2023版高考化學一輪復習真題精練第九章化學反應與電能課件

第九章化學反應與電能第27練原電池原理及應用1.[2021廣東·9,2分,難度★★☆☆☆]火星大氣中含有大量CO2,一種有CO2參加反應的新型全固態(tài)電池有望為火星探測器供電。該電池以金屬鈉為負極,碳納米管為正極,放電時（

）A.負極上發(fā)生還原反應B.CO2在正極上得電子C.陽離子由正極移向負極D.將電能轉化為化學能1.B【原理分析】根據(jù)題中信息可知該Na-CO2電池中Na為負極,負極上Na失電子發(fā)生氧化反應,碳納米管為正極,CO2在正極上得電子發(fā)生還原反應。該電池的負極上金屬鈉失去電子發(fā)生氧化反應,A項錯誤;CO2在正極(碳納米管)上得電子發(fā)生還原反應,B項正確;原電池工作時,陽離子從負極向正極移動,C項錯誤;該裝置為原電池,放電時將化學能轉化為電能,D項錯誤。答案2.[2022湖南·8,3分,難度★★☆☆☆]海水電池在海洋能源領域備受關注,一種鋰-海水電池構造示意圖如下,下列說法錯誤的是（）A.海水起電解質溶液作用B.N極僅發(fā)生的電極反應:2H2O+2e-=2OH-+H2↑C.玻璃陶瓷具有傳導離子和防水的功能D.該鋰-海水電池屬于一次電池答案2.B【電池分析】

海水中含有大量的電解質,故A項正確;Li是活潑金屬,作負極,則N極是正極,正極上海水中溶解的O2、CO2等均能放電,B項錯誤;由于Li易與水反應,故玻璃陶瓷應具有良好的防水功能,同時為形成閉合的回路,也應具有傳導離子的功能,C項正確;該電池屬于一次電池,D項正確。3.[2021山東·10,2分,難度★★★☆☆]以KOH溶液為離子導體,分別組成CH3OH-O2、N2H4-O2、(CH3)2NNH2-O2清潔燃料電池,下列說法正確的是（）A.放電過程中,K+均向負極移動B.放電過程中,KOH物質的量均減小C.消耗等質量燃料,(CH3)2NNH2-O2燃料電池的理論放電量最大D.消耗1molO2時,理論上N2H4-O2燃料電池氣體產(chǎn)物的體積在標準狀況下為11.2L答案

4.[2019全國Ⅰ·12,6分,難度★★★☆☆]利用生物燃料電池原理研究室溫下氨的合成,電池工作時MV2+/MV+在電極與酶之間傳遞電子,示意圖如圖所示。下列說法錯誤的是(

)A.相比現(xiàn)有工業(yè)合成氨,該方法條件溫和,同時還可提供電能B.陰極區(qū),在氫化酶作用下發(fā)生反應H2+2MV2+=2H++2MV+C.正極區(qū),固氮酶為催化劑,N2發(fā)生還原反應生成NH3D.電池工作時質子通過交換膜由負極區(qū)向正極區(qū)移動答案

5.[2022浙江1月·21,2分,難度★★★☆☆]pH計是一種采用原電池原理測量溶液pH的儀器。如圖所示,以玻璃電極(在特制玻璃薄膜球內放置已知濃度的HCl溶液,并插入Ag-AgCl電極)和另一Ag-AgCl電極插入待測溶液中組成電池,pH與電池的電動勢E存在關系:pH=(E-常數(shù))/0.059。下列說法正確的是(

)A.如果玻璃薄膜球內電極的電勢低,則該電極反應式為:AgCl(s)+e-=Ag(s)+Cl-(0.1mol·L-1)B.玻璃膜內外氫離子濃度的差異不會引起電動勢的變化C.分別測定含已知pH的標準溶液和未知溶液的電池的電動勢,可得出未知溶液的pHD.pH計工作時,電能轉化為化學能答案5.C

電勢低的電極為負極,負極失去電子,電極反應式為Ag+Cl--e-=AgCl(s),A項錯誤;pH與H+濃度有關,根據(jù)pH=(E-常數(shù))/0.059可知,玻璃膜內外的H+濃度差異會引起電動勢的變化,B項錯誤;通過測定含已知pH的標準溶液的電池的E可以得出題給公式中常數(shù)的值,然后測定含未知溶液的電池的E就可以計算出未知溶液的pH,C項正確;因為pH計利用的是原電池原理,故其工作時是化學能轉化為電能,D項錯誤。6.[2020山東·10,2分,難度★★★☆☆]微生物脫鹽電池是一種高效、經(jīng)濟的能源裝置,利用微生物處理有機廢水獲得電能,同時可實現(xiàn)海水淡化。現(xiàn)以NaCl溶液模擬海水,采用惰性電極,用下圖裝置處理有機廢水(以含CH3COO-的溶液為例)。下列說法錯誤的是(

)A.負極反應為CH3COO-+2H2O-8e-=2CO2↑+7H+B.隔膜1為陽離子交換膜,隔膜2為陰離子交換膜C.當電路中轉移1mol電子時,模擬海水理論上除鹽58.5gD.電池工作一段時間后,正、負極產(chǎn)生氣體的物質的量之比為2∶16.B【圖象分析】結合圖示可知放電時的電極反應如下:根據(jù)上述分析可知,A項正確;該電池工作時,Cl-向a極移動,Na+向b極移動,即隔膜1為陰離子交換膜,隔膜2為陽離子交換膜,B項錯誤;電路中轉移1mol電子時,向a極和b極分別移動1molCl-和1molNa+,則模擬海水理論上可除鹽58.5g,C項正確;電池工作時負極產(chǎn)生CO2,正極產(chǎn)生H2,結合正、負極的電極反應知,一段時間后,正極和負極產(chǎn)生氣體的物質的量之比為2∶1,D項正確。答案7.[2021河北·9,3分,難度★★★☆☆]K-O2電池結構如圖,a和b為兩個電極,其中之一為單質鉀片。關于該電池,下列說法錯誤的是(

)A.隔膜允許K+通過,不允許O2通過B.放電時,電流由b電極沿導線流向a電極;充電時,b電極為陽極C.產(chǎn)生1Ah電量時,生成KO2的質量與消耗O2的質量比值約為2.22D.用此電池為鉛酸蓄電池充電,消耗3.9g鉀時,鉛酸蓄電池消耗0.9g水答案7.D由題圖右側室內O2→KO2可知,b電極上發(fā)生還原反應,為正極,電極反應式為O2+e-+K+=KO2,則a電極為負極,K失電子生成K+,故隔膜只允許K+通過,不允許O2通過,且若氧氣通過隔膜,會與鉀反應,A項正確;放電時電流由正極流向負極,即由b電極沿導線流向a電極,充電時b電極失電子發(fā)生氧化反應,作陽極,B項正確;由氧原子守恒可知,生成的KO2和消耗的O2的質量比為71∶32≈2.22,C項正確;鉛酸蓄電池充電時的總反應為2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4,消耗1mol水,轉移1mol電子,而K-O2電池中,消耗0.1mol(3.9g)K,轉移0.1mol電子,由轉移電子數(shù)相等可知,鉛酸蓄電池消耗的水為0.1mol,即消耗1.8g水,D項錯誤。

答案8.A【電池分析】

第28練二次電池1.[2021遼寧·10,3分,難度★★★☆☆]如圖,某液態(tài)金屬儲能電池放電時產(chǎn)生金屬間化合物Li3Bi。下列說法正確的是(

)A.放電時,M電極反應為Ni-2e-=Ni2+B.放電時,Li+由M電極向N電極移動C.充電時,M電極的質量減小D.充電時,N電極反應為Li3Bi+3e-=3Li++Bi答案1.B【原理分析】結合該電池放電時產(chǎn)生金屬間化合物Li3Bi,可知M極為負極,N極為正極,電極反應分析如下。結合上述分析可知,A項錯誤;原電池中陽離子從負極向正極方向移動,即Li+由M電極向N電極移動,B項正確;充電時M電極為陰極,電極反應為3Li++3e-=3Li,電極質量將增加,C項錯誤;充電時N電極為陽極,電極反應為Li3Bi-3e-=3Li++Bi,D項錯誤。2.[2022廣東·16,4分,難度★★★☆☆]科學家基于Cl2易溶于CCl4的性質,發(fā)展了一種無需離子交換膜的新型氯流電池,可作儲能設備(如圖)。充電時電極a的反應為:NaTi2(PO4)3+2Na++2e-=Na3Ti2(PO4)3下列說法正確的是(

)A.充電時電極b是陰極B.放電時NaCl溶液的pH減小C.放電時NaCl溶液的濃度增大D.每生成1molCl2,電極a質量理論上增加23g答案2.C由充電時電極a的反應式可知,電極a發(fā)生還原反應,則充電時電極a為陰極,電極b為陽極,A項錯誤;放電時,負極Na3Ti2(PO4)3轉化為Na+,正極Cl2發(fā)生還原反應生成Cl-,NaCl溶液的濃度增大,但溶液一直為中性,故放電時NaCl溶液的pH不變,B項錯誤、C項正確;充電時,每生成1molCl2,則轉移2mol電子,由題干電極a反應式可知,有2molNa+參與反應,則電極a質量理論上增加46g,D項錯誤。【技巧點撥】(1)題干中充電時電極a反應式是解答的突破口;(2)充電時,陽極發(fā)生氧化反應,陰極發(fā)生還原反應。

答案

4.[2021浙江6月·22,2分,難度★★★☆☆]某全固態(tài)薄膜鋰離子電池截面結構如圖所示,電極A為非晶硅薄膜,充電時Li+得電子成為Li嵌入該薄膜材料中;電極B為LiCoO2薄膜;集流體起導電作用。下列說法不正確的是(

)A.充電時,集流體A與外接電源的負極相連B.放電時,外電路通過amol電子時,LiPON薄膜電解質損失amolLi+C.放電時,電極B為正極,反應可表示為Li1-xCoO2+xLi++xe-=LiCoO2D.電池總反應可表示為LixSi+Li1-xCoO2Si+LiCoO24.B【原理分析】根據(jù)題中信息和圖示裝置,可知該電池放電時,電極A為負極,電極B為正極,電極反應為:結合充電時Li+得電子成為Li嵌入電極A的薄膜材料中,知充電時電極A為陰極,則集流體A應和外接電源負極相連,A項正確;放電時,外電路中通過amol電子時,負極(電極A)生成的amolLi+通過LiPON薄膜電解質轉移至電極B,LiPON薄膜電解質并未損失Li+,B項錯誤;由上述分析知,C項正確;結合正極和負極反應式可寫出電池總反應為LixSi+Li1-xCoO2Si+LiCoO2,D項正確。答案第29練電解原理及應用1.[2022廣東·10,2分,難度★★☆☆☆]以熔融鹽為電解液,以含Cu、Mg和Si等的鋁合金廢料為陽極進行電解,實現(xiàn)Al的再生。該過程中(

)A.陰極發(fā)生的反應為Mg-2e-=Mg2+B.陰極上Al被氧化C.在電解槽底部產(chǎn)生含Cu的陽極泥D.陽極和陰極的質量變化相等答案1.C陰極得電子,發(fā)生還原反應,被還原,A項、B項錯誤;由金屬活動性順序可知,Mg、Al在陽極失電子,離子進入電解液,Cu金屬活動性弱,則陽極泥主要含Si、Cu,C項正確;陰極Al3+得電子生成Al單質,陽極上Mg、Al均失電子變成離子進入電解液中,故陽極和陰極的質量變化不相等,D項錯誤。2.[2021江蘇·12,3分,難度★★☆☆☆]通過下列方法可分別獲得H2和O2:①通過電解獲得NiOOH和H2(裝置如圖所示);②在90℃將NiOOH與H2O反應生成Ni(OH)2并獲得O2。下列說法正確的是(

)A.電解后KOH溶液的物質的量濃度減小B.電解時陽極電極反應式:Ni(OH)2+OH--e-=NiOOH+H2OC.電解的總反應方程式:2H2O2H2↑+O2↑D.電解過程中轉移4mol電子,理論上可獲得22.4LO2答案2.B由圖中物質轉化關系知,電解時,陰極反應式為2H2O+2e-=H2↑+2OH-,陽極反應式為Ni(OH)2+OH--e-=NiOOH+H2O,則電解時的總反應為2Ni(OH)22NiOOH+H2↑,故電解后KOH溶液的物質的量濃度不變,A項、C項錯誤,B項正確;D項,未指明是標準狀況下,無法計算生成的O2的體積,錯誤。3.[2021全國乙·12,6分,難度★★★☆☆]沿海電廠采用海水為冷卻水,但在排水管中生物的附著和滋生會阻礙冷卻水排放并降低冷卻效率。為解決這一問題,通常在管道口設置一對惰性電極(如圖所示),通入一定的電流。下列敘述錯誤的是(

)A.陽極發(fā)生將海水中的Cl-氧化生成Cl2的反應B.管道中可以生成氧化滅殺附著生物的NaClOC.陰極生成的H2應及時通風稀釋安全地排入大氣D.陽極表面形成的Mg(OH)2等積垢需要定期清理答案3.D

【原理分析】該電解池中,電極反應為:陽極

2Cl--2e-=Cl2↑

陰極

2H2O+2e-=H2↑+2OH-海水中含有較大濃度的Cl-,通電后Cl-能在陽極上發(fā)生失電子的氧化反應生成Cl2,A項正確;電解過程中陰極區(qū)有NaOH生成,陽極上生成的Cl2與陰極區(qū)生成的NaOH反應可得到NaClO,B項正確;H2具有可燃性,故應及時排入大氣,以免出現(xiàn)意外,C項正確;陰極的電極反應式為2H2O+2e-=2OH-+H2↑,生成的OH-與海水中的Mg2+結合形成Mg(OH)2,故Mg(OH)2主要在陰極上形成,D項錯誤。4.[2021廣東·16,4分,難度★★★☆☆]鈷(Co)的合金材料廣泛應用于航空航天、機械制造等領域。如圖為水溶液中電解制備金屬鈷的裝置示意圖。下列說法正確的是(

)A.工作時,Ⅰ室和Ⅱ室溶液的pH均增大B.生成1molCo,Ⅰ室溶液質量理論上減少16gC.移除兩交換膜后,石墨電極上發(fā)生的反應不變D.電解總反應:2Co2++2H2O2Co+O2↑+4H+答案4.D

【原理分析】圖示裝置為電解池,根據(jù)外接電源可確定石墨電極為陽極,Co電極為陰極,其電極反應分別為:

陽極(石墨)

2H2O-4e-=O2↑+4H+陰極(Co電極)Co2++2e-=Co結合陽極反應式可知,電解時Ⅰ室H+濃度增大,溶液的pH減小,Ⅰ室中的H+通過陽離子交換膜進入Ⅱ室,Ⅱ室溶液的pH減小,A項錯誤;生成1molCo時,電路中通過2mol電子,陽極產(chǎn)生0.5molO2,其質量為16g,同時有H+從Ⅰ室進入Ⅱ室,也導致Ⅰ室溶液質量減小,故生成1molCo時,Ⅰ室溶液質量理論上減少大于16g,B項錯誤;若移除兩交換膜,Cl-在陽極會發(fā)生反應生成Cl2,C項錯誤;結合上述分析可知,電解時的總反應為2Co2++2H2O2Co+O2↑+4H+,D項正確。

答案

答案

7.[2020全國Ⅱ·12,6分,難度★★★☆☆]電致變色器件可智能調控太陽光透過率,從而實現(xiàn)節(jié)能。下圖是某電致變色器件的示意圖。當通電時,Ag+注入到無色WO3薄膜中,生成AgxWO3,器件呈現(xiàn)藍色,對于該變化過程,下列敘述錯誤的是(

)A.Ag為陽極B.Ag+由銀電極向變色層遷移C.W元素的化合價升高D.總反應為:WO3+xAg=AgxWO3答案7.C【教你審題】根據(jù)題圖可知,該裝置為電解池,由通電時Ag+注入到無色WO3薄膜中,生成AgxWO3,可知Ag為該電解池的陽極,透明導電層為該電解池的陰極,結合題給信息可寫出陽極和陰極的電極反應式分別為Ag-e-=Ag+和xAg++WO3+xe-=AgxWO3。根據(jù)上述分析可知Ag為陽極,A項正確;電解池工作時,Ag+向陰極移動,即Ag+由銀電極向變色層遷移,B項正確;結合上述分析可知WO3在陰極發(fā)生還原反應,即W元素的化合價降低,C項錯誤;結合陽極和陰極的電極反應式可寫出總反應為WO3+xAg=AgxWO3,D項正確。8.[2021遼寧·13,3分,難度★★★☆☆]利用

(Q)與

(QH2)電解轉化法從煙氣中分離CO2的原理如圖。已知氣體可選擇性通過膜電極,溶液不能通過。下列說法錯誤的是(

)A.a為電源負極B.溶液中Q的物質的量保持不變C.CO2在M極被還原D.分離出的CO2從出口2排出

答案9.[2021天津·11,3分,難度★★★☆☆]如下所示電解裝置中,通電后石墨電極Ⅱ上有O2生成,Fe2O3逐漸溶解,下列判斷錯誤的是(

)A.a是電源的負極B.通電一段時間后,向石墨電極Ⅱ附近滴加石蕊溶液,出現(xiàn)紅色C.隨著電解的進行,CuCl2溶液濃度變大D.當0.01molFe2O3完全溶解時,至少產(chǎn)生氣體336mL(折合成標準狀況下)答案

第30練金屬的腐蝕與防護1.將鐵粉和活性炭的混合物用NaCl溶液濕潤后,置于如圖所示裝置中,進行鐵的電化學腐蝕實驗。下列有關該實驗的說法正確的是(

)A.鐵被氧化的電極反應式為Fe-3e-=Fe3+B.鐵腐蝕過程中化學能全部轉化為電能C.活性炭的存在會加速鐵的腐蝕D.以水代替NaCl溶液,鐵不能發(fā)生吸氧腐蝕答案1.C

A項,鐵和炭的混合物用NaCl溶液濕潤后構成原電池,鐵作負極,鐵失去電子生成Fe2+,電極反應式為Fe-2e-=Fe2+,錯誤;B項,鐵腐蝕過程中化學能除了轉化為電能外,還可轉化為熱能等,錯誤;C項,構成原電池后,鐵腐蝕的速率變快,正確;D項,用水代替NaCl溶液,Fe和炭也可以構成原電池,Fe失去電子,空氣中的O2得到電子,鐵發(fā)生吸氧腐蝕,錯誤。2.[2022廣東·11,4分,難度★★★☆☆]為檢驗犧牲陽極的陰極保護法對鋼鐵防腐的效果,將鍍層有破損的鍍鋅鐵片放入酸化的3%NaCl溶液中。一段時間后,取溶液分別實驗,能說明鐵片沒有被腐蝕的是(

)A.加入AgNO3溶液產(chǎn)生沉淀B.加入淀粉碘化鉀溶液無藍色出現(xiàn)C.加入KSCN溶液無紅色出現(xiàn)D.加入K3[Fe(CN)6]溶液無藍色沉淀生成答案2.D若鐵片被腐蝕,則溶液中含有Fe2+,在溶液中加入K3[Fe(CN)6]溶液,反應生成藍色的Fe3[Fe(CN)6]2沉淀,D項正確;A項只能檢驗溶液中含有Cl-,B項只能檢驗溶液中無強氧化性物質,C項只能檢驗溶液中無Fe3+,三者均不能說明鐵片沒有被腐蝕。第31練新型電化學裝置的分析1[2022全國乙·12,6分,難度★★★☆☆]Li-O2電池比能量高,在汽車、航天等領域具有良好應用前景。近年來,科學家研究了一種光照充電Li-O2電池(如圖所示)。光照時,光催化電極產(chǎn)生電子(e-)和空穴(h+),驅動陰極反應(Li++e-=Li)和陽極反應(Li2O2+2h+=2Li++O2)對電池進行充電。下列敘述錯誤的是(

)A.充電時,電池的總反應Li2O2=2Li+O2B.充電效率與光照產(chǎn)生的電子和空穴量有關C.放電時,Li+從正極穿過離子交換膜向負極遷移D.放電時,正極發(fā)生反應O2+2Li++2e-=Li2O2答案1.C【電池分析】由圖可知該裝置為二次電池,放電時O2→Li2O2,Li→Li+；充電時Li2O2→O2,Li+→Li,由此寫出的電極反應式如下:

充電時為電解池,由題目信息知,光照時,光催化電極產(chǎn)生電子(e-)和空穴(h+),電子通過外電路轉移到鋰電極發(fā)生反應Li++e-=Li,光催化電極上發(fā)生反應Li2O2+2h+=2Li++O2,總反應為Li2O2=2Li+O2,因此充電效率與光照產(chǎn)生的電子和空穴量有關,A、B項正確;放電時,陽離子移向正極,因此放電時,Li+從負極穿過離子交換膜向正極遷移,C項錯誤;放電時,正極發(fā)生還原反應,其電極反應式為O2+2e-+2Li+=Li2O2,D項正確。2.[2021湖南·10,3分,難度★★★☆☆]鋅/溴液流電池是一種先進的水溶液電解質電池,廣泛應用于再生能源儲能和智能電網(wǎng)的備用電源等。三單體串聯(lián)鋅/溴液流電池工作原理如圖所示:下列說法錯誤的是(

)A.放電時,N極為正極B.放電時,左側貯液器中ZnBr2的濃度不斷減小C.充電時,M極的電極反應式為Zn2++2e-=ZnD.隔膜允許陽離子通過,也允許陰離子通過答案2.B【原理分析】鋅溴液流電池的電解液為ZnBr2水溶液,電解液通過泵循環(huán)流過正、負電極表面。充電時鋅沉積在陰極上,陽極生成的溴轉化成Br2復合物貯存在貯液器中;放電時負極表面的鋅溶解,正極Br2復合物放電轉變成溴離子,電解液回到溴化鋅的狀態(tài)。A項,放電時,M極Zn失去電子,為負極,則N極為正極,正確;B項,放電時,負極發(fā)生反應:Zn-2e-=Zn2+,正極發(fā)生反應:Br2+2e-=2Br-,溶液中有Zn2+與Br-生成,通過循環(huán)回路,左側貯液器中ZnBr2的濃度逐漸增大,錯誤;C項,充電時,M極Zn2+得電子,被還原為Zn,正確;D項,結合題圖知,隔膜的作用是防止Br2通過,造成電池自放電