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4.2电解池
一．选择题（共12小题）
1．（2025秋 市中区校级期中）利用如图装置模拟工业上电渗析法实现海水淡化，左侧装置为浓差电池。浓差电池是一种利用电解质溶液浓度差产生电势差而形成的电池，理论上当电解质溶液的浓度相等时停止放电。下列说法错误的是（　　）
A．膜1为阳离子交换膜、膜2为阴离子交换膜
B．乙室的Ag电极电势高于甲室
C．石墨1电极的反应为2Cl﹣﹣2e﹣═Cl2
D．当乙室Ag电极的质量增加21.6g时，理论上NaCl溶液减少11.7g NaCl
2．（2025秋 烟台期中）中科海钠公司研发的二次电池“钠离子电池”被欧盟评价为“锂电的性能、铅酸的价格”。其放电总反应为NaxCn+Na1﹣xMeO2＝nC+NaMeO2，工作原理如图所示。下列说法正确是（　　）
A．放电时，正极反应式：Na1﹣xMeO2+xe﹣+xNa+＝NaMeO2
B．充电时，电流方向为M→电解液→N
C．放电时，M极每减少4.6g，电解液中将增加0.2mol Na+
D．充电时，外电路每转移1mole﹣，有1mol NaMeO2被氧化
3．（2025秋 邢台期中）某种具有质子“摇椅”机制的水系镍有机电池（质子交换膜未画出）工作原理如图所示。放电时，a极生成偶氮苯。下列说法错误的是（　　）
A．放电时，H+由左向右移动
B．充电时，a极接电源负极
C．充电时，b极的电极反应为NiOOH+e﹣+H+＝Ni（OH）2
D．放电时，每生成1mol偶氮苯，外电路转移的电子数目约为1.204×1024
阅读下列材料，完成4﹣4题。电催化CO2还原反应制乙烯（C2H4）是减少CO2排放和生产高附加值化学品的有效方法。然而，较慢的H2O解离动力学限制了质子供应的速率，阻碍了C2H4的生成，中国海洋大学科研人员设计了一种MgO改性CuO催化剂（MgO/CuO），能实现同时促进H2O的解离和CO2的吸附，实现乙烯的高效生产。
4．如图为用惰性电极电解强酸性二氧化碳水溶液制备乙烯的装置，其原理为：2CO2+2H2OC2H4+3O2。设NA表示阿伏加德罗常数的值，下列有关说法正确的是（　　）
A．制得5.6g乙烯，理论上转移电子数为2.4NA
B．质子由左侧通过离子交换膜移向右侧
C．电极a的反应为：2H2O+4e﹣═4H++O2↑
D．电极a的电势低于电极b
5．（2025秋 孝感期中）一种以CO2和CH3OH为原料，利用SnO2（mSnO2/CC）和CuO纳米片（CuONS/CF）作催化电极，制备甲酸（甲酸盐）的电化学装置的工作原理如图所示，（已知电解时甲醇难在电极上直接放电），下列说法错误的是（　　）
A．图中直流电源a为负极
B．电解过程中CH3OH参与的总反应式为
C．当有1mol H+通过质子交换膜时，装置中生成HCOO﹣和HCOOH共计1.5mol
D．加入NaCl溶液的作用是氯离子在阳极放电生成氯气，氯气将甲醇氧化为甲酸
6．（2025 合肥模拟）一种O2辅助的Al—CO2电池工作原理如图所示，电池使用AlCl3溶液作电解质溶液，反应后有Al2（C2O4）3沉淀生成。下列说法正确的是（　　）
A．电池工作将电能转化为化学能
B．正极区的总反应为6CO2+6e﹣+2Al3+＝Al2（C2O4）3↓
C．放电时电子经导线移向铝电极
D．常温时，铝电极质量减少2.7g，理论上消耗6.72LCO2
7．（2025 湖北一模）还原性辅酶I（NADH）是一种生物氢的载体，在酶催化中有重要作用。利用电化学驱动可实现高效NADH再生并迅速参与酶催化反应。使用该驱动并用L﹣乳酸脱氢酶（LDH）催化的原理如图所示。
下列说法错误的是（　　）
A．高温可提高离子的迁移速率从而加快催化效率
B．X电极可连铅酸蓄电池的PbO2电极
C．Y电极反应式：CO2+H2O+2e﹣═OH﹣+HCOO﹣
D．每生成1mol O2，生成2mol乳酸
8．（2025秋 上城区月考）热电化学电池可以将热能直接转换为电能，一种热电化学电池的工作原理如图。下列说法不正确的是（　　）
A．热端电极反应：
B．电解质溶液中应设置隔热的阴离子交换膜
C．升高冷端电极处的温度可以提高电池的电压
D．将装置中的负载改为电源，可以同时实现制冷和制热的效果
9．（2025秋 徐州期中）一种光电催化脱除SO2的工作原理如图所示。工作时，光催化Fe2O3电极产生电子和空穴，双极膜中H2O解离的H+和OH﹣分别向两极迁移。下列说法不正确的是（　　）
A．空穴和电子的产生驱动了脱除SO2与制备H2O2的发生
B．双极膜中H2O解离的OH﹣向GDE电极移动
C．左室发生的电极反应式：
D．工作一段时间，当电路中转移1mole﹣，右室增重17g
10．（2025秋 宁波期中）NaCl是一种重要的化工原料，可以制备多种物质，如图所示。下列说法中不正确的是（　　）
A．NaCl在不同的条件（溶液、熔融）下通电，产物是不同的
B．H2在Cl2中燃烧可观察到苍白色火焰，且瓶口上方有白雾
C．将Cl2通入冷的石灰乳中，可以得到以Ca（ClO）2为有效成分的漂白粉
D．Cl2具有漂白性，可以使湿润的红色布条褪色
11．（2025秋 保定期中）5N（表示纯度）高纯铜作为现代尖端领域的基础材料，与常规的4N铜相比，拥有更低的电阻率、更高的导热性能等。以4N铜为原料，H2O2硝酸体系为电解质，电解液pH＝1，制备5N高纯铜的原理如图。下列说法错误的是（　　）
A．4N铜应连接电源的正极
B．阴极的副反应为
C．每生成64g铜，电路中转移的电子数为2NA
D．H2O2的加入可在一定程度上维持的浓度
12．（2025秋 长沙校级月考）某大学教授团队揭示了In2O3用于二氧化碳电还原时，自身会发生还原重构，该团队还通过电化学原位拉曼光谱、X射线吸收光谱等技术对In2O3在电化学还原条件下的活性物种进行了研究。设计以CO2与辛胺为原料用电化学方法实现了甲酸和辛腈的高选择性合成，装置工作原理如图。下列说法错误的是（　　）
A．在现代化学中，利用原子光谱上的特征谱线可以鉴定元素的种类
B．若以铅酸蓄电池为电源，则In/In2O3﹣x极应与铅酸蓄电池的Pb极相连
C．工作时，每转移2mol电子，In/In2O3﹣x极溶液的质量增加44g
D．Ni2P极上发生的电极反应为
二．解答题（共3小题）
13．（2025秋 辽宁期中）含氮化合物如、是水体污染的重要来源，排放前需对其处理。回答下列问题：
（1）电化学氧化法可将废水中的转化为N2，其中一步关键反应为ΔH。
已知：Ⅰ.l）ΔH1＝﹣akJ mol﹣1；
Ⅱ.
Ⅲ.。
①计算上述关键反应的ΔH＝　 　 kJ mol﹣1（用含a、b、c的代数式表示）。
②已知c＝414，O2（g）的键能为498kJ mol﹣1，试比较稳定性：　 　 （填“＞”“＝”或“＜”）。
（2）如图为一种电化学间接处理废水中的装置。该装置采用IrO2﹣RuO2/Ti为阳极材料以及可对溶液pH自适应调节的铝板为阴极材料。电解质溶液为含氮350mg L﹣1的合成废水（食盐水中加入氯化铵固体后得到）。
①a极应连接直流电源的　 　 （填“正”或“负”）极。b极表面的电极反应式为　 　 。
②HClO处理的离子方程式为　 　 ；装置工作时溶液酸性过强，会导致去除效率降低，请结合平衡移动和图示过程解释原因：　 　 。
③下列关于该装置说法正确的是　 　 。
A.电解时阳离子向b极迁移
B.a极析氢反应生成的OH﹣会使溶液pH持续升高至强碱性
C.该电池通过Al、、Al（OH）3之间的转化实现pH自适应调节
D.每处理1L合成废水，a极至少会产生标准状况下0.84L气体
14．（2025秋 市中区校级期中）探究原电池和电解池原理，对生产生活具有重要的意义。
Ⅰ.利用电化学方法可以将CO2有效地转化为HCOO﹣，装置如图所示。
（1）在该装置中，a极为　 　 （填“正”或“负”）极，若以铅酸蓄电池为直流电源，则铅酸蓄电池中a极的电极反应式为　 　 。
（2）装置工作时，阴极除有HCOO生成外，还可能生成副产物，降低电解效率。
已知：。
①副产物可能是　 　 （写出一种即可）。
②标准状况下，当阳极生成氧气的体积为224mL时，测得整个阴极区内的c（HCOO﹣）＝0.015mol L﹣1，电解效率为　 　 （忽略电解前后溶液的体积变化）。
Ⅱ.空气电池是目前储电能力最高的电池。以空气电池为电源，用惰性电极电解硫酸铜溶液如图所示。
（3）该电池工作时的反应为VB2+11O2＝4B2O3+2V2O5。其中负极发生的电极反应为　 　 。
（4）电解一段时间后，B池中溶液的pH将　 　 （填“增大”、“减小”或“不变”）。
（5）当外电路中通过0.04mol电子时，B装置内共收集到0.448L气体（标准状况），若B装置内的液体体积为200mL（电解前后溶液体积不变），则电解前CuSO4溶液的物质的量浓度为　 　 mol L﹣1。
15．（2025秋 房山区期中）电化学原理在生活中应用广泛。
（1）某氢氧燃料电池工作原理如图所示。
①电极a为电池的　 　 极。
②电极b表面电极反应式为　 　 。
③工作一段时间后，电解质溶液的pH　 　 （填“变大”“变小”或“不变”）。
（2）金属腐蚀的防护是重要的研究课题。
①碳钢管发生电化学腐蚀是因为形成了原电池，其负极的电极反应式为　 　 。
②如图中，为了减缓海水对铁闸门A的腐蚀，材料B可以选择　 　 （填字母序号）。
a.碳棒
b.锌板
c.铜板
用电化学原理说明材料B需定期补换的原因：　 　 。
4.2电解池
参考答案与试题解析
一．选择题（共12小题）
1．（2025秋 市中区校级期中）利用如图装置模拟工业上电渗析法实现海水淡化，左侧装置为浓差电池。浓差电池是一种利用电解质溶液浓度差产生电势差而形成的电池，理论上当电解质溶液的浓度相等时停止放电。下列说法错误的是（　　）
A．膜1为阳离子交换膜、膜2为阴离子交换膜
B．乙室的Ag电极电势高于甲室
C．石墨1电极的反应为2Cl﹣﹣2e﹣═Cl2
D．当乙室Ag电极的质量增加21.6g时，理论上NaCl溶液减少11.7g NaCl
【答案】A
【分析】首先分析浓差电池（左侧装置）：乙室AgNO3浓度（1mol/L）高于甲室（0.2mol/L），Ag+浓度越高，电极电势越高，因此乙室的Ag电极是正极（发生还原反应：Ag++e﹣＝Ag），甲室的Ag电极是负极（发生氧化反应：Ag﹣e﹣ ＝Ag+；右侧为电解池，甲室Ag（负极）连接的石墨1是阳极，乙室Ag（正极）连接的石墨2是阴极，据以上分析解答。
【解答】解：A．电解池中，石墨1（阳极）的反应为2Cl﹣﹣2e﹣═Cl2↑；氯离子通过膜1进入左室，膜1为阴离子交换膜，膜2为阴极，2H++2e﹣＝H2↑，钠离子通过膜2进入右室，膜2为阳离子交换膜，故A错误；
B．乙室Ag+浓度更高，Ag电极电势高于甲室，故B正确；
C．石墨1是阳极，发生氧化反应：2Cl﹣﹣2e﹣═Cl2↑，故C正确；
D．乙室Ag电极质量增加21.6g（即0.2mol Ag），转移0.2mol电子；电解池中Na+和Cl﹣各移动0.2mol，NaCl减少0.2mol，质量为0.2mol×58.5g/mol＝11.7g，故D正确；
故选：A。
【点评】本题主要考查了浓差电池产生电流的原理及电解池的原理，解答本题的关键是判断出原电池的正负极及极反应和电解池的阴阳极及极反应规律。
2．（2025秋 烟台期中）中科海钠公司研发的二次电池“钠离子电池”被欧盟评价为“锂电的性能、铅酸的价格”。其放电总反应为NaxCn+Na1﹣xMeO2＝nC+NaMeO2，工作原理如图所示。下列说法正确是（　　）
A．放电时，正极反应式：Na1﹣xMeO2+xe﹣+xNa+＝NaMeO2
B．充电时，电流方向为M→电解液→N
C．放电时，M极每减少4.6g，电解液中将增加0.2mol Na+
D．充电时，外电路每转移1mole﹣，有1mol NaMeO2被氧化
【答案】A
【分析】由放电时总反应NaxCn+Na1﹣xMeO2＝nC+NaMeO2可知，NaxCn失电子生成C，则M为负极，负极反应为NaxCn﹣xe﹣＝nC+xNa+，Na1﹣xMeO2得电子生成NaMO2，N为正极，正极反应为Na1﹣xMeO2+xe﹣+xNa+＝NaMeO2，放电时阳离子移向正极，电子由负极经过外电路流向正极；充电时为电解池，原电池的原正、负极与外加电源的正负极相接，作阳极、阴极，阴、阳极反应与负正极反应相反，据此分析解答。
【解答】解：A．放电时正极反应为Na1﹣xMeO2+xe﹣+xNa+＝NaMeO2，故A正确；
B.电流的方向与电子的移动方向相反，充电时M为阴极，N为阳极，电子由外接电源的负极流向阴极M，溶液中为离子导电，阳离子向阴极（M）移动，故电流方向为N→电解液→M，故B错误；
C．由放电时总反应NaxCn+Na1﹣xMeO2＝nC+NaMeO2，M极每减少4.6g（0.2mol）Na+，正极同时增加0.2mol Na+，溶液中没有增加Na+，故C错误；
D．充电时，有1mol NaMeO2被氧化生成1mol Na1﹣xMeO2，外电路每转移xmole﹣，故D错误；
故选：A。
【点评】本题以新型电池为载体考查原电池和电解池原理的应用，侧重考查分析能力和灵活运用能力，明确电极的判断、电极反应及反应式书写是解题关键，注意根据电荷守恒书写电极反应式，题目难度中等。
3．（2025秋 邢台期中）某种具有质子“摇椅”机制的水系镍有机电池（质子交换膜未画出）工作原理如图所示。放电时，a极生成偶氮苯。下列说法错误的是（　　）
A．放电时，H+由左向右移动
B．充电时，a极接电源负极
C．充电时，b极的电极反应为NiOOH+e﹣+H+＝Ni（OH）2
D．放电时，每生成1mol偶氮苯，外电路转移的电子数目约为1.204×1024
【答案】C
【分析】根据电池示意图，放电时a极生成偶氮苯（），则由→化合价升高，a电极为负极，电极反应式为：﹣2e﹣+2OH﹣＝+2H2O，则b电极为正极，电极反应式为：，充电时反应刚好反向进行，据此分析解答；
【解答】解：A．放电时，阳离子向正极移动，故H+由左向右移动，故A正确；
B．根据电池示意图，放电时a极生成偶氮苯（），则由→化合价升高，a电极为负极，电极反应式为：﹣2e﹣+2OH﹣＝+2H2O，则b电极为正极，电极反应式为：，充电时反应刚好反向进行，充电时，a极做阴极，接电源负极，故B正确；
C．根据分析可知，充电时，b极的电极反应为，故C错误；
D．放电时，每生成1mol偶氮苯，转移2mol电子，外电路转移的电子数目约为1.204×1024，故D正确；
故选：C。
【点评】本题考查电化学，侧重考查学生原电池和电解池的掌握情况，试题难度中等。
阅读下列材料，完成4﹣4题。电催化CO2还原反应制乙烯（C2H4）是减少CO2排放和生产高附加值化学品的有效方法。然而，较慢的H2O解离动力学限制了质子供应的速率，阻碍了C2H4的生成，中国海洋大学科研人员设计了一种MgO改性CuO催化剂（MgO/CuO），能实现同时促进H2O的解离和CO2的吸附，实现乙烯的高效生产。
4．如图为用惰性电极电解强酸性二氧化碳水溶液制备乙烯的装置，其原理为：2CO2+2H2OC2H4+3O2。设NA表示阿伏加德罗常数的值，下列有关说法正确的是（　　）
A．制得5.6g乙烯，理论上转移电子数为2.4NA
B．质子由左侧通过离子交换膜移向右侧
C．电极a的反应为：2H2O+4e﹣═4H++O2↑
D．电极a的电势低于电极b
【答案】A
【分析】A．由反应2CO2+2H2OC2H4+3O2知，每生成1mol乙烯转移12mol电子；
B．阳离子移向阴极；
C．阳极失去电子发生氧化反应；
D．阳极电势高于阴极。
【解答】解：A．由反应2CO2+2H2OC2H4+3O2知，每生成1mol乙烯转移12mol电子，5.6g乙烯的物质的量为0.2mol，因此制得5.6g乙烯，理论上转移电子数为2.4NA，故A正确；
B．阳离子移向阴极，质子由右侧通过离子交换膜移向左侧，故B错误；
C．阳极失去电子发生氧化反应，则电极a的反应为：2H2O﹣4e﹣═4H++O2↑，故C错误；
D．阳极电势高于阴极，因此电极a的电势高于电极b，故D错误；
故选：A。
【点评】本题主要考查电解池的工作原理，为高频考点，题目难度不大。
5．（2025秋 孝感期中）一种以CO2和CH3OH为原料，利用SnO2（mSnO2/CC）和CuO纳米片（CuONS/CF）作催化电极，制备甲酸（甲酸盐）的电化学装置的工作原理如图所示，（已知电解时甲醇难在电极上直接放电），下列说法错误的是（　　）
A．图中直流电源a为负极
B．电解过程中CH3OH参与的总反应式为
C．当有1mol H+通过质子交换膜时，装置中生成HCOO﹣和HCOOH共计1.5mol
D．加入NaCl溶液的作用是氯离子在阳极放电生成氯气，氯气将甲醇氧化为甲酸
【答案】C
【分析】根据图示可知，二氧化碳转化为甲酸根离子，发生还原反应，mSnO2/CC为阴极；甲醇转化为甲酸，发生氧化反应，CuONS/CF为阳极，据以上分析解答。
【解答】解：A．二氧化碳转化为甲酸根离子，发生还原反应，mSnO2/CC为阴极，故a电极是直流电源的负极，故A正确；
B．CuONS/CF为阳极，该电极上，甲醇转化为甲酸，发生氧化反应，极反应方程式书写正确，故B正确；
C．根据电极反应可知，1mol CO2转化为甲酸根离子，转移2mol电子，1mol甲醇转化为甲酸，转移电子4mol电子，因此有1mol H+通过质子交换膜时，转移电子为1mol，产生HCOO﹣和HCOOH共计为0.75mol，故C错误；
D．加入NaCl溶液的作用是氯离子在阳极放电生成氯气，氯气将甲醇氧化为甲酸，故D正确；
故选：C。
【点评】本题主要考查了电解池的工作原理，通过两极物质中含有碳元素的价态变化判断出阴阳极是解答本题的关键。
6．（2025 合肥模拟）一种O2辅助的Al—CO2电池工作原理如图所示，电池使用AlCl3溶液作电解质溶液，反应后有Al2（C2O4）3沉淀生成。下列说法正确的是（　　）
A．电池工作将电能转化为化学能
B．正极区的总反应为6CO2+6e﹣+2Al3+＝Al2（C2O4）3↓
C．放电时电子经导线移向铝电极
D．常温时，铝电极质量减少2.7g，理论上消耗6.72LCO2
【答案】B
【分析】该装置为原电池，先发生反应1：，然后生成的再与CO2和Al3+发生反应2：，则总反应为反应1×6+反应2得：，据此分析。
【解答】解：A．根据题目介绍，该装置为原电池，是将化学能转变为电能，故A错误；
B．先发生反应1：，然后生成的再与二氧化碳和铝离子发生反应2：，则总反应为反应1×6+反应2得：，故B正确；
C．根据装置图可知，该原电池中金属Al为负极，失去电子，电子经导线流过负载流向O2得电子的电极（正极），故C错误；
D．没有标注在标准状况条件下，所以无法具体计算消耗CO2的体积，故D错误；
故选：B。
【点评】本题主要考查原电池与电解池的综合等，注意完成此题，可以从题干中抽取有用的信息，结合已有的知识进行解题。
7．（2025 湖北一模）还原性辅酶I（NADH）是一种生物氢的载体，在酶催化中有重要作用。利用电化学驱动可实现高效NADH再生并迅速参与酶催化反应。使用该驱动并用L﹣乳酸脱氢酶（LDH）催化的原理如图所示。
下列说法错误的是（　　）
A．高温可提高离子的迁移速率从而加快催化效率
B．X电极可连铅酸蓄电池的PbO2电极
C．Y电极反应式：CO2+H2O+2e﹣═OH﹣+HCOO﹣
D．每生成1mol O2，生成2mol乳酸
【答案】A
【分析】根据题给信息知，图中装置是电解池，X电极上H2O失电子生成O2，电极反应式为：2H2O﹣4e﹣＝O2↑+4H+，X电极为阳极，Y电极是阴极，电极反应式：CO2+H2O+2e﹣═OH﹣+HCOO﹣，根据得失电子守恒计算，以此解答该题。
【解答】解：A．高温下还原性辅酶I失活，降低酶催化效率，故A错误；
B．由图可知，X电极上H2O失电子生成O2，X电极为阳极，可连铅酸蓄电池的PbO2电极，故B正确；
C．Y电极反应式：CO2+H2O+2e﹣═OH﹣+HCOO﹣，故C正确；
D．阳极反应式为：2H2O﹣4e﹣＝O2↑+4H+，每生成1mol O2，则转移电子物质的量为1mol×4＝4mol，由1mol CH2COCOOH生成1mol乳酸得到2mol电子，根据得失电子守恒可知，生成2mol乳酸，故D正确；
故选：A。
【点评】本题考查电化学，侧重考查学生电解池的掌握情况，试题难度中等。
8．（2025秋 上城区月考）热电化学电池可以将热能直接转换为电能，一种热电化学电池的工作原理如图。下列说法不正确的是（　　）
A．热端电极反应：
B．电解质溶液中应设置隔热的阴离子交换膜
C．升高冷端电极处的温度可以提高电池的电压
D．将装置中的负载改为电源，可以同时实现制冷和制热的效果
【答案】C
【分析】由图可知，热端电极失电子，是负极，电极反应：；冷端电极得电子，是正极，电极反应：，据此回答。
【解答】解：A．热端电极失电子，热端电极为负极，发生氧化反应，电极反应：，故A正确；
B．负极消耗生成，正极消耗生成，为维持电荷平衡，、需要在两极之间迁移，同时保持冷端和热端的温差，必须设置隔热材料，故需要在电解质溶液中应设置隔热的阴离子交换膜，故B正确；
C．热电化学工作原理是利用冷端和热端之间的温差产生电能，温差越大，电子转移的驱动力就越强，电池电压越高，升高冷端电极处的温度，会减小冷端和热端之间的温差，导致电压减小，故C错误；
D．将装置中的负载改为电源，则装置变为电解池，控制电流等条件，使冷端吸热（制冷），热端放热（制热）可以同时实现制冷和制热的效果，故D正确；
故选：C。
【点评】本题主要考查原电池与电解池的综合等，注意完成此题，可以从题干中抽取有用的信息，结合已有的知识进行解题。
9．（2025秋 徐州期中）一种光电催化脱除SO2的工作原理如图所示。工作时，光催化Fe2O3电极产生电子和空穴，双极膜中H2O解离的H+和OH﹣分别向两极迁移。下列说法不正确的是（　　）
A．空穴和电子的产生驱动了脱除SO2与制备H2O2的发生
B．双极膜中H2O解离的OH﹣向GDE电极移动
C．左室发生的电极反应式：
D．工作一段时间，当电路中转移1mole﹣，右室增重17g
【答案】B
【分析】由图可知，电池工作时，光催化Fe2O3电极产生电子和空穴，故Fe2O3电极为负极，电极反应为：2OH﹣﹣2e﹣H2O，GDF电极为正极，电极反应为：O2+2H++2e﹣═H2O2，电解质溶液中阴离子移向负极，阳离子移向正极，故双极膜中，靠近Fe2O3电极的一侧为阴膜，OH﹣通过阴离子交换膜移向负极，H+通过阳离子交换膜移向正极，据此分析作答。
【解答】解：A．原电池能够加快反应速率，空穴和电子的产生促使形成原电池反应，故驱动了脱硫与H2O2制备反应的发生，故A正确；
B．结合分析可知，双极膜中水解离的氢氧根移向Fe2O3电极，故B错误；
C．根据分析可知，左室发生反应：SO2+2OH﹣H2O，2OH﹣﹣2e﹣H2O，故C正确；
D．工作一段时间，当电路中转移1mole﹣，O2+2H++2e﹣═H2O2，右室增重为氢离子和氧气质量，增重＝1mol×1g/mol+0.5mol×32g/mol＝17g，故D正确；
故选：B。
【点评】本题主要考查了原电池原理的综合应用，理解原理，能够书写电极反应式是解决本题的关键，属于基本知识的考查，题目难度中等。
10．（2025秋 宁波期中）NaCl是一种重要的化工原料，可以制备多种物质，如图所示。下列说法中不正确的是（　　）
A．NaCl在不同的条件（溶液、熔融）下通电，产物是不同的
B．H2在Cl2中燃烧可观察到苍白色火焰，且瓶口上方有白雾
C．将Cl2通入冷的石灰乳中，可以得到以Ca（ClO）2为有效成分的漂白粉
D．Cl2具有漂白性，可以使湿润的红色布条褪色
【答案】D
【分析】饱和食盐水通电电解生成氢氧化钠、氯气和氢气，氯气和氢气反应生成氯化氢，熔融氯化钠通电电解生成钠和氯气，氯气和次氯酸钙反应生成氯化钙、次氯酸钙和水，据此分析判断。
【解答】解：A．上述分析可知，NaCl在不同的条件（溶液、熔融）下通电，产物是不同的，故A正确；
B．H2在Cl2中燃烧可观察到苍白色火焰，生成了氯化氢气体，遇到空气中水蒸气在瓶口上方有白雾，故B正确；
C．将Cl2通入冷的石灰乳中，可以得到以Ca（ClO）2为有效成分的漂白粉，是工业制备漂白粉的方法，故C正确；
D．氯气无漂白性，氯气和水反应生成盐酸和次氯酸，次氯酸具有漂白性，可以使湿润的红色布条褪色，故D错误；
故选：D。
【点评】本题考查氯气及其化合物的性质，侧重考查学生氯气性质的掌握情况，题目难度中等。
11．（2025秋 保定期中）5N（表示纯度）高纯铜作为现代尖端领域的基础材料，与常规的4N铜相比，拥有更低的电阻率、更高的导热性能等。以4N铜为原料，H2O2硝酸体系为电解质，电解液pH＝1，制备5N高纯铜的原理如图。下列说法错误的是（　　）
A．4N铜应连接电源的正极
B．阴极的副反应为
C．每生成64g铜，电路中转移的电子数为2NA
D．H2O2的加入可在一定程度上维持的浓度
【答案】C
【分析】A.4N钛极板在电解池中得电子，发生还原反应，则4N铜在电解池中失电子，发生氧化反应，4N铜应连接化学电源的正极；
B.如图所示，4N钛极板在电解池中得电子，硝酸根离子和铜离子都得电子；
C.当生成64g铜时，电路中转移的电子数大于2NA；
D.在阴极发生的反应有两个，加入H2O2可以将亚硝酸氧化成硝酸根。
【解答】解：A.4N钛极板在电解池中得电子，发生还原反应，则4N铜在电解池中失电子，发生氧化反应，4N铜应连接化学电源的正极，故A正确；
B.如图所示，4N钛极板在电解池中得电子，硝酸根离子和铜离子都得电子，故B正确；
C.当生成64g铜时，电路中转移的电子数大于2NA，故C错误；
D.在阴极发生的反应有两个，加入H2O2可以将亚硝酸氧化成硝酸根，故D正确。
故选：C。
【点评】本题为电解池基本原理题，本题的关键是要从电子的移动方向入手，判断出电解池的阴阳极。
12．（2025秋 长沙校级月考）某大学教授团队揭示了In2O3用于二氧化碳电还原时，自身会发生还原重构，该团队还通过电化学原位拉曼光谱、X射线吸收光谱等技术对In2O3在电化学还原条件下的活性物种进行了研究。设计以CO2与辛胺为原料用电化学方法实现了甲酸和辛腈的高选择性合成，装置工作原理如图。下列说法错误的是（　　）
A．在现代化学中，利用原子光谱上的特征谱线可以鉴定元素的种类
B．若以铅酸蓄电池为电源，则In/In2O3﹣x极应与铅酸蓄电池的Pb极相连
C．工作时，每转移2mol电子，In/In2O3﹣x极溶液的质量增加44g
D．Ni2P极上发生的电极反应为
【答案】C
【分析】由图可知，In/In2O3﹣x极上CO2被还原生成HCOO﹣，则In/In2O3﹣x极为阴极；Ni2P极上辛胺被氧化生成辛腈，则Ni2P极为阳极，据此解答。
【解答】解：A．原子光谱（包括发射光谱和吸收光谱）具有特征性，不同元素的原子光谱特征谱线不同，因此利用原子光谱上的特征谱线可以鉴定元素的种类，故A正确；
B．In/In2O3﹣x极为阴极，需连接电源的负极，铅酸蓄电池放电时Pb为负极，则In/In2O3﹣x极应与铅酸蓄电池的Pb极相连，故B正确；
C．In/In2O3﹣x极为阴极，电极反应式为CO2+2e﹣+H2O＝HCOO﹣+OH﹣，每转移2mol电子，溶液增加1mol二氧化碳质量即44g，同时依据电荷守恒有2mol氢氧根离子向右迁移，故质量减少34g，In/In2O3﹣x极溶液的质量最终增加10g，故C错误；
D．由分析可知，Ni2P极为阳极，辛胺（C8H17NH2）在碱性环境下被氧化生成辛腈（C7H15CN），N元素化合价不变，C元素化合价升高，结合电荷守恒和原子守恒，Ni2P极上发生的电极反应为：，故D正确；
故选：C。
【点评】本题考查电化学，侧重考查学生基础知识的掌握情况，试题难度中等。
二．解答题（共3小题）
13．（2025秋 辽宁期中）含氮化合物如、是水体污染的重要来源，排放前需对其处理。回答下列问题：
（1）电化学氧化法可将废水中的转化为N2，其中一步关键反应为ΔH。
已知：Ⅰ.l）ΔH1＝﹣akJ mol﹣1；
Ⅱ.
Ⅲ.。
①计算上述关键反应的ΔH＝　（c）　 kJ mol﹣1（用含a、b、c的代数式表示）。
②已知c＝414，O2（g）的键能为498kJ mol﹣1，试比较稳定性：　＜　 （填“＞”“＝”或“＜”）。
（2）如图为一种电化学间接处理废水中的装置。该装置采用IrO2﹣RuO2/Ti为阳极材料以及可对溶液pH自适应调节的铝板为阴极材料。电解质溶液为含氮350mg L﹣1的合成废水（食盐水中加入氯化铵固体后得到）。
①a极应连接直流电源的　负　 （填“正”或“负”）极。b极表面的电极反应式为　2Cl﹣﹣2e﹣＝Cl2↑　 。
②HClO处理的离子方程式为　23HClO 3Cl﹣+N2↑+5H++3H2O　 ；装置工作时溶液酸性过强，会导致去除效率降低，请结合平衡移动和图示过程解释原因：　23HClO 3Cl﹣+N2↑+5H++3H2O，b电极生成的氯气会与水反应，反应的离子方程式：Cl2+H2O H++Cl﹣+HClO，当酸性过强时，氢离子浓度增大导致前述反应逆向进行，HClO减少，会导致去除效率降低　 。
③下列关于该装置说法正确的是　CD　 。
A.电解时阳离子向b极迁移
B.a极析氢反应生成的OH﹣会使溶液pH持续升高至强碱性
C.该电池通过Al、、Al（OH）3之间的转化实现pH自适应调节
D.每处理1L合成废水，a极至少会产生标准状况下0.84L气体
【答案】（1）①（c）；
②＜；
（2）①负；2Cl﹣﹣2e﹣＝Cl2↑；
②23HClO 3Cl﹣+N2↑+5H++3H2O，b电极生成的氯气会与水反应，反应的离子方程式：Cl2+H2O H++Cl﹣+HClO，当酸性过强时，氢离子浓度增大导致前述反应逆向进行，HClO减少，会导致去除效率降低；
③CD。
【分析】（1）①盖斯定律计算ΔH1ΔH3ΔH2得到关键反应的热化学方程式；
②由反应ⅢΔH3＜0以及ΔH＝反应物总键能﹣生成物总键能可知，（aq）的键能小于（aq）的键能；
（2）①电池示意图可知，a为阴极，b为阳极；
②HClO处理的离子方程式为：23HClO 3Cl﹣+N2↑+5H++3H2O，b电极生成的氯气会与水反应，反应的离子方程式：Cl2+H2O H++Cl﹣+HClO，当酸性过强时，氢离子浓度增大导致前述反应逆向进行，HClO减少；
③A．电解时阳离子移向阴极；
B．可对溶液pH自适应调节的铝板为阴极材料，溶液pH持续升高会导致铝电解溶解；
C．该电池通过Al、、Al（OH）3之间的转化实现pH自适应调节；
D．1L合成废水中含氮350mg，物质的量n0.025mol，即0.025mol的，23HClO 3Cl﹣+N2↑+5H++3H2O，反应定量关系得到需要0.0375mol HClO处理，需要氯气物质的量0.0375mol，电池转移电子0.0375mol，a极至少会产生标准状况下气体氢气物质的量0.0375mol，氮a极自适应桃姐pH过程中会发生2Al+2NaOH+6H2O＝2NaAl（OH）4+3H2↑。
【解答】解：（1）①盖斯定律计算ΔH1ΔH3ΔH2得到关键反应的热化学方程式：（aq）（aq）＝N2（g）+2H2O（l）ΔH＝ΔH1ΔH3ΔH2＝（c）kJ/mol，
故答案为：（c）；
②由反应ⅢΔH3＜0以及ΔH＝反应物总键能﹣生成物总键能可知，（aq）的键能小于（aq）的键能，故稳定性（aq）（aq），
故答案为：＜；
（2）①电池示意图可知，a为阴极，b为阳极，故a极赢连接电源负极，b表面的电极反应为：2Cl﹣﹣2e﹣＝Cl2↑，
故答案为：负；2Cl﹣﹣2e﹣＝Cl2↑；
②HClO处理的离子方程式为：23HClO 3Cl﹣+N2↑+5H++3H2O，b电极生成的氯气会与水反应，反应的离子方程式：Cl2+H2O H++Cl﹣+HClO，当酸性过强时，氢离子浓度增大导致前述反应逆向进行，HClO减少，会导致去除效率降低，
故答案为：23HClO 3Cl﹣+N2↑+5H++3H2O，b电极生成的氯气会与水反应，反应的离子方程式：Cl2+H2O H++Cl﹣+HClO，当酸性过强时，氢离子浓度增大导致前述反应逆向进行，HClO减少，会导致去除效率降低；
③A．电解时阳离子移向阴极，向a极迁移，故A错误；
B．该装置采用IrO2﹣RuO2/Ti为阳极材料以及可对溶液pH自适应调节的铝板为阴极材料，溶液pH持续升高会导致铝电解溶解，故B错误；
C．装置图中转化关系可知，该电池通过Al、、Al（OH）3之间的转化实现pH自适应调节，故C正确；
D．1L合成废水中含氮350mg，物质的量n0.025mol，即0.025mol的，23HClO 3Cl﹣+N2↑+5H++3H2O，反应定量关系得到需要0.0375mol HClO处理，需要氯气物质的量0.0375mol，电池转移电子0.0375mol，a极至少会产生标准状况下气体氢气物质的量0.0375mol，氮a极自适应桃姐pH过程中会发生2Al+2NaOH+6H2O＝2NaAl（OH）4+3H2↑，则 a电极生成的氢气物质的量大于0.0375mol，体积大于0.0375mol×22.4L/mol＝0.84L，故D正确；
故答案为：CD。
【点评】本题考查了热化学方程式和盖斯定律计算应用、电解池原理、电极反应和电子守恒的计算应用，注意知识的熟练掌握，题目难度中等。
14．（2025秋 市中区校级期中）探究原电池和电解池原理，对生产生活具有重要的意义。
Ⅰ.利用电化学方法可以将CO2有效地转化为HCOO﹣，装置如图所示。
（1）在该装置中，a极为　正　 （填“正”或“负”）极，若以铅酸蓄电池为直流电源，则铅酸蓄电池中a极的电极反应式为　　 。
（2）装置工作时，阴极除有HCOO生成外，还可能生成副产物，降低电解效率。
已知：。
①副产物可能是　CO（或H2）　 （写出一种即可）。
②标准状况下，当阳极生成氧气的体积为224mL时，测得整个阴极区内的c（HCOO﹣）＝0.015mol L﹣1，电解效率为　0.75（或75%）　 （忽略电解前后溶液的体积变化）。
Ⅱ.空气电池是目前储电能力最高的电池。以空气电池为电源，用惰性电极电解硫酸铜溶液如图所示。
（3）该电池工作时的反应为VB2+11O2＝4B2O3+2V2O5。其中负极发生的电极反应为　2VB2+22OH﹣﹣22e﹣＝V2O5+2B2O3+11H2O　 。
（4）电解一段时间后，B池中溶液的pH将　减小　 （填“增大”、“减小”或“不变”）。
（5）当外电路中通过0.04mol电子时，B装置内共收集到0.448L气体（标准状况），若B装置内的液体体积为200mL（电解前后溶液体积不变），则电解前CuSO4溶液的物质的量浓度为　0.05　 mol L﹣1。
【答案】（1）正；；
（2）①CO（或H2）；
②0.75（或75%）；
（3）2VB2+22OH﹣﹣22e﹣＝V2O5+2B2O3+11H2O；
（4）减小；
（5）0.05。
【分析】（1）根据电解池和原电池的工作原理，结合题目中的装置图进行分析；
（2）判断阴极可能生成的副产物，并计算电解效率。根据电解反应和电解效率的定义进行分析；
（3）判断VB2﹣空气电池的负极反应，根据电池的总反应和负极反应的定义进行分析；
（4）判断电解硫酸铜溶液后溶液的pH变化，根据电解反应和溶液中离子浓度的变化进行分析。
【解答】解：（1）根据图示可知：在右边Pt电极上CO2得到电子被还原为HCOO﹣，所以该电极为阴极，则电源b电极为负极，电源的a电极为正极，在正极a上，PbO2得到电子被还原为PbSO4，该电极的电极反应式为：，
故答案为：正；；
（2）①该装置在工作时，阴极Pt电极上，除了CO2得到电子被还原为HCOO﹣，还有可能CO2得到电子被还原为CO气体；还可能是溶液中的H2O电离产生的H+得到电子被还原为H2，故阴极的副产物可能是CO（或H2），
故答案为：CO（或H2）；
②电解时，在阳极上发生反应：2H2O﹣4e﹣＝O2↑+2H+。标准状况下，当阳极生成氧气的体积为224 mL时，其物质的量为n（O2）＝0.01 mol，则反应过程中电子转移的物质的量n（e﹣）＝0.04 mol，测得整个阴极区内的c（HCOO﹣）＝0.015mol/L，n（HCOO﹣）＝0.015mol/L×1 L＝0.015 mol，得到电子的物质的量是n（e﹣）＝0.015 mol×2＝0.03 mol，由于同一闭合回路中电子转移的数目相等，则电解效率为η0.75（或75%），
故答案为：0.75（或75%）；
（3）装置A中电极a通入空气，为电池正极，碱性条件下，电极反应式为，则VB2电极为电池负极，根据总反应4VB2+11O2＝4B2O3+2V2O5和正极反应，可得负极电极反应式为，
故答案为：2VB2+22OH﹣﹣22e﹣＝V2O5+2B2O3+11H2O；
（4）装置B为电解池，电极b（惰性电极）为阳极，电极反应式为；电极c电极反应式为Cu2++2e﹣＝Cu，可知该电解池是放氧生酸，氢离子浓度增大，故pH降低，
故答案为：减小；
（5）当外电路中通过0.04 mol电子时，若只生成氧气，根据，生成气体0.01mol O2，标况下体积为0.01mol×22.4L/mol＝0.224L＜0.448L，所以还有氢气生成，标况下体积为0.224L，物质的量为，根据2H++2e﹣＝H2↑，消耗电子0.02mol，根据电子守恒，发生反应Cu2++2e﹣＝Cu消耗电子为0.04mol﹣0.02mol＝0.02mol，则铜离子的物质的量为0.01mol，电解前CuSO4溶液的物质的量浓度是，
故答案为：0.05。
【点评】本题主要考查原电池与电解池的综合等，注意完成此题，可以从题干中抽取有用的信息，结合已有的知识进行解题。
15．（2025秋 房山区期中）电化学原理在生活中应用广泛。
（1）某氢氧燃料电池工作原理如图所示。
①电极a为电池的　负　 极。
②电极b表面电极反应式为　O2+2H2O+4e﹣＝4OH﹣ 。
③工作一段时间后，电解质溶液的pH　变小　 （填“变大”“变小”或“不变”）。
（2）金属腐蚀的防护是重要的研究课题。
①碳钢管发生电化学腐蚀是因为形成了原电池，其负极的电极反应式为　Fe﹣2e﹣＝Fe2+ 。
②如图中，为了减缓海水对铁闸门A的腐蚀，材料B可以选择　b　 （填字母序号）。
a.碳棒
b.锌板
c.铜板
用电化学原理说明材料B需定期补换的原因：　锌板做铁锌原电池的负极，发生氧化反应而被损耗，锌板需要定期拆换　 。
【答案】（1）①负；
②O2+2H2O+4e﹣＝4OH﹣；
③变小；
（2）①Fe﹣2e﹣＝Fe2+；
②b；锌板做铁锌原电池的负极，发生氧化反应而被损耗，锌板需要定期拆换。
【分析】（1）氢氧燃料电池工作时，是把化学能转变为电能，通入氢气的电极为电源的负极，发生氧化反应，电极反应式为H2﹣2e﹣+2OH﹣＝2H2O，通入氧气的电极为原电池的正极，电极反应式为O2+2H2O+4e﹣＝4OH﹣，电子是从负极流向正极，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，据此判断；
（2）①碳钢管发生电化学腐蚀是因为形成了原电池，铁做负极失电子发生氧化反应；
②为了减缓海水对铁闸门A的腐蚀，材料B应该选择比铁活泼的金属，锌板做铁锌原电池的负极，发生氧化反应而被损耗。
【解答】解：（1）①电极a为电池的负极，
故答案为：负；
②电极b表面电极反应式为：O2+2H2O+4e﹣＝4OH﹣，
故答案为：O2+2H2O+4e﹣＝4OH﹣；
③工作一段时间后，反应生成水，氢氧化钾溶液浓度减小，电解质溶液的pH变小，
故答案为：变小；
（2）①碳钢管发生电化学腐蚀是因为形成了原电池，其负极的电极反应式为：Fe﹣2e﹣＝Fe2+，
故答案为：Fe﹣2e﹣＝Fe2+；
②为了减缓海水对铁闸门A的腐蚀，材料B应该选择比铁活泼的金属，故选锌板，锌板做铁锌原电池的负极，发生氧化反应而被损耗，锌板需要定期拆换，
故答案为：b；锌板做铁锌原电池的负极，发生氧化反应而被损耗，锌板需要定期拆换。
【点评】本题考查电化学，侧重考查学生金属腐蚀和防护的掌握情况，题目难度中等。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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