2024届高考化学一轮复习 课时跟踪检测（三十一） 电化学装置的解题模型建构（含答案）

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课时跟踪检测（三十一） 电化学装置的解题模型建构

1.如图所示为酸性介质中，金属铜与氢叠氮酸(HN3) 构成的原电池，总反应方程式为2Cu＋2Cl－＋HN3＋3H＋===2CuCl(s)＋N2↑＋NH。
下列叙述错误的是( )
A．离子交换膜为阳离子交换膜
B．若将盐酸换成NaCl，电池的运行效率将会下降
C．负极的电极反应式为 Cu－e－===Cu＋
D．当外电路中流过0.1 mol电子时，交换膜左侧离子减少0.2 mol
2．一种太阳能电池的工作原理如图所示，电解质为铁氰化钾K3[Fe(CN)6]和亚铁氰化钾K4[Fe(CN)6]的混合溶液，下列说法不正确的是( )

A．K＋移向催化剂b
B．催化剂a电极表面发生的化学反应：[Fe(CN)6]4－－e－===[Fe(CN)6]3－
C．[Fe(CN)6]3－在催化剂b表面被氧化
D．该太阳能电池溶液中的[Fe(CN)6]4－和[Fe(CN)6]3－ 浓度基本保持不变
3．氟离子电池是新型电池中的一匹黑马，其理论比能量高于锂电池。一种氟离子电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是( )

A．放电时，b是电源的正极
B．放电时，a极的电极反应为LaSrMnO4F2＋2e－===LaSrMnO4＋2F－
C．充电时，电极a接外电源的负极
D．可将含F－的有机溶液换成水溶液以增强导电性
4．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，质量增加7 g
5．我国科学家合成了一种新型的Fe­SnO2催化剂，用该催化剂修饰电极，可实现在室温条件下电催化氮气制备铵盐和硝酸盐。下列说法错误的是( )

A．电解过程中H＋由b极区向a极区迁移
B．阴极反应式为N2＋6e－＋8H＋===2NH
C．电解一段时间，阳极区的pH增大
D．电解一段时间，阴极、阳极消耗N2的物质的量之比为5∶3
6．二氧化硫­空气质子交换膜燃料电池实现了制硫酸、发电、环保三位一体的结合，原理如图所示。下列说法正确的是(　 )

A．该电池放电时质子从Pt2电极经过内电路流到Pt1电极
B．Pt1电极附近发生的反应为SO2＋2H2O－2e－===SO＋4H＋
C．Pt2电极附近发生的反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
D．相同条件下，放电过程中消耗的SO2和O2的体积比为1∶2
7．LED系列产品是一类新型节能产品。图甲是NaBH4/H2O2燃料电池，图乙是LED发光二极管的装置示意图。下列叙述错误的是(　 )

A．电池总反应为BH＋4H2O2===BO＋6H2O
B．电池放电过程中，Na＋从B极区向A极区移动
C．电池放电过程中，B极区pH减小，A极区pH增大
D．要使LED发光二极管正常发光，图乙中的导线a应与图甲中的A极相连
8．我国科学家研制了一种新型的高比能量锌－碘溴液流电池，其工作原理示意图如图。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电极反应为I2Br－＋2e－===2I－＋Br－
B．放电时，溶液中离子的数目增大
C．充电时，b电极每增重0.65 g，溶液中有0.02 mol I－被氧化
D．充电时，a电极接外电源负极
9．我国科学家研发了一种室温下可充电的Na­CO2电池，示意图如图。放电时，Na2CO3与C均沉积在碳纳米管中，下列说法错误的是(　 )

A．充电时，阴极反应为Na＋＋e－===Na
B．充电时，电源b极为正极，Na＋向碳纳米管电极移动
C．放电时，转移0.4 mol电子，碳纳米管电极增重22.4 g
D．放电时，电池的总反应为3CO2＋4Na===2Na2CO3＋C
10．“太阳水”电池装置如图所示，该电池由三个电极组成，其中a为TiO2电极，b为Pt电极，c为WO3电极，电解质溶液为pH＝3的Li2SO4－H2SO4溶液。锂离子交换膜将电池分为A、B两个区，A区与大气相通，B区为封闭体系并有N2保护。下列关于该电池的说法正确的是(　 )

A．若用导线连接b、c，b电极附近pH增大，可实现太阳能向电能转化
B．若用导线连接b、c，c电极为负极，可实现HxWO3转化为WO3
C．若用导线连接a、c，则a为负极，该电极附近pH增大
D．若用导线连接a、c，则c电极的电极反应式为HxWO3－xe－===WO3＋xH＋
11．科学家利用CH4燃料电池作为电源，用Cu­Si 合金作硅源电解制硅可以降低制硅成本，高温利用三层液熔盐进行电解精炼，下列说法不正确的是(　 )

A．电极d与b相连，c与a相连
B．电解槽中，Si优先于Cu被氧化
C．a极的电极反应为
CH4－8e－＋8OH－===CO2＋6H2O
D．相同时间下，通入CH4、O2的体积不同，会影响硅的提纯速率
12．我国科学家在太阳能光电催化—化学耦合分解硫化氢研究中获得新进展，相关装置如图所示。下列说法不正确的是 (　 )

A．该装置的总反应为H2SH2＋S
B．a极溶液中反应为
H2S＋2Fe3＋===2Fe2＋＋S＋2H＋
C．a极上发生的电极反应为Fe2＋－e－===Fe3＋
D．H＋通过交换膜向a极迁移
13．我国科研团队开发了一种新型铠甲催化剂Ni/Co@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．铠甲催化剂电极上的电势高于M电极上的电势
B．阴极的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑
C．通电后，阳极区溶液的pH降低
D．生成H2和Sx的物质的量之比为1∶x
14. Li­SOCl2电池的电极材料分别为锂和碳，电解液(熔点－110 ℃、沸点78.8 ℃)是LiAlCl4­SOCl2。电池的总反应可表示为4Li＋2SOCl2===4LiCl＋S＋SO2。下列说法正确的是(　 )
A．该电池不能在寒冷地区正常工作
B．SOCl2分子的空间结构是平面三角形
C．该电池工作时，负极反应式为
2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2
D．该电池组装时，必须在无水无氧条件下进行
15．用间接电化学法对大气污染物NO进行无害化处理，其原理如图所示，质子交换膜允许H＋通过。下列有关说法正确的是( )

A．电极Ⅰ为电解池的阳极，吸收塔中发生反应2NO＋2S2O＋2H2O===N2＋4HSO
B．电解池中H＋的移动方向：左室→质子交换膜→右室
C．吸收塔中每处理1 mol NO，右室会生成11.2 L O2
D．电极Ⅱ的电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋












课时跟踪检测（三十一） 电化学装置的解题模型建构

1.如图所示为酸性介质中，金属铜与氢叠氮酸(HN3) 构成的原电池，总反应方程式为2Cu＋2Cl－＋HN3＋3H＋===2CuCl(s)＋N2↑＋NH。
下列叙述错误的是( )
A．离子交换膜为阳离子交换膜
B．若将盐酸换成NaCl，电池的运行效率将会下降
C．负极的电极反应式为 Cu－e－===Cu＋
D．当外电路中流过0.1 mol电子时，交换膜左侧离子减少0.2 mol
解析：选C 根据总反应方程式，Cu元素的化合价由0价升至＋1价，Cu发生氧化反应，Cu为负极，石墨为正极。负极电极反应式为Cu－e－＋Cl－===CuCl(s)，正极电极反应式为HN3＋2e－＋3H＋===NH＋N2↑，根据电极反应式和平衡电荷，离子交换膜将负极室的H＋迁移到正极室，离子交换膜为阳离子交换膜，A项正确，C项错误；若将盐酸换成NaCl，NaCl溶液呈中性，则正极HN3还原成NH3，电池的运行效率会下降，B项正确；当电路中流过0.1 mol电子时，左侧电极反应式为Cu－e－＋Cl－===CuCl(s)，该电极反应消耗0.1 mol Cl－，为了平衡电荷，有0.1 mol H＋迁移到右侧，交换膜左侧离子减少0.2 mol，D项正确。
2．一种太阳能电池的工作原理如图所示，电解质为铁氰化钾K3[Fe(CN)6]和亚铁氰化钾K4[Fe(CN)6]的混合溶液，下列说法不正确的是( )

A．K＋移向催化剂b
B．催化剂a电极表面发生的化学反应：[Fe(CN)6]4－－e－===[Fe(CN)6]3－
C．[Fe(CN)6]3－在催化剂b表面被氧化
D．该太阳能电池溶液中的[Fe(CN)6]4－和[Fe(CN)6]3－ 浓度基本保持不变
解析：选C 根据电子的流向，a电极为负极，b电极为正极，K＋移向正极，A正确；负极反应式为[Fe(CN)6]4－－e－===[Fe(CN)6]3－，正极反应式为[Fe(CN)6]3－＋e－===[Fe(CN)6]4－，B、D正确；[Fe(CN)6]3－在催化剂b表面被还原，C错误。
3．氟离子电池是新型电池中的一匹黑马，其理论比能量高于锂电池。一种氟离子电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是( )

A．放电时，b是电源的正极
B．放电时，a极的电极反应为LaSrMnO4F2＋2e－===LaSrMnO4＋2F－
C．充电时，电极a接外电源的负极
D．可将含F－的有机溶液换成水溶液以增强导电性
解析：选B 由于Mg是活泼金属，Mg2＋氧化性弱，所以原电池放电时，Mg失去电子，作负极，即b为负极，a为正极，A错误；放电时，a为正极发生还原反应，B正确；充电时电解池的阳极、阴极与原电池的正、负极对应，所以a极接外电源的正极，C错误；因为Mg能与水反应，因此不能将含F－的有机溶液换成水溶液，D错误。
4．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，质量增加7 g
解析：选A 由原理图和电池反应可知，石墨层为电池放电时的负极，过渡金属氧化物为正极，故放电时，电流由正极流向负极，应由过渡金属氧化物流向石墨层，A错误；放电时，正极Li1－xFePO4得电子生成LiFePO4，B正确；充电时，阴极Li＋得电子生成LixC6，电极反应式为xLi＋＋6C＋xe－===LixC6，C正确；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1 mol Li的质量，为7 g，D正确。
5．我国科学家合成了一种新型的Fe­SnO2催化剂，用该催化剂修饰电极，可实现在室温条件下电催化氮气制备铵盐和硝酸盐。下列说法错误的是( )

A．电解过程中H＋由b极区向a极区迁移
B．阴极反应式为N2＋6e－＋8H＋===2NH
C．电解一段时间，阳极区的pH增大
D．电解一段时间，阴极、阳极消耗N2的物质的量之比为5∶3
解析：选C 根据化合价变化，a极为阴极，b极为阳极。A.电解过程中H＋向阴极区迁移，正确。 B．根据题意，阴极反应式为N2＋6e－＋8H＋===2NH，正确。 C．根据题意，电解一段时间，阳极区生成H＋，pH减小，错误。 D．根据化合价升降守恒，电解一段时间，阴极、阳极消耗N2的物质的量之比为5∶3，正确。
6．二氧化硫­空气质子交换膜燃料电池实现了制硫酸、发电、环保三位一体的结合，原理如图所示。下列说法正确的是(　 )

A．该电池放电时质子从Pt2电极经过内电路流到Pt1电极
B．Pt1电极附近发生的反应为
SO2＋2H2O－2e－===SO＋4H＋
C．Pt2电极附近发生的反应为
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
D．相同条件下，放电过程中消耗的SO2和O2的体积比为1∶2
解析：选B　放电时为原电池，质子向正极移动，Pt1电极SO2→H2SO4发生氧化反应，为负极，则该电池放电时质子从Pt1电极移向Pt2电极，A错误；Pt1电极为负极，发生氧化反应，SO2被氧化为硫酸，反应为SO2＋2H2O－2e－===SO＋4H＋，硫酸应当拆为离子形式，B正确；酸性条件下，氧气得电子生成水， C错误；相同条件下，放电过程中负极发生氧化反应SO2＋2H2O－2e－===SO＋4H＋，正极发生还原反应O2＋4H＋＋4e－===2H2O，根据转移电子数相等可知，相同条件下，放电过程中消耗的SO2和O2的体积比为2∶1，D错误。
7．LED系列产品是一类新型节能产品。图甲是NaBH4/H2O2燃料电池，图乙是LED发光二极管的装置示意图。下列叙述错误的是(　 )

A．电池总反应为BH＋4H2O2===BO＋6H2O
B．电池放电过程中，Na＋从B极区向A极区移动
C．电池放电过程中，B极区pH减小，A极区pH增大
D．要使LED发光二极管正常发光，图乙中的导线a应与图甲中的A极相连
解析：选D　根据图知，负极反应式为BH＋8OH－－8e－===BO＋6H2O，正极电极反应式为H2O2＋2e－===2OH－，电池总反应为BH＋4H2O2===BO＋6H2O，故A正确；电池放电过程中，阳离子移向正极，Na＋从负极区向正极区移动，故B正确；B电极为负极，A电极为正极，所以B极区pH减小，A极区pH增大，故C正确；由LED发光二极管的电路中的电子流动方向可以判断，图乙中的导线a应与图甲中的B极负极相连，故D错误。
8．我国科学家研制了一种新型的高比能量锌－碘溴液流电池，其工作原理示意图如图。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电极反应为I2Br－＋2e－===2I－＋Br－
B．放电时，溶液中离子的数目增大
C．充电时，b电极每增重0.65 g，溶液中有0.02 mol I－被氧化
D．充电时，a电极接外电源负极
解析：选D　根据题图，放电时，左侧a极发生I2Br－＋2e－===2I－＋Br－时，发生的是还原反应，A对；右侧b极发生Zn－2e－===Zn2＋，可以得出总反应为I2Br－＋Zn===Zn2＋＋Br－＋2I－，故b为原电池负极，a为原电池正极，放电时，由总反应可知离子数目增大，B对；C对：充电时，b极每增重0.65 g，被还原的Zn的物质的量为0.01 mol，则消耗0.02 mol I－。D错：充电时，a极发生氧化反应，作阳极，接电源正极。
9．我国科学家研发了一种室温下可充电的Na­CO2电池，示意图如图。放电时，Na2CO3与C均沉积在碳纳米管中，下列说法错误的是(　 )

A．充电时，阴极反应为Na＋＋e－===Na
B．充电时，电源b极为正极，Na＋向碳纳米管电极移动
C．放电时，转移0.4 mol电子，碳纳米管电极增重22.4 g
D．放电时，电池的总反应为3CO2＋4Na===2Na2CO3＋C
解析：选B　根据放电时Na2CO3与C均沉积在碳纳米管中，知放电时碳纳米管电极上发生反应3CO2＋4e－＋4Na＋===2Na2CO3＋C，故碳纳米管电极为正极，钠箔电极为负极，负极反应为Na－e－===Na＋。B项，充电时，Na＋向阴极(原电池的负极)移动，错误；C项，根据3CO2＋4e－＋4Na＋===2Na2CO3＋C知，放电时，转移0.4 mol电子，碳纳米管电极上沉积0.2 mol Na2CO3和0.1 mol C，增重22.4 g，正确。
10．“太阳水”电池装置如图所示，该电池由三个电极组成，其中a为TiO2电极，b为Pt电极，c为WO3电极，电解质溶液为pH＝3的Li2SO4－H2SO4溶液。锂离子交换膜将电池分为A、B两个区，A区与大气相通，B区为封闭体系并有N2保护。下列关于该电池的说法正确的是(　 )

A．若用导线连接b、c，b电极附近pH增大，可实现太阳能向电能转化
B．若用导线连接b、c，c电极为负极，可实现HxWO3转化为WO3
C．若用导线连接a、c，则a为负极，该电极附近pH增大
D．若用导线连接a、c，则c电极的电极反应式为HxWO3－xe－===WO3＋xH＋
解析：选B　用导线连接b、c，b电极发生O2→H2O，为正极，电极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，b电极附近pH增大，可实现化学能向电能转化；c电极为负极，发生反应：HxWO3－xe－===WO3＋xH＋，可实现HxWO3转化为WO3，故A错误、B正确；由图可知，连接a、c时，a电极上H2O→O2，发生失电子的氧化反应，则a电极为负极，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，a电极附近pH减小；c电极为正极，正极上发生得电子的还原反应，电极反应式为WO3＋xH＋＋xe－===HxWO3，故C、D错误。
11．科学家利用CH4燃料电池作为电源，用Cu­Si 合金作硅源电解制硅可以降低制硅成本，高温利用三层液熔盐进行电解精炼，下列说法不正确的是(　 )

A．电极d与b相连，c与a相连
B．电解槽中，Si优先于Cu被氧化
C．a极的电极反应为
CH4－8e－＋8OH－===CO2＋6H2O
D．相同时间下，通入CH4、O2的体积不同，会影响硅的提纯速率
解析：选C　图1是甲烷燃料电池，通入甲烷的电极为负极，通入氧气的电极为正极，图2中d电极为阳极，与电源正极b相连，c电极为阴极，与电源负极a相连，故A正确；d电极为阳极硅失电子被氧化，而铜没有，所以Si优先于Cu被氧化，故B正确；通入甲烷的a电极为负极，发生氧化反应，电极反应为CH4－8e－＋4O2－===CO2＋2H2O，故C错误；相同时间下，通入CH4、O2的体积不同，电流强度不同，会导致转移电子的量不同，会影响硅的提纯速率，故D正确。
12．我国科学家在太阳能光电催化—化学耦合分解硫化氢研究中获得新进展，相关装置如图所示。下列说法不正确的是 (　 )

A．该装置的总反应为H2SH2＋S
B．a极溶液中反应为
H2S＋2Fe3＋===2Fe2＋＋S＋2H＋
C．a极上发生的电极反应为Fe2＋－e－===Fe3＋
D．H＋通过交换膜向a极迁移
解析：选D　a极为负极，H＋通过交换膜向b极迁移，D错误。
13．我国科研团队开发了一种新型铠甲催化剂Ni/Co@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．铠甲催化剂电极上的电势高于M电极上的电势
B．阴极的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑
C．通电后，阳极区溶液的pH降低
D．生成H2和Sx的物质的量之比为1∶x
解析：选D　由图中信息知，铠甲催化剂电极为阳极，M电极为阴极，阳极上的电势高于阴极上的电势，A项正确；阴极上氢离子得电子，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，B项正确；阳极区H2S反应生成Sx和H＋导致阳极区溶液的pH减小，C项正确；阴极上生成1 mol H2得到2 mol电子，阳极上生成1 mol Sx失去2x mol电子，由电子守恒知，生成H2和Sx的物质的量之比为x∶1，D项错误。
14. Li­SOCl2电池的电极材料分别为锂和碳，电解液(熔点－110 ℃、沸点78.8 ℃)是LiAlCl4­SOCl2。电池的总反应可表示为4Li＋2SOCl2===4LiCl＋S＋SO2。下列说法正确的是(　 )
A．该电池不能在寒冷地区正常工作
B．SOCl2分子的空间结构是平面三角形
C．该电池工作时，负极反应式为
2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2
D．该电池组装时，必须在无水无氧条件下进行
解析：选D　该电池可以在－110～78.8 ℃环境下正常工作，所以在寒冷地区能正常工作，故A错误；SOCl2分子的中心原子为S，其价层电子对数＝3＋(6－1×2－2×1)＝4，VSEPR模型为四面体形，中心原子上的孤电子对数＝(6－1×2－2×1)＝1，则SOCl2分子的空间结构为三角锥形，故B错误；根据电池的总反应式可知，Li在负极失去电子，SOCl2在正极得到电子，故C错误；Li是活泼金属，易与O2反应，也能与水反应，SOCl2遇水会发生反应：SOCl2＋H2O===SO2＋2HCl，因此该电池组装时，必须在无水无氧条件下进行，故D正确。
15．用间接电化学法对大气污染物NO进行无害化处理，其原理如图所示，质子交换膜允许H＋通过。下列有关说法正确的是( )

A．电极Ⅰ为电解池的阳极，吸收塔中发生反应2NO＋2S2O＋2H2O===N2＋4HSO
B．电解池中H＋的移动方向：左室→质子交换膜→右室
C．吸收塔中每处理1 mol NO，右室会生成11.2 L O2
D．电极Ⅱ的电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
解析：选D 由题意分析原理图：

C项，未指明标准状况，错误。