2021届高考化学专题模拟试题：化学能与电能 （解析版）

化学能与电能

1.（2020•福建省南平市高三第一次综合质量检测）如图所示是一种以液态

朋（N2H。为燃料，某固体氧化物为电解质的新型燃料电池。该电池的工作温度可

高达700〜900℃,生成物均为无毒无害的物质。下列说法错误的是（）

负载

固体氧化物电解质

A.电池总反应为：N2H4+202=2N0+2H2。

B.电池内的一由电极乙移向电极甲

C.当甲电极上消耗ImolN2H4时，乙电极理论上有22.4L（标准状况下）。2参

与反应

2-

D.电池正极反应式为：02+4e=20

【答案】A

【解析】A项，按照题目意思，生成物均为无毒无害的物质，因此N2H4和

反应的产物为总和上0,总反应方程式为N2H4+O2=N2+2H2O,A错误，符合题意;

B项，在原电池中，阴离子向负极移动，N此中N的化合价从-1升高到0,失去

电子，因此通过N2H4的一极为负极，则一由电极乙向电极甲移动，B正确，不符

合题意；C项，总反应方程式为N2H4+。2=弗+240,每消耗bnolN2H-就需要消耗

lmol02,在标准状况下的体积为22.4L,C正确，不符合题意；D项，根据题目，

。2得到电子生成（T,电极方程式为02+4e-=20。D正确，不符合题意；故选A。

2.（2020•华中师范大学一附中高三质量测评）美国科学家

JohnB.Goodenough荣获2019年诺贝尔化学奖，他指出固态体系锂电池是锂电

池未来发展方向。Kumar等人首次研究了固态可充电、安全性能优异的锂空气电

池，其结构如图所示。已知单位质量的电极材料放出电能的大小称为电池的比能

量。下列说法错误的是（）

A.a极反应为"Li-e=Li\b极发生还原反应

B.充电时，Li+由a极通过固体电解液向b极移动

C.电路中转移4moi电子，大约需要标准状况下112L空气

D.与铅蓄电池相比，该电池的比能量大

【答案】B

【解析】A项，锂电池中锂作负极失电子，则b极就是正极得电子，被还原，

A项正确；B项，充电时为电解池，电解池在工作时阳离子要向阴极移动，即a

极，B项错误；C项，空气中氧气约占20%,因此112L空气相当于22.4L氧气,

也就是Imol氧气，每mol氧气在反应时一共可以得4mol电子，C项正确；D项，

因为锂的摩尔质量远远小于铅的摩尔质量，失去等量电子需要的金属质量也是锂

远远小于铅，因此锂电池的比能量大于铅蓄电池，D项正确；故选B。

3.（2020•广东省梅州市五华县高三期末质检）Al-AgzO电池用作水下动力电

源，其原理如图所示。电池工作时，下列说法错误的是（）

A.电子由A1电极通过外电路流向Ag20/Ag电极

B.电池负极附近溶液pH下降

C.溶液中0联向A1电极移动

--

D.A1极反应式为：Al-3e+3OH=Al（OH）3

【答案】D

--

【解析】Al-Ag20电池，电解质为NaOH,Al作负极，Al-3e+40H=A102"

-

+2H20；Ag2O/Ag作正极，发生反应Ag20+2e+H20=2Ag+20H-oA项，Al是负极，

AgzO/Ag是正极，电子由负极经过外电路流向正极，A正确，不符合题意；B项,

负极发生反应Al-3e-+40H-=A102-+2H20,消耗了0H,则负极附近溶液的pH

下降；B正确，不符合题意；C项，在原电池中，阴离子向负极移动，则0联向

A1电极移动，C正确，不符合题意；D项，电解质溶液中的Of是过量的，应该

生成AKV,方程式为Al—3e—+40H—=Al（V+2H20,D错误，符合题意；故选D。

4.（2020•河北省高三高考模拟理综）新华网报道，我国固体氧化物燃料电

池技术研发取得新突破。科学家利用该科技实现了H2s废气资源回收能量，并H2s

得到单质硫的原理如图所示。下列说法正确的是（）

A.电极a为电池正极

B.电路中每流过4mol电子，正极消耗ImolO2

+

C.电极b上的电极反应：02+4e"+4H=2H20

D.电极a上的电极反应：2H2S+2（T-2e-=S2+2H2O

【答案】B

【解析】A项，电极a是化合价升高，发生氧化反应，为电池负极，故A错

误；B项，电路中每流过4moi电子，正极消耗ImolO2,故B正确；C项，电极b

2

上的电极反应：02+4e"=20",故C错误；D项，电极a上的电极反应；2Hzs+20?

-

--4e=S2+2H20,故D错误。故选B。

5.（2020•山西大学附中高三第二次模块诊断）ZulemaBo门as等设计的一种

微生物脱盐池的装置如图所示，下列说法正确的是（）

A.该装置可以在高温下工作

B.X、Y依次为阳离子、阴离子选择性交换膜

+

C.负极反应为CH3COO+2ftO-8e=2CO2f+7H

D.该装置工作时，电能转化为化学能

【答案】C

【解析】A项，高温能使微生物蛋白质凝固变性，导致电池工作失效，所以

该装置不能在高温下工作，A错误；B项，原电池内电路中：阳离子移向正极、

阴离子移向负极，从而达到脱盐目的，所以Y为阳离子交换膜、X为阴离子交换

膜，B错误；C项，由图片可知，负极为有机废水CECOO-的电极，失电子发生氧

化反应，电极反应为CH3COO+2H2O-8e=2c（ht+7H,C正确；D项，该装置_L作时

为原电池，是将化学能转化为电能的装置，D错误；故选C。

6.（2020•安徽省安庆市高三期末教学质量监测）一种用于驱动检验管道焊

缝设备爬行器的QWH—Oz燃料电池的工作原理示意如图，下列有关该电池说法

正确的是（）

A.标况下，该电池工作时，每消耗22.4LCH30H转移6mol电子

B.电子由电极a经负载流向电极b,再经过氢氧化钠溶液返回电极a,形成

闭合回路

C.电池工作时，OH」向电极a移动，溶液的pH减小

D.电极b上发生的电极反应为02+4H++4e—=2H2。

【答案】C

【解析】甲醇变为碳酸根，化合价升高，发生氧化反应，电极a是负极，氧

气化合价降低，发生还原反应，电极b是正极。可在此认识基础上根据原电池的

基础知识对各选项作出判断。A项，CH30H在标准状况下是液体，不能用气体摩

尔体积进行计算，故A错误；B项，电子由电极a经负载流向电极b,但电子不

经过氢氧化钠溶液返回电极a,故B错误；C项，电池工作时，阴离子移向负极，

__2--

所以,0犷向电极a移动；电极反应为:CH30H-6e+80H=6H20+C03,消耗0H,

溶液的pH减小，故C正确；D项，碱性环境下，电极b上发生的电极反应为

--

+4e+2H20=40H,故D错误;故选C。

7.（2020•山东省济宁市高三期末教学质量检测）电絮凝的反应原理是以铝、

铁等金属为阳极，在直流电的作用下，阳极被溶蚀，产生金属离子，在经一系列

水解、聚合及氧化过程，发展成为各种羟基络合物、多核羟基络合物以及氢氧化

物，使废水中的胶态杂质、悬浮杂质凝聚沉淀而分离。下列说法不正确的是（）

A.每产生lmol02,整个电解池中理论上转移电子数为4NA

B.阴极电极反应式为2H2。+2e-=H2t+201T

+

C.若铁为阳极，则阳极电极方程式为Fe-2e-=Fe"和2H2。-4e=02f+4H

D.若铁为阳极，则在处理废水的过程中阳极附近会发生：

23+

4Fe^+02+4HMFe+2H20

【答案】A

【解析】根据题意可知，在直流电的作用下，阳极产生金属阳离子，在经一

系列水解、聚合及氧化过程，发展成为各种羟基络合物、多核羟基络合物以及氢

氧化物，使废水中的胶态杂质、悬浮杂质凝聚沉淀而分离。A项，每产生lmol02,

根据电极反应，M-neNT和2H20-4e-=02t+4H+,转移电子的物质的量大于4mol,

转移电子数大于4NA,故A错误;B项，根据题意，可得到阴极电极反应式为2H20+2e-

=H21+20H-,故B正确；C项，根据题意，若铁为阳极，则阳极电极方程式为

2+4

Fe-2e=Fe^n2H2O-4e=O21+4H,故C正确；D项，若铁为阳极，在电流作用下，

Fe-2e=Fe2+,亚铁离子不稳定，具有还原性，易被氧气氧化，则在处理废水的过

2+3+

程中阳极附近会发生：4Fe+02+4H=4Fe+2H20,故D正确；故选A。

8.（2020•（山东省济南市高三期末学习质量评估）2019年诺贝尔化学奖由

M.StanleyWhittingham、JohnB.Goodenough和吉野彰三位科学家分享，以

表彰他们在锂电池发展上做出的杰出贡献。以石墨烯和金属锂为电极的锂-空气

电池原理如图所示。下面关于该电池的说法错误的是（）

{M}

空气

A.锂电极的电极反应式：Li-e'_Li+

B.空气中的在石墨烯电极上发生还原反应

C.电池工作时电流从锂电极沿导线流向石墨烯电极

D.电池工作时锂离子向石墨烯电极方向移动

【答案】C

【解析】A项，在锂-空气电池中，锂失电子作负极，负极是有机电解液，

锂不与有该电解液直接反应，负极反应式为：Li-e-Li+,故A正确；B项，

以空气中的氧气作为正极反应物，则空气中的在石墨烯电极上发生还原反应,

故B正确；C项，电池工作时电流从正极石墨烯电极沿导线流向负极锂电极,

故C错误；D项，电池工作时锂离子向正极石墨烯电极方向移动，故D正确；故

选C。

9.（2020•陕西省西安中学高三第三次质检）已知某高能锂离子电池的总反

应为：2Li+FeS=Fe+Li2S,电解液为含LiPFe•S0（CH3”的有机溶液（Li+可自由

通过）。某小组以该电池为电源电解废水并获得单质银，工作原理如图所示。

下列分析正确的是（）

A.X与电池的Li电极相连

B.电解过程中c（BaCb）保持不变

C.该锂离子电池正极反应为：FeS+2Li++2e-=Fe+Li2s

D.若去掉阳离子膜将左右两室合并，则X电极的反应不变

【答案】C

【解析】由反应FeS+2Li=Fe+Li2s可知，Li被氧化，应为原电池的负极，FeS

被还原生成Fe,为正极反应，正极电极反应为FeS+2Li++2e-=Fe+Li2S,用该电池

为电源电解含银酸性废水并得到单质Ni,则电解池中：镀银碳棒为阴极，即Y

接线柱与原电池负极相接，发生还原反应，碳棒为阳极，连接电源的正极，发生

氧化反应。A项，用该电池为电源电解含银酸性废水，并得到单质Ni,银离子得

到电子、发生还原反应，则镀银碳棒为阴极，连接原电池负极，碳棒为阳极，连

接电源的正极，结合原电池反应FeS+2Li邛e+Li2s可知，Li被氧化，为原电池的

负极，FeS被还原生成Fe,为原电池正极，所以X与电池的正极FeS相接，故A

错误；B项，镀银碳棒与电源负极相连、是电解池的阴极，电极反应Ni2++2e三Ni,

为平衡阳极区、阴极区的电荷，Ba?♦和C「分别通过阳离子膜和阴离子膜移向

l%BaCb溶液中，使BaCb溶液的物质的量浓度不断增大，故B错误；C项，锂离

+

子电池，FeS所在电极为正极，正极反应式为FeS+2Li+2e—Fe+Li2S,故C正确；

D项，若将图中阳离子膜去掉，由于放电顺序CHOE,则Cl一移向阳极放电：2C1

--2e=C121,电解反应总方程式会发生改变，故D错误；故选C。

10.（2020•河北衡水中学高三七调）工业上常用电解硫酸钠溶液联合生产硫

酸和烧碱溶液的装置如下图所示，其中阴极和阳极均为惰性电极。测得同温同压

下，气体甲与气体乙的体积比约为1：2,以下说法正确的是（）

离子交换事

A.a极与电源的负极相连B.产物丙为硫酸溶液

C.离子交换膜d为阴离子交换膜D.a电极反应式：2H20+2e-=H2

t+20H-

【答案】B

【解析】分析装置图可知该装置是电解装置，电解硫酸钠溶液，实质是电解

水，气体甲与气体乙的体积比约为1：2,气体甲为氧气，气体乙为氢气，阳极

生成氧气，电极反应40H--4e-=2H20H）2,阴极生成氢气，2M+2e-=上3所以判断

a电极是阳极，b电极是阴极。在阳极室得到硫酸，在阴极室得到氢氧化钠，则

c为阴离子交换膜，d为阳离子交换膜。A项，根据以上分析可知a电极为阳极，

与电源正极相连，A错误；B项，阳极a生成氧气，电极反应40H-4e=2H20+02f,

阳极室水的电离平衡被破坏生成氢离子，生成产物丙为硫酸，阴极生成氢气，

2lT+2e=H21,生成产物丁为氢氧化钠，B正确；C项，阳极a生成氧气，电极反

应401r-4e-=2H20+023阳极室水的电离平衡被破坏生成氢离子，生成产物丙为

硫酸，阴极生成氢气，2^2e=\l21,生成产物丁为氢氧化钠，则c为阴离子交

换膜,d为阳离子交换膜,C错误;D项，阳极a生成氧气，电极反应40lT-4e=2H20+02

t,D错误；故选B。

11.（2020•湖北省部分重点中学高三调研）硼酸（H3BO3）为一元弱酸，已知

HEO：.与足量NaOH溶液反应的离子方程式为：H3B03+0H=B（0H）4~,H3BO3可以通过

电解的方法制备。其工作原理如下图所示（阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离

子通过）。下列说法正确的是（）

A.当电路中通过lmol电子时，可得到I1110IH3BO3

B.将电源的正负极反接，工作原理不变

-+

C.阴极室的电极反应式为：2H20-4e=02+4H

D.B(OH)「穿过阴膜进入阴极室，Na.穿过阳膜进入产品室

【答案】A

【解析】阳极电极反应式为2H20-4e-=02f+4H\阴极电极反应式为4H20+4e-

=2H21+40H-,阳极室中的氢离子通入阳膜进入产品室，B(OH)「穿过阴膜进入产

+

品室，发生反应：B(0H)4"+H=H20+H3B03OA项，阳极发生失去电子的氧化反应,

+

电极反应式为2H20-4e=021+4H,电路中通过lmol电子时有ImolH，生成，硼酸

(H3BO3)为一元弱酸，生成lmol硼酸需要lmolH+,所以电路中通过lmol电子时,

可得到ImolKBOs,A正确；B项，根据以上分析可知如果将电源的正负极反接，

工作原理发生变化，B错误；C项，电解时阴极发生得到电子的还原反应，电极

反应式为4H20+4d=2H2t+40H,C错误；D项，阳极电极反应式为2H20-4片=。2

t+4H+、阴极电极反应式为4H20+4e-=2H2f+40IT,阳极室中的氢离子通入阳膜进

+

入产品室，B(OH)「穿过阴膜进入产品室，发生反应：B(OH)4-+ir=H2O+H3BO3,Na

穿过阳膜进入阴极室，D错误；故选A。

12.(2020•龙岩市高三教学质量检查)液氨作为一种潜在的清洁汽车燃料,

它在安全性、价格等方面较化石燃料和氢燃料有着较大的优势。请回答下列问题：

I.已知反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的活化能E^akJ/mol,相关化学键键

能数据如下：

化学键H-HN=NN-H

键能/kJ•mol'1436946391

⑴反应2NH3(g)N2(g)+3H2(g)的活化能Ea2=k.T/mol(用含a的代数

式表示)；

(2)已知：

①4NH3(g)+302(g)=2N2(g)+6H20(1)Aft

②4NH3(g)+502(g)=4N0(g)+6H20(1)AH2

③4NH3(g)+6N0(g)=5N2(g)+6H20(1)AH3

则△M、△也、△上三者之间的关系为：AH3=:

II.利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时取2+/邮+在电极

与酶之间传递电子，工作原理如图所示。

幻化前固城梅

交换膜

(3)负极的电极反应式为；

(4)当电路中通过3moi电子时，可产生氨气的体积(标况下)为L；正

极区中n®)(填“增加”、“减少”或“不变”)；

(5)该装置在高温下不能正常工作，原因是

【答案】(D.(a+92)(2)阻(3)MV+-e=MV2+

(4)22.4(5)不变(6)高温下氢化酶会失去催化活性

【解析】I.(l)N2(g)+3H2(g)w2NH3(g)4H二反应物总键能-生成物总键能

=(946+436X3)kj・mor」(6X391)kJ・mor『-92kj・mor)合成氨反应N2(g)+3H2(g)

w2NH3(g)的活化能Ea尸akJ/moL氨分解的活化能Ea2,则有=Ea-Ea2=-92kJ

-1

•mo『，所以Ea?=(a+92)kj*mol；⑵已知：①4NH3(g)+302(g)=2N2(g)+6H20(1)

△ft

②4NH3(g)+502(g)=4N0(g)+6H20(1)AH2

根据盖斯定律可知反应③①-，②，所以△H3=5AH：AH2；

II.(3)负极区发生氧化反应，电极上的反应为：MV+-e-=MV2+,故故选：MV+

-e-=MV2+；

2+

(4)负极区氢气在氨化酶的作用下发生氧化反应，反应式为H2+2MV-

2K+2MV+,正极区得电子发生还原反应，生成限，发生反应：N2+6K+6MV+一

24

6MV+2NH3,根据反应可知转移6moi电子时生成21noi氨气，负极区产生6moi氢

离子进入正极区，同时正极区消耗6moi氢离子，故氢离子总量不变，当电路中

通过31noi电子时，可产生氨气的体积(标况下)为22.4L,正极区中n(I「)不变；

(5)高温条件下会导致氢化酶失活。

13.(2020•天津市部分区高三期末)15.化学能与热能、电能的相互转化具

有实际意义，结合所学内容回答下列问题。

(Dig硫粉完全燃烧生成二氧化硫气体，放出9.36kJ的热量，写出硫燃烧

的热化学方程式

(2)以下是部分共价键的键能数据:

化学键H-Ss-s0=0H-0

键能(kj・mo「)364266496463

热化学方程式：2H2s(g)+02(g)=2S(g)+2H20(g)ZkH=-akJ・inolT。反应产物中

的S实为S8分子，是一个八元环状分子(如图1所示)。计算，a=

图1

(3)工业上可用电解法来处理含C/CV-的酸性废水，最终可将CoO产转化成

Cr(0H)3沉淀而将其除去。图2为电解装置示意图(电极材料分别为铁和石墨)。

a\a：＜r：O-

的*竹废水

请回答：

22+

①完成铁电极附近溶液中所发生反应的离子方程式：Cr207-+6Fe+14H=

2_+6+7_o

②写出石墨电极处的电极反应式：。

③电解时用铁作阳极而不用石墨作阳极的原因是O

④电解结束后，若要检验电解液中是否还有Fe2+存在，则可选用的试剂是

_(填序号)。

A.KSCN溶液B.CuCL溶液C.NaOH溶液D.K3[Fe(CN)6]M

【答案】(l)S(s)+02(g)=S02(g)△层一299.52kJ・molT

3+3+

(2)432(3)0CrFeH20②2H-Zef2t

③铁作阳极，可产生还原剂亚铁离子，而石墨作阳极不能提供还原剂④

D

【解析】(1)已知1g硫粉完全燃烧生成二氧化硫气体，放出9.36kJ的热量，

则lmol硫粉完全燃烧生成二氧化硫气体，放出的热量为9.36kJX

-1

32g/mol=299.52kJ-mol,所以硫燃烧的热化学方程式S(s)+()2(g)=S02(g)△

-1

^-299.52kJ•mol；(2)由热化学方程式：2H2S(g)+02(g)=2S(g)+2H2O(g)△

H=-akJ•mol-1,可知反应热二断键所需的能量-成键所需的能量=(364X4+496-266

X2-463X4)kJ/mol=-432kJ•mol1；(3)①因为MCV具有强氧化性，要将5(第

一转化成Cr(OH)3沉淀需要还原剂，所以Fe作阳极，该电极上Fe失电子生成Fe2+,

Fe"具有还原性，能还原将CnO厂转化成Cr",同时自身被还原生成Fe0根据原

22++

子守恒可知铁电极附近溶液中所发生反应的离子方程式为：Cr207+6Fe+14H=

343+

2Cr+6Fe+7H20；②根据上述分析可知，Fe作阳极，石墨电极作阴极，H*在阴极

+

得电子发生还原反应，其电极反应式为：2H+2e=H21；③金属Fe作阳极，该

电极是金属铁失电子产生Fe?*具有还原性，使重铝酸根离子被还原，而石墨作阳

极不能提供还原剂；④因为K3[Fe（CN）1遇到Fe"会出现蓝色沉，所以可以用

（[FeGNOj溶液检验电解结束后电解液中是否还有Fe*存在，故选D。

14.（2020•安徽省合肥市高三第一次教学质量检测）含氯苯的废水可通过加

入适量乙酸钠，设计成微生物电池将氯苯转化为苯而除去，其原理如图所示。下

列叙述正确的是（）

A.电子流向：N极f导线fM极f溶液fN极

B.M极的电极反应式为C6HQ+e-=C6H6+。-

C.每生成ImICOz,有3mole-发生转移

D.处理后的废水酸性增强

【答案】D

【解析】A项，原电池中阳离子向正极移动，所以由图示知M极为正极，则

电子流向：N极一导线-M极，电子无法在电解质溶液中移动，故A错误；B项，

M为正极，电极反应式为aY^+ZeNIt-氯苯被还原生成苯，故B

错误；C项，N极为负极，电极反应为CH3COO*2H20-8e--2c1+7IT,根据转移

电子守恒，则每生成linolCOz,有41noib发生转移，故C错误；D项，根据电极

反应式计算得，转移4mole-时，负极生成3.5mol始，正极消耗2moi『,则

处理后的废水酸性增强，故D正确。故选D。

15.（2020•浙江师大附中高三模拟）下图是通过Li-C02电化学技术实现储

能系统和C02固定策略的示意团。储能系统使用的电池组成为钉电极/CO?饱和

LiC10「（CH3）2S0（二甲基亚碗）电解液/锂片，下列说法不正确的是（）

LiCO

。23

OC

储能系统（可逆过程）

CO?固定策略，不可逆过程）

O|+4e-

过程n4Li++3CQfMe=2

2M2CO3+C

A.Li-C02电池电解液为非水溶液

B.C02的固定中，转桐4mole一生成lmol气体

-

C.钉电极上的电极反应式为2Li2C03+C-4e=4Li++3C021

D.通过储能系统和C02固定策略可将C02转化为固体产物C

【答案】B

【解析】A项，由题目可知，Li-COz电池有活泼金属Li,故电解液为非水

溶液饱和LiCICh—gOzSO（二甲基亚碉）有机溶剂，故A正确；B项，由题目可

+

知，CO2的固定中的电极方秸式为：2Li2C03=4Li+2C02t+02+4e-,转移4mole

一生成3mol气体，故B错误;C项，由题目可知，钉电极上的电极反应式为2Li2c

-+

+C-4e=4Li+3C021,故C正确；D项，由题目可知，CO?通过储能系统和CO?

固定策略转化为固体产物C,故D正确。故选B。

16.（2020•大同市高三年级第一次联考）在金属Pt、Cu和钺（Ir）的催化作

用下，密闭容器中的庆可高效转化酸性溶液中的硝态氮（N（V）以达到消除污染的

目的。其工作原理的示意图如下：

下列说法不•正•确•的是（）

A.Ir的表面发生反应：ft+N20=N2+H20

B.导电基体上的负极反应：H2-2e-=2lT

C.若导电基体上只有单原子铜，也能消除含氮污染物

D.若导电基体上的Pt颗粒增多，不利于降低溶液中的含氮量

【答案】C

【解析】A项，根据图示可知，氢气与一氧化二氮在钺（Ir）的催化作用下发

生氧化还原反应，生成氮气，反应为：H2+N20=N2+H20,A正确；B项，根据

图示可知：导电基体上的负极反应：氢气失电子，发生氧化反应，导电基体上的

+

负极反应：H2-2e-=2H,B正确；C项，若导电基体上只有单原子铜，硝酸根离

子被还原为一氧化氮，不能消除含氮污染物，C错误；D项，从图示可知：若导

电基体上的Pt颗粒增多，硝酸根离子得电子变为钱根离子，不利于降低溶液中

的含氮量，D正确；故选C。

17.（2020•广州市铁一中学下学期质检）电致变色玻璃以其优异的性能将成

为市场的新宠，如图所示五层膜的玻璃电致变色系统，其工作原理是在外接电源

下，通过在膜材料内部发生氧化还原反应，实现对器件的光透过率进行多级可逆

性调节。（已知：WO3和Li4Fe/Fe（CN）6]3均为无色透明，LiWOs和FejFeGN”1均

为蓝色）下列有关说法正确的是（）

A.当B外接电源负极时，膜由无色变为蓝色

+

B.当B外接电源负极时,离子储存层发生反应为：Fe4[Fe（CN）6]314Li14e-

=Li4Fe4[Fe(CN)6]3

C.当A接电源的负极时，此时LM得到电子被还原

D.当A接电源正极时，膜的透射率降低，可以有效阻挡阳光

【答案】B

【解析】根据题意及图示信息可知，结合电解原理可知，当B外接电源负极

+

时，离子储存层发生反应为：Fe4[Fe(CN)6]3+4Li+4e-=Li4Fe4[Fe(CN)6]3,膜由

蓝色变为无色，当A接电源负极时，W03得电子被还原，发生的电极反应为：

+

WO3+Li+e=LiWO3,膜由无色变为蓝色。A项，当B外接电源负极时，Fe/Fe(CN)6]3

转化为LiFejFe&N^b,膜由蓝色变为无色，A项错误；B项，当B外接电源负

极时，根据电解原理可知，离子储存层Fe/FeGN)[得电子转化为

+-

Li4Fe4EFe(CN)6]3,发生反应为：Fe4[Fe(CN)6]3+4Li+4e=Li4Fe4[Fe(CN)6]3,B

项正确；C项，当A接电源的负极时，W03得电子被还原为LiWOs,Li*只是作为电

解质溶液导电，未发生氧化还原反应，C项错误；D项，当A接电源正极时，LiWOs

失电子发生氧化反应得到W03,膜由蓝色变为无色，透射率增强，不能有效阻拦

阳光，D项错误；故选B。

18.(2020•河北省“五个一”名校联盟高三一轮收官考试)全帆液流电池是

一种以帆为活性物质呈循环流动液态的氧化还原电池。帆电池电能以化学能的方

式存储在不同价态帆离子的硫酸电解液中，通过外接泵把电解液压入电池堆体内,

在机械动力作用下，使其在不同的储液罐和半电池的闭合回路中循环流动，采用

质子交换膜作为电池组的隔膜，电解质溶液流过电极表面并发生电化学反应，进

行充电和放电。下图为全帆液流电池放电示意图：

vo^/vorR量栽或外tc电源jg

下列说法正确的是()

+2+

A.放电时正极反应为：V02+2ir-e—VO+H2O

B.充电时阴极反应为：V3++e—V2+

C.放电过程中电子由负极经外电路移向正极，再由正极经电解质溶液移向

负极

D.该电池的储能容量，可以通过增大电解液存储罐的容积并增加电解液的

体积来实现

【答案】D

【解析】A项，正极反应是还原反应，由电池总反应可知放电时的正极反应

为V（V+2H++e--V（r+H20,故A错误；B项，充电时，阴极反应为还原反应，故为

H得电子生成V2+的反应，故B错误；C项，电子只能在导线中进行移动，在电解

质溶液中是靠阴阳离子定向移动来形成闭合回路，故C错误；D项，该电池的储

能容量，可以通过增大电解液存储罐的容积并增加电解液的体积来实现，正确;

故选D。

19.（202。•山东省潍坊市高三期末）.全锐液流储能电池是利用不同价态的

含钢离子在酸性条件下发生反应，离子方程式为V0；（黄色）+V*（紫色）+2必答

V02+（蓝色）+V*（绿色）+乩0.采用惰性电极实现化学能和电能相互转化的工作原理

如图。下列说法正确的是（）

A.充电过程中，X端接外接电源的负极

B.放电过程中，正极电极反应式为VCV+ILO+e-=VO2++2OH-

C.放电过程中，右罐溶液颜色逐渐由绿色变为紫色

D.充电时若转移电子0.5niol,左罐溶液中n（H+）的变化量为0.5mol

【答案】D

【解析】由V0；（黄色）+V*（紫色）+2IT詈V02+（蓝色）+V3+（绿色）+上0可知，放

++2+23+

电时正极上反应式：V02+2H+e=V0+H20,负极上反应式：V-e=V,所以充电时，

2++

左槽发生的反应为V0+H20-e=V02+2ir,则左槽为阳极，X端接外接电源的正极，

右槽为阴极，发生得电子的还原反应，即V*+e-=V2+。A项，充电时，左槽发生的

反应为V0"+H20-e-=V（V+2H+,则左槽为阳极，X端接外接电源的正极，故A错误；

+2+

B项，由V02（黄色）+V*（紫色）+2T罂V0（蓝色）+V"（绿色）+乩0可知，放电时正

++2+

极上反应式：V02+2H+e=V0+H20,故B错误；C项，放电过程中，右罐为负极,

反应式：V2-e=V3+,则溶液颜色逐渐由紫色变为绿色，故C错误；D项，充电时，

2++

左槽发生的反应为V0+H20-e=V02+2lT,若转移电子0.5mol,生成氢离子为ImoL

此时氢离子参与正极反应，通过交换膜定向移动使电流通过溶液，溶液中离子的

定向移动可形成电流，通过0.5mol电子，则左槽溶液中nOT）的变化量为

lmol-0.5mol=0.5moL故D正确；故选D。

20.（2020•山西省高三适应性调研考试）全钢液流储能电池是一种新型的绿

色环保储能系统（工作原理如图，电解液含硫酸）。该电池负载工作时，左罐颜色

由黄色变为蓝色。

一电解液电解液

情

性

左・电

电

电"

极

vo;/»极

电X液一一电解液[[

案

泉=离子交换膜-L—S

离子料类V()fV(尸v,+V计

原色黄色收色域色紫色

下列说法错误的是()

该电

A.该电池工作原理为V0++V0++2H+=^V02++V3++H0

22充电2

B.a和b接用电器时，左罐电动势小于右罐，电解液中的IT通过离子交换

膜向左罐移动

C.电池储能时，电池负极溶液颜色变为紫色

D.电池无论是负载还是储能，每转移1mol电子，均消耗1mol氧化剂

【答案】B

【解析】

【详解】电池负载工作时，左罐颜色由黄色变为蓝色，说明v(v变为ver,

V化合价降低，则左罐所连电极a为正极；右罐发生V2+变为V3+,化合价升高的

反应，所以右罐所连电极b为负极，因此电池反应为VO2++V2++2HMO2++V3++H2O,

放电

所以，该储能电池工作原理为VO「+V(V+2H+与NV()2++V*+H20,故A正确；B项，a

和b接用电器时,该装置为原电池,左罐所连电极为正极,所以电动势大于右罐,

电解液中的IT通过离子交换膜向正极移动，即向左罐方向移动，故B错误；C项，

电池储能时为电解池，故电池a极接电源正极，电池b极接电源负极，电池负极

所处溶液即右罐V”变为V*,因此溶液颜色由绿色变为紫色，故C正确；D项，

该电

负载时为原电池，储能时为电解池，根据反应式vcv+voj+zir育vo'e+Bo可

允电

+3++

知,原电池时氧化剂为V02,电解池时氧化剂为V,它们与电子转移比例为n(V02)：

n(V34)：n(e")=l：1：1,故D正确。故选B。

21.(2020•大庆实验中学高三寒假“战疫”线上理综)工业上可利用电解原

理，间接氧化降解处理含有机污染物的废水，其原理如图所示：

［有机污架船I

QO

昭

90

须气化剂I污公物被译8

下列有关说法不正确的是()

A.电极A是阳极，发生氧化反应

B.强氧化剂可能为CL、02

C.有机污染物在石墨电极上被还原为无污染物

D.若介质离子为0H\电极B上发生的反应为2H20+2b—上t+20T

【答案】C

【解析】A项，根据装置图可知在电极A上，溶液中的介质离子失去电子变

为强氧化剂，所以A电极为阳极，A项正确；B项，介质离子为C「失去电子变为

Cl2,介质离子为OIF失去电子变为O2,B项正确；C项，根据装置图可知有机污

染物在溶液中与强氧化剂反应，被氧化为无污染物，C项错误；D项，介质离子

-

为0H-,分析可知，B做阴极，阴极得电子，发生的反应为2H20+2e—H2f+20H-,

D项正确；故选C

22.（2020•四川省绵阳南山中学高三下学期3月网络考试）中国科学家用蘸

墨汁书写后的纸张作为空气电极，设计并组装了轻型、柔性、能折叠的可充电锂

空气电池如图甲，电池的工作原理如图乙。下列有关说法正确的是（）

A.放电时，纸张中的纤维素作为锂电池的负极

B.充电时，若阳极放出则有4mole一回到电源正极

C.开关K闭合给锂电池充电，X对应充电电极上的反应为Li++e=Li

D.放电时，LM由正极经过有机电解质溶液移向负极

【答案】C

【解析】可充电锂空气电池放电时，活泼的锂是负极，电极反应式为Li—e

­=Li+,纸张中的石墨作锂电池的正极，电极反应式为0"+2Li++2e-=Li2（）2,电

解质里的Li,离子由负极移向正极；开关K闭合给锂电池充电，电池负极接电源

的负极，充电时阳极上发生失电子的氧化反应。A项，可充电锂空气电池放电时，

纸张中的石墨作锂电池的正极，故A错误；B项，充电时，阳极的电极反应式为

+

Li202-2e-=021+2Li,若阳极放出lmol02,则有2mole一回到电源正极，故B错误；

C项，开关K闭合给锂电池充电，电池负极X接锂电池的负极，X对应充电电极

为阴极，阴极上的反应式为Li.+e一=Li,故C正确；D项，放电时，阳离子向正

极移动，由负极经过有机电解质溶液移向正极，故D错误。故选C。

23.（2020•四川省泸州市泸县第一中学高三下学期在线理综）微生物燃料电

池的研究已成为治理和消除环境污染的重要课题，利用微生物电池电解饱和食盐

水的工作原理如下图所示。下列说法正确的是（）

-

A.电池正极的电极反应：02+2H20+4e=40IT

B.电极M附近产生黄绿色气体

C.若消耗1molS。则电路中转移8mole-

D.将装置温度升高到60C,一定能提高电池的工作效率

【答案】C

【解析】微生物燃料电池中，通入C此2。6的电极为负极，失电子发生氧化反

应；通入的电极为正极，得电子发生还原反应。电解饱和食盐水时阴、阳极的

电极产物分别是：氢气和氢氧化钠、氯气。A项，由图可知，电解质溶液为酸性，

正极的电极反应是02+4H++4e-=2H2。，A项错误；B项，M为阴极产生玲，N为阳

极产生Ch,B项错误；C项，1molS?一转化成S（V-失8mole-,则电路中转移8

mole",C项正确；D项，该电池为微生物燃料电池，该微生物的最佳活性温度

未知，无法确定60℃时电池效率是否升高，D项错误。

24.（2020•山东省烟台市栖霞市3月网上统一质检）KO2从动力学和热力学

的角度来说都是稳定的化合物，为电池的长期稳定性提供了可靠依据。卜。2可充

电电池可看作金属钾在负极的电镀和剥离与氧气在正极的还原和生成。“界面”

用来阻止电解液的持续降解，电解质为二甲醛的二甲基亚飒（DMSO-DME）溶液，

能传导I。电池反应为：K+O2=KO2,装置如下图所示。下列说法错误的是（）

A.放电时，正极反应为K'+Oz+eWKOz

B.有效抑制氧气扩散可极大延长上。2电池的循环性能

C.充电时，每转移Imole-,阳极质量减少39g

D.在理想状态下使用空气来替代纯氧可以降低电池的造价

【答案】C

【解析】A项，放电时，正极上的氧气得电子，与钾离子结合生成超氧化钾，

反应为l+02+e三KO2,A正确；B项，充电时，氧气从阳极溢出，故有效抑制氧气

扩散可极大延长卜。2电池的循环性能，B正确；C项，充电时，每转移lmole-,

阳极上钾离子向阴极移动，生成的氧气溢出，质量减少71g,C错误；D项，空

气不用造价，故在理想状态下使用空气来替代纯氧可以降低电池的造价,D正确；

故选C。

25.（2020•新建二中2020届高三理科综合线上试卷）中国科学家研究出对

环境污染小、便于铝回收海水电池，其工作原理示意图如下：

聚丙烯半透膜

下列说法正确的是（）

+-

A.电极I为阴极，其反应为：02+4H+4e=2H20

B.聚丙烯半透膜允许阳离子从右往左通过

C.如果电极H为活性镁铝合金，则负极区会逸出大量气体

D.当负极质量减少5.4g时，正极消耗3.36L气体

【答案】C

+

【解析】A项，电极I为正极，其反应为：02+4H+4e-=2H20,故A错误;

B项，根据图中信息右边酸性溶液，左边为碱性海水，右边氢离子不能通过聚丙

烯半透膜，故B错误；C项，如果电极H为活性镁铝合金，镁铝形成很多细小

的原电池，镁失去电子，铝上氢离子得到电子，因此在负极区会逸出大量气体,

故C正确；D项，当不是标准状况下，无法算正极消耗气体的体积，故