專題05化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化

國練基礎(chǔ)

1.鋼鐵在中性條件下發(fā)生電化學(xué)腐蝕時，正極上的電極反應(yīng)式為

A.2H+2e——>H2TB.O2+2H2O+4e——>4OH

C.Fe-2e'——>Fe2+D.Fe-3e——>Fe3+

2.下列有關(guān)工業(yè)生產(chǎn)的敘述正確的是

A.工業(yè)上通常采用電解熔融的MgO制得金屬M(fèi)g

B.空氣吹出法是海水提澳的常用方法，其中用到氯氣作還原劑

C.電解飽和食鹽水制燒堿采用陽離子交換膜法，可防止陰極室產(chǎn)生的OH進(jìn)入陽極室

D.電解精煉銅時，同一時間內(nèi)陽極減少的質(zhì)量一定等于陰極增加的質(zhì)量

3.海水電池在海洋能源領(lǐng)域備受關(guān)注，一種鋰海水電池構(gòu)造示意圖如下。下列說法錯誤的是

隔膜玻璃陶瓷

A.M極發(fā)生的電極反應(yīng)：Li-e-=Li+

B.隔膜和玻璃陶瓷只具有傳導(dǎo)離子的功能，不具有防水的功能

C.海水中的HQ或者海水中溶解的等物質(zhì)在N極反應(yīng)

D.該鋰一海水電池屬于一次電池

4.用下圖所示裝置電解飽和碳酸鈉溶液，實(shí)驗(yàn)如下：

X電極

裝置現(xiàn)象

材料

O兩極均有氣泡產(chǎn)生；

T1石墨5min后澄清石灰水變渾

濁

電極飛'、x電柄

U澄清

飽和碳酸的

伯兩極均有氣泡產(chǎn)生；

溶液石灰力(Pt)

30min后澄清石灰水不變

渾濁

下列判斷正確的是A.X電極為陰極

B.左側(cè)電極附近溶液。（OH1增大

C.X為石墨時，石灰水變渾濁的主要原因是陽極產(chǎn)生的H+與coj反應(yīng)生成了CO?

D.電解過程中，溶液里一直存在c（Na+）+c（H+）=c（CO，）+c（HCOj+c（OH-）

5.氮化錢（GaN）與Cu可組成如下圖所示的人工光合系統(tǒng)，該裝置能以CO?和H?。為原料合成CH-下列

說法正確的是

A.Cu電極上發(fā)生氧化反應(yīng)

B.溶液中H+向Cu電極移動

C.該系統(tǒng)的功能是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能

D.相同條件下，理論上產(chǎn)生的。2和CH4氣體的體積比為1：1

6.某課題組以納米FezCh作為電極材料制備鋰離子電池（另一極為金屬鋰和石墨的復(fù)合材料），通過在室溫

條件下對鋰離子電池進(jìn)行循環(huán)充放電，成功地實(shí)現(xiàn)了對磁性的可逆調(diào)控（見右圖），下列說法不正確的是

A.充電時，F(xiàn)ezCh對應(yīng)電極連接充電電源的負(fù)極

+

B.該電池的正極的電極反應(yīng)式：Fe2O3+6Li+6e-=3Li2O+2Fe

C.該電池不能使用氫氧化鈉溶液作為電解液

D.該電池工作的原理：放電時，F(xiàn)ezCh作為電池正極被還原為Fe,電池被磁鐵吸引

7.用一種新型H2O2液態(tài)燃料電池（乙池）電解催化氮?dú)庵苽溴凔}和硝酸鹽（甲池）的工作原理示意圖如下（c、

d均為石墨電極）。下列說法正確的是

氣體m|

/

/H2O2+KOHCZ^HO+HSO

/2224

/N。；/

/

/

/?<—牛

/

/

/

酸性水溶液陰離學(xué)交換膜

質(zhì)子交換膜

甲池乙池

A.甲池a極反應(yīng)式為：N2+12OH--10e-=2NO；+6H2O

B.一段時間后，乙池中c電極區(qū)的pH增大

C.甲池中H+從b極區(qū)通過質(zhì)子交換膜轉(zhuǎn)移至a極區(qū)

D.乙池中若生成15moim氣體，則甲池a、b兩極共消耗8m0IN2

8.用于驅(qū)動潛艇的液氨液氧燃料電池示意圖如下圖所示，下列有關(guān)說法不正確的是。

NaOH溶液

A.電極1發(fā)生氧化反應(yīng)

B.電池工作時，Na+向電極2移動

C.電池工作時，電極1附近溶液的pH值增大

D.電極2發(fā)生的電極反應(yīng)為O2+H?O+4e-=4OIT

9.如圖中四種電池裝置是依據(jù)原電池原理設(shè)計(jì)的，下列有關(guān)敘述正確的是

A.①中鐵電極做負(fù)極

B.②中電子由a電極經(jīng)溶液流向b電極

C.③中外電路中電流由A電極流向B電極

D.④中鋰電池工作時，會有Li+從LixC6中脫落下來

10.氫氧化鉀在醫(yī)藥、輕工業(yè)、電化工、紡織等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)室以鐵、石墨為電極，電解飽和KC1

溶液（電解液滴有適量的酚隙）制備KOH、Cl2等，電解裝置如下圖所示：

下列說法正確的是

A.a電極材料是鐵

B.陰極區(qū)電極反應(yīng)：2H2O+2e-=2OH-+H21

C.當(dāng)電路中有2moi電子轉(zhuǎn)移時，就有78gK+通過膜進(jìn)入正極區(qū)

D.一段時間后整個電解池均變成紅色

國練提升

11.鎂空氣中性燃料電池比能量大，成本低。實(shí)驗(yàn)小組以該燃料電池為電源制備PbO2,工作原理示意圖如

圖所示。下列說法錯誤的是

A.采用多孔電極有利于增大接觸面積和氧氣擴(kuò)散

B.工作時，電源的正極反應(yīng)式為02+2比0+4「=4011一

c.工作時，Pb2+在石墨n電極上失去電子

D.外電路中流過2moie,理論上生成ImolPbCh

12.某科研小組設(shè)計(jì)如圖所示的原電池裝置制取硫酸并處理含氯廢水[cfclO^^.ZmolxL1].下列有關(guān)說

法正確的是

B.I區(qū)溶液中c（H+）升高，n區(qū)溶液中c（H+）降低

+

C.電極A的電極反應(yīng)式為so2-2e-+2H2O=SO：+2H

D.每消耗32gs0?氣體，理論上可以處理1.25L含氯廢水

13.已知反應(yīng)?11k）+2人8+阿）=。?+國）+2八86）為一自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，將其設(shè)計(jì)成如下圖所

示原電池。下列說法中正確的是

CuSC>4溶液

A.電極X是正極，其電極反應(yīng)為Cu-2e-=Cu2+

B.銀電極質(zhì)量逐漸減小，Y溶液中c（Ag+）增大

C.X電極減少0.64g時，電解質(zhì)溶液中有0.02mol電子轉(zhuǎn)移

D.外電路中電流計(jì)的指針有偏轉(zhuǎn)

14.低溫非水溶劑鋁硫電池是一種新型的二次電池，相比鋰電池具有原料來源廣泛，電容量大等優(yōu)點(diǎn)。如

+

下圖所示電池以Et3NHCl和AlCh混合物形成的離子液體作電解質(zhì)，該電解質(zhì)中A1元素只以A1C1：和A'Cl；離

子形態(tài)存在，下列說法正確的是

A.放電時，S/AI2S3電極為負(fù)極

B.放電時，A1電極的電極反應(yīng)為Al-3e-+4AUCU=A1C14

C.充電時，A1電極電勢較高

D.充電時，每有1mol電子轉(zhuǎn)移，S/Al2s3電極減輕9g

15.實(shí)驗(yàn)中制得的FePC>4與Li2cO3在高溫條件下與H2cQ4燃燒可得LiFePO4，其常用作鋰離子電池電極

材料，如圖為Ca-LiFePO,可充電電池的工作原理示意圖，鋰離子導(dǎo)體膜只允許Li+通過。下列說法不正確的是

放電

充電■

上已■脫嵌Li-FePOJ

鈣/LiFePO4

電I電極

極

嵌入

LiPF6-LiAsF6鋰離子U2SO4溶液

電解質(zhì)導(dǎo)體膜

A.充電時，鋰離子向鈣電極方向移動

B.鈣電極的電解質(zhì)不可以替換成硫酸鋰溶液

C.理論上，每消耗xmolCa,可生成1molLiFePO4

+

D.放電時，電極上發(fā)生Li+的嵌入，Li,FePO4+xLi+xe=LiFePO.

16.海水資源的開發(fā)利用是自然資源開發(fā)利用的重要組成部分。氯堿工業(yè)是高耗能產(chǎn)業(yè)，某化學(xué)習(xí)小組設(shè)

想將其與氫氧燃料電池相結(jié)合可以有效降低能耗，其原理如下（A、B、C、D為情性電極）。下列說法正確的是

通電

A.甲池中發(fā)生的總反應(yīng)為2NaCl+2H2。^2NaOH+C12f+H2T

B.甲池中每生成2m0IH2，乙池中便會消耗22.4LO2

C.乙池中Na+通過Na+交換膜向C電極移動

+

D.乙池中C電極上的反應(yīng)為H22e=2H

17.全乳液流電池的工作原理如下圖。下列說法不正確的是

一表示充電

〉一表示放電

質(zhì)子交換膜

A.放電時負(fù)極反應(yīng)式：V?+-e-=V3+

B.充電時陽極的pH降低

2+3+

C.電池總反應(yīng)：VO；+V2++2H+^=!|ZVO+V+H2O

D.放電時正極每消耗2moiH+，負(fù)極區(qū)便有2moiH+通過質(zhì)子交換膜移向正極區(qū)

充電

——■

放電

18.某同學(xué)為研究原電池原理，設(shè)計(jì)了如圖所示的兩種裝置，溶液A、溶液B均為硫酸鹽溶液，閉合開關(guān)

口電后，裝置①和裝置②中小燈泡均可以發(fā)光。

CuS（）4飽和溶液

①②

下列有關(guān)說法錯誤的是

A.斷開開關(guān)K1前后，裝置①中負(fù)極質(zhì)量均減小

B.溶液A為CuSC）4溶液，溶液B為Z11SO4溶液

C.消耗相同質(zhì)量的金屬Zn,裝置②產(chǎn)生的電能比裝置①更多

D.裝置②溶液A中生成ZnCl2,溶液B中生成K2sO,

19.硬水除垢可以讓循環(huán)冷卻水系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。某科研團(tuán)隊(duì)改進(jìn)了主動式電化學(xué)硬水處理技術(shù)，原理如圖

所示（其中R為有機(jī)物）。下列說法不正確的是

A.電極A為陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)

B.處理過程中C「可循環(huán)利用

C.處理后的水垢主要沉降在陰極附近

D.當(dāng)外電路通過2moie一時，電極A上產(chǎn)生的氣體為Imol

20.相同金屬在其不同濃度鹽溶液中可形成濃差電池。如圖所示裝置是利用濃差電池電解Na2s04溶液（a、

b電極均為石墨電極），可以制得。2、七、H2s。4和NaOH。下列說法正確的是

陰離子交換膜離子交換膜

A.電池放電過程中，Cu（2）作正極，電極反應(yīng)為Cu2++2e-=Cu

B.b為電解池的陰極，電極反應(yīng)為2H2O+2e-=H2f+201r

C.c、d離子交換膜依次為陰離子交換膜和陽離子交換膜

D.電池從開始工作到停止放電，電解池理論上可制得160gNaOH

國練真題

1.（2022.廣東卷）科學(xué)家基于C"易溶于CCI4的性質(zhì)，發(fā)展了一種無需離子交換膜的新型氯流電池，可

+

作儲能設(shè)備（如圖）。充電時電極a的反應(yīng)為：NaTi2（PO4）3+2Na+2e=Na3Ti2（PO4）3?下列說法正確

的是

A,充電時電極b是陰極B.放電時NaCl溶液的pH減小

C.放電時NaCl溶液的濃度增大D.每生成ImolC",電極a質(zhì)量理論上增加23g

2.（2022?北京卷）利用下圖裝置進(jìn)行鐵上電鍍銅的實(shí)驗(yàn)探究。

序

裝置示意圖電解質(zhì)溶液實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

號

T―陰極表面有無色氣體，一段時間后陰

I1極表面有紅色固體，氣體減少。經(jīng)檢

①0.Imol/LCUSO4+少量H2SO4

Cu----------l2c驗(yàn)電解液中有Fe?+

陰極表面未觀察到氣體，一段時間后

②O.lmol/LCUSO4+過量氨水陰極表面有致密紅色固體。經(jīng)檢驗(yàn)電

解液中無Fe元素

下列說法不F項(xiàng)的是

A.①中氣體減少，推測是由于溶液中C(H+)減少，且Cu覆蓋鐵電極，阻礙H+與鐵接觸

+2+2+2+

B.①中檢測到Fe?+，推測可能發(fā)生反應(yīng)：Fe+2H=Fe+H2,Fe+Cu=Fe+Cu

2+

C.隨陰極析出Cu,推測②中溶液c(G?+)減少，CU+4NH3[CU(NH3)4「平衡逆移

D.②中Ct?+生成[CU(NH3)/“，使得C(CI?+)比①中溶液的小，Cu緩慢析出，鍍層更致密

3.(2022?浙江卷)pH計(jì)是一種采用原電池原理測量溶液pH的儀器。如圖所示，以玻璃電極(在特制玻璃薄

膜球內(nèi)放置已知濃度的HC1溶液，并插入Ag—AgCl電極)和另一Ag—AgCl電極插入待測溶液中組成電池，pH

與電池的電動勢E存在關(guān)系：pH=(E常數(shù))/0.059。下列說法正確的是

ApAgCI電徽

(JOmoTL'KCI)

A.如果玻璃薄膜球內(nèi)電極的電勢低，則該電極反應(yīng)式為：AgCl(s)+e=Ag(s)+Cl(0.1mol-L1)

B.玻璃膜內(nèi)外氫離子濃度的差異不會引起電動勢的變化

C.分別測定含已知pH的標(biāo)準(zhǔn)溶液和未知溶液的電池的電動勢，可得出未知溶液的pH

D.pH計(jì)工作時，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能

4.(2021.北京卷)有科學(xué)研究提出:鋰電池負(fù)極材料(Li)由于生成LH而不利于電池容量的保持。一定溫度

下，利用足量重水(D2O)與含LiH的Li負(fù)極材料反應(yīng)，通過測定n(D2)/n(HD)可以獲知n(Li)/n(LiH)?

已知：@LiH+H2O=LiOH+H2t

②2Li(s)+H2=2LiHAH<0

下列說法不正確的是

A.可用質(zhì)譜區(qū)分D?和HD

B.Li與DzO的反應(yīng)：2Li+2D?O=2LiOD+D2T

C.若n(Li)/n(LiH)越大，則n(D2)/n(HD)越小

D.80℃反應(yīng)所得n(D2)/n(HD)比25℃反應(yīng)所得n(D2)/n(HD)大

5.(2021.廣東卷)火星大氣中含有大量CO2,一種有CO2參加反應(yīng)的新型全固態(tài)電池有望為火星探測器供

電。該電池以金屬鈉為負(fù)極，碳納米管為正極，放電時

A.負(fù)極上發(fā)生還原反應(yīng)B.CCh在正極上得電子

C.陽離子由正極移向負(fù)極D,將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能

6.(2021.廣東卷)鉆(Co)的合金材料廣泛應(yīng)用于航空航天、機(jī)械制造等領(lǐng)域。如圖為水溶液中電解制備金

屬鉆的裝置示意圖。下列說法正確的是

I室IIIfflf

A.工作時，[室和II室溶液的pH均增大B.生成ImolCo,I室溶液質(zhì)量理論上減少16g

C.移除兩交換膜后，石墨電極上發(fā)生的反應(yīng)不變D.電解總反應(yīng)：2co2++2H20as2Co+O2T+4H+

7.(2021?海南卷)液氨中存在平衡：2NH3NH4++NH2。如圖所示為電解池裝置，以KNH?的液氨溶液為電

解液，電解過程中a、b兩個惰性電極上都有氣泡產(chǎn)生。下列有關(guān)說法正確的是

A.b電極連接的是電源的負(fù)極B.a電極的反應(yīng)為2NH3+2e-=H2+2NH]

C.電解過程中，陰極附近K+濃度減小D.理論上兩極產(chǎn)生的氣體物質(zhì)的量之比為1:1

8.(2021?河北卷)K—Ch電池結(jié)構(gòu)如圖，a和b為兩個電極，其中之一為單質(zhì)鉀片。關(guān)于該電池，下列說

法錯誤的是()

有機(jī)電解質(zhì)1有疝電解質(zhì)2

A.隔膜允許K+通過，不允許。2通過

B.放電時，電流由b電極沿導(dǎo)線流向a電極；充電時，b電極為陽極

C.產(chǎn)生lAh電量時，生成K02的質(zhì)量與消耗O2的質(zhì)量比值約為2.22

D,用此電池為鉛酸蓄電池充電，消耗3.9g鉀時，鉛酸蓄電池消耗0.9g水

9.（2021?湖北卷）NazCnCh的酸性水溶液隨著H+濃度的增大會轉(zhuǎn)化為CrCh。電解法制備CrCh的原理如圖

所示。下列說法錯誤的是

]I3~n+11_

樵iTi微

離子交換膜

A.電解時只允許H+通過離子交換膜B.生成02和H2的質(zhì)量比為8：1

2

+

C.電解一段時間后陰極區(qū)溶液OH的濃度增大D.CrCh的生成反應(yīng)為：Cr2O7+2H=2CrO3+H2O

10.（2021?湖南卷）鋅澳液流電池是一種先進(jìn)的水溶液電解質(zhì)電池，廣泛應(yīng)用于再生能源儲能和智能電網(wǎng)

的備用電源等。三單體串聯(lián)鋅澳液流電池工作原理如圖所:

下列說法錯誤的是（）

A.放電時，N極為正極

B.放電時，左側(cè)貯液器中ZnB"的濃度不斷減小

C.充電時，M極的電極反應(yīng)式為Zn2++2e—=Zn

D.隔膜允許陽離子通過，也允許陰離子通過

11.（2021?遼寧卷）如圖，某液態(tài)金屬儲能電池放電時產(chǎn)生金屬化合物L(fēng)isBi。下列說法正確的是

A.放電時，M電極反應(yīng)為Ni-2e「=Ni?+B.放電時，Li,由M電極向N電極移動

C.充電時，M電極的質(zhì)量減小D充電時,N電極反應(yīng)為Li3：Bi+3e-=3Li++Bi

12.（2021?遼寧卷）利用電解轉(zhuǎn)化法從煙氣中分離的原理如圖。

（QHI）CO2

已知?dú)怏w可選擇性通過膜電極，溶液不能通過。下列說法錯誤的是

Ar

膜

電

極

出口2

M極N極

A.a為電源負(fù)極B.溶液中Q的物質(zhì)的量保持不變

C.CO?在M極被還原D.分離出的CO2從出口2排出

13.（2021?全國甲卷）乙醛酸是一種重要的化工中間體，可采用如下圖所示的電化學(xué)裝置合成，圖中的雙極

膜中間層中的HzO解離為H+和OH,并在直流電場作用下分別向兩級遷移，下列說法中正確的是（）

r|電源|

oo

IIII

HO—C—C—H

鉗（乙曙!）

電

極

oo

IIII

HO—C—C—OH

（乙二fit）

飽和乙二酸溶液雙極膜乙二醛+KBr酸溶液

A.KBr在上述電化學(xué)合成過程中只起電解質(zhì)的作用

B.陽極上的反應(yīng)式為：HO-C-J-OH+2H>20*HO-ii-C-H

C.制得2moi乙醛酸，理論上外電路中遷移了Imol電子

D.雙極膜中間層中的H+在外電場作用下向鉛電極方向遷移

HO-C-c!—OH+2H+2e*HO-lz-c-H-

14.（2021?全國乙卷）沿海電廠采用海水為冷卻水，但在排水管中生物的附著和滋生會阻礙冷卻水排放并降

低冷卻效率。為解決這一問題，通常在管道口設(shè)置一對惰性電極（如圖所示），通入一定的電流。下列敘述錯

誤的是（）

海水

A.陽極發(fā)生將海水中的C1氧化生成Cl2的反應(yīng)

B.管道中可以生成氧化滅殺附著生物的NaClO

C.陰極生成的H?應(yīng)及時通風(fēng)稀釋安全地排入大氣

D.陽極表面形成的Mg（OH）2等積垢需要定期清理

15.（20