2026高三二轮专题复习化学习题_专题四　选择题专攻3　电化学中的多室、多池装置（含解析）

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1.电有机合成是一种应用广泛的新型有机合成方法。某种3⁃氯⁃4⁃氨基苯酚的电有机合成装置如图所示，下列说法正确的是( )
A.b与外接电源的正极相连
B.Pb电极的电极反应式： Pb-2e-===Pb2+
C.电解一段时间后，阴、阳两极室中电解质溶液的质量均增大
D.理论上每生成1 ml，电路中转移4 ml电子
2.一种光电催化法脱除H2S的原理如图所示。下列说法错误的是( )
A.隔膜应为质子交换膜
B.脱除H2S过程中光能转化为化学能，最终转化为电能
C.三氧化钨电极的电极反应式为2H2S-4e-===4H++S2
D.每生成1 ml H2O2，左侧电极室质量增加32 g
3.研究表明许多疾病，包括基因突变(癌变、动脉硬化等)和生物机体中毒等，可能是一氧化氮的释放或调节不正常引起的。用间接电化学法可对NO进行无害化处理，其原理如图所示(质子膜允许H+和H2O通过)，下列相关判断错误的是( )
A.工作时电解池中H+从右室移向左室
B.电极Ⅰ接电源负极，电极反应式为2HSO3−+2H++2e-===S2O42−+2H2O
C.吸收塔中每消耗2 ml NO，有4 ml H+通过质子膜
D.每处理1 ml NO，电解池将产生11.2 L O2
4.(2024·山东潍坊模拟)我国科学家耦合光催化/电催化分解水的装置如图，光照时，光催化电极产生电子(e-)和空穴(h+)，下列有关说法正确的是( )
A.光催化装置中溶液的c(H+)增大
B.整套装置转移0.01 ml电子，光催化装置生成1.905 g I3−
C.电催化装置阳极电极反应式：4OH--4h+===2H2O+O2↑
D.离子交换膜为阴离子交换膜
5.(2024·长沙第一中学高三检测)某有色金属工业的高盐废水中主要含有H+、Cu2+、Zn2+、SO42−、F-和Cl-，利用如图电解装置可回收ZnSO4、CuSO4并尽可能除去F-和Cl-，其中双极膜(BP)中间层的H2O解离为H+和OH-，并在直流电场作用下分别向两极迁移，M膜、N膜需在一价阴离子交换膜和阳离子交换膜中选择。下列说法错误的是( )
A.BP膜中H+均向右侧溶液迁移，M膜为一价阴离子交换膜
B.溶液a的溶质主要为HF和HCl，溶液b的溶质主要为ZnSO4和CuSO4
C.当阳极产生22.4 L气体(标准状况)时，有4 ml离子通过N膜
D.电解过程中，应控制高盐废水的pH不能过高
6.(2024·山东菏泽高三一模)以浓差电池(电解质溶液浓度不同造成电势差)为电源，用石墨作电极将NH3转化为高纯H2的装置如图。下列说法错误的是( )
A.Cu(1)的电极反应式为Cu2++2e-===Cu
B.离子交换膜Ⅱ一定为阳离子交换膜
C.工作时，M电极附近溶液的pH降低
D.电解停止时，理论上Cu(1)和Cu(2)电极的质量差为256 g
7.(2024·天津市十二区县重点校高三模拟)间接电解法合成苯甲醛的原理如图所示。
下列说法正确的是( )
A.电极a与电源负极相连
B.“氧化池”中发生反应：+4Mn3++H2O―→+4Mn2++4H+
C.电解结束后，电解池阴极区溶液pH升高(忽略溶液体积变化)
D.氧化池中产生的苯甲醛对a极反应没有干扰
8.(2024·黑龙江绥化高三下学期联考模拟)如图所示电解装置中，通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成，Fe2O3逐渐溶解，下列判断错误的是( )
A.a极电势低于b极电势
B.交换膜c为质子交换膜
C.随着电解的进行，CuCl2溶液浓度变小
D.当0.01 ml Fe2O3完全溶解时，外电路中通过0.03 ml电子
9.(2024·湖南师范大学附属中学高三模拟)利用氢氧燃料电池可实现由白磷电解法制备Li[P(CN)2]，并能实现H2的循环利用，其工作原理如图所示(已知：Me为甲基；电极均为石墨电极)，下列说法正确的是( )
A.电池工作时电极a连接电极c
B.通电一段时间后，当生成9 g Li[P(CN)2]时，电极a消耗H2的体积(标准状况)为2.24 L
C.若隔膜e为阳离子交换膜，则燃料电池的放电会使左侧溶液pH增大
D.电解产生的H2中的氢元素来自LiOH
10.(2024·太原高三下学期一模)我国科学家通过电化学耦合丙酮酸和硝酸钾，在PdCu纳米珠线(PdCuNBWs)的催化作用下合成了丙氨酸，其工作原理示意图如图。下列说法错误的是( )
A.X极上发生氧化反应，与电源的正极相连
B.阴极反应：+NO3−+11H++10e-===+4H2O
C.该工艺可将污水中的硝酸盐转化为氨基酸，实现变废为宝
D.该离子交换膜为阴离子交换膜
11.(2024·湖北省高中名校联盟高三月考)为了保护环境、充分利用铅资源，科学家设计了如图的H2⁃铅化合物燃料电池实现铅单质的回收。
下列有关说法错误的是( )
A.正极区溶液pH升高，负极区溶液pH降低
B.电子流向：电极b→负载→电极a
C.正极区电极反应式为HPbO2−+H2O+2e-===Pb+3OH-
D.为了提高Pb的回收率，离子交换膜为阴离子交换膜
12.(2024·长沙长郡中学高三适应性考试)溶液电池是最具潜力的大规模储能电化学器件，然而不同的水溶液电池的发展又受到不同因素的限制。醌类()电极的酸碱混合电池能够实现高能量密度和优异的循环稳定性。电池工作示意图如图所示，下列有关说法错误的是( )
A.放电时，右侧醌类电极为负极
B.放电时，左侧电极反应式为MnO2+2e-+4H+===Mn2++2H2O
C.充电时，阳极区电解质溶液的pH保持不变
D.充电时，电路中每转移1 ml电子，阴极增重20 g
答案精析
1.D
2.C [由图分析可知，三氧化钨电极上I-转化为I3−，失电子，为负极，I3−与H2S反应生成S2和I-，从而碘元素相关物质实现循环反应，并将H2S转化为S2，GDE电极上H+和O2参与电极反应生成H2O2，得电子，为正极。左侧酸性条件下H2S生成S2时有H+产生，而右侧电极反应消耗H+，故隔膜应为质子交换膜，A正确；三氧化钨电极的电极反应式为3I--2e-===I3−，H2S和I3−发生化学反应生成S2和I-，C错误；正极每生成1 ml H2O2，得2 ml电子，故负极失去2 ml电子，生成1 ml I3−，由反应2I3−+2H2S===S2+6I-+4H+可知生成0.5 ml S2，0.5 ml S2为32 g，且生成的H+迁移到右侧电极室，左侧电极室质量增加32 g，D正确。]
3.D [从图中可以看出，电极Ⅱ中H2O失去电子生成O2和H+，连接电源正极，为阳极；电极Ⅰ得到电子，将HSO3−转化为S2O42−，连接电源负极为阴极。电极Ⅰ为阴极，其电极反应式为2HSO3−+2H++2e-===S2O42−+2H2O，B正确；吸收塔中发生反应的离子方程式为2S2O42−+2NO+2H2O===N2+4HSO3−，吸收塔中每消耗2 ml NO，转移4 ml电子，有4 ml H+通过质子膜，C正确；未说明气体所处状态，无法计算氧气体积，D错误。]
4.B [光催化装置中，氢离子得到电子发生还原反应生成氢气，溶液中的氢离子浓度减小，I-得到空穴发生氧化反应生成I3−，电极反应式为3I-+2h+===I3−，由得失电子守恒可知，整套装置转移0.01 ml电子时，I3−的质量为0.01 ml×12×381 g·ml-1=1.905 g，故A错误、B正确；电催化装置中，右侧电极为阳极，氢氧根离子在阳极得到空穴生成氧气和水，电极反应式为4OH-+4h+===2H2O+O2↑，破坏水的电离平衡产生的氢离子透过阳离子交换膜移向阴极，故C、D错误。]
5.B [由图可知，最左侧为阳极室，水放电生成氧气和氢离子；最右侧为阴极室，水放电生成氢气和氢氧根离子；电解池中阳离子向阴极移动，BP膜中H+均向右侧溶液迁移；氟离子、氯离子通过M膜向左侧迁移，故M膜为一价阴离子交换膜，A正确；溶液a中氟离子、氯离子通过M膜向左侧迁移，氢离子与右侧双极膜迁移出来的OH-中和，故反应后溶液a的溶质主要为ZnSO4和CuSO4，溶液b的溶质主要为右侧迁移过来的氟离子、氯离子与左侧迁移过来的氢离子生成HF和HCl，B错误；阳极反应为2H2O-4e-===4H++O2↑，当阳极产生22.4 L气体，标准状况下为1 ml，根据电子守恒可知，有4 ml离子通过N膜，C正确；电解过程中，若pH过高，则会导致锌离子、铜离子转化为沉淀，故应控制高盐废水的pH不能过高，D正确。]
6.B [以浓差电池为电源，以石墨为电极将NH3转化为高纯H2，M电极上NH3转化为N2，N元素化合价升高，发生氧化反应，M电极为阳极，则N电极为阴极，Cu(1)为正极，电极反应式为Cu2++2e-===Cu，故A正确；M电极为阳极，电极反应式为2NH3-6e-+6OH-===N2↑+6H2O，消耗了OH-，碱性减弱，pH减小，则丙室内阴离子浓度降低，N电极为阴极，电极反应式为2H2O+2e-===H2↑+2OH-，丁室内阴离子浓度增大，为保持两侧电荷守恒，可以是丙室中钾离子进入乙室，则离子交换膜为阳离子交换膜，也可以是乙中氢氧根离子进入丙室，则离子交换膜可以为阴离子交换膜，故B错误、C正确；电池从开始工作到停止放电，正极区硫酸铜溶液的浓度由2.5 ml·L-1降低到1.5 ml·L-1，负极区硫酸铜溶液由0.5 ml·L-1升高到1.5 ml·L-1，正极反应可还原Cu2+的物质的量为2 L×(2.5-1.5) ml·L-1=2 ml，正极质量增加128 g，电路中转移4 ml电子，负极反应：Cu-2e-===Cu2+，转移4 ml电子时，负极消耗2 ml Cu单质，质量减少128 g，理论上Cu(1)和Cu(2)电极的质量差为256 g，故D正确。]
7.B [根据图中信息可知，左侧a电极反应为Mn2+-e-===Mn3+，为阳极，则b电极为阴极，电极反应为2H++2e-===H2↑，阳极生成的Mn3+进入“氧化池”将甲苯氧化为苯甲醛，发生的反应为+4Mn3++H2O+4Mn2++4H+。据分析可知电极a是阳极，与电源正极相连，故A错误；电解过程中阴极电极b发生反应：2H++2e-===H2↑，同时电解质溶液中有等量的H+通过质子交换膜进入阴极区，从而使电解池阴极区溶液的pH几乎不变(忽略溶液体积变化)，故C错误；苯甲醛有强还原性容易在电解池阳极上放电引起干扰，故D错误。]
8.D [由题意可知，石墨电极Ⅱ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，氢离子通过质子交换膜c进入中间室，与氧化铁反应生成铁离子和水，则a为直流电源的负极，b为正极，石墨电极Ⅰ为阴极，铜离子在阴极得到电子发生还原反应生成铜，氯离子通过阴离子交换膜进入中间室。由分析可知，a为直流电源的负极、b为正极，则a极电势低于b极电势，故A正确；由分析可知，石墨电极Ⅰ为阴极，铜离子在阴极得到电子发生还原反应生成铜，氯离子通过阴离子交换膜进入中间室，所以随着电解的进行，氯化铜溶液浓度变小，故C正确；氧化铁与氢离子反应生成铁离子和水，0.01 ml氧化铁溶解消耗氢离子的物质的量为0.06 ml，则0.01 ml氧化铁溶解，外电路中通过0.06 ml电子，故D错误。]
9.D [由图可知，左侧装置为氢氧燃料电池装置，电极a为负极，电极反应为H2-2e-===2H+，电极b为正极，电极反应为O2+4e-+2H2O===4OH-；右侧装置为电解池，与电极a连接的电极d为阴极，电极反应为2HCN+2e-===H2↑+2CN-，与电极b连接的电极c为阳极，电极反应为P4-4e-+8LiCN===4Li[P(CN)2]+4Li+。由得失电子守恒可知，标准状况下，生成9 g Li[P(CN)2]时，电极a消耗氢气的体积为9 g90 g·ml−1×12×22.4 L·ml-1=1.12 L，故B错误；负极发生反应：H2-2e-===2H+，若隔膜e为阳离子交换膜，氢离子和K+通过阳离子交换膜进入正极区，但负极区溶液中氢离子浓度增加，pH减小，故C错误；氢氰酸在阴极得到电子发生还原反应生成氰酸根离子和氢气，而由图可知HCN中的H来自LiOH，故D正确。]
10.D [X电极H2O生成氧气发生氧化反应，为阳极，电极反应式为2H2O-4e-===O2↑+4H+，Y为阴极，发生还原反应，电极反应式为+NO3−+11H++10e-===+4H2O，A、B正确；该离子交换膜为阳离子交换膜，H+可以通过，D错误。]
11.D [根据题干信息，通过电化学装置实现铅单质的回收，正极区电极反应式为HPbO2−+H2O+2e-===Pb+3OH-，C正确；该装置为H2⁃铅化合物燃料电池，通入燃料氢气的电极b为负极，电极a为正极，负极氢气失电子、产生氢离子消耗氢氧根离子，溶液pH降低，正极产生氢氧根离子，溶液pH升高，A正确；电极b为负极，电极a为正极，电子流向：电极b→负载→电极a，B正确；离子交换膜应使用阳离子交换膜，防止HPbO2−移动至电极b，D错误。]
12.C [由图可知放电时为原电池，左侧电极反应式为MnO2+2e-+4H+===Mn2++2H2O，为原电池的正极，则右侧醌类电极为负极；充电时，电源正极连接原电池正极，作电解池的阳极，电源负极连接原电池负极，作电解池的阴极，电极反应为+2nH2O+2nK++4ne-===+2nOH-，据此分析判断。充电时，阳极电极反应式为Mn2++2H2O-2e-===MnO2+4H+，阳极区电解质溶液的pH减小，故C错误；由阴极电极反应可知，电路中每转移4 ml电子，阴极增重质量为80 g，则电路中每转移1 ml电子，阴极增重20 g，故D正确。]