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2027通用版高考化学第一轮
第八章 化学反应与电能
第1节 原电池原理及其应用
五年高考
1.★★(教考衔接:人教版选择性必修1第四章第一节·练习与应用)(2024北京,3,3分)酸性锌锰干电池的构造示意图如下。关于该电池及其工作原理,下列说法正确的是( )
A.石墨作电池的负极材料 B.电池工作时,N向负极方向移动
C.MnO2发生氧化反应 D.锌筒发生的电极反应为Zn-2e- Zn2+
2.★★(2023广东,6,2分)负载有Pt和Ag的活性炭,可选择性去除Cl-实现废酸的纯化,其工作原理如图。下列说法正确的是( )
A.Ag作原电池正极
B.电子由Ag经活性炭流向Pt
C.Pt表面发生的电极反应:O2+2H2O+4e- 4OH-
D.每消耗标准状况下11.2 L的O2,最多去除1 mol Cl-
3.★★(2025重庆,10,3分)Sb-AgCl二次电池的放电过程示意图如图所示。
下列叙述正确的是( )
A.放电时,M极为正极
B.放电时,N极上反应为Ag+Cl--e- AgCl
C.充电时,消耗4 mol Ag 的同时将消耗1 mol Sb4O5Cl2
D.充电时,M极上反应为Sb4O5Cl2+10H++12e- 4Sb+2Cl-+5H2O
4.★★★(2024新课标,12,6分)一种可植入体内的微型电池工作原理如图所示,通过CuO催化消耗血糖发电,从而控制血糖浓度。当传感器检测到血糖浓度高于标准,电池启动。血糖浓度下降至标准,电池停止工作。(血糖浓度以葡萄糖浓度计)
电池工作时,下列叙述错误的是( )
A.电池总反应为2C6H12O6+O2 2C6H12O7
B.b电极上CuO通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转变起催化作用
C.消耗18 mg葡萄糖,理论上a电极有0.4 mmol电子流入
D.两电极间血液中的Na+在电场驱动下的迁移方向为b→a
5.★★★(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
6.(2024安徽,11,3分)我国学者研发出一种新型水系锌电池,其示意图如下。该电池分别以Zn-TCPP(局部结构如标注框内所示)形成的稳定超分子材料和Zn为电极,以ZnSO4和KI混合液为电解质溶液。下列说法错误的是( )
A.标注框内所示结构中存在共价键和配位键
B.电池总反应为+Zn Zn2++3I-
C.充电时,阴极被还原的Zn2+主要来自Zn-TCPP
D.放电时,消耗0.65 g Zn,理论上转移0.02 mol电子
7.(教考衔接:人教版选择性必修1第四章·实验活动5)(2025北京,14,3分)用电解Na2SO4溶液(图1)后的石墨电极1、2探究氢氧燃料电池,重新取Na2SO4溶液并用图2装置按ⅰ→ⅳ顺序依次完成实验。
实验 电极Ⅰ 电极Ⅱ 电压/V 关系
ⅰ 石墨1 石墨2 a a>d>c>b>0
ⅱ 石墨1 新石墨 b
ⅲ 新石墨 石墨2 c
ⅳ 石墨1 石墨2 d
下列分析不正确的是( )
A.a>0, 说明实验ⅰ中形成原电池,反应为2H2+O2 2H2O
B.bC.c>0,说明ⅲ中电极Ⅰ上有O2发生反应
D.d>c, 是因为电极Ⅰ上吸附H2的量:ⅳ>ⅲ
三年模拟
8.★★(2026届广东惠州一调,6)一种锂—空气电池的工作原理如图所示,下列说法不正确的是( )
A.金属锂作电池的负极
B.电子由金属锂经负载流向石墨烯
C.石墨烯表面发生的电极反应:O2+4e-+4H+ 2H2O
D.每消耗1 mol O2,金属锂电极减少28 g
9.★★★(2025河南新乡三模,10)我国科学家利用Pt和Fe2O3纳米颗粒催化剂完成硝基芳烃上硝基的选择性加氢,原理如图所示:
下列有关说法错误的是( )
A.Pt为负极
B.电池工作时,H+从左向右通过质子交换膜
C.Fe2O3电极的电极反应式为+6e-+6H+ +2H2O
D.Pt和Fe2O3位置互换,原电池依然能正常工作
10.★★★(2025安徽合肥二模,11)生物电化学系统可降解废水中的苯酚盐同时回收N,工作一段时间后脱盐室中溶液浓度降低,装置如图所示,其中a、b均为惰性电极,M、N为离子交换膜,Q为气体。下列说法正确的是( )
A.b电极为负极
B.气体Q中含有NH3
C.工作一段时间后,a电极区溶液质量减小
D.a电极反应:-27e-+11H2O 6CO2↑+26H+
11.★★★(2026届河南南阳六校一调,13)我国科学工作者在化学顶尖期刊Angewandte Chemie International Edition上报道了一种以偶氮基(—NN—)为可逆氧化还原活性中心的新型偶氮苯类水系有机液流电池。其放电工作原理如图所示。下列说法中正确的是( )
A.电池工作时,N极失电子,电极反应为[Fe(CN)6]3--e- [Fe(CN)6]4-
B.充电时,M为阴极,发生氧化反应
C.偶氮苯类形成离子类微粒有助于溶于水
D.充电时,阴离子[Fe(CN)6]3-向M极移动
12.★★★(2026届河南信阳高级中学开学考,13)如图所示电化学装置,b为H+/H2标准氢电极,可发生还原反应(2H++2e- H2↑)或氧化反应(H2-2e- 2H+),a、c分别为AgCl/Ag、AgI/Ag电极。实验发现:1与2相连a电极质量减小,2与3相连c电极质量增大。下列说法不正确的是( )
A.2与3相连,b电极周围pH增大
B.1与2相连,电池反应为2AgCl+H2 2Ag+2Cl-+2H+
C.1与3相连,a电极减小的质量等于c电极增加的质量
D.1与2、1与3相连,a电极均为e-流入极
13.★★★(2026届四川广安10月考,12)某课题组报道了一种以Ca[B(hfip)4]2为电解质的新型合金化反应型钙离子电池,其工作原理如图所示。下列说法正确的是( )
A.电池工作时电流方向为Ca-Sn合金→负载→1,4-聚苯醌→电解质→Ca-Sn合金
B.1 mol 1,4-聚苯醌转化为时,负极质量减少40 g
C.将电解质溶液更换为饱和CaCl2水溶液,可提高该电池的电流效率
D.下一步研究方向可能是研究具有更高比能量的合金化反应型镁离子电池
第2节 电解原理及其应用
五年高考
1.★(教考衔接:人教版选择性必修1第四章·实验活动4)(2025广东,6,2分)对铁钉进行预处理,并用铜氨溶液给铁钉镀铜。下列操作不能达到实验目的的是( )
2.★★(2025湖北,12,3分)某电池的正极材料为LiFePO4,负极材料为嵌锂石墨。利用人工智能筛选出的补锂试剂LiSO2CF3,能使失活的电池再生并延长寿命,且保持电池原结构。将LiSO2CF3注入电池后充电补锂,过程中[SO2CF3]-转化为气体离去。下列有关充电补锂的说法错误的是( )
A.[SO2CF3]-在阳极失去电子
B.生成气体中含有氟代烃
C.过程中铁元素的价态降低
D.[SO2CF3]-反应并离去是该电池保持原结构的原因
3.★★(2023辽宁,11,3分)某低成本储能电池原理如图所示。下列说法正确的是( )
A.放电时负极质量减小
B.储能过程中电能转变为化学能
C.放电时右侧H+通过质子交换膜移向左侧
D.充电总反应:Pb+S+2Fe3+ PbSO4+2Fe2+
4.★★(双选)(2025海南,13,4分)用电解方法在铝表面生成致密氧化膜,实现对铝工件的保护。装置示意如图。电解过程中铝工件表面上有少量气泡逸出。下列说法错误的是( )
A.铝工件连接电源正极
B.槽电压越高,氧化膜的形成速率越快
C.电路中每转移6 mol e-,铝工件增重48 g
D.为获得更加致密的氧化膜,工作过程中,应选择适当电流密度
5.★★(2023重庆,12,3分)电化学合成是一种绿色高效的合成方法。下图是在酸性介质中电解合成半胱氨酸和烟酸的示意图。下列叙述错误的是( )
A.电极a为阴极
B.H+从电极b移向电极a
C.电极b发生的反应为+2H2O-6e- +6H+
D.生成3 mol半胱氨酸的同时生成1 mol烟酸
6.★★★(2025湖南,9,3分)一种电化学处理硝酸盐产氨的工作原理如图所示。下列说法错误的是( )
A.电解过程中,K+向左室迁移
B.电解过程中,左室中N的浓度持续下降
C.用湿润的蓝色石蕊试纸置于b处,试纸先变红后褪色
D.N完全转化为NH3的电解总反应:N+8Cl-+6H2O NH3↑+9OH-+4Cl2↑
7.★★★(2025全国,10,6分)某研究小组设计如下电解池,既可将中性废水中的硝酸盐转化为氨,又可将废塑料(PET)碱性水解液中的乙二醇转化为羟基乙酸盐,实现变废为宝。
电解时,下列说法错误的是( )
A.阳极区pH下降
B.OH-从阴极区向阳极区迁移
C.阴极发生反应N+7H2O+8e- NH3·H2O+9OH-
D.阴极转化1 mol N,阳极将生成4 mol HOCH2COO-
8.★★★(2025浙江6月选考,12,3分)通过电化学方法制备Br2,进而由Br2与反应合成。为提高电流利用效率,某小组设计电化学合成示意图如下,已知氧化性:H2O2>Br2。下列说法不正确的是( )
A.电极A与电源正极相连
B.电极B的电极反应式为O2+2H++2e- H2O2
C.电解液中H2SO4可以用氢溴酸代替
D.原料足量的情况下,理论上电路中转移0.2 mol e-可得到0.1 mol
9.★★★(2025陕晋青宁,13,3分)我国科研人员采用图示的电解池,由百里酚(TY)合成了百里醌(TQ)。电极b表面的主要反应历程见图(灰球表示电极表面催化剂)。下列说法错误的是 ( )
A.电解时,H+从右室向左室移动
B.电解总反应:TY+H2O TQ+2H2↑
C.以为原料,也可得到TQ
D.用18O标记电解液中的水,可得到
10.★★(2025广西,17节选)我国科研工作者以污染物NO为氮源,用ZnO纳米片电催化CO2与NO合成尿素。如图所示为电催化合成尿素的原理示意图。
(5)a电极为 极。
(6)b电极发生的电极反应式为 。
三年模拟
11.★★(2026届河北保定定州中学开学考,12)酒石酸常用作食品工业的抗氧化剂,也可作饮料添加剂和药物工业的原料。工业上一种通过电渗析法制备酒石酸的原理如图所示(均采用惰性电极)。下列说法正确的是( )
A.工作时,电极电势:N>M
B.电解一段时间后,B室中溶液碱性增强
C.交换膜p为阳离子交换膜
D.理论上,M、N电极产生气体量相等
12.★★(2026届江西赣抚吉十二校第一次联考,11)在耦合Ce介导的Cu/多孔碳电极上,太阳能自驱动N2直接电催化还原,产生无CO2的氨的装置如图所示。
下列说法错误的是( )
A.该装置将太阳能转化为电能,再转化为化学能
B.若M为阳离子交换膜,则K+由b极向a极迁移
C.当电路中通过3 mol电子时,理论上产生NH3的质量为17 g
D.该装置中Ce介导能降低N2还原反应的活化能,提高反应速率
13.★★★(2026届湖北黄石9月起点考,15)大连理工大学研究团队在常温电化学合成丙酰胺领域取得突破性成果。以硝酸盐和正丙醇为反应物,在碱性条件下,采用电解和催化相结合的双极协同作用方式,可实现高效合成丙酰胺,装置如图所示。下列说法错误的是( )
A.电子转移方向:a→电极M,电极N→b
B.电极N的电极反应式:CH3CH2CH2OH+2OH--2e- CH3CH2CHO+2H2O
C.NH3和CH3CH2CHO反应转化为的原子利用率为100%
D.若电极M上有0.1 mol N放电,理论上一共能合成7.3 g丙酰胺
14.★★★(2026届河北唐山开学考,11)一种结合电解法和化学催化的创新技术,可在温和条件下将废PET(聚对苯二甲酸乙二酯)转化为可用的化学品,原理示意图如下图所示:
下列说法错误的是( )
A.电源a端电势高于b端
B.电解过程中,阴极室溶液pH增大
C.PMo12的作用为促进PET水解,同时作电子和质子的传导体
D.阳极室发生反应:HOCH2—CH2OH+6PMo12+2H2O 6HPMo12+2HCOOH
第3节 金属的腐蚀与防护
五年高考
1.★(2025全国,8,6分)下列关于铁腐蚀与防护的反应式正确的是( )
A.酸性环境中铁发生析氢腐蚀的负极反应:Fe-2e- Fe2+
B.铁发生腐蚀生锈的反应:3Fe+2O2+xH2O Fe3O4·xH2O
C.铁经过发蓝处理形成致密氧化膜:Fe+2HNO3(浓) FeO+2NO2↑+H2O
D.安装锌块保护船舶外壳,铁电极上发生的反应:Fe3++3e- Fe
2.★(2024广东,5,2分)我国自主设计建造的浮式生产储卸油装置“海葵一号”将在珠江口盆地海域使用,其钢铁外壳镶嵌了锌块,以利用电化学原理延缓外壳的腐蚀。下列有关说法正确的是( )
A.钢铁外壳为负极
B.镶嵌的锌块可永久使用
C.该法为外加电流法
D.锌发生反应:Zn-2e- Zn2+
3.★★(教考衔接:人教版选择性必修1第四章第三节·练习与应用)(2024浙江6月选考,13,3分)金属腐蚀会对设备产生严重危害,腐蚀快慢与材料种类、所处环境有关。下图为两种对海水中钢闸门的防腐措施示意图:
图1图2
下列说法正确的是( )
A.图1、图2中,阳极材料本身均失去电子
B.图2中,外加电压偏高时,钢闸门表面可发生反应:O2+4e-+2H2O 4OH-
C.图2中,外加电压保持恒定不变,有利于提高对钢闸门的防护效果
D.图1、图2中,当钢闸门表面的腐蚀电流为零时,钢闸门、阳极均不发生化学反应
三年模拟
4.★★(2026届山西大学附中11月考,11)发蓝工艺是一种材料保护技术,钢铁零件的发蓝处理实质是使钢铁表面通过氧化反应,生成有一定厚度、均匀、致密、附着力强、耐腐蚀性能好的深蓝色氧化膜。钢铁零件经历如图转化进行发蓝处理。
已知:NaNO2的还原产物为NH3。
下列说法不正确的是( )
A.反应③中氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶1
B.钢铁零件发蓝处理后再涂油或涂蜡,耐腐蚀性会更好
C.钢铁发蓝处理前要“酸洗”或“碱洗”,是除去其表面的“锈斑”或“油污”
D.反应②的化学方程式为6Na2FeO2+NaNO2+5H2O 3Na2Fe2O4+NH3↑+7NaOH
5.★★(2026届江苏南京学情调研,8)探究铁的电化学腐蚀实验如下:向饱和NaCl溶液中加入K3[Fe(CN)6]溶液(能与Fe2+形成蓝色沉淀)和酚酞,将铜片紧密覆盖在铁片上,向金属片交界处滴加1滴上述混合溶液,可能的原理如图所示。下列说法正确的是( )
A.铁片上发生还原反应,出现蓝色沉淀
B.铜片上的溶液变为红色,电极反应式为O2+4e-+2H2O 4OH-
C.用锌片代替铜片,保持其他操作不变,观察到的现象相同
D.用盐酸代替NaCl溶液,保持其他操作不变,观察到的现象相同
考法突破13 电极反应式的书写
五年高考
1.★★(2024全国甲,12,6分)科学家使用δ-MnO2研制了一种MnO2-Zn可充电电池(如图所示)。电池工作一段时间后,MnO2电极上检测到MnOOH和少量ZnMn2O4。下列叙述正确的是( )
A.充电时,Zn2+向阳极方向迁移
B.充电时,会发生反应Zn+2MnO2 ZnMn2O4
C.放电时,正极反应有MnO2+H2O+e- MnOOH+OH-
D.放电时,Zn电极质量减少0.65 g,MnO2电极生成了0.020 mol MnOOH
2.★★(2024江西,11,3分)我国学者发明了一种新型多功能甲醛—硝酸盐电池,可同时处理废水中的甲醛和硝酸根离子(如图)。下列说法正确的是 ( )
A.CuAg电极反应为2HCHO+2H2O-4e- 2HCOO-+H2↑+2OH-
B.CuRu电极反应为N+6H2O+8e- NH3↑+9OH-
C.放电过程中,OH-通过质子交换膜从左室传递到右室
D.处理废水过程中溶液pH不变,无需补加KOH
3.★★(2023浙江1月选考,11,3分)在熔融盐体系中,通过电解TiO2和SiO2获得电池材料(TiSi),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:8H++TiO2+SiO2+8e- TiSi+4H2O
C.该体系中,石墨优先于Cl-参与反应
D.电解时,阳离子向石墨电极移动
4.★★★(2025黑吉辽蒙,13,3分)一种基于Cu2O的储氯电池装置如图,放电过程中a、b极均增重。若将b极换成Ag/AgCl电极,b极仍增重。关于图中装置所示电池,下列说法错误的是( )
A.放电时Na+向b极迁移
B.该电池可用于海水脱盐
C.a极反应:Cu2O+2H2O+Cl--2e- Cu2(OH)3Cl+H+
D.若以Ag/AgCl电极代替a极,电池将失去储氯能力
5.★★(2025湖南,18节选)在温和条件下,将CO转化为C4烃类具有重要意义。采用电化学—化学串联催化策略可将CO高选择性合成C4H10,该流程示意图如下:
回答下列问题:
(1)电解池中电极M与电源的 极相连。
(2)CO放电生成C2H4的电极反应式为 。
三年模拟
6.★★(2026届黑龙江大庆第一次质检,12)1T-MoS2/石墨电极材料可在光照条件下产生电子(e-)和空穴(h+)制氧,其工作原理如图所示。在直流电场作用下,双极膜中的H2O解离成H+和OH-并分别向两极迁移。下列叙述正确的是( )
A.放电时,装置中电能转化为化学能
B.放电时,电子沿导线从b极流向a极
C.充电时,双极膜中OH-向b极迁移
D.充电时,a极的电极反应:2H2O+4e- O2↑+4OH-
7.★★★(2025江西九江三模,11)化合物K4C6N16具有较高能量密度,可用于高能材料领域。在KOH水溶液中,利用电解法制备K4C6N16的原理如图所示。下列说法正确的是( )
A.a为电源负极,b为电源正极
B.电解过程中,OH-向Ni电极方向移动
C.电解生成C6的离子方程式为2C3N8H4+4OH- C6+4H2O+2H2↑
D.每转移4 mol电子时,生成1 mol K4C6N16
8.★★★(2026届北京北师大附属实验中学开学考,12)研究人员利用电化学原理吸收废气中的NO2,其工作原理如下图所示。
下列说法不正确的是( )
A.a电极为负极,c电极为阳极
B.b电极的电极反应式:NO2+e- N
C.反应一段时间后,d极区溶液pH增大
D.吸收过程的总反应:2NO2+7Zn+16H+ 2N+7Zn2++4H2O
9.★★★(2026届河南信阳高级中学9月考,10)某科研所以CO2与丙胺为原料,在碱性条件下实现了乙酸盐和丙腈的高选择性合成,该装置的工作原理如图所示(阴离子交换膜只允许OH-通过)。下列说法正确的是( )
A.a极为直流电源的负极,电子从a极经电解池流向b极
B.电解一段时间后,阴极区溶液pH降低
C.每生成1 mol丙腈,同时生成2 mol CH3COO-
D.在Ni2P电极上发生的反应为CH3(CH2)2NH2-4e- CH3CH2CN+4H+
10.(2025山东潍坊二模,10改编)氨燃料电池是当前推动绿氨能源化应用的重要研究方向和热点。一种通过光hν-Ni/TiO2催化合成绿氨联合氨燃料电池的装置如图所示,在光照作用下光催化剂被激发产生电子(e-)和空穴(h+)。下列说法错误的是( )
A.X极为负极
B.光催化剂表面发生反应:2H2O+4h+ 4H++O2↑
C.X极的电极反应式是2NH3+6OH--6e- N2+6H2O
D.每产生5.6 L(标准状况)NH3,光催化装置生成1.5 mol h+
考法突破14 新型电化学装置分析及相关计算
五年高考
1.★★★(2025江苏,8,3分)以稀H2SO4为电解质溶液的光解水装置如图所示,总反应为2H2O 2H2↑+O2↑。下列说法正确的是( )
A.电极a上发生氧化反应生成O2
B.H+通过质子交换膜从右室移向左室
C.光解前后,H2SO4溶液的pH不变
D.外电路每通过0.01 mol电子,电极b上产生0.01 mol H2
2.★★★(2025广东,14,4分)一种高容量水系电池示意图如图。已知:放电时,电极Ⅱ上MnO2减少;电极材料每转移1 mol电子,对应的理论容量为26.8 A·h。下列说法错误的是( )
A.充电时Ⅱ为阳极
B.放电时Ⅱ极室中溶液的pH降低
C.放电时负极反应为MnS-2e- S+Mn2+
D.充电时16 g S能提供的理论容量为26.8 A·h
3.★★★(2025湖北,15,3分)某电化学制冷系统的装置如图所示。[Fe(H2O)6]3+和[Fe(H2O)6]2+在电极上发生相互转化,伴随着热量的吸收或释放,经由泵推动电解质溶液的循环流动(①→②→③→④→①)实现制冷。装置只通过热交换区域Ⅰ和Ⅱ与环境进行传热,其他区域绝热。下列描述错误的是 ( )
A.阴极反应为[Fe(H2O)6]3++e- [Fe(H2O)6]2+
B.已知②处的电解液温度比①处的低,可推断[Fe(H2O)6]2+比[Fe(H2O)6]3+稳定
C.多孔隔膜可以阻止阴极区和阳极区间的热交换
D.已知电子转移过程非常快,物质结构来不及改变。热效应主要来自电子转移后[Fe(H2O)6]2+和[Fe(H2O)6]3+离子结构的改变
4.★★★(2025浙江1月选考,12,3分)一种可充放电Li-O2电池的结构示意图如图所示。该电池放电时,产物为Li2O和Li2O2,随温度升高Q(消耗1 mol O2转移的电子数)增大。
下列说法不正确的是( )
A.熔融盐中LiNO3的物质的量分数影响充放电速率
B.充放电时,Li+优先于K+通过固态电解质膜
C.放电时,随温度升高Q增大,是因为正极区O2-转化为
D.充电时,锂电极接电源负极
5.★★★(2025甘肃,12,3分)我国科研工作者设计了一种Mg-海水电池驱动海水(pH=8.2)电解系统(如下图),以新型MoNi/NiMoO4为催化剂(生长在泡沫镍电极上),在电池和电解池中同时产生氢气。下列关于该系统的说法错误的是( )
A.将催化剂生长在泡沫镍电极上可提高催化效率
B.在外电路中,电子从电极1流向电极4
C.电极3的反应为4OH--4e- 2H2O+O2↑
D.理论上,每通过2 mol电子,可产生1 mol H2
6.★★★(2025安徽,13,3分)研究人员开发出一种锂—氢可充电电池(如图所示),使用前需先充电,其固体电解质仅允许Li+通过。下列说法正确的是( )
A.放电时电解质溶液质量减小
B.放电时电池总反应为H2+2Li 2LiH
C.充电时Li+移向惰性电极
D.充电时每转移1 mol电子,c(H+)降低1 mol·L-1
7.★★★(2023辽宁,7,3分)某无隔膜流动海水电解法制H2的装置如图所示,其中高选择性催化剂PRT可抑制O2产生。下列说法正确的是( )
A.b端电势高于a端电势
B.理论上转移2 mol e-生成4 g H2
C.电解后海水pH下降
D.阳极发生:Cl-+H2O-2e- HClO+H+
8.★★★(2025四川,14,3分)最近,我国科学工作者制备了一种Ni-CuO电催化剂,并将其与金属铝组装成可充电电池,用于还原污水中的N为NH3,其工作原理如图所示。研究证明,电池放电时,水中的氢离子在电催化剂表面获得电子成为氢原子,氢原子再将吸附在电催化剂表面的N逐步还原为NH3。
下列说法错误的是( )
A.放电时,负极区游离的OH-数目保持不变
B.放电时,还原1.0 mol N为NH3,理论上需要8.0 mol氢原子
C.充电时,OH-从阴极区穿过离子交换膜进入阳极区
D.充电时,电池总反应为4[Al(OH)4]- 4Al+6H2O+4OH-+3O2↑
9.★★★★(2025河北,10,3分)科研工作者设计了一种用于废弃电极材料LixCoO2(x<1)再锂化的电化学装置,其示意图如下:
已知:参比电极的作用是确定LixCoO2再锂化为LiCoO2的最优条件,不干扰电极反应。下列说法正确的是( )
A.LixCoO2电极上发生的反应:LixCoO2+xe-+xLi+ LiCoO2
B.产生标准状况下5.6 L O2时,理论上可转化 mol的LixCoO2
C.再锂化过程中,S向LixCoO2电极迁移
D.电解过程中,阳极附近溶液pH升高
三年模拟
10.★★★(2026届四川巴中零诊,14)我国某科研团队开发出了用于制氢的膜基海水电解槽,其装置如图所示。下列说法正确的是( )
A.电极M的电势比电极N的高
B.电解一段时间后B室中溶液pH不变
C.当M极产生44.8 L气体(标准状况),通过阴离子交换膜的离子数为4NA(设NA为阿伏加德罗常数的值)
D.电解过程中NaOH溶液和稀硫酸中溶质的物质的量均减小
11.★★★(2026届福建福州第一次质检,9)为减少火力发电时SO2的排放,可采用电解法去除燃煤中的FeS2杂质,原理如图所示。下列说法错误的是( )
A.石墨A为阳极
B.石墨B上产生气体的电极反应式为2H++2e- H2↑
C.当外电路通过1 mol e-时,理论上能处理8 g FeS2
D.电解一段时间后,溶液的酸性会减弱
12.★★★(2026届四川南充第一次月考,11改编)高电压水系锌—有机混合液流电池的装置如图所示。下列说法错误的是( )
A.充电时,b端接电源正极
B.放电时,正极反应式为FQ+2e-+2H+ FQH2
C.充电时,阴极材料每增重13 g,中性电解质质量增加11.7 g
D.充电时,阳极区溶液pH变小
13.★★★(2025河南郑州二模,13)下图是一种回收废旧锂离子电池中的锂离子(Li+),并利用工业废气中的NO2将其转化为LiNO2的装置,最终制备出纯净的LiNO3,同时在这一过程中产生电能。已知法拉第常数F=96 500 C·mol-1。
下列说法错误的是( )
A.离子交换膜为阳离子交换膜
B.正极反应式:LiFePO4+e- Li++FePO4
C.空气氧化LiNO2的化学方程式:2LiNO2+O2 2LiNO3
D.当外电路I=1 A,工作2小时,理论上b电极反应的NO2约为3.43 g
考法突破15 离子交换膜在电化学中的应用
五年高考
1.★★★(2025江西,9,3分)我国学者设计了一种新型去除工业污水重金属离子的电池(如图)。 下列说法错误的是( )
已知:CuHCF为铜基普鲁士蓝{Cu[Fe(CN)6]0.67·nH2O}
A.CuHCF中的Fe为+3价
B.交换膜为阴离子交换膜
C.洗脱目的是去除电极吸附的Ni2+
D.Zn2+溶液可电解再生电池负极
2.★★★(2024重庆,9,3分)我国科研工作者研发了一种新型复合电极材料,可将CO2电催化转化为甲酸,下图是电解装置示意图。下列说法正确的是( )
A.电解时电极N上产生OH-
B.电解时电极M上发生氧化反应
C.阴、阳离子交换膜均有两种离子通过
D.总反应为2CO2+2H2O 2HCOOH +O2
3.★★★(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
4.★★★(2024福建,9,4分)一种兼具合成功能的新型锂电池工作原理如图。电解质为含Li+的有机溶液。放电过程中产生(CF3SO2)2NLi,充电过程中电解LiCl产生Cl2。下列说法正确的是( )
A.交换膜为阴离子交换膜
B.电解质溶液可替换为LiCl水溶液
C.理论上每生成1 mol Cl2,需消耗2 mol Li
D.放电时总反应:6Li+N2+4CF3SO2Cl 2(CF3SO2)2NLi+4LiCl
5.(2025河南,12,3分)一种液流电解池在工作时可以实现海水淡化,并以LiCl形式回收含锂废弃物中的锂元素,其工作原理如图所示。
下列说法正确的是( )
A.Ⅱ为阳离子交换膜
B.电极a附近溶液的pH减小
C.电极b上发生的电极反应式为[Fe(CN)6]4-+e- [Fe(CN)6]3-
D.若海水用NaCl溶液模拟,则每脱除58.5 g NaCl,理论上可回收1 mol LiCl
6.(2025云南,11,3分)一种用双极膜电渗析法卤水除硼的装置如图所示,双极膜中H2O解离的H+和OH-在电场作用下向两极迁移。除硼原理:[B(OH)4]-+H+ B(OH)3+H2O。下列说法错误的是( )
A.Pt电极反应:4OH--4e- O2↑+2H2O
B.外加电场可促进双极膜中水的电离
C.Ⅲ室中,X膜、Y膜分别为阳离子交换膜和阴离子交换膜
D.Ⅳ室每生成1 mol NaOH,同时Ⅱ室最多生成1 mol B(OH)3
7.(双选)(2025山东,12,4分)全铁液流电池工作原理如图所示,两电极分别为石墨电极和负载铁的石墨电极。下列说法正确的是( )
A.隔膜为阳离子交换膜
B.放电时,a极为负极
C.充电时,隔膜两侧溶液Fe2+浓度均减小
D.理论上,Fe3+每减少1 mol,Fe2+总量相应增加2 mol
8.(双选)(2023山东,11,4分)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
三年模拟
9.★★(2025广东汕头三模,16)第二代钠离子电池是以嵌钠硬碳(NaxCy)和锰基高锰普鲁士白{Na2Mn[Mn(CN)6]}为电极的新型二次电池,充电时Na+脱嵌后嵌入硬碳,放电时发生脱嵌,其工作原理如图所示。下列说法正确的是( )
A.充电时,a接电源的负极
B.充电时,B极反应为Cy+xNa++xe- NaxCy
C.放电时,Na+穿过离子交换膜向B极移动
D.放电时,每转移1 mol电子,A极质量减少23 g
10.★★★(2025湖南邵阳三模,11改编)电化学合成是对环境友好的合成方法,以对硝基苯甲酸()为原料,采用惰性电极电解法合成对氨基苯甲酸()的装置如图。下列说法正确的是( )
A.M电极为阴极
B.该离子交换膜为阴离子交换膜
C.电解一段时间后,阳极室溶液的pH不变
D.若直流电源用铅酸蓄电池,则每生成0.1 mol对氨基苯甲酸,铅酸蓄电池负极质量增加28.8 g
11.★★(2026届江苏如皋中学测试一,8)一种水性电解液Zn-MnO2离子选择双隔膜电池如下图所示{已知在KOH溶液中,Zn2+以[Zn(OH)4]2-形式存在}。下列叙述不正确的是( )
A.放电时Zn作负极
B.a为阳离子交换膜,b为阴离子交换膜
C.放电时MnO2电极上发生的反应:MnO2+4H++2e- Mn2++2H2O
D.放电时,电路中每通过1 mol电子,Zn电极的质量减小32.5 g
12.★★★(2026届湖南益阳9月质量监测,12)硫酸厂烟气中SO2可用碱吸—电解法进行处理。先用NaOH溶液吸收SO2,再将生成的Na2SO3溶液进行电解,其原理如下图所示。下列说法错误的是( )
A.电极a与电源的正极相连
B.电极b上的电极反应式为2H2O+2e- 2OH-+H2↑
C.半透膜Ⅰ为阳离子交换膜,半透膜Ⅱ为阴离子交换膜
D.标准状况下,若收集到22.4 L的气体G,则有1 mol M移向左室
13.★★★(2026届陕西西安铁一中月考,12)我国科学家设计了一套电化学装置,能够同时实现苯酚的无害化处理和电催化合成,其工作原理如图所示。下列说法错误的是( )
A.膜Ⅰ为阳离子交换膜
B.电子由d极经外电路移动到a极
C.c极的电极反应为+4e-+2H2O 4OH-+
D.b极区每消耗1 mol苯酚,可合成7 mol
14.★★★(2025湖南永州三模,10)我国谢和平院士团队研发了“解耦电化学CO2捕集法”,为全球减碳目标提供了全新的技术支撑。已知捕集CO2时n区发生如下变化, 。下列说法错误的是 ( )
A.气体b为CO2
B.装置中的离子交换膜为阳离子交换膜
C.m区电极反应式为2H2O+2e- H2↑+2OH-
D.电路中转移2 mol e-,理论上可吸收CO2的体积为44.8 L(标准状况)
第八章 化学反应与电能
第1节 原电池原理及其应用
五年高考
1.★★(教考衔接:人教版选择性必修1第四章第一节·练习与应用)(2024北京,3,3分)酸性锌锰干电池的构造示意图如下。关于该电池及其工作原理,下列说法正确的是( )
A.石墨作电池的负极材料 B.电池工作时,N向负极方向移动
C.MnO2发生氧化反应 D.锌筒发生的电极反应为Zn-2e- Zn2+
答案 D
2.★★(2023广东,6,2分)负载有Pt和Ag的活性炭,可选择性去除Cl-实现废酸的纯化,其工作原理如图。下列说法正确的是( )
A.Ag作原电池正极
B.电子由Ag经活性炭流向Pt
C.Pt表面发生的电极反应:O2+2H2O+4e- 4OH-
D.每消耗标准状况下11.2 L的O2,最多去除1 mol Cl-
答案 B
3.★★(2025重庆,10,3分)Sb-AgCl二次电池的放电过程示意图如图所示。
下列叙述正确的是( )
A.放电时,M极为正极
B.放电时,N极上反应为Ag+Cl--e- AgCl
C.充电时,消耗4 mol Ag 的同时将消耗1 mol Sb4O5Cl2
D.充电时,M极上反应为Sb4O5Cl2+10H++12e- 4Sb+2Cl-+5H2O
答案 D
4.★★★(2024新课标,12,6分)一种可植入体内的微型电池工作原理如图所示,通过CuO催化消耗血糖发电,从而控制血糖浓度。当传感器检测到血糖浓度高于标准,电池启动。血糖浓度下降至标准,电池停止工作。(血糖浓度以葡萄糖浓度计)
电池工作时,下列叙述错误的是( )
A.电池总反应为2C6H12O6+O2 2C6H12O7
B.b电极上CuO通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转变起催化作用
C.消耗18 mg葡萄糖,理论上a电极有0.4 mmol电子流入
D.两电极间血液中的Na+在电场驱动下的迁移方向为b→a
答案 C
5.★★★(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
6.(2024安徽,11,3分)我国学者研发出一种新型水系锌电池,其示意图如下。该电池分别以Zn-TCPP(局部结构如标注框内所示)形成的稳定超分子材料和Zn为电极,以ZnSO4和KI混合液为电解质溶液。下列说法错误的是( )
A.标注框内所示结构中存在共价键和配位键
B.电池总反应为+Zn Zn2++3I-
C.充电时,阴极被还原的Zn2+主要来自Zn-TCPP
D.放电时,消耗0.65 g Zn,理论上转移0.02 mol电子
答案 C
7.(教考衔接:人教版选择性必修1第四章·实验活动5)(2025北京,14,3分)用电解Na2SO4溶液(图1)后的石墨电极1、2探究氢氧燃料电池,重新取Na2SO4溶液并用图2装置按ⅰ→ⅳ顺序依次完成实验。
实验 电极Ⅰ 电极Ⅱ 电压/V 关系
ⅰ 石墨1 石墨2 a a>d>c>b>0
ⅱ 石墨1 新石墨 b
ⅲ 新石墨 石墨2 c
ⅳ 石墨1 石墨2 d
下列分析不正确的是( )
A.a>0, 说明实验ⅰ中形成原电池,反应为2H2+O2 2H2O
B.bC.c>0,说明ⅲ中电极Ⅰ上有O2发生反应
D.d>c, 是因为电极Ⅰ上吸附H2的量:ⅳ>ⅲ
答案 D
三年模拟
8.★★(2026届广东惠州一调,6)一种锂—空气电池的工作原理如图所示,下列说法不正确的是( )
A.金属锂作电池的负极
B.电子由金属锂经负载流向石墨烯
C.石墨烯表面发生的电极反应:O2+4e-+4H+ 2H2O
D.每消耗1 mol O2,金属锂电极减少28 g
答案 C
9.★★★(2025河南新乡三模,10)我国科学家利用Pt和Fe2O3纳米颗粒催化剂完成硝基芳烃上硝基的选择性加氢,原理如图所示:
下列有关说法错误的是( )
A.Pt为负极
B.电池工作时,H+从左向右通过质子交换膜
C.Fe2O3电极的电极反应式为+6e-+6H+ +2H2O
D.Pt和Fe2O3位置互换,原电池依然能正常工作
答案 D
10.★★★(2025安徽合肥二模,11)生物电化学系统可降解废水中的苯酚盐同时回收N,工作一段时间后脱盐室中溶液浓度降低,装置如图所示,其中a、b均为惰性电极,M、N为离子交换膜,Q为气体。下列说法正确的是( )
A.b电极为负极
B.气体Q中含有NH3
C.工作一段时间后,a电极区溶液质量减小
D.a电极反应:-27e-+11H2O 6CO2↑+26H+
答案 B
11.★★★(2026届河南南阳六校一调,13)我国科学工作者在化学顶尖期刊Angewandte Chemie International Edition上报道了一种以偶氮基(—NN—)为可逆氧化还原活性中心的新型偶氮苯类水系有机液流电池。其放电工作原理如图所示。下列说法中正确的是( )
A.电池工作时,N极失电子,电极反应为[Fe(CN)6]3--e- [Fe(CN)6]4-
B.充电时,M为阴极,发生氧化反应
C.偶氮苯类形成离子类微粒有助于溶于水
D.充电时,阴离子[Fe(CN)6]3-向M极移动
答案 C
12.★★★(2026届河南信阳高级中学开学考,13)如图所示电化学装置,b为H+/H2标准氢电极,可发生还原反应(2H++2e- H2↑)或氧化反应(H2-2e- 2H+),a、c分别为AgCl/Ag、AgI/Ag电极。实验发现:1与2相连a电极质量减小,2与3相连c电极质量增大。下列说法不正确的是( )
A.2与3相连,b电极周围pH增大
B.1与2相连,电池反应为2AgCl+H2 2Ag+2Cl-+2H+
C.1与3相连,a电极减小的质量等于c电极增加的质量
D.1与2、1与3相连,a电极均为e-流入极
答案 C
13.★★★(2026届四川广安10月考,12)某课题组报道了一种以Ca[B(hfip)4]2为电解质的新型合金化反应型钙离子电池,其工作原理如图所示。下列说法正确的是( )
A.电池工作时电流方向为Ca-Sn合金→负载→1,4-聚苯醌→电解质→Ca-Sn合金
B.1 mol 1,4-聚苯醌转化为时,负极质量减少40 g
C.将电解质溶液更换为饱和CaCl2水溶液,可提高该电池的电流效率
D.下一步研究方向可能是研究具有更高比能量的合金化反应型镁离子电池
答案 D
第2节 电解原理及其应用
五年高考
1.★(教考衔接:人教版选择性必修1第四章·实验活动4)(2025广东,6,2分)对铁钉进行预处理,并用铜氨溶液给铁钉镀铜。下列操作不能达到实验目的的是( )
答案 D
2.★★(2025湖北,12,3分)某电池的正极材料为LiFePO4,负极材料为嵌锂石墨。利用人工智能筛选出的补锂试剂LiSO2CF3,能使失活的电池再生并延长寿命,且保持电池原结构。将LiSO2CF3注入电池后充电补锂,过程中[SO2CF3]-转化为气体离去。下列有关充电补锂的说法错误的是( )
A.[SO2CF3]-在阳极失去电子
B.生成气体中含有氟代烃
C.过程中铁元素的价态降低
D.[SO2CF3]-反应并离去是该电池保持原结构的原因
答案 C
3.★★(2023辽宁,11,3分)某低成本储能电池原理如图所示。下列说法正确的是( )
A.放电时负极质量减小
B.储能过程中电能转变为化学能
C.放电时右侧H+通过质子交换膜移向左侧
D.充电总反应:Pb+S+2Fe3+ PbSO4+2Fe2+
答案 B
4.★★(双选)(2025海南,13,4分)用电解方法在铝表面生成致密氧化膜,实现对铝工件的保护。装置示意如图。电解过程中铝工件表面上有少量气泡逸出。下列说法错误的是( )
A.铝工件连接电源正极
B.槽电压越高,氧化膜的形成速率越快
C.电路中每转移6 mol e-,铝工件增重48 g
D.为获得更加致密的氧化膜,工作过程中,应选择适当电流密度
答案 BC
5.★★(2023重庆,12,3分)电化学合成是一种绿色高效的合成方法。下图是在酸性介质中电解合成半胱氨酸和烟酸的示意图。下列叙述错误的是( )
A.电极a为阴极
B.H+从电极b移向电极a
C.电极b发生的反应为+2H2O-6e- +6H+
D.生成3 mol半胱氨酸的同时生成1 mol烟酸
答案 D
6.★★★(2025湖南,9,3分)一种电化学处理硝酸盐产氨的工作原理如图所示。下列说法错误的是( )
A.电解过程中,K+向左室迁移
B.电解过程中,左室中N的浓度持续下降
C.用湿润的蓝色石蕊试纸置于b处,试纸先变红后褪色
D.N完全转化为NH3的电解总反应:N+8Cl-+6H2O NH3↑+9OH-+4Cl2↑
答案 B
7.★★★(2025全国,10,6分)某研究小组设计如下电解池,既可将中性废水中的硝酸盐转化为氨,又可将废塑料(PET)碱性水解液中的乙二醇转化为羟基乙酸盐,实现变废为宝。
电解时,下列说法错误的是( )
A.阳极区pH下降
B.OH-从阴极区向阳极区迁移
C.阴极发生反应N+7H2O+8e- NH3·H2O+9OH-
D.阴极转化1 mol N,阳极将生成4 mol HOCH2COO-
答案 D
8.★★★(2025浙江6月选考,12,3分)通过电化学方法制备Br2,进而由Br2与反应合成。为提高电流利用效率,某小组设计电化学合成示意图如下,已知氧化性:H2O2>Br2。下列说法不正确的是( )
A.电极A与电源正极相连
B.电极B的电极反应式为O2+2H++2e- H2O2
C.电解液中H2SO4可以用氢溴酸代替
D.原料足量的情况下,理论上电路中转移0.2 mol e-可得到0.1 mol
答案 D
9.★★★(2025陕晋青宁,13,3分)我国科研人员采用图示的电解池,由百里酚(TY)合成了百里醌(TQ)。电极b表面的主要反应历程见图(灰球表示电极表面催化剂)。下列说法错误的是 ( )
A.电解时,H+从右室向左室移动
B.电解总反应:TY+H2O TQ+2H2↑
C.以为原料,也可得到TQ
D.用18O标记电解液中的水,可得到
答案 D
10.★★(2025广西,17节选)我国科研工作者以污染物NO为氮源,用ZnO纳米片电催化CO2与NO合成尿素。如图所示为电催化合成尿素的原理示意图。
(5)a电极为 极。
(6)b电极发生的电极反应式为 。
答案 (5)阳 (6)CO2+2NO+10e-+10HC CO(NH2)2+10C+3H2O
三年模拟
11.★★(2026届河北保定定州中学开学考,12)酒石酸常用作食品工业的抗氧化剂,也可作饮料添加剂和药物工业的原料。工业上一种通过电渗析法制备酒石酸的原理如图所示(均采用惰性电极)。下列说法正确的是( )
A.工作时,电极电势:N>M
B.电解一段时间后,B室中溶液碱性增强
C.交换膜p为阳离子交换膜
D.理论上,M、N电极产生气体量相等
答案 B
12.★★(2026届江西赣抚吉十二校第一次联考,11)在耦合Ce介导的Cu/多孔碳电极上,太阳能自驱动N2直接电催化还原,产生无CO2的氨的装置如图所示。
下列说法错误的是( )
A.该装置将太阳能转化为电能,再转化为化学能
B.若M为阳离子交换膜,则K+由b极向a极迁移
C.当电路中通过3 mol电子时,理论上产生NH3的质量为17 g
D.该装置中Ce介导能降低N2还原反应的活化能,提高反应速率
答案 B
13.★★★(2026届湖北黄石9月起点考,15)大连理工大学研究团队在常温电化学合成丙酰胺领域取得突破性成果。以硝酸盐和正丙醇为反应物,在碱性条件下,采用电解和催化相结合的双极协同作用方式,可实现高效合成丙酰胺,装置如图所示。下列说法错误的是( )
A.电子转移方向:a→电极M,电极N→b
B.电极N的电极反应式:CH3CH2CH2OH+2OH--2e- CH3CH2CHO+2H2O
C.NH3和CH3CH2CHO反应转化为的原子利用率为100%
D.若电极M上有0.1 mol N放电,理论上一共能合成7.3 g丙酰胺
答案 C
14.★★★(2026届河北唐山开学考,11)一种结合电解法和化学催化的创新技术,可在温和条件下将废PET(聚对苯二甲酸乙二酯)转化为可用的化学品,原理示意图如下图所示:
下列说法错误的是( )
A.电源a端电势高于b端
B.电解过程中,阴极室溶液pH增大
C.PMo12的作用为促进PET水解,同时作电子和质子的传导体
D.阳极室发生反应:HOCH2—CH2OH+6PMo12+2H2O 6HPMo12+2HCOOH
答案 B
第3节 金属的腐蚀与防护
五年高考
1.★(2025全国,8,6分)下列关于铁腐蚀与防护的反应式正确的是( )
A.酸性环境中铁发生析氢腐蚀的负极反应:Fe-2e- Fe2+
B.铁发生腐蚀生锈的反应:3Fe+2O2+xH2O Fe3O4·xH2O
C.铁经过发蓝处理形成致密氧化膜:Fe+2HNO3(浓) FeO+2NO2↑+H2O
D.安装锌块保护船舶外壳,铁电极上发生的反应:Fe3++3e- Fe
答案 A
2.★(2024广东,5,2分)我国自主设计建造的浮式生产储卸油装置“海葵一号”将在珠江口盆地海域使用,其钢铁外壳镶嵌了锌块,以利用电化学原理延缓外壳的腐蚀。下列有关说法正确的是( )
A.钢铁外壳为负极
B.镶嵌的锌块可永久使用
C.该法为外加电流法
D.锌发生反应:Zn-2e- Zn2+
答案 D
3.★★(教考衔接:人教版选择性必修1第四章第三节·练习与应用)(2024浙江6月选考,13,3分)金属腐蚀会对设备产生严重危害,腐蚀快慢与材料种类、所处环境有关。下图为两种对海水中钢闸门的防腐措施示意图:
图1图2
下列说法正确的是( )
A.图1、图2中,阳极材料本身均失去电子
B.图2中,外加电压偏高时,钢闸门表面可发生反应:O2+4e-+2H2O 4OH-
C.图2中,外加电压保持恒定不变,有利于提高对钢闸门的防护效果
D.图1、图2中,当钢闸门表面的腐蚀电流为零时,钢闸门、阳极均不发生化学反应
答案 B
三年模拟
4.★★(2026届山西大学附中11月考,11)发蓝工艺是一种材料保护技术,钢铁零件的发蓝处理实质是使钢铁表面通过氧化反应,生成有一定厚度、均匀、致密、附着力强、耐腐蚀性能好的深蓝色氧化膜。钢铁零件经历如图转化进行发蓝处理。
已知:NaNO2的还原产物为NH3。
下列说法不正确的是( )
A.反应③中氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶1
B.钢铁零件发蓝处理后再涂油或涂蜡,耐腐蚀性会更好
C.钢铁发蓝处理前要“酸洗”或“碱洗”,是除去其表面的“锈斑”或“油污”
D.反应②的化学方程式为6Na2FeO2+NaNO2+5H2O 3Na2Fe2O4+NH3↑+7NaOH
答案 A
5.★★(2026届江苏南京学情调研,8)探究铁的电化学腐蚀实验如下:向饱和NaCl溶液中加入K3[Fe(CN)6]溶液(能与Fe2+形成蓝色沉淀)和酚酞,将铜片紧密覆盖在铁片上,向金属片交界处滴加1滴上述混合溶液,可能的原理如图所示。下列说法正确的是( )
A.铁片上发生还原反应,出现蓝色沉淀
B.铜片上的溶液变为红色,电极反应式为O2+4e-+2H2O 4OH-
C.用锌片代替铜片,保持其他操作不变,观察到的现象相同
D.用盐酸代替NaCl溶液,保持其他操作不变,观察到的现象相同
答案 B
考法突破13 电极反应式的书写
五年高考
1.★★(2024全国甲,12,6分)科学家使用δ-MnO2研制了一种MnO2-Zn可充电电池(如图所示)。电池工作一段时间后,MnO2电极上检测到MnOOH和少量ZnMn2O4。下列叙述正确的是( )
A.充电时,Zn2+向阳极方向迁移
B.充电时,会发生反应Zn+2MnO2 ZnMn2O4
C.放电时,正极反应有MnO2+H2O+e- MnOOH+OH-
D.放电时,Zn电极质量减少0.65 g,MnO2电极生成了0.020 mol MnOOH
答案 C
2.★★(2024江西,11,3分)我国学者发明了一种新型多功能甲醛—硝酸盐电池,可同时处理废水中的甲醛和硝酸根离子(如图)。下列说法正确的是 ( )
A.CuAg电极反应为2HCHO+2H2O-4e- 2HCOO-+H2↑+2OH-
B.CuRu电极反应为N+6H2O+8e- NH3↑+9OH-
C.放电过程中,OH-通过质子交换膜从左室传递到右室
D.处理废水过程中溶液pH不变,无需补加KOH
答案 B
3.★★(2023浙江1月选考,11,3分)在熔融盐体系中,通过电解TiO2和SiO2获得电池材料(TiSi),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:8H++TiO2+SiO2+8e- TiSi+4H2O
C.该体系中,石墨优先于Cl-参与反应
D.电解时,阳离子向石墨电极移动
答案 C
4.★★★(2025黑吉辽蒙,13,3分)一种基于Cu2O的储氯电池装置如图,放电过程中a、b极均增重。若将b极换成Ag/AgCl电极,b极仍增重。关于图中装置所示电池,下列说法错误的是( )
A.放电时Na+向b极迁移
B.该电池可用于海水脱盐
C.a极反应:Cu2O+2H2O+Cl--2e- Cu2(OH)3Cl+H+
D.若以Ag/AgCl电极代替a极,电池将失去储氯能力
答案 D
5.★★(2025湖南,18节选)在温和条件下,将CO转化为C4烃类具有重要意义。采用电化学—化学串联催化策略可将CO高选择性合成C4H10,该流程示意图如下:
回答下列问题:
(1)电解池中电极M与电源的 极相连。
(2)CO放电生成C2H4的电极反应式为 。
答案 (1)正 (2)2CO+8e-+6H2O C2H4+8OH-
三年模拟
6.★★(2026届黑龙江大庆第一次质检,12)1T-MoS2/石墨电极材料可在光照条件下产生电子(e-)和空穴(h+)制氧,其工作原理如图所示。在直流电场作用下,双极膜中的H2O解离成H+和OH-并分别向两极迁移。下列叙述正确的是( )
A.放电时,装置中电能转化为化学能
B.放电时,电子沿导线从b极流向a极
C.充电时,双极膜中OH-向b极迁移
D.充电时,a极的电极反应:2H2O+4e- O2↑+4OH-
答案 B
7.★★★(2025江西九江三模,11)化合物K4C6N16具有较高能量密度,可用于高能材料领域。在KOH水溶液中,利用电解法制备K4C6N16的原理如图所示。下列说法正确的是( )
A.a为电源负极,b为电源正极
B.电解过程中,OH-向Ni电极方向移动
C.电解生成C6的离子方程式为2C3N8H4+4OH- C6+4H2O+2H2↑
D.每转移4 mol电子时,生成1 mol K4C6N16
答案 C
8.★★★(2026届北京北师大附属实验中学开学考,12)研究人员利用电化学原理吸收废气中的NO2,其工作原理如下图所示。
下列说法不正确的是( )
A.a电极为负极,c电极为阳极
B.b电极的电极反应式:NO2+e- N
C.反应一段时间后,d极区溶液pH增大
D.吸收过程的总反应:2NO2+7Zn+16H+ 2N+7Zn2++4H2O
答案 D
9.★★★(2026届河南信阳高级中学9月考,10)某科研所以CO2与丙胺为原料,在碱性条件下实现了乙酸盐和丙腈的高选择性合成,该装置的工作原理如图所示(阴离子交换膜只允许OH-通过)。下列说法正确的是( )
A.a极为直流电源的负极,电子从a极经电解池流向b极
B.电解一段时间后,阴极区溶液pH降低
C.每生成1 mol丙腈,同时生成2 mol CH3COO-
D.在Ni2P电极上发生的反应为CH3(CH2)2NH2-4e- CH3CH2CN+4H+
答案 B
10.(2025山东潍坊二模,10改编)氨燃料电池是当前推动绿氨能源化应用的重要研究方向和热点。一种通过光hν-Ni/TiO2催化合成绿氨联合氨燃料电池的装置如图所示,在光照作用下光催化剂被激发产生电子(e-)和空穴(h+)。下列说法错误的是( )
A.X极为负极
B.光催化剂表面发生反应:2H2O+4h+ 4H++O2↑
C.X极的电极反应式是2NH3+6OH--6e- N2+6H2O
D.每产生5.6 L(标准状况)NH3,光催化装置生成1.5 mol h+
答案 D
考法突破14 新型电化学装置分析及相关计算
五年高考
1.★★★(2025江苏,8,3分)以稀H2SO4为电解质溶液的光解水装置如图所示,总反应为2H2O 2H2↑+O2↑。下列说法正确的是( )
A.电极a上发生氧化反应生成O2
B.H+通过质子交换膜从右室移向左室
C.光解前后,H2SO4溶液的pH不变
D.外电路每通过0.01 mol电子,电极b上产生0.01 mol H2
答案 A
2.★★★(2025广东,14,4分)一种高容量水系电池示意图如图。已知:放电时,电极Ⅱ上MnO2减少;电极材料每转移1 mol电子,对应的理论容量为26.8 A·h。下列说法错误的是( )
A.充电时Ⅱ为阳极
B.放电时Ⅱ极室中溶液的pH降低
C.放电时负极反应为MnS-2e- S+Mn2+
D.充电时16 g S能提供的理论容量为26.8 A·h
答案 B
3.★★★(2025湖北,15,3分)某电化学制冷系统的装置如图所示。[Fe(H2O)6]3+和[Fe(H2O)6]2+在电极上发生相互转化,伴随着热量的吸收或释放,经由泵推动电解质溶液的循环流动(①→②→③→④→①)实现制冷。装置只通过热交换区域Ⅰ和Ⅱ与环境进行传热,其他区域绝热。下列描述错误的是 ( )
A.阴极反应为[Fe(H2O)6]3++e- [Fe(H2O)6]2+
B.已知②处的电解液温度比①处的低,可推断[Fe(H2O)6]2+比[Fe(H2O)6]3+稳定
C.多孔隔膜可以阻止阴极区和阳极区间的热交换
D.已知电子转移过程非常快,物质结构来不及改变。热效应主要来自电子转移后[Fe(H2O)6]2+和[Fe(H2O)6]3+离子结构的改变
答案 B
4.★★★(2025浙江1月选考,12,3分)一种可充放电Li-O2电池的结构示意图如图所示。该电池放电时,产物为Li2O和Li2O2,随温度升高Q(消耗1 mol O2转移的电子数)增大。
下列说法不正确的是( )
A.熔融盐中LiNO3的物质的量分数影响充放电速率
B.充放电时,Li+优先于K+通过固态电解质膜
C.放电时,随温度升高Q增大,是因为正极区O2-转化为
D.充电时,锂电极接电源负极
答案 C
5.★★★(2025甘肃,12,3分)我国科研工作者设计了一种Mg-海水电池驱动海水(pH=8.2)电解系统(如下图),以新型MoNi/NiMoO4为催化剂(生长在泡沫镍电极上),在电池和电解池中同时产生氢气。下列关于该系统的说法错误的是( )
A.将催化剂生长在泡沫镍电极上可提高催化效率
B.在外电路中,电子从电极1流向电极4
C.电极3的反应为4OH--4e- 2H2O+O2↑
D.理论上,每通过2 mol电子,可产生1 mol H2
答案 D
6.★★★(2025安徽,13,3分)研究人员开发出一种锂—氢可充电电池(如图所示),使用前需先充电,其固体电解质仅允许Li+通过。下列说法正确的是( )
A.放电时电解质溶液质量减小
B.放电时电池总反应为H2+2Li 2LiH
C.充电时Li+移向惰性电极
D.充电时每转移1 mol电子,c(H+)降低1 mol·L-1
答案 C
7.★★★(2023辽宁,7,3分)某无隔膜流动海水电解法制H2的装置如图所示,其中高选择性催化剂PRT可抑制O2产生。下列说法正确的是( )
A.b端电势高于a端电势
B.理论上转移2 mol e-生成4 g H2
C.电解后海水pH下降
D.阳极发生:Cl-+H2O-2e- HClO+H+
答案 D
8.★★★(2025四川,14,3分)最近,我国科学工作者制备了一种Ni-CuO电催化剂,并将其与金属铝组装成可充电电池,用于还原污水中的N为NH3,其工作原理如图所示。研究证明,电池放电时,水中的氢离子在电催化剂表面获得电子成为氢原子,氢原子再将吸附在电催化剂表面的N逐步还原为NH3。
下列说法错误的是( )
A.放电时,负极区游离的OH-数目保持不变
B.放电时,还原1.0 mol N为NH3,理论上需要8.0 mol氢原子
C.充电时,OH-从阴极区穿过离子交换膜进入阳极区
D.充电时,电池总反应为4[Al(OH)4]- 4Al+6H2O+4OH-+3O2↑
答案 A
9.★★★★(2025河北,10,3分)科研工作者设计了一种用于废弃电极材料LixCoO2(x<1)再锂化的电化学装置,其示意图如下:
已知:参比电极的作用是确定LixCoO2再锂化为LiCoO2的最优条件,不干扰电极反应。下列说法正确的是( )
A.LixCoO2电极上发生的反应:LixCoO2+xe-+xLi+ LiCoO2
B.产生标准状况下5.6 L O2时,理论上可转化 mol的LixCoO2
C.再锂化过程中,S向LixCoO2电极迁移
D.电解过程中,阳极附近溶液pH升高
答案 B
三年模拟
10.★★★(2026届四川巴中零诊,14)我国某科研团队开发出了用于制氢的膜基海水电解槽,其装置如图所示。下列说法正确的是( )
A.电极M的电势比电极N的高
B.电解一段时间后B室中溶液pH不变
C.当M极产生44.8 L气体(标准状况),通过阴离子交换膜的离子数为4NA(设NA为阿伏加德罗常数的值)
D.电解过程中NaOH溶液和稀硫酸中溶质的物质的量均减小
答案 C
11.★★★(2026届福建福州第一次质检,9)为减少火力发电时SO2的排放,可采用电解法去除燃煤中的FeS2杂质,原理如图所示。下列说法错误的是( )
A.石墨A为阳极
B.石墨B上产生气体的电极反应式为2H++2e- H2↑
C.当外电路通过1 mol e-时,理论上能处理8 g FeS2
D.电解一段时间后,溶液的酸性会减弱
答案 D
12.★★★(2026届四川南充第一次月考,11改编)高电压水系锌—有机混合液流电池的装置如图所示。下列说法错误的是( )
A.充电时,b端接电源正极
B.放电时,正极反应式为FQ+2e-+2H+ FQH2
C.充电时,阴极材料每增重13 g,中性电解质质量增加11.7 g
D.充电时,阳极区溶液pH变小
答案 C
13.★★★(2025河南郑州二模,13)下图是一种回收废旧锂离子电池中的锂离子(Li+),并利用工业废气中的NO2将其转化为LiNO2的装置,最终制备出纯净的LiNO3,同时在这一过程中产生电能。已知法拉第常数F=96 500 C·mol-1。
下列说法错误的是( )
A.离子交换膜为阳离子交换膜
B.正极反应式:LiFePO4+e- Li++FePO4
C.空气氧化LiNO2的化学方程式:2LiNO2+O2 2LiNO3
D.当外电路I=1 A,工作2小时,理论上b电极反应的NO2约为3.43 g
答案 B
考法突破15 离子交换膜在电化学中的应用
五年高考
1.★★★(2025江西,9,3分)我国学者设计了一种新型去除工业污水重金属离子的电池(如图)。 下列说法错误的是( )
已知:CuHCF为铜基普鲁士蓝{Cu[Fe(CN)6]0.67·nH2O}
A.CuHCF中的Fe为+3价
B.交换膜为阴离子交换膜
C.洗脱目的是去除电极吸附的Ni2+
D.Zn2+溶液可电解再生电池负极
答案 C
2.★★★(2024重庆,9,3分)我国科研工作者研发了一种新型复合电极材料,可将CO2电催化转化为甲酸,下图是电解装置示意图。下列说法正确的是( )
A.电解时电极N上产生OH-
B.电解时电极M上发生氧化反应
C.阴、阳离子交换膜均有两种离子通过
D.总反应为2CO2+2H2O 2HCOOH +O2
答案 D
3.★★★(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
4.★★★(2024福建,9,4分)一种兼具合成功能的新型锂电池工作原理如图。电解质为含Li+的有机溶液。放电过程中产生(CF3SO2)2NLi,充电过程中电解LiCl产生Cl2。下列说法正确的是( )
A.交换膜为阴离子交换膜
B.电解质溶液可替换为LiCl水溶液
C.理论上每生成1 mol Cl2,需消耗2 mol Li
D.放电时总反应:6Li+N2+4CF3SO2Cl 2(CF3SO2)2NLi+4LiCl
答案 D
5.(2025河南,12,3分)一种液流电解池在工作时可以实现海水淡化,并以LiCl形式回收含锂废弃物中的锂元素,其工作原理如图所示。
下列说法正确的是( )
A.Ⅱ为阳离子交换膜
B.电极a附近溶液的pH减小
C.电极b上发生的电极反应式为[Fe(CN)6]4-+e- [Fe(CN)6]3-
D.若海水用NaCl溶液模拟,则每脱除58.5 g NaCl,理论上可回收1 mol LiCl
答案 D
6.(2025云南,11,3分)一种用双极膜电渗析法卤水除硼的装置如图所示,双极膜中H2O解离的H+和OH-在电场作用下向两极迁移。除硼原理:[B(OH)4]-+H+ B(OH)3+H2O。下列说法错误的是( )
A.Pt电极反应:4OH--4e- O2↑+2H2O
B.外加电场可促进双极膜中水的电离
C.Ⅲ室中,X膜、Y膜分别为阳离子交换膜和阴离子交换膜
D.Ⅳ室每生成1 mol NaOH,同时Ⅱ室最多生成1 mol B(OH)3
答案 C
7.(双选)(2025山东,12,4分)全铁液流电池工作原理如图所示,两电极分别为石墨电极和负载铁的石墨电极。下列说法正确的是( )
A.隔膜为阳离子交换膜
B.放电时,a极为负极
C.充电时,隔膜两侧溶液Fe2+浓度均减小
D.理论上,Fe3+每减少1 mol,Fe2+总量相应增加2 mol
答案 BC
8.(双选)(2023山东,11,4分)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
三年模拟
9.★★(2025广东汕头三模,16)第二代钠离子电池是以嵌钠硬碳(NaxCy)和锰基高锰普鲁士白{Na2Mn[Mn(CN)6]}为电极的新型二次电池,充电时Na+脱嵌后嵌入硬碳,放电时发生脱嵌,其工作原理如图所示。下列说法正确的是( )
A.充电时,a接电源的负极
B.充电时,B极反应为Cy+xNa++xe- NaxCy
C.放电时,Na+穿过离子交换膜向B极移动
D.放电时,每转移1 mol电子,A极质量减少23 g
答案 B
10.★★★(2025湖南邵阳三模,11改编)电化学合成是对环境友好的合成方法,以对硝基苯甲酸()为原料,采用惰性电极电解法合成对氨基苯甲酸()的装置如图。下列说法正确的是( )
A.M电极为阴极
B.该离子交换膜为阴离子交换膜
C.电解一段时间后,阳极室溶液的pH不变
D.若直流电源用铅酸蓄电池,则每生成0.1 mol对氨基苯甲酸,铅酸蓄电池负极质量增加28.8 g
答案 D
11.★★(2026届江苏如皋中学测试一,8)一种水性电解液Zn-MnO2离子选择双隔膜电池如下图所示{已知在KOH溶液中,Zn2+以[Zn(OH)4]2-形式存在}。下列叙述不正确的是( )
A.放电时Zn作负极
B.a为阳离子交换膜,b为阴离子交换膜
C.放电时MnO2电极上发生的反应:MnO2+4H++2e- Mn2++2H2O
D.放电时,电路中每通过1 mol电子,Zn电极的质量减小32.5 g
答案 B
12.★★★(2026届湖南益阳9月质量监测,12)硫酸厂烟气中SO2可用碱吸—电解法进行处理。先用NaOH溶液吸收SO2,再将生成的Na2SO3溶液进行电解,其原理如下图所示。下列说法错误的是( )
A.电极a与电源的正极相连
B.电极b上的电极反应式为2H2O+2e- 2OH-+H2↑
C.半透膜Ⅰ为阳离子交换膜,半透膜Ⅱ为阴离子交换膜
D.标准状况下,若收集到22.4 L的气体G,则有1 mol M移向左室
答案 C
13.★★★(2026届陕西西安铁一中月考,12)我国科学家设计了一套电化学装置,能够同时实现苯酚的无害化处理和电催化合成,其工作原理如图所示。下列说法错误的是( )
A.膜Ⅰ为阳离子交换膜
B.电子由d极经外电路移动到a极
C.c极的电极反应为+4e-+2H2O 4OH-+
D.b极区每消耗1 mol苯酚,可合成7 mol
答案 C
14.★★★(2025湖南永州三模,10)我国谢和平院士团队研发了“解耦电化学CO2捕集法”,为全球减碳目标提供了全新的技术支撑。已知捕集CO2时n区发生如下变化, 。下列说法错误的是 ( )
A.气体b为CO2
B.装置中的离子交换膜为阳离子交换膜
C.m区电极反应式为2H2O+2e- H2↑+2OH-
D.电路中转移2 mol e-,理论上可吸收CO2的体积为44.8 L(标准状况)
答案 B
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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