鲁科版 2023高考化学一轮复习十五化学能与电能的相互转化课时练习

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十五化学能与电能的相互转化题组一：原电池(建议用时：15分钟)1．如图为锌铜原电池装置图，下列说法不正确的是(　　)A．电子经导线由Zn极流向Cu极B．该装置的总反应Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋CuC．一段时间后，A池带正电荷，B池带负电荷D．取出盐桥，电流表指针不再偏转2．某兴趣小组设计了如图所示原电池装置(盐桥中吸附有饱和K2SO4溶液)。下列说法正确的是(　　)A．该原电池的正极反应式为Cu2＋＋2e－===CuB．甲烧杯中溶液的红色逐渐变浅C．盐桥中的SO移向甲烧杯D．若将甲烧杯中的溶液换成稀硝酸，电流表指针反向偏转加固训练:如图为一原电池装置，下列叙述中正确的是(　　)①铜离子在铜片表面被还原　②盐桥中的K＋移向ZnSO4溶液　③电流从锌片经导线流向铜片　④铜是正极，铜片上有气泡产生　⑤正极反应为Cu2＋＋2e－===Cu　⑥实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作　⑦将锌片浸入CuSO4溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同A．①⑤⑦　B．①③④　C．②⑤⑦　D．④⑥⑦3.(改编题)某小组为了探究电化学原理，设计了如图所示的电化学装置，电极Ⅰ为锌，其他电极均为石墨，盐桥是浸泡了饱和氯化钾溶液的琼脂，丙池是滴加了酚酞的氯化钠溶液，下列叙述正确的是(　　)A．电子由电极Ⅳ通过外电路流向电极ⅠB．装置工作过程中Ⅲ电极周围出现红色C．电极Ⅱ发生氧化反应D．盐桥中Cl－向甲池移动4．环境监察局常用“定电位”NOx传感器来监测化工厂的氮氧化物气体是否达到排放标准，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是(　　)A．对电极是负极B．工作电极上发生的电极反应为NO2＋2e－＋2H＋===NO＋H2OC．对电极的材料可能为锌D．传感器工作时H＋由工作电极移向对电极5．(2022·合肥模拟)NO2是大气的主要污染物之一，某研究小组设计如图所示的装置对NO2进行回收利用，装置中a、b均为多孔石墨电极。下列说法错误的是(　　)A．a为电池的负极，发生氧化反应B．电子流向a电极→用电器→b电极→溶液→a电极C．一段时间后，a极附近HNO3浓度增大D．电池总反应为4NO2＋O2＋2H2O===4HNO36．(2022·南昌模拟)某研究性学习小组根据反应2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4===2MnSO4＋5Fe2(SO4)3＋K2SO4＋8H2O设计如图原电池，其中甲、乙两烧杯中各物质的物质的量浓度均为1 mol·L－1，溶液的体积均为200 mL，盐桥中装有饱和K2SO4溶液。回答下列问题：(1)此原电池的负极是石墨________(填“a”或“b”)，电池工作时，盐桥中的SO移向________(填“甲”或“乙”)烧杯。(2)正极反应式为____________________________。(3)下列反应通过原电池装置，可实现化学能直接转化为电能的是________(填序号)。A．2H2＋O22H2OB．CaO＋H2O===Ca(OH)2C．Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋(4)双液原电池的作用________。A．能量转化率高B．能提供持续稳定的电流C．形成闭合回路加固训练:十九大报告中提出要“打赢蓝天保卫战”，意味着对大气污染防治比过去要求更高。二氧化硫—空气质子交换膜燃料电池实现了制硫酸、发电、环保三位一体的结合，原理如图所示。下列说法正确的是(　　)A．该电池放电时质子从电极b移向电极aB．电极a附近发生的电极反应为SO2＋2H2O－2e－===H2SO4＋2H＋C．电极b附近发生的电极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－D．相同条件下，放电过程中消耗的SO2和O2的体积比为2∶1题组二：化学电源(建议用时：15分钟)1．(2022·沈阳模拟)中山大学化学科研团队首次将CsPbBr3纳米晶锚定在氨基化RGO包覆的αFe2O3(αFe2O3/AmineRGO/CsPbBr3)，构筑ZScheme异质结光催化剂，可有效降低电荷复合，促进电荷分离，从而提升光催化性能。光催化还原CO2和氧化H2O的反应路径如图。下列说法正确的是(　　)A．αFe2O3表面发生了还原反应B．该光催化转化反应可以消除温室效应C．“CsPbBr3纳米晶”表面上CO2转化为CH4的电极反应式为CO2＋8e－＋8H＋===CH4＋2H2OD．该催化转化的总反应涉及极性共价键、非极性共价键的断裂和形成加固训练:锂铜空气燃料电池容量高、成本低，具有广阔的发展前景。该电池通过一种复杂的铜腐蚀“现象”产生电力，其中放电过程为2Li＋Cu2O＋H2O===2Cu＋2Li＋＋2OH－，下列说法不正确的是(　　)A．放电时，正极的电极反应式为Cu2O＋H2O＋2e－===2OH－＋2CuB．放电时，电子透过固体电解质向Li极移动C．通空气时，铜电极被腐蚀，表面产生Cu2OD．整个反应过程中，氧化剂为O22．(2022·昆明模拟)某科研小组设计了一种新型双微生物燃料电池装置，如图所示。在a极将生活污水中的有机物(以C6H12O6为例)转化为CO2，b极将酸性工业废水中的硝酸盐转化为N2。下列说法不正确的是(　　)A．a电极反应式为C6H12O6－24e－＋6H2O===6CO2↑＋24H＋B．若b极产生了4.48 L(已换算为标准状况)的气体，则穿过质子交换膜进入左室的H＋数目为2NAC．电池工作时，电流由b极经负载流向a极，再经两电解质溶液回到b极D．若用该电池对铅蓄电池进行充电，b极接PbO2极加固训练:(2022·合肥模拟)DBFC是一种新型硼氢化钠燃料电池，其工作原理如图所示，下列说法中不正确的是(　　)A．硼氢化钠中H为－1价，过氧化氢中O也为－1价B．外电路中电子由a极移向b极C．该电池不适宜在高温环境下工作D．a极的电极反应式为BH－8e－＋2H2O===BO＋8H＋3.(原创题)微生物燃料电池(MFC)，是以微生物为催化剂将碳水化合物[用(CH2O)n表示]中的化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示。下列说法错误的是(　　)A．b电极为正极B．a的电极反应式为(CH2O)n＋nH2O－4ne－===nCO2＋4nH＋C．a电极的电势高于b电极D．MFC本质上是收获微生物代谢过程中生产的电子并传递而产生电流的系统加固训练:钠硫电池以熔融金属钠、熔融硫和多硫化钠(Na2Sx)分别作为两个电极的反应物，固体Al2O3陶瓷(可传导Na＋)为电解质，其原理如图所示：下列说法正确的是(　　)A．放电时，电极A为正极B．充电时，Na＋从电极A向电极B迁移C．充电时，电极B反应式为S－2e－===xSD．该电池工作的适宜温度应控制在25 ℃左右4．CaLiFePO4可充电电池的工作原理示意图如图，其中锂离子交换膜只允许Li＋通过，电池反应为xCa＋2Li1－xFePO4＋2xLi＋===xCa2＋＋2LiFePO4。下列说法正确的是(　　)A．LiPF6/LiAsF6电解质与Li2SO4溶液可互换B．充电时，当转移0.1 mol电子时，左室中电解质的质量减轻1.3 gC．充电时，阴极反应为Li1－xFePO4＋xLi＋＋xe－===LiFePO4D．放电时，Li1－xFePO4/LiFePO4电极发生Li＋脱嵌，充电时发生Li＋嵌入【方法规律】5．(能力拔高题)(2022·忻州模拟)K-CO2电池中活泼的钾负极容易产生枝晶状沉积物，导致正极催化剂活性不足与较高的充电过电位，容易引发电解液氧化分解，恶化电池性能。我国科研团队通过对该电池正、负极同时改进，实现了稳定高效且可逆循环的K-CO2电池。电池总反应为4KSn＋3CO22K2CO3＋C＋4Sn。下列说法错误的是(　　)A．活泼的钾负极替换成KSn合金是为了改善负极侧的枝晶问题B．电池的正极反应式为4K＋＋3CO2＋4e－===2K2CO3＋CC．在碳纳米管正极表面引入羧酸根离子，可以使放电产物更易于可逆分解，降低充电过电位D．充电时，每生成3 mol CO2，阴极质量减少156 g加固训练:如图所示，五层膜材料常用于汽车玻璃中的电致变色系统，其工作原理是在外接电源下，通过在膜材料内部发生氧化还原反应，实现对器件的光透过率进行多级可逆性调节。已知WO3和Li4Fe4[Fe(CN)6]3均为无色透明，LiWO3和Fe4[Fe(CN)6]3均为蓝色。下列有关说法不正确的是(　　)A．当外电路通过1 mol电子时，通过离子导体层的Li＋数目为NAB．为了获得较好的遮光效果，A应该接电源的负极C．该电致变色系统在较长时间的使用过程中离子导体层中Li＋的量可保持基本不变D．当B接电源正极时，离子储存层反应为：Fe4[Fe(CN)6]3＋4Li＋＋4e－===Li4Fe4[Fe(CN)6]3题组三：电解池(建议用时：15分钟)1．我国科学家发明的制取H2O2的绿色方法，原理如图所示(已知：H2O2H＋＋HO，Ka＝2.4×10－12)。下列说法错误的是(　　)A．催化剂可促进反应中电子的转移B．每生成1 mol H2O2，X膜上转移的离子为2 molC．b极上的电极反应为O2＋H2O＋2e－===HO＋OH－D．加大去离子水的流速和工作电流均可以增大H2O2的浓度2．(2022·南昌模拟)工业上处理黄铜矿(主要成分CuFeS2)的方法之一，是将其电解转变成Cu2S。其工作原理如图所示。下列说法不正确的是(　　)A．a电极为电解池的阳极B．每转移2 mol e－，则生成1 mol Cu2SC．氢离子由左室向右室移动D．CuFeS2在阴极得到电子生成的还原产物为Cu2S3．(2022·西安模拟)在强碱性条件下用电解法可除去废水中的CN－，装置如图所示。发生的相关反应有：①CN－－2e－＋2OH－===CNO－＋H2O；②2Cl－－2e－===Cl2↑；③3Cl2＋2CNO－＋8OH－===N2＋6Cl－＋2CO＋4H2O。下列说法正确的是(　　)A．通电过程中溶液pH不断增大B．铁电极上发生的反应为Fe－2e－===Fe2＋C．除去1 mol CN－，外电路至少需转移5 mol电子D．为了使电解池连续工作，需要不断补充NaCl4．(2022·南昌模拟)科学家利用多晶铜高效催化电解CO2制乙烯，原理如图所示。已知：电解前后电解液浓度几乎不变。下列说法错误的是(　　)A．铂电极产生的气体是O2和CO2B．铜电极的电极反应式为2CO2＋12HCO＋12e－===C2H4＋12CO＋4H2OC．通电过程中，溶液中HCO通过阴离子交换膜向左槽移动D．当电路中通过0.6 mol电子时，理论上能产生标准状况下C2H4 1.12 L5．随着电化学技术的发展和成熟，利用电解池合成的物种也越来越多。利用电化学法制备己二腈[NC(CH2)4CN]的原理如图所示。下列说法正确的是(　　)A．电极C(Ⅰ)为阴极B．若交换膜为阴离子交换膜，可维持两极区溶液浓度基本不变C．电解过程中阴极附近pH增大D．电极C(Ⅱ)上的电极反应式为2CH2===CHCN＋2H2O＋2e－===NC(CH2)4CN＋2OH－加固训练:下图装置(Ⅰ)是一种可充电电池，装置(Ⅱ)为电解池。装置(Ⅰ)的离子交换膜只允许Na＋通过，已知电池充、放电的化学方程式为2Na2S2＋NaBr3Na2S4＋3NaBr，当闭合开关K时，电极X附近溶液变红。下列说法正确的是(　　)A．闭合开关K时，Na＋从右到左通过离子交换膜B．闭合开关K时，负极反应式为3NaBr－2e－===NaBr3＋2Na＋C．闭合开关K时，当有0.1 mol Na＋通过离子交换膜时，X电极上放出标准状况下气体1.12 LD．闭合开关K时，电极X的电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑题组四：电化学计算(建议用时：15分钟)1．(2022·福建泉州检测)甲、乙两个电解池均以铂为电极，且互相串联，甲池中盛有AgNO3溶液，乙池中盛有一定量的某盐溶液，通电一段时间后，测得甲池电极的质量增加2.16 g，乙池电极上析出0.24 g金属，则乙池中的溶质可能是(　　)A．CuSO4　B．MgSO4　C．Al(NO3)3　D．Na2SO42．用惰性电极电解一定浓度的CuSO4溶液时，通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1 mol Cu2(OH)2CO3后，恰好恢复到电解前的浓度和pH(不考虑二氧化碳的溶解)。则电解过程中转移的电子的物质的量为(　　)A．0.4 mol　B．0.5 mol　C．0.6 mol　D．0.8 mol【方法规律】解答电化学计算题的关键(1)根据电池装置图示，分清是原电池还是电解池，正确判断电极的名称。(2)结合原电池的工作原理或电解原理，结合电解质溶液的种类，正确判断电极的产物。(3)依据得失电子守恒，建立各电极上产物间的定量关系，列式、计算。3．(2022·阜阳模拟)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↑＋2H2OC．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 mol O2加固训练:用惰性电极电解2 L 0.5 mol·L－1的硝酸银溶液，当在电路中通过0.1 mol电子后，调换正、负极，电路中又通过了0.2 mol电子，此时溶液pH为(假设溶液体积不变)(　　)A．1　　　B．2　　　C．3　　　D．无法确定4．如图是一套电化学装置，对其有关说法错误的是(　　)A．装置A是原电池，装置B是电解池B．反应一段时间后，装置B中溶液pH增大C．a中若消耗1 mol CH4，d口可产生4 mol气体D．a口通入C2H6时的电极反应为C2H6－14e－＋18OH－===2CO＋12H2O5．(2022·郑州模拟)钛被誉为第三金属，广泛用于航天航空等领域。硼化钒(VB2)空气电池的放电反应为4VB2＋11O2===4B2O3＋2V2O5，以该电池为电源制备钛的装置如图所示。下列说法不正确的是(　　)A．电解过程中，OH－由阴离子交换膜左侧向右侧迁移B．Pt极反应式为2VB2＋22OH－－22e－===V2O5＋2B2O3＋11H2OC．石墨电极可能发生反应：2Cl－－2e－===Cl2↑、2O2－－4e－===O2↑D．若石墨极只收集到4.48 L Cl2气体，则理论上制备4.8 g Ti6．(2022·山西四校联考)用酸性甲醛燃料电池为电源进行电解的实验装置如图所示，下列说法正确的是(　　)A．当a、b都是铜时，电解的总反应方程式为2CuSO4＋2H2O2H2SO4＋2Cu＋O2↑B．燃料电池工作时，正极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－C．当燃料电池消耗2.24 L甲醛气体时，电路中理论上转移0.2 mol e－D．燃料电池工作时，负极反应为HCHO＋H2O－2e－===HCOOH＋2H＋7．(原创题)如图所示装置可间接氧化工业废水中含氮离子(NH)。下列说法不正确的是(　　)A．乙是电能转变为化学能的装置B．含氮离子氧化时的离子方程式为3Cl2＋2NH===N2＋6Cl－＋8H＋C．若生成H2和N2的物质的量之比为3∶1，则处理后废水的pH减小D．电池工作时，甲池中的Na＋移向Mg电极8．(2022·西安模拟)已知CH3OH的摩尔燃烧焓为－726 kJ·mol－1，以CH3OH(l)为燃料可以设计甲醇燃料电池，该电池以稀KOH作电解质溶液，其负极电极反应式为__________________________________，已知该电池的能量转换效率为72%，则该电池的比能量为________________kW·h·kg－1(结果保留1位小数，比能量＝，1 kW·h＝3.6×103 kJ)。