2026高三二轮专题复习化学习题_专题四　选择题专攻4　电化学装置图的综合分析（含解析）

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1.某锂离子电池其原理如图所示，下列说法不正确的是( )
A.隔膜为阳离子交换膜
B.放电时，A极发生反应为I3−+2e-===3I-
C.充放电过程中，只有一种元素化合价发生变化
D.用此电池电解(惰性电极)足量AgNO3溶液，当有1 ml离子穿过隔膜时，产生气体分子数目为0.25NA
2.(2024·河南省创新联盟模拟)科学家开发的一种宽温域的锂离子电池，其工作原理如图所示。
下列叙述错误的是( )
A.X极电势高于Y极电势
B.放电时，X极电极反应式为Li3V2(PO4)3-2e-+2Li+===Li5V2(PO4)3
C.充电时，电极Y与电源负极连接
D.充电时，每生成1.4 g Li时理论上转移电子数约为1.204×1023
3.(2024·长沙高三新高考适应性考试)氧化铋(Bi2O3)作为镍/铋电池的负极材料，因其理论容量高、易制备而受到广泛关注。如图为该电池的示意图，下列说法正确的是( )
A.放电时，OH-从电极a移向电极b
B.充电时，电子从电源负极→电极a→电极b→电源正极
C.放电时，总反应为Bi2O3+3H2O+6NiO===6NiOOH+2Bi
D.充电时，电路转移9.03×1024个电子，阳极质量增加255 g
4.(2024·湖南娄底高三模拟)普鲁士白(立方晶胞)可作为钠离子电池的正极材料，其机理示意图如图(其中Ⅱ、Ⅲ代表元素化合价)。下列有关说法不正确的是( )
A.若普鲁士黄的晶胞棱长为a pm，则其晶体的密度为8×134a3NA×1030 g·cm-3
B.普鲁士黄变成普鲁士白的电极反应式：4FeⅢFeⅢ(CN)6+8e-+8Na+===4Na2FeⅡFeⅡ(CN)6
C.普鲁士蓝晶胞中Fe3+与Fe2+的个数之比为1∶2
D.失电子的过程即为脱去Na+的过程
5.羟基自由基(·OH)是自然界中氧化性仅次于氟的氧化剂，在直流电源的作用下，利用如图所示装置处理含苯酚废水和含甲醛废水(已知：H2O在膜a、b间解离为H+和OH-)。下列说法错误的是( )
A.直流电源的电极电势：右端高于左端
B.阳极的电极反应式为OH--e-===·OH
C.电解质Na2SO4的作用是增强溶液的导电能力
D.每处理9.4 g苯酚，理论上有2.8 ml OH-透过膜b
6.(2024·江西九江市高三模拟)我国科学家设计了CO2与氯碱耦合电解池装置如图。这种方法的优点是可以得到氯气和氢氧化钠，实现与氯碱工业的联合。下列说法正确的是( )
A.离子交换膜为阴离子交换膜
B.工作一段时间阴极附近溶液的pH减小
C.电解总反应的化学方程式为CO2+2NaCl+H2OHCOONa+Cl2+NaOH
D.标准状况下，每生成2.24 L Cl2，溶液中通过的电子为0.2 ml
7.(2024·江西省部分高中学校高三联考)利用库仑测硫仪测定气体中SO2的含量的电解原理如图，检测前(此时电解池不工作)电解质溶液中c(I3−)c(I−)保持定值，待测气体进入电解池后，SO2溶解并将I3−还原，测硫仪便立即自动进行电解至c(I3−)c(I−)又回到原定值，测定结束后，通过测定电解消耗的电量进行计算SO2的含量(忽略检测前后溶液体积的变化)。下列说法正确的是( )
A.X极应该和电源的负极相连
B.电解时消耗的电量越多，待测气体中SO2的含量越低
C.当通入SO2时溶液中K+向X极移动
D.若有0.25 ml SO2被处理，则电解质溶液中约增加0.5 ml H+
8.电渗析法淡化海水装置示意图如图，电解槽中阴离子交换膜和阳离子交换膜相间排列，将电解槽分隔成多个独立的间隔室，海水充满在各个间隔室中。通电后，一个间隔室的海水被淡化，而其相邻间隔室的海水被浓缩，从而实现了淡水和浓缩海水分离。下列说法正确的是( )
A.离子交换膜b为阳离子交换膜
B.各间隔室的排出液中，①③⑤⑦为淡水
C.通电时，电极1附近溶液的pH比电极2附近溶液的pH变化明显
D.淡化过程中，得到的浓缩海水没有任何使用价值
9.用锂硫电池处理含有氯化铵的废水装置如图，锂硫电池工作原理：16Li + S88Li2S。下列说法正确的是( )
A.a电极与锂硫电池的正极相连
B.c、e为阴离子交换膜，d为阳离子交换膜
C.当锂硫电池中消耗32 g硫时，N室增加的离子总物质的量为4 ml
D.出口一和出口二物质分别为H3PO4浓溶液、Na2SO4浓溶液
10.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-===FeO42−+4H2O
B.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
11.(2023·山东潍坊高三下学期模拟)我国科学家采用单原子Ni和纳米Cu作串联催化剂，通过电解法将CO2转化为乙烯，装置示意图如图。已知：电解效率η(B)=n(生成B所用的电子)n(通过电极的电子)×100%。下列说法正确的是( )
A.电极a连接电源的正极
B.电极b上发生反应：2H2O+2e-===H2↑+2OH-
C.通电后右室溶液质量减少
D.若电解效率为60%，电路中通过1 ml电子时，标况下产生1.12 L乙烯
12.钠离子电池以其低成本、高安全性及其优异电化学属性等成为锂离子电池的首选“备胎”，其充放电过程是Na+在正、负极间的镶嵌与脱嵌。下列说法不正确的是( )
A.放电时负极区钠单质失去电子
B.充电时Na+由B极向A极移动
C.由于未使用稀缺的锂钴元素，量产后该电池生产成本比锂离子电池低
D.该电池一种正极材料为NaFeFe(CN)6，充电时的电极反应为Na1+xFeFe(CN)6-xe-===NaFeFe(CN)6+xNa+
答案精析
1.C [放电时B极为负极，S失去电子，发生氧化反应，释放出的锂离子移向正极，所以隔膜为阳离子交换膜，A正确；放电时，A极为正极，发生还原反应，电极反应式为I3−+2e-===3I-，B正确；充放电过程中，C元素和I元素的化合价均发生变化，C错误；用此电池电解(惰性电极)足量AgNO3溶液，阳极发生2H2O-4e-===O2↑+4H+，阴极发生4Ag++4e-===4Ag，当有1 ml离子穿过隔膜时(转移电子1 ml)，产生氧气0.25 ml，分子数目为0.25NA，D正确。]
2.B [放电时，电极X为正极，电极Y为负极，电池中正极电势高于负极电势，电势：电极X高于电极Y，A项正确；放电时，X极是正极，得电子，发生还原反应，电极反应式为Li3V2(PO4)3+2e-+2Li+===Li5V2(PO4)3，B项错误；充电时，电极Y为阴极，阴极与电源负极连接，C项正确；阴极反应式为Li++e-===Li，n(Li)=1.4 g7 g·ml−1=0.2 ml，转移n(e-)=0.2 ml，转移电子数目约为1.204×1023，D项正确。]
3.D [放电时，OH-从电极b移向电极a，故A错误；充电时，电子从电源负极→电极a，电极b→电源正极，电子不经过电解质溶液，故B错误；放电时，电极a为负极，电极反应式为2Bi-6e-+6OH-===Bi2O3+3H2O，电极b为正极，电极反应式为NiOOH+e-===NiO+OH-，总反应式为6NiOOH+2Bi===Bi2O3+3H2O+6NiO，故C错误；充电时，电极b为阳极，电极反应式为NiO+OH--e-===NiOOH，电路转移9.03×1024个电子，即15 ml电子，根据原子守恒可知，阳极增加的质量为15 ml OH-的质量，即15 ml×17 g·ml-1=255 g，故D正确。]
4.C [普鲁士黄晶胞中含有4个FeⅢFeⅢ(CN)6，故该晶体的密度为4×56×2+26×24(a×10−10)3×NA g·cm-3=8×134a3NA×1030g·cm-3，故A正确；由图可知，1个普鲁士黄晶胞变成普鲁士白晶胞迁移钠离子个数为8，故电极反应式为4FeⅢFeⅢ(CN)6+8e-+8Na+===4Na2FeⅡFeⅡ(CN)6，故B正确；普鲁士黄晶胞中Fe3+个数为8，普鲁士蓝晶胞中含有4个Na+，说明发生反应Fe3++e-===Fe2+，故普鲁士蓝晶胞中Fe3+与Fe2+的个数之比为1∶1，故C错误；根据机理图可看出，失电子的过程即为脱去Na+的过程，故D正确。]
5.D [M电极通入O2，发生反应生成·OH，反应式为O2+2e-+2H+===2·OH，M作阴极，N为阳极，反应式为OH--e-===·OH，据此作答。M作阴极，连接的直流电源左端为负极，N为阳极，连接的直流电源右端为正极，正极电势高于负极，即右端高于左端，故A正确；加入电解质Na2SO4，溶解后自由移动的离子增多，但不影响电极反应，可以增强溶液的导电能力，故C正确；苯酚与·OH反应生成CO2的化学方程式为+28·OH6CO2↑+17H2O，则每处理9.4 g即0.1 ml苯酚，理论上有2.8 ml OH-透过膜a，故D错误。]
6.C [由图示可知，阴极的电极反应式为CO2+2e-+H2O===HCOO-+OH-，阳极的电极反应式为2Cl--2e-===Cl2↑，由此分析回答。阴极区生成OH-，Na+从阳极区通过离子交换膜进入阴极区，所以该离子交换膜为阳离子交换膜，A错误；工作一段时间阴极产生OH-，阴极附近溶液pH变大，B错误；电子不能通过溶液，D错误。]
7.D [由图可知，测硫仪工作时，左侧铂电极为电解池的阳极，I-在阳极失去电子发生氧化反应生成I3−，电极反应式：3I--2e-===I3−，反应生成的I3−与SO2反应生成I-、SO42−和H+，反应的离子方程式为SO2+I3−+2H2O===3I-+SO42−+4H+，右侧铂电极为阴极，溶液中的氢离子在阴极得到电子发生还原反应生成氢气。根据分析，左侧铂电极为电解池的阳极，应与电源正极相连，A错误；由题干知电解时消耗的电量越多，被还原的I3−越多，待测气体中SO2的含量越高，B错误；电解池中阳离子向阴极移动，即溶液中K+向Y极移动，C错误；SO2溶解并将I3−还原，测硫仪便立即自动进行电解至c(I3−)c(I−)又回到原定值，根据装置中得失电子守恒可知，有0.25 ml SO2被处理，则电解质溶液中约增加0.5 ml H+，D正确。]
8.B [A项，由图分析可知，电极1为电解池的阳极，氯离子放电生成氯气，电极反应为2Cl--2e-===Cl2↑，电极2为阴极，溶液中H2O放电生成氢气，电极反应为2H2O+2e-===H2↑+2OH-，离子交换膜a是阳离子交换膜，离子交换膜b是阴离子交换膜，错误；B项，结合阴、阳离子的移向可知，各间隔室的排出液中，①③⑤⑦为淡水，正确；C项，由上述电极反应式知电极2附近溶液的pH比电极1附近溶液的pH变化明显，错误；D项，淡化过程中，得到的浓缩海水可以提取氯化钠、镁、溴等，有使用价值，错误。]
9.C [电池放电时，Li电极失去电子变为Li+，发生氧化反应，则Li为负极，硫为正极，电极反应为S8+16e-===8S2-，N室氯化钠浓度变大，故b极区钠离子向N室移动，M室氯离子向N室移动，e为阳离子交换膜，d为阴离子交换膜，b为阳极，电极反应式为2H2O-4e-===O2↑+4H+，故出口二物质为硫酸。a为阴极，电极反应式为2H++2e-===H2↑，铵根离子从M室向左侧迁移，c为阳离子交换膜，据此分析。由分析可知，a为阴极，与锂硫电池的负极相连，A错误；根据正极电极反应式可知，消耗32 g硫转移2 ml电子，有2 ml钠离子和2 ml氯离子向N室移动，N室增加的离子总物质的量为4 ml，C正确；出口一和出口二物质分别为磷酸铵、硫酸，D错误。]
10.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-===FeO42−+4H2O，A正确；阳极反应消耗阴离子，中间室中的氢氧根离子向右侧阳极移动，故右侧离子交换膜为阴离子交换膜，B错误；阴极区水被电解产生H2和OH-，中间室中的Na+向左侧阴极移动，NaOH浓度变大，a%