专题验收评价（十六） 化学能与电能

8/9专题验收评价（十六）化学能与电能1．在日常生活中，我们经常看到铁制品生锈、铝制品表面出现白斑等众多的金属腐蚀现象，可以通过下列装置所示实验进行探究。下列说法正确的是()A．按图Ⅰ装置实验，为了更快更清晰地观察到液柱上升，可采用酒精灯加热具支试管的方法B．图Ⅱ是图Ⅰ所示装置的原理示意图，图Ⅱ的正极材料是铁C．铝制品表面出现白斑可以通过图Ⅲ装置进行探究，Cl－由活性炭区向铝箔表面迁移，并发生电极反应：2Cl－－2e－=Cl2↑D．图Ⅲ装置的总反应为4Al＋3O2＋6H2O=4Al(OH)3，生成的Al(OH)3进一步脱水形成白斑解析：选D具支试管内气体受热压强增大，不能更快更清晰地观察到液柱上升，A项错误；在铁腐蚀的原电池反应中，铁作负极，B项错误；负极电极反应式为Al－3e－=Al3＋，正极电极反应式为O2＋2H2O＋4e－=4OH－，总反应方程式为4Al＋3O2＋6H2O=4Al(OH)3，生成的Al(OH)3进一步脱水形成白斑，C项错误，D项正确。2．在一块表面无锈的铁片上滴食盐水，放置一段时间后看到铁片上有铁锈出现。铁片腐蚀过程中发生的总化学方程式：2Fe＋2H2O＋O2=2Fe(OH)2，Fe(OH)2进一步被氧气氧化为Fe(OH)3，再在一定条件下脱水生成铁锈，其原理如图。下列说法正确的是()A．铁片发生还原反应而被腐蚀B．铁片腐蚀最严重区域应该是生锈最多的区域C．铁片腐蚀中负极发生的电极反应：2H2O＋O2＋4e－=4OH－D．铁片里的铁和碳与食盐水形成无数微小原电池，发生了电化学腐蚀解析：选D负极发生的电极反应为Fe－2e－=Fe2＋，Fe的化合价升高，发生氧化反应，生成Fe2＋最多的区域，腐蚀最严重，故A、B、C三项均错误。3．某电源装置如图所示，电池总反应为2Ag＋Cl2=2AgCl。下列说法不正确的是()A．正极反应为Cl2＋2e－=2Cl－B．放电时，交换膜左侧电极棒质量不断增大C．若用NaCl溶液代替盐酸，则电池总反应随之改变D．当电路中转移0.01mole－时，交换膜左侧溶液中约减少0.02mol离子解析：选C由电池总反应可知，Ag失电子作负极，正极上氯气得电子生成氯离子，其电极反应为Cl2＋2e－=2Cl－，故A正确；放电时，交换膜左侧溶液中生成银离子，银离子与氯离子反应生成氯化银沉淀，所以交换膜左侧电极棒质量不断增大，故B正确；根据电池总反应可知，用NaCl溶液代替盐酸，电池的总反应不变，故C错误；放电时，当电路中转移0.01mole－时，交换膜左侧会有0.01mol氢离子通过阳离子交换膜向正极移动，同时会有0.01molAg失去0.01mol电子生成银离子，银离子会与氯离子反应生成氯化银沉淀，所以氯离子会减少0.01mol，则交换膜左侧溶液中约减少0.02mol离子，故D正确。4．海水淡化的方法有多种，如蒸馏法、电渗析法等。电渗析法是一种利用离子交换膜进行离子交换的方法，其原理如图所示。已知海水中含Na＋、Cl－、Ca2＋、Mg2＋、SOeq\o\al(2－,4)等离子，电极为惰性电极。下列叙述中正确的是()A．B膜是阴离子交换膜B．通电后，海水中阳离子往a电极处移动C．通电后，a电极的电极反应式为4OH－－4e－=O2↑＋2H2OD．通电后，b电极上产生无色气体，溶液中出现少量白色沉淀解析：选D该装置为电解装置，阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动，故Na＋向b电极移动，B膜为阳离子交换膜，A、B错误；阳极发生氧化反应，Cl－先放电，C错误；b极上发生还原反应：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，生成H2，Mg2＋与OH－结合产生白色沉淀，D正确。5．微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是()A．a极为负极，可选择导电性高、易于附着微生物的石墨B．微生物的存在有利于电子的转移C．在b极涂覆的催化剂有利于氧气的还原D．该电池在任何温度下均可发电解析：选D由图可知，微生物所在的a极失去电子，作负极，得到电子的b极为正极。由分析可知，a极为负极，不参与反应，可选择导电性高、易于附着微生物的石墨，A正确；微生物的作用促进了有机物转变为CO2，即促进了电子的转移，B正确；催化剂可以加快氧气的还原，C正确；该电池利用微生物促进电子转移从而发电，温度过高可能导致微生物失活，D错误。6．某储能电池原理如图。下列说法正确的是()A．放电时Cl－透过多孔活性炭电极向CCl4中迁移B．放电时负极反应：Na3Ti2(PO4)3－2e－=NaTi2(PO4)3＋2Na＋C．充电时每转移1mol电子，理论上CCl4释放0.5molCl2D．充电过程中，NaCl溶液浓度增大解析：选B放电时负极反应：Na3Ti2(PO4)3－2e－=NaTi2(PO4)3＋2Na＋，正极反应：Cl2＋2e－=2Cl－，消耗氯气，放电时，阴离子移向负极，充电时阳极反应：2Cl－－2e－=Cl2↑。放电时，阴离子向负极移动，则Cl－透过多孔活性炭电极向NaCl中迁移，选项A错误；放电时负极发生失电子的氧化反应，电极反应式为Na3Ti2(PO4)3－2e－=NaTi2(PO4)3＋2Na＋，选项B正确；充电时阳极反应：2Cl－－2e－=Cl2↑，不是CCl4释放Cl2，选项C错误；充电时，阳极上为2Cl－－2e－=Cl2↑，Cl－被消耗，NaCl溶液浓度减小，选项D错误。7．为检验牺牲阳极法对钢铁防腐的效果，进行了如图所示实验，下列叙述正确的是()A．一段时间后，铁钉底部a、c处滤纸上均能看到出现蓝色沉淀B．一段时间后，薄锌片底部b处能看到滤纸变红色C．薄锌片两端铁钉均为该原电池的正极D．薄锌片发生的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－=4OH－解析：选C该装置形成了一个原电池，锌片作负极，电极反应式为Zn－2e－=Zn2＋，两端铁钉作正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－=4OH－，从而达到牺牲阳极保护阴极的目的，达到实验目的。本装置中，NaCl溶液为了提供吸氧腐蚀的环境，K3[Fe(CN)6]为了检验亚铁离子生成，若生成亚铁离子，会产生蓝色沉淀，酚酞为了检验氢氧根离子的生成。由分析可知，锌片作负极，所以铁不会参加反应更不会生成亚铁离子，故无法看到蓝色沉淀生成，A错误；锌片作负极发生氧化反应生成Zn2＋，两端铁钉作正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－=4OH－，应在铁钉底部看到滤纸变红，B错误；由分析可知薄锌片两端铁钉均为该原电池的正极，C正确；根据分析，此电极反应式为吸氧腐蚀正极发生的反应，所以应发生在铁钉处，D错误。8．某实验小组利用燃料电池浓缩NaOH溶液，装置如图所示。已知通入左右两室的NaOH溶液的体积相同且体积变化忽略不计，钠离子交换膜只允许Na＋通过。下列说法正确的是()A．工作时，电能转变为化学能B．负极的反应式：H2－2e－=2H＋C．数值大小：b＞a＞cD．若每升溶液消耗H20.1mol，则|c－b|＝0.2解析：选C由图可知，该装置是将化学能转化为电能的原电池，通入氢气的铂电极是原电池的负极，氢气在负极失去电子发生氧化反应生成水，电极反应式为H2－2e－＋2OH－=2H2O，通入氧气的铂电极是正极，在水分子作用下氧气在正极得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O=4OH－，电池工作时，钠离子通过钠离子交换膜由负极移向正极。由分析可知，该装置是将化学能转化为电能的原电池，故A错误；通入氢气的铂电极是原电池的负极，电极反应式为H2－2e－＋2OH－=2H2O，故B错误；负极消耗氢氧根离子，氢氧化钠溶液的浓度减小，正极生成氢氧根离子，氢氧化钠溶液的浓度增大，则数值的大小顺序为b＞a＞c，故C正确；负极消耗氢氧根离子，氢氧化钠溶液的浓度减小，正极生成氢氧根离子，氢氧化钠溶液的浓度增大，若1L溶液消耗0.1mol氢气，由电极反应式可知|c－b|＝0.2＋0.2＝0.4，故D错误。9．(2022·重庆等级考)硝酮是重要的有机合成中间体，可采用“成对间接电氧化”法合成。电解槽中水溶液的主要成分及反应过程如图所示。下列说法错误的是()A．惰性电极2为阳极B．反应前后WOeq\o\al(2－,4)/WOeq\o\al(2－,5)数量不变C．消耗1mol氧气，可得到1mol硝酮D．外电路通过1mol电子，可得到1mol水解析：选C惰性电极2上Br－被氧化为Br2，发生氧化反应，为阳极，故A正确；WOeq\o\al(2－,4)/WOeq\o\al(2－,5)循环反应，反应前后WOeq\o\al(2－,4)/WOeq\o\al(2－,5)数量不变，故B正确；总反应为氧气把二丁基-N-羟基胺氧化为硝酮，1mol二丁基-N-羟基胺失去2molH原子生成1mol硝酮，氧气最终生成水，根据氧原子守恒，消耗1mol氧气，可得到2mol硝酮，故C错误；外电路通过1mol电子，生成0.5molH2O2，H2O2最终生成水，根据氧原子守恒，可得到1mol水，故D正确。10．(2023·杭州期中)有研究表明，以CO2与辛胺CH3(CH2)7NH2为原料高选择性的合成甲酸和辛腈CH3(CH2)6CN，工作原理如图，下列说法不正确的是()A．Ni2P电极与电源正极相连B．In/In2O3电极上可能有副产物H2生成C．在In/In2O3－x电极上发生的反应为CO2＋H2O＋2e－=HCOO－＋OH－D．标准状况下33.6LCO2参与反应时Ni2P电极有1.5mol辛腈生成解析：选D由图示知，该装置为电解池，In/In2O3－x电极上CO2转化为HCOO－，电极反应式为CO2＋H2O＋2e－=HCOO－＋OH－；Ni2P电极上CH3(CH2)7NH2转化为CH3(CH2)6CN，电极反应式为CH3(CH2)7NH2－4e－＋4OH－=CH3(CH2)6CN＋4H2O。由图示知，该装置为电解池，In/In2O3－x电极上CO2转化为HCOO－，C元素化合价由＋4价降到＋2价，得电子被还原，故In/In2O3－x电极为阴极，则NiP为阳极与电源正极相连，故A、C正确；溶液中H＋可能在阴极放电产生副产物H2，故B正确；标准状况下33.6LCO2的物质的量为1.5mol，In/In2O3－x电极反应式为CO2＋H2O＋2e－=HCOO－＋OH－，1.5molCO2参与反应时得到3mol电子；Ni2P电极反应式为CH3(CH2)7NH2－4e－＋4OH－=CH3(CH2)6CN＋4H2O，失去3mol电子时，生成0.75molCH3(CH2)6CN，故D错误。11．近期，科学家研发了“全氧电池”，其工作原理示意图如下。下列说法不正确的是()A．电极a是负极B．电极b的反应式：O2＋4e－＋2H2O=4OH－C．该装置可将酸和碱的化学能转化为电能D．酸性条件下O2的氧化性强于碱性条件下O2的氧化性解析：选B该电池中a的电极反应式为4OH－－4e－=O2↑＋2H2O，a为负极，A正确；b的电极反应式为O2＋4e－＋4H＋=2H2O，为原电池的正极，B错误；该反应的总反应式为H＋＋OH－=H2O，可将酸和碱的化学能转化为电能，C正确；酸性条件下发生反应O2＋4e－＋4H＋=2H2O，碱性条件下发生反应4OH－－4e－=O2↑＋2H2O，根据原电池反应，可看作酸性条件下O2生成碱性条件下O2，所以酸性条件下O2的氧化性强于碱性条件下O2的氧化性，D正确。12．我国科学家设计的“海泥电池”，既可用于深海水下仪器的电源补给，又有利于海洋环境污染治理，其中微生物代谢产物显酸性，电池工作原理如图所示。下列说法错误的是()A．A电极的电势高于B电极B．质子从海底沉积层通过交接面向海水层移动C．负极的电极反应式为CH2O－4e－＋H2O=CO2＋4H＋D．海水和海泥作为电解质的一部分，富含盐分，导电性高，有利于输出电能解析：选C由图可知，A极物质由氧气转化为水，化合价降低，所以A极是正极，B极是负极，正极的电势高于负极电势，故A正确；质子带正电荷，放电时向正极移动，所以质子从海底沉积层通过交接面向海水层移动，故B正确；负极上HS－失去电子发生氧化反应生成硫单质，电极反应式为HS－－2e－=S↓＋H＋，故C错误；海水和海泥作为电解质的一部分，富含盐分，可增强水的导电性，有利于电池电能的输出，故D正确。13．利用微生物电池去除废水中的NHeq\o\al(＋,4)，装置如下。下列说法正确的是()A．A为质子交换膜，H＋从膜的右边向左边移动B．该系统的能量转化为化学能转化为电能，再电能转化为化学能C．两极产生的CO2与N2的物质的量比为5∶1D．好氧反应器发生反应时，内部溶液的pH升高解析：选C结合装置分析工作原理，该微生物电池左边电极是HCOO－失电子生成CO2，电极反应为HCOO－－2e－=CO2↑＋H＋，发生氧化反应，为负极；右边电极是NOeq\o\al(－,3)得电子生成N2，电极反应为2NOeq\o\al(－,3)＋10e－＋12H＋=N2↑＋6H2O，发生还原反应，为正极。根据分析，左边电极反应产生H＋，右边电极反应消耗H＋，所以A为质子交换膜，H＋从膜的左边向右边移动，即H＋由负极移向正极，故A错误；该系统处理废水的同时将化学能转化为电能，没有电能转化为化学能的过程，故B错误；根据两电极反应，相同条件下，两极得失电子数相等，产生的CO2与N2的物质的量比为5∶1，故C正确；好氧微生物反应器中发生反应：NHeq\o\al(＋,4)＋2O2=NOeq\o\al(－,3)＋2H＋＋H2O，溶液的pH下降，故D错误。14．按要求填空。(1)一种可超快充电的新型铝电池，充放电时AlCleq\o\al(－,4)和Al2Cleq\o\al(－,7)两种离子在Al电极上相互转化，其他离子不参与电极反应，放电时负极Al的电极反应式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)电解饱和食盐水可以制备ClO2，其原理如图。阳极的电极反应式为________________________________________________________________________________________________________________________________；C物质的名称为________。(3)以甲醇为主要原料电化学合成碳酸二甲酯[(CH3O)2CO]的反应原理如下：4CH3OH＋2CO＋O2eq\o(=,\s\up7(通电))2(CH3O)2CO＋2H2O。由图可知B极为电源________(填“正”或“负”)极，阳极电极反应式是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)常温下，NCl3是一种不溶于水的黄色黏稠状液体，是