2020高考化学一轮复习第六章化学反应与能量第2节检测(含解析)

化学反应与能量

一、选择题

1．(2019·北京东城区月考)有关下列四个常用电化学装置的叙述中，正确的是(　　)

Ⅰ.碱性锌锰电池 Ⅱ.铅－硫酸蓄电池

,Ⅲ.铜锌原电池 Ⅳ.银锌纽扣电池

A．Ⅰ所示电池工作中，MnO2的作用是催化剂

B．Ⅱ所示电池放电过程中，硫酸浓度不断增大

C．Ⅲ所示电池工作过程中，盐桥中K＋移向硫酸锌溶液

D．Ⅳ所示电池放电过程中，Ag2O是氧化剂，电池工作过程中被还原为Ag

【答案】D

2．下列有关电池的说法不正确的是(　　)

A．手机上用的锂离子电池属于二次电池

B．铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极

C．甲醇燃料电池可把化学能转化为电能

D．锌锰干电池中，锌电极是负极

【答案】B

【解析】锂离子电池可以充电再次使用，属于二次电池，A项正确；铜锌原电池中铜为正极，故电流从铜流向锌，而电子是由锌沿外电路流向铜，B项错误；原电池的实质即是将化学能转化成电能，C项正确；Zn失去电子生成Zn2＋，故作负极，D项正确。

3．(2018·湖南郴州模拟)某科研小组模拟“人工树叶”电化学装置如图所示，该装置能将H2O和CO2转化为糖类(C6H12O6)和O2，X、 Y是特殊催化剂型电极，已知：装置的电流效率等于生成产品所需的电子数与电路中通过总电子数之比。下列说法错误的是(　　)

A．该装置中Y电极发生氧化反应

B．X电极的电极反应式为6CO2＋24H＋＋24e－=== C6H12O6＋6H2O

C．理论上，每生成22.4 L(标准状况下)O2，必有4  mol H＋由X极区向Y极区迁移

D．当电路中通过3  mol e－时，生成18 g C6H12O6，则该装置的电流效率为80%

【答案】C

【解析】根据装置图可知，X 与电源的负极相连，为阴极，Y与电源的正极相连，为阳极，阳极上失去电子，发生氧化反应，A项正确；根据装置图可知二氧化碳在X电极上转化为C6H12O6，因此X电极的电极反应式为6CO2＋24H＋＋24e－===C6H12O6＋6H2O，B项正确；H＋由Y极区向X极区迁移，C项错误；生成C6H12O6的物质的量是18 g÷180 g/mol＝0.1 mol，转移电子的物质的量是2.4 mol，因此当电路中通过3 mol e－时该装置的电流效率为2.4 mol÷3 mol×100%＝80%，D项正确。

4．(2018·河南八市联考)一种以联氨(N2H4)为燃料的环保电池工作原理如图所示，工作时产生稳定无污染的物质。下列说法不正确的是(　　)

A．M极生成氮气且电极附近pH降低

B．负极上每消耗1 mol N2H4，会有4 mol H＋通过质子交换膜

C．正极的电极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O

D．d口流出的液体是蒸馏水

【答案】D

【解析】根据氢离子的移动方向，电极N为正极，电极M为负极，燃料电池的负极为联氨发生氧化反应，电极反应式为N2H4－4e－===N2↑＋4H＋，正极是氧气发生还原反应，电极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，因电解质为酸性溶液，故从d口流出的是酸性液体。

5．(2017·江西师大附中第三次模拟)我国科研人员以Zn和尖晶石型锰酸锌(ZnMn2O4)为电极材料，研制出一种水系锌离子电池。该电池的总反应方程式：xZn＋Zn1－xMn2O4ZnMn2O4(0<x<1)。下列说法正确的是(　　)

A．充电时，Zn2＋向ZnMn2O4电极迁移

B．充电时，阳极反应：ZnMn2O4－2xe－===Zn1－xMn2O4＋xZn2＋

C．放电时，每转移1 mol e－，ZnMn2O4电极质量增加65 g

D．充放电过程中，只有Zn元素的化合价发生变化

【答案】B

【解析】电解池阳离子向阴极移动，而二次电池中，阴极是原电池的负极，所以Zn2＋向锌移动，故A项错误；放电时，每转移2 mol e－，ZnMn2O4电极质量增加65 g，故C项错误；充放电过程中，Mn、Zn元素的化合价均发生变化，故D项错误。

6．(2017·江西吉安一中八校联考)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”产生电能，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－＋2Cu

B．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Cu2O

D．整个反应过程中，氧化剂为O2

【答案】B

【解析】放电过程为2Li＋Cu2O＋H2O===2Cu＋2Li＋＋2OH－，正极上Cu2O得电子发生还原反应生成Cu，A项正确；放电时，阳离子向正极移动，则Li＋透过固体电解质向Cu极移动，但电子不能在电解质中流动，B项错误；放电过程为2Li＋Cu2O＋H2O===2Cu＋2Li＋＋2OH－，可知通空气时，铜被腐蚀，表面产生Cu2O，放电时Cu2O转化为Cu，则整个反应过程中铜相当于催化剂，氧化剂为O2，C、D项均正确。

7．如图所示，杠杆AB两端分别挂有体积相同、质量相等的空心铜球和空心铁球，调节杠杆并使其在水中保持平衡，然后小心地向烧杯中滴入CuSO4溶液，一段时间后，下列有关杠杆的偏向判断正确的是(　　)

A．杠杆为导体或绝缘体时，均为A端高B端低

B．杠杆为导体或绝缘体时，均为A端低B端高

C．当杠杆为导体时，A端低B端高；杠杆为绝缘体时，A端高B端低

D．当杠杆为导体时，A端高B端低；杠杆为绝缘体时，A 端低B端高

【答案】C

【解析】当杠杆为绝缘体时，A端铜球无变化，B端铁球与溶液反应：Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋，生成的铜附着在铁球上使铁球质量增加，导致A端高，B端低；当杠杆为导体时，形成原电池，铁球是负极：Fe－2e－===Fe2＋，铜球是正极：Cu2＋＋2e－===Cu，所以A端低，B端高。

8．以氨作为燃料的固体氧化物(含有O2－)燃料电池，具有全固态结构、能量效率高的特点，另外氨气含氢量高，不含碳，易液化，方便运输和贮存，是很好的氢源载体。其工作原理如图所示，下列关于直接氨固体氧化物燃料电池的说法正确的是(　　)

A．该电池工作时的总反应为4NH3＋5O2===4NO＋6H2O

B．固体氧化物的作用是让电子在电池内移动

C．电池工作时，在接触面上发生的电极反应为2NH3＋3O2－－6e－===N2＋3H2O

D．外电路的电流方向为从电极a流向电极b

【答案】C

【解析】该原电池中，负极上氨气失电子发生氧化反应，正极上氧气得电子发生还原反应，所以电池反应式为4NH3＋3O2===2N2＋6H2O，A项错误；电子不能在电解质内移动，B项错误；放电时，接触面上的电池反应式为2NH3＋3O2－－6e－===N2＋3H2O，C项正确；外电路中，电流从正极b沿导线流向负极a，D项错误。

9．(2019·河北定州期末)一种钌(Ru)基配合物光敏染料敏化太阳能电池的原理及电池中发生的主要反应如图所示。下列说法正确的是(　　)

A．镀铂导电玻璃的作用是传递I－

B．电池工作时，光能转变为电能，X 为电池的正极

C．电解质溶液中发生反应：2Ru3＋＋3I－===2Ru2＋＋I

D．电池的电解质溶液中I－和I的浓度均不断减小

【答案】C

【解析】由图中电子的移动方向可知，电极X为原电池的负极，Y电极为原电池的正极，电解质为I和I－的混合物，I在正极上得电子被还原，正极反应为I＋2e－===3I－。镀铂导电玻璃的作用是传递电子，A项错误；电池工作时，光能转变为电能，X极为负极，B项错误；由电池中发生的反应可知，I在正极上得电子被还原为I－，后又被氧化为I，I和I－相互转化，反应的实质是光敏有机物在激发态与基态的相互转化，所有化学物质都没有被损耗，D错误。

二、非选择题

10．空气常参与设计原电池以方便人们的生活。

(1)我国首创以铝－空气－海水电池作为能源的新型的海水标志灯，以海水为电解质溶液，靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流，只要把灯放入海水数分钟，就会发出耀眼的白光。则电源的负极材料是__________，负极反应为__________________；正极材料是________，正极反应为_________________________________________。

(2)熔盐电池具有高的发电效率，因而受到重视，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为阳极燃气，空气与CO2的混合气为阴极助燃气，制得在650 ℃下工作的燃料电池。请完成有关电池反应式，负极反应式：2CO＋2CO－4e－===4CO2，正极反应式：__________________________，电池总反应式：______________________。

【答案】(1)铝　4Al－12e－===4Al3＋　石墨等惰性电极　3O2＋6H2O＋12e－===12OH－

(2)O2＋2CO2＋4e－===2CO　2CO＋O2===2CO2

【解析】(1)由铝－空气－海水电池靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流可知，铝为负极，电极反应式为4Al－12e－===4Al3＋，正极为石墨等惰性电极，电极反应式为3O2＋6H2O＋12e－===12OH－。

(2)本题中的电池是一种新型高能电池，电解质是熔融物，而不是电解质溶液，但有自由移动的CO存在。原电池的反应原理实质是氧化还原反应中的电子转移，燃料电池总反应实质是一个燃烧反应。故负极CO失去电子，而正极应为O2得到电子，再与阴极助燃气CO2结合生成电解质阴离子CO。

11．(2018·湖南益阳质检)含锰矿物的主要成分有MnCO3、MnO2、FeCO3、SiO2、Al2O3等。已知FeCO3、MnCO3难溶于水。一种运用阴离子膜电解法的新技术可用于从碳酸锰矿中提取金属锰，主要物质转化关系如下：

(1)设备1中反应后，滤液1里锰元素只以Mn2＋的形式存在，且滤渣1中也无MnO2。滤渣1的主要成分是____________(填化学式)。

(2)设备1中发生氧化还原反应的离子方程式是_______________________________。

(3)设备2中加足量双氧水的作用是____________________________________________。

设计实验方案检验滤液2中是否存在Fe2＋：____________________________________________________________________。

(4)设备3中用阴离子膜法提取金属锰的电解装置图如下：

①电解装置中箭头表示溶液中阴离子移动的方向，则A电极是直流电源的______极。实际生产中，阳极以稀硫酸为电解液，阳极的电极反应式为

________________________________________________________________________。

②该工艺之所以采用阴离子交换膜，是为了防止Mn2＋进入阳极区发生副反应生成MnO2造成资源浪费，写出该副反应的电极反应式：__________________________。

【答案】(1)SiO2

(2)2FeCO3＋MnO2＋8H＋=== 2Fe3＋＋Mn2＋＋2CO2↑＋4H2O

(3)将Fe2＋完全氧化为Fe3＋　取滤液2，加入铁氰化钾溶液，如果有蓝色沉淀产生，则有Fe2＋，否则没有Fe2＋(答案合理即可)

 (4)①负　2H2O－4e－===O2↑＋4H＋

②Mn2＋＋2H2O－2e－===MnO2↓＋4H＋

【解析】锰矿物的主要成分有MnCO3、MnO2、FeCO3、SiO2、Al2O3等，用硫酸溶解，SiO2不与硫酸反应，MnCO3、FeCO3、Al2O3与硫酸反应得到MnSO4、FeSO4、Al2(SO4)3，而滤液1里锰元素只以Mn2＋的形式存在，且滤渣1中也无MnO2，酸性条件下MnO2将Fe2＋氧化为Fe3＋，过滤除去二氧化硅等不溶物，滤渣1为SiO2等不溶物。滤液1中加入过氧化氢将Fe2＋氧化为Fe3＋，再加入氨水调节溶液pH使Fe3＋、Al3＋转化为Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀，过滤分离，滤液2中含有MnSO4、(NH4)2SO4等，滤渣2为Fe(OH)3、Al(OH)3，向滤渣2中加入氢氧化钠，氢氧化铝溶解得到NaAlO2，过滤分离。滤液2电解阴极得到Mn。

12．某实验小组同学用电化学原理模拟湿法炼铜，进行了一系列探究活动。

(1)如左下图为某实验小组设计的原电池装置，盐桥内装载的是足量用饱和氯化钾溶液浸泡的琼脂，反应前，电极质量相等，一段时间后，两电极质量相差6.00 g，则导线中通过了________mol电子，若不考虑甲、乙两池电解质溶液中的离子向盐桥中移动，则甲、乙两池电解质溶液的总质量与实验开始前的电解质溶液的总质量相差________g。

(2)其他条件不变，若将盐桥换成光亮的U形弯铜丝浸入甲池与乙池，如右上图所示，电流计指针偏转方向与先前一样，但偏转角度明显减小。一段时间后，乙池石墨棒浸入液面以下部分也析出了一层紫红色固体，则甲池铜丝附近溶液的pH________(填“减小”“增大”或“不变”) ，乙池中石墨为________极(填“正”“负”或“阴”“阳”)。

(3)银锌电池是一种常见电池，电池的总反应式为Ag2O＋Zn＋H2O===2Ag＋Zn(OH)2, 电解质溶液为KOH溶液，电池工作时正极的电极式为________________________________。

【答案】(1)0.1　0.4　(2)增大　阴　(3)Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－