（廣東版）新高考化學三輪沖刺強化練習 第16題 電解池、新型化學電源的應用（原卷版）

押廣東卷第16題電解池、新型化學電源的應用核心考點考情統(tǒng)計考向預測備考策略電解池的應用2023·廣東卷，162021·廣東卷，16考查陌生電解池，主要考查膜的應用，體現(xiàn)綜合性和創(chuàng)新性；考查新型化學電源的應用，主要考查電極反應方程式的書寫，及根據(jù)電極反應判斷物質濃度變化等，體現(xiàn)綜合性和應用性。1．重點把握電解池中膜的各種功能，同時關注新信息的解讀，電極反應方程式的書寫。2．重點把握新型化學電源中電極反應的書寫和相關計算。新型化學電源的應用2022·廣東卷，161．（2023廣東卷，16）用一種具有“卯榫”結構的雙極膜組裝電解池(下圖)，可實現(xiàn)大電流催化電解溶液制氨。工作時，在雙極膜界面處被催化解離成和，有利于電解反應順利進行。下列說法不正確的是

A．電解總反應：B．每生成，雙極膜處有的解離C．電解過程中，陽極室中的物質的量不因反應而改變D．相比于平面結構雙極膜，“卯榫”結構可提高氨生成速率2.（2022廣東卷，16）科學家基于易溶于的性質，發(fā)展了一種無需離子交換膜的新型氯流電池，可作儲能設備(如圖)。充電時電極a的反應為：。下列說法正確的是A．充電時電極b是陰極B．放電時溶液的減小C．放電時溶液的濃度增大D．每生成，電極a質量理論上增加3．（2021廣東卷，16）鈷()的合金材料廣泛應用于航空航天、機械制造等領域。如圖為水溶液中電解制備金屬鈷的裝置示意圖。下列說法正確的是A．工作時，Ⅰ室和Ⅱ室溶液的均增大B．生成，Ⅰ室溶液質量理論上減少C．移除兩交換膜后，石墨電極上發(fā)生的反應不變D．電解總反應：知能點1電極反應式的書寫1.原電池電極反應式的書寫(1)結合電池的電解液情境寫出電極反應式。①負極反應:還原劑失去電子的氧化反應(注意負極失電子產物與電解質溶液反應生成恰當生成物)。②正極反應:氧化劑得到電子的還原反應(注意正極得電子產物與電解質溶液反應生成恰當生成物)。當正極上的反應物是O2時,若電解質溶液為中性或堿性,則水必須寫入正極反應式中,與O2反應生成OH-,電極反應式為O2+2H2O+4e-4OH-;若電解質溶液為酸性,則H+必須寫入正極反應式中,O2得電子與H+反應生成水,電極反應式為O2+4H++4e-2H2O。(2)燃料電池電極反應式的書寫。①燃料電池基本都是燃料(還原劑)與氧氣(或氧化性氣體)進行的氧化還原反應。②負極反應都是燃料物質失電子的反應,一定要結合電解液情境確定產物:有機物燃料電池在酸性電解質溶液或熔融固體電解質中生成CO2;有機物燃料電池在堿性電解質溶液中生成CO3③正極反應基本都是氧氣分子得電子的反應,同樣產物要結合電解液情境。電池類型電池正極反應酸性O2+4H++4e-2H2O中性或堿性O2+2H2O+4e-4OH-熔融碳酸鹽O2+2CO2+4e-2CO3熔融氧化物O2+4e-2O2-2.電解池電極反應式的書寫(1)陽極反應:①陽極是活潑電極(金屬活動性順序表Ag之前),則應是陽極失電子;②陽極是惰性電極(Pt、Au、石墨),則應是電解質溶液中的還原性離子(分子)放電,結合題意書寫電極反應式。(2)陰極反應:氧化性離子(分子)得到電子被還原的反應,注意題中物質的轉化要求。(3)電解原理的試題在新高考中主要是物質的制備。所以首先要看物質的制備原理,要通過電解原理完成物質的轉化(電子的得失、化合價的轉變),結合電解的基本原理寫出電極反應式。如:以去離子水和氧氣為原料通過電解法制備H2O2的裝置如圖所示。產品H2O2在b區(qū)由O2轉化而來。由b區(qū)O元素化合價變化可判斷b極是陰極,電極反應式為O2+2e-+2H2OH2O2+2OH-;a電極是陽極,電極上要生成O2,電極反應式為2H2O-4e-4H++O2↑。知能點2電化學原理綜合運用1.原電池、電解池串聯(lián)裝置串聯(lián)電路中陰、陽極或正、負極總是交替出現(xiàn),只要分析出某個電極,則與之相鄰的電極名稱相反(比如某電極是陽極,則與之相鄰的電極為陰極)。2.電化學裝置中離子的移動方向(1)陽離子一定向陰極移動(原電池的正極從內電路看發(fā)生還原反應,屬于陰極)。(2)陰離子一定向陽極移動(原電池的負極從內電路看發(fā)生氧化反應,屬于陽極)。3.各種膜的用途分析(1)電化學裝置中常見的離子交換膜。種類允許通過的離子及移動方向說明陽離子交換膜陽離子→移向電解池的陰極或原電池的正極陰離子和氣體不能通過陰離子交換膜陰離子→移向電解池的陽極或原電池的負極陽離子和氣體不能通過質子交換膜質子→移向電解池的陰極或原電池的正極只允許H+通過(2)離子交換膜的功能。①原電池中一般是“單膜(正、負極之間)”。主要作用:一是隔離正、負極區(qū)域的某些微粒,防止其發(fā)生反應;二是防止某些微粒在電極表面沉淀析出,導致電極活性降低。②電解池中很多時候是“雙膜”或“多膜”。多膜會把整個電解池分割成若干不同的“室”,比如有“陽極室”“陰極室”“產品室”等等。其主要作用是控制離子的移動以獲得所需的產品或達到除雜、提純等目的。4.電化學的相關計算(1)計算類型:電極產物(析出金屬、生成氣體)、電路中通過的電子數(shù)、溶液中離子濃度(pH)等。(2)計算的依據(jù):根據(jù)電子守恒計算,電路中所有電極上通過的電子相等。(3)關系式的應用:通過便于計算的電極產物,利用關系式確定復雜產物的計算?？筛鶕?jù)得失電子守恒建立已知量與未知量之間的關系式。如以通過4mole-為橋梁可構建如下關系式:4e-～2C陽極產物陰極產物(式中M為金屬,n為其離子的化合價數(shù)值)?？键c一電解池的應用1.（2024屆廣東省茂名一模）是農業(yè)、紡織業(yè)和制藥業(yè)重要化學品，某研究所開發(fā)了一種鈣離子介導氮的還原，從而合成的方法，電解質為[四(六氟異丙氧基)硼酸鈣]和乙醇，下列說法不正確的是A.電極為陽極B.乙醇可作為傳輸質子的載體C.當電極消耗(標況下)時，最多合成D.金屬具有活化的能力，生成的與質子結合釋放出2．（2024屆廣東省湛江一模）我國某科研團隊設計了一種新型能量存儲/轉化裝置。閉合、斷開時，制氫并儲能；斷開、閉合時，供能。已知與的性質相似。下列說法正確的是A．連接時，X電極發(fā)生還原反應 B．連接時，溶液pH不變C．連接時，Zn電極表面生成沉淀 D．該裝置能直接將光能轉化成化學能3．（2024屆廣東省湛江二模）一種應用間接電氧化紅曲紅（M）合成新型紅曲黃色素（N）的裝置如圖。下列說法正確的是已知：由M到N的反應可表示為（已配平）。A．該合成方法中的能量轉換形式是化學能全部轉化為電能B．b極為陽極，電極反應式為C．理論a極上生成的氧氣與b極上消耗的氧氣的質量之比為D．反應前后保持不變4．（2024屆廣東省大灣區(qū)一模）一種新型電解池如圖所示，可實現(xiàn)廢水中硝酸根制氨和硫化氫制硫的雙污染物的升級回收利用。下列說法不正確的是A．a為電源正極，電極I發(fā)生氧化反應B．陰極電極反應式：C．若處理含廢水，理論上交換膜通過D．電解一段時間后，陽極附近的溶液的不變5．（2024屆廣東省肇慶二模）雙極膜是一種復合膜，在直流電作用下，能把中間界面內的H2O解離為H+和OH-，并使離子定向通過。以鉛蓄電池為電源(放電時總反應為Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O)，利用雙極膜電解獲得NaOH與H3PO4的原理如圖所示。下列說法正確的是A．N膜為陽離子交換膜B．產品室2中溶液pH逐漸增大C．產品室1中反應為+2OH-=+2H2OD．雙極膜共解離4molH2O時，理論上鉛蓄電池中生成2molPbSO46．（2024屆廣東省省大聯(lián)考）一種金屬鈉電極配合運用鈉離子及氯離子交換膜設計的氧化還原液流裝置能夠實現(xiàn)海水的淡化，其工作原理如圖所示。下列說法正確的是A．a為電源負極B．N為氯離子交換膜，M為鈉離子交換膜C．充電時，總反應式為D．放電時，每轉移2mol電子，理論上Ⅱ池溶液質量增加117g7．（2024屆廣東省佛山二模）畜禽廢水中含大量N、P元素，通過電解形成沉淀(鳥糞石)進行回收。用如圖裝置模擬該過程，其中含P微粒共有1mol。下列說法錯誤的是A．陽極反應有：B．若電路中轉移1.98mol，則溶液中剩余含P微粒為0.01molC．強酸或強堿環(huán)境更有利于去除氮、磷元素D．鳥糞石可用作緩釋肥，實現(xiàn)變廢為寶8．（2024屆廣東省佛山一模）如圖裝置可合成重要的化工中間體乙醛酸，雙極膜中的能解離為和，下列說法正確的是A．石墨也可以用Pb代替B．雙極膜解離出來的向石墨電極移動C．在Pb電極表面發(fā)生反應：D．當石墨電極析出1mol，Pb電極附近一定生成2mol乙醛酸9．（2024屆廣東省江門聯(lián)考）一種用3－氯丙烯()電解合成環(huán)氧氯丙烷()的裝置如圖所示。該裝置無需使用隔膜，且綠色高效，圖中X為Cl或Br，工作時X－和OH－同時且等量放電。下列說法正確的是A．每轉移1mole－，生成1mol環(huán)氧氯丙烷 B．電解一段時間后，裝置中OH－的物質的量不變C．若X為Br，則可電解制備環(huán)氧溴丙烷 D．該裝置工作時需不斷補充X－10．（2024屆廣東省梅州一模）國內首創(chuàng)的電化學脫嵌法鹽湖提鋰是通過“富鋰態(tài)吸附材料（陽極）|支持電解質|陰離子膜|鹵水|欠鋰態(tài)吸附材料（陰極）”實現(xiàn)鹽湖鹵水中鋰的高效選擇性提取和富集，且高選擇性提取鋰的磷酸鐵（）離子篩價廉易得可反復使用。工作原理如圖所示，下列說法不正確的是A．該離子篩高選擇性提取鋰而不提取、的原因是離子半徑小能嵌入離子篩B．陰極室發(fā)生的電極反應式：C．鹵水中的通過陰離子膜進入陽極室以維持整個體系的電荷平衡D．以5A的電流電解32分鐘后，陽極板質量減輕1.4g（）11．（2024屆廣東省汕頭二模）資源再利用有利于保護生態(tài)，某實驗小組研究電催化和含氮廢水（）在常溫常壓下合成尿素，即向一定濃度的溶液中通入至飽和，在電極．上反應生成，電解原理如圖所示。下列有關說法錯誤的是A．離子交換膜為質子交換膜B．電極b發(fā)生氧化反應，為電解池的陽極C．每消耗44g，理論上可在b處得到4molD．電極a的電極反應式為12．（2024屆廣東省肇慶調研）硝酸鹽電解還原生成氨是實現(xiàn)硝酸鹽廢水資源化利用的有效途徑。一種采用雙室電解法電解硝酸鹽酸性廢水生成的裝置如圖所示，P、Q均連接惰性電極，下列說法不正確的是A．P連接外接電源的負極B．電解一段時間后，左室溶液的將增大C．生成的與氣體A可作為硝酸工業(yè)的原料D．理論上每轉化時，有通過質子交換膜13．（2024屆廣東省深圳坪山區(qū)調研）我國科研工作者提出通過電解原理聯(lián)合制備環(huán)氧乙烷(結構簡式為)同時處理酸性含鉻廢水，其工作原理示意圖如圖所示。其中雙極膜由陽離子交換膜和陰離子交換膜組成，工作時內層H2O解離為H+和OH-，并分別向兩極遷移。下列說法正確的是A．膜q為陽離子交換膜B．工作時，NaOH溶液濃度保持不變C．N極的電極反應式為D．處理含的廢水，理論上可制得66g環(huán)氧乙烷14．（2024屆廣東省廣州越秀區(qū)調研）回收利用工業(yè)廢氣中的CO2和SO2，實驗原理示意圖如下。下列說法正確的是

A．廢氣中CO2和SO2排放到大氣中均會形成酸雨B．裝置a中溶液顯堿性的原因是HCO的水解程度小于HCO的電離程度C．電源的正極為ND．裝置b中的總反應為SO+CO2+H2OHCOOH+SO15．（2024屆廣東省化州一模）電池在新能源汽車、航空航天、電子電氣、軌道交通等領域應用前景非常廣闊。一種電池模擬裝置如圖所示。下列說法正確的是A．離子交換膜M為陰離子交換膜B．放電時，極的還原產物為C．充電時，電池的總反應為D．電解質溶液中溶劑可以是水、醇、羧酸等考點二新型化學電源的應用16．（2024屆廣東省深圳二模）我國科研工作者研發(fā)了一種光電催化系統(tǒng)，其工作原理如圖所示。工作時，光催化Fe2O3電極產生電子和空穴；H2O在雙極膜界面處解離成H+和OH-，有利于電極反應順利進行，下列說法不正確的是A．雙極膜中靠近Fe2O3電極的一側為陰膜B．左室溶液pH逐漸增大C．GDE電極發(fā)生的反應為O2+2H++2e-=H2O2D．空穴和電子的產生驅動了脫硫與H2O2制備反應的發(fā)生17．（2024屆廣東省韶關二模）鋅鐵液流電池由于安全、穩(wěn)定、電解液成本低等優(yōu)點成為電化學儲能熱點技術之一，如圖為堿性鋅鐵液流電池放電時的工作原理示意圖，以和作為電極氧化還原產物。已知：聚苯并咪唑（PBI）膜允許離子通過。下列說法正確的是A．充電時，惰性電極連接電源的負極B．放電過程中，當有2mol電子轉移時，負極區(qū)電解液增重65gC．充電過程中，總反應為：D．充電過程中，惰性電極區(qū)的溶液pH逐漸增大18．（2024屆廣東省韶關一模）我國科研人員將單獨脫除SO2的反應與H2O2的制備反應相結合，實現(xiàn)協(xié)同轉化。協(xié)同轉化裝置如圖所示。在電場作用下，雙極膜中間層的H2O解離為OH-和H+，并向兩極遷移。下列分析正確的A．雙極膜的a側應為陽離子交換膜，b側為陰離子交換膜B．每脫除標準狀況下11.2L的SO2，雙極膜處有2mol的H2O解離C．反應過程中不需補加稀H2SO4D．協(xié)同轉化的總反應為：SO2+O2+2H2O=H2O2+H2SO419．（2024屆廣東省廣州市黃埔區(qū)二模）在觸媒作用下，可用電化學裝置處理酸性廢水中的有機物，原理如圖所示。下列說法不正確的是A．負極發(fā)生的反應為：B．若有機物是甲酸，總反應可表示為C．若有機物是乙酸，處理乙酸，有由電極區(qū)移向電極區(qū)D．用該裝置處理有機污水可降低能耗20．（2024屆廣東省省二模）一種雙陰極微生物燃料電池裝置如圖所示。該裝置可以同時進行硝化和反硝化脫氮，下列敘述正確的是A．電池工作時，H+的遷移方向：左→右B．電池工作時，“缺氧陰極”電極附近的溶液pH減小C．“好氧陰極”存在反應：-6e-+8OH-=+6H2OD．“厭氧陽極”區(qū)質量減少28.8g時，該電極輸出電子2.4mol21．（2024屆廣東省深圳一模）我國科學家研發(fā)了一種由廢水（含、等）提鈾并同步產電的工藝，其工作原理和相關物質轉化關系如圖所示，下列有關該過程的說法不正確的是A．電子從電極經(jīng)導線流向CCF電極B．CCF電極上發(fā)生的反應有：C．生成（的反應中，D．利用電解法再次獲得含溶液，需將附著、的電極置于陽極22．（2024屆廣東省省一模）鈉離子電池的充放電過程是鈉離子在電池正極材料和負極材料之間來回脫嵌的過程，因此鈉離子電池被稱為“搖椅電池”，其工作原理如圖所示，電池總反應式為。下列說法錯誤的是A．放電時，電流從極經(jīng)過用電器流向極B．放電時，負極的電極反應式為C．充電時，每轉移電子，極的質量減少D．充電時，極連接電源的負極23．（2024屆廣東省廣州二模）一種具有雙極膜的酸-堿液流電池如圖所示，工作時，在雙極膜界面處被催化解離成和，有利于電解反應順利進行。充電時電極a的反應為：，下列說法不正確的是A．充電時電極b是陽極B．充電時KOH溶液中KOH的物質的量增大C．放電一段時間后，負極區(qū)溶液的pH減小D．每消耗1molDSAQ，雙極膜處有2mol的解離24．（2024屆廣東省廣州一模）一種簡單釩液流電池的結構及工作原理示意圖所示，下列說法不正確的是A．放電時，從極區(qū)向極區(qū)移動B．充電時，電極是陽極C．每消耗，有通過質子交換膜D．充電時的總反應：25．（2024屆廣東省順德一模）2023年我國首個兆瓦級鐵鉻液流電池儲能項目在內蒙古成功運行。電池利用溶解在鹽酸溶液中的鐵、鉻離子價態(tài)差異進行充放電，工作原理如圖。有關敘述不正確的是A．陰極在充電過程中可能會產生B．接輸電網(wǎng)時，a極的電極電勢高于bC．充電時，陽極的電極反應為D．放電時，每移向b極，減少26．（2024屆廣東省汕頭一模）液流電池在儲能領域發(fā)揮著重要作用．下圖是堿性鋅鐵液流電池，其具有電壓高、成本低的優(yōu)點．已知該電池放電時正極發(fā)生反應：，下列敘述正確的是A．放電時，M處發(fā)生氧化反應，N為負極B．放電時，右側貯液器中溶液濃度減小C．充電時，N極電極反應為：D．該離子交換膜為陰離子交換膜，當有65gZn發(fā)生反應時，有1mol通過27．（2024屆廣東省湛江調研）氫負離子具有強還原性，是一種頗具潛力的能量載體。2023年4