内容正文:
第1章 化学反应与能量转化
阶段性总结(二) 化学能与电能的转化
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第1章 化学反应与能量转化
化学•选择性必修1 化学反应原理(配LK版)
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第1章 化学反应与能量转化
化学•选择性必修1 化学反应原理(配LK版)
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1.原电池的工作原理
2.化学电源
3.电解原理
4.电解原理应用
5.金属的腐蚀与防护
1.(2025·湖南卷)一种电化学处理硝酸盐产氨的工作原理如图所示。下列说法错误的是( )
A.电解过程中,K+向左室迁移
B.电解过程中,左室中NOeq \o\al(-,2)的浓度持续下降
C.用湿润的蓝色石蕊试纸置于b处,试纸先变红后褪色
D.NOeq \o\al(-,3)完全转化为NH3的电解总反应:NOeq \o\al(-,3)+8Cl-+6H2Oeq \o(=====,\s\up17(电解))NH3↑+9OH-+4Cl2↑
解析 B 由图可知,左侧发生NOeq \o\al(-,3)→NOeq \o\al(-,2)-NH3,N元素化合价下降,则左侧是阴极区,右侧发生Cl-→Cl2,Cl元素化合价上升,则右侧是阳极区,阳离子向阴极移动,则K+向左室迁移,A正确;电解过程中,NOeq \o\al(-,2)先生成,再消耗,是中间产物,其浓度增大还是减小,取决于生成速率与消耗速率,无法得出其浓度持续下降的结论,B错误;b处生成氯气,与水反应生成盐酸和次氯酸,盐酸能使蓝色石蕊试纸变红,次氯酸能使变红的试纸褪色,故能看到试纸先变红后褪色,C正确;左侧阴极总反应是NOeq \o\al(-,3)+8e-+6H2O===NH3↑+9OH-,右侧阳极总反应是8Cl--8e-===4Cl2↑,将两电极反应相加即可得到总反应,D正确;故选B。
2.(2025·江苏卷)以稀H2SO4为电解质溶液的光解水装置如图所示,总反应为2H2Oeq \o(=====,\s\up17(光),\s\do15(催化剂))2H2↑+O2↑。下列说法正确的是( )
A.电极a上发生氧化反应生成O2
B.H+通过质子交换膜从右室移向左室
C.光解前后,H2SO4溶液的pH不变
D.外电路每通过0.01 mol电子,电极b上产生0.01 mol H2
解析 A 电极a上电子流出,电极a为负极,发生氧化反应,电极反应式为2H2O-4e-===O2↑+4H+,生成物有O2,A正确;原电池中阳离子向正极移动,电极a上生成H+,电极b上消耗H+,H+通过质子交换膜从左室移向右室,B错误;在探究溶液浓度变化时,不仅要关注溶质的变化,也要关注溶剂的变化,光解总反应是电解水,H2SO4溶液中H2O减少,H2SO4溶液浓度增大,pH减小,C错误;生成1 mol H2,转移2 mol电子,外电路通过0.01 mol电子时,电极b上生成0.005 mol H2,D错误。
3.(2025·安徽卷)研究人员开发出一种锂—氢可充电电池(如图所示),使用前需先充电,其固体电解质仅允许Li+通过。下列说法正确的是( )
A.放电时电解质溶液质量减小
B.放电时电池总反应为H2+2Li===2LiH
C.充电时Li+移向惰性电极
D.充电时每转移1 mol电子,c(H+)降低1 mol·L-1
解析 C 金属锂易失去电子,则放电时,惰性电极为负极,气体扩散电极为正极,充电时,惰性电极为阴极,电极的反应为Li++e-===Li,阳极为气体扩散电极,电极反应为H2-2e-+2H2POeq \o\al(-,4)===2H3PO4,放电时,惰性电极为负极,电极反应为Li-e-===Li+,气体扩散电极为正极,电极反应为2H3PO4+2e-===2H2POeq \o\al(-,4)+H2↑,据此解答。放电时,Li+会通过固体电解质进入电解质溶液,同时正极会生成H2进入储氢容器,当转移2 mol电子时,电解质溶液质量增加7 g/mol×2 mol-1 mol×2 g/mol=12 g,即电解质溶液质量会增大,A错误;放电时,由分析中的正、负电极反应可知,总反应为2Li+2H3PO4===H2+2LiH2PO4,B错误;充电时,Li+向阴极移动,则Li+向惰性电极移动,C正确;充电时每转移1 mol电子,会有1 mol H+与H2POeq \o\al(-,4)结合生成H3PO4,但不知道电解液体积,无法计算c(H+)降低了多少,D错误。
4.(2025·北京卷)用电解Na2SO4溶液(图1)后的石墨电极1、2探究氢氧燃料电池,重新取Na2SO4溶液并用图2装置按ⅰ→ⅳ顺序依次完成实验。
实验
电极Ⅰ
电极Ⅱ
电压/V
关系
ⅰ
石墨1
石墨2
a
a>d>c
>b>0
ⅱ
石墨1
新石墨
b
ⅲ
新石墨
石墨2
c
ⅳ
石墨1
石墨2
d
下列分析不正确的是( )
A.a>0,说明实验ⅰ中形成原电池,反应为2H2+O2===2H2O
B.b<d,是因为ⅱ中电极Ⅱ上缺少H2作为还原剂
C.c>0,说明ⅲ中电极Ⅰ上有O2发生反应
D.d>c,是因为电极Ⅰ上吸附H2的量:ⅳ>ⅲ
解析 D 按照图1电解Na2SO4溶液,石墨1为阳极,发生反应2H2O-4e-===O2↑+4H+,石墨1中会吸附少量氧气;石墨2为阴极,发生反应2H2O+2e-===H2↑+2OH-,石墨2中会吸附少量氢气;实验ⅰ会形成原电池,a>0,反应为2H2+O2===2H2O,A正确;因为ⅱ中电极Ⅱ为新石墨,不含有H2,缺少H2作为还原剂,故导致b<d,B正确;图2中,电极Ⅰ发生还原反应,实验ⅲ中新石墨可能含有空气中的少量氧气,c>0,说明ⅲ中电极Ⅰ上有O2发生反应,C正确;d>c,实验ⅲ与实验ⅳ中电极Ⅰ不同,d>c,是因为电极Ⅰ上吸附O2的量:ⅳ>ⅲ,D错误;故选D。
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