高三化学一轮复习考点特训-化学能与电能含解析

PAGE化学能与电能一、选择题（共19题）1.烧杯A中盛放0.1mol/L的H2SO4溶液，烧杯B中盛放0.1mol/L的的CuCl2溶液（两种溶液均足量），组成的装置如图所示。下列说法不正确的是A．A为原电池，B为电解池B．当A烧杯中产生0.1mol气体时，B烧杯中产生气体的物质的量也为0.1molC．经过一段时间，B烧杯中溶液的浓度减小D．将B中右侧石墨改为铜电极，电极上发生的反应不变2.我国科学家设计了一种太阳能驱动的H2S分解装置，工作原理如图所示。下列叙述正确的是（）A．甲区发生反应的离子方程式为：2Fe3++S2-=2Fe2++S↓B．理论上每生成1molS时，H+由质子交换膜右侧向左侧移动的物质的量为2molC．丙区发生的电极反应为：H4[SiW12O40]+2e-+2H+=H6[SiW12O40]D．丁区H6[SiW12O40]在催化剂表面发生电化学反应生成H4[SiW12O40]和H23.最近英国斯特莱斯克莱德大学教授发明的直接尿素燃料电池，可用哺乳动物的尿液中的尿素作原料，电池原理如图，有关该电池说法正确的是A．通尿液的电极为电池正极B．尿素电池工作时，OH－向正极移动C．该电池反应为：2CO(NH2)2+3O2=2CO2+2N2+4H2OD．该成果可用于航天空间站中发电和废物处理4.某甲烷燃料电池构造示意图如图所示，关于该电池的说法不正确的是A．应该甲烷燃料电池的总反应：CH4+2O2=CO2+2H2OB．正极的电极反应是：O2+2H2O+4e-=4OH-C．a极是负极，发生氧化反应D．甲烷燃料电池是环保电池5.一种电化学“大气固碳”电池工作原理如图所示。该电池在充电时，通过催化剂的选择性控制，只有Li2CO3发生氧化，释放出CO2和O2。下列说法正确的是A．该电池放电时的正极反应为2Li－2e－＋CO32－=Li2CO3B．该电池既可选用含水电解液，也可选无水电解液C．充电时阳极发生的反应为C＋2Li2CO3－4e－=3CO2＋4Li＋D．该电池每放、充4mol电子一次，理论上能固定1molCO26.某华人科学家和他的团队研发出“纸电池”(如图)。这种一面镀锌、一面镀二氧化锰的超薄电池在使用印刷与压层技术后，变成一张可任意裁剪大小的“电纸”，厚度仅为0.5毫米，可以任意弯曲和裁剪。纸内的离子“流过”水和氧化锌组成电解液，电池总反应式为：Zn+2MnO2+H2O=ZnO+2MnO(OH)。下列说法正确的是A．该电池的正极材料为锌B．该电池反应中二氧化锰发生了氧化反应C．电池的正极反应式为2MnO2+2H2O+2e-=2MnO(OH)+2OH-D．当有0.1mol锌溶解时，流经电解液的电子数为1.204×10237.港珠澳大桥设计寿命达120年，对桥体钢构件采用的主要的防腐方法有：①钢梁上安装铝片；②使用高性能富锌(富含锌粉)底漆；③使用高附着性防腐涂料；④预留钢铁腐蚀量。下列分析不正确的是()A．钢铁在海水中的腐蚀主要为析氢腐蚀B．方法①②③只能减缓钢铁腐蚀，未能完全消除C．钢铁发生吸氧腐蚀时的负极反应式为：Fe-2e-Fe2+D．①②防腐原理是牺牲阳极的阴极保护法8.工信部正式向四大运营商颁发了5G商用牌照，揭示了我国5G元年的起点。通信用磷酸铁锂电池其有体积小、重量轻、高温性能突出、可高倍率充放电、绿色环保等众多优点。磷酸铁锂电池是以磷酸铁锂为正极材料的一种锂离子二次电池，放电时，正极反应式为M1-xFexPO4+e-+Li+=LiM1-xFexPO4，其原理如图所示，下列说法正确的是（）A．放电时，电流由石墨电极流向磷酸铁锂电极B．充电时，Li+移向磷酸铁锂电极C．放电时，负极反应式为LiC6-e-=Li++6CD．电池总反应为M1-xFexPO4+LiC6LiM1-xFexPO4+6C9.2020年化学科学家用微生物燃料电池作电源进行模拟消除酸性工业废水中的重铬酸根离子(Cr2O72-)的示意图如图所示，反应一段时间后，在装置②中得到Fe(OH)3和Cr(OH)3两种沉淀。已知6Fe2++Cr2O72-+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O。下列说法错误的是（）A．装置①中，a极的电极反应为HS--8e-+4H2O=SO42-+9H+B．向装置②中加入适量Na2SO4，其主要作用是增强溶液的导电性C．装置①中，b极上消耗的n(O2)与装置②中惰性电极上生成的n(生成物)相等D．当装置①中有0.6molH+通过质子交换膜时，装置②中产生0.4mol沉淀10.研究发现，可以用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融CaF2—CaO作电解质，利用图示装置获得金属钙，并以钙为还原剂还原二氧化钛制备金属钛。下列说法中不正确的是（）A．由TiO2制得1mol金属Ti，理论上外电路转移4mol电子B．阳极的电极反应式为C+2O2-－4e-=CO2↑C．在制备金属钛前后，整套装置中CaO的总量会不断减少D．装置中石墨电极材料需要定期更换11.下列有关的叙述合理的是()A．铜的精炼工业和电镀铜工业，均可采用CuSO4溶液做电解质溶液B．明矾可用于自来水的净化和杀菌消毒C．水库的钢闸门与电源负极相连以防止其生锈，该法即牺牲阳极的阴极保护法D．测定醋酸钠溶液pH的方法是用玻璃棒蘸取溶液，点在湿润的pH试纸上12.下列关于金属腐蚀与防护的说法不正确的是A．金属腐蚀就是金属失去电子被氧化的过程B．铝制品的耐腐蚀性强，说明铝的化学性质不活泼C．将海水中钢铁闸门与电源的负极相连，可防止闸门被腐蚀D．铁在NaOH和NaNO2的混合液中发蓝、发黑，使铁表面生成一层致密的氧化膜Fe3O4，防止钢铁腐蚀，其反应为：9Fe+8H2O+4NaNO2=3Fe3O4+4NH3↑+4NaOH13.下列有关四个常用电化学装置的叙述中，正确的是图Ⅰ碱性锌锰电池图Ⅱ铅蓄电池图Ⅲ电解精炼铜图Ⅳ氢氧燃料电池A．图Ⅰ所示电池中，MnO2是正极，电极反应式是2H2O+2e-=H2↑+2OH-B．图Ⅱ所示电池放电过程中，当外电路通过1mol电子时，理论上负极板的质量增加96gC．图Ⅲ所示装置工作过程中，阳极质量减少量等于阴极的质量增加量D．图Ⅳ所示电池中，不管KOH溶液换成H2SO4溶液还是Na2SO4溶液，电池的总反应式不变14.用NaOH溶液吸收烟气中的SO2，将所得的吸收液用三室膜电解技术处理，原理如图所示．下列说法错误的是A．电极a为电解池阴极B．阳极上有反应HSO3—-2e—+H2O=SO42—+3H+发生C．当电路中通过1mol电子的电量时，理论上将产生0.5molH2D．处理后可得到较浓的H2SO4和NaHSO3产品15.电渗析法是海水淡化的常用方法，某地海水中主要离子的含量如下表，现利用“电渗析法”进行淡化，技术原理如图所示（两端为惰性电极，阳膜只允许阳离子通过，阴膜只允许阴离子通过）。下列说法错误的是（）A．淡化过程中易在甲室形成水垢B．淡化过程中戊室的电极反应式为：2Cl--2e-=Cl2↑C．淡化过程中乙室和丁室中部分离子的浓度减小，淡水的出口为a、cD．当甲室收集到标准状况下11.2L气体时，通过甲室阳膜的离子的物质的量一定为1mol16.通过NO传感器可监测NO的含量，其工作原理如图所示。下列说法错误的是()A．该装置可以将化学能转化为电能B．该电池的总反应为2NO+O2=2NO2C．NiO电极的电极反应式：NO+O2--2e-=NO2D．标况下当有2.24LO2参与反应时，转移了0.2mole-17.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。如图为RFC工作原理示意图，有关说法正确的是A．转移0.1mol电子时，a电极产生1.12LH2B．b电极上发生还原反应C．酸性电解质溶液中H＋移向c电极D．d电极上发生的电极反应是：O2＋4H＋＋4e－=2H2O18.为减少二氧化碳排放，我国科学家设计熔盐电解池捕获二氧化碳的装置，如图所示。下列说法不正确的是A．过程①中有碳氧键断裂B．过程②中C2O52-在a极上发生了还原反应C．过程③中的反应可表示为：CO2+O2-==CO32-D．过程总反应：CO2C+O219．相比锂离子电池，钠离子电池具有原材料丰富、成本低、无过放负载电特性等优点。一种可充电钠离子电池的工作原理如图所示(两电极材料均不溶于水，P为价)，下列说法正确的是()A．放电过程中Ti元素的化合价由降低到B．充放电过程中电解质溶液中基本保持不变C．充电过程中通过离子交换膜从右室移向左室D．充电时阴极反应为二、非选择题（共7题）20．如图所示，某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理的相关问题，其中乙装置中X为阳离子交换膜。请按要求回答相关问题：（1）石墨电极(C)作___极，丙池中滴有酚酞，实验开始后观察到的现象是_____，甲中甲烷燃料电池的负极反应式为________。（2）若消耗2.24L(标况)氧气，则乙装置中铁电极上生成的气体体积(标况)为___L。（3）丙中以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼，下列说法正确的是_______。A．b电极为粗铜B．粗铜接电源正极，发生还原反应C．CuSO4溶液的浓度保持不变D．利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属（4）若丙中以稀H2SO4为电解质溶液，电极材料b为铝，则能使铝表面生成一层致密的氧化膜，该电极反应式为__________。（5）假设乙装置中氯化钠溶液足够多，若在标准状况下，有224mL氧气参加反应，则乙装置中阳离子交换膜，左侧溶液质量将_______，（填“增大”“减小”或“不变”），且变化了_____克。21．下图是一个电化学过程的示意图，请按要求填空：（1）通入CH3CH2OH的电极名称是______________，B电极的名称是_____________。（2）通入CH3CH2OH一极的电极反应式为_____________________________________。（3）乙池中总反应的化学方程式为___________________________________________。（4）当乙池中A(Fe)极的质量增加12.8g时，甲池中消耗O2_______mL(标况下)（5）火箭发射时可用肼(N2H4)为燃料，以二氧化氮做氧化剂，它们相互反应生成氮气和水蒸气。①写出在碱性条件下负极反应式为：___________________________________________。②已知：N2(g)＋2O2(g)=2NO2(g)，ΔH＝＋67.7kJ·mol－1；N2H4(g)＋O2(g)=N2(g)＋2H2O(g)，ΔH＝－534kJ·mol－1，则N2H4和NO2反应的热化学方程式__________________________________________。22．如下图所示，某研究性学习小组利用上述燃烧原理设计一个肼(N2H4)─空气燃料电池(如图甲)并探究某些工业原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜(即只允许阳离子通过)。根据要求回答相关问题：（1）甲装置中通入____气体的一极为正极，其电极反应式为：__________。（2）乙装置中石墨电极为_____极（填“阳”或“阴”，其电极反应式为_____；可以用_____检验该反应产物，电解一段时间后，乙池中的溶液呈_________性。（3）图中用丙装置模拟工业中的_________原理，如果电解后丙装置精铜质量增加3.2g，则理论上甲装置中肼消耗质量为_________g。（4）如果将丙中的粗铜电极换为Pt电极，则丙中总化学方程式为________。23．高铁酸钠(Na2FeO4)是一种新型、高效的水处理剂，与水反应的化学方程式为4Na2FeO4＋10H2O===4Fe(OH)3↓＋3O2↑＋8NaOH。电解制备Na2FeO4装置示意图如图所示。（1）a是电源的________(填“正”或“负”)极。电解时，石墨电极附近溶液的碱性________(填“增强”“减弱”或“不变”)。（2）铁电极的反应式为_________________________________________________。（3）维持一定的电流强度和电解温度，NaOH起始浓度对Na2FeO4浓度影响如图(电解液体积相同的情况下进行实验)。①电解3.0h内，随NaOH起始浓度增大，Na2FeO4浓度变化趋势是________(填“增大”“不变”或“减小”)。②当NaOH起始浓度为16mol·L－1时，1.0～2.0h内生成Na2FeO4的速率是__________mol·L－1·h－1。（4）提纯电解所得Na2FeO4，采用重结晶、过滤、洗涤、低温烘干的方法，则洗涤剂最好选用________(填标号)溶液和异丙醇。A．Fe(NO3)3B．NH4ClC．CH3COONa（5）次氯酸钠氧化法也可以制得Na2FeO4。已知：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)ΔH＝akJ·mol－1NaCl(aq)＋H2O(l)===NaClO(aq)＋H2(g)ΔH＝bkJ·mol－14Na2FeO4(aq)＋10H2O(l)===4Fe(OH)3(s)＋3O2(g)＋8NaOH(aq)ΔH＝ckJ·mol－1反应2Fe(OH)3(s)＋3NaClO(aq)＋4NaOH(aq)===2Na2FeO4(aq)＋3NaCl(aq)＋5H2O(l)的ΔH＝_______kJ·mol－1。24．电化学原理在防止金属腐蚀、能量转换等方面应用广泛。（1）①钢铁在海水中容易发生电化学腐蚀，正极反应式是__________。②图中，为减缓钢闸门的腐蚀，材料B可以选择__________(填“Zn”或“Cu”)。（2）如图为钢铁防护模拟实验装置，则铁做__________极，检测钢铁保护效果的方法是：取少量铁电极附近的溶液于试管中，_________，则说明保护效果好。（3）氢氧燃料电池是一种新型的化学电源，其构造如图所示：a、b为多孔石墨电极，通入的气体由孔隙中逸出，并在电极表面放电。①a的电极反应式是_________；②若电池共产生3.6g水，则电路中通过了_______mol的电子。25．铁及其化合物用途非常广泛。（1）已知赤铁矿还原冶炼时是逐级进行的，已知：(a)3Fe2O3(s)＋CO(g)2Fe3O4(s)＋CO2(g)H=akJ·mol－1(b)Fe2O3(s)＋3CO(g)2Fe(s)＋3CO2(g)H=bkJ·mol－1(c)Fe3O4(s)＋CO(g)3FeO(s)＋CO2(g)H=ckJ·mol－1①上述反应(a)平衡常数表达式为K=___________________。②反应FeO(s)＋CO(g)Fe(s)＋CO2(g)H=__________kJ·mol－1（用含a、b、c的代数式表示）。（2）用类似冶炼铝的方法，在600～1000℃时电解熔融的Fe2O3冶炼铁（装置示意图如图），该法除消耗能量较少外，另一最突出的优点是__________________________________；电解时阳极发生的电极反应为____________。（3）生铁在自然界中可发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀，析氢腐蚀的负极的电极反应式为_________；如图所示，纯铁处于a、b、c三种不同的环境中，铁被腐蚀的速率由大到小的顺序是（填字母）_____________。26．如下图所示，A、F为石墨电极，B、E为铁片电极。按要求回答下列问题。（1）打开K2，合并K1。B为________极，A的电极反应为________________________。写出U型管中涉及的两个主要化学反应方程式为_______________________；________________________。（2）打开K1，合并K2。E为________极，F极的电极反应为_____________________（3）若往U形管中滴加酚酞，进行（1）（2）操作时，A、B、E、F电极周围能变红的是________【参考答案及解析】一、选择题1.【答案】D【解析】A．A烧杯中为稀硫酸，与C和Fe组成原电池，C为正极，Fe为负极，B烧杯为电解池，A正确；B．当A烧杯产生0.1mol气体的时候，转移电子数为0.2mol，故B烧杯中转移电子数也为0.2mol，根据电解池的电极方程式2Cl--2e-=Cl2↑，可以计算出产生的气体为0.1mol，B正确；C．经过一段时间后B烧杯中Cu2+得到电子质量减小，C正确；D．将右侧C电极换成Cu电极后，电极方程式变为Cu-2e-=Cu2+，D错误；故选D。2.【答案】C【解析】【分析】根据图可知，甲区：通入H2S，发生：H2S+2Fe3+=2Fe2++S↓+2H+，S通过甲装置下端排出，Fe2+与H+通过甲乙之间的泵到达乙区，Fe2+在乙区失去电子，发生：Fe2+-e-=Fe3+，Fe3+从左上面管子到甲区循环，H+通过质子交换膜进入丙区，发生：H4[SiW12O40]+2e-+2H+=H6[SiW12O40]，H6[SiW12O40]从右上管到达丁区，在催化剂作用下发生：H6[SiW12O40]=H4[SiW12O40]+H2↑，H4[SiW12O40]从丙丁之间的泵回到丙区循环，H2排出，据此分析解答。【详解】A.甲区：通入H2S，发生的离子反应方程式为：H2S+2Fe3+=2Fe2++S↓+2H+，A错误；B.H+由质子交换膜左侧向右侧移动，B错误；C.丙区：发生反应为：H4[SiW12O40]+2e-+2H+=H6[SiW12O40]，C正确；D.丁区：在催化剂作用下发生：H6[SiW12O40]=H4[SiW12O40]+H2↑，没发生电化学反应，D错误；故答案为：C。3.【答案】CD【解析】A.由装置可知左侧通尿液电极为电子流出的电极，原电池中电子由负极流出，故A错误；B.原电池电解质溶液中的离子移动方向：阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，因此氢氧根离子向负极移动，故B错误；C.由装置可知尿素在负极反应转变成氮气和二氧化碳，氧气和水在正极反应转变成氢氧根离子，总反应为：2CO(NH2)2+3O2=2CO2+2N2+4H2O，故C正确；D.该装置可实现废物处理，同时可以产生电能利用，故D正确；故选：CD。4.【答案】A【解析】A.该电池所用电解质溶液为NaOH溶液是碱性环境，因此该甲烷燃料电池的总反应：CH4+2O2+2OH-=CO32−+3H2O，故A错误；B.正极的电极反应是：O2+2H2O+4e－=4OH－，故B正确；C.通入燃料的电极作负极，因此a极是负极，发生氧化反应，故C正确；D.甲烷燃料电池的产物对环境比较友好，因此甲烷燃料电池是环保电池，故D正确；综上所述，答案为A。5.【答案】D【解析】A．原电池正极发生还原反应，放电时Li被氧化成Li+应为负极，正极反应为：3CO2+4e-+4Li+=2Li2CO3+C，故A错误；B．Li能与水反应，所以不能选用含水电解液，故B错误；C．充电时阳极只有Li2CO3发生氧化，释放出CO2和O2，所以电极方程式为2Li2CO3-4e-=2CO2↑+4Li++O2↑，故C错误；D．根据放电时正极反应可知转移4mol电子，可以吸收3molCO2，根据充电时阳极反应可知转移4mol电子，释放2mollCO2，所以每放、充4mol电子一次，理论上能固定1molCO2，故D正确；故答案为D。【点睛】正确判断放电时正极反应为解题关键，根据图示放电时正极反应物只有二氧化碳，所以只能是碳元素被还原成C单质，同时生成碳酸锂，充电时碳酸锂被氧化，从而达到固定碳的目的。6.【答案】C【解析】【分析】由反应的总方程式可知，该原电池中，Zn元素化合价升高，被氧化，Mn元素化合价降低，被还原，则锌作负极、二氧化锰作正极，负极电极反应为Zn-2e-+2OH-═ZnO+H2O，正极电极反应为2MnO2+2e-+2H2O═2MnO（OH）+2OH-，电子从负极沿导线流向正极。【详解】A．该原电池中，锌元素化合价由0价变为+2价，锌失电子作负极，故A错误；

B．该原电池中，锰元素化合价由+4价变为+3价，所以二氧化锰作正极，发生还原反应，故B错误；

C．正极上二氧化锰得电子发生还原反应，电极反应式为MnO2+e-+H2O═MnO（OH）+OH-，故C正确；

D．电子从负极沿导线流向之间，不经过电解质溶液，故D错误。

故答案为C【点睛】根据元素化合价变化确定正负极，难点是电极反应式的书写，注意电子不进入电解质溶液，电解质溶液中阴阳离子定向移动形成电流。7.【答案】A【解析】A．海水成中性，或弱酸性，因此钢铁在海水中的腐蚀主要为吸氧腐蚀，故A错误；B．防腐方法并不能完全防止铁的腐蚀，只能减缓钢铁腐蚀，故B正确；C．钢铁发生吸氧腐蚀时的负极是Fe失电子生成亚铁离子，负极反应式为：Fe-2e-=Fe2+，故C正确；D．铝和锌的活泼性大于铁，防腐过程中铝和锌均失去电子，铁为正极被保护，所以①②防腐原理是牺牲阳极的阴极保护法，故D正确；故选A。8.【答案】C【解析】【分析】根据电池装置图知，石墨为负极，反应式为LiC6-e-=Li++6C，磷酸铁锂为正极，反应式为M1-xFexPO4+xLi++xe-=LiM1-xFexPO4，充电时，阴极、阳极反应式与负极、正极反应式正好相反，据此分析解答。【详解】A．放电时，电子由负极石墨电极流向正极磷酸铁锂电极，则电流由正极磷酸铁锂电极流向负极石墨电极，A错误；B．放电时，Li+移向正极磷酸铁锂电极，充电时Li+移向负极石墨电极，B错误；C．放电时，石墨电极为负极，负极反应式为LiC6-e-=Li++6C，C正确；D．根据电池结构可知，该电池的总反应方程式为：M1-xFexPO4+LiC6LiM1-xFexPO4+6C，D错误；故合理选项是C。【点睛】本题考查化学电源新型电池，明确充放电各个电极上发生的反应是解本题关键，难点是电极反应式的书写，侧重考查原电池和电解池反应原理，注意放电时负极与充电时的阳极发生氧化反应，放电时的正极与充电时的阴极发生还原反应。9.【答案】C【解析】A．根据装置图可知，在a电极上HS-失去电子被氧化产生SO42-，由于电解质溶液为酸性，所以a电极反应式为：HS--8e-+4H2O=SO42-+9H+，A正确；B．在装置②中，Fe电极连接电源正极，作阳极，失去电子发生氧化反应，Fe-2e-=Fe2+，Fe2+具有强的还原性，与废水中的Cr2O72-发生氧化还原反应：6Fe2++Cr2O72-+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O；惰性电极连接电源负极，作阴极，发生还原反应：2H++2e-=H2↑，氢离子放电变为氢气逸出，使溶液碱性增强，溶液中的Fe3+、Cr3+变为Fe(OH)3和Cr(OH)3沉淀，可见，Na2SO4电离产生的离子不参加化学反应，其主要作用是增强溶液的导电性，B正确；C．在装置①中，每产生1molO2转移4mol电子，在装置②惰性电极上产生的气体为H2，每反应产生1molH2转移2mol电子，由于同一闭合回路中电子转移数目相等，所以b极上消耗的n(O2)与装置②中惰性电极上生成的n(生成物)不等，C错误；D．当装置①中有0.6molH+通过质子交换膜时，转移0.6mol电子，根据同一闭合回路中电子转移数目相等，装置②中由Fe-2e-=Fe2+可知反应产生0.3molFe2+，Fe2+再发生反应：6Fe2++Cr2O72-+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O，根据物质转化关系可知0.3molFe2+反应转化为0.3molFe3+，同时得到0.1molCr3+，0.3molFe3+产生0.3molFe(OH)3沉淀，0.1molCr3+产生0.1molCr(OH)3沉淀，故装置②中共产生0.4mol沉淀，D正确；故合理选项是C。10.【答案】C【解析】A．由TiO2制得1mol金属Ti，Ti元素化合价降低4价，所以转移4mol电子，故A正确；B．石墨电极为阳极，根据图示可知石墨被氧化和氧离子生成二氧化碳，电极方程式为C+2O2-－4e-=CO2↑，故B正确；C．钙离子在阴极上被还原成钙单质，之后钙单质和TiO2反应又生成氧化钙，所以氧化钙的总量不变，故C错误；D．根据阳极电极反应可知C不断被消耗，所以需要定期更换，故D正确；故答案为C。11.【答案】A【解析】A．铜的精炼工业和电镀铜工业上，铜均需做阳极失电子变为Cu2+进入电解质溶液，Cu2+再在阴极上得到电子析出，故电解质溶液均选用含铜离子的溶液，均可以用CuSO4溶液，故A正确；B．明矾的净水原理是利用铝离子水解生成的氢氧化铝胶体的吸附性，不能用于杀菌消毒，故B错误；C．水库的钢闸门与电源负极相连以防止其生锈，此时铁作阴极，该法为外接电源的阴极保护法，故C错误；D．测定醋酸钠溶液pH的方法是用玻璃棒蘸取溶液，点在pH试纸上，不能将pH试纸润湿，会稀释醋酸溶液，使pH增大，测量数据有误差，故D错误；答案选A。12.【答案】B【解析】A.金属腐蚀就指金属在失电子被氧化的过程，A正确；B.铝化学性质活泼，表面易形成稳定的致密氧化膜，阻止反应进一步进行，故铝制品的耐腐蚀性强，B错误；C.将海水中钢铁闸门与电源负极相连，作电解池的阴极被保护，防止闸门被腐蚀，C正确；D.铁在NaOH和NaNO2的混合液中发生反应9Fe+8H2O+4NaNO2=3Fe3O4+4NH3↑+4NaOH，铁表面生成一层致密的氧化膜Fe3O4防止钢铁腐蚀，D正确；答案选B。13.【答案】D【解析】A.正极上二氧化锰得电子发生还原反应，电极反应式为MnO2+e-+H2O=MnO(OH)+OH-，A错误；B.负极的电极反应式为：Pb(s)+SO42-(aq)+2e-=PbSO4(s)，所以当外电路通过1mol电子时，理论上负极板的质量增加48g，B错误；C.在铜的精炼中，阳极上不仅铜失电子还有其它金属失电子，阴极上只有铜离子得电子，当转移电子相等时，阳极质量减少量不等于阴极的质量增加量，C错误；D.图Ⅳ所示电池中，不管KOH溶液换成H2SO4溶液还是Na2SO4溶液，电池总反应式都为：2H2+O2=2H2O，D正确；故合理选项是D。14.【答案】D【解析】A.从图中箭标方向“Na+→电极a”，则a为阴极，与题意不符，A错误；B.电极b为阳极，发生氧化反应，根据图像“HSO3-和SO42-”向b移动，则b电极反应式HSO3-–2e-＋H2O＝SO42-＋3H+，与题意不符，B错误；C.电极a发生还原反应，a为阴极，故a电极反应式为2H++2e–＝H2↑，通过1mol电子时，会有0.5molH2生成，与题意不符，C错误；D.根据图像可知，b极可得到较浓的硫酸，a极得到亚硫酸钠，符合题意，D正确；答案为D。15.【答案】D【解析】【分析】戊室电极与电源的正极相连，则为阳极室，Cl-放电，其电极反应式为：2Cl-－2e-=Cl2↑，甲室电极与电源的负极相连，则为阴极室，水得电子生成氢气同时生成OH-，其电极反应式为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-。【详解】A.由图可知，甲室电极与电源负极相连，为阴极室，开始电解时，阴极上水得电子生成氢气同时生成OH-，生成的OH-和HCO3-反应生成CO32-，Ca2+转化为CaCO3沉淀，OH-和Mg2+生成Mg(OH)2，CaCO3和Mg(OH)2是水垢的成分，A正确；B.由图可知，戊室电极与电源正极相连，为阳极室，Cl-放电能力大于OH-，所以阳极的电极反应式为：2Cl-－2e-=Cl2↑，B正确；C.阳膜只允许阳离子通过，阴膜只允许阴离子通过，电解时乙室中阳离子移向甲室，丁室中的阴离子移向戊室，则乙室和丁室中部分离子的浓度减小，剩下的物质主要是水，淡水的出口为a、c，C正确；D.甲室收集到的是H2，当甲室收集到22.4L(标准状况)气体时，则电路中转移2mol电子，通过甲室阳膜的离子为阳离子，既有+1价的离子，又有+2价的离子，所以物质的量不是1mol，D错误；故答案为：D。16.【答案】D【解析】A.由电池装置可知，该装置为原电池，原电池是将化学能转变成电能的装置，故A正确；B.由图示信息可知，一氧化氮在氧化镍电极上结合氧离子转变二氧化氮，氧气在铂电极上转变成氧离子，总反应为2NO+O2=2NO2，故B正确；C.一氧化氮在氧化镍电极上结合氧离子转变二氧化氮，电极反应为NO+O2--2e-=NO2，故C正确；D.氧气在铂电极上的反应为：O2+4e-=2O2-，2,24L氧气为0.1mol，转移电子数为0.4mol，故D错误；故选：D。17.【答案】C【解析】A．根据RFC工作原理示意图，a电极与电源负极相连，a电极为阴极，电极反应为2H＋＋2e－=H2↑，转移0.1mol电子时，a电极产生标准状况下的气体1.12L，A项错误；B．b电极与电源正极相连，是电解池的阳极，发生氧化反应，B项错误；C．气体Y是氧气，在c电极得电子，做原电池的正极，酸性电解质溶液中H＋移向c电极，C项正确；D．d电极是氢氧燃料电池的负极，则d电极上发生的电极反应为H2-2e－=2H＋，D项错误；答案选C。18.【答案】B【解析】【分析】a极上，电极反应有：4CO2+2O2-=2C2O52-，2C2O52--4e-=4CO2↑+O2↑，总的电极反应为：2O2--4e-=O2↑；b极上，电极反应有：CO2+O2-=CO32-，CO32-+4e-=C+3O2-，总的电极反应为：CO2+4e-=C+2O2-；熔盐电池的总的化学方程式为：CO2C+O2。【详解】A、过程①的离子反应为：2CO2+O2-=C2O52-，其中CO2的结构式为O=C=O，对比CO2和C2O52-的结构式可知，该过程有碳氧键断裂，A正确；B、过程②中，a极的电极反应为：2C2O52--4e-=4CO2↑+O2↑，该电极反应为氧化反应，B错误；C、根据题中信息，可以推出过程③中的反应可表示为：CO2+O2-=CO32-，C正确；D、经分析，熔盐电池的总的化学方程式为CO2C+O2，D正确；故选B。19．【答案】B【解析】【分析】根据图示可知，放电时，由生成，铁元素的化合价由+3价变为+2价，a极元素化合价降低，作原电池的正极，b极为原电池的负极；充电时，a极失去电子，作阳极，b极作阴极。【详解】A．放电时b为负极，被氧化为，Ti元素的化合价由升高到，A错误；B．充放电过程中，在电解质溶液和电极材料中转移，电解质溶液中基本不变，B正确；C．充电时，阳离子向阴极移动，即从左室移向右室，C错误；D．充电时，阴极电极反应式为，D错误；答案选B。二、非选择题20．【答案】（1）阳两电极均有气泡冒出，左边a电极附近溶液变红CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O（2）4.48（3）AD（4）2Al+3H2O-6e-=Al2O3+6H+（5）增大0.88【解析】【分析】在燃料电池中，投放燃料的电极是负极，投放氧化剂的电极是正极。在甲池中通入O2的Pt电极为正极，通入CH4的Pt电极为负极。（1）与原电池负极相连的为电解池的阴极，与正极相连的电极为阳极，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应，据此分析实验现象；（2）根据串联电路中转移电子数相等计算铁电极上生成氢气的体积；（3）铜的精炼时，粗铜为阳极，纯铜为阴极，阳极上Cu以及活泼性比Cu强的金属失电子，阴极上铜离子得电子生成Cu；（4）电极材料b为铝，b为阳极，Al失电子生成氧化铝；（5）根据氧气的体积计算氧气的物质的量，然后计算电子转移的物质的量，结合同一闭合回路中电子转移数目相等，Fe电极上H+变为H2，C电极上Cl-变为Cl2，乙池中，乙装置中是阳离子交换膜，只允许Na+通过，根据Na+带一个单位正电荷，其物质的量与电子转移的物质的量相等，通过比较增加与减少的质量，确定左侧质量变化情况。【详解】（1）甲池中通入燃料CH4的电极为负极，通入O2的电极为正极，根据图示可知乙池中Fe电极连接电源负极为阴极，石墨电极(C)连接电源正极，作阳极；在丙池中滴有酚酞，a电极为阴极，发生反应：2H++2e-=H2↑，H+不断放电，破坏了附近溶液中H2O的电离平衡，最终达到平衡时，溶液中c(OH-)>c(H+)，溶液显碱性，使酚酞试液变为红色；b电极为阳极，发生氧化反应：4OH--4e-=2H2O+O2↑，因此丙池实验开始后观察到的现象是：两电极均有气泡冒出，左边a电极附近溶液变红；在燃料电池甲中，负极上CH4失电子发生氧化反应，与溶液中OH-结合形成CO32-，负极的因此负极的电极反应式为：CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O；（2）串联电池中转移电子数相等，若在标准状况下，有2.24L氧气参加反应，则转移电子的物质的量n(e-)=×4=0.4mol，乙装置中铁电极上H+放电生成H2，每产生1molH2，转移2mol电子，则转移0.4mol电子时产生H2的物质的量为n(H2)==0.2mol，试液反应产生H2在标准状况下的体积V(H2)=0.2mol×22.4L/mol=4.48L；（3）A．电解精炼铜，粗铜为阳极，与电源正极连接，精铜为阴极，与电源负极连接。a与负极相连为阴极，b电极连接电源正极为阳极，所以b电极材料为粗铜，A正确；B．粗铜接电源正极，作阳极，阳极上发生氧化反应，B错误；C．阳极上Cu以及活泼性比Cu强的金属失电子，阴极上铜离子得电子生成Cu，溶解的金属与析出的金属质量不相等，所以CuSO4溶液的浓度会改变，C错误；D．粗铜为阳极，阳极上Ag、Pt、Au等活泼性比Cu弱的金属在阳极不反应，形成阳极泥，所以利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属，D正确；故合理选项是AD；（4）电极材料b为铝，b为阳极，Al失电子生成氧化铝，酸性条件下，能使阳极铝表面生成一层致密的氧化膜，则铝电极的电极方程式为：2Al+3H2O-6e-=Al2O3+6H+；（5）n(O2)==0.01mol，电子转移n(e-)=4n(O2)=0.04mol，在乙池中，Fe电极为阴极，发生还原反应，电极反应式为：2H++2e-=H2↑，转移0.04mol电子，放出H2的物质的量为0.02mol，其质量m(H2)=0.02mol×2g/mol=0.04g；由于乙装置中离子交换膜是阳离子交换膜，只允许阳离子Na+通过，左侧H+放电使溶液中阳离子减少，因此Na+由右侧向左侧通过，Na+带一个单位正电荷，转移0.04mol电子，则左侧增加0.04molNa+，其质量是m(Na+)=0.04mol×23g/mol=0.92g，由于左侧增加质量大于减少质量，因此左侧质量会增加，增加质量为△m=m(Na+)-m(H2)=0.92g-0.04g=0.88g。【点睛】本题综合考查电解池和原电池，对于多池串联，通入燃料的电池为原电池，起电源作用，其它池为电解池。在燃料电池中，通入燃料的电极为负极，失去电子，发生氧化反应；通入氧气的电极为正极，得到电子，发生还原反应。与负极连接的电极为阴极，发生还原反应，与正极连接的电极为阳极，发生氧化反应，要结合电极材料和电解质溶液书写电极反应式，根据在同一闭合回路中电子转移数目相同进行有关计算。侧重于学生的分析能力和计算能力，有利于培养学生的良好的科学素养。21．【答案】（1）负极阳极（2）C2H5OH-12e-+16OH-=2CO+11H2O（3）2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4（4）2240（5）N2H4-4e-+4OHˉ=N2+4H2O2N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(g)△H=-1135.7kJ•mol-1【解析】【分析】甲池为乙醇燃料电池，放电过程中乙醇被氧化作负极，由于电解质溶液显碱性，所以生成CO和水；氧气被还原作正极，碱性电解质溶液中生成OHˉ；乙池为电解池装置，B电极与原电池正极相连为阳极，失电子发生氧化反应，A电极与原电池负极相连为阴极，得电子发生还原反应。【详解】（1）通入乙醇的电极失电子发生氧化反应，为原电池的负极；B电极与原电池正极相连为阳极；（2）乙醇被氧化作负极，由于电解质溶液显碱性，所以生成CO和水，电极方程式为C2H5OH-12e-+16OHˉ=2CO+11H2O；（3）乙池中阳极上水电离出的氢氧根放电生成氧气，同时产生氢离子，阴极上铜离子放电生成铜单质，所以电池总反应的化学方程式为2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4；（4）乙池中A电极为阴极，电极反应为Cu2++2e-=Cu，析出铜的物质的量为=0.2mol，所以转移的电子为0.4mol，甲池中通入氧气的一极的电极反应为O2+2H2O+4e-=4OHˉ，所以转移0.4mol电子时消耗0.1mol氧气，标况下体积为0.1mol×22.4L/mol=2.24L=2240mL；（5）①原电池中负极失电子发生氧化反应，该电池中N2H4被NO2氧化，所以N2H4为负极原料，电解质溶液显碱性，所以电极方程式为N2H4-4e-+4OHˉ=N2+4H2O；②已知i：N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)，△H=+67.7kJ•mol-1；

ii：N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O

(g)，△H=-534kJ•mol-1

根据盖斯定律，2×②-①可得2N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(g)△H=2(-534kJ•mol-1)-(+67.7kJ•mol-1)=-1135.7kJ•mol-1。【点睛】有关电解池和原电池串联装置的计算，要注意把握“电路中各处转移电子数相等”进行计算。22．【答案】（1）空气O2+4e-+2H2O=4OH-（2）阳2Cl--2e-=Cl2↑湿润的淀粉碘化钾试纸碱（3）粗铜的精炼0.82CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4【解析】（1）根据原电池反应原理，负极上失电子，正极上得电子，则正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为：O2+4e-+2H2O=4OH-；答案为空气，O2+4e-+2H2O=4OH-。（2）乙装置中石墨与电源正极相接，为阳极，阳极上氯离子失去电子生成氯气，发生氧化反应，电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑，检验氯气的方法是用湿润的淀粉碘化钾试纸，观察是否变蓝，电解食盐水的总反应为2H2O+2Cl-Cl2↑+H2↑+2OH-，电解后的溶液呈碱性；答案为阳，2Cl--2e-=Cl2↑，湿润的淀粉碘化钾试纸，碱。（3）装置丙中，粗铜作阳极，纯铜作阴极，所以该装置为粗铜精炼装置；原电池负极和纯铜电极上有：N2H4～N2～4e-，Cu～Cu2+～2e-，根据电子守恒得到关系式：N2H4～2Cu，n(N2H4)=n(Cu)=×=0.025mol，m(N2H4)=nM=0.025mol×32g/mol=0.8g；答案为粗铜的精炼，0.8。（4）将丙中的粗铜电极换为Pt电极，则Pt电极为惰性电极，装置为电解硫酸铜溶液装置，溶液中铜离子和氢氧根离子放电，生成Cu和O2，电解硫酸铜溶液的化学方程式为2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4；答案为2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4。23．【答案】（1）负增强（2）Fe＋8OH－－6e－===FeO＋4H2O（3）增大8（4）C（5）－a－3b－c【解析】【分析】电解法制备Na2FeO4，铁元素化合价升高，铁失电子发生氧化反应，所以铁电极是阳极、石墨电极为阴极；【详解】（1）电解法制备Na2FeO4，铁元素化合价升高，所以铁电极是阳极、石墨电极为阴极，a是电源的负极。电解时，阴极反应式是，石墨电极附近溶液的碱性增强；（2）铁电极是阳极，阳极铁失电子生成Na2FeO4，阳极反应式为Fe＋8OH－－6e－===FeO＋4H2O；（3）①根据图示，电解3.0h内，随NaOH起始浓度增大，Na2FeO4浓度增大；②当NaOH起始浓度为16mol·L－1时，1.0～2.0h内Na2FeO4的浓度变化量是16mol·L－1－8mol·L－1=8mol·L－1，1.0～2.0h内生成Na2FeO4的速率是8mol·L－1÷1h=8mol·L－1·h－1；（4）由4Na2FeO4＋10H2O===4Fe(OH)3↓＋3O2↑＋8NaOH反应可知，碱性条件能抑制FeO42-与水反应，所以用碱性溶液洗涤最好，Fe(NO3)3、NH4Cl溶液呈酸性，CH3COONa溶液呈碱性，故选C；（5）①2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)ΔH＝akJ·mol－1②NaCl(aq)＋H2O(l)===NaClO(aq)＋H2(g)ΔH＝bkJ·mol－1③4Na2FeO4(aq)＋10H2O(l)===4Fe(OH)3(s)＋3O2(g)＋8NaOH(aq)ΔH＝ckJ·mol－1根据盖斯定律，-③÷2-②×3-①×得2Fe(OH)3(s)＋3NaClO(aq)＋4NaOH(aq)===2Na2FeO4(aq)＋3NaCl(aq)＋5H2O(l)的ΔH＝－a－3b－ckJ·mol－1。【点睛】本题考查盖斯定律、电解原理的应用，明确电解池中阳极失电子发生氧化反应，阴极得电子发生还原反应，阴极与电源负极相连、阳极与电源正极相连；会用盖斯定律计算反应焓变。24．【答案】（1）O2＋4e－＋2H2O＝4OH－Zn（2）阴滴加铁氰化钾(K3Fe(CN)6)溶液，若无蓝色沉淀产生（3）H2－2e－＋2OH－＝2H2O0.4【解析】【分析】（1）①钢铁在海水中发生电化学腐蚀的正极反应取决于电化学腐蚀的类型，按类型书写即可；②由图判断防护方法是原电池原理，据此可以选择材料B；（2）图知钢铁防护的方法是电解方法，则可判断铁是阴极；检测钢铁保护效果的方法是：检测铁电极附近的溶液中的亚铁离子浓度；（3）①通过通入电极a的反应物是氢气，判断电极是负极，书