双休伴学15　化学能与电能

8/8双休伴学15化学能与电能1.下列与甲、乙两套装置有关的说法正确的是（）A.甲、乙装置中，锌棒均作负极，发生氧化反应B.甲中锌棒直接与稀硫酸接触，故甲生成气泡的速率更快C.甲、乙装置的电解质溶液中，阳离子均向碳棒定向迁移D.乙中盐桥设计的优点是迅速平衡电荷，提高电池效率解析：D甲不是原电池，A错误；甲中锌棒直接与稀硫酸接触，发生化学腐蚀，乙中构成了原电池，负极失去电子速率加快，因此正极放出氢气的速率增大，B错误。2.铅酸蓄电池是汽车常用的蓄电池，其构造如图所示。下列说法不正确的是（）A.电池放电时，负极质量减轻B.电池放电时，c（H＋）减小C.电池充电时总反应为2PbSO4＋2H2OPb＋PbO2＋2H2SOD.铅酸蓄电池的缺点是笨重、比能量低解析：A放电时，负极Pb失去电子转化为PbSO4，负极质量增加，A错误；放电过程中消耗H2SO4，溶液中c（H＋）减小，B正确。3.根据光合作用原理，设计如图原电池装置。下列说法正确的是（）A.a电极为原电池的正极B.外电路电流方向是a→bC.b电极的电极反应式为O2＋2e－＋2H＋H2OD.a电极上每生成1molO2，通过质子交换膜的H＋为2mol解析：C根据图示可知，a极上H2O转化为H＋和O2，发生氧化反应，则a电极为原电池的负极，A项错误；a电极为负极，b电极为正极，外电路电流方向应从正极到负极，即b→a，B项错误；a电极上每生成1molO2，转移4mol电子，则通过质子交换膜的H＋为4mol，D项错误。4.（2025·湖南名校联考）某大学应用物理系的教授基于对钙钛矿结构的重新解读，提出钙钛矿晶格可作为构筑孤立活性位点的平台用于氧还原（ORR）选择性合成H2O2。电化学装置如图所示。下列叙述错误的是（）A.质子（H＋）由a极区向b极区迁移B.a极为阳极，发生氧化反应C.b极反应式为O2＋2e－＋2H＋H2OD.相同时间内，a极生成的n（O2）等于b极消耗的n（O2）解析：D根据电源正、负极可知，a极为阳极，b极为阴极。电解池中，阳离子应向阴极定向移动，则质子（H＋）由阳极区向阴极区迁移，A正确；a极为阳极，发生氧化反应，B正确；b极为阴极，发生还原反应：O2＋2e－＋2H＋H2O2，C正确；根据得失电子守恒，b极上消耗2molO2时，a极上生成1molO2，D5.（2025·广东部分学校质检）港珠澳大桥的设计使用寿命高达120年，主要的防腐方法有①钢梁上安装铝片；②使用高性能富锌（富含锌粉）的底漆；③使用高附着性防腐涂料等。下列分析不正确的是（）A.防腐涂料可以防水、隔离O2，降低腐蚀速率B.防腐过程中铝和锌均作为负极，得到电子C.钢铁在海水中发生吸氧腐蚀时正极反应式为O2＋2H2O＋4e－4OHD.方法①②③只能减缓钢铁腐蚀，不能完全消除铁的腐蚀解析：B钢是铁碳合金材料，表面接触空气和水蒸气易形成原电池发生吸氧腐蚀，防腐涂料可以防水、隔离O2，从而降低吸氧腐蚀速率，A正确；铝和锌的金属活动性大于铁，故铝和锌均作为负极，失去电子，保护了铁，B错误；钢铁在海水中发生吸氧腐蚀时，正极反应式为O2＋2H2O＋4e－4OH－，C正确；方法①②③只能减缓钢铁腐蚀，不能完全消除铁的腐蚀，D6.（2025·山东日照模拟）中国科学院长春应用化学研究所模拟实验研究了低合金钢在海水中的局部腐蚀，研究发现缺氧的区域腐蚀速率比富氧介质（流动或充气）中钢的腐蚀速率大，验证了宏观氧浓差电池的存在。模拟氧浓差电池的简易装置如图，下列叙述错误的是（）A.电子从M电极经导线流向N电极B.N电极的电极反应式为Fe－2e－Fe2C.正极区附近溶液的pH增大D.电路中转移0.01mol电子时，有0.08gO2参与反应解析：AM电极为正极，N电极为负极，电子从N电极经导线流向M电极，A错误；正极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－4OH－，因此正极区附近溶液的pH增大，C正确；电路中转移0.01mol电子时，有0.01mol4＝0.0025mol氧气反应，质量为0.0025mol×32g·mol－1＝0.087.（2025·浙江1月选考12题）一种可充、放电Li-O2电池的结构示意图如图所示。该电池放电时，产物为Li2O和Li2O2，随温度升高Q（消耗1molO2转移的电子数）增大。下列说法不正确的是（）A.熔融盐中LiNO3的物质的量分数影响充、放电速率B.充、放电时，Li＋优先于K＋通过固态电解质膜C.放电时，随温度升高Q增大，是因为正极区O2－转化为OD.充电时，锂电极接电源负极解析：CLi＋半径比K＋小，前者更容易穿过固态电解质膜，故熔融盐中锂盐的物质的量分数越大，导电性越好，充、放电速率越快，A项、B项正确；1molO2转化为O2－比转化为O22－转移的电子数多，故放电时，随着温度升高，Q增大的原因是O22－转化为O2－，C项错误；锂电极为电池负极，8.（2025·辽宁沈阳模拟）某水系氢气—质子二次电池以质子作为载流子，高浓度的9mol·L－1磷酸为电解液，联合普鲁士蓝衍生物（PBA）电极优异的电化学特性，形成一种理想的质子全电池。工作原理示意图如下：下列说法正确的是（）A.充电时M极连接电源负极作阴极B.放电时电流方向：N极→电解质溶液→M极C.充电时M极反应为PBA＋xe－＋xH＋PBA—xD.为提高电池工作效率可将9mol·L－1磷酸用纯磷酸代替解析：B氢气在负极上失去电子产生氢离子，发生氧化反应，所以N是负极，M为正极，正极上发生还原反应，电极反应式为PBA＋xe－＋xH＋PBA—xH，充电时N为阴极，M为阳极，A错误；放电时为原电池，N极为原电池负极，电流方向：N极→电解质溶液→M极，B正确；充电时M极发生氧化反应，反应为PBA—xH－xe－PBA＋xH＋，C错误；纯磷酸几乎不导电，用其代替9mol·L－1磷酸，电池效率会大大降低，甚至无法工作，9.（2025·江苏南通模拟）以LiAlCl4为离子导体的铝—磷酸铁锂电池，该电池放电时Li＋嵌入Li1－xFePO4形成LiFePO4，工作原理如图所示，下列关于电池放电时的说法不正确的是（）A.化学能转化为电能B.电极Al作负极C.Li＋透过离子交换膜从右向左迁移D.正极的电极反应：Li1－xFePO4－xe－＋xLi＋LiFePO解析：D结合题意，铝电极上铝失去电子形成铝离子，铝离子结合AlCl4－形成Al2Cl7－，同时锂离子向左移动，嵌入Li1－xFePO4形成LiFePO4，则铝电极为负极，左侧电极为正极。该装置为原电池，可以将化学能转化为电能，A正确；电极Al作负极，B正确；Li＋透过离子交换膜从右向左迁移，C正确；正极发生还原反应，电极反应为Li1－xFePO4＋xe－＋xLi＋10.（2025·广西来宾模拟）比亚迪新能源车使用的“刀片电池”是磷酸铁锂电池，该电池具有高安全性、高能量密度、环保等优点。电池充电原理如图，下列叙述错误的是（）A.电源c极为负极B.电解质溶液为非水溶液体系C.充电反应为LiFePO4＋CLixFePO4＋Li1－xD.交换膜为阴离子交换膜解析：D磷酸铁锂电池的总反应为Li1－xC＋LixFePO4LiFePO4＋C，放电时负极反应式为Li1－xC－（1－x）e－（1－x）Li＋＋C，放电时正极反应式为LixFePO4＋（1－x）e－＋（1－x）Li＋LiFePO4，充电时阴极反应式为C＋（1－x）Li＋＋（1－x）e－Li1－xC，充电时阳极反应式为LiFePO4－（1－x）e－LixFePO4＋（1－x）Li＋，因为金属锂作电极材料，金属锂和水反应，所以不可采用电解质水溶液。A项，石墨放电时作负极，失去电子，充电时作阴极，得到电子，应连接直流电源的负极，电源c极为负极；B项，电解质溶液为非水溶液体系；C项，充电总反应为LiFePO4＋CLi1－xC＋LixFePO4；D项，充、放电过程中11.（2025·福建龙岩模拟）混合动力车上坡或加速时，电动机提供推动力，降低油耗；刹车或下坡时，电池处于充电状态（储氢）。目前一般使用镍氢电池，该电池中以镍的化合物和储氢金属（以M表示）为电极，镍氢电池充、放电原理示意如下图，下列说法正确的是（）A.混合动力车上坡或加速时，电能转化为化学能B.混合动力车上坡或加速时，OH－从甲电极移向乙电极C.混合动力车刹车或下坡时，乙电极周围溶液的pH增大D.混合动力车刹车或下坡时，甲电极的电极反应式为M＋nH2O＋ne－MHn＋nOH解析：D混合动力车上坡或加速时，电动机提供推动力，说明电能被转化为机械能，而不是化学能，A错误；混合动力车上坡或加速时，为原电池，甲电极为负极，乙极为正极，OH－从正极移向负极，即从乙电极移向甲电极，B错误；混合动力车刹车或下坡时，电池处于充电状态，为电解池，乙电极会发生氧化反应，电极方程式为2Ni（OH）2＋2OH－－2e－2NiOOH＋2H2O，每消耗2个OH－，有2个OH－从甲电极移向乙电极，OH－的物质的量不变，但该过程中产生了H2O，OH－的浓度下降，乙电极周围溶液的pH减小，C错误；混合动力车刹车或下坡时，电池处于充电状态，为电解池，甲电极为阴极，发生还原反应，储存氢气，电极方程式为M＋nH2O＋ne－MHn＋nOH－，12.（2025·甘肃兰州模拟）科学家为消除酸性工业废水中甲醛的危害，利用驱动耦合电催化实现了CO2与HCHO转化为高附加值的产品HCOOH。如图是耦合电催化反应系统原理图示。下列有关说法不正确的是（）A.Cu箔负载Cu纳米绒电极为阴极B.反应过程中H＋从左极室向右极室移动C.电路中通过2mol电子时，在装置中可生成1molHCOOHD.阳极的电极反应式为HCHO＋H2O－2e－HCOOH＋2H解析：Cb连接的左侧中加入HCHO，生成HCOOH，C元素化合价升高，此电极为阳极，连接正极（b），电极反应为HCHO－2e－＋H2OHCOOH＋2H＋，则右侧为阴极，连接电源负极（a），电极反应为CO2＋2e－＋2H＋HCOOH。根据分析可知，Cu箔负载Cu纳米绒电极为阴极，A正确；反应过程中阳离子H＋从阳极向阴极移动，即从左极室向右极室移动，B正确；电路中通过2mol电子时，在装置中可生成2molHCOOH，C错误；阳极的电极反应式为HCHO＋H2O－2e－HCOOH＋2H＋13.（2025·广东深圳模拟）我国科学家研发了一种具有“氨氧化、析氢”双功能的Zn-NH3电池，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是（）A.放电时，负极反应为Zn＋4OH－－2e－[Zn（OH）4]2B.充电时，阴极室电解质溶液pH增大C.复合石墨电极表面，放电时析出H2，充电时析出N2D.充电时，每生成3molZn，阳极室溶液质量减少28g解析：D根据图示可知，放电时是原电池，放电时，负极为锌，电极反应式为Zn＋4OH－－2e－[Zn（OH）4]2－，复合石墨是正极，电极反应为4H2O＋2e－H2↑＋2OH－，充电时，复合石墨是阳极，电极反应为2NH3·H2O－6e－＋6OH－N2↑＋8H2O，Zn是阴极，电极反应为[Zn（OH）4]2－＋2e－Zn＋4OH－，A正确；充电时，阴极的反应为[Zn（OH）4]2－＋2e－Zn＋4OH－，当转移2mol电子时，生成4molOH－，有2molOH－透过阴离子交换膜移向右侧，故阴极室电解质溶液pH增大，B正确；复合石墨电极表面，放电时析出H2，充电时析出N2，C正确；充电时，每生成3molZn，转移6mol电子，阳极生成1mol氮气，同时会有6molOH－透过阴离子交换膜移向阳极室，故阳极室质量增加6mol×17g·mol14.（2025·山东泰安模拟）一种新型Zn-NO2电池通过自供电实现NO2－转化为NH3，装置如图所示。下列说法错误的是（A.c电极的电势比d电极的电势低B.电解池的总反应式为2NO2－＋4H2O2NH3＋3O2↑C.装置工作时d极区溶液的pH减小D.当电路中转移2mole－时，d极区溶液质量减少16g解析：D新型Zn-NO2电池中，Zn失电子转化为Zn2＋，则a电极（Zn）作负极，b电极作正极，与a电极相连的c电极作阴极，d电极作阳极，对于电解池，阳极的电势高于阴极，则c电极的电势比d电极的电势低，A正确；在阴极，NO2－、NH3·H2O能稳定存在，则阴极电解质呈碱性，电极反应式为NO2－＋6e－＋5H2ONH3＋7OH－，阳极电极反应式为2H2O－4e－O2↑＋4H＋，将两电极反应式调整得失电子守恒，然后相加，可得出电解池的总反应式为2NO2－＋4H2O2NH3＋3O2↑＋2OH－，B正确；装置工作时，d电极发生反应2H2O－4e－O2↑＋4H＋，则d极区溶液的pH减小，C正确；依据d电极电极反应式：2H2O－4e－O2↑＋4H＋，当电路中转移2mole－时，生成0.5molO2，同时有2molH＋通过质子交换膜进入c极区，所以d极区溶液质量减少0.5mol×32g·mol－1＋2mol×1g15.（2025·四川巴中模拟）电解法制取苯甲酸甲酯的相关原理如图所示。下列有关说法正确的是（）A.a为直流电源的正极，电子流向b→N→M→aB.M极的电极反应为SO2＋2Br－－2e－SO2BrC.生成22.4LH2时，理论上可得136g苯甲酸甲酯D.SO2＋Na2SO3⇌Na2S2O5属于氧化还原反应解析：B由图中氢气在铂电极（N）产出可知，N极为阴极（接电源负极b），石墨电极（M）则为阳极（接电源正极a）。外电路中电子应从阳极M流向电源正极a，再经电源内部到负极b，最后到阴极N，A项所述“电子流向b→N→M→a”中电子不能经过电解质溶液，A错误；在阳极（M）上，同时有Br－和SO2被氧化生成SO2Br2，可将这一步综合表示为SO2＋2Br－－2e－SO2Br2，B正确；未指明是否处于标准状况，无法进行计算，C错误；反应SO2＋Na2SO3⇌Na2S2O5，硫元素的化合价均为＋4，故不属于氧化还原反应，D16.氯碱工业是以电解饱和食盐水为基础的基本化学工业，回答下列问题：（1）工业电解饱和NaCl溶液的化学方程式为。（2）氯碱工业中采取膜技术，若阳离子交换膜损伤会造成阳极能检测到O2，产生O2的电极反应式为。下列生产措施有利于提高Cl2产量、降低阳极O2含量的是（填字母）。a.定期检查并更换阳离子交换膜b.向阳极区加入适量盐酸c.使用Cl－浓度高的精制饱和食盐水为原料d.停产一段时间后，继续生产（3）氯碱工业是高耗能产业，按如图装置将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节（电）能30％以上，且相关物料的传输