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2023年高考化学考点专项题集 专题14 电化学综合
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这是一份2023年高考化学考点专项题集 专题14 电化学综合，文件包含专题14电化学综合-备战2023年高考化学精选考点专项突破题集新高考地区原卷版docx、专题14电化学综合-备战2023年高考化学精选考点专项突破题集新高考地区解析版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共33页， 欢迎下载使用。
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备战2023年高考化学精选考点专项突题集（新高考地区）
专题14 电化学综合
【基础题】
1．（2022·浙江·舟山中学三模）某原电池装置如图所示，该电池工作时，下列说法正确的是
A．锌是负极，其质量逐渐减小B．片发生还原反应
C．氢离子在铜表面被氧化，产生气泡D．电子由铜片经导线流向锌片
【答案】A
【解析】Cu、Zn与H2SO4组成的原电池中，Zn失电子为负极，Cu为正极，H+在正极得电子。A．锌是负极，逐渐溶解生成Zn2+，质量逐渐减小，A正确；B．根据分析，Zn片作负极，失电子发生氧化反应，B错误；C．根据分析，氢离子在铜表面被还原，产生气泡，C错误；D．原电池工作时，电子由负极(Zn片)经导线流向正极(Cu片)，D错误；故选A。
2．（2022·河北衡水中学一模）中温SOFC电池Ni电极上的反应机理如图所示，下列说法中错误的是
A．该Ni电极是中温SOFC电池的负极
B．该中温SOFC电池采用酸性电解质溶液
C．从电势高的电极向该Ni电极移动
D．该Ni电极对有较强的吸附作用
【答案】B
【解析】固体氧化物燃料电池(Slid Oxide Fuel Cell，简称SOFC)，是一种在中高温下直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效、环境友好地转化成电能的全固态化学发电装置。A．吸附燃料H2的Ni为燃料电池的负极，A选项正确；B．由图可知过程中传递O2-，其内部电解质属非水环境，B选项错误；C．O2-移向电势地的负极即Ni电极，C选项正确；D．该电池利用Ni表面的多孔结构吸附H2，D选项正确；答案选B。
3．（2022·重庆·模拟预测）某可折叠的柔性电池的结构如下图，其放电总反应式为。有关该电池的说法正确的是
A．给该电池充电时，将锌膜这一极接电源的正极
B．放电时，电子从Zn膜出发经有机高聚物到膜
C．充电时，阴极电极反应式：
D．放电时，外电路中每通过2ml电子，膜质量就会增加2g
【答案】D
【解析】其放电总反应式为，则锌化合价升高，作负极，二氧化锰化合价降低，作正极。A．Zn为负极，给该电池充电时，将锌膜这一极接电源的负极而作阴极，故A错误；B．放电时，电子从Zn膜出发经外电路，再到膜，不是经过有机高聚物，故B错误；C．充电时，是阳极电极反应式，不是阴极电极反应式，故C错误；D．放电时，根据，外电路中每通过2ml电子，膜多了2ml氢，其质量就会增加2g，故D正确。综上所述，答案为D。
4．（2022·湖南·模拟预测）我国科学家以LiI为催化剂，通过改变盐浓度或溶剂调节钾—氧气电池放电效率，模拟装置如图所示。下列说法错误的是
A．放电时，电子流向：a→用电器→b
B．放电时，b极的电极反应为O2+2e-+2Li+=Li2O2
C．充电时，a极与电源负极相连用离子交换题
D．充电时，转移2ml电子理论上产生11.2LO2(标准状况)
【答案】D
【解析】由图可知，a极为负极，电极反应式为：Li-e-= Li+，b极为正极，电极反应式为：O2+2e-+2Li+=Li2O2，则充电时，a极为阴极，b极为阳极，据此作答。A．放电时，电子由负极a流出，经外电路流向正极b，故A正确；B．放电时b极为正极，电极反应式为O2+2e-+2Li+=Li2O2，故B正确；C．充电时，a极为阴极，连接电源的负极，故C正确；D．充电时，b极为阳极，电极反应式为Li2O2-2e-=O2+2Li+，转移2ml电子时，生成1ml氧气，标况下体积为22.4L，故D错误；故答案选D。
5．（2022·北京房山·二模）微生物电池可用来处理废水中的对氯苯酚，其工作原理示意图如图。关于该电池的说法不正确的是
A．a极是负极
B．H+向b极迁移
C．b电极上发生的反应是+H++2e-=+Cl-
D．生成0.1mlH2CO3，电池反应电子转移数目为0.4ml
【答案】D
【解析】据图可知CH3COO-在a电极上转化为H2CO3和HCO，C元素失电子被氧化，所以a电极为负极，则b电极为正极，对氯苯酚在正极得到电子发生还原反应生成苯酚和氯离子。A．根据分析可知，a极是原电池的负极，A正确；B．原电池中阳离子向正极迁移，b极为正极，所以H+向b极迁移，B正确；C．b电极上对氯苯酚在正极得到电子发生还原反应生成苯酚和氯离子，电极反应为+H++2e-=+Cl-，C正确；D．a电极上CH3COO-被氧化为H2CO3和HCO，只知道H2CO3的物质的量，而不知HCO的物质的量，无法确定转移电子数，D错误；综上所述答案为D。
6．（2022·湖南怀化·一模）氨气中氢含量高，是一种优良的小分子储氢载体。利用太阳能电池电解NH3得到高纯H2的装置如图所示。下列说法正确的是
A．b为阳极，a为阴极
B．该装置工作时，只发生两种形式能量的转化
C．电解过程中OH－由b极区向a极区迁移
D．电解过程中NH3得到个电子生成
【答案】C
【解析】利用太阳能电池电解NH3得到高纯H2的装置如图所示，根据化合价分析，氨气变为氮气，氮化合价升高，失去电子，则a为阳极，b为阴极。A．根据前面分析a为阳极，b为阴极，故A错误；B．该装置工作时，发生了太阳能转化为电能，电能转化为化学能，发生了三种形式能量的转化，故B错误；C．根据电解池异性相吸，因此电解过程中OH－由b极区向a极区迁移，故C正确；D．氨气化合价升高，应该失去电子，不是得到电子，因此电解过程中NH3失去个电子生成，故D错误。综上所述，答案为C。
7．（2021·江西赣州·二模）中国科学院唐永炳团队设计的新型铝-石墨双离子电池，工作原理如图，其放、充电的反应为，下列说法正确的是
A．充电时阳极电极反应为
B．放电时离子向正极移动
C．该电池负极Al和Li均参与电极放电
D．该电池常用的水溶液做电解质溶液
【答案】A
【解析】根据总反应式，得到Li化合价升高失去电子，因此AlLi(左边)为负极，则为正极。A．根据前面分析右边为正极，充电时为阳极，则阳极电极反应为，故A正确；B．原电池同性相吸，则放电时离子向负极移动，故B错误；C．根据分析，该电池负极Li参与电极放电，而Al未参与放电，故C错误；D．电池负极为AlLi，Li与水会反应，因此该电池不能用的水溶液做电解质溶液，故D错误。
综上所述，答案为A。
8．（2022·四川南充·三模）某实验小组设计了如图所示装置，可观察到与铜导线连接的灵敏电流计指针明显偏转，烧杯a中裸露线头周边溶液蓝色逐渐加深，下列说法错误的是
A．b中导线与硫酸铜浓溶液构成正极区，发生还原反应
B．若a中滴加几滴稀NaOH溶液，降低溶液中Cu2+浓度，则有利于电极反应进行
C．当两侧溶液中Cu2+浓度相等时，灵敏电流计指针停止偏转
D．盐桥中的阴离子向烧杯b移动
【答案】D
【解析】根据图示装置，烧杯a中裸露线头周边溶液蓝色逐渐加深，说明烧杯a中生成了Cu2+，则电极为负极，电极方程式为：，右侧电极为正极，电极方程式为：，据此分析。A．由分析可知，烧杯b为正极区，发生还原反应，A项正确；B．烧杯a中滴加稀NaOH溶液消耗Cu2+，增加了两烧杯中Cu2+的浓度差，有利于电极反应的进行，B项正确；C．当两侧溶液中Cu2+浓度相等时，即浓度差为0，此时不再产生电流，灵敏电流计指针停止偏转，C项正确；D．盐桥中的阴离子向负极区移动，烧杯a为负极区，所以向烧杯a移动，D项错误；故答案选D。
9．（2022·北京东城·二模）家庭常用的一种储水式电热水器的结构如下图所示，其中a、b为水管口。
下列说法不正确的是
A．电热水器可将电能转化为热能
B．该热水器采用了牺牲阳极的电化学保护法
C．镁棒可以有效防止内部水垢生成
D．a应为出水口，b应为进水口
【答案】C
【解析】A．电热水器是利用电能加热使水升高温度，即电能转化为热能，故A正确；B．该热水器中镁作阳极，失电子，钢制壳体作阴极，被保护，采用了牺牲阳极的电化学保护法，故B正确；C．该热水器中镁作阳极，失电子，变为镁离子进入溶液，阴极氢离子得电子剩余氢氧根离子，镁离子与氢氧根离子结合成受热易分解的氢氧化镁，会生成不溶于水的氧化镁，所以镁棒不能有效防止内部水垢生成，故C错误；D． 热水炉加热时首先加热下面的水，然后下面的水通过热传递把热量传递给上面的水，最后一起达到沸点，故a应为出水口，b应为进水口，故D正确；故答案为：C。
10．（2022·重庆·三模）回答下列问题：
(1)我国某科研团队设计了一种电解装置，将CO2和NaCl高效转化为CO和NaClO，原理如图1所示：
通入CO2气体的一极为_______(填“阴极”、“阳极”、“正极”或“负极”)，写出该极的电极反应式：_______。
(2)全钒液流电池是利用不同价态的含钒离子在酸性条件下发生反应，其电池结构如图2所示。已知酸性溶液中钒以VO(黄色)、V2+(紫色)、VO2+(蓝色)、V3+(绿色)的形式存在。放电过程中，电池的正极反应式为________，右侧储液罐中溶液颜色变化为_______。
(3)如果用全钒液流电池作为图1电解装置的电源，则催化电极b应与该电池的_______极(填“X’或“Y’)相连；若电解时电路中转移0.4ml电子，则理论上生成NaClO的质量为_______g；电池左储液罐溶液中n(H+)的变化量为_______。
【答案】(1)阴极 2H++CO2+2e-=CO+H2O
(2)2H++VO+e-=VO2++H2O 溶液由紫色变为绿色
(3)X 14.9 0.4ml
【解析】(1)该装置为电解池，CO2→CO，碳元素化合价降低，发生还原反应，则通入CO2气体的一极为阴极，电极反应式：2H++CO2+2e-=CO+H2O；
(2)由电子流入的一极为正极，则X为正极，放电时正极上反应式：2H++VO+e-=VO2++H2O；放电过程中，右罐为负极，反应式：V2+-e-═V3+，则溶液颜色逐渐由紫色变为绿色；
(3)图2是原电池，Y极电子流出，则Y为负极，X为正极，图1是电解池，催化电极b是阳极，由电解池的阳极接原电池的正极，则催化电极b应与该电池的X极，催化电极b的电极反应式为：H2O+Cl--2e-=ClO-+2H+，电路中转移0.4ml电子，则理论上生成0.2ml NaClO，质量为m=nM=0.2ml×74.5g/ml=14.9g，充电时，左槽发生的反应为VO2++H2O-e-═VO+2H+，若转移电子0.4ml，生成氢离子为0.8ml，此时氢离子参与正极反应，通过交换膜定向移动使电流通过溶液，溶液中离子的定向移动可形成电流，通过0.4ml电子，则左槽溶液中n(H+)的变化量为0.8ml-0.4ml=0.4ml。
【提升题】
1．（2021·海南·高考真题）液氨中存在平衡：。如图所示为电解池装置，以的液氨溶液为电解液，电解过程中a、b两个惰性电极上都有气泡产生。下列有关说法正确的是
A．b电极连接的是电源的负极B．a电极的反应为
C．电解过程中，阴极附近K+浓度减小D．理论上两极产生的气体物质的量之比为1:1
【答案】B
【解析】A．根据图示可知：在b电极上产生N2，N元素化合价升高，失去电子，发生氧化反应，所以b电极为阳极，连接电源的正极，A错误；B．电极a上产生H2，H元素化合价降低得到电子，发生还原反应，所以a电极为阴极，电极反应式为：，B正确；C．电解过程中，阴极附近产生，使附近溶液中阴离子浓度增大，为维持溶液电中性，阳离子K+会向阴极区定向移动，最终导致阴极附近K+浓度增大，C错误；D．每反应产生1 ml H2，转移2 ml电子，每反应产生1 ml N2，转移6 ml电子，故阴极产生H2与阳极产生的N2的物质的量的比是3:1，D错误；选B。
2．（2021·辽宁·高考真题）如图，某液态金属储能电池放电时产生金属化合物。下列说法正确的是
A．放电时，M电极反应为
B．放电时，由M电极向N电极移动
C．充电时，M电极的质量减小
D．充电时，N电极反应为
【答案】B
【解析】由题干信息可知，放电时，M极由于Li比Ni更活泼，也比N极上的Sb、Bi、Sn更活泼，故M极作负极，电极反应为：Li-e-=Li+，N极为正极，电极反应为：3Li++3e-+Bi=Li3Bi，据此分析解题。A．由分析可知，放电时，M电极反应为Li-e-=Li+，A错误；B．由分析可知，放电时，M极为负极，N极为正极，故由M电极向N电极移动，B正确；C．由二次电池的原理可知，充电时和放电时同一电极上发生的反应互为逆过程，M电极的电极反应为：Li++e-= Li，故电极质量增大，C错误；D．由二次电池的原理可知，充电时和放电时同一电极上发生的反应互为逆过程，充电时，N电极反应为，D错误；故答案为：B。
3．（2022·河南洛阳·三模）我国科研团队开发了一种新型铠甲催化剂Ni/C@石墨烯，可以高效去除合成气中的H2S杂质并耦合产氢，其工作原理如图所示。下列说法错误的是
A．M电极为阴极，电极上发生还原反应
B．生成H2和Sx的物质的量之比为1：x
C．阳极的电极反应式为xH2S- 2xe- =Sx +2xH+
D．铠甲催化剂表面的石墨烯可以保护内部金属核免受环境的影响
【答案】B
【解析】由题干电解池装置图可知，Na+由右侧电极室进入左侧电极室，说明n为电源的正极，铠甲催化剂电极为阳极发生氧化反应，电极反应式为：xH2S-2xe-=Sx+2xH+，m为电源的负极，M电极为阴极发生还原反应，电极反应为：2H++2e-=H2↑，据此分析解题。A．由分析可知，M电极为阴极，电极上发生还原反应，A正确；B．根据电子守恒并结合阳极反应式：xH2S-2xe-=SX+2xH+和阴极反应式2H++2e-=H2↑可知，生成H2和Sx的物质的量之比为x：1，B错误；C．由分析可知，阳极的电极反应式为xH2S- 2xe- =Sx +2xH+，C正确；D．由分析可知，铠甲催化剂电极为阳极，若没有表面的石墨烯则容易内部金属放电，故铠甲催化剂表面的石墨烯可以保护内部金属核免受环境的影响，D正确；故答案为：B。
4．（2022·湖北·模拟预测）常温常压下，乙烯氯化反应合成1，2-二氯乙烷电化学装置如图所示，其中A、B为多孔铂电极。下列有关说法错误的是
A．电极B是电池的正极
B．离子交换膜为阴离子交换膜
C．电路中通过1电子，两极溶液质量相差71g
D．电极A的电极反应式为
【答案】C
【解析】根据装置图，该装置为化学电池装置，乙烯转化成CH2ClCH2Cl，C元素化合价由－2价升高为－1价，根据原电池工作原理，A电极为负极，电极反应式为CH2=CH2＋2Cl－－2e－=CH2ClCH2Cl，B电极为正极，电极反应式为Cl2＋2e－=2Cl－，据此分析；
A．根据上述分析，B电极为正极，故A说法正确；B．A电极反应式为CH2=CH2＋2Cl－－2e－=CH2ClCH2Cl，B电极反应式为Cl2＋2e－=2Cl－，Cl－由正极移向负极，因此离子交换膜为阴离子交换膜，故B说法正确；C．A电极反应式为CH2=CH2＋2Cl－－2e－=CH2ClCH2Cl，通过1ml电子，有0.5ml乙烯参与反应，同时右侧移向左侧1mlCl－，即左侧溶液增加质量为(0.5ml×28g·ml－1＋35.5g)=49.5g，B电极反应式为Cl2＋2e－=2Cl－，右侧有1mlCl－生成，同时有1mlCl－移向左侧，即右侧溶液质量不变，即两极溶液质量相差49.5g，故C说法错误；D．根据上述分析，A电极反应式为CH2=CH2＋2Cl－－2e－=CH2ClCH2Cl，故D说法正确；答案为C。
5．（2022·黑龙江·哈尔滨三中模拟预测）全钒液流储能电池是一种新型的绿色环保储能系统。它将电能以化学能的方式存储在不同价态钒离子的硫酸电解液中，通过外接泵把电解液压入电池堆体内，在机械动力作用下，使其在不同的储液罐和半电池的闭合回路中循环流动，并采用质子交换膜作为电池组的隔膜。已知该电池放电时，左罐颜色由黄色变为蓝色。
下列说法正确的是A．该电池工作原理为VO+V2++H2OVO2++V3++2OH-
B．a和b接用电器时，左罐电动势小于右罐
C．电池储能时，电池负极溶液颜色变为紫色
D．a和b接电源时，理论上当电路中通过3mle-时，必有3mlH+由右侧向左侧迁移
【答案】C
【解析】该电池负载工作时，左罐颜色由黄色变为蓝色，即左罐溶液主要含有离子，放电时，得电子生成VO2+，正极上的反应为+2H++e-═VO2++H2O，负极反应为V2+-e-═V3+，所以电池总反应为+V2++2H+=VO2++V3++H2O，原电池工作时，电解质溶液中的阳离子透过阳离子交换膜移向正极；充电时电解池总反应、阴阳极反应与原电池的总反应、负正极恰好相反，以此来解答。A．由题干信息中电池中使用质子交换膜可知，原电池放电不可能生成OH-，由分析可知，该电池工作原理为+V2++2H+VO2++V3++H2O，A错误；B．由分析可知，放电时左罐是正极，则充电时a为正极，故a和b接用电器时，左罐电动势高于右罐，B错误；C．电池储能时即充电过程，原电池原负极变为阴极，电极反应为：V3++e-═V2+，则电池负极溶液颜色变为紫色，C正确；D．a和b接电源时即为电解池，a为电源正极，左侧为阳极区，右侧为阴极区，根据反应方程式+V2++2H+VO2++V3++H2O可知，根据电子守恒，理论上当电路中通过3mle-时，必有3mlH+由左侧向右侧迁移，D错误；故答案为：C。
6．（2022·湖北·襄阳五中二模）氨是农业上“氮的固定”的必需原料，随着世界人口的增长，氨的需求量在不断增大。科研人员新发现以磷盐作质子(H+)传导体，以四氢呋喃(无色易挥发的液体)为电解剂，利用电化学法将氮气还原成氨的原理如图所示。下列说法错误的是
A．M电极为阳极，电极反应式为H2-2e-=2H+
B．(I)→(II)的变化中，磷原子的成键数目不发生变化
C．图示中N电极上总反应为6Li+N2+6H+=6Li++2NH3
D．该方法制备氨气所需的温度低于传统工业合成氨的温度
【答案】C
【解析】据图可知，M电极上氢气被氧化为氢离子，为阳极；阴极为锂离子得电子生成锂，锂再与氮气反应生成氨气。A．据图可知，M电极上氢气被氧化为氢离子，为阳极，电极反应式为H2-2e-=2H+，A正确；B．据图可知(I)→(II)的变化中，磷原子都是形成4个共价键，B正确；C．最后一步反应中，Li+先被还原为Li单质，然后将N2还原为NH3，同时又生成Li+，所以Li+为催化剂，反应方程式为，C错误；D．该装置为电解装置，利用电能转化为化学能，即合成氨所需的能量大部分是由电能转化，则所需的热能较少，所需的温度较低，D正确；故选C。
7．（2022·天津·二模）在稀硫酸中利用电催化可将同时转化为多种燃科，其原理如图所示。下列说法正确的是
A．a是电源负极
B．铜极上产生乙烯的电极反应式为：
C．铜极区只生成0.5 ml CO和HCOOH时，则电路中转移电子的物质的量为1 ml
D．随着电解的进行，左侧稀硫酸的物质的量浓度保持不变
【答案】C
【解析】根据原理图，Cu电极上CO2转化为CO、HCOOH、C2H4、CH4，C元素的化合价降低，得到电子，则Cu电极为阴极，接电源负极，即b为电源的负极，因此a为电源的正极，Pt电极为阳极，电极反应式为，据此分析解答。A．由分析可知，a为电源的正极，A错误；B．乙烯的化学式为C2H4，电解质溶液为稀硫酸，则铜极上产生乙烯的电极反应式为：，B错误；C．CO2转化为CO或HCOOH时，C元素的化合价均由+4价降为+2价，因此只生成0.5 ml CO和HCOOH时，则电路中转移电子的物质的量为1 ml，C正确；D．Pt电极为阳极，电极反应式为，实质上左侧在电解水，因此随着电解的进行，左侧稀硫酸的物质的量浓度增大，D错误；答案选C。
8．（2022·湖南·娄底一中三模）钠硫电池作为一种新型化学电源，具有体积小、容量大、寿命长、效率高等重要优点。其结构与工作原理如图所示。下列说法错误的是
A．放电过程中，A极为电源负极
B．放电过程中，电池总反应为2Na+xS=Na2Sx
C．充电过程中，Na＋由A极移动到B极
D．充电过程中，外电路中流过0.02ml电子，负极材料增重0.23g
【答案】CD
【解析】A．根据电池的结构，放电过程中A电极上是钠失电子的氧化反应，所以电极A是电源负极，故A正确；B．根据电池工作原理和内部结构示意图，得到电池总反应为2Na+xS=Na2Sx，故B正确；C．充电过程中，阳离子移向电解池的阴极，阴极是和电源负极相连的电极，A极为阴极，Na＋由B极移动到A极，故C错误；D．充电过程中，阴极上是钠离子得电子的还原反应Na++e-=Na，外电路中流过0.02ml电子，负极材料增重金属钠是0.02ml 23g/ml=0.46g，故D错误；答案选CD。
9．（2022·湖南·永州市第四中学模拟预测）下图是电化学膜法脱硫过程示意图，电化学膜的主要材料是碳和熔融的碳酸盐。下列说法错误的是
A．工作一段时间后，生成H2和S2的物质的量之比为2：1
B．净化气中CO2含量明显增加，是电化学膜中的碳被氧化
C．阴极反应式为
D．b电极为阴极，发生氧化反应
【答案】BD
【解析】A．H2和e-的关系式为H2~2e-，S2和e-的关系式为S2~4e-，因通过整个电路的电量一样，所以H2和S2的关系式为2H2~S2，因此工作一段时间后，生成H2和S2的物质的量之比为2：1，A正确；B．净化气中CO2含量明显增加，不是电化学膜中的碳被氧化，整个体系中并没有可氧化碳的物质，是来自于熔融碳酸盐的分解，B错误；C．a电极为H2S得电子被还原变为H2，并产生S2-移动到b电极，所以a电极为阴极，电极反应式为：H2S+2e-=S2-+H2↑，C正确；D．b电极上a电极迁移过来的S2-变为S2，失电子、被氧化、S元素的化合价升高，所以b电极为阳极，发生氧化反应，D错误；故合理选项是BD。
10．（2020·全国·模拟预测）Ⅰ.高铁酸盐在能源、环保等方面有着广泛的用途。高铁酸钾(K2FeO4)不仅是一种理想的水处理剂，而且高铁电池的研制也在进行中。如图是高铁电池的模拟实验装置：
(1)该电池放电时正极的电极反应式为_______。
(2)盐桥中盛有饱和KCl溶液，此盐桥中氯离子向_______(填“左”或“右”)移动；若用阳离子交换膜代替盐桥，则钾离子向_______(填“左”或“右”)移动。
(3)如图为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线，由此可得出高铁电池的优点有_______。
Ⅱ.二氧化氯(ClO2)为一种黄绿色气体，是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。如图是目前已开发出用电解法制取ClO2的新工艺。
(4)阳极产生ClO2的电极反应式：_______。
(5)当阴极产生标准状况下112 mL气体时，通过阳离子交换膜离子的物质的量为_______。
【答案】(1)FeO+4H2O+3e-=Fe（OH）3↓+5OH-
(2)右 左
(3)使用时间长、工作电压稳定
(4)Cl--5e-+2H2O=ClO2↑+4H+
(5)0.01ml
【解析】(1)根据电池装置，Zn做负极，C为正极，高铁酸钾的氧化性很强，正极上高铁酸钾发生还原反应生成Fe（OH）3，正极电极反应式为：FeO+4H2O+3e-=Fe（OH）3↓+5OH-；
(2)盐桥中阴离子移向负极移动，盐桥起的作用是使两个半电池连成一个通路，使两溶液保持电中性，起到平衡电荷，构成闭合回路，放电时盐桥中氯离子向右移动，用某种高分子材料制成阳离子交换膜代替盐桥，则钾离子向左移动；
(3)由图可知高铁电池的优点有：使用时间长、工作电压稳定；
(4)由题意可知，氯离子放电生成ClO2，根据电子守恒和电荷守恒写出阳极的电极反应式为Cl--5e-+2H2O=ClO2↑+4H+；
(5)阴极产生标准状况下112mL是H2，物质的量为0.005ml，阴极电极反应式为2H++2e-=H2↑，所以电路中转移电子0.01ml，钠离子所带电荷与电子所带电荷数相同，所以通过阳离子交换膜的钠离子的物质的量为0.01ml。
【挑战题】
1．（2022·江苏盐城·三模）氨热再生电池工作原理如图所示，下列说法正确的是
A．电池工作时，电能主要转化为化学能
B．迁移方向：电极电极a
C．a电极上的反应为：
D．理论上消耗，b极析出
【答案】B
【解析】该电池连有负载，为原电池装置，电极a上Cu失去电子结合NH3生成 ，则电极a为负极，电极b为正极。A．由上述分析可知，该装置为原电池装置，电池工作时将化学能转化为电能，故A错误；B．原电池工作时，阴离子向负极移动，电极a为负极，电极b为正极，则迁移方向为电极电极a，故B正确；
C．a电极上Cu失去电子结合NH3生成 ，电极反应式为，故C错误；D．未指明气体处于标况下，不能用标况下的气体摩尔体积计算氨气的物质的量，故D错误；答案选B。
2．（2022·江西·二模）储量丰富、成本低的新型电池系统引起了科学家的广泛关注。由于K+能够可逆地嵌入/脱嵌石墨电极，开发了基于钾离子电解液(KPF6)的新型双碳电池[碳微球(C)为正极材料，膨胀石墨( )为负极材料]，充电时总反应为：+xK++xC+=+xC(PF6)，如图所示。下列叙述不正确的是
A．放电时，K+在电解液中由A极向B极迁移但并未嵌入碳微球中
B．充电时，B极的电极反应式为xC(PF6)+xe-=xC+
C．放电时，每转移0.2ml电子时，电解液增重36.8g
D．充放电过程中，在碳微球电极上可逆地嵌入/脱嵌
【答案】B
【解析】根据充电的总反应，可知放电时总反应为Kx +xC(PF6)= +xK+ +xC+。放电时，碳微球(C)是正极，电极反应式为xC(PF6)+。xe-=xC+ ，膨胀石墨( )是负极，电极反应式为Kx -xe-=； +xK+ ，放电时K+和进入溶液中；充电时碳微球(C)是阳极，膨胀石墨( )是阴极。A．放电时K+在电解液中由A极向B极迁移，但并未嵌入碳微球中，而是留在溶液中，故A正确；B．充电时为电解池，B极为电解池的阳极，电极反应式为xC+ - xe-=xC(PF6)，故B错误；C．放电时，每转移0.2 ml电子时，电解液增重0.2 ml KPF6，质量为0.2 ml× 184 g/ml=36.8 g，故C正确；D．充放电过程中，阴离子移向阳极和负极， 在碳微球电极上可逆地嵌入/脱嵌，故D正确；故选：B。
3．（2022·安徽淮南·二模）如图为一种酶生物电池，可将葡萄糖(C6H12O6)转化为葡萄糖内酯(C6H10O6)，两个碳纳米管电极材料由石墨烯片层卷曲而成。下列说法正确的是
A．图中的离子交换膜为阴离子交换膜
B．负极区发生的电极反应主要为H2-2e-=2H+
C．碳纳米管有良好导电性能，且能高效吸附气体
D．理论上消耗标况下2.24LO2，可生成葡萄糖内酯0.2ml
【答案】C
【解析】由图可知，左侧电极为负极，酸性条件下，葡萄糖在负极失去电子发生氧化反应生成葡萄糖内酯，电极反应式为 ，右侧电极 为正极，氧气在正极得到电子发生还原反应。A．由分析氧气在正极得到电子发生还原反应需要消耗，负极生成的通过阳离子交换膜到正极参与反应，故A错误； B．负极电极反应式为 ，故B错误；C．碳纳米管常见的电极材料，有良好导电性能，且碳纳米管表面积大能高效吸附气体，故C正确；D．由分析可知，每消耗1 ml 葡萄糖，外电路中转移 2 ml 电子，消耗 0.5 ml 氧气，理论上消耗标况下2.24LO2，可生成葡萄糖内酯2ml，故D错误；故答案为C。
4．（2021·内蒙古呼和浩特·一模）某反应中反应物与生成物FeCl2、FeCl3、CuCl2、Cu；
（1）将上述反应设计成的原电池如图甲所示请回答下列问题：
①图中X溶液是__；
②Cu电极上发生的电极反应式为__；
③原电池工作时，盐桥中的__填“K+”或“Cl-”）不断进入X溶液中。
（2）将上述反应设计成电解池如图乙所示乙烧杯中金属阳离子的物质的量与电子转移的物质的量的变化关系如图丙，请回答下列问题：
①M是电源的__极；
②图丙中的②线是__的变化；
③当电子转移为0.2ml时向乙烧杯中加入__L5ml/LNaOH溶液才能使所有的金属阳离子沉淀完全。
【答案】(1)①FeCl2、FeCl3 ②Cu-2e-=Cu2+ ③ K+ (2)①负 ②Fe2+ ③0 .28
【解析】(1)据反应物和生成物可以确定该反应为氧化还原反应，由于氧化性：Fe3+＞Cu2+，则该反应为2FeCl3+Cu═2FeCl2+CuCl2，将该反应设计成原电池，Cu作负极，石墨作正极。
①该反应为2FeCl3+Cu═2FeCl2+CuCl2，则X溶液一定有FeCl3，结合第(2)问②分析，曲线②为Fe2+，且反应开始时其物质的量为0.1ml，则X为FeCl2、FeCl3，故答案为：FeCl2、FeCl3；
②Cu作负极，发生失电子的氧化反应：Cu-2e-=Cu2+，故答案为：Cu-2e-=Cu2+；
③Cu作负极，石墨作正极，盐桥中阳离子向正极移动，则K+不断移向正极即进入X溶液中，故答案为：K+；
(2)①将该反应2FeCl3+Cu═2FeCl2+CuCl2设计成电解池，则Cu作阳极，失电子被氧化生成Cu2+，石墨为阴极，Fe3+得电子生成Fe2+，被还原，所以M为负极，N为正极，故答案为：负；
②该反应为2FeCl3+Cu═2FeCl2+CuCl2，在电解过程中，Fe3+逐渐减少，则①表示的为Fe3+，Fe2+、Cu2+逐渐增多，根据变化量的比例关系2Fe3+~2Fe2+~Cu2+可知，②为Fe2+，③为Cu2+，故答案为：Fe2+；
③当电子转移为0.2ml时，溶液中有Fe3+为0.2ml，Fe2+为0.3ml，Cu2+为0.1ml，所以需要加入NaOH溶液物质的量为0.2×3+0.3×2+0.1×2=1.4ml，所以NaOH溶液的体积为，故答案为：0.28。离子种类
VO
VO2+
V3+
V2+
颜色
黄色
蓝色
绿色
紫色
第一，用什么资料，怎样使用资料；第二，在那些核心考点上有所突破，准备采取什么样的措施；第三，用时多长，怎样合理分配。
二、怎样查漏。
第一，教师根据一轮复习的基本情况做出预判；第二，通过检测的方式了解学情。
三、怎样补缺。
1、指导学生针对核心考点构建本专题的知识网络，归纳本专题的基本题型和解题思路;
2、结合学情教师要上好核心考点的讲授课;
3、针对学生在检测或考试当中出现的问题，教师要做好系统性讲评;
4、根据学生存在的问题进行跟踪性训练;
5、教育学生在对待错题上一定要做到:错题重做，区别对待，就地正法。
6、抓好“四练”。练基本考点，练解题技巧，练解题速度，练答题规范。
备战2023年高考化学精选考点专项突题集（新高考地区）
专题14 电化学综合
【基础题】
1．（2022·浙江·舟山中学三模）某原电池装置如图所示，该电池工作时，下列说法正确的是
A．锌是负极，其质量逐渐减小B．片发生还原反应
C．氢离子在铜表面被氧化，产生气泡D．电子由铜片经导线流向锌片
【答案】A
【解析】Cu、Zn与H2SO4组成的原电池中，Zn失电子为负极，Cu为正极，H+在正极得电子。A．锌是负极，逐渐溶解生成Zn2+，质量逐渐减小，A正确；B．根据分析，Zn片作负极，失电子发生氧化反应，B错误；C．根据分析，氢离子在铜表面被还原，产生气泡，C错误；D．原电池工作时，电子由负极(Zn片)经导线流向正极(Cu片)，D错误；故选A。
2．（2022·河北衡水中学一模）中温SOFC电池Ni电极上的反应机理如图所示，下列说法中错误的是
A．该Ni电极是中温SOFC电池的负极
B．该中温SOFC电池采用酸性电解质溶液
C．从电势高的电极向该Ni电极移动
D．该Ni电极对有较强的吸附作用
【答案】B
【解析】固体氧化物燃料电池(Slid Oxide Fuel Cell，简称SOFC)，是一种在中高温下直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效、环境友好地转化成电能的全固态化学发电装置。A．吸附燃料H2的Ni为燃料电池的负极，A选项正确；B．由图可知过程中传递O2-，其内部电解质属非水环境，B选项错误；C．O2-移向电势地的负极即Ni电极，C选项正确；D．该电池利用Ni表面的多孔结构吸附H2，D选项正确；答案选B。
3．（2022·重庆·模拟预测）某可折叠的柔性电池的结构如下图，其放电总反应式为。有关该电池的说法正确的是
A．给该电池充电时，将锌膜这一极接电源的正极
B．放电时，电子从Zn膜出发经有机高聚物到膜
C．充电时，阴极电极反应式：
D．放电时，外电路中每通过2ml电子，膜质量就会增加2g
【答案】D
【解析】其放电总反应式为，则锌化合价升高，作负极，二氧化锰化合价降低，作正极。A．Zn为负极，给该电池充电时，将锌膜这一极接电源的负极而作阴极，故A错误；B．放电时，电子从Zn膜出发经外电路，再到膜，不是经过有机高聚物，故B错误；C．充电时，是阳极电极反应式，不是阴极电极反应式，故C错误；D．放电时，根据，外电路中每通过2ml电子，膜多了2ml氢，其质量就会增加2g，故D正确。综上所述，答案为D。
4．（2022·湖南·模拟预测）我国科学家以LiI为催化剂，通过改变盐浓度或溶剂调节钾—氧气电池放电效率，模拟装置如图所示。下列说法错误的是
A．放电时，电子流向：a→用电器→b
B．放电时，b极的电极反应为O2+2e-+2Li+=Li2O2
C．充电时，a极与电源负极相连用离子交换题
D．充电时，转移2ml电子理论上产生11.2LO2(标准状况)
【答案】D
【解析】由图可知，a极为负极，电极反应式为：Li-e-= Li+，b极为正极，电极反应式为：O2+2e-+2Li+=Li2O2，则充电时，a极为阴极，b极为阳极，据此作答。A．放电时，电子由负极a流出，经外电路流向正极b，故A正确；B．放电时b极为正极，电极反应式为O2+2e-+2Li+=Li2O2，故B正确；C．充电时，a极为阴极，连接电源的负极，故C正确；D．充电时，b极为阳极，电极反应式为Li2O2-2e-=O2+2Li+，转移2ml电子时，生成1ml氧气，标况下体积为22.4L，故D错误；故答案选D。
5．（2022·北京房山·二模）微生物电池可用来处理废水中的对氯苯酚，其工作原理示意图如图。关于该电池的说法不正确的是
A．a极是负极
B．H+向b极迁移
C．b电极上发生的反应是+H++2e-=+Cl-
D．生成0.1mlH2CO3，电池反应电子转移数目为0.4ml
【答案】D
【解析】据图可知CH3COO-在a电极上转化为H2CO3和HCO，C元素失电子被氧化，所以a电极为负极，则b电极为正极，对氯苯酚在正极得到电子发生还原反应生成苯酚和氯离子。A．根据分析可知，a极是原电池的负极，A正确；B．原电池中阳离子向正极迁移，b极为正极，所以H+向b极迁移，B正确；C．b电极上对氯苯酚在正极得到电子发生还原反应生成苯酚和氯离子，电极反应为+H++2e-=+Cl-，C正确；D．a电极上CH3COO-被氧化为H2CO3和HCO，只知道H2CO3的物质的量，而不知HCO的物质的量，无法确定转移电子数，D错误；综上所述答案为D。
6．（2022·湖南怀化·一模）氨气中氢含量高，是一种优良的小分子储氢载体。利用太阳能电池电解NH3得到高纯H2的装置如图所示。下列说法正确的是
A．b为阳极，a为阴极
B．该装置工作时，只发生两种形式能量的转化
C．电解过程中OH－由b极区向a极区迁移
D．电解过程中NH3得到个电子生成
【答案】C
【解析】利用太阳能电池电解NH3得到高纯H2的装置如图所示，根据化合价分析，氨气变为氮气，氮化合价升高，失去电子，则a为阳极，b为阴极。A．根据前面分析a为阳极，b为阴极，故A错误；B．该装置工作时，发生了太阳能转化为电能，电能转化为化学能，发生了三种形式能量的转化，故B错误；C．根据电解池异性相吸，因此电解过程中OH－由b极区向a极区迁移，故C正确；D．氨气化合价升高，应该失去电子，不是得到电子，因此电解过程中NH3失去个电子生成，故D错误。综上所述，答案为C。
7．（2021·江西赣州·二模）中国科学院唐永炳团队设计的新型铝-石墨双离子电池，工作原理如图，其放、充电的反应为，下列说法正确的是
A．充电时阳极电极反应为
B．放电时离子向正极移动
C．该电池负极Al和Li均参与电极放电
D．该电池常用的水溶液做电解质溶液
【答案】A
【解析】根据总反应式，得到Li化合价升高失去电子，因此AlLi(左边)为负极，则为正极。A．根据前面分析右边为正极，充电时为阳极，则阳极电极反应为，故A正确；B．原电池同性相吸，则放电时离子向负极移动，故B错误；C．根据分析，该电池负极Li参与电极放电，而Al未参与放电，故C错误；D．电池负极为AlLi，Li与水会反应，因此该电池不能用的水溶液做电解质溶液，故D错误。
综上所述，答案为A。
8．（2022·四川南充·三模）某实验小组设计了如图所示装置，可观察到与铜导线连接的灵敏电流计指针明显偏转，烧杯a中裸露线头周边溶液蓝色逐渐加深，下列说法错误的是
A．b中导线与硫酸铜浓溶液构成正极区，发生还原反应
B．若a中滴加几滴稀NaOH溶液，降低溶液中Cu2+浓度，则有利于电极反应进行
C．当两侧溶液中Cu2+浓度相等时，灵敏电流计指针停止偏转
D．盐桥中的阴离子向烧杯b移动
【答案】D
【解析】根据图示装置，烧杯a中裸露线头周边溶液蓝色逐渐加深，说明烧杯a中生成了Cu2+，则电极为负极，电极方程式为：，右侧电极为正极，电极方程式为：，据此分析。A．由分析可知，烧杯b为正极区，发生还原反应，A项正确；B．烧杯a中滴加稀NaOH溶液消耗Cu2+，增加了两烧杯中Cu2+的浓度差，有利于电极反应的进行，B项正确；C．当两侧溶液中Cu2+浓度相等时，即浓度差为0，此时不再产生电流，灵敏电流计指针停止偏转，C项正确；D．盐桥中的阴离子向负极区移动，烧杯a为负极区，所以向烧杯a移动，D项错误；故答案选D。
9．（2022·北京东城·二模）家庭常用的一种储水式电热水器的结构如下图所示，其中a、b为水管口。
下列说法不正确的是
A．电热水器可将电能转化为热能
B．该热水器采用了牺牲阳极的电化学保护法
C．镁棒可以有效防止内部水垢生成
D．a应为出水口，b应为进水口
【答案】C
【解析】A．电热水器是利用电能加热使水升高温度，即电能转化为热能，故A正确；B．该热水器中镁作阳极，失电子，钢制壳体作阴极，被保护，采用了牺牲阳极的电化学保护法，故B正确；C．该热水器中镁作阳极，失电子，变为镁离子进入溶液，阴极氢离子得电子剩余氢氧根离子，镁离子与氢氧根离子结合成受热易分解的氢氧化镁，会生成不溶于水的氧化镁，所以镁棒不能有效防止内部水垢生成，故C错误；D． 热水炉加热时首先加热下面的水，然后下面的水通过热传递把热量传递给上面的水，最后一起达到沸点，故a应为出水口，b应为进水口，故D正确；故答案为：C。
10．（2022·重庆·三模）回答下列问题：
(1)我国某科研团队设计了一种电解装置，将CO2和NaCl高效转化为CO和NaClO，原理如图1所示：
通入CO2气体的一极为_______(填“阴极”、“阳极”、“正极”或“负极”)，写出该极的电极反应式：_______。
(2)全钒液流电池是利用不同价态的含钒离子在酸性条件下发生反应，其电池结构如图2所示。已知酸性溶液中钒以VO(黄色)、V2+(紫色)、VO2+(蓝色)、V3+(绿色)的形式存在。放电过程中，电池的正极反应式为________，右侧储液罐中溶液颜色变化为_______。
(3)如果用全钒液流电池作为图1电解装置的电源，则催化电极b应与该电池的_______极(填“X’或“Y’)相连；若电解时电路中转移0.4ml电子，则理论上生成NaClO的质量为_______g；电池左储液罐溶液中n(H+)的变化量为_______。
【答案】(1)阴极 2H++CO2+2e-=CO+H2O
(2)2H++VO+e-=VO2++H2O 溶液由紫色变为绿色
(3)X 14.9 0.4ml
【解析】(1)该装置为电解池，CO2→CO，碳元素化合价降低，发生还原反应，则通入CO2气体的一极为阴极，电极反应式：2H++CO2+2e-=CO+H2O；
(2)由电子流入的一极为正极，则X为正极，放电时正极上反应式：2H++VO+e-=VO2++H2O；放电过程中，右罐为负极，反应式：V2+-e-═V3+，则溶液颜色逐渐由紫色变为绿色；
(3)图2是原电池，Y极电子流出，则Y为负极，X为正极，图1是电解池，催化电极b是阳极，由电解池的阳极接原电池的正极，则催化电极b应与该电池的X极，催化电极b的电极反应式为：H2O+Cl--2e-=ClO-+2H+，电路中转移0.4ml电子，则理论上生成0.2ml NaClO，质量为m=nM=0.2ml×74.5g/ml=14.9g，充电时，左槽发生的反应为VO2++H2O-e-═VO+2H+，若转移电子0.4ml，生成氢离子为0.8ml，此时氢离子参与正极反应，通过交换膜定向移动使电流通过溶液，溶液中离子的定向移动可形成电流，通过0.4ml电子，则左槽溶液中n(H+)的变化量为0.8ml-0.4ml=0.4ml。
【提升题】
1．（2021·海南·高考真题）液氨中存在平衡：。如图所示为电解池装置，以的液氨溶液为电解液，电解过程中a、b两个惰性电极上都有气泡产生。下列有关说法正确的是
A．b电极连接的是电源的负极B．a电极的反应为
C．电解过程中，阴极附近K+浓度减小D．理论上两极产生的气体物质的量之比为1:1
【答案】B
【解析】A．根据图示可知：在b电极上产生N2，N元素化合价升高，失去电子，发生氧化反应，所以b电极为阳极，连接电源的正极，A错误；B．电极a上产生H2，H元素化合价降低得到电子，发生还原反应，所以a电极为阴极，电极反应式为：，B正确；C．电解过程中，阴极附近产生，使附近溶液中阴离子浓度增大，为维持溶液电中性，阳离子K+会向阴极区定向移动，最终导致阴极附近K+浓度增大，C错误；D．每反应产生1 ml H2，转移2 ml电子，每反应产生1 ml N2，转移6 ml电子，故阴极产生H2与阳极产生的N2的物质的量的比是3:1，D错误；选B。
2．（2021·辽宁·高考真题）如图，某液态金属储能电池放电时产生金属化合物。下列说法正确的是
A．放电时，M电极反应为
B．放电时，由M电极向N电极移动
C．充电时，M电极的质量减小
D．充电时，N电极反应为
【答案】B
【解析】由题干信息可知，放电时，M极由于Li比Ni更活泼，也比N极上的Sb、Bi、Sn更活泼，故M极作负极，电极反应为：Li-e-=Li+，N极为正极，电极反应为：3Li++3e-+Bi=Li3Bi，据此分析解题。A．由分析可知，放电时，M电极反应为Li-e-=Li+，A错误；B．由分析可知，放电时，M极为负极，N极为正极，故由M电极向N电极移动，B正确；C．由二次电池的原理可知，充电时和放电时同一电极上发生的反应互为逆过程，M电极的电极反应为：Li++e-= Li，故电极质量增大，C错误；D．由二次电池的原理可知，充电时和放电时同一电极上发生的反应互为逆过程，充电时，N电极反应为，D错误；故答案为：B。
3．（2022·河南洛阳·三模）我国科研团队开发了一种新型铠甲催化剂Ni/C@石墨烯，可以高效去除合成气中的H2S杂质并耦合产氢，其工作原理如图所示。下列说法错误的是
A．M电极为阴极，电极上发生还原反应
B．生成H2和Sx的物质的量之比为1：x
C．阳极的电极反应式为xH2S- 2xe- =Sx +2xH+
D．铠甲催化剂表面的石墨烯可以保护内部金属核免受环境的影响
【答案】B
【解析】由题干电解池装置图可知，Na+由右侧电极室进入左侧电极室，说明n为电源的正极，铠甲催化剂电极为阳极发生氧化反应，电极反应式为：xH2S-2xe-=Sx+2xH+，m为电源的负极，M电极为阴极发生还原反应，电极反应为：2H++2e-=H2↑，据此分析解题。A．由分析可知，M电极为阴极，电极上发生还原反应，A正确；B．根据电子守恒并结合阳极反应式：xH2S-2xe-=SX+2xH+和阴极反应式2H++2e-=H2↑可知，生成H2和Sx的物质的量之比为x：1，B错误；C．由分析可知，阳极的电极反应式为xH2S- 2xe- =Sx +2xH+，C正确；D．由分析可知，铠甲催化剂电极为阳极，若没有表面的石墨烯则容易内部金属放电，故铠甲催化剂表面的石墨烯可以保护内部金属核免受环境的影响，D正确；故答案为：B。
4．（2022·湖北·模拟预测）常温常压下，乙烯氯化反应合成1，2-二氯乙烷电化学装置如图所示，其中A、B为多孔铂电极。下列有关说法错误的是
A．电极B是电池的正极
B．离子交换膜为阴离子交换膜
C．电路中通过1电子，两极溶液质量相差71g
D．电极A的电极反应式为
【答案】C
【解析】根据装置图，该装置为化学电池装置，乙烯转化成CH2ClCH2Cl，C元素化合价由－2价升高为－1价，根据原电池工作原理，A电极为负极，电极反应式为CH2=CH2＋2Cl－－2e－=CH2ClCH2Cl，B电极为正极，电极反应式为Cl2＋2e－=2Cl－，据此分析；
A．根据上述分析，B电极为正极，故A说法正确；B．A电极反应式为CH2=CH2＋2Cl－－2e－=CH2ClCH2Cl，B电极反应式为Cl2＋2e－=2Cl－，Cl－由正极移向负极，因此离子交换膜为阴离子交换膜，故B说法正确；C．A电极反应式为CH2=CH2＋2Cl－－2e－=CH2ClCH2Cl，通过1ml电子，有0.5ml乙烯参与反应，同时右侧移向左侧1mlCl－，即左侧溶液增加质量为(0.5ml×28g·ml－1＋35.5g)=49.5g，B电极反应式为Cl2＋2e－=2Cl－，右侧有1mlCl－生成，同时有1mlCl－移向左侧，即右侧溶液质量不变，即两极溶液质量相差49.5g，故C说法错误；D．根据上述分析，A电极反应式为CH2=CH2＋2Cl－－2e－=CH2ClCH2Cl，故D说法正确；答案为C。
5．（2022·黑龙江·哈尔滨三中模拟预测）全钒液流储能电池是一种新型的绿色环保储能系统。它将电能以化学能的方式存储在不同价态钒离子的硫酸电解液中，通过外接泵把电解液压入电池堆体内，在机械动力作用下，使其在不同的储液罐和半电池的闭合回路中循环流动，并采用质子交换膜作为电池组的隔膜。已知该电池放电时，左罐颜色由黄色变为蓝色。
下列说法正确的是A．该电池工作原理为VO+V2++H2OVO2++V3++2OH-
B．a和b接用电器时，左罐电动势小于右罐
C．电池储能时，电池负极溶液颜色变为紫色
D．a和b接电源时，理论上当电路中通过3mle-时，必有3mlH+由右侧向左侧迁移
【答案】C
【解析】该电池负载工作时，左罐颜色由黄色变为蓝色，即左罐溶液主要含有离子，放电时，得电子生成VO2+，正极上的反应为+2H++e-═VO2++H2O，负极反应为V2+-e-═V3+，所以电池总反应为+V2++2H+=VO2++V3++H2O，原电池工作时，电解质溶液中的阳离子透过阳离子交换膜移向正极；充电时电解池总反应、阴阳极反应与原电池的总反应、负正极恰好相反，以此来解答。A．由题干信息中电池中使用质子交换膜可知，原电池放电不可能生成OH-，由分析可知，该电池工作原理为+V2++2H+VO2++V3++H2O，A错误；B．由分析可知，放电时左罐是正极，则充电时a为正极，故a和b接用电器时，左罐电动势高于右罐，B错误；C．电池储能时即充电过程，原电池原负极变为阴极，电极反应为：V3++e-═V2+，则电池负极溶液颜色变为紫色，C正确；D．a和b接电源时即为电解池，a为电源正极，左侧为阳极区，右侧为阴极区，根据反应方程式+V2++2H+VO2++V3++H2O可知，根据电子守恒，理论上当电路中通过3mle-时，必有3mlH+由左侧向右侧迁移，D错误；故答案为：C。
6．（2022·湖北·襄阳五中二模）氨是农业上“氮的固定”的必需原料，随着世界人口的增长，氨的需求量在不断增大。科研人员新发现以磷盐作质子(H+)传导体，以四氢呋喃(无色易挥发的液体)为电解剂，利用电化学法将氮气还原成氨的原理如图所示。下列说法错误的是
A．M电极为阳极，电极反应式为H2-2e-=2H+
B．(I)→(II)的变化中，磷原子的成键数目不发生变化
C．图示中N电极上总反应为6Li+N2+6H+=6Li++2NH3
D．该方法制备氨气所需的温度低于传统工业合成氨的温度
【答案】C
【解析】据图可知，M电极上氢气被氧化为氢离子，为阳极；阴极为锂离子得电子生成锂，锂再与氮气反应生成氨气。A．据图可知，M电极上氢气被氧化为氢离子，为阳极，电极反应式为H2-2e-=2H+，A正确；B．据图可知(I)→(II)的变化中，磷原子都是形成4个共价键，B正确；C．最后一步反应中，Li+先被还原为Li单质，然后将N2还原为NH3，同时又生成Li+，所以Li+为催化剂，反应方程式为，C错误；D．该装置为电解装置，利用电能转化为化学能，即合成氨所需的能量大部分是由电能转化，则所需的热能较少，所需的温度较低，D正确；故选C。
7．（2022·天津·二模）在稀硫酸中利用电催化可将同时转化为多种燃科，其原理如图所示。下列说法正确的是
A．a是电源负极
B．铜极上产生乙烯的电极反应式为：
C．铜极区只生成0.5 ml CO和HCOOH时，则电路中转移电子的物质的量为1 ml
D．随着电解的进行，左侧稀硫酸的物质的量浓度保持不变
【答案】C
【解析】根据原理图，Cu电极上CO2转化为CO、HCOOH、C2H4、CH4，C元素的化合价降低，得到电子，则Cu电极为阴极，接电源负极，即b为电源的负极，因此a为电源的正极，Pt电极为阳极，电极反应式为，据此分析解答。A．由分析可知，a为电源的正极，A错误；B．乙烯的化学式为C2H4，电解质溶液为稀硫酸，则铜极上产生乙烯的电极反应式为：，B错误；C．CO2转化为CO或HCOOH时，C元素的化合价均由+4价降为+2价，因此只生成0.5 ml CO和HCOOH时，则电路中转移电子的物质的量为1 ml，C正确；D．Pt电极为阳极，电极反应式为，实质上左侧在电解水，因此随着电解的进行，左侧稀硫酸的物质的量浓度增大，D错误；答案选C。
8．（2022·湖南·娄底一中三模）钠硫电池作为一种新型化学电源，具有体积小、容量大、寿命长、效率高等重要优点。其结构与工作原理如图所示。下列说法错误的是
A．放电过程中，A极为电源负极
B．放电过程中，电池总反应为2Na+xS=Na2Sx
C．充电过程中，Na＋由A极移动到B极
D．充电过程中，外电路中流过0.02ml电子，负极材料增重0.23g
【答案】CD
【解析】A．根据电池的结构，放电过程中A电极上是钠失电子的氧化反应，所以电极A是电源负极，故A正确；B．根据电池工作原理和内部结构示意图，得到电池总反应为2Na+xS=Na2Sx，故B正确；C．充电过程中，阳离子移向电解池的阴极，阴极是和电源负极相连的电极，A极为阴极，Na＋由B极移动到A极，故C错误；D．充电过程中，阴极上是钠离子得电子的还原反应Na++e-=Na，外电路中流过0.02ml电子，负极材料增重金属钠是0.02ml 23g/ml=0.46g，故D错误；答案选CD。
9．（2022·湖南·永州市第四中学模拟预测）下图是电化学膜法脱硫过程示意图，电化学膜的主要材料是碳和熔融的碳酸盐。下列说法错误的是
A．工作一段时间后，生成H2和S2的物质的量之比为2：1
B．净化气中CO2含量明显增加，是电化学膜中的碳被氧化
C．阴极反应式为
D．b电极为阴极，发生氧化反应
【答案】BD
【解析】A．H2和e-的关系式为H2~2e-，S2和e-的关系式为S2~4e-，因通过整个电路的电量一样，所以H2和S2的关系式为2H2~S2，因此工作一段时间后，生成H2和S2的物质的量之比为2：1，A正确；B．净化气中CO2含量明显增加，不是电化学膜中的碳被氧化，整个体系中并没有可氧化碳的物质，是来自于熔融碳酸盐的分解，B错误；C．a电极为H2S得电子被还原变为H2，并产生S2-移动到b电极，所以a电极为阴极，电极反应式为：H2S+2e-=S2-+H2↑，C正确；D．b电极上a电极迁移过来的S2-变为S2，失电子、被氧化、S元素的化合价升高，所以b电极为阳极，发生氧化反应，D错误；故合理选项是BD。
10．（2020·全国·模拟预测）Ⅰ.高铁酸盐在能源、环保等方面有着广泛的用途。高铁酸钾(K2FeO4)不仅是一种理想的水处理剂，而且高铁电池的研制也在进行中。如图是高铁电池的模拟实验装置：
(1)该电池放电时正极的电极反应式为_______。
(2)盐桥中盛有饱和KCl溶液，此盐桥中氯离子向_______(填“左”或“右”)移动；若用阳离子交换膜代替盐桥，则钾离子向_______(填“左”或“右”)移动。
(3)如图为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线，由此可得出高铁电池的优点有_______。
Ⅱ.二氧化氯(ClO2)为一种黄绿色气体，是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。如图是目前已开发出用电解法制取ClO2的新工艺。
(4)阳极产生ClO2的电极反应式：_______。
(5)当阴极产生标准状况下112 mL气体时，通过阳离子交换膜离子的物质的量为_______。
【答案】(1)FeO+4H2O+3e-=Fe（OH）3↓+5OH-
(2)右 左
(3)使用时间长、工作电压稳定
(4)Cl--5e-+2H2O=ClO2↑+4H+
(5)0.01ml
【解析】(1)根据电池装置，Zn做负极，C为正极，高铁酸钾的氧化性很强，正极上高铁酸钾发生还原反应生成Fe（OH）3，正极电极反应式为：FeO+4H2O+3e-=Fe（OH）3↓+5OH-；
(2)盐桥中阴离子移向负极移动，盐桥起的作用是使两个半电池连成一个通路，使两溶液保持电中性，起到平衡电荷，构成闭合回路，放电时盐桥中氯离子向右移动，用某种高分子材料制成阳离子交换膜代替盐桥，则钾离子向左移动；
(3)由图可知高铁电池的优点有：使用时间长、工作电压稳定；
(4)由题意可知，氯离子放电生成ClO2，根据电子守恒和电荷守恒写出阳极的电极反应式为Cl--5e-+2H2O=ClO2↑+4H+；
(5)阴极产生标准状况下112mL是H2，物质的量为0.005ml，阴极电极反应式为2H++2e-=H2↑，所以电路中转移电子0.01ml，钠离子所带电荷与电子所带电荷数相同，所以通过阳离子交换膜的钠离子的物质的量为0.01ml。
【挑战题】
1．（2022·江苏盐城·三模）氨热再生电池工作原理如图所示，下列说法正确的是
A．电池工作时，电能主要转化为化学能
B．迁移方向：电极电极a
C．a电极上的反应为：
D．理论上消耗，b极析出
【答案】B
【解析】该电池连有负载，为原电池装置，电极a上Cu失去电子结合NH3生成 ，则电极a为负极，电极b为正极。A．由上述分析可知，该装置为原电池装置，电池工作时将化学能转化为电能，故A错误；B．原电池工作时，阴离子向负极移动，电极a为负极，电极b为正极，则迁移方向为电极电极a，故B正确；
C．a电极上Cu失去电子结合NH3生成 ，电极反应式为，故C错误；D．未指明气体处于标况下，不能用标况下的气体摩尔体积计算氨气的物质的量，故D错误；答案选B。
2．（2022·江西·二模）储量丰富、成本低的新型电池系统引起了科学家的广泛关注。由于K+能够可逆地嵌入/脱嵌石墨电极，开发了基于钾离子电解液(KPF6)的新型双碳电池[碳微球(C)为正极材料，膨胀石墨( )为负极材料]，充电时总反应为：+xK++xC+=+xC(PF6)，如图所示。下列叙述不正确的是
A．放电时，K+在电解液中由A极向B极迁移但并未嵌入碳微球中
B．充电时，B极的电极反应式为xC(PF6)+xe-=xC+
C．放电时，每转移0.2ml电子时，电解液增重36.8g
D．充放电过程中，在碳微球电极上可逆地嵌入/脱嵌
【答案】B
【解析】根据充电的总反应，可知放电时总反应为Kx +xC(PF6)= +xK+ +xC+。放电时，碳微球(C)是正极，电极反应式为xC(PF6)+。xe-=xC+ ，膨胀石墨( )是负极，电极反应式为Kx -xe-=； +xK+ ，放电时K+和进入溶液中；充电时碳微球(C)是阳极，膨胀石墨( )是阴极。A．放电时K+在电解液中由A极向B极迁移，但并未嵌入碳微球中，而是留在溶液中，故A正确；B．充电时为电解池，B极为电解池的阳极，电极反应式为xC+ - xe-=xC(PF6)，故B错误；C．放电时，每转移0.2 ml电子时，电解液增重0.2 ml KPF6，质量为0.2 ml× 184 g/ml=36.8 g，故C正确；D．充放电过程中，阴离子移向阳极和负极， 在碳微球电极上可逆地嵌入/脱嵌，故D正确；故选：B。
3．（2022·安徽淮南·二模）如图为一种酶生物电池，可将葡萄糖(C6H12O6)转化为葡萄糖内酯(C6H10O6)，两个碳纳米管电极材料由石墨烯片层卷曲而成。下列说法正确的是
A．图中的离子交换膜为阴离子交换膜
B．负极区发生的电极反应主要为H2-2e-=2H+
C．碳纳米管有良好导电性能，且能高效吸附气体
D．理论上消耗标况下2.24LO2，可生成葡萄糖内酯0.2ml
【答案】C
【解析】由图可知，左侧电极为负极，酸性条件下，葡萄糖在负极失去电子发生氧化反应生成葡萄糖内酯，电极反应式为 ，右侧电极 为正极，氧气在正极得到电子发生还原反应。A．由分析氧气在正极得到电子发生还原反应需要消耗，负极生成的通过阳离子交换膜到正极参与反应，故A错误； B．负极电极反应式为 ，故B错误；C．碳纳米管常见的电极材料，有良好导电性能，且碳纳米管表面积大能高效吸附气体，故C正确；D．由分析可知，每消耗1 ml 葡萄糖，外电路中转移 2 ml 电子，消耗 0.5 ml 氧气，理论上消耗标况下2.24LO2，可生成葡萄糖内酯2ml，故D错误；故答案为C。
4．（2021·内蒙古呼和浩特·一模）某反应中反应物与生成物FeCl2、FeCl3、CuCl2、Cu；
（1）将上述反应设计成的原电池如图甲所示请回答下列问题：
①图中X溶液是__；
②Cu电极上发生的电极反应式为__；
③原电池工作时，盐桥中的__填“K+”或“Cl-”）不断进入X溶液中。
（2）将上述反应设计成电解池如图乙所示乙烧杯中金属阳离子的物质的量与电子转移的物质的量的变化关系如图丙，请回答下列问题：
①M是电源的__极；
②图丙中的②线是__的变化；
③当电子转移为0.2ml时向乙烧杯中加入__L5ml/LNaOH溶液才能使所有的金属阳离子沉淀完全。
【答案】(1)①FeCl2、FeCl3 ②Cu-2e-=Cu2+ ③ K+ (2)①负 ②Fe2+ ③0 .28
【解析】(1)据反应物和生成物可以确定该反应为氧化还原反应，由于氧化性：Fe3+＞Cu2+，则该反应为2FeCl3+Cu═2FeCl2+CuCl2，将该反应设计成原电池，Cu作负极，石墨作正极。
①该反应为2FeCl3+Cu═2FeCl2+CuCl2，则X溶液一定有FeCl3，结合第(2)问②分析，曲线②为Fe2+，且反应开始时其物质的量为0.1ml，则X为FeCl2、FeCl3，故答案为：FeCl2、FeCl3；
②Cu作负极，发生失电子的氧化反应：Cu-2e-=Cu2+，故答案为：Cu-2e-=Cu2+；
③Cu作负极，石墨作正极，盐桥中阳离子向正极移动，则K+不断移向正极即进入X溶液中，故答案为：K+；
(2)①将该反应2FeCl3+Cu═2FeCl2+CuCl2设计成电解池，则Cu作阳极，失电子被氧化生成Cu2+，石墨为阴极，Fe3+得电子生成Fe2+，被还原，所以M为负极，N为正极，故答案为：负；
②该反应为2FeCl3+Cu═2FeCl2+CuCl2，在电解过程中，Fe3+逐渐减少，则①表示的为Fe3+，Fe2+、Cu2+逐渐增多，根据变化量的比例关系2Fe3+~2Fe2+~Cu2+可知，②为Fe2+，③为Cu2+，故答案为：Fe2+；
③当电子转移为0.2ml时，溶液中有Fe3+为0.2ml，Fe2+为0.3ml，Cu2+为0.1ml，所以需要加入NaOH溶液物质的量为0.2×3+0.3×2+0.1×2=1.4ml，所以NaOH溶液的体积为，故答案为：0.28。离子种类
VO
VO2+
V3+
V2+
颜色
黄色
蓝色
绿色
紫色
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