2023-2024届高三化学高考备考一轮复习化化学能与电能专项训练（含解析） (二)

化学能与电能

一、单选题(13题)

1.室温钠-硫电池被认为是一种成本低、比能量高的能源存储系统。一种室温钠-硫电池

的结构如图所示。将钠箔置于聚苯并咪唾膜上作为一个电极，表面喷涂有硫黄粉末的炭

化纤维素纸作为另一电极。工作时，在硫电极发生反应：gS'+efgsj,

A.炭化纤维素纸的作用是增强硫电极导电性能

X

B.放电时负极反应为：2Na++-S+2e-^NaS

O82v

C.充电时Na+从硫电极向钠电极迁移

D.放电时外电路电子流动的方向是afb

2.海水中有丰富的锂资源，我国科学家研发出利用太阳能从海水中提取金属锂的技术,

提取原理如图所示，下列说法错误的是

A.该装置将光能间接转变为化学能

B.a极为阴极，电极上发生还原反应

C.电解过程中可监测到b极附近溶液pH减小

D.固体陶瓷膜允许Li+、比0等较小微粒通过

3.羟基自由基(OH)是自然界中氧化性仅次于氟的氧化剂。我国科学家设计了一种能

将苯酚氧化为CO?和H2O的原电池-电解池组合装置，实现了发电、环保两位一体。下

列说法错误的是

离

离

子

Cr2Of广

膜

膜

I

NaCl溶液

Cr(OH)3

A.a极1molCnOh参与反应，理论上NaCl溶液中减少的离子为12NA

B.电池工作时，b极附近pH减小

C.右侧装置中，c、d两极产生气体的体积比(相同条件下)为7：3

D.d极区苯酚被氧化的化学方程式为C6HQH+28OH=6CC>2T+17Hq

4.高压科学研究中心研究的一种通过压力梯度驱动化学反应产生电能的电池装置如图

所示。金刚石压砧把H2压入储氢电极PdHx,它在压力梯度的驱动下生成质子，电子先

后通过下层箱电极和外接线路转移到Pd电极参与反应，形成闭合回路。

下列说法错误的是

A.Pd电极为正极B.交换膜为质子交换膜

C.电池正极反应为PdH*1+H*+e=PdHxD.Pd与PdH、之间含氢差异和压力梯度

都会导致电势差

5.一种3D打印机的柔性电池以碳纳米管作电极材料，以吸收ZnSCU溶液的有机高聚

IX1放电1

物为固态电解质，电池总反应为：MnO2+yZn4-(l+-)H2O+-ZnSO4MnOOH+-

[ZnSO4«3Zn(OH)2.xH2O]«下列说法不正确的是

—CH,-CH—CH,—CH—

碳纳米管纤维

.~~ew

'、碳纳米管纤维

图1电池结构图2有机高聚物的结构片段

A.放电时，含有锌膜的碳纳米管纤维作电池负极

B.充电时，阴极反应：MnO2+e+H2O=MnOOH+OH

C.充电时，ZM+移向锌膜，锌元素发生还原反应

D.合成有机高聚物的单体为:

CH=CH—C—NH2

6.某过渡金属(M)—锂离子电池的结构如图所示，总反应式为

Li、Cn+LiyMC>2皤:鬻Lix_,C„+Liy+1MO2,下列说法不氐砸的是

。LixG©Li*OLi,tMO,

A.放电时电子从c.流入Al,还原电极B中的金属元素M

B.当Li*移向电极A时，化学能转化为电能

C.电解质不能用水溶液，但可用离子液体

+

D.充电时B电极的反应式为：LL,MO2-e-=LiMO,+Li

7.采用情性电极，设计双阴极微生物燃料电池进行同步硝化和反硝化脱氮的装置如图

所示。下列说法不正确的是

r-O-o

缺氧菌厌氧菌好氧菌

A.缺氧室和好氧室电极均为燃料电池正极

B.缺氧室中电极发生的反应为2NO；+12H++10e=N2T+6H2O

C.若好氧室消耗标准状况下44.8LO2,则至少有hnolNH：完全转化为NO；

D.理论上，厌氧室消耗1molC6Hl2。6,外电路转移24moie

8.利用甲烷燃料电池作电源，可以通过电化学方法将有害气体NO、SO?分别转化为

NH：和S0;，装置如图所示。下列说法不正确的是

A.通过甲进入的气体是甲烷

B.b极的电极反应为：O2+2H2O+4e-=4OH

C.d电极反应式是NO+6H++5e-=NH；+H20

D.通过丙出口出去的物质只有硫酸镂的浓溶液

9.解耦式电解海水制氢能有效的解决氯腐蚀问题，其原理如图，下列说法不无颈的是

电源

HY

OH

OO

N

N

N

ABLT

(HH

OO

HO

/VW

N25℃N

•OH-

图（a）图（b）

A.电极B的电极反应：Ni(OH),-e'+OH'=NiOOH+H,O

B.在实验条件下Ni(OH)2比cr■更易在阴极参与电极反应

C.装置(b)中实验在95。。下进行，可加快反应速率

D.装置(b)中还原剂为H?。

10.Adv.Mater报道我国科学家耦合光催化/电催化分解水的装置如图，光照时，光催化

电极产生电子⑴一)和空穴(丁)。下列有关说法正确的是

A.光催化装置中溶液的pH减小

B.整套装置转移O.Olmole-,光催化装置生成L905gIJ

+

C.电催化装置阳极电极反应式：4OH-4h=2H2O+O2T

D.离子交换膜为阴离子交换膜

11.双极膜是由阳离子交换膜和阴离子交换膜复合而成的，其内层为水层，装置工作时

水层中的H2O解离成H+和OH:分别向两侧发生迁移。CCh电化学还原法制备甲醇的

A.催化电极上发生氧化反应

B.石墨电极区溶液pH不变

C.H+穿过b膜进入右室溶液

D.电解一段时间后，右室HCO的物质的量减少

12.利用02辅助的ALCCh电池电容量大，工作原理如图所示，能有效地将C02转化成

化工原料草酸铝Ah(C2O4)3,下列说法不正确的是

隔膜

铝

电

极

9

外电介质

A.多孔碳电极为电池的正极，发生还原反应

B.氧气在反应过程中作为氧化剂，最终转化为CzO：

C.电池的负极反应式为Al-3e-=AP+

D.电池的正极反应可以表示为2co?+2e-=50：

13.锂硫电池放电过程中正极变化为S8TLi2s8fLi风Li2s2fLi?S。我国

科学家掺入Ni解决Li2s八Li2s6、Li?S4溶解度小、易透过隔膜的问题。下列说法正确

的是

A.放电时，负极电解质溶液每增重0.07g,电路转移SOIN.电子

B.充电时，电池的总反应方程式为16Li+AS8=8Li5(2WxW8)

C.Ni对多硫化物的吸附能力相比于石墨烯更小

D.Ni应当掺杂在电池隔膜的正极一侧

二、原理综合题(3大题)

14.氮的化合物在工农业生产中有着重要的作用，氮的化合物也会对大气及水体等产生

污染，在利用这些物质的同时，治理和减少污染是重要的课题。

(1)NH3和N2H4是氮元素的两种重要的氢化物。

①结合N%分子的结构和性质，解释NH3常用作制冷剂的原因________。

②N2H4能使锅炉内壁的铁锈(Fe2O3-xH2O)变成磁性氧化层，减缓锅炉锈蚀，且不产生污

染物。写出N2H4与铁锈反应的化学方程式为»

(2)N0和NCh是氮元素的两种常见的氧化物，它们之间可以相互转化。NOx会导致光化

学烟雾的形成。

①2NO(g)+C)2(g)-2NO2(g)由以下反应复合而成。

反应I2NO(g)-N2O2(g)AH,

反应I【N2O2(g)+O2(g).-2NO2(g)AH,

其反应进程与能量变化的关系示意图如所示。

NO氧化为NO2的总反应速率由反应II控制，原因是o

②光化学烟雾形成时，部分物质发生光化学反应的过程如图，虚线方框内的过程可描述

为。

CHYHCH]CH,CHO

(3)含钠溶液可以处理大气中的氮氧化物，并可通过电解法再生。铀元素(Ce)常见的化合

价有+3价、+4价。NO可以被含Ce，+的溶液吸收，生成NO：、NO；0可采用电解法将

上述吸收液中的NO1转化为无毒物质，同时再生Ce4+,其原理如图所示。阴极的电极

反应式为_________

质子交换膜

15.氢能是极具发展潜力的清洁能源，以氢燃料为代表的燃料电池有良好的应用前景。

回答下列问题:

(1)已知:

1

2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）AH,=-484kJmor

H2O（l）=H2O（g）AH2=+44kJ-mor'o

则表示H2燃烧热的热化学方程式为

(2)通过如图所示的电解装置可获得H?。电解时，阳极电极反应式为。电解后,

KOH的物质的量________(填“变大变小''或"不变”)。

电源

蓝

簇

NiOOH

翳

澎

涔

豪

途Ni（OHh

KOH溶液

(3)乙醇一水催化重整可获得H2,主要反应为：

1

1.C2H5OH(g)+3H2O(g)2CO2(g)+6H2(g)AH,=+173.3kJmor；

2

II.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)AH,=+41.2kJ-mor'0

①已知CaO(s)+CO；:(g).「CaCC)3(s)AH=-178.8kJ.mo「，向重整体系中加入适量

多孔CaO的作用有(答出两点即可)。

5

②在I.OxioPa,%(C2H5OH):“(H2O)=1:3时，平衡时H2的产率随温度的升高先增

大后减小的原因是»

③TK时，向2L恒容密闭的容器中充入2moiCH,CH2OH(g)^[J6molH20(g),发生反

应1和反应H,5min后达到平衡状态，测得CHCHqH(g)的转化率为80%,容器内

CO(g)的体积分数为10%,则5min内3cH20H)=mofL-JTK

温度下，反应II的平衡常数K=(保留3位小数)。

16.金属钻(Co)广泛用作电池材料，草酸钻用途广泛，可用于指示剂和催化剂制备。

某工厂以水钻矿(主要成分为Coz。、，含少量Fe2()3、FeO、A12O,,MgO等)为原料制备

草酸钻的流程如图，回答下列问题：

NaOH溶液盐酸虹水NaFNa,CO,溶液

溶液I固体I固体2Na\NH；

cqj、ci

(l)CoC2c)4中钻元素显+2价,则碳元素的化合价为，固体I的成分是

(2)酸浸过程涉及两个氧化还原反应，写出Co?。?与盐酸反应(有气体单质生成)的离子方

程式:，另一个反应中氧化剂与还原剂(均指固体)物质的量之比为。

(3)为实现调pH除杂的目的(溶液中杂质离子浓度不大于IxlO-mol/L,溶液的pH不应

小于a,则所得固体1的Ksp=,用NaF沉镁而不是用调pH的方法除镁的原

因最可能是{已知常温下K/Mg(OH)J=L8xlO-"、Ksp(MgR)=7xlO-"}o

(GCoCzOa在隔绝空气条件下加热到350℃时会分解生成两种物质，实验表明，14.7g

CoGO,充分加热后，固体质量减少8.8g,写出相应的化学方程式：。

(5)钻酸锂具有功率大的特点而用作电动汽车的动力电池，其工作原理如图，A极中的碳

充电

作为金属锂的载体，电池反应式：LiC+LLCoO2=C6+LiCoO,。

放电

电解质阳离产腰

则充电时Li*从（填“A”或"B”）极区移向另一区，阳极上的电极反应式

为。

参考答案：

1.B

【分析】钠-硫电池中钠作负极，电极反应式为：Nae=Na+,表面喷涂有硫磺粉末的炭化纤

维素纸作正极，电极反应式为：；S8+e-；S：,；Sj+e-S：,2Na++-S：-+2(l-

2z.z.4

v

—)e-Na2Sx,充电时，钠电极作阴极，电极反应式为：Na++e-Na,据此分析。

4

【详解】A.炭化纤维素纸具有导电性，其作用是增强硫电极导电性能，故A正确；

B.钠-硫电池中钠作负极，电极反应式为：Na-e-=Na+,故B错误；

C.由分析知，充电时Na电极作为阴极，阳离子移向阴极，因此充电时Na+从硫电极向钠

电极迁移，故C正确；

D.放电时，电子由负极流向正极，由分析知，a为负极，b为正极，因此放电时外电路电

子流动的方向是a-»b,故D正确；

故选B„

2.D

【分析】本装置利用太阳能从海水中提取金属锂，由于锂能与水发生反应，所以Li应在电

极a生成，从而得出电极a为阴极，电极b为阳极。

【详解】A.该装置是将太阳能转化为电能，然后电解海水制取锂，则将光能间接转变为化

学能，A正确；

B.由分析可知，a极为阴极，电极上Li+得电子生成Li,发生还原反应，B正确；

C.电解过程中，b极C1-失电子生成Ch,C12溶于水后有一部分与水反应生成HC1和HC10,

所以电极附近溶液pH减小，C正确；

D.海水中的Li+通过固体陶瓷膜进入电极a,得电子生成Li,若H2O也进入电极a附近，

则生成的Li与HzO发生反应，所以固体陶瓷膜允许Li+通过，但不允许H20等较小微粒通

过，D错误；

故选D。

3.A

【分析】由图示结合题意分析可知左侧为原电池装置，右侧为电解池装置，且a极反应为

+

Cr2O^+6e_+7H,O=2Cr(OH)3+8OH,b®RjS>yC6H5OH-28e+11H2O=6CO2T+28H,

据此回答。

【详解】A.a极Cr。-得电子生成Cr(OH)3,所以a是正极、b是负极；又a极反应

Cr2O；~+6e+7H2O=2Cr（OH）3+8OH,则a极1molCrq；参与反应转移6moi电子，0匹

通过阴离子交换膜进入NaCl溶液中；b是负极，转移6moi电子时有6moiH+通过阳离子交

换膜进入NaCl溶液中，HO、H+反应生成水，理论上NaCl溶液中离子数不变，A错误；

B.电池工作时,b极反应为C6H5OH-28e+llH2O=6CO2个+28JT,b极附近pH减小，B正

确；

C.右侧为电解装置，c是阴极，c极反应式为2H*+2e=H?T,d为阳极，d极反应式为

+

H2O-e-=OH+H,C6H5OH+28-OH=6CO2T+17H2O,转移28moi电子,c极生成14moi

氢气，d极生成6moi二氧化碳气体，所以两极产生气体的体积比（相同条件下）为7：3,C

正确；

D.d极区苯酚被QH氧化为二氧化碳，反应的化学方程式为

C6H5OH+28OH=6CO2T+17H,O,D正确；

故选Ao

4.C

【分析】PdHx是负极材料，它在压力梯度的驱动下发生反应：PdHx-e=PdHxl+H\生成的

质子通过质子交换膜传输到上层钿电极（正极），而电子先后通过下层伯电极和外接线路转移

到把电极，并在此与质子重新结合发生还原反应，至此形成闭合回路。

【详解】A.PdHx是负极材料，它在压力梯度的驱动下发生反应：PdHx-e=PdHs.,+H\生

成的质子通过质子交换膜传输到上层杷电极（正极），而电子先后通过下层钳电极和外接线路

转移到杷电极，并在此与质子重新结合发生还原反应，至此形成闭合回路。Pd电极为正极，

A项正确；

B.交换膜需要H+通过并在正极发生反应；2H++2e-=H?T,所以交换膜为质子交换膜，B

项正确；

C.电池正极反应为2H++2e-=H?T,C错误；

D.分析原理可知，Pd与PdHx之间含氢差异和压力梯度都会导致电势差，D正确；

故选Co

5.B

1X1放电1

【分析】由电池的总反应MnO2+Zn+(1+-)H2O+-ZnSO4.MnOOH+-

266羌电6

1Y1

[ZnSO4«3Zn(OH)2«xHO,可知Zn为负极，电极反应为：Zn+(1+-)HO+-ZnSO-e+OH=

226264

-[ZnSO4*3Zn(OH)2.xHO],正极反应式为：MnO+e+HO=MnOOH+OH-,故充电时，与电

6222

1]X1

源负极相连的是阴极，电极反应为：-[ZnSO4-3Zn(OH)2-xH2O]+e=Zn+(1+-)H20+-

ZnSO4+OH-,与电源正极相连为阳极，电极反应为：MnOOH+OH-e=MnO2+H2O«

【详解】A.Zn所在电极为负极，即放电时，含有锌膜的碳纳米管纤维作电池负极，故A

正确；

11YI

B.由分析可知，充电时，阴极反应：-[ZnSO4«3Zn(OH)2«xH2O]+e=^Zn+(1+-)H20+-

6266

ZnSO4+OH-,故B错误；

C.由分析可知，放电时Zn所在电极为负极，充电时，Zn所在电极为阴极，Zn2+移向锌膜，

锌元素发生还原反应，故C正确；

D.有机高聚物的结构片段发现可知，是加成聚合产物，合成有机高聚物的单体是：

0

rii-rn-r-NH1故D正确；

故选B。

6.B

【分析】放电时Li<“转化为LiaQ,即发生电极反应Li-e-=L广，电子从集流器C“流入

集流器A1,充电时LJiMO?转化为Li,MC>2,所以电极反应式为

+

Liv+lMO2-e-=LivMO2+Li；

【详解】A.由题给总反应式可知，放电时Lifn转化为L*Cn,即发生电极反应Li-e-=Li+,

+

电子从集流器C.流入集流器Al,发生反应：LiyMO2+e-+Li-Liy+1MO2,金属元素M被

还原，选项A正确；

B.当Li*移向电极A时，是Li~Q转化为Li<",由总反应可知是充电过程，是电能转化

为化学能，选项B不正确；

C.因Li能与水发生反应，所以电解质不能用水溶液，可以用常温下呈液态又可以导电的离

子液体，选项C正确：

D.由总反应及电池结构可知，充电时Li>,“MC>2转化为Li，MO2,所以电极反应式为

+

Liy+1MO2-e-LiyMO2+Li,选项D正确；

答案选B。

7.C

【分析】根据左侧缺氧室NO；TN2可得N元素化合价降低，则为正极，左侧缺氧阴极发生

+

的电极反应为2NO；+12H+10e-=N2t+6H2O,右侧好氧阴极为正极，发生的反应为

C)2+4e-+4H+=2田0,电极附近还发生NH：+2O2=NO；+2H++H2。，中间厌氧阳极为负极，厌

氧阳极上有机污染物发生失电子的氧化反应生成CO2和H*。

【详解】A.该装置为原电池，阳离子移向正极，左侧缺氧室和右侧好氧室均为正极，故A

正确；

B.左侧缺氧室NO；-N2中N元素化合价降低，得电子发生还原反应，电极反应式为2NO；

+

+12H+10e-=N2t+6H2O,故B正确;

C.若好氧室消耗标准状况下44.8LO2其物质的量为：不看二=2mol,NH；+2Ch=NO；

22.4L7mol

+H2O+2H*,由于NH：和电极之间存在着对O2的竞争，故可知则最多有ImolNH：完全转化

为N。；，故C错误；

D.厌氧阳极上葡萄糖发生失电子的氧化反应生成CO2和H+,电极反应式为

+

C6H12O6+6H2O-24e=6CO2+24H,消耗1molC6Hl2。6,外电路转移24moie,故D正确；

故答案选C。

8.D

【分析】根据已知条件和装置图可以得出：左边是甲烷燃料电池，右边是电解池，有害气体

NO,SO,分别转化为NH；和SO：,则通入NO的一极为阴极，通入S02的为阳极，a为负

极，b为正极；

【详解】A.根据c电极通入的SC)2气体转化为SO；,所以该电极是失去电子，发生氧化反

应，是电解池的阳极，则b是燃料电池的正极，通入的是氧气，甲通入的是甲烷，选项A

正确；

B.由于电解液是氢氧化钾溶液，通入氧气的b极的电极反应为：O,+2H2O+4e=4OH-,

选项B正确；

C.d电极NO转化为NH：,是电解池阴极得电子，可知电极反应式为：

+

NO+6H+5e-=NH：+H2O,选项C正确；

D.c电极是SO。转化为SO；,电解池阳极失电子，电极反应式为：

+

2H,O+SO2-2e-=SO；-+4H,所以在电解池中总反应方程式为2NO+8HQ+SSO?

电解

==(NH4)2SO4+4H2SO4,电解过程中消耗水，生成硫酸镀和硫酸，则通过丙出口出去的

物质有硫酸筱的浓溶液和H2SO4,选项D错误；

答案选D。

9.B

【详解】A.电极B上电子流出、电极A上电子流入，则A为阴极，B为阳极，阳极上发

生氧化反应，则B电极反应为：Ni(OH)2-e+OH=NiOOH+H2O,A正确；

B.图a为电解池，电极B为阳极，结合已知：解耦式电解海水制氢能有效的解决氯腐蚀

问题，则在实验条件下Ni(0H)2比C「更易在阳极参与电极反应，B错误；

C.装置(b)中实验在95匕下进行，温度升高能加快离子运动速率、增强导电性、可加快反

应速率，C正确；

D.装置(b)为原电池，氧气由水失去电子发生氧化反应得到，则还原剂为H?。，D正确；

答案选B。

10.B

【详解】A.光催化装置中，氢离子得电子产生氢气，电极反应式为2广+2^=也1\「转

化为I；,电极反应式为3r+2h*=I；,据此可知酸性减弱，pH升高，A错误；

B.由3r+2h*=I；可知整套装置转移0.01mole,光催化装置生成0.005moll；,质量为

0.005xl27x3g=1.905g,B正确；

+

C.电催化装置氢氧根得空穴产生氧气，阳极电极反应式：4OH+4h=2H2O+O2T,(2错

误；

D.电催化装置右侧产生的氢离子透过阳离子交换膜移向阴极，故离子交换膜为阳离子交换

膜，D错误。

故选B。

11.C

【详解】A.催化电极上CCh转化为甲醇，碳元素化合价降低，发生还原反应，A错误；

B.石墨电极上电极反应式为4OH-4e=2H2O+C）2T,水层中的H2O解离成H+和0H\0H-

通过a膜向阳极（石墨电极）移动，石墨电极消耗的0H-与迁移过来的0H-数目相等，石墨电极

区溶液中0H-物质的量不变，但电解过程中石墨电极区生成了水，溶液的pH减小，B错误；

C.水电离的H+通过b膜向阴极移动，进入右室溶液，C正确；

D.催化电极上的电极反应式为CC）2+6HCO3+6e=CHQH+6cO；+H?O,通过b膜迁移过来

的H+与CO：反应生成HCO：,故HCO3的物质的量不变，D错误；

故选C。

12.B

【分析】由图可知，A1元素价态升高失电子，故铝电极为负极，电极反应式为AL3e-=A13+：

多空碳电极为正极，反应为O2+4e-=2O2;继续发生反应：603+682=602+3Cq；,正极

反应可以表示为2co2+2e-=C9/，据此作答。

【详解】A.在多空碳电极上氧气得电子被还原，所以多孔碳电极为正极，发生还原反应，

A正确；

B.O2+4e=2O2',继续发生反应6O2+6CO2=6O2+3C2。：-,可见氧气为反应的催化剂，B错

误；

C.A1元素价态升高失电子，故铝电极为负极，电极反应式为AL3e=A13+,C正确；

D.正极反应为O2+4e-=2O2-，继续发生反应6O2-+6CO2=602+3QO：,正极反应可以表示

为2co2+2日=60；,D正确；

故合理选项是B。

13.D

【分析】根据题干信息可知该装置中Li作负极，发生失电子氧化反应，电极反应：Li-e=Li+;

正极电极反应：Ss+—e-=-S^-（2<x<8）;

XX

【详解】A.放电时，负极发生反应：Li-e-=Li+,Li-向正极移动，与结合，形成溶

解度小的多硫化物，即电路转移0.01以电子，负极电解质溶液无法增重0.07g,故A错误；

B.放电时，正极反应：S+—e-=-S;-(2<x<8),则放电时总反应：xS+16Li=8Li,S,

8XXsx

充电总反应与放电总反应相反：8Li2Sx=16Li+xS8,故B错误；

C.Ni对多硫化物结合能力大于石墨烯，说明Ni更易于多硫化物结合，故C错误；

D.为解决多硫化物易透过隔膜问题，Ni以与多硫化物结合，应向正极移动，故D正确；

答案选D。

14.(1)液氨气化时吸收大量热，使周围环境温度降低，因此可用作制冷剂N2H4+6

[Fe2OjxH2O]=N2+4Fe3O4+(6x+2)H2O

(2)由图象可知：Ea2>Ea,,反应I的活化能比反应小，反应n活化能较大，反应的活化

能越大，反应速率越慢，决定了总反应速率。虚线框中是NO2在紫外线照射下产生游

离的O原子，O与02结合形成03,然后是CH2=CH-CH3与03发生氧化还原反应反应产生

CH3cH0、HCHOo

(3)2NO；+8H++6e-=N2f+4H2O

【详解】(1)液氨气化时吸收大量热，使周围环境温度降低，因此可用作制冷剂；N2H4与

2

铁锈反应生成四氧化铁和氮气，ImolN2H4失去4mol电子，ImolFezCh-xHzO得3moi电子，

根据得失电子守恒得反应方程式为：N2H4+6[Fe2O3xH2O]=N2+4Fe3O4+(6x+2)H2O；

(2)①由图象可知：Ea2>Eal,反应I的活化能比反应小，反应n活化能较大，反应的活化

能越大，反应速率越慢，决定了总反应速率。

②虚线框中是NO2在紫外线照射下产生游离的0原子，0与02结合形成03,然后是

CH2=CH-CH3与03发生氧化还原反应反应产生CH3cH0、HCHO„

(3)阴极N02得电子生成氮气，电极方程式为：2N(>+8H++6e-=N2T+4H20。

1

15.(l)H2(g)+1o2(g)=H2O(l)AH=-286kJmoP

-

(2)Ni(OH),-e+OH-=NiOOH+H2O不变

(3)CaO可以吸收CO/吏反应I平衡正向移动，反应II平衡逆向移动，提高H2产率;

CaO与CO?反应放出大量热，使反应I、II速率加快(且使反应I平衡正向移动)：多孔CaO

具有一定吸附性，可以与体系内物质充分接触；温度较低时，反应I占主导，温度升

高使反应I正向移动生成H?的量大于反应H正向移动消耗H?的量；温度较高时，反应H占

主导，温度升高使反应n正向移动消耗H?的量大于反应I正向移动生成H?的量；0.16

0.265

【详解】(1)lOlkPa时，Imol纯物质完全燃烧生成稳定化合物时放出的热量是燃烧热；

由题意分析，利用盖斯定律，表示H2燃烧热的热化学方程式为

H2(g)+1o2(g)=H2O(l)AH=-286kJmor'；

(2)如图电解装置可获得H2,由H2O转化为氏的一极，氢元素化合价降低，为电解池

的阴极，电极方程式是2H?O+2e=H2T+2OH-：由Ni(OH)2转化为NiOOH,银元素化合价

升高，该极为电解池的阳极，阳极电极反应式为Ni(OH)2-e-+OH-=NiOOH+H2。，根据

两极方程式判断，电解总方程式是2Ni(OH)2=2NiOOH+H2T,所以电解后KOH物质的量

不变；

(3)①多孔CaO与CO?接触面积大，反应速率快，使得反应I正向进行，反应H平衡逆向

移动，获得更多氢气；

②反应I、n都是吸热反应，温度升高，该反应更利于正反应方向进行，一开始是反应I

在进行，凡的产率逐渐升高，一段时间后反应II占主导，比起生成氢气被消耗更快，所以

氨气的产率又下降；

2molx80%

③5min内=2L。工/认-工；计算反应II的平衡常数，

5min

利用三段式处理数据

C2H5OH(g)+3H20(g)2CO2(g)+6H2(g)

起始量(mol)26

转化量(mol)1.64.83.29.6

平衡量(mol)0.41.23.29.6

H

82(g)+2(g)CO(g)+H2O(g)

起始量（mol）3.29.6

转化量（mol）XXXX

平衡量（mol）3.2-x9.6-xXX

—————X100%=10%,解得x=1.44,反应n的平衡常数:

0.4+1.2+3.2+9.6

1.441.44+1.2

"CO)"%。2)

=0.265o

C(CO2)C(H2)-L768J6

F*三

16.(1)+3Fe(0H)3

+2+

(2)Co2O,+6H+2Cr=2CO+C12T+3H2O1：2

(3)lxl0,3a-47)调pH使Mg"转化为Mg(OH)2过程中，会有Co(OH)2生成，从而

导致C。元素的损失

A人

=

(4)COC2O4CO+2CO,T

+

(5)BLiCoO2-xe~=Lij_xCoO2+xLi

【分析】水钻矿的主要成分为COzO,,含少量Fe2（）3、FeO、A12O3,MgO,加入氢氧化钠

溶液碱浸，可以使A1。变成NaAlO?溶液而除去，滤渣中含有CozO、、Fep、FeO、MgO,

加入盐酸酸浸，Co?。、与盐酸反应得到FeO能被氧化，所以溶液中含有C。"、Fe"、

Mg”,加入氨水调节溶液pH,除去Fe",加入NaF使Mg?+形成MgF2沉淀而除去，得到含

有C（?+的溶液，最后加入NazCQ4得到CoCzO4沉淀。

【详解】（1）根据化合物中元素化合价的代数和为零，CoCq,中钻元素显+2价，则碳元

素的化合价为+3价；根据以上分析，固体1的成分是Fe（0H）3；

（2）加入盐酸酸浸，Co,。、与盐酸反应得到C4+,FeO能被氧化，反应的离子方程式为：

+2++2+3+

CO2O,+6H+2Cr=2CO+C1,T+3H2O,Co2O,+2FeO+l0H=2CO+2Fe+5H2O,其中

后者，氧化剂与还原剂物质的量之比为1:2；

（3）溶液的pH=a,c（OH>10al4,Fe并完全沉淀,溶度小于或等于IxlO^mol/L,所以

5a43

Ksp[Fe（OH）3]=1.OxIO-x（10'）=1x.调pH使Mg2+转化为Mg（OH）2过程中，会

有Co（OH%生成，从而导致C。元素的损失，所以用NaF沉镁而不是用调pH的方法除镁;

（4）14.7gCoC。，物质的量的O』mol,0.1molCo质量为5.9g,刚好是加热后剩余的固体的

质量（14.7-8.8=5.9）,所以得到的固体为钻单质，根据化合价的升降，所得方程式为：

CoC2O4=Co+2CO2T；

（5）A极中的碳作为金属锂的载体，为放电时的负极，充电时的阴极，B电极为放电时的

正极和充电时的阳极，充电时，阳离子从阳极（B）移向阴极（A）,阳极上的电极反应式

为LiCoO2-xe-=Li1_xCoO2+xLi+。

高三化学复习难点8一—电化学及应用

电化学原理及其应用主要涉及氧化还原反应知识和元素化合物知识，是化学知识的重点，

也是难点，同时还是联系生产、生活和科技等方面知识进行命题的常见素材。因此，要重视

理解电化学有关概念并运用电化学原理分析解决实际问题，是突破这一难点的关键所在.

一、正确理解有关概念

一原理：氧化还原反应（以此统领电化学知识的理解和运用）。

二转化与两种池：化学能转化为电能（原电池），电能转化为化学能（电解池）。要求会准

确判断各类池（含电镀池、精炼池）。

三流向：电子流向、电流流向、离子流向。要求会准确判断三流向。

四电极：正极、负极、阴极、阳极。要求会准确判断原电池的正负极与电解池的阴阳极。

要求会正确书写电极方程式与总反应方程式（含陌生方程式）。

构成四条件：两种池子均有两电极、均要电解质溶液（可能是熔融的电解质）、均形成闭

合回路、原电池（需自发的氧化还原反应）或电解池（需直流电源）。

多种应用：①金属腐蚀：析氢腐蚀与吸氧腐蚀。

②金属的防护一一电化学保护法：牺牲阳极保护法，如轮船的船底四周镶嵌锌块。外加

电流阴极保护法（又叫阴极电保护法），如水库闸门、合成氨塔等与直流电源的负极相连接，

做电解池的阴极，受到保护。

③电池应用：制作化学电源。例如：锌钵干电池（一次电池）、铅蓄电池（二次电池）、新

型燃料电池等。

④电解原理的应用：氯碱工业、电镀、电解精炼、电解熔融NaCl制Na、电解熔融A12O3

制AL

⑤利用电化学原理计算：两极产物的量与电量间的互算、溶液的pH、相对原子质量、

某元素的化合价、化学式等。不论哪类计算，均可应用电子守恒思想。

二、请看近3年全国高考新课程I卷：

例1.（2015•全国I卷11）微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装

置，其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是（）

A.正极反应中有C02生成

B.微生物促进了反应中电子的转移

C.质子通过交换膜从负极区移向正极区

D.电池总反应为C6H12O6+6O2==6CO2+6H2O

简约思维：关注图示知该电池反应原理为C6Hl2O6+6O2==6CO2+

6H2O,选项D正确。借助氧化还原反应规律知得电子的一极为正极，即有02参与反应的

一极为正极，生成C02的一极发生氧化反应为负极，选项A错。在微生物的作用下，反应

速率比化学反应速率加快，所以微生物促进了反应的发生，选项B正确。质子即H+向正极

移动，选项C正确。正确答案为A。

例2.（2013•全国I卷10）银质器皿日久表面会逐渐变黑，这是生成了Ag2s的缘故.根

据电化学原理可进行如下处理:在铝质容器中加入食盐溶液,再将变黑的银器浸入该溶液中,

一段时间后发现黑色会褪去。下列说法正确的是（）

A.处理过程中银器一直保持恒重

B.银器为正极，Ag2s被还原生成单质银

C.该过程中总反应为2Al+3Ag2s==6Ag+Al2s3

D.黑色褪去的原因是黑色Ag2s转化为白色AgCl

简约思维：由信息知该变化属于原电池反应，A1作负极，Ag作正极，食盐溶液作电解

质溶液，Ag2s被还原生成Ag,选项B正确。黑色Ag2s转化为白色Ag单质，并附着在银

器上，银器不会保持恒重，选项A、D皆错。Al2s3在溶液中发生互相促进水解反应，故不

可能存在Al2s3,总反应方程式为2Al+3Ag2S+6H2O==6Ag+2Al（OH）3+3H2St,选项C错。

正确答案为B。

现场体验近3年福建高考题：

1.（2015•福建高考11）某模拟“人工树叶”电化学实验装置如右图所示，该装置能将

H2O和CO2转化为02和燃料（C3H80）。下列说法正确的是（）

4

A.该装置将化学能转化为光能和电能

B.该装置工作时，H+从b极区向a极区迁移

C.每生成lmolO2,有44gCO2被还原

D.a电极的反应为：3CO2+16H+-18e-==C3H8O+4H2O

2.（2014•福建高考11）某原电池装置如右图所示，电池总反应为2Ag+C12==2AgCl。

下列说法正确的是（）

A.正极反应为AgCl+e—==Ag+Cl—

B.放电时，交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成

C.若用NaCl溶液代替盐酸，则电池总反应随之改变

D.当电路中转移0.01mole一时，交换膜左侧溶液中约减少0.02mol离子

3.（2013•福建高考11）某科学家利用二氧化铀（CeO2）在太阳能作用下将H2O、CO2

转变成H2、COo其过程如下：

0co太阳葩"''

’备,+xO,

9005C

（m-x）CeO^xCc+xH,0+«€0广②，mCeO,+xH,*xCO

下列说法不正确的是（）

A.该过程中CeO2没有消耗

B.该过程实现了太阳能向化学能的转化

C.右图中△HkaHZ+aH3

D.以CO和02构成的碱性燃料电池的负极反应式为

C0+40H-----2e—==CO32一+2H2O

三、现场体验强化训练近3年各省市高考题：

第一类：单一原电池

1.（2015•天津高考10）锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和

水分子通过，下列有关叙述正确的是（）

A.铜电极上发生氧化反应

B.电池工作一段时