周练（十三）化学反应与电能-【高考领航】2027年高考化学总复习四测通关卷（A版）

**基本信息** 聚焦化学反应与电能核心模块，通过基础辨析、原理应用及综合探究，系统覆盖能量转化、原电池、电解池及金属防护，强化化学观念与科学思维。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |基础概念|3题（1-3题）|生活情境辨析|能量转化形式→金属腐蚀原理→原电池形成条件，构建概念认知链| |原理应用|4题（4-7题）|电池类型分析|锂离子电池→氢氧燃料电池→纽扣电池，从构成到工作原理递进| |综合计算|3题（8-10题）|定量分析+装置判断|原电池pH变化→电解产物计算→电渗析膜类型，融合守恒思想| |实验探究|4题（11-14题）|电极反应+工业应用|燃料电池→氯碱工业→粗铜精炼→金属腐蚀实验，实现原理到实践迁移|

周练(十三)　化学反应与电能 1．B　电热水壶烧水时，电能通过电阻丝发热转化为热能，能量转化为电能→热能，A正确；电动汽车充电是将外部电能转化为电池内部的化学能储存，而非化学能转化为电能，B错误；天然气灶燃烧天然气等燃料发生化学反应释放热量，能量转化为化学能→热能，C正确；光伏汽车充电时，太阳能(光能)经光伏板转化为电能，电能再转化为电池的化学能储存，能量转化为光能→电能→化学能，D正确。 2．B　铁上镀铜时，若镀层破损，铁作为活泼金属会先被腐蚀，而镀锌则锌作为更活泼金属优先被氧化，保护铁，因此镀锌更能延长铁的使用寿命，A错误；涂抹油可隔绝金属与氧气、水接触，属于覆盖保护层的方法，能有效减缓腐蚀，B正确；连接电源正极会使钢构成为阳极，加速腐蚀，正确方法应连接电源负极(外加电流的阴极保护法)，C错误；日常生活中，钢铁腐蚀主要为电化学腐蚀，而非化学腐蚀，D错误。 3．B　装置中有活泼性不同的Zn和Cu电极，电解质为H2SO4溶液，Zn能与H＋发生自发氧化还原反应(Zn＋2H＋===Zn2+＋H2↑)，电极插入溶液且直接接触形成闭合回路，能形成原电池，A不符合题意；装置中两个电极均为C(同种惰性电极)，活泼性相同，无法形成电势差，不能发生电子转移，不满足原电池对不同电极的要求，不能形成原电池，B符合题意；装置为双液原电池，Zn(负极)和Cu(正极)分别插入ZnSO4和CuSO4溶液，盐桥平衡电荷，外电路有电流表形成闭合回路，Zn与Cu2+发生自发氧化还原反应(Zn＋Cu2+===Zn2+＋Cu)，能形成原电池，C不符合题意；装置中有活泼性不同的Fe(活泼金属)和C(惰性电极)，电解质为H2SO4溶液，Fe能与H＋发生自发氧化还原反应(Fe＋2H＋===Fe2+＋H2↑)，外电路有电流表形成闭合回路，能形成原电池，D不符合题意。 4．C　锂离子电池的电解液是锂盐的有机溶剂溶液，因金属锂与水溶液(如KOH溶液)会发生剧烈反应，导致电池失效，A错误；废电池集中处理的目的是防止重金属(如Cd、Pb)污染环境，而非回收贵金属外壳(普通电池外壳多为铁或锌)，B错误；锂离子碳硅电池属于二次电池，放电时是原电池，通过氧化还原反应将储存的化学能转化为电能，符合此原理，C正确；太阳能电池的核心材料是半导体单质硅(高纯度)，二氧化硅(SiO2)是绝缘体，无法用于光电转换，D错误。 5．A　H2具有还原性，在氢氧燃料电池中作为燃料时被氧化，其还原性使其能够作为还原剂参与反应，A正确；铁粉用作吸氧剂是因为与O2反应，而非与H＋反应，性质与用途对应错误，B错误；氧化铝用作电解铝原料是因熔融态可电离出Al3+可导电能形成电解池，C错误；石墨作电极材料是因导电性及层状结构，而非因碳存在多种同素异形体，D错误。 6．A　太阳能电池是一种将太阳能转化为电能的装置，为一种清洁能源，A错误；理想的新能源应具有资源丰富、可再生、对环境无污染等特点，B正确；氢氧燃料电池利用原电池将化学能转化为电能，对氢气与氧气反应的能量进行利用，减小了直接燃烧的热量散失，产物无污染，故具有能量转化率高、清洁等优点，C正确；脱嵌是锂从电极材料中出来的过程，放电时，负极材料产生锂离子，则锂离子在负极脱嵌，则充电时，锂离子在阳极脱嵌，锂离子从正极材料晶格间脱出，D正确。 7．C　纽扣电池放电时的电极总反应为Zn＋Ag2O===2Ag＋ZnO，由电子移动方向可知，X为负极，Y为正极。由以上分析可知，X为负极，Y为正极，原电池中阳离子向正极移动，K＋应向正极Y迁移，A错误；由以上分析可知，Y为正极，Ag2O在正极得到电子发生还原反应，B错误；总反应为Zn＋Ag2O===2Ag＋ZnO，负极反应：Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O，正极反应：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－，OH－浓度不变，KOH溶液pH基本不变，C正确；由以上分析可知，X为负极，Y为正极，结合总方程式可知，负极材料为Zn(发生氧化反应)，Ag2O为正极材料(Y电极)，D错误。 8．BC　M为Zn电极，发生氧化反应，失去电子，电极反应为：Zn－2e－===Zn2+，A错误；电池工作一段时间后，溶液溶质由CuCl2转化为ZnCl2，若不考虑水解反应，溶液的pH保持不变，B正确；M为Zn，电极反应为：Zn－2e－===Zn2+，N为Cu，电极反应为：Cu2+＋2e－===Cu，电池工作一段时间后，M电极质量减少，N电极质量增大，故两电极质量不相同，M和N两电极质量：M<N，C正确；该电极反应中不生成Cl2，D错误。 9．D　生成时Fe失6 mol e－，但阳极存在析氧副反应，导致阳极总失电子数大于6 mol，由阴极反应2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－可知，生成氢气的物质的量大于3 mol，D错误；故选D。 10．D　a极为阳极，因此连接电源正极，A正确；酸室需补充生成H2SO4，盐室中通过A膜进入酸室，故A为阴离子交换膜，碱室需补充Li＋生成LiOH，盐室中Li＋通过C膜进入碱室，故C为阳离子交换膜，B正确；X室中发生还原反应，电极方程式为2H＋＋2e－===H2↑，标准状况下当X室生成22.4 L H2(即1 mol H2)时，转移2 mol电子，此时碱室中迁移2 mol Li＋和2 mol OH－，生成2 mol LiOH，C正确；酸室中，阴离子膜A进入的与阳极生成的H＋结合，H2SO4浓度增大，X室为阴极室，BP膜解离的H＋持续补充阴极消耗的H＋，且无法通过BP膜移出，故X室H2SO4浓度不变，D错误。故选D。 11．解析：(1)甲为原电池，通入氧气的一极为原电池的正极，发生还原反应，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，燃料电池的总反应式为2CH3OH＋3O2＋4KOH===2K2CO3＋6H2O。(2)乙为电解池，A与原电池正极相连，为电解池的阳极，发生氧化反应，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，电解硝酸银溶液，阳极生成氧气，阴极生成银，电解总反应式为4Ag＋＋2H2O4Ag↓＋O2↑＋4H＋，生成H＋，则溶液pH减小。(3)乙池中B极发生还原反应，电极反应式为Ag＋＋e－===Ag，n(Ag)＝＝0.05 mol，则转移电子0.05 mol，由甲池电极反应式O2＋2H2O＋4e－===4OH－，可知消耗0.0125 mol氧气，则V(O2)＝＝0.28 L＝280 mL。 答案：(1)O2＋2H2O＋4e－===4OH－　2CH3OH＋3O2＋4KOH===2K2CO3＋6H2O　(2)阳　2H2O－4e－===O2↑＋4H＋　减小　(3)280 12．解析：(1) 在碱性介质中，氢气在负极失去电子，结合氢氧根离子生成水，电极反应式为2H2－4e－＋4OH－===4H2O；氧气在正极得电子生成氢氧根离子，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－；由于正负极消耗与生成的氢氧根离子等量，所以氢氧根离子的总量不变，而总电极反应式为2H2＋O2===2H2O，水的总量增加，氢氧根浓度减小，pH变小。(2)电解获得H2消耗较多的能量，而在催化剂作用下利用太阳能来分解H2O获得H2更为科学，A正确；氢氧燃料电池产物H2O无污染，能有效保护环境，B正确；以稀H2SO4、KOH为介质的氢氧燃料电池的负极电极反应式分别为H2－2e－===2H＋，H2－2e－＋2OH－===2H2O，不相同，C错误；以稀H2SO4、KOH为介质的氢氧燃料电池的总反应式均为2H2＋O2===2H2O，D正确。(3)燃料电池中通燃料一极为负极，通氧气或空气的一极为正极，H＋从左端移向右端，即左边电极为负极，右边电极为正极，甲醚从b口通入。(4)甲醚在负极上失电子，C原子转化成CO2，H原子转化成H＋，即该电极反应式为CH3OCH3－12e－＋3H2O===2CO2＋12H＋。(5)根据负极电极方程式CH3OCH3－12e－＋3H2O===2CO2＋12H＋，9.2 g甲醚参与反应转移电子物质的量为×12＝2.4 mol。(6)放电时，负极上锌失电子发生氧化反应，电极反应式为Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2。 答案：(1)H2－4e－＋4OH－===4H2O　O2＋4e－＋2H2O===4OH－　变小　(2)C　(3)b (4)CH3OCH3－12e－＋3H2O===2CO2＋12H＋　(5)2.4　(6)Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2 13．解析：(1)燃料电池是将化学能转变为电能的装置，属于原电池，投放燃料的电极是负极，投放氧化剂的电极是正极，所以通入氧气的电极是正极，负极上甲醚失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为：CH3OCH3－12e－＋＋11H2O。(2)乙池有外接电源属于电解池，铁电极连接原电池的负极，所以是阴极。(3)乙池中阴极是铁，阳极是碳，阳极上氯离子放电生成氯气，阴极上氢离子放电，导致阴极附近氢氧根离子浓度大于氢离子浓度，溶液呈碱性，所以乙装置中生成氢氧化钠主要在铁极区。(4)如果粗铜中含有锌、银等杂质，阳极上不仅铜，还有锌、银失电子进入溶液，阴极上析出铜，阳极电极方程式分别为Zn－2e－===Zn2+、Cu－2e－===Cu2+，根据转移电子数相等知，阳极上溶解的铜小于阴极上析出的铜，所以丙装置中反应一段时间，硫酸铜溶液浓度将略有减小。(5)若在标准状况下有2.24 L即＝0.1 mol氧气参加反应，则电路上通过的电子为0.1 mol×4＝0.4 mol，结合乙装置中铁电极上发生的电极反应为：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH—可知生成0.2 mol H2，即生成的气体在标准状况下的体积为0.2 mol×22.4 L·mol-1＝4.48 L。 答案：(1)正极　CH3OCH3－12e－＋＋11H2O　(2)阴极　(3)铁极　(4)略有减小 (5)4.48 L 14．解析：(1)①生铁在中性、弱碱性溶液中发生吸氧腐蚀气体减少，压强变小；在酸性溶液发生析氢腐蚀，压强变大。红墨水柱两边的液面变为左低右高，说明压强a>b，可知a发生析氢腐蚀，a中盛有氯化铵溶液，b发生吸氧腐蚀，b中盛有食盐水；②a试管中铁在酸性溶液发生析氢腐蚀，负极：Fe－2e－===Fe2+，正极：2H＋＋2e－===H2↑；b试管中铁发生吸氧腐蚀，负极：Fe－2e－===Fe2+，正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－，铁被腐蚀的总反应方程式为2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2。(2)由图可知，装置①中金属性强于铜的铁做原电池的负极被损耗；装置②中金属性强于铁的锌做原电池的负极被损耗，铁做正极被保护；装置③中与直流电源的负极相连的铁做电解池的阴极被保护；装置④中与直流电源的正极相连的铁做阳极被损耗，则在相同条件下，四组装置中铁电极腐蚀最快的是④，为防止金属铁被腐蚀，可以釆用上述②③装置原理进行防护。(3)氯化钠溶液中，正极电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，负极电极反应式为4Ag－4e－＋8Cl－===4[AgCl2]－，总反应的离子方程式为4Ag＋O2＋8Cl－＋2H2O===4[AgCl2]－＋4OH－。 答案：(1)①b　②析氢　2H＋＋2e－===H2↑ 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2　(2)④　②③ (3)4Ag＋O2＋8Cl－＋2H2O===4[AgCl2]－＋4OH－ 学科网（北京）股份有限公司 $ 周练(十三)　化学反应与电能 (时间：45分钟　满分：80分) 可能用到的相对原子质量：H 1　C 12　O 16　Ag 108 一、选择题(本题共7小题，每小题3分，共21分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的) 1．能量与生活关系密切。下列有关能量转化的说法错误的是(　　) 生活场景 电热水壶烧水 电动汽车充电 天然气灶炖鸡 光伏汽车充电 图示 能量转化 A.电能→热能 B.化学能→电能 C.化学能→热能 D.光能→电能→化学能 2.金属腐蚀对生产和生活影响很大。下列有关金属防护的说法正确的是(　　) A．铁上镀铜比镀锌更能延长铁的使用寿命 B．将新制的金属元件涂抹油并密封保存，可减缓腐蚀 C．为了保护桥梁钢构，可将其与电源的正极相连 D．日常生活中，最常见的钢铁腐蚀为化学腐蚀 3．下列装置不能形成原电池的是(　　) 4．各式各样电池的迅速发展是化学对人类的一项重大贡献。下列有关电池的叙述正确的是(　　) A．手机上用的锂离子电池可以用KOH溶液作电解液 B．废电池必须进行集中处理，因为电池外壳为贵重金属材料，需要回收利用 C．长春应用化学研究所自主研发的锂离子碳硅电池，可实现化学能转化为电能 D．太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅 5．下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是(　　) A．H2具有还原性，可作为氢氧燃料电池的燃料 B．铁粉能与H＋反应，可用作食品保存的吸氧剂 C．氧化铝熔点高，可用作电解冶炼铝的原料 D．碳存在多种同素异形体，常用石墨作电极材料 6．近年来，我国新能源产业得到了蓬勃发展，下列说法错误的是(　　) A．太阳能电池是一种将化学能转化为电能的装置 B．理想的新能源应具有资源丰富、可再生、对环境无污染等特点 C．氢氧燃料电池具有能量转化率高、清洁等优点 D．锂离子电池放电时锂离子从负极脱出，充电时锂离子从正极材料晶格间脱出 7．纽扣电池放电时的电极总反应为Zn＋Ag2O===2Ag＋ZnO，放电时的工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　) A．K＋往X电极迁移 B．Y电极上发生氧化反应 C．氢氧化钾溶液的pH基本保持不变 D．X电极的材料为Ag2O 二、选择题(本题共3小题，每小题4分，共12分。每小题有一个或两个选项符合题目要求，全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分) 8．Cu-Zn (假设起始时两电极质量完全相同)原电池的装置示意图如图，下列说法正确的是(不考虑水解反应)(　　) A.M为Zn电极，发生还原反应，失去电子 B．电池工作一段时间后，溶液的pH保持不变 C．电池工作一段时间后，M和N两电极质量：M<N D．每转移0.2 mol电子，同时生成2.24 L Cl2 9．高铁酸盐具有氧化降解、絮凝沉降和消毒杀菌等多项功能，电解法制备高铁酸盐工艺简单，装置如图所示，以铁、碳作电极材料，KOH溶液作电解质溶液，阳极发生析氧副反应。 下列说法错误的是(　　) A．电极b为碳电极 B．电极电势：M>N C．生成的电极反应：Fe－6e－＋＋4H2O D．每生成的同时，生成3 mol H2 10．利用双极膜(BP)电渗析技术电解Li2SO4再生LiOH和H2SO4的原理如图所示。下列说法错误的是(　　) 已知：A、C为离子交换膜；双极膜(BP)中的水在电场作用下，快速电离成H＋和OH－。 A．a连接直流电源的正极 B．A为阴离子交换膜，C为阳离子交换膜 C．标准状况下，当X室生成22.4 L气体时，碱室生成2 mol LiOH D．通电一段时间后，酸室H2SO4浓度增大，X室H2SO4浓度减小 答 题 栏 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 三、非选择题(本题共4小题，共47分) 11．(11分)如图是一个化学过程的示意图。 请回答： (1)甲池通入O2的一极电极反应式为_______________________，该电池的总反应方程式为__________。 (2)乙池中A电极名称为________极，电极反应式为________________________。一段时间后溶液的pH________(填“增大”“减小”或“不变”)。 (3)当乙池中B(Ag)极的质量增加5.40 g时，甲池中理论上消耗O2________mL(标准状况下)。 12．(12分)Ⅰ.通常氢氧燃料电池有酸式和碱式两种，试回答下列问题： (1)在碱性介质中，碱式电池的电极反应：负极：________________，正极：____________________________。电解质溶液pH的变化________(填“变大”“变小”或“不变”)。 (2)氢氧燃料电池汽车作为上海世博园中的交通工具之一，下列有关说法不正确的是________(填字母)。 A．太阳光催化分解水制氢气比电解水制氢气更为科学 B．氢氧燃料电池作为汽车动力更能保护环境 C．以稀H2SO4、KOH为介质的氢氧燃料电池的负极电极反应式相同 D．以稀H2SO4、KOH为介质的氢氧燃料电池的总反应式相同 Ⅱ.甲醚(CH3OCH3)燃料电池的工作原理如图所示： (3)甲醚由________(填“b”或“c”)通入。 (4)该电池负极的电极反应式为______________________。 (5)工作一段时间后，当9.2 g的甲醚完全反应时，有________mol电子转移。 Ⅲ. (6)纯电动车采用了高效耐用的一种新型可充电电池，该电池的总反应式为：3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH。该电池放电时负极反应式为__________。 13．(12分)如图所示，某同学设计一个甲醚(CH3OCH3)燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，乙装置中X为阳离子交换膜。 根据要求回答下列相关问题： (1)通入氧气的电极为________(填“正极”或“负极”)，写出负极的电极反应式：_______________。 (2)铁电极为________(填“阳极”或“阴极”)。 (3)反应一段时间后，乙装置中生成的氢氧化钠主要在________(填“铁极”或“石墨极”)区。 (4)如果粗铜中含有锌、银等杂质，反应一段时间后，装有硫酸铜溶液的烧杯底部有少量固体沉积，溶液中 Cu2+的浓度________(填“略有增大”“略有减小”或“不变”)。 (5)若在标准状况下有2.24 L 氧气参加反应，则乙装置中铁电极上生成的气体在标准状况下的体积为________。 14．(12分)铁、铜等金属在生产和生活中有着广泛的应用，研究金属腐蚀和防腐的原理很有现实意义。回答下列问题： (1)某研究性学习小组设计了如图所示装置研究铁的腐蚀，U形管内为红墨水，a、b试管内盛有氯化铵溶液(显酸性)和食盐水，各加入生铁块，放置一段时间均被腐蚀。 ①红墨水柱两边的液面变为左低右高，则________(填“a”或“b”)试管内盛有食盐水。 ②a试管中铁发生的是________(填“析氢”或“吸氧”)腐蚀，正极电极反应式为________________________。b试管中铁被腐蚀的总反应方程式为__________________________________。 (2)用如图所示装置探究钢铁的腐蚀与防护，烧杯内液体均为饱和食盐水。 在相同条件下，四组装置中铁电极腐蚀最快的是________(填序号，下同)；为防止金属被腐蚀，可以采用上述________装置原理进行防护。 (3)在NaCl浓溶液中及空气存在下，矿砂中的单质银会发生吸氧腐蚀生成[AgCl2]－，再加入锌粉生成[ZnCl4]2-和纯度较高的单质银。则生成[AgCl2]－总反应的离子方程式为_________________________。 学科网（北京）股份有限公司 $