2023-2025北京高三（上）期末化学汇编：原电池

第1页/共1页2023-2025北京高三（上）期末化学汇编原电池一、单选题1．（2025北京海淀高三上期末）碱性锌锰干电池的结构示意图如下图。该电池放电时发生反应：。下列说法正确的是（）A．Zn发生还原反应B．正极发生反应C．电池工作时向正极方向移动D．理论上，每转移0.1mol电子，有8.8gMnOOH生成2．（2025北京石景山高三上期末）下列关于能源和作为能源的物质说法不正确的是（）A．燃料电池将热能转化为电能B．绿色植物进行光合作用时可将太阳能转化为化学能C．物质的化学能可经过放热反应被人们利用D．化石能源内部蕴藏着大量的能量3．（2025北京石景山高三上期末）一种全钒液流电池放电状态的工作原理示意图如下。下列说法正确的是（）A．放电时，穿过质子交换膜进入负极室B．放电时，正极的反应为C．充电时，负极室的升高D．充电时，电极a应连接电源的负极4．（2024北京大兴高三上期末）某小组同学在实验室利用下图装置制备水处理剂高铁酸钾(K2FeO4)，反应的化学方程式为：2FeCl3+3Cl2+16KOH2K2FeO4+12KCl+8H2O。

已知：参与原电池反应的氧化剂(还原剂)氧化性(还原性)越强，原电池的电压越大。下列说法不正确的是（）A．右侧的电极反应式为：Fe3+-3e-+8OH-=FeO+4H2OB．再向右侧烧杯中加入KOH固体，电压表示数会变大C．盐桥中的阴离子向左侧烧杯中移动D．其他条件相同时，选用Fe(NO3)3代替FeCl3，也可以制备K2FeO45．（2023北京东城高三上期末）用如图所示装置进行实验，电流计指针偏转。下列说法不正确的是（）A．该装置将化学能转化为电能 B．从极经阳离子交换膜移向极C．工作一段时间后，极附近的减小 D．该装置的总反应为6．（2023北京人大附中高三上期末）全氟磺酸质子交换膜广泛用于酸性氢氧燃料电池。其传导质子的原理示意图如下。电池放电时，脱出，生成的会吸引邻近水分子中的H，在电场的驱动下，以水分子为载体，在膜中沿“氢键链”迅速转移，达到选择透过的效果。下列说法不正确的是。（）A．全氟磺酸质子膜属于有机高分子材料B．电池放电时，脱出的参与正极反应C．与烃链相比，采用氟代物作为主链，可使的酸性减弱D．主链疏水，内侧亲水，形成了质子传导的水通道二、填空题7．（2025北京石景山高三上期末）H2O2是重要的化学试剂，在实验室和生产实际中应用广泛。(1)多角度认识物质，有助于我们更全面地认识物质的化学性质。i．元素化合价角度①H2O2催化分解反应中体现了H2O2的(填化学性质)。②H2O2与SO2反应，只做氧化剂，写出化学反应方程式。③H2O2可使酸性KMnO4溶液褪色，在反应中只做还原剂，发生反应的化学方程式为：2KMnO4+5H2O2+3H2SO4=K2SO4+2MnSO4+5O2↑+8H2O。实验室常用酸性KMnO4溶液测定H2O2的浓度。取10.00mLH2O2溶液样品于锥形瓶中，加水稀释至50.00mL，滴入0.10mol∙L-1KMnO4溶液20.00mL，恰好完全反应。则原样品中H2O2的物质的量浓度是mol·L-1。ii．物质类别角度④H2O2是一种二元弱酸，写出第一步电离方程式：；H2O2与过量的Ca(OH)2反应的化学方程式为。(2)直接H2O2-H2O2燃料电池是一种新型化学电源，其工作原理如图所示。电池总反应为：2H2O2=O2↑+2H2O①电极为极。②电极的反应式为：。③该电池的设计利用了H2O2氧化性、还原性受的影响造成的差异。三、解答题8．（2025北京石景山高三上期末）某小组探究铜和双氧水在不同条件下的反应。资料：还原反应中，增大反应物浓度或降低生成物浓度，氧化剂的氧化性增强；氧化反应中，增大反应物浓度或降低生成物浓度，还原剂的还原性增强。(1)实验过程实验I实验II实验III操作30%的溶液中，加入光亮铜片30%的溶液中，加入光亮铜片，滴加稀硫酸30%的溶液中，滴加的氨水，加入光亮铜片现象开始无明显现象，较长时间溶液变为浅蓝色，取出铜片晾干，表面有蓝色沉淀物铜片表面产生少量气泡，随着反应的进行，气泡越来越多，溶液很快变蓝，取出铜片晾干，钢片依然保持光亮立即产生大量气泡，溶液颜色变为深蓝色，取出钢片晾干，表面有蓝色沉淀物①实验I中的蓝色沉淀物是。②实验II中发生的反应有。③实验III中溶液呈深蓝色，是因为含有离子。④参照实验III的操作进行实验IV：溶液加入氨水后，加入一定量的固体，搅拌溶解后，加入光亮的铜片，立即产生大量气泡，溶液颜色变为深蓝色，取出铜片晾干，铜片依然保持光亮。解释铜片依然保持光亮的原因。(2)分析解释①实验I中铜和的电极反应式：i．还原反应：ii．氧化反应：。②实验II比实验I溶液更快变蓝的原因可能是：加入稀硫酸，的氧化性，采用下图电化学装置进行验证，实验操作及现象。③实验III比实验I溶液更快变蓝的原因可能是。9．（2024北京东城高三上期末）一种锂离子电池的工作原理：。从废旧电池再生的一种流程如下，(1)考虑到安全性和锂回收，废旧电池需要充分放电，其电极反应如下。负极：。正极：。(2)为保证正极材料在空气中充分反应，可采取的措施是(答一条即可)。(3)向浸出液中加入氨水调节溶液pH，有沉淀生成。pH对沉淀中Fe和P的物质的量之比的影响如图所示。已知：i．分别与、、形成的化合物均难溶于水。ii．体系中含磷粒子的物质的量分数与pH的关系如图所示。①实验中控制沉淀的最佳在左右。②当时，沉淀中一定有的含铁物质是和(填化学式)。③若向的浊液中继续加入氨水至，会导致的值增大，主要反应的化学方程式是。(4)下列关于该流程的说法正确的是_______(填序号)。A．正极材料在空气中加热，理论上生成的B．当浸出液的pH从0增大为2时，的值增大了倍C．向滤液中加入氨水，可减少饱和溶液的用量D．由和再生时，所加的蔗糖作氧化剂10．（2024北京东城高三上期末）地热能的开发利用(如下图)过程中需要研究管道的腐蚀与结构问题。资料：地热水储藏在地下数百米的高压环境中，温度高达250℃以上，其中溶解有CO2、H2S、SiO2以及Na+、Ca2+、、Cl-等。(1)室温下测得蒸汽冷凝液pH=2.9。①输送蒸汽的钢制管道与蒸汽冷凝液接触时，主要发生(填“析氢”或“吸氧”)腐蚀，负极发生的电极反应是。②蒸汽冷凝液中有H2SO4，是由蒸汽与O2反应生成的，该反应的化学方程式是。(2)地热水沿地热井管道上升时，随压强减小，达到某一高度(汽化位置)时剧烈汽化。由△H1>0可知，“热水”与“地热水”相比，温度会(填“升高”或“降低”)。(3)汽化位置的管道中结垢最严重，主要成分是CaCO3，其形成与如下平衡有关。

△H2已知CaCO3溶解度与CO2压强(p)和温度(T)的关系如下图所示。①△H20(填“>”或“<”)。②比较p1和p2大小并说明理由：。③汽化位置最易析出CaCO3的因素：压强减小，水剧烈汽化，导致。(4)地热水中的SiO2以Si(OH)4形式存在，其溶解-析出过程可表示为：结合化学键变化分析SiO2溶解过程中能量变化很小的原因可能是。11．（2024北京房山高三上期末）的转化有助于实现碳循环和碳减排。(1)工业用和在一定条件下分两步反应生产尿素，其能量变化示意图如下：合成尿素总反应的热化学方程式是。(2)近年科学家提出“绿色自由”构想。与在300℃、的条件下可生成甲醇，不同温度下，在恒容密闭容器中充入和，相同时间内测得的转化率随温度的变化如图所示：①阶段温度升高的转化率下降，该反应的0(填“”或“”)，理由是。②计算温度为时a点的平衡常数为。(3)利用电催化可将同时转化为多种有机燃料，其原理如图所示。①铜电极上产生的电极反应式为。②若铜电极上只生成，则有通过质子交换膜。③在实际生产中当过低时，有机燃料产率降低，可能的原因是。12．（2023北京丰台高三上期末）煤焦油、煤和海砂中氯离子含量高会破坏金属的钝化膜，导致铁制设备和钢管等被腐蚀。(1)铁接触氧气和水后会发生电化学腐蚀，其负极的电极反应式为。(2)测定煤中氯离子含量的两种方法。方法一：在高温下，通入水蒸气将煤样中无机盐转化为HCl，再滴定氯离子。方法二：取ag煤样，处理后得到含氯离子的样品溶液，加入溶液，以作指示剂，用溶液滴定过量的溶液，共消耗KSCN溶液。已知：能与KSCN反应生成AgSCN沉淀。①结合化学用语，从化学平衡的角度解释方法一中无机盐中生成HCl的原因。②方法二中，滴定终点的现象为。③利用方法二，测得煤样中氯元素的质量分数为。(3)快速检测法测定海砂中氯离子含量的过程如下。i.配制固定组分的铬酸银()浑浊液；ii.将待测海砂样品与i中浑浊液混合，溶液的颜色会随着氯离子含量的变化而变化。氯离子含量xii中现象沉淀仍然为砖红色砖红色沉淀部分变为白色，溶液逐渐转变为黄色砖红色沉淀完全变为白色，溶液完全转变为黄色已知：；；溶液为黄色，固体为砖红色。①时，沉淀仍然为砖红色的原因是。②写出砖红色沉淀变为白色的离子方程式。

参考答案1．D【分析】碱性锌锰电池的总反应为Zn+2MnO2+H2O═ZnO+2MnOOH，负极为锌失电子，发生氧化反应，正极为二氧化锰，发生还原反应，电极反应式为：MnO2+H2O+e-=MnOOH+OH-，据此分析。【详解】A．负极是金属锌，失电子，发生氧化反应，故A错误；B．正极上得电子，发生还原反应，所以正极的电极反应式为：MnO2+H2O+e-=MnOOH+OH-，故B错误；C．电池工作时，阴离子向负极移动，则OH-通过向负极移动，故C错误；D．反应中锰元素的化合价由+4价降低到+3价，则每转移0.1mol电子，有0.1mol×88g/mol=8.8gMnOOH生成，故D正确；故选：D。2．A【详解】A．燃料电池将化学能转化为电能，A错误；B．绿色植物通过光合作用，将CO2和H2O转化为有机物，可将太阳能转化为化学能，B正确；C．物质通过燃烧或化学反应，将物质的化学能可经过放热反应被人们利用，C正确；D．化石能源通过燃烧释放出热量，化石能源内部蕴藏着大量的能量，D正确；答案选A。3．B【分析】放电时，正极室发生还原反应，电极反应式为：，负极室发生氧化反应，电极反应式为：V2+-e-=V3+，H+通过质子交换膜由负极室移向正极室。【详解】A．放电时，穿过质子交换膜进入正极室，A错误；B．根据电子的移动方向，正极上发生得电子的还原反应，正极的反应为：，B正确；C．充电时，H+由正极室移向负极室，负极室H+浓度增大，降低，C错误；D．充电时，电极a为阳极，应连接电源的正极，D错误；答案选B。4．C【分析】原电池工作时，负极上铁失电子发生氧化反应，正极上得电子发生还原反应，结合反应的化学方程式为：2FeCl3+3Cl2+16KOH⇌2K2FeO4+12KCl+8H2O解答即可。【详解】A．根据反应的化学方程式为：2FeCl3+3Cl2+16KOH⇌2K2FeO4+12KCl+8H2O，则右侧为负极，电解质溶液呈碱性，则电极反应式为：Fe3+-3e-+8OH-═+4H2O，故A正确；B．溶液碱性较强，增强+3价铁的还原性，向右侧烧杯中加入KOH固体，增强右侧溶液的碱性，电压表示数会变大，故B正确；C．盐桥中的阴离子移向负极，根据上面的解析，右侧为负极，故C错误；D．酸性条件下，硝酸根也具有强氧化性，铁离子具有还原性，则其他条件相同时，选用Fe(NO3)3代替FeCl3，也可以制备K2FeO4，故D正确；故选：C。5．D【分析】对于H2、Cl2、KOH燃料电池，通H2的a电极失电子，作负极；通入Cl2的b电极得电子，作正极。【详解】A．该装置是燃料电池为原电池，将化学能转化为电能，A正确；B．在原电池中，阳离子向正极移动，则K+从a极经阳离子交换膜移向b极，B正确；C．原电池工作时，a极发生反应H2+2OH--2e-=2H2O，则工作一段时间后，a极附近的pH减小，C正确；D．负极反应为H2+2OH--2e-=2H2O，正极反应为Cl2+2e-=2Cl-，则该装置的总反应为H2+Cl2+2OH-=2Cl-+2H2O，D不正确；答案选D。6．C【详解】A．全氟磺酸质子膜是聚合物，属于有机高分子材料，故A正确；B．电池放电时，阳离子H+向正极移动参与正极反应，故B正确；C．氟原子电负性较大，是吸电子基团，导致附近电子云密度减小，而氢离子带正电，电子云密度减小后与带正电的氢离子结合不紧密，因此电离变得比较容易，酸性会增强，故C错误；D．由图可知，主链疏水，内侧亲水，形成了质子传导的水通道，故D正确；故选C。7．(1)氧化性、还原性H2O2+SO2=H2SO40.5H2O2H++H2O2+Ca(OH)2=CaO2+2H2O(2)负极H2O2+2e-+2H+=2H2O酸碱性或pH【详解】（1）①催化分解反应为，该反应中O元素化合价即有升高，又有降低，体现了即具有氧化性又具有还原性；②与反应，只做氧化剂，则生成硫酸，化学方程式：；③根据化学方程式，2KMnO4+5H2O2+3H2SO4=K2SO4+2MnSO4+5O2↑+8H2O，则2KMnO4～5H2O2，则反应的H2O2的物质的量为=510-3mol，则该溶液的浓度为=0.5mol·Lˉ1；④是一种二元弱酸，第一步电离方程式为：；与过量反应生成过氧化钙和水，化学方程式为：；（2）原电池中，电解质溶液中的阳离子向正极移动。外电路中电子由负极流向正极；所以电极Ⅰ为负极，失去电子，电极反应式为H2O2-2e-+2OH-=2H2O+O2；电极Ⅱ为正极，得电子，电极反应式为H2O2+2e-+2H+=2H2O；据此分析解题；①由分析，电极Ⅰ为负极；②由分析，电极Ⅱ为正极，得电子，电极反应式为H2O2+2e-+2H+=2H2O；③根据两电极反应物相同，分别发生氧化、还原反应可知，H2O2在不同的酸碱性条件下的氧化性、还原性不同。8．(1)、加入固体，结合，使溶液碱性减弱，铜片依然保持光亮(2)增强向右侧双氧水中加入一定量硫酸钠固体，待固体溶解后，闭合开关；待灵敏电流计指针稳定后，先向电极一侧滴加稀硫酸，指针偏转幅度没有明显变化；再向石墨电极一侧滴加稀硫酸，指针偏转幅度增大加入氨水生成，的还原性增强是主要原因【分析】根据实验I现象可知，Cu与H2O2反应较慢，生成蓝色沉淀为Cu(OH)2，实验I和实验II对比可知，实验II中加入硫酸，酸性增强，H2O2的氧化性增强，酸性条件下生成Cu2+，没有沉淀生成，Cu2+对H2O2的分解起到催化剂作用，有气泡O2产生，实验III和实验I对比，加入了氨水，生成深蓝色溶液是[Cu(NH3)4]2+，增加了反应物浓度，减少了生成物Cu2+浓度，还原剂Cu的还原性增强。【详解】（1）①实验I的蓝色沉淀物为Cu(OH)2；②实验II的现象是有气泡生成，溶液变蓝色，发生的反应有：、；③实验III中溶液呈深蓝色，是因为生成的Cu2+与NH3分子形成配离子[Cu(NH3)4]2+；④实验III中Cu表面依然有蓝色沉淀Cu(OH)2，原因是溶液的碱性较强，加入水解呈酸性的(NH4)2SO4，同时还可以增大NH3·H2O浓度，使Cu(OH)2转化为[Cu(NH3)4]2+，铜片依然保持光亮。（2）①利用原电池原理，H2O2具有氧化性，作为正极反应物，电极反应式为：；Cu为负极反应物，发生氧化反应，电极反应式为：；②加入硫酸，氧化剂H2O2的氧化性增强；验证加入稀硫酸，的氧化性增强的操作及现象是：向右侧双氧水中加入一定量硫酸钠固体，待固体溶解后，闭合开关；待灵敏电流计指针稳定后，先向电极一侧滴加稀硫酸，指针偏转幅度没有明显变化，说明增大反应物浓度，Cu的还原性没有增强；再向石墨电极一侧滴加稀硫酸，指针偏转幅度增大，说明H2O2的氧化性增强了；③实验III比实验I加入了氨水，增大了反应物浓度，溶液更快变蓝的原因可能是还原剂的还原性增强。9．(1)Li1-xFePO4+xe-+xLi+=LiFePO4(2)粉碎正极材料或增大空气的用量等(3)2.0Fe(H2PO4)3FePO4+NH3▪H2O+2H2O=Fe(OH)3+NH4H2PO4(4)ABC【分析】废旧电池放电后拆分得到以LiFePO4为主要成分的物质，在空气中加热，除去里面的有机物，得到Li3Fe2(PO4)3和Fe2O3，酸浸后得到含Fe3+、Li+、H3PO4的浸出液，浸出液中加氨水中和磷酸，得到FePO4沉淀，滤液中含Li+，向滤液中加氨水和饱和碳酸钠溶液，得到Li2CO3沉淀，Li2CO3、FePO4和蔗糖一起反应得到LiFePO4。【详解】（1）根据原电池工作原理的总反应式，可知正极反应式为：Li1-xFePO4+xe-+xLi+=LiFePO4。（2）为保证正极材料在空气中充分反应，可粉碎正极材料或增大空气的用量等。（3）①向浸出液中加入氨水调节溶液pH，生成FePO4沉淀，在FePO4中，Fe和P的物质的量之比为1：1，根据pH对沉淀中Fe和P的物质的量之比[n(Fe):n(P)]的影响图可得出，实验中控制FePO4沉淀的最佳pH在2.0左右。②由H3PO4体系中含磷粒子的物质的量分数与pH的关系图可知，当pH=1.5时，含P微粒主要是磷酸分子和，所以沉淀中一定有的含铁物质是FePO4和Fe(H2PO4)3。③从H3PO4体系中含磷粒子的物质的量分数与pH的关系图可以看出，若向pH=2.1的浊液中继续加入氨水至pH=2.6，则增大，会导致n(Fe):n(P)的值增大，主要反应的化学方程式是：FePO4+NH3▪H2O+2H2O=Fe(OH)3+NH4H2PO4。（4）正极材料在空气中加热，得到Li3Fe2(PO4)3和Fe2O3，由于铁和锂的原子个数相等，所以理论上生成的Li3Fe2(PO4)3和Fe2O3物质的量之比为2：1，故A正确；，改变pH，电离平衡常数是不变的，所以当浸出液的pH从0增大为2时，c(H+)增大了106倍，故B正确；向滤液中加入氨水，可中和一部分酸，可减少饱和Na2CO3溶液的用量，故C正确；由Li2CO3和FePO4再生LiFePO4时铁的化合价从+3加降低到+2价，所以蔗糖作还原剂，故D错误；故选ABC。10．(1)析氢Fe-2e-=Fe2+H2S+2O2H2SO4(2)降低(3)＜p1＜p2，理由：温度一定时，CO2压强增大（CO2浓度增大），平衡正向移动，CaCO3溶解度增大溶剂减少，c(Ca2+)和c()增大，CO2逸出(4)该过程中断键（Si-O键、H-O键）和成键的种类与数目均相同，故断键吸收和成键放出的能量接近【详解】（1）①室温下测得蒸汽冷凝液pH=2.9，输送蒸汽的钢制管道与蒸汽冷凝液接触时，主要发生析氢腐蚀，铁作负极，电极反应式为Fe-2e-═Fe2+，故答案为：析氢；Fe-2e-=Fe2+；②依据电子守恒和原子守恒可得反应的化学方程式是H2S+2O2H2SO4，故答案为：H2S+2O2H2SO4。（2）由可知，压强减小，平衡正向移动，反应正向吸热，故“热水”与“地热水”相比，温度会降低，故答案为：降低。（3）①由图可知，压强一定时，温度升高，CaCO3溶解度减小，平衡逆向移动，故反应放热，ΔH2＜0，故答案为：＜；②由图可知温度一定时，CO2压强增大（CO2浓度增大），平衡正向移动，CaCO3溶解度增大，故p1＜p2，故答案为：p1＜p2，理由：温度一定时，CO2压强增大（CO2浓度增大），平衡正向移动，CaCO3溶解度增大；③汽化位置最易析出CaCO3的因素：压强减小，水剧烈汽化，导致溶