2025届高中化学一轮复习高频考点专题训练：化学能与电能

2025届高中化学一轮复习高频考点专题训练：化学能与电能 一、单选题 1．某氢氧燃料电池的工作示意图如图所示。下列说法正确的是( ) A.电极电势：电极电极 B.离子移动方向：电极a C.负极上的电极反应式： D.放电过程中电解质溶液中的不断减小 2．（）在聚氨酯泡沫塑料、树脂、人造纤维的合成方面应用广泛，利用电催化反应可将生物质产品（）和（甘油：）转化为高附加值的化学品，电催化装置如图所示。在电解过程中，下列说法正确的是( ) A.电子移动方向： B.电极的电极反应式为 C.透过质子交换膜从右向左移动 D.当生成时，理论上外电路转移电子 3．下列实验装置能达到相应实验目的的是( ) 实验装置 实验目的 A验证的还原性 B除去中的 C加热熔融固体 D保护铁件 A.A B.B C.C D.D 4．科学家使用研制了一种可充电电池(如图所示)。电池工作一段时间后，电极上检测到和少量。下列叙述正确的是( ) A.充电时，向阳极方向迁移 B.充电时，会发生反应 C.放电时，正极反应有 D.放电时，电极质量减少，电极生成了 5．羟基自由基具有极强的氧化能力，它能有效地氧化降解废水中的有机污染物。在直流电源作用下，利用双极膜电解池产生羟基自由基处理含苯酚废水和含甲醛废水，原理如图所示。已知：双极膜中间层中的解离为和。下列说法错误的是( ) A.M极为阴极，电极反应式： B.双极膜中解离出的透过膜a向N极移动 C.每处理甲醛，理论上有透过膜b D.通电一段时间后，理论上苯酚和甲醛转化生成物质的量之比为6:7 6．在生产、生活中金属腐蚀所带来的损失非常严重，下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是( ) A.生铁浸泡在食盐水中会发生析氢腐蚀 B.钢铁发生吸氧腐蚀的正极的电极反应式为 C.在轮船的底部镶嵌不易腐蚀的铜块，可以提高船体的使用寿命，利用了牺牲阳极法 D.将钢铁闸门与电源正极相连的防腐措施属于外加电流法 7．科学家设计出质子膜燃料电池，实现了利用废气资源回收能量并得到单质硫。质子膜燃料电池的结构示意图如下图所示。下列说法正确的是( ) A.电极b为电池的负极 B.电极a上发生的反应式： C.电路中每通过4mol电子，理论上在电极a消耗 D.每参与反应，有经质子膜进入正极区 8．一种聚合物锂电池通过充、放电可实现“大气固碳”，其工作原理如图所示。该电池在充电时，通过催化剂的选择性控制，只有发生氧化释放出和。下列说法正确的是( ) A.该电池可选用含的水溶液作电解质 B.图中的移动方向是充电时的移动方向 C.充电时，阳极发生的反应为： D.该电池每循环充、放电子各4mol，理论上可固定标准状况下22.4L 9．和都是比较稳定的分子，科学家利用电化学装置实现两种分子的耦合转化，其原理如下图所示： 下列说法正确的是( ) A.X为电源的负极 B.固体电解质中转移时电路中转移电子数为1mol C.电极A生成的反应式是： D.相同条件下，若生成乙烯和乙烷体积比为1：1，则消耗和体积比为3：4 10．利用下图所示装置可模拟电解原理在工业上的应用。下列说法中正确的是( ) A.外加电流的阴极保护法，Y是待保护金属 B.铁制品表面镀锌，X为锌、Y为铁、Z为 C.铜的精炼，X是纯铜，Y是粗铜，Z是 D.氯碱工业，X为铁、Y为石墨，Z为精制饱和食盐水 11．燃料电池能有效提高能源利用率，具有广泛的应用前景。下列物质均可用作燃料电池的燃料，其中最环保的是( ) A.甲醇 B.氢气 C.液化石油气 D.天然气 12．下列指定反应的离子方程式正确的是( ) A.用铜电极电解HCl溶液： B.电解精炼粗铜时阳极反应一定是： C.用惰性电极电解溶液： D.钢铁发生吸氧腐蚀或者析氢腐蚀时负极反应为： 13．氨气含氢量高，是很好的氢源载体，燃料电池结构如图所示。下列说法错误的是( ) A.b极发生还原反应 B.电池工作过程中从极向极移动 C.负极的电极反应式为 D.a极消耗的与极消耗的物质的量之比为4：3 14．一种可穿戴电池的结构如图所示，该电池的总反应为。下列关于电池工作原理的说法中，错误的是( ) A.为负极 B.电子由负极经隔离膜流向正极 C.正极反应式为 D.凝胶电解质可提高电池的安全性和稳定性 15．锌—空气电池(原理如图)适宜用作城市电动车的动力电源。该电池放电时转化为。该电池工作时，下列说法正确的是( ) A.向锌电极移动 B.石墨电极是该电池的负极 C.电极的电极反应式： D.当电路中流过电子，消耗的体积为22.4L(标准状况下) 16．关于二次电池铅蓄电池的说法中错误的是( ) A.在放电时，正极发生的反应是： B.在放电时，电池中硫酸的浓度减小 C.当两极物质都转化为时，铅蓄电池将停止工作 D.在放电时，该电池的负极质量增加 二、多选题 17．某过渡金属（M）一锂离子电池的结构如图所示，总反应式为，下列说法不正确的是( ) A.放电时电子从流入A1，还原电极B中的金属元素M B.当移向电极A时，化学能转化为电能 C.电解质不能用水溶液，但可用离子液体 D.充电时B电极的反应式为： 18．羟基自由基（）具有强氧化性，可用于处理废水中还原性污染物。利用电化学方法可产生羟基自由基，其原理如图所示。下列说法正确的是( ) A.电子移动方向为a→Y→X→b B.甲池中离子交换膜为质子交换膜 C.Y电极上得到的反应为 D.当乙池中产生1mol羟基自由基（）时，甲池中理论上至少消耗标准状况下8.4L 19．用如图所示装置处理含的酸性工业废水，某电极反应式为，则下列说法错误的是( ) A.电源正极为B，电解过程中有气体放出 B.电解时从质子交换膜左侧向右侧移动 C.电解过程中，右侧电解液pH保持不变 D.电解池一侧生成5.6g，另一侧溶液质量减少18g 20．钛被誉为第三金属、广泛用于航天航空等领域。硼化钒()空气电池的放电反应为，以该电池为电源制备钛的装置如图所示。 下列说法不正确的是( ) A.放电过程中，由阴离子交换膜右侧向左侧迁移 B.电解槽中的阳极材料石墨电极需定期更换 C.石墨电极可能发生反应： D.若石墨电极只收集到4.48L，则应制备4.8gTi 21．肼-过氧化氢碱性燃料电池因其较高的能量密度而备受关注，其工作原理如图所示。下列说法正确的是( ) A.惰性电极B是电池的负极 B.电子的转移方向：由惰性电极A经电解质溶液转移到惰性电极B C.电池工作过程中，若A极区产生，则转移电子的数目为 D.有人提出可用甲烷代替肼，此时惰性电极A发生的电极反应为 三、填空题 22．石油、天然气开采、石油化工、煤化工等行业产生的废气中普遍含有，对回收处理并加以利用是人们普遍关心的问题。已知、。 回答下列问题： （1）硫化氢可以用溶液吸收，也可以用溶液吸收。 ①向溶液中缓慢通入气体至完全反应，当溶液中与相等时，通入的气体在标准状况下的体积约为________L。 ②常温下，向酸性溶液中通入至时，溶液中刚好有沉淀生成，计算溶液的________[已知：]。 （2）活性炭氧化吸附脱除的原理如图所示，已知核心反应为。 ①其他条件不变时，增大水膜的厚度，的去除率________（填“增大”或“降低”）。 ②研究发现，其他条件不变时，适当增大水膜的，的去除率增大，其原因可能为________。 （3）最近我国在太阳能光电催化-化学耦合处理硫化氢研究中取得新进展，相关装置如图所示。a极区依次发生的反应为________、________。 （4）富玛克斯法治理硫化氢的工艺流程如图所示，反应中无论是少量还是过量均只生成两种酸式盐，反应II生成，反应III生成（R表示芳香烃基）。 ①结合反应I判断，四个电离常数、、、中最大的和最小的分别是________、________。 ②写出反应II中生成硫单质的化学方程式：________。 23．钒被称为“工业味精”“工业维生素”，在发展现代工业、国防等方面发挥着至关重要的作用。某高铬型钒渣含、、、、、等物质，从中分离提取钒铬的工艺流程如下： 回答下列问题： （1）基态钒的价层电子排布轨道表示式为______。 （2）“焙烧”时会生成和，写出生成的化学方程式______。 （3）“酸浸”时为提高浸取速率，除适当升高温度外，还可采取的措施有______、______（任写两条）。滤渣2的主要成分是和，则滤渣1的主要成分为______。 （4）“还原”时可用双氧水代替溶液作还原剂，此时溶液中的发生反应的离子方程式为______。 （5）工业上可用电解还原法处理含的酸性废水。用铁板作阳极，电解过程中废水pH逐渐上升，、都以氢氧化物沉淀析出，达到废水净化的目的。其中阳极的电极反应式为______。 （6）某含铬化合物立方晶胞如图所示。 与钙原子最近且等距离的氧原子有______个；钙和氧的最近距离为anm，为阿伏加德罗常数的数值，则该晶体密度为______（用含a，的代数式表示）。 24．根据提供的情境书写指定反应的方程式或解释原因。 （1）工业上用菱锰矿粉（主要成分，杂质不与酸反应）制备的流程如下图所示： 写出“电解”步骤反应的离子反应方程式：______。 （2）我国科学家实现了在铜催化剂条件下将转化为。计算机模拟单个分子在铜催化剂表面的反应历程如图所示。 该反应的热化学方程式：______。（用相对能量的变化来表示） （3）电解法转化可实现资源化利用。电解制HCOOH的原理示意图如下。 ②写出阴极还原为的电极反应式：______。 ②电解一段时间后，阳极区的溶液浓度降低，其原因是______。 （4）向某体积固定的密闭容器中加入0.3molA、0.1molC和一定量（未知）的B三种气体，一定条件下发生反应（反应前后容器内温度相同），各物质浓度随时间变化如下图所示。 己知在反应过程中容器内混合气体的总压强没有变化。 ①若，则内反应速率______。 ②写出该反应的化学方程式：______。 四、实验题 25．某小组同学利用如图所示装置进行铁的电化学腐蚀原理的探究实验： 装置 分别进行的操作 现象 i.连好装置一段时间后，向烧杯中滴加酚酞 ii.连好装置一段时间后，向烧杯中滴加溶液 铁片表面产生蓝色沉淀 (l)小组同学认为以上两种检验方法，均能证明铁发生了吸氧腐蚀。 ①实验i中的现象是___________。 ②用离子方程式解释实验ii中的现象：_______________。 (2)查阅资料：K3[Fe(CN)6]具有氧化性。 ①据此有同学认为仅通过ii中现象不能证明铁发生了电化学腐蚀，理由是____________。 ②进行下列实验，几分钟后的记录如下： 实验 滴管 试管 现象 溶液 iii.蒸馏水 无明显变化 iv.溶液 铁片表面产生大量蓝色沉淀 v.溶液 无明显变化 a.以上实验表明：在___________条件下，溶液可以与铁片发生反应。 b.为探究a中条件对反应的影响，小组同学将铁片酸洗（用稀硫酸浸泡后洗净）后再进行实验iii，发现铁片表面产生蓝色沉淀。此补充实验表明a中条件的作用是___________。 (3)有同学认为上述实验仍不严谨。为进一步探究的氧化性对实验ii结果的影响，又利用(2)中装置继续实验。其中能证实以上影响确实存在的是____________（填字母序号）。 实验 试剂 现象 A 酸洗后的铁片、溶液（已除） 产生蓝色沉淀 B 酸洗后的铁片、和混合溶液（未除） 产生蓝色沉淀 C 铁片、和混合溶液（已除） 产生蓝色沉淀 D 铁片、和盐酸混合溶液（已除） 产生蓝色沉淀 (4)综合以上实验解题思路，利用实验ii中试剂能证实铁发生了电化学腐蚀的实验方案是__________。 参考答案 1．答案：C 解析：由图可知，电极a是负极，电极b是正极，负极电势低于正极，A项错误；阳离子移向正极，则移向电极b，B项错误；在碱性条件下，在负极失去电子转化为，C项正确:该电池正极的电极反应式为，结合负极的电极反应式可知基本保持不变，D项错误。 2．答案：C 解析： 3．答案：A 解析：与CuO反应生成、Cu和，N元素的化合价升高，说明具有还原性，A项正确。 4．答案：C 解析：Zn具有比较强的还原性，具有比较强的氧化性，自发的氧化还原反应发生在Zn与之间，所以电极为正极，Zn电极为负极，则充电时电极为阳极、Zn电极为阴极。 A.充电时该装置为电解池，电解池中阳离子向阴极迁移，即向阴极方向迁移，A不正确； B.放电时，负极的电极反应为，则充电时阴极反应为，即充电时Zn元素化合价应降低，而选项中Zn元素化合价升高，B不正确； C.放电时电极为正极，正极上检测到和少量，则正极上主要发生的电极反应是，C正确； D.放电时，Zn电极质量减少0.65g（物质的量为0.010mol），电路中转移0.020mol电子，由正极的主要反应可知，若正极上只有生成，则生成的物质的量为0.020mol，但是正极上还有生成，因此，的物质的量小于0.020mol，D不正确； 综上所述，本题选C。 5．答案：C 解析：A.M电极通入，发生反应生成自由基，反应式为：，M作阴极，A正确； B.N为阳极，电解时阴离子向阳极移动，所以透过膜a向N极移动，B正确； C.甲醛与反应生成的反应：，甲醛为，有，透过膜b，C错误； D.甲醛生成转移，苯酚与反应生成的反应为：转移，理论上苯酚和甲醛转化生成物质的量之比为6:7，D正确； 故选C。 6．答案：B 解析：A.食盐水显中性，生铁浸泡在中性溶液中易发生吸氧腐蚀，故A错误； B.钢铁发生吸氧腐蚀的正极反应式为：，故B正确； C.在铁船壳上镶嵌铜块，Fe比Cu活泼构成原电池时，Fe作负极加快其腐蚀，故C错误； D.钢铁闸门应与电源负极相连通过还原反应保护，属于外加电流保护法，不是正极，故D错误； 故选：B。 7．答案：D 解析： 8．答案：D 解析： 9．答案：C 解析： 10．答案：A 解析： 11．答案：B 解析：甲醇、天然气、液化石油气含有碳元素,燃烧过程中易生成污染气体,氢气燃烧生成无污染的水,是最环保的燃料,故选D。 12．答案：A 解析：A.用铜电极电解HCl溶液，铜作阳极的时候会失去电子，被氧化;盐酸中的氢离子会得到电子，被还原为氢气，A正确。B.电解精炼粗铜时，若阳极混有的金属杂质的还原性强于铜，则会先于铜失去电子，B错误，C.用惰性电极电解溶液，产生的氢氧化镁沉淀，离子方程式为，C错误;D.钢铁发生吸氧腐蚀或者析氢腐蚀时负极反应为:，D错误;故选A。 13．答案：C 解析：燃料电池中通燃料一极为负极，即a极为负极，通空气或氧气一极为正极，即b极为正极，依据原电池工作原理进行解题思路即可。 A.根据上述解题思路，b 极为正极，正极上得到电子，化合价降低，发生还原反应，故A说法正确； B.根据原电池工作原理，阴离子向负极移动，即向a极移动，故B说法正确； C.负极上失去电子，化合价升高，电极反应式为，故C说法错误； D.正极电极反应式为，负极电极反应式为，得失电子数目守恒，因此a极消耗氨气与b 极消耗氧气物质的量之比为4:3，故D说法正确； 答案为C。 14．答案：B 解析：A.根据总反应式，锌失电子化合价升高，所以为负极，故A正确； B.原电池中电子由负极外电路流向正极，故B错误； C.根据总反应式，正极得电子生成，正极反应式为，故C正确； D.凝胶聚合物电解质具有优异的耐火性能，凝胶电解质可提高电池的安全性和稳定性，故D正确； 故选B。 15．答案：C 解析：A.原电池工作时，溶液中的阳离子向正极移动，即向石墨电极移动，A错误； B.石墨电极是正极，锌是负极，B错误； C.锌作负极，碱性条件下，负极上电极反应式为，C正确； D.正极反应式为，电路中流过电子时，消耗标准状况下的体积为11.2L，D错误； 故选C。 16．答案：A 解析：A.在放电时，正极得电子，反应生成和水，发生的反应是，A错误； B.在放电时，电池的正负极都要消耗硫酸，则电池中硫酸的浓度减小，B正确； C.当两极物质都转化为时，放电反应结束，于是铅蓄电池将停止工作，C正确； D.在放电时，负极反应为，负极Pb表面附着，则该电池的负极质量增加，D正确； 故选A。 17．答案：B 解析： A.由题给总反应式可知，放电时转化为，即发生电极反应，电子从集流器流入集流器Al，发生反应，金属元素M被还原，选项A正确； B.当移向电极A时，是转化为，由总反应可知是充电过程，是电能转化为化学能，选项B不正确； C.因L能与水发生反应，所以电解质不能用水溶液，可以用常温下呈液态又可以导电的离子液体，选项C正确； D.由总反应及电池结构可知，充电时转化为，所以电极反应式为，选项D正确； 答案选B。 18．答案：BD 解析：A.根据解题思路可知，电子由负极流出，流入正极，另电子在外电路中移动，溶液中的是离子的定向移动，所以电子的移动方向为a→Y，x→b，故A错误；B.由图可知，甲中离子交换膜为质子交换膜，质子由左侧移向右侧，故B正确；C.根据解题思路可知，Y极为阴极，得到电子，电极反应为，故C错误；D.乙池中产生羟基自由基的反应为:所以产生1mol羟基自由基时，消耗和，根据电极反应可知，共转移3mol电子，甲池中的总反应为:，所以反应掉的的体积为:，故D正确；故选:BD。 19．答案：AC 解析：A项，根据题意，与B极相连的电极反应式为。作电解池的阴极，故B为负极，则A为正极，溶液中的放电生成，A错误； B项，电解时，左侧阳极室发生反应，剩余，故从质子交换膜左侧向右侧移动，B正确； D项，电解池一侧生成5.6g，转移的电子的物质的量为2mol，故另一侧发生反应的水的物质的量为1mol，溶液质量减少18g，D正确； 故选AC 20．答案：AD 解析：该装置是原电池与电解池的串联，由硼化钒空气电池放电总反应推知，复合碳电极是正极，电极是负极，故由阴离子交换膜左侧向右侧迁移，A错误； 石墨电极是电解池的阳极，电解质中阴离子()发生氧化反应，并且生成的氧气会与石墨电极反应生成，故石墨电极需定期更换，B、C正确； 来指明4.48L是否处于标准状况，不能据此计算制备Ti的质量；D错误； 故选AD 21．答案：CD 解析：A.据解题思路可知惰性电极A是电池的负极，惰性电极B是电池的正极，A错误； B.电子的转移方向是由负极流向正极的，电子转移不经过电解质溶液，B错误； C.电池工作过程中，中N的化合价为-2价，中N的化合价为0价，若A极区产生即0.5mol，，则转移电子的物质的量为，个数为，C正确； D.有人提出可用甲烷代替肼，A为负极失电子，且为碱性环境，此时惰性电极A发生的电极反应为，D正确； 故选CD。 22．答案：（1）①0.448；②1.2 （2）①降低；②增大，促进的电离，浓度增大，促使反应的进行 （3）； （4）①；；② 解析： 23．答案：（1） （2） （3）适当增大硫酸的浓度；将固体研成粉末； （4） （5） （6）12； 解析：（1）基态钒的电子排布式为，价层电子排布轨道表示式为 （2）焙烧时，Cr2O3中+3价的铬被氧化成+6价的，化学方程式为： （3）提高反应速率的方法有增大固体表面积，适当增大酸的浓度。加硫酸能将焙烧产生的硅酸根沉淀为硅酸。 （4）加入亚硫酸钠的目的是为了还原，将其转变为+3价的，用还原的离子方程式为。 （5）阳极使用的铁板不是惰性电极，因此失电子：。产生的亚铁离子具有很强的还原性，和发生氧化还原反应，被氧化为，并以氢氧化物沉淀析出。 （6）钙原子位于顶点位置，氧原子位于面心位置，因此与钙原子最近且等距离的氧原子有12个。钙和氧的最近距离为anm，则四面体的边长为nm，一个晶胞的体积为（nm）3。由均摊法可知该晶胞中Ca原子个数为，O原子个数为，Cr原子个数为1，晶胞的密度为。 24．答案：（1） （2） （3）①或；②阳极产生，pH减小，浓度降低；部分迁移至阴极区 （4）①；② 解析： 25．答案：(l)碳棒附近溶液变红； (2)可能氧化生成，会干扰由于电化学腐蚀负极生成的检测； 存在；破坏了铁片表面的氧化膜 (3)AC (4)连好装置一段时间后，取铁片（负极）附近溶液于试管中，滴加溶液，若出现蓝色沉淀，则说明负极附近溶液中产生了，即发生了电化学腐蚀 解析：根据图像可知，该装置为原电池装置，铁作负极，失电子生成亚铁离子；C作正极氧气得电子与水反应生成氢氧根离子，正极附近显红色。 要验证具有氧化性，则需要排除其它氧化剂的干扰，如氧气、铁表面的氧化膜等。 (l)根据解题思路可知，若正极附近出现红色，则产生氢氧根离子，显碱性，证明铁发生了电化学腐蚀； 正极氧气得电子与水反应生成氢氧根离子，电极反应式； (2)具有氧化性，可能氧化为亚铁离子，影响实验结果； a对比试验iv和v，溶液中的对铁的腐蚀无影响，使反应加快； b铁皮酸洗时，破坏了铁表面的氧化膜，与直接用溶液的现象相同，则的作用为破坏了铁片表面的氧化膜； (3)A.实验时酸洗除去氧化膜及氧气的氧化剂已排除干扰，A正确； B.未排除氧气的干扰，B错误； C.使用Cl-除去铁表面的氧化膜及氧气的干扰，C正确； D.加入了盐酸，产生亚铁离子，干扰实验结果，D错误； 答案为AC。 (4)按实验A连接好装置，工作一段时间后，取负极附近的溶液于试管中，用试剂检验，若出现蓝色，则负极附近产生亚铁离子，说明发生了电化学腐蚀。 学科网（北京）股份有限公司 $$