2025届高三化学一轮复习 化学反应与电能

化学反应与电能 一、选择题:本题共14小题,每小题3分,共42分。 1.利用CO2的氧化性制成的新型固态电池有望成为火星探测器的供电设备。该电池的正、负极分别为碳纳米管、金属钠,电解质为Na3Zr2Si2PO12固体。该电池放电时,下列说法正确的是 A.将电能转化为化学能 B.CO2在正极上得到电子 C.电子通过Na3Zr2Si2PO12移向正极 D.负极上发生还原反应 2.《茶经·四之器》中提到:“鍑,以生铁为之。今人有业冶者,所谓急铁,其铁以耕刀之趄炼而铸之”“漉水囊,若常用者。其格,以生铜铸之,以备水湿无有苔秽、腥涩之意;以熟铜、苔秽;铁,腥涩也……又作油绿囊以贮之”。注:“鍑”(同“釜”,即锅)为古代人煮茶用的生铁锅;“油绿囊”为绿色油布口袋。下列说法正确的是 A.“漉水囊”相当于分液漏斗 B.“鍑”被腐蚀时,负极反应为Fe-3e-Fe3+ C.“熟铜”在潮湿的空气中被腐蚀生成“苔秽”,不属于电化学腐蚀 D.“油绿囊”的作用是把“漉水囊”整个装起来,防止“漉水囊”被水打湿,属于金属防护的方法 3.我国科学家开发了FeCo-NSC催化剂,设计一种新型锌-空气电池,装置如图所示。放电时, 下列说法错误的是 　　A.右侧电极电势比左侧电极高 B.FeCo-NSC能降低正极反应的活化能 C.OH-向Zn极附近迁移 D.正极反应为O2+4e-+2H2O4OH- 4.下列指定反应的离子方程式一定正确的是 A.碱性锌锰电池中,MnO2参与的电极反应:MnO2+e-+2H2OMn(OH)2+OH- B.用铜作电极电解NaCl溶液:2Cl-+2H2OH2↑+Cl2↑+2OH- C.氢氧燃料电池的负极反应:O2+2H2O+4e-4OH- D.用惰性电极电解AgNO3溶液:4Ag++2H2O4Ag+O2↑+4H+ 5.下列叙述正确的是 A.图A是验证NaCl溶液(含酚酞)电解产物的装置 B.图B是验证铁的吸氧腐蚀的装置 C.图C是在铁片上镀铜的装置 D.图D是电解熔融氯化铝制备金属铝的装置 6.氟是特种塑料、橡胶和冷冻剂中的关键元素,在无水HF中电解KHF2可制得单质氟:2KHF22KF+H2↑+F2↑。下列说法正确的是 A.阳极上发生还原反应 B.阴极反应为2H-2e-H2↑+4F- C.需将电解产生的两种气体严格分开 D.理论上,每转移1 mol e-,可得到22.4 L(标准状况)F2 7.科学家设计了一种可循环利用二氧化碳提供氧气的装置(如图所示),总反应为2CO22CO+O2。下列说法错误的是 A.该装置中的能量转化方式主要为太阳能→电能→化学能 B.X电极连接太阳能电池的负极 C.Z离子是H+,离子交换膜为质子交换膜 D.Y电极的电极反应为CO2+2H++2e-CO+H2O 8.游泳池水质普遍存在尿素超标的现象,一种电化学除去游泳池中尿素的实验装置如图所示(样品溶液成分见图示),其中钌钛常用作析氯电极,不参与电解。已知:3NaClO+CO(NH2)23NaCl+2H2O+N2↑+CO2↑。下列说法错误的是 A.不锈钢电极为阳极,发生氧化反应 B.钌钛电极上发生的反应为2Cl--2e-Cl2↑ C.不锈钢电极附近的溶液可使酚酞溶液变红 D.常温常压下生成28 g N2,电路中至少通过6 mol 电子 9.我国科学家以石墨烯壳层封装钴镍纳米粒子的“铠甲”催化剂作电极,实现了合成气中H2S杂质的高效去除,其工作原理如图所示。下列说法错误的是 A.x为电源的负极 B.阴极区溶液的pH增大 C.阳极的电极反应为xH2S-2xe-Sx+2xH+ D.通电一段时间后,阴极区的溶液可以补充到阳极区,实现电解液的再生 10.固体氧化物燃料电池(SOFC)可以利用化石燃料直接发电,在发电的同时还可得到有价值的化学品。 下图是乙烷质子导体SOFC的结构图。下列说法正确的是 A.电流从电极a经导线流向电极b B.电极a的电极反应为C2H6-2e-C2H4+2H+ C.该电池采用酸性电解质溶液 D.相同条件下,两电极消耗乙烷与O2的体积比为1∶1 11.某同学做如下实验: 装置 现象 电流计指针未发生偏转 电流计指针发生偏转 下列说法正确的是 A.铁片Ⅰ、Ⅲ的腐蚀速率相等 B.用KSCN溶液检验铁片Ⅲ、Ⅳ附近的溶液,可判断电池的正、负极 C.加热铁片Ⅰ所在的烧杯,电流计指针会发生偏转 D.“电流计指针未发生偏转”说明铁片Ⅰ、Ⅱ均未被腐蚀 12.双极膜在电渗析中应用广泛,它是由阳离子交换膜和阴离子交换膜复合而成的(盐电离出的阴、阳离子均不能通过双极膜)。双极膜内层为水层,工作时水层中的H2O解离成H+和OH-,并分别通过离子交换膜向两侧迁移。下图为NaBr溶液的电渗析装置示意图。 下列说法错误的是 A.出口1、2的物质分别为Na2SO4溶液、NaOH溶液 B.出口4、5的物质分别为NaBr溶液、Na2SO4溶液 C.出口3的溶液的密度小于进入盐室的溶液的密度 D.阴极的电极反应为2H++2e-H2↑ 13.中国科学院研发了一种新型钾电池,该电池有望成为锂电池的替代品。该电池的电解质为CF3SO3K溶液,其简要组成如图所示。电池放电时的总反应为2KC14H10+xMnFe(CN)62K1-xC14H10+xK2MnFe(CN)6。下列说法正确的是 A.放电时,电子从电极A经导线流向电极B B.充电时,阳极反应为K2MnFe(CN)6-2e-2K++MnFe(CN)6 C.放电时,CF3SO3K溶液的浓度变大 D.充电时,当外电路中转移2 mol e-时,两极质量变化的差值为78 g 14.以乙醇燃料电池为电源,电解含NO的废气制备HNO3的示意图(c、d均为石墨电极)如下。下列说法错误的是 A.甲池中H+向b电极迁移,乙池中H+向d电极迁移 B.c电极反应为 NO-3e-+2H2ON+4H+ C.用该法制备1 mol HNO3时,需要吸收1 mol O2 D.忽略体积变化,电解前后乙池右侧溶液的pH不变 二、非选择题:本题共4小题,共58分。 15.(13分)氯碱工业是传统基础化工原料行业,具有较高的经济延伸价值,对国民经济的发展具有重要意义。如图所示,某同学设计了一个燃料电池用于探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理,其中乙装置中X为阳离子交换膜。 (1)甲烷燃料电池负极的电极反应为　　　　　　　　　　。 (2)C2电极为　　　　极。 (3)若有2.24 L(标准状况)氧气参加反应,则丙装置中阴极析出铜的质量为　　　　 g。 (4)请用下图所示仪器装置设计一个包括电解饱和食盐水并测定电解时产生的氢气的体积和检验氯气的氧化性的实验装置。 ①所选仪器连接时,各接口的顺序是A接　　　　、　　　　接　　　　;B接　　　　、　　　　接　　　　。(填各接口字母) ②电解一段时间后,加入　　　　(填化学式)可使溶液复原。 ③实验时,电极材料为铁电极与石墨电极,装置中的石墨电极为　　　　(填“X”或“Y”)极,此电解总反应的离子方程式为　　　　　　　　　　。 　　 16.(14分)电化学水处理法是一种环境友好型技术,可用于废水处理等,其操作简便灵活,而且处理效果好。 (1)某饮料厂排放的废水含磷量不达标。利用图1装置可将废水中的P以FePO4沉淀的形式除去。 ①在碱性锌锰电池中,负极的电极反应是　　　　　　　　　　　。 ②Y极材料为　　　　,阳极发生的总反应为　　　　　　　　　　　。 ③每消耗39 g Zn,理论上沉淀　　　　mol P。 (2)科研人员设计的图2装置(电极均为惰性电极)可利用工业废水发电进行NH3的制备。 ①该装置　　　　(填“能”或“不能”)在常温下工作。 ②M为一种含碳微粒(碳元素为+4价),装置甲中A极上的电极反应为　　　　　　　　　　　　　　。 ③装置乙中NH3在　　　　(填“C极”或“D极”)表面产生。 ④装置甲中生成的N2与装置乙中消耗的N2的物质的量之比为　　　　。 　　 17.(15分)KIO3常用作食盐中的补碘剂,常用电解法制备KIO3:先将一定量的碘溶于过量氢氧化钾溶液中,发生反应:3I2+6KOH5KI+KIO3+3H2O,将反应后的溶液加入阳极区,向阴极区中加入氢氧化钾溶液,电解可得KIO3。装置如图所示,回答下列问题: (1)电解过程中,通过阳离子交换膜的离子主要为　　　　,其迁移方向是　　　　(填“M→N”或“N→M”)。 (2)若电解时用铅蓄电池作电源,则铅蓄电池的Pb电极与装置中的电极　　　　(填“M”或“N”)相连,M电极反应为　　　　　　　　　　　　　　　,当铅蓄电池消耗2 mol单质铅时,电解生成气体的物质的量是　　　　　　mol。 (3)若电解结束时,理论上消耗76.2 g I2,则阳极反应生成　　　　 mol KIO3。 (4)常温下,若阴极区KOH溶液的体积为1 L,电解一段时间后,阴极区溶液的pH由13升到14,则有　　　　mol离子通过离子交换膜。(忽略溶液体积变化) (5)若电解池工作前,阳极室和阴极室中电解液质量相等,当转移　　　　mol电子时,两侧电解液的质量差为308 g。 18.(16分)电化学原理在防止金属腐蚀、能量转换以及物质合成等方面应用广泛。回答下列问题: (1)可采用电化学防护技术减缓海水中钢铁设施的腐蚀,图1是钢铁桥墩部分防护的原理示意图。 　　　　　图1　　　　　　　　　　　　　　　　　图2　　　　　　　　　　　　图3 ①K 与M连接时,钢铁桥墩的电化学防护方法为　　　　　　　　　　　　。 ②K与N连接时,钢铁桥墩为　　　　(填“正”、“负”、“阴”或“阳”)极,电极反应为　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)我国科学家最近发明了一种Zn-PbO2电池,电解质为K2SO4、H2SO4和KOH,由m和n两种离子交换膜隔开,形成A、B、C三个电解质溶液区域,结构示意图如图2所示。 ①电池中,PbO2电极为　　　　(填“正”或“负”)极,该电极的电极反应为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ②B区域的电解质为　　　　(填“K2SO4”、“H2SO4”或“KOH”)。n膜为　　　　　　　(填“阳离子交换膜”或“阴离子交换膜”)。 ③此电池维持电流强度0.5 A(相当于每秒通过5×10-6 mol电子),连续工作160分钟即接近失效。如果制造该电池需要6 g锌粉,则电池失效时仍有　　　　%的金属锌未参加反应。 (3)以四甲基氯化铵[(CH3)4NCl]水溶液为原料,通过电解法可以制备四甲基氢氧化铵[(CH3)4NOH],装置如图3所示。 ①阴极的产物有　　　　　　　　　。 ②电解总反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　。 　　 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 B D A D B C D A C B C B B C 15.(1)CH4-8e-+2H2OCO2+8H+(2分) (2)阳(1分) (3)12.8(2分) (4)①G,F,H,D,E,C(3分) ②HCl(2分) ③Y(1分);2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑(2分) 16.(1)①Zn-2e-+2OH-Zn(OH)2 (2分) ②铁(1分);4Fe-8e-+O2+4H++4P4FePO4+2H2O(2分) ③0.6(2分) (2)①不能(1分) ②CH3CHO-10e-+14OH-2C+9H2O(2分) ③D极(2分) ④3∶5(2分) 17.(1)K+(1分);M→N(2分) (2)N(2分);I-+6OH--6e-I+3H2O(2分);2(2分) (3)1(2分) (4)0.9(2分) (5)4(2分) 18.(1)①外加电流法(2分) ②正(1分);O2+4e-+2H2O4OH-(2分) (2)①正(1分);PbO2+2e-+4H++SPbSO4+2H2O(2分) ②K2SO4(1分);阴离子交换膜(1分) ③74(2分) (3)①(CH3)4NOH、H2(2分) ②2(CH3)4NCl+2H2O2(CH3)4NOH+H2↑+Cl2↑(2分) 第 10 页 共 10 页 学科网（北京）股份有限公司 $$