1、北京曲一线图书策划有限公司 2024版5年高考3年模拟A版专题十化学反应与电能基础篇考点一原电池原理及其应用1.(2021广东,9,2分)火星大气中含有大量CO2,一种有CO2参加反应的新型全固态电池有望为火星探测器供电。该电池以金属钠为负极,碳纳米管为正极,放电时()A.负极上发生还原反应 B.将电能转化为化学能C.阳离子由正极移向负极D.CO2在正极上得电子答案D2.(2022湖南,8,3分)海水电池在海洋能源领域备受关注,一种锂海水电池构造示意图如下。下列说法错误的是()A.海水起电解质溶液作用 B.N极仅发生的电极反应:2H2O+2e- 2OH-+H2C.玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功
2、能 D.该锂海水电池属于一次电池答案B3.(2022全国乙,12,6分)Li-O2电池比能量高,在汽车、航天等领域具有良好应用前景。近年来,科学家研究了一种光照充电Li-O2电池(如图所示)。光照时,光催化电极产生电子(e-)和空穴(h+),驱动阴极反应(Li+e- Li)和阳极反应(Li2O2+2h+ 2Li+O2)对电池进行充电。下列叙述错误的是()A.充电时,电池的总反应Li2O2 2Li+O2B.充电效率与光照产生的电子和空穴量有关C.放电时,Li+从正极穿过离子交换膜向负极迁移D.放电时,正极发生反应O2+2Li+2e- Li2O2答案C4.(2022天津河北区二模,12)下图是典型
3、微生物燃料电池原理示意图。若用含硝酸盐的废水替代图中氧气,可达到处理废水的目的(已知:a室中微生物降解有机物产生e-、CO2和H+)。关于该电池,下列说法不正确的是()A.a室内发生氧化反应,电极为负极B.H+通过质子交换膜从a室进入b室C.b室内发生的电极反应为O2+4e-+4H+ 2H2OD.将硝酸盐转化为N2时,电极反应为2NO3-10e-+12H+ N2+6H2O答案D5.(2021福建,9,4分)催化剂TAPP-Mn()的应用,使Li-CO2电池的研究取得了新的进展。Li-CO2电池结构和该催化剂作用下正极反应可能的历程如下图所示。下列说法错误的是()A.Li-CO2电池可使用有机电
4、解液B.充电时,Li+由正极向负极迁移C.放电时,正极反应为3CO2+4Li+4e-2Li2CO3+CD.*LiCO2、*CO、*LiC2O3和C都是正极反应的中间产物答案D6.(2019天津理综,6,6分)我国科学家研制了一种新型的高比能量锌碘溴液流电池,其工作原理示意图如下。图中贮液器可储存电解质溶液,提高电池的容量。下列叙述不正确的是()A.放电时,a电极反应为I2Br-+2e- 2I-+Br-B.放电时,溶液中离子的数目增大C.充电时,b电极每增重0.65 g,溶液中有0.02 mol I-被氧化D.充电时,a电极接外电源负极答案D7.(2022贵州铜仁二模,13)我国科学家开发出了一
5、种Zn-NO电池系统,该电池的反应为5Zn+2NO+3H2O 5ZnO+2NH3,工作原理如图所示。下列说法错误的是()A.双极膜中的H+向MoS2电极移动B.电极电势:Zn/ZnO电极Cr3+。下列说法不正确的是()A.放电时,a电极的电势高于b电极B.放电时,电池的总反应为Cr2+Fe3+ Cr3+Fe2+C.充电时,b电极与电源负极相连,电极反应式为Cr3+e- Cr2+D.充电时,电路中通过0.1 mol电子时,有0.1NA个H+由右侧电极室经交换膜移向左侧答案D7.(2019课标,13,6分)为提升电池循环效率和稳定性,科学家近期利用三维多孔海绵状Zn(3D-Zn)可以高效沉积ZnO
6、的特点,设计了采用强碱性电解质的3D-Zn-NiOOH二次电池,结构如图所示。电池反应为Zn(s)+2NiOOH(s)+H2O(l)ZnO(s)+2Ni(OH)2(s)。下列说法错误的是()A.三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积,所沉积的ZnO分散度高B.充电时阳极反应为Ni(OH)2(s)+OH-(aq)-e-NiOOH(s)+H2O(l)C.放电时负极反应为Zn(s)+2OH-(aq)-2e-ZnO(s)+H2O(l)D.放电过程中OH-通过隔膜从负极区移向正极区答案D8.(2022山西太原一模,6)我国科学家开发出一种双极制氢系统,在低电池电压下的KOH介质中,可将醛类物质电催化转化为相
7、应的羧酸盐和氢气,其工作原理如图所示。下列说法不正确的是()A.泡沫铜与直流电源的正极相连B.制得1 mol氢气,理论上外电路中迁移了2 mol电子C.高电压下不能实现双极制氢的原因可能是Cu被氧化从而使催化剂失活D.泡沫铜电极上发生的反应可能为2RCHO+4OH-2e- 2RCOO-+H2+2H2O答案B9.(2022安徽马鞍山三模,12)用间接电解法对NO进行无害化处理,其原理如图所示。下列说法正确的是()A.工作时电解池中H+从左室移向右室B.阳极电极反应式为2HSO3-+2H+2e- S2O42-+2H2OC.理论上每处理1 mol NO,电解池中产生32 g O2D.吸收塔中反应的离
8、子方程式为2NO+2S2O42-+2H2O N2+4HSO3-答案D应用篇应用新型电化学装置分析电化学相关计算1.(2022辽宁,14,3分)某储能电池原理如图。下列说法正确的是()A.放电时负极反应:Na3Ti2(PO4)3-2e- NaTi2(PO4)3+2Na+B.放电时Cl-透过多孔活性炭电极向CCl4中迁移C.放电时每转移1 mol电子,理论上CCl4吸收0.5 mol Cl2D.充电过程中,NaCl溶液浓度增大答案A2.(2022河北秦皇岛二模,9)我国科学家研发出一种绿色锌碘二次电池,其工作原理如图所示。下列说法正确的是()A.放电时,聚烯烃多孔电极上发生还原反应B.放电时,Cl
9、-向多孔石墨电极迁移C.充电时,阴极净增65 g时,外电路中通过2 mol电子D.充电时,阳极的电极反应式为2I-+2e- I2答案C3.(2022广东,16,4分)科学家基于Cl2易溶于CCl4的性质,发展了一种无需离子交换膜的新型氯流电池,可作储能设备(如图)。充电时电极a的反应为:NaTi2(PO4)3+2Na+2e- Na3Ti2(PO4)3下列说法正确的是()A.充电时电极b是阴极B.放电时NaCl溶液的pH减小C.放电时NaCl溶液的浓度增大D.每生成1 mol Cl2,电极a质量理论上增加23 g答案C4.(2022甘肃兰州一诊,12)一种以FeFe(CN)6为代表的新型可充电钠
10、离子电池,其放电工作原理如图所示。下列说法不正确的是()A.放电和充电时,Mo箔的电势均高于Mg箔B.外电路通过0.2 mol电子时,负极质量变化为1.2 gC.充电时,Na+通过离子交换膜从左室移向右室D.放电时,正极反应式为FeFe(CN)6+2Na+2e- Na2FeFe(CN)6答案B5.(2022福建漳州三模,9)羟基自由基(OH)具有强氧化性。我国科学家设计了一种能将苯酚氧化为CO2、H2O的原电池电解池组合装置(如图所示),该装置能实现发电、环保二位一体。设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是()A.a极每1 mol Cr2O72-参与反应,通过质子交换膜的H+数目理论上为
11、8NAB.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71D.d极区苯酚被氧化的化学方程式为C6H5OH+28OH 6CO2+17H2O答案D6.(2022辽宁丹东一模,13)下图中,甲、乙是两个完全相同的光伏并网发电模拟装置,利用它们对煤浆进行脱硫处理。下列叙述中错误的是()A.光伏并网发电装置中a为负极B.石墨1上消耗1 mol Mn2+,甲、乙中各转移0.5 mol电子C.脱硫反应原理为15Mn3+FeS2+8H2O 15Mn2+Fe3+2SO42-+16H+D.处理60 g FeS2,石墨2上消耗7.5 mol H+答案B7.(2022黑
12、龙江哈师大附中三模,12)利用电解原理,可将氨转化为高纯H2,装置如图。下列说法正确的是()A.电解过程中OH-由左向右移动B.工作时,b极连电源的正极C.a极的电极反应式为2NH3-6e-+6OH- N2+6H2OD.若原两极溶液质量相等,当通入0.2 mol氨并完全反应时,两极溶液质量差为10.8 g答案C8.(2022贵州遵义三模,13)利用电化学原理,模拟工业电解法来处理含Cr2O72-的废水,如下图所示。电解过程中溶液中发生反应:Cr2O72-+6Fe2+14H+ 2Cr3+6Fe3+7H2O。下列说法中不正确的是()A.石墨是负极B.当电路中有3 mol电子转移时,Fe()上有56
13、 g铁参与反应C.在反应前后甲装置中NO3-的数目不变D.石墨上的反应是2N2O5+O2+4e- 4NO3-答案B9.(2022河北石家庄一模,12)(双选)我国科学家研究出一种新型水系Zn-C2H2电池(结构如图),能实现乙炔加氢又能发电,其开路电位、峰值功率密度和能量密度均远高于Zn-CO2电池,同时这种电池设计可广泛适用于其他炔烃。已知放电时Zn转化为ZnO,电池工作时下列说法正确的是()A.电流由b极经外电路流向a极B.右侧极室中c(KOH)减小C.a极的电极反应式为C2H2+2e-+2H2O C2H4+2OH-D.每有0.2 mol OH-通过阴离子交换膜,a极消耗2.24 L C2
14、H2答案BC10.(2022山东,13,4分)(双选)设计如图装置回收金属钴。保持细菌所在环境pH稳定,借助其降解乙酸盐生成CO2,将废旧锂离子电池的正极材料LiCoO2(s)转化为Co2+,工作时保持厌氧环境,并定时将乙室溶液转移至甲室。已知电极材料均为石墨材质,右侧装置为原电池。下列说法正确的是()A.装置工作时,甲室溶液pH逐渐增大B.装置工作一段时间后,乙室应补充盐酸C.乙室电极反应式为LiCoO2+2H2O+e- Li+Co2+4OH-D.若甲室Co2+减少200 mg,乙室Co2+增加300 mg,则此时已进行过溶液转移答案BD11.(2022山西晋中二模,12)近日,一种新型水系
15、可充电无隔膜Zn/MnO2液流电池备受关注,该电池具有成本低、高离子导电率、高安全性和环境友好性等特点。电池以锌箔、石墨毡为集流体,ZnSO4和MnSO4的混合液作电解质溶液。下列说法错误的是()A.过程是充电过程,过程是放电过程B.充电时锌箔和电源的负极相连C.充电时阳极反应为Mn2+-2e-+2H2O MnO2+4H+D.放电时,当外电路转移1 mol e-时,两极板质量变化的差为22 g答案D12.(2022山东,15,4分)(双选)Cu2-xSe是一种钠离子电池正极材料,充放电过程中正极材料立方晶胞(示意图)的组成变化如图所示,晶胞内未标出因放电产生的0价Cu原子。下列说法正确的是()
16、A.每个Cu2-xSe晶胞中Cu2+个数为xB.每个Na2Se晶胞完全转化为Cu2-xSe晶胞,转移电子数为8C.每个NaCuSe晶胞中0价Cu原子个数为1-xD.当NayCu2-xSe转化为NaCuSe时,每转移(1-y)mol电子,产生(1-x)mol Cu原子答案BD创新篇创新“隔膜”在电化学中的应用1.(2023届辽宁鞍山质检一,12)工业电解丙烯腈(CH2CHCN)制己二腈NC(CH2)4CN的原理如图所示。下列相关说法正确的是()A.乙室电极反应:2H2O-4e- O2+4H+B.该生产过程离子交换膜为阴离子交换膜C.甲室碳棒为阳极,工作温度较高电极会有损耗D.生产中若收集44.8
17、 L气体,转移电子8 mol答案A2.(2021湖北,15,3分)Na2Cr2O7的酸性水溶液随着H+浓度的增大会转化为CrO3。电解法制备CrO3的原理如图所示。下列说法错误的是()A.电解时只允许H+通过离子交换膜B.生成O2和H2的质量比为81C.电解一段时间后阴极区溶液OH-的浓度增大D.CrO3的生成反应为Cr2O72-+2H+ 2CrO3+H2O答案A3.(2020山东,10,2分)微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置,利用微生物处理有机废水获得电能,同时可实现海水淡化。现以NaCl溶液模拟海水,采用惰性电极,用下图装置处理有机废水(以含CH3COO-的溶液为例)。下列说法错误
18、的是()A.负极反应为CH3COO-+2H2O-8e- 2CO2+7H+B.隔膜1为阳离子交换膜,隔膜2为阴离子交换膜C.当电路中转移1 mol电子时,模拟海水理论上除盐58.5 gD.电池工作一段时间后,正、负极产生气体的物质的量之比为21答案B4.(2019课标,12,6分)利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成,电池工作时MV2+/MV+在电极与酶之间传递电子,示意图如下所示。下列说法错误的是()A.相比现有工业合成氨,该方法条件温和,同时还可提供电能B.阴极区,在氢化酶作用下发生反应H2+2MV2+ 2H+2MV+C.正极区,固氮酶为催化剂,N2发生还原反应生成NH3D.电池工作时质子
19、通过交换膜由负极区向正极区移动答案B5.(2023届湖北黄冈9月调研,14)一种新型短路膜电化学电池消除CO2装置如图所示。下列说法错误的是()A.负极反应为H2+2OH-2e- 2H2OB.正极反应消耗标准状况下22.4 L O2,理论上需要转移4 mol电子C.短路膜和常见的离子交换膜不同,它既能传递离子,还可以传递电子D.该装置可用于空气中CO2的捕获,缓解温室效应答案A6.(2021广东,16,4分)钴(Co)的合金材料广泛应用于航空航天、机械制造等领域。如图为水溶液中电解制备金属钴的装置示意图。下列说法正确的是()A.工作时,室和室溶液的pH均增大B.生成1 mol Co, 室溶液质
20、量理论上减少16 gC.移除两交换膜后,石墨电极上发生的反应不变D.电解总反应:2Co2+2H2O2Co+O2+4H+答案D7.(2022河北,12,4分)(双选)科学家研制了一种能在较低电压下获得氧气和氢气的电化学装置,工作原理示意图如下。下列说法正确的是()A.电极b为阳极B.隔膜为阴离子交换膜C.生成气体M与N的物质的量之比为21D.反应器中反应的离子方程式为4Fe(CN)63-+4OH- 4Fe(CN)64-+O2+2H2O答案BD8.(2022河北唐山二模,9)某科研小组用碱性甲烷燃料电池制备Co(H2PO2)2,其工作原理如图所示(已知电解装置的电极材料分别为金属钴和不锈钢)。下列
21、有关说法错误的是()A.N电极为不锈钢B.n电极处电极反应式为CH4-8e-+8OH- CO2+6H2OC.电解一段时间后,N极区溶液pH增大D.a膜、c膜均为阳离子交换膜答案B9.(2023届重庆一中10月月考,12)以I2为原料,通过电解法制备KIO3的实验装置如图所示。电解前,先将一定量的精制I2溶于过量KOH溶液,发生反应3I2+6KOH KIO3+5KI+3H2O,将反应后的溶液加入阳极区。另将氢氧化钾溶液加入阴极区,电解槽用水冷却。下列说法不正确的是()A.K+会穿过离子交换膜向右侧移动B.阳极发生的电极反应为I-+6OH-6e- IO3-+3H2OC.当外电路转移0.1 mol
22、e-,阴极区增重3.9 gD.若电流利用率为100%,电解法制KIO3碘原子的利用率是直接歧化法的6倍答案C10.(2022新疆二模,12)电解合成1,2-二氯乙烷的实验装置如图所示。下列说法中不正确的是()A.a为电源正极B.该装置总反应为CH2CH2+2NaCl+2H2O ClCH2CH2Cl+2NaOH+H2C.X、Y依次为阳离子交换膜、阴离子交换膜D.液相反应为CH2CH2+2CuCl2 ClCH2CH2Cl+2CuCl(s)答案C11.(2021全国甲,13,6分)乙醛酸是一种重要的化工中间体,可用如下图所示的电化学装置合成。图中的双极膜中间层中的H2O解离为H+和OH-,并在直流电
23、场作用下分别向两极迁移。下列说法正确的是()A.KBr在上述电化学合成过程中只起电解质的作用B.阳极上的反应式为+2H+2e-+H2OC.制得2 mol 乙醛酸,理论上外电路中迁移了1 mol 电子D.双极膜中间层中的H+在外电场作用下向铅电极方向迁移答案D12.(2021天津,11,3分)下图所示电解装置中,通电后石墨电极上有O2生成,Fe2O3逐渐溶解,下列判断错误的是()A.a是电源的负极B.通电一段时间后,向石墨电极附近滴加石蕊溶液,出现红色C.随着电解的进行,CuCl2溶液浓度变大D.当0.01 mol Fe2O3完全溶解时,至少产生气体336 mL(折合成标准状况下)答案C13.(
24、2021湖南,10,3分)锌/溴液流电池是一种先进的水溶液电解质电池,广泛应用于再生能源储能和智能电网的备用电源等。三单体串联锌/溴液流电池工作原理如图所示:下列说法错误的是()A.放电时,N极为正极B.放电时,左侧贮液器中ZnBr2的浓度不断减小C.充电时,M极的电极反应式为Zn2+2e- ZnD.隔膜允许阳离子通过,也允许阴离子通过答案B14.(2023届江西南昌摸底,14)NaBH4-H2O2燃料电池有望成为低温环境下工作的便携式燃料电池,其工作原理如图所示。下列有关NaBH4-H2O2燃料电池的说法错误的是()A.b为正极,电极反应为H2O2+2e- 2OH-B.放电过程中,a极区B元
25、素被氧化C.放电过程中,b极区NaOH浓度增大D.电池中的离子交换膜为阳离子交换膜答案B15.(2021重庆新高考适应卷,10)双极膜在电渗析中应用广泛,它由阳离子交换膜和阴离子交换膜复合而成。双极膜内层为水层,工作时水层中的H2O解离成H+和OH-,并分别通过离子交换膜向两侧发生迁移。下图为NaBr溶液的电渗析装置示意图。下列说法正确的是()A.出口2的产物为HBr溶液B.出口5的产物为硫酸溶液C.Br-可从盐室最终进入阳极液中D.阴极电极反应式为2H+2e- H2答案D16.(2023届河南部分重点中学8月联考,13改编)利用浓差电池电解Na2SO4溶液(a、b电极均为石墨电极),可制得O
26、2、H2、H2SO4和NaOH,反应原理如图所示。下列说法正确的是()A.b电极的电极反应为2H2O+2e- H2+2OH-B.c、d分别为阴离子交换膜和阳离子交换膜C.浓差电池放电过程中,Cu(2)电极上的电极反应为Cu2+2e- CuD.浓差电池从开始工作到放电结束,电解池理论上可制得160 g NaOH答案D17.(2023届河北唐山摸底,13)(双选)以甲烷燃料电池为电源电解NaB(OH)4溶液制备H3BO3的工作原理如图所示。下列叙述错误的是()A.燃料电池通入氧气的电极接电解池的Y电极B.N室中:a%b%C.、膜为阳离子交换膜,膜为阴离子交换膜D.理论上每生成1 mol产品,需消耗甲烷的体积为2.8 L(标准状况)答案AB第 32 页 共 32 页