第二十二、二十三講化學(xué)能與電能

【基礎(chǔ)鞏固】

I.港珠澳大橋設(shè)計(jì)壽命為120年，對(duì)橋體鋼制構(gòu)件采用了多種防腐措施，下列防腐措施錯(cuò)誤的是（）

A.用導(dǎo)線與石墨相連B.用導(dǎo)線與電源負(fù)極相連

C.鋼制構(gòu)件上焊接鋅塊D.表面噴涂分子涂層

2.（2023?長治質(zhì)量檢測(cè)）一種水性可解液Zn—MnO,離子選擇雙隔膜電池如圖所示［KOH溶液中，ZM卡以

Zn（OH）F存在］。電池放電時(shí)，II區(qū)的K2sCh溶液濃度變大，下列敘述錯(cuò)誤的是（）

MnO?電極Zn電極

離「選擇隔膜

H、（）,溶液K、（）…，，,

II

A.電池放電時(shí)，轉(zhuǎn)移2moie—正極質(zhì)量減少32g

B.I區(qū)與II區(qū)之間的離子交換膜為陰離子交換腴

C.Zn電極反應(yīng)：Zn+4OH--2e=Zn（0H）F

D』I區(qū)的K'通過隔膜向II區(qū)遷移

3.（2023?全國?統(tǒng)考高考真題）室溫鈉-硫電池被認(rèn)為是一種成本低、比能量高的能源存儲(chǔ)系統(tǒng),一種室溫鈉

-硫電池的結(jié)構(gòu)如圖所示。將鈉箔置于聚苯并咪哇膜上作為一個(gè)電極，表面噴涂有硫黃粉末的炭化纖維素紙

作為另一電極。工作時(shí)，在硫電極發(fā)生反應(yīng)：；S8+eJ）S］,；S；+e-S：-,2Na++￡s；+2（l-：）e—Na2SK

22244

下列敘述錯(cuò)誤的是鈉電極

A.充電時(shí)Na+從鈉電極向硫電極遷移

電解質(zhì)

B.放電時(shí)外電路電子流動(dòng)的方向是a->b

^k疏電極

C.放電時(shí)正極反應(yīng)為：2Na++2s8+2e--Na2sx

o

D.炭化纖維素紙的作用是增強(qiáng)硫電極導(dǎo)電性能

4.（2022?濰坊高三檢測(cè)）某Al—MnOi電池原理如圖所示，電池總反應(yīng)的離子方程式為Al+MnO；=AIO2+

MnO：,下列說法正確的是（）

負(fù)載|—

A.電池工作時(shí)，IC向負(fù)極區(qū)移動(dòng)多孔Ni

KMnO1和

B.A1電極發(fā)生還原反應(yīng)

KOHKOH的混

溶液合溶液

C.正極的電極反應(yīng)式為MnO4+4H'+3e=MnO2+2H2O

陽離戶交換膜

D.理論上電路中每通過1mol電子，負(fù)極質(zhì)量減小9g

5.有a、b、c、d四個(gè)金屬電極，有關(guān)的實(shí)驗(yàn)裝置及部分實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如下:

aCdar?id

僧bC

實(shí)驗(yàn)裝㈡

置

械稀破用3

CuSO.ffi1111

部分實(shí)a極質(zhì)量減少：b極質(zhì)b極有氣體產(chǎn)生：c極d極溶解：c極有氣體產(chǎn)中.流從a極流向d

驗(yàn)現(xiàn)象量增加無變化生極

由此可判斷這四種金屬的活動(dòng)性順序是（）

A.a>b>c>dB.b>c>d>aC.d>a>b>cD.a>b>d>c

6.（2023?武漢檢測(cè)）用石墨作電極電解溶有物質(zhì)的品之比為3:1的NaCl和H2sO’的水溶液。根據(jù)反應(yīng)產(chǎn)物,

電解可明顯分為三個(gè)階段，下列敘述不正確的是（）

A.電解的最后階段為電解水

B.陽極先逸出氯氣后逸出氧氣

C.陰極逸出氫氣

D.電解過程中溶液的pH不斷增大，最后pH為7

7.（2023?全國?統(tǒng)考高考真題）用可再生能源電還原C0?時(shí)，采用高濃度的K.抑制酸性電解液中的析氫反應(yīng)

來提高多碳產(chǎn)物（乙烯、乙醇等）的生成率，裝置如下圖所示。下列說法正確的是

A.析氫反應(yīng)發(fā)生在IrO,-Ti電極上

B.5■從Cu電極遷移到IrO「Ti電極

C.陰極發(fā)生的反應(yīng)有：2CO,+12H+12e-=C2H4+4H,O

D.每轉(zhuǎn)移Imol電子，陽極生成11.2L氣體（標(biāo)準(zhǔn)狀況）

8.鉛酸蓄電池是汽車常用的蓄電池，其構(gòu)造如圖所示。下列說法不正確的是（）

A.電池放電時(shí)，負(fù)極質(zhì)量減輕

B.電池放電時(shí)，c（H,）減小

C.電池充電時(shí)總反應(yīng)為2PbsO4-2H2O=Pb+PbO2+2H2s04

D.鉛酸蓄電池的缺點(diǎn)是笨重、比能量低

9.（2023?北京朝陽?統(tǒng)考三模）某同學(xué)利用下列電池裝置探究Fe：-的氧化性和還原性。電流表顯示電子由鐵

電極流向石墨電極，石墨電極上未見Fe析出，下列分析不正確的是

鐵電極鹽泉色——一右醍電極

().1()n?<.l-L-|Fr(S()),

O.ICmoll.T&SO,一二J4

A.鹽橋中的陽離子進(jìn)入右側(cè)燒杯溶液中

B.一段時(shí)間后兩燒杯溶液中c（F『）均增大

C.當(dāng)兩燒杯溶液中c（Fe"）相等時(shí)，說明反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)

D.由A、B中的現(xiàn)象可知，F(xiàn)e"還原性小于Fe、氧化性小于Fe"

10.（2023?全國?統(tǒng)考高考真題）?種以V?Os和Zn為電極、Zn（CF3so3）2水溶液為電解質(zhì)的電池，其示意圖

如下所示。放電時(shí)，ZM+可插入V。,層間形成ZnxWOynHq。下列說法錯(cuò)誤的是

V,O<ZnxV,05?H,0

Zn電極V2O5電極

Zn（CF3so6水溶液

A.放電時(shí)V2O5為正極

B.放電時(shí)Zd+由負(fù)極向正極遷移

C.充電總反應(yīng)：xZn+VzOs+nH?。=ZnxVgsnFhO

2+

D.充電陽極反應(yīng)：ZnxV2O5nH2O-2xe-=xZn4-V2O5+nH2O

11.某興趣小組的同學(xué)用如圖所示裝置研究有關(guān)電化學(xué)的問題。當(dāng)閉合該裝置的電鍵時(shí)，觀察到電流表的指

針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。

請(qǐng)回答下列問題:

（1）甲池為（填“原電池”“電解池”或“電鍍池”），通入CH3OH電極的電極反應(yīng)式為

⑵乙池中A（石墨）電極的名稱為（填“正極負(fù)極陰極”或“陽極”），總反應(yīng)式為

（3）當(dāng)乙池中B極質(zhì)量增加5.40g時(shí)，甲池中理論上消耗02的體積為mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況下），丙池中

極析出________g銅。

（4）若丙池中電極不變，將其溶液換成NaCl溶液，電鍵閉合一段時(shí)間后，甲中溶液的pH將（填“增

大蟲減小”或“不變）丙中溶液的pH將（填“增大”“減小”或“不變

12.（2023.陜西寶雞.統(tǒng)考一模）硫酸船（PbSO4）,制造鉛蓄電池的一種原料；以廢舊鉛酸電池中的含鉛廢料

（Pb、PbO、PbCh、PbSO4及炭黑等）和H2so4為原料，制備高純PbO,可實(shí)現(xiàn)鉛的再生利用。

⑴鉛蓄電池中需要配制5.3mo卜L"的H2s04溶液，需要的儀器有玻璃棒、（從下列圖中選擇，

寫出名稱）。

⑵工業(yè)上以PbS為原料可以制取PbS04,80℃時(shí)浸取，將PbS與鹽酸、MnCh和飽和食鹽水一起浸取，PbS

反應(yīng)后生成PbC『和S。

①寫出PbS反應(yīng)的離子方程式：。

②浸取時(shí)應(yīng)控制鹽酸的濃度。其他條件一定，若鹽酸濃度過大，鉛元素的浸出率反而下降，原因

是O

⑶用廢舊鉛酸電池中的含鉛廢料，制備高純PbO,實(shí)現(xiàn)鉛的再生利用的過程中，

含鉛FCS04、H2s04/4

_過濾（過程I）-

過程【中，F(xiàn)e?+催化過程可表示為：

2++3+

i：2Fe+PbO2+4H+SO^=2Fe+PbSO4+2H2O

3>2+

ii：2Fe+Pb+SO^=2Fe+PbSO4

下列實(shí)驗(yàn)方案可證實(shí)上述催化過程。請(qǐng)將實(shí)驗(yàn)方案補(bǔ)充完整。

a.向酸化的FeSO4溶液中加入KSCN溶液，溶液幾乎無色，再加入少最PbCh,溶液變紅。

b.o

3

（4）已知：KSp（PbC03）=1.5xlO',Ksp（PbSOQ=L8x|0-8.在某制備過程中，經(jīng)檢測(cè)，過濾出的PbCCh沉淀中混

有PbS04,則該濾液中

c（CO：）

（5）以鉛蓄電池為電源，電解二氧化碳酸性溶液可制得丙烯（如圖）。

而?，x

惰性電極

①丫極與電源（填“正極”或'負(fù)極”湘連。

②該離子交換膜為膜。

③X極的電極反應(yīng)式為O

【拔高練習(xí)】

1.（2022?濟(jì)南模擬）四個(gè)電解裝置都以Pt做電極，它們分別裝有如下電解質(zhì)溶液，電解一段時(shí)間后，測(cè)定其

pH變化，所記錄的結(jié)果正確的是（）

選項(xiàng)ABCD

電解質(zhì)溶液

HC1CuSO4KOHBaCI2

pH變化減小增大增大不變

2.（2022?全國?統(tǒng)考高考真題）口。電池比能量高，在汽車、航天等領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景c近年來科學(xué)

家研究了一種光照充電Li-O?電池（如圖所示）。光照時(shí)，光催化電極產(chǎn)生電子（。一）和空穴（h‘），驅(qū)動(dòng)陰極反

應(yīng)（Li++e~=Li）和陽極反應(yīng)（Li2O2+2h+=2Li++O2）對(duì)電池進(jìn)行充電。下列敘述錯(cuò)誤的是

A.充電時(shí),電池的總反應(yīng)Li9?=2Li+O2

B.充電效率與光照產(chǎn)生的電子和空穴量有關(guān)

C.放電時(shí)，Li+從正極穿過離子交換膜向負(fù)極遷移

D.放電時(shí)，正極發(fā)生反應(yīng)O2+2Li++2e-=Lia

3.（2022?四川綿陽模擬）1.5-戊二胺（-NNH）是生物法制備尼龍材料的重要原料，利用雙極膜

（BPM）電滲析產(chǎn)堿技術(shù)可將生物發(fā)酵液中的1,5-戊二胺硫酸鹽（含’HNNW和sor）轉(zhuǎn)換為

1,5-戊二胺，實(shí)現(xiàn)無害化提取，工作原理如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是（）

產(chǎn)品

[BPM[m|n|BPM1

T卜

IJI11J1

Na^O,生物HsO,Na,SO

發(fā)附液2t

A.a極的電勢(shì)比b極的低

B.m膜為陽離子交換膜，n膜為陰離子交換膜

C.電解過程中，H2s04極室溶液的pH逐漸減小

D.b極區(qū)每生成11.2L氣體（標(biāo)準(zhǔn)狀況），理論上可生成2moi1,5-戊二胺

4.（2023?河南?校聯(lián)考三模）近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所團(tuán)隊(duì)利用固體氧化物（y-ALOa）電解質(zhì)實(shí)

現(xiàn)了乙烷電化學(xué)脫氫制乙烯，其工作原理如圖所示。下列說法正確的是

y-AhOj

B.M極電極反應(yīng)式為C2H6+2e-=C2Hd2H+

C.每生成0.5molC2H4,N極消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下U.2LCCh

D.每生成56gCO,電路中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為2moi

5.（2023?河南鄭州?統(tǒng)考三模）一種利用電化學(xué)進(jìn)行“大氣固碳”的裝置如圖所示。該電池放電時(shí)正極生成C

和Li2c03,充電時(shí)通過催化劑的選擇性控制，只有Li2c03是陽極反應(yīng)物。下列說法正確的是

2

A.該電池放電時(shí)的正極反應(yīng)式為CO2+4e=C+2O

B.圖中Li+移動(dòng)方向是電池充電時(shí)的移動(dòng)方向

C.充電時(shí)，陽極反應(yīng)式為2Li2CCMe=4Li++2cChT+O2T

D.該電池放電、充電過程中轉(zhuǎn)移電子相同時(shí)，消耗與生成CO2的量相等

6.用如圖所示裝置（X、Y是直流電源的兩極）分別進(jìn)行下列各組實(shí)驗(yàn)，則下表中各項(xiàng)所列對(duì)應(yīng)關(guān)系均正確的

一項(xiàng)是（）

直流電原

選項(xiàng)X極實(shí)驗(yàn)前U形管中液體通電后現(xiàn)象及結(jié)論

A正極Na2s04溶液U形管兩端滴入酚陵后，a管中呈紅色

b管中電極反應(yīng)式是4OH~-4e-=O2t+

B正極AgNCh溶液

2H2O

C負(fù)極CuC12溶液b管中有氣體逸出

D負(fù)極NaOH溶液溶液pH降低

西西安?陜西師大附中?？寄M預(yù)測(cè)）利用光伏電池與膜電解法制備Ce（S04）2溶液的裝置如卜.圖所示，卜列

說法不正確的是

A.電解池中陰極的電極反應(yīng)式為Cu2.+2e=Cu

B.該離子交換膜為陰崗子交換膜，SO；由左池向右池遷移

C.該光伏電池的N電極為負(fù)極

D.電路中有O.lmol電子通過時(shí)，陽極室生成33.2gCe（SCh）2

8.（2023?峽西寶雞?統(tǒng)考二模）海泥細(xì)菌通過消耗海底沉積層中的有機(jī)物獲得營養(yǎng)，同時(shí)產(chǎn)生電子?？茖W(xué)家

利用這一原理設(shè)計(jì)「海泥細(xì)菌電池，該技術(shù)可在海底加速石油污染物降解速率，其中海泥代謝產(chǎn)物顯酸性,

電池工作原理如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是

+

A.負(fù)極的電極反應(yīng)式為：CH2O-4e+H2O=CO2+4H

B.工作時(shí)B電極附近溶液pH減小

C.海水和海泥含有電解質(zhì)，導(dǎo)電性高，有利于輸出電能

D.A電極消耗標(biāo)況下O25.6L,有Imol質(zhì)子通過海底沉枳層和海水層交接面

【答案】A

【解析】由圖可知，A極氧氣得到電子發(fā)生還原生成水，為正吸，O2+4e+4H'=2Hq；B電極HS失去

電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成硫單質(zhì)，為負(fù)極，HS、2e-=SJ+H'：A.由分析可知，負(fù)極反應(yīng)為HS-2e-=SJ+H*,

A錯(cuò)誤；B.工作時(shí)B電極附近生成氫離子，酸性增強(qiáng)，溶液pH減小，B正確；C.海水和海泥含有電解

質(zhì)，導(dǎo)電性高，有利于形成閉合電路輸出電能，C正確：D.A電極反應(yīng)為O?+4e+4H+=2/0,消耗標(biāo)況

O25.6L,為O.25mol氧氣，根據(jù)電子守恒可知，有Imol質(zhì)子通過海底沉積層和海水層交接面，D正確;

故選A。

9.（2023?陜西咸陽?統(tǒng)考一模）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(duì)鋰離子電池進(jìn)行循環(huán)充放電，成功地實(shí)現(xiàn)了對(duì)磁性的可逆調(diào)控（見右圖），

A.充電時(shí)，F(xiàn)ezCh對(duì)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(shí)，F(xiàn)e2O3作為電池正極被還原為Fe,電池被磁鐵吸引

10.（2023?河北?校聯(lián)考三模）磷酸鐵鋰（LiFePO,）電池應(yīng)用廣泛，放電后，電池的正極材料主要含有LiFePO」、

Al、石墨以及少量難溶性的雜質(zhì)。已知FePO4易溶于HzSO」溶液，難溶于HNO3溶液，從放電后正極材料中

回收金屬鋰的流程如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是

HNOj溶液

NaOH)容濃H2O2^HKNaHCOj溶液

正極碳酸鋰

材粒

(Li2CO3)

灌液灌渣

A.向“濾液”中滴加稀鹽酸至過量，先產(chǎn)生白色沉淀，后沉淀逐漸溶解

B."酸浸氧化''時(shí)可以用H2s0,溶液代替HNO1溶液

C.“酸浸氧化”時(shí)檢驗(yàn)是否完全氧化，可用KjFe（CN）6〕溶液

D.“沉鋰”時(shí)主要反應(yīng)的離子方程式為2Li++2HCO；=Li2CO,J+CO/T+H2O

H.(2023?河北?校聯(lián)考三模)科學(xué)家開發(fā)了一種可循環(huán)使用的太陽能水電池，該裝置綠色環(huán)保，有廣泛的

研究前景，其工作原理如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是

A.光充電時(shí)，TiO?電極附近溶液的酸性增強(qiáng)

B.放電時(shí)，WO,電極為正極

C.光充電時(shí)，Li+向WO3電極遷移

D.放電時(shí)，P〔電極反應(yīng)式：O2+4H++4e-=2Hq

12.某化學(xué)興趣小組的同學(xué)用如下圖所示裝置研究有關(guān)電化學(xué)的問題。當(dāng)閉合K時(shí)，觀察到也流表的指針

發(fā)生了偏移。

請(qǐng)回答下列問題：

(1)乙裝置的名稱是:Zn為極。

(2)寫出電極反應(yīng)：Cu極：:

石墨棒極：o

(3)當(dāng)甲中產(chǎn)生0.1mol氣體時(shí)，乙中產(chǎn)生的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積應(yīng)為。

(4)若乙中溶液不變，將其電極都換成銅電極，閉合K一段時(shí)間后，乙中溶液的顏色________(填“變深”“變

淺”或“不變

(5)若乙中電極不變，將其溶液換成NaCl溶液，閉合K一段時(shí)間后，甲中溶液的pH將〔填“增大共減

小”或“不變”，下同)；乙中溶液的pH將o

(6)若乙中電極不變，將其溶液換成飽和Na2s04溶液，閉合K一段時(shí)間，當(dāng)陰極上有amol氣體生成時(shí)，同

時(shí)有3gNa,SCMOILO析出，假設(shè)溫度不變，剩余溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)為(用含3

〃的表達(dá)式表示，不必化簡）。

13.（2022.德陽三模）鋁的陽極氧化是一種重要的表面處理技術(shù)，其原理是用電化學(xué)方法處理鋁件表面，優(yōu)化

氧化膜結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)鋁件的抗腐蝕性，同時(shí)便于表面著色。取鋁片模擬該實(shí)驗(yàn)，并測(cè)定氧化膜厚度，操作步

驟如下：

⑴鋁片預(yù)處理

鋁片表面除去油垢后，用2mol/LNaOH溶液在60?70℃下洗滌，除去鋁表面薄氧化膜，離子方程式為：

再用10%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的HNO3溶液對(duì)鋁片表面進(jìn)行化學(xué)拋光。若取一定體積68%（質(zhì)