集训专题十一化学能与电能的转化专题综合检测含解析

【3年模拟】时间:30分钟分值:40分一、选择题(每题2分,共20分)1.如下图进行实验,以下说法不正确的选项是()A.装置甲的锌片上和装置乙的铜片上均可观察到有气泡产生B.甲、乙装置中的能量变化均为化学能转化为电能C.装置乙中的锌、铜之间用导线连接电流计,可观察到电流计指针发生偏转D.装置乙中负极的电极反响式:Zn-2e-Zn2+答案B甲装置不是原电池装置,不能将化学能转化为电能。2.关于以下各装置图的表达中,不正确的选项是()A.用装置①精炼铜,那么a极为粗铜,电解质溶液为CuSO4溶液B.装置②的总反响是:Cu+2Fe3+Cu2++2Fe2+C.装置③中钢闸门应与外接电源的负极相连D.装置④中的铁钉几乎没被腐蚀答案B根据装置①中电流的方向可知a为电解池的阳极,那么用来精炼铜时,a极为粗铜,电解质溶液为CuSO4溶液,故A正确;铁比铜活泼,作原电池的负极,发生的总反响为Fe+2Fe3+3Fe2+,故B错误;装置③为外加电流的阴极保护法,钢闸门应与外接电源的负极相连,故C正确;浓硫酸具有吸水性,在枯燥的环境中铁钉难以被腐蚀,故D正确。3.“高分八号〞高分辨率对地观测系统光学遥感卫星在我国太原成功发射,如下图为某卫星的能量转化示意图,其中燃料电池以KOH溶液为电解液,以下说法不正确的选项是()A.整个系统实现了物质零排放及能量间的完全转化B.燃料电池的负极反响式为H2+2OH--2e-2H2OC.水电解系统中参加Na2SO4可增加溶液导电性D.该系统的总反响式为2H2+O22H2O答案A能量间不能完全转化,故A错误;该燃料电池放电时的负极发生氧化反响,在碱性环境下,反响式为H2+2OH--2e-2H2O,故B正确;Na2SO4在水中电离生成Na+和SO42-,增加溶液导电性,故C正确;放电时氢气与氧气反响生成水,充电时,水分解生成氢气和氧气,故4.在城市中,地下常埋有纵横交错的管道和输电线路,有些地面上还铺有地铁或城铁的铁轨。当有电流泄漏入潮湿的土壤中,并与金属管道或铁轨形成回路时,就会引起金属管道、铁轨的腐蚀,原理简化如下图,那么以下有关说法不正确的选项是()A.原理图可理解为两个串联的电解装置B.溶液中铁丝被腐蚀时,左侧有无色气体产生,附近产生少量白色沉淀,随后变为灰绿色,最终变为红褐色C.地下管道被腐蚀,不易发现,也不便维修,故应将埋在地下的金属管道外表涂绝缘膜(或油漆等)D.溶液中铁丝左侧的电极反响式为Fe-2e-Fe2+答案D由图可知,左侧Fe电极与电源的正极相连为阳极,铁丝左侧为阴极,形成电解池;铁丝右侧为阳极,右侧Fe电极与电源负极相连为阴极,形成电解池,故该装置可看作两个串联的电解装置,A正确。铁丝左侧为阴极,发生复原反响:2H2O+2e-2OH-+H2↑,左侧Fe电极生成的Fe2+与OH-结合生成Fe(OH)2白色沉淀,随后被氧化变成灰绿色,最终变为红褐色,B正确,D错误。埋在地下的金属管道外表涂绝缘膜(或油漆等),可减缓金属管道的腐蚀,C正确。易混易错无视“电流泄漏入潮湿的土壤中,并与金属管道或铁轨形成回路〞,错误的将这种情形下金属管道、铁轨的腐蚀当作是金属的吸氧腐蚀。5.支撑海港码头根底的钢管桩,常用外加电流的阴极保护法进行防腐,工作原理如下图,其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。以下有关表述不正确的选项是()A.通入保护电流使钢管桩外表腐蚀电流接近于零B.通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩C.高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流D.通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整答案C此题考查金属的腐蚀和防护。C项,高硅铸铁为惰性辅助阳极,不可能损耗,错误。6.一种电化学制备NH3的装置如下图,图中陶瓷在高温时可以传输H+。以下表达错误的选项是()电极b为阴极B.阴极的反响式为:N2+6H++6e-2NH3+由阳极向阴极迁移D.陶瓷可以隔离N2和H2答案APd电极b上氢气失去电子,该电极为阳极,故A错误;电解池中阴极上发生复原反响,那么阴极反响式为N2+6H++6e-2NH3,故B正确;电解池中,H+由阳极向阴极迁移,故C正确;由图可知,氮气与氢气不直接接触,陶瓷可以隔离N2和H2,故D正确。7.研究人员最近创造了一种“水〞电池,这种电池能利用淡水与海水之间的含盐量差进行发电,在海水中电池总反响可表示为5MnO2+2Ag+2NaClNa2Mn5O10+2AgCl。以下“水〞电池在海水中放电时的有关说法正确的选项是()A.正极反响式:Ag+Cl--e-AgClB.每生成1molNa2Mn5O10转移2mol电子+不断向“水〞电池的负极移动是复原产物答案BA项,电池的正极得电子,错误;C项,在原电池中,阳离子向正极移动,错误;D项,Ag化合价升高生成AgCl,AgCl是氧化产物,错误。8.电解NO制备NH4NO3的工作原理如下图,X、Y均为Pt电极,为使电解产物全部转化为NH4NO3,需补充物质A。以下说法正确的选项是()A.物质A为NH3电极为电解池的阳极电极上发生了复原反响电极反响式为NO-3e-+4OH-NO3-+2H2答案A结合题中电解NO制备NH4NO3的装置图可知,阳极反响为NO-3e-+2H2ONO3-+4H+,阴极反响为NO+5e-+6H+NH4++H2O,由两电极反响可知,总反响方程式为8NO+7H2O3NH4NO3+2HNO3,因此假设要使电解产物全部转化为NH4NO3,那么需补充NH3,A项正确;由于X电极上生成NH4+,故X电极为阴极,Y电极为阳极,Y电极发生氧化反响,Y电极的反响式为NO-3e-+2H2ONO3-+4H+,B、9.用NaOH溶液吸收烟气中的SO2,将所得的Na2SO3溶液进行电解,可循环再生NaOH,同时得到H2SO4,其原理如以下图所示(电极材料为石墨),以下说法不正确的选项是()A.图中a极要连接电源的负极口流出的物质是硫酸O32-放电的电极反响式为SO32--2e-+H2口附近的碱性减弱答案D根据Na+、SO32-的迁移方向判断电源的阴、阳极。Na+移向阴极区,a极应接电源负极,b阳极:SO32--2e-+H2OSO阴极:2H2O+2e-H2↑+2OH-所以从C口流出的是硫酸,在阴极区,由于H+放电,破坏水的电离平衡,c(H+)减小,c(OH-)增大,生成NaOH,碱性增强,从B口流出的是浓度较大的NaOH溶液。10.假设图中原电池产生的电压、电流强度均能满足电解、电镀要求,即为理想化。①~⑧为各装置中的电极编号。以下说法错误的选项是()A.当K闭合时,装置a发生吸氧腐蚀,在电路中作电源B.当K断开时,装置b锌片溶解,有氢气产生C.当K闭合后,整个电路中电子的流动方向为①→⑧,⑦→⑥,⑤→④,③→②D.当K闭合后,装置a、b中溶液的pH均变大答案A当K闭合时,装置b能自发进行氧化复原反响,为原电池,在电路中作电源,装置a为电解池,A项错误;当K断开时,装置b不能构成原电池,锌片因和稀硫酸发生化学腐蚀而溶解,有氢气产生,B项正确;当K闭合后,装置b为原电池,装置a、c、d为电解池,电子从负极流向阴极,再从阳极流向阴极,最后由阳极流向正极,所以整个电路中电子的流动方向为①→⑧,⑦→⑥,⑤→④,③→②,电子不进入电解质溶液,C项正确;当K闭合后,装置a中阴极上H+放电,阳极上Cl-放电,导致溶液中OH-浓度增大,溶液的pH增大;装置b中正极上H+放电导致溶液中H+浓度减小,溶液的pH增大,D项正确。疑难突破判断四个电化学装置的类别是解题的关键。当K闭合后,由各装置的电极材料及电解质溶液可知,只有装置b能自发进行氧化复原反响,所以装置b为原电池,那么装置a、c、d都是电解池。二、非选择题(共20分)11.铝是应用广泛的金属。以铝土矿(主要成分为Al2O3,含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如下:注:SiO2在“碱溶〞时转化为铝硅酸钠沉淀。(1)“碱溶〞时生成偏铝酸钠的离子方程式为。

(2)向“过滤Ⅰ〞所得滤液中参加NaHCO3溶液,溶液的pH(填“增大〞“不变〞或“减小〞)。

(3)“电解Ⅰ〞是电解熔融Al2O3,电解过程中作阳极的石墨易消耗,原因是。

(4)“电解Ⅱ〞是电解Na2CO3溶液,原理如下图。阳极的电极反响式为,阴极产生的物质A的化学式为。

(5)铝粉在1000℃时可与N2反响制备AlN。在铝粉中添加少量NH4Cl固体并充分混合,有利于AlN的制备,其主要原因是。

答案(12分)(1)Al2O3+2OH-2AlO2-+H2(2)减小(3)石墨电极被阳极上产生的O2氧化(4)4CO32-+2H2O-4e-4HCO3-+O2(5)NH4Cl分解产生的HCl能够破坏Al外表的Al2O3薄膜解析此题考查了以铝土矿为原料制备铝的工艺流程,涉及离子方程式的书写和电化学的相关知识。(1)Al2O3是两性氧化物,能与强碱溶液反响生成AlO2-和H2(2)“碱溶〞时,NaOH溶液应过量,那么在“过滤Ⅰ〞所得滤液中一定含有过量的NaOH,当参加NaHCO3溶液时,HCO3-+OH-CO32-+H2O,使c(OH-)减小(3)电解熔融Al2O3时,阳极反响式为:2O2--4e-O2↑,O2会与石墨发生化学反响,从而消耗石墨。(4)阳极应是H2O电离出的OH-放电,生成O2和H+,在Na2CO3溶液充足的条件下,H+与CO32-反响生成HCO3-,故阳极的电极反响式为:4CO32-+2H2O-4e-4HCO3-+O2↑;阴极的电极反响式为:4H2O+4e-2H2↑+4OH(5)铝粉外表有Al2O3薄膜,阻碍反响的进行,而添加少量NH4Cl固体,NH4Cl分解生成的HCl能与Al2O3反响,破坏Al2O3薄膜,有利于Al和N2反响。12.能源是国民经济开展的重要根底,我国目前使用的能源主要是化石燃料。Ⅰ.熔融盐燃料电池具有高发电效率,因而受到重视。可用熔融的碳酸盐作为电解质,向负极充入燃料气CH4,用空气与CO2的混合气作为正极的助燃气,以石墨为电极材料,制得燃料电池。工作过程中,CO32-移向极(填“正〞或“负〞),CH4发生反响的电极反响式为CH4+4CO32--8e-5CO2+2HⅡ.利用上述燃料电池,按图1所示装置进行电解,A、B、C、D均为铂电极,答复以下问题。(1)甲槽电解的是200mL一定浓度的NaCl与CuSO4的混合溶液,理论上两极所得气体的体积随时间变化的关系如图2所示(气体体积已换算成标准状况下的体积,电解前后溶液的体积变化忽略不计)。①原混合溶液中NaCl的物质的量浓度为mol·L-1,CuSO4的物质的量浓度为mol·L-1。

②t2时所得溶液的pH=。

(2)乙槽为200mLCuSO4溶液,乙槽内电解的总离子方程式为。

①当C极析出g物质时,乙槽溶液中生成的H2SO4的物质的量为mol。电解后,假设使乙槽内的溶液完全复原,可向乙槽中参加(填字母)。

(OH)232(OH)2CO3②假设通电一段时间后,向所得的乙槽溶液中参加mol的Cu(OH)2才能恰好恢复到电解前的浓度,那么电解过程中转移的电子数为(设NA表示阿伏加德罗常数的值)。

答案Ⅰ.负O2+2CO2+4e-2CO3Ⅱ.(1)①0.10.1②1(2)2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+NA解析Ⅰ.燃料电池工作过程中,熔融盐中的阴离子向负极移动,即CO32-移向负极;CH4在负极发生氧化反响生成CO2和H2O,该燃料电池的总反响式为CH4+2O2CO2+2H2O,结合得失电子守恒、负极反响式和电池总反响式推知,正极反响式为O2+2CO2+4e-2CO32-。Ⅱ.(1)①A、B、C、D均为惰性电极Pt,甲槽电解NaCl和CuSO4的混合液,阳极上离子放电顺序为Cl-、OH-、SO42-,阴极上离子放电顺序为Cu2+、H+、Na+,开始阶段阴极上析出Cu,阳极上产生Cl2,那么图中曲线a代表阴极产生气体体积的变化,曲线b代表阳极产生气体体积的变化。阳极上发生的反响依次为2Cl--2e-Cl2↑、4OH--4e-2H2O+O2↑,由曲线b可知,Cl-放电完全时生成标准状况下224mLCl2,根据Cl原子守恒可知,溶液中c(NaCl)=0.01mol×20.2Lmol·L-1;阴极上发生的反响依次为Cu2++2e-Cu、2H++2e-H2↑,由曲线b可知Cu2+放电完全时,阳极上产生标准状况下224mLCl2和112mLO2,那么电路中转移电子的物质的量为mol,据得失电子守恒可知n(Cu2+)mol×12mol,故混合液中c(CuSO4)=0.02mol0.2Lmol·L-1。②0~t1时间内相当于电解CuCl2溶液,电解反响式为CuCl2Cu+Cl2↑,t1~t2时间内相当于电解CuSO4