安徽省2023年高考化学模拟题汇编-11化学能与电能

安徽省2023年高考化学模拟题汇编-11化学能与电能

一、单选题

1．（2023·安徽蚌埠·统考三模）与锂离子电池相比，有机电池不依赖战略金属、充电速度更快且环境友好。如图是一种可降解的多肽电池。(假设离子交换膜仅允许通过)下列说法不正确的是

A．放电时d为正极，充电时b为阴极

B．c电极的电极方程式为：

C．放电时，电路中每通过NA个电子，负极区质量增加149g

D．充电时，总反应方程式为：

2．（2023·安徽滁州·安徽省定远县第三中学校考二模）利用光伏电池与膜电解法制备溶液的装置如下图所示，下列说法不正确的是

A．该光伏电池的电极为正极

B．该离子交换膜为阴离子交换膜，由左池向右池迁移

C．电解池中阴极的电极反应式为

D．电路中有电子通过时，阳极室生成

3．（2023·安徽安庆·统考二模）氯气是一种重要的工业原料，在传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上，科学家最近采用碳基电极材料设计了一种新工艺方案，如图所示。下列说法正确的是

A．A电极发生还原反应O2+4e-+4H+=2H2O

B．电极B与外接电源的负极相连

C．电解时，电流经电极B、电解质溶液流向电极A

D．当有2mol电子转移时，两室溶液中H+数目理论上相差4NA

4．（2023·安徽蚌埠·统考二模）卡塔尔世界杯上，来自中国的888台纯电动客车组成的“绿色军团”助力全球“双碳”战略目标。现阶段的电动客车大多采用LiFePO4电池，其工作原理如图1所示，聚合物隔膜只允许Li+通过。LiFePO4 的晶胞结构示意图如图2(a)所示。O围绕Fe和P分别形成正八面体和正四面体，它们通过共顶点、共棱形成空间链结构。下列说法中正确的是

A．充电时，Li+通过隔膜向阳极迁移

B．该电池工作时某一状态如图2(b)所示，可以推算x=0.3125

C．充电时，每有0.5mol电子通过电路，阴极质量理论上增加3.5g

D．放电时，正极的电极反应方程式为：Li1-xFePO4+xLi+ -xe- = LiFePO4

5．（2023·安徽宿州·统考一模）我国科学家设计了一种CO2捕获和利用一体化装置，利用含的废水和CO2制备甲酸铵(HCOONH4)其原理过程示意图如下。有关说法错误的是

A．参与的电极反应为： +8e-+6H2O=NH3+9OH-

B．生成HCOO-的电极反应为： +H2O-2e-=HCOO-+2OH-

C．装置Ⅱ中OH-穿过阴离子交换膜由左向右迁移

D．空气的作用是作为载气将含NH3的气体吹出反应器

6．（2023·安徽合肥·统考一模）某科研机构研发的NO—空气燃料电池的工作原理如图所示，下列叙述正确的是

A．a电极为电池负极

B．电池工作时透过质子交换膜从右向左移动

C．b电极的电极反应：

D．当外电路中通过电子时，a电极处消耗

7．（2023·安徽淮北·统考一模）一种新型电池装置如图所示。下列叙述错误的是

A．镍钴电极反应：

B．II区的通过a交换膜向I区迁移，通过b交换膜向III区迁移

C．该装置工作时总反应：

D．该装置工作时还利用了中和能

8．（2023·安徽·统考一模）水溶液锌电池(图1)的电极材料是研究热点之一、一种在晶体中嵌入的电极材料充放电过程的原理如图2所示。下列叙述中正确的是

A．①为活化过程，其中的价态不变

B．该材料在锌电池中作为负极材料

C．②代表电池放电过程

D．③中晶体转移的电子数为

9．（2023·安徽淮北·统考一模）利用雾霾中的污染物、获得产品的流程图如下，下列方程式错误的是

A．“吸收池1”中反应的离子方程式：

B．“吸收池2”中生成等物质的量和的离子方程式：

C．“电解池”中阴极的电极反应式：

D．“氧化池”中反应的离子方程式：

10．（2023·安徽黄山·统考一模）电解废旧锂电池中的示意图如下(其中滤布的作用是阻挡固体颗粒，但离子可自由通过。电解过程中溶液的体积变化忽略不计)。下列说法正确的是

A．电极A的电极反应为：

B．电极B为阳极，发生还原反应

C．电解结束，溶液的增大

D．电解一段时间后溶液中浓度减小

11．（2023·安徽·校联考模拟预测）钛合金耐高温，被称之为“航天金属”。工业上可以在℃时电解制得钛，装置如图所示，下列叙述不正确的是

A．的作用之一是降低的熔点

B．常温下为液体，可直接电解液体制钛

C．阳极可能会产生有毒的气

D．石墨电极需要定期更换

12．（2023·安徽宣城·安徽省宣城市第二中学模拟预测）我国科学家在“绿氢”研究方面取得新进展。四种电解槽结构如图所示。

已知：法拉第常数(F)表示电子所带电量，。下列说法正确的是

A．图a、d装置中作用是降低阳极反应的活化能

B．图c装置的阴极反应式为

C．图a装置工作一段时间后，阳极区溶液明显下降

D．电流强度为a安培，通电时间为b小时，阳极理论最多产生

二、工业流程题

13．（2023·安徽·统考一模）一种高硫锰矿的主要成分为，主要杂质为，还含有少量等，其中含量较大。研究人员设计了如下流程，制得了金属锰。

已知：①金属离子的与溶液的关系如下图所示。

②金属硫化物的溶度积常数如下表。

回答下列问题。

(1)碱性溶液中，在催化剂存在下通空气氧化脱硫，硫化物中的硫元素被氧化为单质。写出硫化亚铁发生反应的化学方程式___________。

(2)根据矿物组成，脱硫时能被部分溶解的物质是___________。

(3)若未经脱硫直接酸浸，会产生的污染物是___________。

(4)酸浸时主要含锰组分发生反应的化学方程式为___________；酸浸时，加入的作用是___________(用离子方程式表示)。

(5)调溶液到5左右，滤渣2的主要成分是___________；加入适量的除去的主要离子是___________。

(6)除杂后的溶液通过电解制得金属锰，惰性阳极发生的电极反应为___________。

(7)锰的化合物是一种锂电池材料，其晶胞中的氧原子以面心立方堆积(如图)，若该晶胞参数为，则晶体密度为___________。

14．（2023·安徽·校联考模拟预测）铬及其化合物在生活中有很多用途。

(1)可检验司机酒后驾车，请写出酸性溶液与酒精反应的离子方程式_______。的价电子排布式为_______。铬元素和锰元素的第二电离能分别为，，的原因是_______。

(2)为研究铬的性质，设计如图装置。装置甲中铜电极上产生大量的无色气体；而装置乙中铜电极上无气体产生，铬电极上产生大量红棕色气体。由此可得到的结论是_______。

(3)某化工厂从湿法炼锌的铜铬渣(主要含有锌、铜、铁、铬、钻等单质)中回收铬的流程如图所示：

①酸浸时形成的金属离子的价态均相同。加入双氧水时铁、铬形成的离子均被氧化，写出氧化铬形成的离子方程式为_______。

②“电解”时，阴极的电极反应式为：_______。

③三价铬离子能形成多种配位化合物。中提供电子对形成配位键的原子分别是_______(填元素符号)，中心离子的配位数为_______。

④304不锈钢是生活中常见的一种不锈钢，业内也叫做不锈钢，指必须含有以上的铬，以上的镍的不锈钢。铬和镍能形成多种配合物，如为正四面体构型、、为正方形构型、、为正八面体构型等，下列有关说法正确的是_______(填选项字母)。

A．中含有共价键和离子键

B．304不锈钢不可长时间盛放盐、酱油、醋、菜汤等，不能用304不锈钢锅煲中药

C．不锈钢不会生锈，哪怕在潮湿恶劣的环境

D．和中，镍原子均为杂化

参考答案：

1．A

【详解】A．根据反应，放电时，d电极失去电子，发生氧化反应，为负极，充电时，b电极接电源的负极，为阴极，A错误；

B．c电极为放电时的正极，得电子，发生还原反应，B正确；

C．放电时，阴离子向负极移动，每通过个电子，就有1mol进入负极区，负极区质量增加149g，C正确；

D．由反应可知，从左往右为放电反应，从右往左为充电反应，所以将电极反应相加得总反应为：　，D正确；

故选A。

2．B

【详解】A．从图示看出，光伏电池内负电荷向极移动，则极为负极，电极为正极，故A正确；

B．在石墨极发生反应后变为，发生了氧化反应，与结合变为而流出，消耗了硫酸根离子，因此右池中的向左池迁移，不断进行补充，故B错误；

C．由图可知，纯铜为阴极，电极反应式为： ，故C正确；

D．串联电路中转移电子数相等，石墨极为阳极，发生氧化反应，，电路中有电子通过时，阳极生成，质量为，故D正确；

故选B。

3．C

【分析】由图分析，B极Cl-进入变为Cl2反应为2Cl--2e-=Cl2↑，发生氧化反应，为电解池的阳极与电源正极相连。A为电解池的阴极发生还原反应，Fe3+变为Fe2+，Fe2+再经O2氧化变回Fe3+。

【详解】A．从图看在A极上发生反应的为Fe3+变为Fe2+，电极反应为Fe3++e-=Fe2+，A项错误；

B．由上分析，电极B为电解池的阳极，与电源正极相连，B项错误；

C．电流从正极流出经B，再由电解质流经电极A，再到负极，C项正确；

D．A极区发生的反应为4Fe2++O2+4H+=2H2O+4Fe3+，该反应中每转移2mol电子需要消耗2molH+。同时，电解池工作时，每转移2mol电子，2molH+从B极经膜流向A极，即A极H+没有发生变化。而B极H+由于移走而减少了2mol，所以两极H+差为2NA，故D项错误；

故选C。

4．C

【详解】A．充电时是电解池，阳离子向阴极移动，Li+通过隔膜向阴极迁移，A错误；

B．图2(b)晶胞中锂原子数8×+3×+3×=3.25，FePO4数为4，则Li1-xFePO4的化学式为Li0.8125FePO4，解得x=0.1875，B错误；

C．充电时，阴极反应为Li++e-=Li，每有0.5mol电子通过电路，阴极生成0.5mol锂，质量为3.5g，C正确；

D．放电时，FePO4与Li+反应生成LiFePO4，正极的电极反应方程式为：FePO4+Li++e-= LiFePO4，D错误；

故答案为：C。

5．B

【分析】由题干装置图可知，左侧装置中转化为NH3的电极反应为：+8e-+6H2O=NH3+9OH-，该电极反应为还原反应，故为阴极，另一极为阳极，电极反应为：4OH- -4e-=O2↑+2H2O，右侧装置中NH4HCO3参与的电极反应为： +H2O+2e-=HCOO-+2OH-，为还原反应，故为阴极，另一极为阳极，电极反应为：4OH- -4e-=O2↑+2H2O，据此分析解题。

【详解】A．由分析可知，参与的电极反应为： +8e-+6H2O=NH3+9OH-，A正确；

B．由分析可知，生成HCOO-的电极反应为： +H2O+2e-=HCOO-+2OH-，B错误；

C．由分析可知，装置Ⅱ中左侧为阴极，右侧为阳极，故OH-穿过阴离子交换膜由左向右迁移，C正确；

D．由题干装置可知，空气的作用是作为载气将含NH3的气体吹出反应器，D正确；

故答案为：B。

6．C

【分析】NO—空气燃料电池的工作原理如图所示，氧气发生还原反应，故a为正极、b为负极；

【详解】A．由分析可知，a电极为电池正极，A错误；

B．原电池中氢离子向正极移动，故电池工作时透过质子交换膜从左向右移动，B错误；

C．b电极上NO失去电子发生氧化反应生成硝酸，电极反应：，C正确；

D．没有标况，不能计算氧气的体积，D错误；

故选C。

7．C

【分析】由图可知，铂电极发生的电极反应为4H++4e-=2H2，得电子为原电池的正极，镍钴电极发生的电极反应为，失去电子为原电池的负极。

【详解】A．据分析可知，镍钴电极反应：，A正确；

B．原电池中阳离子向正极迁移，阴离子向负极迁移，据分析可知，II区的通过a交换膜向I区迁移，通过b交换膜向III区迁移，B正确；

C．据分析可知，正负极反应式相加得到总反应，则该装置工作时总反应：，C错误；

D．根据正负极反应式可知，该装置工作时还利用了中和能，D正确；

故选C。

8．C

【详解】A．①过程中MnO晶胞中体心的Mn2+失去，产生空位，该过程为MnO活化过程，根据化合物化合价为0可知Mn元素化合价一定发生变化，故A项错误；

B．锌电池中Zn失去电子生成Zn2+，Zn电极为负极材料，故B项错误；

C．②过程中电池的MnO电极上嵌入Zn2+，说明体系中有额外的Zn2+生成，因此表示放电过程，故C项正确；

D．MnO晶胞中棱边上所含Mn的个数为，同理和晶胞中棱边上所含Mn的个数为3，晶胞中Zn2+个数为，因此Mn与Zn2+个数比为3：1，由此可知晶胞中Zn2+个数为，③过程中1mol晶体转移电子的物质的量为，故D项错误；

综上所述，叙述正确的是C项。

9．D

【分析】污染物、通到氢氧化钠溶液中，NO不反应，二氧化硫和氢氧化钠溶液反应生成亚硫酸氢钠，亚硫酸氢钠在电解池中电解得到硫代硫酸钠，NO和Ce4+在吸收池2中反应生成、和Ce3+，氧化池中氧气氧化变为硝酸根，氨气通到酸性氧化池中和生成硝酸铵。

【详解】A．根据图中信息得到“吸收池1”中是氢氧化钠和二氧化硫反应生成亚硫酸氢钠，其反应的离子方程式：，故A正确；

B．根据图中信息得到“吸收池2”中是NO和Ce4+反应生成、和Ce3+，则生成等物质的量和，假设都生成1mol，则转移4mol电子，说明有4mol Ce4+参与反应，再根据电荷守恒和质量守恒配平得到离子方程式：，故B正确；

C．“电解池”中阴极是亚硫酸氢根得到电子变为硫代硫酸根，其电极反应式：，故C正确；

D．“氧化池”中反应的离子方程式：，故D错误；

综上所述，答案为D。

10．C

【详解】A．电极A锰元素化合价降低，还原反应，电解时做阴极，电极反应为：2LiMn2O4＋6e−+16H+=2Li++4Mn2++8H2O，A错误；

B．电极B锰元素化合价升高，氧化反应，电解时做阳极，B错误；

C．２LiMn2O4+４H+２Li++Mn2++３MnO２＋２H2O，电解后H+浓度变小，溶液的pH增大，C正确；

D．２LiMn2O4+４H+２Li++Mn2++３MnO２＋２H2O，电解一段时间后溶液中Mn2+浓度增加，D错误；

故答案为：C。

11．B

【分析】由氧离子的移动方向可知，石墨电极为电解池的阳极，阴离子在阳极上发生氧化反应，二氧化钛是阴极，二氧化钛在阴极发生还原反应生成钛。

【详解】A．二氧化钛的熔点高，所以电解时加入的熔融氯化钙除起到导电的作用外，还能起到降低二氧化钛熔点的作用，故A正确；

B．由四氯化钛常温下为液体可知，四氯化钛是液态不能导电的共价化合物，所以不能用电解四氯化钛的方法制备钛，故B错误；

C．氯离子的放电能力强于氧离子，电解时，氯离子会在阳极失去电子发生氧化反应生成有毒的氯气，故C正确；

D．电解时，氧离子在阳极上放电生成的氧气高温下能与石墨反应生成一氧化碳、二氧化碳，导致石墨电极损耗，所以石墨电极需要定期更换，故D正确；

故选B。

12．D

【详解】A．图d装置在阴极区加入且两个装置中起增强导电作用，增强电解效率，不是作催化剂，故A错误；

B．据装置图知，图c装置阴极上水被还原生成氢气和氧离子，阴极反应式为，故B错误；

C．据图a装置可知，阳极反应式为，隔膜为阴离子交换膜，向阳极区迁移，故C错误；

D．通过电量，根据阳极反应可知，生成转移电子，，故D正确；

故选D。

13．(1)

(2)

(3)

(4)         

(5)         

(6)

(7)

【分析】高硫锰矿的主要成分为，主要杂质为，还含有少量，含量较大。碱性溶液中，在催化剂存在下通空气氧化脱硫，硫化物中的硫元素被氧化为单质，二氧化硅与氢氧化钠反应生成硅酸钠，过滤得到的脱硫矿粉中含S、氢氧化铁、碳酸盐和金属氧化物，再被硫酸酸浸以后生成的滤液中含Fe2+、Fe3+、Mn2+、Cu2+、Ni2+，单质S和硫酸钙则以滤渣1的形式除去，二氧化锰做氧化剂作用下，Fe2+转化为铁离子便于后续除杂，加入一水合氨调pH，进而除去铁元素，过滤得到的滤液中含Mn2+、Cu2+、Ni2+，再加入硫化铵可除去铜元素与镍元素，最后过滤得到的MnSO4溶液经电解得到金属锰，据此分析解答。

【详解】（1）碱性溶液中，在催化剂存在下通空气氧化脱硫，硫化物中的硫元素被氧化为单质，硫化亚铁被氧气氧化生成硫单质和氢氧化铁，根据氧化还原反应的配平原则可知涉及的化学方程式为；

（2）结合物质的类别与上述分析可知，脱硫时能被部分溶解的物质是酸性氧化物二氧化硅，故答案为：；

（3）未经脱硫直接酸浸，金属硫化物会与酸发生反应产生有毒的硫化氢，故答案为：；

（4）酸浸时含硫矿粉中的碳酸锰会与硫酸发生反应生成MnSO4、水和二氧化碳，发生反应的化学方程式为：；酸浸时，加入目的是为了氧化亚铁离子，生成便于除去的铁离子，涉及的离子方程式为：；

（5）根据给定信息①金属离子的与溶液的关系图可知，调节pH为5左右，目的是为了除去铁元素，所以过滤得到的滤渣2主要成分是；结合给定信息②金属硫化物的溶度积常数数据可知，加入适量的除去的主要离子是；

（6）根据放电顺序可知，除杂后的溶液通过电解在阴极可制得金属锰，惰性阳极水得到电子生成氢气和氢氧根离子，发生的电极反应为；

（7）氧原子以面心立方堆积(如图)，利用均摊法可知，氧原子数==4，所以晶胞中含为1个，晶胞质量为，若该晶胞参数为，则晶体密度=。

14．(1)               铬的第二电离能是失去半充满上的电子；锰的第二电离能是失去上的电子，更容易，所需能量更少

(2)由装置甲知铬的金属活动性比铜强，且与稀硫酸可反应生成；由装置乙知常温下铬在浓硝酸中钝化

(3)               N、O、Cl     6     B

【分析】铜铬渣加入稀硫酸，则锌、铁、铬、钴等单质溶解，而铜与稀硫酸不反应，则料渣I为铜；过滤后加入Zn、As2O3得到大量的CoAs合金，则料渣II为CoAs合金；向滤液中加入双氧水，Fe、Cr形成的离子均被氧化，加入ZnO，调节pH，生成氢氧化铁沉淀，电解溶液，得到单质铬，据此解答。

【详解】（1）检查司机是否饮酒的原理：橙色的酸性溶液遇到呼出的乙醇蒸气时迅速变绿(Cr3+)，+6价的Cr被还原为+3价，乙醇具有还原性，易被氧化为乙酸，根据得失电子守恒、电荷守恒即原子守恒，写出反应的离子方程式为。为24号元素，Cr原子核外有24个电子，根据构造原理写出Cr的核外电子排布式为[Ar]3d54s1，则价电子排布式为。Cr失去2个电子成为Cr2+，核外电子排布从[Ar]3d54s1变为[Ar]3d4能量较高的不稳定结构，而Mn失去2个电子成为Mn2+，核外电子排布从[Ar]3d54s2变为[Ar]3d5能量较低的稳定结构，即铬的第二电离能是失去半充满上的电子，锰的第二电离能是失去上的电子，更容易，所需能量更少，所以，故答案为：；；铬的第二电离能是失去半充满上的电子；锰的第二电离能是失去上的电子，更容易，所需能量更少；

（2）原电池中，负极上是失电子的氧化反应，装置甲中铜电极上产生大量的无色气体，说明金属铜是正极；装置乙中铜电极上无气体产生，铬电极上产生大量红棕色气体二氧化氮产生，是硝酸得到电子产生的二氧化氮，发生还原反应的电极是正极，则金属铬是正极，原因是常温下铬在浓硝酸中钝化，故答案为：由装置甲知铬的金属活动性比铜强，且与稀硫酸可反应生成；由装置乙知常温下铬在浓硝酸中钝化。

（3）①氧化Cr2+形成，根据得失电子守恒、电荷守恒即原子守恒，写出离子方程式为，故答案为：；

②“电解”时，Cr3+在阴极得到电子生成Cr，故阴极的电极反应式为：，故答案为：；

③中三价铬离子提供空轨道，NH3中的N原子、H2O中的O原子和Cl-提供孤电子对，中心离子的配位数为N、O、Cl三种原子的原子数之和，即3+2+1=6，故答案为：N、O、Cl；6；

④A．中镍离子提供空轨道，CN-提供孤电子对，形成配位键，CN-中存在共价键，不含离子键，故A错误；

B．盐、酱油、醋、菜汤等会加快金属的腐蚀，所以不锈钢容器不要长时间盛放盐、酱油、醋、菜汤等，也不能用不锈钢锅煲中药，故B正确；

C．不锈钢只是不容易生锈，若具备腐蚀条件也会生锈，故C错误；

D．和中，镍元素提供空轨道，不存在杂化，故D错误；

答案选B。