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高考化学二轮专题复习 专题跟踪检测12 电化学热考的两个主要题型(含膜电池和协同电池)（含解析）
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这是一份高考化学二轮专题复习 专题跟踪检测12 电化学热考的两个主要题型(含膜电池和协同电池)（含解析），共8页。试卷主要包含了乙醛酸是有机合成的重要中间体等内容，欢迎下载使用。
A．电子流向：N极→导极→M极→溶液→N极
B．M极的电极反应式为C6H5Cl＋e－===C6H6＋Cl－
C．每生成1 ml CO2，有3 ml e－发生转移
D．处理后的废水酸性增强
解析：选D 由微生物电池原理图中的物质转化关系可知，N极上CH3COO－转化为CO2，发生氧化反应，则N极是电池的负极，M极为正极，电子由负极流出，经导线流向正极，电子不能在溶液中流动，A项错误；电极反应式质量不守恒，M极正确的电极反应式是C6H5Cl＋H＋＋2e－===C6H6＋Cl－，B项错误；CH3COO－中C的平均化合价为0，则每生成1 ml CO2，转移4 ml电子，C项错误；负极(N极)的电极反应式为CH3COO－－8e－＋2H2O===2CO2↑＋7H＋，电池总反应为4C6H5Cl＋CH3COO－＋2H2O===4C6H6＋4Cl－＋2CO2↑＋3H＋，生成物有HCl，故处理后的废水酸性增强，D项正确。
2．如图利用一种微生物将废水中的有机物(如淀粉)和废气NO的化学能直接转化为电能，下列说法一定正确的是( )
A．M电极为正极
B．电子流动方向为N→Y→X→M
C．N电极反应式：2NO＋4e－＋4H＋===N2＋2H2O
D．质子透过阳离子交换膜由右向左移动
解析：选C 根据题中信息“化学能直接转化为电能”，可知该装置为原电池装置，结合N极NO―→N2＋H2O氮元素化合价变化可知，N极为正极，则M极为负极。结合分析可知M电极为负极，A项错误；原电池中电子从负极流出经导线流回正极，即电子流动方向为M→X→Y→N，B项错误；N电极上NO得电子被还原，其电极反应式为2NO＋4e－＋4H＋===N2＋2H2O，C项正确；质子(即H＋)向正极移动，即透过阳离子交换膜由左向右移动，D项错误。
3．燃烧产生的尾气中含有一定量的NO。科学家们设计了一种间接电处理法除去其中NO的装置，如图所示，它可以将NO转化为N2。下列说法正确的是( )
A．a连接电源的正极
B．Pt电极B上发生的电极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
C．当NO吸收柱中产生1 ml SOeq \\al(2－,3)时，理论上处理的NO气体的体积为8.96 L(标准状况)
D．图中的离子交换膜应为阴离子交换膜
解析：选B 根据图示，首先找出具有电子传递功能的“电对”为SOeq \\al(2－,3)/S2Oeq \\al(2－,4)，SOeq \\al(2－,3)在电极A上反应生成S2Oeq \\al(2－,4)，反应中S元素的化合价由＋4价变成＋3价，化合价降低被还原，因此A为阴极，则B为阳极，在NO吸收柱中NO与S2Oeq \\al(2－,4)反应生成氮气和SOeq \\al(2－,3)，据此分析解答。A为阴极，B为阳极，a连接电源的负极，故A错误；Pt电极B为阳极，发生氧化反应，电极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，故B正确；当NO吸收柱中产生1 ml SOeq \\al(2－,3)时，反应中消耗0.5 ml S2Oeq \\al(2－,4)，转移1 ml电子，根据得失电子守恒，处理的NO气体为0.5 ml，标准状况下的体积为11.2 L，故C错误；阳极区硫酸的浓度基本不变，结合电极B的反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，生成的氢离子需要向阴极区移动，离子交换膜应为阳离子交换膜，故D错误。
4．如图是一种新型的光化学电源，当光照射光电极时，通入O2和H2S即产生稳定的电流(H2AQ和AQ是两种有机物)。下列说法不正确的是( )
A．H＋通过阳离子交换膜从正极区进入负极区
B．电源工作时发生了光能、化学能、电能间的转化
C．负极的电极反应式为2I－－2e－===I2
D．总反应为H2S＋O2eq \(=====,\s\up7(光照))H2O2＋S
解析：选A 由题意可知原电池工作时，阳离子向正极移动，故A错误；由题图可知电源工作时发生了光能、化学能、电能间的转化，故B正确；负极的电极反应为2I－－2e－===I2，故C正确；通入硫化氢和氧气，分别生成硫、过氧化氢，则总反应为H2S＋O2eq \(=====,\s\up7(光照))H2O2＋S，故D正确。
5．乙醛酸()是有机合成的重要中间体。工业上用铅蓄电池“双极室成对电解法”生产乙醛酸，原理如图所示，该装置中阴、阳两极为惰性电极，两极室均可产生乙醛酸，其中乙二醛与M电极的产物反应生成乙醛酸。
下列说法中不正确的是( )
A．N电极上的电极反应式为HOOC—COOH＋2e－＋2H＋===HOOC—CHO＋H2O
B．若有2NA个电子在外电路通过，则该装置中生成的乙醛酸最多为2 ml
C．其中a为铅蓄电池的PbO2电极
D．若有2 ml H＋通过质子交换膜，则铅蓄电池的负极质量减轻207 g
解析：选D A项，由“两极室均可产生乙醛酸”可知N电极上HOOC—COOH发生反应生成HOOC—CHO，碳元素的平均化合价分别为＋3、＋2，为还原反应，N为阴极，根据电荷守恒及原子守恒可写出电极反应式为HOOC—COOH＋2e－＋2H＋===HOOC—CHO＋H2O，正确。B项，当有2NA个电子在外电路通过时，N极产生1 ml乙醛酸；乙二醛与M电极的产物反应生成乙醛酸，说明阳极反应为2Cl－－2e－===Cl2，产生的1 ml Cl2能将1 ml乙二醛氧化成1 ml乙醛酸：OHC—CHO＋Cl2＋H2O===HOOC—CHO＋2HCl，两极共产生2 ml乙醛酸，正确。C项，M为阳极，则a应为铅蓄电池的PbO2电极，正确。D项，铅蓄电池负极反应为Pb－2e－＋SOeq \\al(2－,4)===PbSO4，所以2 ml H＋通过质子交换膜，铅蓄电池的负极质量增重96 g，错误。
6．如图为一种利用原电池原理设计测定O2含量的气体传感器示意图，RbAg4I5是只能传导Ag＋的固体电解质。O2可以通过聚四氟乙烯膜与AlI3反应生成Al2O3和I2，通过电池电位计的变化可以测得O2的含量。下列说法正确的是( )
A．正极反应为3O2＋12e－＋4Al3＋===2Al2O3
B．协同总反应为3O2＋4AlI3＋12Ag===2Al2O3＋12AgI
C．外电路通过0.01 ml电子时，消耗O2的体积为0.56 L
D．给传感器充电时，Ag＋向多孔石墨电极移动
解析：选B O2通过聚四氟乙烯膜与AlI3发生反应4AlI3＋3O2===2Al2O3＋6I2，此时Ag电极为负极，电极反应式为Ag－e－===Ag＋，多孔石墨电极为正极，电极反应式为I2＋2e－＋2Ag＋===2AgI，A项错误；原电池总反应为I2＋2Ag===2AgI，协同总反应为4AlI3＋3O2＋12Ag===2Al2O3＋12AgI，B项正确；外电路通过0.01 ml电子时，消耗0.002 5 ml O2，其在标准状况下的体积为0.056 L，C项错误；给传感器充电时，多孔石墨电极作阳极，Ag电极作阴极，Ag＋向阴极移动，D项错误。
7．某电池研究员使用锂磺酰氯(LiSO2Cl2)电池作为电源电解制备Ni(H2PO2)2，其工作原理如图所示。已知电池反应为2Li＋SO2Cl2===2LiCl＋SO2↑。下列说法错误的是( )
A．电池中C电极的电极反应式为
SO2Cl2＋2e－===2Cl－＋SO2↑
B．电池的e极连接电解池的h极
C．膜a是阳离子交换膜，膜c是阴离子交换膜
D．电解池中不锈钢电极的电极反应式为
2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
解析：选C 结合题图、已知反应和题目信息“制备Ni(H2PO2)2”可进行如下分析：
由已知电池反应可知C电极为正极，发生还原反应，电极反应式为SO2Cl2＋2e－===2Cl－＋SO2↑，A项正确；由题目信息可知镍应作电解池的阳极，与外接电源的正极相连，不锈钢作电解池的阴极，与外接电源的负极相连，故电池的e极连接电解池的h极，B项正确；Ⅱ室为产品室，故阳极上Ni失去电子生成的Ni2＋通过膜a进入产品室，Ⅲ室中的H2POeq \\al(－,2)通过膜b进入产品室，与Ni2＋形成Ni(H2PO2)2，故膜a为阳离子交换膜，膜b为阴离子交换膜，膜c应为阳离子交换膜，以防Ⅳ室的OH－通过膜c进入Ⅲ室与NaH2PO2反应消耗原料，同时Na＋通过膜c进入Ⅳ室可制备浓氢氧化钠溶液，C项错误；由以上分析可知，D项正确。
8．[双选](2020·潍坊一模)我国科研团队成功研究出高比能量、低成本的钠离子二次电池，其工作原理示意图如图。已知电池反应：Na1－xMnO2＋NaxCneq \(,\s\up7(放电),\s\d5(充电))NaMnO2＋nC。下列说法正确的是( )
A．电池放电过程中，NaMnO2/Al上的电势低于石墨烯/Al上的电势
B．电池放电时，正极可发生反应
Na1－xMnO2＋xNa＋＋xe－===NaMnO2
C．电池充电时，外接电源的负极连接NaMnO2/Al电极
D．电池充电时，Na＋由NaMnO2/Al电极移向石墨烯/Al电极
解析：选BD 根据电池反应，放电时，NaMnO2/Al为正极，石墨烯/Al为负极，NaMnO2/Al上的电势高于石墨烯/Al的电势，A错误；放电时正极发生还原反应，Mn元素的化合价降低，电极反应为Na1－xMnO2＋xe－＋xNa＋===NaMnO2，B正确；电池充电时，外接电源的负极连接装置的负极石墨烯/Al，C错误；充电时，阳离子移向阴极(石墨烯/Al)，D正确。
9．[双选]我国研制出非贵金属镍钼基高效电催化剂，实现电解富尿素废水低能耗制H2(装置如图)。总反应为CO(NH2)2＋H2O===3H2↑＋N2↑＋CO2↑。下列说法中错误的是( )
A．a为阳极，CO(NH2)2发生还原反应
B．b电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
C．每转移6 ml电子，a电极产生1 ml N2
D．电解一段时间，a极区溶液pH升高
解析：选AD 电解池工作时，CO(NH2)2失去电子，a为阳极发生氧化反应，故A错误；阴极水得电子产生H2，则阴极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，故B正确；阳极的电极反应式为CO(NH2)2－6e－＋H2O===CO2↑＋N2↑＋6H＋，若电路中通过6 ml电子，阳极产生N2的物质的量为n(N2)＝1 ml，故C正确；a极发生反应CO(NH2)2－6e－＋H2O===CO2↑＋N2↑＋6H＋，a极区溶液中氢离子浓度增大，溶液的pH降低，故D错误。
10．将以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池甲与盛有足量硫酸铜溶液的装置乙相连，起始电路接入状况如图，以电流强度0.1 A，通电10 min后，将电池的正、负极互换接入，移动滑动变阻器，以电流强度0.2 A，继续通电10 min，结束实验。
下列有关说法正确的是( )
A．葡萄糖在装置甲的正极参加反应，氧气在负极参加反应
B．在该电池反应中，每消耗1 ml氧气理论上能生成标准状况下二氧化碳11.2 L
C．电池工作20 min时，乙装置电极析出固体和电极上产生气体的质量之比为2∶1
D．电池工作15 min时，乙装置中铜棒的质量与起始通电前相等
解析：选D 由题意可知，装置甲是以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池，葡萄糖在负极失去电子发生氧化反应，氧气在正极得到电子发生还原反应，A项错误；在该电池中，发生的总反应为C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O，则每消耗1 ml氧气理论上能生成标准状况下二氧化碳22.4 L，B项错误；由题意知，0～10 min，铜棒与电源正极相连，发生反应Cu－2e－===Cu2＋，碳棒与电源负极相连，发生反应Cu2＋＋2e－===Cu，通电10 min后将电池的正、负极互换接入，由于10～20 min时的电流强度是0～10 min时的2倍，则10～15 min碳棒上发生反应Cu－2e－===Cu2＋，铜棒上发生反应Cu2＋＋2e－===Cu,15 min时乙装置中铜棒即可恢复到起始通电前的状态，15～20 min碳棒上发生反应4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，铜棒上发生反应Cu2＋＋2e－===Cu，生成1 ml O2的同时析出2 ml Cu，则20 min时，乙装置电极析出固体和电极上产生气体的质量之比为4∶1，C项错误、D项正确。
11．电解法处理氮氧化物废气有较高的环境效益和经济效益(图中电极均为石墨)。
(1)电解NO制备NH4NO3原理如图1所示。
①阳极为__________(填“X”或“Y”)，Y的电极反应式为________________________________________________________________________。
②为使电解产物完全转化为NH4NO3，需要补充的物质A的化学式为________。
(2)用图2装置进行模拟电解NO2气体实验，可回收硝酸。
①电解时NO2发生反应的电极反应式为___________________________________
________________________________________________________________________。
②若有标准状况下2.24 L NO2被吸收，通过阳离子交换膜(只允许阳离子通过)的H＋为________ml。
解析：(1)①通过分析装置图1可知Y极上NO转化为NOeq \\al(－,3)，则该电极是阳极，失去电子发生氧化反应，电极反应式为NO＋2H2O－3e－===NOeq \\al(－,3)＋4H＋。②X电极反应式为NO＋6H＋＋5e－===NHeq \\al(＋,4)＋H2O；生成一个NHeq \\al(＋,4)需要得到5个电子，生成一个NOeq \\al(－,3)需要失去3个电子，根据转移电子相等知，生成的NHeq \\al(＋,4)浓度小于NOeq \\al(－,3)浓度，要使NOeq \\al(－,3)完全转化为NH4NO3，应该加入NH3，所以加入的A为NH3。(2)①通过分析装置图2知左室为电解池的阴极，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，右室为电解池的阳极，NO2发生氧化反应生成硝酸，电极反应式为NO2＋H2O－e－===NOeq \\al(－,3)＋2H＋。②根据阴、阳两极的电极反应式知若有标准状况下2.24 L NO2被吸收，转移电子0.1 ml，阴极区生成的OH－为0.1 ml，为维持电荷守恒通过阳离子交换膜的H＋为0.1 ml。
答案：(1)①Y NO＋2H2O－3e－===NOeq \\al(－,3)＋4H＋ ②NH3
(2)①NO2＋H2O－e－===NOeq \\al(－,3)＋2H＋ ②0.1
12.SO2、CO、CO2、NOx是对环境影响较大的几种气体，对它们的合理控制和治理是优化我们生存环境的有效途径。
(1)利用电化学原理将CO、SO2转化为重要化工原料，装置如图所示。
①若A为CO，B为H2，C为CH3OH，则通入CO的为________(填“正”或“负”)极。
②若A为SO2，B为O2，C为H2SO4，则负极的电极反应式为________________________。
(2)碳酸盐燃料电池，以一定比例Li2CO3和Na2CO3低熔混合物为电解质，操作温度为650 ℃，在此温度下以镍为催化剂，以煤气(CO、H2的体积比为1∶1)直接做燃料，其工作原理如图所示。
①电池总反应为___________________________________________________。
②以此电源电解足量的硝酸银溶液，若阴极产物的质量为21.6 g，电解后溶液体积为2 L，溶液的pH约为________。
(3)某研究小组利用下列装置用N2O4生产新型硝化剂N2O5。
①现以H2、O2、熔融盐Na2CO3组成燃料电池，采用电解法制备N2O5，装置如图所示，其中Y为CO2。在石墨(Ⅱ)电极上同时还引入CO2的目的是________________________
________________________________________________________________________。
②电解过程中，生成N2O5的电极反应式为__________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)①燃料电池中，通入氧化剂的电极是正极、通入还原剂的电极是负极，题给反应中碳元素化合价由＋2价变为－2价、氢元素化合价由0价变为＋1价，所以CO是氧化剂，则通入CO的电极为正极。②若A为SO2，B为O2，C为H2SO4，负极上二氧化硫失电子和水反应生成硫酸根离子和氢离子，电极反应式为SO2＋2H2O－2e－===SOeq \\al(2－,4)＋4H＋。
(2)①该燃料电池中，负极上一氧化碳、氢气失电子和碳酸根离子反应生成二氧化碳和水，正极上是氧气得电子发生还原反应，电池总反应为一氧化碳、氢气与氧气反应生成二氧化碳和水，总反应方程式为CO＋H2＋O2===CO2＋H2O。②电解足量的硝酸银溶液，阳极为氢氧根失电子生成氧气，阴极电极反应式为Ag＋＋e－===Ag，产物的质量为21.6 g，其物质的量为0.2 ml，转移电子是0.2 ml，阳极电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，产生氧气的物质的量是0.05 ml，则消耗氢氧根的物质的量为0.2 ml，则溶液中氢离子为0.2 ml，c(H＋)＝eq \f(0.2 ml,2 L)＝0.1 ml·L－1，所以溶液的pH为1。
(3)①在正极上氧气得电子生成的氧离子可以和二氧化碳结合为碳酸根离子，可以保持熔融盐的成分不变。②N2O5中氮元素的化合价是＋5价，而硝酸中氮元素也是＋5价，因此应该在左侧生成N2O5，即在阳极区域生成，则生成N2O5的电极反应式为N2O4＋2HNO3－2e－===2N2O5＋2H＋。
答案：(1)①正 ②SO2＋2H2O－2e－===SOeq \\al(2－,4)＋4H＋
(2)①CO＋H2＋O2===CO2＋H2O ②1
(3)①氧气可以和二氧化碳共同转化为碳酸根离子，保持熔融盐的成分不变
②N2O4＋2HNO3－2e－===2N2O5＋2H＋
电极
电极反应
锂磺酰
氯电池
(原电池)
负极(Li)
Li－e－===Li＋
正极(C)
SO2Cl2＋2e－===2Cl－＋SO2↑
电解池
阴极(不锈钢)
2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
阳极(镍)
Ni－2e－===Ni2＋
A．电子流向：N极→导极→M极→溶液→N极
B．M极的电极反应式为C6H5Cl＋e－===C6H6＋Cl－
C．每生成1 ml CO2，有3 ml e－发生转移
D．处理后的废水酸性增强
解析：选D 由微生物电池原理图中的物质转化关系可知，N极上CH3COO－转化为CO2，发生氧化反应，则N极是电池的负极，M极为正极，电子由负极流出，经导线流向正极，电子不能在溶液中流动，A项错误；电极反应式质量不守恒，M极正确的电极反应式是C6H5Cl＋H＋＋2e－===C6H6＋Cl－，B项错误；CH3COO－中C的平均化合价为0，则每生成1 ml CO2，转移4 ml电子，C项错误；负极(N极)的电极反应式为CH3COO－－8e－＋2H2O===2CO2↑＋7H＋，电池总反应为4C6H5Cl＋CH3COO－＋2H2O===4C6H6＋4Cl－＋2CO2↑＋3H＋，生成物有HCl，故处理后的废水酸性增强，D项正确。
2．如图利用一种微生物将废水中的有机物(如淀粉)和废气NO的化学能直接转化为电能，下列说法一定正确的是( )
A．M电极为正极
B．电子流动方向为N→Y→X→M
C．N电极反应式：2NO＋4e－＋4H＋===N2＋2H2O
D．质子透过阳离子交换膜由右向左移动
解析：选C 根据题中信息“化学能直接转化为电能”，可知该装置为原电池装置，结合N极NO―→N2＋H2O氮元素化合价变化可知，N极为正极，则M极为负极。结合分析可知M电极为负极，A项错误；原电池中电子从负极流出经导线流回正极，即电子流动方向为M→X→Y→N，B项错误；N电极上NO得电子被还原，其电极反应式为2NO＋4e－＋4H＋===N2＋2H2O，C项正确；质子(即H＋)向正极移动，即透过阳离子交换膜由左向右移动，D项错误。
3．燃烧产生的尾气中含有一定量的NO。科学家们设计了一种间接电处理法除去其中NO的装置，如图所示，它可以将NO转化为N2。下列说法正确的是( )
A．a连接电源的正极
B．Pt电极B上发生的电极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
C．当NO吸收柱中产生1 ml SOeq \\al(2－,3)时，理论上处理的NO气体的体积为8.96 L(标准状况)
D．图中的离子交换膜应为阴离子交换膜
解析：选B 根据图示，首先找出具有电子传递功能的“电对”为SOeq \\al(2－,3)/S2Oeq \\al(2－,4)，SOeq \\al(2－,3)在电极A上反应生成S2Oeq \\al(2－,4)，反应中S元素的化合价由＋4价变成＋3价，化合价降低被还原，因此A为阴极，则B为阳极，在NO吸收柱中NO与S2Oeq \\al(2－,4)反应生成氮气和SOeq \\al(2－,3)，据此分析解答。A为阴极，B为阳极，a连接电源的负极，故A错误；Pt电极B为阳极，发生氧化反应，电极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，故B正确；当NO吸收柱中产生1 ml SOeq \\al(2－,3)时，反应中消耗0.5 ml S2Oeq \\al(2－,4)，转移1 ml电子，根据得失电子守恒，处理的NO气体为0.5 ml，标准状况下的体积为11.2 L，故C错误；阳极区硫酸的浓度基本不变，结合电极B的反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，生成的氢离子需要向阴极区移动，离子交换膜应为阳离子交换膜，故D错误。
4．如图是一种新型的光化学电源，当光照射光电极时，通入O2和H2S即产生稳定的电流(H2AQ和AQ是两种有机物)。下列说法不正确的是( )
A．H＋通过阳离子交换膜从正极区进入负极区
B．电源工作时发生了光能、化学能、电能间的转化
C．负极的电极反应式为2I－－2e－===I2
D．总反应为H2S＋O2eq \(=====,\s\up7(光照))H2O2＋S
解析：选A 由题意可知原电池工作时，阳离子向正极移动，故A错误；由题图可知电源工作时发生了光能、化学能、电能间的转化，故B正确；负极的电极反应为2I－－2e－===I2，故C正确；通入硫化氢和氧气，分别生成硫、过氧化氢，则总反应为H2S＋O2eq \(=====,\s\up7(光照))H2O2＋S，故D正确。
5．乙醛酸()是有机合成的重要中间体。工业上用铅蓄电池“双极室成对电解法”生产乙醛酸，原理如图所示，该装置中阴、阳两极为惰性电极，两极室均可产生乙醛酸，其中乙二醛与M电极的产物反应生成乙醛酸。
下列说法中不正确的是( )
A．N电极上的电极反应式为HOOC—COOH＋2e－＋2H＋===HOOC—CHO＋H2O
B．若有2NA个电子在外电路通过，则该装置中生成的乙醛酸最多为2 ml
C．其中a为铅蓄电池的PbO2电极
D．若有2 ml H＋通过质子交换膜，则铅蓄电池的负极质量减轻207 g
解析：选D A项，由“两极室均可产生乙醛酸”可知N电极上HOOC—COOH发生反应生成HOOC—CHO，碳元素的平均化合价分别为＋3、＋2，为还原反应，N为阴极，根据电荷守恒及原子守恒可写出电极反应式为HOOC—COOH＋2e－＋2H＋===HOOC—CHO＋H2O，正确。B项，当有2NA个电子在外电路通过时，N极产生1 ml乙醛酸；乙二醛与M电极的产物反应生成乙醛酸，说明阳极反应为2Cl－－2e－===Cl2，产生的1 ml Cl2能将1 ml乙二醛氧化成1 ml乙醛酸：OHC—CHO＋Cl2＋H2O===HOOC—CHO＋2HCl，两极共产生2 ml乙醛酸，正确。C项，M为阳极，则a应为铅蓄电池的PbO2电极，正确。D项，铅蓄电池负极反应为Pb－2e－＋SOeq \\al(2－,4)===PbSO4，所以2 ml H＋通过质子交换膜，铅蓄电池的负极质量增重96 g，错误。
6．如图为一种利用原电池原理设计测定O2含量的气体传感器示意图，RbAg4I5是只能传导Ag＋的固体电解质。O2可以通过聚四氟乙烯膜与AlI3反应生成Al2O3和I2，通过电池电位计的变化可以测得O2的含量。下列说法正确的是( )
A．正极反应为3O2＋12e－＋4Al3＋===2Al2O3
B．协同总反应为3O2＋4AlI3＋12Ag===2Al2O3＋12AgI
C．外电路通过0.01 ml电子时，消耗O2的体积为0.56 L
D．给传感器充电时，Ag＋向多孔石墨电极移动
解析：选B O2通过聚四氟乙烯膜与AlI3发生反应4AlI3＋3O2===2Al2O3＋6I2，此时Ag电极为负极，电极反应式为Ag－e－===Ag＋，多孔石墨电极为正极，电极反应式为I2＋2e－＋2Ag＋===2AgI，A项错误；原电池总反应为I2＋2Ag===2AgI，协同总反应为4AlI3＋3O2＋12Ag===2Al2O3＋12AgI，B项正确；外电路通过0.01 ml电子时，消耗0.002 5 ml O2，其在标准状况下的体积为0.056 L，C项错误；给传感器充电时，多孔石墨电极作阳极，Ag电极作阴极，Ag＋向阴极移动，D项错误。
7．某电池研究员使用锂磺酰氯(LiSO2Cl2)电池作为电源电解制备Ni(H2PO2)2，其工作原理如图所示。已知电池反应为2Li＋SO2Cl2===2LiCl＋SO2↑。下列说法错误的是( )
A．电池中C电极的电极反应式为
SO2Cl2＋2e－===2Cl－＋SO2↑
B．电池的e极连接电解池的h极
C．膜a是阳离子交换膜，膜c是阴离子交换膜
D．电解池中不锈钢电极的电极反应式为
2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
解析：选C 结合题图、已知反应和题目信息“制备Ni(H2PO2)2”可进行如下分析：
由已知电池反应可知C电极为正极，发生还原反应，电极反应式为SO2Cl2＋2e－===2Cl－＋SO2↑，A项正确；由题目信息可知镍应作电解池的阳极，与外接电源的正极相连，不锈钢作电解池的阴极，与外接电源的负极相连，故电池的e极连接电解池的h极，B项正确；Ⅱ室为产品室，故阳极上Ni失去电子生成的Ni2＋通过膜a进入产品室，Ⅲ室中的H2POeq \\al(－,2)通过膜b进入产品室，与Ni2＋形成Ni(H2PO2)2，故膜a为阳离子交换膜，膜b为阴离子交换膜，膜c应为阳离子交换膜，以防Ⅳ室的OH－通过膜c进入Ⅲ室与NaH2PO2反应消耗原料，同时Na＋通过膜c进入Ⅳ室可制备浓氢氧化钠溶液，C项错误；由以上分析可知，D项正确。
8．[双选](2020·潍坊一模)我国科研团队成功研究出高比能量、低成本的钠离子二次电池，其工作原理示意图如图。已知电池反应：Na1－xMnO2＋NaxCneq \(,\s\up7(放电),\s\d5(充电))NaMnO2＋nC。下列说法正确的是( )
A．电池放电过程中，NaMnO2/Al上的电势低于石墨烯/Al上的电势
B．电池放电时，正极可发生反应
Na1－xMnO2＋xNa＋＋xe－===NaMnO2
C．电池充电时，外接电源的负极连接NaMnO2/Al电极
D．电池充电时，Na＋由NaMnO2/Al电极移向石墨烯/Al电极
解析：选BD 根据电池反应，放电时，NaMnO2/Al为正极，石墨烯/Al为负极，NaMnO2/Al上的电势高于石墨烯/Al的电势，A错误；放电时正极发生还原反应，Mn元素的化合价降低，电极反应为Na1－xMnO2＋xe－＋xNa＋===NaMnO2，B正确；电池充电时，外接电源的负极连接装置的负极石墨烯/Al，C错误；充电时，阳离子移向阴极(石墨烯/Al)，D正确。
9．[双选]我国研制出非贵金属镍钼基高效电催化剂，实现电解富尿素废水低能耗制H2(装置如图)。总反应为CO(NH2)2＋H2O===3H2↑＋N2↑＋CO2↑。下列说法中错误的是( )
A．a为阳极，CO(NH2)2发生还原反应
B．b电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
C．每转移6 ml电子，a电极产生1 ml N2
D．电解一段时间，a极区溶液pH升高
解析：选AD 电解池工作时，CO(NH2)2失去电子，a为阳极发生氧化反应，故A错误；阴极水得电子产生H2，则阴极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，故B正确；阳极的电极反应式为CO(NH2)2－6e－＋H2O===CO2↑＋N2↑＋6H＋，若电路中通过6 ml电子，阳极产生N2的物质的量为n(N2)＝1 ml，故C正确；a极发生反应CO(NH2)2－6e－＋H2O===CO2↑＋N2↑＋6H＋，a极区溶液中氢离子浓度增大，溶液的pH降低，故D错误。
10．将以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池甲与盛有足量硫酸铜溶液的装置乙相连，起始电路接入状况如图，以电流强度0.1 A，通电10 min后，将电池的正、负极互换接入，移动滑动变阻器，以电流强度0.2 A，继续通电10 min，结束实验。
下列有关说法正确的是( )
A．葡萄糖在装置甲的正极参加反应，氧气在负极参加反应
B．在该电池反应中，每消耗1 ml氧气理论上能生成标准状况下二氧化碳11.2 L
C．电池工作20 min时，乙装置电极析出固体和电极上产生气体的质量之比为2∶1
D．电池工作15 min时，乙装置中铜棒的质量与起始通电前相等
解析：选D 由题意可知，装置甲是以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池，葡萄糖在负极失去电子发生氧化反应，氧气在正极得到电子发生还原反应，A项错误；在该电池中，发生的总反应为C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O，则每消耗1 ml氧气理论上能生成标准状况下二氧化碳22.4 L，B项错误；由题意知，0～10 min，铜棒与电源正极相连，发生反应Cu－2e－===Cu2＋，碳棒与电源负极相连，发生反应Cu2＋＋2e－===Cu，通电10 min后将电池的正、负极互换接入，由于10～20 min时的电流强度是0～10 min时的2倍，则10～15 min碳棒上发生反应Cu－2e－===Cu2＋，铜棒上发生反应Cu2＋＋2e－===Cu,15 min时乙装置中铜棒即可恢复到起始通电前的状态，15～20 min碳棒上发生反应4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，铜棒上发生反应Cu2＋＋2e－===Cu，生成1 ml O2的同时析出2 ml Cu，则20 min时，乙装置电极析出固体和电极上产生气体的质量之比为4∶1，C项错误、D项正确。
11．电解法处理氮氧化物废气有较高的环境效益和经济效益(图中电极均为石墨)。
(1)电解NO制备NH4NO3原理如图1所示。
①阳极为__________(填“X”或“Y”)，Y的电极反应式为________________________________________________________________________。
②为使电解产物完全转化为NH4NO3，需要补充的物质A的化学式为________。
(2)用图2装置进行模拟电解NO2气体实验，可回收硝酸。
①电解时NO2发生反应的电极反应式为___________________________________
________________________________________________________________________。
②若有标准状况下2.24 L NO2被吸收，通过阳离子交换膜(只允许阳离子通过)的H＋为________ml。
解析：(1)①通过分析装置图1可知Y极上NO转化为NOeq \\al(－,3)，则该电极是阳极，失去电子发生氧化反应，电极反应式为NO＋2H2O－3e－===NOeq \\al(－,3)＋4H＋。②X电极反应式为NO＋6H＋＋5e－===NHeq \\al(＋,4)＋H2O；生成一个NHeq \\al(＋,4)需要得到5个电子，生成一个NOeq \\al(－,3)需要失去3个电子，根据转移电子相等知，生成的NHeq \\al(＋,4)浓度小于NOeq \\al(－,3)浓度，要使NOeq \\al(－,3)完全转化为NH4NO3，应该加入NH3，所以加入的A为NH3。(2)①通过分析装置图2知左室为电解池的阴极，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，右室为电解池的阳极，NO2发生氧化反应生成硝酸，电极反应式为NO2＋H2O－e－===NOeq \\al(－,3)＋2H＋。②根据阴、阳两极的电极反应式知若有标准状况下2.24 L NO2被吸收，转移电子0.1 ml，阴极区生成的OH－为0.1 ml，为维持电荷守恒通过阳离子交换膜的H＋为0.1 ml。
答案：(1)①Y NO＋2H2O－3e－===NOeq \\al(－,3)＋4H＋ ②NH3
(2)①NO2＋H2O－e－===NOeq \\al(－,3)＋2H＋ ②0.1
12.SO2、CO、CO2、NOx是对环境影响较大的几种气体，对它们的合理控制和治理是优化我们生存环境的有效途径。
(1)利用电化学原理将CO、SO2转化为重要化工原料，装置如图所示。
①若A为CO，B为H2，C为CH3OH，则通入CO的为________(填“正”或“负”)极。
②若A为SO2，B为O2，C为H2SO4，则负极的电极反应式为________________________。
(2)碳酸盐燃料电池，以一定比例Li2CO3和Na2CO3低熔混合物为电解质，操作温度为650 ℃，在此温度下以镍为催化剂，以煤气(CO、H2的体积比为1∶1)直接做燃料，其工作原理如图所示。
①电池总反应为___________________________________________________。
②以此电源电解足量的硝酸银溶液，若阴极产物的质量为21.6 g，电解后溶液体积为2 L，溶液的pH约为________。
(3)某研究小组利用下列装置用N2O4生产新型硝化剂N2O5。
①现以H2、O2、熔融盐Na2CO3组成燃料电池，采用电解法制备N2O5，装置如图所示，其中Y为CO2。在石墨(Ⅱ)电极上同时还引入CO2的目的是________________________
________________________________________________________________________。
②电解过程中，生成N2O5的电极反应式为__________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)①燃料电池中，通入氧化剂的电极是正极、通入还原剂的电极是负极，题给反应中碳元素化合价由＋2价变为－2价、氢元素化合价由0价变为＋1价，所以CO是氧化剂，则通入CO的电极为正极。②若A为SO2，B为O2，C为H2SO4，负极上二氧化硫失电子和水反应生成硫酸根离子和氢离子，电极反应式为SO2＋2H2O－2e－===SOeq \\al(2－,4)＋4H＋。
(2)①该燃料电池中，负极上一氧化碳、氢气失电子和碳酸根离子反应生成二氧化碳和水，正极上是氧气得电子发生还原反应，电池总反应为一氧化碳、氢气与氧气反应生成二氧化碳和水，总反应方程式为CO＋H2＋O2===CO2＋H2O。②电解足量的硝酸银溶液，阳极为氢氧根失电子生成氧气，阴极电极反应式为Ag＋＋e－===Ag，产物的质量为21.6 g，其物质的量为0.2 ml，转移电子是0.2 ml，阳极电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，产生氧气的物质的量是0.05 ml，则消耗氢氧根的物质的量为0.2 ml，则溶液中氢离子为0.2 ml，c(H＋)＝eq \f(0.2 ml,2 L)＝0.1 ml·L－1，所以溶液的pH为1。
(3)①在正极上氧气得电子生成的氧离子可以和二氧化碳结合为碳酸根离子，可以保持熔融盐的成分不变。②N2O5中氮元素的化合价是＋5价，而硝酸中氮元素也是＋5价，因此应该在左侧生成N2O5，即在阳极区域生成，则生成N2O5的电极反应式为N2O4＋2HNO3－2e－===2N2O5＋2H＋。
答案：(1)①正 ②SO2＋2H2O－2e－===SOeq \\al(2－,4)＋4H＋
(2)①CO＋H2＋O2===CO2＋H2O ②1
(3)①氧气可以和二氧化碳共同转化为碳酸根离子，保持熔融盐的成分不变
②N2O4＋2HNO3－2e－===2N2O5＋2H＋
电极
电极反应
锂磺酰
氯电池
(原电池)
负极(Li)
Li－e－===Li＋
正极(C)
SO2Cl2＋2e－===2Cl－＋SO2↑
电解池
阴极(不锈钢)
2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
阳极(镍)
Ni－2e－===Ni2＋
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