2020高考化学一轮复习第六章化学反应与能量第2节真题检测(含解析)

化学反应与能量

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【全国卷真题体验】

1．(2018·全国卷Ⅲ，11)一种可充电锂－空气电池如图所示。当电池放电时，O2与Li＋在多孔碳材料电极处生成Li2O2－x(x＝0或1)。下列说法正确的是(　　)

A．放电时，多孔碳材料电极为负极

B．放电时，外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极

C．充电时，电解质溶液中Li＋向多孔碳材料区迁移

D．充电时，电池总反应为Li2O2－x===2Li＋(1－)O2

【答案】D

【解析】放电时，O2与Li＋在多孔碳电极处反应，说明电池内Li＋向多孔碳电极移动，因为阳离子移向正极，所以多孔碳电极为正极，A项错误；因为多孔碳电极为正极，外电路电子应该由锂电极流向多孔碳电极(由负极流向正极)，B项错误；充电和放电时电池中离子的移动方向应该相反，放电时，Li＋向多孔碳电极移动，充电时向锂电极移动，C项错误；根据图示和上述分析，电池的正极反应是O2与Li＋得电子转化为Li2O2－x，电池的负极反应应该是单质Li失电子转化为Li＋，所以总反应为2Li＋O2===Li2O2－x，充电的反应与放电的反应相反，所以为Li2O2－x===2Li＋O2，D项正确。

2．(2017·全国卷Ⅲ，11)全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料，电池反应为16Li＋xS8===8Li2Sx(2≤x≤8)。下列说法错误的是(　　)

A．电池工作时，正极可发生反应：2Li2S6＋2Li＋＋2e－===3Li2S4

B．电池工作时，外电路中流过0.02 mol电子，负极材料减重0.14 g

C．石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性

D．电池充电时间越长，电池中的Li2S2量越多

【答案】D

【解析】根据图示可知，正极先生成Li2S8，然后逐步完成Li2S8→Li2S6→Li2S4→Li2S2的转化，A正确；充电时，逐步发生Li2S2→Li2S4→Li2S6→Li2S8的转化，D错误；负极电极反应式为2Li－2e－===2Li＋，当外电路通过0.02 mol电子时，负极参加反应的Li为0.02 mol，质量为0.14 g，B正确；石墨烯可提高电极a的导电性，C正确。

3．(2016·全国卷Ⅲ，11)锌－空气燃料电池可用作电动车动力电源，电池的电解质溶液为KOH溶液，反应为2Zn＋O2＋4OH－＋2H2O===2Zn(OH)。下列说法正确的是(　　)

A．充电时，电解质溶液中K＋向阳极移动

B．充电时，电解质溶液中c(OH－)逐渐减小

C．放电时，负极反应为Zn＋4OH－－2e－===Zn(OH)

D．放电时，电路中通过2 mol电子，消耗氧气22.4 L(标准状况)

【答案】C

【解析】充电时阳离子向阴极移动，A项错误；放电时总反应为2Zn＋O2＋4OH－＋2H2O===2Zn(OH)，则充电时生成氢氧化钾，溶液中的氢氧根离子浓度增大，B项错误；放电时，锌在负极失去电子，C项正确；放电时，电路中通过4 mol电子，才消耗标准状况下氧气22.4 L，D项错误。

4．(2014·全国卷Ⅱ，12)2013年3月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系。下列叙述错误的是(　　)

A．a为电池的正极

B．电池充电反应为LiMn2O4===Li1－xMn2O4＋xLi

C．放电时，a极锂的化合价发生变化

D．放电时，溶液中Li＋从b向a迁移

【答案】C

【解析】A项，由图示分析，金属锂易失电子，由原电池原理可知，含有锂的一端为原电池的负极，即b为负极，a为正极，故正确；B项，电池充电时为电解池，反应式为原电池反应的逆反应，正确；C项，放电时，a极为原电池的正极，发生还原反应的是Mn元素，锂元素的化合价没有变化，错误；D项，放电时为原电池，锂离子应向正极(a极)迁移，正确。

5．(全国卷经典)“ZEBRA”蓄电池的结构如图所示，电极材料多孔Ni/NiCl2和金属钠之间由钠离子导体制作的陶瓷管相隔。下列关于该电池的叙述错误的是(　　)

A．电池反应中有NaCl生成

B．电池的总反应是金属钠还原三价铝离子

C．正极反应为NiCl2＋2e－===Ni＋2Cl－

D．钠离子通过钠离子导体在两电极间移动

【答案】B

【解析】A项，负极反应为Na－e－===Na＋，正极反应为NiCl2＋2e－===Ni＋2Cl－，故电池反应中有NaCl生成，正确；B项，电池的总反应是金属钠还原二价镍离子，错误；C项，正极上NiCl2发生还原反应，电极反应为NiCl2＋2e－===Ni＋2Cl－，正确；D项，钠在负极失电子，被氧化生成Na＋，Na＋通过钠离子导体在两电极间移动，正确。

【各省市真题体验】

1．(2018·海南卷，8改编)一种镁氧电池如下图所示，电极材料为金属镁和吸附氧气的活性炭，电解液为KOH浓溶液。下列说法错误的是(　　)

A．电池总反应式为2Mg＋O2＋2H2O===2Mg(OH)2

B．正极反应式为Mg－2e－===Mg2＋

C．活性炭可以加快O2在正极上的反应速率

D．电子的移动方向由a经外电路到b

【答案】B

2．(2017·海南卷，10)一种电化学制备NH3的装置如图所示，图中陶瓷在高温时可以传输H＋。下列叙述错误的是(　　)

A．Pd电极b为阴极

B．阴极的反应式为N2＋6H＋＋6e－===2NH3

C．H＋由阳极向阴极迁移

D．陶瓷可以隔离N2和H2

【答案】A

【解析】由电解反应N2＋3H22NH3可知，Pd电极b上氢气失去电子，为阳极，故A错误；阴极上发生还原反应，则阴极反应为N2＋6H＋＋6e－===2NH3，B正确；电解池中，H＋由阳极向阴极迁移，C正确；由图可知，氮气与氢气不直接接触，陶瓷可以隔离N2和H2，D正确。

3．(2016·浙江卷，11)金属(M)－空气电池(如图)具有原料易得、能量密度高等优点，有望成为新能源汽车和移动设备的电源。该类电池放电的总反应方程式为4M＋nO2＋2nH2O===4M(OH)n。已知：电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。下列说法不正确的是(　　)

A．采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积，并有利于氧气扩散至电极表面

B．比较Mg、Al、Zn三种金属－空气电池，Al－空气电池的理论比能量最高

C．M－空气电池放电过程的正极反应式：4Mn＋＋nO2＋2nH2O＋4ne－===4M(OH)n

D．在Mg－空气电池中，为防止负极区沉积Mg(OH)2，宜采用中性电解质及阳离子交换膜

【答案】C

【解析】根据题给放电的总反应4M＋nO2＋2nH2O===4M(OH)n，氧气在正极得电子，由于有阴离子交换膜，正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，答案选C。