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2023年高考化学三轮回归教材重难点03 电化学基础知识
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这是一份2023年高考化学三轮回归教材重难点03 电化学基础知识，共23页。试卷主要包含了电极的判断，电解池的电极反应及其放电顺序，电解的四大类型及规律，十五种新型电池的电极反应式，燃料电池的电极反应式，燃料电池中氧气得电子的思维模型等内容，欢迎下载使用。
2023年高考化学三轮回归教材重难点
回归教材重难点03 电化学基础知识
高考五星高频考点。电化学内容位于新教材《必修1》和《化学反应原理》中。电化学是高考每年必考内容，命制的角度有电极反应式的正误判断与书写，电池反应式的书写，正负极的判断，电池充、放电时离子移动方向的判断，电极附近离子浓度的变化，电解的应用与计算，金属的腐蚀与防护等。同时通过陌生化学电源的装置图，考查学生接受、吸收、整合化学信息的能力，也体现了对“宏观辨识与微观探析”的学科核心素养考查。
1．电极的判断
2．电解池的电极反应及其放电顺序
(1)阳离子在阴极上的放电顺序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋＞……
(2)阴离子在阳极上的放电顺序：S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞……
3．电解的四大类型及规律
类型
电极反应特点
实例
电解物质
电解液浓度
pH
电解液复原方法
电解
水型
阴极：4H＋＋ 4e－===2H2↑
阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
NaOH
H2O
增大
增大
加H2O
H2SO4
减小
Na2SO4
不变
电解电解质型
电解质的阴、阳离子分别在两极放电
HCl
电解质
减小
增大
通入HCl气体
CuCl2
—
加CuCl2
放H2生碱型
阴极：放H2生成碱
阳极：电解质阴离子放电
NaCl
电解质和水
生成新电解质
增大
通入HCl气体
放O2生酸型
阴极：电解质阳离子放电阳极：放O2生成酸
CuSO4
减小
加CuO
4．十五种新型电池的电极反应式
锌银电池
总反应：Ag2O＋Zn＋H2O2Ag＋Zn(OH)2
正极
Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－
负极
Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2
锌空气电池
总反应：2Zn＋O2＋4OH－＋2H2O===2Zn(OH)
正极
O2＋4e－＋2H2O===4OH－
负极
Zn＋4OH－－2e－===Zn(OH)
镍铁
电池
总反应：NiO2＋Fe＋2H2O Fe(OH)2＋Ni(OH)2
正极
NiO2＋2e－＋2H2O===Ni(OH)2＋2OH－
负极
Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2
高铁电池
总反应：3Zn＋2FeO＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4OH－
正极
FeO＋3e－＋4H2O===Fe(OH)3＋5OH－
负极
Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2
镍镉电池
总反应：Cd＋2NiOOH＋2H2O Cd(OH)2＋2Ni(OH)2
正极
NiOOH＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－
负极
Cd－2e－＋2OH－===Cd(OH)2
MgH2O2
电池
总反应：H2O2＋2H＋＋Mg===Mg2＋＋2H2O
正极
H2O2＋2H＋＋2e－===2H2O
负极
Mg－2e－===Mg2＋
MgAgCl
电池
总反应：Mg＋2AgCl===2Ag＋Mg2＋＋2Cl－
正极
2AgCl＋2e－===2Ag＋2Cl－
负极
Mg－2e－===Mg2＋
镁钴电池
总反应：xMg＋Mo3S4MgxMo3S4
正极
Mo3S4＋2xe－=== Mo3S
负极
xMg－2xe－===xMg2＋
钠硫
电池
总反应：2Na＋xS===Na2Sx
正极
负极
2Na－2e－===2Na＋
钠硫蓄
电池
总反应：2Na2S2＋NaBr3Na2S4＋3NaBr
正极
NaBr3＋2e－＋2Na＋===3NaBr
负极
2Na2S2－2e－===Na2S4＋2Na＋
钠离子
电池
总反应：Na1－mCoO2＋NamCnNaCoO2＋Cn
正极
Na1－mCoO2＋me－＋mNa＋=== NaCoO2
负极
NamCn－me－===mNa＋＋Cn
全钒液
流电池
总反应：VO＋2H＋＋V2＋ V3＋＋VO2＋＋H2O
正极
VO＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O
负极
V2＋－e－===V3＋
锂钒氧化物电池
总反应：xLi＋LiV3O8===Li1＋xV3O8
正极
xLi＋＋LiV3O8＋xe－===Li1＋xV3O8
负极
xLi－xe－=== xLi＋
锂－铜
电池
总反应：2Li＋Cu2O＋H2O===2Cu＋2Li＋＋2OH－
正极
Cu2O＋H2O＋2e－===2Cu＋2OH－
负极
Li－e－===Li＋
锂离子
电池
总反应：Li1－xCoO2＋LixC6 LiCoO2＋C6(x＜1)
正极
Li1－xCoO2＋xe－＋xLi＋===LiCoO2
负极
LixC6－xe－===xLi＋＋C6
5．新型化学电源中电极反应式的书写三步骤
6．燃料电池的电极反应式(以CH3OH为例电极反应式)
电池类型
导电介质
反应式
酸性燃料电池
H＋
总反应：2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O
正极
O2＋4e－＋4H＋===2H2O
负极
CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋
碱性燃料电池
OH－
总反应：2CH3OH＋3O2＋4OH－===2CO＋6H2O
正极
O2＋4e－＋2H2O===4OH－
负极
CH3OH－6e－＋8OH－=== CO＋6H2O
熔融碳酸盐燃料电池
CO
总反应：2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O
正极
负极
CH3OH－6e－＋3CO===4CO2↑＋2H2O
固态氧化物燃料电池
O2－
总反应：2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O
正极
O2＋4e－===2O2－
负极
CH3OH－6e－＋3O2－=== CO2↑＋2H2O
质子交换膜燃料电池
H＋
总反应：2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O
正极
O2＋4e－＋4H＋===2H2O
负极
CH3OH－6e－＋H2O=== CO2↑＋6H＋
7．燃料电池中氧气得电子的思维模型
根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质都是O2，O2得到电子后化合价降低，首先变成O2－，O2－能否存在要看电解质环境。由于电解质溶液(酸碱盐)的不同，其电极反应也有所不同，下表为四种不同电解质环境中，氧气得电子后为O2－的存在形式：
电解质环境
从电极反应式判O2－的存在形式
酸性电解质溶液环境下
O2＋4H＋＋4e－===2H2O
碱性电解质溶液环境下
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
固体电解质(高温下能传导O2－)环境下
O2＋4e－===2O2－
熔融碳酸盐(如：熔融K2CO3)环境下
O2＋2CO2＋4e－===2CO
1．(2021•河北选择性考试)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2.22
D．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
【解析】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。A项，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K+通过，不允许O2通过，故A正确；B项，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项，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项，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3.9g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。
2．(2021•广东选择性考试)钴(Co)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pH均增大
B．生成1molCo，Ⅰ室溶液质量理论上减少16 g
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：为2Co2++2H2O2 Co +O2↑+4H+
【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，放电生成的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Co2++2e-=Co，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2Co2++2H2O2 Co +O2↑+4H+。A项，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项，由分析可知，阴极生成1mol钴，阳极有1mol水放电，则Ⅰ室溶液质量减少18g，故B错误；C项，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项，由分析可知，电解的总反应的离子方程式为2Co2++2H2O2 Co +O2↑+4H+，故D正确；故选D。
3．(2021•湖南选择性考试)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示：
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ZnBr2的浓度不断减小
C．充电时，M极的电极反应式为Zn2++2e﹣═Zn
D．隔膜允许阳离子通过，也允许阴离子通过
【答案】B
【解析】锌溴液流电池总反应为：Zn+Br2═ZnBr2，其中N为正极，发生还原反应，电极反应方程式为Br2+2e﹣＝2Br﹣，M为负极，发生氧化反应，电极反应方程式为Zn﹣2e﹣＝Zn2+，放电过程中，左侧Zn2+流向右侧，左侧ZnBr2的浓度不断减少，充电过程中，发生反应ZnBr2Zn+Br2。A项，依据分析可知，N为正极，故A正确；B项，放电时，左侧为负极，发生氧化反应，电极反应方程式为Zn﹣2e﹣＝Zn2+，左侧生成的Zn2+流向右侧，故左侧ZnBr2的浓度不变，右侧ZnBr2的浓度变大，故B错误；C项，.放电时，M为负极，充电时，M及为阴极，发生还原反应，电极反应式为Zn2++2e﹣═Zn，故C正确；D项，中间沉积锌位置的作用为提供电解液，故其隔膜既可以允许阳离子通过，也允许阴离子通过，故D正确；故选B。
4．(2021•天津卷)如下所示电解装置中，通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成，Fe2O3逐渐溶解，下列判断错误的是( )
A．a是电源的负极
B．通电一段时间后，向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出现红色
C．随着电解的进行，CuCl2溶液浓度变大
D．当0.01mol Fe2O3完全溶解时，至少产生气体336mL (折合成标准状况下)
【答案】C
【解析】通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成，Fe2O3逐渐溶解，说明石墨电极Ⅱ为阳极，则电源b为正极，a为负极，石墨电极Ⅰ为阴极。A项， a是电源的负极，故A正确；B项，石墨电极Ⅱ为阳极，通电一段时间后，产生氧气和氢离子，所以向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出现红色，故B正确；C项，随着电解的进行，铜离子在阴极得电子生成铜单质，所以CuCl2溶液浓度变小，故C错误；D项，当0.01mol Fe2O3完全溶解时，消耗氢离子为0.06mol，根据阳极电极反应式2H2O-4e-=4H++O2，产生氧气为0.015mol，体积为336mL (折合成标准状况下)，故D正确；故选C。
5．(2021•辽宁选择性考试)利用(Q)与电解转化法从烟气中分离的原理如图。已知气体可选择性通过膜电极，溶液不能通过。下列说法错误的是( )
A．a为电源负极 B．溶液中Q的物质的量保持不变
C．在M极被还原 D．分离出的从出口2排出
【答案】C
【解析】由题干信息可知，M极发生的是由Q转化为的过程，该过程是一个还原反应，故M极为阴极，电极反应为：+2H2O+2e-=+2OH-，故与M极相连的a电极为负极，N极为阳极，电极反应为：-2e-=+2H+，b极为电源正极。A项，由分析可知，a为电源负极，A正确；B项，由分析可知，根据电子守恒可知，溶液中Q的物质的量保持不变，B正确；C项，由分析可知，整个过程CO2未被还原，CO2在M极发生反应为CO2+OH-=HCO3-，C错误；D项，由题干信息可知，M极上CO2发生反应为：CO2+OH-= HCO3-被吸收，HCO3-向阳极移动，N极上发生的反应为：HCO3-+H+=H2O+CO2↑，故分离出的CO2从出口2排出，D正确；故选C。
6．(2021•湖北选择性考试) Na2Cr2O7的酸性水溶液随着H+浓度的增大会转化为CrO3。电解法制备CrO3的原理如图所示。下列说法错误的是( )
A．电解时只允许H+通过离子交换膜
B．生成O2和H2的质量比为8:1
C．电解一段时间后阴极区溶液OH-的浓度增大
D．CrO3的生成反应为：Cr2O72-＋2H+＝2CrO3＋H2O
【答案】A
【解析】左侧电极上产生O2，右侧电极上产生H2，说明左极为阳极，电极反应式为2H2O－4e-＝4H+＋O2↑，左侧制备三氧化铬：Cr2O72-＋2H+＝2CrO3＋H2O；右极为阴极，电极反应式为4H2O＋4e-＝4OH-＋2H2↑。在阳极区参与反应制备三氧化铬，故不通过离子交换膜，通过交换膜向阴极区迁移，A项错误；根据电子守恒，产生O2、H2的质量之比为32:4＝8:1，B项正确；由阴极反应式知，阴极产生OH-；如果阴极通过交换膜向左侧迁移，OH-必然会中和H+，与题意相矛盾，所以，钠离子由左侧向右侧迁移，阴极区氢氧化钠溶液浓度增大，C项正确；根据原料和产物组成知，Cr2O72-＋2H+＝2CrO3＋H2O；D项正确。
7．(2021•海南选择性考试)液氨中存在平衡：2NH3NH4++NH2-。如图所示为电解池装置，以KNH2的液氨溶液为电解液，电解过程中a、b两个惰性电极上都有气泡产生。下列有关说法正确的是( )
A．b电极连接的是电源的负极 B．a电极的反应为2NH3+2e-=H2+2NH2-
C．电解过程中，阴极附近K+浓度减小 D．理论上两极产生的气体物质的量之比为1:1
【答案】B
【解析】A项，根据图示可知：在b电极上产生N2，N元素化合价升高，失去电子，发生氧化反应，所以b电极为阳极，连接电源的正极，A错误；B项，电极a上产生H2，H元素化合价降低得到电子，发生还原反应，所以a电极为阴极，电极反应式为：2NH3+2e-=H2+2NH2-，B正确；C项，电解过程中，阴极附近产生NH2-，使附近溶液中阴离子浓度增大，为维持溶液电中性，阳离子K+会向阴极区定向移动，最终导致阴极附近K+浓度增大，C错误；D项，每反应产生1 mol H2，转移2 mol电子，每反应产生1 mol N2，转移6 mol电子，故阴极产生H2与阳极产生的N2的物质的量的比是3:1，D错误；故选B。
8．(2022·安徽省黄山市高三理科综合测试)我国科学家最近发明了一种Zn—PbO2电池，该电池由a和b两种离子交换膜隔成A、B、C三个区域，电解质分别为KOH、K2SO4和H2SO4，装置如下图。已知放电时，B室中电解质浓度不断增大。下列说法不正确的是( )
A．PbO2电极电势比Zn电极电势高
B．a为阴离子交换膜
C．正极反应式为：PbO2 + 2e-+ 4H+ + SO42-= PbSO4 + 2H2O
D．电池工作时，每消耗6.5 g Zn，理论上A区域溶液质量减少1.3 g
【答案】B
【解析】该装置为原电池装置，根据两个电极的活性对比，Zn比PbO2活泼，所以Zn极作负极，PbO2极作正极。A项，该装置中，PbO2电极作为正极，Zn电极作为负极，所以PbO2电极电势高于Zn电极，故A正确；B项，Zn电极反应式为：Zn+4OH--2e-=Zn(OH)42-，A池消耗氢氧根离子，负电荷减少，根据电荷守恒，钾离子向正极移动，所以a为阳离子交换膜，故B错误；C项，PbO2电极作为正极，得电子，其反应式为：bO2 + 2e-+ 4H+ + SO42-= PbSO4 + 2H2O，故C正确；D项，Zn电极电极反应式为：Zn+4OH--2e-=Zn(OH)42-，每消耗6.5gZn，转移0.2mol电子，即向正极迁移0.2molK+，同时引入0.1mol Zn2+，溶液质量差为，故D正确；故选B。
9．(2022·辽宁省大连市高三双基测试)“碳呼吸电池”是一种新型能源装置，其工作原理如图所示。下列有关说法错误的是( )
A．通入CO2的一极电极反应式为：2CO2+2e−=C2O42-
B．金属铝电极发生氧化反应
C．每得到1molAl2(C2O4)3，电路中转移3mol电子
D．以该装置为电源进行粗铜的电解精炼，金属铝质量减少27g时，理论上阴极质量增加96g
【答案】C
【解析】据图可知Al被氧化，所以金属铝为负极，通入CO2的电极为正极，CO2被还原为草酸根。A项，据图可知CO2在正极被还原为草酸根，根据电子守恒、元素守恒可得反应式为2CO2+2e−=C2O42-，A正确；B项，铝为金属，在负极被氧化为Al3+，B正确；C项，每得到1mol Al2(C2O4)3，则需要2mol Al，根据电极反应可知转移6mol电子，C错误；D项，金属铝质量减少27g，即减少1mol Al，根据电极反应Al-3e−=Al3+可知，转移3mol电子，则电极铜时，阴极生成1.5mol铜，质量为1.5mol×64g/mol=96g，D正确；故选C。
10．(2022·山东省德州市高三联考)液流电池是电化学储能领域的一个研究热点，其优点是储能容量大、使用寿命长。下图为一种中性/ Fe液流电池的结构及工作原理图。下列有关说法错误的是( )
A．充电时A电极连电源负极
B．放电时正极电极反应为：Fe(CN)63-+e-= Fe(CN)64-
C．放电时负极区离子浓度增大，正极区离子浓度减小
D．充电时阴极电极反应：ZnBr42-+2e-= Zn+4Br-
【答案】C
【解析】由图可知，放电时，电极A为液流电池的负极，锌在溴离子作用下失去电子发生氧化反应生成四溴合锌离子，电极反应式为Zn+4Br--2e-= ZnBr42-，电极B为正极，六氰合铁酸根离子在正极得到电子发生还原反应生成六氰合亚铁酸根离子，电极反应式为Fe(CN)63-+e-= Fe(CN)64-；充电时，A电极连电源负极，做电解池的阴极，四溴合锌离子在阴极得到电子发生还原反应生成锌和溴离子，电极反应式为ZnBr42-+2e-= Zn+4Br-，电极B与正极相连，做电解池阳极，六氰合亚铁酸根离子在阳极失去电子发生氧化反应生成六氰合铁酸根离子，电极反应式为Fe(CN)64--e-= Fe(CN)63-。A项，充电时，A电极连电源负极，做电解池的阴极，故A正确；B项，放电时，电极B为正极，六氰合铁酸根离子在正极得到电子发生还原反应生成六氰合亚铁酸根离子，电极反应式为Fe(CN)63-+e-= Fe(CN)64-，故B正确；C项，放电时，电极A为液流电池的负极，锌在溴离子作用下失去电子发生氧化反应生成四溴合锌离子，电极反应式为Zn+4Br--2e-= ZnBr42-，由电极反应式可知，放电时负极区离子浓度减小，故C错误；D项，充电时，A电极连电源负极，做电解池的阴极，四溴合锌离子在阴极得到电子发生还原反应生成锌和溴离子，电极反应式为ZnBr42-+2e-= Zn+4Br-，故D正确；故选C。
11．(2022·湖北省部分重点中学高三第二次联考)我国科研团队以聚氨酯为电解液(合成路线如图)实现了稳定高效且可逆循环的K-CO2电池。总反应为：4KSn+3CO22K2CO3+4Sn，其中生成的K2CO3附着在正极上。下列说法错误的是( )
A．放电时，内电路中电流由KSn合金经酯基电解质流向羧基化碳纳米管
B．电池的正极反应式为4K++3CO2+4e-=2K2CO3+C
C．羧基化碳纳米管中引入的羧基可促进电子的转移
D．充电时，电路中通过1mol电子，多壁碳纳米管减重36g
【答案】D
【解析】由总反应可知放电时KSn合金为负极，羧基化碳纳米管为正极；充电时KSn合金与电源负极相连，为电解池阴极，羧基化碳纳米管为阳极。A项，放电时为原电池装置，内电路中电流是由负极流向正极，即放电时，内电路中电流由KSn合金经酯基电解质流向羧基化碳纳米管，A正确；B项，根据总反应式可知，负极反应式为：KSn-e-=Sn+K+，电池的正极反应式为4K++3CO2+4e-=2K2CO3+C，B正确；C项，电极材料为KSn和羧基化碳纳米管，KSn与水反应，-COOH与KOH反应，可促进电子的转移，C正确；D项，充电时阳极反应为：C-4e-+ K2CO3=3 CO2↑+4K+， 碳纳米管及附着的碳酸钾会减少，电路中通过1mol电子，多壁碳纳米管减重3g，碳酸钾减少30g，D错误；故选D。
12．(2022·广东省汕头市高三教学质量监测iPON薄膜锂离子电池是目前研究最广泛的全固态薄膜锂离子电池。下图为其工作示意图，LiPON薄膜只允许通过，电池反应为LixSi+Li1-xCoO2Si+LiCoO2。下列有关说法正确的是。( )
A．LiPON薄膜在充放电过程中质量发生变化
B．导电介质C可为Li 2SO4溶液
C．放电时b极为正极，发生反应：Li1-xCoO2+xLi++xe-═LiCoO2
D．充电时，当外电路通过0.2mol电子时，非晶硅薄膜上质量减少1.4g
【答案】C
【解析】由题干信息中电池总反应可表示为LixSi+Li1-xCoO2Si+LiCoO2可知，电极a为非晶硅薄膜，充电时Li+得电子成为Li嵌入该薄膜材料中，则电极a为阴极，电极反应式为xLi++xe-+Si=LixSi，电极b为阳极，电极反应式为LiCoO2-xe-═Li1-xCoO2+xLi+，放电时电极a为负极，电极反应为LixSi-xe-═Si+xLi+，电极b为正极，电极反应式为Li1-xCoO2+xLi++xe-═LiCoO2。A项，LiPON薄膜在充放电过程中仅仅起到盐桥的作用，并未参与电极反应，故其质量不发生变化，A错误；B项，由于2Li+2H2O=2LiOH+H2↑，故导电介质C中不能有水，则不可为Li 2SO4溶液，B错误；C项，放电时b极为正极，发生反应：Li1-xCoO2+xLi++xe-═LiCoO2，C正确；D项，充电时，电极a为阴极，电极反应式为xLi++xe-+Si=LixSi，则当外电路通过0.2mol电子时，非晶硅薄膜上质量增重0.2mol×7g∙mol-1=1.4g，D错误；故选C。
13．(2022·湖北省新高考高三质量检测)中科院福建物构所YaobingWang团队首次构建了一种可逆水性Zn—CO2电池，实现了CO2和HCOOH之间的高效可逆转换，其反应原理如图所示：
已知双极膜可将水解离为H+和OH-，并实现其定向通过。下列说法中错误的是( )
A．放电时，负极电极反应式为Zn+4OH--2e-=Zn(OH)42-
B．CO2转化为HCOOH过程中，Zn电极的电势低于多孔Pd电极的
C．充电过程中，甲酸在多孔Pd电极表面转化为CO2
D．当外电路通过2mol电子时，双极膜中离解水的物质的量为1mol
【答案】D
【解析】由图中可知，Zn发生失去电子的反应，为电池的负极；CO2得电子生成HCOOH，多孔Pd为电池的正极。A项，根据图中知，Zn发生失去电子的反应，电极反应式为Zn+4OH--2e-=Zn(OH)42-，A项正确；B项，CO2转化为HCOOH时为放电过程，Zn电极为负极，多孔Pd电极为正极，负极电势较低，B项正确；C项，充电过程中，HCOOH转化为CO2，C项正确；D项，根据溶液呈电中性，可知外电路通过2mol电子时，双极膜中离解的水的物质的量为2mol，D项错误。故选D。
14．(2022·河北省石家庄市示范性高中高三调研考试)钾离子电池由于其低成本、电解液中快的离子传导性以及高的工作电压等优点；近年来引起了科研工作者极大的关注。吉林大学杨春成教授课题组基于钾离子电池特性，设计并合成了一种VN-NPs/N-CNFs复合材料，并将其应用于钾离子电池的电极，放电时该电极反应为VN+3K++3e-→V+K3N，下列有关说法中错误的是( )
A．放电时，在Al电极区发生的是氧化反应
B．该电池的溶剂不能为水溶液
C．放电时，电解质中的K+向Cu电极区移动
D．放电时，每转移1mole-，Cu电极区质量减少39g
【答案】D
【解析】以VN-NPs/N-CNFs和K/KFe[Fe(CN)6]的钾离子电池，放电时铜电极反应为VN+3K++3e-→V+K3N，故放电时Cu电极为正极，Al电极为负极。A项，放电时，Al电极为负极，在Al电极区发生的是氧化反应，故A正确；B项，电池中含有钾，钾性质活泼能与水反应，故该电池的溶剂为有机溶剂，该电池的溶剂不能为水溶液，故B正确；C项，放电时，Al电极为负极，钾离子向正极移动，即放电时，电解质中的K+向Cu电极区移动，故C正确；D项，放电时，铜电极反应为VN+3K++3e-→V+K3N，每转移1mole-，Cu电极区质量增加39g，故D错误；故选D。
15．(2022·广东省普通高中高三联合质量测评)钠离子电池是极具潜力的下一代电化学储能电池。我国科学家研究出一种钠离子可充电电池的工作示意图如下，电池内部只允许Na+通过，电池反应为+ + ，(其中-R1代表没参与反应的-COONa，-R2代表没参与反应的-ONa)，下列有关说法不正确的是( )
A．钠离子电池相比于锂离子电池，具有原料储量丰富，价格低廉的优点
B．放电时，a极为负极，发生氧化反应
C．充电时，阴极发生反应为+2e-+2Na+=
D．充电时，当电路中转移0.3mol电子时，Q极质量减少6.9g
【答案】C
【解析】依据电池反应可知，放电过程中负极发生氧化反应： ，正极发生还原反应： ；而充电过程中阳极发生氧化反应：，阴极发生还原反应：。A项，解释钠离子电池相较于锂离子电池的优点，A项正确；B项，依据电池反应可推断出虚线表示放电过程，根据物质的变化可判断a极为负极，发生氧化反应，B项正确；C项，根据充电时物质的变化结合分析可知，充电时，阴极发生反应为，C项错误；D项，充电时Na+从Q极转移到P极，且2e-~Na+，故当转移0.3mol电子时减少0.3mol Na+，质量为6.9g，D项正确；故选C。
16．(2022·河北省神州智达省级高三第五次联测)铁铬液流电池是一种在酸性介质中，正、负极活性物质均为液体的电池，其工作原理如图所示，已知：氧化性：Fe3+>Cr3+。下列说法错误的是( )
A．放电时，电子由a电极经负载流向b电极
B．放电时，电池的总反应为：Cr2++Fe3+=Cr3++Fe2+
C．充电时，阴极电极反应式为：Cr3++e—=Cr2+
D．充电时，H+由左侧电极室经交换膜移向右侧
【答案】A
【解析】由离子的氧化性强弱顺序可知，电池放电时，a为原电池的正极，铁离子在正极得到电子发生还原反应生成亚铁离子，电极反应式为Fe3++e—=Fe2+，b为负极，Cr2+在负极失去失去电子发生氧化反应生成Cr3+，电极反应式为Cr2+—e—= Cr3+；充电时，a与直流电源的正极相连，是电解池的阳极，b与负极相连，是阴极。A项，由离子的氧化性强弱顺序可知，电池放电时，a为原电池的正极，电子由b电极经负载流向a电极，A错误；B项，由离子的氧化性强弱顺序可知，电池的总反应为Cr2+与Fe3+反应生成Cr3+ 和Fe2+，总反应方程式为Cr2+ +Fe3+=Cr3+ +Fe2+，故B正确；C项，充电时，b与直流电源的负极相连，是电解池的阴极，Cr3+在阴极得到电子发生还原反应生成Cr2+，电极反应式为Cr3+ +e-=Cr2+ ，故C正确；D项，充电时，阳离子向阴极移动，则H+由左侧电极室经交换膜移向右侧，故D正确；故选A。
17．(2022·湖南省三湘名校教育联盟高三第二次大联考)火星大气由96%的二氧化碳气体组成，火星探测器采用Li—CO2电池供电，其反应机理如图所示，下列说法错误的是( )
A．R方向为电子移动的方向
B．CO2电极反应式为4Li++4e-+3CO2=2Li2CO3+C
C．可采用LiNO3溶液作为电解质溶液
D．碳酸锂的生成和分解形式提供了实现可逆电化学电池
【答案】C
【解析】由图可知，放电时，Li失电子作负极，电极反应式为Li-e-=Li+，无机碳电极作正极，电极反应式为3CO2+4e-=C+2 CO32-，电池总反应为4Li+3CO2=2Li2CO3+C，充电时，Li极为阴极，电极反应式为Li++e-=Li，无机碳电极作阳极，电极反应式为C+2 CO32--4e-=3CO2↑，电解总反应为2Li2CO3+C4Li+3CO2↑。A项，Li电极为负极，二氧化碳电极上二氧化碳得电子生成无机碳，所以R方向为电子移动的方向，A正确；B项，CO2为电池的正极，反应式为4Li++4e-+3CO2=2Li2CO3+C，B正确；C项，由于Li能与水发生反应，所以不能用水系溶液作为电解质溶液，C错误；D项，放电过程涉及碳酸锂的生成，充电过程涉及碳酸锂的分解，D正确；故选C。
18．(2022·山东省学情高三教学质量检测)某大学科研团队，在光电催化体系中，利用双极膜处理烟气中的SO2，工作原理如下图所示，O2在电极上生成一种具有强氧化性的羟基自由基()，
下列有关说法错误的是( )
A．该装置把电能和光能转化成化学能
B．阳极电极反应式：SO2-2e-+4OH-= SO42-+2H2O
C．该装置处理标准状况下5.6LSO2时，有0.25 mol H+透过膜a
D．该装置中总反应方程式：2SO2+O2+2H2O2 H2SO4
【答案】D
【解析】根据图示知，该装置为电解池，将电能转化为化学能，左侧电极为SO2转化为SO42-的过程，S元素化合价升高，失电子，做阳极，H2O电离出的OH-经过阴离子交换膜(膜b)进入阳极室，电解池右侧是阴极室，H2O电离出的H+经过阳离子交换膜(膜a)进入阴极室，氧气在阴极得电子被还原为羟基自由基。A项，该装置为电解池，是将电能和光能转化为化学能，A正确；B项，由图示结合分析知，阳极SO2结合OH-转化为SO42-，对应电极反应为：SO2-2e-+4OH-= SO42-+2H2O，B正确；C项，当阳极处理1 mol SO2时，则电路中转移2 mol电子，阴极O2得电子，根据电极反应O2+2e-+2H+=2HO·，知可形成2 mol HO·，2 mol HO·可氧化1 mol SO2，故实际阳极和阴极处理SO2量相等，则当有5.6 L SO2被处理时，实际阳极处理的，则电路中转移电子=2n(SO2)=2 ×0.125 mol =0.25 mol，根据电荷守恒知有0.25 mol H+经过膜a进入阴极，C正确；D项，由图示知，阴极室发生如下反应：O2+2e-+2H+=2HO·、2HO·+SO2=2H++ SO42-，则阴极室总反应为：O2+ SO2+2e-= SO42-，阳极反应为：SO2-2e-+4OH-= SO42-+2H2O，故该装置总反应方程式为：2SO2+O2+4OH-2 SO42-+2H2O，D错误；故选D。
19．(2022·山东省潍坊市高三学科核心素养统测)科学家开发了一种绿色环保“全氢电池”，其工作原理如图所示。下列说法错误的是( )
A．吸附层a发生的电极反应： H2-2e-+2OH-=2H2O
B．离子交换膜只允许Na+通过
C．一段时间后右极室pH增大
D．“全氢电池”将酸碱反应的中和能转化为电能
【答案】B
【解析】吸附层a吸收H2，作阳极，发生的电极反应：H2-2e-+2OH-=2H2O，吸附层b释放H2，作阴极，发生的电极反应：2H++2e-=H2↑，离子交换膜为阳离子交换膜，从左边移动到右边。A项，吸附层a吸收H2为阳极，电极反应：H2-2e-+2OH-=2H2O，A正确；B项，H+在吸附层b参加反应，离子交换膜还允许H+通过，B错误；C项，右极室发生的电极反应：2H++2e-=H2↑，一段时间后，pH增大，C正确；D项，将正、负电极反应叠加可知，实际发生的是H++OH-=H2O，全氢电池工作时，将酸碱反应的中和能转化为电能，D正确；故选B。
20．(2022·江苏省常熟市高三联考)科学家最近发明了一种Al-PbO2电池，电解质为K2SO4、H2SO4、KOH，通过x和y两种离子交换膜将电解质溶液隔开，形成M、R、N三个电解质溶液区域(a>b)，结构示意图如图所示。下列说法错误的是( )
A．K+通过X膜移向M区
B．R区域的电解质浓度逐渐增大
C．放电时，Al电极反应为：Al+4OH--3e-=[ Al(OH)4]-
D．消耗1.8gAl时，N区域电解质溶液减少16.0g
【答案】A
【解析】该电池为Al-PbO2电池， 电解质为K2SO4、H2SO4、KOH，通过x和y两种离子交换膜将电解质溶液隔开，形成M、R、N三个电解质溶液区域(a>b)，从图中可知原电池工作时负极发生反应为：Al+4OH--3e-=[ Al(OH)4]-，消耗OH-，K+向正极移动；正极反应为：PbO2+4H++SO42-+2e-= PbSO4+2H2O， 正极消耗H+和SO42-，阴离子向负极移动；则x是阳离子交换膜，y是阴离子交换膜，则M区为KOH，R区为K2SO4，N区为H2SO4。A项，原电池工作时负极发生反应为：Al+4OH--3e-=[ Al(OH)4]-，消耗OH-，K+向正极移动，向R区移动，故A错误。B项，R区域K+与SO42-不断进入，所以电解质浓度逐渐增大，故B正确。C项，放电时候，原电池工作时，Al电极为负极，发生反应为：Al+4OH--3e-=[ Al(OH)4]-，故C正确；D项，消耗1.8gAl，电子转移0.2mol，N区消耗0.4mol H+，0.1mol SO42-，同时有0.1mol SO42-移向R区，则相当于减少0.2mol H2SO4，同时生成0.2mol H2O，则R区实际减少质量为，故D正确。故选A
21．(2022·湖北省部分重点中学高三质量检测)SO2-O2燃料电池将化学能转化为电能的同时，也实现了SO2制备硫酸，其原理如图所示。下列说法正确的是( )
A．交换膜X为阴离子交换膜
B．电极Pt2的电极反应式为O2+4e- =2O2-
C．相同条件下，放电过程中消耗的SO2和S2的质量比为4:1
D．若用该电池电解硫酸铜溶液，则理论上生成64g铜时，消耗1molO2
【答案】C
【解析】由图可知电极Pt1为负极，电极反应式为SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+，电极Pt2为正极，电极反应式为O2+4H++4e-=2H2O，总反应为2SO2+ O2+2H2O=H2SO4。A项，电极Pt1为负极，电极反应式为SO2+2H2O-2e-= SO42-+4H+，电极Pt2为正极，电极反应式为2+4H++4e-=2H2O，故应该是氢离子从左侧到右侧，交换膜X为阳离子交换膜，A项错误；B项，电极Pt2是氧气得到电子最终生成水，发生反应2+4H++4e-=2H2O，B项错误；C项，根据总反应2SO2+ O2+2H2O=H2SO4可知，相同条件下，放电过程中消耗的SO2和O2的质量比=(2mol×64g/mol):(1mol×32g/mol)=4:1，C项正确；项，电解硫酸铜溶液生成Cu的电极反应式为Cu2++2e-=Cu，生成64g铜，电路中转移2mol e-，再结合2+4H++4e-=2H2O可知该电池消耗0.5molO2，D项错误；故选C。
2023年高考化学三轮回归教材重难点
回归教材重难点03 电化学基础知识
高考五星高频考点。电化学内容位于新教材《必修1》和《化学反应原理》中。电化学是高考每年必考内容，命制的角度有电极反应式的正误判断与书写，电池反应式的书写，正负极的判断，电池充、放电时离子移动方向的判断，电极附近离子浓度的变化，电解的应用与计算，金属的腐蚀与防护等。同时通过陌生化学电源的装置图，考查学生接受、吸收、整合化学信息的能力，也体现了对“宏观辨识与微观探析”的学科核心素养考查。
1．电极的判断
2．电解池的电极反应及其放电顺序
(1)阳离子在阴极上的放电顺序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋＞……
(2)阴离子在阳极上的放电顺序：S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞……
3．电解的四大类型及规律
类型
电极反应特点
实例
电解物质
电解液浓度
pH
电解液复原方法
电解
水型
阴极：4H＋＋ 4e－===2H2↑
阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
NaOH
H2O
增大
增大
加H2O
H2SO4
减小
Na2SO4
不变
电解电解质型
电解质的阴、阳离子分别在两极放电
HCl
电解质
减小
增大
通入HCl气体
CuCl2
—
加CuCl2
放H2生碱型
阴极：放H2生成碱
阳极：电解质阴离子放电
NaCl
电解质和水
生成新电解质
增大
通入HCl气体
放O2生酸型
阴极：电解质阳离子放电阳极：放O2生成酸
CuSO4
减小
加CuO
4．十五种新型电池的电极反应式
锌银电池
总反应：Ag2O＋Zn＋H2O2Ag＋Zn(OH)2
正极
Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－
负极
Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2
锌空气电池
总反应：2Zn＋O2＋4OH－＋2H2O===2Zn(OH)
正极
O2＋4e－＋2H2O===4OH－
负极
Zn＋4OH－－2e－===Zn(OH)
镍铁
电池
总反应：NiO2＋Fe＋2H2O Fe(OH)2＋Ni(OH)2
正极
NiO2＋2e－＋2H2O===Ni(OH)2＋2OH－
负极
Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2
高铁电池
总反应：3Zn＋2FeO＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4OH－
正极
FeO＋3e－＋4H2O===Fe(OH)3＋5OH－
负极
Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2
镍镉电池
总反应：Cd＋2NiOOH＋2H2O Cd(OH)2＋2Ni(OH)2
正极
NiOOH＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－
负极
Cd－2e－＋2OH－===Cd(OH)2
MgH2O2
电池
总反应：H2O2＋2H＋＋Mg===Mg2＋＋2H2O
正极
H2O2＋2H＋＋2e－===2H2O
负极
Mg－2e－===Mg2＋
MgAgCl
电池
总反应：Mg＋2AgCl===2Ag＋Mg2＋＋2Cl－
正极
2AgCl＋2e－===2Ag＋2Cl－
负极
Mg－2e－===Mg2＋
镁钴电池
总反应：xMg＋Mo3S4MgxMo3S4
正极
Mo3S4＋2xe－=== Mo3S
负极
xMg－2xe－===xMg2＋
钠硫
电池
总反应：2Na＋xS===Na2Sx
正极
负极
2Na－2e－===2Na＋
钠硫蓄
电池
总反应：2Na2S2＋NaBr3Na2S4＋3NaBr
正极
NaBr3＋2e－＋2Na＋===3NaBr
负极
2Na2S2－2e－===Na2S4＋2Na＋
钠离子
电池
总反应：Na1－mCoO2＋NamCnNaCoO2＋Cn
正极
Na1－mCoO2＋me－＋mNa＋=== NaCoO2
负极
NamCn－me－===mNa＋＋Cn
全钒液
流电池
总反应：VO＋2H＋＋V2＋ V3＋＋VO2＋＋H2O
正极
VO＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O
负极
V2＋－e－===V3＋
锂钒氧化物电池
总反应：xLi＋LiV3O8===Li1＋xV3O8
正极
xLi＋＋LiV3O8＋xe－===Li1＋xV3O8
负极
xLi－xe－=== xLi＋
锂－铜
电池
总反应：2Li＋Cu2O＋H2O===2Cu＋2Li＋＋2OH－
正极
Cu2O＋H2O＋2e－===2Cu＋2OH－
负极
Li－e－===Li＋
锂离子
电池
总反应：Li1－xCoO2＋LixC6 LiCoO2＋C6(x＜1)
正极
Li1－xCoO2＋xe－＋xLi＋===LiCoO2
负极
LixC6－xe－===xLi＋＋C6
5．新型化学电源中电极反应式的书写三步骤
6．燃料电池的电极反应式(以CH3OH为例电极反应式)
电池类型
导电介质
反应式
酸性燃料电池
H＋
总反应：2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O
正极
O2＋4e－＋4H＋===2H2O
负极
CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋
碱性燃料电池
OH－
总反应：2CH3OH＋3O2＋4OH－===2CO＋6H2O
正极
O2＋4e－＋2H2O===4OH－
负极
CH3OH－6e－＋8OH－=== CO＋6H2O
熔融碳酸盐燃料电池
CO
总反应：2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O
正极
负极
CH3OH－6e－＋3CO===4CO2↑＋2H2O
固态氧化物燃料电池
O2－
总反应：2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O
正极
O2＋4e－===2O2－
负极
CH3OH－6e－＋3O2－=== CO2↑＋2H2O
质子交换膜燃料电池
H＋
总反应：2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O
正极
O2＋4e－＋4H＋===2H2O
负极
CH3OH－6e－＋H2O=== CO2↑＋6H＋
7．燃料电池中氧气得电子的思维模型
根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质都是O2，O2得到电子后化合价降低，首先变成O2－，O2－能否存在要看电解质环境。由于电解质溶液(酸碱盐)的不同，其电极反应也有所不同，下表为四种不同电解质环境中，氧气得电子后为O2－的存在形式：
电解质环境
从电极反应式判O2－的存在形式
酸性电解质溶液环境下
O2＋4H＋＋4e－===2H2O
碱性电解质溶液环境下
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
固体电解质(高温下能传导O2－)环境下
O2＋4e－===2O2－
熔融碳酸盐(如：熔融K2CO3)环境下
O2＋2CO2＋4e－===2CO
1．(2021•河北选择性考试)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2.22
D．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
【解析】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。A项，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K+通过，不允许O2通过，故A正确；B项，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项，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项，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3.9g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。
2．(2021•广东选择性考试)钴(Co)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pH均增大
B．生成1molCo，Ⅰ室溶液质量理论上减少16 g
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：为2Co2++2H2O2 Co +O2↑+4H+
【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，放电生成的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Co2++2e-=Co，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2Co2++2H2O2 Co +O2↑+4H+。A项，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项，由分析可知，阴极生成1mol钴，阳极有1mol水放电，则Ⅰ室溶液质量减少18g，故B错误；C项，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项，由分析可知，电解的总反应的离子方程式为2Co2++2H2O2 Co +O2↑+4H+，故D正确；故选D。
3．(2021•湖南选择性考试)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示：
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ZnBr2的浓度不断减小
C．充电时，M极的电极反应式为Zn2++2e﹣═Zn
D．隔膜允许阳离子通过，也允许阴离子通过
【答案】B
【解析】锌溴液流电池总反应为：Zn+Br2═ZnBr2，其中N为正极，发生还原反应，电极反应方程式为Br2+2e﹣＝2Br﹣，M为负极，发生氧化反应，电极反应方程式为Zn﹣2e﹣＝Zn2+，放电过程中，左侧Zn2+流向右侧，左侧ZnBr2的浓度不断减少，充电过程中，发生反应ZnBr2Zn+Br2。A项，依据分析可知，N为正极，故A正确；B项，放电时，左侧为负极，发生氧化反应，电极反应方程式为Zn﹣2e﹣＝Zn2+，左侧生成的Zn2+流向右侧，故左侧ZnBr2的浓度不变，右侧ZnBr2的浓度变大，故B错误；C项，.放电时，M为负极，充电时，M及为阴极，发生还原反应，电极反应式为Zn2++2e﹣═Zn，故C正确；D项，中间沉积锌位置的作用为提供电解液，故其隔膜既可以允许阳离子通过，也允许阴离子通过，故D正确；故选B。
4．(2021•天津卷)如下所示电解装置中，通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成，Fe2O3逐渐溶解，下列判断错误的是( )
A．a是电源的负极
B．通电一段时间后，向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出现红色
C．随着电解的进行，CuCl2溶液浓度变大
D．当0.01mol Fe2O3完全溶解时，至少产生气体336mL (折合成标准状况下)
【答案】C
【解析】通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成，Fe2O3逐渐溶解，说明石墨电极Ⅱ为阳极，则电源b为正极，a为负极，石墨电极Ⅰ为阴极。A项， a是电源的负极，故A正确；B项，石墨电极Ⅱ为阳极，通电一段时间后，产生氧气和氢离子，所以向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出现红色，故B正确；C项，随着电解的进行，铜离子在阴极得电子生成铜单质，所以CuCl2溶液浓度变小，故C错误；D项，当0.01mol Fe2O3完全溶解时，消耗氢离子为0.06mol，根据阳极电极反应式2H2O-4e-=4H++O2，产生氧气为0.015mol，体积为336mL (折合成标准状况下)，故D正确；故选C。
5．(2021•辽宁选择性考试)利用(Q)与电解转化法从烟气中分离的原理如图。已知气体可选择性通过膜电极，溶液不能通过。下列说法错误的是( )
A．a为电源负极 B．溶液中Q的物质的量保持不变
C．在M极被还原 D．分离出的从出口2排出
【答案】C
【解析】由题干信息可知，M极发生的是由Q转化为的过程，该过程是一个还原反应，故M极为阴极，电极反应为：+2H2O+2e-=+2OH-，故与M极相连的a电极为负极，N极为阳极，电极反应为：-2e-=+2H+，b极为电源正极。A项，由分析可知，a为电源负极，A正确；B项，由分析可知，根据电子守恒可知，溶液中Q的物质的量保持不变，B正确；C项，由分析可知，整个过程CO2未被还原，CO2在M极发生反应为CO2+OH-=HCO3-，C错误；D项，由题干信息可知，M极上CO2发生反应为：CO2+OH-= HCO3-被吸收，HCO3-向阳极移动，N极上发生的反应为：HCO3-+H+=H2O+CO2↑，故分离出的CO2从出口2排出，D正确；故选C。
6．(2021•湖北选择性考试) Na2Cr2O7的酸性水溶液随着H+浓度的增大会转化为CrO3。电解法制备CrO3的原理如图所示。下列说法错误的是( )
A．电解时只允许H+通过离子交换膜
B．生成O2和H2的质量比为8:1
C．电解一段时间后阴极区溶液OH-的浓度增大
D．CrO3的生成反应为：Cr2O72-＋2H+＝2CrO3＋H2O
【答案】A
【解析】左侧电极上产生O2，右侧电极上产生H2，说明左极为阳极，电极反应式为2H2O－4e-＝4H+＋O2↑，左侧制备三氧化铬：Cr2O72-＋2H+＝2CrO3＋H2O；右极为阴极，电极反应式为4H2O＋4e-＝4OH-＋2H2↑。在阳极区参与反应制备三氧化铬，故不通过离子交换膜，通过交换膜向阴极区迁移，A项错误；根据电子守恒，产生O2、H2的质量之比为32:4＝8:1，B项正确；由阴极反应式知，阴极产生OH-；如果阴极通过交换膜向左侧迁移，OH-必然会中和H+，与题意相矛盾，所以，钠离子由左侧向右侧迁移，阴极区氢氧化钠溶液浓度增大，C项正确；根据原料和产物组成知，Cr2O72-＋2H+＝2CrO3＋H2O；D项正确。
7．(2021•海南选择性考试)液氨中存在平衡：2NH3NH4++NH2-。如图所示为电解池装置，以KNH2的液氨溶液为电解液，电解过程中a、b两个惰性电极上都有气泡产生。下列有关说法正确的是( )
A．b电极连接的是电源的负极 B．a电极的反应为2NH3+2e-=H2+2NH2-
C．电解过程中，阴极附近K+浓度减小 D．理论上两极产生的气体物质的量之比为1:1
【答案】B
【解析】A项，根据图示可知：在b电极上产生N2，N元素化合价升高，失去电子，发生氧化反应，所以b电极为阳极，连接电源的正极，A错误；B项，电极a上产生H2，H元素化合价降低得到电子，发生还原反应，所以a电极为阴极，电极反应式为：2NH3+2e-=H2+2NH2-，B正确；C项，电解过程中，阴极附近产生NH2-，使附近溶液中阴离子浓度增大，为维持溶液电中性，阳离子K+会向阴极区定向移动，最终导致阴极附近K+浓度增大，C错误；D项，每反应产生1 mol H2，转移2 mol电子，每反应产生1 mol N2，转移6 mol电子，故阴极产生H2与阳极产生的N2的物质的量的比是3:1，D错误；故选B。
8．(2022·安徽省黄山市高三理科综合测试)我国科学家最近发明了一种Zn—PbO2电池，该电池由a和b两种离子交换膜隔成A、B、C三个区域，电解质分别为KOH、K2SO4和H2SO4，装置如下图。已知放电时，B室中电解质浓度不断增大。下列说法不正确的是( )
A．PbO2电极电势比Zn电极电势高
B．a为阴离子交换膜
C．正极反应式为：PbO2 + 2e-+ 4H+ + SO42-= PbSO4 + 2H2O
D．电池工作时，每消耗6.5 g Zn，理论上A区域溶液质量减少1.3 g
【答案】B
【解析】该装置为原电池装置，根据两个电极的活性对比，Zn比PbO2活泼，所以Zn极作负极，PbO2极作正极。A项，该装置中，PbO2电极作为正极，Zn电极作为负极，所以PbO2电极电势高于Zn电极，故A正确；B项，Zn电极反应式为：Zn+4OH--2e-=Zn(OH)42-，A池消耗氢氧根离子，负电荷减少，根据电荷守恒，钾离子向正极移动，所以a为阳离子交换膜，故B错误；C项，PbO2电极作为正极，得电子，其反应式为：bO2 + 2e-+ 4H+ + SO42-= PbSO4 + 2H2O，故C正确；D项，Zn电极电极反应式为：Zn+4OH--2e-=Zn(OH)42-，每消耗6.5gZn，转移0.2mol电子，即向正极迁移0.2molK+，同时引入0.1mol Zn2+，溶液质量差为，故D正确；故选B。
9．(2022·辽宁省大连市高三双基测试)“碳呼吸电池”是一种新型能源装置，其工作原理如图所示。下列有关说法错误的是( )
A．通入CO2的一极电极反应式为：2CO2+2e−=C2O42-
B．金属铝电极发生氧化反应
C．每得到1molAl2(C2O4)3，电路中转移3mol电子
D．以该装置为电源进行粗铜的电解精炼，金属铝质量减少27g时，理论上阴极质量增加96g
【答案】C
【解析】据图可知Al被氧化，所以金属铝为负极，通入CO2的电极为正极，CO2被还原为草酸根。A项，据图可知CO2在正极被还原为草酸根，根据电子守恒、元素守恒可得反应式为2CO2+2e−=C2O42-，A正确；B项，铝为金属，在负极被氧化为Al3+，B正确；C项，每得到1mol Al2(C2O4)3，则需要2mol Al，根据电极反应可知转移6mol电子，C错误；D项，金属铝质量减少27g，即减少1mol Al，根据电极反应Al-3e−=Al3+可知，转移3mol电子，则电极铜时，阴极生成1.5mol铜，质量为1.5mol×64g/mol=96g，D正确；故选C。
10．(2022·山东省德州市高三联考)液流电池是电化学储能领域的一个研究热点，其优点是储能容量大、使用寿命长。下图为一种中性/ Fe液流电池的结构及工作原理图。下列有关说法错误的是( )
A．充电时A电极连电源负极
B．放电时正极电极反应为：Fe(CN)63-+e-= Fe(CN)64-
C．放电时负极区离子浓度增大，正极区离子浓度减小
D．充电时阴极电极反应：ZnBr42-+2e-= Zn+4Br-
【答案】C
【解析】由图可知，放电时，电极A为液流电池的负极，锌在溴离子作用下失去电子发生氧化反应生成四溴合锌离子，电极反应式为Zn+4Br--2e-= ZnBr42-，电极B为正极，六氰合铁酸根离子在正极得到电子发生还原反应生成六氰合亚铁酸根离子，电极反应式为Fe(CN)63-+e-= Fe(CN)64-；充电时，A电极连电源负极，做电解池的阴极，四溴合锌离子在阴极得到电子发生还原反应生成锌和溴离子，电极反应式为ZnBr42-+2e-= Zn+4Br-，电极B与正极相连，做电解池阳极，六氰合亚铁酸根离子在阳极失去电子发生氧化反应生成六氰合铁酸根离子，电极反应式为Fe(CN)64--e-= Fe(CN)63-。A项，充电时，A电极连电源负极，做电解池的阴极，故A正确；B项，放电时，电极B为正极，六氰合铁酸根离子在正极得到电子发生还原反应生成六氰合亚铁酸根离子，电极反应式为Fe(CN)63-+e-= Fe(CN)64-，故B正确；C项，放电时，电极A为液流电池的负极，锌在溴离子作用下失去电子发生氧化反应生成四溴合锌离子，电极反应式为Zn+4Br--2e-= ZnBr42-，由电极反应式可知，放电时负极区离子浓度减小，故C错误；D项，充电时，A电极连电源负极，做电解池的阴极，四溴合锌离子在阴极得到电子发生还原反应生成锌和溴离子，电极反应式为ZnBr42-+2e-= Zn+4Br-，故D正确；故选C。
11．(2022·湖北省部分重点中学高三第二次联考)我国科研团队以聚氨酯为电解液(合成路线如图)实现了稳定高效且可逆循环的K-CO2电池。总反应为：4KSn+3CO22K2CO3+4Sn，其中生成的K2CO3附着在正极上。下列说法错误的是( )
A．放电时，内电路中电流由KSn合金经酯基电解质流向羧基化碳纳米管
B．电池的正极反应式为4K++3CO2+4e-=2K2CO3+C
C．羧基化碳纳米管中引入的羧基可促进电子的转移
D．充电时，电路中通过1mol电子，多壁碳纳米管减重36g
【答案】D
【解析】由总反应可知放电时KSn合金为负极，羧基化碳纳米管为正极；充电时KSn合金与电源负极相连，为电解池阴极，羧基化碳纳米管为阳极。A项，放电时为原电池装置，内电路中电流是由负极流向正极，即放电时，内电路中电流由KSn合金经酯基电解质流向羧基化碳纳米管，A正确；B项，根据总反应式可知，负极反应式为：KSn-e-=Sn+K+，电池的正极反应式为4K++3CO2+4e-=2K2CO3+C，B正确；C项，电极材料为KSn和羧基化碳纳米管，KSn与水反应，-COOH与KOH反应，可促进电子的转移，C正确；D项，充电时阳极反应为：C-4e-+ K2CO3=3 CO2↑+4K+， 碳纳米管及附着的碳酸钾会减少，电路中通过1mol电子，多壁碳纳米管减重3g，碳酸钾减少30g，D错误；故选D。
12．(2022·广东省汕头市高三教学质量监测iPON薄膜锂离子电池是目前研究最广泛的全固态薄膜锂离子电池。下图为其工作示意图，LiPON薄膜只允许通过，电池反应为LixSi+Li1-xCoO2Si+LiCoO2。下列有关说法正确的是。( )
A．LiPON薄膜在充放电过程中质量发生变化
B．导电介质C可为Li 2SO4溶液
C．放电时b极为正极，发生反应：Li1-xCoO2+xLi++xe-═LiCoO2
D．充电时，当外电路通过0.2mol电子时，非晶硅薄膜上质量减少1.4g
【答案】C
【解析】由题干信息中电池总反应可表示为LixSi+Li1-xCoO2Si+LiCoO2可知，电极a为非晶硅薄膜，充电时Li+得电子成为Li嵌入该薄膜材料中，则电极a为阴极，电极反应式为xLi++xe-+Si=LixSi，电极b为阳极，电极反应式为LiCoO2-xe-═Li1-xCoO2+xLi+，放电时电极a为负极，电极反应为LixSi-xe-═Si+xLi+，电极b为正极，电极反应式为Li1-xCoO2+xLi++xe-═LiCoO2。A项，LiPON薄膜在充放电过程中仅仅起到盐桥的作用，并未参与电极反应，故其质量不发生变化，A错误；B项，由于2Li+2H2O=2LiOH+H2↑，故导电介质C中不能有水，则不可为Li 2SO4溶液，B错误；C项，放电时b极为正极，发生反应：Li1-xCoO2+xLi++xe-═LiCoO2，C正确；D项，充电时，电极a为阴极，电极反应式为xLi++xe-+Si=LixSi，则当外电路通过0.2mol电子时，非晶硅薄膜上质量增重0.2mol×7g∙mol-1=1.4g，D错误；故选C。
13．(2022·湖北省新高考高三质量检测)中科院福建物构所YaobingWang团队首次构建了一种可逆水性Zn—CO2电池，实现了CO2和HCOOH之间的高效可逆转换，其反应原理如图所示：
已知双极膜可将水解离为H+和OH-，并实现其定向通过。下列说法中错误的是( )
A．放电时，负极电极反应式为Zn+4OH--2e-=Zn(OH)42-
B．CO2转化为HCOOH过程中，Zn电极的电势低于多孔Pd电极的
C．充电过程中，甲酸在多孔Pd电极表面转化为CO2
D．当外电路通过2mol电子时，双极膜中离解水的物质的量为1mol
【答案】D
【解析】由图中可知，Zn发生失去电子的反应，为电池的负极；CO2得电子生成HCOOH，多孔Pd为电池的正极。A项，根据图中知，Zn发生失去电子的反应，电极反应式为Zn+4OH--2e-=Zn(OH)42-，A项正确；B项，CO2转化为HCOOH时为放电过程，Zn电极为负极，多孔Pd电极为正极，负极电势较低，B项正确；C项，充电过程中，HCOOH转化为CO2，C项正确；D项，根据溶液呈电中性，可知外电路通过2mol电子时，双极膜中离解的水的物质的量为2mol，D项错误。故选D。
14．(2022·河北省石家庄市示范性高中高三调研考试)钾离子电池由于其低成本、电解液中快的离子传导性以及高的工作电压等优点；近年来引起了科研工作者极大的关注。吉林大学杨春成教授课题组基于钾离子电池特性，设计并合成了一种VN-NPs/N-CNFs复合材料，并将其应用于钾离子电池的电极，放电时该电极反应为VN+3K++3e-→V+K3N，下列有关说法中错误的是( )
A．放电时，在Al电极区发生的是氧化反应
B．该电池的溶剂不能为水溶液
C．放电时，电解质中的K+向Cu电极区移动
D．放电时，每转移1mole-，Cu电极区质量减少39g
【答案】D
【解析】以VN-NPs/N-CNFs和K/KFe[Fe(CN)6]的钾离子电池，放电时铜电极反应为VN+3K++3e-→V+K3N，故放电时Cu电极为正极，Al电极为负极。A项，放电时，Al电极为负极，在Al电极区发生的是氧化反应，故A正确；B项，电池中含有钾，钾性质活泼能与水反应，故该电池的溶剂为有机溶剂，该电池的溶剂不能为水溶液，故B正确；C项，放电时，Al电极为负极，钾离子向正极移动，即放电时，电解质中的K+向Cu电极区移动，故C正确；D项，放电时，铜电极反应为VN+3K++3e-→V+K3N，每转移1mole-，Cu电极区质量增加39g，故D错误；故选D。
15．(2022·广东省普通高中高三联合质量测评)钠离子电池是极具潜力的下一代电化学储能电池。我国科学家研究出一种钠离子可充电电池的工作示意图如下，电池内部只允许Na+通过，电池反应为+ + ，(其中-R1代表没参与反应的-COONa，-R2代表没参与反应的-ONa)，下列有关说法不正确的是( )
A．钠离子电池相比于锂离子电池，具有原料储量丰富，价格低廉的优点
B．放电时，a极为负极，发生氧化反应
C．充电时，阴极发生反应为+2e-+2Na+=
D．充电时，当电路中转移0.3mol电子时，Q极质量减少6.9g
【答案】C
【解析】依据电池反应可知，放电过程中负极发生氧化反应： ，正极发生还原反应： ；而充电过程中阳极发生氧化反应：，阴极发生还原反应：。A项，解释钠离子电池相较于锂离子电池的优点，A项正确；B项，依据电池反应可推断出虚线表示放电过程，根据物质的变化可判断a极为负极，发生氧化反应，B项正确；C项，根据充电时物质的变化结合分析可知，充电时，阴极发生反应为，C项错误；D项，充电时Na+从Q极转移到P极，且2e-~Na+，故当转移0.3mol电子时减少0.3mol Na+，质量为6.9g，D项正确；故选C。
16．(2022·河北省神州智达省级高三第五次联测)铁铬液流电池是一种在酸性介质中，正、负极活性物质均为液体的电池，其工作原理如图所示，已知：氧化性：Fe3+>Cr3+。下列说法错误的是( )
A．放电时，电子由a电极经负载流向b电极
B．放电时，电池的总反应为：Cr2++Fe3+=Cr3++Fe2+
C．充电时，阴极电极反应式为：Cr3++e—=Cr2+
D．充电时，H+由左侧电极室经交换膜移向右侧
【答案】A
【解析】由离子的氧化性强弱顺序可知，电池放电时，a为原电池的正极，铁离子在正极得到电子发生还原反应生成亚铁离子，电极反应式为Fe3++e—=Fe2+，b为负极，Cr2+在负极失去失去电子发生氧化反应生成Cr3+，电极反应式为Cr2+—e—= Cr3+；充电时，a与直流电源的正极相连，是电解池的阳极，b与负极相连，是阴极。A项，由离子的氧化性强弱顺序可知，电池放电时，a为原电池的正极，电子由b电极经负载流向a电极，A错误；B项，由离子的氧化性强弱顺序可知，电池的总反应为Cr2+与Fe3+反应生成Cr3+ 和Fe2+，总反应方程式为Cr2+ +Fe3+=Cr3+ +Fe2+，故B正确；C项，充电时，b与直流电源的负极相连，是电解池的阴极，Cr3+在阴极得到电子发生还原反应生成Cr2+，电极反应式为Cr3+ +e-=Cr2+ ，故C正确；D项，充电时，阳离子向阴极移动，则H+由左侧电极室经交换膜移向右侧，故D正确；故选A。
17．(2022·湖南省三湘名校教育联盟高三第二次大联考)火星大气由96%的二氧化碳气体组成，火星探测器采用Li—CO2电池供电，其反应机理如图所示，下列说法错误的是( )
A．R方向为电子移动的方向
B．CO2电极反应式为4Li++4e-+3CO2=2Li2CO3+C
C．可采用LiNO3溶液作为电解质溶液
D．碳酸锂的生成和分解形式提供了实现可逆电化学电池
【答案】C
【解析】由图可知，放电时，Li失电子作负极，电极反应式为Li-e-=Li+，无机碳电极作正极，电极反应式为3CO2+4e-=C+2 CO32-，电池总反应为4Li+3CO2=2Li2CO3+C，充电时，Li极为阴极，电极反应式为Li++e-=Li，无机碳电极作阳极，电极反应式为C+2 CO32--4e-=3CO2↑，电解总反应为2Li2CO3+C4Li+3CO2↑。A项，Li电极为负极，二氧化碳电极上二氧化碳得电子生成无机碳，所以R方向为电子移动的方向，A正确；B项，CO2为电池的正极，反应式为4Li++4e-+3CO2=2Li2CO3+C，B正确；C项，由于Li能与水发生反应，所以不能用水系溶液作为电解质溶液，C错误；D项，放电过程涉及碳酸锂的生成，充电过程涉及碳酸锂的分解，D正确；故选C。
18．(2022·山东省学情高三教学质量检测)某大学科研团队，在光电催化体系中，利用双极膜处理烟气中的SO2，工作原理如下图所示，O2在电极上生成一种具有强氧化性的羟基自由基()，
下列有关说法错误的是( )
A．该装置把电能和光能转化成化学能
B．阳极电极反应式：SO2-2e-+4OH-= SO42-+2H2O
C．该装置处理标准状况下5.6LSO2时，有0.25 mol H+透过膜a
D．该装置中总反应方程式：2SO2+O2+2H2O2 H2SO4
【答案】D
【解析】根据图示知，该装置为电解池，将电能转化为化学能，左侧电极为SO2转化为SO42-的过程，S元素化合价升高，失电子，做阳极，H2O电离出的OH-经过阴离子交换膜(膜b)进入阳极室，电解池右侧是阴极室，H2O电离出的H+经过阳离子交换膜(膜a)进入阴极室，氧气在阴极得电子被还原为羟基自由基。A项，该装置为电解池，是将电能和光能转化为化学能，A正确；B项，由图示结合分析知，阳极SO2结合OH-转化为SO42-，对应电极反应为：SO2-2e-+4OH-= SO42-+2H2O，B正确；C项，当阳极处理1 mol SO2时，则电路中转移2 mol电子，阴极O2得电子，根据电极反应O2+2e-+2H+=2HO·，知可形成2 mol HO·，2 mol HO·可氧化1 mol SO2，故实际阳极和阴极处理SO2量相等，则当有5.6 L SO2被处理时，实际阳极处理的，则电路中转移电子=2n(SO2)=2 ×0.125 mol =0.25 mol，根据电荷守恒知有0.25 mol H+经过膜a进入阴极，C正确；D项，由图示知，阴极室发生如下反应：O2+2e-+2H+=2HO·、2HO·+SO2=2H++ SO42-，则阴极室总反应为：O2+ SO2+2e-= SO42-，阳极反应为：SO2-2e-+4OH-= SO42-+2H2O，故该装置总反应方程式为：2SO2+O2+4OH-2 SO42-+2H2O，D错误；故选D。
19．(2022·山东省潍坊市高三学科核心素养统测)科学家开发了一种绿色环保“全氢电池”，其工作原理如图所示。下列说法错误的是( )
A．吸附层a发生的电极反应： H2-2e-+2OH-=2H2O
B．离子交换膜只允许Na+通过
C．一段时间后右极室pH增大
D．“全氢电池”将酸碱反应的中和能转化为电能
【答案】B
【解析】吸附层a吸收H2，作阳极，发生的电极反应：H2-2e-+2OH-=2H2O，吸附层b释放H2，作阴极，发生的电极反应：2H++2e-=H2↑，离子交换膜为阳离子交换膜，从左边移动到右边。A项，吸附层a吸收H2为阳极，电极反应：H2-2e-+2OH-=2H2O，A正确；B项，H+在吸附层b参加反应，离子交换膜还允许H+通过，B错误；C项，右极室发生的电极反应：2H++2e-=H2↑，一段时间后，pH增大，C正确；D项，将正、负电极反应叠加可知，实际发生的是H++OH-=H2O，全氢电池工作时，将酸碱反应的中和能转化为电能，D正确；故选B。
20．(2022·江苏省常熟市高三联考)科学家最近发明了一种Al-PbO2电池，电解质为K2SO4、H2SO4、KOH，通过x和y两种离子交换膜将电解质溶液隔开，形成M、R、N三个电解质溶液区域(a>b)，结构示意图如图所示。下列说法错误的是( )
A．K+通过X膜移向M区
B．R区域的电解质浓度逐渐增大
C．放电时，Al电极反应为：Al+4OH--3e-=[ Al(OH)4]-
D．消耗1.8gAl时，N区域电解质溶液减少16.0g
【答案】A
【解析】该电池为Al-PbO2电池， 电解质为K2SO4、H2SO4、KOH，通过x和y两种离子交换膜将电解质溶液隔开，形成M、R、N三个电解质溶液区域(a>b)，从图中可知原电池工作时负极发生反应为：Al+4OH--3e-=[ Al(OH)4]-，消耗OH-，K+向正极移动；正极反应为：PbO2+4H++SO42-+2e-= PbSO4+2H2O， 正极消耗H+和SO42-，阴离子向负极移动；则x是阳离子交换膜，y是阴离子交换膜，则M区为KOH，R区为K2SO4，N区为H2SO4。A项，原电池工作时负极发生反应为：Al+4OH--3e-=[ Al(OH)4]-，消耗OH-，K+向正极移动，向R区移动，故A错误。B项，R区域K+与SO42-不断进入，所以电解质浓度逐渐增大，故B正确。C项，放电时候，原电池工作时，Al电极为负极，发生反应为：Al+4OH--3e-=[ Al(OH)4]-，故C正确；D项，消耗1.8gAl，电子转移0.2mol，N区消耗0.4mol H+，0.1mol SO42-，同时有0.1mol SO42-移向R区，则相当于减少0.2mol H2SO4，同时生成0.2mol H2O，则R区实际减少质量为，故D正确。故选A
21．(2022·湖北省部分重点中学高三质量检测)SO2-O2燃料电池将化学能转化为电能的同时，也实现了SO2制备硫酸，其原理如图所示。下列说法正确的是( )
A．交换膜X为阴离子交换膜
B．电极Pt2的电极反应式为O2+4e- =2O2-
C．相同条件下，放电过程中消耗的SO2和S2的质量比为4:1
D．若用该电池电解硫酸铜溶液，则理论上生成64g铜时，消耗1molO2
【答案】C
【解析】由图可知电极Pt1为负极，电极反应式为SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+，电极Pt2为正极，电极反应式为O2+4H++4e-=2H2O，总反应为2SO2+ O2+2H2O=H2SO4。A项，电极Pt1为负极，电极反应式为SO2+2H2O-2e-= SO42-+4H+，电极Pt2为正极，电极反应式为2+4H++4e-=2H2O，故应该是氢离子从左侧到右侧，交换膜X为阳离子交换膜，A项错误；B项，电极Pt2是氧气得到电子最终生成水，发生反应2+4H++4e-=2H2O，B项错误；C项，根据总反应2SO2+ O2+2H2O=H2SO4可知，相同条件下，放电过程中消耗的SO2和O2的质量比=(2mol×64g/mol):(1mol×32g/mol)=4:1，C项正确；项，电解硫酸铜溶液生成Cu的电极反应式为Cu2++2e-=Cu，生成64g铜，电路中转移2mol e-，再结合2+4H++4e-=2H2O可知该电池消耗0.5molO2，D项错误；故选C。
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