高中化学单元测试——第四章化学反应与电能（适中版01）

**基本信息** 高中化学第四章“化学反应与电能”单元卷，以全固态锂电池、CO₂电化学固定等科技前沿及舰船防腐、污染治理等实际应用为情境，覆盖原电池、电解池、金属腐蚀与防护等核心知识，适配单元复习巩固与科学思维培养。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |单选题|14题/42分|原电池构成（1题）、电解原理（2、4题）、金属腐蚀防护（5、6题）|基础概念与综合应用结合，如锌铜原电池盐桥作用分析（3题）| |填空题|4题/58分|电池原理（15题）、电化学应用（16-18题）|情境化综合探究，如CO₂转化电极反应书写及离子交换膜选择（16题）|

高中化学单元测试 —— 第四章 化学反应与电能 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（本题3分）下列烧杯中盛放的都是稀硫酸，在铜电极上能产生气泡的是 A． B． C． D． 2．（本题3分）下列说法错误的是 A．将电能转化为化学能的装置叫电解池 B．电解时，阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动 C．电解池中阴极发生还原反应，阳极发生氧化反应 D．电解时，电子从电解池的阴极流出，沿导线流回电源的负极 3．（本题3分）锌铜原电池装置如图所示，下列有关说法不正确的是 A．Cu电极为该原电池的正极 B．Zn既是电极材料，又是电极反应物 C．氯化钾盐桥中将移向CuSO4溶液 D．一段时间后有红色固体沉积在Cu电极表面 4．（本题3分）以石墨作电极，电解AgNO3 溶液，可在两极分别得到Ag和O2，下列说法正确的是 A．Ag 附着在阳极：Ag+ + e-= Ag B．O2生成说明氧化性：NO> OH- C．电解过程中溶液的酸性将逐渐减弱 D．电路中每转移2mol 电子，可生成2molAg 和0.5molO2 5．（本题3分）B30铜镍合金的主要成分为Ni(约30%)、Cu(约68%)，该合金在洁净富氧的天然海水中表面会生成薄而致密的钝化膜，常用于制造远洋舰船。使用过程中，钝化膜在多种因素作用下缓慢被破坏，导致B30合金重新暴露于海水中(如图)。 已知：Ni在金属活动性顺序中位于H前。下列说法不正确的是 A．钝化膜被破坏后会发生电化学腐蚀，Ni作负极 B．正极的主要反应为 C．海水中的、等离子会加速合金的电化学腐蚀 D．使用预成膜等技术加厚钝化膜，有助于延缓合金的腐蚀 6．（本题3分）金属腐蚀会对设备产生严重危害，腐蚀快慢与材料种类、所处环境有关。下图为两种海水中钢闸门的防腐措施示意图。下列说法错误的是 A．图1中，钢闸门表面可发生反应：O2+4e-+2H2O=4OH- B．图1、图2中，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时，说明应该更换阳极材料 C．图2中，保护电流应该根据环境条件变化进行调整 D．锌块可以做图1中的牺牲阳极，高硅铸铁可以做图2中的不溶性辅助阳极 7．（本题3分）某固体酸燃料电池以固体为电解质传递，其基本结构如图所示，电池总反应可表示为。下列有关说法错误的是 A．电子通过外电路从a极流向b极 B．a极上的电极反应式为 C．由a极通过固体酸电解质传递到b极 D．理论上电池工作一段时间后固体的质量减小 8．（本题3分）的酸性水溶液随着浓度的增大会转化为。电解法制备的原理如图所示。下列说法错误的是 A．电解时离子交换膜为质子交换膜 B．生成和的质量比为 C．电解一段时间后阴极区溶液的浓度增大 D．的生成反应为： 9．（本题3分）下列有关电解应用的图示中，完全正确的是 A． 电解制铝 B． 粗铜的精炼 C． 铁片上镀锌 D． 验证电解NaCl溶液的产物 A．A B．B C．C D．D 10．（本题3分）一种全固态锂电池示意图如图。充电时，从电极I中脱出，伴随着转化为留在正极材料中，转变为。下列说法正确的是 A．充电时，电极II为阳极 B．电池工作时，固态电解质能传导电子 C．充电时，电极I的反应为： D．用该电池电解饱和食盐水，每生成，电极II质量减少7 g 11．（本题3分）一种高性能的碱性硼化钒()—空气电池如图所示，电池总反应为：，下列说法不正确的是 A．复合碳电极发生反应： B．电极区溶液的pH降低 C．电子由电极经负载到复合碳电极 D．当电路通过电子时，消耗标准状况下 12．（本题3分）将CO2直接还原成固体碳可以实现碳源的有效固定。一种利用电化学技术固定碳源的装置及其转化过程如图所示，下列说法正确的是 A．电极A连接外接电源的负极，发生氧化反应 B．外电路通过1mol e-时，理论上可固定12 g碳 C．阴极的电极方程式为 D．该装置需要定期补充熔融碳酸盐 13．（本题3分）某研究小组将甲烷燃料电池作为电源，进行电解饱和食盐水，如图所示。有关说法错误的是 A．电解饱和食盐水总反应的离子方程式为 B．闭合开关K后，b电极上有生成 C．燃料电池工作时，通入甲烷电极的电极反应式为 D．若燃料电池甲烷通入量为（标准状况），且反应完全，理论上最多能产生氯气的体积为（标准状况） 14．（本题3分）碱性锌－铁液流电池(如图)具有电压高、成本低的优点。该电池的总反应为：Zn+2+4OH－2+。下列叙述正确的是 A．充电时，M极电极反应式为－e－= B．放电时，右侧贮液器中溶液浓度减小 C．充电时，M电极与电源负极相连 D．放电时，电路中转移2 mol电子时，负极区电解质溶液增加65 g 二、填空题 15．（本题14分）化学电池在日常生活中有着广泛的应用。回答下列问题： (1)下列相关说法正确的是___________(填字母)。 A．单位质量或单位体积所能输出能量的多少，可以作为判断该电池的优劣的指标之一 B．二次电池又称充电电池或蓄电池，这类电池可无限次重复使用 C．电能属于一次能源 D．原电池正极和负极必须是金属 (2)纯电动车采用了高效耐用的新型可充电电池，该电池的总反应式为。 ①该电池放电时负极的电极反应式为___________。 ②如图所示是一种锌—空气电池，适宜用作城市电动车的动力电源。该电池放电时Zn转化为[电极反应]。每转移0.1mol电子，消耗标准状况下空气的体积为___________L(假设占空气体积的)，溶液pH___________(填“增大”“减小”或“不变”)。 (3)利用电池原理治理各种污染是科研工作人员致力研究的重要课题之一：硫化氢是一种具有臭鸡蛋气味的有毒气体，我国在太阳能光电催化—化学耦合分解硫化氢研究中获得新进展，相关装置如图所示。 ①a极名称为___________，b极电极反应式为___________。 ②气体去除的原理为___________(语言叙述)。 16．（本题14分）电化学原理在降低碳排放、实现碳中和目标中有广泛应用。回答下列问题： (1)我国科技工作者设计了工作原理如图1所示的可充电电池，以为电解质，电解液中加入1，3-丙二胺(PDA)以捕获，放电时还原为。 ①充电时电极应接电源的_______极(填“正”或“负”)，当电路中有电子通过时，通过阳离子交换膜离子的情况(包含物质的量、种类、移动方向)为_______。 ②放电时多孔碳纳米管电极上的电极反应式为_______。 (2)在稀硫酸中利用电催化可将转化为多种有机物，其原理如图2所示： ①a极是电源的_______极(填“正”或“负”)，交换膜X最好是_______(填“阳”或“阴”)离子交换膜；若将Pt电极换为Cu电极，其后果是_______。 ②写出电解时生成的电极反应式：_______；电解时电解质溶液中的数量_______(填“基本不变”、“明显变大”或“明显变小”)。 17．（本题15分）依据电化学原理，回答下列问题： (1)一种微生物电池可用于净化污水和淡化海水，工作原理如图所示 ①放电时电极b附近溶液的___________(升高、降低或不变)； ②理论上处理，a极产生 (标准状况下)体积为___________ (2)用溶液吸收烟气中的，将所得的溶液进行电解，可循环再生，同时得到，其原理如下图所示(电极材料为石墨)。 ①图中a极要连接电源的___________ (填“正极”或“负极”)，A口获得的物质是___________。 ②放电的电极反应式为___________。 (3)某新型电池装置如图所示，已知：还原性，隔膜只允许通过。 多孔碳电极区的电极反应方程式为___________，电路路中转移电子时，电极质量增加___________。 18．（本题15分）电化学及其产品与能源、材料、环境和健康等领域密切相关，回答下列问题： Ⅰ．某实验小组同学利用下图装置对电化学原理进行了一系列探究活动。 (1)甲池反应前，两电极质量相等，一段时间后，若Ag极的质量增加21.6g，则两电极质量相差_______g。 (2)实验过程中，甲池左侧烧杯中_______(填“变大”“变小”或“不变”)。 (3)若乙池中的某盐溶液是足量溶液，则乙池中左侧Pt电极的电极反应式为_______。工作一段时间后，若要使乙池溶液恢复至原来浓度，可向溶液中加入适量的_______(填化学式)。 Ⅱ．用一种新型液态燃料电池(乙池)电解催化氮气制备铵盐和硝酸盐(甲池)的工作原理示意图如下(c、d均为石墨电极)。 (4)甲池a极的电极反应式为_______。 (5)乙池c极的电极反应式为_______。 (6)乙池中若生成15mol气体m，则甲池a、b两极共消耗_______。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 2 / 2 $ 高中化学单元测试 —— 第四章 化学反应与电能 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（本题3分）下列烧杯中盛放的都是稀硫酸，在铜电极上能产生气泡的是 A． B． C． D． 【答案】A 【详解】A．装置中形成铜锌原电池，铜为正极，氢离子在正极被还原为氢气，A符合题意； B．装置中铜和银都不和稀硫酸反应生成氢气，不能生成氢气，B不符合题意； C．装置中铜和银都不和稀硫酸反应生成氢气，不能生成氢气，C不符合题意； D．没有形成闭合电路，铜不反应，锌和稀硫酸生成氢气，D不符合题意； 故选A。 2．（本题3分）下列说法错误的是 A．将电能转化为化学能的装置叫电解池 B．电解时，阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动 C．电解池中阴极发生还原反应，阳极发生氧化反应 D．电解时，电子从电解池的阴极流出，沿导线流回电源的负极 【答案】D 【详解】A、电解池是将电能转化成化学能的装置，故A正确； B、根据电解的原理，阴离子向阳极移动，阳离子向阴极移动，故B正确； C、根据电解原理，阳离子在阴极上得电子，发生还原反应，阴离子在阳极上失去电子，发生氧化反应，故C正确； D、电解池中，电子从电源的负极流出，转移到电解池的阴极上，溶液中的阳离子在此处得到电子，阴离子在阳极上失去电子，电子沿导线流向电源的正极，故D错误。 答案选D。 3．（本题3分）锌铜原电池装置如图所示，下列有关说法不正确的是 A．Cu电极为该原电池的正极 B．Zn既是电极材料，又是电极反应物 C．氯化钾盐桥中将移向CuSO4溶液 D．一段时间后有红色固体沉积在Cu电极表面 【答案】C 【详解】A．该装置为锌铜双液原电池，活泼性，因此为负极，为正极，A正确； B．负极反应为，既是电极材料，又参与反应，B正确； C．原电池中阴离子向负极区移动，该电池负极区为左侧溶液，因此盐桥中移向溶液，而非溶液，C错误； D．正极反应为，生成的红色铜单质会沉积在电极表面，D正确； 故答案选C。 4．（本题3分）以石墨作电极，电解AgNO3 溶液，可在两极分别得到Ag和O2，下列说法正确的是 A．Ag 附着在阳极：Ag+ + e-= Ag B．O2生成说明氧化性：NO> OH- C．电解过程中溶液的酸性将逐渐减弱 D．电路中每转移2mol 电子，可生成2molAg 和0.5molO2 【答案】D 【分析】用惰性电极电解硝酸银溶液时，阳极上氢氧根离子放电4OH--4e-=2H2O+O2↑，阴极上银离子放电Ag++e-=Ag，可在两极分别得到Ag和O2，据此分析解答。 【详解】A．阴极上银离子放电Ag++e-=Ag，A错误； B．O2生成说明OH-先放电，则还原性：＜OH-，B错误； C．用石墨作电极电解AgNO3溶液的离子方程式为：4Ag++2H2O4Ag+O2↑+4H+，溶液的酸性将逐渐增强，C错误； D．阳极上氢氧根离子放电4OH--4e-=2H2O+O2↑，阴极上银离子放电Ag++e-=Ag，电路中每转移2mol电子，可生成2mol Ag和0.5mol O2，D正确； 故答案为：D。 5．（本题3分）B30铜镍合金的主要成分为Ni(约30%)、Cu(约68%)，该合金在洁净富氧的天然海水中表面会生成薄而致密的钝化膜，常用于制造远洋舰船。使用过程中，钝化膜在多种因素作用下缓慢被破坏，导致B30合金重新暴露于海水中(如图)。 已知：Ni在金属活动性顺序中位于H前。下列说法不正确的是 A．钝化膜被破坏后会发生电化学腐蚀，Ni作负极 B．正极的主要反应为 C．海水中的、等离子会加速合金的电化学腐蚀 D．使用预成膜等技术加厚钝化膜，有助于延缓合金的腐蚀 【答案】B 【详解】A．Ni金属活动性强于Cu，钝化膜破坏后合金与海水构成原电池，Ni作负极发生电化学腐蚀，A正确； B．海水为富氧的中性环境，正极发生吸氧腐蚀，主要反应为，析氢反应为酸性环境下的正极反应，不符合该场景，B错误； C．海水中的、等离子可增强海水导电性，且易破坏钝化膜，会加速合金的电化学腐蚀，C正确； D．钝化膜可隔绝合金与海水的接触，加厚钝化膜有助于延缓合金腐蚀，D正确； 故选B。 6．（本题3分）金属腐蚀会对设备产生严重危害，腐蚀快慢与材料种类、所处环境有关。下图为两种海水中钢闸门的防腐措施示意图。下列说法错误的是 A．图1中，钢闸门表面可发生反应：O2+4e-+2H2O=4OH- B．图1、图2中，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时，说明应该更换阳极材料 C．图2中，保护电流应该根据环境条件变化进行调整 D．锌块可以做图1中的牺牲阳极，高硅铸铁可以做图2中的不溶性辅助阳极 【答案】B 【详解】A．图1为牺牲阳极法，牺牲阳极一般为较活泼金属，钢闸门作为原电池的正极，O2在正极得到电子生成OH-，电极方程式为：O2+4e-+2H2O=4OH-，A正确； B．图1为牺牲阳极法，腐蚀电流为零可能意味着牺牲阳极消耗完毕，需更换，图2为外加电流保护法，腐蚀电流为零可能表示保护电流恰好使钢闸门处于完全保护状态，无需更换材料，B错误； C．图2为外加电流法，海水成分、温度、流速等环境因素会影响腐蚀速率，需调整保护电流强度以维持有效保护，C正确； D．图1中是牺牲阳极法，保护钢闸门用比Fe活泼性强的金属做负极，即牺牲阳极，Zn的活泼性大于Fe，可以用Zn做阳极材料，图2为外加电流法，高硅铸铁（耐腐蚀）适合做不溶性辅助阳极，D正确； 故选B。 7．（本题3分）某固体酸燃料电池以固体为电解质传递，其基本结构如图所示，电池总反应可表示为。下列有关说法错误的是 A．电子通过外电路从a极流向b极 B．a极上的电极反应式为 C．由a极通过固体酸电解质传递到b极 D．理论上电池工作一段时间后固体的质量减小 【答案】D 【分析】根据电池总反应可知，通入氢气的一极为电池的负极，通入氧气的一极为电池的正极，即a极是负极，b极是正极。 【详解】A．通入的a极为负极，通入的b极为正极，原电池中电子从负极经外电路流向正极，因此电子从a极流向b极，A正确； B．a极为负极，失电子生成，电极反应式为，B正确； C．原电池中阳离子向正极移动，因此由a极通过固体酸电解质传递到b极，C正确； D．仅作为电解质传递，不参与总反应，理论上电池工作时其质量不变，D错误； 故选D。 8．（本题3分）的酸性水溶液随着浓度的增大会转化为。电解法制备的原理如图所示。下列说法错误的是 A．电解时离子交换膜为质子交换膜 B．生成和的质量比为 C．电解一段时间后阴极区溶液的浓度增大 D．的生成反应为： 【答案】A 【分析】由图可知，左侧电极上生成，右侧电极上生成，知左侧电极为阳极，发生反应：，右侧电极为阴极，发生反应：；由题意知，左室中酸性水溶液随着浓度的增大会转化为，反应方程式为，因此阳极生成的H+不能通过离子交换膜，据此回答。 【详解】A．由以上分析知，电解时阳极生成的H+不能通过离子交换膜，故离子交换膜不能是质子交换膜，通过离子交换膜的是，A错误； B．根据各电极上转移电子数相同，可知生成和的物质的量之比为1∶2，其质量比为8∶1，B正确； C．根据阴极反应知，电解一段时间后阴极区溶液的浓度增大，C正确； D．电解过程中阳极区浓度增大，会转化为，反应方程式为，D正确； 故答案选A。 9．（本题3分）下列有关电解应用的图示中，完全正确的是 A． 电解制铝 B． 粗铜的精炼 C． 铁片上镀锌 D． 验证电解NaCl溶液的产物 A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【详解】A．AlCl3是共价化合物，熔融状态下不导电，不能用电解熔融AlCl3方法制铝，应该电解熔融氧化铝，故A错误； B．与电源负极相连的为阴极，粗铜的精炼中粗铜作阳极，故B错误； C．铁片上镀锌，铁片应该为阴极，故C错误； D．电解饱和食盐水，由电子的流动方向知右侧为阳极，发生氧化反应，Cl-放电生成Cl2，Cl2具有氧化性将碘离子氧化为碘单质，淀粉遇碘变蓝，验证电解NaCl溶液的阳极产物，左侧为阴极，试管中会收集到氢气，可以点燃法验证，故D正确； 答案选D。 10．（本题3分）一种全固态锂电池示意图如图。充电时，从电极I中脱出，伴随着转化为留在正极材料中，转变为。下列说法正确的是 A．充电时，电极II为阳极 B．电池工作时，固态电解质能传导电子 C．充电时，电极I的反应为： D．用该电池电解饱和食盐水，每生成，电极II质量减少7 g 【答案】C 【详解】A．充电时从电极I中脱出，伴随着转化为留在正极材料中，说明电极Ⅰ发生了氧化反应，O元素升价，故电极Ⅰ为阳极，A错误； B．电池工作时，固态电解质只能通过离子，不可传导电子，B错误； C．充电时阳极转变为，同时生成氧气留在正极材料中，选项中方程式书写正确，C正确； D．放电时，电极Ⅱ中发生，当生成2 g氢气时，电路中通过2 mol电子，则电极Ⅱ减少了2 mol锂单质的质量，为14 g，D错误； 故答案为C。 11．（本题3分）一种高性能的碱性硼化钒()—空气电池如图所示，电池总反应为：，下列说法不正确的是 A．复合碳电极发生反应： B．电极区溶液的pH降低 C．电子由电极经负载到复合碳电极 D．当电路通过电子时，消耗标准状况下 【答案】A 【分析】由题给信息知VB2电极上发生失电子的氧化反应，则VB2电极为负极，电极反应为VB2＋16OH--11e-=＋2＋4H2O，复合碳电极为正极，电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-。 【详解】A．根据分析，复合碳电极发生反应为O2+4e-+2H2O=4OH-，A错误； B．根据分析，VB2电极反应为VB2＋16OH--11e-=＋2＋4H2O，反应消耗OH-，pH降低，B正确； C．电子由负极（VB2电极）流向正极（复合碳电极），C正确； D．电路中通过0.01mol电子时，依据电子得失守恒可知正极有0.0025molO2参加反应，在标准状况下的体积为0.0025mol×22.4L/mol=0.056L=56mL，D正确； 故选A。 12．（本题3分）将CO2直接还原成固体碳可以实现碳源的有效固定。一种利用电化学技术固定碳源的装置及其转化过程如图所示，下列说法正确的是 A．电极A连接外接电源的负极，发生氧化反应 B．外电路通过1mol e-时，理论上可固定12 g碳 C．阴极的电极方程式为 D．该装置需要定期补充熔融碳酸盐 【答案】C 【分析】该装置为电解池，根据转化过程判断：转化为固体时元素化合价降低，得电子，因此电极为阴极（接电源负极，发生还原反应），电极为阳极（失电子生成，接电源正极，发生氧化反应），逐一分析选项： 【详解】A．A极为阴极，则电极A连接外接电源的负极，发生还原反应，A错误； B．从中的价变为价的单质，生成（即碳）需要转移电子，因此转移电子时，仅固定碳，，B错误； C．阴极上得电子生成和，电极反应，原子守恒、电荷守恒，符合反应原理，C正确； D．该过程的总反应为，在循环中再生，不需要定期补充熔融碳酸盐，D错误； 故选C。 13．（本题3分）某研究小组将甲烷燃料电池作为电源，进行电解饱和食盐水，如图所示。有关说法错误的是 A．电解饱和食盐水总反应的离子方程式为 B．闭合开关K后，b电极上有生成 C．燃料电池工作时，通入甲烷电极的电极反应式为 D．若燃料电池甲烷通入量为（标准状况），且反应完全，理论上最多能产生氯气的体积为（标准状况） 【答案】C 【分析】用甲烷燃料电池做电源电解饱和食盐水。燃料电池中，通入可燃性气体的一极为负极，即通入甲烷的电极为负极，通入氧气的一极为正极。在电解池中，和电源负极相连的一极为阴极，和电源正极相连的一极为阳极，即a电极为阳极，b电极为阴极。 【详解】A．用惰性电极电解饱和食盐水，阳极是水电离的H+得到电子生成氢气，同时还生成OH-，阴极是溶液中的Cl-失去电子生成氯气，总反应的离子方程式为：，故A正确； B．闭合开关K后，阴极b上是水电离出来的H+得到电子生成氢气，故B正确； C．通入甲烷的一极为负极，在碱性溶液中，甲烷失去电子转化为碳酸根离子，正确的离子方程式为：CH4−8e-+10OH-=+7H2O，故C错误； D．1mol甲烷转移8mol电子，生成1mol氯气转移2mol电子，每个电极通过的电量是相等的，所以甲烷和氯气的物质的量之比为1：4，标准状况下，体积比等于物质的量之比，所以若每个电池甲烷通入量为 (标准状况)，且反应完全，理论上最多能产生氯气的体积为 44.8L，故D正确； 故选：C。 14．（本题3分）碱性锌－铁液流电池(如图)具有电压高、成本低的优点。该电池的总反应为：Zn+2+4OH－2+。下列叙述正确的是 A．充电时，M极电极反应式为－e－= B．放电时，右侧贮液器中溶液浓度减小 C．充电时，M电极与电源负极相连 D．放电时，电路中转移2 mol电子时，负极区电解质溶液增加65 g 【答案】A 【分析】根据图示和总反应知，放电时，N为负极，Zn失去电子，发生氧化反应，M为正极，得电子，发生还原反应；充电时，N为阴极，得电子，发生还原反应，M为阳极，失去电子，发生氧化反应。 【详解】A．根据分析，充电时，M为阳极，失去电子，发生氧化反应，电极反应式－e－=，A正确； B．放电时，右侧为负极，Zn失去电子生成，贮液器中溶液浓度增大，B错误； C．充电时，M电极为阳极与电源正极相连，C错误； D．放电时，Zn失电子后与氢氧根生成，溶液增加的质量为1molZn和2mol氢氧根之和，大于65g，D错误； 故选A。 二、填空题 15．（本题14分）化学电池在日常生活中有着广泛的应用。回答下列问题： (1)下列相关说法正确的是___________(填字母)。 A．单位质量或单位体积所能输出能量的多少，可以作为判断该电池的优劣的指标之一 B．二次电池又称充电电池或蓄电池，这类电池可无限次重复使用 C．电能属于一次能源 D．原电池正极和负极必须是金属 (2)纯电动车采用了高效耐用的新型可充电电池，该电池的总反应式为。 ①该电池放电时负极的电极反应式为___________。 ②如图所示是一种锌—空气电池，适宜用作城市电动车的动力电源。该电池放电时Zn转化为[电极反应]。每转移0.1mol电子，消耗标准状况下空气的体积为___________L(假设占空气体积的)，溶液pH___________(填“增大”“减小”或“不变”)。 (3)利用电池原理治理各种污染是科研工作人员致力研究的重要课题之一：硫化氢是一种具有臭鸡蛋气味的有毒气体，我国在太阳能光电催化—化学耦合分解硫化氢研究中获得新进展，相关装置如图所示。 ①a极名称为___________，b极电极反应式为___________。 ②气体去除的原理为___________(语言叙述)。 【答案】(1)A (2) Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2 2.8 减小 (3) 负极 2H++2e-=H2↑ Fe2+失去电子转化为Fe3+，Fe3+氧化H2S生成S单质而除去 【详解】（1）A．电池单位质量或单位体积所能输出能量的多少即为比能量，它反映了电池在单位质量或单位体积下所能输出的能量，比能量是衡量电池性能的重要指标之一，故A正确； B．二次电池可以多次使用，随着使用，电极和电解质溶液消耗，不能无限次重复使用，故B错误； C．一次能源是直接来自自然界而未经加工转换的能源，二次能源是由一次能源直接或间接转换而来的能源，电能属于二次能源，故C错误； D．原电池的正极和负极可以是两种活动性不同的金属，也可以一种是金属，一种为非金属，如石墨，故D错误； 故答案为：A； （2）①该电池放电时负极为锌失电子生成Zn(OH)2，电极反应式为：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2； ②放电时Zn转化为，可得Zn失去电子，发生氧化反应，为负极，石墨为正极，正极反应式为：，电路中流过0.1mol电子时，消耗O2的物质的量为0.025mol，则消耗标准状况下O2的体积为0.56L，假设O2占空气体积的，则消耗标准状况下空气的体积为=2.8L，每转移0.1mol电子，正极将产生0.1mol OH-，负极电极反应式：，可知，负极将消耗0.2mol OH-，因此溶液中c(OH-)减小，pH减小； （3）①电子从a极出发，故a极为负极，电极反应式为 Fe2+-e-=Fe3+；b极为正极，电极反应式为2H++2e-=H2↑； ②除去H2S的过程涉及两个反应步骤，第一步Fe2+在电极上发生反应Fe2+-e-=Fe3+；第二步，生成的Fe3+氧化硫化氢生成硫单质。 16．（本题14分）电化学原理在降低碳排放、实现碳中和目标中有广泛应用。回答下列问题： (1)我国科技工作者设计了工作原理如图1所示的可充电电池，以为电解质，电解液中加入1，3-丙二胺(PDA)以捕获，放电时还原为。 ①充电时电极应接电源的_______极(填“正”或“负”)，当电路中有电子通过时，通过阳离子交换膜离子的情况(包含物质的量、种类、移动方向)为_______。 ②放电时多孔碳纳米管电极上的电极反应式为_______。 (2)在稀硫酸中利用电催化可将转化为多种有机物，其原理如图2所示： ①a极是电源的_______极(填“正”或“负”)，交换膜X最好是_______(填“阳”或“阴”)离子交换膜；若将Pt电极换为Cu电极，其后果是_______。 ②写出电解时生成的电极反应式：_______；电解时电解质溶液中的数量_______(填“基本不变”、“明显变大”或“明显变小”)。 【答案】(1) 负 有自右向左通过阳离子交换膜 (2) 正 阳 左端铜电极会被腐蚀直至消失 基本不变 【详解】（1）①放电时转化为，碳元素化合价由+4价降低为+3价，发生还原反应，所以多孔碳纳米管电极为正极、电极为负极，则充电时多孔碳纳米管电极为阳极、电极为阴极。充电时原电池的负极与电源的负极相连，会转化为，故电池中从右向左移动，电路中转移的电子所带电量与通过阳离子交换膜的所带电量相等，因此透过膜的物质的量为； ②由工作原理图可知，在多孔碳纳米管电极上得电子转化为，故有参与电极反应，相应电极反应式为。 （2）①转化为有机物时碳元素化合价降低，因此发生了还原反应，是阴极，极是阳极，是电源的正极；转化为有机物时，需要氢元素，阳极上水失去电子得到、，因此需要通过膜进入阴极区，因此交换膜最好是阳离子交换膜；若将电极换为电极，则该电极会失去电子，导致该电极被腐蚀，直至消失； ②电解时阴极的电极反应式为、、，阳极电极反应式为，由两个电极反应式可知，电解过程中溶液中的数量基本不变。 17．（本题15分）依据电化学原理，回答下列问题： (1)一种微生物电池可用于净化污水和淡化海水，工作原理如图所示 ①放电时电极b附近溶液的___________(升高、降低或不变)； ②理论上处理，a极产生 (标准状况下)体积为___________ (2)用溶液吸收烟气中的，将所得的溶液进行电解，可循环再生，同时得到，其原理如下图所示(电极材料为石墨)。 ①图中a极要连接电源的___________ (填“正极”或“负极”)，A口获得的物质是___________。 ②放电的电极反应式为___________。 (3)某新型电池装置如图所示，已知：还原性，隔膜只允许通过。 多孔碳电极区的电极反应方程式为___________，电路路中转移电子时，电极质量增加___________。 【答案】(1) 升高 28L (2) 负极 氢气 (3) 【详解】（1）由图可知，a极碳元素价态升高失电子，a极为负极，电极反应式为C6H12O6-24e-+6H2O═6CO2↑+24H+，b极为正极，电极反应式为2NO+10e-+6H2O=N2↑+12OH-，据此作答。 ①b极为正极，电极反应式为2NO+10e-+6H2O=N2↑+12OH-，生成氢氧根离子，pH升高； ②b电极反应式为2NO+10e-+6H2O=N2↑+12OH-，处理转移5mol电子，a极反应式为C6H12O6-24e-+6H2O═6CO2↑+24H+，根据电子守恒，生成的CO2为=1.25mol，产生 (标准状况下)体积为； （2）①根据电解池中阴阳离子的移动方向：阳离子移向阴极可以判断图中a极要连接电源的负极，阴极上是H2O中氢离子得到电子变为H2，所以A口流出的物质是氢气； ②SO在阳极失去电子变成SO，电极反应式为； （3）已知：还原性，则Pb为负极，多孔碳为正极，正极上Fe3+得电子变为Fe2+，电极反应式为；负极反应式为Pb-2e-+SO=PbSO4，当转移2mol电子时，增重质量为96g，电路路中转移电子时，电极质量增加4.8g。 18．（本题15分）电化学及其产品与能源、材料、环境和健康等领域密切相关，回答下列问题： Ⅰ．某实验小组同学利用下图装置对电化学原理进行了一系列探究活动。 (1)甲池反应前，两电极质量相等，一段时间后，若Ag极的质量增加21.6g，则两电极质量相差_______g。 (2)实验过程中，甲池左侧烧杯中_______(填“变大”“变小”或“不变”)。 (3)若乙池中的某盐溶液是足量溶液，则乙池中左侧Pt电极的电极反应式为_______。工作一段时间后，若要使乙池溶液恢复至原来浓度，可向溶液中加入适量的_______(填化学式)。 Ⅱ．用一种新型液态燃料电池(乙池)电解催化氮气制备铵盐和硝酸盐(甲池)的工作原理示意图如下(c、d均为石墨电极)。 (4)甲池a极的电极反应式为_______。 (5)乙池c极的电极反应式为_______。 (6)乙池中若生成15mol气体m，则甲池a、b两极共消耗_______。 【答案】(1)28 (2)变大 (3) 2H2O－4e-=4H++O2↑ CuO或CuCO3 (4) (5) (6)8 【分析】Ⅰ：甲池中有两个活泼性不同的金属电极，通过盐桥形成闭合的回路，故甲池为原电池，Cu电极为负极，发生的电极反应为：Cu－2e-=Cu2+，Ag电极为正极，发生的电极反应为：2Ag++2e-=2Ag，乙池为电解池，左侧Pt电极是阳极，发生氧化反应，右侧Pt电极为阴极，发生还原反应； Ⅱ：乙池左侧生成气体，则该气体为氧气，H2O2发生氧化反应生成氧气，故c为负极，d为正极，a为阳极，b为阴极。 【详解】（1）甲池反应前，两电极质量相等，一段时间后，若Ag极的质量增加21.6 g，则通过电路中的电子的物质的量为0.2mol，根据负极的反应可知，负极上“溶解”的Cu的物质的量为：n(Cu)=0.1mol，故负极质量减轻了m=nM=0.1 mol×64 g/mol=6.4 g，则两电极质量相差21.6 g+6.4 g=28 g； （2）实验过程中，盐桥中的阴离子即移向负极，阳离子即K+移向正极，故甲池左侧烧杯中的浓度变大； （3）由分析可知，乙池中左侧Pt电极为阳极，故若乙池中的某盐溶液是足量CuSO4溶液，则乙池中左侧Pt电极的电极反应式为2H2O－4e-=4H++O2↑，由工作一段时间后，乙池中发生的总反应为：2CuSO4+2H2O 2Cu+O2↑+2H2SO4可知，要使乙池溶液恢复至原来浓度，可向溶液中加入CuO或CuCO3； （4）甲为电解池，由图可知，电极a上发生N2→，a为阳极，则电极反应为； （5）乙中c电极上发生H2O2→O2的反应，为负极，电极反应为； （6）乙池中若生成15mol气体O2，则转移电子总数为30mol，a电极反应为则阳极消耗3molN2，阴极的反应为，消耗5mol N2，共计消耗8mol N2。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 2 / 2 $