2022届高三化学高考备考一轮复习电化学计算专项训练

这是一份2022届高三化学高考备考一轮复习电化学计算专项训练，共24页。试卷主要包含了单选题，工业流程题，原理综合题等内容，欢迎下载使用。
一、单选题（15题）
1．近日，湘潭大学和安徽工程大学团队合作研发出以催化剂为电极组建的整体尿素电解体系，实现了高效节能制氢，其工作原理如图所示。下列说法错误的是
A．N为电源的负极，向b电极迁移
B．b电极反应式为
C．当外电路通过时，a电极析出(标准状况)气体
D．电极更易吸附尿素分子并促进化学键断裂
2．某实验室设计了如图装置制备。双极膜是阴、阳复合膜，层间的解离成和并分别通过阴、阳膜定向移动。下列说法错误的是
A．为负极
B．石墨电极反应式为
C．双极膜中产生的移向Pt电极
D．每消耗时双极膜中消耗
3．某兴趣小组利用电化学原理降解酸性废水中的NO，装置如图所示。下列说法正确的是
A．Pt 电极可用Cu电极代替
B．负极反应式为： 2NO+10e- +12H+=N2+6H2O
C．溶液中电子通过质子交换膜由Ag电极向Pt电极移动
D．若外电路转移lml电子，则膜两侧电解液质量共减少38.3g
4．臭氧(O3)是一种强氧化剂，常用于消毒灭菌等，可用下图电解稀硫酸制得O3，下列说法正确的是
A．图中特制惰性电极C为阳极
B．电解一段时间后停止电解，溶液的pH显著变大
C．电解开始后电子的移动方向为：A→C→D→B
D．电解一段时间后E、F处分别收集到xL和yL气体(标准状况)，则F处收集的气体中O3所占的体积分数为(忽略O3的分解)
5．如图是甲烷燃料电池的工作原理模拟示意图，下列说法不正确的是
A．电极B为正极
B．在电极A上发生氧化反应
C．电极A区发生反应：
D．当有通过外电路时，有通过阴离子交换膜
6．镁货源储量丰富价格低廉：可充放电有机电解液镁电池模型如图，它具有较高的离子电导率、可充放电、对环境友好的优点，原电池反应为4Mg+2MnO2=MgMn2O4，已知电量Q与电流强度I和通电时间t之间满足关系：Q=It。下列表述错误的是
A．放电时，r—MnO2参与正极反应
B．放电时，Mg2+向正极移动，电子从Mg电极经导线流向MnO2电极
C．充电时，阳极反应式为MgMn2O4-2e-=2MnO2+Mg2+
D．电池在电流强度为0.5A时工作5min，理论消耗Mg0.14g(F=96500C•ml-1)
7．中国向世界郑重承诺，努力争取2060年前完成“碳中和”。一种微生物电解池(MEC)既可以处理有机废水，又有助于降低碳排放，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是
A．a电极为MEC的阳极
B．MEC工作时，质子将从a电极室向b电极室迁移
C．b电极的电极反应式为CO2+8e-+8H+=CH4+2H2O
D．a电极室产生的CO2与b电极室消耗的CO2相等
8．以为原料，采用电解法制取的装置如图。下列说法中正确的是
A．电子由铅合金经溶液流到金属DSA电极
B．每转移1mle-时，阳极电解质溶液的质量减少8g
C．阴极主要电极反应式为+6e-+6H+→+2H2O
D．反应结束后阳极区pH增大
9．用原电池原理可以除去酸性废水中的三氯乙烯、，其原理如图所示(导电壳内部为纳米零价铁)。下列说法错误的是
A．Fe3O4为正极材料，起导电作用
B．正极电极反应式：
C．在溶液中，Fe2+失去的电子总数等于获得的电子总数
D．工作一段时间后，废水的pH将增大
10．一种新型电池的工作原理如图所示。该电池工作时，下列说法错误的是
A．Pt/C电极为负极，质子通过交换膜从负极区移向正极区
B．正极发生还原反应，电极反应为：NO＋4H＋＋3e－＝NO↑＋2H2O
C．反应池中发生总反应4NO＋3O2＋2H2O＝4HNO3，实现HNO3再生
D．理论上，当消耗22.4 L(标准状况下)H2时，会消耗1 ml O2
11．甲酸是基本有机化工原料之一，广泛用于农药、皮革、染料、医药和橡胶等工业。某科研团队利用光催化制甲酸如图所示：已知：2CO2+2H2O=2HCOOH+O2 △H>0.下列说法错误的是
A．电极M为负极，电极N为正极
B．该装置把光能和化学能转化为电能
C．正极电极反应式为CO2+2e-+2H+=HCOOH
D．若制得9.2gHCOOH，不考虑气体溶解，整套装置质量增加5.6g
12．科学家设计利用电化学原理回收CO2达到节能减排的目的，实验装置如图所示。已知在碱性条件下，卤素单质可以将乙醇氧化为乙醛，一段时间后测得a电极有HCOO-生成，下列说法不正确的是
A．b为负极
B．当电路中转移1mle-时，d电极产生1mlCH3CHO
C．e为阳离子交换膜、f为阴离子交换膜
D．a电极的电极反应式为
13．2017-2020年，国家相继出台一系列政策，扶持光伏发电项目建设。图1是太阳能电池工作示意图，与图2装置联合可实现能量的转化和储存。下列有关说法正确的是
A．图2交换膜一定为阳离子交换膜
B．图2右池电极反应为：
C．Y接太阳能电池N极
D．每转移1ml电子，图2右池溶液中n(H+)的变化量为4ml
14．二氧化氯是国际上公认的高效、广谱、安全的杀菌消毒剂，如图是用石墨做电极通过电解法制取的工艺。下列说法正确是

A．电极A接电源的负极
B．为阳极产物
C．阴极溶液的pH将减小
D．阴极产生气体时，通过阳离子交换膜的阳离子数为
15．变废为宝是化学家为人类社会作出的巨大贡献。据报道，我国科学家在固体氧化物燃料电池技术研发方面取得新突破，利用该技术处理废气并回收能量，得到单质硫，其原理如图所示。
下列说法正确的是
A．电极a为电池正极电极
B．电极a上的电极反应式为
C．放电时电子从a极经负载到b极再到a极
D．电路中每流过电子时，b极消耗
二、工业流程题（1题）
16．和都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿(主要成分为，还含有少量MgO、等杂质)来制备。工艺流程如下；
回答下列问题：
(1)“酸浸”实验中，铁的浸出率结果如图所示。由图可知，当铁的浸出率为80%时，所采用的实验条件为______。
(2)“酸浸”后，钛主要以形式存在，写出相应反应的离子方程式______。
(3)沉淀与双氧水、氨水反应40min所得实验结果如下表所示：
分析40℃时转化率最高的原因______。
(4)若“滤液②”中，加入双氧水和磷酸(设溶液体积增加1倍)，使恰好沉淀完全即溶液中，此时是否有沉淀生成?______(列式计算说明理由)[已知、的分别为、]．
(5)写出“高温煅烧②”中由制备的化学方程式______。
(6)一种钛酸锂二次电池原理如图，放电时由N极层状材料中脱出经由电解质嵌入M极层状材料中，充电时N极电极反应方程式为______，放电时M极每增重7g，负载中转移电子数为______。
三、原理综合题（3题）
17．I、锂锰电池的体积小、性能优良，是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示，其中电解质LiClO4，溶于混合有机溶剂中，Li+通过电解质迁移入MnO2晶格中，生成LiMnO2.回答下列问题：
(1)外电路的电子流动方向是由___________极流向___________极(填字母)。
(2)电池负极反应式为___________。
(3)是否可用水代替电池中的混合有机溶剂？___________(填“是”或“否”)，原因是___________。
(4)MnO2可与KOH和KClO3在高温下反应，生成K2MnO4，反应的化学方程式为___________。K2MnO4在酸性溶液中歧化，生成KMnO4和MnO2的物质的量之比为___________。
(5)CO2的资源化利用能有效减少CO2排放，充分利用碳资源。电解法转化CO2可实现CO2资源化利用。电解CO2制HCOOH的原理示意图如下。
①写出阴极CO2还原为HCOO−的电极反应式：___________。
②电解一段时间后，阳极区的KHCO3溶液浓度降低，其原因是___________。
18．(1)习近平总书记提出“绿水青山就是金山银山”，因此研究NOx、SO2等大气污染物的妥善处理具有重要意义。SO2的排放主要来自煤的燃烧，工业上常用氨水作为吸收液吸收工业废气中的SO2。
已知吸收过程中相关反应的热化学方程式如下：
① ；
② ；
③ ；
则反应的_______kJ/ml。
(2)甲醇在工业上利用水煤气合成，反应为 。在一定条件下，将2mlCO和4mlH2通入密闭容器中进行反应，当改变某一外界条件(温度或压强)时，反应达到平衡时CH3OH的体积分数φ(CH3OH)变化趋势如图1所示。
①M点CO的转化率为_______。
②X轴上a点的数值比b点_______(填“大”或“小”)。某同学认为上图中Y轴表示温度，你认为他判断的理由是_______。
(3)已知CO2催化加氢合成乙醇的反应原理为 。m代表起始时的投料比，即。m=3时，该反应达到平衡状态后MPa，恒压条件下各物质的物质的量分数与温度的关系如图2所示。温度时，反应达到平衡时的Kp=_______。(保留两位有效数字)
(4)科学家利用图3所示装置可以将CO2转化为气体燃料CO(电解质溶液为稀硫酸)，该装置工作时，导线中通过2ml电子后，假定体积不变，M极电解质溶液的pH____(填“增大”“减小”或“不变”)，M、N两极电解质溶液变化的质量差|Δ(M)|-|Δ(N)|=___g。
19．氮氧化物的治理有助于改善环境，比如雾霾、酸雨的治理。回答下列问题：
(1)已知：
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH1=-574 kJ·ml-1
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH2=-1160 kJ·ml-1
则CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=_______kJ·ml-1。
(2)NH3可用于催化选择性还原NO，在不同温度下，发生反应6NO(g)+4NH3(g)⇌5N2(g)+6H2O(g) H0，正反应吸热，该装置把光能转化为电能和化学能，故B错误；
C．正极CO2得电子生成甲酸，电极反应式为CO2+2e-+2H+=HCOOH，故C正确；
D．9.2gHCOOH的物质的量是0.2ml，根据总反应方程式2CO2+2H2O=2HCOOH+O2，若制得9.2gHCOOH，整套装置吸收0.2ml二氧化碳、放出0.1ml氧气，所以整套装置质量增加8.8g-3.2g=5.6g，故D正确；
选B。
12．B
【分析】
由题干中乙醇氧化为乙醛，可判断出d发生了氧化反应，d为阳极；又根据电中性的原理，可以推断出离子交换膜；根据得失电子守恒可以推断出阴阳极的电极反应式。
【详解】
a电极上CO2转化为HCOO-，发生还原反应,电极反应式为，则a为阴极、b为负极，A正确、B错误；a电极上产生HCOO-，需要补充阳离子保持溶液呈电中性，所以e为阳离子交换膜，K+通过阳离子交换膜进入阴极室，同理f为阴离子交换膜，C正确；d电极的电极反应式为，溶液中发生反应，当电路中转移1mle-时，d电极产生0.5mlCH3CHO，D正确。
【点睛】
本题主要考查了电解原理在实际生活、生产中的应用。体现了“证据推理与模型认知”“科学态度与社会责任”的核心素养。将题干中的信息“在碱性条件下，卤素单质可以将乙醇氧化为乙醛，一段时间后测得a电极有HCOO-生成”与图像信息结合起来，利用电解原理确定阴阳极，分析电极反应。
13．B
【分析】
由题意知，图1为太阳能电池工作示意图，属于原电池，图2与图1联合时，图2为电解池，由图2知，X电极反应为，发生还原反应，故X为阴极，与电源负极相连，由图1可知，电池的阳离子向P电极移动，所以P电极是太阳能电池的正极，N电极为负极，故X电极连接N电极，Y电极连接P电极。
【详解】
A．由分析知，X电极流入电子，Y电极失去电子，为了维持电荷守恒，可以是阳极室的阳离子（如H+）移入阴极室，也可以是阴极室阴离子阴离子（如）移入阳极室，故交换膜可以是阳离子或阴离子交换膜，A错误；
B．由图2知，Y极VO2+失电子转化为，对应电极反应为：VO2+-e-+H2O=+2H+，B正确；
C．由分析知，Y电极连接太阳能电池P电极，C错误；
D．由Y电极反应为VO2+-e-+H2O=+2H+，知每转移1ml电子，右池中有2ml H+生成，D错误；
故答案选B。
14．B
【分析】
由钠离子的移动方向可知，电极A为电解池的阳极，氯离子在阳极上失去电子发生氧化反应生成二氧化氯，电极反应式为Cl——5e—+2H2O=ClO2↑+4H+，电极B为阴极，水在阴极上得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，电极反应式为2 H2O+2e—= H2↑+2OH—。
【详解】
A．由分析可知，电极A为电解池的阳极，接电源的正极，故A错误；
B．由分析可知，电极A为电解池的阳极，氯离子在阳极上失去电子发生氧化反应生成二氧化氯，故B正确；
C．由分析可知，电极B为阴极，水在阴极上得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，溶液的pH增大，故C错误；
D．缺标准状况，无法计算阴极产生氢气的物质的量，无法计算通过阳离子交换膜的阳离子数，故D错误；
故选B。
15．B
【分析】
根据原理图得出负极H2S即电极a失电子发生氧化反应，电极反应为：2H2S+2O2--4e-═S2+2H2O，正极O2即电极b得电子发生还原反应，电极反应为：O2+4e-=2O2-。
【详解】
A． 电极a上H2S失电子发生氧化反应，为电池负极，故A错误；
B． 电极a上失电子发生氧化反应，电极反应式为，故B正确；
C． 放电时电子从a极经负载到b极，电子只在外电路中流动，内电路中是电解质离子定向移动，故C错误；
D． 正极O2即电极b得电子发生还原反应，电极反应为：O2+4e-=2O2-，所以电路中每流过4ml电子，正极消耗1mlO 2，气体不一定是标准状态，b极不一定消耗，故D错误；
故选B。
16．100℃、3h(2.8~3h) 低于40℃，转化反应速率慢，超过40℃，双氧水分解与氨气逸出导致转化率下降 恰好沉淀完全时，， ，因此不会生成沉淀
【分析】
、MgO、加入硫酸，与盐酸反应生成FeCl2、、MgCl2，和硫酸不反应，滤渣是，滤液①中含有FeCl2、、MgCl2，滤液①水解过滤生成沉淀，滤液②中含有FeCl2、MgCl2，滤液②加入过氧化氢把Fe2+氧化为Fe3+，加入磷酸生成FePO4沉淀，FePO4、Li2CO3、H2C2O4灼烧生成。
【详解】
(1)由图可知，100℃、3h(2.8~3h)铁的浸出率为80%时；
(2)“酸浸”时与盐酸反应生成FeCl2、，钛主要以形式存在，反应的离子方程式是；
(3)低于40℃，转化反应速率慢，超过40℃，双氧水分解与氨气逸出导致转化率下降，所以40℃时转化率最高；
(4)恰好沉淀完全时，， ，因此不会生成沉淀；
(5) FePO4、Li2CO3、H2C2O4灼烧生成、二氧化碳、水，由制备的化学方程式；
(6)放电时由N极层状材料中脱出经由电解质嵌入M极层状材料中，放电时M是正极、N是负极，充电时N极是阴极，电极反应方程式为，放电时M极发生反应FePO4+e-+Li+= LiFePO4，所以每增重7g，负载中转移电子数为NA。
【点睛】
本题以钛铁矿制备和为载体，考查化学工艺流程，明确各步反应原理是解题关键，熟悉根据溶度积常数的计算，培养解决实际问题的能力。
17．a b Li-e− = Li+ 否 电极Li是活泼金属，能与水反应 3MnO2+KClO3+6KOH3K2MnO4+KCl+3H2O 2∶1 CO2++2e−=HCOO−+或CO2+H++2e−=HCOO−或CO2+ H2O +2e−=HCOO− +H+ 阳极产生O2，pH减小，浓度降低；K+部分迁移至阴极区
【分析】
(1)形成原电池反应时，Li为负极，被氧化，电极方程式为Li-e-=Li+，MnO2为正极，被还原，电极方程式为MnO2+e-+Li+=LiMnO2；
【详解】
(1)Li为负极，MnO2为正极，原电池工作时，外电路的电流方向从正极到负极，即从b极流向a极，电子流向从a到b；
(2) Li为负极，被氧化，电极方程式为Li-e-=Li+；
(3)因负极材料为Li，可与水反应，则不能用水代替电池中的混合有机溶剂；
(4)二氧化锰与KOH和KClO4在高温下反应，生成锰酸钾(K2MnO4)和KCl，反应中化合价变化的元素为Mn、Cl，Mn元素由+4价升高为+6，Cl元素化合价由+5降低为-1，根据化合价升降相等，则二氧化锰与氯酸钾的物质的量之比为3：1，再根据原子守恒配平方程式为：3MnO2+KClO3+6KOH3K2MnO4+KCl+3H2O；K2MnO4在酸性溶液中歧化，生成KMnO4和MnO2，反应中Mn元素化合价分别由+6价升高到7价、降低到+4价，反应的方程式为：3K2MnO4+4HCl=2KMnO4+MnO2+2H2O+4KCl，生成KMnO4和MnO2的物质的量之比为2:1；
(5)①阴极CO2还原为HCOO-的电极反应是二氧化碳得到电子生成甲酸根离子或在碳酸氢根离子溶液中生成甲酸根离子和碳酸根离子，结合电子守恒、电荷守恒和原子守恒书写电极反应为：CO2++2e−=HCOO−+或CO2+H++2e−=HCOO−或CO2+ H2O +2e−=HCOO− +H+，
②电解一段时间后，阳极区的KHCO3溶液浓度降低升温原因是：阳极氢氧根离子失电子生成氧气，电极附近氢离子浓度增大，pH减小和碳酸氢根离子反应，浓度降低，K+部分迁移至阴极区。
18．2a+2b+c 25% 小 该反应正反应是放热反应，温度降低，平衡正移，将增大 0.00095 不变 -18
【详解】
(1)由已知热化学方程式2①+2②+③，结合盖斯定律得：△H=2△H1+2△H2+△H3=(2a+2b+c) kJ/ml；
(2)①由已知条件列三段式如下：，，解得x=0.5，；
②由于该反应正反应是放热反应，温度越低，平衡正移，φ(CH3OH)将增大，故a点的值小于b点；
(3)温度升高，反应逆向进行，所以产物的物质的量是逐渐减少的，反应物的物质的量逐渐增大，由题图2可知，曲线a代表的物质为H2，b表示CO2，c为H2O，d为C2H5OH。m=3，设n(CO2)=3 ml，n(H2)=9 ml，生成的C2H5OH的物质的量为x ml，列三段式如下：，根据图示n(CO2)= n(C2H5OH)，即3-2x=x，解得x=1，则平衡时n(CO2)=1 ml ，n(H2)=3 ml，n(C2H5OH)=1 ml，n(H2O)=3 ml ，则Kp===0.00095；
(4)由图可知，电子由M极到N极，说明M极为负极；M极电极反应为2H2O-4e-=O2+4H+，N极电极反应为2CO2+4H++4e=2CO+2H2O，导线中通过2 ml电子后，则负极产生2 ml H+，通过质子交换膜的H+为2 ml，即M极电解质溶液中H+没有改变，M极电解质溶液的pH不变；M极加入的是H2O，产生了O2，转移到N级H+，M级溶液质量没有变化|Δ(M)|=0，N极增加的实际是O和H，增加O原子的物质的量为1 ml，转移过来的H+为2 ml，则N极电解质溶液|Δ(N)|=1×16+2×1=18g，故|Δ(M)|-|Δ(N)|= -18g。
19．-867 1.0 温度过高，催化剂活性降低或反应放热，升温平衡逆向移动 阴 2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O 0.8
【详解】
(1)根据盖斯定律，用1/2(①+②)可以得到方程CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)，所以△H=1/2×(-574 kJ/ml+(-1160 kJ/ml)=-867kJ•ml-1；
(2)①由图可知，氨氮比为1.0时，NO的转化率最高，则还原NO的合适条件=1.0；
②6NO(g)+4NH3(g)⇌5N2(g)+6H2O(g) H