2024届高三新高考化学大一轮专题练习---电解池

这是一份2024届高三新高考化学大一轮专题练习---电解池，共23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春·湖北·高三校联考阶段练习）二氧化硫-空气质子交换膜燃料电池电解含有尿素的碱性溶液，用于废水处理，其装置如图所示(装置中c、d均为惰性电极，隔膜仅阻止气体通过)。

下列说法正确的是
A．通入的一极是燃料电池的负极
B．当有个质子通过质子交换膜时，产生
C．装置中电子移动方向：电极a→电极d→隔膜→电极c→电极b
D．电极c附近发生的电极反应为
2．（2022秋·福建泉州·高三校考阶段练习）一种新型镁储备电池储存寿命长，电压平稳，电池反应为Mg+Cu2Cl2=2Cu+MgCl2。实验室以该电池为电源处理含Na2SO4废水，同时制备NaOH和H2SO4的装置如图所示。下列说法错误的是

A．M电极材料为Mg
B．ab为阴离子交换膜
C．N极的电极反应式为Cu2Cl2+2e-=2Cu+2Cl-
D．电路上每通过4mole-，阴阳两极总共产生67.2L气体
3．（2023秋·辽宁锦州·高三统考期末）电池结构如图所示，a和b为两个电极，其中之一为单质钾。下列说法错误的是

A．正极反应式为
B．隔膜为阳离子交换膜，允许通过，不允许通过
C．用此电池电解水，消耗3.9g钾时，可电解1.8g水
D．充电过程电能转化为化学能，a电极生成K发生还原反应
4．（2022秋·广东·高三校联考期末）利用电解法将CO2转化为CH4的原理如图所示。下列说法不正确的是

A．电解过程中，H+由a极区向b极区迁移
B．电解时Na2SO4溶液浓度保持不变
C．当电路中转移4mol电子时，标况下阳极产生22.4LO2
D．电极b上反应为CO2+8HCO+8e-=CH4+8CO+2H2O
5．（2023春·天津和平·高三天津一中校考阶段练习）盐酸羟胺(化学式为，其中N为价)是一种常见的还原剂和显像剂，其化学性质类似。工业上主要采用如图1所示的方法制备，其电池装置中含Fe的催化电极的电极反应机理如图2所示。下列说法错误的是


A．含Fe的催化电极的电极反应为
B．图2中，A为，B为
C．电池工作时，每消耗2.24L NO(标准状况下)，左室溶液质量减少3.3g
D．电池工作时，从右室穿过氢离子交换膜向左室迁移
6．（2023秋·广西南宁·高三统考期末）氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺，节能超过30%，在此工艺中，物料传输和转化关系如图(电极均为石墨电极)，下列说法错误的是

A．A池中Na+通过交换膜向乙电极移动
B．B池中丁电极上的反应为O2+4e-+2H2O=4OH-
C．A池中每生成1molH2，B池中会消耗标准状况下O2气体11.2L
D．若两池中所用离子膜类型相同，则a%>b%
7．（2023·全国·高三专题练习）我国科学家研制了一种新型的高比能量锌一碘溴液流电池，其工作原理如图所示，图中贮液器可储存电解质溶液，提高电池的容量。下列叙述不正确的是

A．放电时，a电极的反应为：I2Br-+2e-=2I-+Br-
B．放电时，溶液中离子的数目减少
C．充电时，b电极每增重0.65 g，溶液中有0.02 mol/LI-被氧化
D．充电时，a电极接外电源正极
8．（2023·全国·高三专题练习）我国某公司开发的“刀片电池”外观上类似普通干电池，但内部结构看上去像一堆排列整齐的裁纸刀，每一个刀片里又被分成很多个容纳腔，每个容纳腔里都包含一个电芯，整个刀片是由多个极芯串联而成的模组。该电池本质上还是磷酸铁锂电池，电池的总反应方程式为，其装置工作原理如图所示。下列说法错误的是

A．该电池工作时，负极的电极反应式为
B．该电池中的聚合物隔膜是阳离子交换膜，在充电时，阳离子由左向右移动
C．该电池充电时阴极的电极反应式为
D．刀片电池可以搭载在新能源汽车上，作为动力来源
9．（2023秋·湖南长沙·高三长沙市实验中学校考期末）液流电池是一种新的蓄电池，是利用正负极电解液分开，各自循环的一种高性能蓄电池，具有容量高、使用领域(环境)广、循环使用寿命长的特点。如图是一种锌溴液流电池，电解液为溴化锌的水溶液。下列说法正确的是

A．放电时左侧电解质储罐中的离子总浓度增大 B．放电时向右侧电极移动
C．充电时阳极的电极反应式： D．充电时电极a为外接电源的负极
10．（2022春·河北石家庄·高三统考专题练习）钠离子电池比锂离子电池更稳定，造价更低，可实现内快速充电，电池结构如图。总反应为(0≤x≤0.55，M为过渡金属)，下列叙述正确的是

A．单位质量的负极材料，钠离子电池比锂离子电池可以提供更多的电量
B．放电时，从石墨烯纳米片中脱嵌，经电解质嵌入过渡金属氧化物
C．充电时，阴极上发生的电极反应为(0≤x≤0.55)
D．充电时，外电路中每转移，理论上石墨烯纳米片将增重2.3g
11．（2023·全国·高三专题练习）研究微生物燃料电池不仅可以获得高效能源，还能对工业污水等进行处理。利用微生物燃料电池处理含硫废水并电解制备KIO3的原理如图所示，下列说法正确的是

A．右侧电池中K+通过阳离子交换膜从P极移向Q极
B．光照强度大小不影响KIO3的制备速率
C．电极Q处发生电极反应： I2 +12OH-- l0e- =2 +6H2O
D．不考虑损耗，电路中每消耗11．2LO2 (标准状况下)，理论上Q极可制得342.4g KIO3
12．（2022秋·广东深圳·高三统考期末）下列实验装置(部分夹持装置已略去)可以达到对应实验目的是
选项
A
B
C
D
实验目的
以含Cu、Mg等的铝合金实现铝的再生
测定中和反应的反应热
用酸性溶液滴定样品
铁钥匙上镀铜
实验装置





A．A B．B C．C D．D
13．（2023·湖南娄底·高三涟源市第一中学校考阶段练习）中科院研发的一种双离子电池的工作原理如图所示，涂炭铝箔作为负极和集流体，石墨为正极，电解液为的溶液[溶剂为碳酸甲乙酯(EMC)]，下列说法正确的是

A．放电时溶液中阴离子浓度减小
B．放电时，正极电极式为
C．充电时，与金属Al发生化学反应
D．充电时，转移1mol电子时，两极质量变化差为152g

二、多选题
14．（2023春·山东青岛·高三专题练习）某种电催化法以CoP、Ni2P为催化电极合成腈类化合物(RCN)和偶氮化合物(R－N=N－R)，装置示意图如图。下列说法错误的是

A．左侧电极的电势比右侧的高，且发生氧化反应
B．阴极发生反应：
C．OH-从左侧经过阴离子交换膜向右侧移动
D．每当合成得到1molRCN，同时合成1molR－N=N－R

三、非选择题
15．（2022秋·山东枣庄·高三枣庄市第三中学校考阶段练习）金属铁是现代社会使用量最大的金属，其化合物也被应用在各个领域。
Ⅰ.利用烧结的铁碳混合材料可除去废水中的污染物，在有、无溶解氧的情况下均可在溶液中生成絮凝剂，某种环境下其作用原理图示如下：

请回答：
(1)图中C电极上的电极反应式_______。
(2)下列叙述正确的是_______。
A．铁电极为正极，碳电极为负极
B．经过加热烧结的铁碳混合物表面空隙发达，吸附能力大幅提高，有利除污
C．如图所示，碳电极上的反应环境为无溶解氧环境
D．铁碳混合材料工作过程中电子从铁电极流出，被絮凝剂运输至碳电极表面
(3)利用该材料可处理含铬废水()，最终溶液中的金属离子均生成氢氧化物沉淀。已知国家标准中污染物排放浓度的单位为，若每处理污水，电极上共转移1.2mol电子，假设废水中的Cr元素被完全处理，则该污水中的Cr在处理前的浓度为_______(以铬元素的质量计算，已知Cr的相对原子质量为52)。
Ⅱ.以高铁酸钾()为原料的高铁电池的研制也在进行中。如图是高铁电池的模拟装置：

(4)写出电势较高的一极的电极反应式_______。
ⅡI.工业上用溶液刻蚀液晶显示器银电路板，某研究性学习小组为探究与Ag反应，进行如下实验：按下图连接装置并加入药品(盐桥中的物质不参与反应)。

(5)K闭合时，指针向左偏转，一段时间后指针归零，向左侧U形管中滴加几滴浓溶液，发现指针向右偏转，写出此时银电极的反应式：_______。结合上述实验分析，写出和Ag反应的离子方程式_______。
16．（2022秋·山东菏泽·高三曹县一中校考阶段练习）甲烷是常见的燃料，可作为化工原料生产一系列化工有机产品，可用多种方法进行人工合成。回答下列问题：
(1)加氢制备甲烷：。已知：，298K时，几种气态物质的标准摩尔生成焓如下表：
物质





-393.5
-241.8
x
0
则x=_______。
(2)一种微生物电化学方法生产甲烷的装置如图所示。

b为_______(填“负极”或“正极”)，阳极电极反应式为_______。理论上，每生成1L甲烷，阳极室产生_______L(标准状况)。
(3)2021年中科院设计并制备了一种介孔二氧化硅纳米球催化剂，可通过催化断裂生物质中的碳氧键和碳碳键，而将木质纤维素生物质直接转化为天然气，部分反应历程如图所示：

反应历程中最大能垒_______eV，写出该步的反应方程式_______。
17．（2022秋·福建三明·高三永安市第九中学校考阶段练习）如图所示，甲、乙两池的电极材料都是铁棒与碳棒，丙池是电解精炼铜。

(1)甲池中盛有CuSO4溶液，甲池中铁电极上电极反应式是_______。
(2)乙池中盛有饱和NaCl溶液，总反应的化学方程式为_______。若往乙池中滴入酚酞试液，_______电极(填“Fe”或“C”)附近呈现红色。
(3)丙池中粗铜电极发生_______(填“氧化”或“还原”)反应，反应过程中，Cu2+的浓度_______(填“增大”、“减小”或“不变”)。
18．（2022春·河南濮阳·高三校考阶段练习）1836年丹尼尔发明了世界上第一个实用电池，下图是实验室模拟原电池原理组装的丹尼尔电池，盐桥中装有饱和溶液的琼胶，回答下列问题。

(1)上图装置中能量的转化形式为___________能转化为___________能；
(2)在该原电池中，____是负极材料(填“锌片”或“铜片”)，铜片一极发生___________反应(填“氧化”或“还原”)；
(3)当该原电池开始工作时，盐桥中的的移动方向是____ (请在下列选项中选择) A． 流向硫酸锌溶液        B． 流向硫酸铜溶液
(4)该原电池的正极电极反应式为___________；当电路中转移时，锌片溶解的质量为___________。
(5)图中甲池的总反应式为N2H4+O2=N2+2H2O。

①甲池中负极上发生的是___________(填“氧化反应”或“还原反应”)，乙池中SO向___________移动(填“左”或“右”)。
②乙池中电解反应的离子方程为___________。
③要使乙池恢复到电解前的状态，应向溶液中加入___________(填化学式)。

参考答案：
1．A
【分析】在二氧化硫—空气质子交换膜燃料电池中，电极a上SO2发生氧化反应生成H2SO4，电极a为负极，电极反应式为SO2-2e-+2H2O=+4H+，电极b为正极，电极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O；电解含有尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液过程中，电极c作阳极，电极反应式为，电极c作阴极，电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-；据此分析解答。
【详解】A．在二氧化硫—空气质子交换膜燃料电池中，电极a上SO2发生氧化反应生成H2SO4，电极a为负极，A正确；
B．当有个质子通过质子交换膜时，说明电路中转移0.6mol电子，根据电极反应式可知产生N21mol，未指明标况下，无法计算产生氮气的体积，B错误；
C．电子只能在导线中移动，溶液中不存在电子的移动，C错误；
D．根据分析，电极c附近发生的电极反应为CO(NH2)2-6e-+8OH-=+N2↑+6H2O，D错误；
故选A。
2．D
【分析】依题意，电解池中，应透过ab膜进入左侧稀H2SO4溶液中，Na+应透过cd膜进入右侧稀NaOH溶液中，所以左侧电极为阳极，右侧电极为阴极，ab为阴离子交换膜，cd为阳离子交换膜。从而得出，N电极为正极，M电极为负极。
【详解】A．在电池反应Mg+Cu2Cl2=2Cu+MgCl2中，Mg失电子发生氧化反应，则Mg电极为负极，所以M电极材料为Mg，A正确；
B．由分析可知，ab为阴离子交换膜，B正确；
C．N极为正极，Cu2Cl2得电子生成Cu等，电极反应式为Cu2Cl2+2e-=2Cu+2Cl-，C正确；
D．在电解池中，阳极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，阴极反应式为4H2O+4e-=4OH-+2H2↑，电路上每通过4mole-，阴阳两极总共产生3mol气体，题中未指明温度和压强，所以气体的体积不一定是67.2L，D错误；
故选D。
3．C
【详解】A．该装置负极反应：,正极反应式为，A正确；
B．从左侧运动到右侧与氧气结合生成超氧化钾，所以隔膜为阳离子交换膜，允许通过，不允许通过，B正确；
C．电解1.8g水需要转移0.2摩尔电子，而消耗3.9g钾转移0.1摩尔电子，C错误；
D．充电过程电能转化为化学能，a电极生成K发生还原反应，D正确；
故选C。
4．B
【分析】该装置为电解池，有O2生成的一极失电子发生氧化反应，则电极a作阳极，电极反应式为；电极b作阴极，电极反应式为；据此分析解答。
【详解】A．有O2生成的一极失电子发生氧化反应，则电极a作阳极，电极b作阴极，阳离子向阴极移动，因此H+由a极区经质子交换膜向b极区迁移，故A正确；
B．电解时，a作阳极，电极反应式为，实质是电解水，溶液中的水消耗，所以Na2SO4溶液的浓度增大，故B错误；
C．由a极电极反应式可知，当电路中转移4mol电子时，产生1molO2，标况下体积为22.4L，故C正确；
D．b电极作阴极，得到电子，则b电极上反应为，故D正确；
故选B。
5．C
【详解】A．根据图示，含Fe的催化电极通入NO生成，N元素化合价降低，含Fe的催化电极为阴极，电极反应为，故A正确；
B．图2中和A反应生成B，则A为，B为，故B正确；
C．根据，电池工作时，每消耗2.24L NO(标准状况下)，电路中转移0.3mol电子，有0.3molH+由右室移入左室，所以左室溶液质量增加0.1mol×30g/mol+0.3g=3.3g，故C错误；
D．根据图示，含Fe的催化电极通入NO生成，N元素化合价降低，含Fe的催化电极为阴极，电池工作时，从右室穿过氢离子交换膜向左室迁移，故D正确；
选C。
6．D
【分析】A是电解池，甲电极通入饱和食盐水，甲是阳极、乙是阴极，X是氯气、Y是氢气；B是氢氧燃料电池，丙电极通入氢气、丁电极通入空气，丙是燃料电池负极、丁是正极。
【详解】A．A是电解池，甲是阳极、乙是阴极，Na+通过交换膜向乙电极移动，故A正确；
B．B是氢氧燃料电池，丁是正极，丁电极通入空气，丁电极上的反应为O2+4e-+2H2O=4OH-，故B正确；
C．A池中每生成1molH2，电路中转移2mol电子，丁电极上的反应为O2+4e-+2H2O=4OH-，根据电子守恒，B池中会消耗0.5mol氧气，标准状况下消耗O2气体为11.2L，故C正确；
D．电解饱和食盐水时，为防止氯离子、氢氧根离子混合，所用交换膜为阳离子交换膜；丁电极生成氢氧根离子，若两池中所用离子膜类型相同，钠离子由丙向丁移动，则a%