2023版高考化学一轮复习真题精练第九章化学反应与电能课件

第九章化学反应与电能第27练原电池原理及应用1.[2021广东·9,2分,难度★★☆☆☆]火星大气中含有大量CO2,一种有CO2参加反应的新型全固态电池有望为火星探测器供电。该电池以金属钠为负极,碳纳米管为正极,放电时（

）A.负极上发生还原反应B.CO2在正极上得电子C.阳离子由正极移向负极D.将电能转化为化学能1.B【原理分析】根据题中信息可知该Na-CO2电池中Na为负极,负极上Na失电子发生氧化反应,碳纳米管为正极,CO2在正极上得电子发生还原反应。该电池的负极上金属钠失去电子发生氧化反应,A项错误;CO2在正极(碳纳米管)上得电子发生还原反应,B项正确;原电池工作时,阳离子从负极向正极移动,C项错误;该装置为原电池,放电时将化学能转化为电能,D项错误。答案2.[2022湖南·8,3分,难度★★☆☆☆]海水电池在海洋能源领域备受关注,一种锂-海水电池构造示意图如下,下列说法错误的是（）A.海水起电解质溶液作用B.N极仅发生的电极反应:2H2O+2e-=2OH-+H2↑C.玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能D.该锂-海水电池属于一次电池答案2.B【电池分析】

海水中含有大量的电解质,故A项正确;Li是活泼金属,作负极,则N极是正极,正极上海水中溶解的O2、CO2等均能放电,B项错误;由于Li易与水反应,故玻璃陶瓷应具有良好的防水功能,同时为形成闭合的回路,也应具有传导离子的功能,C项正确;该电池属于一次电池,D项正确。3.[2021山东·10,2分,难度★★★☆☆]以KOH溶液为离子导体,分别组成CH3OH-O2、N2H4-O2、(CH3)2NNH2-O2清洁燃料电池,下列说法正确的是（）A.放电过程中,K+均向负极移动B.放电过程中,KOH物质的量均减小C.消耗等质量燃料,(CH3)2NNH2-O2燃料电池的理论放电量最大D.消耗1molO2时,理论上N2H4-O2燃料电池气体产物的体积在标准状况下为11.2L答案

4.[2019全国Ⅰ·12,6分,难度★★★☆☆]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NH3D.电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动答案

5.[2022浙江1月·21,2分,难度★★★☆☆]pH计是一种采用原电池原理测量溶液pH的仪器。如图所示,以玻璃电极(在特制玻璃薄膜球内放置已知浓度的HCl溶液,并插入Ag-AgCl电极)和另一Ag-AgCl电极插入待测溶液中组成电池,pH与电池的电动势E存在关系:pH=(E-常数)/0.059。下列说法正确的是(

)A.如果玻璃薄膜球内电极的电势低,则该电极反应式为:AgCl(s)+e-=Ag(s)+Cl-(0.1mol·L-1)B.玻璃膜内外氢离子浓度的差异不会引起电动势的变化C.分别测定含已知pH的标准溶液和未知溶液的电池的电动势,可得出未知溶液的pHD.pH计工作时,电能转化为化学能答案5.C

电势低的电极为负极,负极失去电子,电极反应式为Ag+Cl--e-=AgCl(s),A项错误;pH与H+浓度有关,根据pH=(E-常数)/0.059可知,玻璃膜内外的H+浓度差异会引起电动势的变化,B项错误;通过测定含已知pH的标准溶液的电池的E可以得出题给公式中常数的值,然后测定含未知溶液的电池的E就可以计算出未知溶液的pH,C项正确;因为pH计利用的是原电池原理,故其工作时是化学能转化为电能,D项错误。6.[2020山东·10,2分,难度★★★☆☆]微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置,利用微生物处理有机废水获得电能,同时可实现海水淡化。现以NaCl溶液模拟海水,采用惰性电极,用下图装置处理有机废水(以含CH3COO-的溶液为例)。下列说法错误的是(

)A.负极反应为CH3COO-+2H2O-8e-=2CO2↑+7H+B.隔膜1为阳离子交换膜,隔膜2为阴离子交换膜C.当电路中转移1mol电子时,模拟海水理论上除盐58.5gD.电池工作一段时间后,正、负极产生气体的物质的量之比为2∶16.B【图象分析】结合图示可知放电时的电极反应如下:根据上述分析可知,A项正确;该电池工作时,Cl-向a极移动,Na+向b极移动,即隔膜1为阴离子交换膜,隔膜2为阳离子交换膜,B项错误;电路中转移1mol电子时,向a极和b极分别移动1molCl-和1molNa+,则模拟海水理论上可除盐58.5g,C项正确;电池工作时负极产生CO2,正极产生H2,结合正、负极的电极反应知,一段时间后,正极和负极产生气体的物质的量之比为2∶1,D项正确。答案7.[2021河北·9,3分,难度★★★☆☆]K-O2电池结构如图,a和b为两个电极,其中之一为单质钾片。关于该电池,下列说法错误的是(

)A.隔膜允许K+通过,不允许O2通过B.放电时,电流由b电极沿导线流向a电极;充电时,b电极为阳极C.产生1Ah电量时,生成KO2的质量与消耗O2的质量比值约为2.22D.用此电池为铅酸蓄电池充电,消耗3.9g钾时,铅酸蓄电池消耗0.9g水答案7.D由题图右侧室内O2→KO2可知,b电极上发生还原反应,为正极,电极反应式为O2+e-+K+=KO2,则a电极为负极,K失电子生成K+,故隔膜只允许K+通过,不允许O2通过,且若氧气通过隔膜,会与钾反应,A项正确;放电时电流由正极流向负极,即由b电极沿导线流向a电极,充电时b电极失电子发生氧化反应,作阳极,B项正确;由氧原子守恒可知,生成的KO2和消耗的O2的质量比为71∶32≈2.22,C项正确;铅酸蓄电池充电时的总反应为2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4,消耗1mol水,转移1mol电子,而K-O2电池中,消耗0.1mol(3.9g)K,转移0.1mol电子,由转移电子数相等可知,铅酸蓄电池消耗的水为0.1mol,即消耗1.8g水,D项错误。

答案8.A【电池分析】

第28练二次电池1.[2021辽宁·10,3分,难度★★★☆☆]如图,某液态金属储能电池放电时产生金属间化合物Li3Bi。下列说法正确的是(

)A.放电时,M电极反应为Ni-2e-=Ni2+B.放电时,Li+由M电极向N电极移动C.充电时,M电极的质量减小D.充电时,N电极反应为Li3Bi+3e-=3Li++Bi答案1.B【原理分析】结合该电池放电时产生金属间化合物Li3Bi,可知M极为负极,N极为正极,电极反应分析如下。结合上述分析可知,A项错误;原电池中阳离子从负极向正极方向移动,即Li+由M电极向N电极移动,B项正确;充电时M电极为阴极,电极反应为3Li++3e-=3Li,电极质量将增加,C项错误;充电时N电极为阳极,电极反应为Li3Bi-3e-=3Li++Bi,D项错误。2.[2022广东·16,4分,难度★★★☆☆]科学家基于Cl2易溶于CCl4的性质,发展了一种无需离子交换膜的新型氯流电池,可作储能设备(如图)。充电时电极a的反应为:NaTi2(PO4)3+2Na++2e-=Na3Ti2(PO4)3下列说法正确的是(

)A.充电时电极b是阴极B.放电时NaCl溶液的pH减小C.放电时NaCl溶液的浓度增大D.每生成1molCl2,电极a质量理论上增加23g答案2.C由充电时电极a的反应式可知,电极a发生还原反应,则充电时电极a为阴极,电极b为阳极,A项错误;放电时,负极Na3Ti2(PO4)3转化为Na+,正极Cl2发生还原反应生成Cl-,NaCl溶液的浓度增大,但溶液一直为中性,故放电时NaCl溶液的pH不变,B项错误、C项正确;充电时,每生成1molCl2,则转移2mol电子,由题干电极a反应式可知,有2molNa+参与反应,则电极a质量理论上增加46g,D项错误。【技巧点拨】(1)题干中充电时电极a反应式是解答的突破口;(2)充电时,阳极发生氧化反应,阴极发生还原反应。

答案

4.[2021浙江6月·22,2分,难度★★★☆☆]某全固态薄膜锂离子电池截面结构如图所示,电极A为非晶硅薄膜,充电时Li+得电子成为Li嵌入该薄膜材料中;电极B为LiCoO2薄膜;集流体起导电作用。下列说法不正确的是(

)A.充电时,集流体A与外接电源的负极相连B.放电时,外电路通过amol电子时,LiPON薄膜电解质损失amolLi+C.放电时,电极B为正极,反应可表示为Li1-xCoO2+xLi++xe-=LiCoO2D.电池总反应可表示为LixSi+Li1-xCoO2Si+LiCoO24.B【原理分析】根据题中信息和图示装置,可知该电池放电时,电极A为负极,电极B为正极,电极反应为:结合充电时Li+得电子成为Li嵌入电极A的薄膜材料中,知充电时电极A为阴极,则集流体A应和外接电源负极相连,A项正确;放电时,外电路中通过amol电子时,负极(电极A)生成的amolLi+通过LiPON薄膜电解质转移至电极B,LiPON薄膜电解质并未损失Li+,B项错误;由上述分析知,C项正确;结合正极和负极反应式可写出电池总反应为LixSi+Li1-xCoO2Si+LiCoO2,D项正确。答案第29练电解原理及应用1.[2022广东·10,2分,难度★★☆☆☆]以熔融盐为电解液,以含Cu、Mg和Si等的铝合金废料为阳极进行电解,实现Al的再生。该过程中(

)A.阴极发生的反应为Mg-2e-=Mg2+B.阴极上Al被氧化C.在电解槽底部产生含Cu的阳极泥D.阳极和阴极的质量变化相等答案1.C阴极得电子,发生还原反应,被还原,A项、B项错误;由金属活动性顺序可知,Mg、Al在阳极失电子,离子进入电解液,Cu金属活动性弱,则阳极泥主要含Si、Cu,C项正确;阴极Al3+得电子生成Al单质,阳极上Mg、Al均失电子变成离子进入电解液中,故阳极和阴极的质量变化不相等,D项错误。2.[2021江苏·12,3分,难度★★☆☆☆]通过下列方法可分别获得H2和O2:①通过电解获得NiOOH和H2(装置如图所示);②在90℃将NiOOH与H2O反应生成Ni(OH)2并获得O2。下列说法正确的是(

)A.电解后KOH溶液的物质的量浓度减小B.电解时阳极电极反应式:Ni(OH)2+OH--e-=NiOOH+H2OC.电解的总反应方程式:2H2O2H2↑+O2↑D.电解过程中转移4mol电子,理论上可获得22.4LO2答案2.B由图中物质转化关系知,电解时,阴极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-,阳极反应式为Ni(OH)2+OH--e-=NiOOH+H2O,则电解时的总反应为2Ni(OH)22NiOOH+H2↑,故电解后KOH溶液的物质的量浓度不变,A项、C项错误,B项正确;D项,未指明是标准状况下,无法计算生成的O2的体积,错误。3.[2021全国乙·12,6分,难度★★★☆☆]沿海电厂采用海水为冷却水,但在排水管中生物的附着和滋生会阻碍冷却水排放并降低冷却效率。为解决这一问题,通常在管道口设置一对惰性电极(如图所示),通入一定的电流。下列叙述错误的是(

)A.阳极发生将海水中的Cl-氧化生成Cl2的反应B.管道中可以生成氧化灭杀附着生物的NaClOC.阴极生成的H2应及时通风稀释安全地排入大气D.阳极表面形成的Mg(OH)2等积垢需要定期清理答案3.D

【原理分析】该电解池中,电极反应为:阳极

2Cl--2e-=Cl2↑

阴极

2H2O+2e-=H2↑+2OH-海水中含有较大浓度的Cl-,通电后Cl-能在阳极上发生失电子的氧化反应生成Cl2,A项正确;电解过程中阴极区有NaOH生成,阳极上生成的Cl2与阴极区生成的NaOH反应可得到NaClO,B项正确;H2具有可燃性,故应及时排入大气,以免出现意外,C项正确;阴极的电极反应式为2H2O+2e-=2OH-+H2↑,生成的OH-与海水中的Mg2+结合形成Mg(OH)2,故Mg(OH)2主要在阴极上形成,D项错误。4.[2021广东·16,4分,难度★★★☆☆]钴(Co)的合金材料广泛应用于航空航天、机械制造等领域。如图为水溶液中电解制备金属钴的装置示意图。下列说法正确的是(

)A.工作时,Ⅰ室和Ⅱ室溶液的pH均增大B.生成1molCo,Ⅰ室溶液质量理论上减少16gC.移除两交换膜后,石墨电极上发生的反应不变D.电解总反应:2Co2++2H2O2Co+O2↑+4H+答案4.D

【原理分析】图示装置为电解池,根据外接电源可确定石墨电极为阳极,Co电极为阴极,其电极反应分别为:

阳极(石墨)

2H2O-4e-=O2↑+4H+阴极(Co电极)Co2++2e-=Co结合阳极反应式可知,电解时Ⅰ室H+浓度增大,溶液的pH减小,Ⅰ室中的H+通过阳离子交换膜进入Ⅱ室,Ⅱ室溶液的pH减小,A项错误;生成1molCo时,电路中通过2mol电子,阳极产生0.5molO2,其质量为16g,同时有H+从Ⅰ室进入Ⅱ室,也导致Ⅰ室溶液质量减小,故生成1molCo时,Ⅰ室溶液质量理论上减少大于16g,B项错误;若移除两交换膜,Cl-在阳极会发生反应生成Cl2,C项错误;结合上述分析可知,电解时的总反应为2Co2++2H2O2Co+O2↑+4H+,D项正确。

答案

答案

7.[2020全国Ⅱ·12,6分,难度★★★☆☆]电致变色器件可智能调控太阳光透过率,从而实现节能。下图是某电致变色器件的示意图。当通电时,Ag+注入到无色WO3薄膜中,生成AgxWO3,器件呈现蓝色,对于该变化过程,下列叙述错误的是(

)A.Ag为阳极B.Ag+由银电极向变色层迁移C.W元素的化合价升高D.总反应为:WO3+xAg=AgxWO3答案7.C【教你审题】根据题图可知,该装置为电解池,由通电时Ag+注入到无色WO3薄膜中,生成AgxWO3,可知Ag为该电解池的阳极,透明导电层为该电解池的阴极,结合题给信息可写出阳极和阴极的电极反应式分别为Ag-e-=Ag+和xAg++WO3+xe-=AgxWO3。根据上述分析可知Ag为阳极,A项正确;电解池工作时,Ag+向阴极移动,即Ag+由银电极向变色层迁移,B项正确;结合上述分析可知WO3在阴极发生还原反应,即W元素的化合价降低,C项错误;结合阳极和阴极的电极反应式可写出总反应为WO3+xAg=AgxWO3,D项正确。8.[2021辽宁·13,3分,难度★★★☆☆]利用

(Q)与

(QH2)电解转化法从烟气中分离CO2的原理如图。已知气体可选择性通过膜电极,溶液不能通过。下列说法错误的是(

)A.a为电源负极B.溶液中Q的物质的量保持不变C.CO2在M极被还原D.分离出的CO2从出口2排出

答案9.[2021天津·11,3分,难度★★★☆☆]如下所示电解装置中,通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成,Fe2O3逐渐溶解,下列判断错误的是(

)A.a是电源的负极B.通电一段时间后,向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液,出现红色C.随着电解的进行,CuCl2溶液浓度变大D.当0.01molFe2O3完全溶解时,至少产生气体336mL(折合成标准状况下)答案

第30练金属的腐蚀与防护1.将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液湿润后,置于如图所示装置中,进行铁的电化学腐蚀实验。下列有关该实验的说法正确的是(

)A.铁被氧化的电极反应式为Fe-3e-=Fe3+B.铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能C.活性炭的存在会加速铁的腐蚀D.以水代替NaCl溶液,铁不能发生吸氧腐蚀答案1.C

A项,铁和炭的混合物用NaCl溶液湿润后构成原电池,铁作负极,铁失去电子生成Fe2+,电极反应式为Fe-2e-=Fe2+,错误;B项,铁腐蚀过程中化学能除了转化为电能外,还可转化为热能等,错误;C项,构成原电池后,铁腐蚀的速率变快,正确;D项,用水代替NaCl溶液,Fe和炭也可以构成原电池,Fe失去电子,空气中的O2得到电子,铁发生吸氧腐蚀,错误。2.[2022广东·11,4分,难度★★★☆☆]为检验牺牲阳极的阴极保护法对钢铁防腐的效果,将镀层有破损的镀锌铁片放入酸化的3%NaCl溶液中。一段时间后,取溶液分别实验,能说明铁片没有被腐蚀的是(

)A.加入AgNO3溶液产生沉淀B.加入淀粉碘化钾溶液无蓝色出现C.加入KSCN溶液无红色出现D.加入K3[Fe(CN)6]溶液无蓝色沉淀生成答案2.D若铁片被腐蚀,则溶液中含有Fe2+,在溶液中加入K3[Fe(CN)6]溶液,反应生成蓝色的Fe3[Fe(CN)6]2沉淀,D项正确;A项只能检验溶液中含有Cl-,B项只能检验溶液中无强氧化性物质,C项只能检验溶液中无Fe3+,三者均不能说明铁片没有被腐蚀。第31练新型电化学装置的分析1[2022全国乙·12,6分,难度★★★☆☆]Li-O2电池比能量高,在汽车、航天等领域具有良好应用前景。近年来,科学家研究了一种光照充电Li-O2电池(如图所示)。光照时,光催化电极产生电子(e-)和空穴(h+),驱动阴极反应(Li++e-=Li)和阳极反应(Li2O2+2h+=2Li++O2)对电池进行充电。下列叙述错误的是(

)A.充电时,电池的总反应Li2O2=2Li+O2B.充电效率与光照产生的电子和空穴量有关C.放电时,Li+从正极穿过离子交换膜向负极迁移D.放电时,正极发生反应O2+2Li++2e-=Li2O2答案1.C【电池分析】由图可知该装置为二次电池,放电时O2→Li2O2,Li→Li+；充电时Li2O2→O2,Li+→Li,由此写出的电极反应式如下:

充电时为电解池,由题目信息知,光照时,光催化电极产生电子(e-)和空穴(h+),电子通过外电路转移到锂电极发生反应Li++e-=Li,光催化电极上发生反应Li2O2+2h+=2Li++O2,总反应为Li2O2=2Li+O2,因此充电效率与光照产生的电子和空穴量有关,A、B项正确;放电时,阳离子移向正极,因此放电时,Li+从负极穿过离子交换膜向正极迁移,C项错误;放电时,正极发生还原反应,其电极反应式为O2+2e-+2Li+=Li2O2,D项正确。2.[2021湖南·10,3分,难度★★★☆☆]锌/溴液流电池是一种先进的水溶液电解质电池,广泛应用于再生能源储能和智能电网的备用电源等。三单体串联锌/溴液流电池工作原理如图所示:下列说法错误的是(

)A.放电时,N极为正极B.放电时,左侧贮液器中ZnBr2的浓度不断减小C.充电时,M极的电极反应式为Zn2++2e-=ZnD.隔膜允许阳离子通过,也允许阴离子通过答案2.B【原理分析】锌溴液流电池的电解液为ZnBr2水溶液,电解液通过泵循环流过正、负电极表面。充电时锌沉积在阴极上,阳极生成的溴转化成Br2复合物贮存在贮液器中;放电时负极表面的锌溶解,正极Br2复合物放电转变成溴离子,电解液回到溴化锌的状态。A项,放电时,M极Zn失去电子,为负极,则N极为正极,正确;B项,放电时,负极发生反应:Zn-2e-=Zn2+,正极发生反应:Br2+2e-=2Br-,溶液中有Zn2+与Br-生成,通过循环回路,左侧贮液器中ZnBr2的浓度逐渐增大,错误;C项,充电时,M极Zn2+得电子,被还原为Zn,正确;D项,结合题图知,隔膜的作用是防止Br2通过,造成电池自放电