2025届高考化学一轮复习 化学能与电能的转化

化学能与电能的转化 一．选择题（共15小题） 1．（2024•南通一模）下列有关化学用语表示正确的是（　　） A．氢氧燃料电池的负极反应：O2+2H2O+4e﹣＝4OH﹣ B．铅蓄电池放电时的正极反应：Pb﹣2e﹣+═PbSO4 C．钢铁吸氧腐蚀中的负极反应：4OH﹣﹣4e﹣═2H2O+O2↑ D．电解制备K2FeO4的装置如图，铁电极反应式：Fe﹣6e﹣+8OH﹣═+4H2O 2．（2024•南通一模）一种钠离子电池的工作原理如图所示，放电时电池反应可表示为：Na1﹣xFePO4+NaxC＝NaFePO4+C。下列说法不正确的是（　　） A．放电时，化学能转化为电能 B．放电时，Y极发生氧化反应 C．充电时，X极电极反应式为NaFePO4﹣xe﹣＝Na1﹣xFePO4+xNa+ D．充电时，每转移1mole﹣，Y极质量减少23g 3．（2024•苏州一模）我国科学家研发了一种室温下可充电的Na—CO2电池，装置如图所示。放电时，Na2CO3与C均沉积在碳纳米管中。下列说法不正确的是（　　） A．放电时，钠箔电极发生氧化反应 B．放电时，每转移2mol电子，消耗33.6LCO2（CO2标准状况下） C．充电时，电源b极为正极，Na+向钠箔电极移动 D．充电时，碳纳米管电极发生的反应为：4Na++4e﹣+3CO2═2Na2CO3+C 4．（2024•盐城一模）研究表明可以用电解法以N2为氮源直接制备HNO3，其原理示意如图所示。下列叙述正确的是（　　） A．制备过程中只有二种能量变化 B．b极上发生氧化反应 C．电解池工作时，电解质溶液中H+通过隔膜向a极移动 D．a极上电极反应式为：N2﹣10e﹣+6H2O＝2+12H+ 5．（2024•盐城一模）利用电化学原理，可将H2、CO2转化为C2H5OH，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是（　　） A．电极2是电源的负极 B．H+由右侧通过质子膜移向左侧 C．该装置工作时电能转化为化学能 D．电极1上电极反应式为2CO2+12e﹣+12H+＝C2H5OH+3H2O 6．（2024•海安市一模）某新型电池可以处理含CN﹣的碱性废水，同时还可以淡化海水，电池构造示意图如题图所示。下列关于电池工作时的说法正确的是（　　） A．a极发生还原反应 B．b极上电极方程式为：2H2O﹣4e﹣＝O2↑+4H+ C．Na+通过交换膜向左室迁移 D．反应中每消耗1mol CN﹣，转移电子数为5×6.02×1023 7．（2024•南京一模）H2O2是常用的绿色氧化剂，可用如图所示装置电解H2O和O2制备H2O2。下列说法不正确的是（　　） A．H+移向a电极 B．装置工作过程中a极消耗O2的量等于b极生成O2的量 C．b电极的电极反应式为2H2O﹣4e﹣＝O2↑+4H+ D．电解生成1mol H2O2时，电子转移的数目为2×6.02×1023 8．（2024•六合区一模）FeCl3溶液吸收H2S气体后的再生过程可降解酸性污水中的硝酸盐，其电解工作原理如图所示，下列说法正确的是（　　） A．a为电解池的阴极 B．电极b上的反应为+10e﹣+6H2O＝N2↑+12OH﹣ C．随着电解进行电解池中的H+向a极移动 D．反应池中发生的离子反应为：2Fe3++H2S＝2Fe2++S↓+2H+ 9．（2024•六合区一模）下列有关原电池、电解、电镀和电化学腐蚀的说法中，不正确的是（　　） A．装置是原电池，可以实现化学能转化为电能 B．装置电解片刻后，溶液的酸性增强 C．装置不能起到防止铁钉生锈作用 D．中轮船铁质外壳上镶嵌的锌块可减缓船体的腐蚀速率 A．A B．B C．C D．D 10．（2024•六合区一模）工业上电解硝酸镍溶液，可以获取高纯镍和硝酸，其工作原理如图所示。下列说法正确的是（　　） A．a为直流电源的正极，镍棒上发生的反应：Ni2++2e﹣＝Ni B．A膜为阴离子交换膜，B膜为阳离子交换膜 C．电解一段时间后，乙池和丙池中的的浓度均会增加 D．电解过程中，若有2mol电子转移，理论上可获得11.2LO2 11．（2024•常州一模）硫酸工业中用Na2SO3溶液吸收尾气中的SO2，吸收后的NaHSO3和Na2SO3混合溶液pH═6，进行电解再生Na2SO3并制取硫酸的装置如图所示。下列说法不正确的是（　　） A．a为阳离子交换膜，b为阴离子交换膜 B．阴极区发生的电极反应是2+2e﹣═2+H2↑ C．电解过程中，阳极区溶液的pH降低 D．外电路中每通过lmole﹣，阳极区溶液增重49g 12．（2024•姑苏区一模）用甲醚（CH3OCH3）燃料电池电解Na2SO4溶液制取NaOH溶液和硫酸的装置如图所示。下列说法正确的是（　　） A．通入甲醚的电极反应式为CH3OCH3+12e﹣+3H2O＝2CO2↑+12H+ B．膜a、膜b依次为阳离子交换膜和阴离子交换膜 C．M为硫酸、N为NaOH D．反应的甲醚与生成气体Y的物质的量之比为1：3 13．（2024•润州区开学）电池有铅蓄电池、燃料电池（如NO2NH3电池）、锂离子电池、Mg﹣次氯酸盐电池等，它们可以将化学能转化为电能。NH3、CH4、NaBH4都可用作燃料电池的燃料。CH4的燃烧热为890.3kJ•mol﹣1。电解则可以将电能转化为化学能，电解饱和NaCl溶液可以得到Cl2，用电解法可制备消毒剂高铁酸钠（Na2FeO4）。下列化学反应表示正确的是（　　） A．铅蓄电池的正极反应：Pb﹣2e﹣+＝PbSO4 B．电解饱和NaCl溶液：2Na++2Cl﹣2Na+Cl2↑ C．CH4燃烧：CH4（g）+2O2（g）＝CO2（g）+2H2O（g）；ΔH＝﹣890.3kJ•mol﹣1 D．一定条件下NO2与NH3的反应：6NO2+8NH37N2+12H2O 14．（2024•润州区开学）下列有关化学用语表示正确的是（　　） A．潮湿空气中铁钉发生吸氧腐蚀时的负极反应为Fe﹣3e﹣＝Fe3+ B．电解精炼铜时，阴极的电极反应式为Cu2++2e﹣＝Cu C．用铜作电极电解NaCl溶液：2Cl﹣+2H2OH2↑+Cl2↑+2OH﹣ D．惰性电极电解氯牝镁溶液离子方程式为2Cl﹣+2H2O2OH﹣+H2↑+Cl2↑ 15．（2024•南京一模）铅蓄电池的工作原理可表示为PbO2+Pb+2H2SO42PbSO4+2H2O，其构造示意图如图所示。下列有关说法不正确的是（　　） A．放电时，正、负电极质量均增大 B．放电时，溶液的pH增大 C．充电时，H+移向Pb极 D．充电时，每消耗2mol PbSO4，转移电子数为4×6.02×1023 二．解答题（共5小题） 16．（2024•六合区一模）完成下列问题 （1）如图所示，甲池的总反应式为N2H4+O2═N2+2H2O， ①甲池装置是 　 　（填“原电池”或“电解池”），写出通入N2H4一极发生电极反应式 　 　。 ②乙池中电解反应的化学方程式为 　 　。 ③当甲池中消耗0.1mol N2H4时，乙池中Ag电极上析出固体的质量是 　 　。 （2）高铁酸钠（Na2FeO4）易溶于水，是一种新型多功能水处理剂，可以用如图所示电解装置制取Na2FeO4。电解一段时间后，c（OH﹣）降低的区域在 　 　（填“阴极室”或“阳极室”）；阳极电极反应式为：　 　。 （3）利用二氧化碳制备乙烯，用惰性电极电解强酸性二氧化碳水溶液可得到乙烯，其原理如图所示。 ①b电极上的电极反应式为 　 　； ②该装置中使用的是 　 　（填“阴”或“阳”）离子交换膜。 17．（2024•姑苏区一模）回答下列问题。 （1）CH4可作为燃料使用，用CH4和O2组合形成的质子交换膜燃料电池的结构示意图如图。电池总反应：CH4+2O2＝CO2+2H2O，则c电极是 　 　（填“正极”或“负极”），c电极的电极反应式：　 　。 （2）CO2甲烷化是实现碳平衡阶段的中坚力量。1902年，PaulSabatier首次报道了CO2的甲烷化。在一定的温度和压力条件下，将按一定比例混合的CO2和H2通过装有金属Ni的反应器，可得到CH4。 已知：CH4和H2的标准燃烧热ΔH分别为﹣890.3kJ/mol、﹣285.8kJ/mol。由题可知，CO2甲烷化反应：CO2（g）+4H2（g）＝CH4（g）+2H2O（l）的ΔH＝ 　 　kJ/mol。 （3）近年来，生物电催化技术运用微生物电解池实现了CO2的甲烷化，其工作原理如图1所示。 ①微生物电解池实现CO2甲烷化的阴极反应式为 　 　。 ②如果处理有机物[（CH2O）n]产生标准状况下112m3的CH4，则理论上导线中通过的电子的物质的量为 　 　。 （4）沼气的主要成分是CH4，还含有CO2、H2S等。JoDeVrieze等设计了利用膜电解法脱除沼气中的CO2和H2S，并将阴极处理后气体制成高纯度生物甲烷，其流程如图2所示。 ①需控制电解槽中阴极室pH＞7，其目的：　 　。 ②阳极室逸出CO2和 　 　（填化学式）；H2S在阳极上转化为而除去，其电极反应式：　 　。 18．（2024•姑苏区一模）回答下列问题。 （1）通过电化学循环法可将H2S转化为H2SO4和H2（如图所示）。其中氧化过程发生如下两步反应： H2S+H2SO4＝SO2↑+S↓+2H2O、S+O2＝SO2 ①电极a上发生电极反应式：　 　。 ②理论上1mol H2S参加反应可产生H2的物质的量为 　 　。 （2）FeS2是Li/FeS2电池（如图1）的正极活性物质，Li/FeS2电池的负极是金属Li，电解液是含锂盐的有机溶液。电池放电反应：FeS2+4Li＝Fe+4Li++2S2﹣。该反应可认为分两步进行： 第1步：FeS2+2Li＝2Li++，则第2步正极的电极反应式：　 　。 （3）如图2为钠硫高能电池的结构示意图，该电池的工作温度为320℃左右，电池的反应式：2Na+xS＝Na2Sx，正极的电极反应式：　 　。M（由Na2O和Al2O3制得）的两个作用：　 　。 （4）浓差电池中的电动势是由于电池中存在浓度差而产生的。某浓差电池的原理如图3所示，该电池从浓缩海水中提取LiCl的同时又获得了电能。 ①X为 　 　极，Y极反应式：　 　。 ②Y极生成1mol Cl2时，　 　mol Li+移向 　 　（填“X”或“Y”）极。 19．（2024•润州区开学）（1）电渗析法淡化海水（在直流电源作用下通过离子交换膜对海水进行处理）利用如图所示装置可以减缓海水中钢铁设施的腐蚀。若开关K置于M处，则电极X可选用的物质是 　 　（选填“石墨块”、“锌块”或“铜块”；若开关K置于N处，则a极为电源的 　 　（选填“正极”或“负极”），该金属防护方法被称为 　 　（选填“牺牲阳极”或“外加电流”）的阴极保护法。 （2）反应C（s）+H2O（g）⇌CO（g）+H2（g）在一个容积可变的密闭容器中进行，下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是 　 　。 ①增加C的量 ②保持体积不变，充入N2使体系压强增大 ③将容器的体积缩小一半 ④保持压强不变，充入N2使容器体积变大 （3）微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。某微生物燃料电池的工作原理如图所示。 该电池正极电极反应式为 　 　。 （4）采用石墨电极电解Na2CrO4溶液制备Na2Cr2O7，其原理如图所示。 电极b生成了 　 　（填氧化或者还原）产物，其化学式为 　 　。 ②电解过程中，能透过离子交换膜的离子是 　 　（填化学式），移动方向为 　 　。（填“从左向右”，或“从右向左”） （5）利用氧化还原滴定法测定Na2Cr2O7•2H2O产品的纯度。 称取含Na2Cr2O7•2H2O产品1.4000g配成250mL溶液，量取25.00mL于碘量瓶中，加入10mL2mol•L﹣1H2SO4和足量碘化钾溶液（铬的还原产物为Cr3+），放于暗处5min，加入淀粉溶液作指示剂，用[0.1000mol•L﹣1Na2S2O3]标准溶液滴定（I2+2S2＝2I﹣+S4），判断达到滴定终点的现象是 　 　。若实验中平均消耗Na2S2O3标准溶液24.00mL，计算重铬酸钠晶体的纯度为 　 　。（设整个过程中其他杂质不参与反应，结果保留4位有效数字） 20．（2024•东台市模拟）电催化还原CO2是当今资源化利用二氧化碳的重点课题。 （1）利用CO2合成淀粉 ①CO2（g）+3H2（g）⇌CH3OH（g）+H2O（g） ΔH1＝﹣49kJ/mol ②CO2（g）+H2（g）⇌CO（g）+H2O（g） ΔH2＝+41.17kJ/mol ③CO（g）+2H2（g）⇌CH3OH（g） ΔH3　 　（填“高温自发”“低温自发”或“任何温度下都自发”）。 （2）一种有机多孔电极材料（铜粉沉积在一种有机物的骨架上）电催化还原CO2的装置示意图如图1所示，控制其他条件相同，将一定量的CO2通入该电催化装置中，阴极所得产物及其物质的量与电压的关系如图2所示。 ①阴极生成CH3OH的电极反应式为 　 　。 ②控制电压为0.8V，电解时转移电子的物质的量为 　 　mol。 ③科研小组利用13CO2代替原有的CO2进行研究，其目的是 　 　。 （3）一种铜基复合电极材料Au/Cu2O的制备方法：将一定量Cu2O分散至水与乙醇的混合溶液中，向溶液中逐滴滴加HAuCl4（一种强酸）溶液，搅拌一段时间后离心分离，得Au/Cu2O，溶液呈蓝色，写出Cu2O还原HAuCl4的离子方程式：　 　。 （4）金属Cu/La复合电极材料电催化还原CO2制备甲醛和乙醇的可能机理如图3所示。研究表明，在不同电极材料上形成中间体的部分反应活化能如图4所示。 ①已知X为H+和e﹣。在答题卡上相应位置补充完整虚线框内Y的结构 　 　。 ②与单纯的Cu电极相比，利用Cu/La复合电极材料电催化还原CO2的优点是 　 　。 参考答案与试题解析 一．选择题（共15小题） 1．（2024•南通一模）下列有关化学用语表示正确的是（　　） A．氢氧燃料电池的负极反应：O2+2H2O+4e﹣＝4OH﹣ B．铅蓄电池放电时的正极反应：Pb﹣2e﹣+═PbSO4 C．钢铁吸氧腐蚀中的负极反应：4OH﹣﹣4e﹣═2H2O+O2↑ D．电解制备K2FeO4的装置如图，铁电极反应式：Fe﹣6e﹣+8OH﹣═+4H2O 【答案】D 【分析】依据题目信息书写电极反应式。 【解答】解：A．氢氧燃料电池中氢气通入极为负极，故A错误； B．铅蓄电池放电时，PbO2作正极，电极反应式为PbO2+2e﹣+4H++═PbSO4+2H2O，故B错误； C．钢铁吸氧腐蚀中Fe作负极，电极反应式为Fe﹣2e﹣＝Fe2+，故C错误； D．Fe作负极，电极反应式为Fe﹣6e﹣+8OH﹣═+4H2O，故D正确； 故选：D。 【点评】本题考查原电池和电解池，题目难度中等，能正确书写正负极和阴阳极是解题的关键。 2．（2024•南通一模）一种钠离子电池的工作原理如图所示，放电时电池反应可表示为：Na1﹣xFePO4+NaxC＝NaFePO4+C。下列说法不正确的是（　　） A．放电时，化学能转化为电能 B．放电时，Y极发生氧化反应 C．充电时，X极电极反应式为NaFePO4﹣xe﹣＝Na1﹣xFePO4+xNa+ D．充电时，每转移1mole﹣，Y极质量减少23g 【答案】D 【分析】由图可知，放电时电池反应为Na1﹣xFePO4+NaxC＝NaFePO4+C，故X极为正极，Y为负极，充电时，X极为阳极，电极反应式为NaFePO4﹣xe﹣＝Na1﹣xFePO4+xNa+，Y极为阴极，电极反应式为C+xNa++xe﹣＝NaxC，据此作答。 【解答】解：A．放电时，该装置为原电池，化学能转化为电能，故A正确； B．放电时，Y极为负极，发生氧化反应，故B正确； C．充电时，X极为阳极，电极反应式为NaFePO4﹣xe﹣＝Na1﹣xFePO4+xNa+，故C正确； D．充电时，Y极为阴极，电极反应式为C+xNa++xe﹣＝NaxC，每转移1mole﹣，Y极质量增加1mol Na的质量即23g，故D错误； 故选：D。 【点评】本题考查可充电电池，题目难度中等，能依据图象和题目信息准确判断正负极和阴阳极是解题的关键。 3．（2024•苏州一模）我国科学家研发了一种室温下可充电的Na—CO2电池，装置如图所示。放电时，Na2CO3与C均沉积在碳纳米管中。下列说法不正确的是（　　） A．放电时，钠箔电极发生氧化反应 B．放电时，每转移2mol电子，消耗33.6LCO2（CO2标准状况下） C．充电时，电源b极为正极，Na+向钠箔电极移动 D．充电时，碳纳米管电极发生的反应为：4Na++4e﹣+3CO2═2Na2CO3+C 【答案】D 【分析】由图可知，放电时，钠箔电极作负极，碳纳米管电极作正极，电极反应式为4Na++4e﹣+3CO2═2Na2CO3+C，充电时，钠箔电极作阴极，碳纳米管电极作阳极，电极反应式为2Na2CO3+C﹣4e﹣＝4Na++3CO2，据此作答。 【解答】解：A．放电时，钠箔电极作负极，发生氧化反应，故A正确； B．放电时，碳纳米管电极作正极，电极反应式为4Na++4e﹣+3CO2═2Na2CO3+C，每转移2mol电子，消耗1.5mol CO2，CO2标准状况下体积为33.6L，故B正确； C．充电时，碳纳米管电极作阳极，b极为正极，Na+向钠箔电极（阴极）移动，故C正确； D．充电时，碳纳米管电极作阳极，电极反应式为2Na2CO3+C﹣4e﹣＝4Na++3CO2，故D错误； 故选：D。 【点评】本题考查可充电电池，题目难度中等，能依据图象和信息准确判断正负极和阴阳极是解题的关键。 4．（2024•盐城一模）研究表明可以用电解法以N2为氮源直接制备HNO3，其原理示意如图所示。下列叙述正确的是（　　） A．制备过程中只有二种能量变化 B．b极上发生氧化反应 C．电解池工作时，电解质溶液中H+通过隔膜向a极移动 D．a极上电极反应式为：N2﹣10e﹣+6H2O＝2+12H+ 【答案】D 【分析】由图可知，a极氮元素化合价升高失电子，故a极为阳极，电极反应式为N2﹣10e﹣+6H2O＝2+12H+，b极为阴极，据此作答。 【解答】解：A．制备过程设计太阳能、电能、化学能等能量形式转化，故A错误； B．b极为阴极，发生还原反应，故B错误； C．电解池工作时，电解质溶液中H+通过隔膜向b极（阴极）移动，故C错误； D．a极为阳极，电极反应式为N2﹣10e﹣+6H2O＝2+12H+，故D正确； 故选：D。 【点评】本题考查电解原理，题目难度中等，能依据图象和信息准确判断阴阳极是解题的关键。 5．（2024•盐城一模）利用电化学原理，可将H2、CO2转化为C2H5OH，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是（　　） A．电极2是电源的负极 B．H+由右侧通过质子膜移向左侧 C．该装置工作时电能转化为化学能 D．电极1上电极反应式为2CO2+12e﹣+12H+＝C2H5OH+3H2O 【答案】C 【分析】由图可知，该装置为原电池，碳元素化合价降低得电子，故电极1为正极，电极反应式为2CO2+12e﹣+12H+＝C2H5OH+3H2O，电极2为负极，据此作答。 【解答】解：A．由分析可知，电极2为负极，故A正确； B．H+由右侧（负极）通过质子膜移向左侧（正极），故B正确； C．该装置为原电池，化学能转化为电能，故C错误； D．电极1为正极，电极反应式为2CO2+12e﹣+12H+＝C2H5OH+3H2O，故D正确； 故选：C。 【点评】本题考查原电池，题目难度中等，能依据图象和信息准确判断正负极是解题的关键。 6．（2024•海安市一模）某新型电池可以处理含CN﹣的碱性废水，同时还可以淡化海水，电池构造示意图如题图所示。下列关于电池工作时的说法正确的是（　　） A．a极发生还原反应 B．b极上电极方程式为：2H2O﹣4e﹣＝O2↑+4H+ C．Na+通过交换膜向左室迁移 D．反应中每消耗1mol CN﹣，转移电子数为5×6.02×1023 【答案】D 【分析】由图可知，氮元素化合价升高失电子，故a极为负极，b极为正极，电极反应式为2H++2e﹣＝H2↑，据此作答。 【解答】解：A．a极为负极，发生氧化反应，故A错误； B．b极为正极，电极反应式为2H++2e﹣＝H2↑，故B错误； C．Na+通过交换膜向右室（正极）迁移，故C错误； D．CN﹣中的氮元素由﹣3价升高为0价，碳元素由+2价升高为+4价，故1mol CN﹣参加反应转移5mol电子，转移电子数为5×6.02×1023，故D正确； 故选：D。 【点评】本题考查原电池原理，题目难度中等，能依据图象和信息准确判断正负极是解题的关键。 7．（2024•南京一模）H2O2是常用的绿色氧化剂，可用如图所示装置电解H2O和O2制备H2O2。下列说法不正确的是（　　） A．H+移向a电极 B．装置工作过程中a极消耗O2的量等于b极生成O2的量 C．b电极的电极反应式为2H2O﹣4e﹣＝O2↑+4H+ D．电解生成1mol H2O2时，电子转移的数目为2×6.02×1023 【答案】B 【分析】由图可知，a电极：由O2生成H2O2，氧元素化合价降低，发生还原反应，a电极为阴极，电极反应式为：O2+2e﹣+2H+＝H2O2，b电极：由H2O生成O2，氧元素化合价升高，发生氧化反应，b电极为阳极，电极反应式为：2H2O﹣4e﹣＝O2↑+4H+，据此回答。 【解答】解：A．由图可知，b极水失电子生成氧气和氢离子，b极为阳极，氢离子向a极移动，故A正确； B．a极电极反应式为：O2+2e﹣+2H+＝H2O2，b极电极反应式为：2H2O﹣4e﹣＝O2↑+4H+，当转移4mol电子时，a极消耗2mol氧气，b极产生1mol氧气，故B错误； C．b电极为阳极，其电极反应式：2H2O﹣4e﹣＝O2↑+4H+，故C正确； D．a极电极反应式为：O2+2e﹣+2H+＝H2O2，每生成1mol H2O2时，转移2mol电子，转移电子数目为2×6.02×1023，故D正确； 故选：B。 【点评】本题考查电解原理，侧重考查分析、判断及计算能力，正确判断阴阳极、明确各个电极上发生的反应是解本题关键，B为解答易错点。 8．（2024•六合区一模）FeCl3溶液吸收H2S气体后的再生过程可降解酸性污水中的硝酸盐，其电解工作原理如图所示，下列说法正确的是（　　） A．a为电解池的阴极 B．电极b上的反应为+10e﹣+6H2O＝N2↑+12OH﹣ C．随着电解进行电解池中的H+向a极移动 D．反应池中发生的离子反应为：2Fe3++H2S＝2Fe2++S↓+2H+ 【答案】D 【分析】FeCl3具有强氧化性，反应池中FeCl3溶液氧化H2S生成S单质，发生的反应为2FeCl3+H2S＝2FeCl2+2HCl+S↓，反应池中溶液M转移到电解池左池，由图可知，电解池左池产生Fe3+，右池中NO转化为氮气，即左池中Fe2+失电子生成Fe3+，右池中NO发生得电子的还原反应，则左池a极为阳极、右池b极为阴极，阳极反应式为Fe2+﹣e﹣＝Fe3+，阴极反应式为2NO+10e﹣+12H+＝6H2O+N2↑。 【解答】解：A．由装置b电极上反应可知，NO发生得电子的还原反应，则电极b为阴极，电极a为阳极，故A错误； B．电极b为阴极，电极反应式为2NO+10e﹣+12H+＝6H2O+N2↑，故B错误； C．电解池中阳离子向阴极移动，则H+向b极移动，故C错误； D．由分析可知，反应池中FeCl3溶液氧化H2S生成S单质，发生的反应为2FeCl3+H2S＝2FeCl2+2HCl+S↓，离子方程式为：2Fe3++H2S＝2Fe2++S↓+2H+，故D正确； 故选：D。 【点评】本题主要考查电解原理等，注意完成此题，可以从题干中抽取有用的信息，结合已有的知识进行解题。 9．（2024•六合区一模）下列有关原电池、电解、电镀和电化学腐蚀的说法中，不正确的是（　　） A．装置是原电池，可以实现化学能转化为电能 B．装置电解片刻后，溶液的酸性增强 C．装置不能起到防止铁钉生锈作用 D．中轮船铁质外壳上镶嵌的锌块可减缓船体的腐蚀速率 A．A B．B C．C D．D 【答案】A 【分析】A．根据铜直接与硝酸银溶液反应，进行分析； B．根据装置发生反应，进行分析； C．根据铁为阳极，发生反应Fe﹣2e﹣＝Fe2+，进行分析； D．根据铁质外壳上镶嵌锌块，构成原电池，铁为正极，进行分析。 【解答】解：A．该装置不能构成原电池，铜直接与硝酸银溶液反应，不能形成电流，故A错误； B．该装置发生反应，电解片刻后，溶液的减小，故B正确； C．该装置中，Fe为阳极，发生反应Fe﹣2e﹣＝Fe2+，Fe被腐蚀，故C正确； D．该装置中轮船铁质外壳上镶嵌锌块，构成原电池，Fe为正极，被保护，减缓铁腐蚀速率，故D正确； 故选：A。 【点评】本题主要考查原电池与电解池的综合等，注意完成此题，可以从题干中抽取有用的信息，结合已有的知识进行解题。 10．（2024•六合区一模）工业上电解硝酸镍溶液，可以获取高纯镍和硝酸，其工作原理如图所示。下列说法正确的是（　　） A．a为直流电源的正极，镍棒上发生的反应：Ni2++2e﹣＝Ni B．A膜为阴离子交换膜，B膜为阳离子交换膜 C．电解一段时间后，乙池和丙池中的的浓度均会增加 D．电解过程中，若有2mol电子转移，理论上可获得11.2LO2 【答案】C 【分析】分析可知，结合装置目的，工业上电解硝酸镍溶液，可以获取高纯镍和硝酸，左侧为阴极，镍棒上发生的反应：Ni2++2e﹣＝Ni，右侧为阳极，发生氧化反应，左侧硝酸根离子向右移动，B为阴离子交换膜，右侧氢离子向左移动，A为阳离子交换膜，结束后中间硝酸浓度上升，据此分析回答问题。 【解答】解：A.结合分析可知，左侧为阴极，a为负极，故A错误； B.结合分析可知，B为阴离子交换膜，A为阳离子交换膜，故B错误； C.结合分析可知，乙池有左侧硝酸根离子转移进入，丙池水电解，体积减小，两池硝酸根离子浓度均增加，故C正确； D.没有给出气体所处温度和压强，无法进行计算，故D错误； 故选：C。 【点评】本题考查电化学原理，侧重学生分析能力和灵活运用能力的考查，把握电化学原理和离子交换膜的作用是解题关键，注意掌握电极的判断和离子的移动方向判断，题目难度不大。 11．（2024•常州一模）硫酸工业中用Na2SO3溶液吸收尾气中的SO2，吸收后的NaHSO3和Na2SO3混合溶液pH═6，进行电解再生Na2SO3并制取硫酸的装置如图所示。下列说法不正确的是（　　） A．a为阳离子交换膜，b为阴离子交换膜 B．阴极区发生的电极反应是2+2e﹣═2+H2↑ C．电解过程中，阳极区溶液的pH降低 D．外电路中每通过lmole﹣，阳极区溶液增重49g 【答案】D 【分析】硫酸工业中用Na2SO3溶液吸收尾气中的SO2，吸收后的NaHSO3和Na2SO3混合溶液pH═6，进行电解再生Na2SO3并制取硫酸的装置如图所示，阴极区吸收液中的亚硫酸氢根离子得到电子发生还原反应，电极反应：2+2e﹣═2+H2↑，Na+离子通过a膜进入阴极区得到Na2SO3，阳极区、被氧化，发生的反应为：+H2O﹣2e﹣＝+2H+，+H2O﹣2e﹣＝+3H+，、离子通过b膜进入阳极区，最终得到硫酸溶液，据此分析判断选项。 【解答】解：A．a为阳离子交换膜，钠离子通过，b为阴离子交换膜，、离子通过，故A正确； B．阴极区亚硫酸氢根离子得到电子发生还原反应，发生的电极反应是2+2e﹣═2+H2↑，故B正确； C．电解过程中，阳极区、被氧化，发生的反应为：+H2O﹣2e﹣＝+2H+，+H2O﹣2e﹣＝+3H+，阳极区溶液的pH降低，故C正确； D．外电路中每通过1mole﹣，阳极区电极反应可知，+H2O﹣2e﹣＝+2H+，+H2O﹣2e﹣＝+3H+，溶液增重＝49g+0.5mol×1g/mol＝49.5g，故D错误； 故选：D。 【点评】本题考查了电解原理的分析判断，涉及电解反应书写、离子交换膜的分析判断，注意知识的熟练掌握，题目难度中等。 12．（2024•姑苏区一模）用甲醚（CH3OCH3）燃料电池电解Na2SO4溶液制取NaOH溶液和硫酸的装置如图所示。下列说法正确的是（　　） A．通入甲醚的电极反应式为CH3OCH3+12e﹣+3H2O＝2CO2↑+12H+ B．膜a、膜b依次为阳离子交换膜和阴离子交换膜 C．M为硫酸、N为NaOH D．反应的甲醚与生成气体Y的物质的量之比为1：3 【答案】C 【分析】由图可知，燃料电池中甲醚通入极为负极，电极反应式为CH3OCH3﹣12e﹣+3H2O＝2CO2↑+12H+，氧气通入极为正极，电解池中左侧电极为阳极，电极反应式为2H2O﹣4e﹣＝O2↑+4H+，右侧电极为阴极，电极反应式为2H2O+2e﹣＝H2↑+2OH﹣，据此作答。 【解答】解：A．燃料电池中甲醚通入极为负极，电极反应式为CH3OCH3﹣12e﹣+3H2O＝2CO2↑+12H+，故A错误； B．电解池中左侧电极为阳极，电极反应式为2H2O﹣4e﹣＝O2↑+4H+，硫酸根离子向左侧迁移，故膜a为阴离子交换膜，右侧电极为阴极，电极反应式为2H2O+2e﹣＝H2↑+2OH﹣，钠离子向右侧迁移，故膜b为阳离子交换膜，故B错误； C．电解池中左侧电极生成氢离子，硫酸根离子透过膜a向左侧迁移，故M为硫酸，右侧生成氢氧根离子，钠离子透过膜b向右侧迁移，故N为NaOH，故C正确； D．由电极反应可知，1mol甲醚反应转移12mol电子，生成氢气（Y）6mol，故反应甲醚与生成氢气的物质的量之比为1：6，故D错误； 故选：C。 【点评】本题考查原电池和电解池，题目难度中等，能依据图象和信息准确判断正负极和阴阳极是解题的关键。 13．（2024•润州区开学）电池有铅蓄电池、燃料电池（如NO2NH3电池）、锂离子电池、Mg﹣次氯酸盐电池等，它们可以将化学能转化为电能。NH3、CH4、NaBH4都可用作燃料电池的燃料。CH4的燃烧热为890.3kJ•mol﹣1。电解则可以将电能转化为化学能，电解饱和NaCl溶液可以得到Cl2，用电解法可制备消毒剂高铁酸钠（Na2FeO4）。下列化学反应表示正确的是（　　） A．铅蓄电池的正极反应：Pb﹣2e﹣+＝PbSO4 B．电解饱和NaCl溶液：2Na++2Cl﹣2Na+Cl2↑ C．CH4燃烧：CH4（g）+2O2（g）＝CO2（g）+2H2O（g）；ΔH＝﹣890.3kJ•mol﹣1 D．一定条件下NO2与NH3的反应：6NO2+8NH37N2+12H2O 【答案】D 【分析】A．根据原电池正极应当是得电子，化合价降低，进行分析； B．根据电解饱和氯化钠溶液，阳极生成氯气，阴极得到氢氧化钠和氢气，无钠单质产生进行分析； C．根据燃烧热是1mol物质完全燃烧生成稳定产物的热量变化，进行分析； D．根据一定条件下NO2与NH3反应发生氧化还原反应，可以得到氮气和水进行分析。 【解答】解：A．原电池正极应当是得电子，化合价降低，正确的反应为PbO2+2e﹣++4H+＝PbSO4+2H2O，故A错误； B．电解饱和NaCl溶液，阳极生成Cl2，阴极得到NaOH和H2，无钠单质产生，正确的离子方程式为2H2O+2Cl﹣2OH﹣+H2↑+Cl2↑，故B错误； C．燃烧热是1mol物质完全燃烧生成稳定产物的热量变化，故CH4燃烧热的热反应方程式中应当生成液态水，正确的热反应方程式为CH4（g）+2O2（g）＝CO2（g）+2H2O（l） ΔH＝﹣890.3kJ•mol﹣1，故C错误； D．一定条件下，二氧化氮与氨气反应发生氧化还原反应，可以得到氮气和水，反应方程式配平正确，故D正确； 故选：D。 【点评】本题主要考查等，注意完成此题，可以从题干中抽取有用的信息，结合已有的知识进行解题。 14．（2024•润州区开学）下列有关化学用语表示正确的是（　　） A．潮湿空气中铁钉发生吸氧腐蚀时的负极反应为Fe﹣3e﹣＝Fe3+ B．电解精炼铜时，阴极的电极反应式为Cu2++2e﹣＝Cu C．用铜作电极电解NaCl溶液：2Cl﹣+2H2OH2↑+Cl2↑+2OH﹣ D．惰性电极电解氯牝镁溶液离子方程式为2Cl﹣+2H2O2OH﹣+H2↑+Cl2↑ 【答案】B 【分析】A．吸氧腐蚀铁失电子生成亚铁离子； B．电解精炼铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极； C．活性电极作阳极自身失电子； D．氢氧化镁为沉淀。 【解答】解：A．潮湿空气中铁钉发生吸氧腐蚀时的负极反应为Fe﹣2e﹣＝Fe2+，故A错误； B．电解精炼铜时，纯铜作阴极，电极反应式为Cu2++2e﹣＝Cu，故B正确； C．用铜作电极电解NaCl溶液，阳极电极反应式为Cu﹣2e﹣＝Cu2+，阴极电极反应式为2H2O+2e﹣＝H2↑+2OH﹣，总反应为Cu+2H2OH2↑+Cu（OH）2，故C错误； D．惰性电极电解氯牝镁溶液离子方程式为Mg+2Cl﹣+2H2OMg（OH）2↓+H2↑+Cl2↑，故D错误； 故选：B。 【点评】本题考查原电池和电解池，题目难度中等，掌握常见原电池和电解池的电极反应式是解题的关键。 15．（2024•南京一模）铅蓄电池的工作原理可表示为PbO2+Pb+2H2SO42PbSO4+2H2O，其构造示意图如图所示。下列有关说法不正确的是（　　） A．放电时，正、负电极质量均增大 B．放电时，溶液的pH增大 C．充电时，H+移向Pb极 D．充电时，每消耗2mol PbSO4，转移电子数为4×6.02×1023 【答案】D 【分析】依据铅蓄电池工作原理可知，放电时，Pb化合价身高失电子，故Pb为负极，电极反应式为Pb﹣2e﹣+＝PbSO4，PbO2为正极，电极反应式为PbO2+2e﹣+4H++＝PbSO4+2H2O，充电时，阴极电极反应式PbSO4+2e﹣＝Pb+，阳极电极反应式为PbSO4+2H2O﹣2e﹣＝PbO2+4H++，据此作答。 【解答】解：A．放电时，正极PbO2转化为PbSO4，负极Pb转化为PbSO4，正、负电极质量均增大，故A正确； B．放电时硫酸被消耗，溶液的pH增大，故B正确； C．充电时，H+移向Pb极（阴极），故C正确； D．充电时，每消耗2mol PbSO4，转移2mol电子，故转移电子数为2×6.02×1023，故D错误； 故选：D。 【点评】本题考查可充电电池，题目难度中等，能依据图象和信息准确判断正负极和阴阳极是解题的关键。 二．解答题（共5小题） 16．（2024•六合区一模）完成下列问题 （1）如图所示，甲池的总反应式为N2H4+O2═N2+2H2O， ①甲池装置是 　原电池　（填“原电池”或“电解池”），写出通入N2H4一极发生电极反应式 　N2H4+4OH﹣﹣4e﹣＝N2+4H2O　。 ②乙池中电解反应的化学方程式为 　2CuSO4+2H2OO2↑+2Cu+2H2SO4　。 ③当甲池中消耗0.1mol N2H4时，乙池中Ag电极上析出固体的质量是 　12.8g　。 （2）高铁酸钠（Na2FeO4）易溶于水，是一种新型多功能水处理剂，可以用如图所示电解装置制取Na2FeO4。电解一段时间后，c（OH﹣）降低的区域在 　阳极室　（填“阴极室”或“阳极室”）；阳极电极反应式为：　Fe+8OH﹣﹣6e﹣＝+4H2O　。 （3）利用二氧化碳制备乙烯，用惰性电极电解强酸性二氧化碳水溶液可得到乙烯，其原理如图所示。 ①b电极上的电极反应式为 　　； ②该装置中使用的是 　阳　（填“阴”或“阳”）离子交换膜。 【答案】（1）①原电池；N2H4+4OH﹣﹣4e﹣＝N2+4H2O； ②2CuSO4+2H2OO2↑+2Cu+2H2SO4； ③12.8g； （2）阳极室；Fe+8OH﹣﹣6e﹣＝+4H2O； （3）①； ②阳。 【分析】（1）甲池的总反应式为N2H4+O2＝N2+2H2O，该反应为原电池，则通入N2H4的电极为负极，通入O2的电极为正极。乙池中，与负极相连的Ag电极为阴极，与通入O2的正极相连的石墨电极为阳极； （2）阳极是活泼电极Fe，Fe失去电子生成，Ni为电解池阴极； （3）根据图知，a电极上电解水生成氧气和氢离子，b电极上二氧化碳得电子和氢离子反应生成乙烯和水。 【解答】解：（1）①甲池的总反应式为N2H4+O2＝N2+2H2O，可以将化学能转化为电能，故甲池为原电池；，通入N2H4的电极为负极，其电极方程式为N2H4+4OH﹣﹣4e﹣＝N2+4H2O， 故答案为：原电池；N2H4+4OH﹣﹣4e﹣＝N2+4H2O； ②乙池中，与负极相连的Fe电极为阴极，与通入O2的正极相连的石墨电极为阳极，电解质为硫酸铜溶液，则阴极生成Cu，阳极生成O2，电解反应的化学方程式为：2CuSO4+2H2OO2↑+2Cu+2H2SO4， 故答案为：2CuSO4+2H2OO2↑+2Cu+2H2SO4； ③甲池中每消耗0.1 mol N2H4，转移电子0.4mol，乙池电极上会析出Cu0.2mol，质量为0.2mol×64g/mol＝12.8g， 故答案为：12.8g； （2）阳极是活泼电极Fe，Fe失去电子生成的电极方程式为Fe+8OH﹣﹣6e﹣＝+4H2O，同时消耗OH﹣使c（OH﹣）降低，即c（OH﹣）降低的区域在阳极室， 故答案为：阳极室；Fe+8OH﹣﹣6e﹣＝+4H2O； （3）①b电极与电源的负极相连，作阴极，溶液中的CO2得到电子被还原转化为乙烯，溶液显酸性，因此阴极上的电极反应式为2CO2+12e﹣+12H+＝C2H4+4H2O， 故答案为：； ②为了防止OH﹣与阴极区的CO2反应，因此该装置中使用的是阳离子交换膜， 故答案为：阳。 【点评】本题主要考查原电池与电解池的综合等，注意完成此题，可以从题干中抽取有用的信息，结合已有的知识进行解题。 17．（2024•姑苏区一模）回答下列问题。 （1）CH4可作为燃料使用，用CH4和O2组合形成的质子交换膜燃料电池的结构示意图如图。电池总反应：CH4+2O2＝CO2+2H2O，则c电极是 　负　（填“正极”或“负极”），c电极的电极反应式：　　。 （2）CO2甲烷化是实现碳平衡阶段的中坚力量。1902年，PaulSabatier首次报道了CO2的甲烷化。在一定的温度和压力条件下，将按一定比例混合的CO2和H2通过装有金属Ni的反应器，可得到CH4。 已知：CH4和H2的标准燃烧热ΔH分别为﹣890.3kJ/mol、﹣285.8kJ/mol。由题可知，CO2甲烷化反应：CO2（g）+4H2（g）＝CH4（g）+2H2O（l）的ΔH＝ 　﹣252.9　kJ/mol。 （3）近年来，生物电催化技术运用微生物电解池实现了CO2的甲烷化，其工作原理如图1所示。 ①微生物电解池实现CO2甲烷化的阴极反应式为 　CO2+8H++8e﹣＝CH4+2H2O　。 ②如果处理有机物[（CH2O）n]产生标准状况下112m3的CH4，则理论上导线中通过的电子的物质的量为 　4×104mol　。 （4）沼气的主要成分是CH4，还含有CO2、H2S等。JoDeVrieze等设计了利用膜电解法脱除沼气中的CO2和H2S，并将阴极处理后气体制成高纯度生物甲烷，其流程如图2所示。 ①需控制电解槽中阴极室pH＞7，其目的：　有利于酸性气体CO2和H2S的吸收，将H2S转化为HS﹣（或S2﹣），将部分CO2转化为（或）　。 ②阳极室逸出CO2和 　O2　（填化学式）；H2S在阳极上转化为而除去，其电极反应式：　H2S+4H2O﹣8e﹣═10H++　。 【答案】（1）负； ； （2）﹣252.9； （3）①CO2+8H++8e﹣＝CH4+2H2O； ②4×104mol； （4）①有利于酸性气体CO2和H2S的吸收，将H2S转化为HS﹣（或S2﹣），将部分CO2转化为（或）； ②O2；H2S+4H2O﹣8e﹣═10H++。 【分析】（1）根据CH4酸性燃料电池中电子从负极经外电路流向正极，则图中电极c为负极，电极d为正极，负极上CH4发生失电子的氧化反应生成CO2，正极上氧气发生得电子的还原反应生成H2O，进行分析； （2）根据盖斯定律知4×②﹣①可得CO2（g）+4H2（g）＝CH4（g）+2H2O（l），进行分析； （3）根据微生物电解池实现CO2甲烷化，CO2得到电子生成CH4，其阴极电极反应式为CO2+8H++8e﹣＝CH4+2H2O，进行分析； （4）根据控制电解槽中阴极室pH＞7，有利于酸性气体CO2和H2S的吸收，电解池中，HS﹣（或S2﹣）、（或）移向阳极与酸生成H2S、CO2，阳极上OH﹣（或H2O）、H2S发生失去电子的氧化反应生成O2、，电极反应为4OH﹣﹣4e﹣＝O2↑+2H2O（或H2O﹣4e﹣＝O2↑+4H+）、H2S+4H2O﹣8e﹣═10H++，进行分析。 【解答】（1）CH4酸性燃料电池中电子从负极经外电路流向正极，则图中电极c为负极，电极d为正极，负极上CH4发生失电子的氧化反应生成CO2，正极上氧气发生得电子的还原反应生成H2O，中间采用质子交换膜，允许H+通过，故错极的电极反应式为：， 故答案为：负； ； （2）由已知可得①CH4（g）+2O2（g）＝CO2（g）+2H2O（l）ΔH＝﹣890.3 kJ•mol﹣1；②H2（g）+O2（g）＝H2O（l）ΔH＝﹣285.8 kJ•mol﹣1，根据盖斯定律知4×②﹣①可得CO2（g）+4H2（g）＝CH4（g）+2H2O（l），其ΔH＝4×（﹣285.8kJ•mol﹣1）﹣（﹣890.3kJ•mol﹣1）＝﹣252.9kJ•mol﹣1， 故答案为：﹣252.9； （3）①微生物电解池实现CO2甲烷化，CO2得到电子生成CH4，其阴极电极反应式为CO2+8H++8e﹣＝CH4+2H2O， 故答案为：CO2+8H++8e﹣＝CH4+2H2O； ②标准状况下112 m3的CH4的物质的量为＝5000mol，故产生5000mol CH4，理论上导线中通过的电子的物质的量为5000mol×8＝4×104mol， 故答案为：4×104mol； （4）①控制电解槽中阴极室pH＞7，有利于酸性气体CO2和H2S的吸收，并转化为HS﹣（或S2﹣）、（或）， 故答案为：有利于酸性气体CO2和H2S的吸收，将H2S转化为HS﹣（或S2﹣），将部分CO2转化为（或）； ②电解池中，HS﹣（或S2﹣）、（或）移向阳极与酸生成H2S、CO2，阳极上OH﹣（或H2O）、H2S发生失去电子的氧化反应生成O2、，电极反应为4OH﹣﹣4e﹣＝O2↑+2H2O（或H2O﹣4e﹣＝O2↑+4H+）、H2S+4H2O﹣8e﹣═10H++，所以阳极室逸出CO2和O2，H2S转化为而除去， 故答案为：O2；H2S+4H2O﹣8e﹣═10H++。 【点评】本题主要考查原电池与电解池的综合等，注意完成此题，可以从题干中抽取有用的信息，结合已有的知识进行解题。 18．（2024•姑苏区一模）回答下列问题。 （1）通过电化学循环法可将H2S转化为H2SO4和H2（如图所示）。其中氧化过程发生如下两步反应： H2S+H2SO4＝SO2↑+S↓+2H2O、S+O2＝SO2 ①电极a上发生电极反应式：　SO2﹣2e﹣+2H2O═4H++　。 ②理论上1mol H2S参加反应可产生H2的物质的量为 　2mol　。 （2）FeS2是Li/FeS2电池（如图1）的正极活性物质，Li/FeS2电池的负极是金属Li，电解液是含锂盐的有机溶液。电池放电反应：FeS2+4Li＝Fe+4Li++2S2﹣。该反应可认为分两步进行： 第1步：FeS2+2Li＝2Li++，则第2步正极的电极反应式：　+2e﹣＝2S2﹣+Fe　。 （3）如图2为钠硫高能电池的结构示意图，该电池的工作温度为320℃左右，电池的反应式：2Na+xS＝Na2Sx，正极的电极反应式：　xS+2e﹣＝（或2Na++xS+2e﹣＝Na2Sx）　。M（由Na2O和Al2O3制得）的两个作用：　作为电解质的同时又将钠和硫隔开　。 （4）浓差电池中的电动势是由于电池中存在浓度差而产生的。某浓差电池的原理如图3所示，该电池从浓缩海水中提取LiCl的同时又获得了电能。 ①X为 　正　极，Y极反应式：　2Cl﹣﹣2e﹣＝Cl2↑　。 ②Y极生成1mol Cl2时，　2　mol Li+移向 　X　（填“X”或“Y”）极。 【答案】（1）①SO2﹣2e﹣+2H2O═4H++； ②2mol； （2）+2e﹣＝2S2﹣+Fe； （3）xS+2e﹣＝（或2Na++xS+2e﹣＝Na2Sx）；作为电解质的同时又将钠和硫隔开； （4）①正；2Cl﹣﹣2e﹣＝Cl2↑； ②2；X。 【分析】（1）根据a电极上是二氧化硫失电子发生氧化反应生成硫酸，电极反应为：SO2﹣2e﹣+2H2O═4H++，阴极上电极反应：I2+2H++2e﹣＝2HI，2HI⇌H2↑+I2进行分析； （2）根据原电池反应为FeS2+4Li═Fe+4Li++2S2﹣，负极是Li失电子发生氧化反应，FeS2得到电子生成硫离子和铁，该反应可认为分两步进行：第1步，FeS2+2Li═2Li++，负极反应式为Li﹣e﹣＝Li+，用总反应减去第1步反应得，2Li+＝Fe+2Li++2S2﹣，进行分析； （3）根据原电池正极发生得电子的还原反应，在反应2Na+xS＝Na2Sx中，硫单质得电子，故正极反应为：xS+2e﹣＝（或2Na++xS+2e﹣＝Na2Sx），进行分析； （4）根据X极上H+得到电子生成H2，为正极，Y极为负极，电极方程式为2Cl﹣﹣2e﹣＝Cl2↑，进行分析。 【解答】解：（1）①a电极上是二氧化硫失电子发生氧化反应生成硫酸，电极反应为：SO2﹣2e﹣+2H2O═4H++， 故答案为：SO2﹣2e﹣+2H2O═4H++； ②理论上1mol H2S参加反应，H2S+H2SO4═SO2↑+S↓+2H2O、S+O2═SO2，生成2mol SO2，在电极上发生氧化反应，转移电子总数4e﹣，阴极上电极反应：I2+2H++2e﹣＝2HI，2HI⇌H2↑+I2，电极上生成4mol HI，所以理论上生成2mol氢气， 故答案为：2mol； （2）原电池反应为FeS2+4Li═Fe+4Li++2S2﹣，原电池原理可知，负极是Li失电子发生氧化反应，FeS2得到电子生成硫离子和铁，该反应可认为分两步进行：第1步，FeS2+2Li═2Li++，负极反应式为Li﹣e﹣＝Li+，用总反应减去第1步反应得，2Li+＝Fe+2Li++2S2﹣，用该反应减去负极反应式，消去Li+即可得正极反应式的第2步电极反应式为+2e﹣＝2S2﹣+Fe， 故答案为：+2e﹣＝2S2﹣+Fe； （3）原电池正极发生得电子的还原反应，在反应2Na+xS＝Na2Sx中，硫单质得电子，故正极反应为：xS+2e﹣＝（或2Na++xS+2e﹣＝Na2Sx），M作为电解质的同时又将钠和硫隔开， 故答案为：xS+2e﹣＝（或2Na++xS+2e﹣＝Na2Sx）；作为电解质的同时又将钠和硫隔开； （4）①X极上H+得到电子生成H2，为正极，Y极为负极，电极方程式为2Cl﹣﹣2e﹣＝Cl2↑， 故答案为：正；2Cl﹣﹣2e﹣＝Cl2↑； ②由电荷守恒可知，Y极生成1mol Cl2时，电路中转移2mol电子，有2mol锂离子移向X极（正极）， 故答案为：2；X。 【点评】本题主要考查原电池与电解池的综合等，注意完成此题，可以从题干中抽取有用的信息，结合已有的知识进行解题。 19．（2024•润州区开学）（1）电渗析法淡化海水（在直流电源作用下通过离子交换膜对海水进行处理）利用如图所示装置可以减缓海水中钢铁设施的腐蚀。若开关K置于M处，则电极X可选用的物质是 　锌块　（选填“石墨块”、“锌块”或“铜块”；若开关K置于N处，则a极为电源的 　正极　（选填“正极”或“负极”），该金属防护方法被称为 　外加电流　（选填“牺牲阳极”或“外加电流”）的阴极保护法。 （2）反应C（s）+H2O（g）⇌CO（g）+H2（g）在一个容积可变的密闭容器中进行，下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是 　①②　。 ①增加C的量 ②保持体积不变，充入N2使体系压强增大 ③将容器的体积缩小一半 ④保持压强不变，充入N2使容器体积变大 （3）微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。某微生物燃料电池的工作原理如图所示。 该电池正极电极反应式为 　O2+4e﹣+4H+＝2H2O　。 （4）采用石墨电极电解Na2CrO4溶液制备Na2Cr2O7，其原理如图所示。 电极b生成了 　氧化　（填氧化或者还原）产物，其化学式为 　O2　。 ②电解过程中，能透过离子交换膜的离子是 　Na+　（填化学式），移动方向为 　从右向左　。（填“从左向右”，或“从右向左”） （5）利用氧化还原滴定法测定Na2Cr2O7•2H2O产品的纯度。 称取含Na2Cr2O7•2H2O产品1.4000g配成250mL溶液，量取25.00mL于碘量瓶中，加入10mL2mol•L﹣1H2SO4和足量碘化钾溶液（铬的还原产物为Cr3+），放于暗处5min，加入淀粉溶液作指示剂，用[0.1000mol•L﹣1Na2S2O3]标准溶液滴定（I2+2S2＝2I﹣+S4），判断达到滴定终点的现象是 　滴入最后半滴Na2S2O3标准溶液，溶液蓝色褪去且半分钟内不恢复原色　。若实验中平均消耗Na2S2O3标准溶液24.00mL，计算重铬酸钠晶体的纯度为 　85.14%　。（设整个过程中其他杂质不参与反应，结果保留4位有效数字） 【答案】（1）锌块；正极；外加电流； （2）①②； （3）； （4）①氧化；O2； ②Na+；从右向左； （5）滴入最后半滴Na2S2O3标准溶液，溶液蓝色褪去且半分钟内不恢复原色；85.14%。 【分析】（1）该装置为原电池时，电极X的活动性要比铁强；该装置为电解池时，被保护的物质连接电源的负极作阴极； （2）对于反应C（s）+H2O（g）⇌CO（g）+H2（g）： ①固体量的多少对化学反应速率无影响； ②充入N2，只要参与反应的物质的浓度不变，则反应速率不变； ③将容器的体积缩小一半，反应混合物的物质浓度增大，则化学反应速率增大； ④保持压强不变，充入N2使反应混合物的浓度减小，则化学反应速率减小； （3）根据图示可知：在该微生物电池中，正极上O2得电子，与溶液中的H+结合生成H2O； （4）①用石墨电极电解Na2CrO4溶液制备Na2Cr2O7，由图可知2+2H+＝Cr2+H2O在酸性条件下进行，则电极反应式为：2H2O﹣4e﹣＝O2↑+4H+，则b电极为阳极，发生氧化反应，产生氧化产物，其化学式为O2，左侧H+放电产生H2，使OH﹣浓度增大，因此a电极为阴极，电极反应式为：2H2O+2e﹣＝H2↑+2OH﹣； ②电解过程中，左侧H+放电产生H2逸出，使附近溶液中c（OH﹣）增大，因为溶液显电中性，则溶液中的Na+会通过离子交换膜，从右侧向左侧移动，能透过离子交换膜的离子是Na+，则移动方向是从右向左； （5）I2遇淀粉溶液会变为蓝色，若反应进行完全，再滴入Na2S2O3溶液使I2反应完全时，则含有淀粉的蓝色溶液褪色且半分钟内不恢复原色，说明此时反应达到滴定终点，在反应时Na2Cr2O7被还原为Cr3+，I﹣被氧化为I2，根据电子守恒，结合反应（I2+2S2＝2I﹣+S4）可得关系式：Cr2～3I2～6S2来得到结果。 【解答】解：（1）利用如图电化学装置可以减缓海水中钢铁设施的腐蚀。若开关K置于M处，则该装置为原电池，电极X的活动性要比铁强，X电极作负极，可选用的物质是活动性比铁强的锌块；若开关K置于N处，则该装置为电解池，钢铁应该连接电源的负极作阴极，故b极为电源的负极，a极为电源的正极；该金属防护方法被称为外接电流的阴极保护法， 故答案为：锌块；正极；外加电流； （2）对于反应C（s）+H2O（g）⇌CO（g）+H2（g）： ①增加C的量，物质的浓度不变，化学反应速率不变，故①正确； ②保持体积不变，充入N2使体系压强增大，由于反应体系中任何物质的浓度都不变，因此反应速率不变，故②正确； ③将容器的体积缩小一半，体系的压强增大，反应混合物的物质浓度增大，化学反应速率增大，故③错误； ④保持压强不变，充入N2使容器体积变大，反应混合物的浓度减小，化学反应速率减小，故④错误； 故答案为：①②； （3）根据图示可知：在该微生物电池中，正极上O2得到电子被还原，与溶液中的H+结合生成H2O， 故答案为：O2+4e﹣+4H+＝2H2O； （4）①用石墨电极电解Na2CrO4溶液制备Na2Cr2O7，电解制备过程的总反应方程式为4Na2CrO4+4H2O2Na2Cr2O7+4NaOH+2H2↑+O2↑，由图可知2+2H+＝Cr2+H2O在酸性条件下进行，即右侧电极生成H+，则右侧反应消耗OH﹣，发生氧化反应，电极反应式为：2H2O﹣4e﹣＝O2↑+4H+，则b电极为阳极，发生氧化反应，产生氧化产物，其化学式为O2， 故答案为：氧化；O2； ②电解过程中，左侧H+放电产生H2逸出，使附近溶液中c（OH﹣）增大，为维持电荷守恒，使电解反应进行，溶液中的Na+会通过离子交换膜，从右侧向左侧移动，能透过离子交换膜的离子是Na+，移动方向是从右向左， 故答案为：Na+；从右向左； （5）由于I2遇淀粉溶液会变为蓝色。若反应进行完全，再滴入Na2S2O3溶液使I2反应完全时，则含有淀粉的蓝色溶液褪色且半分钟内不恢复原色，说明此时反应达到滴定终点。在反应时Na2Cr2O7被还原为Cr3+，I﹣被氧化为I2，根据电子守恒，结合反应（I2+2S2＝2I﹣+S4）可得关系式：Cr2～3I2～6S2。25.00mL样品配制的溶液滴定时反应消耗0.1000 mol/LNa2S2O3溶液24.00mL，则配制的250mL溶液中含有Na2Cr2O7的物质的量为n（Na2Cr2O7）＝n（Na2S2O3）×＝×0.1000 mol/L×0.024 L×＝0.004000 mol，含Na2Cr2O7•2H2O的质量为m（Na2Cr2O7•2H2O）＝0.004000 mol×298 g/mol＝1.192 g，故该样品的纯度为×100%＝85.14%， 故答案为：滴入最后半滴Na2S2O3标准溶液，溶液蓝色褪去且半分钟内不恢复原色；85.14%。 【点评】本题考查了电化学的反应原理、电极反应式的书写、物质含量的测定等知识点，是常考考点，难度中等。 20．（2024•东台市模拟）电催化还原CO2是当今资源化利用二氧化碳的重点课题。 （1）利用CO2合成淀粉 ①CO2（g）+3H2（g）⇌CH3OH（g）+H2O（g） ΔH1＝﹣49kJ/mol ②CO2（g）+H2（g）⇌CO（g）+H2O（g） ΔH2＝+41.17kJ/mol ③CO（g）+2H2（g）⇌CH3OH（g） ΔH3　低温自发　（填“高温自发”“低温自发”或“任何温度下都自发”）。 （2）一种有机多孔电极材料（铜粉沉积在一种有机物的骨架上）电催化还原CO2的装置示意图如图1所示，控制其他条件相同，将一定量的CO2通入该电催化装置中，阴极所得产物及其物质的量与电压的关系如图2所示。 ①阴极生成CH3OH的电极反应式为 　CO2+6e﹣+6H+＝CH3OH+H2O　。 ②控制电压为0.8V，电解时转移电子的物质的量为 　2.8　mol。 ③科研小组利用13CO2代替原有的CO2进行研究，其目的是 　为确定阴极上生成的含碳化合物来自于CO2而非有机多孔电机材料　。 （3）一种铜基复合电极材料Au/Cu2O的制备方法：将一定量Cu2O分散至水与乙醇的混合溶液中，向溶液中逐滴滴加HAuCl4（一种强酸）溶液，搅拌一段时间后离心分离，得Au/Cu2O，溶液呈蓝色，写出Cu2O还原HAuCl4的离子方程式：　　。 （4）金属Cu/La复合电极材料电催化还原CO2制备甲醛和乙醇的可能机理如图3所示。研究表明，在不同电极材料上形成中间体的部分反应活化能如图4所示。 ①已知X为H+和e﹣。在答题卡上相应位置补充完整虚线框内Y的结构 　　。 ②与单纯的Cu电极相比，利用Cu/La复合电极材料电催化还原CO2的优点是 　降低反应的活化能，加快了生成乙醇与甲醛的速率，提高乙醇的选择性　。 【答案】（1）低温自发； （2）①CO2+6e﹣+6H+＝CH3OH+H2O； ②2.8； ③为确定阴极上生成的含碳化合物来自于CO2而非有机多孔电机材料； （3）； （4）①； ②降低反应的活化能，加快了生成乙醇与甲醛的速率，提高乙醇的选择性。 【分析】（1）根据盖斯定律可知反应③＝反应②﹣反应①，则ΔH3＝ΔH1﹣ΔH2＝﹣90.17kJ/mol，反应③ΔH3＜0，ΔS＜0； （2）①b电极为阴极，二氧化碳得到电子在酸性环境下发生还原反应生成CH3OH； ②由图可知，控制电压为0.8V，电解时生成0.2mol乙醇和0.2mol氢氧； ③有机多孔电极材料中含有碳元素，科研小组利用13CO2代替原有的CO2进行研究，其目的是确定阴极上生成的含碳化合物来自于CO2而非有机多孔电机材料； （3）Cu2O还原HAuCl4生成金、氯化铜和水； （4）①从过程分析，两步都与X反应，增加两个氢原子，Y处增加一个氢原子； ②从图4可知与单纯的Cu电极相比，利用金属Cu/La复合电极材料电催化还原CO2活化能是低的。 【解答】解：（1）根据盖斯定律可知反应③＝反应②﹣反应①，则ΔH3＝ΔH1﹣ΔH2＝﹣90.17kJ/mol，反应③ΔH3＜0，ΔS＜0则反应在低温自发， 故答案为：低温自发； （2）①b电极为阴极，二氧化碳得到电子在酸性环境下发生还原反应生成CH3OH，电极反应为：CO2+6e﹣+6H+＝CH3OH+H2O， 故答案为：CO2+6e﹣+6H+＝CH3OH+H2O； ②由图可知，控制电压为0.8V，电解时生成0.2mol乙醇，和0.2mol氢氧，电极反应为：CO2+12e﹣+12H+＝CH2CH3OH+3H2O、2H++2e﹣＝H2↑；转移电子的物质的量为0.2mol×12+0.2mol×2＝2.8mol， 故答案为：2.8； ③有机多孔电极材料中含有碳元素，科研小组利用13CO2代替原有的CO2进行研究，其目的是确定阴极上生成的含碳化合物来自于CO2而非有机多孔电机材料， 故答案为：为确定阴极上生成的含碳化合物来自于CO2而非有机多孔电机材料； （3）Cu2O还原HAuCl4生成金、氯化铜和水，其反应的离子方程式为：， 故答案为：； （4）①从过程分析，两步都与X反应，增加两个氢原子，Y处增加一个氢原子，Y的图象， 故答案为：； ②从图4可知与单纯的Cu电极相比，利用金属Cu/La复合电极材料电催化还原CO2活化能是低的，优点是：降低反应的活化能，加快了生成乙醇与甲醛的速率，提高乙醇的选择性， 故答案为：降低反应的活化能，加快了生成乙醇与甲醛的速率，提高乙醇的选择性。 【点评】本题考查反应中的能量变化和电化学，侧重考查学生焓变、原电池和电解池的掌握情况，试题难度中等。 第1页（共1页） 学科网（北京）股份有限公司 $$