2023-2024届高三化学高考备考一轮复习化化学能与电能专项训练（含解析）

试卷第=page11页，共=sectionpages33页试卷第=page11页，共=sectionpages33页化学能与电能一、单选题（13题）1．室温钠-硫电池被认为是一种成本低、比能量高的能源存储系统。一种室温钠-硫电池的结构如图所示。将钠箔置于聚苯并咪唑膜上作为一个电极，表面喷涂有硫黄粉末的炭化纤维素纸作为另一电极。工作时，在硫电极发生反应：，，下列叙述错误的是A．炭化纤维素纸的作用是增强硫电极导电性能B．放电时负极反应为：C．充电时从硫电极向钠电极迁移D．放电时外电路电子流动的方向是2．海水中有丰富的锂资源，我国科学家研发出利用太阳能从海水中提取金属锂的技术，提取原理如图所示，下列说法错误的是

A．该装置将光能间接转变为化学能B．a极为阴极，电极上发生还原反应C．电解过程中可监测到b极附近溶液pH减小D．固体陶瓷膜允许Li+、H2O等较小微粒通过3．羟基自由基是自然界中氧化性仅次于氟的氧化剂。我国科学家设计了一种能将苯酚氧化为CO2和H2O的原电池-电解池组合装置，实现了发电、环保两位一体。下列说法错误的是

A．a极1molCr2O参与反应，理论上NaCl溶液中减少的离子为12NAB．电池工作时，b极附近pH减小C．右侧装置中，c、d两极产生气体的体积比(相同条件下)为7：3D．d极区苯酚被氧化的化学方程式为4．高压科学研究中心研究的一种通过压力梯度驱动化学反应产生电能的电池装置如图所示。金刚石压砧把H2压入储氢电极PdHx，它在压力梯度的驱动下生成质子，电子先后通过下层铂电极和外接线路转移到Pd电极参与反应，形成闭合回路。

下列说法错误的是A．Pd电极为正极 B．交换膜为质子交换膜C．电池正极反应为 D．Pd与PdHx之间含氢差异和压力梯度都会导致电势差5．一种3D打印机的柔性电池以碳纳米管作电极材料，以吸收ZnSO4溶液的有机高聚物为固态电解质，电池总反应为：MnO2+Zn+()H2O+ZnSO4MnOOH+[ZnSO4•3Zn(OH)2•xH2O]。下列说法不正确的是

A．放电时，含有锌膜的碳纳米管纤维作电池负极B．充电时，阴极反应：MnO2+e-+H2O=MnOOH+OH-C．充电时，Zn2+移向锌膜，锌元素发生还原反应D．合成有机高聚物的单体为：6．某过渡金属(M)—锂离子电池的结构如图所示，总反应式为，下列说法不正确的是

A．放电时电子从流入Al，还原电极B中的金属元素MB．当移向电极A时，化学能转化为电能C．电解质不能用水溶液，但可用离子液体D．充电时B电极的反应式为：7．采用情性电极，设计双阴极微生物燃料电池进行同步硝化和反硝化脱氮的装置如图所示。下列说法不正确的是A．缺氧室和好氧室电极均为燃料电池正极B．缺氧室中电极发生的反应为2+12H++10e－=N2↑+6H2OC．若好氧室消耗标准状况下44.8LO2，则至少有1mol完全转化为D．理论上，厌氧室消耗1molC6H12O6，外电路转移24mole－8．利用甲烷燃料电池作电源，可以通过电化学方法将有害气体、分别转化为和，装置如图所示。下列说法不正确的是A．通过甲进入的气体是甲烷B．b极的电极反应为：C．d电极反应式是D．通过丙出口出去的物质只有硫酸铵的浓溶液9．解耦式电解海水制氢能有效的解决氯腐蚀问题，其原理如图，下列说法不正确的是

A．电极B的电极反应：B．在实验条件下比更易在阴极参与电极反应C．装置(b)中实验在下进行，可加快反应速率D．装置(b)中还原剂为10．Adv.Mater报道我国科学家耦合光催化/电催化分解水的装置如图，光照时，光催化电极产生电子()和空穴()。下列有关说法正确的是

A．光催化装置中溶液的减小B．整套装置转移，光催化装置生成C．电催化装置阳极电极反应式：D．离子交换膜为阴离子交换膜11．双极膜是由阳离子交换膜和阴离子交换膜复合而成的，其内层为水层，装置工作时水层中的H2O解离成H+和OH-，分别向两侧发生迁移。CO2电化学还原法制备甲醇的电解原理如图所示。该装置工作时，下列说法正确的是

A．催化电极上发生氧化反应B．石墨电极区溶液pH不变C．H+穿过b膜进入右室溶液D．电解一段时间后，右室HCO的物质的量减少12．利用O2辅助的Al-CO2电池电容量大，工作原理如图所示，能有效地将CO2转化成化工原料草酸铝Al2(C2O4)3，下列说法不正确的是

A．多孔碳电极为电池的正极，发生还原反应B．氧气在反应过程中作为氧化剂，最终转化为C．电池的负极反应式为Al-3e-=Al3+D．电池的正极反应可以表示为13．锂硫电池放电过程中正极变化为。我国科学家掺入Ni解决、、溶解度小、易透过隔膜的问题。下列说法正确的是

A．放电时，负极电解质溶液每增重0.07g，电路转移电子B．充电时，电池的总反应方程式为C．Ni对多硫化物的吸附能力相比于石墨烯更小D．Ni应当掺杂在电池隔膜的正极一侧二、原理综合题（3大题）14．氮的化合物在工农业生产中有着重要的作用，氮的化合物也会对大气及水体等产生污染，在利用这些物质的同时，治理和减少污染是重要的课题。(1)NH3和N2H4是氮元素的两种重要的氢化物。①结合NH3分子的结构和性质，解释NH3常用作制冷剂的原因。②N2H4能使锅炉内壁的铁锈(Fe2O3·xH2O)变成磁性氧化层，减缓锅炉锈蚀，且不产生污染物。写出N2H4与铁锈反应的化学方程式为。(2)NO和NO2是氮元素的两种常见的氧化物，它们之间可以相互转化。NOx会导致光化学烟雾的形成。①由以下反应复合而成。反应Ⅰ

反应Ⅱ其反应进程与能量变化的关系示意图如所示。NO氧化为NO2的总反应速率由反应Ⅱ控制，原因是。②光化学烟雾形成时，部分物质发生光化学反应的过程如图，虚线方框内的过程可描述为。(3)含铈溶液可以处理大气中的氮氧化物，并可通过电解法再生。铈元素(Ce)常见的化合价有+3价、+4价。NO可以被含Ce4+的溶液吸收，生成、。可采用电解法将上述吸收液中的转化为无毒物质，同时再生Ce4+，其原理如图所示。阴极的电极反应式为。15．氢能是极具发展潜力的清洁能源﹐以氢燃料为代表的燃料电池有良好的应用前景。回答下列问题：(1)已知：

。则表示燃烧热的热化学方程式为。(2)通过如图所示的电解装置可获得。电解时，阳极电极反应式为。电解后，KOH的物质的量(填“变大”“变小”或“不变”)。

(3)乙醇—水催化重整可获得，主要反应为：Ⅰ．

；Ⅱ．

。①已知

，向重整体系中加入适量多孔CaO的作用有(答出两点即可)。②在，时，平衡时的产率随温度的升高先增大后减小的原因是。③TK时，向2L恒容密闭的容器中充入2mol(g)和6mol(g)，发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，5min后达到平衡状态，测得(g)的转化率为80%，容器内CO(g)的体积分数为10%，则5min内v(CH3CH2OH)=mol⋅L−1⋅min−1，TK温度下，反应Ⅱ的平衡常数K=(保留3位小数)。16．金属钴(Co)广泛用作电池材料，草酸钴用途广泛，可用于指示剂和催化剂制备。某工厂以水钴矿(主要成分为，含少量、、、等)为原料制备草酸钴的流程如图，回答下列问题：

(1)中钴元素显+2价，则碳元素的化合价为，固体1的成分是。(2)酸浸过程涉及两个氧化还原反应，写出与盐酸反应(有气体单质生成)的离子方程式：，另一个反应中氧化剂与还原剂(均指固体)物质的量之比为。(3)为实现调pH除杂的目的(溶液中杂质离子浓度不大于，溶液的pH不应小于a，则所得固体1的，用NaF沉镁而不是用调pH的方法除镁的原因最可能是{已知常温下、}。(4)在隔绝空气条件下加热到350℃时会分解生成两种物质，实验表明，14.7g充分加热后，固体质量减少8.8g，写出相应的化学方程式：。(5)钴酸锂具有功率大的特点而用作电动汽车的动力电池，其工作原理如图，A极中的碳作为金属锂的载体，电池反应式：。

则充电时从(填“A”或“B”)极区移向另一区，阳极上的电极反应式为。答案第=page11页，共=sectionpages22页答案第=page11页，共=sectionpages22页参考答案：1．B【分析】钠-硫电池中钠作负极，电极反应式为：Na-e-=Na+，表面喷涂有硫磺粉末的炭化纤维素纸作正极，电极反应式为：S8+e-→S，S+e-→S，2Na++S+2(1-)e-→Na2Sx，充电时，钠电极作阴极，电极反应式为：Na++e-=Na，据此分析。【详解】A．炭化纤维素纸具有导电性，其作用是增强硫电极导电性能，故A正确；B．钠-硫电池中钠作负极，电极反应式为：Na-e-=Na+，故B错误；C．由分析知，充电时Na电极作为阴极，阳离子移向阴极，因此充电时Na+从硫电极向钠电极迁移，故C正确；D．放电时，电子由负极流向正极，由分析知，a为负极，b为正极，因此放电时外电路电子流动的方向是a→b，故D正确；故选B。2．D【分析】本装置利用太阳能从海水中提取金属锂，由于锂能与水发生反应，所以Li应在电极a生成，从而得出电极a为阴极，电极b为阳极。【详解】A．该装置是将太阳能转化为电能，然后电解海水制取锂，则将光能间接转变为化学能，A正确；B．由分析可知，a极为阴极，电极上Li+得电子生成Li，发生还原反应，B正确；C．电解过程中，b极Cl-失电子生成Cl2，Cl2溶于水后有一部分与水反应生成HCl和HClO，所以电极附近溶液pH减小，C正确；D．海水中的Li+通过固体陶瓷膜进入电极a，得电子生成Li，若H2O也进入电极a附近，则生成的Li与H2O发生反应，所以固体陶瓷膜允许Li+通过，但不允许H2O等较小微粒通过，D错误；故选D。3．A【分析】由图示结合题意分析可知左侧为原电池装置，右侧为电解池装置，且a极反应为，b极反应为，据此回答。【详解】A．a极得电子生成，所以a是正极、b是负极；又a极反应，则a极参与反应转移6mol电子，OH-通过阴离子交换膜进入NaCl溶液中；b是负极，转移6mol电子时有6molH+通过阳离子交换膜进入NaCl溶液中，HO-、H+反应生成水，理论上NaCl溶液中离子数不变，A错误；B．电池工作时，b极反应为，b极附近pH减小，B正确；C．右侧为电解装置，c是阴极，c极反应式为，d为阳极，d极反应式为，，转移28mol电子，c极生成14mol氢气，d极生成6mol二氧化碳气体，所以两极产生气体的体积比(相同条件下)为7∶3，C正确；D．d极区苯酚被·OH氧化为二氧化碳，反应的化学方程式为，D正确；故选A。4．C【分析】PdHx是负极材料，它在压力梯度的驱动下发生反应：，生成的质子通过质子交换膜传输到上层钯电极(正极)，而电子先后通过下层铂电极和外接线路转移到钯电极，并在此与质子重新结合发生还原反应，至此形成闭合回路。【详解】A．PdHx是负极材料，它在压力梯度的驱动下发生反应：，生成的质子通过质子交换膜传输到上层钯电极(正极)，而电子先后通过下层铂电极和外接线路转移到钯电极，并在此与质子重新结合发生还原反应，至此形成闭合回路。Pd电极为正极，A项正确；B．交换膜需要H+通过并在正极发生反应；，所以交换膜为质子交换膜，B项正确；C．电池正极反应为，C错误；D．分析原理可知，Pd与PdHx之间含氢差异和压力梯度都会导致电势差，D正确；故选C。5．B【分析】由电池的总反应MnO2+Zn+()H2O+ZnSO4MnOOH+[ZnSO4•3Zn(OH)2•xH2O，可知Zn为负极，电极反应为：Zn+()H2O+ZnSO4-e-+OH-=[ZnSO4•3Zn(OH)2•xH2O]，正极反应式为：MnO2+e-+H2O=MnOOH+OH-，故充电时，与电源负极相连的是阴极，电极反应为：[ZnSO4•3Zn(OH)2•xH2O]+e-=Zn+()H2O+ZnSO4+OH-，与电源正极相连为阳极，电极反应为：MnOOH+OH--e-=MnO2+H2O。【详解】A．Zn所在电极为负极，即放电时，含有锌膜的碳纳米管纤维作电池负极，故A正确；B．由分析可知，充电时，阴极反应：[ZnSO4•3Zn(OH)2•xH2O]+e-=Zn+()H2O+ZnSO4+OH-，故B错误；C．由分析可知，放电时Zn所在电极为负极，充电时，Zn所在电极为阴极，Zn2+移向锌膜，锌元素发生还原反应，故C正确；D．有机高聚物的结构片段发现可知，是加成聚合产物，合成有机高聚物的单体是：，故D正确；故选B。6．B【分析】放电时转化为，即发生电极反应，电子从集流器流入集流器Al，充电时转化为，所以电极反应式为；【详解】A．由题给总反应式可知，放电时转化为，即发生电极反应，电子从集流器流入集流器Al，发生反应：，金属元素M被还原，选项A正确；B．当移向电极A时，是转化为，由总反应可知是充电过程，是电能转化为化学能，选项B不正确；C．因Li能与水发生反应，所以电解质不能用水溶液，可以用常温下呈液态又可以导电的离子液体，选项C正确；D．由总反应及电池结构可知，充电时转化为，所以电极反应式为，选项D正确；答案选B。7．C【分析】根据左侧缺氧室→N2可得N元素化合价降低，则为正极，左侧缺氧阴极发生的电极反应为2+12H++10e-=N2↑+6H2O，右侧好氧阴极为正极，发生的反应为O2+4e-+4H+=2H2O，电极附近还发生NH+2O2=NO+2H++H2O，中间厌氧阳极为负极，厌氧阳极上有机污染物发生失电子的氧化反应生成CO2和H+。【详解】A．该装置为原电池，阳离子移向正极，左侧缺氧室和右侧好氧室均为正极，故A正确；B．左侧缺氧室→N2中N元素化合价降低，得电子发生还原反应，电极反应式为2+12H++10e-=N2↑+6H2O，故B正确；C．若好氧室消耗标准状况下44.8LO2其物质的量为：=2mol，+2O2=+H2O+2H+，由于和电极之间存在着对O2的竞争，故可知则最多有1mol完全转化为，故C错误；D．厌氧阳极上葡萄糖发生失电子的氧化反应生成CO2和H+，电极反应式为C6H12O6+6H2O-24e-═6CO2+24H+，消耗1molC6H12O6，外电路转移24mole-，故D正确；故答案选C。8．D【分析】根据已知条件和装置图可以得出：左边是甲烷燃料电池，右边是电解池，有害气体、分别转化为和，则通入NO的一极为阴极，通入SO2的为阳极，a为负极，b为正极；【详解】A．根据c电极通入的气体转化为，所以该电极是失去电子，发生氧化反应，是电解池的阳极，则b是燃料电池的正极，通入的是氧气，甲通入的是甲烷，选项A正确；B．由于电解液是氢氧化钾溶液，通入氧气的b极的电极反应为：，选项B正确；C．d电极转化为，是电解池阴极得电子，可知电极反应式为：，选项C正确；D．c电极是转化为，电解池阳极失电子，电极反应式为：，所以在电解池中总反应方程式为，电解过程中消耗水，生成硫酸铵和硫酸，则通过丙出口出去的物质有硫酸铵的浓溶液和，选项D错误；答案选D。9．B【详解】A．电极B上电子流出、电极A上电子流入，则A为阴极，B为阳极，阳极上发生氧化反应，则B电极反应为：，A正确；B．图a为电解池，电极B为阳极，结合已知：解耦式电解海水制氢能有效的解决氯腐蚀问题，则在实验条件下比更易在阳极参与电极反应，B错误；C．装置(b)中实验在下进行，温度升高能加快离子运动速率、增强导电性、可加快反应速率，C正确；D．装置(b)为原电池，氧气由水失去电子发生氧化反应得到，则还原剂为，D正确；答案选B。10．B【详解】A．光催化装置中，氢离子得电子产生氢气，电极反应式为，转化为，电极反应式为，据此可知酸性减弱，pH升高，A错误；B．由可知整套装置转移，光催化装置生成0.005mol，质量为0.005×127×3g=1.905g，B正确；C．电催化装置氢氧根得空穴产生氧气，阳极电极反应式：，C错误；D．电催化装置右侧产生的氢离子透过阳离子交换膜移向阴极，故离子交换膜为阳离子交换膜，D错误。故选B。11．C【详解】A．催化电极上CO2转化为甲醇，碳元素化合价降低，发生还原反应，A错误；B．石墨电极上电极反应式为，水层中的H2O解离成H+和OH-，OH-通过a膜向阳极(石墨电极)移动,石墨电极消耗的OH-与迁移过来的OH-数目相等，石墨电极区溶液中OH-物质的量不变，但电解过程中石墨电极区生成了水，溶液的pH减小，B错误；C．水电离的H+通过b膜向阴极移动，进入右室溶液，C正确；D．催化电极上的电极反应式为，通过b膜迁移过来的H+与反应生成，故的物质的量不变，D错误；故选C。12．B【分析】由图可知，Al元素价态升高失电子，故铝电极为负极，电极反应式为Al-3e-=A13+；多空碳电极为正极，反应为O2+4e-=2O2-，继续发生反应：6O2-+6CO2=6O2+3，正极反应可以表示为2CO2+2e-=，据此作答。【详解】A．在多空碳电极上氧气得电子被还原，所以多孔碳电极为正极，发生还原反应，A正确；B．O2+4e-=2O2-，继续发生反应6O2-+6CO2=6O2+3，可见氧气为反应的催化剂，B错误；C．A1元素价态升高失电子，故铝电极为负极，电极反应式为Al-3e-=Al3+，C正确；D．正极反应为O2+4e-=2O2-，继续发生反应6O2-+6CO2=6O2+3，正极反应可以表示为2CO2+2e-=，D正确；故合理选项是B。13．D【分析】根据题干信息可知该装置中Li作负极，发生失电子氧化反应，电极反应：；正极电极反应：；【详解】A．放电时，负极发生反应：，向正极移动，与结合，形成溶解度小的多硫化物，即电路转移电子，负极电解质溶液无法增重0.07g，故A错误；B．放电时，正极反应：，则放电时总反应：，充电总反应与放电总反应相反：，故B错误；C．Ni对多硫化物结合能力大于石墨烯，说明Ni更易于多硫化物结合，故C错误；D．为解决多硫化物易透过隔膜问题，Ni以与多硫化物结合，应向正极移动，故D正确；答案选D。14．(1)液氨气化时吸收大量热，使周围环境温度降低，因此可用作制冷剂N2H4+6[Fe2O3·xH2O]=N2+4Fe3O4+(6x+2)H2O(2)由图象可知：Ea2>Ea１，反应I的活化能比反应小，反应II活化能较大，反应的活化能越大，反应速率越慢，决定了总反应速率。虚线框中是NO2在紫外线照射下产生游离的O原子，O与O2结合形成O3，然后是CH2=CH-CH3与O3发生氧化还原反应反应产生CH3CHO、HCHO。(3)2+8H++6e-=N2↑+4H2O【详解】（1）液氨气化时吸收大量热，使周围环境温度降低，因此可用作制冷剂；N2H4与铁锈反应生成四氧化铁和氮气，1molN2H4失去4mol电子，1molFe2O3·xH2O得mol电子，根据得失电子守恒得反应方程式为：N2H4+6[Fe2O3·xH2O]=N2+4Fe3O4+(6x+2)H2O；（2）①由图象可知：Ea2>Ea１，反应I的活化能比反应小，反应II活化能较大，反应的活化能越大，反应速率越慢，决定了总反应速率。②虚线框中是NO2在紫外线照射下产生游离的O原子，O与O2结合形成O3，然后是CH2=CH-CH3与O3发生氧化还原反应反应产生CH3CHO、HCHO。（3）阴极得电子生成氮气，电极方程式为：2+8H++6e-=N2↑+4H2O。15．(1)

(2)不变(3)CaO可以吸收使反应Ⅰ平衡正向移动，反应Ⅱ平衡逆向移动，提高产率；CaO与反应放出大量热，使反应Ⅰ、Ⅱ速率加快(且使反应Ⅰ平衡正向移动)；多孔CaO具有一定吸附性，可以与体系内物质充分接触；温度较低时，反应Ⅰ占主导，温度升高使反应Ⅰ正向移动生成的量大于反应Ⅱ正向移动消耗的量；温度较高时，反应Ⅱ占主导，温度升高使反应Ⅱ正向移动消耗的量大于反应Ⅰ正向移动生成的量；0.160.265【详解】（1）101kPa时，lmol纯物质完全燃烧生成稳定化合物时放出的热量是