高考化学一轮必刷题 专题23 电解池及其应用(含答案解析)

专题23 电解池及其应用
1．用“四室电渗析法”制备H
3PO
2
的工作原理如图所示(已知：H
3
PO
2
是一种具有
强还原性的一元弱酸；阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)，则下列说法不正确
．．．的是( )
A．阳极电极反应式为：2H
2O－4e－===O
2
↑＋4H＋
B．工作过程中H+由阳极室向产品室移动
C．撤去阳极室与产品室之间的阳膜a，导致H
3PO
2
的产率下降
D．通电一段时间后，阴极室中NaOH溶液的浓度一定不变
2．如图所示，其中甲池的总反应式为2CH
3OH＋3O
2
＋4KOH===2K
2
CO
3
＋6H
2
O。

下列
说法正确的是（）
A．1min内甲池消耗1mol O
2
转移的电子是乙池Ag电极转移电子数的4倍
B．甲池通入CH
3OH的电极反应式为CH
3
OH－6e－＋2H
2
O===CO
3
2-＋8H＋
C．反应一段时间后，向乙池中加入一定量Cu(OH)
2固体能使CuSO
4
溶液恢复到原
浓度
D．甲池中消耗280mL(标准状况下)O
2
，此时丙池中理论上最多产生1.45g固体
3．电解法制取Na
2FeO
4
的总反应为Fe＋2H
2
O＋2OH－FeO
4
2-＋3H
2
↑，工作原理
如图所示。

已知：Na
2FeO
4
只在强碱性条件下稳定，易被H
2
还原。

下列叙述正确
的是( )
A．铁电极上发生还原反应，生成FeO
4
2-
B．通电一段时间后，阳极区pH下降
C．通电后Na＋向右移动，阴极区Na＋浓度增大
D．当电路中通过1 mol电子时，阴极区有11.2 L H
2
生成
4．二甲醚（CH
3OCH
3
）直接燃料电池具有启动快、效率高等优点，用二甲醚燃料
电池电解甲基肼（CH
3—NH—NH
2
）制氢的装置如图所示，其中X、Y、M、N均为惰
性电极。

下列说法正确的是
A．M极的电极反应式为CH
3—NH—NH
2
+12OH−−10e−CO32-+N2+9H2O
B．若忽略水的消耗与生成，甲中电解质溶液的pH减小，乙中电解质溶液的pH 增大
C．乙中的交换膜是阴离子交换膜，OH−透过交换膜向N极移动
D．理论上，当生成6.72 L H
2时，消耗CH
3
OCH
3
的质量为2.3 g
5．空间实验室“天宫一号”的供电系统中有再生氢氧燃料电池（RFC），RFC是一种将水电解技术与氢氧燃料电池技术相结合的可充电电池。

下图为RFC工作原理示意图，有关说法正确的是（）
A．当有0.8mol电子转移时，b极产生4.48LO
2
B．为了增加导电性可以将左边容器中的水改为NaOH溶液
C．d极上发生的电极反应是：2H+ +2e－=H
2
D．c极上进行氧化反应，A池中的H+可以通过隔膜进入B
6．以CH
4、O
2
、熔融Na
2
CO
3
组成的燃料电池电解制备N
2
O
5
，装置如图所示。

下列
说法正确的是
A．石墨1为电池负极，Pt
2
为电解池阳极
B．石墨2上的电极反应为：-2-
223
O+2CO-4e=2CO
C．阳极的电极反应为：N
2O
4
+H
2
O-2e-=N
2
O
5
+2H+
D．每制得1molN
2O
5
，理论上消耗标况下2．8L的CH
4
7．锌电池是一种极具前景的电化学储能装置。

VS
2
/Zn扣式可充电电池组成示意
图如下。

Zn2+可以在VS
2晶体中可逆地嵌入和脱除，总反应为VS
2
＋x Zn Zn x VS2。

下列说法错误的是
A．放电时不锈钢箔为正极，发生还原反应B．放电时负极的反应为Zn－2e－== Zn2+ C．充电时锌片与电源的负极相连
D．充电时电池正极上的反应为：Zn
x VS
2
＋2x e－＋x Zn2+==VS2＋2x Zn
8．电化学降解的原理如图所示。

下列说法不正确的是
A．铅蓄电池的负极反应为：Pb - 2e－+ SO
42- =PbSO
4
B．电解一段时间后，若不考虑溶液体积变化，交换膜左侧溶液酸性增强，右侧溶液酸性减弱
C．该电解池的阴极反应式为2NO
3-+12H＋+10e－=N
2
↑+6H
2
O
D．若电解过程中转移2mole－，则质子交换膜左侧电解液的质量减少Δm(左) =18.0g
9．用间接电化学法可对大气污染物NO进行无害化处理，其工作原理如图所示。

下列说法正确的是
A．电极I为阴极，电极反应式为2H
2O+2e一=2OH－+H
2
↑
B．电解时H+由电极I向电极II迁移
C．吸收塔中的反应为2NO+2S
2O
4
2－+2H
2
O=N
2
+4HSO
3
－
D．每处理1 mol NO，可同时得到32gO
2
10．铁铬氧化还原液流电池是一种低成本的储能电池，电池结构如图所示，工作原理为Fe3++Cr2+Fe2++Cr3+。

下列说法正确的是（）
A．电池放电时，a极的电极反应式为Fe3++3e−===Fe
B．电池放电时，电路中每通过0.1 mol电子，Fe3+浓度降低0.1 mol·L−1 C．电池充电时，Cl−从a极穿过选择性透过膜移向b极
D．电池充电时，b极的电极反应式为Cr3++e−===Cr2+
11．一种电解法制备高纯铬和硫酸的简单装置如图所示。

下列说法正确的是
A．a为直流电源的正极
B．若有1 mol离子通过A膜，理论上阳极生成mol气体
C．工作时，乙池中溶液的pH不变
D．阴极反应式为2H++2e-=H
2
↑
12．三室式电渗析法处理含NH
4NO
3
废水的原理如图所示，在直流电场的作用下，
两膜中间的NH
4+和NO
2
—可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中
间隔室.工作一段时间后，在两极区均得到副产品NH
4NO
3
.下列叙述正确的是
A．a极为电源负极，b极为电源正极
B．c膜是阴离子交换膜，d膜是阳离子交换膜
C．阴极电极反应式为2NO
3-+12H++10e-=N
2
+6H
2
O
D．当电路中通过1mol电子的电量时，会有5.6LO
2
生成
13．镁电池作为一种低成本、高安全的储能装置，正受到国内外广大科研人员的关注。

一种以固态含Mg2+的化合物为电解质的镁电池的总反应如下。

下列说法错误的是
xMg+V
2O
5
Mg
x
V
2
O
5
A．充电时，阳极质量减小
B．充电时，阴极反应式：Mg2++2e－=Mg
C．放电时，正极反应式为：V
2O
5
+xMg2++2xe－=Mg
x
V
2
O
5
D．放电时，电路中每流过2mol电子，固体电解质中有2molMg2+迁移至正极14．用石墨电极完成下列电解实验。

下列对实验现象的解释或推测不合理的是（）
实验一实验二
装置
现象
a、d处试纸变蓝；b处变红，
局部褪色；c处无明显变化
两个石墨电极附近有气泡产生；n
处有气泡产生；
A．a、d处：2H
2
O+2e－= H
2
↑+2OH－
B．c处发生了反应：Fe－2e－=Fe2+
C．根据实验一的原理，实验二中n处能析出O
2
D．b处：2Cl－－2e－= Cl
2
↑，Cl
2
溶于水生成HClO，使溶液褪色
15．钒液流电池充电时间短，续航能力强，其充放电原理为VO2＋(蓝色)＋V3＋(绿
色)＋H
2
O VO
2
+(黄色)＋V2＋(紫色)＋2H＋。

以此电池为电源，用石墨电极电
解Na
2
SO
3
溶液，可得到NaOH 和H
2
SO
4
示意图如下。

下列说法错误的是( )
A．全钒液流电池放电时，正极的电极反应式为： VO
2
+＋2H＋＋e－===VO2＋＋H
2
O
B．图中a电极为阴极，N物质是H
2
C．钒液流电池充电时，阳极附近溶液由绿色逐渐变为紫色
D．电解时，b电极的反应式为： SO
32-＋H
2
O－2e－===SO
4
2-＋2H＋
16．工业上用电解法可用于治理亚硝酸盐对水体的污染，模拟工艺如图所示，下列说法不正确的是
A．A、B分别为直流电源的正极和负极
B．当电解过程转移0.6mol电子时，左侧区域质量减少1.4g
C．电解过程中，左侧区域将依次发生反应为：Fe-2e-=Fe2+ 、
2NO
2-+8H++6Fe2+=N
2
↑+6Fe3++4H
2
O
D．研究表明，当右侧区域pH较小时，会有气体逸出，该现象说明H+的氧化性强弱与其c(H+)有关
17．某兴趣小组进行电解原理的实验探究，实验如下：一定温度下，以铜为电极，按如图所示装置电解饱和食盐水，通电2min。

实验现象：接通电源30s内，阳极附近出现白色浑浊，之后变为橙黄色浑浊，此时测定溶液的pH约为10。

结束后(温度不变)，试管底部聚集大量红色沉淀，溶液仍为无色。

查阅资料：
物质氯化铜氧化亚铜氢氧化亚铜(不
稳定)
氯化亚铜
颜色固体呈棕色，浓溶液呈
绿色，稀溶液呈蓝色
红色橙黄色白色
下列说法错误的是（）
A．反应结束后，最终溶液一定呈碱性
B．反应过程中发生了沉淀转化，说明K
sp (CuOH)<K
sp
(CuCl)
C．阴极的电极反应式为2H
2O+2e－=H
2
↑+2OH－
D．电解过程中，Cl－移向阳极
18．为增强铝的耐腐蚀性,现以铅蓄电池为外电源,以Al作阳极、Pb作阴极,电解稀硫酸,使铝表面的氧化膜增厚。

反应原理如下:
电池:Pb(s)+PbO
2(s)+2H
2
SO
4
(aq)=2PbSO
4
(s)+2H
2
O(l)
电解池:2Al+3H
2O Al
2
O
3
+3H
2
↑
电解过程中,以下判断正确的是( )
电池电解池
A H+移向Pb电极H+移向Pb电极
B 每消耗3molPb 生成2mol Al
2O 3
C 正极:PbO
2+4H++2e-=Pb2++2H
2
O 阳极:2Al+3H
2
O-6e-=Al
2
O
3
+6H+
D
A．A B．B C．C D．D
19．某研究性学习小组模拟工业法对铝片表面进行氧化处理。

分别以铅片、铝片为电极，以硫酸溶液为电解液，如图所示连接电解池装置，电解40 min后取出铝片用水冲洗，放在水蒸气中封闭处理20～30 min，即可得到更加致密的氧化膜。

下列有关说法正确的是 ( )。

A．电解时电子从电源负极→导线→铝极，铅极→导线→电源正极
B．电解过程阳极周围溶液的pH下降
C．在电解过程中，H＋向阳极移动，SO
4
2-向阴极移动
D．电解的总反应为2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H
2
↑
20．氯盐可导致混凝土中的钢筋腐蚀。

为防止混凝土中的钢筋腐蚀，可在混凝土表面敷置一定电解质溶液并将惰性金属导电网浸泡其中，惰性金属导电网与钢筋分别连接外部直流电源从而除去Cl-，装置如图，下列说法错误的是
A．钢筋接电源的正极
B．金属导电网上发生的电极反应为2Cl—－2e-=Cl
2
↑
C．混凝土中的钙离子向钢筋方向移动
D．电解一段时间后钢筋附近溶液的pH增大
21．下图所示装置中，甲、乙、丙三个装置中依次分别盛放含酚酞的200mLNaCl
溶液、CuSO
4溶液、MgCl
2
溶液， a、b、e、f电极均为石墨电极。

通电一段时间
后，a极附近首先变红色，下列有关说法正确的是
A．则M接电源的正极
B．乙为铁片上镀铜，则d极为铁片
C．当f电极生成0.224L某一种气体时（已经换算为标准状况下），常温下，则甲中溶液的pH=13（忽略溶液体积的变化）
D．丙中原理用于工业制备镁单质
22．电解NaB(OH)
4溶液制备H
3
BO
3
的原理如图所示，下列叙述错误的是（）
A．M室发生的电极反应式：2H
2O﹣4e﹣＝O
2
↑+4H+
B．a、c为阴离子交换膜，b为阳离子交换膜C．N室中：a%＜b%
D．每生成1mol H
3BO
3
，则有1mol Na+进入N室
23．C
2H
4
及C
2
H
2
等均可用适当的羧酸盐采用Kolbe电解法得到。

如图为制取C
2
H
2
的电解装置，该装置工作时，下列说法中错误的是
A．电能转变为化学能
B．阴极周围溶液的pH不断升高
C．电极a上发生：
D．制取乙烯可用CH
3
COOK溶液作阳极电解液
24．铅的单质、氧化物、盐在现代工业中有着重要用途。

（1）铅能形成多种氧化物，如碱性氧化物PbO、酸性氧化物PbO
2、类似Fe
3
O
4
的
Pb
3O
4
，盛有PbO
2
的圆底烧瓶中滴加浓盐酸，产生黄绿色气体，其反应的化学方程
式为_______。

（2）以废旧铅酸电池中的含铅废料（Pb、PbO、PbO
2、PbSO
4
及炭黑等）和H
2
SO
4
为原料，制备高纯PbO，实现铅的再生利用。

其工作流程如下：
过程1中分离提纯的方法是___，滤液2中的溶质主要是____填物质的名称）。

过
程1中，在Fe2+催化下，Pb和PbO
2反应生成PbSO
4
的化学方程式是_______。

（3）将PbO溶解在HCl和NaCl的混合溶液中，得到含Na
2PbCl
4
的电解液，电解
Na
2PbCl
4
溶液生成Pb的装置如图所示。

①写出电解时阴极的电极反应式_________。

②电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为____。

③电解过程中，Na
2PbCl
4
电解液浓度不断减小，为了恢复其浓度，应该向____极
室（填“阴”或者“阳”）加入____（填化学式）。

25．(1)用电解法分开处理含有Cr
2O
7
2-及含有NO
2
-的酸性废水[最终Cr
2
O
7
2-转化为
Cr3+，NO
2
-转化为无毒物质]，其装置如图所示。

①阴极电极反应：________________________，
左池中Cr
2O
7
2-转化为Cr3＋的离子方程式是_________________________。

②当阴极区消耗2 mol NO
2
-时，右池减少的H＋的物质的量为________ mol。

③若将铁电极换成石墨棒，阳极电极反应式为：_________________。

(2)由甲醇(CH
3
OH)、氧气和NaOH溶液构成的新型手机电池，可使手机连续使用
一个月才充一次电。

①该电池负极的电极反应式为___________________________，正极电极反应式_____________________________________________。

②若以该电池为电源，用石墨作电极电解200 mL含有2mol·L－1HCl与0.5mol·L
－1CuSO
4
的混合溶液。

当两极收集到相同体积(相同条件下)的气体时(忽略溶液体积的变化及电极产物可能存在的溶解现象)，阳极上收集到氧气的质量为_____g，总共转移_____mol电子。

专题23 电解池及其应用答案解析
1．用“四室电渗析法”制备H
3PO
2
的工作原理如图所示(已知：H
3
PO
2
是一种具有
强还原性的一元弱酸；阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)，则下列说法不正确
．．．的是( )
A．阳极电极反应式为：2H
2O－4e－===O
2
↑＋4H＋
B．工作过程中H+由阳极室向产品室移动
C．撤去阳极室与产品室之间的阳膜a，导致H
3PO
2
的产率下降
D．通电一段时间后，阴极室中NaOH溶液的浓度一定不变
【答案】D
【解析】A项、阳极中阴离子为硫酸根离子和水电离出的氢氧根离子，阳极上氢
氧根离子失电子发生氧化反应生成氧气，电极反应式为2H
2O-4e-=O
2
↑+4H+，故A
正确；B项、阳极上水电离出的氢氧根离子失电子发生氧化反应生成氧气，溶液中氢离子浓度增大，H+通过阳膜向产品室移动，故B正确；C项、撤去阳极室与
产品室之间的阳膜，阳极生成的氧气会把H
3PO
2
氧化成H
3
PO
4
，导致H
3
PO
2
的产率下
降，故C正确；
D项、阴极上水电离出的氢离子得电子发生还原反应生成氢气，溶液中氢氧根浓度增大，原料室中钠离子通过阳膜向阴极室移动，通电一段时间后，阴极室中NaOH溶液的浓度增大，故D错误。

2．如图所示，其中甲池的总反应式为2CH
3OH＋3O
2
＋4KOH===2K
2
CO
3
＋6H
2
O。

下列
说法正确的是（）
A．1min内甲池消耗1mol O
2
转移的电子是乙池Ag电极转移电子数的4倍
B．甲池通入CH
3OH的电极反应式为CH
3
OH－6e－＋2H
2
O===CO
3
2-＋8H＋
C．反应一段时间后，向乙池中加入一定量Cu(OH)
2固体能使CuSO
4
溶液恢复到原
浓度
D．甲池中消耗280mL(标准状况下)O
2
，此时丙池中理论上最多产生1.45g固体【答案】D
【解析】A项、1min内甲池消耗1mol O
2
，反应转移的电子为4mol，甲池和乙池中，转移的电子数目相等，乙池Ag电极为阴极, 转移的也为4mol，析出2molCu，
故A错误；B项、甲池是燃料电池，CH
3
OH燃料通入的极是电池的负极，发生氧化反应，因电解质是氢氧化钾，所以电极反应不会生成氢离子，故B错误；
C项、电解硫酸铜时，阳极放氧气，阴极析出金属铜，所以要让电解质在电解后
复原，应加入氧化铜，故C错误；D项、丙池中电解氯化镁溶液，电解的离子方
程式为Mg2++2Cl-+2H
2O H
2
↑+Cl
2
↑+Mg（OH）
2
↓，甲池中标准状况下消耗
280mLO
2
的物质的量为0.0125mol，转移的电子为0.05mol，此时析出氢氧化镁的物质的量为58g/mol×0.025mol=1.45g，故D正确。

3．电解法制取Na
2FeO
4
的总反应为Fe＋2H
2
O＋2OH－FeO
4
2-＋3H
2
↑，工作原理
如图所示。

已知：Na
2FeO
4
只在强碱性条件下稳定，易被H
2
还原。

下列叙述正确
的是( )
A．铁电极上发生还原反应，生成FeO
4
2-
B．通电一段时间后，阳极区pH下降
C．通电后Na＋向右移动，阴极区Na＋浓度增大
D．当电路中通过1 mol电子时，阴极区有11.2 L H
2
生成
【答案】B
【解析】A．铁为阳极，发生氧化反应，生成FeO
4
2-，故A错误；B．阳极的电极
反应式为Fe－6e－＋8OH－=FeO
42-＋4H
2
O，阴极反应式为6H
2
O＋6e－=3H
2
↑＋6OH－，
电解过程中阳极消耗OH－，故阳极区pH下降，故B正确；C．为保障阳极区的强碱性条件，该电解池中离子交换膜只能是阴离子交换膜，因此通电后，阴极区的
OH－向左移动，故C错误；D．阴极电极反应：2H
2O+2e-=H
2
↑+2OH-，2mol电子转
移生成1mol氢气，当电路中通过1mol电子的电量时，生成0.5mol氢气，温度压强不知，无法计算气体的体积，故D错误。

4．二甲醚（CH
3OCH
3
）直接燃料电池具有启动快、效率高等优点，用二甲醚燃料
电池电解甲基肼（CH
3—NH—NH
2
）制氢的装置如图所示，其中X、Y、M、N均为惰
性电极。

下列说法正确的是
A．M极的电极反应式为CH
3—NH—NH
2
+12OH−−10e−CO
3
2-+N
2
+9H
2
O
B．若忽略水的消耗与生成，甲中电解质溶液的pH减小，乙中电解质溶液的pH 增大
C．乙中的交换膜是阴离子交换膜，OH−透过交换膜向N极移动
D．理论上，当生成6.72 L H
2时，消耗CH
3
OCH
3
的质量为2.3 g
【答案】A
【解析】A、乙装置为电解池，M为阳极，CH
3—NH—NH
2
在阳极失去电子生成N
2
、
H 2O，生成的CO
2
与OH−反应生成，电极反应为：CH
3
—NH—NH
2
+12OH−−10e−
=+N
2+9H
2
O，A项正确；B、甲为二甲醚燃料电池，电池总反应为：CH
3
OCH
3
+3O
2=2CO
2
+3H
2
O，电解质溶液的pH基本不变，乙中N电极反应为：10H
2
O+10e−
=5H
2
↑+10OH−，M电极消耗的OH−大于N电极产生的OH−，溶液pH减小，B项错误；
C、乙中的交换膜是交换OH−，为阴离子交换膜，OH−透过交换膜向M极移动，C
项错误；D、生成6.72 L H
2不一定是标准状况，无法得出消耗CH
3
OCH
3
的质量，D
项错误。

5．空间实验室“天宫一号”的供电系统中有再生氢氧燃料电池（RFC），RFC是一种将水电解技术与氢氧燃料电池技术相结合的可充电电池。

下图为RFC工作原理示意图，有关说法正确的是（）
A．当有0.8mol电子转移时，b极产生4.48LO
2
B．为了增加导电性可以将左边容器中的水改为NaOH溶液
C．d极上发生的电极反应是：2H+ +2e－=H
2
D．c极上进行氧化反应，A池中的H+可以通过隔膜进入B
【答案】B
【解析】A.没有指明气体所处的温度和压强，无法计算气体的体积，A项错误；
B.电解NaOH溶液，实质是电解水，所以将左边的电解水装置中的水改为NaOH溶液，增大溶液中离子的浓度，增强导电性，B项正确；
C.a电极为阴极，a电极
上产生的是氢气，所以d电极发生的电极反应是：H
2
-2e-=2H+，C项错误；
D.b电极为阳极，b极上产生的气体Y为氧气，c极上是氧气发生还原反应：
O 2+4e-+4H+=2H
2
O，c极为燃料电池的正极，d极为燃料电池的负极，B池中的H+通
过隔膜进入A池，D项错误。

6．以CH
4、O
2
、熔融Na
2
CO
3
组成的燃料电池电解制备N
2
O
5
，装置如图所示。

下列
说法正确的是
A．石墨1为电池负极，Pt
2
为电解池阳极
B．石墨2上的电极反应为：-2-
223
O+2CO-4e=2CO
C．阳极的电极反应为：N
2O
4
+H
2
O-2e-=N
2
O
5
+2H+
D．每制得1molN
2O
5
，理论上消耗标况下2．8L的CH
4
【答案】C
【解析】A.根据上面分析可知石墨1为电池负极，Pt
2
为电解池阴极，故A错误；
B.石墨2上的电极反应为：O
2+4e-+2CO
2
=2CO
3
2-，故B错误；C.阳极的电极反应为：
N 2O
4
+2HNO
3
-2e-═2N
2
O
5
+2H+，故C正确；D.电极反应式：CH
4
+4CO
3
2--8e-=6CO
2
，
N 2O
4
+2HNO
3
-2e-═2N
2
O
5
+2H+，根据转移电子数相等，每制得1molN
2
O
5
，理论上消耗
标况下CH
4122.4
8
=2.8L，故D错误。

7．锌电池是一种极具前景的电化学储能装置。

VS
2
/Zn扣式可充电电池组成示意
图如下。

Zn2+可以在VS
2晶体中可逆地嵌入和脱除，总反应为VS
2
＋x Zn Zn x VS2。

下列说法错误的是
A．放电时不锈钢箔为正极，发生还原反应B．放电时负极的反应为Zn－2e－== Zn2+ C．充电时锌片与电源的负极相连
D．充电时电池正极上的反应为：Zn
x VS
2
＋2x e－＋x Zn2+==VS2＋2x Zn
【答案】D
【解析】A. 根据上述分析，放电时不锈钢箔为正极，发生还原反应，故A正确；
B. 放电时，锌为负极，发生氧化反应，负极的反应为Zn－2e－== Zn2+，故B正确；
C. 充电时，原电池的负极接电源的负极充当阴极，因此锌片与电源的负极相连，故C正确；
D. 充电时，原电池的正极接电源的正极充当阳极，失去电子，发生氧化反应，故D错误。

8．电化学降解NO
3
-的原理如图所示。

下列说法不正确的是
A．铅蓄电池的负极反应为：Pb - 2e－+ SO
42- =PbSO
4
B．电解一段时间后，若不考虑溶液体积变化，交换膜左侧溶液酸性增强，右侧溶液酸性减弱
C．该电解池的阴极反应式为2NO
3-+12H＋+10e－=N
2
↑+6H
2
O
D．若电解过程中转移2mole－，则质子交换膜左侧电解液的质量减少Δm(左) =18.0g
【答案】B
【解析】A. 铅蓄电池的负极，铅失电子生产的铅离子与溶液中的硫酸根离子反
应生成PbSO
4，电极反应为：Pb - 2e－+ SO
4
2- =PbSO
4
，A正确；B.交换膜左侧Pt
电极上电极反应为2H
2O-4e-=O
2
↑+4H+，产生的氢离子通过质子交换膜向右池移动，
Ag—Pt电极上电极反应为2NO
3-+12H＋+10e－=N
2
↑+6H
2
O，根据阴阳极上得失电子守
恒，电解一段时间后，若不考虑溶液体积变化，交换膜左侧溶液酸性不变，右侧溶液酸性减弱，B错误；
C. 该电解池的阴极上硝酸根离子得电子被还原成氮气，电极反应式为2NO
3
-+12H
＋+10e－=N
2↑+6H
2
O，C正确；D. 交换膜左侧Pt电极上电极反应为
2H
2O-4e-=O
2
↑+4H+，产生的氢离子通过质子交换膜向右池移动，若电解过程中转
移2mole－，参与反应的水为1mol，电解液的质量减少Δm(左)
1mol×18g/mol=18.0g，D正确。

9．用间接电化学法可对大气污染物NO进行无害化处理，其工作原理如图所示。

下列说法正确的是
A．电极I为阴极，电极反应式为2H
2O+2e一=2OH－+H
2
↑
B．电解时H+由电极I向电极II迁移
C．吸收塔中的反应为2NO+2S
2O
4
2－+2H
2
O=N
2
+4HSO
3
－
D．每处理1 mol NO，可同时得到32gO
2【答案】C
【解析】从图示中，可知在吸收塔中NO变成了N
2，N的化合价降低，S
2
O
4
2－变成
了HSO
3－，S的化合价从＋3升高到了＋4，化合价升高。

在电解池中，HSO
3
－变成
了S
2O
4
2－，S的化合价从＋4降低到＋3，得到电子，电极Ⅰ为阴极，而在电极Ⅱ
附近有氧气生成，为H
2O失去电子生成O
2
，为阳极。

A．在电解池中，HSO
3
－变成
了S
2O
4
2－，S的化合价从＋4降低到＋3，得到电子，电极Ⅰ为阴极，电极方程式
为2HSO
3－＋2e－＋2H＋=S
2
O
4
2－＋2H
2
O，A项错误；B．电解时，阳离子向阴极移动，
电极Ⅰ为阴极，H＋由电极Ⅱ向电极Ⅰ移动，B项错误；C．吸收塔中NO变N
2，S
2
O
4
2
－变成HSO
3
－，C中的离子方程式满足电子守恒、电荷守恒、原子守恒，C项正确；D．整个装置中转移的电子数相同，处理1molNO，N的化合价从＋2降低到0，转
移了2mol电子。

阳极2H
2O－4e－=4H＋＋O
2
↑，生成32g O
2
即1molO
2
需要4mol电
子，D项错误。

10．铁铬氧化还原液流电池是一种低成本的储能电池，电池结构如图所示，工作原理为Fe3++Cr2+Fe2++Cr3+。

下列说法正确的是（）
A．电池放电时，a极的电极反应式为Fe3++3e−===Fe
B．电池放电时，电路中每通过0.1 mol电子，Fe3+浓度降低0.1 mol·L−1 C．电池充电时，Cl−从a极穿过选择性透过膜移向b极
D．电池充电时，b极的电极反应式为Cr3++e−===Cr2+
【答案】D
【解析】A.电池放电时，是原电池的工作原理，负极失电子发生氧化反应，电极反应式为Cr2+-e-=Cr3+，A错误； B.放电时，电路中每流过0.1mol电子，就会有0.1mol的铁离子得电子，减小浓度和体积有关，B错误；C.电池放电时，Cl-从正极室穿过选择性透过膜移向负极室，C错误；D.充电时是电解池工作原理，b 电极连接电源的负极，作阴极，阴极发生得电子的还原反应，所以b电极反应式为Cr3++e-=Cr2+，D正确。

11．一种电解法制备高纯铬和硫酸的简单装置如图所示。

下列说法正确的是
A．a为直流电源的正极
B．若有1 mol离子通过A膜，理论上阳极生成mol气体
C．工作时，乙池中溶液的pH不变
D．阴极反应式为
【答案】B
【解析】A.制备铬，则Cr3+被还原成Cr，Cr电极应该是阴极，即a为直流电源的负极，选项A错误；B.石墨为阳极，根据放电顺序，阳极的电极反应为
4OH--4e-=O
2↑+2H
2
O，阳极附近水的电离平衡正向移动，产生的H+通过A膜进入乙
池，若有1mol离子通过A膜，即丙池产生1mol氢离子，则理论上阳极生成0.25mol 氧气，选项B正确； C.工作时，甲池中硫酸根移向乙池，丙池中氢离子移向乙池，乙池中硫酸浓度增大，溶液的pH减小，选项C错误；D.阴极反应式为
Cr3++3e-=Cr，选项D错误。

12．三室式电渗析法处理含NH
4NO
3
废水的原理如图所示，在直流电场的作用下，
两膜中间的NH
4+和NO
2
—可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中
间隔室.工作一段时间后，在两极区均得到副产品NH
4NO
3
.下列叙述正确的是
A．a极为电源负极，b极为电源正极
B．c膜是阴离子交换膜，d膜是阳离子交换膜
C．阴极电极反应式为2NO
3-+12H++10e-=N
2
+6H
2
O
D．当电路中通过1mol电子的电量时，会有5.6LO
2
生成【答案】A
【解析】结合题图装置可知，工作一段时间后，在两极区均得到副产品NH
4NO
3
，
则Ⅱ室中的阳离子NH
4
+、H+向Ⅰ室移动与Ⅰ室中的稀硝酸反应生成了硝酸铵，则c膜为阳离子交换膜，Ⅰ室中石墨为电解池阴极，a极为电源负极，阴极电极反
应式为2H
2O+2e-=H
2
↑+2OH-；Ⅱ室中的阴离子NO
3
-、OH-向Ⅲ室移动与Ⅲ室中的稀
氨水反应生成硝酸铵，则d膜为阴离子交换膜，Ⅲ室中石墨为电解池阳极，b极
为电源正极，阳极电极反应式为2H
2O-4e-=O
2
↑+4H+。

根据上述分析A正确，BC错
误；D选项中没有给出标准状况下，无法用气体摩尔体积公式计算体积，则D错误。

13．镁电池作为一种低成本、高安全的储能装置，正受到国内外广大科研人员的关注。

一种以固态含Mg2+的化合物为电解质的镁电池的总反应如下。

下列说法错
误的是xMg+V
2O
5
Mg
x
V
2
O
5
A．充电时，阳极质量减小
B．充电时，阴极反应式：Mg2++2e－=Mg
C．放电时，正极反应式为：V
2O
5
+xMg2++2xe－=Mg
x
V
2
O
5
D．放电时，电路中每流过2mol电子，固体电解质中有2molMg2+迁移至正极【答案】D
【解析】A.放电时V
2O
5
作正极，生成Mg
x
V
2
O
5
（结合V元素的价态变化以及V元素
在不同物质中的存在便可判断），充电时阳极为V
2O
5
这一端，逆向看总反应，这
时Mg
x V
2
O
5
变为V
2
O
5
，显然质量减小，A项正确；B.放电时，负极电极反应式为
Mg-2e-=Mg2+，那么充电时，阴极为Mg这一端，电极反应式与负极完全相反，因
而阴极反应式为Mg2++2e－=Mg，B项正确；C.放电时，V元素降价，V
2O
5
作正极，
V 2O
5
变为Mg
x
V
2
O
5
，根据缺项配平原则，反应物还需补充Mg2+，因而正极反应式为
V 2O
5
+xMg2++2xe－=Mg
x
V
2
O
5
，C项正确；D.放电时，正极反应式为 V
2
O
5
+xMg2++2xe－
=Mg
x V
2
O
5
，n(Mg2+)：n(e-)=x：2x=1：2，当电路流过2mol电子，根据比例关系，
有1molMg2+在正极消耗，即固体电解质中有1molMg2+迁移至正极，D项错误。

14．用石墨电极完成下列电解实验。

下列对实验现象的解释或推测不合理的是（）
实验一实验二
装置
现象a、d处试纸变蓝；b处变红，局部
褪色；c处无明显变化
两个石墨电极附近有气泡产生；n
处有气泡产生；
A．a、d处：2H
2O+2e－= H
2
↑+2OH－
B．c处发生了反应：Fe－2e－=Fe2+
C．根据实验一的原理，实验二中n处能析出O
2
D．b处：2Cl－－2e－= Cl
2↑，Cl
2
溶于水生成HClO，使溶液褪色
【答案】C
【解析】A．a、d处试纸变蓝，说明溶液显碱性，是溶液中的氢离子得到电子生成氢气，破坏了水的电离平衡，氢氧根离子浓度增大造成的，选项A正确；B．c
处得到电子发生还原反应，2H
2O+2e-=H
2
↑+2OH-，选项B正确；C．实验一中a、c
形成电解池，d、b形成电解池，所以实验二中也相当于形成三个电解池（一个球两面为不同的两极），n为电解池的阴极，另一球朝m的一面为阳极，即n处能析出H
2
，选项C错误；
D．b为阳极，氯离子放电生成氯气，氯气与水反应生成了盐酸和次氯酸，使溶液褪色，选项D正确。

15．钒液流电池充电时间短，续航能力强，其充放电原理为VO2＋(蓝色)＋V3＋(绿
色)＋H
2O VO
2
+(黄色)＋V2＋(紫色)＋2H＋。

以此电池为电源，用石墨电极电
解Na
2SO
3
溶液，可得到NaOH 和H
2
SO
4
示意图如下。

下列说法错误的是( )
A．全钒液流电池放电时，正极的电极反应式为： VO
2+＋2H＋＋e－===VO2＋＋H
2
O
B．图中a电极为阴极，N物质是H
2
C．钒液流电池充电时，阳极附近溶液由绿色逐渐变为紫色
D．电解时，b电极的反应式为： SO
32-＋H
2
O－2e－===SO
4
2-＋2H＋
【答案】C。