湖南版2021高考化学一轮复习专题7化学能与电能的转化精练含解析

湖南版2021高考化学一轮复习专题7化学能与电能的转化精练含解析

专题7　化学能与电能的转化 ‎【考情探究】‎ 课 标 解 读 考点 原电池原理及其应用 电解原理及其应用 解读 ‎1.理解原电池的构成、工作原理及应用。能书写电极反应式和总反应方程式 ‎2.了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施 ‎3.认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用 ‎1.了解电解池的工作原理,认识电解在实现物质转化和储存能量中的实际应用 ‎2.能书写电极反应式和总反应方程式 考情分析 电化学是氧化还原反应知识的应用和延伸,是历年高考的热点。通常以新型二次电池为载体考查原电池原理与电解原理。试题难度中等,预计在今后的高考中对本专题知识的考查形式会保持稳定 备考指导 要牢固掌握原电池与电解池的工作原理及电极反应式的书写技巧。电化学主要放在具体问题情境里进行考查,是证据推理与模型认知核心素养的基本载体,建议将知识情景化、问题化,在解决实际问题过程中掌握电化学的相关知识 ‎【真题探秘】‎ 基础篇 固本夯基 ‎【基础集训】‎ - 21 -‎ 考点一　原电池原理及其应用 ‎1.(2020届湖南师大附中月考三,7)伏打电堆由几组锌和银的圆板堆积而成,所有的圆板之间夹放着几张盐水泡过的布。如图所示为最初的伏打电堆模型,由八组锌和银串联组成的圆板堆积而成。下列说法正确的是(　　)‎ A.该电池发生的反应为析氢腐蚀 B.电池长时间工作后,中间的布上会有白色固体颗粒生成,该固体颗粒为Ag2O C.当电路中转移0.1 mol电子时,消耗锌板的总质量为26 g D.该伏打电堆工作时,在银板附近会有Cl2放出 答案　C　‎ ‎2.(2020届湖南师大附中月考二,10)如图所示,两套实验装置中进行的实验都涉及金属的腐蚀,假设其中的金属块和金属丝都是足量的。下列叙述正确的是(　　)‎ A.装置Ⅰ在反应过程中只生成NO2气体 B.装置Ⅱ在开始阶段铁丝只发生析氢腐蚀 C.装置Ⅱ在反应过程中能产生氢气 D.装置Ⅰ在反应结束时溶液中的金属阳离子只有Cu2+‎ 答案　C　‎ ‎3.(2020届湖南雅礼中学月考二,16)一种酸性“二甲醚(CH3OCH3)直接燃料电池”具有启动快、能量密度高、效率好等优点,其电池原理如图所示。下列有关该电池的说法正确的是　　(　　)‎ A.多孔碳能增大气固接触面积,提高反应速率,该电极为负极 B.电极b上发生的反应为CH3OCH3-12e- 2CO2+12H+‎ C.H+由a电极向b电极迁移 D.二甲醚直接燃料电池能量密度(kW·h·kg-1)约为甲醇(CH3OH)直接燃料电池能量密度的1.4倍 答案　D　‎ ‎4.(2019湖南师大附中月考五,9)全钒电池以惰性材料作电极,在电解质溶液中发生的电池总反应为VO2+(蓝色)+H2O+V3+(绿色) VO‎2‎‎+‎(黄色)+V2+(紫色)+2H+。下列说法错误的是　　(　　)‎ A.充电时,反应每生成2 mol H+时转移的电子的物质的量为1 mol B.充电时,阳极附近溶液由绿色逐渐变为紫色 C.放电时,负极反应为V2+-e- V3+‎ D.放电过程中,正极附近溶液的酸性减弱 答案　B　‎ 考点二　电解原理及其应用 - 21 -‎ ‎5.(2020届湖南师大附中月考二,12)常温下,NCl3是一种黄色黏稠状液体,是制备新型水消毒剂ClO2的原料,可以采用如图所示装置制备NCl3。下列说法正确的是(　　)‎ A.每生成1 mol NCl3,理论上有4 mol H+经质子交换膜由右侧向左侧迁移 B.可用湿润的KI-淀粉试纸检验气体M C.石墨电极的电极反应式为NH‎4‎‎+‎+3Cl--6e- NCl3+4H+‎ D.电解过程中,电子的流动方向为电源负极→铂棒→石墨棒→电源正极 答案　C　‎ ‎6.(2020届湖南长郡中学月考一,12)体积为1 L的某溶液中含有以下离子(忽略水的电离及离子的水解):‎ 离子 Cu2+‎ Al3+‎ SO‎4‎‎2-‎ Cl-‎ 物质的量浓度(mol/L)‎ ‎2‎ ‎2‎ b ‎2‎ 用惰性电极电解该溶液,当电路中有6 mol e-通过时(忽略电解时溶液体积的变化及电极产物可能存在的溶解现象),下列说法正确的是(　　)‎ A.b=2‎ B.阴极析出的金属是铜与铝 C.阳极生成了22.4 L Cl2‎ D.电解后溶液中的c(H+)=2 mol/L 答案　D　‎ ‎7.(2019辽宁五校协作体联合模拟,12)高压直流电线路的瓷绝缘子经日晒雨淋容易出现铁帽腐蚀现象,在铁帽上加锌环能有效防止铁帽腐蚀,防护原理如图所示。下列说法错误的是(　　)‎ A.通电时,锌环是阳极,发生氧化反应 B.通电时,阴极上的电极反应为2H2O+2e- H2↑+2OH-‎ C.断电时,锌环上的电极反应为Zn2++2e- Zn D.断电时,仍能防止铁帽被腐蚀 答案　C　‎ ‎8.(2019安徽合肥调研,12)图甲为一种新型污水处理装置,该装置可利用一种微生物将有机废水的化学能直接转化为电能,图乙是一种用惰性电极电解饱和食盐水的消毒液发生器。下列说法不正确的是(　　)‎ A.图甲的X点要与图乙中的a极连接 B.图乙中b极的电极反应式为2Cl--2e- Cl2↑‎ C.当N极消耗1 mol气体时,有2 mol H+通过离子交换膜 D.若有机废水中主要含有淀粉,则图甲中M极反应为(C6H10O5)n+7nH2O-24ne- 6nCO2↑+24nH+‎ 答案　C　‎ - 21 -‎ 综合篇 知能转换 ‎【综合集训】‎ 模型观　原电池、电解池工作原理模型的构建 ‎　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　 ‎ ‎1.(2018湖南H11教育联盟联考,8)化学用语是学习化学的重要工具,下列用来表示物质变化的化学用语正确的是(　　)‎ A.用铜作阴极,石墨作阳极,电解饱和食盐水时,阳极的电极反应式为2Cl--2e- Cl2↑‎ B.铅蓄电池放电时的正极反应式为Pb-2e-+SO‎4‎‎2-‎ PbSO4‎ C.粗铜精炼时,与电源正极相连的应是粗铜,该极发生的电极反应只有Cu-2e- Cu2+‎ D.钢铁发生电化学腐蚀的正极反应式为Fe-2e- Fe2+‎ 答案　A　‎ ‎2.(2018湖南H11教育联盟联考,13)我国最近在太阳能光电催化—化学耦合分解硫化氢研究中获得新进展,相关装置如图所示。下列说法中正确的是(　　)‎ A.该制氢工艺中光能最终转化为化学能 B.该装置工作时,H+由b极区流向a极区 C.a极上发生的电极反应为Fe3++e- Fe2+‎ D.a极区需不断补充含Fe3+和Fe2+的溶液 答案　A　‎ ‎3.(2018云南临沧一中期末,9)有关下列四个常用电化学装置的叙述中正确的是(　　)‎ A.图Ⅰ所示电池中,负极反应为Zn-2e- Zn2+‎ B.图Ⅱ所示电池放电过程中,硫酸浓度不断增大 C.图Ⅲ所示装置工作过程中,电解质溶液中Cu2+浓度始终不变 D.图Ⅳ所示电池中,Ag2O是氧化剂,电池工作过程中被还原为Ag 答案　D　‎ ‎4.(2019湖南师大附中月考六,13)第三代混合动力车目前一般使用镍氢电池(M表示储氢合金;汽车在刹车或下坡时,电池处于充电状态)。镍氢电池充放电原理的示意图如下:‎ - 21 -‎ 其总反应式为H2+2NiOOH2Ni(OH)2。根据所给信息判断,下列说法错误的是(　　)‎ A.混合动力汽车上坡或加速时,乙电极的电极反应式为NiOOH+H2O+e- Ni(OH)2+OH-‎ B.混合动力汽车上坡或加速时,电解液中OH-向甲电极移动 C.混合动力汽车下坡或刹车时,甲电极周围溶液的pH减小 D.混合动力汽车下坡或刹车时,电流的方向为:甲电极→发动机→乙电极 答案　C　‎ ‎5.(2019湖南师大附中一模,13)化学可以变废为宝,利用电解法处理烟道气中的NO,将其转化为NH4NO3的原理如下图所示,下列说法错误的是(　　)‎ A.该电解池的阳极反应为:NO-3e-+2H2O NO‎3‎‎-‎+4H+‎ B.为使电解产物全部转化为NH4NO3,需补充的物质A为HNO3‎ C.电极材料为多孔石墨,是为了增大反应物的接触机会,达到加快反应速率的目的 D.用NH4NO3的稀溶液代替水可以增强导电能力,有利于电解的顺利进行 答案　B　‎ 守恒观　电极反应式的书写、与电化学相关的计算 ‎6.(2019江西南昌一模,13)微生物燃料电池(MFC)是一种现代化氨氮去除技术。下图为MFC碳氮联合同时去除的转化系统原理示意图。下列说法正确的是(　　)‎ A.好氧微生物反应器中反应为NH‎4‎‎+‎+2O2 NO‎3‎‎-‎+2H++H2O B.B极电势比A极电势低 C.A极的电极反应式为CH3COO-+8e-+2H2O 2CO2↑+7H+‎ D.当电路中通过1 mol电子时,理论上总共生成2.24 L N2‎ 答案　A　‎ ‎7.(2020届湖南雅礼中学月考三,13)四室式电渗析法制备盐酸和NaOH的装置如图所示。a、b、c分别为阴、阳离子交换膜中的一种。已知:阴离子交换膜只允许阴离子透过,阳离子交换膜只允许阳离子透过,下列叙述正确的是(　　)‎ - 21 -‎ A.b、c分别为阳离子交换膜、阴离子交换膜 B.通电后Ⅲ室中的Cl-透过c迁移至阳极区 C.Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四室中的溶液的pH均升高 D.电池总反应为4NaCl+6H2O 4NaOH+4HCl+2H2↑+O2↑‎ 答案　D　‎ ‎8.(2019湘赣十四校一联,11)乙醛酸()是有机合成的重要中间体。工业上用“双极室成对电解法”生产乙醛酸,原理如图所示。该装置中阴、阳两极为惰性电极,两极室均可产生乙醛酸,其中乙二醛与M电极的产物反应生成乙醛酸。下列说法正确的是(　　)‎ A.M极与电源的负极相连 B.M电极上的电极反应式为OHC—CHO+2e-+H2O HOOC—CHO+2H+‎ C.若有2 mol H+通过质子交换膜,并完全参与了反应,则该装置中生成的乙醛酸为2 mol D.电解一段时间后,N极附近溶液的pH变小 答案　C　‎ ‎9.(2018湖南师大附中月考二,13)如图甲是利用一种微生物将废水中的尿素[CO(NH2)2]的化学能直接转化为电能,并生成环境友好物质的装置,同时利用此装置的电能在铁上镀铜。下列说法中正确的是(　　)‎ A.铜电极应与X相连接 B.H+经过质子交换膜由右向左移动 C.当N电极消耗0.25 mol气体时,则铁电极增重16 g D.M电极反应式:CO(NH2)2+H2O-6e- CO2↑+N2↑+6H+‎ 答案　D　‎ ‎10.(2018湖南师大附中月考四,13)用石墨作电极电解KCl和CuSO4(等体积混合)混合溶液,电解过程中溶液的pH随时间t的变化如图所示,下列说法正确的是(　　)‎ A.ab段H+被还原,溶液的pH增大 B.cd段相当于电解水 - 21 -‎ C.c点时加入适量CuCl2固体,电解液可恢复原来浓度 D.原混合溶液中KCl和CuSO4的物质的量浓度之比为2∶1‎ 答案　B　‎ 应用篇 知行合一 ‎【应用集训】‎ ‎1.(2019 5·3原创冲刺卷二,12)2018年北京国际汽车展的新能源汽车使用的动力中,三元锂电池的占有率排名第一。该电池是以镍钴锰材料为正极的新型电池,镍钴锰材料可表示为Li1-nNixCoyMnzO2,x+y+z=1,通常简写为Li1-nMO2,Ni、Co、Mn三种元素分别显+2、+3、+4价,其充电时总反应为LiMO2+C6 Li1-nMO2+LinC6。下列说法不正确的是(　　)‎ A.放电和充电时,电解液的主要作用都是传递离子,构成闭合回路 B.在Li1-nMO2材料中,若x∶y∶z=2∶3∶5,则n=0.3‎ C.放电时,正极反应为Li1-nMO2+nLi++ne- LiMO2‎ D.充电时,当转移0.2a mol电子时,负极材料减重1.4a g 答案　D　‎ ‎2.(2019 5·3原创冲刺卷五,11)根据如图所示装置,判断下列说法中不正确的是(　　)‎ A.该装置实现了在常压下电解合成氨气 B.该实验的产物充分说明了N2、H2合成氨是可逆反应 C.实验中H+从阳极移向阴极 D.阴极电极反应式为N2+6H++6e- 2NH3‎ 答案　B　‎ ‎3.(2019福建龙岩一模,12)高能锂离子电池总反应式为2Li+FeS Fe+Li2S,LiPF6·SO(CH3)2为电解质,用该电池为电源电解含镍酸性废水并得到单质Ni的实验装置如图所示。下列说法正确的是(　　)‎ - 21 -‎ A.LiPF6·SO(CH3)2可用Li2SO4水溶液代替 B.当转移1 mol e-时,b室离子数增加NA个 C.该电池充电时,阳极反应式为Fe+Li2S-2e- FeS+2Li+‎ D.若去除阴离子膜,则电解总反应发生改变 答案　C　‎ ‎4.(2019 5·3原创冲刺卷一,28)电动汽车工业的快速发展推动了人们对燃料电池的研发。‎ ‎(1)2018年8月清华大学攻克氢燃料电池催化剂量产技术,打破了国外的技术垄断。有一种质子交换膜氢氧燃料电池工作原理如图。‎ ‎①N极为电池的　　　　极,电极反应式为　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎②图中的扩散层一、二的作用　　　　(选填“相同”或“不相同”,下同);催化层一、二的催化原理　　　　。 ‎ ‎(2)利用烃类和水蒸气的反应是工业制备氢气的方法之一,天然气和水蒸气在催化剂表面可以发生反应CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g),查资料得该反应在不同温度下的平衡常数如下图:‎ ‎①反应CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)的逆反应为　　　　反应(选填“吸热”或“放热”)。 ‎ ‎②T ℃时,将CH4(g)和H2O(g)各1 mol投入1 L恒容密闭容器中,平衡时c(CH4)=0.5 mol/L,则T的取值范围为　　　　　　　(从上图中横坐标选取整数值作答)。 ‎ - 21 -‎ ‎(3)某研究机构设想将浓差电池与氯碱工业结合起来,这样不仅可以节约大量电能,同时又能从浓缩海水中提取LiCl,大大提高经济效益,尤其有利于偏远缺电地区发展氯碱工业。其原理如图所示:‎ ‎①a、b、m、n四个出口中放出H2的是　　　　;C、D两个电极中可以用涂镍的碳钢网作电极材料的是　　　　。 ‎ ‎②上述装置得到2 mol LiCl,同时产生标准状况下Cl2的体积为　　　　L。 ‎ 答案　(1)①正　O2+4H++4e- 2H2O ‎②相同　不相同 ‎(2)①放热　②1 100~1 200‎ ‎(3)①a、m　C　②44.8‎ 创新篇守正出奇 ‎【创新集训】‎ ‎1.(2019陕西商洛中学五检,11)微生物电解池(MEC)是一项潜在的有吸引力的绿色电解池,其制取氢气的原理如图所示:‎ 下列说法正确的是(　　)‎ A.MEC可在高温下工作 B.电解池工作时,化学能转变为电能 C.活性微生物抑制反应中电子的转移 D.阳极的电极反应式为CH3COO-+4H2O-8e- 2HCO‎3‎‎-‎+9H+‎ 答案　D　‎ ‎2.(2019河南中原名校联考,11)一种电催化合成氨的装置如图所示。该装置工作时,下列说法正确的是(　　)‎ A.图中涉及的能量转化方式共有3种 B.两极产生的气体的物质的量之比是1∶1‎ C.电路中每通过1 mol电子,有1 mol H+迁移至a极 D.b极上发生的主要反应为N2+6H++6e- 2NH3‎ 答案　D　‎ - 21 -‎ ‎3.(2019云南保山市级统一检测,12)中国科学家用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1 mol O2,则有4 mol e-回到电源正极 C.闭合开关K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,Li+由正极经过有机电解质溶液移向负极 答案　C　‎ ‎【五年高考】‎ 考点一　原电池原理及其应用 ‎1.(2019天津理综,6,6分)我国科学家研制了一种新型的高比能量锌-碘溴液流电池,其工作原理示意图如下。图中贮液器可储存电解质溶液,提高电池的容量。下列叙述不正确的是(　　)‎ A.放电时,a电极反应为I2Br-+2e- 2I-+Br-‎ B.放电时,溶液中离子的数目增大 C.充电时,b电极每增重0.65 g,溶液中有0.02 mol I-被氧化 D.充电时,a电极接外电源负极 答案　D　‎ ‎2.(2019江苏单科,10,2分)将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液湿润后,置于如图所示装置中,进行铁的电化学腐蚀实验。下列有关该实验的说法正确的是(　　)‎ A.铁被氧化的电极反应式为Fe-3e- Fe3+‎ B.铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能 C.活性炭的存在会加速铁的腐蚀 D.以水代替NaCl溶液,铁不能发生吸氧腐蚀 答案　C　‎ ‎3.(2018课标Ⅱ,12,6分)我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na-CO2二次电池。将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液,钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料,电池的总反应为:3CO2+4Na2Na2CO3+C。下列说法错误的是(　　)‎ - 21 -‎ A.放电时,ClO‎4‎‎-‎向负极移动 B.充电时释放CO2,放电时吸收CO2‎ C.放电时,正极反应为:3CO2+4e- 2CO‎3‎‎2-‎+C D.充电时,正极反应为:Na++e- Na 答案　D　‎ ‎4.(2018北京理综,12,6分)验证牺牲阳极的阴极保护法,实验如下(烧杯内均为经过酸化的3%NaCl溶液)。‎ ‎①‎ ‎②‎ ‎③‎ 在Fe表面生成蓝色沉淀 试管内无明显变化 试管内生成蓝色沉淀 下列说法不正确的是(　　)‎ ‎　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　 ‎ A.对比②③,可以判定Zn保护了Fe B.对比①②,K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化 C.验证Zn保护Fe时不能用①的方法 D.将Zn换成Cu,用①的方法可判断Fe比Cu活泼 答案　D　‎ ‎5.(2018课标Ⅲ,11,6分)一种可充电锂—空气电池如图所示。当电池放电时,O2与Li+在多孔碳材料电极处生成Li2O2-x(x=0或1)。下列说法正确的是(　　)‎ A.放电时,多孔碳材料电极为负极 B.放电时,外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极 C.充电时,电解质溶液中Li+向多孔碳材料区迁移 D.充电时,电池总反应为Li2O2-x 2Li+(1-x‎2‎)O2↑‎ 答案　D　‎ 考点二　电解原理及其应用 ‎6.(2018课标Ⅰ,13,6分)最近我国科学家设计了一种CO2+H2S协同转化装置,实现对天然气中CO2和H2S的高效去除。示意图如下图所示,其中电极分别为ZnO@石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯,石墨烯电极区发生反应为:‎ ‎①EDTA-Fe2+-e- EDTA-Fe3+‎ ‎②2EDTA-Fe3++H2S 2H++S+2EDTA-Fe2+‎ - 21 -‎ 该装置工作时,下列叙述错误的是(　　)‎ ‎　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　 ‎ A.阴极的电极反应:CO2+2H++2e- CO+H2O B.协同转化总反应:CO2+H2S CO+H2O+S C.石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低 D.若采用Fe3+/Fe2+取代EDTA-Fe3+/EDTA-Fe2+,溶液需为酸性 答案　C　‎ ‎7.(2017课标Ⅱ,11,6分)用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜,电解质溶液一般为H2SO4-H2C2O4混合溶液。下列叙述错误的是(　　)‎ A.待加工铝质工件为阳极 B.可选用不锈钢网作为阴极 C.阴极的电极反应式为:Al3++3e- Al D.硫酸根离子在电解过程中向阳极移动 答案　C　‎ ‎8.(2017课标Ⅲ,11,6分)全固态锂硫电池能量密度高、成本低,其工作原理如图所示,其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料,电池反应为:16Li+xS8 8Li2Sx(2≤x≤8)。下列说法错误的是(　　)‎ A.电池工作时,正极可发生反应:2Li2S6+2Li++2e- 3Li2S4‎ B.电池工作时,外电路中流过0.02 mol电子,负极材料减重0.14 g C.石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性 D.电池充电时间越长,电池中Li2S2的量越多 答案　D　‎ ‎9.(2019北京理综,27,14分)氢能源是最具应用前景的能源之一,高纯氢的制备是目前的研究热点。‎ ‎(1)甲烷水蒸气催化重整是制高纯氢的方法之一。‎ ‎①反应器中初始反应的生成物为H2和CO2,其物质的量之比为4∶1,甲烷和水蒸气反应的方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎②已知反应器中还存在如下反应:‎ ⅰ.CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)　ΔH1‎ ⅱ.CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)　ΔH2‎ ⅲ.CH4(g) C(s)+2H2(g)　ΔH3‎ ‎……‎ - 21 -‎ ⅲ为积炭反应,利用ΔH1和ΔH2计算ΔH3时,还需要利用　　　　　　　　　　　　　　　　　反应的ΔH。 ‎ ‎③反应物投料比采用n(H2O)∶n(CH4)=4∶1,大于初始反应的化学计量数之比,目的是　　　　　　(选填字母序号)。 ‎ a.促进CH4转化　　b.促进CO转化为CO2‎ c.减少积炭生成 ‎④用CaO可以去除CO2。H2体积分数和CaO消耗率随时间变化关系如下图所示。‎ 从t1时开始,H2体积分数显著降低,单位时间CaO消耗率　　　　(填“升高”“降低”或“不变”)。此时CaO消耗率约为35%,但已失效,结合化学方程式解释原因:　 ‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)可利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢,工作示意图如下。通过控制开关连接K1或K2,可交替得到H2和O2。‎ ‎①制H2时,连接　　　　。产生H2的电极反应式是　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎②改变开关连接方式,可得O2。‎ ‎③结合①和②中电极3的电极反应式,说明电极3的作用:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ 答案　(1)①CH4+2H2O 4H2+CO2‎ ‎②C(s)+2H2O(g) CO2(g)+2H2(g)或C(s)+CO2(g) 2CO(g)‎ ‎③abc ‎④降低　CaO+CO2 CaCO3,CaCO3覆盖在CaO表面,减少了CO2与CaO的接触面积 ‎(2)①K1　2H2O+2e- H2↑+2OH-‎ ‎③制H2时,电极3发生反应:Ni(OH)2+OH--e- NiOOH+H2O。制O2时,上述电极反应逆向进行,使电极3得以循环使用 ‎10.(2018课标Ⅰ,27,14分)焦亚硫酸钠(Na2S2O5)在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛。回答下列问题:‎ ‎(1)生产Na2S2O5,通常是由NaHSO3过饱和溶液经结晶脱水制得。写出该过程的化学方程式　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)利用烟道气中的SO2生产Na2S2O5的工艺为:‎ ‎①pH=4.1时,Ⅰ中为　　　　　　溶液(写化学式)。 ‎ ‎②工艺中加入Na2CO3固体、并再次充入SO2的目的是　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ - 21 -‎ ‎(3)制备Na2S2O5也可采用三室膜电解技术,装置如图所示,其中SO2碱吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。阳极的电极反应式为　　　　　　　　　　　。电解后,　　　室的NaHSO3浓度增加。将该室溶液进行结晶脱水,可得到Na2S2O5。 ‎ ‎(4)Na2S2O5可用作食品的抗氧化剂。在测定某葡萄酒中Na2S2O5残留量时,取50.00 mL葡萄酒样品,用0.010 00 mol·L-1的碘标准液滴定至终点,消耗10.00 mL。滴定反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　,该样品中Na2S2O5的残留量为　　　g·L-1(以SO2计)。 ‎ 答案　(1)2NaHSO3 Na2S2O5+H2O ‎(2)①NaHSO3　②得到NaHSO3过饱和溶液 ‎(3)2H2O-4e- O2↑+4H+　a ‎(4)S2O‎5‎‎2-‎+2I2+3H2O 2SO‎4‎‎2-‎+4I-+6H+　0.128‎ 教师专用题组 ‎　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　 ‎ 考点一　原电池原理及其应用 ‎1.(2017课标Ⅰ,11,6分)支撑海港码头基础的钢管桩,常用外加电流的阴极保护法进行防腐,工作原理如图所示,其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是(　　)‎ A.通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零 B.通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩 C.高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流 D.通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整 答案　C　‎ ‎2.(2016课标Ⅱ,11,6分)Mg-AgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误的是(　　)‎ A.负极反应式为Mg-2e- Mg2+‎ B.正极反应式为Ag++e- Ag C.电池放电时Cl-由正极向负极迁移 D.负极会发生副反应Mg+2H2O Mg(OH)2+H2↑‎ 答案　B　‎ ‎3.(2016课标Ⅲ,11,6分)锌—空气燃料电池可用作电动车动力电源,电池的电解质溶液为KOH溶液,反应为2Zn+O2+4OH-+2H2O 2Zn(OH‎)‎‎4‎‎2-‎。下列说法正确的是(　　)‎ A.充电时,电解质溶液中K+向阳极移动 B.充电时,电解质溶液中c(OH-)逐渐减小 C.放电时,负极反应为:Zn+4OH--2e- Zn(OH‎)‎‎4‎‎2-‎ D.放电时,电路中通过2 mol电子,消耗氧气22.4 L(标准状况)‎ 答案　C　‎ - 21 -‎ ‎4.(2015课标Ⅱ,26,14分)酸性锌锰干电池是一种一次性电池,外壳为金属锌,中间是碳棒,其周围是由碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等组成的糊状填充物。该电池放电过程产生MnOOH。回收处理该废电池可得到多种化工原料。有关数据如下表所示:‎ 溶解度/(g/100 g水)‎ ‎　　　　温度/℃‎ 化合物　　　‎ ‎0‎ ‎20‎ ‎40‎ ‎60‎ ‎80‎ ‎100‎ NH4Cl ‎29.3‎ ‎37.2‎ ‎45.8‎ ‎55.3‎ ‎65.6‎ ‎77.3‎ ZnCl2‎ ‎343‎ ‎395‎ ‎452‎ ‎488‎ ‎541‎ ‎614‎ 化合物 Zn(OH)2‎ Fe(OH)2‎ Fe(OH)3‎ Ksp近似值 ‎10-17‎ ‎10-17‎ ‎10-39‎ 回答下列问题:‎ ‎(1)该电池的正极反应式为　　　　　　　　　　　　,电池反应的离子方程式为　。 ‎ ‎(2)维持电流强度为0.5 A,电池工作5分钟,理论上消耗锌　　　　g。(已知F=96 500 C·mol-1) ‎ ‎(3)废电池糊状填充物加水处理后,过滤,滤液中主要有ZnCl2和NH4Cl,二者可通过　　　　　　　　　　分离回收;滤渣的主要成分是MnO2、　　　　和　　　　,欲从中得到较纯的MnO2,最简便的方法为　　　　　　,其原理是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(4)用废电池的锌皮制备ZnSO4·7H2O的过程中,需除去锌皮中的少量杂质铁,其方法是:加稀H2SO4和H2O2溶解,铁变为　　　　,加碱调节至pH为　　　　时,铁刚好沉淀完全(离子浓度小于1×10-5 mol·L-1时,即可认为该离子沉淀完全);继续加碱至pH为　　　　时,锌开始沉淀(假定Zn2+浓度为0.1 mol·L-1)。若上述过程不加H2O2后果是　　　　　　　　,原因是　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ 答案　(14分)(1)MnO2+H++e- MnOOH ‎2MnO2+Zn+2H+ 2MnOOH+Zn2+(每空1分,共2分)‎ ‎[注:式中Zn2+可写为Zn(NH3‎)‎‎4‎‎2+‎、Zn(NH3)2Cl2等,H+可写为NH‎4‎‎+‎]‎ ‎(2)0.05(2分)‎ ‎(3)加热浓缩、冷却结晶　碳粉　MnOOH　空气中加热 碳粉转变为CO2,MnOOH氧化为MnO2(每空1分,共5分)‎ ‎(4)Fe3+　2.7　6　Zn2+和Fe2+分离不开　Fe(OH)2和Zn(OH)2的Ksp相近(每空1分,共5分)‎ 考点二　电解原理及其应用 ‎5.(2016北京理综,12,6分)用石墨电极完成下列电解实验。‎ 实验一 实验二 装置 现象 a、d处试纸变蓝;b处变红,局部褪色;c处无明显变化 两个石墨电极附近有气泡产生;n处有气泡产生……‎ 下列对实验现象的解释或推测不合理的是(　　)‎ A.a、d处:2H2O+2e- H2↑+2OH-‎ B.b处:2Cl--2e- Cl2↑‎ C.c处发生了反应:Fe-2e- Fe2+‎ D.根据实验一的原理,实验二中m处能析出铜 - 21 -‎ 答案　B　‎ ‎6.(2015福建理综,11,6分)某模拟“人工树叶”电化学实验装置如下图所示,该装置能将H2O和CO2转化为O2和燃料(C3H8O)。下列说法正确的是(　　)‎ A.该装置将化学能转化为光能和电能 B.该装置工作时,H+从b极区向a极区迁移 C.每生成1 mol O2,有44 g CO2被还原 D.a电极的反应为:3CO2+18H+-18e- C3H8O+5H2O 答案　B　‎ ‎7.(2015福建理综,9,6分)纯净物X、Y、Z转化关系如图所示,下列判断正确的是(　　)‎ ‎　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　 ‎ A.X可能是金属铜 B.Y不可能是氢气 C.Z可能是氯化钠 D.Z可能是三氧化硫 答案　A　‎ ‎【三年模拟】‎ 时间:35分钟　分值:80分 一、选择题(每小题5分,共55分)‎ ‎1.(2020届湖南雅礼中学月考三,9)利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产中的应用。‎ 下列说法正确的是(　　)‎ A.氯碱工业中,X电极上的反应式是4OH--4e- 2H2O+O2↑‎ B.电解精炼铜时,Z溶液中的Cu2+浓度不变 C.在铁片上镀铜时,Y是纯铜 D.制取金属钠时,Z是熔融的氯化钠 答案　D - 21 -‎ ‎　2.(2020届湖南长沙一中月考二,8)深埋在潮湿土壤中的铁管道,在硫酸盐还原菌(一种厌氧微生物)的作用下,能被硫酸根离子腐蚀,其电化学腐蚀原理如图所示。下列与此原理有关的说法错误的是(　　)‎ A.负极反应为SO‎4‎‎2-‎+5H2O+8e- HS-+9OH-‎ B.输送暖气的管道不易发生此类腐蚀 C.这种情况下,Fe腐蚀的最终产物为FeO或Fe(OH)2‎ D.管道上刷富锌油漆可以延缓管道的腐蚀 答案　A ‎3.(2020届湖南长沙一中月考二,10)手持技术的氧电化学传感器可用于测定O2含量,下图为某种氧电化学传感器的原理示意图。已知在测定O2含量过程中,电解质溶液的质量保持不变。一定时间内,若通过传感器的待测气体为a L(标准状况),某电极增重了b g。下列说法正确的是(　　)‎ A.Pt电极为负极 B.反应过程中转移OH-的物质的量为0.125b mol C.Pb电极上发生的电极反应为Pb-2e-+2OH- Pb(OH)2‎ D.待测气体中氧气的体积分数为‎0.35ba 答案　B　‎ ‎4.(2020届湖南长沙一中月考二,14)某柔性屏手机的柔性电池以碳纳米管作电极材料,以吸收ZnSO4溶液的有机高聚物作固态电解质,其电池总反应为MnO2+‎1‎‎2‎Zn+(1+x‎6‎)H2O+‎1‎‎6‎ZnSO4MnOOH+‎1‎‎6‎ZnSO4[Zn(OH)2]3·xH2O,其电池结构如图1所示,图2是有机高聚物的结构片段。‎ 下列说法中,不正确的是(　　)‎ A.碳纳米管具有导电性,可用作电极材料 B.放电时,Zn2+移向MnO2膜 C.充电时,电池的阳极反应为MnOOH-e- MnO2+H+‎ D.合成有机高聚物的单体是 答案　C　‎ - 21 -‎ ‎5.(2020届湖南师大附中月考三,13)由相同金属电极及其不同浓度的盐溶液组成的电池称为浓差电池,电子由溶液浓度较小的一极流向浓度较大的一极。如图所示装置中,X电极与Y电极初始质量相等。进行实验时,先闭合K2,断开K1,一段时间后,再断开K2,闭合K1,即可形成浓差电池,电流计指针偏转。下列说法不正确的是(　　)‎ A.充电前,该电池两电极不存在电势差 B.放电时,右池中的NO‎3‎‎-‎通过离子交换膜移向左池 C.充电时,当外电路通过0.1 mol电子时,两电极的质量差为10.8 g D.放电时,电极Y为电池的正极 答案　C　‎ ‎6.(2020届湖南长沙明德中学月考二,13)2019年诺贝尔化学奖于2019年10月9日隆重揭晓!John B.Goodenough、M.Stanley Whittingham、Akira Yoshino三位科学家共同荣获诺贝尔化学奖,他们在锂电池的发展上做出了卓越贡献。用Li、石墨复合材料与Fe2O3纳米材料作电极的锂离子电池,在循环充放电过程中可实现对磁性的可逆调控。下列有关说法错误的是(　　)‎ A.该电池的电解质溶液可以是硫酸溶液 B.放电时,总反应是6Li+Fe2O3 3Li2O+2Fe C.充电时,阳极反应是2Fe+3Li2O-6e- Fe2O3+6Li+‎ D.充放电过程中,电池可在被磁铁吸引和不吸引之间循环调控 答案　A　‎ ‎7.(2018湖南长郡中学二模,11)铝离子电池研发中心的成立,标志着高性能铝离子电池从实验研发向生产应用的推广和迈进。该速充电池以金属铝和特殊的三维石墨泡沫(Cn)为电极,用AlCl‎4‎‎-‎、Al2Cl‎7‎‎-‎和有机阳离子(R+)组成电解质溶液,其放电工作原理如图所示。下列说法不正确的是(　　)‎ - 21 -‎ A.充电时,每生成1 mol Al,电解质溶液中会增加4 mol AlCl‎4‎‎-‎ B.充电时,铝电极上发生还原反应 C.充电时,AlCl‎4‎‎-‎向铝电极方向移动 D.放电时,负极反应式为Al-3e-+7AlCl‎4‎‎-‎ 4Al2Cl‎7‎‎-‎ 答案　C　‎ ‎8.(2019湖南四校摸底调研,8)LED系列产品是一类新型节能产品。图甲是NaBH4/H2O2燃料电池的装置示意图,图乙是LED发光二极管的装置示意图。下列叙述错误的是(　　)‎ A.电池应选用阳离子交换膜,Na+向A极区移动 B.电池A极区的电极反应式为H2O2+2e- 2OH-‎ C.每有1 mol NaBH4参加反应,转移电子数为4NA D.要使LED发光二极管正常发光,图乙中的导线a应与图甲中的B极相连 答案　C　‎ ‎9.(2019湖北部分重点中学起点考试,12)硼酸(H3BO3)为一元弱酸,已知H3BO3与足量NaOH溶液反应的离子方程式为H3BO3+OH- B(OH‎)‎‎4‎‎-‎,H3BO3可以通过电解的方法制备。其工作原理如图所示(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1 mol电子时,可得到1 mol H3BO3‎ 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2H2O-4e- O2↑+4H+‎ D.B(OH‎)‎‎4‎‎-‎穿过阴膜进入阴极室,Na+穿过阳膜进入产品室 答案　A　‎ ‎10.(2019江西名校3月联考,11)利用膜技术原理和电化学原理制备少量硫酸和绿色硝化剂N2O5,装置如图所示,下列说法正确的是(　　)‎ A.b电极反应式是O2+4e-+2H2O 4OH-‎ B.电解后乙装置d电极附近溶液的pH不变 C.c电极反应式为N2O4-2e-+H2O N2O5+2H+‎ D.甲中每消耗1 mol SO2,乙装置中有1 mol H+通过隔膜 答案　B - 21 -‎ ‎11.(2018广东珠海摸底,11)一定条件下,实验室利用如图所示装置,通过测量电压求算Ksp(AgCl)。工作一段时间后,两电极质量均增大。下列说法正确的是(　　)‎ A.右池中银电极作负极 B.总反应式为Ag++Cl- AgCl↓‎ C.正极电极反应式为Ag-e- Ag+‎ D.盐桥中的NO‎3‎‎-‎向右池方向移动 答案　B　‎ 二、非选择题(25分)‎ ‎12.(2020届湖南长郡中学月考三,12)(12分)如图所示,A、B、C、D均为石墨电极,E、F分别为短周期相邻两种活泼金属元素的单质,且E能与NaOH溶液反应,按图示接通电路,反应一段时间。‎ ‎(1)甲池是　　　　(填“原电池”或“电解池”)装置,电极A的名称是　　　　。 ‎ ‎(2)C极为　　　　　(填“阴极”或“阳极”),电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(3)烧杯中溶液会变蓝的是　　　　(填“a”或“b”)。 ‎ ‎(4)甲池中总反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ 答案　(1)电解池　阳极　(2)阳极　2Cl--2e- Cl2↑‎ ‎(3)a　(4)2Cu2++2H2O 2Cu+O2↑+4H+‎ ‎13.(2020届湖南师大附中月考三,16)(13分)电镀行业产生的酸性含铬废水对环境有污染,其中所含的Cr(Ⅵ)是主要污染物,可采用多种处理方法将其除去。查阅资料可知:‎ ‎①在酸性环境下,Cr(Ⅵ)通常以Cr2O‎7‎‎2-‎的形式存在;‎ ‎②Cr2O‎7‎‎2-‎的氧化能力强于CrO‎4‎‎2-‎;‎ ‎③常温下,部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如下表所示;‎ 阳离子 Fe3+‎ Fe2+‎ Cr3+‎ 开始沉淀的pH ‎1.9‎ ‎7.0‎ ‎4.3‎ 沉淀完全的pH ‎3.2‎ ‎9.0‎ ‎5.6‎ Ⅰ.腐蚀电池法 ‎(1)向酸性含铬废水中投放废铁屑和焦炭,利用原电池原理还原Cr(Ⅵ)。下列关于焦炭的说法正确的是　　　　(填字母代号)。 ‎ a.作原电池的正极　　b.在反应中作还原剂 c.表面可能有气泡产生 - 21 -‎ Ⅱ.电解还原法 向酸性含铬废水中加入适量NaCl固体,以Fe为电极电解,经过一段时间,有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀生成排出,从而使废水中铬含量低于排放标准。电解装置如图1所示。‎ 图1‎ ‎(2)A极连接电源的　　　　极,A极上发生的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(3)电解开始时,B极上除了发生产生H2的反应外,还有少量Cr2O‎7‎‎2-‎在B极上直接放电,该反应的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(4)电解过程中,溶液的pH不同时,通电时间(t)与溶液中铬元素去除率的关系如图2所示。‎ 图2‎ ‎①由图可知,电解还原法反应采取的最佳pH范围为　　　　(填字母代号)。 ‎ ‎　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　 ‎ a.2~4 b.4~6 c.6~10‎ ‎②解释曲线Ⅰ和曲线Ⅳ去除率低的原因:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ 答案　(1)ac　(2)正　Fe-2e- Fe2+‎ ‎(3)Cr2O‎7‎‎2-‎+14H++6e- 2Cr3++7H2O ‎(4)①b　②曲线Ⅰ的pH较小,此时Cr(Ⅵ)被还原生成的Cr3+难以生成Cr(OH)3沉淀,仍以Cr3+形式存在于溶液中,导致去除率较低;曲线Ⅳ的pH较大,铬元素主要以CrO‎4‎‎2-‎形式存在,其氧化能力弱于Cr2O‎7‎‎2-‎,Cr(Ⅵ)难以被还原并生成沉淀,导致去除率较低 - 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