第四章 化学反应与电能 章末综合提升-【金版新学案】2025-2026学年新教材高二化学选择性必修1同步课堂高效讲义配套课件（人教版 单选）

该高中化学课件聚焦“化学反应与电能”，系统梳理原电池及应用、电解原理及应用、金属腐蚀与防护核心知识，通过概念梳理夯实基础，分层突破典例（如二次电池充放电、电化学计算）搭建学习支架，助力学生构建知识脉络。 其亮点在于融合化学观念与科学思维，以“二次电池充放电原理”典例分析电极反应与离子移动，培养证据推理能力，通过“电化学计算模型”总结得失电子守恒法建构解题模型。单元检测结合氢氧燃料电池等实际情境，提升科学探究与实践能力，既助学生深化理解，又为教师提供分层教学素材。

章末综合提升 　 第四章 化学反应与电能 概念梳理 1 分层突破 2 内容索引 单元检测卷 3 概 念 梳 理 返回 返回 分 层 突 破 返回 典例 1 √ 一、二次电池的充放电原理 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H＋通过质子交换膜 移向左侧 D.充电总反应：Pb＋S＋2Fe3＋ PbSO4＋2Fe2＋ 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；储能过程中，该装置为电解池，将电能转化为化学能，B正确；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；充电时，总反应为PbSO4＋2Fe2＋Pb＋S＋2Fe3＋，D错误。 题后总结 二次电池题目的解答思路 二、电化学计算模型 光电池在光照条件下可产生电流，如图装置可以实现光能源的充分利用，双极膜可将水解离为H＋和OH－，并实现其定向通过。下列说法不正确的是 A.该装置可利用光能实现水的分解 B.光照过程中阴极区溶液的pH变小 C.再生池中的反应为2V2＋＋2H＋ 2V3＋＋H2↑ D.电路中每有2 mol电子通过，阳极区溶液质量增加2 g 典例 2 √ 由题图中电子的移动方向可知右侧是电解池的阳极，反应式为4OH－－4e－2H2O＋O2↑，阴极反应式为V3＋＋e－V2＋，双极膜可将水解离为H＋和 OH－，H＋进入阴极，OH－进入阳极，故A、B正确；放电后的溶液进入再生池中在催化剂条件下发生反应放出氢气，反应方程式为2V2＋＋2H＋2V3＋＋H2↑，故C正确；由A项分析可知，电路中每有2 mol电子通过，会有2 mol氢氧根离子进入阳极，生成0.5 mol氧气，阳极区溶液质量增加18 g，D项错误。 思维建模 电化学计算模型 三、多池装置 兴趣小组设计如图所示实验装置，两个相同的 玻璃管中盛满NaCl稀溶液(滴有酚酞)，闭合S1一段时间 后，两极均有气泡产生，Cu电极一侧液面比C电极一侧 的低；断开S1，闭合S2，电流表指针发生偏转。下列叙 述正确的是 A.闭合S1时，Cu电极产生气泡的原因为2Cl－－2e－Cl2↑ B.闭合S1时，若铜电极接直流电源的正极，两极均有气泡产生 C.断开S1、闭合S2时，C电极作负极 D.断开S1、闭合S2时，Cu电极上发生反应：H2－2e－＋2OH－2H2O 典例 3 √ 闭合S1时，两极均有气泡产生，则铜为阴极，产生气泡的原因为2H2O＋2e－H2↑＋2OH－，A错误；闭合S1时，若铜电极接直流电源的正极，Cu作阳极被氧化生成Cu2＋，阳极无气泡产生，B错误；断开S1、闭合S2时，Cu电极一侧的H2发生氧化反应，Cu电极作负极，C电极作正极，C错误；电解时阴极(Cu电极)产物为H2和NaOH，形成原电池时，H2在碱性条件下发生氧化反应，其电极反应式为H2－2e－＋2OH－2H2O，D正确。 思维建模 多池装置的解题模型 返回 单 元 检 测 卷 返回 √ 1.下列我国科技成果所涉及物质的应用中，具体操作或过程不涉及化学变化的是 A.利用氢氧燃料电池为“奋斗者”号控制系统提供电能 B.利用模拟月壤研究从钛铁矿(FeTiO3)中提取铁 C.利用阳光将废二氧化碳转化为甲醇等有用物质 D.氘、氚用作“人造太阳”的核聚变燃料 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 利用氢氧燃料电池为“奋斗者”号控制系统提供电能，属于原电池原理，属于化学变化，A错误；利用模拟月壤研究从钛铁矿(FeTiO3)中提取铁是将铁元素从化合物转变为单质的过程，属于化学变化，B错误；利用阳光将废二氧化碳转化为甲醇等有用物质的过程中产生新物质，属于化学变化，C错误；氘和氚用作“人造太阳”的核聚变燃料，核聚变是氘和氚的原子核内的变化，不是化学变化，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 √ 2.化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法正确的是 A.图甲：锂电池放电时，电解质中Li＋向锂电极迁移 B.图乙：负极的电极反应式为Ag2O＋2e－＋H2O2Ag＋2OH－ C.图丙：锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄 D.图丁：电池放电过程中，稀硫酸的浓度不变 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 原电池中阳离子向正极迁移，甲为锂电池，负极为锂，Li＋向正极多孔碳材料迁移，故A错误；乙为纽扣电池，正极为Ag2O得电子发生还原反应，反应式为Ag2O＋2e－＋H2O2Ag＋2OH－，负极为锌单质，故B错误；丙为锌锰干电池，锌筒作负极，发生氧化反应被消耗，导致锌筒变薄，故C正确；丁为铅蓄电池，放电时的总反应为Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O，使用一段时间后，硫酸溶液的浓度降低，故D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 √ 3.我国学者研发出一种新型水系锌电池，其示意图如图，该电池以ZnSO4和KI混合液为电解质溶液。下列说法错误的是 A.电子由a极经导线流向b极 B.b极的电势比a极的高 C.b极电极反应式：＋2e－3I－ D.溶液中每增加1 mol阴离子，消耗锌的质量是65 g a极作负极，b极作正极，电子由a极(负极)经导线流向b极(正极)，A正确；a极作负极，b极作正极，正极电势高于负极电势，即b极的电势比a极的高，B正确； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 b极作正极，被还原为I－，则b极电极反应式为＋2e－3I－，C正确；总反应式为Zn＋Zn2＋＋3I－，即溶液中每增加1 mol阴离子转移1 mol电子，则消耗锌0.5 mol，其质量为32.5 g，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 √ 4.有关电化学知识的描述正确的是 A.CaO＋H2OCa(OH)2，可以放出大量的热，故可把该反应设计成原电池，把其中的化学能转化为电能 B.某原电池反应为Cu＋2AgNO3Cu(NO3)2＋2Ag，装置中一定是银作正极 C.因为铁的活动性强于铜，所以将铁、铜用导线连接后放入浓硫酸中，若能组成原电池，必是铁作负极、铜作正极 D.电解池是将电能转化为化学能的装置，利用电解可以获得普通化学方法难以制备的物质，例如金属钠 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 CaO＋H2OCa(OH)2，可以放出大量的热，但该反应不是氧化还原反应，不能把该反应设计成原电池，故A错误；某原电池反应为Cu＋2AgNO3Cu(NO3)2＋2Ag，该电池中Cu作负极，正极的活泼性要比Cu弱，可以是Ag或者C，故B错误；将铁、铜用导线连接后放入浓硫酸中，若能组成原电池，铁在浓硫酸中会钝化，不能持续反应，而铜可以和浓硫酸反应，则铁作正极、铜作负极，故C错误；电解池是将电能转化为化学能的装置，利用电解可以获得普通化学方法难以制备的物质，如电解熔融NaCl可以制备金属钠，故D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 √ 5.镁、海水、溶解氧(石墨)可构成原电池，为水下小功率设备长时间供电，其原理如图所示。但该电池负极存在析氢副反应和负极活性衰减等问题。下列说法不正确的是 A.由于溶解氧浓度低，故需增大电极与海水的接触面积 B.该电池正极的电极反应式为O2＋4H＋＋4e－2H2O C.负极活性衰减的原因可能是生成的Mg(OH)2覆盖了电极 D.析氢副反应可以表示为Mg＋2H2OMg(OH)2＋H2↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 溶解氧浓度低，反应速率低，故可用增大电极与海水的接触面积的方法来提高反应速率，故A正确；石墨作正极，海水是弱碱性，正极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－4OH－，故B错误；镁作负极，负极的电极反应式为Mg＋2OH－－2e－Mg(OH)2，生成的氢氧化镁覆盖在电极表面，阻隔电极与海水的接触，负极活性衰减，故C正确；Mg较活泼，在合适条件下可直接与水发生析氢反应Mg＋2H2OMg(OH)2＋H2↑，故D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 √ 6.锂离子电池的能量密度高，在生产生活中具有广泛的应用。科学家研发的一种锂离子电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是 A.该电池充电或放电时，高电势端均发生氧化 反应 B.该电池充电时，石墨端与外接电源的正极相连，电能转化为化学能 C.该电池放电时，正极反应为Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－LiCoO2 D.该电池放电时，电路中每通过1 mol电子，负极质量减少14 g 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 该电池充电时，高电势端为阳极，发生氧化反应，该电池放电时，高电势端为正极，发生还原反应，A错误；该电池充电时，石墨端为阴极，石墨端与外接电源的负极相连，电能转化为化学能，B错误；该电池放电时，Li1－xCoO2端为正极，Li＋向正极定向移动结合Li1－xCoO2生成LiCoO2，正极反应为Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－LiCoO2，C正确；该电池放电时，负极反应：LixC6－xe－xLi＋＋C6，电路中每通过1 mol电子，负极减少1 mol Li，即质量减少7 g，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 √ 7.高能LiFePO4电池，多应用于公共交通。 电池中间是聚合物的隔膜，主要作用是在 反应过程中只让Li＋通过。结构如图所示。 放电时的总反应为(1－x)LiFePO4＋xFePO4＋LixCnLiFePO4＋nC。下列说法错误的是 A.放电时，正极电极反应式：xFePO4＋xLi＋＋xe－xLiFePO4 B.放电时，电子由负极经导线、用电器、导线到正极 C.充电时，阴极电极反应式：xLi＋＋xe－＋nCLixCn D.充电时，Li＋向右移动，若转移1 mol e－，石墨电极将增重7x克 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 放电时的总反应为(1－x)LiFePO4＋xFePO4＋LixCnLiFePO4＋nC，负极发生氧化反应为LixCn－xe－xLi＋＋nC，正极发生还原反应为xFePO4＋xLi＋＋xe－xLiFePO4，锂离子由负极向正极移动。充电时原负极发生还原反应为电解池阴极，原正极发生氧化反应为电解池阳极。由分析可知放电时正极发生还原反应，电极反应式为xFePO4＋xLi＋＋xe－xLiFePO4，A正确； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 放电时，负极失电子发生氧化反应、正极得电子发生还原反应，因此电子由负极经导线、用电器、导线到正极，B正确；负极在充电时为电解池阴极发生还原反应，电极反应式为xLi＋＋xe－＋nCLixCn， C正确；充电时，Li＋向阴极移动，据分析右侧为阴极，因此Li＋向右移动，阴极发生反应：xLi＋＋xe－＋nCLixCn，根据得失电子守恒可知1 mol e－～1 mol Li＋，因此转移1 mol e－，石墨电极将增重7克， D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 √ 8.烧杯A中盛放0.1 mol/L的H2SO4溶液，烧杯B中盛放0.1 mol/L的CuCl2溶液(两种溶液均足量)，组成的装置如图所示。下列说法不正确的是 A.经过一段时间，烧杯B中溶液的质量减小 B.将B中右侧石墨改为铜电极，电极上发生 的反应不变 C.当烧杯A中产生0.1 mol气体时，烧杯B中 产生气体的物质的量也为0.1 mol D.烧杯A中石墨电极有气泡产生但石墨电极不参与反应 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 烧杯A为原电池，Fe为负极，石墨为正极，则烧杯B为电解池，阳极上Cl－放电生成Cl2，阴极Cu2＋放电生成Cu单质，烧杯B中溶液的质量减小，A正确；将B中右侧石墨电极换成Cu电极后，Cu为活性电极，在阳极会发生氧化反应，其电极反应式变为Cu－2e－Cu2＋，B错误；烧杯A中产生0.1 mol氢气时，转移0.2 mol电子，烧杯B阳极上发生反应：2Cl－－2e－Cl2↑，阴极不产生气体，所以烧杯B中会产生0.1 mol气体，C正确；烧杯A中石墨为正极，电极反应为2H＋＋2e－H2↑，所以石墨电极有气泡产生但石墨电极不参与反应，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 √ 9.下图为甲醇燃料电池的工作原理示意图， 下列有关说法不正确的是 A.该燃料电池工作过程中电子从a极通过负 载流向b极 B.该燃料电池工作时电路中通过1 mol电子时， 标准状况下消耗的O2的体积为5.6 L C.Pt(a)电极的反应式为CH3OH－6e－＋H2OCO2↑＋6H＋ D.该燃料电池工作时H＋由b极室向a极室移动 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 a是负极、b是正极，工作过程中电子从a极通过负载流向b极，故A正确；正极反应式为O2＋4H＋＋4e－2H2O，该燃料电池工作时电路中通过1 mol电子时，消耗0.25 mol氧气，则标准状况下消耗O2的体积为5.6 L，故B正确；甲醇在负极失电子发生氧化反应生成二氧化碳，则Pt(a)电极的反应式为CH3OH－6e－＋H2OCO2↑＋6H＋，故C正确；a是负极、b是正极，该燃料电池工作时H＋由a极室向b极室移动，故D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 √ 10.燃料电池是一种高效、环境友好的发电装置，某氢氧燃料电池的构造示意图如图，该电池工作时，下列说法正确的是 A.O2在b电极上发生氧化反应 B.电解质溶液中OH－向正极移动 C.该装置实现了电能到化学能的转化 D.氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 O2在b电极上得到电子发生还原反应，A错误；该燃料电池工作时，电解质溶液中OH－向负极移动，B错误；该装置通过两个电极分别发生氧化反应、还原反应，实现了化学能到电能的转化，C错误；氢氧燃料电池反应产物水不会对环境造成污染，且水又是生产燃料H2的原料，比H2直接燃烧能量利用率大大提高，因此是一种具有应用前景的绿色电源，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 √ 11.我国科技工作者设计了如图所示的可充电Mg-CO2电 池，以Mg(TFSI)2为电解质，电解质溶液中加入1，3-丙 二胺(PDA)以捕获CO2，使放电时CO2还原产物为MgC2O4。 该设计克服了MgCO3导电性差和释放CO2能力差的障碍， 同时改善了Mg2＋的溶剂化环境，提高了电池充放电循环性能。 对上述电池放电时CO2的捕获和转化过程开展了进一步 研究，电极上CO2转化的三种可能反应路径及相对能量 变化如图(*表示吸附态)。 下列说法错误的是 A.PDA捕获CO2的反应为 B.路径2是优先路径，速控步骤反应式为 C.路径1、3经历不同的反应步骤但产物相同；路径2、3起始物相同但产物不同 D.三个路径速控步骤均涉及*C转化，路径2、3的速控步骤均伴有PDA再生 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 根据题给反应路径图可知，PDA(1，3-丙二胺)捕获CO2的产物为 ，因此PDA捕获CO2的反应为 ，故A正确；由反应进程-相对能量图可知，路径2的最大能垒最小，因此与路径1和路径3相比，路径2是优先路径，且路径2的最大能垒为*C*C2的步骤，据反应路径2的图示可知，该步骤有 参与反应，因此速控步骤反应方程式为 ，故B正确； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 根据反应路径图可知，路径1、3的中间产物不同，即经历了不同的反应步骤，但产物均为*MgCO3，而路径2、3的起始物均为 ，产物分别为*MgC2O4和*MgCO3，故C正确；根据反应路径与相对能量的图像可知，三个路径的速控步骤中*C都参与了反应，且由B项分析可知，路径2的速控步骤伴有PDA再生，但路径3的速控步骤为*C转化为*CO和*C，没有PDA的生成，故D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 √ 12.巴蜀中学化学实验小组利用下图所示微生物电池将污水中苯酚(C6H6O)转化为无毒无害的物质并产生电能(M、N 均为石墨电极)。下列说法错误的是 A.该电池不适宜在高温环境下工作 B.M极的电极反应式为C6H6O－28e－＋11H2O6CO2↑＋28H＋ C.每消耗标准状况下22.4 L O2，理论上能处理约含13.4 g苯酚的废水 D.电池工作过程中，正极区的pH降低 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 温度过高，可能使微生物失去活性，处理含苯酚污水效率降低，则该电池不适宜在高温环境下工作，A正确；M极作负极，苯酚被氧化为CO2，则电极反应式为C6H6O－28e－＋11H2O6CO2↑＋28H＋，B正确；该电池总反应式为C6H6O＋7O26CO2＋3H2O，则每消耗标准状况下22.4 L O2(即1 mol)，理论上能处理约含 mol×94 g/mol＝13.4 g苯酚的废水，C正确；N极作正极，电极反应式为O2＋4e－＋4H＋2H2O，溶液体积增大，则正极区的pH不变，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 √ 13.某化学小组为探究电场作用下阴阳离子的迁移情况，设计如图所示电解装置，a、b、c、d均为石墨电极，电极间距为4 cm，将pH试纸分别用不同浓度Na2SO4溶液充分润湿，进行如下实验，实验现象如表所示。下列说法错误的是 试纸Ⅰ：0.01 mol/L Na2SO4溶液 试纸Ⅱ：1 mol/L Na2SO4溶液 A.Na2SO4溶液中 S向a极和c极移动 B.a极附近试纸变红的原因是 2H2O＋2e－H2↑＋2OH－ C.试纸Ⅰ的现象说明，此环境中H＋的迁移速率比OH－的快 D.对比试纸Ⅰ和试纸Ⅱ的现象，说明电解质浓度影响H＋和OH－的迁移速率 时间 试纸Ⅰ现象 试纸Ⅱ现象 1 min a极附近试纸变红， b极附近试纸变蓝 c极附近试纸变红， d极附近试纸变蓝 10 min 红色区和蓝色区不断向中间扩展，相遇时红色区长度约2.7 cm，蓝色区长度约1.3 cm 两极颜色范围扩大不明显，试纸大部分仍为黄色 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 a、c电极为阳极，b、d电极为阴极，根据电解原理，S向阳极移动，即向a和c两极移动，A正确；a电极为阳极，反应式为2H2O－4e－O2↑＋4H＋，a极附近溶液显酸性，pH试纸变红，B错误；根据试纸Ⅰ中10 min相遇时，红色区域为2.7 cm，蓝色区域1.3 cm，推出H＋迁移速率比OH－快，C正确；对比试纸Ⅰ和试纸Ⅱ的现象，说明电解质浓度对H＋和OH－的迁移速率有影响，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 √ 14.利用光能源可以将CO2转化为重要的化工原料C2H4(电解质溶液为稀硫酸)，同时可为制备次磷酸(H3PO2)提供电能，其工作原理如图所示。下列说法错误的是 A.Y极为阴极 B.标准状况下，当Z极产生11.2 L O2时，可生成H3PO2的数目为NA C.a、b、d为阳离子交换膜，c为阴离子交换膜 D.W极的电极反应式为2CO2＋12H＋＋12e－C2H4＋4H2O 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 由图可知，左侧为原电池，右侧为电解池，Z极为负极，W为正极，右侧Y极连接原电池负极(Z极)，是电解池阴极，故A正确；Z极上的电极反应为2H2O－4e－O2↑＋4H＋，标准状况下，11.2 L O2物质的量是0.5 mol，转移电子2 mol，则X极上反应也应失去电子2 mol，生成2 mol H＋，最终生成2 mol H3PO2，其数目为2NA，故B错误；原电池中H＋由左到右穿过a膜，电解过程中原料室中Na＋通过d膜进入N室保证电荷守恒，H2P通过c膜进入产品室，M室中生成的H＋通过b膜进入产品室，则a、b、d膜均为阳离子交换膜，c膜为阴离子交换膜，故C正确；W极为原电池的正极，其电极反应式为2CO2＋12H＋＋12e－C2H4＋4H2O，故D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 √ 15.铁铬氧化还原液流电池是一种低成本的 储能电池，电池结构如图所示，其工作原理 为Fe3＋＋Cr2＋Fe2＋＋Cr3＋。下列说法 一定错误的是 A.电池充电时，b极的电极反应式为Cr3＋＋e－Cr2＋ B.电池放电时，b极的电极反应式为Cr2＋－e－Cr3＋ C.电池充电时，Cl－从b极穿过选择性透过膜移向a极 D.电池放电时，电路中每通过0.1 mol电子，Fe3＋浓度降低0.1 mol·L－1 放电 充电 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 充电时是电解池的工作原理，阴极(b极)发生得电子的还原反应，电极反应式为Cr3＋＋e－Cr2＋，A正确；放电时是原电池的工作原理，负极(b极)发生失电子的氧化反应，电极反应式为Cr2＋－e－Cr3＋，B正确；电池充电时，Cl－从阴极室穿过选择性透过膜移向阳极室，即从b极穿过选择性透过膜移向a极，C正确；放电时，电路中每通过0.1 mol电子，就会有0.1 mol Fe3＋得电子，但减小的浓度与体积有关，因此不能确定Fe3＋浓度降低数值， D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 √ 16.我国科学家研发了一种水系可逆Zn-CO2电池，将两组阴离子、阳离子复合膜反向放置分隔两室电解液，充电、放电时，复合膜层间的H2O解离成H＋和OH－，工作原理如图所示。下列说法正确的是 A.a膜是阴离子膜，b膜是阳离子膜 B.充电时Zn电极反应式为Zn＋4OH－ －2e－[Zn(OH)4]2－ C.放电时多孔Pd纳米片附近pH升高 D.放电时，复合膜层间有1 mol H2O解离时，正极区溶液增重23 g 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 分析可知，a膜是释放出氢离子的阳离子交换膜，b膜是释放出氢氧根离子的阴离子交换膜，故A错误；充电时，锌电极为阴极，四羟基合锌离子在阴极得到电子发生还原反应生成锌和氢氧根离子，电极反应式为[Zn(OH)4]2－＋2e－Zn＋4OH－，故B错误； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 放电时，多孔Pd纳米片为正极，酸性条件下二氧化碳在正极得到电子发生还原反应生成甲酸，电极反应式为CO2＋2H＋＋2e－HCOOH，甲酸在氯化钠溶液中电离出氢离子使电极附近溶液pH减小，故C错误；复合膜层间有1 mol水解离时，有1 mol H＋由复合膜移向正极区，外电路转移1 mol电子，则正极区溶液增加的质量为(1 mol×44 g/mol×＋1 mol×1 g/mol)＝23 g，故D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 17.(11分)H2S、SO2均为有毒气体，H2S、SO2废气的资源化利用是目前的研究热点。如图甲为质子膜H2S燃料电池的示意图，图乙为利用原电池原理处理SO2的示意图。 Ⅰ.根据图甲，回答下列问题。 (1)电池负极为______(填“电极a”或“电极b”，下同)，发生还原反应的电极为_______。 电极a 电极b 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 由图甲可知，H2S在电极a上发生氧化反应生成S2，O2在电极b上发生还原反应生成H2O，则电极a为负极，电极b为正极。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 (2)电极b的电极反应式为__________________________；电池总反应为________________________。 O2＋4H＋＋4e－2H2O 2H2S＋O2S2＋2H2O O2在电极b(正极)上得到电子，与H＋结合生成H2O，电极反应式为O2＋4H＋＋4e－2H2O；电池总反应为2H2S＋O2S2＋2H2O。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 (3)当电路中通过8 mol电子时，有___mol H＋经质子固体电解质膜进入正极区。 8 由正极反应式可知，当电路中通过8 mol电子时，有8 mol H＋经质子固体电解质膜进入正极区。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Ⅱ.根据图乙，回答下列问题。 (4)负极反应式为_______________________________。 SO2＋2H2O－2e－S＋4H＋ SO2在负极上失去电子，可得负极反应式为SO2＋2H2O－2e－S＋4H＋。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 (5)利用该原理制得的化工原料C为________(填化学式)。 H2SO4 利用该原理制得的化工原料C为H2SO4。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 (6)处理32 g SO2，理论上需要消耗O2的体积为_____L(标准状况下)。 5.6 O2在正极上得到电子，与H＋结合生成H2O：O2＋4H＋＋4e－2H2O，结合负极反应式可得关系式：2SO2～4e－～O2，故处理 32 g(0.5 mol)SO2，转移电子数为1 mol，理论上需要消耗0.25 mol O2，标准状况下的体积为0.25 mol×22.4 L·mol－1＝5.6 L。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 18.(16分)化学电源在生产生活中有着广泛的应用，请回答下列问题。 (1)根据构成原电池的本质判断，下列化学(或离子)方程式正确且能设计成原电池的是____(填字母，下同)。 A.KOH＋HClKCl＋H2O B.Cu＋Fe3＋Fe2＋＋Cu2＋ C.Na2O＋H2O2NaOH D.Fe＋H2SO4FeSO4＋H2↑ D A、C项属于非氧化还原反应，没有电子转移，不能设计成原电池；B项没有配平，正确方程式为Cu＋2Fe3＋2Fe2＋＋Cu2＋。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 (2)为了探究化学反应中的能量变化，某兴趣小组设计了如下两个实验(如图所示)。试回答下列问题。 ①有关反应一段时间后的实验现象，下列说法正确的是____。 A.图Ⅰ中温度计的示数高于图Ⅱ的示数 B.图Ⅰ中锌片是负极，图Ⅱ中铜片是正极 C.图Ⅰ和图Ⅱ的气泡均产生于锌棒表面 D.图Ⅱ中产生气体的速率比Ⅰ慢 E.图Ⅰ和图Ⅱ中溶液酸性均增强 F.图Ⅱ的外电路中电流方向Zn→Cu A 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 图Ⅰ中不能形成原电池，图Ⅱ中形成原电池，锌为负极，铜为正极，外电路中电流方向为Cu→Zn，图Ⅰ和图Ⅱ的总反应都是Zn＋2H＋ Zn2＋＋H2↑。①图Ⅰ中化学能转化为热能，图Ⅱ中化学能主要转化为电能，所以图Ⅰ中温度计的示数高于图Ⅱ的示数，故选A。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 ②在图Ⅱ实验中，兴趣小组观察到的实验现象是______________________ __________________________________， 写出图Ⅱ实验中铜上电极反应式：____________________。 Zn棒不断变细，Cu棒上 有气泡冒出，温度计示数略有上升 2H＋＋2e－H2↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 图Ⅰ中不能形成原电池，图Ⅱ中形成原电池，锌为负极，铜为正极，外电路中电流方向为Cu→Zn，图Ⅰ和图Ⅱ的总反应都是Zn＋2H＋Zn2＋＋H2↑。 ②图Ⅱ中形成原电池，锌为负极，电极反应为Zn－2e－Zn2＋，铜为正极，电极反应为2H＋＋2e－H2↑，因此现象为Zn棒不断变细，Cu棒上有气泡冒出，反应中化学能主要转化为电能，有少部分化学能转化为热能，因此温度计示数略有上升；Cu电极的电极反应为2H＋＋2e－H2↑。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 ③在图Ⅱ实验中，如果把硫酸换成硫酸铜溶液，请写出电池总反应的离子方程式：__________________________； 当电路中转移0.25 mol电子时，消耗负极材料的质量为________gM(Zn)＝65 g/mol。 Zn＋Cu2＋Zn2＋＋Cu 8.125 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 图Ⅰ中不能形成原电池，图Ⅱ中形成原电池，锌为负极，铜为正极，外电路中电流方向为Cu→Zn，图Ⅰ和图Ⅱ的总反应都是Zn＋2H＋Zn2＋＋H2↑。 ③如果把硫酸换成硫酸铜溶液，铜电极的反应为Cu2＋＋2e－Cu，因此总反应为Zn＋Cu2＋Zn2＋＋Cu；当电路中转移0.25 mol电子时，消耗负极材料的质量为×65 g/mol＝8.125 g。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 (3)根据原电池原理可以制造化学电池。如：电动汽车上用的铅蓄电池是由一组海绵状铅板和另一组结构相似的充满二氧化铅的铅板作为两电极，用H2SO4作电解质溶液构成。放电时，电池总反应为Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。试写出放电时正极的电极反应式：____________________________________________。 PbO2＋2e－＋S＋4H＋PbSO4＋2H2O 放电时，正极PbO2得电子生成PbSO4，正极的电极反应式为PbO2＋2e－＋S＋4H＋PbSO4＋2H2O。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 (4)燃料电池的工作原理是燃料和氧化剂(如O2)反应将化学能直接转化为电能。现设计一燃料电池，以C为电极，CH3OH为燃料，采用氢氧化钠溶液为电解液，电池工作时消耗1 mol CH3OH，则电路中通过__mol电子。 6 通入甲醇的石墨电极为燃料电池的负极，碱性条件下甲醇在负极失去电子发生氧化反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为CH3OH－6e－＋8OH－C＋6H2O，则电池工作消耗1 mol甲醇时，电路中通过电子的物质的量为6 mol。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 19.(12分)到目前为止，由化学能转变的热能或电能仍然是人类使用的主要能源。 (1)从能量变化角度研究反应：2H2(g)＋O2(g)2H2O(g)。下图能正确表示该反应中能量变化的是____(填字母)。 A 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 氢气在氧气中燃烧生成水，该反应为放热反应，反应物总能量高于生成物总能量，能正确表示该反应中能量变化的是A。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 (2)将Zn棒和Cu棒用导线连接后，放入某电解质溶液 中，构成如图所示装置。 ①若电解质溶液为稀硫酸，则Zn棒为原电池的___(填 “正”或“负”)极，可观察到Cu棒上有气泡生成，写出Cu棒上的电极反应式：__________________。 若反应过程中Zn棒减少的质量为3.25 g，则生成的氢气在标准状况下的体积为______L。 负 2H＋＋2e－H2↑ 1.12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 电解质溶液为稀硫酸，Zn、Cu为电极材料，则Zn棒为原电池的负极，铜棒上有气泡生成，是氢离子在铜棒上得电子生成氢气，电极反应式为2H＋＋2e－H2↑。负极上电极反应为Zn－2e－Zn2＋，Zn棒质量减少3.25 g，物质的量为0.05 mol，转移电子0.1 mol，则正极上生成0.05 mol氢气，标准状况下体积为1.12 L。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 ②若电解质溶液为硫酸铜溶液，则Cu棒上发生_____(填“氧化”或“还原”)反应，Zn棒上发生的电极反应式为___________________。 还原 Zn－2e－Zn2＋ 电解质溶液为硫酸铜溶液，则Zn为负极，Cu为正极，正极上Cu2＋得电子发生还原反应，Zn棒上电极反应为Zn－2e－Zn2＋。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 ③若实验过程中发现Zn棒上产生了氢气，请说明原因：_______________ ____________________________________________________________________________________________________。 可能是Zn棒不纯， 含有其他金属，Zn棒本身与电解质溶液构成了原电池产生氢气，或者是Zn直接与电解质溶液反应产生了氢气 实验过程中发现Zn棒上产生了氢气，可能是Zn棒不纯，含有其他金属，Zn棒本身与电解质溶液构成了原电池产生氢气，或者是Zn直接与电解质溶液反应产生了氢气。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 20.(13分)电化学在现代生活、生产和科学技术的发展中发挥着越来越重要的作用。 (1)图1是利用燃料电池工作原理处理某酸性废水的示意图。b电极的电极反应式为__________________________。 O2＋4e－＋4H＋2H2O 燃料电池中通入燃料的电极为负极，由图可知，a为负极，b为正极，b电极的电极反应式：O2＋4e－＋4H＋2H2O。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 (2)SO2和NOx是主要大气污染物，图2是同时吸收SO2和NOx的示意图。 ①a是直流电源的____极(填“正”或“负”)。 负 由图2可知，左室反应为HS转化为S2，硫元素化合价由＋4价降低为＋3价，发生还原反应，为阴极，所以a是直流电源的负极； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 ②阳极的电极反应式为_________________________________。 SO2－2e－＋2H2OS＋4H＋ 由图2可知，阳极的SO2转化为硫酸，电极反应式：SO2－2e－＋2H2OS＋4H＋； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 ③当NOx均为NO时，吸收池中发生反应的氧化剂与还原剂的物质的量之比为_______。 1∶1 当NOx均为NO时，NO转化为N2，N化合价由＋2价降至0价，S2转化为HS，S化合价由＋3价升至＋4价，升降相等，所以吸收池中发生反应的氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶1。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 (3)图3是甲醇(CH3OH)燃料电池的工作原理示意图。 ①该电池工作时，燃料电池负极的电极反应式为_____________________ ______________________。 CH3OH－6e－＋8OH－ C＋6H2O 该甲醇(CH3OH )燃料电池工作时，负极反应为CH3OH－6e－＋8OH－C＋6H2O； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 ②若用该电池电解精炼铜，氧气放电电极应接______(填“纯铜”或“粗铜”)。 粗铜 燃料所在电极为负极，氧电极为正极，粗铜精炼时，粗铜在阳极，若用该电池电解精炼铜，氧电极应接粗铜； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 (4)如图4是高铁酸钾电池的模拟实验装置(已知：放电时，石墨电极附近有红褐色浑浊)。 ①该电池放电时，正极的电极反应式为______________________________ __________。 Fe＋3e－＋4H2OFe(OH)3↓ ＋5OH－ 由图4可知，锌为负极，石墨为正极，该电池放电时，正极的电极反应式：Fe＋3e－＋4H2OFe(OH)3↓＋5OH－； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 返回 ②盐桥中盛有饱和KNO3溶液，此盐桥中N向____ (填“左”或“右”)移动。 右 原电池中阴离子向负极移动，盐桥中盛有饱和KNO3溶液，此盐桥中N向右移动。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 谢 谢 观 看 章末综合提升 返回 $