专项突破3 新型化学电池电极反应式的书写及判断-【学霸黑白题】2025-2026学年高中化学必修第二册（人教版）

心专项突破3 新型化学电池电极 1.金属(M)-空气电池的工作原理如图所示。 下列说法不正确的是 A.金属M作电池负极 负载 B.电解质是熔融的MO C.正极的电极反应为 盒 OH 02+4e+2H,0 M2+ 气 =40H D.电池反应为2M+ 02+2H20=2M(0H)2 2.(2024·湖北武汉高一期末)热激活电池主 要用于导弹、火箭以及应急电子仪器供电， 是一种电解质受热熔融即可开始工作的电 池。一种热激活电池的结构如图1所示，其 放电后的两极产物分别为i,Si?和 LiMn204。已知：LiCl和KCl混合物的熔点 与KC1的物质的量分数的关系如图2所示。 下列说法正确的是 800 ,火药 27227772727772777777 600 oa 400i LiCI和KCI混合物 200 1yyyy 0.20.40.60.81 ECEEEEE KCI的物质的量分数 图1 图2 A.放电时Li向a极区移动 B.放电时，负极的电极反应是2MnO,- e+Li*=LiMn2O C.该电池中火药燃烧的目的是提供热能将 电解质熔化，使电池开始工作 D.为降低电池的启动温度，应尽量提高混 合物中KC1的物质的量分数 3.（2024·湖南长沙高一期末)某固体锂离子 电池具有安全性能高、能量密度大、续航高 等特点。该电池一极是嵌锂硬碳（可表示 为LiC6),另一极是Li1-FeP04(0<x<1),放 06黑白题化学|必修第二册·RJ 反应式的书写及判断 课 电时会转化为LiFePO4,电解质是能传导Li 的固态电解质，工作原理如图所示。 负载 固体电解质 0 袋 Li.Co o锂离子Li1FePO, 下列有关该电池的说法错误的是( A.放电时，b极为正极 B.放电时，L经固体电解质由左向右迁移 C.放电时，电子经负载由a极流向b极，再 经电解质由b极流向a极 D.放电时，a极的电极反应式为i,C6-xe -xLi*+Co 4.(2024·浙江杭州高一期末)我国科学家设计 的“海泥电池”工作原理如图所示，其中微生物 代谢产物显酸性。下列说法正确的是() 02 HO A电极 力海水层 B电极d SO2 HS 微生物 海底沉积层 (CH,O) C0,) A.电极A上发生氧化反应 B.负极的电极反应式为CH,0-4e+H,0 =C0,+4H C.质子(H)从海水层通过交接面向海底沉 积层移动 D.微生物代谢反应中，氧化剂与还原剂的 物质的量之比为1：2 5.(2024·北京高一期中)《自然》杂志报道了 一种铝离子电池，该电池的电解质为含 有A1CI,的有机离子液体（有机离子不参与 反应)，放电时泡沫石墨电极中释放A1CI:。 下列说法不正确的是 + 88888888888C.A1CL,1 泡沫石墨 护6离子液体 c888888886内嵌A1Cl AICL 000 ALCE A.泡沫石墨电极上发生还原反应 B.负极的电极反应式：Al-3e+7A1Cl4 =4A12C1 C.放电时，有机阳离子向石墨电极方向移动 D.当铝电极质量减少2.7g时，石墨电极质 量减少16.9g 6.（2024·河北保定高一期中)碱酸混合锌 硝酸根离子电池具有电压高、放电功率大等 优点，其工作原理如图所示，工作时，H,0在 双极膜（允许H和OH穿梭）界内解离 成H和OH。下列说法正确的是( 用电器 双极膜 H Zn NO OH 石墨电极 锌电极 HO NH Zn(OH) HKNO、HNO KOH溶液OH 混合溶液 A.放电时，双极膜内的OH会移向b室 B.每转移0.2mol电子，负极质量减少13g C.放电时，总反应为60H+7H20+N03+ 4Zn=4[Zn(0H)4]2-+NH4 D.放电一段时间后，a室溶液pH会增大 7.某新型电池以NaBH,(B的化合价为+3价) 和H,0,作原料，负极材料采用Pt,正极材料 采用MnO,(既作电极材料又对该极的电极 反应有催化作用)，其工作原理如图所示。 下列说法不正确的是 ( A.每消耗3molH202,转移6mole B.该电池的总反应方程式为NaBH4+4H2O2 =NaB02+6H20 C.a极上的电极反应式为BHa+8OH-8e =B0,+6H,0 D.电池工作时Na从b极区移向a极区 &☒ BO, OH Na" CO Na固体目 Na Na 沉积物 BH H2O, 钠箔 MWCNT 0F电贺爽蔬电损 电解质 (NaClO-四甘醇二甲醚) (第7题) (第8题) 8.(2024·黑龙江哈尔滨高一期中)利用“Na- C0,”电池可将C0,变废为宝。我国科研人 员研制出的可充电“Na-CO,”电池，以钠箔 和多壁碳纳米管(MWCNT)为电极材料，放 电时总反应的化学方程式为4Na+3C0, 一2Na2C03+C。放电时该电池“吸入 C02”,其工作原理如图所示，下列说法中 不正确的是 ( A.放电时，钠离子向多壁碳纳米管电极方 向移动 B.放电时，正极的电极反应式为3C02+ 4Na*+4e =2Na,CO,+C C.选用高氯酸钠-四甘醇二甲醚作电解液 的优点是导电性好，不与金属钠反应，难 挥发 D.原两电极质量相等，若生成的Na,C03和 C全部沉积在电极表面，当转移 0.1mole时，两极的质量差为5.6g 进阶突破·专项练07进阶突破·专 专项突破1新型含硫化合物的制备 与性质探究 1.B 2.C解析：NaHC03的溶解度较小，故饱和NH4HCO3溶液和Na2S0 溶液反应会产生NaHC03沉淀，A正确；B中溶液溶质为(NH4)2S04 和Na2S04,阴离子均为硫酸根离子，且溶液呈酸性，故仅需BaCl2溶 液检验，B正确；若将稀硫酸换成稀盐酸，则会引入氯离子，还需要额 外除去，C错误：向铵明矾溶液中逐滴加入NaOH溶液并加热，A13+先 与OH反应生成A1(OH)3白色沉淀，然后NH4与OH反应产生刺 激性气味的NH,最后A1(OH)3与OH反应，白色沉淀消失，D 正确。 3.A解析：S02易溶于水，开始实验后先打开K1,制取S02一段时间 后，打开K2,滴加NaOH溶液充分反应，A正确；铜与浓硫酸反应生成 二氧化硫需要加热，B错误；尾气中S02难溶于CCL4,可防止倒吸，不 能用苯代替CCla,因为苯的密度比NaOH溶液小，C错误：连二亚硫 酸钠(Na2S204)易溶于水，难溶于甲醇，在空气极易被氧化，用装有 碱石灰的干燥管替换后容易导致连二亚硫酸钠(Na2S204)被氧化， D错误。 4.C解析：①中反应为Cu+2H2S0(浓)△CuS04+2H,0+S02↑，电 子转移关系为2H2S04~2e,消耗1molH2S04转移1mole,A正 确；硫离子具有还原性，②中溶液先变浑浊的原因是二氧化硫和硫离 子反应生成硫单质，B正确；由反应Na2S03+S一Na2S203可知，亚 硫酸钠和硫的物质的量之比为1：1：由反应2Na2S+3S02 2N2S0,+3S↓可知，该反应生成亚硫酸钠和硫的物质的量之比 为2：3；故还需要1份碳酸钠和二氧化硫生成1份亚硫酸钠，故混合 液中n(Na2S):n(Na2C03)的最佳比例为2：1，C错误；氢氧化钠和 二氧化碳、二氧化硫反应分别生成碳酸钠、亚硫酸钠，吸收液可直接 返回到步骤②循环利用，D正确。 5.(1)①Mn02+4HCI(浓)△MnCL2+C2↑+2H,0②C→B→E→D ③增大硫与Cl2的接触面积，加快反应速率，使反应更充分④碱 石灰(2)0me@2x10% 6.(1)①浓NaOH溶液防倒吸②排尽空气，防止Na2S,03被氧化 ③D(2)①用玻璃棒醮取少量Na2S205溶液滴在pH试纸上，与标 准比色卡对比，pH小于7②5S202+4Mn0:+2Ht=10S02+ 4Mn2++H20(3)取少量Na2S20,晶体于试管中，加入适量水溶解， 滴加足量稀盐酸，振荡，再滴加几滴氯化钡溶液，有白色沉淀生成 解析：(1)②Na2S20,易被空气中的氧气氧化，所以要先用氮气排尽 装置中的空气；③装置D中盛放饱和Na2S03溶液，和S02反应得 到NaHS03饱和溶液，从而析出Na2S205晶体。(2)①探究一验 证Na2S20,溶液呈酸性，可以通过测定pH确定；②探究二中 Na2S205与酸性KMnO4溶液发生氧化还原反应，KMn04被还原 为Mn2+,Na2S205被氧化为硫酸钠。(3)Na2S205晶体在空气中被 氧化生成硫酸钠，若检验到硫酸根离子则可以证明晶体被氧化。 专项突破2非金属氧化物对 环境的污染与防治 1.C2.D3.A 4.A解析：根据题图可知，在300℃时，S02和H2反应生成H2S,在 100~200℃时，H2S和S02反应生成S和水，故X为H2S,硫酸铜和 硫化氢反应生成硫化铜沉淀和硫酸，可用CS04溶液检验X气体生 成，A正确；S02可以和水反应生成H2S03,H2S03可以被氧气氧化 为H2S04,B错误；在100~200℃时，S02中S元素化合价降低，X 中S元素化合价升高，反应的化学方程式为2H2S+S02一 3S↓+2H20,不属于置换反应，C错误；浓硝酸处理工业尾气中 的S02会生成氮氧化物，污染环境，D错误。 专项练参考答案 项练参考答案 5.A解析：酸雨为pH<5.6的雨水，A错误；由题图可知，除S02、N0的 总反应分别为2S0,+0,+2H,0 催化剂 紫外线 2H2S04、4N0+302+2H20 催化剂 4HNO3,B正确；催化剂可以改变化学反应速率，C正确；氮 紫外线 氧化物转变为硝酸、二氧化硫转变为硫酸，则尾气中含有的大量有害 物质经过科学的处理可以转化为多种有实用价值的物质，D正确。 6.(1)①N20②4CI0+N20+H20=4C1+2N03+2H+③酸性增 强，次氯酸根离子氧化性增强(2)①$02易溶于水，与溶液中的 C0接触充分，而N0难溶于水，与溶液中的CI0接触不够充分，不 易脱除②Cl2(3)NO3在Cu表面被还原为NO2,Cu被氧化为 Cu0(4)在催化剂催化作用下亚硝酸根离子与氢原子反应转化为 铵根离子 解析：(1)①同种元素，其化合价越低，则其还原性越强，故相同条件 下最易被NaClO氧化的是N20;②NaClO溶液可以氧化N20生成 C和NO3;③N20发生转化的过程，就是其被氧化的过程，水体溶液 初始pH越小，N,0转化率越高，其原因是酸性增强，次氯酸根离子 氧化性增强。(2)①物质反应前，需要相互接触，对于气体来说，与 溶液反应前，应先溶解在溶液中；②若用盐酸调节NaClO吸收溶液的 pH,C1可能与CI0~发生归中反应，生成氯气。(3)由图可知第一 步：NO3在Cu表面被还原为NO2,Cu被氧化为Cu0。(4)结合图示 可知，在1.5小时以后，N0,的百分含量不断诚少，NH4的百分含量 不断增多的可能原因是：在催化剂催化作用下亚硝酸根离子与氢原 子反应转化为铵根离子。 专项突破3新型化学电池电极 反应式的书写及判断 1.B 2.C解析：该热激活电池放电时，a电极上Li13Si14发生失电子的反应 生成Li,Si3,b电极上MnO2发生得电子的反应生成LiMn204,则a极 为负极，b极为正极。放电时阳离子向正极移动，故放电时*向b 极区移动，A错误；放电时，负极的电极反应是3Li13Si4-11e 4LiSi3+11Li,B错误；火药燃烧放热，该电池中火药燃烧的目的是 提供热能将电解质熔化，使电池开始工作，C正确：由图2可知，为降 低电池的启动温度，混合物中KC1的物质的量分数既不能太低也不 能太高，应控制在0.6，D错误。 3.C解析：Li1-FeP04(0<x<1)转化成LiFeP04过程中锂离子增加，原 电池中阳离子移向正极，说明b极i1zFP04(0<x<1)为正极材 料，A正确：放电时，L经固体电解质由左向右迁移至正极，B正确： 放电时，电子由a极经负载流向b极，不经过固体电解质，C错误：放 电时，a极为负极，失去电子，其电极反应式为LiC。-xe =xLi++ C6,D正确。 4.D解析：由题图可知，A电极上氧气得电子生成水，则A为正极，电 极反应为0，+4e+4H一2H20,B电极上HS失电子生成S,则B 电极为负极，电极反应式为HS-2e一S↓+Ht,微生物作用下发 生的反应为2CH20+S0子+H*一2C02+HS+2H20。由分析可 知，A、B错误；原电池工作时，阳离子向正极移动，则质子从海底沉积 层向海水层移动，C错误：微生物代谢反应为2CH,0+S0?+H 一2C0,+HS+2H,0,S02是氧化剂，CH20是还原剂，氧化剂与还 原剂的物质的量之比为1：2，D正确。 5.D解析：由题图原电池装置可知，放电属于原电池，铝为负极，被氧 化生成A12C17,负极反应式为A1+7A1C1:-3e一4A12C15,泡沫石墨 为正极，正极反应式为3Cn[A1Cl4]+3e一3Cn+3A1CI4。由分析可 知，A、B正确；放电属于原电池，铝为负极，泡沫石墨为正极，阳离子 向正极移动，则有机阳离子向泡沫石墨电极移动，C正确：放电时，当 铝电极质量减少2.7g,即 27g·no=0.1mol时，则电路上通过 2.7g 的电子的物质的量为0.3mol,根据泡沫石墨为正极，正极反应式为 黑白题51 3Cn[A1Cl4]+3e一3Cn+3A1CI:和电子守恒可知，石墨电极质量减 少0.3mol×169g·mol-1=50.7g,D错误。 6.C解析：由题图可知，放电时，锌为原电池负极，碱性条件下失去电 子发生氧化反应生成四羟基合锌酸根离子，电极反应式为Z-2e+ 40H一[Z(0H)4]2,右侧电极为正极，酸性条件下硝酸根离子 在正极得电子转化为铵根离子，电极反应式为N0,+8e+10H 一NH+3H20,H20在双极膜解离成H*和OH,H*通过阳离子交 换膜进人b室，OH通过阴离子交换膜进入a室。根据分析，A错 误；负极的电极反应式为Zn-2e+40H一[Zn(0H)4]2,每转移 0.2mol电子，负极减少0.1 mol Zn,即6.5g,B错误；根据分析，放电 时，总反应为60H+7H20+N03+4Zm一4[Zn(0H)4]2+NH, C正确：根据负极的电极反应式：Zn-2e+40H=[Zn(0H)4]2,a 室每消耗4 mol OH的同时有2 mol OH~通过阴离子交换膜进人a 室，放电一段时间后，OH浓度下降，所以pH会减小，D错误。 7.D解析：正极电极反应式为H202+2e=20H,每消耗3mol H202,转移的电子为6mol,A正确；电极b采用Mn02作正极，H202 发生还原反应，得到电子被还原生成OH,负极发生氧化反应生成 B02,电极反应式为BH4+80H-8e一B02+6H20,该电池总反应 方程式为NaBH4+4H202一NaB02+6H20,B正确：负极发生氧化 反应生成B02,电极反应式为BH4+80H-8e=B02+6H20,C正 确；原电池工作时，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，则Na从 a极区移向b极区，D错误。 8.D解析：根据电池反应式可知，放电时，Na作负极，电极反应式 为Na-e一Na,碳纳米管为正极，正极上二氧化碳得电子和钠离 子反应生成碳酸钠和C,电极反应式为3C02+4Na++4e 2N2C03+C。放电时钠箔为负极，多壁碳纳米管为正极，而阳离子 向正极移动，则钠离子向多壁碳纳米管电极移动，A正确；由分析可 知，B正确；高氯酸钠-四甘醇二甲醚的特点是不与金属钠反应，而且 是强电解质，导电性好，难挥发，C正确；若生成的Na2CO3和C全部 沉积在电极表面，负极上钠失电子生成钠离子进入电解质，负极反应 式为Na-e=Na,当转移0.1mole时，负极质量减少为 0.1mol×23g·mol1=2.3名，正极增加的质量为碳酸钠和C的质 量，正极增加质量为01mC×2×106g·ml1+01m×1× 4 4 12g·mol1=5.3g+0.3g=5.6g,则正、负极质量差为5.6g+2.3g= 7.9g,D错误。 专项突破4控制变量法探究影响 化学反应速率的因素 1.C解析：实验1需要先将硫酸溶液加热至40℃，再加入硫代硫酸钠 溶液，C错误。 2.D解析：由曲线②和③可知，在相同温度、相同时间内，pH=1.5时的 Fe2+的氧化率高于pH=2.5时的Fe2+的氧化率，即pH越小，Fe2+的氧 化率越高，Fe2+的氧化速率越快，D错误。 3.B解析：实验①②③溶液中通入S0,都立即产生大量红棕色物质， 说明产生红棕色物质的反应速率快些，5h后溶液中加人铁氰化钾溶 液都产生蓝色沉淀，说明S0,与Fe3+的氧化还原反应速率慢些，A错 误：①与②的区别在阴离子的种类不同（一个是N0?、一个是CI), 5h后，①中溶液变为浅黄色，加人铁氰化钾溶液，产生蓝色沉淀， ②中溶液几乎无色，加入铁氰化钾溶液，产生大量蓝色沉淀，说明阴 离子种类对S0,与Fe3+氧化还原反应的速率有影响，但无法证明 是NO3抑制反应进行，B正确；铁氰化钾溶液用于检验F2+,+4价硫 也可与酸性高锰酸钾溶液发生氧化还原反应，现象为紫红色褪去， C错误：5h后③比①黄色更深，③和①的区别是③加入了1滴浓硝 酸，也有可能是H浓度的增大诚慢了SO2与Fe3+反应的速率， D错误。 4.A解析：综合分析实验①和②可知，在相同时间内，实验①中S0 浓度的变化量大，因此，其他条件相同时，适当增加纳米铁质量可加 快反应速率，A正确；综合分析实验②和③可知，在相同时间内，实验 ②中S0?浓度的变化量大，因此，其他条件相同时，适当减小水样 初始pH,SeO的去除效果越好，但是当水样初始pH太小时，H浓 必修第二册·RJ 度太大，纳米铁与H反应速率加快，会导致与S0子反应的纳米铁 减少，因此，当水样初始pH越小时，SO?的去除效果不一定越好， B错误；实验①中，0~2小时内平均反应速率v(S0)= (5.0×10-3-1.0×10-3)mol·L-1 =2.0×10-3mol·L1·h1,C错误； 2h 实验③中水样初始pH=8,溶液显弱碱性，发生反应的离子方程式中 不能用H*配电荷守恒，D错误。 5.(1)5温度(2)C10,+3HS0,=C1+3S02+3H*(3)0.0075 (4)反应生成的C1使反应速率加快(5)反应生成的H或S0子使 反应速率加快(6)反应物的浓度降低使反应速率减小 解析：(1)由图可知，实验1和实验2变量为NaHS03溶液的浓度，则 需要保持溶液总体积不变，则a=5;实验1和实验3变量为温度，则 可探究温度对化学反应速率的影响。（3)该反应在0~4mi的化学 反应速率(Cr)=4e=0.01mol·L =0.0025mol·L-1·min1,由 △ 4 min 速率之比等于系数比，v(NaHS03)=3v(C-)=0.0075mol·L1· min1。(4)方案2加入少量NaCl固体，增大氯离子浓度，所以方案2 中的假设为反应生成的C1使反应速率加快。(5)两个方案分别探 究了温度和氯离子对反应速率的影响，根据反应过程中存在的离子， 则还可以提出的假设是反应生成的H或SO?使反应速率加 快。(6)随着化学反应的进行，体系中反应物浓度降低，导致反应速 率减慢。 专项突破5化学反应速率和 平衡的图像分析 1.D 2.D解析：反应达到平衡之前，正反应速率大于逆反应速率，曲线M 代表正反应速率随时间变化的曲线，A正确：反应在t2时刻，正、逆反 应速率相等，达到化学平衡状态，B正确：在绝热恒容密闭容器内，随 着反应的进行，正反应速率增大，可知容器内温度升高，该反应为放 热反应，C正确；随着反应的进行，生成物浓度增大，1时Z的浓度小 于t2时Z的浓度，D错误。 3.A解析：a点未达到平衡，正反应速率大于逆反应速率，A错误：b点 达到化学平衡，正、逆反应速率相等，净反应速率等于0，B正确：根据 速率之比等于化学计量数之比可知，X、Y、Z的化学计量数之比为 0.6:0.2:0.4=3:1:2,C正确：达到化学平衡时Y的浓度变化量 为0.2mol·L1,Y的转化率为40%，D正确。 4.C解析：2~t3时，正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态，Z的物 质的量不再变化，A正确；任意时刻，化学反应速率之比等于化学计 量数之比，由方程式可知，v(X):v(Z)=1:2,故t2时，v(X): (Z)=1:2,B正确；2时开始，正、逆反应速率相等，达到了化学平 衡状态，即反应达到限度，C错误；反应物按n(X):n(Y)=1:3投 料，X与Y速率之比等于化学计量数之比为1：3，故随着反应的进 行（反应的时间相同），X与Y的转化率相等，D正确。 5.D解析：由题图可知，平衡后各物质含量均不为0，故反应为可逆反 应，反应中A、B、C、D改变的物质的量之比等于系数之比，即 △n(A):△n(B):△n(C):△n(D)=0.8mol:1.0mol:1.2mol: 0.8mol=4:5:6:4,则该反应的化学方程式为4A(g)+5B(s) 6C(g)+4D(g),A正确；反应前后气体的总的物质的量之比为 2.5mol:3.7mol,则反应达到平衡状态时混合气体的压强与起始时 的压强之比为37：25，B正确；由题图可知，2~3min内反应的速率 加快，若反应条件不改变，则在2~3min发生该变化的原因可能为生 成的产物充当了反应的催化剂，加快了化学反应速率，C正确：结 合A项所得化学方程式可知，2正(A)=3逆(C)时，即正(A): 逆(C)=3:2,不等于系数之比，不能成为平衡判断依据，故反应没 有达到化学平衡状态，D错误。 6.(1)0.0025增大不变(2)Y点温度较低时，反应速率较慢， 10min内无法达到平衡状态，温度高于84℃时，随着温度升高，反应 速率逐渐加快，10min可以达到平衡状态，故两条曲线开始重合 (3)2SCl2+2H20=S02+4HC1+S↓ 解析：(1)X点对应状态下，SCL2的转化率为50%，转化的SCl2为 黑白题52