05 考向5 协同反应装置——间接电化学反应原理（附答案解析）-备战2023年高考化学大二轮专题突破系列（全国通用）

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协同反应装置——间接电化学反应原理
【研析真题•明方向】
1．(2022·湖北卷)含磷有机物应用广泛。电解法可实现由白磷直接制备Li[P(CN)2]，过程如图所示(Me为甲基)。下列说法正确的是(　　)

A．生成1 mol Li[P(CN)2]，理论上外电路需要转移2 mol 电子
B．阴极上的电极反应为：P4＋8CN－－4e－＝4[P(CN)2]－
C．在电解过程中CN－向铂电极移动
D．电解产生的H2中的氢元素来自于LiOH
2．(2019·全国卷Ⅰ)利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时MV2＋/MV＋在电极与酶之间传递电子，示意图如图所示。下列说法错误的是(　　)

A．相比现有工业合成氨，该方法条件温和，同时还可提供电能
B．阴极区，在氢化酶作用下发生反应：H2＋2MV2＋===2H＋＋2MV＋
C．正极区，固氮酶为催化剂，N2发生还原反应生成NH3
D．电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动
3．(2018·全国卷Ⅰ)最近我国科学家设计了一种CO2＋H2S协同转化装置，实现对天然气中CO2和H2S的高效去除。示意图如图所示，其中电极分别为ZnO@石墨稀(石墨稀包裹的ZnO)和石墨烯，石墨烯电极区发生反应为：
①EDTA－Fe2＋－e－===EDTA－Fe3＋ ②2EDTA－Fe3＋＋H2S===2H＋＋S＋2EDTA－Fe2＋
该装置工作时，下列叙述错误的是(　　)

A．阴极的电极反应：CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2O
B．协同转化总反应：CO2＋H2S===CO＋H2O＋S
C．石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低
D．若采用Fe3＋/Fe2＋取代EDTA－Fe3＋/EDTA－Fe2＋，溶液需为酸性
【重温知识•固基础】
1．间接电化学反应简介
(1)定义：间接电化学反应是以具有“电子传递”功能的物质为媒质(催化剂)，对反应基质进行间接氧化或还原，从而得到目标产物
(2)原理：媒质也称为“电对”或“介对”，其首先在电极表面失去(或得到)电子，形成氧化态(或还原态)在电解溶液中进一步氧化(或还原)反应基质，最终生成目标产物。其原理图示如下：


2．解答协同电池题的思维模板
(1)第一步：判断装置类型。根据有无外加电源，判断是电解池还是原电池
(2)第二步：找准媒介物质。分析装置找出具有电子传递功能的媒介物质——“电对”。根据“电对”中元素化合价变化，判断装置的正负极或阴阳极
(3)第三步：写出电极反应。根据电极类型和题目综合信息书写电极反应式。最后逐项分析，得出正确答案

【题型突破•查漏缺】
1．我国科学家开发设计一种天然气脱硫装置，利用如图装置可实现：H2S＋O2===H2O2 ＋S↓。已知甲池中有如下的转化，下列说法错误的是(　　)

A．该装置将光能只转化为电能
B．该装置工作时，溶液中的H＋从乙池经过全氟磺酸膜进入甲池
C．甲池碳棒上发生电极反应：AQ＋2H＋ ＋2e－===H2AQ
D．乙池①处发生反应：H2S＋I===3I－＋S↓＋2H＋
2．微生物电池是在微生物作用下将化学能转化为电能的装置。利用微生物电池处理含铬废水可以回收铬，其工作原理如图所示。下列说法错误的是(　　)

A．a电极为电池负极
B．b极反应式为Cr3＋＋3H2O===Cr(OH)3＋3H＋
C．每处理1 mol Cr2O，a电极上会生成1.5 mol CO2
D．反应完毕后溶液的pH会升高
3．我国科学家在太阳能光电催化化学耦合分解硫化氢研究中获得新进展，相关装置如图所示。下列说法不正确的是(　　)

A．该装置的总反应为H2SH2＋S B．能量转化方式主要为光能→电能→化学能
C．a极上发生的电极反应为3I－－2e－===I D．a极区需要不断补充含I－和I的溶液
4．煤的电化学脱硫是借助煤在电解槽阳极发生的电化学氧化反应，将煤中黄铁矿(FeS2)或有机硫化物氧化成可溶于水的含硫化合物而达到净煤目的，如图是一种脱硫机理，则下列说法正确的是(　　)

1—电极a　2—黄铁矿　3—MnSO4、H2SO4混合溶液 4—未反应黄铁矿　5—电解产品
A．Mn3＋充当了电解脱硫过程的催化剂
B．电极a应与电源负极相连
C．脱硫过程中存在的离子反应为8H2O＋FeS2＋15Mn3＋===Fe3＋＋16H＋＋2SO＋15Mn2＋
D．阴极发生的反应：2H2O＋2e－===4H＋＋O2↑
5．脱氯可以减少水体污染，保护人的饮水健康。用电解法产生具有强氧化性的羟基自由基(·OH)，可以去除水体中的CH2Cl2，原理如图所示。下列说法正确的是(　　)

A．阳极附近的pH增大
B．交换膜为阴离子交换膜
C．阴极反应为CH2Cl2＋4·OH===CO2＋2H2O＋2HCl
D．脱氯的实质是碳氯键和碳氢键断裂形成碳氧键
6．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 mol SO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
7．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＋O2H2O2＋S
8．燃料电池能量转化率高，以下是氢氧燃料电池结构示意图，下列说法不正确的是(　　)

(*PTFE为聚四氟乙烯的缩写，工作温度为65 ℃左右)
A．电极室a为负极室，电极室b为正极室
B．燃料电池的能量转化率比柴油发动机的能量利用率高
C．碱性电解液的氢氧燃料电池，氧化生成的水在O2侧产生；酸性电解液电池，水在H2侧产生
D．多孔隔膜既是电解液的仓库，也是反应产物H2O的通道，电解液除KOH外也可用H2SO4或固态离子导体
9．微生物燃料电池是一种利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置，利用该类电池处理某含铬(以Cr2O形式存在)废水的工作原理如图所示。下列说法不正确的是(　　)

A．M极为电池负极，有机物在该极被氧化
B．电池工作时，N极附近溶液pH增大
C．该电池能够在高温下工作
D．处理1 mol Cr2O时有超过6 mol H＋从交换膜左侧向右侧迁移
10．研究发现，在酸性乙醇燃料电池中加入硝酸，可使电池持续大电流放电，其工作原理如图所示。下列说法错误的是(　　)

A．加入HNO3降低了正极反应的活化能
B．电池工作时正极区溶液的pH降低
C．1 mol CH3CH2OH被完全氧化时有3 mol O2被还原
D．负极反应为CH3CH2OH＋3H2O－12e－===2CO2＋12H＋
【题型特训•练高分】
1．我国科学家在研究HCOOH燃料电池方面有重大进展，装置如图所示，两电极区间用离子交换膜隔开。下列说法正确的是(　　)

A．正极电极反应式为HCOO－－2e－＋2OH－===HCO＋H2O
B．隔膜为阴离子交换膜，储液池中需补充的物质A为H2SO4
C．放电时，1 mol HCOOH转化为KHCO3时，消耗11.2 L氧气
D．当电路中转移1 mol电子时，理论上生成87 g K2SO4
2．一种可充放电的铝离子电池工作原理如图所示，电解质为AlxCly离子液体，CuS在电池反应后转化为Cu2S和Al2S3。下列说法正确的是(　　)

A．若CuS从电极表面脱落，则电池单位质量释放电量增加
B．该电池放电时，正极反应为6CuS＋8Al2Cl＋6e－===3Cu2S＋Al2S3＋14AlCl
C．为提高电池效率，可以向CuS@C电极附近加入适量Al2S3水溶液
D．充电时电池阴极的反应为Al＋7AlCl－3e－===4Al2Cl
3．在N羟基邻苯二甲酰亚胺(NHPI)介质中，可实现醇向醛的转化，原理如图。下列说法错误的是(　　)

A．理论上NHPI的总量在反应前后不变
B．海绵Ni电极作阳极
C．总反应为
D．每消耗1 mmol苯甲醇，产生22.4 mL氢气
4．电解合成1，2－二氯乙烷的实验装置如图所示。下列说法中正确的是(　　)

A．该装置工作时，化学能转变为电能
B．CuCl2能将C2H4还原为1，2－二氯乙烷
C．X、Y依次为阳离子交换膜、阴离子交换膜
D．该装置总反应为CH2===CH2＋2H2O＋2NaClH2＋2NaOH＋ClCH2CH2Cl
5．微生物燃料电池可净化废水，同时还能获得能源或有价值的化学品，如图为其工作原理。下列说法正确的是(　　)

A．M极的电极反应式为CH3COOH－8e－＋2H2O===2CO2↑＋8H＋
B．外电路转移4 mol电子时，N极消耗22.4 L O2(标准状况)
C．反应一段时间后，N极附近的溶液pH值下降
D．该电池在常温和高温都可以工作
6．一种双电子介体电化学生物传感器，用于检测水体急性生物毒性，其工作原理如图。下列说法正确的是(　　)

A．图中所示电极为阳极，其电极反应式为K4Fe(CN)6－e－=== K3Fe(CN)6
B．甲萘醌在阴极发生氧化反应
C．工作时K＋向图中所示电极移动
D．NAD(P)H转化为NAD(P)＋的过程失去电子
7．一种钌(Ru)基配合物光敏染料敏化太阳能电池的示意图如下。下列关于该电池叙述错误的是(　　)

电池工作时发生的反应为RuⅡRuⅡ*(激发态)
RuⅡ*RuⅢ＋e－ I＋2e－3I－ RuⅢ＋3I－RuⅡ＋I
A．电池中镀Pt导电玻璃为正极 B．电池工作时，I－在镀Pt导电玻璃电极上放电
C．电池工作时，电解质中I－和I浓度不会减少 D．电池工作时，是将太阳能转化为电能
8．利用如图HCOOH燃料电池装置，获得电能的同时也得到KHCO3、K2SO4。下列说法错误的是(　　)

A．通入O2的目的是将Fe2＋转化为Fe3＋
B．放电过程中需补充的物质X为H2SO4
C．负极电极反应式为HCOO－＋2OH－－2e－===HCO＋H2O
D．每生成1 mol KHCO3，有1 mol K＋通过阳离子膜
9．将氯化氢转化为氯气是科学研究的热点。科学家设计了一种电解氯化氢回收氯气的方案，原理如图所示。下列叙述错误的是(　　)

A．阴极的电极反应式为Fe3＋＋e－===Fe2＋ B．工作时，溶液中H＋向b极移动
C．若消耗8 g氧气，电路中转移1 mol电子 D．总反应为4HCl＋O22Cl2＋2H2O
10．如图是模拟“间接电化学氧化”的基本原理进行废水中有机物处理的示意图，密封废水处理池中是硫酸酸化的甲醇废水及CoSO4溶液，下列说法不正确的是(　　)

A．甲电极是正极，Pt电极上发生氧化反应 B．丙气体的主要成分是H2
C．甲醇在碳电极上生成CO2 D．电解过程中Co2＋和Co3＋的总物质的量不变
11．氮氧化物(NOx)是有毒的大气污染物，研究发现，可以采用如图装置有效去除氮的氧化物，下列说法正确的是(　　)

A．Pt电极Ⅰ为电解池的阳极
B．电解过程中，质子由左极室移向右极室
C．电解过程中，左极室pH会逐渐减小
D．若NOx为NO，转移1 mol电子时吸收塔中可以生成1 mol HSO
12．如图是我国科学家研制的一种新型化学电池，成功实现了废气的处理和能源的利用(H2R和R都是有机物)。下列说法不正确的是(　　)

A．电池工作时，电子从电极b流出
B．负极区，发生反应2Fe3＋＋H2S===2Fe2＋＋S↓＋2H＋
C．电池工作时，负极区要保持呈酸性
D．电路中每通过2 mol电子，理论上可处理标准状况下H2S 22.4 L
13．环己酮()在生产生活中有重要的用途，可在酸性溶液中用环己醇间接电解氧化法制备，其原理如下图所示。下列说法正确的是(　　)

A．a极与电源负极相连 B．a极电极反应式是2Cr3+＋7H2O－6e－＝Cr2O72－＋14H+
C．b极发生氧化反应 D．理论上有1mol环己酮生成时，有2mol氢气放出
14．工业吸收H2S气体后的FeCl3溶液的再生过程可降解酸性污水中的硝酸盐，其工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　)

A．溶液M中的溶质为FeCl2 B．电极a为阴极
C．电极b上的反应为2NO＋10e－＋12H＋===N2↑＋6H2O D．随电解的进行，阴极区溶液pH减小
15．在直流电场作用下，双极膜能将水解离为H＋和OH－，并实现其定向通过。工业上用双极膜电解槽电解糠醛溶液同时制备糠醇和糠酸盐，电解时，MnO2/MnOOH在电极与糠醛之间传递电子，电解过程如图所示，下列说法不正确的是(　　)

A．A接直流电源的负极，糠醛得到电子被还原为糠醇
B．电解时，阳极反应为MnOOH－e－＋OH－===MnO2＋H2O
C．生成糠酸盐的反应为
D．通电时双极膜将水解离为H＋和OH－，OH－向阴极室方向移动
16．近期，天津大学化学团队以CO2与辛胺为原料实现了甲酸盐和辛腈的高选择性合成，装置工作原理如图。下列说法正确的是(　　)

A．Ni2P电极与电源负极相连 B．在In/In2O3－x电极上发生的反应为CO2＋H2O－2e－＝HCOO－＋OH－
C．辛胺转化为辛腈发生了还原反应 D．In/In2O3－x电极上可能有副产物H2生成
【协同反应装置——间接电化学反应原理】答案
【研析真题•明方向】
1．D。解析：A．石墨电极发生反应的物质：P4→Li[P(CN)2]化合价升高发生氧化反应，所以石墨电极为阳极，对应的电极反应式为：P4＋8CN－－4e－＝4[P(CN)2]－，则生成1 mol Li[P(CN)2]，理论上外电路需要转移1 mol 电子，A错误；B．阴极上发生还原反应，应该得电子，P4＋8CN－－4e－＝4[P(CN)2]－为阳极发生反应， B错误；
C．石墨电极：P4→Li[P(CN)2]发生氧化反应，为阳极，铂电极为阴极，CN－应该向阳极移动，即移向石墨电极，C错误；D．由所给图示可知HCN在阴极放电，产生CN－和H2，而HCN中的H来自LiOH，则电解产生的H2中的氢元素来自于LiOH，D正确；故选D。
2．D。解析：A对：该反应中，可产生电流，反应条件比较温和，没有高温高压条件。B错：该生物燃料电池中，左端电极反应式为MV＋－e－===MV2＋，则左端电极是负极，应为负极区，在氢化酶作用下，发生反应H2＋2MV2＋===2H＋＋2MV＋。C对：右端电极反应式为MV2＋＋e－===MV＋，是正极，在正极区N2得到电子生成NH3，发生还原反应。D对：原电池中，内电路中H＋通过交换膜由负极区向正极区移动。
3．C。解析：根据装置图中物质的转化关系分析电极反应类型，如EDTA－Fe2＋生成EDTA－Fe3＋，发生了氧化反应，EDTA－Fe3＋将H2S氧化成S，本身被还原成EDTAFe2＋，EDTA－Fe3＋和EDTA－Fe2＋可循环使用，故石墨烯电极为阳极，阳极与光伏电池的正极连接。CO2发生还原反应生成CO，故ZnO@石墨烯电极为阴极。阴极发生还原反应，氢离子由交换膜右侧向左侧迁移，阴极的电极反应式为CO2＋2e－＋2H＋=== CO＋H2O，A项正确；结合阳极区发生的反应，可知协同转化总反应为CO2＋H2S===S＋CO＋H2O，B项正确；石墨烯作阳极，其电势高于ZnO@石墨烯的，C项错误；Fe3＋、Fe2＋在碱性或中性介质中会生成沉淀，它们只稳定存在于酸性较强的介质中，D项正确。
【题型突破•查漏缺】
1．A。解析：选A　装置是原电池装置，根据图中信息知道是将光能转化为电能和化学能的装置，A项错误；原电池中阳离子移向正极，甲池中碳棒是正极，所以氢离子从乙池移向甲池，B项正确；甲池中碳棒是正极，该电极上发生得电子的还原反应，即AQ＋2H＋ ＋2e－===H2AQ，C项正确；在乙池中，硫化氢失电子生成硫单质，I得电子生成I－，发生的反应为H2S＋I===3I－＋S↓＋2H＋，D项正确。
2．B。解析：由图可知，b电极Cr2O得电子生成Cr3＋，电极反应式为Cr2O＋14H＋＋6e－===2Cr3＋＋7H2O，故B错误。
3．D。解析：该装置发生的有关反应为H2S＋I===2H＋＋S↓＋3I－(a极区)、3I－－2e－===I(a极)、2H＋＋2e－===H2↑(b极)，这三个反应相加，结合反应条件得到总反应H2SH2＋S，A、C正确。该制氢工艺中光能转化为电能，最终转化为化学能，B正确。a极区涉及两步反应，第一步利用氧化态I高效捕获H2S得到硫和还原态I－，第二步是还原态I－在a极表面失去电子生成氧化态I，这两步反复循环，所以a极区不需要补充含I－和I的溶液，D错误。
4．C。解析：电解初期，电极a发生Mn2＋－e－===Mn3＋，是电解池的阳极，应与电源的正极相连，电解后期Mn3＋又还原，Mn3＋充当了电解脱硫过程的中间产物，A、B错误；脱硫过程中，Mn3＋氧化FeS2，发生的反应为8H2O＋FeS2＋15Mn3＋===Fe3＋＋16H＋＋2SO＋15Mn2＋，C正确；阴极发生的反应：4H＋＋4e－＋O2===2H2O，D错误。
5．D。解析：阳极区发生氧化反应，由装置图可知，左侧区为阳极区，电极反应式为H2O－e－===·OH＋H＋，故阳极附近的pH减小，A错误；右侧区为阴极区，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，故交换膜为阳离子交换膜，B、C错误；由图可知，脱氯是将CH2Cl2转化为HCHO、CH3OH、CO2和Cl－，故脱氯的实质是碳氯键和碳氢键断裂形成碳氧键，D正确。
6．B。解析：根据图示，首先找出具有电子传递功能的“电对”为SO/S2O，SO在电极A上反应生成S2O，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S2O反应生成氮气和SO，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 mol SO时，反应中消耗0.5 mol S2O，转移1 mol电子，根据得失电子守恒，处理的NO气体为0.5 mol，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。
7．A。解析：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＋O2H2O2＋S，故D正确。
8．C。解析：碱性电解液的氢氧燃料电池，H2失电子产生的氢离子与氢氧根离子反应生成水，氧化生成的水在H2侧产生；酸性电解液电池，O2得电子产生氢氧根离子与氢离子反应生成水，水在O2侧产生，选项C不正确。
9．C。解析：燃料电池工作时通入氧气的一极为正极，加入燃料的一极为负极，由题图可知M极一侧加入有机物，有机物被氧化为CO2，N极一侧通入O2，O2被还原为H2O，故M极为负极，N极为正极，故A正确；N极附近O2、Cr2O消耗氢离子分别生成H2O、Cr3＋，N极附近溶液pH增大，Cr3＋转化为Cr(OH)3，该过程中虽有H＋放出，但总体上H＋消耗得多，故B正确；温度较高时，可使微生物中的蛋白质变性，故该电池不能在高温下工作，故C错误；处理1 mol Cr2O需要6 mol电子，但是同时也会有一定量的氧气得到电子，故从交换膜左侧向右侧迁移的H＋的物质的量大于6 mol，故D正确。
10．B。解析：乙醇燃料电池中，通入乙醇的一极为负极，电极反应式为CH3CH2OH＋3H2O－12e－===2CO2＋12H＋，通入氧气的一极为正极，由工作原理图可知，正极发生反应①HNO3＋3e－＋3H＋===NO↑＋2H2O，②4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，由×(①×4＋②)可得O2＋4e－＋4H＋===2H2O，则HNO3在正极起催化作用。B项，电池工作时正极区的总反应为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，则溶液中氢离子浓度减小，pH增大，故B错误。
【题型特训•练高分】
1．D。解析：负极反应式为HCOO－－2e－＋2OH－===HCO＋H2O，A项错误；隔膜为阳离子交换膜，B项错误；放电时，1 mol HCOOH转化为KHCO3时，消耗0.5 mol氧气，标准状况下消耗11.2 L氧气，C项错误；当电路中转移2 mol电子时，生成1 mol硫酸钾，当电路中转移1 mol电子时，理论上生成0.5 mol K2SO4，故生成87 g硫酸钾，D项正确。
2．B。解析：放电时硫化铜在正极发生的反应为6CuS＋8Al2Cl＋6e－===3Cu2S＋Al2S3＋14AlCl，反应后转化为Cu2S、Al2S3和AlCl，化合价改变的只有Cu，故硫化铜从电极表面脱落，则电池单位质量释放电量减少，A项错误、B项正确；根据题目分析可知应加入Al2Cl提高电池效率，C项错误；充电时，阴极电极反应式为4Al2Cl＋3e－===Al＋7AlCl，D项错误。
3．D。解析：由装置分析可知，该装置为电解池，Ni2＋在海绵Ni电极失去电子得到Ni3＋，发生氧化反应，则海绵Ni为阳极，电极反应式为Ni2＋－e－===Ni3＋，阳极区同时还发生反应：Ni3＋＋NHPI―→Ni2＋＋PINO，H＋在石墨电极得到电子生成H2，发生还原反应，则石墨为阴极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2，阴极区同时还发生反应：，据此解答。根据上述分析可知，NHPI在阳极区参与反应，又在阴极区为生成物，因此理论上NHPI的总量在反应前后不发生改变，A正确；由上述分析，Ni2＋在海绵Ni电极失去电子得到Ni3＋，发生氧化反应，则海绵Ni为阳极，B正确；阳极反应式为Ni2＋－e－===Ni3＋，阳极区同时还发生反应：Ni3＋＋NHPI―→Ni2＋＋PINO，阴极反应式为2H＋＋2e－===H2，阴极区同时还发生反应：，因此总反应为，C正确；未指明标准状况，不能用Vm＝22.4 L·mol－1进行计算，D错误。
4．D。解析：该装置为电解池，则工作时，电能转变为化学能，A错误；C2H4中C元素化合价为－2价，ClCH2CH2Cl中C元素化合价为－1价，则CuCl2能将C2H4氧化为1,2二氯乙烷，B错误；该电解池中，阳极发生的电极反应式为CuCl－e－＋Cl－===CuCl2，阳极区需要氯离子参与，则X为阴离子交换膜，而阴极区发生的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，有阴离子生成，为保持电中性，需要电解质溶液中的钠离子，则Y为阳离子交换膜，C错误；该装置中阳极首先发生反应：CuCl－e－＋Cl－===CuCl2，生成的CuCl2再继续与C2H4反应生成1,2二氯乙烷和CuCl，在阳极区循环利用，而阴极水中的氢离子放电生成氢气，其总反应方程式为CH2===CH2＋2H2O＋2NaClH2＋2NaOH＋ClCH2CH2Cl，D正确。
5．A。解析：M极失电子发生氧化反应，有机物被氧化生成CO2，为原电池的负极，电极反应式为 CH3COOH＋2H2O－8e－===2CO2↑＋8H＋，故A正确；由电极反应式O2＋4H＋＋4e－===2H2O可知，外电路转移4 mol电子时，N极消耗O2的物质的量为1 mol即标准状况下体积为22.4 L，但同时还发生Cr2O＋6e－＋8H＋===2Cr(OH)3＋H2O，所以外电路转移4 mol电子时，N极消耗O2的物质的量小于1 mol，标准状况下体积小于22.4 L，故B错误；N电极为正极，电极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O、Cr2O＋6e－＋8H＋===2Cr(OH)3＋H2O，消耗氢离子，反应一段时间后，N极附近的溶液pH值升高，故C错误；高温时微生物失去生理活性，工作效率大大下降，故D错误。
6．D。解析：A项，根据图示可知K4Fe(CN)6在电极表面失电子生成K3Fe(CN)6，故图示电极为阳极，其电极反应式为K4Fe(CN)6－e－=== K3Fe(CN)6＋K＋，错误；B项，甲萘醌应在阴极发生还原反应，错误；C项，工作时在电解池中阳离子应向阴极移动，错误；D项，根据图示，该过程NAD(P)H被甲萘醌氧化，即失去电子，正确。
7．B。解析：由图可知，镀Pt导电玻璃电极为电子流入的一极，所以为正极，A项正确；原电池中正极发生还原反应，所以I在镀Pt导电玻璃电极上放电，B项错误；电池的电解质溶液中I－的浓度和I的浓度不变，C项正确；由图可知该电池是将太阳能转化为电能的装置，D项正确。
8．D。解析：A.由图可知，通入O2的目的是将Fe2＋转化为Fe3＋，A项正确；B.因为有K2SO4生成，故放电过程中需补充的物质X为H2SO4，B项正确；C.负极电极反应式为HCOO－＋2OH－－2e－===HCO＋H2O，C项正确；D.每生成1 mol KHCO3，通过阳离子膜的K＋为2 mol，D项错误；故选D。
9．B。解析：左边得到电子，为电解池的阴极，发生的电极反应式为Fe3＋＋e－===Fe2＋，故A正确；工作时，溶液中H＋向左边阴极a极移动，故B错误；根据4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O反应可知，若消耗8 g氧气，电路中转移×4＝1 mol电子，故C正确；整个过程是电解条件下，Fe3＋起催化剂作用，HCl与O2反应生成Cl2和H2O，所以该工艺的总反应为4HCl＋O22Cl2＋2H2O，故D正确。
10．C。解析：由题图可知，Pt电极上发生氧化反应Co2＋－e－===Co3＋，故Pt电极为阳极，甲电极是正极，故A正确；在溶液中Co3＋和CH3OH发生氧化还原反应生成Co2＋和CO2气体，故C错误；在电解过程中Co2＋和Co3＋的总物质的量不变，故D正确；碳电极为阴极，表面上发生反应2H＋＋2e－===H2↑，CO2和H2经导管进入澄清石灰水中，CO2使澄清石灰水变浑浊，而丙气体的主要成分是H2，故B正确。
11．D。解析：根据图示，可以得出HSO得到电子被还原，所以Pt电极Ⅰ为电解池的阴极，Pt电极Ⅱ为阳极，A错误；质子在电解池中向阴极移动，即由右极室移向左极室，B错误；电解过程中，电极Ⅰ发生的反应为2HSO＋2e－＋2H＋===S2O＋2H2O，电极Ⅱ上发生反应：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，H＋通过质子交换膜移向左极室，但左极室中不断生成水，所以pH会逐渐增大，C错误；根据得失电子守恒，可得关系式NO～2HSO，故D正确。
12．A。解析：根据图示，a电极生成Fe3＋，Fe3＋和H2S反应生成S和Fe2＋，b电极O2和H2R反应生成H2O2和R，R在电极b处得到电子和H＋生成H2R，可知，电极a为负极，电极b为正极。电池工作时，电子从负极流出，即从电极a流出，A错误，符合题意；根据图示，负极区Fe3＋和H2S反应生成Fe2＋和S，离子方程式为2Fe3＋＋H2S===2Fe2＋＋S↓＋2H＋，B正确；电池工作时，Fe3＋与H2S反应，存在Fe3＋的溶液为酸性，因此负极区需要保持酸性，防止Fe3＋水解而沉淀，C正确；每通过2 mol电子，能够生成2 mol Fe3＋，2 mol Fe3＋能够氧化1 mol H2S，在标准状况下H2S的体积为22.4 L，D正确。
13．B。解析：根据装置图可知，a极为电解池的阳极，则与电源正极相连，故A错误；根据装置图可知，a极为电解池的阳极，Cr3+失电子发生氧化反应，电极反应式是2Cr3++7H2O－6e－＝Cr2O72－+14H+，故B正确；b极为阴极，氢离子得电子发生还原反应，故C错误；理论上由环己醇（C6H12O）生成1mol环己酮（C6H10O）时，转移2mol电子，根据电子守恒可知阴极有1mol氢气放出，故D错误。
14．C。解析：溶液M为吸收H2S气体后的FeCl3溶液，硫化氢与氯化铁反应生成硫单质、氯化亚铁和HCl，同时还有剩余的氯化铁，故A错误；由装置可知电极b的反应为硝酸根离子转变成氮气，得电子的电极应为阴极，则电极a为阳极，故B错误；电解质溶液呈酸性，电极b上的反应为2NO＋10e－＋12H＋===N2↑＋6H2O，故C正确；由电极b的反应可知，反应消耗氢离子，氢离子浓度减小，pH增大，故D错误。
15．D。解析：由图可知，该装置为电解池，A电极为电解池的阴极，与直流电源的负极相连，糠醛在阴极上得到电子发生还原反应生成糠醇，通电时双极膜将水解离出的氢离子向阴极室移动，氢氧根离子向阳极室移动，B电极为阳极，在碱性条件下，碱式氧化锰在阳极失去电子发生氧化反应生成二氧化锰，二氧化锰与糠醛在碱性条件下发生氧化还原反应生成糠酸盐和碱式氧化锰。由分析可知，A电极为电解池的阴极，与直流电源的负极相连，糠醛在阴极上得到电子发生还原反应生成糠醇，故A正确；由分析可知，在碱性条件下，碱式氧化锰在阳极失去电子发生氧化反应生成二氧化锰，电极反应式为MnOOH－e－＋OH－===MnO2＋H2O，故B正确；由分析可知，碱式氧化锰在阳极生成的二氧化锰与糠醛发生氧化还原反应生成糠酸盐和碱式氧化锰，故C正确；由分析可知，通电时双极膜将水解离出的氢离子向阴极室移动，氢氧根离子向阳极室移动，故D错误。
16．D。解析：辛胺在Ni2P电极转化为辛腈，发生氧化反应，Ni2P电极是电解池的阳极，与电源正极相连，A、C错误；In/In2O3－x电极为阴极，阴极上CO2发生得电子的还原反应生成HCOO－，电极反应式为CO2＋H2O＋2e－===HCOO－＋OH－，C错误In/In2O3－x电极为阴极，H＋可能在该电极上发生还原反应生成H2，所以In/In2O3－x电极上可能有副产物H2生成，D正确。