资源简介

第十章　化学反应与能量
微题型76　焓变计算及大小比较
(1~4题，每小题6分，5~6题，每小题7分，共38分)
1.下列说法错误的是(　　)
A.3CO2(g)+3H2O(g)===C3H6(g)+O2(g)　ΔH<0
B.CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g)，反应物的总能量低于生成物的总能量
C.H2(g)+F2(g)===2HF(g)，键能：2E(H—F)>[E(H—H)+E(F—F)]
D.S(s)的燃烧热ΔH1大于S(g)的燃烧热ΔH2
2.光照条件下，在催化剂(Nb2O5)表面进行反应：H2 (g)+CO2(g)===CO (g)+H2O(g)。已知下列反应：
①2H2 (g)+O2(g)===2H2O(g)　ΔH1
②C(s)+O2(g)===CO(g)　ΔH2
③C(s)+O2(g)===CO2(g)　ΔH3
下列说法不正确的是(　　)
A.ΔH2<ΔH3
B.在催化剂(Nb2O5)表面进行的反应，其能量转化方式为太阳能转化为化学能
C.反应2CO (g)+O2(g)===2CO2(g)　ΔH=2(ΔH3-ΔH2)
D.反应H2(g)+CO2(g)===CO(g)+H2O(g)的ΔH=ΔH2-ΔH3+ΔH1
3.(2025·重庆模拟)4NH3(g)+3O2(g)===2N2(g)+6H2O(g)　ΔH=-a kJ·mol-1；4NH3(g)+5O2(g)===4NO(g)+6H2O(g)　ΔH=-b kJ·mol-1。N≡O的键能为c kJ·mol-1，N≡N的键能为1.5c kJ·mol-1，下列叙述错误的是(　　)
A.NH3的燃烧热ΔH=- kJ·mol-1
B.可求N2(g)+O2(g)===2NO(g)的ΔH
C.O==O的键能为 kJ·mol-1
D.可求N—H和O—H的键能差
4.相关有机物分别与氢气发生加成反应生成1 mol环己烷()的能量变化如图所示：
下列说法不正确的是(　　)
A.图中给出的几种有机物中环己烷最稳定
B.苯因为存在共轭π键，比环己二烯稳定
C.环己二烯加氢制备环己烯需要吸收能量
D.ΔH2<ΔH4，说明单双键交替的两个碳碳双键间存在相互作用，有利于物质稳定
5.(2025·黑龙江大庆模拟)过渡金属氧化物离子(以MO+表示)在烃类的选择性氧化等方面应用广泛。MO+与CH4反应的过程如图所示。下列说法不正确的是(　　)
A.反应速率：步骤Ⅰ<步骤Ⅱ
B.步骤Ⅰ和Ⅱ中涉及氢原子成键变化的是步骤Ⅰ
C.若MO+与CH2D2反应，生成的氘代甲醇有3种
D.CH4(g)+MO+(g)===CH3OH(g)+M+(g)　ΔH=E1+E3-E2-E4
6.NaCl的波恩哈伯(Born Haber)循环如图所示。已知：元素的一个气态基态原子获得电子成为气态阴离子时所放出的能量称为电子亲和能。下列有关说法正确的是(　　)
A.Cl的第一电子亲和能为348.3 kJ·mol-1
B.Na的第一电离能为603.4 kJ·mol-1
C.Cl—Cl的键能为119.6 kJ·mol-1
D.Na+(aq)+Cl-(aq)NaCl(s)　ΔH=-785.6 kJ·mol-1
7.(4分)(2025·泰州模拟)焙烧硫铁矿获得SO2，焙烧过程主要分两步进行：
热离解　2FeS2(s)===2FeS(s)+S2(g)　ΔH=+295 kJ·mol-1 ①
氧化　S2(g)+2O2(g)===2SO2(g)　ΔH=-724 kJ·mol-1 ②
4FeS(s)+7O2(g)===2Fe2O3(s)+4SO2(g)　ΔH=-2 453 kJ·mol-1 ③
焙烧时总反应为4FeS2(s)+11O2(g)===2Fe2O3(s)+8SO2(g)，其中ΔH=　　　　。
8.(4分)(2025·天津模拟)甲烷重整有多种技术路径，其中CH4 CO2催化重整在获得CO和H2的同时，也能减排两种温室气体。相关反应为CH4+CO22CO+2H2。已知燃烧热数据如下：
物质 CH4(g) CO(g) H2(g)
燃烧热/(kJ·mol-1) -891 -283 -286
写出催化重整反应的热化学方程式：　　　　　　　　　　　　　　　。
9.(4分)(2025·南昌模拟)工业生产尿素的基本原料为CO2、NH3。反应历程中的能量变化如图所示(反应历程中的有关物质均为气态)。写出制备尿素的热化学方程式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
微题型76　焓变计算及大小比较
(1~4题，每小题6分，5~6题，每小题7分，共38分)
1.下列说法错误的是(　　)
A.3CO2(g)+3H2O(g)===C3H6(g)+O2(g)　ΔH<0
B.CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g)，反应物的总能量低于生成物的总能量
C.H2(g)+F2(g)===2HF(g)，键能：2E(H—F)>[E(H—H)+E(F—F)]
D.S(s)的燃烧热ΔH1大于S(g)的燃烧热ΔH2
答案　A
解析　3CO2(g)+3H2O(g)===C3H6(g)+O2(g)　ΔH，该反应的逆过程可看作C3H6的燃烧，燃烧放热，则该反应吸热，ΔH>0，A错误；CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g)，该反应是吸热反应，反应物的总能量低于生成物的总能量，B正确；H2(g)+F2(g)===2HF(g)，该反应是放热反应，ΔH<0，又ΔH=[E(H—H)+E(F—F)]-2E(H—F)，则键能：2E(H—F)>[E(H—H)+E(F—F)]，C正确；燃烧是放热反应，ΔH<0，S(s)的能量低于S(g)，则燃烧生成相同产物放出的热量：S(s)小于S(g)，故S(s)的燃烧热ΔH1大于S(g)的燃烧热ΔH2，D正确。
2.光照条件下，在催化剂(Nb2O5)表面进行反应：H2 (g)+CO2(g)===CO (g)+H2O(g)。已知下列反应：
①2H2 (g)+O2(g)===2H2O(g)　ΔH1
②C(s)+O2(g)===CO(g)　ΔH2
③C(s)+O2(g)===CO2(g)　ΔH3
下列说法不正确的是(　　)
A.ΔH2<ΔH3
B.在催化剂(Nb2O5)表面进行的反应，其能量转化方式为太阳能转化为化学能
C.反应2CO (g)+O2(g)===2CO2(g)　ΔH=2(ΔH3-ΔH2)
D.反应H2(g)+CO2(g)===CO(g)+H2O(g)的ΔH=ΔH2-ΔH3+ΔH1
答案　A
解析　ΔH2是1 mol C不完全燃烧的焓变，ΔH3是1 mol C完全燃烧的焓变，放热焓变为负，故ΔH2>ΔH3，A项错误；根据盖斯定律：(③-②)×2即得2CO (g)+O2(g)===2CO2(g)，ΔH=2(ΔH3-ΔH2)，C项正确；根据盖斯定律：+②-③得H2 (g)+CO2(g)===CO (g)+H2O(g)，ΔH=ΔH1+ΔH2-ΔH3，D项正确。
3.(2025·重庆模拟)4NH3(g)+3O2(g)===2N2(g)+6H2O(g)　ΔH=-a kJ·mol-1；4NH3(g)+5O2(g)===4NO(g)+6H2O(g)　ΔH=-b kJ·mol-1。N≡O的键能为c kJ·mol-1，N≡N的键能为1.5c kJ·mol-1，下列叙述错误的是(　　)
A.NH3的燃烧热ΔH=- kJ·mol-1
B.可求N2(g)+O2(g)===2NO(g)的ΔH
C.O==O的键能为 kJ·mol-1
D.可求N—H和O—H的键能差
答案　A
解析　反应1：4NH3(g)+3O2(g)===2N2(g)+6H2O(g)　ΔH1=-a kJ·mol-1，反应2：4NH3(g)+5O2(g)===4NO(g)+6H2O(g)　ΔH2=-b kJ·mol-1。燃烧热应为1 mol NH3完全燃烧生成N2(g)和H2O(l)的ΔH，反应1生成的是H2O(g)，无法计算NH3的燃烧热，A错误；根据盖斯定律，目标反应=(反应2-反应1)，则 ΔH= kJ·mol-1，B正确；结合B项热化学方程式分析，1.5c kJ·mol-1+EO==O-2c kJ·mol-1= kJ·mol-1，则EO===O= kJ·mol-1，C正确；由反应1及选项 C 结果，可得N—H和O—H的键能差，D正确。
4.相关有机物分别与氢气发生加成反应生成1 mol环己烷()的能量变化如图所示：
下列说法不正确的是(　　)
A.图中给出的几种有机物中环己烷最稳定
B.苯因为存在共轭π键，比环己二烯稳定
C.环己二烯加氢制备环己烯需要吸收能量
D.ΔH2<ΔH4，说明单双键交替的两个碳碳双键间存在相互作用，有利于物质稳定
答案　C
解析　由图可知，物质具有的能量：环己二烯>苯>环己烯>环己烷，物质具有的能量越低越稳定，则图中给出的几种有机物中环己烷最稳定，A正确；由图可知，物质具有的能量：环己二烯>环己烯，则环己二烯加氢制备环己烯需要放出能量，C错误。
5.(2025·黑龙江大庆模拟)过渡金属氧化物离子(以MO+表示)在烃类的选择性氧化等方面应用广泛。MO+与CH4反应的过程如图所示。下列说法不正确的是(　　)
A.反应速率：步骤Ⅰ<步骤Ⅱ
B.步骤Ⅰ和Ⅱ中涉及氢原子成键变化的是步骤Ⅰ
C.若MO+与CH2D2反应，生成的氘代甲醇有3种
D.CH4(g)+MO+(g)===CH3OH(g)+M+(g)　ΔH=E1+E3-E2-E4
答案　C
解析　步骤Ⅰ的活化能大于步骤Ⅱ，步骤Ⅰ反应速率更小，A正确；由图可知，步骤Ⅰ中形成了O—H，步骤Ⅱ中不涉及氢原子成键变化，B正确；根据反应机理可知，若MO+与CH2D2反应，生成的氘代甲醇有CH2DOD或CHD2OH，共2种，C错误；由图可知，总反应的ΔH=E1+E3-E2-E4，故方程式CH4(g)+MO+(g)===CH3OH(g)+M+(g)　ΔH=E1+E3-E2-E4，D正确。
6.NaCl的波恩哈伯(Born Haber)循环如图所示。已知：元素的一个气态基态原子获得电子成为气态阴离子时所放出的能量称为电子亲和能。下列有关说法正确的是(　　)
A.Cl的第一电子亲和能为348.3 kJ·mol-1
B.Na的第一电离能为603.4 kJ·mol-1
C.Cl—Cl的键能为119.6 kJ·mol-1
D.Na+(aq)+Cl-(aq)NaCl(s)　ΔH=-785.6 kJ·mol-1
答案　A
解析　根据图示，Cl(g)→Cl-(g)放出能量348.3 kJ·mol-1，Cl的第一电子亲和能为348.3 kJ·mol-1，A正确；Na的第一电离能为气态基态钠原子失去一个电子形成气态钠离子所需要的最低能量，Na的第一电离能为495.0 kJ·mol-1，B错误；Cl—Cl的键能为断裂1 mol Cl—Cl形成气态氯原子所吸收的能量，Cl—Cl的键能为239.2 kJ·mol-1，C错误；由图示可知，Na+(g)+Cl-(g)NaCl(s)　ΔH=-785.6 kJ·mol-1，D错误。
7.(4分)(2025·泰州模拟)焙烧硫铁矿获得SO2，焙烧过程主要分两步进行：
热离解　2FeS2(s)===2FeS(s)+S2(g)　ΔH=+295 kJ·mol-1 ①
氧化　S2(g)+2O2(g)===2SO2(g)　ΔH=-724 kJ·mol-1 ②
4FeS(s)+7O2(g)===2Fe2O3(s)+4SO2(g)　ΔH=-2 453 kJ·mol-1 ③
焙烧时总反应为4FeS2(s)+11O2(g)===2Fe2O3(s)+8SO2(g)，其中ΔH=　　　　。
答案　-3 311 kJ·mol-1
解析　由盖斯定律可知，目标反应=(反应①+反应②)×2+反应③，故总反应的ΔH=[(295-724)×2-2 453] kJ·mol-1=-3 311 kJ·mol-1。
8.(4分)(2025·天津模拟)甲烷重整有多种技术路径，其中CH4 CO2催化重整在获得CO和H2的同时，也能减排两种温室气体。相关反应为CH4+CO22CO+2H2。已知燃烧热数据如下：
物质 CH4(g) CO(g) H2(g)
燃烧热/(kJ·mol-1) -891 -283 -286
写出催化重整反应的热化学方程式：　　　　　　　　　　　　　　　。
答案　CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)　ΔH=+247 kJ·mol-1
解析　由CH4(g)、CO(g)、H2(g)的燃烧热数据可得：Ⅰ. CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l)　ΔH1=-891 kJ·mol-1，Ⅱ. CO(g)+O2(g)===CO2(g)　ΔH2=-283 kJ·mol-1，Ⅲ.H2(g)+O2(g)===H2O(l)　ΔH3=-286 kJ·mol-1，根据盖斯定律，Ⅰ-2×Ⅱ-2×Ⅲ可得CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)，且该反应的ΔH=[(-891)-2×(-283)-2×(-286)] kJ·mol-1=+247 kJ·mol-1。
9.(4分)(2025·南昌模拟)工业生产尿素的基本原料为CO2、NH3。反应历程中的能量变化如图所示(反应历程中的有关物质均为气态)。写出制备尿素的热化学方程式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
答案　CO2(g)+2NH3(g)===CO(NH2)2(g)+H2O(g)　ΔH=-87.0 kJ·mol-1
解析　工业生产尿素的基本原料为CO2、NH3，制备尿素的化学方程式为CO2(g)+2NH3(g)===CO(NH2)2(g)+H2O(g)，根据反应过程与能量图可得ΔH=(87.5+66.5-241.0) kJ·mol-1=-87.0 kJ·mol-1。微题型77　电极反应式书写
(1~3题，每小题5分，共15分)
1.(2026·石家庄高三上开学考试)一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的说法不正确的是(　　)
A.电池工作时向电极A移动
B.电极A上H2参与的电极反应为H2+2OH--2e-===2H2O
C.电极B上发生的电极反应为O2+2CO2+4e-===2
D.反应CH4+H2O3H2+CO，每消耗1 mol CH4转移电子数目约6×6.02×1023
2.下列反应的电极反应式书写正确的是(　　)
A.钢铁发生吸氧腐蚀时，铁电极的电极反应式：O2+4H+-4e-===2H2O
B.铅酸蓄电池放电时负极的电极反应式：PbO2+4H++2e-===PbSO4+2H2O
C.粗铜精炼时，与电源负极相连的电极的电极反应式：Cu-2e-===Cu2+
D.碱性氢氧燃料电池负极的电极反应式：2OH--2e-+H2===2H2O
3.下列有关原电池的电极反应式书写不正确的是(　　)
A.Mg、Al插入NaOH浓溶液中构成原电池的负极：Mg-2e-+2OH-===Mg(OH)2↓
B.H2、O2、稀硫酸酸性燃料电池的正极：O2+4H++4e-===2H2O
C.CH4、O2、KOH碱性燃料电池的负极：CH4-8e-+10OH-===CO+7H2O
D.碱性锌锰电池的正极：MnO2+H2O+e-===MnO(OH)+OH-
4.(15分，每空3分)氨氮的生成与消除都具有重要意义。
(1)电催化氮气还原合成氨是一种常温常压条件下利用水作为氢源的低碳环保路线，电催化合成氨装置如图。
①a为　　　　　极。
②该装置总反应的化学方程式为　　　 　　　　。
(2)微生物燃料电池(MFC)是一种现代化氨氮去除技术，MFC碳氮联合同时去除氮的转化系统原理如图。
①A极的电极反应式为　　　　。
②H+通过质子交换膜向　　　　(填“A”或“B”)电极区溶液移动。
③在好氧微生物反应器中，转化0.5 mol N转移的电子数目为　　　　。
微题型77　电极反应式书写
(1~3题，每小题5分，共15分)
1.(2026·石家庄高三上开学考试)一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的说法不正确的是(　　)
A.电池工作时向电极A移动
B.电极A上H2参与的电极反应为H2+2OH--2e-===2H2O
C.电极B上发生的电极反应为O2+2CO2+4e-===2
D.反应CH4+H2O3H2+CO，每消耗1 mol CH4转移电子数目约6×6.02×1023
答案　B
解析　电池工作时，为原电池，阴离子向负极移动，故向电极A移动，故A正确；H2在负极上失电子生成水，则电极A上H2参与的电极反应为H2+-2e-===CO2+H2O，故B错误。
2.下列反应的电极反应式书写正确的是(　　)
A.钢铁发生吸氧腐蚀时，铁电极的电极反应式：O2+4H+-4e-===2H2O
B.铅酸蓄电池放电时负极的电极反应式：PbO2+4H++2e-===PbSO4+2H2O
C.粗铜精炼时，与电源负极相连的电极的电极反应式：Cu-2e-===Cu2+
D.碱性氢氧燃料电池负极的电极反应式：2OH--2e-+H2===2H2O
答案　D
解析　钢铁发生吸氧腐蚀时，铁为负极，铁电极的电极反应式为Fe-2e-===Fe2+，故A错误；铅酸蓄电池放电时，Pb为负极，负极的电极反应式：-2e-===PbSO4，故B错误；粗铜精炼时，与电源负极相连的电极为阴极，阴极反应式为Cu2++2e-===Cu，故C错误；碱性氢氧燃料电池，氢气在负极失电子生成水，负极的电极反应式为2OH--2e-+H2===2H2O，故D正确。
3.下列有关原电池的电极反应式书写不正确的是(　　)
A.Mg、Al插入NaOH浓溶液中构成原电池的负极：Mg-2e-+2OH-===Mg(OH)2↓
B.H2、O2、稀硫酸酸性燃料电池的正极：O2+4H++4e-===2H2O
C.CH4、O2、KOH碱性燃料电池的负极：CH4-8e-+10OH-===CO+7H2O
D.碱性锌锰电池的正极：MnO2+H2O+e-===MnO(OH)+OH-
答案　A
解析　Mg、Al插入NaOH浓溶液中构成原电池，Al作负极，电极反应式为Al-3e-+4OH-===[A错误。
4.(15分，每空3分)氨氮的生成与消除都具有重要意义。
(1)电催化氮气还原合成氨是一种常温常压条件下利用水作为氢源的低碳环保路线，电催化合成氨装置如图。
①a为　　　　　极。
②该装置总反应的化学方程式为　　　 　　　　。
(2)微生物燃料电池(MFC)是一种现代化氨氮去除技术，MFC碳氮联合同时去除氮的转化系统原理如图。
①A极的电极反应式为　　　　。
②H+通过质子交换膜向　　　　(填“A”或“B”)电极区溶液移动。
③在好氧微生物反应器中，转化0.5 mol N转移的电子数目为　　　　。
答案　(1)①阴　②2N2+6H2O4NH3+3O2
(2)①CH3COO--8e-+2H2O===2CO2↑+7H+　②B　③4NA
解析　(1)由图可知，该装置为电解池，氮气在a电极反应生成氨气，氮元素价态降低得电子，发生还原反应，故a极为阴极，电解总反应为2N2+6H2O4NH3+3O2。(2)①由图分析可知微生物燃料电池中，CH3COO-发生氧化反应，失电子生成二氧化碳，说明A极为原电池的负极，电极反应式为CH3COO--8e-+2H2O===2CO2↑+7H+。②负极产生H+，放电时，H+通过质子交换膜向正极区移动。③N在好氧微生物反应器中转化为N发生反应：N+2O2===N+2H++H2O，N元素从-3价升高至+5价，故转化0.5 mol N时，转移的电子数目为0.5NA×8=4NA。微题型78　燃料电池
(1~5题，每小题4分，共20分)
1.(2025·北京模拟)简易氢氧燃料电池的实验装置如图所示。实验过程如下：先闭合K1，一段时间后断开K1，闭合K2。下列说法不正确的是(　　)
A.闭合K1时，S向电极a迁移
B.闭合K1一段时间后，电极b附近溶液变为红色
C.闭合K2时，电极a为正极
D.闭合K2后短时间内，电极b的电极反应为H2-2e-===2H+
2.(2025·郑州模拟)某乙烯燃料电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.电池工作时，电流从电极a经导线流向电极b
B.电极b的电极反应式为O2-4e-+4H+===2H2O
C.当电极a消耗标准状况下1.12 L CH2===CH2时，有0.1 mol H+通过质子交换膜
D.验证生成CH3CHO的操作：取反应后的左室溶液于试管中，向其中加入新制的Cu(OH)2，加热，观察现象
3.(2025·合肥模拟)哈尔滨工业大学研发的直接甲醇无膜微流体燃料电池，利用多股流体在微通道内平行层流的特性，自然地将燃料和氧化剂隔开，无需使用传统燃料电池中的交换膜，且使用氧化剂K3[Fe(CN)6]可确保电池工作过程中无固体析出并附着在电极表面(原理图如图所示)。下列有关说法正确的是(　　)
A.电极a的电势比电极b的电势高
B.电极a上发生的反应为CH3OH-6e-+4OH-===C+4H2O
C.电极b上发生的反应为[Fe(CN)6]3-+e-===Fe2++6CN-
D.电池工作时，若电路上转移0.3 mol电子，理论上消耗0.4 mol OH-
4.(2025·福建漳州模拟)一种新型的H2 Pb燃料电池如图所示(其中B电极表面有催化材料和气体扩散层)。
下列说法错误的是(　　)
A.电池工作时A电极为正极，X为Na+
B.A电极电极反应式为HPb+H2O+2e-===Pb+3OH-
C.右室通入2.24 L(标准状况下)H2时，有0.3 mol X通过离子交换膜
D.B电极表面使用催化材料和气体扩散层可提升电池效率
5.(2025·南昌模拟)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hv Ni：TiO2催化合成绿氨联合氨燃料电池的装置如图，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极电势低于Y极电势
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.燃料电池中，OH-向Y电极移动
微题型78　燃料电池
(1~5题，每小题4分，共20分)
1.(2025·北京模拟)简易氢氧燃料电池的实验装置如图所示。实验过程如下：先闭合K1，一段时间后断开K1，闭合K2。下列说法不正确的是(　　)
A.闭合K1时，S向电极a迁移
B.闭合K1一段时间后，电极b附近溶液变为红色
C.闭合K2时，电极a为正极
D.闭合K2后短时间内，电极b的电极反应为H2-2e-===2H+
答案　D
解析　闭合K1时，该装置为电解池，阴离子向阳极a极移动，A正确；闭合K1时，b极为阴极，水得到电子发生还原反应生成氢气：2H2O+2e-===H2↑+2OH-，使得溶液显碱性，附近溶液变为红色，B正确；闭合K2时，该装置为原电池，电极a为正极，电极b为负极，氢气失去电子发生氧化反应生成水：H2-2e-+2OH-===2H2O，C正确、D错误。
2.(2025·郑州模拟)某乙烯燃料电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.电池工作时，电流从电极a经导线流向电极b
B.电极b的电极反应式为O2-4e-+4H+===2H2O
C.当电极a消耗标准状况下1.12 L CH2===CH2时，有0.1 mol H+通过质子交换膜
D.验证生成CH3CHO的操作：取反应后的左室溶液于试管中，向其中加入新制的Cu(OH)2，加热，观察现象
答案　C
解析　在燃料电池中，通入燃料的电极a为负极，通入氧气的电极b为正极，电流由正极b经导线流向负极a，A错误；电极b为正极，氧气在正极得电子发生还原反应，其电极反应式为O2+4e-+4H+===2H2O，B错误；标准状况下1.12 L CH2===CH2的物质的量为0.05 mol，根据电极a的反应：CH2===CH2-2e-+H2O===CH3CHO+2H+，1 mol乙烯反应转移2 mol电子，同时生成2 mol H+，则0.05 mol乙烯反应，有0.1 mol H+通过质子交换膜，C正确；反应后的左室溶液中可能含有未反应完的H2SO4，应先加NaOH溶液中和硫酸至碱性，再加入新制的Cu(OH)2加热，否则硫酸会与Cu(OH)2反应影响乙醛的检验，D错误。
3.(2025·合肥模拟)哈尔滨工业大学研发的直接甲醇无膜微流体燃料电池，利用多股流体在微通道内平行层流的特性，自然地将燃料和氧化剂隔开，无需使用传统燃料电池中的交换膜，且使用氧化剂K3[Fe(CN)6]可确保电池工作过程中无固体析出并附着在电极表面(原理图如图所示)。下列有关说法正确的是(　　)
A.电极a的电势比电极b的电势高
B.电极a上发生的反应为CH3OH-6e-+4OH-===C+4H2O
C.电极b上发生的反应为[Fe(CN)6]3-+e-===Fe2++6CN-
D.电池工作时，若电路上转移0.3 mol电子，理论上消耗0.4 mol OH-
答案　D
解析　由图可知，电极a为燃料电池的负极，碱性条件下甲醇在负极失去电子发生氧化反应生成碳酸根离子和水：CH3OH-6e-+8OH-===C+6H2O，电极b为正极，铁氰酸根离子在正极得到电子发生还原反应生成亚铁氰酸根离子：[Fe(CN)6]3-+e-===[Fe(CN)6]4-，负极反应每转移6 mol 电子消耗8 mol 氢氧根离子，则转移0.3 mol电子时，消耗氢氧根离子的物质的量为0.3 mol×=0.4 mol。
4.(2025·福建漳州模拟)一种新型的H2 Pb燃料电池如图所示(其中B电极表面有催化材料和气体扩散层)。
下列说法错误的是(　　)
A.电池工作时A电极为正极，X为Na+
B.A电极电极反应式为HPb+H2O+2e-===Pb+3OH-
C.右室通入2.24 L(标准状况下)H2时，有0.3 mol X通过离子交换膜
D.B电极表面使用催化材料和气体扩散层可提升电池效率
答案　C
解析　由图可知，B电极为负极，A电极为正极，阳离子向正极移动，则X为Na+，A正确；A电极为正极，HPb中+2价Pb得电子被还原为Pb，电极反应式为HPb+H2O+2e-===Pb+3OH-，B正确；若无泄压阀装置，右室通入0.1 mol H2时，H2在负极失电子：H2-2e-+2OH-===2H2O，转移0.2 mol电子，Na+向正极移动，通过交换膜的Na+为0.2 mol，但图示上有泄压阀，通入的H2过量，故无法以通入的H2量进行计算，C错误；催化材料可加快反应速率，气体扩散层促进H2扩散，可提升电池效率，D正确。
5.(2025·南昌模拟)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hv Ni：TiO2催化合成绿氨联合氨燃料电池的装置如图，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极电势低于Y极电势
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.燃料电池中，OH-向Y电极移动
答案　D
解析　N2在光催化剂表面转化为NH3，碱性介质条件下，NH3转化为N2，化合价升高，发生氧化反应，则X电极为负极，电极反应式为2NH3+6OH--6e-===N2+6H2O；H2O与O2反应转化为OH-，化合价降低，发生还原反应，则Y电极为正极，电极反应式为O2+2H2O+4e-===4OH-，据此分析回答。微题型79　二次电池
(1~4题，每小题5分，5~9题，每小题6分，共50分)
1.(2025·河北廊坊模拟)科学家研制出一款超快速充电锂 硫二次电池，可为长途旅行电动汽车和商用无人机供电，工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.可用LiOH水溶液替代LiPF6
B.放电时，电极电势：a>b
C.放电时，b极反应式为xS8+16e-+16Li+===8Li2Sx
D.充电时，a极生成1.4 g Li时转移0.1 mol电子
2.(2025·昆明模拟)我国科学家开发了一种新型二次电池，其工作原理如图。下列说法错误的是(　　)
A.该装置中Zn转化为[Zn(OH)4]2-是自发反应
B.放电一段时间后Zn电极附近pH减小
C.充电时多孔碳电极的电极反应为S4+2e-===2S2
D.离子交换膜为K+交换膜
3.(2026·南昌阶段性测性)铝 硫二次电池是一种具有高能量密度、廉价原材料、有前途的替代储能装置，一种铝 硫二次电池工作原理如图所示，放电时的电池反应为2Al+3S===Al2S3。下列说法错误的是(　　)
A.AlC的空间结构为正四面体形
B.用该电池保护地下铁管道不被腐蚀，铁管道应连接电池的硫碳复合物电极
C.充电时阳极电极反应式为Al2S3-6e-+14AlC===8Al2C+3S
D.放电时每生成4 mol Al2C，转移电子的物质的量为3 mol
4.(2025·景德镇模拟)某二次电池充电时的原理如图所示，该过程可实现盐溶液的淡化。下列叙述正确的是(　　)
A.充电时，a为电源正极
B.放电时，Na+向NaTi2(PO4)3/Na3Ti2(PO4)3电极移动
C.充电时，两电极新增加的物质中n(Na+)=n(Cl-)
D.放电时，负极的电极反应为Bi-3e-+Cl-+H2O===BiOCl+2H+
5.(2025·山西高三阶段练习)硫 锌二次电池工作原理如图所示，下列叙述错误的是(　　)
A.放电时，电极a为负极
B.充电时，电极b与电源正极连接
C.放电时，电极a上的电极反应式为Zn-2e-+4OH-===[Zn(OH)4]2-
D.充电时，16.0 g Cu2S完全反应时向电极a迁移0.2 mol Na+
6.(2025·河南安阳模拟)近日，河南科技大学研究人员在《Langmuir》期刊上发表了以纳米花状NiCo2O4/石墨烯复合材料为电极的锌 空气二次电池，其电解质溶液为0.1 mol·L-1 NaOH溶液，工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.充电时，a极电势高于b极
B.放电时，b极的电极反应式为NiCo2O4·(O2)x+4xe-+2xH2O===NiCo2O4+4xOH-
C.充电时，阳极区OH-的物质的量减少
D.放电时，外电路中每通过2 mol电子，负极区溶液增重133 g
7.(2025·山西临汾模拟)我国科研人员研制出以钠箔和多壁碳纳米管为电极的可呼吸“Na CO2”二次电池，其工作原理如图所示。工作过程中，Na2CO3与C均沉积在多壁碳纳米管电极。下列叙述正确的是(　　)
A.充电时，Na+向多壁碳纳米管电极方向移动
B.放电时，正极反应式为2Na2CO3+C-4e-===4Na++3CO2
C.放电时，电路中转移0.2 mol e-，多壁碳纳米管电极增重11.2 g
D.可用乙醇代替四甘醇二甲醚作有机溶剂以降低成本
8.(2025·蚌埠模拟)我国学者研制了一种二次电池，放电时其工作原理如图。下列说法错误的是(　　)
A.放电时，镍基电极的电势高于锌基电极
B.放电时，K+向镍基电极移动
C.充电时，镍基电极附近溶液pH增大
D.充电时，阴极反应式为2ZnCO3·3Zn(OH)2+10e-===5Zn+2C+6OH-
9.一种自充电的盐水电池植入到肿瘤表面可用于抗肿瘤治疗。电池放完电后，无需外接电源即能实现某个电极的化学自充电，该电极材料充放电原理如图。下列说法正确的是(　　)
A.该电极为电池正极，放电时的电极反应为PNTCDA+2e-+2H2O===PNTCDA H+2OH-
B.化学自充电过程中，阴极附近pH减小
C.化学自充电时发生的反应可表示为PNTCDA H+O2PNTCDA+nH2O
D.放电过程中，外电路通过0.02 mol电子，该材料质量增加0.04 g
微题型79　二次电池
(1~4题，每小题5分，5~9题，每小题6分，共50分)
1.(2025·河北廊坊模拟)科学家研制出一款超快速充电锂 硫二次电池，可为长途旅行电动汽车和商用无人机供电，工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.可用LiOH水溶液替代LiPF6
B.放电时，电极电势：a>b
C.放电时，b极反应式为xS8+16e-+16Li+===8Li2Sx
D.充电时，a极生成1.4 g Li时转移0.1 mol电子
答案　C
解析　Li为活泼金属，能与水反应生成LiOH和H2，不能用LiOH水溶液作电解质溶液，A错误；放电时为原电池，a极(Li)为负极，b极为正极，即电极电势：b>a，B错误；放电时，b极为正极，发生还原反应，S8得到电子与Li+结合生成Li2Sx，反应式为xS8+16e-+16Li+===8Li2Sx，C正确；充电时，a极为阴极，反应为Li++e-===Li，1.4 g Li(0.2 mol)转移0.2 mol电子，D错误。
2.(2025·昆明模拟)我国科学家开发了一种新型二次电池，其工作原理如图。下列说法错误的是(　　)
A.该装置中Zn转化为[Zn(OH)4]2-是自发反应
B.放电一段时间后Zn电极附近pH减小
C.充电时多孔碳电极的电极反应为S4+2e-===2S2
D.离子交换膜为K+交换膜
答案　C
解析　由图可知，放电时Zn电极为负极，电极反应式为Zn-2e-+4OH-===[Zn(OH)4]2-，放电是原电池自发进行的氧化还原反应，A正确；充电时多孔碳电极为阳极，电极反应式为2S2-2e-===S4，C错误；为了保证充电和放电的效率，离子交换膜应为K+交换膜，若为阴离子交换膜，充放电移动的离子种类和离子浓度不固定，会降低放电效率，D正确。
3.(2026·南昌阶段性测性)铝 硫二次电池是一种具有高能量密度、廉价原材料、有前途的替代储能装置，一种铝 硫二次电池工作原理如图所示，放电时的电池反应为2Al+3S===Al2S3。下列说法错误的是(　　)
A.AlC的空间结构为正四面体形
B.用该电池保护地下铁管道不被腐蚀，铁管道应连接电池的硫碳复合物电极
C.充电时阳极电极反应式为Al2S3-6e-+14AlC===8Al2C+3S
D.放电时每生成4 mol Al2C，转移电子的物质的量为3 mol
答案　B
解析　AlC中Al的价层电子对数为4，无孤电子对，空间结构为正四面体形，A正确；用该电池保护铁管道时，应采用外加电流法，铁管道需作阴极被保护，应连接电池的负极(Al电极)，若连接正极(硫碳复合物电极)，铁管道会作为阳极被腐蚀，B错误；充电时阳极发生氧化反应，为放电时正极反应的逆过程，放电时正极反应为8Al2C+3S+6e-===Al2S3+14AlC，则充电时阳极反应为Al2S3-6e-+14AlC===8Al2C+3S，C正确；放电时负极反应为Al-3e-+7AlC===4Al2C，生成4 mol Al2C时转移3 mol电子，D正确。
4.(2025·景德镇模拟)某二次电池充电时的原理如图所示，该过程可实现盐溶液的淡化。下列叙述正确的是(　　)
A.充电时，a为电源正极
B.放电时，Na+向NaTi2(PO4)3/Na3Ti2(PO4)3电极移动
C.充电时，两电极新增加的物质中n(Na+)=n(Cl-)
D.放电时，负极的电极反应为Bi-3e-+Cl-+H2O===BiOCl+2H+
答案　A
解析　充电时，Bi电极上Bi失电子生成BiOCl，为阳极，则a为电源正极，A正确；放电时，该装置作原电池，原电池中阳离子向正极移动，即Na+向Bi/BiOCl电极移动，B错误；充电时，Bi电极上的反应为Bi+Cl-+H2O-3e-===BiOCl+2H+，NaTi2(PO4)3电极上的反应为NaTi2(PO4)3+2Na++2e-===Na3Ti2(PO4)3，所以两电极新增加的物质中n(Na+)∶n(Cl-)=3∶1，C错误；放电时，负极的反应与电解池阴极的反应相反，电极反应为Na3Ti2(PO4)3-2e-===NaTi2(PO4)3+2Na+，D错误。
5.(2025·山西高三阶段练习)硫 锌二次电池工作原理如图所示，下列叙述错误的是(　　)
A.放电时，电极a为负极
B.充电时，电极b与电源正极连接
C.放电时，电极a上的电极反应式为Zn-2e-+4OH-===[Zn(OH)4]2-
D.充电时，16.0 g Cu2S完全反应时向电极a迁移0.2 mol Na+
答案　D
解析　由图可知，放电时，电极a为负极，电极b为正极，碱性条件下锌在负极失去电子发生氧化反应生成四羟基合锌离子，电极反应式为Zn-2e-+4OH-===[Zn(OH)4]2-，故C正确；充电时，硫化亚铜在阳极失去电子发生氧化反应生成铜离子和硫，电极反应式为Cu2S-4e-===2Cu2++S，则16.0 g硫化亚铜完全反应时向电极a迁移钠离子的物质的量为×4=0.4 mol，故D错误。
6.(2025·河南安阳模拟)近日，河南科技大学研究人员在《Langmuir》期刊上发表了以纳米花状NiCo2O4/石墨烯复合材料为电极的锌 空气二次电池，其电解质溶液为0.1 mol·L-1 NaOH溶液，工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.充电时，a极电势高于b极
B.放电时，b极的电极反应式为NiCo2O4·(O2)x+4xe-+2xH2O===NiCo2O4+4xOH-
C.充电时，阳极区OH-的物质的量减少
D.放电时，外电路中每通过2 mol电子，负极区溶液增重133 g
答案　B
解析　由图可知，放电时，a极为负极，Zn失电子生成[Zn(OH)4]2-，电极反应式为Zn+4OH--2e-===[Zn(OH)4]2-，b极为正极，NiCo2O4·(O2)x得电子生成NiCo2O4：NiCo2O4·(O2)x+4xe-+2xH2O===NiCo2O4+4xOH-，B正确；充电时，a极为阴极，b极为阳极，电极反应式为NiCo2O4+4xOH--4xe-===NiCo2O4·(O2)x+2xH2O，消耗OH-，但阴极同时有等物质的量的OH-通过阴离子交换膜进入阳极，阳极区OH-的物质的量不变，C错误；放电时，外电路中每通过2 mol电子，负极区有1 mol Zn被消耗且有2 mol OH-进入负极，负极区溶液增重1 mol×65 g·mol-1+2 mol×17 g·mol-1=99 g，D错误。
7.(2025·山西临汾模拟)我国科研人员研制出以钠箔和多壁碳纳米管为电极的可呼吸“Na CO2”二次电池，其工作原理如图所示。工作过程中，Na2CO3与C均沉积在多壁碳纳米管电极。下列叙述正确的是(　　)
A.充电时，Na+向多壁碳纳米管电极方向移动
B.放电时，正极反应式为2Na2CO3+C-4e-===4Na++3CO2
C.放电时，电路中转移0.2 mol e-，多壁碳纳米管电极增重11.2 g
D.可用乙醇代替四甘醇二甲醚作有机溶剂以降低成本
答案　C
解析　放电时，钠箔为负极，多壁碳纳米管为正极；在充电时，多壁碳纳米管电极为阳极，应接电源的正极，故阳离子移向阴极，即钠离子向钠箔电极方向移动，A错误；由图可知，放电时，二氧化碳得到电子生成单质C，正极反应式为4Na++3CO2+4e-===2Na2CO3+C，Na2CO3与C均沉积在多壁碳纳米管电极上，电路中转移0.2 mol e-，多壁碳纳米管电极增重106 g·mol-1×0.1 mol+×12 g·mol-1=11.2 g，B错误、C正确；Na与乙醇反应，不能用乙醇代替四甘醇二甲醚作有机溶剂，D错误。
8.(2025·蚌埠模拟)我国学者研制了一种二次电池，放电时其工作原理如图。下列说法错误的是(　　)
A.放电时，镍基电极的电势高于锌基电极
B.放电时，K+向镍基电极移动
C.充电时，镍基电极附近溶液pH增大
D.充电时，阴极反应式为2ZnCO3·3Zn(OH)2+10e-===5Zn+2C+6OH-
答案　C
解析　放电时，锌基电极为负极，镍基电极为正极，正极的电势高于负极，A正确；放电时，阳离子向正极移动，即K+向镍基电极移动，B正确；充电时镍基电极连接电源正极，为阳极，Ni失去电子结合OH-生成Ni(OH)2，电极反应式为Ni+2OH--2e-===Ni(OH)2，消耗了OH-，镍基电极附近溶液pH减小，C错误；充电时，锌基电极接电源负极，为阴极，2ZnCO3·3Zn(OH)2得到电子生成Zn和C、OH-，电极反应式为2ZnCO3·3Zn(OH)2+10e-===5Zn+2C+6OH-，D正确。
9.一种自充电的盐水电池植入到肿瘤表面可用于抗肿瘤治疗。电池放完电后，无需外接电源即能实现某个电极的化学自充电，该电极材料充放电原理如图。下列说法正确的是(　　)
A.该电极为电池正极，放电时的电极反应为PNTCDA+2e-+2H2O===PNTCDA H+2OH-
B.化学自充电过程中，阴极附近pH减小
C.化学自充电时发生的反应可表示为PNTCDA H+O2PNTCDA+nH2O
D.放电过程中，外电路通过0.02 mol电子，该材料质量增加0.04 g
答案　C
解析　由图中信息可知充电过程中氧气参与反应，则PNTCDA H转化为PNTCDA的过程发生氧化反应，则放电过程中PNTCDA转化为PNTCDA H为还原反应，可知该电极为正极，放电时的电极反应为PNTCDA+2ne-+2nH2O===PNTCDA H+2nOH-，A错误；化学自充电过程中，阴极放电时发生反应为O2+4e-+2H2O===4OH-，电极附近pH增大，B错误；充电时PNTCDA H与氧气反应转化为PNTCDA，反应为PNTCDA H+O2PNTCDA+nH2O，C正确；放电过程中，外电路通过0.02 mol电子，电极材料吸收0.02 mol H，质量增加0.02 g，D错误。微题型80　液流电池
(1~4题，每小题5分，5~9题，每小题6分，共50分)
1.(2025·广州高三上阶段练习)全钒液流电池具有响应速度快、操作安全、使用寿命长等优点，被广泛应用于各领域，原理如图所示。下列有关说法正确的是(　　)
A.放电时，A极为负极，发生还原反应
B.放电时，B极反应式为+2H++e-===VO2++H2O
C.充电时，电流移动方向为A极→隔膜→B极
D.充电时，A极反应式为V2+-e-===V3+
2.(2025·江西抚州模拟)我国科学家设计了一种肼 硝酸盐液流电池(HNFB)，以KOH溶液为电解液，肼和硝酸盐废水分别流入HNFB的两极室，可以有效净化废水并产氨。下列说法错误的是(　　)
A.电极A发生氧化反应
B.电极B的电极反应式为N+8e-+9H+===NH3↑+3H2O
C.外电路转移电子数为0.4NA时，左极室质量减少3.2 g
D.质子交换膜能防止两极室电解液的交叉污染，利于维持电池性能
3.(2025·甘肃白银模拟)锌铁液流电池安全、稳定、电解液成本低。如图为以[Zn(OH)4]2-/Zn和[Fe(CN)6]3-/[Fe(CN)6]4-作为电极氧化还原电对的碱性锌铁液流电池放电时工作原理示意图。
已知：聚苯并咪唑(PBI)膜允许OH-通过。下列说法正确的是(　　)
A.充电过程中，总反应为2[Fe(CN)6]3-+Zn+4OH-===[Zn(OH)4]2-+2[Fe(CN)6]4-
B.放电过程中，左侧池中溶液pH逐渐减小
C.充电过程中，当2 mol OH-通过PBI膜时，导线中通过1 mol e-
D.充电过程中，阴极的电极反应为[Zn(OH)4]2--2e-===Zn+4OH-
4.(2025·南宁模拟)沉积型单液流电池不使用离子交换膜等昂贵材料，结构简单，比能量高，适合于不同规模的储能场合。锌镍单液流电池，放电时工作原理为Zn+2OH-+2H2O+2NiOOH===2Ni(OH)2+[Zn(OH)4]2-，装置如图所示，下列说法错误的是(　　)
A.充电时，电极b是阳极
B.放电时，正极反应为NiOOH+H2O+e-===Ni(OH)2+OH-
C.放电时，溶液中KOH的物质的量减小
D.每消耗1 mol Zn，电极b质量增加1 g
5.(2026·大连阶段性测试)某萘醌类()水系有机液流电池的放电过程如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.充电时，阳极电极反应为[Fe(CN)6]4--e-===[Fe(CN)6]3-
B.放电时，每转移2 mol e-，有2 mol H+向N极移动
C.亚氨基和羧基的引入可极大提高萘醌类有机物的水溶性
D.该离子交换膜能有效阻止铁氰类和萘醌类物质渗透
6.(2025·石家庄模拟)我国科研团队研发的强酸(IBA)单液流电池使用强酸性高浓度异卤电解质溶液，通过引入Br-/Br2使得I-/I进行多电子转移，从而提高电池的安全性和能量密度。其工作原理如图所示，下列说法错误的是(　　)
A.放电时，H+向电极N移动
B.充电时，阴极区pH减小
C.充电时，阳极区存在反应：2IBr-10e-+6H2O===Br2+2I+12H+
D.放电时，每消耗2.24 g Cd，右室有0.02 mol Br-生成
7.(2025·南昌模拟)碱性混合多硫化物 空气液流电池具有成本低、性能稳定等优点，其工作原理如图所示。
下列说法正确的是(　　)
A.膜a为阴离子交换膜，膜b为阳离子交换膜
B.放电时，左侧室中含的多硫电解质减少
C.放电时，发生总反应的离子方程式为4OH-+2===4+O2↑+2H2O
D.放电时，每消耗1 mol O2，Ⅲ室溶液的质量减少36 g
8.电动汽车常用的液流电池是可再生清洁能源电池类型之一，其原料可100%回收而不会影响环境，如图是锌铈液流电池放电时的原理图，b电极为惰性材料。下列说法正确的是(　　)
A.充电时b极的电极反应式为Ce4++e-===Ce3+
B.选择性离子膜为阳离子交换膜，Zn2+经过阳离子交换膜向b极移动
C.放电时，电流由b极经导线流向a极
D.用该电池给铅酸蓄电池充电，每消耗6.5 g Zn，铅酸蓄电池的阳极质量减少9.6 g
9.基于Br-辅助MnO2放电的液流电池装置如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.充电时，H+向电极A迁移
B.放电时，在该环境下的氧化性：Cd2+C.放电时，电极B上还可能发生：2Br--2e-===Br2
D.可利用Br-及时清除电极B上的“死锰”(MnO2)，提高充放电过程的可逆性
微题型80　液流电池
(1~4题，每小题5分，5~9题，每小题6分，共50分)
1.(2025·广州高三上阶段练习)全钒液流电池具有响应速度快、操作安全、使用寿命长等优点，被广泛应用于各领域，原理如图所示。下列有关说法正确的是(　　)
A.放电时，A极为负极，发生还原反应
B.放电时，B极反应式为+2H++e-===VO2++H2O
C.充电时，电流移动方向为A极→隔膜→B极
D.充电时，A极反应式为V2+-e-===V3+
答案　B
解析　放电时，氢离子向B极移动，故B极为正极，电极反应式为+2H++e-===VO2++H2O；A极为负极，发生氧化反应，A错误、B正确； 充电时，A为阴极，B为阳极，故内电路中电流移动方向为B极→隔膜→A极，C错误；充电时，A极为阴极，电极反应式为V3++e-===V2+，D错误。
2.(2025·江西抚州模拟)我国科学家设计了一种肼 硝酸盐液流电池(HNFB)，以KOH溶液为电解液，肼和硝酸盐废水分别流入HNFB的两极室，可以有效净化废水并产氨。下列说法错误的是(　　)
A.电极A发生氧化反应
B.电极B的电极反应式为N+8e-+9H+===NH3↑+3H2O
C.外电路转移电子数为0.4NA时，左极室质量减少3.2 g
D.质子交换膜能防止两极室电解液的交叉污染，利于维持电池性能
答案　B
解析　N2H4→N2，化合价升高，电极A发生氧化反应，A正确；电池以KOH溶液为电解液，为碱性环境，电极B的电极反应为N+8e-+6H2O===NH3↑+9OH-，B错误；外电路转移电子数为0.4NA时，左极室逸出2.8 g N2，且有0.4 mol H+通过质子交换膜进入右极室，总质量减少3.2 g，C正确。
3.(2025·甘肃白银模拟)锌铁液流电池安全、稳定、电解液成本低。如图为以[Zn(OH)4]2-/Zn和[Fe(CN)6]3-/[Fe(CN)6]4-作为电极氧化还原电对的碱性锌铁液流电池放电时工作原理示意图。
已知：聚苯并咪唑(PBI)膜允许OH-通过。下列说法正确的是(　　)
A.充电过程中，总反应为2[Fe(CN)6]3-+Zn+4OH-===[Zn(OH)4]2-+2[Fe(CN)6]4-
B.放电过程中，左侧池中溶液pH逐渐减小
C.充电过程中，当2 mol OH-通过PBI膜时，导线中通过1 mol e-
D.充电过程中，阴极的电极反应为[Zn(OH)4]2--2e-===Zn+4OH-
答案　B
解析　Zn是活泼金属，放电过程中Zn电极是负极，Zn失去电子生成[Zn(OH)4]2-，电极反应式为Zn-2e-+4OH-===[Zn(OH)4]2-；惰性电极为正极，[Fe(CN)6]3-得到电子生成[Fe(CN)6]4-，电极反应式为[Fe(CN)6]3-+e-===[Fe(CN)6]4-；放电过程中，总反应为2[Fe(CN)6]3-+Zn+4OH-===[Zn(OH)4]2-+2[Fe(CN)6]4-。充电过程中，总反应和放电总反应相反，为[Zn(OH)4]2-+2[Fe(CN)6]4-===2[Fe(CN)6]3-+Zn+4OH-，A错误；放电时，负极消耗OH-，为维持电荷平衡，OH-从左侧向右侧移动，左侧池OH-浓度减小，溶液pH逐渐减小，B正确；结合电子、电荷守恒，充电过程中，当2 mol OH-通过PBI膜时，导线中通过2 mol e-，C错误；充电时阴极为锌电极，电极反应为[Zn(OH)4]2-+2e-===Zn+4OH-，D错误。
4.(2025·南宁模拟)沉积型单液流电池不使用离子交换膜等昂贵材料，结构简单，比能量高，适合于不同规模的储能场合。锌镍单液流电池，放电时工作原理为Zn+2OH-+2H2O+2NiOOH===2Ni(OH)2+[Zn(OH)4]2-，装置如图所示，下列说法错误的是(　　)
A.充电时，电极b是阳极
B.放电时，正极反应为NiOOH+H2O+e-===Ni(OH)2+OH-
C.放电时，溶液中KOH的物质的量减小
D.每消耗1 mol Zn，电极b质量增加1 g
答案　D
解析　放电时电极b为正极，充电时电极b是阳极，A正确；放电时正极NiOOH得电子被还原为Ni(OH)2，Ni元素的化合价从+3价降为+2价，电极反应为NiOOH+H2O+e-===Ni(OH)2+OH-，B正确；总反应为Zn+2OH-+2H2O+2NiOOH===2Ni(OH)2+[Zn(OH)4]2-，消耗OH-，KOH提供OH-，则KOH的物质的量减小，C正确；放电时1 mol Zn失2 mol e-，电极b上2 mol NiOOH得2 mol e-生成2 mol Ni(OH)2，故每消耗1 mol Zn，电极b质量增加2 g，D错误。
5.(2026·大连阶段性测试)某萘醌类()水系有机液流电池的放电过程如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.充电时，阳极电极反应为[Fe(CN)6]4--e-===[Fe(CN)6]3-
B.放电时，每转移2 mol e-，有2 mol H+向N极移动
C.亚氨基和羧基的引入可极大提高萘醌类有机物的水溶性
D.该离子交换膜能有效阻止铁氰类和萘醌类物质渗透
答案　B
解析　由图可知，充电时，N极为阳极，电极反应为[Fe(CN)6]4--e-===[Fe(CN)6]3-，A正确；放电时，阳离子由负极向正极移动，每转移2 mol e-，有2 mol阳离子通过阳离子交换膜向N极移动，与H+不共存，故不是H+通过阳离子交换膜，B错误；亚氨基和羧基可以与水形成氢键，极大提高萘醌类有机物的水溶性，C正确；该离子交换膜只允许阳离子通过，能有效阻止铁氰类和萘醌类物质渗透，D正确。
6.(2025·石家庄模拟)我国科研团队研发的强酸(IBA)单液流电池使用强酸性高浓度异卤电解质溶液，通过引入Br-/Br2使得I-/I进行多电子转移，从而提高电池的安全性和能量密度。其工作原理如图所示，下列说法错误的是(　　)
A.放电时，H+向电极N移动
B.充电时，阴极区pH减小
C.充电时，阳极区存在反应：2IBr-10e-+6H2O===Br2+2I+12H+
D.放电时，每消耗2.24 g Cd，右室有0.02 mol Br-生成
答案　D
解析　放电时，阳离子向正极移动，电极N为正极，则放电时，H+向电极N移动，A正确；充电时，电极M为阴极，阳离子向阴极移动，即H+向电极M移动，阴极区pH减小，B正确；由图可知，充电时，IBr生成单质溴和碘酸根离子：2IBr-10e-+6H2O===Br2+2I+12H+，C正确；2.24 g Cd的物质的量为0.02 mol，共失去电子0.04 mol，结合C的分析可知，放电初期Br2和的物质的量为1∶2，最终分别生成溴离子和碘离子，则共失去14个电子，根据得失电子守恒可知，可以生成×2= mol Br-，D错误。
7.(2025·南昌模拟)碱性混合多硫化物 空气液流电池具有成本低、性能稳定等优点，其工作原理如图所示。
下列说法正确的是(　　)
A.膜a为阴离子交换膜，膜b为阳离子交换膜
B.放电时，左侧室中含的多硫电解质减少
C.放电时，发生总反应的离子方程式为4OH-+2===4+O2↑+2H2O
D.放电时，每消耗1 mol O2，Ⅲ室溶液的质量减少36 g
答案　D
解析　放电时，电极A为负极，发生氧化反应：2-2e-===，Na+从电极A经过膜a移向Ⅱ室，故膜a为阳离子交换膜；电极B为正极，发生还原反应：O2+2H2O+4e-===4OH-，生成的OH-通过膜b移向Ⅱ室，故膜b为阴离子交换膜，A错误；放电时左侧室被氧化为，增多，B错误；放电时总反应的离子方程式为4+O2+2H2O===2+4OH-，C错误；放电时电极B消耗1 mol O2生成4 mol OH-，4 mol OH-全部移入Ⅱ室，Ⅲ室减少的质量为4 mol×17 g·mol-1-1 mol×32 g·mol-1=36 g，D正确。
8.电动汽车常用的液流电池是可再生清洁能源电池类型之一，其原料可100%回收而不会影响环境，如图是锌铈液流电池放电时的原理图，b电极为惰性材料。下列说法正确的是(　　)
A.充电时b极的电极反应式为Ce4++e-===Ce3+
B.选择性离子膜为阳离子交换膜，Zn2+经过阳离子交换膜向b极移动
C.放电时，电流由b极经导线流向a极
D.用该电池给铅酸蓄电池充电，每消耗6.5 g Zn，铅酸蓄电池的阳极质量减少9.6 g
答案　C
解析　该装置为可充电电池，放电时，a极Zn失电子，作负极，b极Ce4+得电子作正极，故充电时a极为阴极，b极为阳极，阳极反应式为Ce3+-e-===Ce4+，A错误；为保证电池正常工作，选择性离子膜应隔开两侧电解液，同时可平衡两端电荷，故选择性离子膜应为质子交换膜，通过H+平衡电荷，B错误；每消耗6.5 g(0.1 mol)Zn转移0.2 mol电子，根据铅酸蓄电池充电时的阳极反应式：PbSO4-2e-+2H2O===PbO2+S+4H+可知，该电池消耗6.5 g Zn，铅酸蓄电池阳极质量减少6.4 g，故D错误。
9.基于Br-辅助MnO2放电的液流电池装置如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.充电时，H+向电极A迁移
B.放电时，在该环境下的氧化性：Cd2+C.放电时，电极B上还可能发生：2Br--2e-===Br2
D.可利用Br-及时清除电极B上的“死锰”(MnO2)，提高充放电过程的可逆性
答案　C
解析　充电时，阳离子向阴极迁移，故H+向电极A迁移，A正确； 由放电时的总反应：2Mn3++Cd===Cd2++2Mn2+可知，氧化性：Mn3+>Cd2+，B正确；放电时，电极B为正极，发生得电子的还原反应，C错误；MnO2沉积在电极B上，可能会影响充放电的进行，Br-具有一定的还原性，可将MnO2还原为Mn2+，从而提高充放电过程的可逆性，D正确。微题型81　锂电池
(1~6题，每小题6分，7~8题，每小题7分，共50分)
1.(2025·广西河池模拟)某磷酸铁锂电池工作原理如图，放电时总反应为FePO4+LiC6===LiFePO4+6C，下列说法正确的是(　　)
A.放电时Li+在电解液中向铜箔集流体一侧迁移
B.放电时FePO4被还原，LiC6发生氧化反应
C.磷酸铁锂电池充电时，a接口接外电源的负极
D.放电时电子从FePO4电极经外电路流向石墨电极
2.(2025·南宁模拟)某种可充电固态锂电池放电时的工作原理如图所示，下列说法错误的是(　　)
A.电极电势：b极>a极
B.放电时电子流向：a极→负载→b极
C.充电时，阳极电极反应为LiLaZrTaO-xe-===xLi++Li1-xLaZrTaO
D.外电路通过1 mol电子时，理论上两电极质量变化差值为7 g
3.锂钒氧化物二次电池的工作原理为V2O5+xLiLixV2O5，如图是用该电池电解含镍酸性废水制备单质镍的装置示意图，下列说法正确的是(　　)
A.电解过程中Y电极上的电极反应为2Cl--2e-===Cl2↑
B.当锂钒氧化物电池中有7 g Li参与放电时，转移电子数为0.5NA
C.锂钒氧化物二次电池可以用LiCl水溶液作为电解液
D.锂钒氧化物二次电池充电时，B电极发生还原反应
4.(2025·成都模拟)全固态硫锂电池将逐步运用于新能源汽车等行业。它是以硫化物等固体为电解质，Li+可自由移动，其简易结构如图所示。该电池的工作原理为16Li+xS88Li2Sx(2≤x≤8)。下列说法正确的是(　　)
A.工作时，固体电解质将熔融而导电
B.放电时，Li+从b极区迁移到a极区
C.充电时，b极发生反应：xS8+16Li++16e-===8Li2Sx
D.充放电一段时间后，电池效率下降的原因可能是Li+含量下降
5.(2025·兰州模拟)全固态锂金属电池具有更高比能量和安全性。我国科研团队设计了基于LLZTO@Ag复合层负极改性的硫化物全固态锂电池，结构如图所示，放电时电池反应为Li1-aNixCoyMnzO2+aLi===LiNixCoyMnzO2。下列说法错误的是(　　)
A.放电时，电子流向为a极→负载→b极
B.充电时，Li+流向为b极→固态电解质→复合层→a极
C.充电时，b极的电极反应为LiNixCoyMnzO2-ae-===Li1-aNixCoyMnzO2+aLi+
D.放电时，每转移0.1 mol电子，b极质量理论上减少0.7 g
6.Li CO2全固态电池是一种新型二次电池，具有高能量密度、高安全性[液体电解质锂电池，充电时会产生锂枝晶(金属锂)，造成电池电极腐蚀、内部短路、自燃]。In2S3@CNT/SS为光正极，TiO2为光电催化剂，使光正极受光激发产生电子和空穴；放电产物为Li2CO3、C，反应机理为①2CO2+2e-===C2、②C2===C+CO2、③反应ⅲ、④C+2Li+===Li2CO3。放电工作原理如图所示，下列说法错误的是(　　)
A.全固态锂电池在充放电过程中不易产生锂枝晶
B.充电时，Li+由a电极移向b电极
C.放电时，反应ⅲ的方程式为CO2+2C===2C+C
D.采用 In2S3@CNT/SS光正极辅助电池，可提高放电时的能量转换效率
7.(2025·黑龙江高三上阶段练习)一种锌钒(Zn/V2O5)水性混合离子电池的结构示意图如图，放电时正极发生的反应为xLi++xe-+V2O5===LixV2O5，下列说法错误的是(　　)
A.放电时，内电路中的电流方向为Zn极到V2O5极
B.充电时，溶液中Li+浓度不断增大
C.充电时，电极B上的电势比电极A的高
D.放电时，电极A每减少6.5 g，有0.2x mol Li+嵌入电极B
8.LiFePO4二次电池具有安全性能高、热稳定性好等优点，应用于新能源汽车。电池反应：Li1-xFePO4+LixC6LiFePO4+6C，石墨层和过渡金属氧化物为电极，离子导体由锂盐掺杂在液态的有机溶剂中形成(原理如图)。下列说法错误的是(　　)
A.放电时，电流由石墨层经外电路流向过渡金属氧化物
B.放电时，正极电极反应式：Li1-xFePO4+xLi++xe-===LiFePO4
C.充电时，阴极电极反应式：xLi++6C+xe-===LixC6
D.充电时，Li+向石墨层电极移动，若电路中通过1 mol 电子，石墨层电极质量增加7 g
微题型81　锂电池
(1~6题，每小题6分，7~8题，每小题7分，共50分)
1.(2025·广西河池模拟)某磷酸铁锂电池工作原理如图，放电时总反应为FePO4+LiC6===LiFePO4+6C，下列说法正确的是(　　)
A.放电时Li+在电解液中向铜箔集流体一侧迁移
B.放电时FePO4被还原，LiC6发生氧化反应
C.磷酸铁锂电池充电时，a接口接外电源的负极
D.放电时电子从FePO4电极经外电路流向石墨电极
答案　B
解析　放电时，阳离子向正极移动，故Li+由负极(铜箔集流体一侧)经隔膜迁移到正极(铝箔集流体一侧)，故A错误；放电时，负极(LiC6)中的Li原子失电子生成C和Li+，该过程发生氧化反应，FePO4电极得电子生成LiFePO4，发生还原反应，故B正确；充电时应将电池正极接外电源的正极，故C错误；放电时电子从石墨电极经外电路流向FePO4电极，故D错误。
2.(2025·南宁模拟)某种可充电固态锂电池放电时的工作原理如图所示，下列说法错误的是(　　)
A.电极电势：b极>a极
B.放电时电子流向：a极→负载→b极
C.充电时，阳极电极反应为LiLaZrTaO-xe-===xLi++Li1-xLaZrTaO
D.外电路通过1 mol电子时，理论上两电极质量变化差值为7 g
答案　D
解析　根据Li+移动方向可知，b极为正极，a极为负极，故电极电势：b极>a极，A正确；放电时，电子由负极a流出经外电路负载流入正极b，B正确；充电时，b极为阳极，失去电子，电极反应为LiLaZrTaO-xe-===xLi++Li1-xLaZrTaO，C正确；充电时，外电路通过1 mol电子时，b极减少1 mol Li+，质量为7 g，a极1 mol Li+得到电子变为锂，增重7 g，放电时，外电路通过1 mol电子时，a极失去电子迁移1 mol Li+到b极，a极质量减少7 g，b极1 mol Li+得到电子变为锂，增重7 g，两电极质量变化差值为14 g，D错误。
3.锂钒氧化物二次电池的工作原理为V2O5+xLiLixV2O5，如图是用该电池电解含镍酸性废水制备单质镍的装置示意图，下列说法正确的是(　　)
A.电解过程中Y电极上的电极反应为2Cl--2e-===Cl2↑
B.当锂钒氧化物电池中有7 g Li参与放电时，转移电子数为0.5NA
C.锂钒氧化物二次电池可以用LiCl水溶液作为电解液
D.锂钒氧化物二次电池充电时，B电极发生还原反应
答案　D
解析　电解含镍酸性废水制备单质镍，镀镍铁棒为阴极，电解过程中Y电极上的电极反应为Ni2++2e-===Ni，故A错误；锂能与水反应，锂钒氧化物二次电池不能用LiCl水溶液作为电解液，故C错误；B电极是锂钒氧化物二次电池的负极，充电时作阴极发生还原反应，故D正确。
4.(2025·成都模拟)全固态硫锂电池将逐步运用于新能源汽车等行业。它是以硫化物等固体为电解质，Li+可自由移动，其简易结构如图所示。该电池的工作原理为16Li+xS88Li2Sx(2≤x≤8)。下列说法正确的是(　　)
A.工作时，固体电解质将熔融而导电
B.放电时，Li+从b极区迁移到a极区
C.充电时，b极发生反应：xS8+16Li++16e-===8Li2Sx
D.充放电一段时间后，电池效率下降的原因可能是Li+含量下降
答案　D
解析　全固态硫锂电池以固体为电解质，工作时电解质保持固态，不会熔融，A错误；放电时为原电池，Li+向正极(b极)移动，即Li+从a极区迁移到b极区，B错误；充电时b极为阳极，阳极发生氧化反应：8Li2Sx-16e-===xS8+16Li+，C错误；充放电过程中，若Li+在迁移过程中因副反应消耗或沉积不均匀导致含量下降，会使电池效率降低，D正确。
5.(2025·兰州模拟)全固态锂金属电池具有更高比能量和安全性。我国科研团队设计了基于LLZTO@Ag复合层负极改性的硫化物全固态锂电池，结构如图所示，放电时电池反应为Li1-aNixCoyMnzO2+aLi===LiNixCoyMnzO2。下列说法错误的是(　　)
A.放电时，电子流向为a极→负载→b极
B.充电时，Li+流向为b极→固态电解质→复合层→a极
C.充电时，b极的电极反应为LiNixCoyMnzO2-ae-===Li1-aNixCoyMnzO2+aLi+
D.放电时，每转移0.1 mol电子，b极质量理论上减少0.7 g
答案　D
解析　由图可知，放电时a极为原电池的负极，b极为正极，则电子流向为a极→负载→b极，故A正确；充电时与直流电源负极相连的a极为阴极，b极为阳极，则锂离子流向为b极→固态电解质→复合层→a极，LiNixCoyMnzO2在阳极失去电子发生氧化反应生成Li1-aNixCoyMnzO2和锂离子，电极反应式为LiNixCoyMnzO2-ae-===Li1-aNixCoyMnzO2+aLi+，故B、C正确；放电时，b极为正极，锂离子作用下Li1-aNixCoyMnzO2在正极得到电子发生还原反应生成LiNixCoyMnzO2，则每转移0.1 mol电子，b极增加质量为0.7 g，故D错误。
6.Li CO2全固态电池是一种新型二次电池，具有高能量密度、高安全性[液体电解质锂电池，充电时会产生锂枝晶(金属锂)，造成电池电极腐蚀、内部短路、自燃]。In2S3@CNT/SS为光正极，TiO2为光电催化剂，使光正极受光激发产生电子和空穴；放电产物为Li2CO3、C，反应机理为①2CO2+2e-===C2、②C2===C+CO2、③反应ⅲ、④C+2Li+===Li2CO3。放电工作原理如图所示，下列说法错误的是(　　)
A.全固态锂电池在充放电过程中不易产生锂枝晶
B.充电时，Li+由a电极移向b电极
C.放电时，反应ⅲ的方程式为CO2+2C===2C+C
D.采用 In2S3@CNT/SS光正极辅助电池，可提高放电时的能量转换效率
答案　B
解析　根据题目信息，液态电解质锂电池，充电时易产生锂枝晶，影响电池的安全性，当电解质为全固态时，不易产生锂枝晶，A正确；充电时，该装置为电解池，电解过程中阳离子移向阴极，即Li+由b电极移向a电极，B错误；放电时，b电极为正极，发生还原反应，电极反应式为3CO2+4e-+4Li+===2Li2CO3+C，结合反应机理中已知的3个方程式，电极反应式-2×①-2×②-2×④可得出反应ⅲ的方程式：CO2+2C===2C+C，C正确；TiO2是一种光电催化剂，使光正极受光激发产生电子和空穴，有效增强电池的反应动力，提高电池的能量转换效率，D正确。
7.(2025·黑龙江高三上阶段练习)一种锌钒(Zn/V2O5)水性混合离子电池的结构示意图如图，放电时正极发生的反应为xLi++xe-+V2O5===LixV2O5，下列说法错误的是(　　)
A.放电时，内电路中的电流方向为Zn极到V2O5极
B.充电时，溶液中Li+浓度不断增大
C.充电时，电极B上的电势比电极A的高
D.放电时，电极A每减少6.5 g，有0.2x mol Li+嵌入电极B
答案　D
解析　放电时，电极A为原电池的负极，电极B为正极，则内电路中的电流方向为Zn极到V2O5极，故A正确；充电时，锂离子从五氧化二钒中脱嵌导致溶液中锂离子浓度不断增大，故B正确；充电时，电极B为阳极，电极A为阴极，所以电极B上的电势比电极A的高，故C正确；放电时，电极A为原电池的负极，电极B为正极，锂离子嵌入五氧化二钒中，则由得失电子数目守恒可知，电极A减少6.5 g时，嵌入电极B的锂离子的物质的量为×2=0.2 mol，故D错误。
8.LiFePO4二次电池具有安全性能高、热稳定性好等优点，应用于新能源汽车。电池反应：Li1-xFePO4+LixC6LiFePO4+6C，石墨层和过渡金属氧化物为电极，离子导体由锂盐掺杂在液态的有机溶剂中形成(原理如图)。下列说法错误的是(　　)
A.放电时，电流由石墨层经外电路流向过渡金属氧化物
B.放电时，正极电极反应式：Li1-xFePO4+xLi++xe-===LiFePO4
C.充电时，阴极电极反应式：xLi++6C+xe-===LixC6
D.充电时，Li+向石墨层电极移动，若电路中通过1 mol 电子，石墨层电极质量增加7 g
答案　A
解析　由原理图和电池反应可知，放电时，石墨层为负极，过渡金属氧化物为正极，故放电时，电流应由过渡金属氧化物经外电路流向石墨层，A错误；放电时，正极上Li1-xFePO4得电子生成LiFePO4，电极反应式为Li1-xFePO4+xLi++xe-===LiFePO4，B正确；充电时，阴极上Li+得电子生成LixC6，电极反应式为xLi++6C+xe-===LixC6，Li+向石墨层电极移动，由电极反应式可知，若电路中通过1 mol电子，石墨层电极质量增加1 mol Li的质量，即7 g，C、D正确。微题型82　双极膜电化学装置分析
(1~6题，每小题6分，7~8题，每小题7分，共50分)
1.(2025·广州模拟)一种新型锌电池的工作原理如图所示。双极膜中的H2O解离为H+和OH-，两种离子在电场作用下分别向两极迁移。该电池工作时，下列说法不正确的是(　　)
A.a膜为阴离子交换膜，b膜为阳离子交换膜
B.Ⅱ室中酸性溶液的pH逐渐增大
C.理论上每生成1 mol N，Ⅰ室溶液质量增加532 g
D.理论上电路中每通过4 mol电子，双极膜内有4 mol H2O发生解离
2.一种新的二甲醚(CH3OCH3)双极膜燃料电池，电解质分别为H2SO4和KOH，结构如图所示，双极膜由阳离子交换膜和阴离子交换膜组成，能将水分子解离成H+和OH-。下列说法正确的是(　　)
A.放电时，双极膜中的OH-通过b膜转移至d极
B.c极反应式为CH3OCH3+16OH--12e-===2+11H2O
C.每消耗11.2 L O2，双极膜处有2 mol的H2O解离
D.反应一段时间后，双极膜右侧电解质溶液的浓度不变
3.(2025·湖南永州模拟)利用H2O2在碱性条件下实现废水中Cr(Ⅲ)的回收，铬的去除率大于99.5%，其装置如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.膜a、膜b均为阳离子交换膜
B.废水室中反应的离子方程式为2Cr(OH)3+3H2O2+4OH-===2Cr+8H2O
C.反应一段时间后，阴极区溶液的pH减小
D.通电过程中石墨N极每产生33.6 L气体，则双极膜内减少54 g H2O
4.(2025·深圳模拟)双极膜是一种复合膜，在直流电作用下，能把中间界面内的H2O解离为H+和OH-，并使离子定向通过。以铅酸蓄电池为电源(放电时总反应为Pb+PbO2+2H2SO4===2PbSO4+2H2O)，利用双极膜电解获得NaOH与H3PO4的原理如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.N膜为阳离子交换膜
B.电解过程中，产品室1溶液的pH逐渐减小
C.产品室2中反应为H2P+H+===H3PO4
D.双极膜共解离4 mol H2O时，理论上铅酸蓄电池中生成4 mol PbSO4
5.(2025·武汉模拟)双极膜是一种离子交换复合膜，在直流电场作用下能将中间层的水分子解离成H+和OH-，并分别向两极迁移。用双极膜电解淀粉[(C6H10O5)n]溶液制取双醛淀粉[(C6H8O5)n]的工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.搅拌能明显提高电解反应速率
B.当电路中转移2 mol电子时，可得160 g双醛淀粉
C.生成双醛淀粉的反应为(C6H10O5)n+Br===(C6H8O5)n+Br-+3H2O
D.b极的电极反应式为Br-+6OH--6e-===Br+3H2O、4OH--4e-===2H2O+O2↑
6.(2024·郑州模拟)利用双极膜电渗析法电解食盐水可获得NaClO和CO，其工作原理如图所示，已知在直流电的作用下，双极膜中的H2O解离成H+和OH-。下列有关说法错误的是(　　)
A.b极为负极
B.M极的电极反应式为Cl-+2OH--2e-===ClO-+H2O
C.工作一段时间后，N极附近溶液的pH明显变小
D.若所得n(CO)大于n(NaClO)，说明阳极可能发生反应2Cl--2e-===Cl2↑
7.双极膜(BP)可以在电场作用下，使水分子快速解离为OH-和H+，并通过阴、阳离子膜进入溶液。用此工艺捕获烟道气中CO2的过程如图所示，已知盐室中生成CaCO3实现捕获。下列说法正确的是(　　)
A.电路中每转移2 mol电子，双极膜上共有2 mol水发生解离
B.交换膜A、C均为阴离子交换膜
C.溶液中的X为H+
D.随着电解的进行，酸室中pH增大
8.一种SnBr2 Br2双膜二次电池的结构及放电时的工作原理如图所示。
已知：①M、N均为多孔石墨烯电极；
②起始时Ⅰ室(含储液罐)中只含SnBr2；
③盐的水解忽略不计。
下列说法正确的是(　　)
A.充电时，Ⅱ室中Br-向Ⅰ室迁移
B.充电时，N极电极反应式为Br2+2e-===2Br-
C.X膜为阴离子交换膜，Y膜为阳离子交换膜
D.放电时，Ⅲ室中电路上转移a mol电子，此时Ⅰ室中c(Sn4+)∶c(Sn2+)=1∶4，则起始时Ⅰ室中含有2.5a mol SnBr2
微题型82　双极膜电化学装置分析
(1~6题，每小题6分，7~8题，每小题7分，共50分)
1.(2025·广州模拟)一种新型锌电池的工作原理如图所示。双极膜中的H2O解离为H+和OH-，两种离子在电场作用下分别向两极迁移。该电池工作时，下列说法不正确的是(　　)
A.a膜为阴离子交换膜，b膜为阳离子交换膜
B.Ⅱ室中酸性溶液的pH逐渐增大
C.理论上每生成1 mol N，Ⅰ室溶液质量增加532 g
D.理论上电路中每通过4 mol电子，双极膜内有4 mol H2O发生解离
答案　C
解析　由装置图可知，Ⅰ室Zn失电子，锌电极为原电池的负极，电极反应为Zn-2e-+4OH-===[Zn(OH)4]2-，Ⅱ室催化电极为原电池的正极，电极反应为N+8e-+10H+===N+3H2O，则a膜为阴离子交换膜，b膜为阳离子交换膜，据此分析。理论上每生成1 mol N，转移8 mol电子，Ⅰ室有4 mol Zn发生反应，双极膜中有8 mol OH-移动到Ⅰ室，质量增加4 mol×65 g·mol-1+8 mol×17 g·mol-1=396 g，C错误；理论上电路中每通过4 mol电子，则需要4 mol氢离子和4 mol氢氧根离子，双极膜内有4 mol H2O发生解离，D正确。
2.一种新的二甲醚(CH3OCH3)双极膜燃料电池，电解质分别为H2SO4和KOH，结构如图所示，双极膜由阳离子交换膜和阴离子交换膜组成，能将水分子解离成H+和OH-。下列说法正确的是(　　)
A.放电时，双极膜中的OH-通过b膜转移至d极
B.c极反应式为CH3OCH3+16OH--12e-===2+11H2O
C.每消耗11.2 L O2，双极膜处有2 mol的H2O解离
D.反应一段时间后，双极膜右侧电解质溶液的浓度不变
答案　B
解析　由图中电子移动方向可知，电极c为负极，发生氧化反应，其电极反应式为CH3OCH3+16OH--12e-===2+11H2O；电极d为正极，发生还原反应，其电极反应式为O2+4H++4e-===2H2O。放电时，阴离子向负极移动，即双极膜中的OH-通过a膜转移至c极，故A错误；由于气体所处的状况未知，无法确定11.2 L O2的物质的量，故C错误；双极膜右侧生成了水，溶液体积增大，电解质溶液的浓度减小，故D错误。
3.(2025·湖南永州模拟)利用H2O2在碱性条件下实现废水中Cr(Ⅲ)的回收，铬的去除率大于99.5%，其装置如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.膜a、膜b均为阳离子交换膜
B.废水室中反应的离子方程式为2Cr(OH)3+3H2O2+4OH-===2Cr+8H2O
C.反应一段时间后，阴极区溶液的pH减小
D.通电过程中石墨N极每产生33.6 L气体，则双极膜内减少54 g H2O
答案　B
解析　由图可知，膜a为阴离子交换膜，膜b、c均为阳离子交换膜，A错误；依据图中物质，废水室中Cr(OH)3在碱性条件下被H2O2氧化生成Cr，反应的离子方程式为2Cr(OH)3+3H2O2+4OH-===2Cr+8H2O，B正确；分析可知，N为阴极，在阴极氢离子得到电子生成氢气，但是同时双极膜中的氢离子向阴极移动，则反应一段时间后，阴极区溶液的pH不变，C错误；没有给出气体所处的条件，无法计算氢气的物质的量，则无法计算减少H2O的质量，D错误。
4.(2025·深圳模拟)双极膜是一种复合膜，在直流电作用下，能把中间界面内的H2O解离为H+和OH-，并使离子定向通过。以铅酸蓄电池为电源(放电时总反应为Pb+PbO2+2H2SO4===2PbSO4+2H2O)，利用双极膜电解获得NaOH与H3PO4的原理如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.N膜为阳离子交换膜
B.电解过程中，产品室1溶液的pH逐渐减小
C.产品室2中反应为H2P+H+===H3PO4
D.双极膜共解离4 mol H2O时，理论上铅酸蓄电池中生成4 mol PbSO4
答案　C
解析　由图可知，电解池工作时阳离子向阴极迁移，即H+向电极a移动，则电极a为阴极，电极b为阳极，M膜为阳离子交换膜，原料室中钠离子通过M膜进入产品室1得到氢氧化钠，N膜为阴离子交换膜，原料室中磷酸二氢根离子通过N膜进入产品室2，与双极膜产生的氢离子反应生成磷酸，反应为H2P+H+===H3PO4。双极膜共解离4 mol H2O，即两侧双极膜处各解离2 mol H2O，电极a的电极反应式为2H++2e-===H2↑，解离2 mol H2O得到2 mol H+，转移电子数为2 mol，结合反应Pb+PbO2+2H2SO4===2PbSO4+2H2O，理论上铅酸蓄电池中生成2 mol PbSO4，D错误。
5.(2025·武汉模拟)双极膜是一种离子交换复合膜，在直流电场作用下能将中间层的水分子解离成H+和OH-，并分别向两极迁移。用双极膜电解淀粉[(C6H10O5)n]溶液制取双醛淀粉[(C6H8O5)n]的工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.搅拌能明显提高电解反应速率
B.当电路中转移2 mol电子时，可得160 g双醛淀粉
C.生成双醛淀粉的反应为(C6H10O5)n+Br===(C6H8O5)n+Br-+3H2O
D.b极的电极反应式为Br-+6OH--6e-===Br+3H2O、4OH--4e-===2H2O+O2↑
答案　D
解析　在阳极存在竞争反应，既生成氧气，又生成溴酸根离子，所以当电路转移2 mol电子时无法确定溴酸根离子的量，B错误；由图可知，生成双醛淀粉的反应为3(C6H10O5)n+nBr===3(C6H8O5)n+nBr-+3nH2O，C错误；由图可知，b极氢氧根离子失电子生成氧气，溴离子失电子结合氢氧根离子生成溴酸根离子和水，b极为阳极，电极反应式分别为4OH--4e-===2H2O+O2↑、Br-+6OH--6e-===+3H2O，D正确。
6.(2024·郑州模拟)利用双极膜电渗析法电解食盐水可获得NaClO和CO，其工作原理如图所示，已知在直流电的作用下，双极膜中的H2O解离成H+和OH-。下列有关说法错误的是(　　)
A.b极为负极
B.M极的电极反应式为Cl-+2OH--2e-===ClO-+H2O
C.工作一段时间后，N极附近溶液的pH明显变小
D.若所得n(CO)大于n(NaClO)，说明阳极可能发生反应2Cl--2e-===Cl2↑
答案　C
解析　由N极上CO2被还原成CO，知N极为阴极，b极为负极，A正确；M极的电极反应式为Cl-+2OH--2e-===ClO-+H2O，B正确；N极的电极反应式为CO2+2H++2e-===CO+H2O，由上述反应可知，双极膜中提供的H+与N极消耗的H+的量相等，工作一段时间后，N极附近溶液pH无明显变化，C错误。
7.双极膜(BP)可以在电场作用下，使水分子快速解离为OH-和H+，并通过阴、阳离子膜进入溶液。用此工艺捕获烟道气中CO2的过程如图所示，已知盐室中生成CaCO3实现捕获。下列说法正确的是(　　)
A.电路中每转移2 mol电子，双极膜上共有2 mol水发生解离
B.交换膜A、C均为阴离子交换膜
C.溶液中的X为H+
D.随着电解的进行，酸室中pH增大
答案　B
解析　由图可知，左边电极连接电源负极，为阴极，溶液中H+放电生成H2：2H++2e-===H2↑，左侧双极膜上H+向左移动进入阴极室，CO2进入碱室与OH-反应生成，左侧双极膜上OH-向右移动进入碱室，透过离子交换膜A进入盐室生成CaCO3；右侧电极为阳极，右侧双极膜上OH-进入阳极室，H+进入酸室，Cl-透过离子交换膜C进入酸室形成盐酸，以此分析解答。电路中每转移2 mol电子，双极膜上水分子快速解离为2 mol OH-和2 mol H+，有两个双极膜，则共有4 mol水发生解离，故A错误；盐室生成CaCO3，就需要穿过交换膜A进入盐室，则交换膜A为阴离子交换膜，Cl-透过离子交换膜C进入酸室形成盐酸，则C为阴离子交换膜，故B正确、D错误；碱室中CO2转化为，应由双极膜解离水分子产生OH-，保持碱的浓度，X应为OH-，故C错误。
8.一种SnBr2 Br2双膜二次电池的结构及放电时的工作原理如图所示。
已知：①M、N均为多孔石墨烯电极；
②起始时Ⅰ室(含储液罐)中只含SnBr2；
③盐的水解忽略不计。
下列说法正确的是(　　)
A.充电时，Ⅱ室中Br-向Ⅰ室迁移
B.充电时，N极电极反应式为Br2+2e-===2Br-
C.X膜为阴离子交换膜，Y膜为阳离子交换膜
D.放电时，Ⅲ室中电路上转移a mol电子，此时Ⅰ室中c(Sn4+)∶c(Sn2+)=1∶4，则起始时Ⅰ室中含有2.5a mol SnBr2
答案　D
解析　由图可知，放电时Sn2+在M极失去电子生成Sn4+，即SnBr2转化为SnBr4，M极是负极，为了维持电荷守恒，NaBr溶液中的Br-要通过X膜进入Ⅰ室，X膜为阴离子交换膜；Ⅲ室中Br2在N极得到电子生成Br-并转移到Ⅱ室，则N极为正极，Y膜为阴离子交换膜。充电时，N极为阳极，M极为阴极，阴离子向阳极即Ⅲ室迁移，A项错误；充电时，N极电极反应式为2Br--2e-===Br2，B项错误；X膜、Y膜均为阴离子交换膜，C项错误；设起始时Ⅰ室中n(SnBr2)=x mol，==，x=2.5a，D项正确。微题型83　电子守恒在电化学计算中的应用
(1~3题，每小题4分，4~5题，每小题5分，共22分)
1.利用铝 CO2电池电解MnSO4溶液制备MnO2的装置如图所示。N极为铝电极，其余电极为石墨电极，下列说法错误的是(　　)
A.双极膜产生的H+移向M极
B.Q极端的电势高于P极端
C.装置工作时，消耗的气体与生成的气体的物质的量相等
D.外电路中通过0.3 mol e-时，N极区溶液的质量增加2.7 g
2.利用电化学原理控制反应条件能将CO2电催化还原为HCOOH，电解过程中还伴随着析氢反应，反应过程原理的示意图如图。下列有关说法正确的是(　　)
A.玻碳电极发生还原反应
B.铂电极发生的电极反应为CO2+2H++2e-===HCOOH、2H++2e-===H2↑
C.电池工作时，电流由铂电极经电解质溶液到玻碳电极
D.当电路中转移1 mol e-时，阳极室溶液的质量减少8 g
3.一种新型Na CaFeO3可充电电池，其工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.放电时，电极N是负极
B.充电时，Na+通过钠离子交换膜向M极移动
C.放电时，N极电极反应为2CaFeO2.5+O2--2e-===2CaFeO3
D.充电时，每生成1 mol Na，有机电解质的整体质量减小23 g
4.某种酒精检测仪的传感器采用Pt作为电极，其燃烧室内充满特种催化剂。某同学用该乙醇燃料电池作为电源设计如图所示电解实验装置。下列说法不正确的是(　　)
A.a电极为负极，d电极为阴极
B.b电极的电极反应式为O2+4H++4e-===2H2O
C.当装置 Ⅱ 中生成11.2 L(标准状况)Cl2时，有0.5 mol H+通过装置 Ⅰ 中的质子交换膜
D.当装置 Ⅰ 中生成6.0 g CH3COOH时，装置 Ⅲ 中CuSO4溶液的质量减少16 g
5.一种利用微生物或羟基自由基(·OH)将苯酚转化为CO2和H2O的原电池—电解池组合装置如图所示，已知电极均为惰性电极，下列说法错误的是(　　)
A.左池(ab)为原电池，右池(cd)为电解池
B.每转移2.8 mol e-，理论上可处理0.1 mol苯酚
C.d极电极反应为H2O-e-===H++·OH
D.每转移2.8 mol电子，该组合装置产生CO2的体积>13.44 L(标准状况)
微题型83　电子守恒在电化学计算中的应用
(1~3题，每小题4分，4~5题，每小题5分，共22分)
1.利用铝 CO2电池电解MnSO4溶液制备MnO2的装置如图所示。N极为铝电极，其余电极为石墨电极，下列说法错误的是(　　)
A.双极膜产生的H+移向M极
B.Q极端的电势高于P极端
C.装置工作时，消耗的气体与生成的气体的物质的量相等
D.外电路中通过0.3 mol e-时，N极区溶液的质量增加2.7 g
答案　D
解析　M电极二氧化碳得电子发生还原反应生成甲酸，N电极Al失电子发生氧化反应生成，可知M是正极、N是负极；N与电解池P相连，P为阴极，M与电解池Q相连，Q是阳极。原电池中阳离子移向正极，M是正极，双极膜产生的H+移向M极，故A正确；Q是阳极、P是阴极，Q极端的电势高于P极端，故B正确；装置工作时，M电极1 mol CO2参加反应转移2 mol电子，P极H+得电子生成氢气，转移2 mol电子生成1 mol氢气，消耗的气体与生成的气体的物质的量相等，故C正确；外电路中通过0.3 mol e-时，有0.3 mol OH-、0.1 mol Al3+进入溶液，N极区溶液的质量增加0.3 mol×17 g·mol-1+0.1 mol×27 g·mol-1=7.8 g，故D错误。
2.利用电化学原理控制反应条件能将CO2电催化还原为HCOOH，电解过程中还伴随着析氢反应，反应过程原理的示意图如图。下列有关说法正确的是(　　)
A.玻碳电极发生还原反应
B.铂电极发生的电极反应为CO2+2H++2e-===HCOOH、2H++2e-===H2↑
C.电池工作时，电流由铂电极经电解质溶液到玻碳电极
D.当电路中转移1 mol e-时，阳极室溶液的质量减少8 g
答案　B
解析　玻碳电极为阳极，发生氧化反应，A错误；玻碳电极为阳极，铂电极为阴极，电池工作时，电流由玻碳电极经电解质溶液到铂电极，C错误；当电路中转移1 mol e- 时，同时有1 mol氢离子通过质子交换膜进入左侧，阳极室溶液的质量减少 mol×32 g·mol-1+1 mol×1 g·mol-1=9 g，D错误。
3.一种新型Na CaFeO3可充电电池，其工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.放电时，电极N是负极
B.充电时，Na+通过钠离子交换膜向M极移动
C.放电时，N极电极反应为2CaFeO2.5+O2--2e-===2CaFeO3
D.充电时，每生成1 mol Na，有机电解质的整体质量减小23 g
答案　B
解析　从图示装置可看出，Na CaFeO3可充电电池放电时，Na失电子生成钠离子，所以Na电极为负极，发生氧化反应，生成的钠离子通过钠离子交换膜移向右侧，所以充电时， Na+ 通过钠离子交换膜向阴极(M极)移动，A错误、B正确；放电时，N极为正极，CaFeO3转化为CaFeO2.5，发生还原反应，其电极反应为2CaFeO3+2e-===2CaFeO2.5+O2-，C错误；充电时，每生成1 mol Na，同时也会有0.5 mol O2-被消耗，所以有机电解质的整体质量减小23 g+0.5 mol×16 g·mol-1=31 g，D错误。
4.某种酒精检测仪的传感器采用Pt作为电极，其燃烧室内充满特种催化剂。某同学用该乙醇燃料电池作为电源设计如图所示电解实验装置。下列说法不正确的是(　　)
A.a电极为负极，d电极为阴极
B.b电极的电极反应式为O2+4H++4e-===2H2O
C.当装置 Ⅱ 中生成11.2 L(标准状况)Cl2时，有0.5 mol H+通过装置 Ⅰ 中的质子交换膜
D.当装置 Ⅰ 中生成6.0 g CH3COOH时，装置 Ⅲ 中CuSO4溶液的质量减少16 g
答案　C
解析　乙醇燃料电池中，O2通入b电极区，乙醇蒸气通入a电极区，则a电极是负极，b电极是正极，从而推知，d电极是阴极，A正确；b电极是正极，O2得电子发生还原反应，则正极反应式为O2+4H++4e-===2H2O，B正确；装置Ⅱ中电解饱和氯化钠溶液，生成标准状况下11.2 L(即0.5 mol)Cl2，电路中通过1 mol电子，据得失电子守恒和溶液呈电中性可知，装置Ⅰ中有1 mol H+透过质子交换膜向右迁移，C错误；装置Ⅰ中负极反应式为CH3CH2OH+H2O-4e-===CH3COOH+4H+，生成6.0 g(即0.1 mol)CH3COOH时，电路中通过0.4 mol电子，装置Ⅲ中阳极反应式为2H2O-4e-===4H++O2↑，阴极反应式为Cu2++2e-===Cu，据得失电子守恒推知，放出0.1 mol O2、析出0.2 mol Cu，故装置Ⅲ中溶液减少的质量为0.1 mol×32 g·mol-1+0.2 mol×64 g·mol-1=16 g，D正确。
5.一种利用微生物或羟基自由基(·OH)将苯酚转化为CO2和H2O的原电池—电解池组合装置如图所示，已知电极均为惰性电极，下列说法错误的是(　　)
A.左池(ab)为原电池，右池(cd)为电解池
B.每转移2.8 mol e-，理论上可处理0.1 mol苯酚
C.d极电极反应为H2O-e-===H++·OH
D.每转移2.8 mol电子，该组合装置产生CO2的体积>13.44 L(标准状况)
答案　B
解析　d极H2O失去电子生成·OH和H+，电极反应式为H2O-e-===H++·OH，故C正确；该组合装置产生CO2的为b极区和d极区苯酚被氧化，b极转移2.8 mol 电子，生成0.6 mol CO2，d极区苯酚被氧化的化学方程式为C6H5OH+28·OH===17H2O+6CO2↑，即转移2.8 mol电子，d极区生成0.6 mol CO2，则转移2.8 mol电子，该组合装置共处理0.2 mol苯酚，共生成1.2 mol CO2，标准状况下的体积为1.2 mol×22.4 L·mol-1=26.88 L>13.44 L，故B错误、D正确。微题型84　金属的腐蚀与防护
(1~3题，每小题4分，共12分)
1.潮湿土壤中的铁管道在硫酸盐还原菌(最佳生存环境pH为7~8)作用下，能被硫酸根离子腐蚀，其电化学腐蚀原理如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.铁作负极发生氧化反应
B.正极反应为S-8e-+5H2O===HS-+9OH-
C.将管道连接废锌块可防止腐蚀
D.酸性环境下铁管道不易被硫酸根离子腐蚀
2.国产航母山东舰已经列装服役，它是采用模块制造然后焊接组装而成的，对焊接有着极高的要求。实验室模拟在海水环境和河水环境下对焊接金属材料使用的影响(如图)。下列相关描述正确的是(　　)
A.由图示的金属腐蚀情况说明了Sn元素的金属性强于Fe元素
B.由图示可以看出甲是海水环境下的腐蚀情况，乙是河水环境下的腐蚀情况
C.两种环境下铁被腐蚀时的电极反应式均为Fe-3e-===Fe3+
D.为了防止舰艇在海水中被腐蚀，可在焊点附近用锌块打“补丁”
3.(2025·太原模拟)如图装置可防止金属管道在潮湿土壤中的腐蚀。下列有关说法正确的是(　　)
A.电流由镁块经导线流向管道
B.管道表面上发生氧化反应
C.该保护法为牺牲阳极保护法
D.将镁块换为钠块，则保护效果更好
4.(16分)(2025·海淀模拟)船舶的外壳常用镶嵌锌块的方法避免船体遭受腐蚀，实验室模拟该过程如下。
实验 实验装置 实验步骤及现象
Ⅰ 电流表指针偏转，Fe电极上未见气泡生成；取出少量Fe电极附近的溶液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，未出现蓝色沉淀
Ⅱ 向Fe电极附近滴加K3[Fe(CN)6]溶液，生成蓝色沉淀
Ⅲ
Ⅳ 向A区滴加K3[Fe(CN)6]溶液，生成蓝色沉淀，一段时间后，与铁钉接触的蓝色沉淀消失
(1)实验Ⅰ中，Zn作　　　　极。
(2)蓝色沉淀为KFe[Fe(CN)6]，说明有Fe2+产生。
①对实验Ⅱ中Fe2+产生的原因作出如下猜想：
猜想a.H+将Fe氧化；
猜想b.　　　　　　　将Fe氧化；
猜想c.K3[Fe(CN)6]将Fe氧化；
猜想d.K3[Fe(CN)6]被Zn还原。
猜想b中的物质是　　　　　；依据实验Ⅰ中的现象可否定猜想　　　　　　　(填字母)。
②理论分析：
资料ⅰ：实验Ⅰ条件下，Fe2++6CN-[Fe(CN)6]4-　K1=1.0×1035，
Zn2++4CN-[Zn(CN)4]2-　K2=5.0×1016。
根据资料ⅰ推测猜想d不成立，理由是　　　　　　　，无法生成蓝色沉淀。
因此猜想c成立，其中生成Fe2+的离子方程式为　　　　。
(3)补全实验Ⅲ中的操作和现象，证明发生了吸氧腐蚀：　　　　　　　。
资料ⅱ：实验Ⅳ条件下，Fe与KFe[Fe(CN)6]很难发生反应。
(4)结合平衡移动原理，解释实验Ⅳ中“一段时间后，与铁钉接触的蓝色沉淀消失”的可能原因：　　。
(5)将实验Ⅳ装置中的锌片换成铜片，重复实验Ⅳ的操作，推测其与实验Ⅳ现象的差异：　　　 　。
由上述实验可知：比铁活泼的锌可以保护铁不被腐蚀。
微题型84　金属的腐蚀与防护
(1~3题，每小题4分，共12分)
1.潮湿土壤中的铁管道在硫酸盐还原菌(最佳生存环境pH为7~8)作用下，能被硫酸根离子腐蚀，其电化学腐蚀原理如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.铁作负极发生氧化反应
B.正极反应为S-8e-+5H2O===HS-+9OH-
C.将管道连接废锌块可防止腐蚀
D.酸性环境下铁管道不易被硫酸根离子腐蚀
答案　B
解析　铁作负极，失去电子生成亚铁离子，发生氧化反应，故A正确；pH为7~8时，正极S在硫酸盐还原菌作用下得电子，发生还原反应，电极反应式为S+8e-+5H2O===HS-+9OH-，故B错误；锌的活泼性大于铁，将管道连接废锌块是牺牲阳极法，可以防止铁被腐蚀，故C正确；根据题意，硫酸盐还原菌在弱碱性条件下活性高，电化学腐蚀速率快，酸性条件下，硫酸盐还原菌会失活，故D正确。
2.国产航母山东舰已经列装服役，它是采用模块制造然后焊接组装而成的，对焊接有着极高的要求。实验室模拟在海水环境和河水环境下对焊接金属材料使用的影响(如图)。下列相关描述正确的是(　　)
A.由图示的金属腐蚀情况说明了Sn元素的金属性强于Fe元素
B.由图示可以看出甲是海水环境下的腐蚀情况，乙是河水环境下的腐蚀情况
C.两种环境下铁被腐蚀时的电极反应式均为Fe-3e-===Fe3+
D.为了防止舰艇在海水中被腐蚀，可在焊点附近用锌块打“补丁”
答案　D
解析　由图可知，两种环境下都是铁被腐蚀，电极反应式：Fe-2e-===Fe2+，说明Sn元素的金属性弱于Fe元素，故A、C错误；对比甲、乙腐蚀程度，乙被腐蚀的比甲多，说明乙所处环境离子浓度大，所以乙是海水环境下的腐蚀情况，甲是河水环境下的腐蚀情况，故B错误。
3.(2025·太原模拟)如图装置可防止金属管道在潮湿土壤中的腐蚀。下列有关说法正确的是(　　)
A.电流由镁块经导线流向管道
B.管道表面上发生氧化反应
C.该保护法为牺牲阳极保护法
D.将镁块换为钠块，则保护效果更好
答案　C
解析　电流由钢铁管道(正极)经导线流向镁块(负极)，A错误；管道表面上发生O2得电子的还原反应，B错误；该保护法牺牲镁块(原电池的负极，发生氧化反应)，故称为牺牲阳极保护法，C正确；钠太活泼，极易直接与空气中O2、H2O及CO2等反应，不能为管道提供电子，无法保护管道，D错误。
4.(16分)(2025·海淀模拟)船舶的外壳常用镶嵌锌块的方法避免船体遭受腐蚀，实验室模拟该过程如下。
实验 实验装置 实验步骤及现象
Ⅰ 电流表指针偏转，Fe电极上未见气泡生成；取出少量Fe电极附近的溶液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，未出现蓝色沉淀
Ⅱ 向Fe电极附近滴加K3[Fe(CN)6]溶液，生成蓝色沉淀
Ⅲ
Ⅳ 向A区滴加K3[Fe(CN)6]溶液，生成蓝色沉淀，一段时间后，与铁钉接触的蓝色沉淀消失
(1)实验Ⅰ中，Zn作　　　　极。
(2)蓝色沉淀为KFe[Fe(CN)6]，说明有Fe2+产生。
①对实验Ⅱ中Fe2+产生的原因作出如下猜想：
猜想a.H+将Fe氧化；
猜想b.　　　　　　　将Fe氧化；
猜想c.K3[Fe(CN)6]将Fe氧化；
猜想d.K3[Fe(CN)6]被Zn还原。
猜想b中的物质是　　　　　；依据实验Ⅰ中的现象可否定猜想　　　　　　　(填字母)。
②理论分析：
资料ⅰ：实验Ⅰ条件下，Fe2++6CN-[Fe(CN)6]4-　K1=1.0×1035，
Zn2++4CN-[Zn(CN)4]2-　K2=5.0×1016。
根据资料ⅰ推测猜想d不成立，理由是　　　　　　　，无法生成蓝色沉淀。
因此猜想c成立，其中生成Fe2+的离子方程式为　　　　。
(3)补全实验Ⅲ中的操作和现象，证明发生了吸氧腐蚀：　　　　　　　。
资料ⅱ：实验Ⅳ条件下，Fe与KFe[Fe(CN)6]很难发生反应。
(4)结合平衡移动原理，解释实验Ⅳ中“一段时间后，与铁钉接触的蓝色沉淀消失”的可能原因：　　。
(5)将实验Ⅳ装置中的锌片换成铜片，重复实验Ⅳ的操作，推测其与实验Ⅳ现象的差异：　　　 　。
由上述实验可知：比铁活泼的锌可以保护铁不被腐蚀。
答案　(1)负　(2)①O2　ab　②K1 K2(Fe2+与CN-的配位能力远大于Zn2+)，[Fe(CN)6]3-被Zn还原后的产物应为[Fe(CN)6]4-而非Fe2+　Fe+2[Fe(CN)6]3-===2[Fe(CN)6]4-+Fe2+　(3)向A区滴加酚酞溶液，出现红色　(4)KFe[Fe(CN)6](s)K+(aq)+Fe2+(aq)+[Fe(CN)6]3-(aq)，Fe2+或[Fe(CN)6]3-被Zn还原，使其浓度降低，平衡正向移动，蓝色沉淀溶解　(5)该反应比实验Ⅳ产生蓝色沉淀更快；一段时间后，与铁钉接触的蓝色沉淀不消失
解析　(2)①酸化的氯化钠溶液中存在氧气，氧气具有氧化性，能把铁氧化，所以猜想b为O2能将Fe氧化；依据实验Ⅰ中现象可知H+和O2未将Fe氧化，即可否定猜想ab。(3)在实验Ⅲ中，若发生吸氧腐蚀，则正极反应为O2+4e-+2H2O===4OH-，生成OH-，向A区滴加酚酞溶液，出现红色，证明溶液呈碱性，即证明发生了吸氧腐蚀。(4)蓝色沉淀为KFe[Fe(CN)6]，其在溶液中存在着沉淀溶解平衡：KFe[Fe(CN)6](s)K+(aq)+Fe2+(aq)+[Fe(CN)6]3-(aq)，[Fe(CN)6]3-Fe3++6CN-，阴离子向负极移动，所以[Fe(CN)6]3-移动到负极附近被Zn还原，使其浓度降低，随着正极O2+4e-+2H2O===4OH-反应的进行，铁钉附近c(OH-)增大，Fe2+、Fe3+与OH-反应，使Fe2+、Fe3+、[Fe(CN)6]3-浓度降低，根据勒夏特列原理，上述沉淀溶解平衡正向移动，蓝色沉淀溶解。(5)当把锌片换成铜片时，因为铜的活泼性比铁弱，此时形成的原电池中，A区的铁作负极，铜作正极，负极反应为Fe-2e-===Fe2+，向A区滴加K3[Fe(CN)6]溶液，因为有Fe2+生成，会生成蓝色沉淀KFe[Fe(CN)6]，因为铁持续作负极被氧化产生Fe2+，所以该反应比实验Ⅳ产生的蓝色沉淀更快、更多；一段时间后，与铁钉接触的蓝色沉淀不消失。微题型85　电解原理应用——物质制备、废水处理、碳中和
(1~5题，每小题6分，共30分)
1.一种电解法制备Na2FeO4的装置如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.电解时化学能转化为电能
B.电解时应将铂电极与直流电源正极相连
C.电解时铁电极上的电极反应式：Fe+6e-+8OH-===Fe+4H2O
D.电解过程中转移1 mol e-，理论上可获得标准状况下的H2 11.2 L
2.生产硝酸钙的工业废水常含有NH4NO3，可用电解法净化，其工作原理如图所示。下列有关说法正确的是(　　)
A.a极为电源负极，b极为电源正极
B.装置工作时电子由b极流出，经导线、电解槽流入a极
C. Ⅰ 室能得到副产品浓硝酸， Ⅲ 室能得到副产品浓氨水
D.阴极的电极反应式为2N+12H++10e-===N2↑+6H2O
3.羟胺(NH2OH)常用于有机合成。一种电化学法制取盐酸羟胺(NH3OHCl)的装置原理如图所示，已知铁可作NO反应的催化剂。下列说法正确的是(　　)
A.放电时Pt电极有Cl2生成
B.放电时的正极反应式为NO+3e-+4H+===NH3OH+
C.放电时，电路中每转移1 mol e-，负极区将增加1 mol H+
D.将质子交换膜改成阴离子交换膜，放电时的电极反应将发生变化
4.酸性条件下CO2通过电催化法可生成C2H5OH，c NC、i NC是可用于阴极电极的两种电催化剂，其表面发生转化的原理如图所示。下列有关说法正确的是(　　)
A.i NC电催化剂表面发生氧化反应
B.合成过程中CO2均作为还原剂
C.合成过程中用c NC作电极催化剂更利于生成C2H5OH
D.c NC电催化剂表面发生反应：2CO2+9H2O+12e-===C2H5OH+12OH-
5.利用电解原理，采用中性红试剂直接捕获空气中的二氧化碳的装置如图：
已知：中性红NR：，NRH2：
下列说法不正确的是(　　)
A.若用铅酸蓄电池进行电解，a极接铅酸蓄电池的Pb极
B.电解时，b极的电极反应式为NR+2e-+2H2O===NRH2+2OH-
C.装置中离子交换膜为阳离子交换膜
D.左储液罐发生反应的离子方程式为CO2+OH-===
微题型85　电解原理应用——物质制备、废水处理、碳中和
(1~5题，每小题6分，共30分)
1.一种电解法制备Na2FeO4的装置如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.电解时化学能转化为电能
B.电解时应将铂电极与直流电源正极相连
C.电解时铁电极上的电极反应式：Fe+6e-+8OH-===Fe+4H2O
D.电解过程中转移1 mol e-，理论上可获得标准状况下的H2 11.2 L
答案　D
2.生产硝酸钙的工业废水常含有NH4NO3，可用电解法净化，其工作原理如图所示。下列有关说法正确的是(　　)
A.a极为电源负极，b极为电源正极
B.装置工作时电子由b极流出，经导线、电解槽流入a极
C. Ⅰ 室能得到副产品浓硝酸， Ⅲ 室能得到副产品浓氨水
D.阴极的电极反应式为2N+12H++10e-===N2↑+6H2O
答案　C
解析　分析装置图可知，含NH4NO3废水的 Ⅱ 室中的硝酸根离子通过阴离子交换膜进入 Ⅰ 室，铵根离子通过阳离子交换膜进入 Ⅲ 室，判断 Ⅰ 室为阳极室，a为电源的正极， Ⅲ 室为阴极室，b为电源的负极，故A错误；装置工作时电子由b极流出，但电子不能通过电解质溶液，即不能通过电解槽流入a极，故B错误； Ⅰ 室中H2O失电子发生氧化反应，氢离子浓度增大， Ⅲ 室中H2O得到电子生成氢气，氢氧根离子浓度增大， Ⅰ 室能得到副产品浓硝酸， Ⅲ 室能得到副产品浓氨水，故C正确；阴极的电极反应式为2H2O+2e-===H2↑+2OH-，故D错误。
3.羟胺(NH2OH)常用于有机合成。一种电化学法制取盐酸羟胺(NH3OHCl)的装置原理如图所示，已知铁可作NO反应的催化剂。下列说法正确的是(　　)
A.放电时Pt电极有Cl2生成
B.放电时的正极反应式为NO+3e-+4H+===NH3OH+
C.放电时，电路中每转移1 mol e-，负极区将增加1 mol H+
D.将质子交换膜改成阴离子交换膜，放电时的电极反应将发生变化
答案　B
解析　图示放电过程中，含铁电极表面NO得电子，发生还原反应生成NH3OH+，作正极，Pt电极表面H2失电子，发生氧化反应生成H+，作负极，H+通过质子交换膜从负极移向正极。根据分析，放电时Pt电极表面H2失电子，发生氧化反应生成H+，没有Cl2生成，故A错误；放电时，正极上NO得电子，发生还原反应生成NH3OH+，电极反应式为NO+3e-+4H+===NH3OH+，故B正确；原电池工作时，阳离子从负极移向正极，根据电荷守恒，电路中每转移1 mol e-，正极区将增加1 mol H+，故C错误；原电池中阳离子向正极迁移，阴离子向负极迁移，若将质子交换膜改成阴离子交换膜，H+不再迁移，Cl-将通过阴离子交换膜向Pt电极迁移，但放电时的电极反应不变，故D错误。
4.酸性条件下CO2通过电催化法可生成C2H5OH，c NC、i NC是可用于阴极电极的两种电催化剂，其表面发生转化的原理如图所示。下列有关说法正确的是(　　)
A.i NC电催化剂表面发生氧化反应
B.合成过程中CO2均作为还原剂
C.合成过程中用c NC作电极催化剂更利于生成C2H5OH
D.c NC电催化剂表面发生反应：2CO2+9H2O+12e-===C2H5OH+12OH-
答案　C
解析　c NC电催化剂表面上CO2转化为C2H5OH，i NC电催化剂表面CO2得电子生成CO和C2H5OH，均发生还原反应，CO2均作氧化剂，故A、B错误；由图示可知，i NC电催化剂表面CO2生成CO和C2H5OH两种产物，c NC作电极催化剂时CO2完全转化为C2H5OH，由此可知c NC作电极催化剂时CO2利用率更高，更利于生成C2H5OH，故C正确；电解质为酸性介质，c NC电催化剂表面发生反应：2CO2+12H++12e-===C2H5OH+3H2O，故D错误。
5.利用电解原理，采用中性红试剂直接捕获空气中的二氧化碳的装置如图：
已知：中性红NR：，NRH2：
下列说法不正确的是(　　)
A.若用铅酸蓄电池进行电解，a极接铅酸蓄电池的Pb极
B.电解时，b极的电极反应式为NR+2e-+2H2O===NRH2+2OH-
C.装置中离子交换膜为阳离子交换膜
D.左储液罐发生反应的离子方程式为CO2+OH-===
答案　A
解析　根据题目所给图示分析，b电极上：NR→NRH2，NR发生还原反应，则b电极作阴极，a电极作阳极，b电极的电极反应式为NR+2e-+2H2O===NRH2+2OH-，则a电极的电极反应式为NRH2-2e-+HC===NR+H++CO2↑+H2O，据此解答。根据分析，若用铅酸蓄电池进行电解，Pb极是负极，PbO2极是正极，故a电极应连接正极，即PbO2极，A错误；b电极上发生还原反应，其电极反应式为NR+2e-+2H2O===NRH2+2OH-，B正确；由b电极的电极反应式可知，OH-浓度增大，要保持溶液中电荷守恒，故需要将a电极区中的阳离子转移到b极区，则装置中离子交换膜为阳离子交换膜，C正确；由阴极室进入左储液罐的碱性液体捕获CO2时发生的反应为CO2+OH-===，D正确。微题型86　电解原理应用——电镀、精炼和冶金
(1~4题，每小题5分，共20分)
1.(2025·广东湛江模拟预测)我国嫦娥三号月球探测器应用了众多先进材料和技术，其中镁锂合金材料发挥了重要作用。下列说法不正确的是(　　)
A.电镀镁锂时，镀件接外接电源的负极
B.电镀镁锂时，用含Mg2+和Li+的水溶液作为电镀液
C.为防止镁锂合金被腐蚀可在表面进行喷涂处理
D.锂电池放电时的负极反应：Li-e-===Li+
2.在日常生活中，很多物品都离不开电镀，现将一块铜牌镀上一层银，工作示意图如图，下列说法正确的是(　　)
A.银片与电源的正极相连
B.电镀一段时间后，AgNO3溶液的浓度会变小
C.阴极发生的电极反应式为Cu-2e-===Cu2+
D.反应一段时间后，将电源反接，铜牌可以恢复到原来的状态
3.如图所示是利用并联电解槽从铝废料(含Si、Mg、Fe、Cu、Mn和Zn杂质)中回收金属铝的固态电解工艺，利用熔融LiCl、KCl和AlCl3三种盐作电解质，电解过程中在阴、阳两极发生Al2C和AlC的转化。下列叙述正确的是(　　)
A.固态电解工艺有利于金属铝的回收利用
B.当电路中转移1 mol电子时，理论上一块阴极板可回收9 g金属铝
C.阴极的电极反应式为Al2+6e-===2Al+7Cl-
D.阳极泥中可回收的金属有Mg、Fe、Cu、Mn和Zn
4.(2025·山东滨州模拟)利用下图装置进行铁上电镀铜的实验探究。
装置示意图 序号 电解质溶液 实验现象
① 0.1 mol·L-1 CuSO4+少量H2SO4 阴极表面有无色气体，一段时间后阴极表面有红色固体，气体减少。经检验，电解质溶液中有Fe2+
② 0.1 mol·L-1 CuSO4+过量氨水 阴极表面未观察到气体，一段时间后阴极表面有致密红色固体。经检验，电解质溶液中无铁元素
下列说法正确的是(　　)
A.①中气体减少仅是由于溶液中c(H+)减小
B.向阴极附近溶液滴加K4[Fe(CN)6]溶液来检验①中的Fe2+
C.②中随阴极析出Cu，推测溶液c(Cu2+)减小，Cu2++4NH3[Cu(NH3)4]2+平衡逆向移动
D.对比①②可知，适当降低c(Cu2+)，电镀效果更好
微题型86　电解原理应用——电镀、精炼和冶金
(1~4题，每小题5分，共20分)
1.(2025·广东湛江模拟预测)我国嫦娥三号月球探测器应用了众多先进材料和技术，其中镁锂合金材料发挥了重要作用。下列说法不正确的是(　　)
A.电镀镁锂时，镀件接外接电源的负极
B.电镀镁锂时，用含Mg2+和Li+的水溶液作为电镀液
C.为防止镁锂合金被腐蚀可在表面进行喷涂处理
D.锂电池放电时的负极反应：Li-e-===Li+
答案　B
解析　电镀时，镀件作阴极，接外接电源的负极，发生还原反应，A项正确；锂单质易与水反应，不能用水溶液作电镀液，B项错误；喷涂处理是金属防护常用方法之一，C项正确；锂电池放电时，负极锂失电子，发生反应：Li-e-===Li+，D项正确。
2.在日常生活中，很多物品都离不开电镀，现将一块铜牌镀上一层银，工作示意图如图，下列说法正确的是(　　)
A.银片与电源的正极相连
B.电镀一段时间后，AgNO3溶液的浓度会变小
C.阴极发生的电极反应式为Cu-2e-===Cu2+
D.反应一段时间后，将电源反接，铜牌可以恢复到原来的状态
答案　A
解析　电镀过程中 AgNO3 溶液的浓度不变，B错误；铜作阴极，阴极发生的电极反应式为Ag++e-===Ag，C错误；Cu活泼性比Ag强，将电源反接，铜牌作阳极，会发生电极反应：Cu-2e-===Cu2+，铜牌不能恢复到原来的状态，D错误。
3.如图所示是利用并联电解槽从铝废料(含Si、Mg、Fe、Cu、Mn和Zn杂质)中回收金属铝的固态电解工艺，利用熔融LiCl、KCl和AlCl3三种盐作电解质，电解过程中在阴、阳两极发生Al2C和AlC的转化。下列叙述正确的是(　　)
A.固态电解工艺有利于金属铝的回收利用
B.当电路中转移1 mol电子时，理论上一块阴极板可回收9 g金属铝
C.阴极的电极反应式为Al2+6e-===2Al+7Cl-
D.阳极泥中可回收的金属有Mg、Fe、Cu、Mn和Zn
答案　A
解析　该电路为并联电路，当电路中转移1 mol电子时，所有阴极板一共生成 mol(即9 g)的铝单质，一块阴极板生成铝的质量为3 g，B错误；由题给信息可知，电解过程中发生Al2和的转化，因此阴极反应式为4Al2+3e-===Al+7，C错误；Mg的活泼性强于Al，比Al先放电，因此阳极泥中不可能回收Mg，D错误。
4.(2025·山东滨州模拟)利用下图装置进行铁上电镀铜的实验探究。
装置示意图 序号 电解质溶液 实验现象
① 0.1 mol·L-1 CuSO4+少量H2SO4 阴极表面有无色气体，一段时间后阴极表面有红色固体，气体减少。经检验，电解质溶液中有Fe2+
② 0.1 mol·L-1 CuSO4+过量氨水 阴极表面未观察到气体，一段时间后阴极表面有致密红色固体。经检验，电解质溶液中无铁元素
下列说法正确的是(　　)
A.①中气体减少仅是由于溶液中c(H+)减小
B.向阴极附近溶液滴加K4[Fe(CN)6]溶液来检验①中的Fe2+
C.②中随阴极析出Cu，推测溶液c(Cu2+)减小，Cu2++4NH3[Cu(NH3)4]2+平衡逆向移动
D.对比①②可知，适当降低c(Cu2+)，电镀效果更好
答案　D
解析　随着反应的进行，一段时间后溶液中的c(H+)减小，同时阴极发生电极反应：Cu2++2e-===Cu，生成的Cu覆盖在阴极铁制镀件表面，阻碍了H+与铁的接触，故气体减少，A错误；检验Fe2+用K3[Fe(CN)6]溶液，B错误；当阴极有Cu析出时，阴极电极反应：Cu2++2e-===Cu，阳极电极反应：Cu-2e-===Cu2+，又因为②中电解液中无Fe元素，根据得失电子守恒，溶液中c(Cu2+)不变，C错误；①中的c(Cu2+)相对较大，H+和Cu2+都在阴极放电，产生氢气且镀层不够致密，②中Cu2+与氨水形成配合物，适当降低了c(Cu2+)，使得Cu缓慢析出，形成更致密的镀层，故适当降低c(Cu2+)，电镀效果更好，D正确。

展开更多......

收起↑