专题10 电化学及其应用-2023年高考化学真题题源解密（全国）（解析版）

第第页专题十电化学及其应用目录：2023年真题展现考向一原电池的工作原理及应用考向二电解池的工作原理及应用考向三化学电源装置分析真题考查解读近年真题对比考向一原电池的工作原理及应用考向二电解池的工作原理及应用考向三化学电源装置分析考向四金属的腐蚀与防护命题规律解密名校模拟探源易错易混速记考向一原电池的工作原理及应用1．（2023·广东卷）负载有和的活性炭，可选择性去除实现废酸的纯化，其工作原理如图。下列说法正确的是

A．作原电池正极B．电子由经活性炭流向C．表面发生的电极反应：D．每消耗标准状况下的，最多去除【答案】B【分析】在Pt得电子发生还原反应，Pt为正极，Cl-在Ag极失去电子发生氧化反应，Ag为负极。【详解】A．由分析可知，Cl-在Ag极失去电子发生氧化反应，Ag为负极，A错误；B．电子由负极经活性炭流向正极，B正确；C．溶液为酸性，故表面发生的电极反应为，C错误；D．每消耗标准状况下的，转移电子2mol，而失去2mol电子，故最多去除，D错误。故选B。考向二电解池的工作原理及应用2．（2023·全国甲卷）用可再生能源电还原时，采用高浓度的抑制酸性电解液中的析氢反应来提高多碳产物(乙烯、乙醇等)的生成率，装置如下图所示。下列说法正确的是

A．析氢反应发生在电极上B．从电极迁移到电极C．阴极发生的反应有：D．每转移电子，阳极生成气体(标准状况)【答案】C【分析】由图可知，该装置为电解池，与直流电源正极相连的IrOx-Ti电极为电解池的阳极，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+，铜电极为阴极，酸性条件下二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成乙烯、乙醇等，电极反应式为2CO2+12H++12e−=C2H4+4H2O、2CO2+12H++12e−=C2H5OH+3H2O，电解池工作时，氢离子通过质子交换膜由阳极室进入阴极室。【详解】A．析氢反应为还原反应，应在阴极发生，即在铜电极上发生，故A错误；B．离子交换膜为质子交换膜，只允许氢离子通过，Cl-不能通过，故B错误；C．由分析可知，铜电极为阴极，酸性条件下二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成乙烯、乙醇等，电极反应式有2CO2+12H++12e−=C2H4+4H2O，故C正确；D．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+，每转移1mol电子，生成0.25molO2，在标况下体积为5.6L，故D错误；答案选C。3．（2023·湖北卷）我国科学家设计如图所示的电解池，实现了海水直接制备氢气技术的绿色化。该装置工作时阳极无生成且KOH溶液的浓度不变，电解生成氢气的速率为。下列说法错误的是

A．b电极反应式为B．离子交换膜为阴离子交换膜C．电解时海水中动能高的水分子可穿过PTFE膜D．海水为电解池补水的速率为【答案】D【分析】由图可知，该装置为电解水制取氢气的装置，a电极与电源正极相连，为电解池的阳极，b电极与电源负极相连，为电解池的阴极，阴极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，阳极反应为4OH--4e-=O2↑+2H2O，电池总反应为2H2O2H2↑+O2↑，据此解答。【详解】A．b电极反应式为b电极为阴极，发生还原反应，电极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，故A正确；B．该装置工作时阳极无Cl2生成且KOH浓度不变，阳极发生的电极反应为4OH--4e-=O2↑+2H2O，为保持OH-离子浓度不变，则阴极产生的OH-离子要通过离子交换膜进入阳极室，即离子交换膜应为阴离子交换摸，故B正确；C．电解时电解槽中不断有水被消耗，海水中的动能高的水可穿过PTFE膜，为电解池补水，故C正确；D．由电解总反应可知，每生成1molH2要消耗1molH2O，生成H2的速率为，则补水的速率也应是，故D错误；答案选D。4．（2023·辽宁卷）某无隔膜流动海水电解法制的装置如下图所示，其中高选择性催化剂可抑制产生。下列说法正确的是

A．b端电势高于a端电势 B．理论上转移生成C．电解后海水下降 D．阳极发生：【答案】D【分析】由图可知，左侧电极产生氧气，则左侧电极为阳极，电极a为正极，右侧电极为阴极，b电极为负极，该装置的总反应产生氧气和氢气，相当于电解水，以此解题。【详解】A．由分析可知，a为正极，b电极为负极，则a端电势高于b端电势，A错误；B．右侧电极上产生氢气的电极方程式为：2H++2e-=H2↑，则理论上转移生成，B错误；C．由图可知，该装置的总反应为电解海水的装置，随着电解的进行，海水的浓度增大，但是其pH基本不变，C错误；D．由图可知，阳极上的电极反应为：，D正确；故选D。5．（2023·北京卷）回收利用工业废气中的和，实验原理示意图如下。下列说法不正确的是A．废气中排放到大气中会形成酸雨B．装置a中溶液显碱性的原因是的水解程度大于的电离程度C．装置a中溶液的作用是吸收废气中的和D．装置中的总反应为【答案】C【详解】A．是酸性氧化物，废气中排放到空气中会形成硫酸型酸雨，故A正确；B．装置a中溶液的溶质为，溶液显碱性，说明的水解程度大于电离程度，故B正确；C．装置a中溶液的作用是吸收气体，与溶液不反应，不能吸收，故C错误；D．由电解池阴极和阳极反应式可知，装置b中总反应为，故D正确；选C。6．（2023·广东卷）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溶液制氨。工作时，在双极膜界面处被催化解离成和，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：B．每生成，双极膜处有的解离C．电解过程中，阳极室中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【分析】由信息大电流催化电解溶液制氨可知，在电极a处放电生成，发生还原反应，故电极a为阴极，电极方程式为，电极b为阳极，电极方程式为，“卯榫”结构的双极膜中的H＋移向电极a，OH－移向电极b。【详解】A．由分析中阴阳极电极方程式可知，电解总反应为，故A正确；B．每生成，阴极得8mole－，同时双极膜处有8mol进入阴极室，即有8mol的解离，故B错误；C．电解过程中，阳极室每消耗4mol，同时有4mol通过双极膜进入阳极室，KOH的物质的量不因反应而改变，故C正确；D．相比于平面结构双极膜，“卯榫”结构具有更大的膜面积，有利于被催化解离成和，可提高氨生成速率，故D正确；故选B。考向三化学电源装置分析7．（2023·全国乙卷）室温钠-硫电池被认为是一种成本低、比能量高的能源存储系统。一种室温钠-硫电池的结构如图所示。将钠箔置于聚苯并咪唑膜上作为一个电极，表面喷涂有硫黄粉末的炭化纤维素纸作为另一电极。工作时，在硫电极发生反应：S8+e-→S，S+e-→S，2Na++S+2(1-)e-→Na2Sx下列叙述错误的是A．充电时Na+从钠电极向硫电极迁移B．放电时外电路电子流动的方向是a→bC．放电时正极反应为：2Na++S8+2e-→Na2SxD．炭化纤维素纸的作用是增强硫电极导电性能【答案】A【分析】由题意可知放电时硫电极得电子，硫电极为原电池正极，钠电极为原电池负极。【详解】A．充电时为电解池装置，阳离子移向阴极，即钠电极，故充电时，Na+由硫电极迁移至钠电极，A错误；B．放电时Na在a电极失去电子，失去的电子经外电路流向b电极，硫黄粉在b电极上得电子与a电极释放出的Na+结合得到Na2Sx，电子在外电路的流向为a→b，B正确；C．由题给的的一系列方程式相加可以得到放电时正极的反应式为2Na++S8+2e-→Na2Sx，C正确；D．炭化纤维素纸中含有大量的炭，炭具有良好的导电性，可以增强硫电极的导电性能，D正确；故答案选A。8．（2023·新课标卷）一种以和为电极、水溶液为电解质的电池，其示意图如下所示。放电时，可插入层间形成。下列说法错误的是

A．放电时为正极B．放电时由负极向正极迁移C．充电总反应：D．充电阳极反应：【答案】C【分析】由题中信息可知，该电池中Zn为负极、为正极，电池的总反应为。【详解】A．由题信息可知，放电时，可插入层间形成，发生了还原反应，则放电时为正极，A说法正确；B．Zn为负极，放电时Zn失去电子变为，阳离子向正极迁移，则放电时由负极向正极迁移，B说法正确；C．电池在放电时的总反应为，则其在充电时的总反应为，C说法不正确；D．充电阳极上被氧化为，则阳极的电极反应为，D说法正确；综上所述，本题选C。9．（2023·山东卷）利用热再生氨电池可实现电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示，甲、乙两室均预加相同的电镀废液，向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法正确的是A．甲室电极为正极B．隔膜为阳离子膜C．电池总反应为：D．扩散到乙室将对电池电动势产生影响【答案】CD【详解】A.向甲室加入足量氨水后电池开始工作，则甲室电极溶解，变为铜离子与氨气形成，因此甲室电极为负极，故A错误；B.再原电池内电路中阳离子向正极移动，若隔膜为阳离子膜，电极溶解生成的铜离子要向右侧移动，通入氨气要消耗铜离子，显然左侧阳离子不断减小，明显不利于电池反应正常进行，故B错误；C.左侧负极是，正极是，则电池总反应为：，故C正确；D.扩散到乙室会与铜离子反应生成，铜离子浓度降低，铜离子得电子能力减弱，因此将对电池电动势产生影响，故D正确。综上所述，答案为CD。10．（2023·辽宁卷）某低成本储能电池原理如下图所示。下列说法正确的是

A．放电时负极质量减小B．储能过程中电能转变为化学能C．放电时右侧通过质子交换膜移向左侧D．充电总反应：【答案】B【分析】该储能电池放电时，Pb为负极，失电子结合硫酸根离子生成PbSO4，则多孔碳电极为正极，正极上Fe3+得电子转化为Fe2+，充电时，多孔碳电极为阳极，Fe2+失电子生成Fe3+，PbSO4电极为阴极，PbSO4得电子生成Pb和硫酸。【详解】A．放电时负极上Pb失电子结合硫酸根离子生成PbSO4附着在负极上，负极质量增大，A错误；B．储能过程中，该装置为电解池，将电能转化为化学能，B正确；C．放电时，右侧为正极，电解质溶液中的阳离子向正极移动，左侧的H+通过质子交换膜移向右侧，C错误；D．充电时，总反应为PbSO4+2Fe2+=Pb++2Fe3+，D错误；故答案选B。【命题意图】电化学类试题主要考查电解池、原电池的工作原理及其应用，意在考查考生的变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知的学科素养，及信息获取、理解掌握和知识整合的学科关键能力。【考查要点】①原电池的工作原理及其应用；②电解池的工作原理及其应用；③化学电源装置的分析【课标链接】①能分析、解释原电池和电解池的工作原理，能设计简单的原电池和电解池。②能列举常见的化学电源，并能利用相关信息分析化学电源的工作原理。能利用电化学原理解释金属腐蚀现象，选择并设计防腐措施。考向一原电池的工作原理及应用1．（2021·广东）火星大气中含有大量，一种有参加反应的新型全固态电池有望为火星探测器供电。该电池以金属钠为负极，碳纳米管为正极，放电时A．负极上发生还原反应 B．在正极上得电子C．阳离子由正极移向负极 D．将电能转化为化学能【答案】B【详解】根据题干信息可知，放电时总反应为4Na+3CO2=2Na2CO3+C。A．放电时负极上Na发生氧化反应失去电子生成Na+，故A错误；B．放电时正极为CO2得到电子生成C，故B正确；C．放电时阳离子移向还原电极，即阳离子由负极移向正极，故C错误；D．放电时装置为原电池，能量转化关系为化学能转化为电能和化学能等，故D正确；综上所述，符合题意的为B项，故答案为B。考向二电解池的工作原理及应用2．（2022·广东卷）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，含和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。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。3．（2022·天津卷）实验装置如图所示。接通电源后，用碳棒(、)作笔，在浸有饱和NaCl溶液和石蕊溶液的湿润试纸上同时写字，端的字迹呈白色。下列结论正确的是A．a为负极B．端的字迹呈蓝色C．电子流向为：D．如果将、换成铜棒，与碳棒作电极时的现象相同【答案】B【详解】A．根据实验现象，a'端呈白色，即生成了氯气，即氯离子失去电子，为阳极，即a为正极，A错误；B．b'端为阴极，水得到电子放电的同时，生成氢氧根离子，遇石蕊变蓝，B正确；C．电子从电源的负极出来，即从a极出来，而不是b极，C错误；D．如果换成铜棒，铜做阳极放电，现象与碳作电极时不相同，D错误；故选B。4．（2022·海南卷）一种采用和为原料制备的装置示意图如下。下列有关说法正确的是A．在b电极上，被还原B．金属Ag可作为a电极的材料C．改变工作电源电压，反应速率不变D．电解过程中，固体氧化物电解质中不断减少【答案】A【解析】由装置可知，b电极的N2转化为NH3，N元素的化合价降低，得到电子发生还原反应，因此b为阴极，电极反应式为N2+3H2O+6e-=2NH3+3O2-，a为阳极，电极反应式为2O2-+4e-=O2，据此分析解答；A．由分析可得，b电极上N2转化为NH3，N元素的化合价降低，得到电子发生还原反应，即N2被还原，A正确；B．a为阳极，若金属Ag作a的电极材料，则金属Ag优先失去电子，B错误；C．改变工作电源的电压，反应速率会加快，C错误；D．电解过程中，阴极电极反应式为N2+3H2O+6e-=2NH3+3O2-，阳极电极反应式为2O2-+4e-=O2，因此固体氧化物电解质中O2-不会改变，D错误；答案选A。5．（2022·辽宁卷）如图，c管为上端封口的量气管，为测定乙酸溶液浓度，量取待测样品加入b容器中，接通电源，进行实验。下列说法正确的是A．左侧电极反应：B．实验结束时，b中溶液红色恰好褪去C．若c中收集气体，则样品中乙酸浓度为D．把盐桥换为U形铜导线，不影响测定结果【答案】A【分析】本装置为电解池，左侧阳极析出氧气，右侧阴极析出氢气，据此分析解题。【详解】A．左侧阳极析出氧气，左侧电极反应：，A正确；B．右侧电极反应2CH3COOH+2e-=H2+2CH3COO-，反应结束时溶液中存在CH3COO-，水解后溶液显碱性，故溶液为红色，B错误；C．若c中收集气体，若在标况下，c中收集气体的物质的量为0.5×10-3mol，转移电子量为0.5×10-3mol×4=2×10-3mol，故产生氢气：1×10-3mol，则样品中乙酸浓度为：2×10-3mol÷10÷10-3=，并且题中未给定气体状态不能准确计算，C错误；D．盐桥换为U形铜导线则不能起到传递离子使溶液呈电中性的效果，影响反应进行，D错误；答案选A。6．（2022·重庆卷）硝酮是重要的有机合成中间体，可采用“成对间接电氧化”法合成。电解槽中水溶液的主要成分及反应过程如图所示。下列说法错误的是A．惰性电极2为阳极 B．反应前后WO/WO数量不变C．消耗1mol氧气，可得到1mol硝酮 D．外电路通过1mol电子，可得到1mol水【答案】C【详解】A．惰性电极2，Br-被氧化为Br2，惰性电极2为阳极，故A正确；B．WO/WO循环反应，反应前后WO/WO数量不变，故B正确；C．总反应为氧气把二丁基-N-羟基胺氧化为硝酮，1mol二丁基-N-羟基胺失去2molH原子生成1mol硝酮，氧气最终生成水，根据氧原子守恒，消耗1mol氧气，可得到2mol硝酮，故C错误；

D．外电路通过1mol电子，生成0.5molH2O2，H2O2最终生成水，根据氧原子守恒，可得到1mol水，故D正确；选C。7．（2021·全国乙卷）沿海电厂采用海水为冷却水，但在排水管中生物的附着和滋生会阻碍冷却水排放并降低冷却效率，为解决这一问题，通常在管道口设置一对惰性电极(如图所示)，通入一定的电流。下列叙述错误的是A．阳极发生将海水中的氧化生成的反应B．管道中可以生成氧化灭杀附着生物的C．阴极生成的应及时通风稀释安全地排入大气D．阳极表面形成的等积垢需要定期清理【答案】D【分析】海水中除了水，还含有大量的Na+、Cl-、Mg2+等，根据题干信息可知，装置的原理是利用惰性电极电解海水，阳极区溶液中的Cl-会优先失电子生成Cl2，阴极区H2O优先得电子生成H2和OH-，结合海水成分及电解产物分析解答。【详解】A．根据分析可知，阳极区海水中的Cl-会优先失去电子生成Cl2，发生氧化反应，A正确；B．设置的装置为电解池原理，根据分析知，阳极区生成的Cl2与阴极区生成的OH-在管道中会发生反应生成NaCl、NaClO和H2O，其中NaClO具有强氧化性，可氧化灭杀附着的生物，B正确；C．因为H2是易燃性气体，所以阳极区生成的H2需及时通风稀释，安全地排入大气，以排除安全隐患，C正确；D．阴极的电极反应式为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，会使海水中的Mg2+沉淀积垢，所以阴极表面会形成Mg(OH)2等积垢需定期清理，D错误。故选D。8．（2021·全国甲卷）乙醛酸是一种重要的化工中间体，可果用如下图所示的电化学装置合成。图中的双极膜中间层中的解离为和，并在直流电场作用下分别问两极迁移。下列说法正确的是A．在上述电化学合成过程中只起电解质的作用B．阳极上的反应式为：+2H++2e-=+H2OC．制得乙醛酸，理论上外电路中迁移了电子D．双极膜中间层中的在外电场作用下向铅电极方向迁移【答案】D【分析】该装置通电时，乙二酸被还原为乙醛酸，因此铅电极为电解池阴极，石墨电极为电解池阳极，阳极上Br-被氧化为Br2，Br2将乙二醛氧化为乙醛酸，双极膜中间层的H+在直流电场作用下移向阴极，OH-移向阳极。【详解】A．KBr在上述电化学合成过程中除作电解质外，同时还是电解过程中阳极的反应物，生成的Br2为乙二醛制备乙醛酸的中间产物，故A错误；B．阳极上为Br-失去电子生成Br2，Br2将乙二醛氧化为乙醛酸，故B错误；C．电解过程中阴阳极均生成乙醛酸，1mol乙二酸生成1mol乙醛酸转移电子为2mol，1mol乙二醛生成1mol乙醛酸转移电子为2mol，根据转移电子守恒可知每生成1mol乙醛酸转移电子为1mol，因此制得2mol乙醛酸时，理论上外电路中迁移了2mol电子，故C错误；D．由上述分析可知，双极膜中间层的H+在外电场作用下移向阴极，即H+移向铅电极，故D正确；综上所述，说法正确的是D项，故答案为D。考向三化学电池装置分析9．（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)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SO通过隔膜向Ⅱ区迁移C．MnO2电极反应：MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2OD．电池总反应：Zn+4OH-+MnO2+4H+=Zn(OH)+Mn2++2H2O【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)，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SO向Ⅱ区移动，Ⅲ区消耗OH-，生成Zn(OH)，Ⅱ区的SO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)+Mn2++2H2O，D正确；故答案选A。10．（2022·福建卷）一种化学“自充电”的锌-有机物电池，电解质为和水溶液。将电池暴露于空气中，某电极无需外接电源即能实现化学自充电，该电极充放电原理如下图所示。下列说法正确的是A．化学自充电时，增大B．化学自充电时，电能转化为化学能C．化学自充电时，锌电极反应式：D．放电时，外电路通过电子，正极材料损耗【答案】A【详解】A．由图可知，化学自充电时，消耗O2，该反应为O2+2H2O+4e-=4OH-，增大，故A正确；B．化学自充电时，无需外接电源即能实现化学自充电，该过程不是电能转化为化学能，故B错误；C．由图可知，化学自充电时，锌电极作阴极，该电极的电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，故C错误；D．放电时，1mol转化为，消耗2molK+，外电路通过电子时，正极物质增加0.02molK+，增加的质量为0.02mol×39g/mol=0.78g，故D错误；故选A。11．（2022·全国乙卷）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和空穴，驱动阴极反应和阳极反应(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【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。12．（2022·广东卷）科学家基于易溶于的性质，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．放电时溶液的减小C．放电时溶液的浓度增大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1molCl2，电极a质量理论上增加23g/mol2mol=46g，故D错误；答案选C。13．（2022·浙江卷）通过电解废旧锂电池中的可获得难溶性的和，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：C．电解一段时间后溶液中浓度保持不变D．电解结束，可通过调节除去，再加入溶液以获得【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。14．（2022·辽宁卷）某储能电池原理如图。下列说法正确的是A．放电时负极反应：B．放电时透过多孔活性炭电极向中迁移C．放电时每转移电子，理论上吸收D．充电过程中，溶液浓度增大【答案】A【分析】放电时负极反应：，正极反应：Cl2+2e-=2Cl-，消耗氯气，放电时，阴离子移向负极，充电时阳极：2Cl--2e-=Cl2，由此解析。【详解】A．放电时负极失电子，发生氧化反应，电极反应：，故A正确；B．放电时，阴离子移向负极，放电时透过多孔活性炭电极向NaCl中迁移，故B错误；C．放电时每转移电子，正极：Cl2+2e-=2Cl-，理论上释放，故C错误；D．充电过程中，阳极：2Cl--2e-=Cl2，消耗氯离子，溶液浓度减小，故D错误；故选A。15．（2022·山东卷）设计如图装置回收金属钴。保持细菌所在环境pH稳定，借助其降解乙酸盐生成，将废旧锂离子电池的正极材料转化为，工作时保持厌氧环境，并定时将乙室溶液转移至甲室。已知电极材料均为石墨材质，右侧装置为原电池。下列说法正确的是A．装置工作时，甲室溶液pH逐渐增大B．装置工作一段时间后，乙室应补充盐酸C．乙室电极反应式为D．若甲室减少，乙室增加，则此时已进行过溶液转移【答案】BD【解析】由于乙室中两个电极的电势差比甲室大，所以乙室是原电池，甲室是电解池，然后根据原电池、电解池反应原理分析解答。A．电池工作时，甲室中细菌上乙酸盐的阴离子失去电子被氧化为CO2气体，Co2+在另一个电极上得到电子，被还原产生Co单质，CH3COO-失去电子后，Na+通过阳膜进入阴极室，溶液变为NaCl溶液，溶液由碱性变为中性，溶液pH减小，A错误；B．对于乙室，正极上LiCoO2得到电子，被还原为Co2+，同时得到Li+，其中的O与溶液中的H+结合H2O，因此电池工作一段时间后应该补充盐酸，B正确；C．电解质溶液为酸性，不可能大量存在OH-，乙室电极反应式为：LiCoO2+e-+4H+=Li++Co2++2H2O，C错误；D．若甲室Co2+减少200mg，电子转移物质的量为n(e-)=，乙室Co2+增加300mg，转移电子的物质的量为n(e-)=，说明此时已进行过溶液转移，D正确；故合理选项是BD。16．（2021·河北卷）K—O2电池结构如图，a和b为两个电极，其中之一为单质钾片。关于该电池，下列说法错误的是A．隔膜允许K+通过，不允许O2通过B．放电时，电流由b电极沿导线流向a电极；充电时，b电极为阳极C．产生1Ah电量时，生成KO2的质量与消耗O2的质量比值约为2.22D．用此电池为铅酸蓄电池充电，消耗3.9g钾时，铅酸蓄电池消耗0.9g水【答案】D【分析】由图可知，a电极为原电池的负极，单质钾片失去电子发生氧化反应生成钾离子，电极反应式为K—e-=K+，b电极为正极，在钾离子作用下，氧气在正极得到电子发生还原反应生成超氧化钾；据以上分析解答。【详解】A．金属性强的金属钾易与氧气反应，为防止钾与氧气反应，电池所选择隔膜应允许通过，不允许通过，故A正确；B．由分析可知，放电时，a为负极，b为正极，电流由b电极沿导线流向a电极，充电时，b电极应与直流电源的正极相连，做电解池的为阳极，故B正确；C．由分析可知，生成1mol超氧化钾时，消耗1mol氧气，两者的质量比值为1mol×71g/mol：1mol×32g/mol≈2.22：1，故C正确；D．铅酸蓄电池充电时的总反应方程式为2PbSO4+2H2O＝PbO2+Pb+2H2SO4，反应消耗2mol水，转移2mol电子，由得失电子数目守恒可知，耗钾时，铅酸蓄电池消耗水的质量为×18g/mol=1.8g，故D错误；故选D。17．（2021·湖南卷）锌溴液流电池是一种先进的水溶液电解质电池，广泛应用于再生能源储能和智能电网的备用电源等。三单体串联锌溴液流电池工作原理如图所：

下列说法错误的是A．放电时，N极为正极B．放电时，左侧贮液器中的浓度不断减小C．充电时，M极的电极反应式为D．隔膜允许阳离子通过，也允许阴离子通过【答案】B【分析】由图可知，放电时，N电极为电池的正极，溴在正极上得到电子发生还原反应生成溴离子，电极反应式为Br2+2e—=2Br—，M电极为负极，锌失去电子发生氧化反应生成锌离子，电极反应式为Zn—2e—=Zn2+，正极放电生成的溴离子通过离子交换膜进入左侧，同时锌离子通过交换膜进入右侧，维持两侧溴化锌溶液的浓度保持不变；充电时，M电极与直流电源的负极相连，做电解池的阴极，N电极与直流电源的正极相连，做阳极。【详解】A．由分析可知，放电时，N电极为电池的正极，故A正确；B．由分析可知，放电或充电时，左侧储液器和右侧储液器中溴化锌的浓度维持不变，故B错误；C．由分析可知，充电时，M电极与直流电源的负极相连，做电解池的阴极，锌离子在阴极上得到电子发生还原反应生成锌，电极反应式为Zn2++2e—=Zn，故C正确；D．由分析可知，放电或充电时，交换膜允许锌离子和溴离子通过，维持两侧溴化锌溶液的浓度保持不变，故D正确；故选B。考向四金属的腐蚀与防护18．（2022·辽宁卷）镀锌铁钉放入棕色的碘水中，溶液褪色；取出铁钉后加入少量漂白粉，溶液恢复棕色；加入，振荡，静置，液体分层。下列说法正确的是A．褪色原因为被还原 B．液体分层后，上层呈紫红色C．镀锌铁钉比镀锡铁钉更易生锈 D．溶液恢复棕色的原因为被氧化【答案】D【详解】A．比活泼，更容易失去电子，还原性更强，先与发生氧化还原反应，故溶液褪色原因为被还原，A项错误；B．液体分层后，在层，的密度比水大，则下层呈紫红色，B项错误；C．若镀层金属活泼性大于，则不易生锈，反之，若活泼性大于镀层金属，则更易生锈，由于活泼性：，则镀锡铁钉更易生锈，C项错误；D．漂白粉的有效成分为，其具有强氧化性，可将氧化，D项正确；答案选D。纵观近年的高考试题，可以发现高考对于电化学板块内容的考查几乎没有什么变化，主要考查的还是陌生的原电池装置和电解池装置的分析，对于电解池的考查概率有所提高，特别是利用电解池生产化工品和处理环境污染物成为命题特点。万变不离其宗，问题的落脚点主要是在电极的极性判断、两极发生的反应情况和电解液成分的参与情况这些问题上。1．（2023·天津·统考三模）如图1所示为铅蓄电池，图2所示为用铅蓄电池做电源，石墨做电极，电解溶液，Z为盐桥。下列说法正确的是A．X连B极，Y连A极B．铅蓄电池放电时，负极得电子被氧化，电极析出，质量越来越大C．将Z换成阴离子交换膜，电解一小段时间后，X极区和Y极区溶液浓度均变小。D．将Z换成铜片，电解一小段时间，Z的质量几乎不变【答案】D【分析】用铅蓄电池做电源，石墨做电极，电解溶液，Z为盐桥，铅蓄电池中铅为负极、氧化铅为正极，正极连接图2的Y极，负极连接X极，X极上氯离子失电子产生氯气，Y极上铜离子得电子产生铜。【解析】A．A为负极，B为正极，即X连A极，Y连B极，A错误；B．负极失电子被氧化，B错误；C．若2是阴离子交换膜，Y为阳极，电极反应式为，同时左边溶液转移相同个数的到右边，X为阴极，电极反应式为，所以左边溶液浓度减小，理论上右边溶液浓度不变，C错误；D．若将Z换成铜片，相当于两个串联的电解池，X为阴极(电极反应式为)，Z左侧为阳极(电极反应式为)，Z右侧为阴极(电极反应式为)，Y为阳极(电极反应式为)，理论上Z的质量不变，D正确；答案选D。2．（2023·河北唐山·统考三模）某研究所为硫酸工厂的尾气处理专门设计了SO2—空气质子交换膜燃料电池，以实现制硫酸、发电、环保的结合，电池示意图如下。下列说法正确的是(空气中氧气体积分数按20%计)

A．该电池放电时质子从电极B移向电极AB．负极的电极反应为C．a端的电势高于b端D．相同条件下，放电过程中消耗的SO2和空气的体积比为2：5【答案】D【分析】由题干SO2—空气质子交换膜燃料电池装置示意图可知，惰性多孔电极A通入SO2，反应中SO2发生氧化反应，故电极A为负极，电极反应为：，惰性多孔电极B为正极，发生还原反应，电极反应为：O2+4H++4e-=2H2O。【解析】A．由分析可知，电极A为负极，B为正极，故该电池放电时质子从电极A移向电极B，A错误；B．由分析可知，负极的电极反应为，B错误；C．由分析可知，电极A为负极，B为正极，故a端的电势低于于b端，C错误；D．由题干信息空气中氧气体积分数按20%计，相同条件下，根据电子守恒可知，n(SO2)=2n(O2)，则n(SO2)=2n(空气)×20%，同温同压下气体的体积之比等于物质的量之比，故放电过程中消耗的SO2和空气的体积比为2：5，D正确；故答案为：D。3．（2023·湖北武汉·统考模拟预测）科学家近年发明了一种新型光电催化装置，它能将葡萄糖和CO2转化为甲酸盐，如图所示。光照时，光催化电极a产生电子(e-)和空穴(h+)，图中的双极膜中间层中的H2O会解离产生H+和OH-。

下列说法错误的是A．光催化电极a的反应为C6H12O6+12h++18OH-=6HCOO-+12H2OB．双极膜中间层中的H+在外电场作用下向催化电极b移动C．理论上电路中转移4mole-时可生成2molHCOO-D．阳极区和阴极区的pH均减小【答案】C【分析】科学家近年发明了一种新型光电催化装置，它能将葡萄糖和CO2转化为甲酸盐，光照时，光催化电极a产生电子(e-)和空穴(h+)，电子经过电源到达催化电极b处，则光催化电池a为阳极，催化电极b为阴极。【解析】A．该装置可以将葡萄糖转化为甲酸盐，C6H12O6在电极a处得到空穴(h+)生成HCOO-，方程式为：C6H12O6+12h++18OH-=6HCOO-+12H2O，故A正确；B．电解池中阳离子向阴极移动，则双极膜中间层中的H+在外电场作用下向催化电极b移动，故B正确；C．CO2在电极b处得到电子生成HCOO-，电极方程式为：CO2+2e-+H2O=HCOO-+OH-，理论上电路中转移4mole-时可以在催化电极b处得到2molHCOO-，另外光催化电极a处得到2molHCOO-，共可生成4molHCOO-，故C错误；D．光催化电极a处发生反应C6H12O6+12h++18OH-=6HCOO-+12H2O，氢氧根浓度减小，pH减小，电极b处CO2转化为甲酸，然后甲酸和KHCO3溶液反应使溶液pH减小，故D正确；故选C。4．（2023·辽宁·校联考三模）高效储能电池——锂硫电池具有价格低廉、环境友好等特点，已经用于某些飞机，其原电池模型以及充、放电过程如图所示。下列说法错误的是

A．放电时，化学能转化为电能B．碳添加剂是为了增强电极的导电性C．放电时，1mol转化为得到2mol电子D．充电时，阳极的总的电极反应式是【答案】C【解析】A．放电时是原电池装置，化学能转化为电能，故A正确；B．碳具有导电性，碳添加剂是为了增强电极的导电性，故B正确；C．放电时，，3mol得到2mol电子，则1mol转化为得到mol电子，故C错误；D．由右图可知，充电时，阳极的总的电极反应式为，故D正确；故答案选C。5．（2023·福建南平·统考三模）西北工业大学推出一种新型电池。该电池能有效地捕获，将其转化为，再将产生的电解制氨，过程如图所示。下列说法错误的是

A．d电极为电解池的阳极B．电池总反应式为：C．c极区溶液的pH升高D．电路中转移时，理论上能得到【答案】D【分析】由图可知，锌为活泼金属，失去电子发生氧化反应，a为负极、b为正极，则c为阴极、d为阳极；【解析】A．由分析可知，d电极为电解池的阳极，A正确；B．电池总反应为锌和二氧化氮反应生成亚硝酸锌：，B正确；C．c极区为阴极区，亚硝酸根离子发生还原生成，溶液碱性增强，故溶液的pH升高，C正确；D．c极区为阴极区，亚硝酸根离子发生还原生成，电子转移为，则电路中转移时，理论上能得到，D错误；故选D。6．（2023·四川攀枝花·统考三模）在直流电场作用下双极膜中间层中的H2O解离为H+和OH-，并分别向两极迁移。如图所示装置，可将捕捉的二氧化碳转化为CaCO3而矿化封存，减少碳排放，同时得到氧气、氢气、高浓度盐酸等产品。下列说法正确的是A．CaCO3在碱室形成B．两个双极膜中间层的H+均向右移动C．向碱室中加入NaHCO3固体，有利于CO2的矿化封存D．b极为阳极，电极反应式为4OH--4e=O2↑+2H2O【答案】D【分析】右侧双极膜中氢离子进入酸室，氢氧根离子右移在电极b上发生还原反应生成O2，所以b为阳极，左侧双极膜中氢氧根离子进入碱室，与二氧化碳反应生成碳酸根离子，氢离子左移在电极a上发生还原反应生成H2，所以a为阴极。【解析】A．由图可知，CO通过左侧阴离子交换膜进入中间室内与Ca2+结合形成碳酸钙，CaCO3在中间室形成，故A错误；B．由图可知，右侧双极膜中氢离子进入酸室生成盐酸，左侧双极膜中氢离子左移在电极a上发生还原反应生成H2，故B错误；C．碱室中二氧化碳和碱反应生成碳酸根离子，碳酸根离子通过左侧阴离子交换膜进入中间室内，与Ca2+结合形成碳酸钙，加入NaHCO3固体会消耗氢氧根不利于CO2的吸收，故C错误；D．右侧双极膜中氢离子进入酸室，氢氧根离子右移在电极b上发生还原反应生成O2，所以b为阳极，电极反应式为4OH--4e=O2↑+2H2O，故D正确；故选D。7．（2023·重庆九龙坡·重庆市育才中学校考三模）近期科技工作者开发了一套以乙醇为原料制备DDE()的电解装置如下图所示。下列说法正确的是A．催化电极的电极电势：b＞aB．阴极电极反应式为C．电解后溶液的pH会减小(忽略溶液体积变化)D．每产生1mol需要消耗3mol【答案】D【解析】A．b极氢离子生成氢气发生还原反应，为阴极，则催化电极的电极电势：b<a，A错误；B．阴极反应得到电子的还原反应，反应为2H++2e-=H2↑，B错误；C．由图可知，反应中生成2个氢离子，又消耗2个氢离子，故pH值不变，C错误；D．由图可知，每产生1mol的周期中，有1mol乙醇生成乙醛、乙醛又与2mol乙醇生成水和DDE，故需要消耗3mol，D正确；故选D。8．（2023·河北·校联考模拟预测）科学家设计了电催化双边加氢装置，大大提高了工作效率，其装置如图所示。下列叙述错误的是A．M极附近pH增大B．AEM为阴离子交换膜C．转移1mol电子，理论上生成1mol[R—H]D．N极反应式之一为【答案】C【分析】该装置为电解池，M为阴极，电极反应式为[R]+H2O+e-=[R-H]+OH-，N为阳极，电极反应式为，另一反应为[R]+H=[R-H]；【解析】A．M极生成OH-，碱性增强，附近pH增大，A正确；B．由图可知OH-从M极透过AEM膜进入N极，则AEM为阴离子交换膜，B正确；C．M极和N极都生成[R-H]，由M极的[R]+H2O+e-=[R-H]+OH-，N极[R]+H=[R-H]，可知转移1mol电子，理论上生成2mol[R—H]，C错误；D．N为阳极，电极反应式为，D正确；故选：C。9．（2023·湖北·校联考模拟预测）我国某科研团队设计了一种新型能量存储/转化装置(如图所示)。闭合K2、断开K1时，制氢并储能；断开K2、闭合K1时，供电。已知Zn(OH)2与Al(OH)3的性质相似。下列说法正确的是

A．制氢时，太阳能直接转化为化学能B．制氢时，每产生1molH2，X电极的质量增加2gC．供电时，Zn电极发生的反应为Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2D．供电时，电子流向为：Zn电极→用电器→X电极【答案】D【分析】闭合K2、断开K1时，制氢并储能，构成电解池，Pt电极发生还原反应，为阴极，X电极发生氧化反应，为阳极；断开K2、闭合K1时，构成原电池，X电极发生还原反应，为正极，Zn电极发生氧化反应，为负极。【解析】A．制氢时，太阳能转化为电能，电能再转化为化学能，A错误；B．制氢时，每生成1molH2，转移2mol电子，X电极为阳极，反应式为Ni(OH)2-e-+OH-=NiOOH+H2O，故每生成1molH2，X电极的质量减小2g，B错误；C．供电时，Zn电极发生氧化反应，发生反应Zn-2e-+4OH-=ZnO+2H2O，C错误；D．供电时，X电极发生还原反应，为正极，Zn电极发生氧化反应，为负极，故电子流向为：Zn电极→用电器→X电极，D正确；答案为D。10．（2023·河南·统考三模）环氧乙烷(，简称EO)是一种重要的有机合成原料和高效消毒剂。由乙烯经电解制备EO的原理示意图如下：下列说法正确的是A．电极b接电源的正极B．电极a发生反应为：CH2=CH2+H2O+Cl⁻+2e⁻=HOCH2CH2Cl+H+C．该过程的总反应为：CH2=CH2+H2O+H2D．当电路中转移2mol电子时，有22.4LCH2=CH2在阳极区发生反应【答案】C【分析】由图示反应流程可知，氯离子在a电极变为氯气，失电子化合价升高，发生氧化反应，所以电极a为阳极，氯气与水反应生成次氯酸，次氯酸与乙烯发生加成反应生成HOCH2CH2Cl；氢离子在b电极放电生成氢气，阳极室中的钾离子透过阳离子膜进入阴极室，与氢离子放电后剩余的氢氧根结合变为氢氧化钾，HOCH2CH2Cl与氢氧化钾反应生成环氧乙烷和氯化钾。【解析】A．由上述分析可知，电极b是阴极，与电源负极相连，A错误；B．由上述分析可知，氯离子在电极a失电子发生反应，电极反应式为2Cl--2e-=Cl2（或CH₂=CH₂+H₂O+Cl⁻-2e⁻=HOCH₂CH₂Cl+H+），B错误；C．由上述分析可知，该反应的总反应方程式为CH2=CH2+H2O+H2，C正确；D．未注明气体所处的温度、压强，无法计算体积，D错误；故选C。11．（2023·安徽·校联考三模）目前可采用“双极膜组”电渗析法淡化海水，同时获得副产品A和B，模拟工作原理如图所示。M和N为离子交换膜，在直流电作用下，双极阴阳膜(BP)复合层间的解离成和，作为和的离子源。下列说法正确的是A．X电极为阴极，电极反应式为2H2O+2e-=2OH-+H2↑B．M为阳离子交换膜，N为阴离子交换膜，BP膜的作用是选择性通过Cl-和Na+C．每生成5.6L气体a，理论上获得副产品A和B各0.5molD．“双极膜组”电渗析法也可应用于从盐溶液(MX)制备相应的酸(HX)和碱(MOH)【答案】D【分析】由BP双极膜中H+、OH-移动方向可知：X电极为电解池的阳极，电极反应式为：2+2e-=Cl2，Y电极为阴极，电极反应式为：2H++2e-=H2,电解总反应为：,精制食盐水中钠离子经过M离子交换膜移向产品A室，与BP双极膜中转移过来的氢氧根结合生成氢氧化钠，所以M膜为阳离子交换膜，盐室中氯离子经过N离子交换膜移向产品B室，与BP双极膜中转移过来的氢离子结合生成氯化氢，所以N为阴离子交换膜。【解析】A．由图中氢氧根移动方向可知X电极为阳极，电极反应式为：2+2e-=Cl2，A错误；B．由题意可知，精制食盐水中钠离子经过M离子交换膜移向产品A室，与BP双极膜中转移过来的氢氧根结合生成氢氧化钠，所以M膜为阳离子交换膜，盐室中氯离子经过N离子交换膜移向产品B室，与BP双极膜中转移过来的氢离子结合生成氯化氢，所以N为阴离子交换膜，BP双极膜的作用是选择性通过氢离子和氢氧根离子，B错误；C．阳极反应式为：2+2e-=Cl2，电路中每生成标况下5.6L气体氯气，其物质的量为0.25mol，转移电子0.5mol，理论上获得副产品A（氢氧化钠溶液）和B（氯化氢溶液）各0.5mol，需标明标准状况，C错误；D．“双极膜组”电渗析法从氯化钠溶液中获得酸（HCl）和碱（NaOH），由此可知：也可从M溶液制备相应的酸(HX)和碱(MOH)，D正确；故选D。12．（2023·青海玉树·统考三模）电解质浓度不同形成的浓差电池，称为离子浓差电池。以浓差电池为电源，以石墨为电极将NH3转化为高纯H2的装置如图所示。下列说法正确的是

A．Cu(1)的电势低于Cu(2)的电势B．C(1)极电极反应式为2NH3-6e-+6OH-=