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专题跟踪检测（一）
1.（2023·海南高考8题）利用金属Al、海水及其中的溶解氧可组成电池，如图所示。下列说法正确的是（　　）
A.b电极为电池正极
B.电池工作时，海水中的Na＋向a电极移动
C.电池工作时，紧邻a电极区域的海水呈强碱性
D.每消耗1 kg Al，电池最多向外提供37 mol电子的电量
解析：A　铝为活泼金属，发生氧化反应为负极，则石墨为正极。由分析可知，b电极为电池正极，A正确；电池工作时，阳离子向正极移动，故海水中的Na＋向b电极移动，B错误；电池工作时，a电极反应为铝失去电子生成铝离子：Al－3e－Al3＋，铝离子水解显酸性，C错误；由C分析可知，每消耗1 kg Al，电池最多向外提供 mol×3＝ mol电子的电量，D错误。
2.（2024·肇庆二模）SO2-空气电池是一种新型环保电池，可在发电的同时制得硫酸，电池内部以稀硫酸为电解液。电池工作时，下列说法正确的是（　　）
A.SO2发生还原反应
B.H2SO4在电池的负极生成
C.电子从负极通过电解液移向正极
D.通入空气发生的电极反应为O2＋4e－＋2H2O4OH－
解析：B　SO2-空气电池中，空气中氧气发生还原反应，通入空气的一极为正极，通入SO2的一极为负极；SO2在负极发生氧化反应，A错误；SO2在负极发生氧化反应生成硫酸，B正确； 电子从负极经导线传递到正极，不会经过电解质溶液，C错误；空气中氧气发生还原反应，在酸性条件下生成水：O2＋4H＋＋4e－2H2O，D错误。
3.（2024·湖北四调三模）一种新型电池的工作原理如图所示，其中电极材料均为石墨，阴离子交换膜只允许通过，工作时两极室均无气体生成。下列说法错误的是（　　）
A.电极a为负极
B.工作时乙室溶液pH减小
C.该电池的总反应为H＋＋OH－H2O
D.每转移1 mol e－时甲室质量增加48 g
解析：B　根据移动方向可知a极为负极，A正确；b极为正极，发生反应H2O2＋2H＋＋2e－2H2O，电池工作时乙室溶液pH增大，B错误；该电池的总反应为H＋＋OH－H2O，C正确；甲室发生反应2OH－－2e－H2O2，电池工作时每转移1 mol e－，甲室迁移进入0.5 mol S，质量增加48 g，D正确。
4.（2024·大庆实验中学模拟）某实验小组用这种电极构建全碱性肼—硝酸根燃料电池（结构如图所示）。
已知：双极膜由阴、阳离子膜组成，双极膜中水电离出OH－和H＋，在电场力作用下向两极迁移。
下列叙述错误的是（　　）
A.电极a为负极，电极b为正极
B.电极b上的电极反应式为＋6H2O＋8e－NH3↑＋9OH－
C.转移n mol电子时，负极区质量减少7n g
D.电极a上生成5.6 g N2时，有0.8 mol H＋向电极b迁移
解析：C　由电池装置图可知，电极a上N2H4转化为N2，发生氧化反应，故a为负极，电极反应为N2H4－4e－＋4OH－N2↑＋4H2O，则b为正极，电极反应为＋6H2O＋8e－NH3↑＋9OH－。电极a为负极，电极b为正极，A正确；电极b上的电极反应为＋6H2O＋8e－NH3↑＋9OH－，B正确；转移n mol电子时，负极区逸出7n g的N2，同时流入17n g的OH－，故质量增重10n g，C错误；a为负极，电极反应为N2H4－4e－＋4OH－N2↑＋4H2O，则电极a上生成5.6 g N2时电路上通过的电子的物质的量为×4＝0.8 mol，根据电荷守恒可知有0.8 mol H＋向电极b迁移，D正确。
5.（2024·贵阳白云区第二高级中学质检）微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。利用某微生物燃料电池去除10 L工业废水（含120.2 g尿素）中的尿素[CO（NH2）2]，以期达到排放标准（≤10 mg·L－1），工作原理如图所示。下列说法正确的是（　　）
A.该电池可以在高温条件下工作
B.电子从甲流出，经外电路流向乙
C.乙电极的反应为CO（NH2）2＋H2O－6e－CO2↑＋N2↑＋6H＋
D.消耗67.2 L氧气（标准状况）时，废水可排放
解析：C　微生物中蛋白质在高温下会变性，失去生理活性，所以电池不可以在高温条件下工作，A错误；由题图知，甲电极上O2发生还原反应生成H2O，乙电极上尿素[CO（NH2）2]发生氧化反应生成N2和CO2，则乙电极为负极，甲电极为正极，电子从乙流出，经外电路流向甲，B错误；乙电极上电极反应为CO（NH2）2＋H2O－6e－CO2↑＋N2↑＋6H＋，C正确；标准状况下，67.2 L氧气为＝3 mol，该电池总化学方程式为2CO（NH2）2＋3O22CO2＋2N2＋4H2O，根据计量关系，则反应的尿素为2 mol，剩余尿素的质量为120.2 g－2 mol×60 g·mol－1＝0.2 g，废水中尿素的含量为0.02 g·L－1＝20 mg·L－1，未达到排放标准，D错误。
6.（2024·广州二模）一种锂电池放电时的工作原理如图所示，总反应为2Li＋LiNO3Li2O＋LiNO2。该电池以LiNO3-KNO3熔融盐为电解质，Li2O的熔点为1 567 ℃，下列说法正确的是（　　）
A.Li电极发生还原反应
B.电子由Ni经辅助电极流向Li
C.正极的电极反应：2Li＋＋2e－N＋Li2O
D.放电时，Li电极质量增加
解析：C　锂电池中，锂电极为负极，发生氧化反应，电极反应为Li－e－Li＋，辅助电极为正极，Li＋和N在催化剂表面发生还原反应生成N和Li2O，电极反应为2Li＋＋2e－＋Li2O。锂电极为负极，发生氧化反应，A错误；辅助电极为正极，则电子由锂电极流向辅助电极，B错误；辅助电极为正极，电极反应为2Li＋＋2e－＋Li2O，C正确；锂电极为电池的负极，锂发生氧化反应生成Li＋，则放电时，锂电极质量减小，D错误。
7.（2024·武汉部分重点中学高三联考）某新型电池结构示意图如图所示，电解质为Na2SO4 溶液、H2SO4 溶液、 NaOH溶液，通过m和n两种离子交换膜将电解质溶液隔开，形成X、Y、Z三个电解质溶液区域。下列说法正确的是（　　）
A.放电时，正极电极反应式为Al＋4OH－－3e－
B.m为阴离子交换膜，放电时， 通过m膜向X区移动
C.放电时，消耗5.4 g Al时Z区电解质溶液质量减少48.0 g
D.放电时，PbO2 增重6.4 g时Y区离子数目减少了0.3NA个
解析：C　X区Al失电子生成 ，则Al电极为负极、PbO2为正极，X区电解质为NaOH、Y区电解质为Na2SO4。电池工作时，负极反应：Al＋4OH－－3e－，阴离子减少，Na＋向正极移动，故m为阳离子交换膜；正极反应：PbO2＋2e－＋4H＋PbSO4＋2H2O，溶液中负电荷大于正电荷，所以通过n膜向负极移动，n为阴离子交换膜。放电时，负极电极反应式为Al＋4OH－－3e－，A错误；m为阳离子交换膜，n为阴离子交换膜，放电时，Z区通过n膜向Y区移动，B错误；放电时，消耗5.4 g Al时，电路中通过0.6 mol电子，Z区发生反应PbO2＋2e－＋4H＋PbSO4＋2H2O，根据电荷守恒，同时有0.3 mol 移入Y区，Z区消耗0.6 mol H2SO4，同时生成0.6 mol水，电解质溶液质量减少48.0 g，C正确；放电时，PbO2 转化为PbSO4增重6.4 g时，电路中转移0.2 mol电子，有0.2 mol Na＋、0.1 mol 移入Y区，所以Y区离子数目增加了0.3NA个，D错误。
8.（2024·河南济洛平许四市三模）水系双离子电池的电解液为含有各种电解质盐的水溶液，具有较高的放电比容量。下图是一种锌—石墨水系双离子电池充电时的示意图，下列说法错误的是（　　）
A.放电时，电解液中的从石墨层间脱离
B.充电时，右侧可能发生电极反应2H2O＋2e－2OH－＋H2↑
C.a和b为离子交换膜，且均只允许阴离子通过
D.水系双离子电池的电解液，不仅是离子传输介质，也是电池的活性材料
解析：C　充电时，石墨连接电源的正极，是阳极，锌连接电源的负极，是阴极，所以放电时，石墨是正极，锌是负极。由图可知，充电时，嵌入石墨中，Zn2＋嵌入金属锌中，所以放电时，从石墨中脱离，Zn2＋从金属锌中脱离。放电时，电解液中的从石墨层间脱离，A正确；充电时，右侧是阴极，可能是水中的H＋放电，即2H2O＋2e－2OH－＋H2↑，B正确；根据充电时的示意图知，a是阴离子交换膜，只允许阴离子通过，b为阳离子交换膜，只允许阳离子通过，C错误；水系双离子电池的电解液，不仅是离子传输介质，也是电池的活性材料，D正确。
9.（2024·沧州二模）一种新型酸碱混合锌铁液流电池放电时的工作原理如图所示。已知X和Y分别为阳离子膜和阴离子膜，①、②、③区电解质溶液的酸碱性不同。下列说法正确的是（　　）
A.放电时，a电极的反应为Zn－2e－＋4H2O＋4H＋
B.放电时，Cl－由②区向③区迁移
C.充电时，②区电解质溶液的浓度减小
D.充电时，③区溶液的酸性减弱
解析：C　a极为负极，Zn发生氧化反应生成，同时可判断①区电解质溶液呈碱性，b极为正极，Fe3＋发生还原反应生成Fe2＋，同时可判断③区电解质溶液呈酸性。放电时，a极为负极，Zn发生氧化反应，电极反应为Zn－2e－＋4OH－，A错误；放电时，b极为正极，Fe3＋发生还原反应生成Fe2＋，为保持电解质溶液呈电中性，溶液中阴离子透过阴离子交换膜移向②区，B错误；充电过程中，a电极发生电极反应：＋2e－Zn＋4OH－，b电极发生电极反应：2Fe2＋－2e－2Fe3＋，结合离子交换膜种类及电解质溶液保持电中性，Na＋移向①区，Cl－移向③区，②区电解质溶液的浓度减小，C正确；充电时③区溶液的酸性增强，D错误。
10.（2024·深圳二模）我国科研工作者研发了一种光电催化系统，其工作原理如图所示。工作时，光催化Fe2O3电极产生电子和空穴；H2O在双极膜界面处解离成H＋和OH－，有利于电极反应顺利进行，下列说法不正确的是（　　）
A.双极膜中靠近Fe2O3电极的一侧为阴膜
B.左室溶液pH逐渐增大
C.GDE电极发生的反应为O2＋2H＋＋2e－H2O2
D.空穴和电子的产生驱动了脱硫与H2O2制备反应的发生
解析：B　由题干图示信息可知，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，GDE电极为正极，电极反应为2H＋＋O2＋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室，H＋通过阳离子交换膜进入正极室。双极膜中靠近Fe2O3电极的一侧为阴膜，A正确；已知左室发生反应为SO2＋2OH－＋H2O，＋2OH－－2e－＋H2O，根据电荷守恒可知，每消耗4 mol OH－转移2 mol电子，则有2 mol OH－进入左室，即左室溶液中c（OH－）减小，pH逐渐减小，B错误；GDE电极为正极，发生还原反应，电极反应为O2＋2H＋＋2e－H2O2，C正确；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，故可驱动脱硫与H2O2制备反应的发生，D正确。
11.（2024·潍坊一模）复旦大学设计了一种可充电的铋—空气电池，有较强稳定性。该电池使用了三氟甲磺酸铋{Bi}非碱性水系电解质溶液，简写为Bi（OTf）3，工作原理如图所示，已知：Bi3＋水解方程式为2Bi3＋＋3H2OBi2O3＋6H＋，下列说法错误的是（　　）
A.充电时，X为阴极
B.放电时，正极附近pH升高
C.充电时，阳极电极反应式为2Bi2O3－12e－4Bi3＋＋3O2↑
D.放电时，电路中每转移0.3 mol电子，负极区电解质溶液增重20.9 g
解析：D　由图可知，放电时，X电极为负极，Bi在负极发生氧化反应生成Bi3＋，Y电极为正极，在Bi3＋作用下氧气在正极发生还原反应生成Bi2O3；充电时，与直流电源负极相连的X电极为阴极，Bi3＋在阴极发生还原反应生成Bi，Y电极为阳极，Bi2O3在阳极发生氧化反应生成O2和Bi3＋。充电时，X电极为阴极，A正确；放电时，Y电极为正极，在Bi3＋作用下O2在正极发生还原反应生成Bi2O3，溶液中c（Bi3＋）浓度减小，水解平衡向逆反应方向移动，溶液中c（H＋）减小，溶液pH增大，B正确；充电时，Y电极为阳极，Bi2O3在阳极发生氧化反应，电极反应为2Bi2O3－12e－4Bi3＋＋3O2↑，C正确；放电时，X电极为电池的负极，电极反应式为Bi－3e－Bi3＋，则电路中转移0.3 mol电子时，负极区溶液中增加Bi3＋的质量为0.1 mol×209 g·mol－1＝20.9 g，由于阴离子通过阴离子交换膜由正极区进入负极区，所以负极区电解质溶液增重大于20.9 g，D错误。
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