高考化学一轮专题训练：化学能与电能

高考化学一轮专题训练：化学能与电能

一、选择题（本大题共15小题）

1.（2022・山东•济南市章丘区第四中学高三阶段练习）微生物电解池是一种能兼顾氢气或甲烷回收的废水

处理装置，原理如图所示。下列有关说法正确的是

ab

电源

离子

颈膜

产电菌

电解液

A.该技术能助力“碳中和"（CO?"零排放”）的战略目标

+

B.阳极的电极反应式为CH3COO+2H2O-8e-=2CO2+7H

C.温度越高，产甲烷菌催化CO?生成CH,的反应速率越快

D.外电路每通过Imolel与a极相连的电极将产生5.6LCO2

2.（202）辽宁・抚顺一中模拟预测）利用微生物除去废水中的乙酸钠和氯苯其原理如图所

示，下列说法正确的是

Cl

A.A极上的电极反应式为

B.每除去Imol氯苯，同时产生11.2L（标准状况）CO?

C.电子流向：B极一导线一A极一溶液TB极

D.该装置在高温环境中工作效率更高

3.（2022.广东广州.模拟预测）广东南华寺还存有北齐孝昭帝皇建元年（公元560年）的铜佛造像，下列关

于铜的电化学腐蚀与保护的说法正确的是

A.铜在潮湿空气中易发生析氢腐蚀

B.铜在潮湿空气发生化学腐蚀比发生电化学腐蚀更普遍

C.铜表面的铜绿的主要成分是C%（OH）2co3

D.用稀硝酸可以清洗铜佛造像表面的铜绿

4.（2022・浙江绍兴•二模）如图所示电解装置中，通电后H室溶液底部Fe’Os逐渐溶解，下列判断正确的

是

-oabo-

石墨石墨

电极I直流电源电极u

I室HI室

足量足量

CuCb溶液Na2so4溶液

阴离子交换膜质子交换膜

A.a是电源的正极

B.通电一段时间后，向石墨电极II附近滴加酚猷溶液，出现红色

C.随着电解的进行，【室溶液的pH变大

D.当O.OlmolFezOs全溶解时，至少产生气体672mL（标准状况下测得）

5.（2022•河北石家庄•高三专题练习）钾氧电池是一种新型金属-空气可充电电池，其使用双酰亚胺钾

（KTFSI）与乙醛（DME）组成的电解液，石墨和液态Na-K合金作为电极，其工作原理如下：

下列说法错误的是

A.放电时，a为负极，发生氧化反应

B.放电时，正极的电极反应式为K++e-+C）2=KO2

C.充电时，b极生成2.24L（标准状况下）。2时，a极质量增重7.8g

D.使用液态合金作电极可避免充电时阴极枝晶生长问题

6.（2022.福建漳州.三模）羟基自由基（QH）具有强氧化性。我国科学家设计了一种能将苯酚氧化为CO?、

凡0的原电池一电解池组合装置（如图所示），该装置能实现发电、环保二位一体。下列说法正确的是

a

cH

"

MN6^H

Cr20f微

生

^物

NaCl溶液c”

Cr(OH)

3高浓度含

ONa2SO4

2溶液苯酚废水

A.a极每1molCrq；参与反应，通过质子交换膜的H+数目理论上为8NA

B.b极为原电池的负极，工作一段时间后溶液的pH变大

C.相同条件下，c、d两极产生气体的体积比为7：1

D.d极区苯酚被氧化的化学方程式为C6H50H+28OH=6CO2T+17H2O

7.（2022・四川成都.高三专题练习）某实验小组设计了如图所示装置，可观察到与铜导线连接的灵敏电流

计指针明显偏转，烧杯a中裸露线头周边溶液蓝色逐渐加深，下列说法错误的是

硫酸铜硫酸铜

稀溶液浓溶液

A.b中导线与硫酸铜浓溶液构成正极区，发生还原反应

B.若a中滴加几滴稀NaOH溶液，降低溶液中C/+浓度，则有利于电极反应进行

C.当两侧溶液中Ci?+浓度相等时，灵敏电流计指针停止偏转

D.盐桥中的阴离子向烧杯b移动

8.（2022・广东茂名•模拟预测）当斯法是经典的制钠方法，电解熔盐（氯化钠和氯化钙）装置如图所示。阳

极为碳棒，阴极为圆柱形钢，两极间有交换膜隔开。下列叙述正确的是

氯化钠C*as氯气

NaClMoltenNaCl

andCaCl2

熔融的氯化钠

MoltenY与氯化钙

Na-MoltenNa熔融的钠

熔融的钠

〃圆柱形钢一一阴极

碳阳极

A.氯化钙作助熔剂，流程中存在反应：Ca+2NaCl=2Na+CaCb

B.金属钠的密度大于熔融混合盐的密度，电解得到的钠在下层

C.每生成Imol氯气，会有2moiNa+穿过交换膜

D.电解槽中应通入CO2作保护气，产品氯气可用钢瓶存放

9.（2022・重庆巴蜀中学高三阶段练习）我校化学小组开发了一套以乙醇为原料制备

DDE(八、）的电解装置如图所示。下列说法错误的是

O

A.催化电极的电势：a>b

B.阳极电极反应式为Cz&OH+Crie=C2H5OCI+H+

C.电解后溶液的pH不变（忽略溶液体积和温度变化）

D.整个装置中，每产生ImolH。一共需要消耗ImolC2H50H

10.（2022•福建莆田•三模）一种电化学技术中固定CO2的反应途径如图所示，它实现了CO2的固定和储

能灵活应用。储能器件使用的Li-CO?电池的组成为钉基正极、饱和LiClO”和DMSO电解液以及锂片负

极，CO?固定策略中总反应为CC）2=C+O2T。下列说法错误的是

2固定策略（不可逆过程）\

储能系统（可逆过程）

A.CO2的固定中，负极每生成1.5mol气体，可转移3moi白

B.CO2通过储能系统和CO2固定策略可转化为固体产物

C.该装置不仅减少了CO2的排放，还可将CO?作为可再生能源载体

D.储能系统中，Li-COz电池放电时总反应为4Li+3co2=2Li2cO3+C

11.（2022•江西鹰潭.二模）2022年的北京冬奥会使用了液流电池做备用电源。液流电池具有储能时间

长，安全稳定的优势，电池中的电解液在正负极附近各自循环。电池的总反应为

2NaBr+(x-l)Na2Sx、蠹、Br?+xNa2sxi,其中x=2-4

下列说法正确的是

A.电池可用铁做负极

B.放电时正极反应为xS3)-2e-=(x-l)S：x=2~4

C.电池充电时，转移1mol电子，阴极附近增加2moi离子

D.电池的离子选择膜可以用阳离子交换膜，也可用阴离子交换膜

12.(2022・湖南•湘乡市东山学校高三期末)据2022年1月统计，我国光伏发电并网装机容量突破3亿千

瓦,连续七年稳居全球首位。已知四甲基氢氧化钱KCH3)4NOH］常用作电子工业清洗剂，以四甲基氯化钱

［(CH3)4NC1］为原料，采用电渗析法合成［(CH3)4NOH］,工作原理如图。下列说法正确的是

太阳光子、'

(CH3)4NC1NaCl

浓溶液稀溶液匚

itlIIIIII.ll

N型半导体

acde|b

(CH3)4NOH

浓溶液一P型半导体

电极

(CH3)4NOHNaOH

溶液工•,溶液光伏并网发电装置

(CH3)4NC1稀溶液NaCl浓溶液

A.光伏并网发电装置中N型半导体为正极

B.c为阳离子交换膜，d、e均为阴离子交换膜

C.保持电流恒定，升高温度可加快合成四甲基氢氧化镂的速率

D.制备182g四甲基氢氧化镂，两极共产生33.6L气体(标准状况)

13.(2022・辽宁・抚顺市第二中学模拟预测)热激活电池主要用于导弹、火箭以及应急电子仪器供电，是

一种电解质受热熔融即可开始工作的电池。一种热激活电池的结构如图1所示。

KC1的物质的量分数

图2

已知：①放电后的两极产物分别为Li7Si3和LiMn2O4

②LiCl和KC1混合物的熔点与KC1物质的量分数的关系如图2所示。

下列说法错误的是

A.放电时，Li+的移动方向：a极区—b极区

+

B.放电时，a极的电极反应：3Lii3Si4-lle-=4Li7Si3+llLi

C.调节混合物中KC1的物质的量分数可改变电池的启动温度

D.若放电前两电极质量相等，转移O.lmol电子后两电极质量相差0.7g

14.（2022・山东济南•模拟预测）氨是农业上“氮的固定”的必需原料，随着世界人口的增长，氨的需求量在

不断增大。科研人员新发现以磷盐作质子（H+）传导体，以四氢吠喃（无色易挥发的液体）为电解剂，利用电

化学法将氮气还原成氨的原理如图所示。下列说法错误的是

M电极

A.M电极为阳极，电极反应式为H2-2e=2H+

B.（I）T（H）的变化中，磷原子的成键数目发生变化

C.图示中最后一步反应为3Li+N2+3H+=3Li++2NH3

D.该方法制备氨气所需的温度低于传统工业合成氨的温度

15.（2022.湖南.洞口县第一中学高三阶段练习）我国科学家研制了一种新型的高比能量锌-碘滨液流二次

电池，该电池在使用前要先进行充电，如图为充电原理示意图，澳离子与碘分子结合成为碘溟离子

bBr,可以增加电池容量。下列叙述不走颂的是

电源

务

人

贮

贮

Znl

液

姿

2液

BrZnBr

2器

器

一溶液

cd

ge

一阳离子通过膜4—

泵泵

A.充电时，a接外电源的正极，作阳极

B.充电时，b电极每增重0.65g,溶液中有0.02moir被氧化

C.充电时，a电极反应为LBr-+2e-=21+Br-

D.放电时，贮液器d内c(Zn?+)持续增大

二、非选择题(本大题共7小题)

16.(2022•广西•崇左高中高三阶段练习)回答下列问题

(1)向某体积固定的密闭容器中加入0.3molA、O.lmolC和一定量(未知)的B三种气体，一定条件下发生反

应，各物质浓度随时间变化如图所示。已知在反应过程中混合气体的平均相对分子质量没有变化。请回

答：

①若ti=15,则to-h内反应速率u(C)=,A的转化率为；

②写出反应的化学方程式：

③B的起始的物质的量是mol；

(2)汽车尾气中氮氧化合物、碳氧化合物的处理与利用是各国研究的热点。

①NO生成过程的能量变化如图所示。该条件下，ImolNz和ImolCh完全反应生成NO会(填

“吸收”或“释放”)kJ的能量。

+放出能量

2x632kJ/mol

吸收能量吸收能量

946kJ/mol498kJ/mol

N,（g）+O,（g尸2N0（g）的能量变化示意图

②用电化学气敏传感器测定汽车尾气中CO含量，原理如图，根据燃料电池的原理，推测B电极是该电

池的（填“正极”或"负极），A电极上的电极反应式为，

A电极

H2s。4溶液

B电极

17.（2022.吉林・抚松县第六中学高三阶段练习）下图为化学能与电能相互转化的装置示意图。

⑴在甲图中，锌极为极（填“正”或"负”），该极的电极反应式是;溶液中SO：向

极（填“锌”或“石墨”）移动o

（2）在乙图中，a和b均为惰性石墨电极，NaCl溶液中滴有酚酸。接通电源一段时间后，发现a极先变

红。则电源的M极为极（填“正”或"负，'），乙装置中反应的化学方程式是-假如电

路中有4mol电子通过，a电极理论上析出气体的体积是L（标准状况）。

18.（2022・浙江绍兴•高三专题练习）电解法测定铜的相对原子质量的装置如图所示，调节电阻使电流稳

定在0.15A,通电电解60min。取下铜片，水洗、醇洗后晾干，精确称量如下：

电解前:铜a与铜b的质量分别15.6850g和15.1100g：

电解后：铜a与铜b的质量分别15.4950g和15.2885g。

已知：Imol电子的电量为96500C,电路中通过的总电量Q=It（t单位为秒）。

则测得的铜元素的相对原子质量为（计算结果保留3位有效数字），写出简要计算过程

19.（2022・四川成都・高三课时练习）铁、铝及其化合物在生产和生活中有着广泛的应用。

（1）某研究性学习小组设计了如图所示装置探究钢铁的腐蚀与防护。

ri

Fe石墨

食盐水食盐水食盐水

①②③

在相同条件下，三组装置中铁电极腐蚀最快的是（填装置序号），该装置中正极反应式为:

为防止金属Fe被腐蚀，可以采用上述（填装置序号）装置原理进行防护；装置③中的石墨电极为

极，Fe电极的电极反应式为o

充电

（2）新型固体LiFePC\隔膜电池广泛应用于电动汽车。电池反应为FePC^+Li就LiFePO*电解质为含Li+

的导电固体，且充、放电时电池内两极间的隔膜只允许Li+自由通过而导电。该电池放电时Li+向

极移动（填“正”或"负”），负极反应为Li-e-=Li+,则正极反应式为

（3）钢铁生锈现象随处可见，钢铁的电化学腐蚀原理如图所示：

：＜/NaCl溶液

①写出该腐蚀过程中的电池反应方程式:

②将该装置作简单修改即可成为钢铁电化学防护的装置，请在图中虚线框内所示位置作出修改，并用箭

头标出导线中电子流动方向=该防护方法名称为o

③写出修改后石墨电极的电极反应式：。

20.（2022.福建省将乐县第一中学高三阶段练习）回答下列问题：

（1）图中X为电源，Y为浸透滴有酚髓试液的饱和食盐水的滤纸，滤纸中央滴有一滴KMnCU溶液，通电

后Y中央的紫红色斑向d端扩散。

X

-kah04-

AgNO、溶液

①Y中总反应的化学方程式为—,滤纸上c点附近会变—色。

②电解一段时间后，Z产生280mL的气体（标准状况下），止匕时Z中溶液的体积为500mL,假设溶液中还

有AgNCh存在，则溶液中氢离子的物质的量是一，需加入—g的_（填化学式）可使溶液复原。

（2）用惰性电极电解200mL一定浓度的硫酸铜溶液，实验装置如图甲所示，电解过程中的实验数据如图乙

所示，横坐标表示电解过程中转移电子的物质的量，纵坐标表示电解过程中产生气体的总体积（标准状

况）。

①OQ段电解过程中生成。2的物质的量是一o

②下列说法不正确的是―（填字母）。

A.电解过程中，a电极表面先有红色物质析出，后有气泡产生

B.b电极上发生的电极反应式为40HMe0H2O+O2T

C.OP段表示H2和02混合气体的体积变化

D.从P点到Q点时收集到的气体为H2和02

21.(2022•福建省将乐县第一中学高三阶段练习)某公司开发了一种以甲醇为原料，以KOH为电解质的

用于手机的可充电的高效燃料电池，充一次电可连续使用一个月。其中B电极的电极材料为碳，如图是

一个电化学过程的示意图。请填空：

(1)充电时，原电池的负极与电源一极相连，B极的电极反应式为A极的电极反应式为

(2)放电时，负极的电极反应式为一。

⑶在此过程中若完全反应，乙池中A极的质量增加648g,则甲池中理论上消耗02—L(标准状况下)。

(4)若在常温常压下，IgCH30H⑴燃烧生成CCh和液态H2O时放热22.68kJ,表示甲醇燃烧热的热化学方

程式为一。

22.(2022•河南郑州•高三阶段练习)工业上常用电化学法处理含CrQ：的酸性废水，装置如图所示。

*百欣山薪+

4・・・・・・・•••・♦J

铁

稀硫酸质子交换膜废水

请回答下列问题：

⑴石墨为(填“阴极”或“阳极”)。

(2)处理Crz。：的离子方程式为o

(3)写出阴极反应式：。

(4)一段时间后，石墨极电解质溶液的pH会(填字母)。

A.升高B.降低C.基本不变

(5)石墨极和铁极能否互换？(填“能”或“否”)。