山东省2023年高考化学模拟题汇编-17化学能与电能（电化学计算）

这是一份山东省2023年高考化学模拟题汇编-17化学能与电能（电化学计算），共19页。试卷主要包含了单选题，多选题，原理综合题等内容，欢迎下载使用。
山东省2023年高考化学模拟题汇编-17化学能与电能（电化学计算）

一、单选题
1．（2023·山东·潍坊一中校联考模拟预测）目前研究较多的Zn－H2O2电池，其电池总反应为Zn+OH-+HO=ZnO+H2O。现以Zn－H2O2电池电解尿素[CO(NH2)2]碱性溶液制备氢气，同时获得N2及极少量O2(装置2中隔膜仅阻止气体通过，b、c、d均为惰性电极)。下列说法错误的是

A．装置1中OH-移向Zn电极
B．反应过程中，d极附近的pH增大
C．电极c的主要反应式为CO(NH2)2-6e-+8OH-=CO+N2+6H2O
D．通电一段时间后，若Zn电极的质量减轻19.5g，则c电极产生N22.24L(标准状况)
2．（2023·山东济南·山东省实验中学校考一模）在直流电源作用下，双极膜中间层中的解离为和。某技术人员利用双极膜(膜c、膜d)和离子交换膜高效制备和，工作原理如图所示：

下列说法错误的是
A．电势：N电极>M电极
B．双极膜膜c输出，膜a、膜e为阳离子
C．M极电极反应式为
D．当电路中转移时，整套装置将制得
3．（2023·山东日照·统考一模）双极膜在直流电场作用下，可将水离解，在膜两侧分别得到和。工业上用“双极膜双成对电解法”生产乙醛酸(OHCCOOH)，原理如图所示，装置中两极均为惰性电极。下列说法错误的是

A．a为阳极，b为阴极
B．b极上草酸发生的反应为
C．HBr的作用是增强阳极液的导电能力和充当间接电氧化的媒介
D．两极均产生2.24L(标准状况)气体时，理论上可得到乙醛酸7.4g
4．（2023·山东·统考一模）电解苯酚的乙腈(CH3—CN)水溶液可在电极上直接合成扑热息痛（ ），装置如图，其中电极材料均为石墨。下列说法错误的是

A．电极a为负极
B．装置工作时，乙室溶液pH减小
C．c的电极反应式为+CH3-CN+H2O-2e- +2H+
D．合成1mol扑热息痛，理论上甲室质量增重64g
5．（2023·山东济南·统考一模）电解水溶液制备的装置如图所示。电解后测得b极区溶液中溶质的总物质的量增大。下列说法错误的是

A．水溶液盛放在a极区
B．离子交换膜为阳离子交换膜
C．当外电路转移2 mol电子时，两极室溶液质量变化相差76 g
D．“电解法”所得副产品可用作“酸性歧化法”制备的原料
6．（2023·山东菏泽·校考一模）铝—石墨双离子电池是一种全新的高效、低成本储能电池，电池反应为，电池装置如图所示。下列说法正确的是

A．AlLi合金作原电池的正极
B．放电时移向正极
C．充电时，电路中转移1 mol电子，阴极质量增加9 g
D．充电时，阳极反应为
7．（2023·山东临沂·统考一模）利用库仑测硫仪测定气体中SO2的体积分数，其原理如图所示。待测气体进入电解池后，SO2将I还原，测硫仪便自动电解，溶液中保持不变。若有标准状况下VmL气体通入电解池(其它气体不反应)，反应结束后消耗x库仑电量(已知：电解转移1mol电子所消耗的电量为96500库仑)。下列说法正确的是

A．M接电源的负极 B．阳极反应式为2H++2e-=H2↑
C．反应结束后溶液的pH增大 D．混合气体中SO2的体积分数为×100%
8．（2023·山东菏泽·校考一模）锌-二氧化碳可充电电池作为一门新兴的技术，不仅可以缓解所带来的温室效应，同时还可获得增值化学品(如乙酸，乙醇等)和额外电能。如图所示装置中，双极膜中水电离出的和在电场作用下可以向两极迁移

下列说法正确的是
A．放电时，外电路中电流由流向纳米片
B．当外电路通过电子时，理论上双极膜中水减少18g
C．放电时，双极膜中H+向Zn电极迁移
D．充电时，阳极上的电极反应式为
9．（2023·山东菏泽·校考一模）科技工作者开发以乙醇为原料制备DDE()的电解装置如图所示。下列说法错误的是

A．电源的电极电势：a>b
B．阳极电极反应式为：C2H5OH+Cl--2e-=C2H5OCl+H+
C．乙醛为该转化过程的催化剂
D．每产生1mol DDE，电路中通过2mol e-
10．（2023·山东·潍坊一中校联考模拟预测）2021年我国研制出第一代钠离子电池，该电池具备高能量密度、高倍率充电等优势。它的工作原理为：，其装置如图所示，负极为碳基材料(NamCn)，利用钠离子在正负极之间嵌脱过程实现充放电，下列说法正确的是

A．放电时，电子由a极经过导线移向b极
B．充电时，若转移，碳基材料电极将增重23m克
C．放电时a极反应式为：
D．用该电池电解精炼铜，当电池中迁移时，理论上可获得64g纯铜

二、多选题
11．（2023·山东潍坊·统考模拟预测）我国科学家研究出一种钠离子可充电电池的工作示意图如下，该电池主要依靠钠离子在两极之间移动来工作，工作原理示意图如下：

其中代表没参与反应的-COONa，代表没参与反应的-ONa．下列有关说法错误的是
A．放电时，b极为正极
B．充电时，钠离子由b极向a极移动
C．充电时，阴极发生反应为
D．若电池充满电时a、b两极室质量相等，则放电过程中转移0.3mol电子时，两极质量差为6.9g
12．（2023·山东济南·山东省实验中学校考一模）电芬顿工艺被认为是一种很有应用前景的高级氧化技术，可用于降解去除废水中的持久性有机污染物，其工作原理如图a所示，工作时，、电极产生量与电流强度关系如图b所示：

下列说法错误的是
A．电流流动方向：电极→电解质→电极
B．是该电芬顿工艺的催化剂
C．根据图b可判断合适的电流强度范围为55-60mA
D．若处理苯酚，理论上消耗标准状况下
13．（2023·山东枣庄·统考二模）以柏林绿新型可充电钠离子电池为电源，采用电解法在N-羟基邻苯二甲酰亚胺介质中用乙醇制乙醛。下列说法正确的是

A．制备乙醛时a极连接c极
B．电池工作时溶液中移向b极
C．当有转化成时，生成
D．电源充分充电时，a极反应式为
14．（2023·山东淄博·统考一模）下列装置可分离废水中的Co2+和Ni2+。已知Ni2+和Co2+性质相似，Co2+和乙酰丙酮不反应。下列说法正确的是

A．M电极接太阳能电池的P电极
B．通电一段时间后，I、IV室内溶液pH均减小
C．膜a、膜b分别为阳离子交换膜和阴离子交换膜
D．每生成1molSO，理论上双极膜至少解离7molH2O

三、原理综合题
15．（2023·山东菏泽·统考一模）二氧化碳的排放日益受到环境和能源领域的关法，其综合利用是研究的重要课题。回答下列问题：
(1)已知下列热化学方程式：
反应Ⅰ：    
反应Ⅱ：     
则反应    _______。
(2)①向体积均为V L的恒压密闭容器中通入1 mol 、3 mol ，分别在0.1MPa和1MPa下发生上述反应Ⅰ和反应Ⅱ，分析温度对平衡体系中、CO、的影响，设这三种气体物质的量分数之和为1，其中CO和的物质的量分数与温度变化关系如图所示。下列叙述能判断反应体系达到平衡的是_______(填标号)。

A．的消耗速率和的消耗速率相等
B．混合气体的密度不再发生变化
C．容器内气体压强不再发生变化
②图中表示1MPa时的物质的量分数随温度变化关系的曲线是_______(填字母)，理由是_______；550℃、0.1MPa条件下，t min反应达到平衡，平衡时容器的体积为_______L，反应Ⅱ的_______。(以分压表示，分压=总压×物质的量分数)
(3)一种从高炉气回收制储氢物质HCOOH的综合利用示意图如图所示：

①某温度下，当吸收池中溶液的pH=8时，此时该溶液中_______[已知：该温度下，]。
②利用电化学原理控制反应条件能将电催化还原为HCOOH，电解过程中还伴随着析氢反应，若生成HCOOH的电解效率为80%，当电路中转移3 mol 时，阴极室溶液的质量增加_______g[B的电解效率]。

参考答案：
1．D
【分析】由电池总反应可知，Zn电极为电池的负极，b极为电池的正极；与b极相连的c为电解池的阳极，与Zn电极相连的d为电解池的阴极，H2O2-Zn燃料电池工作时，Zn为负极被氧化，H2O2为正极被还原，电解尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液，CO(NH2)2在阳极被氧化，水电离出的氢离子在阴极被还原。
【详解】A．装置I是原电池，在原电池中阴离子向负极移动，Zn为负极，OH-移向Zn电极，A正确；
B．由分析可知，d为阴极，水电离出的氢离子在阴极被还原为氢气，则氢离子浓度降低，氢氧根离子浓度增大，故d极附近的pH增大，B正确；
C．与b极相连的c为电解池的阳极，CO(NH2)2在阳极被氧化，电极反应式为CO(NH2)2-6e-+8OH-=CO+N2+6H2O，C正确；
D．19.5gZn的物质的量为0.3mol，转移电子0.6mol，根据选项C的分析可知，此时生成氮气0.1mol，体积为2.24L，但是根据题意可知此时还有氧气生成，故生成氮气的体积会小于2.24L，D错误；
故选D。
2．D
【分析】由题意可知该电解池可以高效制备和，说H2O在M极得到电子生成H2和OH-，电极方程式为：，膜a是阳离子交换膜，Na+通过膜a进入M极，双极膜膜c输出，膜b是阴离子交换膜，SO通过膜b进入膜b和膜c之间的区域生成；H2O在N极失去电子生成O2和H+，电极方程式为：，膜f是阴离子交换膜，SO通过膜f进入N极，双极膜膜d输出OH-，膜e是阳离子交换膜，Na+通过膜e进入膜e和膜d之间的区域生成；以此解答。
【详解】A．由分析可知，H2O在M极得到电子生成H2和OH-，M为阴极，H2O在N极失去电子生成O2和H+，N极为阳极，则电势：N电极>M电极，故A正确；
B．由分析可知，双极膜膜c输出，膜a、膜e为阳离子，故B正确；
C．由分析可知，M极电极反应式为，故C正确；
D．由分析可知，N极电极方程式为，当电路中转移时，N极生成，同时在膜b和膜c之间的区域生成1mol，故D错误；
故选D。
3．D
【分析】根据图示，a极H2O生成O2，发生氧化反应，则a为阳极；b极H+生成H2，发生还原反应，则b为阴极，据此分析作答。
【详解】A．根据分析，a为阳极，b为阴极，A正确；
B．阴极上的反应为：H2C2O4+2e−+2H+=OHCCOOH+H2O、，B正确；
C．OHCCHO属于非电解质，HBr的作用是增强阳极液的导电能力，Br-在阳极发生失电子的氧化反应生成Br2，Br2将OHCCHO氧化为OHCCOOH，HBr充当间接电氧化的媒介，C正确；
D．当阳极生成标准状况下2.24LO2，转移电子物质的量为0.4mol，生成乙醛酸amol，当阴极b极生成标准状况下2.24LH2，转移电子数为0.2mol，生成乙醛酸bmol，根据电子守恒，，解得b-a=0.1mol，理论上可得到乙醛酸的质量一定大于0.1✖74g/mol=7.4g，D错误；
故答案为：D。
4．B
【分析】根据题给信息可确定左侧装置为化学电源，右侧装置为电解池。化学电源中，阴离子向负极移动，故电极a是负极，电极b是正极，电极c是阳极，电极d是阴极。
【详解】A．由分析知电极a是负极，A正确；
B．乙室是化学电源的正极室，工作时，在正极b上得到电子发生还原反应，电极反应式为：，反应时减小，溶液增大，B错误；
C．电极c为阳极，在电极c上失去电子发生氧化反应，并与苯酚反应生成扑热息痛，电极反应式为：+CH3CN+H2O-2e- +2H+，C正确；
D．根据阳极c的电极反应式，合成1mol扑热息痛，转移2mol电子，负极a发生反应：，生成1mol氧气，同时乙室转移1mol到甲室，理论上甲室质量增重：，D正确；
故选B。
5．C
【分析】电解水溶液制备，阳极反应为：，阴极反应为：，向阴极移动，使物质的量增大，所以b极为阴极，a极为阳极；
【详解】A．a极为阳极，水溶液盛放在a极区，A正确；
B．通过离子交换膜向阴极移动，所以离子交换膜为阳离子交换膜，B正确；
C．当外电路转移2 mol电子时，阴极反应，有2 mol移向阴极，生成，阴极质量增大，阳极质量减少，两极室溶液质量变化相差154 g，C错误；
D．“电解法”所得副产品，可用作“酸性歧化法”制备的原料，D正确；
故选C。
6．D
【分析】根据电池反应为，Li化合价升高，因此AlLi作负极，中P化合价降低，作正极。
【详解】A．根据前面分析AlLi合金作原电池的负极，故A错误；
B．原电池“同性相吸”，因此放电时移向负极，故B错误；
C．充电时，阴极反应式为，电路中转移1 mol电子，阴极生成1mol AlLi，其质量增加7 g，故C错误；
D．放电时正极反应为，则充电时，阳极反应为，故D正确。
综上所述，答案为D。
7．D
【分析】由图可知，在M电极I-变成了I3-离子，化合价升高，则M电极为阳极，N电极为阴极，以此解题。
【详解】A．由分析可知，M电极为阳极，M接电源的正极，A错误；
B．由分析可知，阳极反应式为3I--2e-= I3-，B错误；
C．二氧化硫在电解池中与溶液中I3-反应，离子方程式为，此时转移2个电子，同时生成4个氢离子，而在阴极转移2个电子消耗2个氢离子，则溶液中氢离子浓度增大，pH减小，C错误；
D．由硫原子守恒和可得如下关系：，电解消耗的电量为x库仑，则二氧化硫的体积分数为，D正确；
故选D。
8．D
【分析】由图可知，放电时为原电池，Zn为负极发生失电子的氧化反应 ，纳米片为正极，发生还原反应，CO2发生得电子的还原反应转化为C2H5OH，H2O电离出的H+和OH-分别由双极膜移向正极、负极；充电时为电解池，原电池正负极分别与电源正负极相接，阴阳极反应与原电池负正极反应相反，据此分析作答。
【详解】A．由分析知放电时，为负极，纳米片为正极，外电路中电流正极流向负极，故A错误；
B． 当外电路通过电子时，理论上有2molH+和2molOH-分别向正极和负极移向，即有2mol水参与电离，双极膜中水减少36g，故B错误；
C．放电时为原电池，阳离子移向正极，阴离子移向负极，即双极膜中H+向正极区即纳米片迁移，故C错误；
D．充电时为电解池，阴阳极反应与原电池负正极反应相反，正极反应为CO2+12H++12e- =C2H5OH+3H2O， 阳极上的电极反应式为，故D正确；
故答案为：D。
9．C
【详解】A．电解池阳极连接电源正极，阴极连接电源负极；右侧电极的电极反应为2H++2e-=H2，则右侧点击为阴极，故左侧电极为阳极，a为正极，b为负极，电极电势a＞b，A正确；
B．左侧电极为阳极，电极反应式为：C2H5OH+Cl--2e-=C2H5OCl+H+，B正确；
C．由图可知，C2H5OCl先转化为CH3CHO，CH3CHO再和C2H5OH反应生成水和DDE，则CH3CHO为中间产物，C错误；
D．由图可知，产生1mol DDE需要消耗1mol CH3CHO，而1mol CH3CH2OH转化为1mol CH3CHO需要转移2mol e-，每产生1mol DDE，电路中通过2mol e-，D正确；
故选C。
10．C
【分析】由题干信息可知，碳基材料为负极b，放电过程中发生的电极反应为：NamCn-me-=Cn+mNa+，充电时，b与电源负极相连为阴极，电极反应为：Cn+mNa+ +me-= NamCn则含钠过渡金属氧化物为正极a，电极反应为：Na1-mMnO2+me-+mNa+=NaMnO2，充电时，a与电源正极相连作阳极，电极反应为：NaMnO2-me-= Na1-mMnO2+ mNa+，据此分析解题。
【详解】A．放电时，电子由负极b极经过导线移向正极a极，A错误；
B．由分析可知，充电时，碳基材料电极电极反应为：Cn+mNa+ +me-= NamCn，则若转移，碳基材料电极将增重23克，B错误；
C．由分析可知，放电时a极反应式为：，C正确；
D．用该电池电解精炼铜，根据Cu2++2e-=Cu可知，当电池中迁移时，即电路上将转移1mol电子，理论上可获得0.5mol×64g/mol=32g纯铜，D错误；
故答案为：C。
11．CD
【分析】由图可知，放电过程中b极物质发生还原反应，为正极，则a为负极；
【详解】A．由分析可知，放电时，b极为正极，A正确；
B．充电时，阳离子向阴极移动，充电时a为阴极、b为阳极，则钠离子由b极向a极移动，B正确；
C．充电时a为阴极，阴极得到电子发生还原反应，反应为
+2e-+2Na+=，C错误；
D．若电池充满电时a、b两极室质量相等，根据电子转移关系可知钠离子迁移情况为，e-~Na+，则放电过程中转移0.3mol电子时，由0.3mol的钠离子发生迁移，则两极质量差为23g/mol×0.3mol×2=13.8g，D错误；
故选CD。
12．CD
【分析】电极上氧气、铁离子发生还原反应，为阴极，则电极为阳极；
【详解】A．由分析可知，电极为阴极，则电极为阳极，电流流动方向：电极→电解质→电极，A正确；
B．转化为亚铁离子，亚铁离子和过氧化氢生成羟基自由基和铁离子，铁离子在反应前后没有改变，是该电芬顿工艺的催化剂，B正确；
C．过量的过氧化氢会氧化亚铁离子，导致生成的羟基自由基减少，使得降解去除废水中的持久性有机污染物的效率下降，故据图b可判断合适的电流强度范围为40mA左右，C错误；
D．反应中氧气转化为过氧化氢，苯酚转化为二氧化碳，根据电子守恒可知，，若处理苯酚（为0.1mol），理论上消耗标准状况下1.4mol氧气，体积为，D错误；
故选CD。
13．AD
【分析】根据放电工作原理图，在正极上发生还原反应：Fe[Fe(CN)6]+2Na++2e-=Na2Fe[Fe(CN)6]，a为电源正极，负极上是失电子的氧化反应：2Mg+2Cl--4e-=[Mg2Cl2]2+，b为电源负极，充电时，原电池的负极连接电源的负极，电极反应和放电时的相反，据此回答即可。
【详解】A．由右图可知，制备乙醛时，c极Ni2+转化为Ni3+，发生氧化反应，则c极为阳极，则a极连接c极，故A正确；
B．由分析可知，a为电源正极，b为电源负极，电池工作时溶液中移向正极，故B错误；
C．C2H5OH发生氧化反应生成CH3CHO的过程中转移2个电子，由分析可知，在正极上发生还原反应：Fe[Fe(CN)6]+2Na++2e-=Na2Fe[Fe(CN)6]，当有转化成时，失去4mol电子，则在电极装置中生成2mol ，故C错误；
D．由分析可知，在正极上发生还原反应：Fe[Fe(CN)6]+2Na++2e-=Na2Fe[Fe(CN)6]，则电源充分充电时，a极反应式为，故D正确；
故选AD。
14．AD
【分析】由图可知，Q极硫元素失去电子发生氧化反应，为原电池负极，P极氧气得到电子发生还原反应生成水，为正极；由氢离子移动方向可知，N极为阴极，连接原电池负极Q极，则M为阳极，连接原电池正极P极；
【详解】A．由分析可知，M电极接太阳能电池的P电极，A正确；
B．根据电子守恒，双极膜产生的氢离子与N极消耗的氢离子量相同，故V室内溶液pH不会减小，B错误；
C．装置可分离废水中的Co2+和Ni2+，由图可知，镍离子通过b膜迁移到Ⅲ室和乙酰丙酮反应而和Co2+分离，故b为阳离子交换膜；Ⅲ室为碱性，故氢离子不能通过ab膜进入Ⅲ室，故a为阴离子交换膜；C错误；
D．硫元素化合价由-1变为+6生成硫酸根离子，，双极膜上水电离出的氢离子得到电子发生还原反应生成氢气，；根据电子守恒可知，每生成1molSO，理论上双极膜至少解离7molH2O，D正确；
故选AD。
15．(1)+206.1
(2)     B     a     温度升高，反应Ⅰ向逆反应方向移动，甲烷的物质的量分数降低；压强增大，反应Ⅰ向正反应方向移动，甲烷的物质的量分数增大     0.75V     1
(3)     4     55.2

【详解】（1）反应Ⅰ：    ；反应Ⅱ：     ；反应Ⅱ-反应Ⅰ可得，所以；故答案为+206.1。
（2）①A．反应Ⅰ+反应Ⅱ可得总反应方程式为，和的系数不同，所以的消耗速率和的消耗速率相等不能说明达到平衡，故A不符合题意；
B．和在恒压密闭容器中反应，且反应为气体分数该变的反应，所以混合气体的密度不再发生变化可以说明达到平衡，故B符合题意；
C．和在恒压密闭容器中反应，容器内气体压强不再发生变化不能说明达到平衡，故C不符合题意
故答案选B。
②反应Ⅰ正反应放热，升高温度，平衡逆向移动，CH4百分含量减小，所以a、c表示CH4物质的量分数随温度变化关系，增大压强，反应Ⅰ正向移动，CH4物质的量分数增大，所以表示1MPa时CH4物质的量分数随温度变化关系的曲线是a；所以b和c分别为0.1MPa时CO和CH4物质的量分数随温度变化关系的曲线。在550℃条件下，t min反应达到平衡，设反应生成了xmolCH4，则可知生成了0.4xmolCO，反应消耗了1-1.4xmolCO2，根据三种气体的关系可得= 0.5，解的x=0.5，所以达到平衡时，整个体系中含有0.3molCO2，0.5molCH4，0.2molCO，0.8molH2，1.2molH2O，所以平衡时容器的体积为=0.75V。因为反应Ⅱ中反应物和生成物的化学计量系数相等，所以反应Ⅱ的Kp==1。
（3）①已知该温度下，；，所以；故答案为4。
②生成HCOOH的电解效率为80%，当电路中转移3 mol 时，由B的电解效率可知，，阴极室发生反应为和2H++2e-=H2↑，消耗的H+会由阳极室的H+通过质子膜从而补充到阴极室，所以阴极室溶液的质量增加为，故答案为55.2。