题型04 化学反应与电能综合应用（期中真题汇编，北京专用）高二化学上学期

题型04 化学反应与电能综合应用 1．(24-25高二上·北京石景山·期中)下列电池工作时，属于二次电池的是 A．锌锰电池 B．氢氧燃料电池 C．铅蓄电池     D．锌银纽扣电池 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【详解】A．锌锰干电池是一次电池，不能反复使用，是一次电池，A错误； B．氢氧燃料电池属于燃料电池，不能充电反复使用，B错误； C．铅蓄电池属于可充电电池，可以反复使用，是二次电池，C正确； D．银锌纽扣电池的原料一次加入，不能反复使用，属于一次电池，D错误； 故选C。 2．(24-25高二上·北京昌平区·期中)如图是某装置示意图，下列说法不正确的是 A．盐桥的作用是离子导体 B．负极反应物上发生还原反应 C．正极发生的反应是 Cu2++2e-=Cu D．Zn2+、都没有参与电极反应 【答案】B 【详解】A．为平衡两烧杯中溶液的电性，常使用盐桥，盐桥的作用是离子导体，A正确； B．在原电池负极上，反应物失电子发生氧化反应，B不正确； C．在原电池的正极，Cu2+得电子生成Cu，发生的反应是 Cu2++2e-=Cu，C正确； D．在电解质溶液中，负极Zn失电子生成Zn2+，正极Cu2+得电子生成Cu，Zn2+、都没有参与电极反应，D正确； 故选B。 3．(24-25高二上·北京理工大学附属中学·期中)下列关于金属的腐蚀与防护的说法不正确的是 A．钢铁表面水膜酸性不强时，正极的主要反应是： B．电化学保护时，被保护的金属上发生还原反应 C．金属制品表面涂油漆的防护措施也利用了电化学原理 D．镀锌铁板比镀铜铁板在镀层破损后更耐腐蚀 【答案】C 【详解】A．钢铁表面水膜酸性不强时，钢铁发生吸氧腐蚀，在正极氧气得电子发生还原反应，电极反应式为O2+2H2O+4e−=4OH−，A正确； B．电化学保护，包含外接电源的阴极保护法，牺牲阳极的阴极保护法，被保护金属发生还原反应，B正确； C．金属制品表面涂油漆的防护措施是为了使金属与介质隔离，防止腐蚀，没有利用电化学原理，C错误； D．镀锌铁板在破损后易形成原电池，锌作负极被氧化，铁作正极被保护，同样情况下镀铜铁板破损后，铁作负极被氧化，铜作正极，则铁更易被腐蚀，故镀锌铁板比镀铜铁板在镀层破损后更耐腐蚀，D正确； 本题选C。 4．(24-25高二上·北京丰台区·期中)电解CuCl2溶液装置如图所示，下列说法不正确的是 A．阴极石墨棒上有红色的铜附着 B．阳极电极反应为：2Cl--2e-= Cl2 C．电解过程中，Cl-向阳极移动 D．总反应为：CuCl2 = Cu2+ + 2 Cl- 【答案】D 【分析】电解CuCl2溶液时，总反应为：，电解池中，阳极上发生氧化反应，是氯离子失去电子的氧化反应，电极反应式为：，阴极上发生还原反应，电极反应式为：，溶液中Cu2+向阴极移动，Cl－和OH－向阳极移动，据此分析作答。 【详解】A．根据题干分析，阴极石墨棒上有红色的铜附着，A项正确； B．根据题干分析，阳极电极反应为：，B项正确； C．根据题干分析，电解过程中，Cl－和OH－向阳极移动，C项正确； D．电解CuCl2溶液时，总反应为：，D项错误； 答案选D。 5．(24-25高二上·北京理工大学附属中学·期中)粗铜中含有少量铁、锌、银、金等杂质，工业上可用电解法精炼粗铜制得纯铜，下列说法正确的是 A．精铜做阳极，粗铜做阴极 B．阴极只能是被还原 C．电解时，阳极反应只有 D．电解后，可用阳极泥来提炼金、银 【答案】D 【分析】电解法精炼粗铜时，阴极(纯铜)的电极反应式：Cu2++2e－=Cu(还原反应)，含有其他活泼金属原子放电，阳极(粗铜)的电极反应式：Cu-2e－=Cu2+(氧化反应)，相对不活泼的金属以单质的形式沉积在电解槽底部，形成阳极泥，据此分析解答。 【详解】A．电解法精炼粗铜时，需要用纯铜阴极，粗铜作阳极，A错误； B．当消耗之后，阴极可能是其他金属阳离子被还原，B错误； C．电解时，阳极反应之一有，同时含有其他活泼金属原子也放电，C错误； D．粗铜中含有少量铁、锌、镍、银、金等杂质做阳极，银、金不失电子，沉降电解池底部形成阳极泥，所以可用阳极泥来提炼金、银等贵金属，D正确； 故选D。 6．(24-25高二上·北京丰台区·期中)铅蓄电池的结构示意图如下图所示，其充、放电时的电池反应为：Pb + PbO2 + 2H2SO42PbSO4 + 2H2O。下列说法正确的是 A．放电时Pb为负极，发生反应：Pb-2e-= Pb2+ B．充电时PbO2与外电源的负极相连，正极区域酸性增强 C．充电时阳极发生反应：PbSO4-2e-+ 2H2O = PbO2+SO+4H＋ D．放电时H+向负极移动 【答案】C 【分析】由铅蓄电池的总反应Pb + PbO2 + 2H2SO42PbSO4 + 2H2O可知，放电时，Pb被氧化，应为电池负极反应，电极反应式为Pb-2e-+=PbSO4，正极上PbO2得电子被还原，电极反应式为PbO2++2e-+4H+=PbSO4+2H2O，在充电时，阳极上发生氧化反应，电极反应式和放电时的正极反应互为逆反应，阴极上发生还原反应，电极反应式和放电时的负极反应互为逆反应，由此解答； 【详解】A．放电时Pb为负极，发生反应：Pb-2e-+=PbSO4，A错误； B．充电时为电解池，此时的PbO2外电源的正极相连，B错误； C．充电时，阳极上电极反应式为PbSO4-2e-+ 2H2O = PbO2++4H＋，C正确； D．放电时阳离子向正极移动，H+向正极移动，D错误； 答案选C。 7．(24-25高二上·北京交通大学附属中学·期中)下列图示与化学用语表述内容不相符的是 牺牲阳极法实验 防止铁片被腐蚀 A．正极： B．阴极： 锌铜原电池 H2与Cl2反应过程中焓的变化 C． D． A．A B．B C．C D．D 【答案】A 【详解】A．该装置为原电池装置，Zn为负极，Fe为正极，Fe被保护，是牺牲阳极保护法保护铁。正极氢离子得电子生成氢气：，A错误； B．该装置为电解池装置，Fe在阴极，被保护，阴极水电离出的氢离子得电子生成氢气和氢氧根：，B正确； C．该装置为铜锌双液原电池，锌为负极，铜为正极，电池总反应为：，C正确； D．由图可知生成物的总能量低于反应物的总能量，故该反应为放热反应，可表示为：，D正确； 故选A。 8．(24-25高二上·北京交通大学附属中学·期中)新型可充电镁—溴电池能量密度高，循环性能优越，在未来能量存储领域潜力巨大。某镁—溴电池装置如下图(正负极区之间的离子选择性膜只允许通过)，下列说法不正确的是 A．当通过离子选择性膜时，导线中通过 B．放电时，正极反应为： C．放电时，Mg电极发生还原反应 D．充电时，Mg电极应连接电源负极 【答案】C 【详解】A．根据电荷守恒，当0.1 mol Mg2+通过离子选择性膜时，导线中通过0.2 mol e−，故A正确； B．由原电池原理可知，放电时，正极发生还原反应，电极反应为：，B正确； C．放电时，镁是负极，Mg电极失电子，发生氧化反应，C错误； D．放电时，镁是负极，充电时，Mg电极应连接电源负极，D正确； 故选C。 9．(24-25高二上·北京理工大学附属中学·期中)资料显示，在溶液中，草酸根()可还原为。但向10mL 0.5 溶液中缓慢加入0.5 溶液至过量也不发生与之间的氧化还原反应，原因是，，并且此反应的活化能几乎为零。设计电化学实验证实草酸根()可还原，装置如图。下列说法不正确的是 A．a、b都应该用惰性电极 B．负极反应为 C．只要电流计指针发生偏转，就证实草酸根()可还原 D．取实验后b极区的溶液，加入溶液，有蓝色沉淀出现 【答案】C 【分析】与之间可发生氧化还原反应，可以构成原电池，但，反应限度大，故草酸钾与铁离子不能接触，干扰氧化还原反应，负极失电子，电极反应为，正极得电子，电极反应为，据此分析； 【详解】A．ab均用惰性电极，防止与草酸钾和铁离子发生反应干扰试验，A正确； B．根据分析，负极反应为，B正确； C．只要电流计指针发生偏转，就证实发生原电池反应，但不确定是草酸根()可还原，需要检验是否有生成，C错误； D．取实验后b（正）极区的溶液，有生成，加入溶液，有蓝色沉淀出现，D正确； 故选C。 10．(23-24高二上·北京·期中)液体锌电池是一种电压较高的二次电池，具有成本低、安全性强、可循环使用等特点，其示意图如图。下列说法不正确的是 已知：① ②凝胶中允许离子存在、生成或迁移。 A．充电过程中，阴极的电极反应： B．放电过程中，正极的电极反应： C．放电过程中，由正极向负极迁移 D．充电过程中，凝胶中的可再生 【答案】C 【详解】液体锌电池放电时Zn作负极，发生氧化反应，失电子生成，负极电极反应式为，MnO2所在电极作正极，发生还原反应生成Mn2+，正极反应式为MnO2+4H++2e-═Mn2++2H2O，放电时，阳离子由负极移向正极、阴离子由正极移向负极；充电时，原电池正负极分别与外加电源正负极相接，作电解池的阳极、阴极，阴阳极电极反应式与负极、正极反应式正好相反，据此分析解答。 【点睛】A．原电池负极反应为，充电时，原电池负极与外加电源负极相接，作电解池的阴极，阴极电极反应式与负极反应式正好相反，即，故A正确； B．液体锌电池中MnO2所在电极作正极，MnO2发生还原反应生成Mn2+，即电极反应式为MnO2+4H++2e-═Mn2++2H2O，故B正确； C．原电池放电时，阳离子由负极移向正极，即H+由负极向正极迁移，故C错误； D．电解时阴极电极反应式为，由于KOH凝胶的特殊作用可使KOH再生，故D正确； 本题选C。 11．(23-24高二上·北京西城区·期中)燃料电池法可以处理高浓度氨氮废水，原理的示意图如下(忽略溶液体积的变化)。 下列说法不正确的是 A．通过质子交换膜向a极室迁移 B．工作一段时间后，a极室中稀硫酸的浓度增大 C．电极b的电极反应： D．电池的总反应： 【答案】B 【分析】根据燃料电池装置可知，左侧a极为正极，通入空气后氧气在正极发生还原反应，电极反应式：；右侧b极为负极，在负极发生氧化反应，电极反应式：； 【详解】A．结合分析，根据电极反应及电解质溶液呈电中性可知，通过质子交换膜向a极室迁移，A正确； B．根据分析，a极电极反应式：可知，工作过程中每当消耗4mol氢离子的同时，生成2mol水，则工作一段时间后，a极室中稀硫酸浓度减小，B错误； C．根据分析可知，b极为负极，在负极发生氧化反应，电极反应式：，C正确； D．结合分析，根据得失电子守恒，将两电极反应式相加得总反应：，D正确； 答案选B。 12．(23-24高二上·北京北大附中实验学校·期中)原电池与电解池在生活和生产中有着广泛应用。下列有关判断中错误的是 A．装置①研究的是电解CuCl2溶液，阴极产物有红色固体析出 B．装置②是将化学能转化为电能 C．装置②中MnO2是正极反应物，发生的是氧化反应 D．两个装置中涉及的主要反应都是氧化还原反应 【答案】C 【详解】A．装置①是电解池，电解CuCl2溶液，b极与电源负极相连，b极为阴极，铜离子得电子生成红色的铜，A正确； B．装置②是原电池，将将化学能转化为电能，B正确； C．装置②中MnO2是正极反应物，正极得到电子，元素化合价降低，发生还原反应，C错误； D．电化学的反应原理即发生氧化还原反应，D正确； 答案选C。 13．(24-25高二上·北京海淀·期中)钒电池是目前发展势头强劲的绿色环保储能电池之一，其工作原理如图所示，放电时电子由B极一侧向A极移动，电解质溶液含硫酸。下列说法不正确的是 A．放电时，负极上发生反应的电极反应是： B．放电时，通过离子交换膜由B极一侧向A极移动 C．充电时A极为阳极 D．充电时，电池总反应为： 【答案】D 【分析】原电池中电子由负极流出，向正极移动；已知，放电时电子由B极一侧向A极移动，则A为正极、B为负极； 【详解】A．负极发生氧化反应，由图可知，电极反应为，A正确； B．放电时，阳离子向电源正极运动，通过离子交换膜由B极一侧向A极移动，B正确； C．A极为电池的正极，则充电时为阳极，C正确； D．充电时，阳极发生氧化反应转化为，阴极发生还原反应转化为，故电池总反应为：，D错误； 故选D。 14．(24-25高二上·北京海淀·期中)某低成本储能电池原理如下图所示。下列说法正确的是    A．放电时负极质量减小 B．储能过程中电能转变为化学能 C．放电时右侧通过质子交换膜移向左侧 D．充电总反应： 【答案】B 【分析】该储能电池放电时，Pb为负极，失电子结合硫酸根离子生成PbSO4，则多孔碳电极为正极，正极上Fe3+得电子转化为Fe2+，充电时，多孔碳电极为阳极，Fe2+失电子生成Fe3+，PbSO4电极为阴极，PbSO4得电子生成Pb和硫酸。 【详解】A．放电时负极上Pb失电子结合硫酸根离子生成PbSO4附着在负极上，负极质量增大，A错误； B．储能过程中，该装置为电解池，将电能转化为化学能，B正确； C．放电时，右侧为正极，电解质溶液中的阳离子向正极移动，左侧的H+通过质子交换膜移向右侧，C错误； D．充电时，总反应为PbSO4+2Fe2+=Pb++2Fe3+，D错误； 故答案选B。 15．(24-25高二上·北京房山区·期中)降低能耗是氯碱工业发展的方向。氯碱工业示意图如图所示，下列说法不正确的是 A．该装置a处获得，b处获得 B．该装置中透过阳离子交换膜向N极区移动 C．该装置中c处一侧流出的是淡盐水 D．电解饱和食盐水的离子方程式是： 【答案】A 【分析】该题涉及到的是电解食盐水，即氯碱工业问题。M极连接电源正极，即M为阳极；N极连接电源负极，即N是阴极。M极产生氯气，同时钠离子通过阳离子交换膜移动到N极，生成NaOH和氢气。 【详解】A．在氯碱工业电解池中，阳极发生反应，阴极发生反应。与电源正极相连的是阳极，与电源负极相连的是阴极，由图可知M处为阳极，a应获得Cl2；N处为阴极，b应获得H2 ，A错误； B．电解池中，阳离子向阴极移动，N极为阴极，所以Na+透过阳离子交换膜向N极区移动，B正确； C．a处（阳极）Cl−放电生成Cl2 ，Na+通过阳离子交换膜移向阴极，所以c处一侧流出的是淡盐水 ，C正确； D．电解饱和食盐水时，Cl−在阳极放电生成Cl2，H2O在阴极放电生成H2和OH−，离子方程式为 ，D正确； 故选A。 16．(24-25高二上·北京理工大学附属中学·期中)下列实验装置(部分夹持装置已略去)不能达到对应实验目的是 A B 实验目的 铁制品表面镀铜 测定锌与稀硫酸反应速率 实验装置 C D 实验目的 探究温度对化学平衡移动的影响 验证电解饱和食盐水的阳极产物 实验装置 A．A B．B C．C D．D 【答案】A 【详解】A．该电解质装置，铁与电源正极相连做阳极，发生氧化反应，铜与负极相连做阴极，发生还原反应，故无法实现铁制品表面镀铜，A符合题意； B．通过测定收集一定体积的H2所需的时间或一定时间收集H2的体积大小来测定锌与稀硫酸反应速率，B不符合题意； C．将平衡球放在两个不同温度的水中，根据不同温度下气体颜色的深浅判断温度对化学平衡移动的影响，C不符合题意； D．电解饱和食盐水，阳极发生氧化反应生成Cl2，Cl2具有氧化性，可以用淀粉KI溶液检验，D不符合题意； 本题选A。 17．(24-25高二上·北京西城·期中)研究者利用电化学法在铜催化剂表面催化还原CO制备乙烯，同时得到副产物乙醇，反应机理如下图。 下列说法不正确的是 A．x为 B．步骤①中有生成 C．该电极上生成乙烯的总反应式为 D．可通过增强催化剂的选择性来减少副反应的发生 【答案】A 【详解】A．根据前后物质的结构对比，生成乙烯或乙醇均得到8个电子，所以x为，故A错误； B．步骤①为脱去羟基的反应，且对比前后结构，有生成，故B正确； C．该电极上生成乙烯的总反应式为，故C正确； D．可以增强催化剂的选择想来减少副反应的发生，故D正确； 故选A。 18．(24-25高二上·北京海淀·期中)研究人员采用双极膜将酸-碱电解液隔离，实现MnO2/Mn2+和Zn/的两个溶解/沉积电极氧化还原反应，研制出新型高比能液流电池，其放电过程原理示意图如下： 下列说法不正确的是 A．放电过程中，总反应方程式为Zn+MnO2+4OH-+4H+===+Mn2++2H2O B．放电过程中，当1molZn参与反应时，理论上有4molK+发生迁移 C．充电过程中，阴极的电极反应为+2e-===Zn+4OH- D．充电过程中，右侧池中溶液pH逐渐减小 【答案】B 【分析】根据电池示意图，左侧Zn失去电子与溶液中的OH-反应生成，为负极反应，右侧MnO2得电子与溶液中的H+反应生成Mn2+和水；电解过程中，右侧的Mn2+失去电子与水反应生成MnO2和H+，电极方程式与原电池的正极方程式相反，左侧得电子生成Zn和OH-，电极方程式与原电池的负极方程式相反，据此分析。 【详解】A．放电过程中负极的电极反应式为Zn-2e-+4OH-=，正极的电极方程式为MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O，总反应为Zn+MnO2+4OH-+4H+===+Mn2++2H2O，A正确； B．放电过程中每消耗1mol Zn会生成1mol ，即每消耗4mol负电荷生成2mol负电荷，电解质中减少2mol负电荷，因此有2mol K+发生迁移，B错误； C．根据分析，充电过程中阴极的电极方程式与放电过程中负极的电极方程式相反，阴极的电极方程式为+2e-===Zn+4OH-，C正确； D．充电过程中右侧Mn2+不断失去电子并结合水生成MnO2，同时生成大量H+，因此，右侧pH不断减小，D正确； 故选B。 【点睛】由于放电过程中两个电极反应在两个电解质溶液中分别进行的，故不能把氢离子和氢氧根写在一起呈水的形式。 19．(24-25高二上·北京房山区·期中)电化学原理在能量转换、物质制备、防金属腐蚀等方面应用广泛。 (1)下图是常见电化学装置图。 ①负极发生的反应式为 。 ②若用一根铜丝代替盐桥插入两烧杯中，电流计指针也发生偏转，推测：其中一个为原电池，一个为电解池，写出a端发生的电极反应 。 (2)下图探究金属Fe是否腐蚀的示意图。 在培养皿中加入一定量的琼脂和饱和NaCl溶液混合，滴入5~6滴酚酞溶液，混合均匀，将缠有铜丝的铁钉放入培养皿中。溶液变红的部位为 端(填“左”或“右”)，结合化学用语解释变红的原因 。 (3)我国科学家通过电解从海水中提取到锂单质，其工作原理如图所示。 ①金属锂在电极 (填“A”或“B”)生成，发生的是 (填“氧化”或“还原”)反应。 ②阳极产生两种气体单质，电极反应式分别是 ； 。 【答案】(1) (2) 左 铜、铁和溶液构成原电池，铜为正极，发生吸氧腐蚀，反应为，溶液呈碱性 (3) A 还原 【详解】（1）①该电化学装置Zn作负极，发生氧化反应：； ②若用一根铜丝代替盐桥插入烧杯，则左侧烧杯中发生锌的吸氧腐蚀，为原电池，右侧烧杯为电解池，a电极与原电池的正极相连，为阳极，发生氧化反应：； （2）铜、铁和溶液构成原电池，铜为正极，发生吸氧腐蚀：，使左端附近溶液中，溶液呈碱性； （3）①得到电子发生还原反应转化为锂单质，根据图示电子流向分析可知A极得到电子，所以金属锂在A电极生成，发生的是还原反应； ②阳极上失电子发生氧化反应，且阳极附近主要含有和等，阳极产生两种气体单质，则阳极对应的电极反应式分别是：、。 20．(24-25高二上·北京丰台区·期中)甲醇(CH3OH)在作为内燃机燃料、制作燃料电池等方面具有重要的用途。 (1)25℃、101 kPa时，1 mol甲醇完全燃烧生成液态水释放的能量是762.5 kJ，写出该反应的热化学方程式 。 (2)工业上以CO和H2为原料合成甲醇：CO (g) + 2H2(g) = CH3OH(l)  ΔH= a kJ/mol，若要计算a，需要知道甲醇完全燃烧生成液态水的焓变，以及反应1 和反应2 的焓变(文字描述)。 (3)甲醇的另一种用途是制成燃料电池，装置图如下所示：采用铂作为电极材料，稀硫酸作电解质溶液，向其中一个电极直接加入纯化后的甲醇，同时向另一个电极通入空气。回答下列问题： ①电池的正极反应式为： 。 ②该电池工作时，理论上每消耗1molCH3OH，有 mol H+由 极经质子交换膜流向 极(填“a”或“b”)。 ③甲醇可作为内燃机燃料，也可用于制作燃料电池，其反应均为甲醇与氧气的反应，但能量转化形式不同，电池将化学能转化为电能的根本原因是 。 【答案】(1)CH3OH(l) + O2(g) = CO2(g) + 2H2O(l) ΔH=-762.5 kJ/mol (2) 氢气与氧气反应生成液态水 一氧化碳与氧气反应生成二氧化碳 (3) O2 + 4H＋+ 4e-= 2H2O 6 a b 将氧化反应和还原反应分开在不同区域进行，并形成闭合回路，电子发生定向移动 【详解】（1）25℃、101 kPa时，1 mol甲醇完全燃烧生成液态水释放的能量是762.5 kJ，热化学方程式：CH3OH(l) + O2(g) = CO2(g) + 2H2O(l) ΔH=-762.5 kJ/mol，故答案为：CH3OH(l) + O2(g) = CO2(g) + 2H2O(l) ΔH=-762.5 kJ/mol； （2）根据盖斯定律，反应CO (g) + 2H2(g) = CH3OH(l)  ΔH= a kJ/mol，若要计算a，需要知道甲醇完全燃烧生成液态水的焓变，还需要氢气与氧气反应生成液态水以及一氧化碳与氧气反应生成二氧化碳的焓变； （3）甲醇燃料电池通入甲醇的一极为负极，发生氧化反应，通入空气的一极为正极，发生还原反应，质子交换膜允许H+通过； ①正极上O2得电子发生还原反应，在酸性条件下生成水，电极反应式为：O2 + 4H＋+ 4e-= 2H2O； ②CH3OH失去电子生成CO2，C的化合价由-2价升高到+4价，每消耗1molCH3OH，有6mol电子转移，有6mol H+转移，原电池中阳离子向正极移动，H+由a极经质子交换膜流向b极； ③电池将化学能转化为电能的根本原因是：将氧化反应和还原反应分开在不同区域进行，并形成闭合回路，电子发生定向移动。 21．(24-25高二上·北京丰台区·期中)(一)金属腐蚀现象在生产生活中普遍存在，请回答下列问题： (1)当水膜为强酸性(含有H2SO4)时，结合化学用语系统分析金属被腐蚀的原理 。 (2)当水膜为强碱性时，铁生锈过程：Fe→Fe(OH)2→Fe(OH)3→Fe2O3·nH2O，正极反应为 ，负极反应为 ，Fe→Fe(OH)2的总反应为 。 (二)实验室用石墨电极电解加有酚酞的饱和NaCl溶液，装置如图所示。 (3)a为电解池的 极。 (4)b处观察到的实验现象是 。 (5)该电解池中发生的总反应的离子方程式为 。 Ⅱ．氯碱工业用图所示装置制备NaOH等工业原料。 (6)气体X是 。 (7)简述较浓NaOH溶液的生成过程 。 (8)工业装置中， 阳离子交换膜的作用是 (写出1条)。 【答案】(1)负极：Fe – 2e-= Fe2+，电子从铁片流向铜片，H+在正极铜上得电子：2H+ + 2e-= H2↑。水膜中的阴离子向负极移动，阳离子向正极移动构成回路 (2) O2+2H2O+4e-= 4OH- Fe–2e-+2OH-= Fe(OH)2 2Fe+O2+2H2O = 2Fe(OH)2 (3)阳 (4)b电极处有无色气体产生，附近溶液变红 (5)2Cl- + 2H2OCl2 ↑ + H2↑ + 2OH- (6)Cl2 (7)阴极发生的电极反应为2H2O + 2e-= H2↑ + 2OH-，使得c(OH-)增大，且在电场作用下，Na+经阳离子交换膜进入阴极区，最终阴极区得到NaOH浓溶液 (8)避免Cl2与NaOH的副反应；避免氯气和氢气混合爆炸 【详解】（1）当水膜为强酸性(含有H2SO4)时，铁为负极：Fe – 2e-= Fe2+，电子从铁片流向铜片，H+在正极铜上得电子：2H+ + 2e-= H2↑。水膜中的阴离子向负极移动，阳离子向正极移动构成回路； （2）当水膜为强碱性时，发生吸氧腐蚀，正极反应为O2+2H2O+4e-= 4OH-，铁为负极，反应式为Fe–2e-+2OH-= Fe(OH)2，Fe→Fe(OH)2的总反应为：2Fe+O2+2H2O = 2Fe(OH)2； （3）A接电源的正极，为电解池的阳极； （4）B为电解池的阴极，电极反应：2H2O+2e-=2H2 ↑+ 2OH-，则b处观察到的实验现象是：b电极处有无色气体产生，附近溶液变红； （5）阴极电极反应：2H2O+2e-=2H2 ↑+ 2OH-，阳极电极反应：2Cl- -2e-=Cl2 ↑，则该电解池中发生的总反应的离子方程式为：2Cl- + 2H2OCl2 ↑ + H2↑ + 2OH-； （6）左边连接电源正极，是阳极，电极反应：2Cl- -2e-=Cl2 ↑，则气体X是Cl2； （7）阴极发生的电极反应为2H2O + 2e-= H2↑ + 2OH-，使得c(OH-)增大，且在电场作用下，Na+经阳离子交换膜进入阴极区，最终阴极区得到NaOH浓溶液； （8）阳离子交换膜的作用是：避免Cl2与NaOH的副反应；避免氯气和氢气混合爆炸。 22．(24-25高二上·北京交通大学附属中学·期中)电化学循环氧化法可用于废水中苯酚的降解，示意图如下。 (1)的电解法制备 已知：电解效率的定义为 ①电极b是 极。 ②生成的电极反应式是 。 ③向阳极室和阴极室各加入100mL溶液。制备的同时，还在电极b表面收集到气体，气体是 。经测定为，不考虑其他副反应，则制备的的物质的量浓度为 。 (2)苯酚的降解 已知：具有强氧化性，浓度较高时会导致猝灭。可将苯酚氧化为，但反应速率较慢。加入可加快反应，过程为： i． ii． 将电解得到的含溶液稀释后加入苯酚处理器，调节溶液总体积为1L，，测得在相同时间内，不同条件下苯酚的降解率如图。 用等物质的量的铁粉代替FeSO4，可明显提高苯酚的降解率，主要原因是 。 (3)苯酚残留量的测定 已知：电解中转移1mol电子所消耗的电量为F库仑。 苯酚与Br2反应的化学方程式为：。 取处理后的水样100mL，酸化后加入KBr溶液，通电，电解产生的Br2全部与苯酚反应，当苯酚完全反应时，消耗的电量为a库仑，则样品中苯酚的含量为 g/L。(苯酚的摩尔质量：94g/mol) 【答案】(1) 阳 0.02 (2)Fe缓慢释放，使较低，减弱了对·的猝灭作用；且Fe可以和产生的反应，继续补充 (3) 【分析】由装置可知，b电极上转化为，O元素化合价升高，可知b电极为阳极，则a电极为阴极，阴极氢离子放电生成氢气。阳极产物进入苯酚处理器中将苯酚氧化为，据此分析解答。 【详解】（1）①由图可知在b极区转化为，化合价升高，所以是电解池的阳极区； ②电极反应式是2-2e-=； ③氧元素在阳极区失电子，所以生成的气体可能是氧气，物质的量为2.5×10-4mol，所以转移电子的物质的量为4×2.5×10-4mol=10-3mol，转移电子总物质的量为5×10-3mol，参与反应的电子的物质的量是4×10-3mol，所以(NH4)2S2O8的物质的量是2×10-3mol，由c=； （2）Fe缓慢释放Fe2+，使c(Fe2+)较低，减弱了Fe2+对·的猝灭作用；且Fe可以和产生的Fe3+反应，继续补充Fe2+； （3）反应为2Br--2e-=Br2，3Br2—苯酚，所以苯酚的物质的量为，则样品中苯酚的含量为。 23．(24-25高二上·北京理工大学附属中学·期中)改进工艺，降低能耗是氯碱工业发展的重要方向。 (1)写出电解饱和食盐水的化学方程式 。 (2)将氢燃料电站应用于氯碱工业，其原理示意图如下： ①a极为 (填“正”或“负”)极，电极反应方程式为 。 ②甲装置中， NaOH溶液浓度下降(填“a极区”或“b极区”)。 ③下列关于乙装置说法中，正确的是 。 A．移向c极区 B．在d极区获得的产物，可供甲装置使用 C．随着电解的进行，NaCl溶液浓度下降，若不补充，c电极有可能产生氧气 D．d极区流出的溶液浓度不变 (3)向乙装置中的阴极区通入，能够替代水中的获得电子，降低电解电压，减少电耗。写出在阴极区发生反应的电极反应式 。 (4)若乙装置中阳离子交换膜被破坏，可能产生的不利后果是 (任写一点)。 (5)电解效率的定义：。在标准状况下，当甲中有44.8L氢气放电时，乙装置中c极产生氯气33.6L(忽略氯气在溶液中的溶解)， 。 【答案】(1) (2) 负极 a极区 B、C (3) (4)阴极生成的氢气与阳极氯气反应有爆炸危险；阳极区NaCl与阴极区NaOH混合使得制得的NaOH不纯；迁移至阳极区发生反应：，生成氧气，使氯气不纯；迁移至阳极区与生成的氯气发生反应，减少氯气产量等 (5)75% 【分析】氯碱工业原理是采用电解食盐水的方法产生氯气和烧碱，故称为氯碱工业； 根据题目所给图示，甲装置为氢氧燃料电池，乙为电解池，甲装置中氢气进入a极，则a电极为负极，发生氧化反应，b极为正极，发生还原反应，则a电极连接乙装置的d电极为阴极，b电极连接乙装置的c电极为阳极； 【详解】（1）根据分析，氯碱工业原理的方程式为 （2）①根据分析，甲装置为氢氧燃料电池，a电极为负极；a电极发生氧化反应，即； ②根据分析，a电极发生氧化反应，即，消耗氢氧根离子，钠离子通过阳离子交换膜向右移动，故a极区NaOH溶液浓度下降； ③A．根据分析，c电极为阳极，阴离子向阴极移动，移向d极区，故A错误； B．根据分析，d电极为阴极，发生还原反应，即，获得氢气可以继续供给甲装置使用，故B正确； C．随着电解过程中氯化钠的减少，若氯化钠溶液浓度降低，继续电解可能会将将溶液中的O元素转变成氧气，故C正确； D．d极发生反应，钠离子通过阳离子交换膜向d电极移动，故随着电解的进行，NaOH浓度增大，D错误； 故选BC； （3）若向乙装置阴极区通入氧气，氧气得电子生成氢氧根，其电极反应式为； （4）阴极生成的氢气与阳极氯气反应有爆炸危险；阳极区NaCl与阴极区NaOH混合使得制得的NaOH不纯；迁移至阳极区发生反应：，生成氧气，使氯气不纯；迁移至阳极区与生成的氯气发生反应，减少氯气产量等； （5）在标准状况下，当甲中有44.8L氢气放电时，转移的电子数为，乙装置中c极产生氯气33.6L转移的电子数为， ； 24．(24-25高二上·北京第五十五中学·期中)为探讨化学平衡移动原理与氧化还原反应规律的联系，某同学通过改变浓度研究“”反应中和的相互转化。实验如下： (1)待实验Ⅰ溶液颜色不再改变时，再进行实验Ⅱ，目的是使实验Ⅰ的反应达到 。 (2)ⅲ是ⅱ的对比实验，目的是排除ⅱ中 造成的影响。 (3)ⅰ和ⅱ的颜色变化表明平衡逆向移动，向转化。用化学平衡移动原理解释原因： 。 (4)根据氧化还原反应的规律，该同学推测ⅰ中向转化的原因：外加使降低，导致的还原性弱于。用下图装置(a、b均为石墨电极)进行实验验证。 ①K闭合时，指针向右偏转。b作 极。 ②当指针归零(反应达到平衡)后，向U型管左管中滴加0.01溶液。产生的现象证实了其推测，该现象是 。 (5)按照(4)的原理，该同学用上图装置进行实验，证实了中向转化的原因。 ①转化原因是 。 ②与(4)实验对比，不同的操作是 。 【答案】(1)化学平衡状态 (2)溶液稀释对颜色变化 (3)加入Ag+发生反应：Ag++I-=AgI↓，c(I-)降低，平衡逆向移动(或增大Fe2+浓度，平衡逆向移动) (4) 正 左管出现黄色沉淀，指针向左偏转 (5) Fe2+随浓度增大，还原性增强，使Fe2+还原性强于I- 向U型管右管中滴加1mol·L-1FeSO4溶液 【详解】（1）待实验I溶液颜色不再改变时，再进行实验Ⅱ，目的是使实验I的反应达到化学平衡状态，否则干扰平衡移动的判断，故答案为：化学平衡状态； （2）由实验ⅲ和实验ⅱ的对比可知，实验的目的是为了排除由ⅱ中加入的硫酸亚铁溶液中的水造成溶液中离子浓度减小对颜色变化的影响，故答案为：溶液稀释对颜色变化； （3）i.加入AgNO3，Ag+与I-生成AgI黄色沉淀，I-浓度降低，2Fe3++2I-⇌2Fe2++I2平衡逆向移动，可知Fe2+向Fe3+转化；ⅱ.加入FeSO4，Fe2+浓度增大，平衡逆向移动，可知Fe2+向Fe3+转化，故答案为：加入Ag+发生反应：Ag++I-=AgI↓，c(I-)降低，平衡逆向移动(或增大Fe2+浓度，平衡逆向移动)； （4）①K闭合时，指针向右偏转，b极Fe3+得到电子，则b作正极，故答案为：正； ②当指针归零（反应达到平衡）后，向U型管左管中滴加0.01mol·L-1AgNO3溶液，若生成黄色沉淀，I-浓度降低，2Fe3++2I-⇌2Fe2++I2平衡逆向移动，指针向左偏转，也可证明Fe2+向Fe3+转化，故答案为：左管出现黄色沉淀，指针向左偏转； （5）①转化的原因为Fe2+随浓度增大，还原性增强，使Fe2+还原性强于I-，故答案为：Fe2+随浓度增大，还原性增强，使Fe2+还原性强于I-； ②与(4)实验对比，不同的操作是当指针归零（反应达到平衡）后，向U型管右管中滴加1mol·L-1FeSO4溶液，Fe2+向Fe3+转化； 故答案为：向U型管右管中滴加1mol·L-1FeSO4溶液。 25．(24-25高二上·北京第十一中学·期中)镍氢电池广泛用于油电一体的混合动力汽车，该电池材料的回收利用也成为研究热点。 I．某品牌镍氢电池的总反应为，其中，MH 为吸附了氢原子的储氢合金。下图为该电池放电时的工作原理示意图。MH (1)混合动力车上坡时利用电池放电提供能源。 ①电极A 是 (填“正极”或“负极”)。 ②正极的电极反应式为 。 (2)混合动力车下坡时利用动能回收给电池充电，此时电极A 附近的pH (填“变大”“不 变”或“变小”)。 Ⅱ．该品牌废旧镍氢电池回收过程中，金属镍的转化过程如下。 已知：稀H2SO4 和NaOH 溶液均通过电解Na2SO4 溶液获得，装置如下图，其中，阴离子交换膜可选择性透过阴离子，阳离子交换膜可选择性透过阳离子。 (3)图中，电极C 为电解池的 (填“阴极”或“阳极”)。 (4)产生 NaOH 的是 (填“甲池”“乙池”或“丙池”)，结合化学用语说明产生NaOH 的原理： 。 (5)回收该品牌废旧镍氢电池过程中，在阴极收集到气体134.4 L(标准状况下)，理论上可回收得到Ni(OH)2(摩尔质量为 93 g·mol−1)的质量为 g。 【答案】(1) 负极 NiOOH+e－+H2O=Ni(OH)2+OH－ (2)变大 (3)阳极 (4) 丙池 2H2O+2e－=H2↑+2OH－，Na+经阳离子交换膜从乙池进入丙池 (5)558 【分析】电池放电时为原电池，根据电子移动方向可以判断电极A为负极，B为正极；结合电池总反应可知负极发生：，正极发生：。 【详解】（1）据分析，电子由A流出，电极A为负极；B为正极，发生还原反应：； （2）充电时A为电解池阴极发生还原反应：，A附近氢氧根离子浓度增大，pH变大； （3）根据钠离子的移动方向可知，电极C为电解池的阳极； （4）钠离子移动的方向可判断：电极D为电池阴极发生：，钠离子从乙池迁移进入丙池，因此在丙池中产生氢氧化钠； （5）阴极发生：，则有22.4LH2~93gNi（OH）2，则有134.4L气体时理论上可回收得到Ni(OH)2的质量为。 26．(24-25高二上·北京海淀·期中)黄铁矿[主要成分为二硫化亚铁(FeS2)]、焦炭和适量空气混合加热发生如下反应： i．3FeS2+2C+3O2=3S2+Fe3O4+2CO (1)反应i生成1molS2时，转移电子的物质的量为 mol。 (2)反应i所得气体经冷凝回收S2后，尾气中还含有CO和SO2。将尾气通过催化剂进行处理，发生反应ii，同时发生副反应iii。 ii．2SO2(g)+4CO(g)S2(g)+4CO2(g)　ΔH<0 iii．SO2(g)+3CO(g)COS(g)+2CO2(g)　ΔH<0 理论分析及实验结果表明，600~1000K范围内，SO2平衡转化率接近100%。其他条件相同，不同温度下，S2、COS平衡产率和10min时S2实际产率如图。 ①从资源和能源利用的角度说明用反应ii处理尾气的好处： 。 ②随温度升高，S2平衡产率上升，推测其原因是 。 ③900K，在10min后继续反应足够长时间，推测S2实际产率的变化趋势可能为 。 (3)处理后的尾气仍含少量SO2，经Na2CO3溶液洗脱处理后，所得洗脱液主要成分为Na2CO3、NaHCO3和Na2SO3.利用生物电池技术，可将洗脱液中的Na2SO3转化为单质硫(以S表示)回收。 ①该装置中，正极的电极反应式为 。 ②一段时间后，若洗脱液中的物质的量减小了1mol，则理论上减小了 mol。 【答案】(1)4 (2) 回收单质硫，处理尾气不需要另加氧化剂或还原剂；利用反应ii放热为反应i提供能量 温度升高，反应iii平衡逆向移动，使c(SO2)、c(CO)增大；对于反应ii，浓度改变对平衡的影响超过温度改变的影响，平衡正向移动 先增大后减小至900K时S2的平衡产率后保持不变或：减小至900K时S2的平衡产率后保持不变 (3) 2 【分析】原电池中，葡萄糖转化为二氧化碳和水，碳的化合价在升高，作负极，Na2SO3中硫的化合价在降低，则正极电极反应为：，据此回答。 【详解】（1）根据题目所给反应方程式可知，每当生成3molS2，理论上转移12mol电子，则生成1molS2时，转移电子的物质的量为4mol； （2）①反应ii处理尾气的好处有：回收单质硫，处理尾气不需要另加氧化剂或还原剂，利用反应ii放热为反应i提供能量； ②随温度升高，S2平衡产率上升，其原因是：温度升高，反应iii平衡逆向移动，使c(SO2)、c(CO)增大，对于反应ii，浓度改变对平衡的影响超过温度改变的影响，平衡正向移动； ③通过观察图像可知，10min时S2的实际产率大于平衡产率，所以最终要减小到与900K时产率相等，则900K，在10min后继续反应足够长时间，S2实际产率的变化趋势可能为：先增大后减小至900K时S2的平衡产率后保持不变，或：减小至900K时S2的平衡产率后保持不变； （3）①根据分析可知，该装置中，正极的电极反应式为：； ②根据电极方程式可知，当消耗1mol亚硫酸根离子，转移4mol电子，同时消耗6mol碳酸氢根离子，生成6mol碳酸根离子，根据电荷守恒，则有4mol的H+通过质子交换膜来到正极，4mol氢离子可以结合4mol的碳酸根离子生成4mol的碳酸氢根离子，则理论上碳酸氢根离子减小了2mol。 27．(24-25高二上·北京海淀·期中)锂电池有广阔的应用前景。用“循环电沉积”法处理某种锂电池，可使其中的Li电极表面生成只允许通过的和C保护层，工作原理如图1，具体操作如下。 i.将表面洁净的Li电极和电极浸在溶有的有机电解质溶液中。 ii.0-5min，a端连接电源正极，b端连接电源负极，电解，电极上生成和C。 iii.5-10min，a端连接电源负极，b端连接电源正极，电解，电极上消耗和C，Li电极上生成和C．步骤ii和步骤iii为1个电沉积循环。 iv.重复步骤ⅱ和步骤ⅲ的操作，继续完成9个电沉积循环。 (1)步骤ii内电路中的由 向 迁移(填“Li电极”或“电极”)。 (2)已知下列反应的热化学方程式。 步骤ii电解总反应的热化学方程式为 。 (3)步骤iii中，Li电极的电极反应式为 。 (4)和C只有在的催化作用下才能发生步骤ⅲ的电极反应，反应历程中的能量变化如下图。下列说法正确的是 (填字母序号)。 a.反应历程中存在碳氧键的断裂和形成 b.反应历程中涉及电子转移的变化均释放能量 c.催化剂通过降低电极反应的活化能使反应速率加快 (5)受上述“循环电沉积”法的启示，科学家研发了适用于火星大气(主要成分是)的“”可充电电池，工作原理如图2.“”电池充电时，Li电极表面生成Li而不会形成和C沉积，原因是 。 【答案】 Li电极 电极 ac 电池中的膜只允许锂离子通过，二氧化碳被阻隔，充电时锂离子在锂电极放电得到Li 【分析】电解时，与电源负极相连的一极为阴极，与电源正极相连的一极为阳极，阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动；可根据元素化合价的变化书写电极方程式。 【详解】(1)从图1可以看出，步骤ii中a端连电源正极，作阳极，阳离子向阴极移动，从Li电极向电极迁移，故填Li电极、电极； (2)步骤ii的总反应为，根据盖斯定律，可得总反应的反应热为=-1250kJ/mol，即总反应的热化学方程式为，故填； (3)步骤iii中Li电极作阴极，电极反应式为，故填； (4)a.从图中可以看出碳酸根到二氧化碳存在碳氧键的断裂，从C到CO存在碳氧键的形成，故a正确； b.图中涉及电极转移时，能量增加，吸收能量，故b错误； c.催化剂可以降低活化能，加快反应速率，故c正确； 故填ac； (5)电池中的膜只允许锂离子通过，二氧化碳被阻隔，充电时锂离子在锂电极放电得到Li，所以只生成Li，故填电池中的膜只允许锂离子通过，二氧化碳被阻隔，充电时锂离子在锂电极放电得到Li； 28．(24-25高二上·北京房山区·期中)实验小组探究不同酸性条件对电解溶液微粒放电能力的影响。配制溶液(酸性可调节)，设计如下图所示的实验装置进行电解，实验记录如下： 序号 电压 阴极现象 阳极现象 I 1.5V 无气泡产生；电极表面有银灰色金属析出 无气泡产生，湿润淀粉碘化钾不变蓝；电极表面逐渐析出红褐色沉淀 II 1.5V 1 有气泡产生；电极表面有极少量银灰色金属析出 无气泡产生，湿润淀粉碘化钾不变蓝；取阳极附近溶液，滴加KSCN溶液变红 (1)实验前预测电解溶液时，阳极放电的微粒可能是 。 (2)分析阴极实验现象 ①实验I中，阴极的电极反应是 。 ②对比实验I、II阴极现象，可以得出的结论是 。 (3)分析阳极实验现象 ①甲同学得出结论：实验I、II条件下，放电而没有放电。“放电”的实验证据是 。 ②乙同学认为仅由实验I、II不能得出此结论，并提出可能放电，的产生可能有两种途径。 途径1：在阳极放电产生。 途径2： 产生。 (4)I中虽未检测出，但在实验I条件下是否放电仍需进一步证明。小组设计实验I的对照实验完成验证，该实验方案是 。 【答案】(1)(或) (2) 增大，得电子(或放电)能力增强，竞争放电 (3) 阳极附近溶液滴加KSCN溶液变红 在阳极放电产生的将氧化 (4)1.5V电压下，电解溶液(调节浓度为)，取少量阳极附近的溶液，滴在淀粉碘化钾试纸上，试纸变蓝色则说明在阳极放电，若淀粉碘化钾试纸不变蓝，则在阳极不放电 【分析】根据实验I、Ⅱ，对比阳极现象可知，都没有氯气生成，阳极均是Fe2+失电子变为Fe3+，由于I中酸性较弱，故会生成氢氧化铁沉淀；对比阴极现象可知，在pH较大时，Fe2+优先放电生成单质铁，pH较小时，H+优先放电生成氢气。 【详解】（1）电解溶液，阳极可能放电发生氧化反应的微粒有：(或)； （2）①实验Ⅰ中，阴极无气泡产生，电极表面有银灰色金属析出，则说明此时亚铁离子被还原为铁单质：； ②对比实验I、II阴极现象，可以得出的结论：增大，得电子(或放电)能力增强，竞争放电； （3）①阳极附近溶液滴加KSCN溶液变红，说明生成铁离子，从而证明放电； ②可能是氯离子放电生成氯气，氯气具有氧化性，将氧化生成； （4）若要证明在实验I条件下是否放电，设计实验如下：1.5V电压下，电解溶液(调节浓度为)，取少量阳极附近的溶液，滴在淀粉碘化钾试纸上，试纸变蓝色则说明在阳极放电，若淀粉碘化钾试纸不变蓝，则在阳极不放电。 29．(24-25高二上·北京丰台区·期中)合成氨技术的创立开辟了人工固氮的重要途径，其研究来自正确的理论指导，合成氨反应的平衡常数K值和温度的关系如下： 温度(℃) 360 440 520 K值 0.036 0.010 0.0038 (1)①写出工业合成氨的化学方程式 。 ②理论上，为了增大平衡时H2的转化率，可采取的措施是 。(填序号) a．增大压强              b．使用合适的催化剂 c．升高温度              d．及时分离出产物中的NH3 (2)原料气H2可通过反应 CH4(g) + H2O (g)CO(g) + 3H2(g) 获取，已知该反应中，当初始混合气中的 恒定时，温度、压强对平衡混合气CH4含量的影响如图所示： ①图中，两条曲线表示压强的关系是：P1 P2(填“>”、“=”或“<”)。理由是 。 ②该反应为 反应(填“吸热”或“放热”)。 (3)原料气H2还可通过反应CO(g) + H2O(g)CO2 (g) + H2(g) 获取。 ① 某温度时，向容积固定为5 L的容器中充入1 mol水蒸气和1 mol CO，反应达平衡后，测得CO的浓度为0.08 mol·L-1，则平衡时CO的转化率为 ，该温度下反应的平衡常数K值为 。 ② 保持温度不变，改变水蒸气和CO的初始物质的量之比，充入上述容器进行反应，下列描述能够说明体系处于平衡状态的是 (填序号)。 a．容器内压强不随时间改变 b．混合气体的密度不随时间改变 c．单位时间内生成a mol CO2的同时消耗a mol H2 d．混合气中n(CO)：n(H2O)：n(CO2)：n(H2) =1：16：6：6 (4)常温常压下电解法合成氨的原理如图所示： ① 阴极生成氨的电极反应式为 。 ② 阳极氧化产物只有O2.电解时实际生成的NH3的总量远远小于由O2理论计算所得NH3的量，从氧化还原反应角度结合电极反应式解释原因： 。 【答案】(1) N2 + 3H22 NH3 a、d (2) < 在温度相同时，增大压强 CH4(g)+H2O (g)CO(g)+3H2(g)平衡向逆反应方向移动，甲烷的平衡含量增大，所以P1小于P2。 吸热 (3) 60 % 9/4或2.25 c和d (4) N2 + 6H+ + 6e- = 2NH3 阴极有其他微粒放电，2H+ + 2e- = H2↑ 【详解】（1）①工业上利用氮气和氢气在一定条件下发生化合反应制备氨气，所以工业合成氨的化学方程式为N2 + 3H22 NH3； ②合成氨是体积减小的放热的可逆反应，则 a、增大压强，平衡向正反应方向移动，氢气的转化率增大，a正确； b、催化剂只能改变反应速率，而不能改变平衡状态，所以使用合适的催化剂不能改变氢气的转化率，b不正确； c、升高温度，平衡向逆反应方向移动，氢气的转化率降低，c不正确； d、及时分离出产物中的NH3，降低生成物浓度，平衡向正反应方向移动，氢气转化率增大，d正确； 答案选ad； （2）①根据方程式可知正反应是体积增大的可逆反应，因此增大压强平衡向逆反应方向移动，甲烷的平衡含量增大。根据图象可知，在温度相同时P2曲线对应的甲烷含量高，所以压强关系是P1＜P2；原因是：在温度相同时，增大压强 CH4(g)+H2O (g)CO(g)+3H2(g)平衡向逆反应方向移动，甲烷的平衡含量增大，所以P1小于P2； ②根据图象可知，在压强恒定时，随之温度的升高，甲烷的含量降低。这说明升高温度平衡向正反应方向移动，即正方应是吸热反应； （3）①向容积固定为5 L的容器中充入1 mol水蒸气和1 mol CO，CO和H2O的起始浓度均为0.2mol/L，根据三段式： K==； 平衡时CO的转化率为； ②在一定条件下，当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时(但不为0)，反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态，称为化学平衡状态，据此可以判断。 a、该反应是体积不变的可逆反应，因此反应前后压强始终是不变，所以容器内压强不随时间改变不能说明反应达到平衡状态，a不正确； b、密度是混合气的质量和容器容积的比值，在反应过程中质量和容积始终是不变的，即密度始终是不变的，所以混合气体的密度不随时间改变不能说明反应达到平衡状态，b不正确； c、单位时间内生成a mol CO2的同时必然同时生成amol氢气，又因为消耗a mol H2，这说明正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，c正确； d、混合气中n(CO)：n(H2O)：n(CO2)：n(H2) =1：16：6：6，此时Q===，所以反应达到平衡状态，d正确； 答案选cd； （4）由图可知，该装置为电解池，左边为阳极，发生氧化反应：2H2O-4e-=O2↑+4H+；右边为阴极，发生还原反应N2+6e-+6H+=2NH3； ①阴极生成氨的电极反应式为：N2+6e-+6H+=2NH3； ②阳极氧化产物只有O2，电解时实际生成的NH3的总量远远小于由O2理论计算所得NH3的量，原因是：阴极有其他微粒放电，2H+ + 2e- = H2↑。 试卷第34页，共35页 试卷第35页，共35页 学科网（北京）股份有限公司 $ 题型04 化学反应与电能综合应用 1．(24-25高二上·北京石景山·期中)下列电池工作时，属于二次电池的是 A．锌锰电池 B．氢氧燃料电池 C．铅蓄电池     D．锌银纽扣电池 A．A B．B C．C D．D 2．(24-25高二上·北京昌平区·期中)如图是某装置示意图，下列说法不正确的是 A．盐桥的作用是离子导体 B．负极反应物上发生还原反应 C．正极发生的反应是 Cu2++2e-=Cu D．Zn2+、都没有参与电极反应 3．(24-25高二上·北京理工大学附属中学·期中)下列关于金属的腐蚀与防护的说法不正确的是 A．钢铁表面水膜酸性不强时，正极的主要反应是： B．电化学保护时，被保护的金属上发生还原反应 C．金属制品表面涂油漆的防护措施也利用了电化学原理 D．镀锌铁板比镀铜铁板在镀层破损后更耐腐蚀 4．(24-25高二上·北京丰台区·期中)电解CuCl2溶液装置如图所示，下列说法不正确的是 A．阴极石墨棒上有红色的铜附着 B．阳极电极反应为：2Cl--2e-= Cl2 C．电解过程中，Cl-向阳极移动 D．总反应为：CuCl2 = Cu2+ + 2 Cl- 5．(24-25高二上·北京理工大学附属中学·期中)粗铜中含有少量铁、锌、银、金等杂质，工业上可用电解法精炼粗铜制得纯铜，下列说法正确的是 A．精铜做阳极，粗铜做阴极 B．阴极只能是被还原 C．电解时，阳极反应只有 D．电解后，可用阳极泥来提炼金、银 6．(24-25高二上·北京丰台区·期中)铅蓄电池的结构示意图如下图所示，其充、放电时的电池反应为：Pb + PbO2 + 2H2SO42PbSO4 + 2H2O。下列说法正确的是 A．放电时Pb为负极，发生反应：Pb-2e-= Pb2+ B．充电时PbO2与外电源的负极相连，正极区域酸性增强 C．充电时阳极发生反应：PbSO4-2e-+ 2H2O = PbO2+SO+4H＋ D．放电时H+向负极移动 7．(24-25高二上·北京交通大学附属中学·期中)下列图示与化学用语表述内容不相符的是 牺牲阳极法实验 防止铁片被腐蚀 A．正极： B．阴极： 锌铜原电池 H2与Cl2反应过程中焓的变化 C． D． A．A B．B C．C D．D 8．(24-25高二上·北京交通大学附属中学·期中)新型可充电镁—溴电池能量密度高，循环性能优越，在未来能量存储领域潜力巨大。某镁—溴电池装置如下图(正负极区之间的离子选择性膜只允许通过)，下列说法不正确的是 A．当通过离子选择性膜时，导线中通过 B．放电时，正极反应为： C．放电时，Mg电极发生还原反应 D．充电时，Mg电极应连接电源负极 9．(24-25高二上·北京理工大学附属中学·期中)资料显示，在溶液中，草酸根()可还原为。但向10mL 0.5 溶液中缓慢加入0.5 溶液至过量也不发生与之间的氧化还原反应，原因是，，并且此反应的活化能几乎为零。设计电化学实验证实草酸根()可还原，装置如图。下列说法不正确的是 A．a、b都应该用惰性电极 B．负极反应为 C．只要电流计指针发生偏转，就证实草酸根()可还原 D．取实验后b极区的溶液，加入溶液，有蓝色沉淀出现 10．(23-24高二上·北京·期中)液体锌电池是一种电压较高的二次电池，具有成本低、安全性强、可循环使用等特点，其示意图如图。下列说法不正确的是 已知：① ②凝胶中允许离子存在、生成或迁移。 A．充电过程中，阴极的电极反应： B．放电过程中，正极的电极反应： C．放电过程中，由正极向负极迁移 D．充电过程中，凝胶中的可再生 11．(23-24高二上·北京西城区·期中)燃料电池法可以处理高浓度氨氮废水，原理的示意图如下(忽略溶液体积的变化)。 下列说法不正确的是 A．通过质子交换膜向a极室迁移 B．工作一段时间后，a极室中稀硫酸的浓度增大 C．电极b的电极反应： D．电池的总反应： 12．(23-24高二上·北京北大附中实验学校·期中)原电池与电解池在生活和生产中有着广泛应用。下列有关判断中错误的是 A．装置①研究的是电解CuCl2溶液，阴极产物有红色固体析出 B．装置②是将化学能转化为电能 C．装置②中MnO2是正极反应物，发生的是氧化反应 D．两个装置中涉及的主要反应都是氧化还原反应 13．(24-25高二上·北京海淀·期中)钒电池是目前发展势头强劲的绿色环保储能电池之一，其工作原理如图所示，放电时电子由B极一侧向A极移动，电解质溶液含硫酸。下列说法不正确的是 A．放电时，负极上发生反应的电极反应是： B．放电时，通过离子交换膜由B极一侧向A极移动 C．充电时A极为阳极 D．充电时，电池总反应为： 14．(24-25高二上·北京海淀·期中)某低成本储能电池原理如下图所示。下列说法正确的是    A．放电时负极质量减小 B．储能过程中电能转变为化学能 C．放电时右侧通过质子交换膜移向左侧 D．充电总反应： 15．(24-25高二上·北京房山区·期中)降低能耗是氯碱工业发展的方向。氯碱工业示意图如图所示，下列说法不正确的是 A．该装置a处获得，b处获得 B．该装置中透过阳离子交换膜向N极区移动 C．该装置中c处一侧流出的是淡盐水 D．电解饱和食盐水的离子方程式是： 16．(24-25高二上·北京理工大学附属中学·期中)下列实验装置(部分夹持装置已略去)不能达到对应实验目的是 A B 实验目的 铁制品表面镀铜 测定锌与稀硫酸反应速率 实验装置 C D 实验目的 探究温度对化学平衡移动的影响 验证电解饱和食盐水的阳极产物 实验装置 A．A B．B C．C D．D 17．(24-25高二上·北京西城·期中)研究者利用电化学法在铜催化剂表面催化还原CO制备乙烯，同时得到副产物乙醇，反应机理如下图。 下列说法不正确的是 A．x为 B．步骤①中有生成 C．该电极上生成乙烯的总反应式为 D．可通过增强催化剂的选择性来减少副反应的发生 18．(24-25高二上·北京海淀·期中)研究人员采用双极膜将酸-碱电解液隔离，实现MnO2/Mn2+和Zn/的两个溶解/沉积电极氧化还原反应，研制出新型高比能液流电池，其放电过程原理示意图如下： 下列说法不正确的是 A．放电过程中，总反应方程式为Zn+MnO2+4OH-+4H+===+Mn2++2H2O B．放电过程中，当1molZn参与反应时，理论上有4molK+发生迁移 C．充电过程中，阴极的电极反应为+2e-===Zn+4OH- D．充电过程中，右侧池中溶液pH逐渐减小 19．(24-25高二上·北京房山区·期中)电化学原理在能量转换、物质制备、防金属腐蚀等方面应用广泛。 (1)下图是常见电化学装置图。 ①负极发生的反应式为 。 ②若用一根铜丝代替盐桥插入两烧杯中，电流计指针也发生偏转，推测：其中一个为原电池，一个为电解池，写出a端发生的电极反应 。 (2)下图探究金属Fe是否腐蚀的示意图。 在培养皿中加入一定量的琼脂和饱和NaCl溶液混合，滴入5~6滴酚酞溶液，混合均匀，将缠有铜丝的铁钉放入培养皿中。溶液变红的部位为 端(填“左”或“右”)，结合化学用语解释变红的原因 。 (3)我国科学家通过电解从海水中提取到锂单质，其工作原理如图所示。 ①金属锂在电极 (填“A”或“B”)生成，发生的是 (填“氧化”或“还原”)反应。 ②阳极产生两种气体单质，电极反应式分别是 ； 。 20．(24-25高二上·北京丰台区·期中)甲醇(CH3OH)在作为内燃机燃料、制作燃料电池等方面具有重要的用途。 (1)25℃、101 kPa时，1 mol甲醇完全燃烧生成液态水释放的能量是762.5 kJ，写出该反应的热化学方程式 。 (2)工业上以CO和H2为原料合成甲醇：CO (g) + 2H2(g) = CH3OH(l)  ΔH= a kJ/mol，若要计算a，需要知道甲醇完全燃烧生成液态水的焓变，以及反应1 和反应2 的焓变(文字描述)。 (3)甲醇的另一种用途是制成燃料电池，装置图如下所示：采用铂作为电极材料，稀硫酸作电解质溶液，向其中一个电极直接加入纯化后的甲醇，同时向另一个电极通入空气。回答下列问题： ①电池的正极反应式为： 。 ②该电池工作时，理论上每消耗1molCH3OH，有 mol H+由 极经质子交换膜流向 极(填“a”或“b”)。 ③甲醇可作为内燃机燃料，也可用于制作燃料电池，其反应均为甲醇与氧气的反应，但能量转化形式不同，电池将化学能转化为电能的根本原因是 。 21．(24-25高二上·北京丰台区·期中)(一)金属腐蚀现象在生产生活中普遍存在，请回答下列问题： (1)当水膜为强酸性(含有H2SO4)时，结合化学用语系统分析金属被腐蚀的原理 。 (2)当水膜为强碱性时，铁生锈过程：Fe→Fe(OH)2→Fe(OH)3→Fe2O3·nH2O，正极反应为 ，负极反应为 ，Fe→Fe(OH)2的总反应为 。 (二)实验室用石墨电极电解加有酚酞的饱和NaCl溶液，装置如图所示。 (3)a为电解池的 极。 (4)b处观察到的实验现象是 。 (5)该电解池中发生的总反应的离子方程式为 。 Ⅱ．氯碱工业用图所示装置制备NaOH等工业原料。 (6)气体X是 。 (7)简述较浓NaOH溶液的生成过程 。 (8)工业装置中， 阳离子交换膜的作用是 (写出1条)。 22．(24-25高二上·北京交通大学附属中学·期中)电化学循环氧化法可用于废水中苯酚的降解，示意图如下。 (1)的电解法制备 已知：电解效率的定义为 ①电极b是 极。 ②生成的电极反应式是 。 ③向阳极室和阴极室各加入100mL溶液。制备的同时，还在电极b表面收集到气体，气体是 。经测定为，不考虑其他副反应，则制备的的物质的量浓度为 。 (2)苯酚的降解 已知：具有强氧化性，浓度较高时会导致猝灭。可将苯酚氧化为，但反应速率较慢。加入可加快反应，过程为： i． ii． 将电解得到的含溶液稀释后加入苯酚处理器，调节溶液总体积为1L，，测得在相同时间内，不同条件下苯酚的降解率如图。 用等物质的量的铁粉代替FeSO4，可明显提高苯酚的降解率，主要原因是 。 (3)苯酚残留量的测定 已知：电解中转移1mol电子所消耗的电量为F库仑。 苯酚与Br2反应的化学方程式为：。 取处理后的水样100mL，酸化后加入KBr溶液，通电，电解产生的Br2全部与苯酚反应，当苯酚完全反应时，消耗的电量为a库仑，则样品中苯酚的含量为 g/L。(苯酚的摩尔质量：94g/mol) 23．(24-25高二上·北京理工大学附属中学·期中)改进工艺，降低能耗是氯碱工业发展的重要方向。 (1)写出电解饱和食盐水的化学方程式 。 (2)将氢燃料电站应用于氯碱工业，其原理示意图如下： ①a极为 (填“正”或“负”)极，电极反应方程式为 。 ②甲装置中， NaOH溶液浓度下降(填“a极区”或“b极区”)。 ③下列关于乙装置说法中，正确的是 。 A．移向c极区 B．在d极区获得的产物，可供甲装置使用 C．随着电解的进行，NaCl溶液浓度下降，若不补充，c电极有可能产生氧气 D．d极区流出的溶液浓度不变 (3)向乙装置中的阴极区通入，能够替代水中的获得电子，降低电解电压，减少电耗。写出在阴极区发生反应的电极反应式 。 (4)若乙装置中阳离子交换膜被破坏，可能产生的不利后果是 (任写一点)。 (5)电解效率的定义：。在标准状况下，当甲中有44.8L氢气放电时，乙装置中c极产生氯气33.6L(忽略氯气在溶液中的溶解)， 。 24．(24-25高二上·北京第五十五中学·期中)为探讨化学平衡移动原理与氧化还原反应规律的联系，某同学通过改变浓度研究“”反应中和的相互转化。实验如下： (1)待实验Ⅰ溶液颜色不再改变时，再进行实验Ⅱ，目的是使实验Ⅰ的反应达到 。 (2)ⅲ是ⅱ的对比实验，目的是排除ⅱ中 造成的影响。 (3)ⅰ和ⅱ的颜色变化表明平衡逆向移动，向转化。用化学平衡移动原理解释原因： 。 (4)根据氧化还原反应的规律，该同学推测ⅰ中向转化的原因：外加使降低，导致的还原性弱于。用下图装置(a、b均为石墨电极)进行实验验证。 ①K闭合时，指针向右偏转。b作 极。 ②当指针归零(反应达到平衡)后，向U型管左管中滴加0.01溶液。产生的现象证实了其推测，该现象是 。 (5)按照(4)的原理，该同学用上图装置进行实验，证实了中向转化的原因。 ①转化原因是 。 ②与(4)实验对比，不同的操作是 。 25．(24-25高二上·北京第十一中学·期中)镍氢电池广泛用于油电一体的混合动力汽车，该电池材料的回收利用也成为研究热点。 I．某品牌镍氢电池的总反应为，其中，MH 为吸附了氢原子的储氢合金。下图为该电池放电时的工作原理示意图。MH (1)混合动力车上坡时利用电池放电提供能源。 ①电极A 是 (填“正极”或“负极”)。 ②正极的电极反应式为 。 (2)混合动力车下坡时利用动能回收给电池充电，此时电极A 附近的pH (填“变大”“不 变”或“变小”)。 Ⅱ．该品牌废旧镍氢电池回收过程中，金属镍的转化过程如下。 已知：稀H2SO4 和NaOH 溶液均通过电解Na2SO4 溶液获得，装置如下图，其中，阴离子交换膜可选择性透过阴离子，阳离子交换膜可选择性透过阳离子。 (3)图中，电极C 为电解池的 (填“阴极”或“阳极”)。 (4)产生 NaOH 的是 (填“甲池”“乙池”或“丙池”)，结合化学用语说明产生NaOH 的原理： 。 (5)回收该品牌废旧镍氢电池过程中，在阴极收集到气体134.4 L(标准状况下)，理论上可回收得到Ni(OH)2(摩尔质量为 93 g·mol−1)的质量为 g。 26．(24-25高二上·北京海淀·期中)黄铁矿[主要成分为二硫化亚铁(FeS2)]、焦炭和适量空气混合加热发生如下反应： i．3FeS2+2C+3O2=3S2+Fe3O4+2CO (1)反应i生成1molS2时，转移电子的物质的量为 mol。 (2)反应i所得气体经冷凝回收S2后，尾气中还含有CO和SO2。将尾气通过催化剂进行处理，发生反应ii，同时发生副反应iii。 ii．2SO2(g)+4CO(g)S2(g)+4CO2(g)　ΔH<0 iii．SO2(g)+3CO(g)COS(g)+2CO2(g)　ΔH<0 理论分析及实验结果表明，600~1000K范围内，SO2平衡转化率接近100%。其他条件相同，不同温度下，S2、COS平衡产率和10min时S2实际产率如图。 ①从资源和能源利用的角度说明用反应ii处理尾气的好处： 。 ②随温度升高，S2平衡产率上升，推测其原因是 。 ③900K，在10min后继续反应足够长时间，推测S2实际产率的变化趋势可能为 。 (3)处理后的尾气仍含少量SO2，经Na2CO3溶液洗脱处理后，所得洗脱液主要成分为Na2CO3、NaHCO3和Na2SO3.利用生物电池技术，可将洗脱液中的Na2SO3转化为单质硫(以S表示)回收。 ①该装置中，正极的电极反应式为 。 ②一段时间后，若洗脱液中的物质的量减小了1mol，则理论上减小了 mol。 27．(24-25高二上·北京海淀·期中)锂电池有广阔的应用前景。用“循环电沉积”法处理某种锂电池，可使其中的Li电极表面生成只允许通过的和C保护层，工作原理如图1，具体操作如下。 i.将表面洁净的Li电极和电极浸在溶有的有机电解质溶液中。 ii.0-5min，a端连接电源正极，b端连接电源负极，电解，电极上生成和C。 iii.5-10min，a端连接电源负极，b端连接电源正极，电解，电极上消耗和C，Li电极上生成和C．步骤ii和步骤iii为1个电沉积循环。 iv.重复步骤ⅱ和步骤ⅲ的操作，继续完成9个电沉积循环。 (1)步骤ii内电路中的由 向 迁移(填“Li电极”或“电极”)。 (2)已知下列反应的热化学方程式。 步骤ii电解总反应的热化学方程式为 。 (3)步骤iii中，Li电极的电极反应式为 。 (4)和C只有在的催化作用下才能发生步骤ⅲ的电极反应，反应历程中的能量变化如下图。下列说法正确的是 (填字母序号)。 a.反应历程中存在碳氧键的断裂和形成 b.反应历程中涉及电子转移的变化均释放能量 c.催化剂通过降低电极反应的活化能使反应速率加快 (5)受上述“循环电沉积”法的启示，科学家研发了适用于火星大气(主要成分是)的“”可充电电池，工作原理如图2.“”电池充电时，Li电极表面生成Li而不会形成和C沉积，原因是 。 28．(24-25高二上·北京房山区·期中)实验小组探究不同酸性条件对电解溶液微粒放电能力的影响。配制溶液(酸性可调节)，设计如下图所示的实验装置进行电解，实验记录如下： 序号 电压 阴极现象 阳极现象 I 1.5V 无气泡产生；电极表面有银灰色金属析出 无气泡产生，湿润淀粉碘化钾不变蓝；电极表面逐渐析出红褐色沉淀 II 1.5V 1 有气泡产生；电极表面有极少量银灰色金属析出 无气泡产生，湿润淀粉碘化钾不变蓝；取阳极附近溶液，滴加KSCN溶液变红 (1)实验前预测电解溶液时，阳极放电的微粒可能是 。 (2)分析阴极实验现象 ①实验I中，阴极的电极反应是 。 ②对比实验I、II阴极现象，可以得出的结论是 。 (3)分析阳极实验现象 ①甲同学得出结论：实验I、II条件下，放电而没有放电。“放电”的实验证据是 。 ②乙同学认为仅由实验I、II不能得出此结论，并提出可能放电，的产生可能有两种途径。 途径1：在阳极放电产生。 途径2： 产生。 (4)I中虽未检测出，但在实验I条件下是否放电仍需进一步证明。小组设计实验I的对照实验完成验证，该实验方案是 。 29．(24-25高二上·北京丰台区·期中)合成氨技术的创立开辟了人工固氮的重要途径，其研究来自正确的理论指导，合成氨反应的平衡常数K值和温度的关系如下： 温度(℃) 360 440 520 K值 0.036 0.010 0.0038 (1)①写出工业合成氨的化学方程式 。 ②理论上，为了增大平衡时H2的转化率，可采取的措施是 。(填序号) a．增大压强              b．使用合适的催化剂 c．升高温度              d．及时分离出产物中的NH3 (2)原料气H2可通过反应 CH4(g) + H2O (g)CO(g) + 3H2(g) 获取，已知该反应中，当初始混合气中的 恒定时，温度、压强对平衡混合气CH4含量的影响如图所示： ①图中，两条曲线表示压强的关系是：P1 P2(填“>”、“=”或“<”)。理由是 。 ②该反应为 反应(填“吸热”或“放热”)。 (3)原料气H2还可通过反应CO(g) + H2O(g)CO2 (g) + H2(g) 获取。 ① 某温度时，向容积固定为5 L的容器中充入1 mol水蒸气和1 mol CO，反应达平衡后，测得CO的浓度为0.08 mol·L-1，则平衡时CO的转化率为 ，该温度下反应的平衡常数K值为 。 ② 保持温度不变，改变水蒸气和CO的初始物质的量之比，充入上述容器进行反应，下列描述能够说明体系处于平衡状态的是 (填序号)。 a．容器内压强不随时间改变 b．混合气体的密度不随时间改变 c．单位时间内生成a mol CO2的同时消耗a mol H2 d．混合气中n(CO)：n(H2O)：n(CO2)：n(H2) =1：16：6：6 (4)常温常压下电解法合成氨的原理如图所示： ① 阴极生成氨的电极反应式为 。 ② 阳极氧化产物只有O2.电解时实际生成的NH3的总量远远小于由O2理论计算所得NH3的量，从氧化还原反应角度结合电极反应式解释原因： 。 试卷第34页，共35页 试卷第35页，共35页 学科网（北京）股份有限公司 $