，石墨电极为负极，光催化电极为正极，为维持电荷守恒，左室Na＋透过离子交换膜移向右室，则离子交换膜为阳离子交换膜，放电时当外电路转移1 mol电子时，1 mol Na＋从左室迁移到右室，离子交换膜左室电解质溶液质量减少23 g，C、D项正确。
7．B。解析：　
充电时为电解池，阴离子向阳极移动，AlCl向Ph3N极移动，C项错误；由电极反应式知，每生成1 mol Ph3N转移1 mol e－，负极消耗 mol Al，即铝电极减少9 g，D项错误。
8．D。解析：由题意可知，充电时电极a发生得电子的还原反应，则电极a是阴极，电极b是阳极，A错误。放电时，电极a是负极，发生氧化反应Na3Ti2(PO4)3－2e－===NaTi2(PO4)3＋2Na＋，生成Na＋，电极b是正极，发生还原反应Cl2＋2e－===2Cl－，生成Cl－，则放电时NaCl溶液的浓度增大，但溶液一直为中性，故放电时NaCl溶液的pH不变，B错误，D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×2 mol＝46 g，C错误。
9．C。解析：锌为活泼金属，失去电子发生氧化反应，故B为负极，A极氧气、碘酸根离子得到电子发生还原反应，A为正极。由以上分析可知，放电时，电极B为负极，发生氧化反应，A项正确；充电时，电极A为阳极，接直流电源的正极，B项正确；放电时，理论上每消耗65 g Zn，由于正极上碘酸根离子也会参与反应，故消耗标准状况下氧气的体积小于11.2 L，C项错误；充电时，阳极发生的电极反应之一为碘离子失去电子发生氧化反应生成碘酸根离子，反应为I－－6e－＋6OH－===IO＋3H2O，D正确。
10．D。解析：由图中电子流向可知，充电时，Zn电极作阴极，A项正确；充电时，阳极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋H2O，B项正确；放电时，Zn电极为负极，原电池中阴离子向负极移动，则OH－向Zn电极移动，C项正确；放电时，正极的电极反应式为CO2＋2e－＋H2O===HCOO－＋OH－，D项错误。
11．D。解析：根据题图可知，放电时，a极由Fe→Fe3O4，为负极；b极由Fe(CN)Fe(CN)，为正极；放电时，当负极失去1 mol电子时，会有1 mol正电荷通过阳离子交换膜，由于阳离子所带电荷数未知，不能确定是否有1 mol阳离子通过交换膜，D错误。
12．B。解析：根据题图电子移动方向可知，b电极为电解池的阳极，H2O电离出的OH－失去电子发生氧化反应生成O2，电极反应为 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，A错误；a电极、b电极分别为阴极、阳极，Na＋通过离子交换膜c进入阴极室，SO通过离子交换膜d进入阳极室，则c、d分别为阳离子交换膜和阴离子交换膜，B正确；Cu（1）为原电池的正极，电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，Cu(2)为原电池的负极，电极反应为Cu－2e－===Cu2＋，C错误；没有说明是否为标准状况，不能计算气体的物质的量，D错误。
13．D。解析：甲烷燃料电池中通入甲烷的一极为负极，通入氧气的一极为正极。
由以上分析可知，A项正确；根据各室进出口溶液的浓度变化可知，X室中Ca2＋通过A膜进入产品室，原料室中H2PO通过B膜进入产品室、Na＋通过C膜进入Y室，故B膜是阴离子交换膜，A膜和C膜均为阳离子交换膜，B项正确；X室为阳极室，C项正确；没有指明是否为标准状况，不能计算氧气的物质的量，D项错误。
14．D。解析：NO－空气质子交换膜燃料电池中通入空气的一极为原电池(甲池)的正极，通入NO的一极为原电池(甲池)的负极。乙池和丙池均为电解池，乙池的左侧电极与电源正极相连，为阳极；丙池的右侧电极与电源负极相连，为阴极。丙池左侧电极为阳极，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，产生的H＋通过交换膜a，与通过交换膜b移向浓缩室的Cl－形成HCl，所以交换膜b为阴离子交换膜，A正确。乙池中SO2被氧化为SO，NO被还原为NH，反应还有NH3参与，由得失电子守恒和原子守恒可得总反应的离子方程式为5SO2＋2NO＋ 8H2O＋8NH310NH＋5SO，B正确。丙池左侧电极的电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，当浓缩室得到4 L 0.6 mol·L－1盐酸时，M室转移至浓缩室的H＋的物质的量为4 L×(0.6－0.1)mol·L－1＝2 mol，所以M室生成2 mol H＋，相当于减少1 mol H2O，则M室溶液的质量变化为18 g，C正确。甲池中O2得电子被还原，则O2～4e－，有0.25 mol O2参与反应时，转移1 mol e－，因为甲池与乙池串联，则乙池中也转移1 mol e－，根据总反应式，有0.5 mol SO2和0.2 mol NO被处理，则处理SO2和NO的体积为0.7 mol×22.4 L·mol－1＝15.68 L，D错误。
15．D。解析：根据c电极通入的SO2气体转化为SO，可知该电极失去电子，发生氧化反应，是电解池的阳极，则b是燃料电池的正极，通入的是氧气，甲通入的是甲烷，A项正确；由于电解液是氢氧化钾溶液，通入氧气的b极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，B项正确；d电极NO转化为NH，是电解池阴极得电子，可知电极反应式为NO＋6H＋＋5e－===NH＋H2O，C项正确；c电极是SO2转化为SO，电解池阳极失电子，电极反应式为2H2O＋SO2－2e－===SO＋4H＋，所以在电解池中总反应方程式为2NO＋8H2O＋5S(NH4)2SO4＋4H2SO4，电解过程中消耗水，生成硫酸铵和硫酸，则通过丙出口出去的物质有硫酸铵的浓溶液和H2SO4，D项错误。
16．C。解析：左侧为阴极室，Cu电极上的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，当Cu电极上生成1 mol气体时，同时产生2 mol OH－，此时中部有2 mol Na＋通过阳离子交换膜进入阴极室平衡电荷，阴极室NaOH浓度变大，a＜b，A、B项正确；Cu(1)为原电池的正极，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，Cu(2)为原电池的负极，电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，C项错误；Fe电极为阳极，其电极反应式为Fe＋8OH－－6e－===FeO＋4H2O，D项正确。
17．C。解析：光照强度大小影响单位时间内生成氧气的量，即影响电流大小，会影响KIO3的制备速率，A项错误；铂电极P为阴极，铂电极Q为阳极，阴极生成氢氧根离子，而阳极生成的IO比消耗的OH－少，溶液中K＋通过阳离子交换膜从Q极移向P极，B项错误；不考虑损耗，电路中每消耗1 mol O2，转移电子为4 mol，生成KIO3为4 mol×＝0.8 mol，理论上Q极可制得KIO3的质量为0.8 mol×214 g·mol－1＝171.2 g，D项错误。
18．B。解析：当X为MgSO4时，b极上生成H2，电极质量不增加，A项错误；X为FeSO4，Y为Al2(SO4)3，b、d极上均产生气体，C项错误；X为CuSO4，Y为AgNO3时，b极上析出Cu，d极上析出Ag，其中d极增加的质量大于b极增加的质量，D项错误。
19．A。解析：a极Cr2O得电子生成C(OH)3，所以a是正极、b是负极；又a极反应为Cr2O＋6e－＋7H2O===2Cr(OH)3＋8OH－，则a极1 mol Cr2O参与反应转移6 mol电子，OH－通过阴离子交换膜进入NaCl溶液中；b是负极，转移6 mol电子时有6 mol H＋通过阳离子交换膜进入NaCl溶液中，OH－、H＋反应生成水，理论上NaCl溶液中离子数不变，A项错误；电池工作时，b极反应为C6H5OH－28e－＋11H2O===6CO2↑＋28H＋，b极附近pH减小，B项正确；右侧为电解装置，c是阴极，c极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，d为阳极，d极反应式为H2O－e－===OH＋H＋，C6H5OH＋28OH===6CO2↑＋17H2O，转移28 mol电子，c极生成14 mol氢气，d极生成6 mol二氧化碳气体，所以两极产生气体的体积比(相同条件下)为7∶3，C项正确；d极区苯酚被OH氧化为二氧化碳，反应的化学方程式为C6H5OH＋28OH===6CO2↑＋17H2O，D项正确。
20．A。解析：电池工作时，电解池中细菌上乙酸盐的阴离子失去电子被氧化为CO2气体，同时生成H＋，电极反应式为CH3COO－－8e－＋2H2O===2CO2↑＋7H＋，H＋通过阳膜进入阴极室，甲室的电极反应式为Co2＋＋2e－===Co，金属钴被回收，因此，甲室溶液pH逐渐减小，A项错误；对于乙室，正极上LiCoO2得到电子，被还原为Co2＋，同时得到Li＋，其中的O2－与溶液中的H＋结合生成H2O，电极反应式为LiCoO2＋e－＋4H＋===Li＋＋Co2＋＋2H2O，B项正确；对于乙室，结合B项分析可知，正极电极反应式为2LiCoO2＋2e－＋8H＋===2Li＋＋2Co2＋＋4H2O，负极发生的反应式为CH3COO－－8e－＋2H2O===2CO2↑＋7H＋，负极产生的H＋通过阳膜进入正极室，但是乙室的H＋浓度仍然是减小的，因此电池工作一段时间后应该补充盐酸，C项正确；若甲室Co2＋减少200 mg，则电子转移物质的量为n(e－)＝×2＝0.0068 mol；若乙室Co2＋增加300 mg，则转移电子的物质的量为
n(e－)＝×1＝0.0051 mol，由于电子转移的物质的量不等，说明此时已进行过溶液转移，即将乙室部分溶液转移至甲室，D项正确。
21．A。解析：a电极反应式为Fe2＋－e－===Fe3＋，a电极为负极，左侧还发生反应：2Fe3＋＋H2S===2Fe2＋＋S↓＋2H＋，b电极为正极，电极反应式为R＋2H＋＋2e－===H2R，右侧还发生反应：O2＋H2R===R＋H2O2，实现废气处理和能源利用。负极区生成Fe3＋，为防止Fe3＋水解生成Fe(OH)3，所以电池工作时，负极区要保持呈酸性，B项错误；氢离子通过质子交换膜进入正极区，所以正极区的pH基本不变，C项错误；根据原电池正极区的反应，每转移2 mol电子消耗1 mol氧气，现消耗氧气的物质的量为＝0.005 mol，则转移电子0.01 mol，由电解总反应式：2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋知，生成0.01 mol氢离子，c(H＋)＝＝0.1 mol·L－1，则电解后的CuSO4溶液的pH约为1，D项错误。
22．D。解析：　
23．B。解析：B区为阴极区，水电离出的H＋放电，OH－向a电极移动，A区水电离出的OH－放电，H＋与B区的OH－结合生成H2O，pH基本保持不变，A错误；气体Y为氢气，在c极发生氧化反应：H2－2e－＋2OH－===2H2O，气体X是氧气，在d极发生还原反应：O2＋4e－＋2H2O===4OH－，所以OH－向c极移动，B正确，C错误；没给出气体所处状况，无法计算气体的体积，D错误。
24．C。解析：电池工作时，左边装置中细菌上乙酸盐的阴离子失去电子被氧化为CO2气体：CH3COO－－8e－＋2H2O===2CO2↑＋7H＋，Co2＋在另一个电极上得到电子，被还原产生Co单质，CH3COO－失去电子后，H＋、金属阳离子通过阳膜移向甲室，甲室溶液pH减小，A正确；对于乙室，正极上LiCoO2得到电子，被还原为Co2＋，同时得到Li＋，电极反应式为LiCoO2＋e－＋4H＋===Li＋＋Co2＋＋2H2O，C错误；依据电子守恒，乙室消耗的H＋比负极CH3COO－反应产生的H＋多，因而需补充盐酸，B正确；根据转移电子守恒，可知没有进行溶液转移时，乙室Co2＋增加的质量是甲室Co2＋减少质量的2倍，而实际二者倍数为＝1.5<2，故此时已进行过溶液转移，D正确。
25．(1)负　电解　2Cl－－2e－===Cl2↑　Ag＋＋e－===Ag
(2)0.025 mol·L－1　
(3)13
解析：(1)根据已知条件通电5 min后，电极5的质量增加2.16 g，说明电极5作阴极，Ag＋放电，电极反应为
Ag＋＋e－===Ag，转移电子的物质的量为0.02 mol，同时可知电极6作阳极，与电源的正极相连。则a是负极，b是正极，电极1、3、5作阴极，电极2、4、6作阳极。(2)B池中电解总反应为2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4，若转移0.02 mol电子时只收集到O2(只电解溶质)，则根据关系式2CuSO4～O2～4e－可得n(O2)＝0.005 mol，体积为112 mL(标准状况)<224 mL，说明溶质CuSO4已耗完，然后电解水。设整个过程消耗CuSO4 x mol，H2O y mol，则有2x＋2y＝0.02，x＋y＝0.01，解得x＝y＝0.005 mol，则c(CuSO4)＝0.025 mol·L－1。(3)由于A池中电解液足量，A池中只发生反应2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，根据关系式NaOH～e－，生成的n(NaOH)＝0.02 mol，则c(NaOH)＝＝0.1 mol·L－1，即溶液的pH＝13。
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