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2024届高三新高考化学大一轮专题练习 电解池
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这是一份2024届高三新高考化学大一轮专题练习 电解池，共20页。试卷主要包含了单选题，多选题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
2024届高三新高考化学大一轮专题练习-电解池
一、单选题
1．（2023·辽宁·统考高考真题）某无隔膜流动海水电解法制的装置如下图所示，其中高选择性催化剂可抑制产生。下列说法正确的是
A．b端电势高于a端电势 B．理论上转移生成
C．电解后海水下降 D．阳极发生：
2．（2023·全国·统考高考真题）用可再生能源电还原时，采用高浓度的抑制酸性电解液中的析氢反应来提高多碳产物(乙烯、乙醇等)的生成率，装置如下图所示。下列说法正确的是
A．析氢反应发生在电极上
B．从电极迁移到电极
C．阴极发生的反应有：
D．每转移电子，阳极生成气体(标准状况)
3．（2023春·河北石家庄·高三校联考期中）我国科学家采用单原子和纳米作串联催化剂，通过电解法将转化为乙烯，装置示意图如下。已知：电解效率。
下列说法正确的是
A．电极a上有产生
B．电极b连接电源的负极
C．单原子催化剂上发生反应：
D．若乙烯的电解效率为75%，电路中每通过电子，产生乙烯
4．（2023·辽宁·校联考一模）利用电化学装置除去工业尾气中的示意图如下。
该装置工作时，下列叙述错误的是
A．b极为电源正极
B．该处理的总反应为
C．工作一段时间后，阴极区溶液浓度不变
D．导线上每通过，溶液中增加
5．（2023·全国·高三专题练习）目前可采用“双极膜组”电渗析法淡化海水，同时获得副产品A和B，模拟工作原理如图所示。M和N为离子交换膜，在直流电作用下，双极阴阳膜(BP)复合层间的解离成和，作为和的离子源。下列说法正确的是
A．X电极为阴极，电极反应式为2H2O+2e-=2OH-+H2↑
B．M为阳离子交换膜，N为阴离子交换膜，BP膜的作用是选择性通过Cl-和Na+
C．每生成5.6L气体a，理论上获得副产品A和B各0.5mol
D．“双极膜组”电渗析法也可应用于从盐溶液(MX)制备相应的酸(HX)和碱(MOH)
6．（2023·全国·高三专题练习）基于硫化学的金属硫电池有望替代当前锂离子电池技术，满足人类社会快速增长的能源需求，该电池的结构及原理如图所示。下列有关叙述正确的是
A．该电池可采用含的水溶液为电解质溶液
B．放电时，电子的移动方向：电极电极隔膜电极a
C．充电时，阳极区可能发生的反应有
D．充电时，电路中转移时，阴极质量减重
7．（2023·山东威海·威海市第一中学统考二模）将CO2转化为系列化工原料，越来越引起科研工作者的重视。光、电催化酶耦合反应器固定CO2原理如图所示。已知固碳酶在催化反应时需要辅助因子NAD(P)H提供还原力。下列说法错误的是
A．装置工作时，由光能、电能转化为化学能
B．转化生成1mol 得到6mol
C．当有2mol 通过交换膜进入阴极室，一定生成1mol HCOOH
D．在电解液中添加并给反应器施加电压，有利于转换为NAD(P)H
8．（2023·安徽马鞍山·统考一模）微生物燃料电池(MFC)可以用于光电催化处理污染物(苯酚)的电源，工作原理如图所示。下列说法不正确的是
A．电极a为阳极
B．电极c上的反应式为： CH3OH-6e-+H2O=6H++CO2↑
C．右池中的H+向d电极方向迁移
D．处理污染物苯酚lmol，理论上外电路中迁移了20mol 电子
9．（2023春·河南安阳·高三安阳市第二中学校考阶段练习）化学电池已成为人类生产生活的重要能量来源之一，化学电池是根据原电池原理制成的。根据如图装置，下列说法正确的是
A．若X为Zn，Y为溶液，则溶液中的向X电极移动
B．若X为Fe，Y为稀硫酸，则铜电极上的电极反应式为
C．若X为A1，Y为浓硝酸，则铝电极上的电极反应式为
D．若X为Zn，Y为溶液，当电路中转移0.2mol电子时，电解质溶液增加0.1g
10．（2023春·四川成都·高三校联考期中）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．放电时，Cl-通过阴膜向正极区迁移
B．放电时，负极区溶液的pH减小
C．充电时，Zn与外接直流电源负极相连
D．充电时，阳极电极反应式为FQH2-2e-=FQ+2H+
11．（2023春·浙江温州·高三校联考期中）如图所示，甲池的总反应式为：，下列关于该电池工作时的说法正确的是
A．甲池中负极反应为：
B．该装置工作时，Ag电极上有气体生成
C．甲池和乙池中的溶液的pH前者不变，后者减小
D．当甲池中消耗0.1mol时，乙池中理论上最多产生12.8g固体
12．（2023·河北衡水·校联考二模）双极膜可用于电渗析生产酸碱、争水、电池等。下列有关描述不合理的是
A．外加电场作用于双极膜，使水的电离度增大
B．电渗析装置实现了由溶液制取和
C．双极膜电池中极上发生的电极反应为
D．双极膜电池中的双极膜的左侧为阳膜，右侧为阴膜
13．（2023春·山东济宁·高三统考期中）原电池原理在污染处理方面有重要应用。微生物脱盐池的a极上加入了呼吸细菌，工作时可将工业废水中的有机污染物转化为CO2，其工作原理如图所示。下列说法正确的是
A．工作时，a极发生氧化反应
B．工作时，电流从a极流向b极
C．M为阳离子交换膜，N为阴离子交换膜，脱盐室最终可得到淡盐水
D．若b极上消耗标准状况下11.2L气体，通过N膜的离子的物质的量为2mol
二、多选题
14．（2023春·海南海口·高三海南中学校考期中）新型镁－锂双离子二次电池的工作原理如图。下列关于该电池的说法正确的是
A．放电时，Li+通过离子交换膜向右移动
B．放电时，Li1-yFePO4/LiFePO4一极电极反应式为Li1-yFePO4+yLi+-ye-=LiFePO4
C．充电时，与电源的正极相连
D．充电时，导线上每通过0.4mole-，左室中溶液的质量减少2g
三、非选择题
15．（2023秋·云南丽江·高三统考期末）回答下列问题：
(1)锌－空气电池是金属空气电池的一种，电解质溶液为KOH溶液，工作示意图如图1所示。
Zn电极作______极，写出通入空气一极的电极反应式：______。
(2)氯碱工业中电解饱和食盐水的原理示意图如图2所示：
①a口产生的气体是______，c口获得的产品是______，当d口产生标况下2.24L气体时，电路中转移电子的物质的量为______。
②写出电解饱和食盐水的离子方程式______。
(3)钢铁很容易生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢材占世界钢铁年产量的四分之一。鉴于腐蚀问题的严重性，国内外对防腐工作都很重视，采取各种措施来减轻腐蚀的危害，图3是金属防护的两个例子。
①为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率，可以采用图3甲所示的方案，其中焊接在铁闸门上的固体材料R可以采用______(填字母)。
A．铜 B．石墨 C．锌
②图3乙方案也可以降低铁闸门腐蚀的速率，其中铁闸门应该连接在直流电源的______(填“正”或“负”)极，该金属防护的方法叫做______。
16．（2023春·四川成都·高三四川省成都市新都一中校联考期中）电化学原理在工农业生产中有重要应用。已知N2H4是一种重要的清洁高能燃料，根据如图所示装置回答下列问题(C1～C6均为石墨电极，假设各装置在工作过程中溶液体积不变)：
(1)甲装置C2电极为___________极(填“正”“负”“阳”或“阴”)，C1电极上的电极反应式为___________。
(2)乙装置___________(填“是”或“不是”)电镀池，若乙装置中溶液体积为400 mL，开始时溶液pH为6，当电极上通过0.04 mol电子时，溶液pH约为___________。
(3)丙装置用于处理含高浓度硫酸钠的废水，同时获得硫酸、烧碱及氢气，膜X为___________交换膜(填“阳离子”“阴离子”或“质子”)，当电极上通过0.04 mol电子时，中间硫酸钠废水的质量改变___________ g(假定水分子不能通过膜X和膜Y)。
(4)电解一段时间后，丁装置的电解质溶液中能观察到的现象是___________，丁装置中电解反应的总化学方程式为___________。
17．（2023秋·江苏泰州·高三校联考期末）将CO2还原为HCOOH是实现“碳中和”的有效途径。
(1)利用反应CO2(g)＋H2(g)⇌HCOOH(g)；ΔH =＋14.9 kJ·mol-1不能实现CO2直接加氢合成HCOOH，原因是___________。
(2)CO2通过电解法转化为HCOO-的反应机理如图1。Pt电极上覆盖的Nafion膜是一种阳离子交换膜，对浓度不高的HCOO-有较好的阻拦作用，可让H2O自由通过。
① Sn电极上生成HCOO-的电极反应式为___________。
② 电路中通过的电量与HCOO-产率的关系如图2所示。相同条件下，Pt电极有Nafion膜HCOO-产率明显提高，但电量>1000C后又显著下降，可能原因是___________。
③ 若电解时将Nafion膜置于两个电极中间，保持电流恒定，20 h时向阳极区补充KHCO3，电压与时间关系如图3所示。0～20 h，电压增大的原因是___________。
(3)CO2电还原可能的反应机理如下图所示。Sn、In、Bi的活性位点对O的连接能力较强，Au、Cu的活性位点对C的连接能力较强，Cu对CO的吸附能力远大于Au，且Cu吸附CO后不易脱离。
若还原产物主要为CH4时，应选择___________(填“Sn”“Au”或“Cu”)作催化剂，简述分析过程：___________。
18．（2023秋·甘肃天水·高三天水市第一中学校考期末）乙醇是一种比较理想的可用于燃料电池的有机物。乙醇来源丰富，可以通过含糖有机物的发酵进行大规模的生产。如图是以乙醇燃料电池为电源，电解含的废气制备示意图(c、d均为石墨电极)。
(1)请判断该装置的电极名称：a__________、c__________。
(2)甲池中a极上的电极反应式为：__________，乙池中c极上的电极反应式：__________。
(3)甲池中向______极迁移，乙池中向______极迁移(用a、b、c、d表示)。
(4)假设电解前，乙池两侧溶液体积均为，左侧溶液中为。电解结束后，左侧溶液中变为，若忽略溶液体积变化，则处理的体积为______mL(标准状况)；乙池右侧溶液与电解前相比__________(填“增大”、“减小”、“不变”)。
参考答案：
1．D
【分析】由图可知，左侧电极产生氧气，则左侧电极为阳极，电极a为正极，右侧电极为阴极，b电极为负极，该装置的总反应产生氧气和氢气，相当于电解水，以此解题。
【详解】A．由分析可知，a为正极，b电极为负极，则a端电势高于b端电势，A错误；
B．右侧电极上产生氢气的电极方程式为：2H++2e-=H2↑，则理论上转移生成，B错误；
C．由图可知，该装置的总反应为电解海水的装置，随着电解的进行，海水的浓度增大，但是其pH基本不变，C错误；
D．由图可知，阳极上的电极反应为：，D正确；
故选D。
2．C
【分析】由图可知，该装置为电解池，与直流电源正极相连的IrOx-Ti电极为电解池的阳极，水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为2H2O-4e—=O2↑+4H+，铜电极为阴极，酸性条件下二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成乙烯、乙醇等，电极反应式为2CO2+12H++12e−=C2H4+4H2O、2CO2+12H++12e−=C2H5OH+3H2O，电解池工作时，氢离子通过质子交换膜由阳极室进入阴极室。
【详解】A．析氢反应为还原反应，应在阴极发生，即在铜电极上发生，故A错误；
B．离子交换膜为质子交换膜，只允许氢离子通过，Cl-不能通过，故B错误；
C．由分析可知，铜电极为阴极，酸性条件下二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成乙烯、乙醇等，电极反应式有2CO2+12H++12e−=C2H4+4H2O，故C正确；
D．水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为2H2O-4e—=O2↑+4H+，每转移1mol电子，生成0.25molO2，在标况下体积为5.6L，故D错误；
答案选C。
3．D
【分析】电极a上二氧化碳得电子生成或得电子产生乙烯，a为阴极，b为阳极；
【详解】A．电极a上二氧化碳得电子生成或得电子产生乙烯，没有氧气产生，A项错误；
B．电极b为阳极，与电源正极相连，B项错误；
C．由图可知，单原子催化剂上发生反应：，C项错误；
D．若乙烯的电解效率为75%，电路中通过电子时，根据公式得n(生成乙烯所用的电子)，由转化为乙烯的电极反应为，所以当n(生成乙烯所用的电子)时，产生的乙烯为，D项正确；
故选：D。
4．D
【详解】A．石墨N上I-发生氧化反应，为阳极，则b极为电源正极，A项正确；
B．该处理过程中I-起到催化作用，总反应为，B项正确；
C．阴极区发生，工作一段时间后，阴极区消耗的与从阳极区迁移过来的数量相同，阴极区溶液浓度不变，C项正确；
D．阳极上发生，导线上每通过，理论上溶液中生成，同时会和SO2反应被消耗，D项错误。
答案选D。
5．D
【分析】由BP双极膜中H+、OH-移动方向可知：X电极为电解池的阳极，电极反应式为：2+2e-=Cl2，Y电极为阴极，电极反应式为：2H++2e-=H2,电解总反应为：,精制食盐水中钠离子经过M离子交换膜移向产品A室，与BP双极膜中转移过来的氢氧根结合生成氢氧化钠，所以M膜为阳离子交换膜，盐室中氯离子经过N离子交换膜移向产品B室，与BP双极膜中转移过来的氢离子结合生成氯化氢，所以N为阴离子交换膜。
【详解】A．由图中氢氧根移动方向可知X电极为阳极，电极反应式为：2+2e-=Cl2，A错误；
B．由题意可知，精制食盐水中钠离子经过M离子交换膜移向产品A室，与BP双极膜中转移过来的氢氧根结合生成氢氧化钠，所以M膜为阳离子交换膜，盐室中氯离子经过N离子交换膜移向产品B室，与BP双极膜中转移过来的氢离子结合生成氯化氢，所以N为阴离子交换膜，BP双极膜的作用是选择性通过氢离子和氢氧根离子，B错误；
C．阳极反应式为：2+2e-=Cl2，电路中每生成标况下5.6L气体氯气，其物质的量为0.25mol，转移电子0.5mol，理论上获得副产品A（氢氧化钠溶液）和B（氯化氢溶液）各0.5mol，需标明标准状况，C错误；
D．“双极膜组”电渗析法从氯化钠溶液中获得酸（HCl）和碱（NaOH），由此可知：也可从M溶液制备相应的酸(HX)和碱(MOH)，D正确；
故选D。
6．C
【详解】A．K性质活泼，会和水反应，不可采用含K+的水溶液作为电解质溶液，A项错误；
B．电子不经过电解质溶液，B项错误；
C．充电时，b极为阳极，可能发生，C项正确；
D．充电时，a极为阴极，发生K++e－=K，电路中转移时，阴极质量增加，D项错误。
答案选C。
7．C
【分析】由题干原理图示信息可知，阳极(即与电源正极相连的电极)上发生氧化反应，电极反应式为：2H2O-4e-=4H++O2↑，H+通过质子交换膜移向阴极室，阴极电极反应为：NAD(P)+H++e-=NAD(P)H，CO2+2NAD(P)H=2NAD(P)+HCOOH或者CO2+6NAD(P)H=CH3OH+H2O+6NAD(P)，光能捕获与电子激发器中吸收太阳能，激发失去电子，从而也发生NAD(P)+H++e-=NAD(P)H，据此分析解题。
【详解】A．由分析可知，装置工作时，由光能、电能转化为HCOOH、CH3OH、NAD(P)、NAD(P)H中的化学能，A正确；
B．根据电子守恒可知，CO2转化生成1mol CH3OH得到6mol e-，B正确；
C．由分析可知，阴极室发生的反应有：NAD(P)+H++e-=NAD(P)H，CO2+2NAD(P)H=2NAD(P)+HCOOH或者CO2+6NAD(P)H=CH3OH+H2O+6NAD(P)，且光能捕获与电子激发器中吸收太阳能，激发失去电子，从而也发生NAD(P)+H++e-=NAD(P)H，故当有2mol通过交换膜进入阴极室，不一定生成1mol HCOOH，C错误；
D．在电解液中添加可以增强电解质溶液的导电性，并给反应器施加电压，可加快反应速率，故有利于转换为NAD(P)H，D正确；
故答案为：C。
8．D
【分析】右池中为甲醇燃料电池，通入甲醇的一极为负极，即c为负极，d为正极。左池为电解池，与原电池正极相连的a为阳极，b为阴极。
【详解】A．由上分析，a为电解池的阳极，A项正确；
B．c极为负极甲醇发生氧化变为CO2，反应为 CH3OH-6e-+H2O=6H++CO2↑，B项正确；
C．根据分析，右池为原电池，离子的移动：阳离子移向正极，阴离子移向负极。H+移向d极，C项正确；
D．利用电子守恒有C6H6O~6CO2~28e-，即1mol苯酚转移28mol电子，D项错误；
故选D。
9．D
【详解】A．若X为Zn，金属性锌强于铜，锌是负极，Y为溶液，则溶液中的向正极即铜电极移动，A错误；
B．若X为Fe，Y为稀硫酸，金属性铁强于铜，铁是负极，铜是正极，则铜电极上的电极反应式为，B错误；
C．若X为Al，Y为浓硝酸，常温下铝遇浓硝酸钝化，故铝是正极，铜是负极，则铝电极上的电极反应式为NO+e-+2H＋=NO2↑+H2O，C错误；
D．若X为Zn，Y为溶液，金属性锌强于铜，锌是负极，当电路中转移0.2mol电子时，溶解0.1mol锌，析出0.1mol铜，所以电解质溶液增加6.5g-6.4g=0.1g，D正确；
故选D。
10．A
【详解】A．原电池中阴离子向负极移动，故放电时，Cl-不会向正极区迁移，A错误；
B．放电时，负极区锌失去电子发生氧化反应，，溶液氢氧根离子浓度减小，pH减小，B正确；
C．充电时，Zn做阴极，与外接直流电源负极相连，C正确；
D．充电时，阳极的FQH2失去电子反应氧化反应，电极反应式为FQH2-2e-=FQ+2H+，D正确；
故选A。
11．D
【分析】甲池能自发的发生氧化还原反应而作原电池，通入肼的电极为负极，通入氧气的电极为正极，负极反应为N2H4-4e-+4OH-=N2+4H2O，正极反应为O2+4e-+2H2O=4OH-，乙池为电解池，阴极Ag反应为Cu2++2e-=Cu、阳极石墨反应为4OH-- 4e- = 2H2O +O2↑；
【详解】A．通入肼的电极为负极，负极反应为N2H4-4e-+4OH-=N2+4H2O，选项A错误；
B．乙池为电解池，阴极Ag反应为Cu2+ + 2e- = Cu，没有气体生成，选项B错误；
C．甲池中反应生成水，氢氧化钾的浓度减小，pH减小，乙池中电解生成硫酸，溶液的pH减小，选项C错误；
D．甲池N2H4-4e-+4OH-=N2+4H2O，消耗0.1mol N2H4时，转移0.4mol电子，乙池Cu2+ + 2e- = Cu，产生0.2mol铜，为12.8g固体，选项D正确；
答案选 D。
12．D
【详解】A．外加电场作用于双极膜时，水分别在电极两端产生氢离子及氢氧根离子，故而水的电离度增大，A正确；
B．双极膜的作用是选择性的让阴阳离子通过，如图，电渗析装置中氢离子及氢氧根离子分别向阴极及阳极移动，其他离子不能通过，故可抽取和MOH，B正确；
C．依题意，双极膜电池中极可由CO2转化为HCOOH：，C正确；
D．由C知，右侧电极发生还原反应，Y极是正极，根据阳离子流向正极可知双极膜中右侧为阳膜，D错误。
故答案为：D。
13．A
【分析】a极有机污染物转化为二氧化碳，失去电子为负极，b极为正极，因此工作时，a极发生氧化反应，电流从b极流向a极，据此分析解题。
【详解】A．a极有机污染物转化为二氧化碳，失去电子为负极，发生氧化反应，故A正确；
B．a极为负极，b极为正极，因此工作时，电流从b极流向a极，故B错误；
C．阴离子向a极迁移，阳离子向b极迁移，因此N为阳离子交换膜，M为阴离子交换膜，故C错误；；
D．若b极上消耗标准状况下11.2LO2，则外电路中通过2mole−，此时通过阳离子交换膜的电荷数为2mol，经过N膜的离子为Na＋和Ca2＋，其所带电荷数不同，故此离子数目无法确定，故D错误；
故答案选A。
14．AD
【分析】从图中可以看出，Mg电极上，Mg-2e-=Mg2+，则Mg为负极，Li1-yFePO4为正极。
【详解】A．放电时，阳离子向正极移动，则Li+通过离子交换膜向右移动，A正确；
B．放电时，Li1-yFePO4/LiFePO4一极为正极，Li1-yFePO4得电子与Li+反应生成LiFePO4，电极反应式为Li1-yFePO4+yLi++ye-=LiFePO4，B错误；
C．放电时，Mg极为负极，则充电时，Mg极为阴极，与电源的负极相连，C错误；
D．充电时，Mg极为阴极发生反应：Mg2++2e-=Mg，导线上每通过0.4mole-，左室溶液中放电的Mg2+为0.2mol，质量为4.8g，同时阳极有0.4molLi+移入左室溶液中，Li+质量为0.4mol×7g/mol=2.8g，则左室中溶液的质量减少4.8g-2.8g=2g，D正确；
故选AD。
15．(1) 负 O2+2H2O+4e-=4OH-
(2) Cl2 NaOH 0.2mol 2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑
(3) C 负 外加电流法
【详解】（1）锌易失电子发生氧化反应，Zn电极作负极，氧气易得电子发生还原反应，通入空气一极是正极，正极氧气得电子生成氢氧根离子，电极反应式O2+2H2O+4e-=4OH-；
（2）①左侧电极为阳极，阳极氯离子失电子生成氯气，a口产生的气体是Cl2；右侧是阴极，阴极反应式为，所以c口获得的产品是NaOH，d口放出氢气， 当d口产生标况下2.24L气体时，电路中转移电子的物质的量为0.2mol。
②电解饱和食盐水生成氢气、氯气、氢氧化钠，反应的离子方程式为2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑。
（3）①图3甲所示的方案为牺牲阳极法，其中焊接在铁闸门上的固体材料R的活泼性大于铁，故选C。
②图3乙方案为外加电流阴极保护法，其中铁闸门应该连接在直流电源的负极。
16．(1) 正 N2H4 - 4e− + 4OH− = N2↑ + 4H2O
(2) 不是 1
(3) 阴离子 2.84
(4) 有白色沉淀生成(若多答“沉淀变色及产生气泡”、“铁电极溶解”也可) Fe + 2H2OFe(OH)2 + H2↑
【详解】（1）由图可知，装置甲为燃料电池，通入N2H4的一极(Cl)为负极，负极的电极反应式为：N2H4 - 4e− + 4OH− = N2↑ + 4H2O，通入氧气的一极(C2)为正极，乙、丙、丁为电解槽。
（2）乙装置中阳极材料和电解质溶液中阳离子不同，故不是电镀池，C3电极为阳极，阳极上4OH− - 4e− = 2H2O + O2↑，当电路中通过0.04 mol e−时有0.04 mol OH−放电，同时产生0.04 mol H+，此时c(H+) == 0.1 mol·L−1，pH = 1。
（3）丙装置中C4电极为阳极，阳极上4OH− - 4e− = 2H2O + O2↑，同时产生H+，正电荷增多，故中间室的硫酸根离子通过阴离子交换膜进入阳极室形成硫酸，C5电极为阴极，在阴极上H+放电产生氢气，同时产生OH−，阴极室负电荷增多，中间室的Na+通过阳离子交换膜进入阴极室形成NaOH，当通过0.04 mol e−时，阳极室产生0.04 mol H+，有0.02 mol SO进入阳极室，阴极室产生0.04 mol OH−，也就有0.04mol Na+进入阴极室，故中间室减少的质量 = 0.02 × 96g/mol + 0.04 × 23g/mol = 2.84 g。
（4）丁装置中Fe电极为阳极，电极反应为Fe - 2e− = Fe2+，C6电极为阴极，电极反应为2H2O + 2e− = H2 + 2OH−，产生OH−，故Fe2+ + 2OH− = Fe(OH)2↓，故电解池中有白色沉淀生成(若多答“沉淀变色及产生气泡”、“铁电极溶解”也可)，电解的化学方程式为Fe + 2H2OFe(OH)2 + H2↑。
17．(1)该反应的ΔH>0、ΔS<0，不能自发自行
(2) H＋＋CO2＋2e-=HCOO-/HCO＋CO2＋2e-=HCOO-＋CO Nafion膜可以阻止HCOO-在阳极放电(1分，答“防止HCOO-在阳极被氧化”给分)；电量>1 000 ℃后，c(HCOO-)增大，Nafion膜阻拦作用下降 阳极区pH减小，HCO浓度下降，K＋部分迁移至阴极区，阳极区离子浓度下降，导电能力减弱
(3) Cu 回溯CH4生成机理，第1步是C与催化剂活性位点相连，排除Sn；Au对CO的吸附能力较小，易脱离；Cu对CO的吸附能力强，不易从催化剂表面脱离
【详解】（1）利用反应CO2(g)＋H2(g)⇌HCOOH(g)；ΔH =＋14.9 kJ·mol-1不能实现CO2直接加氢合成HCOOH，原因是该反应的ΔH>0、ΔS<0，不能自发自行；
（2）① Sn电极上生成HCOO-的电极反应式为H＋＋CO2＋2e-=HCOO-或HCO＋CO2＋2e-=HCOO-＋CO；
② 相同条件下，Pt电极有Nafion膜HCOO-产率明显提高，但电量>1000C后又显著下降，可能原因是Nafion膜可以阻止HCOO-在阳极放电；电量>1 000 ℃后，c(HCOO-)增大，Nafion膜阻拦作用下降；
③ 若电解时将Nafion膜置于两个电极中间，保持电流恒定，20 h时向阳极区补充KHCO3， 0～20 h，电压增大的原因是阳极区pH减小，HCO浓度下降，K＋部分迁移至阴极区，阳极区离子浓度下降，导电能力减弱
（3）若还原产物主要为CH4时，应选择Cu作催化剂，因为Cu对CO的吸附能力远大于Au，且Cu吸附CO后不易脱离，第1步是C与催化剂活性位点相连，排除Sn；Au对CO的吸附能力较小，易脱离；Cu对CO的吸附能力强，不易从催化剂表面脱离。
18．(1) 负极 阳极
(2)
(3) b d
(4) 448 不变
【详解】（1）a极进入甲醇，甲醇失电子为负极，b极进入氧气，为正极，与正极相连的c极就是阳极。
（2）a极进入甲醇，甲醇失电子为负极，发生氧化反应，a极上的电极反应式：CH3CH2OH+3H2O-12e-=2CO2↑+12H+。乙池中c极与正极相连则为阳极，阳极NO失电子发生氧化反应，根据题意可知生成硝酸根，电极反应式:NO-3e-+2H2O=+4H+。
（3）甲池为原电池，向正极（b极）迁移，乙池为电解池，向阴极（d极）迁移。
（4）乙池两侧溶液体积均为100ml，左侧溶液中c(HNO3)为0.1 mol/L。电解结束后，左侧溶液中c(HNO3)变为0.3 mol/L，反应后增加了(0.3 mol/L-0.1 mol/L)×0.1L=0.02mol，根据N原子守恒可知，处理NO的物质的量为0.02mol，体积为0.02mol×22.4L/mol=0.448L=448mL。生成的氢离子会通过质子交换膜向右侧移动，所以乙池右侧溶液的pH与电解前相比不变。
2024届高三新高考化学大一轮专题练习-电解池
一、单选题
1．（2023·辽宁·统考高考真题）某无隔膜流动海水电解法制的装置如下图所示，其中高选择性催化剂可抑制产生。下列说法正确的是
A．b端电势高于a端电势 B．理论上转移生成
C．电解后海水下降 D．阳极发生：
2．（2023·全国·统考高考真题）用可再生能源电还原时，采用高浓度的抑制酸性电解液中的析氢反应来提高多碳产物(乙烯、乙醇等)的生成率，装置如下图所示。下列说法正确的是
A．析氢反应发生在电极上
B．从电极迁移到电极
C．阴极发生的反应有：
D．每转移电子，阳极生成气体(标准状况)
3．（2023春·河北石家庄·高三校联考期中）我国科学家采用单原子和纳米作串联催化剂，通过电解法将转化为乙烯，装置示意图如下。已知：电解效率。
下列说法正确的是
A．电极a上有产生
B．电极b连接电源的负极
C．单原子催化剂上发生反应：
D．若乙烯的电解效率为75%，电路中每通过电子，产生乙烯
4．（2023·辽宁·校联考一模）利用电化学装置除去工业尾气中的示意图如下。
该装置工作时，下列叙述错误的是
A．b极为电源正极
B．该处理的总反应为
C．工作一段时间后，阴极区溶液浓度不变
D．导线上每通过，溶液中增加
5．（2023·全国·高三专题练习）目前可采用“双极膜组”电渗析法淡化海水，同时获得副产品A和B，模拟工作原理如图所示。M和N为离子交换膜，在直流电作用下，双极阴阳膜(BP)复合层间的解离成和，作为和的离子源。下列说法正确的是
A．X电极为阴极，电极反应式为2H2O+2e-=2OH-+H2↑
B．M为阳离子交换膜，N为阴离子交换膜，BP膜的作用是选择性通过Cl-和Na+
C．每生成5.6L气体a，理论上获得副产品A和B各0.5mol
D．“双极膜组”电渗析法也可应用于从盐溶液(MX)制备相应的酸(HX)和碱(MOH)
6．（2023·全国·高三专题练习）基于硫化学的金属硫电池有望替代当前锂离子电池技术，满足人类社会快速增长的能源需求，该电池的结构及原理如图所示。下列有关叙述正确的是
A．该电池可采用含的水溶液为电解质溶液
B．放电时，电子的移动方向：电极电极隔膜电极a
C．充电时，阳极区可能发生的反应有
D．充电时，电路中转移时，阴极质量减重
7．（2023·山东威海·威海市第一中学统考二模）将CO2转化为系列化工原料，越来越引起科研工作者的重视。光、电催化酶耦合反应器固定CO2原理如图所示。已知固碳酶在催化反应时需要辅助因子NAD(P)H提供还原力。下列说法错误的是
A．装置工作时，由光能、电能转化为化学能
B．转化生成1mol 得到6mol
C．当有2mol 通过交换膜进入阴极室，一定生成1mol HCOOH
D．在电解液中添加并给反应器施加电压，有利于转换为NAD(P)H
8．（2023·安徽马鞍山·统考一模）微生物燃料电池(MFC)可以用于光电催化处理污染物(苯酚)的电源，工作原理如图所示。下列说法不正确的是
A．电极a为阳极
B．电极c上的反应式为： CH3OH-6e-+H2O=6H++CO2↑
C．右池中的H+向d电极方向迁移
D．处理污染物苯酚lmol，理论上外电路中迁移了20mol 电子
9．（2023春·河南安阳·高三安阳市第二中学校考阶段练习）化学电池已成为人类生产生活的重要能量来源之一，化学电池是根据原电池原理制成的。根据如图装置，下列说法正确的是
A．若X为Zn，Y为溶液，则溶液中的向X电极移动
B．若X为Fe，Y为稀硫酸，则铜电极上的电极反应式为
C．若X为A1，Y为浓硝酸，则铝电极上的电极反应式为
D．若X为Zn，Y为溶液，当电路中转移0.2mol电子时，电解质溶液增加0.1g
10．（2023春·四川成都·高三校联考期中）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．放电时，Cl-通过阴膜向正极区迁移
B．放电时，负极区溶液的pH减小
C．充电时，Zn与外接直流电源负极相连
D．充电时，阳极电极反应式为FQH2-2e-=FQ+2H+
11．（2023春·浙江温州·高三校联考期中）如图所示，甲池的总反应式为：，下列关于该电池工作时的说法正确的是
A．甲池中负极反应为：
B．该装置工作时，Ag电极上有气体生成
C．甲池和乙池中的溶液的pH前者不变，后者减小
D．当甲池中消耗0.1mol时，乙池中理论上最多产生12.8g固体
12．（2023·河北衡水·校联考二模）双极膜可用于电渗析生产酸碱、争水、电池等。下列有关描述不合理的是
A．外加电场作用于双极膜，使水的电离度增大
B．电渗析装置实现了由溶液制取和
C．双极膜电池中极上发生的电极反应为
D．双极膜电池中的双极膜的左侧为阳膜，右侧为阴膜
13．（2023春·山东济宁·高三统考期中）原电池原理在污染处理方面有重要应用。微生物脱盐池的a极上加入了呼吸细菌，工作时可将工业废水中的有机污染物转化为CO2，其工作原理如图所示。下列说法正确的是
A．工作时，a极发生氧化反应
B．工作时，电流从a极流向b极
C．M为阳离子交换膜，N为阴离子交换膜，脱盐室最终可得到淡盐水
D．若b极上消耗标准状况下11.2L气体，通过N膜的离子的物质的量为2mol
二、多选题
14．（2023春·海南海口·高三海南中学校考期中）新型镁－锂双离子二次电池的工作原理如图。下列关于该电池的说法正确的是
A．放电时，Li+通过离子交换膜向右移动
B．放电时，Li1-yFePO4/LiFePO4一极电极反应式为Li1-yFePO4+yLi+-ye-=LiFePO4
C．充电时，与电源的正极相连
D．充电时，导线上每通过0.4mole-，左室中溶液的质量减少2g
三、非选择题
15．（2023秋·云南丽江·高三统考期末）回答下列问题：
(1)锌－空气电池是金属空气电池的一种，电解质溶液为KOH溶液，工作示意图如图1所示。
Zn电极作______极，写出通入空气一极的电极反应式：______。
(2)氯碱工业中电解饱和食盐水的原理示意图如图2所示：
①a口产生的气体是______，c口获得的产品是______，当d口产生标况下2.24L气体时，电路中转移电子的物质的量为______。
②写出电解饱和食盐水的离子方程式______。
(3)钢铁很容易生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢材占世界钢铁年产量的四分之一。鉴于腐蚀问题的严重性，国内外对防腐工作都很重视，采取各种措施来减轻腐蚀的危害，图3是金属防护的两个例子。
①为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率，可以采用图3甲所示的方案，其中焊接在铁闸门上的固体材料R可以采用______(填字母)。
A．铜 B．石墨 C．锌
②图3乙方案也可以降低铁闸门腐蚀的速率，其中铁闸门应该连接在直流电源的______(填“正”或“负”)极，该金属防护的方法叫做______。
16．（2023春·四川成都·高三四川省成都市新都一中校联考期中）电化学原理在工农业生产中有重要应用。已知N2H4是一种重要的清洁高能燃料，根据如图所示装置回答下列问题(C1～C6均为石墨电极，假设各装置在工作过程中溶液体积不变)：
(1)甲装置C2电极为___________极(填“正”“负”“阳”或“阴”)，C1电极上的电极反应式为___________。
(2)乙装置___________(填“是”或“不是”)电镀池，若乙装置中溶液体积为400 mL，开始时溶液pH为6，当电极上通过0.04 mol电子时，溶液pH约为___________。
(3)丙装置用于处理含高浓度硫酸钠的废水，同时获得硫酸、烧碱及氢气，膜X为___________交换膜(填“阳离子”“阴离子”或“质子”)，当电极上通过0.04 mol电子时，中间硫酸钠废水的质量改变___________ g(假定水分子不能通过膜X和膜Y)。
(4)电解一段时间后，丁装置的电解质溶液中能观察到的现象是___________，丁装置中电解反应的总化学方程式为___________。
17．（2023秋·江苏泰州·高三校联考期末）将CO2还原为HCOOH是实现“碳中和”的有效途径。
(1)利用反应CO2(g)＋H2(g)⇌HCOOH(g)；ΔH =＋14.9 kJ·mol-1不能实现CO2直接加氢合成HCOOH，原因是___________。
(2)CO2通过电解法转化为HCOO-的反应机理如图1。Pt电极上覆盖的Nafion膜是一种阳离子交换膜，对浓度不高的HCOO-有较好的阻拦作用，可让H2O自由通过。
① Sn电极上生成HCOO-的电极反应式为___________。
② 电路中通过的电量与HCOO-产率的关系如图2所示。相同条件下，Pt电极有Nafion膜HCOO-产率明显提高，但电量>1000C后又显著下降，可能原因是___________。
③ 若电解时将Nafion膜置于两个电极中间，保持电流恒定，20 h时向阳极区补充KHCO3，电压与时间关系如图3所示。0～20 h，电压增大的原因是___________。
(3)CO2电还原可能的反应机理如下图所示。Sn、In、Bi的活性位点对O的连接能力较强，Au、Cu的活性位点对C的连接能力较强，Cu对CO的吸附能力远大于Au，且Cu吸附CO后不易脱离。
若还原产物主要为CH4时，应选择___________(填“Sn”“Au”或“Cu”)作催化剂，简述分析过程：___________。
18．（2023秋·甘肃天水·高三天水市第一中学校考期末）乙醇是一种比较理想的可用于燃料电池的有机物。乙醇来源丰富，可以通过含糖有机物的发酵进行大规模的生产。如图是以乙醇燃料电池为电源，电解含的废气制备示意图(c、d均为石墨电极)。
(1)请判断该装置的电极名称：a__________、c__________。
(2)甲池中a极上的电极反应式为：__________，乙池中c极上的电极反应式：__________。
(3)甲池中向______极迁移，乙池中向______极迁移(用a、b、c、d表示)。
(4)假设电解前，乙池两侧溶液体积均为，左侧溶液中为。电解结束后，左侧溶液中变为，若忽略溶液体积变化，则处理的体积为______mL(标准状况)；乙池右侧溶液与电解前相比__________(填“增大”、“减小”、“不变”)。
参考答案：
1．D
【分析】由图可知，左侧电极产生氧气，则左侧电极为阳极，电极a为正极，右侧电极为阴极，b电极为负极，该装置的总反应产生氧气和氢气，相当于电解水，以此解题。
【详解】A．由分析可知，a为正极，b电极为负极，则a端电势高于b端电势，A错误；
B．右侧电极上产生氢气的电极方程式为：2H++2e-=H2↑，则理论上转移生成，B错误；
C．由图可知，该装置的总反应为电解海水的装置，随着电解的进行，海水的浓度增大，但是其pH基本不变，C错误；
D．由图可知，阳极上的电极反应为：，D正确；
故选D。
2．C
【分析】由图可知，该装置为电解池，与直流电源正极相连的IrOx-Ti电极为电解池的阳极，水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为2H2O-4e—=O2↑+4H+，铜电极为阴极，酸性条件下二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成乙烯、乙醇等，电极反应式为2CO2+12H++12e−=C2H4+4H2O、2CO2+12H++12e−=C2H5OH+3H2O，电解池工作时，氢离子通过质子交换膜由阳极室进入阴极室。
【详解】A．析氢反应为还原反应，应在阴极发生，即在铜电极上发生，故A错误；
B．离子交换膜为质子交换膜，只允许氢离子通过，Cl-不能通过，故B错误；
C．由分析可知，铜电极为阴极，酸性条件下二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成乙烯、乙醇等，电极反应式有2CO2+12H++12e−=C2H4+4H2O，故C正确；
D．水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为2H2O-4e—=O2↑+4H+，每转移1mol电子，生成0.25molO2，在标况下体积为5.6L，故D错误；
答案选C。
3．D
【分析】电极a上二氧化碳得电子生成或得电子产生乙烯，a为阴极，b为阳极；
【详解】A．电极a上二氧化碳得电子生成或得电子产生乙烯，没有氧气产生，A项错误；
B．电极b为阳极，与电源正极相连，B项错误；
C．由图可知，单原子催化剂上发生反应：，C项错误；
D．若乙烯的电解效率为75%，电路中通过电子时，根据公式得n(生成乙烯所用的电子)，由转化为乙烯的电极反应为，所以当n(生成乙烯所用的电子)时，产生的乙烯为，D项正确；
故选：D。
4．D
【详解】A．石墨N上I-发生氧化反应，为阳极，则b极为电源正极，A项正确；
B．该处理过程中I-起到催化作用，总反应为，B项正确；
C．阴极区发生，工作一段时间后，阴极区消耗的与从阳极区迁移过来的数量相同，阴极区溶液浓度不变，C项正确；
D．阳极上发生，导线上每通过，理论上溶液中生成，同时会和SO2反应被消耗，D项错误。
答案选D。
5．D
【分析】由BP双极膜中H+、OH-移动方向可知：X电极为电解池的阳极，电极反应式为：2+2e-=Cl2，Y电极为阴极，电极反应式为：2H++2e-=H2,电解总反应为：,精制食盐水中钠离子经过M离子交换膜移向产品A室，与BP双极膜中转移过来的氢氧根结合生成氢氧化钠，所以M膜为阳离子交换膜，盐室中氯离子经过N离子交换膜移向产品B室，与BP双极膜中转移过来的氢离子结合生成氯化氢，所以N为阴离子交换膜。
【详解】A．由图中氢氧根移动方向可知X电极为阳极，电极反应式为：2+2e-=Cl2，A错误；
B．由题意可知，精制食盐水中钠离子经过M离子交换膜移向产品A室，与BP双极膜中转移过来的氢氧根结合生成氢氧化钠，所以M膜为阳离子交换膜，盐室中氯离子经过N离子交换膜移向产品B室，与BP双极膜中转移过来的氢离子结合生成氯化氢，所以N为阴离子交换膜，BP双极膜的作用是选择性通过氢离子和氢氧根离子，B错误；
C．阳极反应式为：2+2e-=Cl2，电路中每生成标况下5.6L气体氯气，其物质的量为0.25mol，转移电子0.5mol，理论上获得副产品A（氢氧化钠溶液）和B（氯化氢溶液）各0.5mol，需标明标准状况，C错误；
D．“双极膜组”电渗析法从氯化钠溶液中获得酸（HCl）和碱（NaOH），由此可知：也可从M溶液制备相应的酸(HX)和碱(MOH)，D正确；
故选D。
6．C
【详解】A．K性质活泼，会和水反应，不可采用含K+的水溶液作为电解质溶液，A项错误；
B．电子不经过电解质溶液，B项错误；
C．充电时，b极为阳极，可能发生，C项正确；
D．充电时，a极为阴极，发生K++e－=K，电路中转移时，阴极质量增加，D项错误。
答案选C。
7．C
【分析】由题干原理图示信息可知，阳极(即与电源正极相连的电极)上发生氧化反应，电极反应式为：2H2O-4e-=4H++O2↑，H+通过质子交换膜移向阴极室，阴极电极反应为：NAD(P)+H++e-=NAD(P)H，CO2+2NAD(P)H=2NAD(P)+HCOOH或者CO2+6NAD(P)H=CH3OH+H2O+6NAD(P)，光能捕获与电子激发器中吸收太阳能，激发失去电子，从而也发生NAD(P)+H++e-=NAD(P)H，据此分析解题。
【详解】A．由分析可知，装置工作时，由光能、电能转化为HCOOH、CH3OH、NAD(P)、NAD(P)H中的化学能，A正确；
B．根据电子守恒可知，CO2转化生成1mol CH3OH得到6mol e-，B正确；
C．由分析可知，阴极室发生的反应有：NAD(P)+H++e-=NAD(P)H，CO2+2NAD(P)H=2NAD(P)+HCOOH或者CO2+6NAD(P)H=CH3OH+H2O+6NAD(P)，且光能捕获与电子激发器中吸收太阳能，激发失去电子，从而也发生NAD(P)+H++e-=NAD(P)H，故当有2mol通过交换膜进入阴极室，不一定生成1mol HCOOH，C错误；
D．在电解液中添加可以增强电解质溶液的导电性，并给反应器施加电压，可加快反应速率，故有利于转换为NAD(P)H，D正确；
故答案为：C。
8．D
【分析】右池中为甲醇燃料电池，通入甲醇的一极为负极，即c为负极，d为正极。左池为电解池，与原电池正极相连的a为阳极，b为阴极。
【详解】A．由上分析，a为电解池的阳极，A项正确；
B．c极为负极甲醇发生氧化变为CO2，反应为 CH3OH-6e-+H2O=6H++CO2↑，B项正确；
C．根据分析，右池为原电池，离子的移动：阳离子移向正极，阴离子移向负极。H+移向d极，C项正确；
D．利用电子守恒有C6H6O~6CO2~28e-，即1mol苯酚转移28mol电子，D项错误；
故选D。
9．D
【详解】A．若X为Zn，金属性锌强于铜，锌是负极，Y为溶液，则溶液中的向正极即铜电极移动，A错误；
B．若X为Fe，Y为稀硫酸，金属性铁强于铜，铁是负极，铜是正极，则铜电极上的电极反应式为，B错误；
C．若X为Al，Y为浓硝酸，常温下铝遇浓硝酸钝化，故铝是正极，铜是负极，则铝电极上的电极反应式为NO+e-+2H＋=NO2↑+H2O，C错误；
D．若X为Zn，Y为溶液，金属性锌强于铜，锌是负极，当电路中转移0.2mol电子时，溶解0.1mol锌，析出0.1mol铜，所以电解质溶液增加6.5g-6.4g=0.1g，D正确；
故选D。
10．A
【详解】A．原电池中阴离子向负极移动，故放电时，Cl-不会向正极区迁移，A错误；
B．放电时，负极区锌失去电子发生氧化反应，，溶液氢氧根离子浓度减小，pH减小，B正确；
C．充电时，Zn做阴极，与外接直流电源负极相连，C正确；
D．充电时，阳极的FQH2失去电子反应氧化反应，电极反应式为FQH2-2e-=FQ+2H+，D正确；
故选A。
11．D
【分析】甲池能自发的发生氧化还原反应而作原电池，通入肼的电极为负极，通入氧气的电极为正极，负极反应为N2H4-4e-+4OH-=N2+4H2O，正极反应为O2+4e-+2H2O=4OH-，乙池为电解池，阴极Ag反应为Cu2++2e-=Cu、阳极石墨反应为4OH-- 4e- = 2H2O +O2↑；
【详解】A．通入肼的电极为负极，负极反应为N2H4-4e-+4OH-=N2+4H2O，选项A错误；
B．乙池为电解池，阴极Ag反应为Cu2+ + 2e- = Cu，没有气体生成，选项B错误；
C．甲池中反应生成水，氢氧化钾的浓度减小，pH减小，乙池中电解生成硫酸，溶液的pH减小，选项C错误；
D．甲池N2H4-4e-+4OH-=N2+4H2O，消耗0.1mol N2H4时，转移0.4mol电子，乙池Cu2+ + 2e- = Cu，产生0.2mol铜，为12.8g固体，选项D正确；
答案选 D。
12．D
【详解】A．外加电场作用于双极膜时，水分别在电极两端产生氢离子及氢氧根离子，故而水的电离度增大，A正确；
B．双极膜的作用是选择性的让阴阳离子通过，如图，电渗析装置中氢离子及氢氧根离子分别向阴极及阳极移动，其他离子不能通过，故可抽取和MOH，B正确；
C．依题意，双极膜电池中极可由CO2转化为HCOOH：，C正确；
D．由C知，右侧电极发生还原反应，Y极是正极，根据阳离子流向正极可知双极膜中右侧为阳膜，D错误。
故答案为：D。
13．A
【分析】a极有机污染物转化为二氧化碳，失去电子为负极，b极为正极，因此工作时，a极发生氧化反应，电流从b极流向a极，据此分析解题。
【详解】A．a极有机污染物转化为二氧化碳，失去电子为负极，发生氧化反应，故A正确；
B．a极为负极，b极为正极，因此工作时，电流从b极流向a极，故B错误；
C．阴离子向a极迁移，阳离子向b极迁移，因此N为阳离子交换膜，M为阴离子交换膜，故C错误；；
D．若b极上消耗标准状况下11.2LO2，则外电路中通过2mole−，此时通过阳离子交换膜的电荷数为2mol，经过N膜的离子为Na＋和Ca2＋，其所带电荷数不同，故此离子数目无法确定，故D错误；
故答案选A。
14．AD
【分析】从图中可以看出，Mg电极上，Mg-2e-=Mg2+，则Mg为负极，Li1-yFePO4为正极。
【详解】A．放电时，阳离子向正极移动，则Li+通过离子交换膜向右移动，A正确；
B．放电时，Li1-yFePO4/LiFePO4一极为正极，Li1-yFePO4得电子与Li+反应生成LiFePO4，电极反应式为Li1-yFePO4+yLi++ye-=LiFePO4，B错误；
C．放电时，Mg极为负极，则充电时，Mg极为阴极，与电源的负极相连，C错误；
D．充电时，Mg极为阴极发生反应：Mg2++2e-=Mg，导线上每通过0.4mole-，左室溶液中放电的Mg2+为0.2mol，质量为4.8g，同时阳极有0.4molLi+移入左室溶液中，Li+质量为0.4mol×7g/mol=2.8g，则左室中溶液的质量减少4.8g-2.8g=2g，D正确；
故选AD。
15．(1) 负 O2+2H2O+4e-=4OH-
(2) Cl2 NaOH 0.2mol 2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑
(3) C 负 外加电流法
【详解】（1）锌易失电子发生氧化反应，Zn电极作负极，氧气易得电子发生还原反应，通入空气一极是正极，正极氧气得电子生成氢氧根离子，电极反应式O2+2H2O+4e-=4OH-；
（2）①左侧电极为阳极，阳极氯离子失电子生成氯气，a口产生的气体是Cl2；右侧是阴极，阴极反应式为，所以c口获得的产品是NaOH，d口放出氢气， 当d口产生标况下2.24L气体时，电路中转移电子的物质的量为0.2mol。
②电解饱和食盐水生成氢气、氯气、氢氧化钠，反应的离子方程式为2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑。
（3）①图3甲所示的方案为牺牲阳极法，其中焊接在铁闸门上的固体材料R的活泼性大于铁，故选C。
②图3乙方案为外加电流阴极保护法，其中铁闸门应该连接在直流电源的负极。
16．(1) 正 N2H4 - 4e− + 4OH− = N2↑ + 4H2O
(2) 不是 1
(3) 阴离子 2.84
(4) 有白色沉淀生成(若多答“沉淀变色及产生气泡”、“铁电极溶解”也可) Fe + 2H2OFe(OH)2 + H2↑
【详解】（1）由图可知，装置甲为燃料电池，通入N2H4的一极(Cl)为负极，负极的电极反应式为：N2H4 - 4e− + 4OH− = N2↑ + 4H2O，通入氧气的一极(C2)为正极，乙、丙、丁为电解槽。
（2）乙装置中阳极材料和电解质溶液中阳离子不同，故不是电镀池，C3电极为阳极，阳极上4OH− - 4e− = 2H2O + O2↑，当电路中通过0.04 mol e−时有0.04 mol OH−放电，同时产生0.04 mol H+，此时c(H+) == 0.1 mol·L−1，pH = 1。
（3）丙装置中C4电极为阳极，阳极上4OH− - 4e− = 2H2O + O2↑，同时产生H+，正电荷增多，故中间室的硫酸根离子通过阴离子交换膜进入阳极室形成硫酸，C5电极为阴极，在阴极上H+放电产生氢气，同时产生OH−，阴极室负电荷增多，中间室的Na+通过阳离子交换膜进入阴极室形成NaOH，当通过0.04 mol e−时，阳极室产生0.04 mol H+，有0.02 mol SO进入阳极室，阴极室产生0.04 mol OH−，也就有0.04mol Na+进入阴极室，故中间室减少的质量 = 0.02 × 96g/mol + 0.04 × 23g/mol = 2.84 g。
（4）丁装置中Fe电极为阳极，电极反应为Fe - 2e− = Fe2+，C6电极为阴极，电极反应为2H2O + 2e− = H2 + 2OH−，产生OH−，故Fe2+ + 2OH− = Fe(OH)2↓，故电解池中有白色沉淀生成(若多答“沉淀变色及产生气泡”、“铁电极溶解”也可)，电解的化学方程式为Fe + 2H2OFe(OH)2 + H2↑。
17．(1)该反应的ΔH>0、ΔS<0，不能自发自行
(2) H＋＋CO2＋2e-=HCOO-/HCO＋CO2＋2e-=HCOO-＋CO Nafion膜可以阻止HCOO-在阳极放电(1分，答“防止HCOO-在阳极被氧化”给分)；电量>1 000 ℃后，c(HCOO-)增大，Nafion膜阻拦作用下降 阳极区pH减小，HCO浓度下降，K＋部分迁移至阴极区，阳极区离子浓度下降，导电能力减弱
(3) Cu 回溯CH4生成机理，第1步是C与催化剂活性位点相连，排除Sn；Au对CO的吸附能力较小，易脱离；Cu对CO的吸附能力强，不易从催化剂表面脱离
【详解】（1）利用反应CO2(g)＋H2(g)⇌HCOOH(g)；ΔH =＋14.9 kJ·mol-1不能实现CO2直接加氢合成HCOOH，原因是该反应的ΔH>0、ΔS<0，不能自发自行；
（2）① Sn电极上生成HCOO-的电极反应式为H＋＋CO2＋2e-=HCOO-或HCO＋CO2＋2e-=HCOO-＋CO；
② 相同条件下，Pt电极有Nafion膜HCOO-产率明显提高，但电量>1000C后又显著下降，可能原因是Nafion膜可以阻止HCOO-在阳极放电；电量>1 000 ℃后，c(HCOO-)增大，Nafion膜阻拦作用下降；
③ 若电解时将Nafion膜置于两个电极中间，保持电流恒定，20 h时向阳极区补充KHCO3， 0～20 h，电压增大的原因是阳极区pH减小，HCO浓度下降，K＋部分迁移至阴极区，阳极区离子浓度下降，导电能力减弱
（3）若还原产物主要为CH4时，应选择Cu作催化剂，因为Cu对CO的吸附能力远大于Au，且Cu吸附CO后不易脱离，第1步是C与催化剂活性位点相连，排除Sn；Au对CO的吸附能力较小，易脱离；Cu对CO的吸附能力强，不易从催化剂表面脱离。
18．(1) 负极 阳极
(2)
(3) b d
(4) 448 不变
【详解】（1）a极进入甲醇，甲醇失电子为负极，b极进入氧气，为正极，与正极相连的c极就是阳极。
（2）a极进入甲醇，甲醇失电子为负极，发生氧化反应，a极上的电极反应式：CH3CH2OH+3H2O-12e-=2CO2↑+12H+。乙池中c极与正极相连则为阳极，阳极NO失电子发生氧化反应，根据题意可知生成硝酸根，电极反应式:NO-3e-+2H2O=+4H+。
（3）甲池为原电池，向正极（b极）迁移，乙池为电解池，向阴极（d极）迁移。
（4）乙池两侧溶液体积均为100ml，左侧溶液中c(HNO3)为0.1 mol/L。电解结束后，左侧溶液中c(HNO3)变为0.3 mol/L，反应后增加了(0.3 mol/L-0.1 mol/L)×0.1L=0.02mol，根据N原子守恒可知，处理NO的物质的量为0.02mol，体积为0.02mol×22.4L/mol=0.448L=448mL。生成的氢离子会通过质子交换膜向右侧移动，所以乙池右侧溶液的pH与电解前相比不变。
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