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2023届高三化学高考备考一轮复习 第十七专题 电化学原理 测试题
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这是一份2023届高三化学高考备考一轮复习 第十七专题 电化学原理 测试题，共28页。试卷主要包含了选择题，填空题等内容，欢迎下载使用。
一、选择题（每小题只有一个正确选项，每小题3分，共48分）
1． （2022·全国甲卷）一种水性电解液Zn-MnO2离子选择双隔膜电池如图所示(KOH溶液中，Zn2+以 Zn(OH) 42- 存在)。电池放电时，下列叙述错误的是( )
A．Ⅱ区的K+通过隔膜向Ⅲ区迁移
B．Ⅰ区的SO42-通过隔膜向Ⅱ区迁移
C． MnO2电极反应：MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O
D．电池总反应：Zn+4OH-+MnO2+4H+=Zn(OH) 42-+Mn2++2H2O
2． （2022·全国乙卷）Li-O2电池比能量高，在汽车、航天等领域具有良好的应用前景。近年来科学家研究了一种光照充电电池(如图所示)。光照时，光催化电极产生电子(e-)和空穴(h+)，驱动阴极反应(Li++e-= Li)和阳极反应(Li2O2+2h+=2Li++O2)对电池进行充电。下列叙述错误的是( )
A．充电时，电池的总反应Li2O2=2Li+O2
B．充电效率与光照产生的电子和空穴量有关
C．放电时，Li+从正极穿过离子交换膜向负极迁移
D．放电时，正极发生反应O2+2Li+ +2e-= Li2O2
3．（2022·浙江卷）通过电解废旧锂电池中的LiMn2O4可获得难溶性的Li2CO3和MnO2，电解示意图如下(其中滤布的作用是阻挡固体颗粒，但离子可自由通过。电解过程中溶液的体积变化忽略不计)。下列说法不正确的是( )
A．电极A为阴极，发生还原反应
B．电极B的电极发应： 2H2O+ Mn2+-2e-= MnO2+4H+
C．电解一段时间后溶液中Mn2+浓度保持不变
D．电解结束，可通过调节pH除去Mn2+，再加入Na2CO3溶液以获得Li2CO3
4．（2022·湖南卷）海水电池在海洋能源领域备受关注，一种锂-海水电池构造示意图如下。下列说法错误的是( )
A．海水起电解质溶液作用
B．N极仅发生的电极反应：2H2O+2e-=2OH- +H2↑
C．玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能
D．该锂-海水电池属于一次电池
5． （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
6．（2022·四川德阳·三模）近年来我国研发了一种治理污水有机物的技术，通过膜电池除去废水中的乙酸钠和对氯苯酚，其原理如图所示，下列说法正确的是( )
A．B极为电池的正极，发生还原反应，
B．微生物膜的作用主要是提高电极B的导电性
C．A极的电极反应式为：+H++2e—=Cl—+
D．当去除0.1 ml CH3COO— 时，有0.4 ml H +通过质子交换膜
7． （2022·四川德阳·二模）如图所示的锂—二氧化锰电池是以高氯酸锂或三氟甲基磺酸锂为电解质，其正极反应是一种典型的嵌入式反应，电池总反应为Li+MnO2=LiMnO2。下列说法错误的是( )
A．锂片做负极，发生氧化反应
B．放电时，正极反应为：MnO2+Li++e-=LiMnO2
C．高氯酸锂或三氟甲基磺酸锂应溶解在非水有机溶剂中
D．放电时，电子移动方向为：电极盖1→用电器→电极盖2→内电路→电极盖1
8． （2022·四川南充·二模）污水资源化利用既可以缓解水的供需矛盾，又可以减少水污染。化学工作者提出采用电解法除去工业污水中的NaCN，其原理如图所示，通电前先向污水中加入适量食盐并调整其pH维持碱性(CN-不参与电极反应)。下列说法正确的是( )
A．b为电源的负极
B．隔膜I为阴离子交换膜
C．x为H2，电极反应为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-
D．当生成2.24LN2时，电路中通过1ml电子
9．（2022·四川成都·二模）钠离子电池易获取，正负极材料均采用铝箔(可减少铜箔用量)，因此钠离子电池理论成本低于锂离子电池。现有一种正极材料为KFe2(CN)6，固体电解质为Na3PS4，负极材料为Na2Ti3O7的钠离子电池。下列有关叙述错误的是( )
A．正极KFe2(CN)6中Fe的化合价为+2、+3
B．放电时，正极可能发生Fe2(CN)+e-=Fe2(CN)
C．放电时，电子从负极流经固体电解质到达正极
D．充电时，负极区发生还原反应，并且Na+增多
10．（2022·四川绵阳·二模）科学家利用质子导体反应器实现了电化学合成NH3，证明了H2O作为氢源的可行性。以H2O替换H2作为氢源，可以免除H2的生产和提纯成本，进一步降低氨的生产成本，且可以以最小的成本生产纯O2，其工作原理如图所示。下列说法错误的是( )
A．氨电极为阴极，电极反应为N2+6H++6e-=2NH3
B．在外电场作用下，H+由氢电极经固体电解质移
C．每制得1mlNH3，理论上消耗1.5ml H2同时得到48g氧气
D．若在氢电极通入水蒸气和甲烷，电极反应为CH4+2H2O-8e-=CO2+8H+
11．（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
12．(2022·广州实验中学模拟)某小组为研究原电池原理，设计如图装置，下列叙述正确的是( )
A．若X为Fe，Y为Cu，则铁为正极
B．若X为Fe，Y为Cu，则电子由铜片流向铁片
C．若X为Fe，Y为C，则碳棒上有红色固体析出
D．若X为Cu，Y为Zn，则锌片发生还原反应
13．(2021·辽宁适应性考试)HgHg2SO4标准电极常用于测定其他电极的电势，测知HgHg2SO4电极的电势高于Cu电极的电势。以下说法正确的是( )
A．K2SO4溶液可用CCl4代替
B．HgHg2SO4电极反应为Hg2SO4－2e－===2Hg＋SOeq \\al(2－,4)
C．若把CuCuSO4体系换作ZnZnSO4体系，电压表的示数变大
D．微孔瓷片起到阻隔离子通过的作用
14．(2021年1月新高考8省联考·辽宁卷)在N羟基邻苯二甲酰亚胺(NHPI)介质中，可实现醇向醛的转化，原理如图。下列说法错误的是( )
A．理论上NHPI的总量在反应前后不变
B．海绵Ni电极作阳极
C．总反应为
D．每消耗1 mml苯甲醇，产生22.4 mL氢气
15．十九大报告中提出要“打赢蓝天保卫战”，意味着对大气污染防治比过去要求更高。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－===H2SO4＋2H＋
C．Pt2电极附近发生的反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－
D．相同条件下，放电过程中消耗的SO2和O2的体积比为2∶1
16．(2021·湖北适应性考试)研究发现，在酸性乙醇燃料电池中加入硝酸，可使电池持续大电流放电，其工作原理如图所示。
下列说法错误的是( )
A．加入HNO3降低了正极反应的活化能
B．电池工作时正极区溶液的pH降低
C．1 ml CH3CH2OH被完全氧化时有3 ml O2被还原
D．负极反应为CH3CH2OH＋3H2O－12e－===2CO2＋12H＋
二、填空题（本题包括4个小题，共52分）
17．（12分）如图所示，通电5 min后，电极5的质量增加2.16 g，请回答下列问题。
(1)a为电源的______(填“正”或“负”)极，C池是______池。A池阳极的电极反应为__________________，C池阴极的电极反应为__________________。
(2)如果B池中共收集到224 mL气体(标准状况)且溶液体积为200 mL(设电解过程中溶液体积不变)，则通电前溶液中Cu2＋的物质的量浓度为________。
(3)如果A池溶液是200 mL足量的食盐水(电解过程溶液体积不变)，则通电5 min后，溶液的pH为________。
18．（12分）Ⅰ.LiSOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4SOCl2。电池的总反应可表示为4Li＋2SOCl2===4LiCl＋S＋SO2。
(1)电池正极发生的电极反应为_______________________________。
(2)SOCl2易挥发，实验室中常用NaOH溶液吸收SOCl2，有Na2SO3和NaCl生成。 如果把少量水滴到SOCl2中，实验现象是________________________________________，反应的化学方程式为_____________________________________________________。
Ⅱ.熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视。某燃料电池以熔融的K2CO3为电解质，以丁烷为燃料，以空气为氧化剂，以具有催化作用和导电性能的稀土金属材料为电极。
(3)该燃料电池负极电极反应式为____________________________________________。
(4)该燃料电池正极电极反应式为____________________________________________。
19．（14分）如图甲所示，A为新型高效的甲烷燃料电池，采用铂为电极材料，两电极上分别通入CH4和O2，电解质溶液为KOH溶液。B为浸透饱和硫酸钠溶液和酚酞溶液的滤纸，滤纸中央滴有一滴KMnO4溶液，C、D为电解槽。
(1)甲烷燃料电池中负极反应式为___________________________________________。
(2)关闭K1，打开K2，通电后，B中的紫红色液滴向d端移动，则电源a端为________极，通电一段时间后，观察到滤纸c端出现的现象是________________________________________________。
(3)D装置中有200 mL一定浓度的NaCl与CuSO4的混合溶液，闭合K2、打开K1后理论上两极所得气体的体积随时间变化的关系如图乙所示(气体体积已换算成标准状况下的体积，电解前后溶液的体积变化忽略不计)，则原混合溶液中NaCl的物质的量浓度为________ml·L－1，t2 s时所得溶液的pH＝________。
(4)若C装置中溶液为AgNO3溶液且足量，电池总反应的离子方程式为__________________________。
电解结束后，为了使溶液恢复原样，则可以在反应后的溶液中加入________(填化学式)。
20．（14分）(2021·河北适应性考试·节选)我国科学家最近发明了一种ZnPbO2电池，电解质为K2SO4、H2SO4和KOH，由a和b两种离子交换膜隔开，形成A、B、C三个电解质溶液区域，结构示意图如下：
回答下列问题：
(1)电池中，Zn为________极，B区域的电解质为________(填“K2SO4”“H2SO4”或“KOH”)。
(2)电池反应的离子方程式为________________________________________________。
(3)阳离子交换膜为图中的________(填“a”或“b”)膜。
(4)此电池中，消耗6.5 g Zn，理论上可产生的容量(电量)为________毫安时(mAh)(1 ml电子的电量为 1F，F＝96 500 C·ml－1，结果保留整数)。
(5)已知E为电池电动势[电池电动势即电池的理论电压，是两个电极电位之差，E＝E(＋)－E(－)]，ΔG为电池反应的自由能变，则该电池与传统铅酸蓄电池相比较，Eeq \a\vs4\al(ZnPbO2)________Eeq \a\vs4\al(PbPbO2)；ΔGeq \a\vs4\al(ZnPbO2)________ΔGeq \a\vs4\al(PbPbO2)(填“>”或“<”)。
1．【答案】A
【解析】 根据图示的电池结构和题目所给信息可知，Ⅲ区Zn为电池的负极，电极反应为Zn-2e-+4OH- = Zn(OH) 42-，Ⅰ区MnO2为电池的正极，电极反应为MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O；电池在工作过程中，由于两个离子选择隔膜没有指明的阳离子隔膜还是阴离子隔膜，故两个离子隔膜均可以通过阴、阳离子，因此可以得到Ⅰ区消耗H+，生成Mn2+，Ⅱ区的K+向Ⅰ区移动或Ⅰ区的SO42-向Ⅱ区移动，Ⅲ区消耗OH-，生成Zn(OH) 42-，Ⅱ区的SO42-向Ⅲ区移动或Ⅲ区的K+向Ⅱ区移动。据此分析答题。
A．根据分析，Ⅱ区的K+只能向Ⅰ区移动，A错误；B．根据分析，Ⅰ区的SO向Ⅱ区移动，B正确；C．MnO2电极的电极反应式为MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O，C正确；D．电池的总反应为Zn+4OH-+MnO2+4H+ = Zn(OH) 42-+Mn2++2H2O，D正确；故答案选A。
2．【答案】C
【解析】充电时光照光催化电极产生电子和空穴，驱动阴极反应（Li++e-=Li+）和阳极反应（Li2O2+2h+=2Li++O2），则充电时总反应为Li2O2=2Li+O2，结合图示，充电时金属Li电极为阴极，光催化电极为阳极；则放电时金属Li电极为负极，光催化电极为正极；据此作答。
A．光照时，光催化电极产生电子和空穴，驱动阴极反应和阳极反应对电池进行充电，结合阴极反应和阳极反应，充电时电池的总反应为Li2O2=2Li+O2，A正确；B．充电时，光照光催化电极产生电子和空穴，阴极反应与电子有关，阳极反应与空穴有关，故充电效率与光照产生的电子和空穴量有关，B正确；C．放电时，金属Li电极为负极，光催化电极为正极，Li+从负极穿过离子交换膜向正极迁移，C错误；D．放电时总反应为2Li+O2=Li2O2，正极反应为O2+2Li++2e-=Li2O2，D正确；答案选C。
3．【答案】C
【解析】A．由电解示意图可知，电极B上Mn2+转化为了MnO2，锰元素化合价升高，失电子，则电极B为阳极，电极A为阴极，得电子，发生还原反应，A正确；B．由电解示意图可知，电极B上Mn2+失电子转化为了MnO2，电极反应式为：2H2O+Mn2+-2e-=MnO2+4H+，B正确；C．电极A为阴极， LiMn2O4得电子，电极反应式为：2LiMn2O4+6e-+16H+=2Li++4Mn2++8H2O，依据得失电子守恒，电解池总反应为：2LiMn2O4+ 4H+=2Li++Mn2++3MnO2+2H2O，反应生成了Mn2+，Mn2+浓度增大，C错误；D．电解池总反应为：2LiMn2O4 +4H+=2Li++Mn2++3MnO2+2H2O，电解结束后，可通过调节溶液pH将锰离子转化为沉淀除去，然后再加入碳酸钠溶液，从而获得碳酸锂，D正确；答案选C。
4．【答案】B
【解析】锂海水电池的总反应为2Li+2H2O═2LiOH+H2↑， M极上Li失去电子发生氧化反应，则M电极为负极，电极反应为Li-e-=Li+，N极为正极，电极反应为2H2O+2e-=2OH-+H2↑，同时氧气也可以在N极得电子，电极反应为O2+4e-+2H2O=4OH-。A．海水中含有丰富的电解质，如氯化钠、氯化镁等，可作为电解质溶液，故A正确；B．由上述分析可知，N为正极，电极反应为2H2O+2e-=2OH-+H2↑，和反应O2+4e-+2H2O=4OH-，故B错误；C．Li为活泼金属，易与水反应，玻璃陶瓷的作用是防止水和Li反应，并能传导离子，故C正确；D．该电池不可充电，属于一次电池，故D正确；答案选B。
5．【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。
6．【答案】C
【解析】由图可知，A极为原电池的正极，对氯苯酚在酸性条件下得到电子发生还原反应生成苯酚和氯离子，电极反应式为+H++2e—=Cl—+，B极为负极，乙酸根离子在微生物膜做催化剂的作用下失去电子发生氧化反应生成碳酸氢根离子和氢离子，电极反应式为CH3COO——8e—+4H2O=2HCO+9H+。
A．由分析可知，B极为负极，乙酸根离子在微生物膜做催化剂的作用下失去电子发生氧化反应生成碳酸氢根离子和氢离子，故A错误；B．由分析可知，微生物膜的作用主要是做催化剂，使乙酸根离子失去电子发生氧化反应生成碳酸氢根离子和氢离子，故B错误；C．由分析可知，A极为原电池的正极，对氯苯酚在酸性条件下得到电子发生还原反应生成苯酚和氯离子，电极反应式为+H++2e—=Cl—+，故C正确；
D．负极反应式为CH3COO——8e—+4H2O=2HCO+9H+，消耗0.1ml乙酸根离子时，转移电子的物质的量为0.8ml，整个电路中通过的电量相同，因此去除0.1ml乙酸根离子时，有0.8ml氢离子通过质子交换膜，故D错误；故选C。
7．【答案】D
【解析】由电池总反应Li+MnO2=LiMnO2可知Li失电子，MnO2得电子，负极反应式为Li-e-=Li+，Li+向正极移动，正极反应式为MnO2+Li++e-=LiMnO2。
A．Li失电子，作负极，发生氧化反应，A正确；B．放电时，MnO2在正极得电子，正极反应为：MnO2+Li++e- =LiMnO2，B正确；C．负极Li是活泼金属，能与水反应，故高氯酸锂或三氟甲基磺酸锂应溶解在非水有机溶剂中，C正确；D．放电时属于原电池装置，电子从负极经用电器流向正极，不在电解质中移动，故放电时，电子移动方向为：电极盖1→用电器→电极盖2，D错误；答案选D。
8．【答案】C
【解析】A．右侧氯离子放电得到次氯酸根离子，次氯酸根离子再氧化CN-为氮气，所以右侧电极为阳极， b为电源的正极，故A错误；B．由A知b为电源的正极，则a为电源的负极，左侧电极为阴极，发生2H2O+2e-=H2↑+2OH-，阴离子增加，污水中的钠离子会通过隔膜I进入左侧，形成氢氧化钠溶液，所以隔膜I为阳离子交换膜，故B错误；C．由A、B可知左侧电极反应为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，则x为H2，故C正确；D．生成的2.24LN2未标明条件，无法求得电路中通过电子的量，故D错误；故答案为：C。
9．【答案】C
【解析】A．钾离子呈+1价、CN-为-1价，化合物中元素的正负化合价代数和为0，则正极KFe2(CN)6中Fe的化合价为+2、+3，A正确；B． 放电时，正极发生还原反应，可能发生Fe2(CN)+e-=Fe2(CN) ，B正确；C． 放电时，电子从负极流经导线到达正极，电子不流经固体电解质，C不正确；D． 充电时，负极区即阴极发生还原反应，阳离子向阴极移动，则Na+增多，D正确；答案选C。
10．【答案】C
【解析】氨电极上N元素化合价降低，为阴极，电极反应为N2+6H++6e-=2NH3，氢电极上O元素化合价升高，为阳极，电极反应为2H2O-4e-=O2↑+4H+；A．氨电极上N元素化合价降低，发生还原反应，为阴极，电极反应为N2+6H++6e-=2NH3，故A正确；B．氨电极为阴极，氢电极为阳极，阳离子移向阴极，H+由氢电极经固体电解质移向氨电极，故B正确；C．阳极反应式为2H2O-4e-=O2+4H+，不消耗氢气，故C错误；
D．氢电极为阳极，通入水蒸气和甲烷，C元素化合价升高，电极反应为CH4+2H2O-8e-=CO2+8H+，故D正确；故选：C。
11．【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。
12．【答案】C
【解析】Fe比Cu活泼，Fe作负极，电子由铁片流向铜片，故A、B错误；若X为Fe，Y为C，电解质为硫酸铜，则正极碳棒上析出Cu，故C正确；Zn比Cu活泼，Zn作负极，发生氧化反应，故D错误。
13．【答案】C
【解析】根据题干信息，HgHg2SO4电极的电势高于Cu电极的电势，则HgHg2SO4电极为正极，得到电子发生还原反应，则电极反应式为Hg2SO4＋2e－===2Hg＋SOeq \\al(2－,4)，Cu电极为负极，失去电子发生氧化反应，电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，据此分析解答。CCl4为非电解质，不能导电，因此不能用CCl4代替K2SO4溶液，A错误；由上述分析可知，HgHg2SO4电极为正极，其电极反应式为Hg2SO4＋2e－===2Hg＋SOeq \\al(2－,4)，B错误；由于CuCuSO4体系是电池的负极，失去电子发生氧化反应，若换成更加活泼的ZnZnSO4体系，更容易失去电子，电压表的示数变大，C正确；微孔瓷片起到便于离子通过，而阻隔溶液通过的作用，D错误。
14．【答案】D
【解析】根据题意可知，NHPI在阳极区参与反应，又在阴极区为生成物，因此理论上NHPI的总量在反应前后不发生改变，A正确；Ni2＋在海绵Ni电极失去电子得到Ni3＋，发生氧化反应，则海绵Ni为阳极，B正确；阳极反应式为Ni2＋－e－===Ni3＋，阳极区同时还发生反应：Ni3＋＋NHPI→Ni2＋＋PINO，阴极反应式为2H＋＋2e－===H2，阴极区同时还发生反应：，因此总反应为，C正确；未指明标准状况，不能用Vm＝22.4 L·ml－1进行计算，D错误。
15．【答案】D
【解析】放电时为原电池，质子向正极移动，Pt1电极为负极，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，电极反应式为SO2＋2H2O－2e－===SOeq \\al(2－,4)＋4H＋，硫酸应当拆写成离子形式，B错误；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：2SO2＋4H2O－4e－===2SOeq \\al(2－,4)＋8H＋，正极发生还原反应：O2＋4e－＋4H＋===2H2O，根据转移电子数相等可知，放电过程中消耗的SO2和O2的体积比为2∶1，D正确。
16．【答案】B
【解析】乙醇燃料电池中，通入乙醇的一极为负极，电极反应式为CH3CH2OH＋3H2O－12e－===2CO2＋12H＋，通入氧气的一极为正极，由工作原理图可知，正极发生反应HNO3＋3e－＋3H＋===NO↑＋2H2O,4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，二者加合可得O2＋4e－＋4H＋===2H2O，则HNO3在正极起催化作用，据此分析解答。HNO3在正极起催化作用，作催化剂，则加入HNO3降低了正极反应的活化能，故A正确；电池工作时正极区的总反应为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，则溶液中氢离子浓度减小，pH增大，故B错误；根据得失电子守恒可知，1 ml CH3CH2OH被完全氧化时，转移12 ml电子，则有3 ml O2被还原，故C正确；由分析知，负极反应为CH3CH2OH＋3H2O－12e－===2CO2＋12H＋，故D正确。
17．答案：(1)负 电解 2Cl－－2e－===Cl2↑ Ag＋＋e－===Ag (2)0.025 ml·L－1 (3)13
解析：(1)根据已知条件通电5 min后，电极5的质量增加2.16 g，说明电极5作阴极，Ag＋放电，电极反应为Ag＋＋e－===Ag，转移电子的物质的量为0.02 ml，同时可知电极6作阳极，与电源的正极相连。则a是负极，b是正极，电极1、3、5作阴极，电极2、4、6作阳极。(2)B池中电解总反应为2CuSO4＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))2Cu＋O2↑＋2H2SO4，若转移0.02 ml电子时只收集到O2(只电解溶质)，则根据关系式2CuSO4～O2～4e－可得n(O2)＝0.005 ml，体积为112 mL(标准状况)<224 mL，说明溶质CuSO4已耗完，然后电解水。设整个过程消耗CuSO4 x ml，H2O y ml，则有2x＋2y＝0.02，eq \f(1,2)x＋eq \f(3,2)y＝0.01，解得x＝y＝0.005 ml，则c(CuSO4)＝0.025 ml·L－1。(3)由于A池中电解液足量，A池中只发生反应2NaCl＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，根据关系式NaOH～e－，生成的n(NaOH)＝0.02 ml，则c(NaOH)＝eq \f(0.02 ml,0.2 L)＝0.1 ml·L－1，即溶液的pH＝13。
18.答案：(1)2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2
(2)出现白雾，有刺激性气味的气体生成 SOCl2＋H2O===SO2↑＋2HCl↑
(3)C4H10＋13COeq \\al(2－,3)－26e－===17CO2＋5H2O
(4)O2＋2CO2＋4e－===2COeq \\al(2－,3)
解析：Ⅰ.(1)原电池的负极发生氧化反应，电极反应式为4Li－4e－＋4Cl－===4LiCl，则正极的电极反应式用总反应式减去负极反应式得2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2。(2)用NaOH溶液吸收SOCl2，有Na2SO3和NaCl生成，说明反应过程中S元素的化合价仍是＋4价，未发生氧化还原反应，所以SOCl2与水反应的产物是二氧化硫与氯化氢，氯化氢与水结合形成白雾，则实验现象是出现白雾，有刺激性气味的气体生成；反应的化学方程式为SOCl2＋H2O===SO2↑＋2HCl↑。Ⅱ.(3)燃料电池的负极发生氧化反应，所以丁烷在负极发生氧化反应，失去电子，因为熔融K2CO3为电解质，所以生成二氧化碳和水，电极反应式为C4H10＋13COeq \\al(2－,3)－26e－===17CO2＋5H2O。(4)正极是氧气发生还原反应，与二氧化碳结合生成碳酸根离子，电极反应式为O2＋2CO2＋4e－===2COeq \\al(2－,3)。
19.答案：(1)CH4＋10OH－－8e－===COeq \\al(2－,3)＋7H2O
(2)负 c端试纸变红 (3)0.1 1
(4)4Ag＋＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(通电))4Ag＋O2↑＋4H＋ Ag2O或Ag2CO3
解析：(1)甲烷燃料电池的电解质溶液为KOH溶液，负极上CH4失电子被氧化，电极反应式为CH4＋10OH－－8e－===COeq \\al(2－,3)＋7H2O。(2)关闭K1，打开K2，燃料电池A和电解池B组成串联电路，B中紫红色液滴向d端移动，说明MnOeq \\al(－,4)向d移动，则d为阳极，从而推知a为电源的负极，b为正极；c为阴极，电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，c端溶液呈碱性，酚酞遇碱溶液变成红色。(3)阳极上先后发生反应：2Cl－－2e－===Cl2↑、2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，由题图乙可知，t1 s时，Cl－放电完毕，得到224 mL Cl2(标准状况)，则有n(NaCl)＝n(Cl－)＝2n(Cl2)＝eq \f(2×0.224 L,22.4 L·ml－1)＝0.02 ml，故原混合液中c(NaCl)＝eq \f(0.02 ml,0.2 L)＝0.1 ml·L－1。0～t2 s阴极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，t1～t2 s生成112 mL O2(标准状况)，n(O2)＝eq \f(0.112 L,22.4 L·ml－1)＝5×10－3 ml，结合阳极反应式可知，反应生成n(H＋)＝4n(O2)＝4×5×10－3 ml＝0.02 ml，则t2 s时所得溶液中c(H＋)＝eq \f(0.02 ml,0.2 L)＝0.1 ml·L－1，故溶液的pH＝1。(4)利用Pt电极电解AgNO3溶液时，阳极上OH－放电，阴极上Ag＋放电，电池总反应为4Ag＋＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(通电))4Ag＋O2↑＋4H＋。为使电解质溶液复原，可向电解后的溶液中加入Ag2O或Ag2CO3。
20.答案：(1)负 K2SO4
(2)PbO2＋SOeq \\al(2－,4)＋Zn＋2H2O===PbSO4＋Zn(OH)eq \\al(2－,4)
(3)a (4)5 361 (5)＞ ＜
解析：根据图示可知Zn为负极，PbO2为正极，电解质溶液A是KOH，B是K2SO4，C是H2SO4，a是阳离子交换膜，b是阴离子交换膜，在同一闭合回路中电子转移数目相等，结合溶液酸碱性及电极材料书写电极反应式和总反应离子方程式。(1)根据图示可知Zn电极失去电子生成Zn2＋，Zn2＋与溶液中的OH－结合形成Zn(OH)eq \\al(2－,4)，所以Zn电极为负极；在A区域电解质为KOH，在B区域电解质为K2SO4，C区域电解质为H2SO4；PbO2电极为正极，得到电子发生还原反应。(2)负极电极反应式为Zn－2e－＋4OH－===Zn(OH)eq \\al(2－,4)，正极的电极反应式为PbO2＋2e－＋4H＋＋SOeq \\al(2－,4)===PbSO4＋2H2O，总反应式为PbO2＋SOeq \\al(2－,4)＋Zn＋2H2O===PbSO4＋Zn(OH)eq \\al(2－,4)。(3)A区域是KOH溶液，OH－发生反应变为Zn(OH)eq \\al(2－,4)，为了维持溶液电中性，多余的K＋通过交换膜进入到B区域，由于阳离子交换膜只允许阳离子通过，因此a膜为阳离子交换膜。(4)6.5 g Zn的物质的量n(Zn)＝eq \f(6.5 g,65 g·ml－1)＝0.1 ml，Zn是＋2 价金属，则转移电子n(e－)＝0.2 ml，1 ml电子的电量为1F，F＝96 500 C·ml－1，转移0.2 ml电子的电量Q＝0.2 ml×96 500 C·ml－1＝19 300 C，则理论上可产生的容量(电量)为eq \f(19 300×103,3 600) mAh≈5 361 mAh。(5)由于Zn比Pb活动性强，正极材料都是PbO2，所以ZnPbO2电池的电池电动势比PbPbO2电池的电池电动势大，则Eeq \a\vs4\al(ZnPbO2)＞Eeq \a\vs4\al(PbPbO2)；不同电池的电池电动势越大，电池反应的自由能变就越小，所以ΔGeq \a\vs4\al(ZnPbO2)＜ΔGeq \a\vs4\al(PbPbO2)。
一、选择题（每小题只有一个正确选项，每小题3分，共48分）
1． （2022·全国甲卷）一种水性电解液Zn-MnO2离子选择双隔膜电池如图所示(KOH溶液中，Zn2+以 Zn(OH) 42- 存在)。电池放电时，下列叙述错误的是( )
A．Ⅱ区的K+通过隔膜向Ⅲ区迁移
B．Ⅰ区的SO42-通过隔膜向Ⅱ区迁移
C． MnO2电极反应：MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O
D．电池总反应：Zn+4OH-+MnO2+4H+=Zn(OH) 42-+Mn2++2H2O
2． （2022·全国乙卷）Li-O2电池比能量高，在汽车、航天等领域具有良好的应用前景。近年来科学家研究了一种光照充电电池(如图所示)。光照时，光催化电极产生电子(e-)和空穴(h+)，驱动阴极反应(Li++e-= Li)和阳极反应(Li2O2+2h+=2Li++O2)对电池进行充电。下列叙述错误的是( )
A．充电时，电池的总反应Li2O2=2Li+O2
B．充电效率与光照产生的电子和空穴量有关
C．放电时，Li+从正极穿过离子交换膜向负极迁移
D．放电时，正极发生反应O2+2Li+ +2e-= Li2O2
3．（2022·浙江卷）通过电解废旧锂电池中的LiMn2O4可获得难溶性的Li2CO3和MnO2，电解示意图如下(其中滤布的作用是阻挡固体颗粒，但离子可自由通过。电解过程中溶液的体积变化忽略不计)。下列说法不正确的是( )
A．电极A为阴极，发生还原反应
B．电极B的电极发应： 2H2O+ Mn2+-2e-= MnO2+4H+
C．电解一段时间后溶液中Mn2+浓度保持不变
D．电解结束，可通过调节pH除去Mn2+，再加入Na2CO3溶液以获得Li2CO3
4．（2022·湖南卷）海水电池在海洋能源领域备受关注，一种锂-海水电池构造示意图如下。下列说法错误的是( )
A．海水起电解质溶液作用
B．N极仅发生的电极反应：2H2O+2e-=2OH- +H2↑
C．玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能
D．该锂-海水电池属于一次电池
5． （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
6．（2022·四川德阳·三模）近年来我国研发了一种治理污水有机物的技术，通过膜电池除去废水中的乙酸钠和对氯苯酚，其原理如图所示，下列说法正确的是( )
A．B极为电池的正极，发生还原反应，
B．微生物膜的作用主要是提高电极B的导电性
C．A极的电极反应式为：+H++2e—=Cl—+
D．当去除0.1 ml CH3COO— 时，有0.4 ml H +通过质子交换膜
7． （2022·四川德阳·二模）如图所示的锂—二氧化锰电池是以高氯酸锂或三氟甲基磺酸锂为电解质，其正极反应是一种典型的嵌入式反应，电池总反应为Li+MnO2=LiMnO2。下列说法错误的是( )
A．锂片做负极，发生氧化反应
B．放电时，正极反应为：MnO2+Li++e-=LiMnO2
C．高氯酸锂或三氟甲基磺酸锂应溶解在非水有机溶剂中
D．放电时，电子移动方向为：电极盖1→用电器→电极盖2→内电路→电极盖1
8． （2022·四川南充·二模）污水资源化利用既可以缓解水的供需矛盾，又可以减少水污染。化学工作者提出采用电解法除去工业污水中的NaCN，其原理如图所示，通电前先向污水中加入适量食盐并调整其pH维持碱性(CN-不参与电极反应)。下列说法正确的是( )
A．b为电源的负极
B．隔膜I为阴离子交换膜
C．x为H2，电极反应为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-
D．当生成2.24LN2时，电路中通过1ml电子
9．（2022·四川成都·二模）钠离子电池易获取，正负极材料均采用铝箔(可减少铜箔用量)，因此钠离子电池理论成本低于锂离子电池。现有一种正极材料为KFe2(CN)6，固体电解质为Na3PS4，负极材料为Na2Ti3O7的钠离子电池。下列有关叙述错误的是( )
A．正极KFe2(CN)6中Fe的化合价为+2、+3
B．放电时，正极可能发生Fe2(CN)+e-=Fe2(CN)
C．放电时，电子从负极流经固体电解质到达正极
D．充电时，负极区发生还原反应，并且Na+增多
10．（2022·四川绵阳·二模）科学家利用质子导体反应器实现了电化学合成NH3，证明了H2O作为氢源的可行性。以H2O替换H2作为氢源，可以免除H2的生产和提纯成本，进一步降低氨的生产成本，且可以以最小的成本生产纯O2，其工作原理如图所示。下列说法错误的是( )
A．氨电极为阴极，电极反应为N2+6H++6e-=2NH3
B．在外电场作用下，H+由氢电极经固体电解质移
C．每制得1mlNH3，理论上消耗1.5ml H2同时得到48g氧气
D．若在氢电极通入水蒸气和甲烷，电极反应为CH4+2H2O-8e-=CO2+8H+
11．（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
12．(2022·广州实验中学模拟)某小组为研究原电池原理，设计如图装置，下列叙述正确的是( )
A．若X为Fe，Y为Cu，则铁为正极
B．若X为Fe，Y为Cu，则电子由铜片流向铁片
C．若X为Fe，Y为C，则碳棒上有红色固体析出
D．若X为Cu，Y为Zn，则锌片发生还原反应
13．(2021·辽宁适应性考试)HgHg2SO4标准电极常用于测定其他电极的电势，测知HgHg2SO4电极的电势高于Cu电极的电势。以下说法正确的是( )
A．K2SO4溶液可用CCl4代替
B．HgHg2SO4电极反应为Hg2SO4－2e－===2Hg＋SOeq \\al(2－,4)
C．若把CuCuSO4体系换作ZnZnSO4体系，电压表的示数变大
D．微孔瓷片起到阻隔离子通过的作用
14．(2021年1月新高考8省联考·辽宁卷)在N羟基邻苯二甲酰亚胺(NHPI)介质中，可实现醇向醛的转化，原理如图。下列说法错误的是( )
A．理论上NHPI的总量在反应前后不变
B．海绵Ni电极作阳极
C．总反应为
D．每消耗1 mml苯甲醇，产生22.4 mL氢气
15．十九大报告中提出要“打赢蓝天保卫战”，意味着对大气污染防治比过去要求更高。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－===H2SO4＋2H＋
C．Pt2电极附近发生的反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－
D．相同条件下，放电过程中消耗的SO2和O2的体积比为2∶1
16．(2021·湖北适应性考试)研究发现，在酸性乙醇燃料电池中加入硝酸，可使电池持续大电流放电，其工作原理如图所示。
下列说法错误的是( )
A．加入HNO3降低了正极反应的活化能
B．电池工作时正极区溶液的pH降低
C．1 ml CH3CH2OH被完全氧化时有3 ml O2被还原
D．负极反应为CH3CH2OH＋3H2O－12e－===2CO2＋12H＋
二、填空题（本题包括4个小题，共52分）
17．（12分）如图所示，通电5 min后，电极5的质量增加2.16 g，请回答下列问题。
(1)a为电源的______(填“正”或“负”)极，C池是______池。A池阳极的电极反应为__________________，C池阴极的电极反应为__________________。
(2)如果B池中共收集到224 mL气体(标准状况)且溶液体积为200 mL(设电解过程中溶液体积不变)，则通电前溶液中Cu2＋的物质的量浓度为________。
(3)如果A池溶液是200 mL足量的食盐水(电解过程溶液体积不变)，则通电5 min后，溶液的pH为________。
18．（12分）Ⅰ.LiSOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4SOCl2。电池的总反应可表示为4Li＋2SOCl2===4LiCl＋S＋SO2。
(1)电池正极发生的电极反应为_______________________________。
(2)SOCl2易挥发，实验室中常用NaOH溶液吸收SOCl2，有Na2SO3和NaCl生成。 如果把少量水滴到SOCl2中，实验现象是________________________________________，反应的化学方程式为_____________________________________________________。
Ⅱ.熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视。某燃料电池以熔融的K2CO3为电解质，以丁烷为燃料，以空气为氧化剂，以具有催化作用和导电性能的稀土金属材料为电极。
(3)该燃料电池负极电极反应式为____________________________________________。
(4)该燃料电池正极电极反应式为____________________________________________。
19．（14分）如图甲所示，A为新型高效的甲烷燃料电池，采用铂为电极材料，两电极上分别通入CH4和O2，电解质溶液为KOH溶液。B为浸透饱和硫酸钠溶液和酚酞溶液的滤纸，滤纸中央滴有一滴KMnO4溶液，C、D为电解槽。
(1)甲烷燃料电池中负极反应式为___________________________________________。
(2)关闭K1，打开K2，通电后，B中的紫红色液滴向d端移动，则电源a端为________极，通电一段时间后，观察到滤纸c端出现的现象是________________________________________________。
(3)D装置中有200 mL一定浓度的NaCl与CuSO4的混合溶液，闭合K2、打开K1后理论上两极所得气体的体积随时间变化的关系如图乙所示(气体体积已换算成标准状况下的体积，电解前后溶液的体积变化忽略不计)，则原混合溶液中NaCl的物质的量浓度为________ml·L－1，t2 s时所得溶液的pH＝________。
(4)若C装置中溶液为AgNO3溶液且足量，电池总反应的离子方程式为__________________________。
电解结束后，为了使溶液恢复原样，则可以在反应后的溶液中加入________(填化学式)。
20．（14分）(2021·河北适应性考试·节选)我国科学家最近发明了一种ZnPbO2电池，电解质为K2SO4、H2SO4和KOH，由a和b两种离子交换膜隔开，形成A、B、C三个电解质溶液区域，结构示意图如下：
回答下列问题：
(1)电池中，Zn为________极，B区域的电解质为________(填“K2SO4”“H2SO4”或“KOH”)。
(2)电池反应的离子方程式为________________________________________________。
(3)阳离子交换膜为图中的________(填“a”或“b”)膜。
(4)此电池中，消耗6.5 g Zn，理论上可产生的容量(电量)为________毫安时(mAh)(1 ml电子的电量为 1F，F＝96 500 C·ml－1，结果保留整数)。
(5)已知E为电池电动势[电池电动势即电池的理论电压，是两个电极电位之差，E＝E(＋)－E(－)]，ΔG为电池反应的自由能变，则该电池与传统铅酸蓄电池相比较，Eeq \a\vs4\al(ZnPbO2)________Eeq \a\vs4\al(PbPbO2)；ΔGeq \a\vs4\al(ZnPbO2)________ΔGeq \a\vs4\al(PbPbO2)(填“>”或“<”)。
1．【答案】A
【解析】 根据图示的电池结构和题目所给信息可知，Ⅲ区Zn为电池的负极，电极反应为Zn-2e-+4OH- = Zn(OH) 42-，Ⅰ区MnO2为电池的正极，电极反应为MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O；电池在工作过程中，由于两个离子选择隔膜没有指明的阳离子隔膜还是阴离子隔膜，故两个离子隔膜均可以通过阴、阳离子，因此可以得到Ⅰ区消耗H+，生成Mn2+，Ⅱ区的K+向Ⅰ区移动或Ⅰ区的SO42-向Ⅱ区移动，Ⅲ区消耗OH-，生成Zn(OH) 42-，Ⅱ区的SO42-向Ⅲ区移动或Ⅲ区的K+向Ⅱ区移动。据此分析答题。
A．根据分析，Ⅱ区的K+只能向Ⅰ区移动，A错误；B．根据分析，Ⅰ区的SO向Ⅱ区移动，B正确；C．MnO2电极的电极反应式为MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O，C正确；D．电池的总反应为Zn+4OH-+MnO2+4H+ = Zn(OH) 42-+Mn2++2H2O，D正确；故答案选A。
2．【答案】C
【解析】充电时光照光催化电极产生电子和空穴，驱动阴极反应（Li++e-=Li+）和阳极反应（Li2O2+2h+=2Li++O2），则充电时总反应为Li2O2=2Li+O2，结合图示，充电时金属Li电极为阴极，光催化电极为阳极；则放电时金属Li电极为负极，光催化电极为正极；据此作答。
A．光照时，光催化电极产生电子和空穴，驱动阴极反应和阳极反应对电池进行充电，结合阴极反应和阳极反应，充电时电池的总反应为Li2O2=2Li+O2，A正确；B．充电时，光照光催化电极产生电子和空穴，阴极反应与电子有关，阳极反应与空穴有关，故充电效率与光照产生的电子和空穴量有关，B正确；C．放电时，金属Li电极为负极，光催化电极为正极，Li+从负极穿过离子交换膜向正极迁移，C错误；D．放电时总反应为2Li+O2=Li2O2，正极反应为O2+2Li++2e-=Li2O2，D正确；答案选C。
3．【答案】C
【解析】A．由电解示意图可知，电极B上Mn2+转化为了MnO2，锰元素化合价升高，失电子，则电极B为阳极，电极A为阴极，得电子，发生还原反应，A正确；B．由电解示意图可知，电极B上Mn2+失电子转化为了MnO2，电极反应式为：2H2O+Mn2+-2e-=MnO2+4H+，B正确；C．电极A为阴极， LiMn2O4得电子，电极反应式为：2LiMn2O4+6e-+16H+=2Li++4Mn2++8H2O，依据得失电子守恒，电解池总反应为：2LiMn2O4+ 4H+=2Li++Mn2++3MnO2+2H2O，反应生成了Mn2+，Mn2+浓度增大，C错误；D．电解池总反应为：2LiMn2O4 +4H+=2Li++Mn2++3MnO2+2H2O，电解结束后，可通过调节溶液pH将锰离子转化为沉淀除去，然后再加入碳酸钠溶液，从而获得碳酸锂，D正确；答案选C。
4．【答案】B
【解析】锂海水电池的总反应为2Li+2H2O═2LiOH+H2↑， M极上Li失去电子发生氧化反应，则M电极为负极，电极反应为Li-e-=Li+，N极为正极，电极反应为2H2O+2e-=2OH-+H2↑，同时氧气也可以在N极得电子，电极反应为O2+4e-+2H2O=4OH-。A．海水中含有丰富的电解质，如氯化钠、氯化镁等，可作为电解质溶液，故A正确；B．由上述分析可知，N为正极，电极反应为2H2O+2e-=2OH-+H2↑，和反应O2+4e-+2H2O=4OH-，故B错误；C．Li为活泼金属，易与水反应，玻璃陶瓷的作用是防止水和Li反应，并能传导离子，故C正确；D．该电池不可充电，属于一次电池，故D正确；答案选B。
5．【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。
6．【答案】C
【解析】由图可知，A极为原电池的正极，对氯苯酚在酸性条件下得到电子发生还原反应生成苯酚和氯离子，电极反应式为+H++2e—=Cl—+，B极为负极，乙酸根离子在微生物膜做催化剂的作用下失去电子发生氧化反应生成碳酸氢根离子和氢离子，电极反应式为CH3COO——8e—+4H2O=2HCO+9H+。
A．由分析可知，B极为负极，乙酸根离子在微生物膜做催化剂的作用下失去电子发生氧化反应生成碳酸氢根离子和氢离子，故A错误；B．由分析可知，微生物膜的作用主要是做催化剂，使乙酸根离子失去电子发生氧化反应生成碳酸氢根离子和氢离子，故B错误；C．由分析可知，A极为原电池的正极，对氯苯酚在酸性条件下得到电子发生还原反应生成苯酚和氯离子，电极反应式为+H++2e—=Cl—+，故C正确；
D．负极反应式为CH3COO——8e—+4H2O=2HCO+9H+，消耗0.1ml乙酸根离子时，转移电子的物质的量为0.8ml，整个电路中通过的电量相同，因此去除0.1ml乙酸根离子时，有0.8ml氢离子通过质子交换膜，故D错误；故选C。
7．【答案】D
【解析】由电池总反应Li+MnO2=LiMnO2可知Li失电子，MnO2得电子，负极反应式为Li-e-=Li+，Li+向正极移动，正极反应式为MnO2+Li++e-=LiMnO2。
A．Li失电子，作负极，发生氧化反应，A正确；B．放电时，MnO2在正极得电子，正极反应为：MnO2+Li++e- =LiMnO2，B正确；C．负极Li是活泼金属，能与水反应，故高氯酸锂或三氟甲基磺酸锂应溶解在非水有机溶剂中，C正确；D．放电时属于原电池装置，电子从负极经用电器流向正极，不在电解质中移动，故放电时，电子移动方向为：电极盖1→用电器→电极盖2，D错误；答案选D。
8．【答案】C
【解析】A．右侧氯离子放电得到次氯酸根离子，次氯酸根离子再氧化CN-为氮气，所以右侧电极为阳极， b为电源的正极，故A错误；B．由A知b为电源的正极，则a为电源的负极，左侧电极为阴极，发生2H2O+2e-=H2↑+2OH-，阴离子增加，污水中的钠离子会通过隔膜I进入左侧，形成氢氧化钠溶液，所以隔膜I为阳离子交换膜，故B错误；C．由A、B可知左侧电极反应为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，则x为H2，故C正确；D．生成的2.24LN2未标明条件，无法求得电路中通过电子的量，故D错误；故答案为：C。
9．【答案】C
【解析】A．钾离子呈+1价、CN-为-1价，化合物中元素的正负化合价代数和为0，则正极KFe2(CN)6中Fe的化合价为+2、+3，A正确；B． 放电时，正极发生还原反应，可能发生Fe2(CN)+e-=Fe2(CN) ，B正确；C． 放电时，电子从负极流经导线到达正极，电子不流经固体电解质，C不正确；D． 充电时，负极区即阴极发生还原反应，阳离子向阴极移动，则Na+增多，D正确；答案选C。
10．【答案】C
【解析】氨电极上N元素化合价降低，为阴极，电极反应为N2+6H++6e-=2NH3，氢电极上O元素化合价升高，为阳极，电极反应为2H2O-4e-=O2↑+4H+；A．氨电极上N元素化合价降低，发生还原反应，为阴极，电极反应为N2+6H++6e-=2NH3，故A正确；B．氨电极为阴极，氢电极为阳极，阳离子移向阴极，H+由氢电极经固体电解质移向氨电极，故B正确；C．阳极反应式为2H2O-4e-=O2+4H+，不消耗氢气，故C错误；
D．氢电极为阳极，通入水蒸气和甲烷，C元素化合价升高，电极反应为CH4+2H2O-8e-=CO2+8H+，故D正确；故选：C。
11．【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。
12．【答案】C
【解析】Fe比Cu活泼，Fe作负极，电子由铁片流向铜片，故A、B错误；若X为Fe，Y为C，电解质为硫酸铜，则正极碳棒上析出Cu，故C正确；Zn比Cu活泼，Zn作负极，发生氧化反应，故D错误。
13．【答案】C
【解析】根据题干信息，HgHg2SO4电极的电势高于Cu电极的电势，则HgHg2SO4电极为正极，得到电子发生还原反应，则电极反应式为Hg2SO4＋2e－===2Hg＋SOeq \\al(2－,4)，Cu电极为负极，失去电子发生氧化反应，电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，据此分析解答。CCl4为非电解质，不能导电，因此不能用CCl4代替K2SO4溶液，A错误；由上述分析可知，HgHg2SO4电极为正极，其电极反应式为Hg2SO4＋2e－===2Hg＋SOeq \\al(2－,4)，B错误；由于CuCuSO4体系是电池的负极，失去电子发生氧化反应，若换成更加活泼的ZnZnSO4体系，更容易失去电子，电压表的示数变大，C正确；微孔瓷片起到便于离子通过，而阻隔溶液通过的作用，D错误。
14．【答案】D
【解析】根据题意可知，NHPI在阳极区参与反应，又在阴极区为生成物，因此理论上NHPI的总量在反应前后不发生改变，A正确；Ni2＋在海绵Ni电极失去电子得到Ni3＋，发生氧化反应，则海绵Ni为阳极，B正确；阳极反应式为Ni2＋－e－===Ni3＋，阳极区同时还发生反应：Ni3＋＋NHPI→Ni2＋＋PINO，阴极反应式为2H＋＋2e－===H2，阴极区同时还发生反应：，因此总反应为，C正确；未指明标准状况，不能用Vm＝22.4 L·ml－1进行计算，D错误。
15．【答案】D
【解析】放电时为原电池，质子向正极移动，Pt1电极为负极，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，电极反应式为SO2＋2H2O－2e－===SOeq \\al(2－,4)＋4H＋，硫酸应当拆写成离子形式，B错误；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：2SO2＋4H2O－4e－===2SOeq \\al(2－,4)＋8H＋，正极发生还原反应：O2＋4e－＋4H＋===2H2O，根据转移电子数相等可知，放电过程中消耗的SO2和O2的体积比为2∶1，D正确。
16．【答案】B
【解析】乙醇燃料电池中，通入乙醇的一极为负极，电极反应式为CH3CH2OH＋3H2O－12e－===2CO2＋12H＋，通入氧气的一极为正极，由工作原理图可知，正极发生反应HNO3＋3e－＋3H＋===NO↑＋2H2O,4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，二者加合可得O2＋4e－＋4H＋===2H2O，则HNO3在正极起催化作用，据此分析解答。HNO3在正极起催化作用，作催化剂，则加入HNO3降低了正极反应的活化能，故A正确；电池工作时正极区的总反应为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，则溶液中氢离子浓度减小，pH增大，故B错误；根据得失电子守恒可知，1 ml CH3CH2OH被完全氧化时，转移12 ml电子，则有3 ml O2被还原，故C正确；由分析知，负极反应为CH3CH2OH＋3H2O－12e－===2CO2＋12H＋，故D正确。
17．答案：(1)负 电解 2Cl－－2e－===Cl2↑ Ag＋＋e－===Ag (2)0.025 ml·L－1 (3)13
解析：(1)根据已知条件通电5 min后，电极5的质量增加2.16 g，说明电极5作阴极，Ag＋放电，电极反应为Ag＋＋e－===Ag，转移电子的物质的量为0.02 ml，同时可知电极6作阳极，与电源的正极相连。则a是负极，b是正极，电极1、3、5作阴极，电极2、4、6作阳极。(2)B池中电解总反应为2CuSO4＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))2Cu＋O2↑＋2H2SO4，若转移0.02 ml电子时只收集到O2(只电解溶质)，则根据关系式2CuSO4～O2～4e－可得n(O2)＝0.005 ml，体积为112 mL(标准状况)<224 mL，说明溶质CuSO4已耗完，然后电解水。设整个过程消耗CuSO4 x ml，H2O y ml，则有2x＋2y＝0.02，eq \f(1,2)x＋eq \f(3,2)y＝0.01，解得x＝y＝0.005 ml，则c(CuSO4)＝0.025 ml·L－1。(3)由于A池中电解液足量，A池中只发生反应2NaCl＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，根据关系式NaOH～e－，生成的n(NaOH)＝0.02 ml，则c(NaOH)＝eq \f(0.02 ml,0.2 L)＝0.1 ml·L－1，即溶液的pH＝13。
18.答案：(1)2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2
(2)出现白雾，有刺激性气味的气体生成 SOCl2＋H2O===SO2↑＋2HCl↑
(3)C4H10＋13COeq \\al(2－,3)－26e－===17CO2＋5H2O
(4)O2＋2CO2＋4e－===2COeq \\al(2－,3)
解析：Ⅰ.(1)原电池的负极发生氧化反应，电极反应式为4Li－4e－＋4Cl－===4LiCl，则正极的电极反应式用总反应式减去负极反应式得2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2。(2)用NaOH溶液吸收SOCl2，有Na2SO3和NaCl生成，说明反应过程中S元素的化合价仍是＋4价，未发生氧化还原反应，所以SOCl2与水反应的产物是二氧化硫与氯化氢，氯化氢与水结合形成白雾，则实验现象是出现白雾，有刺激性气味的气体生成；反应的化学方程式为SOCl2＋H2O===SO2↑＋2HCl↑。Ⅱ.(3)燃料电池的负极发生氧化反应，所以丁烷在负极发生氧化反应，失去电子，因为熔融K2CO3为电解质，所以生成二氧化碳和水，电极反应式为C4H10＋13COeq \\al(2－,3)－26e－===17CO2＋5H2O。(4)正极是氧气发生还原反应，与二氧化碳结合生成碳酸根离子，电极反应式为O2＋2CO2＋4e－===2COeq \\al(2－,3)。
19.答案：(1)CH4＋10OH－－8e－===COeq \\al(2－,3)＋7H2O
(2)负 c端试纸变红 (3)0.1 1
(4)4Ag＋＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(通电))4Ag＋O2↑＋4H＋ Ag2O或Ag2CO3
解析：(1)甲烷燃料电池的电解质溶液为KOH溶液，负极上CH4失电子被氧化，电极反应式为CH4＋10OH－－8e－===COeq \\al(2－,3)＋7H2O。(2)关闭K1，打开K2，燃料电池A和电解池B组成串联电路，B中紫红色液滴向d端移动，说明MnOeq \\al(－,4)向d移动，则d为阳极，从而推知a为电源的负极，b为正极；c为阴极，电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，c端溶液呈碱性，酚酞遇碱溶液变成红色。(3)阳极上先后发生反应：2Cl－－2e－===Cl2↑、2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，由题图乙可知，t1 s时，Cl－放电完毕，得到224 mL Cl2(标准状况)，则有n(NaCl)＝n(Cl－)＝2n(Cl2)＝eq \f(2×0.224 L,22.4 L·ml－1)＝0.02 ml，故原混合液中c(NaCl)＝eq \f(0.02 ml,0.2 L)＝0.1 ml·L－1。0～t2 s阴极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，t1～t2 s生成112 mL O2(标准状况)，n(O2)＝eq \f(0.112 L,22.4 L·ml－1)＝5×10－3 ml，结合阳极反应式可知，反应生成n(H＋)＝4n(O2)＝4×5×10－3 ml＝0.02 ml，则t2 s时所得溶液中c(H＋)＝eq \f(0.02 ml,0.2 L)＝0.1 ml·L－1，故溶液的pH＝1。(4)利用Pt电极电解AgNO3溶液时，阳极上OH－放电，阴极上Ag＋放电，电池总反应为4Ag＋＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(通电))4Ag＋O2↑＋4H＋。为使电解质溶液复原，可向电解后的溶液中加入Ag2O或Ag2CO3。
20.答案：(1)负 K2SO4
(2)PbO2＋SOeq \\al(2－,4)＋Zn＋2H2O===PbSO4＋Zn(OH)eq \\al(2－,4)
(3)a (4)5 361 (5)＞ ＜
解析：根据图示可知Zn为负极，PbO2为正极，电解质溶液A是KOH，B是K2SO4，C是H2SO4，a是阳离子交换膜，b是阴离子交换膜，在同一闭合回路中电子转移数目相等，结合溶液酸碱性及电极材料书写电极反应式和总反应离子方程式。(1)根据图示可知Zn电极失去电子生成Zn2＋，Zn2＋与溶液中的OH－结合形成Zn(OH)eq \\al(2－,4)，所以Zn电极为负极；在A区域电解质为KOH，在B区域电解质为K2SO4，C区域电解质为H2SO4；PbO2电极为正极，得到电子发生还原反应。(2)负极电极反应式为Zn－2e－＋4OH－===Zn(OH)eq \\al(2－,4)，正极的电极反应式为PbO2＋2e－＋4H＋＋SOeq \\al(2－,4)===PbSO4＋2H2O，总反应式为PbO2＋SOeq \\al(2－,4)＋Zn＋2H2O===PbSO4＋Zn(OH)eq \\al(2－,4)。(3)A区域是KOH溶液，OH－发生反应变为Zn(OH)eq \\al(2－,4)，为了维持溶液电中性，多余的K＋通过交换膜进入到B区域，由于阳离子交换膜只允许阳离子通过，因此a膜为阳离子交换膜。(4)6.5 g Zn的物质的量n(Zn)＝eq \f(6.5 g,65 g·ml－1)＝0.1 ml，Zn是＋2 价金属，则转移电子n(e－)＝0.2 ml，1 ml电子的电量为1F，F＝96 500 C·ml－1，转移0.2 ml电子的电量Q＝0.2 ml×96 500 C·ml－1＝19 300 C，则理论上可产生的容量(电量)为eq \f(19 300×103,3 600) mAh≈5 361 mAh。(5)由于Zn比Pb活动性强，正极材料都是PbO2，所以ZnPbO2电池的电池电动势比PbPbO2电池的电池电动势大，则Eeq \a\vs4\al(ZnPbO2)＞Eeq \a\vs4\al(PbPbO2)；不同电池的电池电动势越大，电池反应的自由能变就越小，所以ΔGeq \a\vs4\al(ZnPbO2)＜ΔGeq \a\vs4\al(PbPbO2)。
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