专题10电化学原理及其应用1．（2021·山东泰安市高三模拟）锌-空气燃料电池是一种低能耗电池，在生产生活中应用广泛，其装置示意图如图所示。下列说法错误的是A．充电时，a与电源正极相连B．放电过程中，KOH溶液浓度不变C．充电时，N极的电极反应式为ZnO+2H++2e-=Zn+H2OD．放电时，M极每消耗16gO2，理论上N极质量增加16g【答案】C【分析】锌-空气燃料电池中Zn为活泼金属，放电时被氧化，所以N为负极，M为正极，氧气被还原。【解析】A．放电时M为正极，则充电时M为阳极，a与电源正极相连，A正确；B．放电过程中N极反应为Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O，M极反应为O2+2H2O+4e-=4OH-，总反应为2Zn+O2=2ZnO，所以KOH溶液浓度不变，B正确；C．电解质溶液为碱性溶液，充电时N极反应应为ZnO+H2O+2e-=Zn+2OH-，C错误；D．16gO2的物质的量为0.5mol，根据电极方程式可知转移2mol电子，有1molZn转化为1molZnO，增加的质量即为1molO的质量，为16g，D正确；综上所述答案为C。2．（2021·广东珠海市高三二模）2020年7月10日正式上市的比亚迪“汉”汽车，让电动汽车安全达到一个新高度，其配置磷酸铁锂“刀片电池”放电时的总反应：，工作原理如图所示。下列说法正确的是A．放电时，铝箔作负极30/30
B．放电时，Li+通过隔膜移向负极C．用充电桩给汽车电池充电的过程中，阴极质量减小D．充电时的阳极反应式为【答案】D【分析】放电时的总反应：，放电时，铜箔上失电子为负极，铝箔上得电子做正极。【解析】A．放电时，铜箔上失电子为负极，铝箔上得电子做正极，A错误；B．放电时，阳离子移向正极，所以Li+通过隔膜移向正极，B错误；C．用充电桩给汽车电池充电的过程中，阴极反应为：，质量增加，C错误；D．充电时的阳极反应式为，D正确；答案选D。3．（2021·山东淄博市高三三模）以Na3Ti2(PO4)3为负极材料的新型可充电钠离子电池的工作原理如图。下列说法错误的是A．放电时，正极反应式为Fe[Fe(CN)6]+2Na++2e-=Na2Fe[Fe(CN)6]B．充电时，a端接电源正极C．充电时，每生成1molFe[Fe(CN)6]消耗2molNaTi2(PO4)3D．充电时，Na+通过离子交换膜从左室移向右室【答案】C【分析】Na3Ti2(PO4)3为负极材料，所以放电时Na3Ti2(PO4)3被氧化为NaTi2(PO4)3，Mo箔为正极，Fe[Fe(CN)6]被还原为Na2Fe[Fe(CN)6]。【解析】A．放电时，Mo箔为正极，Fe[Fe(CN)6]被还原为Na2Fe[Fe(CN)6]，电极反应为Fe[Fe(CN)6]+2Na++2e-=Na2Fe[Fe(CN)6]，A正确；30/30
B．放电时Mo箔为正极，则充电时Mo箔为阳极，a端连接电源正极，B正确；C．充电时右侧为阴极，电极反应为NaTi2(PO4)3+2e-+2Na+=Na3Ti2(PO4)3，阳极反应为Na2Fe[Fe(CN)6]-2e-=Fe[Fe(CN)6]+2Na+，根据电极反应可知每生成1molFe[Fe(CN)6]转移2mol电子，消耗1molNaTi2(PO4)3，C错误；D．充电时为电解池，电解池中阳离子由阳极流向阴极，即Na+通过离子交换膜从左室移向右室，D正确；综上所述答案为C。4．（2021·辽宁高三三模）如图是电化学膜法脱硫过程示意图，电化学膜的主要材料是碳和熔融的碳酸盐。下列说法错误的是A．工作一段时间后，生成H2和S2的物质的量之比为2：1B．净化气中CO2含量明显增加，是电化学膜中的碳被氧化C．阴极反应式为H2S+2e-=S2-+H2↑D．b电极为阳极，发生氧化反应【答案】B【分析】由图示可知，该装置为电解池，H2S发生反应生成S2-和H2，可知a电极为阴极，电极反应式为H2S+2e-=S2-+H2↑，则b电极为阳极，S2-在阳极失去电子发生氧化反应生成S2，电极反应式为2S2--4e-=S2。【解析】A．根据得失电子守恒可知，电解池上作一段时间后，转移相同物质的量的电子时，生成H2和S2的物质的量之比为2:1，故A正确；B．H2S是酸性气体，能够和熔融碳酸盐反应生成CO2，所以净化气中CO2含量明显增加，故B错误；C．由上述分析可知，阴极的电极反应式为H2S+2e-=S2-+H2↑，故C正确；D．由上述分析可知，b电极为阳极，阳极上发生的是氧化反应，故D正确；故选B。5．（2021·山东潍坊市高三三模）将电化学法和生物还原法有机结合，利用微生物电化学方法生产甲烷，装置如图所示。下列说法错误的是30/30
A．离子交换膜可允许H+通过B．通电时，电流方向为：a→电子导体→离子导体→电子导体→bC．阳极的电极反应式为D．生成0.1molCH4时阳极室中理论上生成CO2的体积是4.48L(STP)【答案】C【分析】由图示知，左池中CH3COO-在电极上失电子被氧化为CO2，故左池为电解的阳极室，右池为电解的阴极室，电源a为正极，b为负极。【解析】A．由图示知，阳极反应产生H+，阴极反应消耗H+，故H+通过交换膜由阳极移向阴极，A正确；B．这个装置中电子的移动方向为：电源负极(b)→电解阴极，电解阳极→电源正极(a)，故电流方向为：电源正极(a)→外电路(电子导体)→电解质溶液(离子导体，阳极→阴极)→外电路(电子导体)→电源负极(b)，形成闭合回路，B正确；C．由分析知，左池为阳极，初步确定电极反应为：CH3COO--8e-→2CO2↑，根据图示知可添加H+配平电荷守恒，添加H2O配平元素守恒，得完整方程式为：CH3COO--8e-+2H2O→2CO2↑+7H+，C错误；D．由图示知，右池生成CO2转化为CH4，根据转移电子关系CH4~8e-，0.1molCH4生成转移0.8mol电子，由C选项知：CO2~4e-，故生成CO2的n(CO2)=，故V(CO2)=0.2mol×22.4L/mol=4.48L，D正确；故答案选C。6．（2021·云南昆明市·高三模拟）地球上锂资源匮乏，应用受到极大制约，难以持续发展。钾元素储量大并且与锂元素具有类似的性质，赋予了钾离子电池良好的应用前景。某研究中的钾离子电池工作原理如图所示(放电时钾离子嵌入层状TiS2中，充电时钾离子则脱嵌。电池总反应为TiS2+xKKxTiS2。下列叙述正确的是30/30
A．放电时，电子从Cu电极流出B．放电时，正极的电极反应式为TiS2+xK++xe-=KxTiS2C．充电时，Cu电极的电势低于K电极D．其电解质溶液可以用水作溶剂【答案】B【解析】A．放电时，K电极为负极，电子从K电极为流出，故A错误；B．放电时，正极发生还原反应，K+嵌入TiS2中，电极反应式为TiS2+xK++xe−=KxTiS2，故B正确；C．充电时，Cu电极为阳极，电势高于K电极(阴极)，故C错误；D．金属K与水剧烈反应，故其电解质溶液不能用水作溶剂，故D错误；故选B。7．（2021·四川南充市高三三模）科学家最近设计出了质子膜H2S电池，实现了H2S废气变废为宝，电池结构原理如图，下列相关说法正确的是A．电极a为正极，发生还原反应B．H＋经过固体电解质膜向a电极移动C．电极b的反应为：O2＋4e-＋4H＋=2H2OD．用该电池进行粗铜的精炼，当电路中转移2mole-时，阳极减轻64g【答案】C【分析】由图可知H2S在电极a发生氧化反应转化为S2，因此电极a为负极，电极b为正极。【解析】A．由分析可知电极a为负极，发生氧化反应，A错误；B．电解质中阳离子移向正极，因此H＋经过固体电解质膜向b电极移动，B错误；30/30
C．电极b为正极，氧气在正极得电子，发生还原反应，电极反应式为O2＋4e-＋4H＋=2H2O，C正确；D．电解精炼铜时，粗铜作阳极，粗铜中比铜活泼的金属先失电子，因此当电路中转移2mole-时，阳极减轻的质量不为1molCu的质量，即64g，D错误；答案选C。8．（2021·江西新余市高三二模）一种流体电解海水提锂的工作原理如下图所示，中间室辅助电极材料具有选择性电化学吸附/脱出锂离子功能。工作过程可分为两步，第一步为选择性吸附锂，第二步为释放锂，通过以上两步连续的电解过程，锂离子最终以LiOH的形式被浓缩到阴极室。下列说法中错误的是A．第一步接通电源1选择性提取锂：第二步接通电源2释放锂B．释放锂过程中，中间室材料应接电源负极，发生的电极反应式为C．中间室两侧的离子交换膜选用阳离子交换膜D．当阴极室得到4.8gLiOH时，理论上阳极室产生1.12L气体(标准状态下)【答案】B【解析】A.第一步接通电源1，中间室为阴极，发生反应，选择性提取锂，第二步接通电源2，中间室为阴极，发生反应释放锂，故A正确；B.释放锂过程中，中间室材料应接电源正极，发生的电极反应式为，故B错误；C.根据图示，第一步为选择性吸附锂过程中阳极室中的离子向中间室移动，第二步为释放锂的过程中锂离子移向阴极室，所以中间室两侧的离子交换膜选用阳离子交换膜，故C正确；30/30
D.当阴极室得到4.8gLiOH时，电路中转移0.2mol电子，阳极室电极反应式是，产生氧气的体积是1.12L气体(标准状态下)，故D正确；选B。9．（2021·湖北高三二模）科学家设计利用电化学原理回收CO2达到节能减排的目的，实验装置如图所示。已知在碱性条件下，卤素单质可以将乙醇氧化为乙醛，一段时间后测得a电极有HCOO-生成，下列说法不正确的是A．b为负极B．当电路中转移1mole-时，d电极产生1molCH3CHOC．e为阳离子交换膜、f为阴离子交换膜D．a电极的电极反应式为【答案】B【分析】由题干中乙醇氧化为乙醛，可判断出d发生了氧化反应，d为阳极；又根据电中性的原理，可以推断出离子交换膜；根据得失电子守恒可以推断出阴阳极的电极反应式。【解析】a电极上CO2转化为HCOO-，发生还原反应,电极反应式为，则a为阴极、b为负极，A正确、B错误；a电极上产生HCOO-，需要补充阳离子保持溶液呈电中性，所以e为阳离子交换膜，K+通过阳离子交换膜进入阴极室，同理f为阴离子交换膜，C正确；d电极的电极反应式为，溶液中发生反应，当电路中转移1mole-时，d电极产生0.5molCH3CHO，D正确。【点睛】本题主要考查了电解原理在实际生活、生产中的应用。体现了“证据推理与模型认知”“科学态度与社会责任”的核心素养。将题干中的信息“在碱性条件下，卤素单质可以将乙醇氧化为乙醛，一段时间后测得a电极有HCOO-生成”与图像信息结合起来，利用电解原理确定阴阳极，分析电极反应。30/30
10．（2021·湖南邵阳市高三模拟）一种新型电池的工作原理如图所示。该电池工作时，下列说法错误的是A．Pt/C电极为负极，质子通过交换膜从负极区移向正极区B．正极发生还原反应，电极反应为：NO＋4H＋＋3e－＝NO↑＋2H2OC．反应池中发生总反应4NO＋3O2＋2H2O＝4HNO3，实现HNO3再生D．理论上，当消耗22.4L(标准状况下)H2时，会消耗1molO2【答案】D【分析】新型电池工作时H2被氧化，通入H2的Pt/C电极为负极，电极反应为H2-2e-=2H+，HNO3被还原，碳毡电极应为原电池的正极，电极反应式为NO+4H++3e-═NO↑+2H2O，原电池工作时，H+通过质子交换膜移向正极，反应池中NO、O2反应生成HNO3，反应池中总反应4NO+3O2+2H2O═4HNO3，从而实现了HNO3再生。【解析】A．通入H2的Pt/C电极上H2失去电子生成H+，则通入H2的Pt/C电极为负极，碳毡电极应为原电池的正极，质子通过交换膜从负极区移向正极区，故A正确；B．碳毡电极应为原电池的正极，HNO3被还原，正极发生还原反应，电极反应为：NO＋4H＋＋3e－＝NO↑＋2H2O，故B正确；C．反应池中NO、O2反应生成HNO3，反应池中发生总反应4NO＋3O2＋2H2O＝4HNO3，生成的HNO3循环使用，实现HNO3再生，故C正确；D．该电池中，负极反应为H2-2e-=2H+，正极反应式NO+4H++3e-═NO↑+2H2O，所以消耗22.4L（标准状况下）H2时，转移电子2mol，生成molNO，反应池中总反应4NO+3O2+2H2O═4HNO3，则消耗O2的物质的量×=0.5mol，故D错误；故选D。11．（2021·山东烟台市高三三模）用原电池原理可以除去酸性废水中的三氯乙烯、，其原理如图所示(导电壳内部为纳米零价铁)。下列说法错误的是30/30
A．Fe3O4为正极材料，起导电作用B．正极电极反应式：C．在溶液中，Fe2+失去的电子总数等于获得的电子总数D．工作一段时间后，废水的pH将增大【答案】C【分析】由原理示意图可知，纳米零价铁为原电池的负极，铁失去电子发生氧化反应生成亚铁离子，电极反应式为Fe—2e—=Fe2+，放电生成的亚铁离子与酸性废水中的砷酸根和硫酸根离子反应生成FeAsS沉淀、铁离子和水，反应的离子方程式为14Fe2++++14H+=FeAsS↓+13Fe3++7H2O，四氧化三铁是正极，酸性条件下，三氯乙烯在正极得到电子发生还原反应生成乙烷和氯离子，电极反应式为。【解析】A．由分析可知，四氧化三铁是正极，在电池工作时起导电作用，故A正确；B．由分析可知，四氧化三铁是正极，酸性条件下，三氯乙烯在正极得到电子发生还原反应生成乙烷和氯离子，电极反应式为，故B正确；C．由分析可知，溶液中发生的反应为亚铁离子与酸性废水中的砷酸根和硫酸根离子反应生成FeAsS沉淀、铁离子和水，Fe2+失去的电子总数等于和获得的电子总数之和，故C错误；D．由分析可知，电池工作时，正极上三氯乙烯放电和溶液中发生反应都消耗氢离子，使废水的pH增大，故D正确；故选C。12．（2021·浙江高三模拟）水系锌离子电池是二次电池，科学家把锌离子电池形象地比喻成“摇椅电池”，锌离子在摇椅的两端，即电池的正负极来回奔跑，其电化学原理如图所示，下列说法不正确的是30/30
A．锌离子从隧道结构中脱出，此时为阳极B．锌失去电子变为锌离子，嵌入的隧道中，能量转化形式：电能→化学能C．Zn发生氧化反应过程中，溶液中浓度不变D．水系锌离子二次电池的总反应式：【答案】B【分析】水系锌离子电池是二次电池，活泼金属Zn为负极，MnO2为正极，锌离子在电池的正负极来回奔跑，放电时，负极上Zn失电子变为Zn2+，正极上MnO2得电子并结合Zn2+生成；当锌离子从隧道结构中脱出时，此时为充电过程，发生的反应与放电时相反，为阳极，Zn为阴极，据此分析解答。【解析】A．根据以上分析，当锌离子从隧道结构中脱出时，为电解装置，此时为阳极，故A正确；B．锌失去电子变为锌离子，嵌入的隧道中，为原电池反应，能量转化形式：化学能→电能，故B错误；C．放电时，负极上Zn失电子变为Zn2+，正极上MnO2得电子并结合Zn2+生成，Zn2+移向正极补充，溶液中浓度不变，故C正确；D．将放电时两电极反应式相加可得，水系锌离子二次电池的总反应式：，故D正确；答案选B。13．（2021·江苏盐城市高三三模）辉铜矿(主要成分Cu2S)可以用FeCl330/30
溶液漫泡提取铜，反应的离子方程式为Cu2S+4Fe3+=2Cu2++4Fe2++S。Cu2S可由黄铜矿(主要成分CuFeS2)通过电化学反应转变而成，其工作原理如图所示。下列有关电解CuFeS2的说法正确的是A．a为电源的负极B．该装置将化学能转化为电能C．离子交换膜为阴离子交换膜D．b电极上的反应为：2CuFeS2+6H++2e—=Cu2S+2Fe2++3H2S↑【答案】D【分析】由图可知，该装置为电解池，a电极为电解池的阳极，在硫化氢作用下，铜在阳极失去电子发生氧化反应生成硫化亚铜和氢离子，电极反应式为2Cu—2e—+H2S=Cu2S+2H+，b电极是阴极，CuFeS2在阴极得到电子发生还原反应Cu2S、Fe2+、H2S，电极反应式为2CuFeS2+6H++2e—=Cu2S+2Fe2++3H2S↑，氢离子通过阳离子交换膜，由左室向右室移动。【解析】A．由分析可知，该装置为电解池，a电极为电解池的阳极，故A错误；B．由分析可知，该装置为将电能转化为化学能的电解池，故B错误；C．由分析可知，该装置为电解池，工作时氢离子通过阳离子交换膜，由左室向右室移动，故C错误；D．由分析可知，该装置为电解池，a电极为电解池的阳极，在硫化氢作用下，铜在阳极失去电子发生氧化反应生成硫化亚铜和氢离子，电极反应式为2Cu—2e—+H2S=Cu2S+2H+，故D正确；故选D。14．（2021·辽宁朝阳市高三模拟）聚合硫酸铁{PFS，}是一种性能优越的无机高分子混凝剂，利用双极膜(BP)(由一张阳膜和一张阴膜复合制成，在直流电场作用下将水分子解离成和，作为和离子源)电渗析法制备PFS的装置如图所示，下列说法不正确的是30/30
A．X极上发生的电极反应为B．“室1”和“室3”得到和的混合液C．“室2”和“室4”产品为浓PFSD．双极膜向“室2”和“室4”中提供【答案】B【分析】根据图示，稀硫酸进入“室3”，Fe2(SO4)3溶液进入“室4”，且“室3”和“室4”之间有阴膜，则说明PFS在“室4”内产生；双极膜将水分解离成OH-和H+，即双极膜产生的H+向“室3”移动，产生的OH-向“室4”移动，向“室3”移动，由于“室3”和“室4”是重复单元，故H+向“室1”和“室3”移动，OH-向“室2”和“室4”移动，向“室1”和“室3”移动，故“室1”和“室3”得到的是H2SO4溶液，“室2”和“室4”得到的是PFS。【解析】A．在电解装置的左侧，由于双极膜产生的H+向“室1”移动，则X极上发生的电极反应为4OH--4e-=O2↑+2H2O，A正确；B．H+向“室1”和“室3”移动向“室1”和“室3”移动，故“室1”和“室3”得到的是H2SO4溶液，B错误；C．Fe2(SO4)3溶液进入“室2”和“室4”，且OH-向“室2”和“室4”移动，故“室2”和“室4”得到的是PFS，C正确；D．OH-向“室2”和“室4”移动，说明双极膜向“室2”和“室4”中提供OH-，D正确；故选B。15．（2021·江苏徐州市高三模拟）以为原料，采用电解法制取的装置如图。下列说法中正确的是30/30
A．电子由铅合金经溶液流到金属DSA电极B．每转移1mole-时，阳极电解质溶液的质量减少8gC．阴极主要电极反应式为+6e-+6H+→+2H2OD．反应结束后阳极区pH增大【答案】C【分析】金属阳极DSA发生2H2O-4e-=O2+4H+，阴极的主要电极反应式为+6e-+6H+→+2H2O，据此答题。【解析】A．金属阳极DSA发生2H2O-4e-=O2+4H+，失去的电子由金属阳极DSA经导线流向直流电源的正极，由直流电源的负极经导线流向铅合金，故A错误；B．由金属阳极DSA发生2H2O-4e-=O2+4H+知，每转移1mole-时，消耗0.5mol水，以氧气形式放出的是8g，通过阳离子交换膜的氢离子1g，阳极电解质溶液的质量减少9g，故B错误；C．阴极的主要电极反应式为+6e-+6H+→+2H2O，故C正确；D．阳极区电极反应为2H2O-4e-=O2+4H+，硫酸的浓度增大，反应结束后阳极区pH减小，故D错误；故选：C。16．（2021·江苏南通市高三模拟）利用石墨电极电解HNO3和HNO2的混合溶液可获得较浓的硝酸。其工作原理如图所示。下列说法正确的是A．a为电源的正极30/30
B．电解池中的离子交换膜应为阴离子交换膜C．阳极的电极反应式为D．每2mol离子通过离子交换膜，左室产生的气体X的体积为22.4L(标准状况)【答案】D【分析】HNO3和HNO2的混合溶液，电解该混合溶液可获得较浓的硝酸，说明电解时阳极上亚硝酸根离子失电子生成硝酸根离子，右边石墨电极为阳极，阳极上亚硝酸根离子失电子生成硝酸根离子，其电极反应式为HNO2-2e-+H2O=3H++，左边石墨电极为电解池的阴极，溶液中氢离子放电生成氢气，电极反应2H++2e-=H2↑，氢离子从阳极移向阴极，离子交换膜为阳离子交换膜；据此分析判断选项。【解析】A．左边石墨电极，氢离子放电生成氢气，电极反应为2H++2e-=H2↑，得电子发生还原反应为电解池的阴极，与电源负极相连，即a为电源的负极，故A错误；B．右边石墨电极为阳极，左边石墨电极为电解池的阴极，氢离子从阳极移向阴极，即从右室移向左室，离子交换膜为阳离子交换膜，故B错误；C．右边石墨电极为阳极，亚硝酸根离子失电子生成硝酸根离子，其电极反应式为HNO2-2e-+H2O=3H++，故C错误；D．每2mol离子通过离子交换膜，即要转移2mol电子，由左室电极反应式2H++2e-=H2↑可知，产生的H21mol，其体积为22.4L(标准状况)，故D正确；答案为D。17．（2021·山东青岛市高三模拟）目前，光电催化反应器(PEC)是利用太阳能制备燃料的理想途径之一，它利用吸光电极材料，加少量电能辅助，就能实现光驱动的水分解。通过光解水可由CO2制得主要产物异丙醇，工作原理如图所示。下列说法中正确的是A．H+通过蛋白质纤维膜自左向右移动B．该装置能量转化形式是电能→化学能30/30
C．每生成60g异丙醇，同时消耗100.8LCO2D．生成异丙醇的电极反应为3CO2+18e-+18H+=CH3CH(OH)CH3+5H2O【答案】D【分析】由图可知，该装置为光电解池，将光能和电能转化为化学能，右侧电极为阳极，在光催化剂作用下，水在光照条件下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+，左侧电极为阴极，在电催化剂作用下，二氧化碳和氢离子在阴极得到电子发生还原反应生成异丙醇，电极反应式为3CO2+18e-+18H+=CH3CH(OH)CH3+5H2O。【解析】A．光电解池工作时，氢离子向阴极移动，则氢离子通过蛋白质纤维膜自右向左移动，故A错误；B．由分析可知，该装置为光电解池，将光能和电能转化为化学能，故B错误；C．缺标准状况，无法计算生成60g异丙醇时消耗二氧化碳的体积，故C错误；D．由分析可知，该装置为光电解池，左侧电极为阴极，在电催化剂作用下，二氧化碳和氢离子在阴极得到电子发生还原反应生成异丙醇，电极反应式为3CO2+18e-+18H+=CH3CH(OH)CH3+5H2O，故D正确；故选D。18．（2021·广东茂名市高三二模）一种将工厂中含H2S废气先用NaOH溶液吸收，然后利用吸收液进行发电的装置示意图如图。装置工作时，下列说法正确的是A．Na+向a极区移动B．a极电势比b极的高C．a极和b极周围溶液的pH均增大D．由HS-生成S2O的电极反应为：2HS-+8OH--8e-=S2O+5H2O【答案】D【解析】A．如图所示，a极上硫元素化合价升高，发生氧化反应，则a极为负极，Na+向正极移动，故A错误；30/30
B．a极为负极，则电势比b极的低，故B错误；C．a极上发生的反应为：2HS-+8OH--8e-=S2O+5H2O，则a极周围溶液的pH减小，故C错误；D．由HS-生成S2O的过程为氧化反应，失去电子，电解质溶液中含有OH-，则电极反应为：2HS-+8OH--8e-=S2O+5H2O，故D正确。故选D。19．（2021·广东广州市高三三模）中国向世界郑重承诺，努力争取2060年前完成“碳中和”。一种微生物电解池(MEC)既可以处理有机废水，又有助于降低碳排放，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是A．a电极为MEC的阳极B．MEC工作时，质子将从a电极室向b电极室迁移C．b电极的电极反应式为CO2+8e-+8H+=CH4+2H2OD．a电极室产生的CO2与b电极室消耗的CO2相等【答案】D【分析】电极a上有机质转化为CO2，发生氧化反应，所以a为阳极，电极b上CO2转化为CH4，发生还原反应，所以b为阴极。【解析】A．电极a上有机质转化为CO2，发生氧化反应，所以a为阳极，A正确；B．工作时为电解池，电解池中阳离子由阳极向阴极迁移，所以质子将从a电极室向b电极室迁移，B正确；C．电极b上CO2得电子被还原，结合迁移过来的氢离子生成CH4和H2O，根据电子守恒和元素守恒可得电极反应式为CO2+8e-+8H+=CH4+2H2O，C正确；D．有机质中C元素的化合价不一定和甲烷中C元素的化合价相同，所以a电极室产生的CO2与b电极室消耗的CO2不一定相等，D错误；综上所述答案为D。20．（2021·湖南高三模拟）镁货源储量丰富价格低廉：可充放电有机电解液镁电池模型如图，它具有较高的离子电导率、可充放电、对环境友好的优点，原电池反应为4Mg+2MnO2=MgMn2O4，已知电量Q30/30
与电流强度I和通电时间t之间满足关系：Q=It。下列表述错误的是A．放电时，r—MnO2参与正极反应B．放电时，Mg2+向正极移动，电子从Mg电极经导线流向MnO2电极C．充电时，阳极反应式为MgMn2O4-2e-=2MnO2+Mg2+D．电池在电流强度为0.5A时工作5min，理论消耗Mg0.14g(F=96500C•mol-1)【答案】D【分析】原电池反应为4Mg+2MnO2=MgMn2O4，Mg在负极失电子，在正极反应中得电子，充电时，阳极反应式为，阴极：。【解析】A．放电时为原电池根据题所给原电池反应可知，在反应中得电子，参与正极反应，A正确；B．原电池中阳离子移向正极，电流方向与电子移动方向相反，电子从负极经过导线流向正极，B正确；C．充电时，阳极发生氧化反应，结合原电池反应可知，阳极反应式为，C正确；D．电流强度，工作时间为，，，转移电子的物质的量为，则消耗Mg的质量为，D错误。故选D。21．（2021·江西师大附中高三三模）我国科学家利用光能处理含苯酚()废水，装置如图所示。下列说法错误的是30/30
A．a极电势高于b极电势B．a极的电极反应式为+2e-+2H+=+H2OC．该装置将光能转变成化学能，再转变成电能D．H+由II区移向I区，II区溶液的pH减小【答案】D【解析】A．由图示可知，a极→，C元素化合价降低，a极发生还原反应，a是正极，a极电势高于b极电势，故A正确；B．由图示可知，a极→，C元素化合价降低，a极得电子发生还原反应，a极的电极反应式为+2e-+2H+=+H2O，故B正确；C．由图示可知，该装置利用光能处理含苯酚的废水，所以该装置将光能转变成化学能，再转变成电能，故C正确；D．负极反应式是，正极反应式+2e-+2H+=+H2O，根据电子守恒，负极生成的氢离子和正极消耗的氢离子一样多，II区生成的H+移向I区，溶液的pH不变，故D错误；故选D。22．（2021·高三模拟）微生物电解池(Microbialelectrolysiscell，MEC)是一种新型的且能兼顾氢气或甲烷回收的废水处理技术，将电化学法和生物还原法有机结合，MEC具有很好的应用前景。微生物电化学产甲烷法是装置如图所示。下列有关说法正确的是30/30
A．“产电菌”极的电势比“产甲烷菌”极的低B．“产甲烷菌”能有效抑制H+的放电C．阴极的电极反应式是：CO2-8e−+8H+=CH4+2H2OD．若产1molCH4，理论上阳极室生成CO2的体积为44.8L【答案】B【分析】b极得到氢离子为还原反应，阴极发生还原反应，a极失去氢离子为氧化反应，阳极发生氧化还原反应，据此分析解题。【解析】A．“产电菌”极为阳极，“产甲烷菌”极为阴极，阴极的电势比阳极的低，A错误；B．“产甲烷菌”会生成较多得甲烷，能有效抑制H+的放电，B正确；C．阴极的电极反应式是：CO2+8e−+8H+=CH4+2H2O，C错误；D．若产1molCH4，转移8mol电子，，理论上标准状况下阳极室生成CO2的体积为44.8L，D错误；答案选B。23．（2021·天津高三二模）一种“全氢电池”的工作原理如图所示。下列说法正确的是A．电流方向是从吸附层M通过导线到吸附层NB．放电时，吸附层M发生的电极反应：C．从右边穿过离子交换膜向左边移动D．“全氢电池”放电时的总反应式为：【答案】B30/30
【分析】由工作原理图可知，左边吸附层M上氢气失电子与氢氧根结合生成水，发生了氧化反应为负极，电极反应是H2-2e-+2OH-═2H2O，右边吸附层N为正极，发生了还原反应，电极反应是2e-+2H+═H2，结合原电池中阳离子移向正极，阴离子移向负极解答该题。【解析】A．由工作原理图可知，左边吸附层M为负极，右边吸附层N为正极，则电流方向为从吸附层N通过导线到吸附层M，故A错误；B．左边吸附层M为负极极，发生了氧化反应，电极反应是H2-2e-+2OH-=2H2O，故B正确；C．原电池中阳离子移向正极，阴离子移向负极，所以电解质溶液中Na+向右正极移动，故C错误；D．负极电极反应是H2-2e-+2OH-═2H2O，正极电极反应是2e-+2H+═H2，电池的总反应无氧气参加，故D错误；故选：B。24．（2021·辽宁铁岭市高三二模）微生物燃料电池(MFC)是一种现代化氨氮去除技术。下图为MFC碳氮联合同时去除的转化系统原理示意图。下列说法正确的是A．A极电势比B极电势高B．B极的电极反应式为C．好氧微生物反应器中反应为D．当生成22.4L(标准状况)时，电路中共转移电子【答案】B【解析】A．根据图中的移动方向可判断A为负极，B为正极，正极电势高，A极电势比B极电势低，故A错；B．B为正极得到电子发生还原反应，则，故选B；C．为强电解质，所以好氧微生物反应器中反应为，故C错；30/30
D．当生成22.4L(标准状况)时，电路中共转移电子，故D错；答案选B。25．（2021·湖北武汉市汉阳一中高三二模）钠碱脱硫液()吸收一定量气体后，可通过如图装置实现再生。下列说法正确的是A．电极b应接电源的负极B．m应为阴离子交换膜C．出液2的大于进液的D．出液1可使溴水褪色【答案】D【分析】脱硫完后的溶液液在阴极区发生析氢反应，使阴极区pH值上升，因此过量的OH-与反应生成或与Na+结合生成NaOH，因此左侧再生液为NaOH和Na2SO3溶液，由于电荷守恒，中间区的Na+进入左侧，而在右侧，发生氧化反应2H2O-4e-=O2+4H+，H+透过阳膜定入中间区，因此出液1为H2SO3溶液，此反应本质是双阳膜电解法。【解析】A．电极b，发生氧化反应，为阳极，与电源正极相连，A项错误；B．m为阳离子交换膜，允许H+和Na+通过，在左侧出现再生液，B项错误；C．由于右侧水放电，放氧生酸，水的量减少，故H2SO4的浓度变大，pH降低，则出液2的小于进液的，C项错误；D．出液1为H2SO3溶液，可使溴水褪色，D项正确；答案选D。26．（2021·高三模拟）一种可充电锂-空气电池如图所示。当电池放电时，O2与Li+30/30
在多孔碳材料电极处生成Li2O2-x(x=0或1)。下列说法正确的是A．多孔碳材料能增大与氧气的接触面积，有利于氧气发生氧化反应B．放电时，电子的移动方向为：锂电极—外电路—多孔碳材料电极—电解质—锂电极C．充电时，电池总反应为Li2O2-x=2Li+(1-)O2D．可使用含Li+的电解质水溶液【答案】C【分析】由题意知，锂电极为负极，多孔碳材料电极为正极，放电时负极反应为Li-e-=Li+，正极反应为(2-x)O2+4Li+=2Li2O2-x(x=0或1)，电池总反应为2Li+(1-)O2=Li2O2-x，据此分析解答。【解析】A．根据图示和上述分析，放电时电池的正极O2与Li+得电子转化为Li2O2-x，发生的是还原反应，故A错误；B．多孔碳材料电极为正极，电子应该由锂电极通过外电路流向多孔碳材料电极(由负极流向正极)，电解质中离子作定向移动，故B错误；C．根据图示和上述分析，放电时电池总反应为2Li+(1-)O2=Li2O2-x，充电的反应与放电的反应相反，所以为Li2O2-x=2Li+(1-)O2，故C正确；D．Li能与水反应，故不能用水溶液作电解质溶液，故D错误；答案选C。27．（2021·广东汕头市·金山中学高三三模）如图为某二次电池充电时的工作原理示意图，该过程可实现盐溶液的淡化。下列说法错误的是30/30
A．放电时，负极反应式为：Bi-3e-+H2O+Cl-=BiOCl+2H+B．放电时，每生成1molBi消耗1.5molNa3Ti2(PO4)3C．充电时，a极为电源正极D．充电时，电解质溶液的pH变小【答案】A【解析】A．由图可知：充电时，Bi电极上，Bi失电子生成BiOCl，该反应式为Bi+Cl-+H2O-3e-=BiOCl+2H+，选项所给为充电的阳极反应，故A错误；B．放电时，Bi为正极，BiOCl得电子发生还原反应，每生成1molBi转移3mol电子，而负极上Na3Ti2(PO4)3转化为Ti2(PO4)3失去2mol电子，由电子守恒可知每生成1molB，消耗1.5molNa3Ti2(PO4)3，故B正确；C．由图可知：充电时，Bi电极上，Bi失电子生成BiOCl，该反应式为Bi+Cl-+H2O-3e-=BiOCl+2H+，则Bi为阳极，所以a为电源正极，故C错误；D．由图可知：阳极反应为Bi+Cl-+H2O-3e-=BiOCl+2H+，电解时有H+生成，故电解质溶液pH减小，故D正确；故答案A。28．（2021·江苏省如皋中学高三三模）某科研小组用甲烷-空气燃料电池提供的电能电解处理含Cr2O的酸性废水，设计如图所示装置(X、Y、Z为气体)。已知：除去Cr2O相关反应：①6Fe2＋＋Cr2O＋14H＋=2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O；30/30
②Cr3＋和Fe3＋最终转化为Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀除去。下列说法正确的是A．气体X为空气，气体Y为甲烷B．燃料电池负极反应式为CH4-8e-＋2H2O=CO2↑＋8H＋C．Z气体的循环利用可使熔融碳酸盐中CO的物质的量基本不变D．除去1molCr2O理论上消耗16.8L甲烷(标准状况)【答案】C【分析】燃料电池通入氧气的一极为正极，甲烷为负极，电解池阳极发生氧化反应，则Fe为阳极，C为阴极，Y为正极，X为负极，据此分析解题。【解析】A．气体X为甲烷，气体Y为空气，A错误；B．正极反应方程式为O2+CO2+4e-=2CO，总反应式为：CH4+2O2=CO2＋2H2O：燃料电池负极反应式为：CH4-8e-＋4CO=5CO2↑＋2H2O，B错误；C．Z气体为CO2，循环利用可使熔融碳酸盐中CO的物质的量基本不变，C正确；D．6Fe2＋＋Cr2O＋14H＋=2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，除去1molCr2O理论上需消耗6molFe2＋，要转移12mol电子，消耗甲烷(标准状况)=1.5mol×22.4L/mol=33.6L，D错误。答案选C。29．（2021·辽宁沈阳市高三模拟）一种以锌一石墨烯纤维无纺布为负极、石墨烯气凝胶(嵌有，可表示为)为正极、盐一水“齐聚物”为电解质溶液的双离子电池如图所示。下列有关该电池的说法不正确的A．放电时，石墨烯气凝胶电极上的电极反应式为B．多孔石墨烯可增大电极与电解质溶液的接触面积，也有利于扩散至电极表面C．电池总反应为30/30
D．充电时，被还原，在石墨烯纤维无纺布电极侧沉积，被氧化后在阴极嵌入【答案】D【分析】结合图可知，电池总反应为，放电时，正极反应为：，负极反应为：Zn-2e-=Zn2+，据此解答。【解析】A．放电时，正极发生还原反应，石墨烯气凝胶电极上的电极反应式为，故A正确；B．多孔石墨烯可增大电极与电解质溶液的接触面积，也有利于扩散至电极表面，故B正确；C．由分析可知，电池总反应为，故C正确；D．充电时，被还原，Zn在石墨烯纤维无纺布电极侧沉积，被氧化后在阳极嵌入，D项不正确；故答案选D。30．（2021·江苏高三模拟）电化学原理在工业生产中发挥着巨大的作用。Na2FeO4是制造高铁电池的重要原料，同时也是一种新型的高效净水剂。在工业上通常利用如图装置生产Na2FeO4，下列说法正确的是A．阳极的电极反应式为Fe+8OH--6e-=FeO+4H2OB．右侧的离子交换膜为阳离子交换膜C．阴极区a%>b%D．阴极产生的气体是氧气【答案】A【解析】A．由图所示，Fe为阳极，故发生氧化反应生成FeO42-，电极反应式为Fe+8OH--6e-=FeO+4H2O，A正确；B．阳极反应消耗阴离子氢氧根离子，向右侧阳极移动，故右侧交换膜为能使阴离子通过的阴离子交换膜，B错误；30/30
C．阴极区水被电解产生H2和OH-，故产出的NaOH浓度变大，a%
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