必练15 电解池及电化学应用-【高频考点】2024年高考化学总复习高频考点必刷1000题（广东专用）

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【尖子生创造营】2024年高考化学总复习高频考点必刷1000题（广东专用）
必练15 电解池及电化学应用
1．(2023·广东高考真题)利用活性石墨电极电解饱和食盐水，进行如图所示实验。闭合K1，一段时间后（ ）
A．U型管两侧均有气泡冒出，分别是Cl2和O2
B．a处布条褪色，说明Cl2具有漂白性
C．b处出现蓝色，说明还原性：Cl－> I－
D．断开K1，立刻闭合K2，电流表发生偏转
【答案】D
【详解】A．U型管两侧均有气泡冒出，分别是Cl2和H2，A错误；B．a处布条褪色，是因为产生的氯气与水反应生成了HClO，不能说明Cl2具有漂白性，B错误；C．b处出现蓝色，说明还原性：I－>Cl－，C错误； D．断开K1，立刻闭合K2，可形成氢（气）氯（气）燃料电池，故电流表可发生偏转，D正确。
2．(2023·广东高考真题)用一种具有“卯榫”结构的双极膜组装电解池（下图），可实现大电流催化电解KNO3溶液制氨。工作时，H2O在双极膜界面处被催化解离成H+和OH-，有利于电解反应顺利进行。下列说法不正确的是（ ）
A．电解总反应：KNO3+3H2O＝NH3·H2O+2O2↑+KOH
B．每生成1ml NH3·H2O，双极膜处有9ml的H2O解离
C．电解过程中，阳极室中KOH的物质的量不因反应而改变
D．相比于平面结构双极膜，“卯榫”结构可提高氨生成速率
【答案】B
【详解】电解KNO3：NO3- +8e-+7H2O =NH3·H2O+9OH-；电解KOH：8OH- - 8e- =4H2O+2O2↑A．电解总反应：KNO3+3H2O＝NH3·H2O+2O2↑+KOH，A正确；B．每生成1ml NH3·H2O，左室消耗1ml NO3-，生成9OH-，需要8ml H+来中和电性，故双极膜处有8ml的H2O解离，B错误；C．电解过程中，阳极室中KOH，因为可以由水解离得到的OH-补充，物质的量不因反应而改变，C正确；D．相比于平面结构双极膜，“卯榫”结构能中和阳极和阴极室的电性，可提高氨生成速率，D正确。
3. (2023·全国高考新课标理综) 一种以V2O5和Zn为电极、Zn(CF3SO3)2水溶液为电解质的电池，其示意图如下所示。放电时，Zn2+可插入V2O5层间形成ZnxV2O5·nH2O。下列说法错误的是
A. 放电时V2O5为正极
B. 放电时Zn2+由负极向正极迁移
C. 充电总反应：xZn+V2O5 +nH2O=ZnxV2O5·nH2O
D. 充电阳极反应：ZnxV2O5·nH2O-2xe－ =x Zn2++V2O5 +nH2O
【答案】C
【解析】
【分析】由题中信息可知，该电池中Zn为负极、V2O5为正极，电池的总反应为xZn+V2O5 +nH2O=ZnxV2O5·nH2O。
【详解】A．由题信息可知，放电时，Zn2+可插入V2O5层间形成ZnxV2O5·nH2O，V2O5发生了还原反应，则放电时V2O5为正极，A说法正确；
B．Zn为负极，放电时Zn失去电子变为Zn2+，阳离子向正极迁移，则放电时Zn2+由负极向正极迁移，B说法正确；
C．电池在放电时的总反应为xZn+V2O5 +nH2O=ZnxV2O5·nH2O ，则其在充电时的总反应为ZnxV2O5·nH2O ＝xZn+V2O5 +nH2O，C说法不正确；
D．充电阳极上ZnxV2O5·nH2O被氧化为V2O5，则阳极的电极反应为ZnxV2O5·nH2O-2xe－ =x Zn2++V2O5 +nH2O，D说法正确；
综上所述，本题选C
4． (2022·广东高考真题)以熔融盐为电解液，以含和等的铝合金废料为阳极进行电解，实现的再生。该过程中
A．阴极发生的反应为B．阴极上被氧化
C．在电解槽底部产生含的阳极泥D．阳极和阴极的质量变化相等
【答案】C
【解析】
根据电解原理可知，电解池中阳极发生失电子的氧化反应，阴极发生得电子的还原反应，该题中以熔融盐为电解液，含Cu、Mg和Si等的铝合金废料为阳极进行电解，通过控制一定的条件，从而可使阳极区Mg和Al发生失电子的氧化反应，分别生成Mg2+和Al3+，Cu和Si不参与反应，阴极区Al3+得电子生成Al单质，从而实现Al的再生，据此分析解答。
【详解】
A．阴极应该发生得电子的还原反应，实际上Mg在阳极失电子生成Mg2+，A错误；
B．Al在阳极上被氧化生成Al3+，B错误；
C．阳极材料中Cu和Si不参与氧化反应，在电解槽底部可形成阳极泥，C正确；
D．因为阳极除了铝参与电子转移，镁也参与了电子转移，且还会形成阳极泥，而阴极只有铝离子得电子生成铝单质，根据电子转移数守恒及元素守恒可知，阳极与阴极的质量变化不相等，D错误；
故选C。
5．(2022·广东高考真题)科学家基于Cl2易溶于CCl4的性质，发展了一种无需离子交换膜的新型氯流电池，可作储能设备(如图)。充电时电极a的反应为： 。下列说法正确的是
A．充电时电极b是阴极 B．放电时NaCl溶液的减小
C．放电时NaCl溶液的浓度增大 D．每生成，电极a质量理论上增加
【答案】C
【解析】
A．由充电时电极a的反应可知，充电时电极a发生还原反应，所以电极a是阴极，则电极b是阳极，故A错误；
B．放电时电极反应和充电时相反，则由放电时电极a的反应为可知，NaCl溶液的pH不变，故B错误；
C．放电时负极反应为，正极反应为，反应后Na+和Cl-浓度都增大，则放电时NaCl溶液的浓度增大，故C正确；
D．充电时阳极反应为，阴极反应为，由得失电子守恒可知，每生成1mlCl2，电极a质量理论上增加23g/ml2ml=46g，故D错误；
答案选C。
6. (2021·广东高考真题) 钴()的合金材料广泛应用于航空航天、机械制造等领域。如图为水溶液中电解制备金属钴的装置示意图。下列说法正确的是
A. 工作时，Ⅰ室和Ⅱ室溶液的均增大
B. 生成，Ⅰ室溶液质量理论上减少
C. 移除两交换膜后，石墨电极上发生的反应不变
D. 电解总反应：
【答案】D
【解析】
由图可知，该装置为电解池，石墨电极为阳极，水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，Ⅰ室中阳离子电荷数大于阴离子电荷数，放电生成氢离子通过阳离子交换膜由Ⅰ室向Ⅱ室移动，钴电极为阴极，钴离子在阴极得到电子发生还原反应生成钴，电极反应式为C2++2e-=C，Ⅲ室中阴离子电荷数大于阳离子电荷数，氯离子过阴离子交换膜由Ⅲ室向Ⅱ室移动，电解的总反应的离子方程式为2C2++2H2O2 C +O2↑+4H+。
【详解】A．由分析可知，放电生成的氢离子通过阳离子交换膜由Ⅰ室向Ⅱ室移动，使Ⅱ室中氢离子浓度增大，溶液pH减小，故A错误；
B．由分析可知，阴极生成1ml钴，阳极有1ml水放电，则Ⅰ室溶液质量减少18g，故B错误；
C．若移除离子交换膜，氯离子的放电能力强于水，氯离子会在阳极失去电子发生氧化反应生成氯气，则移除离子交换膜，石墨电极的电极反应会发生变化，故C错误；
D．由分析可知，电解的总反应的离子方程式为2C2++2H2O2 C +O2↑+4H+，故D正确；
故选D。
7．(2023·深圳二模)我国科学家研发了一种用于合成氨的自供电Haber-Bsch反应器(机理如图所示)。该装置工作时，将Zn-NO2水溶液体系电池反应中的产物，通过自供电转换为NH3•H2O，从而在单个设备内完成氮循环中的多个关键转换步骤。
下列说法正确的是
A．b电极为Zn电极
B．放电过程中，负极发生的反应为NO2+e−=NO2−
C．电解过程中，阴极区溶液的pH逐渐减小
D．理论上，每得到1mlNH3•H2O，至少需要消耗390g Zn
【答案】D
【分析】由题干图示信息可知，TiO2电极将NO2-转化为NH3•H2O可知TiO2电极为阴极，电极反应式为：NO2-+7H++6e-=NH3•H2O+H2O，石墨电极为阳极，电极反应为：2H2O-4e-=4H++O2↑，故a电极为负极，发生氧化反应，即Zn为负极，电极反应式为：Zn-2e-=Zn2+，b电极为正极，发生还原反应，电极反应式为：NO2+e-=NO2-，据此分析解题。
【详解】A．由分析可知，a电极为Zn电极是负极，A错误；
B．放电过程中，负极发生氧化反应，电极反应式为：Zn-2e-=Zn2+，B错误；
C．由分析可知，电解过程中，TiO2电极为阴极，电极反应式为：NO2-+7H++6e-=NH3•H2O+H2O，则阴极区溶液的pH逐渐增大，C错误；
D．由于两个a电极串联，理论上，每得到1mlNH3•H2O，需得到12ml电子，故至少需要消耗Zn的质量为12ml2×65g·ml-1=390g，D正确；
故答案为：D。
8．(2023·深圳一模)法国科学家莫瓦桑在无水HF中电解KHF2制得单质氟(2KHF2电解2KF+H2↑+F2↑)，获得1906年诺贝尔化学奖。下列关于该过程的描述不正确的是
A．阳极上发生氧化反应
B．阴极反应为2HF2−+2e−=H2↑+4F−
C．需将电解产生的两种气体严格分开
D．理论上，每转移1ml e−，可得到22.4L F2(标准状况下)
【答案】D
【详解】A．电解池中F-向阳极移动，失电子生成F2，发生氧化反应，A正确；
B．阴极反应式2HF2−+2e−=H2↑+4F−，HF-在阴极得电子生成氢气，B正确；
C．F2与氢气极易化合，需将电解产生的两种气体严格分开，C正确；
D．理论上，每转移1ml e−，可得到11.2L F2(标准状况下)，D错误；
故选D。
9．(2023·汕头二模)间接电解法可对大气污染物NO进行无害化处理。其工作原理如图所示(质子膜只允许H+通过)。下列有关说法错误的是
A．电极b接电源正极，电解过程中附近溶液的pH增大
B．电极a的电极反应式为：2HSO3−+2e-+2H+=S2O42−+2H2O
C．电解过程中右侧Na2SO4的浓度增大
D．电解过程中有4mlH+通过质子膜时，可处理60gNO
【答案】A
【详解】A．由装置可知电极b上水放电生成氧气，电极反应为：2H2O-4e-=O2↑+4H+，电极b附近溶液的pH值减小，故A错误；
B．电极a上发生反应HSO3−转化为S2O42−，电极反应为：2HSO3−+2e-+2H+=S2O42−+2H2O，故B正确；
C．由电解反应可知电极b上水放电生成氧气，反应生成的氢离子通过质子膜进入左侧，电解过程中损失水，则右侧Na2SO4的浓度增大，故C正确；
D．由电极反应可知电解过程中有4mlH+通过质子膜时，电路中转移4ml电子，则生成2mlS2O42−，S2O42−与NO反应生成氮气和HSO3−，反应方程式为：2S2O42-+2NO+2H2O=4HSO3-+N2，2mlS2O42−可处理2mlNO，质量为60g NO，故D正确；
故选：A。
10．(2023·梅州一模)我国建成全球首套千吨级液态太阳燃料合成示范装置，其原理如图所示。下列说法不正确的是
A．太阳能在此过程中主要转化为电能和化学能
B．反应Ⅰ和反应Ⅱ都属于氧化还原反应
C．CH3OH中存在的化学键有：离子键、共价键、氢键
D．该过程产生的氢气和甲醇都可作为燃料电池燃料
【答案】C
【详解】A．图中可知，该装置为太阳能光伏发电且产生了燃料CH3OH，即太阳能转化为电能和化学能，A项正确；
B．反应分别为2H2Oeq \(=========,\s\up7(太阳能))2H2↑+O2↑、3H2+CO2=H2O+CH3OH，这两个反应均为氧化还原反应，B项正确；
C．CH3OH中的化学键只有共价键，没有离子键，且氢键不属于化学键，C项错误；
D．该装置中产生了H2和CH3OH均能作为燃料电池的负极燃料，D项正确；
故选C。
11．(2023·梅州一模)一种新型Na−CaFeO3可充电电池，其工作原理如图所示。下列说法正确的是
A．放电时，电极N是负极
B．充电时，Na+通过钠离子交换膜向M极移动
C．放电时，N极电极反应为2CaFeO2.5+O2−−2e-=2CaFeO3
D．充电时，每生成1ml Na，有机电解质的整体质量减小23g
【答案】B
【分析】从图示装置可看出，Na−CaFeO3可充电电池放电时，Na失电子生成钠离子，所以Na电极为负极，发生氧化反应，生成的钠离子通过有机电解质移向右侧，右侧CaFeO3电极作正极在放电时，CaFeO3转化为CaFeO2.5，发生还原反应。
【详解】A．根据上述分析可知，放电时，电极M为负极，A错误；
B．充电为放电的逆过程，所以充电时，Na+通过钠离子交换膜向阴极（M极）移动，B正确；
C．放电时，N极CaFeO3转化为CaFeO2.5，发生还原反应，其电极反应为2CaFeO3+2e-=2CaFeO2.5+O2−，C错误；
D．充电时，每生成1ml Na，同时也会有0.5mlO2-消耗，所以有机电解质的整体质量减小23g+0.5ml×16g/ml=31g，D错误；
答案选B。
12．(2023·梅州二模)近年来电池研究领域涌现出一类纸电池。某纸电池结构如图所示，其M极为嵌锂石墨烯(LixC6)，N极为钴酸锂(LiCO2)，电解质为六氟磷酸锂(LiPF6)的碳酸酯溶液，电池总反应为：LixC6+Li1−xCO2=LiCO2+C6下列说法不正确的是
A．放电时，M电极反应式为：LixC6−xe−=xLi++C6
B．放电时，Li+由N极向M极迁移
C．充电时，M极接直流电源负极，发生还原反应
D．充电时，每转移1ml电子，N极质量理论上减少7g
【答案】B
【分析】根据电池总反应LixC6+Li1−xCO2=LiCO2+C6，可知M极为负极，N极为正极。
【详解】A．放电时，M电极为负极，反应式为：LixC6−xe−=xLi++C6，A正确；
B．放电时，原电池的阳离子由负极向阳极移动，Li+由M极向N极迁移，B错误；
C．充电时，M极接直流电源负极，为阴极，发生还原反应，C正确；
D．充电时，N极为阳极，发生还原反应，LiCO2-xe-= Li1−xCO2+xLi+，每转移1ml电子，N极减少1ml Li+，质量减少1ml×7g/ml=7g，D正确；
故答案为：B。
13．(2023·茂名一模)一款低成本高能效的新型无隔膜铈铅单液流电池装置如图所示，该电池用石墨毡做电极，可溶性铈盐和铅盐的混合酸性溶液作电解液。已知电池反应为：Pb+2Ce4+⇌充电放电Pb2++2Ce3+。下列相关说法正确的是
A．放电时，Pb2+在b电极发生还原反应
B．该电池可用稀硫酸酸化电解质溶液
C．充电过程中，a电极发生的反应为Ce3+−e−=Ce4+
D．放电过程中，电解质溶液中的CH3SO3−向a电极移动
【答案】D
【详解】A．由题中方程式可知放电过程是Pb-2e=Pb2+，发生在a电极氧化反应 ，A错误；
B．硫酸根离子会与铅离子反应生成硫酸铅沉淀，所以不能用稀硫酸酸化电解质溶液，B错误；
C．充电过程中，a电极发生的反应为Pb2++2e=Pb，C错误；
D．放电过程中，内电路电流的方向是a-b，所以电解质溶液中的CH3SO3−向a电极移动，D正确；
故选D。
14．(2023·茂名二模)一款可充放电固态卤离子穿梭电池工作时原理如图所示，Ⅰ室、Ⅱ室、Ⅲ室均为HGPE凝胶聚合物电解质，下列说法正确的是
A．放电时，b为正极，发生还原反应
B．放电时，a电极反应为：FeOCl+e−=FeO+Cl−
C．交换膜1、2分别为氯离交换膜和阳离子交换膜
D．充电时，每转移1ml电子，b电极增重35.5g
【答案】B
【分析】如图，Ⅲ室中b极为锂电极，为放电时的负极，发生反应：Li-e−+Cl−=LiCl，Cl−通过交换膜2移向Ⅲ室，交换膜2为阴离子交换膜，a极为放电时的正极，发生反应：FeOCl+e−=FeO+Cl−，Cl−通过交换膜1向Ⅱ室。
【详解】A．b极为锂电极，为放电时的负极，发生氧化反应：Li-e−+Cl−=LiCl，A错误；
B．a极为放电时的正极，发生反应：FeOCl+e−=FeO+Cl−，B正确；
C．交换膜1和交换膜2均为氯离子交换膜，C错误；
D．充电时，b发生反应：LiCl+e−=Li+Cl−，LiCl→Li，质量减少，每转移1ml电子，b电极减少35.5g，D错误；
故选B
15．(2023·揭阳上学期期末)近期，科学家研发出了一种新型铝电池。该电池电极分别为铝和硒，熔盐电解质由氯化钠(NaCl)、氯化钾(KCl)和氯化铝(AlCl3)组成(如图所示)。其中，电池放电过程中会形成AlnCl3n+1−，放电总反应的离子方程式为2Al+3Se=Al2Se3．下列说法错误的是
A．充电时，电极Al为阴极
B．放电时，Al电极附近的阴离子浓度降低
C．放电时，电路中每转移1 ml电子，理论上正极质量增加9 g
D．充电时，阳极的电极反应式为n-1Al-3n-1e-+3n+1AlCl4-=4AlnCl3n+1-
【答案】D
【分析】放电总反应的离子方程式为2Al+3Se=Al2Se3，则反应中铝发生氧化反应为负极、惰性电极为正极；
【详解】A．放电时铝发生氧化反应为负极，则充电时，电极Al为阴极，故A正确；
B．电池放电过程中铝极反应为nAl-3ne-+3n+1Cl-=AlnCl3n+1-，Al电极附近的阴离子浓度降低，故B正确；
C．放电时，电路中每转移1 ml电子，Al∼3e-，结合反应2Al+3Se=Al2Se3，则电路中每转移1 ml电子，理论上正极质量增加9 g，故C正确；
D．充电时，阳极的电极反应为nAl2Se3-6ne-+23n+1Cl-=2AlnCl3n+1-+3nSe，故D错误；
故选D。
16．(2023·江门一模)原油中的硫化氢可采用电化学法处理，并制取氢气，其原理如图所示。下列说法错误的是
A．电解池中电极a为阳极
B．H+由电解池的左池移向右池
C．从反应池进入电解池的溶液溶质为FeCl2和HCl
D．生成11.2LH2(标准状况)，理论上在反应池中生成0.25mlS沉淀
【答案】D
【分析】从图分析，FeCl3溶于经H2S还原为FeCl2进入a极再循环使用，那么a极为Fe2+变为Fe3+发生氧化反应为阳极，而b极产生H2发生还原反应为阴极。
【详解】A．由上分析，a极为阳极，A项正确；
B．H+通过膜移向阴极，即从左池经膜移向右池，B项正确；
C．反应池的反应为2FeCl3+H2S=S↓+2FeCl2+2HCl，所以进入电解池的溶有FeCl2和HCl，C项正确；
D．电子守恒关系：H2~2e-~S，即每产生1mlH2可以产生1mlS沉淀，那么11.2L即为0.5mlH2产生0.5mlS，D项错误；
故选D。
17．(2023·江门上学期联考)某科研团队发现二维M2B2和Cr2B2在电化学反应条件下具有优异的抑制表面氧化和自腐蚀的能力，使M2B2和Cr2B2成为有前景的尿素生产电催化剂。该工作为尿素的电化学合成开拓了新的道路。模拟装置(电催化剂作阴极)如图所示。下列叙述错误的是
A．交换膜R为质子交换膜
B．可用饱和食盐水代替硫酸钠作电解质溶液
C．阴极的电极反应式为CO2+N2+6H++6e−=CO(NH2)2+H2O
D．每生成60g CO(NH2)2，理论上阳极生成的气体在标准状况下的体积为33.6L
【答案】B
【分析】如图，左侧电极上生成氧气，发生氧化反应，为阳极，故a为正极，b为负极，右侧电极为阴极，发生还原反应生成尿素。
【详解】A．阳极的电极式为：2H2O-4e-=4H++O2↑，产生的氢离子移向阴极，与二氧化碳、氮气反应生成尿素，交换膜R为质子交换膜，A正确；
B．若用氯化钠溶液作电解质溶液，则阳极上产生氯气，B错误；
C．阴极氢离子与二氧化碳、氮气反应生成尿素，电极反应式为：CO2+N2+6H++6e−=CO(NH2)2+H2O，C正确；
D．60g CO(NH2)2的物质的量为1ml，根据阴极的电极式可知，电路中转移电子的物质的量为6ml，阳极上生成1ml氧气转移4ml电子，故生成1.5ml氧气，故理论上阳极生成的气体在标准状况下的体积为33.6L，D正确；
故选B。
18．(2023·惠州市下学期第一次调研)电解法制取Na2FeO4的总反应为Fe+2H2O+2OH−= FeO42−+3H2↑，工作原理如图所示。已知：Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。下列叙述正确的是
A．铁电极做阳极，发生还原反应
B．Ni电极发生的反应为：2H2O+2e−=H2+2OH−
C．通电后Na+向右移动，阴极区Na+浓度增大
D．当电路中通过1 ml电子时，阴极区有11.2 L H2生成
【答案】B
【详解】A．铁电极与电源正极相连，为阳极，发生氧化反应，生成FeO42−，故A错误；
B．Ni电极为阴极，发生的反应为：2H2O+2e−=H2+2OH−，B正确；
C．为保障阳极区的强碱性条件，该电解池中离子交换膜只能是阴离子交换膜，因此通电后，阴极区的 OH－向左移动，故C错误；
D．当电路中通过l ml电子的电量时，生成 0.5 ml氢气，温度压强不知，无法计算气体的体积，故D错误；
故选B。
19．(2023·广州一模)以熔融盐(CaCl2、NaCl)为电解液，以石墨为阳极，电解TiO2和SiO2获取电池材料TiSi，下列说法正确的是
A．阳极上SiO2被还原B．阴极发生的反应为2Cl−−2e−=Cl2↑
C．电解时，阳离子向阳极移动D．理论上每生成1ml TiSi电路中转移8ml电子
【答案】D
【详解】A．石墨为阳极，电解池阳极发生氧化反应，A错误；
B．TiO2和SiO2为电池阴极，发生还原反应，反应方程式为TiO2+SiO2+8e-=TiSi+4O2-，B错误；
C．电解时阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动，C错误；
D．由阴极电极反应式可知，每生成1ml TiSi，电路中转移8ml电子，D正确；
故选D。
20．(2023·广州一模)新型Li-Mg双离子可充电电池是一种高效、低成本的储能电池，其工作原理如图所示。放电时电极a的反应为：Li1-xFePO4+xLi++xe-=LiFePO4;下列说法不正确的是
A．充电时，Mg极为阴极
B．放电时，Li+从I室向II室迁移
C．放电时，II室Li2SO4溶液的浓度增大
D．每消耗1mlMg，电极a质量理论上增加14g
【答案】C
【详解】A．放电时电极a的反应为：Li1-xFePO4+xLi++xe-=LiFePO4，a为正极，Mg为负极，所以充电时Mg为阴极，A正确；
B．放电时I室为负极区，II室为正极区，阳离子向正极移动，所以向II室迁移，B正确；
C．放电时电极a的反应为：Li1-xFePO4+xLi++xe-=LiFePO4，消耗Li+，同时锂离子通过透过膜进入II室，所以Li2SO4溶液的浓度不变，C错误；
D．放电时Mg发生反应：Mg-2e-=Mg2+，当有1mlMg发生反应时，转移2mle−，电极a质量理论上增加2mlLi+，质量为：14g，D正确；
故选C。
21．(2023·广州二模)科学家研发了一种以Al和Pd@石墨烯为电极的Al-N2电池，电池以AlCl4−−Al2Cl7−离子液体作电解质，放电时在提供能量的同时实现了人工固氮，示意图如下。下列说法不正确的是
A．充电时Al电极是阴极
B．放电时AlCl4−离子浓度增大，Al2Cl7−离子浓度减少
C．放电时正极反应为N2+8Al2Cl7−+6e−=2AlN+14AlCl4−
D．放电时电路中每通过6ml e−，电池总质量理论上增加28g
【答案】B
【详解】A．充电时，Al电极发生反应是，8Al2Cl7-+6e-=2Al+14AlCl4-，发生还原反应，故作为阴极，A正确；
B．放电时，Al作为负极，发生氧化反应，电极反应是2Al+14AlCl4--6e－=8Al2Cl7-。正极发生反应是N2+8Al2Cl7−+6e−=2AlN+14AlCl4−，总反应是2Al+N2=2AlN，AlCl4-，Al2Cl7-浓度均不变，B错误；
C．放电时，正极发生反应是N2+8Al2Cl7−+6e−=2AlN+14AlCl4−，C正确；
D．由以上电极反应可知，放电时电池总质量增加相当于是增加了N2，每通过6ml电子，参加反应N2是1ml，增加质量是28g/ml×1ml=28g，D正确；
故选B。
22．(2023·佛山二模)过硫酸铵NH42S2O8可用作氧化剂、漂白剂。利用电解法在两极分别生产过硫酸铵和过氧化氢的装置如图所示。下列说法错误的是
A．a为外接电源的负极
B．电解总反应：O2+2H++2SO42−电解H2O2+S2O82−
C．阴离子交换膜可用阳离子交换膜替代
D．电解池工作时，I室溶液质量理论上逐渐减小
【答案】C
【分析】S元素化合价由＋6价升高为＋7价，化合价升高被氧化，故右侧Pt电极为阳极，b为外接电源正极，a为外接电源负极，左侧Pt电极为阴极。
【详解】A．根据分析，a为外接电源的负极，A正确；
B．根据分析，阴极氧气被还原，阳极硫酸根被氧化，电解总反应正确，B正确；
C．根据阳极产物可知，反应需要消耗硫酸根，阴离子交换膜不可用阳离子交换膜替代，C错误；
D．电解池工作时，I室溶液中氢离子移向阴极，硫酸根移向阳极，消耗硫酸，I室溶液质量理论上逐渐减小，D正确；
故选C。
23．(2023·大湾区二模)利用FeCN64−FeCN63−介质耦合微生物电化学系统与电催化还原CO2系统，既能净化废水，又能CO2向高附加值产物转化，其工作原理示意图如图a和图b所示，下列说法错误的是
A．图a装置和图b装置中的H+都是从左向右移动
B．图a装置中甲电极的反应式为：CH3COO−−8e−+7OH−=2CO2↑+5H2O
C．图b装置中丙电极的电势比丁电极高
D．图b装置中丁电极中每消耗22.4 L CO2(标准状况)，转移电子数约为3.612×1024
【答案】B
【分析】由图可知，甲极发生氧化反应生成二氧化碳，为负极，则乙为正极；丙极发生氧化反应生成FeCN63−，为阳极，则丁为阴极；
【详解】A．a中氢离子向正极右侧迁移，b中氢离子向阴极右侧迁移，故A说法正确；
B．a装置中甲电极上乙酸根离子失去电子发生氧化反应生成二氧化碳，反应式为：CH3COO--8e-+2H2O=2CO2↑+7H+，故B说法错误；
C．图b装置中丙电极为阳极、丁电极为阴极，则丙的电势比丁电极高，故C说法正确；
D．图b装置中丁电极二氧化碳转化为甲醇，电子转移情况为CO2∼6e-，则每消耗22.4 L CO2(标准状况下为1ml)，转移电子数约为6×6.02×1023=3.612×1024，故D说法正确；
故选B。
24．(2023·潮州二模)相比锂电池，钠电池具有性能稳定、安全性好等优点，且可循环使用，寿命较长，对环境较友好。如图是某钠离子二次电池工作原理示意图，电池反应为2NaFePO4F+Na3Ti2(PO4)3=2Na2FePO4F+NaTi2(PO4)3，下列说法错误的是
A．充电时，N极接电源的负极
B．放电时，导线中每通过1ml电子，理论上M极质量减轻23g
C．放电时，N电极上的电极反应式为Na3Ti2(PO4)3-2e-=NaTi2(PO4)3+2Na+
D．理论上，该电池在充、放电过程中，溶液中的钠离子浓度始终不变
【答案】B
【分析】该装置为二次电池，放电为原电池装置，充电为电解池，根据装置图，放电时，Na+向左边电极移动，根据原电池工作原理，左边电极为正极，右边电极为负极，据此分析。
【详解】A．由图示可判断，放电时Na+向 NaFePO4F 电极方向移动，所以 NaFePO4F 电极为正极，充电时作阳极与外接电源正极相连，即M接电源正极，N接电源负极，故A说法正确；
B．根据总反应式，放电时，原电池的正极反应为 NaFePO4F+Na++e-=Na2FePO4F ， M极质量不会减轻，反而会增重，导线中每通过1ml 电子，理论上M极质量增重23g ，故B说法错误；
C．由总反应结合原电池正极反应可知，放电时负极N上的电极反应式为 Na3Ti2(PO4)3-2e-=NaTi2(PO4)3+2Na+ ，故C说法正确；
D．由图示知， NaFePO4F 、 Na2FePO4F 、 Na3Ti2(PO4)3 、 NaTi2(PO4)3 均附着在电极材料上，充、放电时两极反应的 Na+ 生成与消耗的量相等，理论上溶液中的钠离子浓度不变，故D说法正确；
答案为B。
25．(2023·湛江一模)双极膜在电化学中应用广泛，它是由阳离子交换膜和阴离子交换膜复合而成。双极膜内层为水层，工作时水层中的H2O解离成H+和OH−，并分别通过离子交换膜向两侧发生迁移。三碘甲烷(CHI3)又名碘仿，在医药和生物化学中用作防腐剂和消毒剂。电解法制取碘仿的工作原理如图所示，反应原理为C2H5OH+5IO−=CHI3+CO32−+2I−+OH−+2H2O，下列说法不正确的是
A．电极N连接直流电源的负极
B．电解一段时间后，硫酸溶液浓度降低
C．电极M上的主要反应为I−−2e−+2OH−=IO−+H2O
D．每制备1ml三碘甲烷，理论上双极膜内解离180gH2O
【答案】B
【分析】由图可知，该装置为电解池，与直流电源的负极相连的电极N为电解池的阴极，氢离子在阴极得到电子发生还原反应生成氢气，双极膜中氢离子向阴极移动，电极M为阳极，碱性条件下碘离子在阳极失去电子发生氧化反应生成次碘酸根离子，次碘酸根离子与乙醇反应生成三碘甲烷、碳酸根离子、碘离子、氢氧根离子和水，双极膜中氢氧根离子向阳极移动。
【详解】A．由分析可知，与直流电源的负极相连的电极N为电解池的阴极，故A正确；
B．由分析可知，与直流电源的负极相连的电极N为电解池的阴极，氢离子在阴极得到电子发生还原反应生成氢气，双极膜中氢离子向阴极移动，则电解一段时间后，电解一段时间后，阴极区硫酸浓度不变，故B错误；
C．由分析可知，电极M为阳极，碱性条件下碘离子在阳极失去电子发生氧化反应生成次碘酸根离子，电极反应式为I−−2e−+2OH−=IO−+H2O，故C正确；
D．由得失电子数目守恒可知，每制备1ml三碘甲烷，需要消耗5ml次碘酸根离子，外电路转移10ml电子，则理论上双极膜内解离180g水，故D正确；
故选B。
26．(2023·东莞市上学期期末教学质量检查)沉积型锌镍单液流电池是介于双液流电池和传统二次电池之间的一种储能装置，放电时的电池结构见如图。下列说法正确的是
A．充电时a电极是阳极
B．放电时OH−向b电极移动
C．放电时储液罐中K2ZnOH4溶液浓度增加
D．充电时b电极发生反应：NiOH2+e−+OH−=NiOOH+H2O
【答案】C
【分析】由图可知，放电时，Zn作负极，电极反应式为Zn-2e-+4OH-=[Zn(OH)4]2-，NiOOH电极为正极，电极反应式为NiOOH+H2O+e-=Ni (OH)2+OH-，充电时，Zn作阴极，NiOOH电极作阳极，电极反应式为Ni (OH)2+OH--e-=NiOOH+H2O，据此作答。
【详解】A．由分析可知，充电时，Zn作阴极，A错误；
B．OH−是阴离子，放电时，移向负极，即a电极，B错误；
C．放电时，Zn作负极，电极反应式为Zn-2e-+4OH-=[Zn(OH)4]2-，储液罐中K2[Zn (OH)4]溶液的浓度增大， C正确；
D．充电时，b电极发生的反应是Ni (OH)2+OH--e-=NiOOH+H2O，D错误；
故答案为：C。