题型05 化学反应与电能的综合题（期中真题汇编，北京专用）高二化学上学期

题型05 化学反应与电能的综合题 1.(2025-2026高二上·北京市第十二中学·期中)二氧化氯()有杀菌效率高、不易产生有毒副产物的优点，是第四代新型消毒剂。 资料：i．常温下为气体，可溶于水，其水溶液不稳定，可逐渐转化为和。 ii．电极(惰性电极)可有效提高生成所需的电压，减少的产生。 （1）电解NaCl溶液或溶液均可制备，电解装置如图1(物质X为NaCl或)： ①可从　　　　　　　　　　　(填“阴”或“阳”)极区所产生的气体中分离获得。 ②铁电极上发生的电极反应为　　　　　　　　　　　。 ③物质X选用相比于NaCl的优点是　　　　　　　　　　　(写一条即可)。 ④若物质X选用，在浓度、电解时间相同时，测得的电解效率随电解电压的变化如图2。 定义物质A的电解效率： 电压小于aV时，电压越小的电解效率越低，是由于生成了　　　　　　　　　　　(填化学式)，电压大于aV时的电解效率降低的原因是　　　　　　　　　　　。 （2）由于不易运输和储存，可将其通入和的混合溶液中，制得较稳定的“保存液”进行保存，待使用时再向其中加入一定量的酸，得到含的溶液。该方法涉及的物质转化关系如图(部分反应物或产物未标出)： ①“保存”的离子方程式为　　　　　　　　　　　。 ②关于的保存和使用，下列说法中正确的是　　　　　　　　　　　(填字母)。 a．作杀菌消毒剂利用了它的强氧化性 b．“保存液”中不含 c．该保存方法不会降低被保存的消毒效率(用单位质量的消毒剂所能转移的电子数来表示) 2.(2025-2026高二上·北京景山学校·期中)镍氢电池广泛用于油电一体的混合动力汽车，该电池材料的回收利用也成为研究热点。 Ⅰ.某品牌镍氢电池的总反应为，其中，MH为吸附了氢原子的储氢合金。图1为该电池放电时的工作原理示意图。 （1）混合动力车上坡时利用电池放电提供能源。 ①电极A是　　　　　　　(填“正极”或“负极”)。 ②正极的电极反应式为　　　　　　　。 （2）混合动力车下坡时利用动能回收给电池充电，此时电极A附近的pH　　　　　　　(填“变大”“不变”或“变小”) Ⅱ.该品牌废旧镍氢电池回收过程中，金属镍的转化过程如下： 转化过程中所用和NaOH溶液通过电解溶液获得，装置如图2。 已知：阴离子交换膜可选择性透过阴离子，阳离子交换膜可选择性透过阳离子。 （3）图2中，电极C为电解池的　　　　　　　(填“阴极”或“阳极”)。 （4）产生的是　　　　　　　(填“甲池”“乙池”或“丙池”)，结合化学用语说明产生的原理：　　　　　　　。 （5）回收该品牌废旧镍氢电池过程中，在阴极收集到气体134.4L(标准状况下)，理论上最多可回收得到(摩尔质量为)的质量为　　　　　　　。 3.(2025-2026高二上·北京景山学校·期中)钢铁腐蚀现象在生产、生活中普遍存在，也是科学研究的关注点之一。 （1）碳钢管发生电化学腐蚀是因为形成了原电池，其负极的电极反应式为　　　　　　　。 （2）外加电流的阴极保护法是防止钢铁腐蚀的常用方法。该方法中，需将被保护的碳钢管与直流电源的　　　　　　　(填“正极”或“负极”)相连。 （3）在铁制品表面镀锌可防止铁制品被腐蚀，镀锌层即使局部破损，仍可防止破损部位被腐蚀，原因是　　　　　　　。 （4）研究人员就大气环境对碳钢腐蚀的影响进行了研究。其中，、两个城市的气候环境和碳钢腐蚀速率数据如下： 城市 年均温度 年均湿度% 的浓度 大气沉积速率 腐蚀速率 17.0 76 61 29 58 12.3 72 54 420 79 ①研究人员认为，、两城市中碳钢同时发生吸氧腐蚀和析氢腐蚀。碳钢发生析氢腐蚀时，正极的电极反应式为　　　　　　　。 ②用电化学原理分析城市碳钢腐蚀速率高于城市的主要原因：　　　　　　　。 4.(2025-2026高二上·北京市海淀实验中学·期中)电化学原理在能量转换、物质制备、防止金属腐蚀等方面应用广泛。 （1）下图是常见电化学装置图： ①负极材料为　　　　　　　　　　　。 ②若用一根铜丝代替盐桥插入两烧杯中，电流计指针也发生偏转，推测：其中一个为原电池，一个为电解池，写出a端发生的电极反应　　　　　　　　　　　。 （2）下图是探究金属Fe是否腐蚀的示意图：在培养皿中加入一定量的琼脂和饱和溶液混合，滴入滴酚酞溶液，混合均匀，将缠有铜丝的铁钉放入培养皿中。溶液左端变红，用化学用语解释变红的原因　　　　　　　　　　　。 （3）下图是氯碱工业电解饱和溶液的示意图： ①溶液从口导出。结合化学用语解释在此区域生成的原因　　　　　　　　　　　。 ②电解时用盐酸控制阳极区溶液的在，用化学平衡移动原理解释盐酸的作用　　　　　　　　　　　。 （4）我国科学家通过电解，从海水中提取到锂单质，其工作原理如图。 ①A极发生的是　　　　　　　　　　　(填“氧化”或“还原”)反应。 ②阳极产生两种气体单质，电极反应式分别是　　　　　　　　　　　；　　　　　　　　　　　。 5.(2025-2026高二上·北京三十五中·期中)微生物燃料电池是一种利用微生物将化学能直接转化成电能的装置。已知某种乙醇微生物燃料电池中，电解质溶液为酸性，反应过程中忽略溶液体积变化，示意图如下： （1）该电池外电路电子的流动方向为　　　　　　　。(填写“从A到B”或“从B到A”) （2）A电极附近乙醇发生的电极反应式为　　　　　　　。 （3）工作结束后，B电极室溶液的pH与工作前相比将　　　　　　　(填写“增大”、“减小”或“不变”)，结合化学用语说明原因　　　　　　　。 6.(2025-2026高二上·北京房山·期中)电化学原理在生活中应用广泛。 （1）某氢氧燃料电池工作原理如下图所示。 ①电极a为电池的　　　　　极。 ②电极b表面电极反应式为　　　　　　。 ③工作一段时间后，电解质溶液的pH　　　　　　(填“变大”“变小”或“不变”)。 （2）金属腐蚀的防护是重要的研究课题。 ①碳钢管发生电化学腐蚀是因为形成了原电池，其负极的电极反应式为　　　　　。 ②下图中，为了减缓海水对铁闸门A的腐蚀，材料B可以选择　　　　(填字母序号)。 a．碳棒                                 b．锌板                                 c．铜板 ③用电化学原理说明材料B需定期补换的原因：　　　　　。 7.(2025-2026高二上·北京房山·期中)电解是物质制备的重要手段。 （1）氯碱工业的原理如下图所示。 ①电解饱和NaCl溶液的化学方程式是　　　　。 ②结合化学用语解释电极b附近得到较浓NaOH溶液的原因　　　　　。 ③实际生产中，阳离子交换膜的损伤会造成迁移至阳极区，从而在电解池阳极能检测到，产生的电极反应式为　　　　　。下列生产措施有利于提高产量、降低阳极含量的是　　　　　　(填字母)。 a．定期检查并更换阳离子交换膜       b．及时补充浓度高的精制饱和食盐水 （2）高铁酸钾是一种新型环保的水处理剂，电解法制取的简化装置如下图所示。 ①Ni电极作　　　　(填“阴”或“阳”)极。 ②Fe电极上的电极反应式为　　　　　。 ③能循环使用的物质是　　　　　　(填化学式)溶液。 8.(2025-2026高二上·北京昌平第一中学·期中)铅酸电池是用途广泛并不断发展的化学电源。 （1）十九世纪，铅酸电池工作原理初步形成并延续至今。铅酸电池装置如图： ①充电时，阴极发生的电极反应为　　　　　　　　。 ②放电时，产生a库仑电量，消耗的物质的量为　　　　　　　　mol。 已知：转移1 mol电子所产生的电量为96500库仑。 （2）随着铅酸电池广泛应用，需要回收废旧电池材料，实现资源的再利用。回收过程中主要物质的转化关系示意图如下。 已知：废旧铅酸电池中的含铅废料里含有Pb、PbO、、及炭黑等。 ①过程Ⅰ中，在催化下，Pb和反应生成的化学方程式是　　　　　　　　。 ②过程Ⅰ中，催化过程可表示为： ⅰ： ⅱ：…… 写出ii的离子方程式：　　　　　　　　。 ③下列实验方案可证实上述催化过程。将实验方案补充完整。 a．向酸化的溶液中加入KSCN溶液，溶液几乎无色，再加入少量，溶液变红。 b．　　　　　　　　。 （3）铅酸电池使用过程中，负极因生成导电性差的大颗粒，导致电极逐渐失活。通过向负极添加石墨、多孔碳等碳材料，可提高铅酸电池性能。碳材料的作用有　　　　　　　　(填序号)。 a．增强负极导电性 b．增大负极材料比表面积，利于生成小颗粒 c．碳材料作还原剂，使被还原 9.(2025-2026高二上·北京昌平第一中学·期中)电解饱和食盐水在生产生活中有着重要用途。 （1）电解饱和食盐水的离子方程式为　　　　　　　　。 Ⅰ.氯碱工业是高能耗产业，一种将电解池与燃料电池组合的新工艺节能超过30%。在这种工艺设计中相关物质的传输与转化关系如下图所示(其中电极未标出)。 （2）燃料电池中的迁移方向是　　　　　　　　(填“C→D”或“D→C”)。 （3）比较a%、b%和c%的值，由大到小排序：　　　　　　　　。 （4）下列说法正确的是　　　　　　　　(填序号)。 a．燃料电池可以实现化学能向电能的转化 b．电解池中的离子交换膜是阳离子交换膜 c．燃料电池可以补充电解池消耗的电能、降低能耗 Ⅱ.小组同学用如图装置(石墨作电极)电解饱和食盐水制取“84”消毒液(有效成分为次氯酸钠)，并进行相关性质探究。 （5）电源中，a电极名称是　　　　　　　　(填“正”或“负”)极。 （6）已知：饱和NaClO溶液的，结合化学用语解释溶液呈碱性的原因：　　　　　　　　。 （7）当和溶液恰好完全反应时，下列关系不正确的是　　　　　　　　。 a． b． c． （8）T℃时，NaClO溶液中含氯各微粒的物质的量分数与pH的关系如下图1.向含有NaOH的NaClO溶液中逐滴滴入溶液，滴加过程中溶液的pH随溶液的体积的变化曲线如下图2。 ①图2中，产生红褐色沉淀，该过程中发生反应的离子方程式为　　　　　　　　。 ②已知：时，完全沉淀。依据图1和图2，结合化学用语解释溶液的pH下降的主要原因：　　　　　　　　。 10.(2025-2026高二上·北京景山学校·期中)电化学循环氧化法可用于废水中苯酚的降解，示意图如下。 （1）的电解法制备。已知：电解效率的定义为。 ①电极是　　　　　　　极。 ②生成的电极反应式是　　　　　　　。 ③向阳极室和阴极室各加入溶液。制备的同时，还在电极表面收集到气体，气体是　　　　　　　。经测定为80%，不考虑其他副反应，则制备的的物质的量浓度为　　　　　　　。 （2）苯酚()的降解。已知：具有强氧化性，浓度较高时会导致猝灭。苯酚是一种弱酸。可将苯酚()氧化为，但反应速率较慢。加入可加快反应，过程为：ⅰ．；ⅱ．将苯酚()氧化。 ①氧化苯酚()的离子方程式是　　　　　　　。 ②将电解得到的含溶液稀释后加入苯酚处理器，调节溶液总体积为，，测得在相同时间内，不同条件下苯酚的降解率如图。 用等物质的量的铁粉代替，可明显提高苯酚的降解率，主要原因是　　　　　　　。 11.(2025-2026高二上·北京十四中·期中)环氧乙烷(，简称EO)是一种重要的工业原料和消毒剂。由乙烯经电解制备EO的原理示意图如下。 已知： （1）①阳极室产生Cl2后发生的反应有　　　　　　　、。 ②结合电极反应式说明生成溶液a的原理：　　　　　　　。 （2）一定条件下，反应物按一定流速通过该装置。 电解效率η和选择性S的定义： ①若η(EO)=100%，则溶液b的溶质为　　　　　　　。 ②当乙烯完全消耗时，测得η(EO)=70%，S(EO)≈97%，推测η(EO)=70%的原因。 Ⅰ．阳极有H2O放电 Ⅱ．阳极有乙烯放电 Ⅲ．阳极室流出液中含有Cl2和HClO ⅰ．检验电解产物，推测1不成立。需要检验的物质是　　　　　　　。 ⅱ．假设没有生成EO的乙烯全部在阳极放电生成CO2，η(CO2)≈　　　　　　　%，经检验阳极放电产物没有CO2。 ⅲ．实验证实推测Ⅲ成立，所用试剂及现象是　　　　　　　。 可选试剂：AgNO3溶液、KI溶液、淀粉溶液、品红溶液。 12.(2025-2026高二上·北京三十五中·期中)氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与燃料电池组合的新工艺节能超过30%。用H2作燃料，将氢燃料电站应用于氯碱工业，其示意图如下图所示： （1）甲装置中b极为　　　　　　　极(填“正”或“负”)，乙装置中N表示　　　　　　　离子交换膜(填“阴”或“阳”)。 （2）甲装置中a极的电极反应为　　　　　　　，乙装置中总反应的离子方程式为　　　　　　　。 （3）b极区消耗氧气2.24L(标准状况)时，理论上产生氯气的物质的量为　　　　　　　mol。 （4）这种设计的主要节能之处在于(写2点)：　　　　　　　、　　　　　　　。 13.(2025-2026高二上·北京丰台·期中)铅酸电池是用途广泛并不断发展的化学电源。 （1）十九世纪。铅酸电池工作原理初步形成并延续至今。 铅酸电池工作原理： ①充电时，阳极发生的电极反应为　　　　　　　　　　　。 ②已知，转移1mol电子所产生的电量为96500库仑，放电时，产生a库仑电量，消耗H2SO4的物质的量为　　　　　　　　　　　mol。 ③铅酸电池储存过程中，存在化学能的缓慢消耗：PbO2电极在H2SO4作用下产生的O2可将Pb电极氧化，O2氧化Pb发生反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　。 （2）随着铅酸电池广泛应用，需要回收废旧电池材料，实现资源的再利用，回收过程中主要物质的转化关系如图所示。 ①过程Ⅰ中，Pb和PbO2在Fe2+的催化作用下反应生成PbSO4，Fe2+的催化过程可表示为： ⅰ： ⅱ：…… 写出ⅱ的离子方程式　　　　　　　　　　　。 ②下列实验方案可证实上述催化过程，将方案补充完整。 a．向酸化的FeSO4溶液中加入KSCN溶液，溶液几乎无色，再加入PbO2溶液变红。 b．　　　　　　　　　　　。 ③结合如图的溶解度曲线将过程Ⅲ的操作补充完整：向PbO粗品中加入　　　　　　　　　　　，充分溶解后，趁热过滤、冷却结晶，过滤、洗涤、干燥，得到高纯PbO固体。 14.(2025-2026高二上·北京市第五十中学·期中)高铁酸钾是一种新型环保的水处理剂，电解法制取的简化装置如图所示。 已知：高铁酸钾()固体呈紫色，能溶于水，微溶于饱和溶液。 （1）Ni电极上产生气体，该气体为　　　　　　　。 （2）Fe电极发生的电极反应为　　　　　　　。 （3）阳极室每生成，消耗　　　　　　　mol。 （4）向阳极流出液中加入饱和溶液，析出紫色固体。从平衡的角度解释析出固体的原因：　　　　　　　。 （5）用高铁酸钾处理工业废水，不仅能氧化灭菌、去除水体污染物，还能产生可吸附、絮凝水中悬浮物的物质。该物质是　　　　　　　。 15.(2025-2026高二上·北京市第四中学·期中)人工固氮对于农业生产有重要意义。 （1）工业合成氨。 ①和合成反应的化学方程式是　　　　　　　　　　　。 ②下列措施中，既有利于提高合成氨反应限度又有利于增大其反应速率的是　　　　　　　　　　　。 a．升高温度       b．增大压强       c．使用催化剂 （2）中国科学家研究合金催化剂电催化还原制，装置如图1所示。 ①阴极生成，其电极反应式是　　　　　　　　　　　。 ②用相同的电解装置和试剂进行实验，证明来自电催化还原，需排除以下可能： ⅰ．环境和电解池中存在微量的。 ⅱ．合金与、直接反应生成。 下列实验和结果能同时排除ⅰ、ⅱ的是　　　　　　　　　　　。 资料：自然界中的丰度：为99.6%，为0.4%。 a．用Ar代替进行实验，电解后未检测到 b．用代替进行实验，电解后仅检测到 c．不通电进行实验，未检测到 ③的生成速率、和的法拉第效率(FE)随阴极的电势变化如图2和图3所示。 资料：ⅰ．相同条件下，阴极的电势越低，电流越大。 ⅱ．某电极上产物B的 阴极的电势由降到时，的生成速率增大。阴极的电势继续降低，的生成速率反而减小。结合解释的生成速率减小的原因：　　　　　　　　　　　。 （3）用滴定法测定溶液中的物质的量浓度的一种方法如下。 Ⅰ．取含的待测溶液。 Ⅱ．加入过量的溶液。 Ⅲ．蒸馏，将蒸出的用过量的溶液吸收。 Ⅳ．加入甲基橙指示剂，用溶液滴定吸收液中过量的，消耗的溶液体积为。 计算待测溶液中的物质的量浓度时用到的溶液体积：　　　　　　　　　　　和。 16.(2025-2026高二上·北京丰台·期中)实验小组用石墨电极电解25%的CuCl2溶液，实验现象如下表。 实验装置 实验现象 通电前：溶液呈绿色，显酸性；通电后：a极析出红色固体，电极附近的液体变为棕黑色；b极产生有刺激性气味的气体，电极附近的溶液酸性增强。 已知：Cu+Cu2++2Cl-=2CuCl↓(白色)；为无色，为蓝色 （1）a极析出红色固体的反应式　　　　　　　　　　　。 （2）分析电解后b极附近溶液酸性增强的原因。 ①甲同学认为是H2O在阳极放电造成的，通过检验电解产物不存在　　　　　　　　　　　(填化学式)，证实甲同学观点不成立。 ②乙同学认为是Cl-在阳极放电造成的，产生的Cl2与水反应导致溶液显酸性。 设计实验证实乙同学的观点正确　　　　　　　　　　　。 （3）探究棕黑色物质的成分。查阅资料后提出假设： Ⅰ．电解析出铜的速率快，形成黑色的纳米铜； Ⅱ．发生反应：Cu2++Cu++4Cl-+H2O[Cu(Ⅱ)Cu(Ⅰ)Cl4(H2O)]-(棕黑色)。 取棕黑色液体进行以下实验： ①无色溶液放置一段时间后变蓝的原因是　　　　　　　　　　　(用离子方程式表示)。 ②实验证实了棕黑色物质中含有[Cu(Ⅱ)Cu(Ⅰ)Cl4(H2O)]-。应用平衡移动原理分析棕黑色液体加水产生白色沉淀的可能原因　　　　　　　　　　　。 ③丙同学根据“浅红棕色气体”的现象，判断棕黑色物质中含有纳米铜。丙同学的分析是否合理，请说明理由　　　　　　　　　　　。 试卷第1页，共3页 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 题型05 化学反应与电能的综合题 1.【答案】（1）① 阳    ②     ③ 避免副产物的生成；电解电压低，节省电能和成本    ④     ⑤ 电压大于aV时，电压越大，生成的副反应增多，电解效率下降     （2）①     ② ab      2.【答案】（1）① 负极    ② H2O+NiOOH+e-=Ni(OH)2+OH-     （2）变大     （3）阳极     （4）① 甲    ② 电极C为该电解池的阳极，H2O在阳极失去电子生成O2，电极方程式为：2H2O-4e-= O2↑+4H+，生成H+，同时通过阴离子交换膜进入甲池，产生     （5）558      3.【答案】（1）Fe-2e-= Fe2+           （2）负极     （3）Zn与Fe构成原电池时，Zn易失电子做负极，Fe作正极被保护，所以镀锌铁制品破损后，镀层仍能保护铁制品      （4）① 2H++2e-=H2↑    ② B城市大气沉积速率远大于A城市，碳钢表面水膜变成腐蚀性更强的电解质溶液，加速了析氢腐蚀的进行           4.【答案】（1）① Zn    ② Cu-2e-=Cu2+     （2）铜、铁和溶液构成原电池，铜为正极，正极反应为O2+4e-+2H2O=4OH-，使左端附近溶液中c(OH-)>c(H+)     （3）① c口为阴极区，阴极发生反应2H2O+2e-=O2↑+2OH−，OH−在阴极生成，阳极的Na+通过阳离子交换膜进入阴极，因此NaOH在c口导出    ② 阳极产生的氯气会和水发生反应，存在着下列平衡Cl2+H2O⇋HCl+HClO，用盐酸控制阳极的pH，增大氢离子浓度，平衡逆向移动，有利于氯气逸出收集     （4）① 还原    ② 2H2O- 4e−=O2↑+4H+    ③ 2Cl−-2e−=Cl2↑      5.【答案】（1）从A到B     （2）C2H5OH-12e-+3H2O=2CO2+12H+     （3）① 不变    ② B电极反应是O2+4e-+4H+=2H2O 当B电极消耗4mol氢离子同时，4mol氢离子通过离子交换膜从A到B补充了消耗的氢离子，溶液总体积变化忽略不计，因此溶液pH不变      6.【答案】（1）① 负极    ②     ③ 变小     （2）①     ② b    ③ 形成原电池，负极反应：，锌板被腐蚀溶解      7.【答案】（1）①     ② b极发生反应：生成，且从a极区透过阳离子交换膜进入b极区，生成NaOH    ③     ④ ab     （2）① 阴    ②     ③ KOH      8.【答案】（1）①     ②      （2）①     ②     ③ 取a中变红的溶液，加入少量Pb单质，充分振荡，红色褪去     （3）ab      9.【答案】（1）     （2）C→D     （3）     （4）abc     （5）负     （6）     （7）c     （8）①     ② C→D中pH在4-6范围内，溶液中较大，与发生如下反应，，生成更多，使溶液的pH下降      10.【答案】（1）① 阳    ②     ③ O2    ④ 0.02     （2）①     ② Fe缓慢释放Fe2+，使c(Fe2+)较低，减弱了Fe2+对的猝灭作用，且Fe可以和产生的Fe3+反应，继续补充Fe2+      11.【答案】（1）① Cl2+H2O⇌HCl+HClO    ② 阴极发生反应： 2H2O+2e－=H2↑+ 2OH－，反应生成OH－，K+通过阳离子交换膜从阳极区迁移到阴极区，形成KOH和KCl的混合溶液。     （2）① KCl    ② 氧气    ③ 13    ④ 若选用KI溶液、淀粉溶液，现象为溶液变蓝色。若选用品红溶液，现象为品红溶液褪色。      12.【答案】（1）① 正    ② 阳     （2）①     ② ↑↑     （3）0.2     （4）① 燃料电池可以补充电解池消耗的电能    ② 提高产出碱液中溶质的浓度      13.【答案】（1）①     ②     ③ 2Pb+O2+ 2H2SO4=2PbSO4+2H2O     （2）① 2Fe3++Pb+= PbSO4+2Fe2+    ② 取a的溶液，向其中加入过量铅粉，充分反映后，红色褪去    ③ 一定量的35%氢氧化钠溶液，加热至110℃      14.【答案】（1）     （2）     （3）2     （4）增大，平衡正向移动，有利于析出固体     （5）胶体      15.【答案】（1）①     ② b     （2）①     ② c    ③ 阴极同时还生成，随着阴极的电势降低，增大，减小，减小的程度大于总电流增大的程度，的生成速率减小     （3）、      16.【答案】（1）Cu2++2e-=Cu     （2）① O2    ② 用湿润的淀粉碘化钾试纸靠近电极，若变蓝则产生了氯气     （3）① 4+ O2+8=4+4OH-+6H2O    ② 存在平衡：Cu2++Cu++4Cl-+H2O[Cu(Ⅱ)Cu(Ⅰ)Cl4(H2O)]-，加水平衡向逆向移动，发生反应Cu+Cu2++2Cl-=2CuCl↓，产生氯化亚铜白色沉淀    ③ 不合理，棕色物质中含有[Cu(Ⅱ)Cu(Ⅰ)Cl4(H2O)]-，其中+1价的Cu具有还原性，可与浓硝酸反应产生浅红棕色的气体NO2；      试卷第1页，共3页 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 题型05 化学反应与电能的综合题 1.(2025-2026高二上·北京市第十二中学·期中)二氧化氯()有杀菌效率高、不易产生有毒副产物的优点，是第四代新型消毒剂。 资料：i．常温下为气体，可溶于水，其水溶液不稳定，可逐渐转化为和。 ii．电极(惰性电极)可有效提高生成所需的电压，减少的产生。 （1）电解NaCl溶液或溶液均可制备，电解装置如图1(物质X为NaCl或)： ①可从　　　　　　　　　　　(填“阴”或“阳”)极区所产生的气体中分离获得。 ②铁电极上发生的电极反应为　　　　　　　　　　　。 ③物质X选用相比于NaCl的优点是　　　　　　　　　　　(写一条即可)。 ④若物质X选用，在浓度、电解时间相同时，测得的电解效率随电解电压的变化如图2。 定义物质A的电解效率： 电压小于aV时，电压越小的电解效率越低，是由于生成了　　　　　　　　　　　(填化学式)，电压大于aV时的电解效率降低的原因是　　　　　　　　　　　。 （2）由于不易运输和储存，可将其通入和的混合溶液中，制得较稳定的“保存液”进行保存，待使用时再向其中加入一定量的酸，得到含的溶液。该方法涉及的物质转化关系如图(部分反应物或产物未标出)： ①“保存”的离子方程式为　　　　　　　　　　　。 ②关于的保存和使用，下列说法中正确的是　　　　　　　　　　　(填字母)。 a．作杀菌消毒剂利用了它的强氧化性 b．“保存液”中不含 c．该保存方法不会降低被保存的消毒效率(用单位质量的消毒剂所能转移的电子数来表示) 【答案】（1）① 阳    ②     ③ 避免副产物的生成；电解电压低，节省电能和成本    ④     ⑤ 电压大于aV时，电压越大，生成的副反应增多，电解效率下降     （2）①     ② ab      【解析】(1)① 电解NaCl溶液或溶液均可制备，氯元素化合价升高，发生氧化反应，为电解池的阳极，即可从阳极区所产生的气体中分离获得。 ② 铁电极上得电子，发生还原反应，为电解池的阴极，电极反应为：。 ③NaCl中氯元素为-1价，在阳极区失去电子，变为的同时，可能会生成副产物Cl2，而中氯元素为+3价，在阳极区失去电子，只会生成，可以避免副产物Cl2的生成，同时在同等物质的量的情况下，失电子数更少，电解电压低，节省电能和成本。 ④ 由资料i可知，常温下为气体，可溶于水，其水溶液不稳定，可逐渐转化为HClO2和HClO3，电压小于aV时，电压越小，生成速率减慢，歧化生成HClO2和HClO3的程度更大，电解效率下降；由资料ii可知，电压大于aV时，电压越大，生成O2的副反应增多，电解效率下降。 (2)① 保存时，是与和反应，生成了NaHCO3、NaClO2和氧气，根据得失电子守恒和电荷守恒配平离子方程式为 ②a．具有强氧化性，作杀菌消毒剂利用了它的强氧化性，a正确； b． “保存液”是将转化为NaClO2，则“保存液”中不含，b正确； c．使用“保存液”，是NaClO2和硫酸反应，生成氯化钠、硫酸钠、和水的过程，该过程会使部分NaClO2转化为氯化钠，则会降低被保存的消毒效率，c错误； 故答案为：ab。 2.(2025-2026高二上·北京景山学校·期中)镍氢电池广泛用于油电一体的混合动力汽车，该电池材料的回收利用也成为研究热点。 Ⅰ.某品牌镍氢电池的总反应为，其中，MH为吸附了氢原子的储氢合金。图1为该电池放电时的工作原理示意图。 （1）混合动力车上坡时利用电池放电提供能源。 ①电极A是　　　　　　　(填“正极”或“负极”)。 ②正极的电极反应式为　　　　　　　。 （2）混合动力车下坡时利用动能回收给电池充电，此时电极A附近的pH　　　　　　　(填“变大”“不变”或“变小”) Ⅱ.该品牌废旧镍氢电池回收过程中，金属镍的转化过程如下： 转化过程中所用和NaOH溶液通过电解溶液获得，装置如图2。 已知：阴离子交换膜可选择性透过阴离子，阳离子交换膜可选择性透过阳离子。 （3）图2中，电极C为电解池的　　　　　　　(填“阴极”或“阳极”)。 （4）产生的是　　　　　　　(填“甲池”“乙池”或“丙池”)，结合化学用语说明产生的原理：　　　　　　　。 （5）回收该品牌废旧镍氢电池过程中，在阴极收集到气体134.4L(标准状况下)，理论上最多可回收得到(摩尔质量为)的质量为　　　　　　　。 【答案】（1）① 负极    ② H2O+NiOOH+e-=Ni(OH)2+OH-     （2）变大     （3）阳极     （4）① 甲    ② 电极C为该电解池的阳极，H2O在阳极失去电子生成O2，电极方程式为：2H2O-4e-= O2↑+4H+，生成H+，同时通过阴离子交换膜进入甲池，产生     （5）558      【解析】(1)① 由电池中电子流向可知，电极A是负极； ② 镍氢电池的总反应为，正极NiOOH得电子发生还原反应，电极方程式为：H2O+NiOOH+e-=Ni(OH)2+OH-。 (2)电池充电时A是阴极，由可知，充电时M得电子生成MH，电极方程式为：H2O+M+e-=MH+OH-，此时电极A附近的氢氧根浓度增大，pH变大。 (3)电解池中阳离子向阴极移动，由Na+的流向可知，电极D为阴极，电极C为阳极。 (4)电极C为该电解池的阳极，H2O在阳极失去电子生成O2，电极方程式为：2H2O-4e-= O2↑+4H+，生成H+，同时通过阴离子交换膜进入甲池，产生的是甲池。 (5)电解过程中，H2O在阴极得到电子生成H2，电极方程式为：2H2O+2e-= H2↑+2OH-，在阴极收集到H2的体积为134.4L(标准状况下)，物质的量为，转移电子12mol，则在阳极生成6mol，则生成6molNiSO4，最终得到6mol，质量为6mol×=558g。 3.(2025-2026高二上·北京景山学校·期中)钢铁腐蚀现象在生产、生活中普遍存在，也是科学研究的关注点之一。 （1）碳钢管发生电化学腐蚀是因为形成了原电池，其负极的电极反应式为　　　　　　　。 （2）外加电流的阴极保护法是防止钢铁腐蚀的常用方法。该方法中，需将被保护的碳钢管与直流电源的　　　　　　　(填“正极”或“负极”)相连。 （3）在铁制品表面镀锌可防止铁制品被腐蚀，镀锌层即使局部破损，仍可防止破损部位被腐蚀，原因是　　　　　　　。 （4）研究人员就大气环境对碳钢腐蚀的影响进行了研究。其中，、两个城市的气候环境和碳钢腐蚀速率数据如下： 城市 年均温度 年均湿度% 的浓度 大气沉积速率 腐蚀速率 17.0 76 61 29 58 12.3 72 54 420 79 ①研究人员认为，、两城市中碳钢同时发生吸氧腐蚀和析氢腐蚀。碳钢发生析氢腐蚀时，正极的电极反应式为　　　　　　　。 ②用电化学原理分析城市碳钢腐蚀速率高于城市的主要原因：　　　　　　　。 【答案】（1）Fe-2e-= Fe2+           （2）负极     （3）Zn与Fe构成原电池时，Zn易失电子做负极，Fe作正极被保护，所以镀锌铁制品破损后，镀层仍能保护铁制品      （4）① 2H++2e-=H2↑    ② B城市大气沉积速率远大于A城市，碳钢表面水膜变成腐蚀性更强的电解质溶液，加速了析氢腐蚀的进行           【解析】(1)碳钢管发生电化学腐蚀是因为形成了原电池，Fe在负极失去电子生成Fe2+，电极方程式为：Fe-2e-= Fe2+； (2)外加电流的阴极保护法原理是：将被保护的金属连接电源负极，成为阴极，得电子被保护； (3)Zn与Fe构成原电池时，Zn易失电子作负极，Fe作正极被保护，所以镀锌铁制品破损后，镀层仍能保护铁制品； (4)碳钢发生析氢腐蚀时，H+在正极得电子生成H2，正极上发生的电极反应式为：2H++2e-=H2↑； B城市大气中Cl-沉积速率远大于A城市，高浓度的Cl⁻增强了电解质溶液的导电性，碳钢表面水膜变成腐蚀性更强的电解质溶液，加速了析氢腐蚀的进行。 4.(2025-2026高二上·北京市海淀实验中学·期中)电化学原理在能量转换、物质制备、防止金属腐蚀等方面应用广泛。 （1）下图是常见电化学装置图： ①负极材料为　　　　　　　　　　　。 ②若用一根铜丝代替盐桥插入两烧杯中，电流计指针也发生偏转，推测：其中一个为原电池，一个为电解池，写出a端发生的电极反应　　　　　　　　　　　。 （2）下图是探究金属Fe是否腐蚀的示意图：在培养皿中加入一定量的琼脂和饱和溶液混合，滴入滴酚酞溶液，混合均匀，将缠有铜丝的铁钉放入培养皿中。溶液左端变红，用化学用语解释变红的原因　　　　　　　　　　　。 （3）下图是氯碱工业电解饱和溶液的示意图： ①溶液从口导出。结合化学用语解释在此区域生成的原因　　　　　　　　　　　。 ②电解时用盐酸控制阳极区溶液的在，用化学平衡移动原理解释盐酸的作用　　　　　　　　　　　。 （4）我国科学家通过电解，从海水中提取到锂单质，其工作原理如图。 ①A极发生的是　　　　　　　　　　　(填“氧化”或“还原”)反应。 ②阳极产生两种气体单质，电极反应式分别是　　　　　　　　　　　；　　　　　　　　　　　。 【答案】（1）① Zn    ② Cu-2e-=Cu2+     （2）铜、铁和溶液构成原电池，铜为正极，正极反应为O2+4e-+2H2O=4OH-，使左端附近溶液中c(OH-)>c(H+)     （3）① c口为阴极区，阴极发生反应2H2O+2e-=O2↑+2OH−，OH−在阴极生成，阳极的Na+通过阳离子交换膜进入阴极，因此NaOH在c口导出    ② 阳极产生的氯气会和水发生反应，存在着下列平衡Cl2+H2O⇋HCl+HClO，用盐酸控制阳极的pH，增大氢离子浓度，平衡逆向移动，有利于氯气逸出收集     （4）① 还原    ② 2H2O- 4e−=O2↑+4H+    ③ 2Cl−-2e−=Cl2↑      【解析】(1)① 锌的活泼性大于铜，负极材料为Zn。 ② 若用一根铜丝代替盐桥插入两烧杯中，左侧烧杯中两个电极不同，左侧为原电池，锌为负极，发生吸氧腐蚀；右侧烧杯中2个电极相同，右侧烧杯为电解池，a为阳极，阳极发生氧化反应，a端发生的电极反应Cu-2e-=Cu2+。 (2)铜、铁和溶液构成原电池，铜为正极，整个体系中发生Fe的吸氧腐蚀，正极反应为O2+4e-+2H2O=4OH-，使左端附近溶液中c(OH-)>c(H+)，溶液呈碱性，所以铜端变红； (3)① 电解池与负极相连的为阴极，c口为阴极区，阴极发生反应：2H2O+2e-=O2↑+2OH−，OH−在阴极生成，阳极的Na+通过阳离子交换膜进入阴极，因此NaOH在c口导出。 ② 阳极产生的氯气会和水发生反应，存在着下列平衡：Cl2+H2O HCl+HClO，用盐酸控制阳极的pH，增大氢离子浓度，平衡逆向移动，有利于氯气逸出收集。 (4)① 根据图示，Li+通过Li+选择性透过膜移向A极，a是阴极，阴极Li+得电子生成Li，A极发生的是还原反应。 ② 阳极失电子发生氧化反应，产生两种气体单质是氧气和氯气，电极反应式分别是2H2O- 4e−=O2↑+4H+；2Cl−-2e−=Cl2↑。 5.(2025-2026高二上·北京三十五中·期中)微生物燃料电池是一种利用微生物将化学能直接转化成电能的装置。已知某种乙醇微生物燃料电池中，电解质溶液为酸性，反应过程中忽略溶液体积变化，示意图如下： （1）该电池外电路电子的流动方向为　　　　　　　。(填写“从A到B”或“从B到A”) （2）A电极附近乙醇发生的电极反应式为　　　　　　　。 （3）工作结束后，B电极室溶液的pH与工作前相比将　　　　　　　(填写“增大”、“减小”或“不变”)，结合化学用语说明原因　　　　　　　。 【答案】（1）从A到B     （2）C2H5OH-12e-+3H2O=2CO2+12H+     （3）① 不变    ② B电极反应是O2+4e-+4H+=2H2O 当B电极消耗4mol氢离子同时，4mol氢离子通过离子交换膜从A到B补充了消耗的氢离子，溶液总体积变化忽略不计，因此溶液pH不变      【解析】A电极乙醇失电子生成二氧化碳和氢离子，A是负极；B电极氧气得电子生成水，B是正极。 (1)A是负极、B是正极，该电池外电路电子的流动方向为从A到B； (2)A电极乙醇失电子生成二氧化碳和氢离子，电极反应式为C2H5OH-12e-+3H2O=2CO2+12H+； (3)B电极反应是O2+4e-+4H+=2H2O ，当B电极消耗4mol氢离子同时，4mol氢离子通过离子交换膜从A到B补充了消耗的氢离子，溶液总体积变化忽略不计，因此工作结束后，B电极室溶液的pH与工作前相比将不变。 6.(2025-2026高二上·北京房山·期中)电化学原理在生活中应用广泛。 （1）某氢氧燃料电池工作原理如下图所示。 ①电极a为电池的　　　　　极。 ②电极b表面电极反应式为　　　　　　。 ③工作一段时间后，电解质溶液的pH　　　　　　(填“变大”“变小”或“不变”)。 （2）金属腐蚀的防护是重要的研究课题。 ①碳钢管发生电化学腐蚀是因为形成了原电池，其负极的电极反应式为　　　　　。 ②下图中，为了减缓海水对铁闸门A的腐蚀，材料B可以选择　　　　(填字母序号)。 a．碳棒                                 b．锌板                                 c．铜板 ③用电化学原理说明材料B需定期补换的原因：　　　　　。 【答案】（1）① 负极    ②     ③ 变小     （2）①     ② b    ③ 形成原电池，负极反应：，锌板被腐蚀溶解      【解析】由图可知，电极a上氢元素失去电子，化合价升高，发生氧化反应，做电池的负极，电极反应式为：，电极b为正极，电极反应式为：，据此作答。 (1)① 由分析可知：电极a为电池的负极； ② 电极b为正极，电极反应式为：； ③ 工作一段时间后，反应生成水，溶剂增加，氢氧化钾浓度降低，电解质pH变小； ① 碳钢管发生电化学腐蚀是因为形成了原电池，其负极的电极反应式为：； ② 为了减缓海水对铁闸门A的腐蚀，材料B应该选择比铁活泼的金属，故选锌板，答案选b； ③ 锌板做铁锌电池的负极，发生氧化反应而被损耗，反应式为，故锌板需要定期补换。 7.(2025-2026高二上·北京房山·期中)电解是物质制备的重要手段。 （1）氯碱工业的原理如下图所示。 ①电解饱和NaCl溶液的化学方程式是　　　　。 ②结合化学用语解释电极b附近得到较浓NaOH溶液的原因　　　　　。 ③实际生产中，阳离子交换膜的损伤会造成迁移至阳极区，从而在电解池阳极能检测到，产生的电极反应式为　　　　　。下列生产措施有利于提高产量、降低阳极含量的是　　　　　　(填字母)。 a．定期检查并更换阳离子交换膜       b．及时补充浓度高的精制饱和食盐水 （2）高铁酸钾是一种新型环保的水处理剂，电解法制取的简化装置如下图所示。 ①Ni电极作　　　　(填“阴”或“阳”)极。 ②Fe电极上的电极反应式为　　　　　。 ③能循环使用的物质是　　　　　　(填化学式)溶液。 【答案】（1）①     ② b极发生反应：生成，且从a极区透过阳离子交换膜进入b极区，生成NaOH    ③     ④ ab     （2）① 阴    ②     ③ KOH      【解析】(1)① 电解饱和NaCl溶液的总反应方程式：2NaCl + 2H2O   Cl2↑ + H2↑ + 2NaOH。 ② 阴极(b)附近得到较浓NaOH的原因：阴极处发生还原反应 2H2O + 2e⁻ = H2↑ + 2OH⁻，生成大量OH⁻，并且Na⁺经阳离子交换膜进入阴极室，与OH⁻结合生成NaOH，使该区域NaOH浓度升高。 ③ 损伤的交换膜使OH⁻迁移到阳极并被氧化产生O2，其电极反应式：4OH⁻ − 4e⁻ = 2H2O + O2↑。有利于提高Cl2产量并降低阳极区O2含量的生产措施是：a．定期检查并更换阳离子交换膜；b．及时补充Cl⁻浓度高的精制饱和食盐水。故答案为ab。 (2)① Ni电极发生还原反应，作“阴”极。 ② Fe电极（阳极）上的电极反应式：Fe + 8OH⁻ − 6e⁻ = + 4H2O ③ 电解质KOH作为反应的介质，在被消耗的KOH后补充可循环使用，故能循环使用的溶液为KOH溶液。 8.(2025-2026高二上·北京昌平第一中学·期中)铅酸电池是用途广泛并不断发展的化学电源。 （1）十九世纪，铅酸电池工作原理初步形成并延续至今。铅酸电池装置如图： ①充电时，阴极发生的电极反应为　　　　　　　　。 ②放电时，产生a库仑电量，消耗的物质的量为　　　　　　　　mol。 已知：转移1 mol电子所产生的电量为96500库仑。 （2）随着铅酸电池广泛应用，需要回收废旧电池材料，实现资源的再利用。回收过程中主要物质的转化关系示意图如下。 已知：废旧铅酸电池中的含铅废料里含有Pb、PbO、、及炭黑等。 ①过程Ⅰ中，在催化下，Pb和反应生成的化学方程式是　　　　　　　　。 ②过程Ⅰ中，催化过程可表示为： ⅰ： ⅱ：…… 写出ii的离子方程式：　　　　　　　　。 ③下列实验方案可证实上述催化过程。将实验方案补充完整。 a．向酸化的溶液中加入KSCN溶液，溶液几乎无色，再加入少量，溶液变红。 b．　　　　　　　　。 （3）铅酸电池使用过程中，负极因生成导电性差的大颗粒，导致电极逐渐失活。通过向负极添加石墨、多孔碳等碳材料，可提高铅酸电池性能。碳材料的作用有　　　　　　　　(填序号)。 a．增强负极导电性 b．增大负极材料比表面积，利于生成小颗粒 c．碳材料作还原剂，使被还原 【答案】（1）①     ②      （2）①     ②     ③ 取a中变红的溶液，加入少量Pb单质，充分振荡，红色褪去     （3）ab      【解析】(1)铅酸电池工作原理，放电时Pb作负极，作正极； （2）过程 Ⅰ ：将Pb、PbO、、转化为，炭黑不反应，进入粗品，滤液含有、等铁盐；过程 Ⅱ：脱硫，转化为PbO粗品，PbO可以部分溶于，因此滤液 Ⅰ 中含有和未消耗完的；过程 III：提纯，PbO粗品经过进一步提纯，得到高纯PbO。 (1)① 铅酸电池充电时，阴极发生还原反应：放电时负极生成的得电子重新转化为Pb，对应电极反应为； ② 铅酸电池总放电反应为，每转移2 mol电子消耗2 mol，即转移电子的物质的量与消耗的物质的量相等，已知转移1 mol电子对应96500库仑电量，a库仑对应的电子物质的量为，因此消耗的物质的量为； (2)① 根据题意，催化下Pb和在硫酸环境中生成，配平总反应为： ； ② 催化剂在反应中先消耗后生成，将总反应减去反应i，即可得到反应ii：氧化Pb生成，同时自身被还原为，完成催化循环，离子方程式为； ③ 实验a验证了反应i：被氧化为（遇KSCN变红）；实验b需要验证反应ii：被Pb重新还原为，因此实验方案为：向变红的溶液加入Pb单质，溶液红色褪去； (3)a. 石墨、多孔碳本身导电性良好，可以改善因生成导电性差的导致的负极导电能力下降的问题，a符合题意； b. 多孔碳比表面积大，可为提供更多附着位点，避免生成大颗粒，提升电极性能，b符合题意； c. 负极材料为Pb，不存在大量，且碳材料在该环境下不会作为还原剂还原，该描述错误，c不符合题意； 故选ab。 9.(2025-2026高二上·北京昌平第一中学·期中)电解饱和食盐水在生产生活中有着重要用途。 （1）电解饱和食盐水的离子方程式为　　　　　　　　。 Ⅰ.氯碱工业是高能耗产业，一种将电解池与燃料电池组合的新工艺节能超过30%。在这种工艺设计中相关物质的传输与转化关系如下图所示(其中电极未标出)。 （2）燃料电池中的迁移方向是　　　　　　　　(填“C→D”或“D→C”)。 （3）比较a%、b%和c%的值，由大到小排序：　　　　　　　　。 （4）下列说法正确的是　　　　　　　　(填序号)。 a．燃料电池可以实现化学能向电能的转化 b．电解池中的离子交换膜是阳离子交换膜 c．燃料电池可以补充电解池消耗的电能、降低能耗 Ⅱ.小组同学用如图装置(石墨作电极)电解饱和食盐水制取“84”消毒液(有效成分为次氯酸钠)，并进行相关性质探究。 （5）电源中，a电极名称是　　　　　　　　(填“正”或“负”)极。 （6）已知：饱和NaClO溶液的，结合化学用语解释溶液呈碱性的原因：　　　　　　　　。 （7）当和溶液恰好完全反应时，下列关系不正确的是　　　　　　　　。 a． b． c． （8）T℃时，NaClO溶液中含氯各微粒的物质的量分数与pH的关系如下图1.向含有NaOH的NaClO溶液中逐滴滴入溶液，滴加过程中溶液的pH随溶液的体积的变化曲线如下图2。 ①图2中，产生红褐色沉淀，该过程中发生反应的离子方程式为　　　　　　　　。 ②已知：时，完全沉淀。依据图1和图2，结合化学用语解释溶液的pH下降的主要原因：　　　　　　　　。 【答案】（1）     （2）C→D     （3）     （4）abc     （5）负     （6）     （7）c     （8）①     ② C→D中pH在4-6范围内，溶液中较大，与发生如下反应，，生成更多，使溶液的pH下降      【解析】Ⅰ．该装置分为电解池和燃料电池（原电池）两部分，电解池电解饱和氯化钠溶液，阴极（B）电极反应为，阳极（A）电极反应为， 燃料电池正极（D）得电子，电极反应为，负极（C）失电子，电极反应为； Ⅱ．用石墨作电极电解饱和食盐水制取次氯酸钠溶液时，电解NaCl溶液生成的氯气和氢氧化钠反应生成次氯酸钠，为使生成的氯气与氢氧化钠溶液充分接触，氯气应该在下方生成，则电解池中下方电极为阳极，上方电极为阴极，据此分析； (1)电解饱和食盐水的离子方程式为 ； (2)燃料电池中，C为负极，D为正极，阳离子向正极移动，故迁移方向为C→D； (3)由分析可知，负极消耗同时生成水，浓度降低，因此；正极生成，阳离子交换膜允许从负极移向正极，正极浓度升高，因此；正确浓度顺序为：； (4)a．燃料电池为原电池一种，能将化学能转化为电能，a正确； b．电解池中通过离子交换膜向B极(阴极)移动，为阳离子交换膜，b正确； c．该燃料电池向外供电，可以补充电解池消耗的电能，降低生产能耗，c正确； 故选abc； (5)由分析可知，a为电源负极，b为电源正极； (6)NaClO是强碱弱酸盐，水解使溶液呈碱性，离子方程式为； (7)反应为； a．溶液中存在电荷守恒等式为，a正确； b．是强碱弱酸盐，水解而减少，溶液显碱性，则溶液中存在，b正确； c．根据物料守恒，次氯酸根离子发生水解生成次氯酸和，，故不成立，c错误； 故选c； (8)① 碱性条件下，NaClO氧化生成、和红褐色沉淀，即A→B产生红褐色沉淀的离子方程式为； ② 由图2可知时，完全沉淀，依据图1和图2，C→D溶液的pH下降的主要原因：C→D中pH在4-6范围内，溶液中较大，与发生如下反应，，生成更多，使溶液的pH下降。 10.(2025-2026高二上·北京景山学校·期中)电化学循环氧化法可用于废水中苯酚的降解，示意图如下。 （1）的电解法制备。已知：电解效率的定义为。 ①电极是　　　　　　　极。 ②生成的电极反应式是　　　　　　　。 ③向阳极室和阴极室各加入溶液。制备的同时，还在电极表面收集到气体，气体是　　　　　　　。经测定为80%，不考虑其他副反应，则制备的的物质的量浓度为　　　　　　　。 （2）苯酚()的降解。已知：具有强氧化性，浓度较高时会导致猝灭。苯酚是一种弱酸。可将苯酚()氧化为，但反应速率较慢。加入可加快反应，过程为：ⅰ．；ⅱ．将苯酚()氧化。 ①氧化苯酚()的离子方程式是　　　　　　　。 ②将电解得到的含溶液稀释后加入苯酚处理器，调节溶液总体积为，，测得在相同时间内，不同条件下苯酚的降解率如图。 用等物质的量的铁粉代替，可明显提高苯酚的降解率，主要原因是　　　　　　　。 【答案】（1）① 阳    ②     ③ O2    ④ 0.02     （2）①     ② Fe缓慢释放Fe2+，使c(Fe2+)较低，减弱了Fe2+对的猝灭作用，且Fe可以和产生的Fe3+反应，继续补充Fe2+      【解析】(1)① 由图可知在b极区转化为，S的化合价升高，所以是电解池的阳极区； ② 电极反应式为：； ③ 氧元素在阳极区失去电子，所以生成的气体可能是氧气；氧气物质的量为2.5×10-4 mol，所以转移电子的物质的量为4×2.5×10-4 mol = 1×10-3 mol，转移电子总物质的量为5×10-3 mol，参与，反应的电子的物质的量是4×10-3 mol，所以(NH4)2S2O8的物质的量是2×10-3 mol，由； (2)①氧化苯酚时自身被还原为，苯酚转化为CO2，离子方程式为：。 ②Fe缓慢释放Fe2+，使c(Fe2+)较低，减弱了Fe2+对的猝灭作用，且Fe可以和产生的Fe3+反应，继续补充Fe2+。 11.(2025-2026高二上·北京十四中·期中)环氧乙烷(，简称EO)是一种重要的工业原料和消毒剂。由乙烯经电解制备EO的原理示意图如下。 已知： （1）①阳极室产生Cl2后发生的反应有　　　　　　　、。 ②结合电极反应式说明生成溶液a的原理：　　　　　　　。 （2）一定条件下，反应物按一定流速通过该装置。 电解效率η和选择性S的定义： ①若η(EO)=100%，则溶液b的溶质为　　　　　　　。 ②当乙烯完全消耗时，测得η(EO)=70%，S(EO)≈97%，推测η(EO)=70%的原因。 Ⅰ．阳极有H2O放电 Ⅱ．阳极有乙烯放电 Ⅲ．阳极室流出液中含有Cl2和HClO ⅰ．检验电解产物，推测1不成立。需要检验的物质是　　　　　　　。 ⅱ．假设没有生成EO的乙烯全部在阳极放电生成CO2，η(CO2)≈　　　　　　　%，经检验阳极放电产物没有CO2。 ⅲ．实验证实推测Ⅲ成立，所用试剂及现象是　　　　　　　。 可选试剂：AgNO3溶液、KI溶液、淀粉溶液、品红溶液。 【答案】（1）① Cl2+H2O⇌HCl+HClO    ② 阴极发生反应： 2H2O+2e－=H2↑+ 2OH－，反应生成OH－，K+通过阳离子交换膜从阳极区迁移到阴极区，形成KOH和KCl的混合溶液。     （2）① KCl    ② 氧气    ③ 13    ④ 若选用KI溶液、淀粉溶液，现象为溶液变蓝色。若选用品红溶液，现象为品红溶液褪色。      【解析】(1)①向电解池中通入KCl溶液和CH2=CH2后，发生反应：2Cl－－2e－=Cl2后，Cl2须转化为HClO才可以继续发生反应：CH2=CH2+HClO→HOCH2CH2Cl，则阳极室产生Cl2后发生的反应为Cl2+H2O⇌HCl+HClO。 ②根据已知，含有HOCH2CH2Cl的溶液与KOH溶液反应得到目标产物EO，说明溶液a中含有KOH。阴极发生反应：2H2O+2e－=H2↑+2OH－，反应生成OH－，K+通过阳离子交换膜从阳极区迁移到阴极区，形成KOH和KCl的混合溶液。 (2)① 由题干信息可知，阳极产生Cl2后，发生反应：Cl2+H2OHCl+HClO，CH2=CH2+HClO→HOCH2CH2Cl，阴极电极反应为：2H2O+2e－=H2↑+2OH－，钾离子通过阳离子膜进入阴极室，生成KOH，KOH+HOCH2CH2Cl→+KCl+H2O，故可知制备过程的总反应方程式为：H2C=CH2+H2O→H2↑+。若η(EO)=100%，则说明反应中只有乙烯中碳的化合价升高了，说明整个过程中KCl溶液没有发生变化，溶液b的溶质为KCl。 ②ⅰ．阳极有H2O放电时会产生氧气，故需要检验的物质是氧气。 ii．设生成的EO的物质的量为a mol，则转化的乙烯总物质的量为mol。根据方程式H2C=CH2+H2O→H2↑+，生成1mol EO转移2mol电子，则生成EO转化的电子的物质的量为2a mol。η(EO)=70%，则此过程转移电子的总物质的量为mol。根据碳原子守恒，可得关系式CH2=CH2～2CO2，S(EO)≈97%，可知生成CO2的物质的量：。CH2=CH2中C的化合价为-2，生成CO2，化合价升高6价，则生成CO2转移的电子的物质的量：，则η(CO2)=≈13%。 ⅲ．实验证实推测Ⅲ成立，则会产生氯气，验证氯气即可，若选用KI溶液、淀粉溶液，氯气与KI反应置换出I2，碘遇淀粉变蓝，则现象为溶液变蓝色；若选用品红溶液，氯气溶于水产生HClO，可将品红漂白，溶液褪色。 12.(2025-2026高二上·北京三十五中·期中)氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与燃料电池组合的新工艺节能超过30%。用H2作燃料，将氢燃料电站应用于氯碱工业，其示意图如下图所示： （1）甲装置中b极为　　　　　　　极(填“正”或“负”)，乙装置中N表示　　　　　　　离子交换膜(填“阴”或“阳”)。 （2）甲装置中a极的电极反应为　　　　　　　，乙装置中总反应的离子方程式为　　　　　　　。 （3）b极区消耗氧气2.24L(标准状况)时，理论上产生氯气的物质的量为　　　　　　　mol。 （4）这种设计的主要节能之处在于(写2点)：　　　　　　　、　　　　　　　。 【答案】（1）① 正    ② 阳     （2）①     ② ↑↑     （3）0.2     （4）① 燃料电池可以补充电解池消耗的电能    ② 提高产出碱液中溶质的浓度      【解析】根据装置图可知甲池为原电池，乙池为电解池。对于甲池，H2气体通入的a电极为负极，通入空气的电极b为正极，与正极连接的乙池的c电极为阳极，与负极连接的d电极为阴极，在原电池的负极a及电解池的阳极c上发生氧化反应；原电池的正极b及电解池的阴极d上发生还原反应，据此作答： (1)由分析可知，b为正极；乙装置中阴极d极反应为：，电解池中阳离子向阴极移动，同时d极产出浓度较高的氢氧化钠溶液，综合分析，N为阳离子交换膜； (2)由分析可知，a为负极，电极方程式为：；乙装置中电解饱和溶液生成氯气、氢气和氢氧化钠，化学方程式为 ↑↑，离子方程式为： ↑↑； (3)b极区电极反应为：，消耗氧气2.24L(标准状况)时，此时电子转移数为，氯气在c极产生，↑，根据得失电子守恒，产生氯气的物质的量为； (4)将原电池与电解池联立，燃料电池可以补充电解池消耗的电能；在电解饱和食盐水时，增加阳离子交换膜可以提高产出碱液中溶质的浓度等。 13.(2025-2026高二上·北京丰台·期中)铅酸电池是用途广泛并不断发展的化学电源。 （1）十九世纪。铅酸电池工作原理初步形成并延续至今。 铅酸电池工作原理： ①充电时，阳极发生的电极反应为　　　　　　　　　　　。 ②已知，转移1mol电子所产生的电量为96500库仑，放电时，产生a库仑电量，消耗H2SO4的物质的量为　　　　　　　　　　　mol。 ③铅酸电池储存过程中，存在化学能的缓慢消耗：PbO2电极在H2SO4作用下产生的O2可将Pb电极氧化，O2氧化Pb发生反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　。 （2）随着铅酸电池广泛应用，需要回收废旧电池材料，实现资源的再利用，回收过程中主要物质的转化关系如图所示。 ①过程Ⅰ中，Pb和PbO2在Fe2+的催化作用下反应生成PbSO4，Fe2+的催化过程可表示为： ⅰ： ⅱ：…… 写出ⅱ的离子方程式　　　　　　　　　　　。 ②下列实验方案可证实上述催化过程，将方案补充完整。 a．向酸化的FeSO4溶液中加入KSCN溶液，溶液几乎无色，再加入PbO2溶液变红。 b．　　　　　　　　　　　。 ③结合如图的溶解度曲线将过程Ⅲ的操作补充完整：向PbO粗品中加入　　　　　　　　　　　，充分溶解后，趁热过滤、冷却结晶，过滤、洗涤、干燥，得到高纯PbO固体。 【答案】（1）①     ②     ③ 2Pb+O2+ 2H2SO4=2PbSO4+2H2O     （2）① 2Fe3++Pb+= PbSO4+2Fe2+    ② 取a的溶液，向其中加入过量铅粉，充分反映后，红色褪去    ③ 一定量的35%氢氧化钠溶液，加热至110℃      【解析】流程图中废旧铅酸电池经过处理后得到Pb、PbO2、PbO、PbSO4、石墨等，加入稀硫酸、硫酸亚铁后，+4价铅被还原为硫酸铅，硫酸铅与氢氧化钠溶液发生反应转化为PbO，经分离提纯可得高纯PbO (1)① 根据题目所给方程式，充电时阳极发生的电极反应为：； ② 根据放电时的反应，每消耗1molH2SO4，转移1mol电子，产生a库仑电量，转移电子数为mol，故消耗H2SO4的物质的量为mol； ③PbO2电极在H2SO4作用下产生的O2可将Pb电极氧化，则Pb被氧化为+2价，生成PbSO4，发生的反应为：2Pb+O2+2 H2SO4=2PbSO4+2H2O； (2)① 根据流程图可知，Pb和PbO2在Fe2+的催化作用下反应生成PbSO4，第二步骤发生的催化反应又生成亚铁离子，故发生的离子反应为：2Fe3++Pb+= PbSO4+2Fe2+； ② 向酸化的FeSO4溶液中加入KSCN溶液，溶液几乎无色，再加入PbO2溶液变红，则生成了铁离子，即发生了第一步的催化反应，欲发生第二步，需加入Pb做反应物，将铁离子还原为亚铁离子，溶液红色褪去，故其操作为：取a的溶液，向其中加入过量铅粉，充分反映后，红色褪去； ③ 欲提纯得到高纯PbO固体，根据图像PbO在35%的氢氧化钠溶液中的溶解度较大，且随温度升高，溶解度变大且变化幅度较大，加热至110℃，完全溶解后，进行过滤、冷却结晶可得到高纯PbO固体； 14.(2025-2026高二上·北京市第五十中学·期中)高铁酸钾是一种新型环保的水处理剂，电解法制取的简化装置如图所示。 已知：高铁酸钾()固体呈紫色，能溶于水，微溶于饱和溶液。 （1）Ni电极上产生气体，该气体为　　　　　　　。 （2）Fe电极发生的电极反应为　　　　　　　。 （3）阳极室每生成，消耗　　　　　　　mol。 （4）向阳极流出液中加入饱和溶液，析出紫色固体。从平衡的角度解释析出固体的原因：　　　　　　　。 （5）用高铁酸钾处理工业废水，不仅能氧化灭菌、去除水体污染物，还能产生可吸附、絮凝水中悬浮物的物质。该物质是　　　　　　　。 【答案】（1）     （2）     （3）2     （4）增大，平衡正向移动，有利于析出固体     （5）胶体      【解析】该电解池以Fe 为阳极、Ni为阴极，电解质为KOH 浓溶液，中间有阴离子交换膜。阳极 Fe 失去电子并结合OH⁻发生氧化反应生成 ，阳极式为；阴极Ni上H2O电离产生的H+得到电子被还原为H2，阴极式为。 (1)在Ni电极上H2O电离产生的H+得到电子变为H2，发生还原反应； (2)在Fe电极上Fe失去电子变为，发生氧化反应，则Fe电极为阳极，阳极Fe上发生的电极反应式为； (3)由阳极反应知，阳极室每生成，消耗8molOH-；y由于同时会有6molOH-从阴极室通过阴离子交换膜迁移到阳极室，故阳极室实际消耗2molOH-； (4)向阳极流出液中加入饱和溶液，增大了，使平衡正向移动，有利于析出紫色的固体； (5)高铁酸钾具有强氧化性，处理废水时自身被还原为Fe3+，Fe3+水解生成Fe(OH)3胶体，该胶体可吸附、絮凝水中悬浮物。 15.(2025-2026高二上·北京市第四中学·期中)人工固氮对于农业生产有重要意义。 （1）工业合成氨。 ①和合成反应的化学方程式是　　　　　　　　　　　。 ②下列措施中，既有利于提高合成氨反应限度又有利于增大其反应速率的是　　　　　　　　　　　。 a．升高温度       b．增大压强       c．使用催化剂 （2）中国科学家研究合金催化剂电催化还原制，装置如图1所示。 ①阴极生成，其电极反应式是　　　　　　　　　　　。 ②用相同的电解装置和试剂进行实验，证明来自电催化还原，需排除以下可能： ⅰ．环境和电解池中存在微量的。 ⅱ．合金与、直接反应生成。 下列实验和结果能同时排除ⅰ、ⅱ的是　　　　　　　　　　　。 资料：自然界中的丰度：为99.6%，为0.4%。 a．用Ar代替进行实验，电解后未检测到 b．用代替进行实验，电解后仅检测到 c．不通电进行实验，未检测到 ③的生成速率、和的法拉第效率(FE)随阴极的电势变化如图2和图3所示。 资料：ⅰ．相同条件下，阴极的电势越低，电流越大。 ⅱ．某电极上产物B的 阴极的电势由降到时，的生成速率增大。阴极的电势继续降低，的生成速率反而减小。结合解释的生成速率减小的原因：　　　　　　　　　　　。 （3）用滴定法测定溶液中的物质的量浓度的一种方法如下。 Ⅰ．取含的待测溶液。 Ⅱ．加入过量的溶液。 Ⅲ．蒸馏，将蒸出的用过量的溶液吸收。 Ⅳ．加入甲基橙指示剂，用溶液滴定吸收液中过量的，消耗的溶液体积为。 计算待测溶液中的物质的量浓度时用到的溶液体积：　　　　　　　　　　　和。 【答案】（1）①     ② b     （2）①     ② c    ③ 阴极同时还生成，随着阴极的电势降低，增大，减小，减小的程度大于总电流增大的程度，的生成速率减小     （3）、      【解析】(1)①和在高温、高压、催化剂的条件下反应，生成，化学方程式为：； ②a．升高温度，能够加快反应速率，但是合成氨反应是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，反应限度降低，故a不符合题意； b．增大压强，反应速率增大，同时平衡正向移动，反应限度增大，b符合题意； c．使用催化剂只能加快反应速率，不能改变反应限度，c不符合题意； 答案选b； (2)①由装置图可知，阴极得到电子，生成，其电极反应式为：； ② 证明来自电催化还原，需排除i、ii两种可能； a．Ar是惰性气体，不可能被还原生成，如果电解后没有检测到，说明环境、装置、溶液本身不存在，可以排除i；但因为没有气参与，不确定合金与、是否直接反应生成，a错误； b．用代替进行实验，如果电解后检测到，说明氮来源必须是新通入的，可以排除i环境或装置原本不会含，但如果是合金与、水直接生成，生成的也是，不可排除ii，b错误； c．如果不开电源、无电解反应，结果没有，说明环境中本身没有污染源，可排除i，同时合金不与、直接反应生成，可以排除ii，c正确； 答案选c； ③ 由图2、图3可知，阴极的电势由降到时，的生成速率增大，阴极的电势继续降低，的生成速率反而减小，结合解释的生成速率减小的原因是阴极同时还生成，随着阴极的电势降低，增大，减小，减小的程度大于总电流增大的程度，的生成速率减小； (3)由题意可知，，其中有一部分硫酸和反应，剩下未反应的硫酸用NaOH滴定，消耗了：，因为是二元酸，而NaOH是一元碱，所以氢氧化钠消耗硫酸：，消耗硫酸：，根据反应，，则，，故计算待测溶液中的物质的量浓度时用到的溶液体积有； 16.(2025-2026高二上·北京丰台·期中)实验小组用石墨电极电解25%的CuCl2溶液，实验现象如下表。 实验装置 实验现象 通电前：溶液呈绿色，显酸性；通电后：a极析出红色固体，电极附近的液体变为棕黑色；b极产生有刺激性气味的气体，电极附近的溶液酸性增强。 已知：Cu+Cu2++2Cl-=2CuCl↓(白色)；为无色，为蓝色 （1）a极析出红色固体的反应式　　　　　　　　　　　。 （2）分析电解后b极附近溶液酸性增强的原因。 ①甲同学认为是H2O在阳极放电造成的，通过检验电解产物不存在　　　　　　　　　　　(填化学式)，证实甲同学观点不成立。 ②乙同学认为是Cl-在阳极放电造成的，产生的Cl2与水反应导致溶液显酸性。 设计实验证实乙同学的观点正确　　　　　　　　　　　。 （3）探究棕黑色物质的成分。查阅资料后提出假设： Ⅰ．电解析出铜的速率快，形成黑色的纳米铜； Ⅱ．发生反应：Cu2++Cu++4Cl-+H2O[Cu(Ⅱ)Cu(Ⅰ)Cl4(H2O)]-(棕黑色)。 取棕黑色液体进行以下实验： ①无色溶液放置一段时间后变蓝的原因是　　　　　　　　　　　(用离子方程式表示)。 ②实验证实了棕黑色物质中含有[Cu(Ⅱ)Cu(Ⅰ)Cl4(H2O)]-。应用平衡移动原理分析棕黑色液体加水产生白色沉淀的可能原因　　　　　　　　　　　。 ③丙同学根据“浅红棕色气体”的现象，判断棕黑色物质中含有纳米铜。丙同学的分析是否合理，请说明理由　　　　　　　　　　　。 【答案】（1）Cu2++2e-=Cu     （2）① O2    ② 用湿润的淀粉碘化钾试纸靠近电极，若变蓝则产生了氯气     （3）① 4+ O2+8=4+4OH-+6H2O    ② 存在平衡：Cu2++Cu++4Cl-+H2O[Cu(Ⅱ)Cu(Ⅰ)Cl4(H2O)]-，加水平衡向逆向移动，发生反应Cu+Cu2++2Cl-=2CuCl↓，产生氯化亚铜白色沉淀    ③ 不合理，棕色物质中含有[Cu(Ⅱ)Cu(Ⅰ)Cl4(H2O)]-，其中+1价的Cu具有还原性，可与浓硝酸反应产生浅红棕色的气体NO2；      【解析】电解前，溶液中含有铜离子，发生水解，溶液显酸性，电解过程，阴极的电极反应为：Cu2++2e-=Cu；阳极反应为：2Cl--2e-=Cl2↑；实验第二个过程，棕黑色固体中，加入浓硝酸，产生浅红棕色气体为NO2，故棕黑色固体中含有还原性物质；根据题目可知，白色沉淀为CuCl，与浓氨水反应生成，无色溶液被空气中的氧气氧化，溶液变蓝则生成了； (1)a电极为阴极，发生的电极反应为：Cu2++2e-=Cu； (2)①b为阳极，甲同学认为是H2O在阳极放电造成的，如果水放电，电极反应为：2H2O-4e-=O2+4H+，通过检验电解产物不存在氧气，证实甲同学观点不成立； ② 乙同学认为是Cl-在阳极放电造成的，产生的Cl2可用湿润的淀粉碘化钾试纸检验，若变蓝，则有氯气产生； (3)① 根据题目可知，白色沉淀为CuCl，与浓氨水反应生成，无色溶液放置一段时间被氧气氧化，溶液变蓝，生成了，故发生的离子反应为：4+ O2+8=4+4OH-+6H2O； ② 实验证实了棕黑色物质中含有[Cu(Ⅱ)Cu(Ⅰ)Cl4(H2O)]-，存在沉淀溶解平衡，Cu2++Cu++4Cl-+H2O[Cu(Ⅱ)Cu(Ⅰ)Cl4(H2O)]-，加水平衡向逆向移动，发生反应Cu+Cu2++2Cl-=2CuCl↓，产生氯化亚铜白色沉淀； ③ 棕色物质中含有[Cu(Ⅱ)Cu(Ⅰ)Cl4(H2O)]-，其中+1价的Cu具有还原性，可与浓硝酸反应产生浅红棕色的气体NO2。 试卷第1页，共3页 / 学科网（北京）股份有限公司 $