第7章 第3讲 课后检测能力达标(教用Word)-【精微方案】2027年高考一轮总复习讲义·化学

**基本信息** 聚焦电化学核心知识，以高考真题与模拟题构建从基础原理到新型应用的递进训练，强化科学思维与化学观念。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |基础巩固|9题|高考真题为主，考查正负极判断、离子移动、反应式书写等基础概念|从原电池原理（如氢氧燃料电池）到电解池（如锂离子电池充放电），构建“原理-判断-应用”逻辑链| |素养提升|5题|新型电池（Zn-NH₃电池、CO₂传感器）与综合应用（废水处理），含计算与信息分析|结合实际场景拓展，体现“基础原理-技术创新-社会价值”的知识延伸，培养科学态度与责任|

[基础巩固] 1．（2024·湖南卷）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．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．氢氧燃料电池具有能量转化率高、清洁等优点 C．锂离子电池放电时锂离子从负极脱嵌，充电时锂离子从正极脱嵌 D．太阳能电池是一种将化学能转化为电能的装置 解析：选D。太阳能电池是一种将太阳能转化为电能的装置，D错误。 2．（2026·深圳统考）锂氟化碳（LiCFx）电池具有优异的性能。该电池的总反应为CFx＋xLi===C＋xLiF，电池工作时，下列说法正确的是(　　) A.锂电极为正极 B．电子由Li电极经导线流向CFx电极 C．负极反应为CFx＋xe－===C＋xF－ D．将电能转化为化学能 解析：选B。由电池总反应可知，Li元素化合价升高，在反应中失去电子，发生氧化反应，锂电极为负极，A错误；负极上Li失去电子，电极反应式为Li－e－===Li＋，C错误；电池工作时将化学能转化为电能，D错误。 3．（2023·海南卷）利用金属Al、海水及其中的溶解氧可组成电池，如下图所示。下列说法正确的是(　　) A．b电极为电池正极 B．电池工作时，海水中的Na＋向a电极移动 C．电池工作时，紧邻a电极区域的海水呈强碱性 D．每消耗1 kg Al，电池最多向外提供37 mol电子的电量 解析：选A。铝为活泼金属，发生氧化反应，为负极，石墨为正极，即b电极为电池正极，A正确；电池工作时，阳离子向正极移动，故海水中的Na＋向b电极移动，B错误；电池工作时，a电极反应为Al－3e－===Al3+，铝离子水解使海水呈弱酸性，C错误；每消耗1 kg（ mol）Al，电池最多向外提供 mol×3＝ mol电子的电量，D错误。 4．（2025·长沙模拟）微生物燃料电池能在较低的有机负荷下将化学能转化为电能，可用于有机污染的生物修复，其反应原理如下图所示。设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法错误的是(　　) A．a极是电池负极 B．电子从a极经电解质溶液流向b极 C．H＋向b极移动 D．若“有机物”是甲烷，则a极每产生4.4 g CO2，转移电子数为0.8NA 解析：选B。a极上有机物转化为CO2，发生氧化反应，a极为负极，b极上SO→S2-、O2→H2O，硫、氧元素的化合价降低，b极为正极，A正确；原电池放电时，电子从负极（a极）经导线流向正极（b极），电子不进入电解质溶液，B错误；原电池中，阳离子移向正极，即H＋向b极移动，C正确；若“有机物”是甲烷，则a极的电极反应式为CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋，每产生4.4 g(0.1 mol)CO2，转移电子数为0.8NA，D正确。 5．（2026·温州模拟）某新型锂离子电池是以嵌锂非晶硅薄膜(LixSi)和钴酸锂(LiCoO2)薄膜为电极的二次电池，充电时，Li＋嵌入非晶硅膜，放电时发生脱嵌，工作原理如下图所示。下列说法正确的是(　　) A．充电时，b极接电源的负极 B．充电时，a极的电极反应式为xLi＋＋xe－===xLi C．放电时，外电路通过1 mol 电子，b极质量增加7 g D．放电时，Li＋穿过Li＋交换膜向a极移动 解析：选C。充电时，电解质中的阳离子移向阴极，该电池充电时，Li＋嵌入非晶硅膜，因此充电时a极为阴极，b极为阳极，接电源的正极，A错误；充电时，a极的电极反应式为xLi＋＋xe－＋Si===LixSi，B错误；放电时，外电路通过1 mol电子，b极将嵌入1 mol Li＋，因此b极质量增加7 g，C正确；放电时，阳离子向正极移动，即a极区的Li＋穿过Li＋交换膜向b极移动，D错误。 6．（2026·晋中模拟）一种NO空气酸性燃料电池的工作原理如下图所示。该电池工作时，下列说法正确的是(　　) A．H＋通过质子交换膜从右侧向左侧多孔石墨棒移动 B．若产生1 mol HNO3，则理论上需通入16.8 L O2 C.负极的电极反应式为NO－3e－＋2H2O===NO＋4H＋ D．电子的流动方向为从负极经电解质溶液流向正极 解析：选C。通入NO的多孔石墨棒为负极，通入O2的多孔石墨棒为正极，H＋通过质子交换膜向正极定向移动，即从左侧向右侧多孔石墨棒移动，故A错误；选项中未明确交代是否为标准状况，所以无法计算产生1 mol HNO3，理论上需通入氧气的体积，故B错误；负极上NO发生氧化反应生成硝酸，电极反应式为NO－3e－＋2H2O===NO＋4H＋，故C正确；原电池中电子从负极经导线流向正极，电子不能进入电解质溶液，故D错误。 7．我国科学家设计了一种水系S-MnO2可充电电池，工作原理如下图所示。下列说法正确的是(　　) A．充电时，电极b为阳极 B．充电时，阳极附近溶液的pH增大 C．放电时，负极的电极反应式：Cu2S－4e－===S＋2Cu2+ D．放电时，溶液中Cu2+向电极b方向迁移 解析：选C。由题图可知，充电时，电极a上Mn2+转化为MnO2，发生氧化反应，电极a为阳极，电极反应式为Mn2+＋2H2O－2e－===MnO2＋4H＋，阳极附近溶液的pH减小，A、B错误。由题图可知，放电时，电极b上Cu2S转化为S和Cu2+，发生氧化反应，电极b为负极，电极反应式为Cu2S－4e－===S＋2Cu2+，C正确。放电时，溶液中Cu2+向正极移动，即向电极a方向迁移，D错误。 8．（2025·保定联考）用如下图所示的新型电池可以处理含CN－的碱性废水，同时还可以淡化海水（主要成分为NaCl，还含有Na2SO4等杂质）。下列说法错误的是(　　) A．交换膜Ⅰ为阴离子交换膜 B．电池工作一段时间后，右室溶液的pH增大 C．a极的电极反应式：2CN－＋12OH－－10e－===2CO＋N2↑＋6H2O D．若将含有26 g CN－的废水完全处理，则可除去NaCl的质量为292.5 g 解析：选D。a极上CN－失去电子被氧化为N2和CO，a极为负极，电极反应式为2CN－＋12OH－－10e－===2CO＋N2↑＋6H2O，则b极为正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑。a极失去电子，附近负电荷减少，海水中的阴离子通过交换膜Ⅰ向左移动，即交换膜Ⅰ为阴离子交换膜，A正确；由分析可知，b极为正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，消耗氢离子，溶液的pH增大，B正确；由分析可知，a极的电极反应式为2CN－＋12OH－－10e－===2CO＋N2↑＋6H2O，C正确；26 g CN－的物质的量为1 mol，消耗1 mol CN－，转移5 mol电子，根据电荷守恒可知，可同时处理5 mol NaCl，其质量为292.5 g，但是海水中还含有SO等杂质离子，故除去NaCl的质量小于292.5 g，D错误。 9．应用电化学原理，回答下列问题。 (1)甲、乙、丙三个装置中，负极反应物化学性质上的共同特点是________________________________________________________。 (2)甲中电流计指针发生偏转时，盐桥（装有含KCl饱和溶液的琼脂）中离子移动的方向是__________________________________________ ________________________________________________________。 (3)乙中正极反应为___________________________________________ __________________________________________________________； 若将H2换成CH4，则负极反应为_____________________________________________________________ ________________________________________________________。 (4)丙中铅酸蓄电池放电一段时间后，进行充电时，要将外接电源的负极与铅酸蓄电池的________电极相连。 (5)应用原电池反应可以探究氧化还原反应进行的方向和程度。现连接如图丁所示的装置并加入试剂（盐桥中的物质不参与反应），进行实验： ⅰ.K闭合时，电流计指针发生偏转。一段时间后，指针偏转减小。 ⅱ.随后向U形管左侧逐渐加入浓Fe2(SO4)3溶液，发现电流计指针的变化依次为偏转减小→回到零点→逆向偏转。 ①实验ⅰ中银电极为________极。 ②综合实验ⅰ、ⅱ的现象，得出Ag＋和Fe2+反应的离子方程式是________________________________________________________。 答案：(1)易失电子被氧化，具有还原性　(2)钾离子移向硫酸铜溶液，氯离子移向硫酸锌溶液　(3)O2＋4e－＋2H2O===4OH－　CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O　(4)Pb　(5)①正　②Fe2+＋Ag＋⥫⥬Fe3+＋Ag [素养提升] 10．我国科学家借助于氨氧化反应和析氢反应的双功能催化剂Mo2C/NiCu@C，制备了可再充电的Zn－NH3电池，实现高效、连续的由NH3到H2的转化，装置如下图所示。下列叙述错误的是(　　) A．放电时，电极电势：a＞b B．充电时，a电极的电极反应式为2NH3＋6OH－－6e－===N2＋6H2O C．放电时，收集11.2 L（标准状况）H2有2 mol OH－向b电极迁移 D．充电时，b电极净增重39 g时a电极上有0.4 mol NH3发生氧化反应 解析：选C。放电时，b电极上Zn在碱性条件下失去电子，发生氧化反应生成[Zn(OH)4]2-，故b电极为负极，a电极为正极，电极电势：a>b，故A正确；充电时，a电极为阳极，NH3在碱性条件下失去电子，发生氧化反应生成氮气和水，电极反应式为2NH3＋6OH－－6e－===N2＋6H2O，故B正确；放电时，水在正极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，在正极收集到11.2 L（标准状况下）氢气时，有×2＝1 mol OH－向b电极迁移，故C错误；充电时，a电极为阳极，电极反应式为2NH3＋6OH－－6e－===N2＋6H2O，b电极为阴极，电极反应式为[Zn(OH)4]2-＋2e－===Zn＋4OH－，由得失电子守恒可知，b电极净增重39 g时，a电极上发生氧化反应的NH3的物质的量为×＝0.4 mol，故D正确。 11．（2025·西宁模拟）CO2电化学传感器是将环境中CO2浓度转变为电信号的装置，工作原理如下图所示，其中YSZ是固体电解质，当传感器在一定温度下工作时，在熔融Li2CO3和YSZ之间的界面X会生成固体Li2O。下列说法错误的是(　　) A．CO迁移方向为界面X→电极b B．电极a上消耗的O2和电极b上产生的CO2的物质的量之比为1∶1 C．电极b为负极，发生的电极反应为2CO－4e－===O2↑＋2CO2↑ D．电池总反应为Li2CO3===Li2O＋CO2↑ 解析：选B。根据图示可知，电极a上O2得到电子变为O2-，电极a为正极；电极b上熔融Li2CO3失去电子变为CO2、O2，电极b为负极。原电池中，阴离子向负极移动，即CO的迁移方向为界面X→电极b，A正确；电极a的电极反应为O2＋4e－===2O2-，电极b的电极反应为2CO－4e－===O2↑＋2CO2↑，依据得失电子守恒可知，电极a上消耗的O2和电极b上产生的CO2的物质的量之比为1∶2，B错误，C正确；将正、负两电极反应式相加可得总反应为Li2CO3===Li2O＋CO2↑，D正确。 12．（2024·河北卷）我国科技工作者设计了如下图所示的可充电Mg-CO2电池，以Mg(TFSI)2为电解质，电解液中加入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。下列说法错误的是(　　) A．放电时，电池总反应为2CO2＋Mg===MgC2O4 B．充电时，多孔碳纳米管电极与电源正极连接 C．充电时，电子由Mg电极流向阳极，Mg2+向阴极迁移 D．放电时，每转移1 mol电子，理论上可转化1 mol CO2 解析：选C。放电时，CO2转化为MgC2O4，碳元素化合价由＋4价降低为＋3价，发生还原反应，多孔碳纳米管电极为正极，Mg电极为负极；充电时，多孔碳纳米管电极为阳极，Mg电极为阴极。放电时，正极的电极反应式为Mg2+＋2CO2＋2e－===MgC2O4，负极的电极反应式为Mg－2e－===Mg2+，故放电时电池总反应为Mg＋2CO2===MgC2O4，A正确；充电时，多孔碳纳米管电极为阳极，与电源正极连接，B正确；充电时，Mg电极为阴极，电子从电源负极经外电路流向Mg电极，同时Mg2+向阴极迁移，C错误；根据放电时正极的电极反应式可知，每转移2 mol电子，有2 mol CO2参与反应，因此每转移1 mol电子，理论上可转化1 mol CO2，D正确。 13．（2026·湖北联考）科学家基于Cl2易溶于CCl4的性质，发展了一种新型储能氯流电池，如下图所示，其中电极a为NaTi2(PO4)3/Na3Ti2(PO4)3。通过风力发电进行充电时，电极a的反应为NaTi2(PO4)3＋2Na＋＋2e－===Na3Ti2(PO4)3。下列说法错误的是(　　) A.放电时，电流的流向：电极b→输电网→电极a B．放电时，电极a为负极，发生氧化反应 C．放电时总反应：NaTi2(PO4)3＋2NaCl===Na3Ti2(PO4)3＋Cl2↑ D．充电时，每转移0.4 mol电子，NaCl溶液质量减少23.4 g 解析：选C。 充放电 电极 电极反应式 放电 负极 电极a Na3Ti2(PO4)3－2e－===NaTi2(PO4)3＋2Na＋ 正极 电极b Cl2＋2e－===2Cl－ 充电 阴极 电极a NaTi2(PO4)3＋2Na＋＋2e－===Na3Ti2(PO4)3 阳极 电极b 2Cl－－2e－===Cl2↑ 总反应 Na3Ti2(PO4)3＋Cl2NaTi2(PO4)3＋2NaCl 放电时，电极a为负极，电极b为正极，外电路中电流的流向为正极→负极，即电极b→输电网→电极a，A正确；放电时，电极a为负极，发生氧化反应，B正确；由上述分析可知，放电时总反应为Na3Ti2(PO4)3＋Cl2===NaTi2(PO4)3＋2NaCl，C错误；充电时，NaCl溶液中的Na＋和Cl－分别向阴、阳极移动，根据转移电子守恒可知，2Na＋～2Cl－～2e－～2NaCl，故每转移0.4 mol电子，NaCl溶液质量减少0.4 mol×58.5 g·mol-1＝23.4 g，D正确。 14．(1)双阴极微生物燃料电池处理含NH废水的工作原理如图a所示，双阴极通过的电流相等，废水在电池中的运行模式如图b所示。 ①Y离子交换膜为__________（填“阳”或“阴”）离子交换膜。 ②Ⅲ室中除了O2→H2O，主要发生的反应还有__________________________________________________________ （用离子方程式表示）。 ③生成3.5 g N2，理论上需要消耗________g O2。 (2)（2024·浙江6月选考）某研究小组的自制熔融碳酸盐燃料电池工作原理如图c所示，正极上的电极反应式是________________________________________________________。 该电池以3.2 A恒定电流工作14分钟，消耗H2体积为0.49 L，故可测得该电池将化学能转化为电能的转化率为________。[已知：该条件下H2的摩尔体积为24.5 L·mol-1；电荷量q(C)＝电流I(A)×时间t(s)；NA＝6.0×1023mol-1；e＝1.60×10-19C。] 解析：(1)①由题图a可知，Ⅲ室中O2得电子生成H2O，电极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，Ⅱ室中CH3COO－转化为CO2生成的H＋需要进入Ⅲ室，说明Y是阳离子交换膜。②由题图b可知，Ⅲ室中反应后的溶液进入Ⅰ室中，而Ⅰ室中NO→N2，说明Ⅲ室中NH转化为NO，该反应的离子方程式为NH＋2O2===NO＋H2O＋2H＋。③Ⅰ室中NO→N2，电极反应式为2NO＋12H＋＋10e－===N2↑＋6H2O，Ⅲ室中发生反应O2＋4H＋＋4e－===2H2O、NH＋2O2===NO＋H2O＋2H＋，3.5 g N2的物质的量为＝0.125 mol，消耗0.25 mol NO，转移1.25 mol电子，故理论上需要消耗O2的物质的量为0.25 mol×2＋＝0.812 5 mol，质量为0.812 5 mol×32 g/mol＝26 g。 (2)该燃料电池中通入H2的电极为负极，通入O2的电极为正极，熔融碳酸盐为电解质，故正极的电极反应式为O2＋4e－＋2CO2===2CO；该条件下，0.49 L H2的物质的量为＝0.02 mol，转移0.04 mol电子，理论上转移电子产生的电荷量为0.04 mol×6.0×1023mol-1×1.60×10-19C＝3 840 C，实际转移电子的电荷量为3.2 A×14×60 s＝2 688 C，该电池将化学能转化为电能的转化率为×100%＝70%。 答案：(1)①阳　②NH＋2O2===NO＋H2O＋2H＋　③26　(2)O2＋4e－＋2CO2===2CO　70% 学科网（北京）股份有限公司 $