2023届新高考化学选考一轮总复习检测-专题十一化学反应与电能专题检测.docx
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1、专题十一化学反应与电能1.2021年6月17日,搭载神舟十二号载人飞船的长征二号F遥十二运载火箭成功发射,并顺利完成与天和核心舱对接。火箭采用偏二甲肼/四氧化二氮发动机,核心舱电源系统由锂离子蓄电池组及太阳电池翼组成。锂离子蓄电池放电时的反应如下:Li1-xCoO2+LixC6+C6(x1)。下列说法正确的是()A.Co3+的3d能级上有2个未成对电子B.该电池比能量高,污染小,是理想的一次电池C.充电时,阴极电极反应式为:xLi+C6+xe-C6D.放电时,Li+在电解质中由正极向负极迁移答案CA项,Co为27号元素,价电子排布式为3d74s2,则Co3+的价电子排布式为3d6,轨道表达式为
2、3d,共有4个未成对电子,错误;B项,锂离子蓄电池可以充电循环使用,属于二次电池,错误;C项,放电时为原电池,负极反应式为LixC6-xe-xLi+C6,将其颠倒过来,即为充电时阴极反应式,正确;D项,放电时,阳离子移向正极,错误。2.一种在微生物细菌作用下净化高浓度有机废水的原理如下图所示。下列说法正确的是()A.工作时,H+从b极区向a极区迁移B.该装置在高温下仍可正常工作C.为使此装置持续工作,需不断补充硫酸溶液D.理论上,每处理含162.0g该有机物的废水,需消耗5molMnO4-答案C该电池工作时,a极发生氧化反应为负极,则b极为正极。A项,工作时,阳离子(H+)移向正极(b极),错
3、误;B项,高温时微生物细菌会失去活性,错误;C项,总反应方程式为5(C6H10O5)n+72nH+24nMnO4-30nCO2+24nMn2+61nH2O,反应消耗H+,则此电池工作时需要不断补充硫酸溶液,正确;D项,由关系式5(C6H10O5)n24nMnO4-可知,每处理含162.0g该有机物的废水,需消耗4.8molMnO4-,错误。3.碱性锌铁液流电池采用资源丰富的铁和锌作为电池正、负极电解液活性物质,具有电压高、成本低的优点。该电池的总反应为Zn+2Fe(CN)63-+4OH-2Fe(CN)64-+Zn(OH)42-。下列叙述正确的是()A.充电时,M极电极反应式为Fe(CN)64-
4、+e-Fe(CN)63-B.放电时,N极电势高于M极C.1molFe(CN)63-中含有键的数目为12NAD.放电时,电路中转移2mol电子时,负极区电解质溶液增重65g答案CA项,根据图示和总反应知,充电时M为阳极,Fe(CN)64-失去电子,发生氧化反应,错误;B项,放电时,N为负极,M为正极,则N极电势低于M极,错误;C项,在配合物Fe(CN)63-中,CN-与Fe3+之间有6个配位键,C与N之间以三键相连,所以1mol该配合物中含有键的数目为12NA,正确;D项,放电时,Zn-2e-+4OH-Zn(OH)42-,电路中转移2mol电子,则有2molOH-通过离子交换膜进入N极区,溶液增
5、加的质量为1molZn和2molOH-之和,大于65g,错误。4.科学家对新型Li-CO2电化学系统研究发现,用碳化钼(Mo2C)作Li极催化剂时,CO2的放电产物为Li2C2O4,装置如图所示,下列说法不正确的是()A.该电化学储能系统Li极作为负极B.该电池最好选用Li2C2O4水溶液作为电解质溶液C.CO2放电的电极反应式为2CO2+4e-+2Li+Li2C2O4D.电池“吸入”CO2时将化学能转化为电能答案B用碳化钼(Mo2C)作Li极催化剂时产物为Li2C2O4,Li化合价升高为负极,通入CO2极为正极,A正确;Li能与水反应,不能选用水溶液作电解质溶液,B错误;CO2作正极,得电子
6、发生还原反应,C正确;电池“吸入”CO2时,装置为原电池,将化学能转化为电能,D正确。5.Cu2O可通过电解法制得,电解法制备Cu2O的实验及反应过程示意图如图所示,下列说法正确的是()A.制备Cu2O时,化学能转化为电能B.铜电极上的步中铜元素的化合价没有变化C.反应一段时间后,电解质溶液中OH-浓度减小D.阳极上总反应式为:2Cu-2e-+2OH-Cu2O+H2O答案DA项,该装置是电解池,电能转化为化学能,错误;B项,在第步反应中,CuCl-e-+Cl-CuCl2-,铜元素的化合价升高,错误;C项,该反应的总反应方程式为2Cu+H2OCu2O+H2,反应一段时间后,溶液中n(OH-)不变
7、,水减少,因此电解质溶液中OH-浓度增大,C错误。6.电解制备钴(Co)的工作原理如图所示。下列关于该装置工作时的说法不正确的是()A.a为电源的正极B.钴电极上的电极反应为Co2+2e-CoC.室中HCl的浓度减小D.若不使用离子交换膜,石墨电极上会析出Cl2答案C该装置为电解法制备Co,则钴为阴极,电极反应式为Co2+2e-Co,石墨为阳极,与石墨连接的a极为电源的正极,A、B项正确;室中发生的电极反应式为2H2O-4e-4H+O2,电解池中阳离子移向阴极,阴离子移向阳极,则室溶液中的H+、室中的Cl-均移到室,则室HCl的浓度增大,C错误;若不使用离子交换膜,室中Cl-移到阳极(石墨电极
8、)先失电子,析出Cl2,D正确。7.资源化利用CO2的一种原理如图所示。下列说法正确的是()A.M为电源的负极B.O2-从电极P移向电极QC.电极Q上的反应为CO2+2e-CO+O2-D.理论上参与反应的n(CH4)n(CO2)=43答案CA项,电极Q上CO2得电子生成CO,发生还原反应,为电解池的阴极,则N为电源的负极,错误;B项,阴离子O2-移向阳极P,错误;C项,电极Q上CO2得电子生成CO,并且固体电解质可传输O2-,正确;D项,题中未提到C2H4、C2H6物质的量之比,故无法计算CH4与CO2物质的量之比,错误。8.最近一个科研小组创建了一种通过连续电解将能量储存为化学能的装置,其结
9、构如图所示。在氧化钇基质的阳极和二氧化钛涂覆的钛阴极之间是可通过H+的固体聚合物电解质。则下列说法错误的是()A.OX中碳原子的杂化方式为sp2,Ti4+的电子排布式为1s22s22p63s23p6B.在能量转换过程中,固体电解质中H+由阳极向阴极移动C.阴极电极反应式为:OX+4H+4e-GC+H2OD.为增强阳极电解液导电性,可在水中添加适量NaCl答案DA项,OX中含有碳氧双键,碳的杂化方式为sp2,Ti失去4s、3d上的4个电子形成Ti4+,Ti4+的电子排布式为1s22s22p63s23p6,正确;B项,该装置为电解池,H+向阴极移动,正确;C项,根据装置图,由电荷守恒、原子守恒可写
10、出阴极电极反应式,正确;D项,若在水中添加适量NaCl,则阳极氯离子失电子生成氯气,错误。9.利用电解法将CO2转化为CH4的原理如图所示。下列说法正确的是()A.电解过程中,H+由a极区向b极区迁移B.电极b上反应为CO2+8HCO3-8e-CH4+8CO32-+2H2OC.电解过程中化学能转化为电能D.电解时Na2SO4溶液浓度保持不变答案AA项,电极b处CO2被还原为CH4,为阴极,所以溶液中的H+向b极移动,正确;B项,CO2在阴极发生还原反应,电极反应式为CO2+8H+8e-CH4+2H2O,错误;C项,电解过程为电能转化为化学能,错误;D项,该电解总反应式为CO2+2H2OCH4+
11、2O2,消耗水,Na2SO4溶液的浓度增大,错误。10.采用惰性电极,以氮气和水为原料通过电解法制备氨气的装置如图所示。下列说法不正确的是()A.电解时,溶液中K+向a极移动B.电解时,电子由电源负极经导线流向a极C.电解时,a极上发生反应:N2+6e-+6H+2NH3D.电解一段时间后,b极附近溶液的pH减小答案Ca电极上N2转化为NH3,发生还原反应,为阴极,则b电极为阳极。A项,电解时,溶液中K+向阴极(a极)移动,正确;B项,电解时,电流经导线由a极移向电源负极,电子与电流流向相反,正确;C项,电解质溶液为KOH溶液,电极反应式为N2+6e-+6H2O2NH3+6OH-,错误;D项,b
12、极的电极反应式为4OH-4e-O2+2H2O,电解过程中消耗OH-,pH减小,正确。11.以NaClO2溶液和NaCl溶液为原料,采用电解法制备ClO2气体具有效率高和产品纯度高的优点,其原理如图所示。下列有关说法正确的是()A.电解时,化学能转化为电能B.电解时,NaCl溶液浓度保持不变C.电解时,Na+由b极区向a极区迁移D.电解时,阳极的电极反应式为ClO2-e-ClO2答案DA项,电解池工作时将电能转化为化学能,错误;B项,电极a上NaClO2转化为ClO2,发生氧化反应,所以电极a为阳极,电极b为阴极,阴极水电离出的H+放电生成氢气,水被消耗,NaCl浓度变大,错误;C项,电解池中阳
13、离子向阴极移动,所以Na+由a极区向b极区迁移,错误;D项,电解池中阳极ClO2-失电子生成ClO2,正确。12.甲烷是良好的制氢材料。我国科学家发明了一种500时,在含氧离子(O2-)的熔融碳酸盐中电解甲烷的方法,实现了无水、零排放的方式生产H2和C。反应原理如图所示。下列说法正确的是()A.CO2转化为CO32-,C的杂化方式相同B.该条件下,每产生22.4LH2,电路中转移2mol电子C.电解一段时间后,熔融盐中O2-的物质的量变多D.Ni电极上发生的电极反应方程式为CO32-+4e-C+3O2-答案DA项,CO2中C原子的价层电子对数为2,为sp杂化,CO32-中C原子的价层电子对数=
14、3+1/2(4+2-32)=3,为sp2杂化,错误;B项,未指明温度、压强,无法计算,错误;C项,电解总反应为CH4C+2H2,因此电解一段时间后熔融盐中O2-的物质的量不变,错误;D项,熔融碳酸盐中Ni电极上CO32-得到电子生成C单质和O2-,正确。13.下图为以Pt为电极的氢氧燃料电池的工作原理示意图,稀H2SO4为电解质溶液。下列有关说法正确的是()A.a极为阳极,电子由a极经外电路流向b极B.b极的电极反应式:O2+2H2O+4e-4OH-C.电池工作一段时间后,右室中c(H2SO4)减小D.若将H2改为CH4,消耗等质量的CH4时,O2的用量增多答案Ca极通入的H2发生氧化反应,故
15、a极为负极,电子由a极经外电路流向b极,A错误;b极为正极,其电极反应式为O2+4H+4e-2H2O,B错误;负极H2失电子生成H+向右室迁移,并生成H2O,故右室中c(H2SO4)变小,C正确;根据电池总反应2H2+O22H2O,CH4+2O2CO2+2H2O可知,等质量的CH4比H2消耗O2少,D错误。14.世界某著名学术刊物近期介绍了一种新型中温全瓷铁-空气电池,其结构如图所示。下列有关该电池放电时的说法正确的是()A.a极发生氧化反应B.正极的电极反应式为FeOx+2xe-Fe+xO2-C.若有22.4L(标准状况)空气参与反应,则电路中有4mol电子转移D.铁表面发生的反应为xH2O
16、(g)+FeFeOx+xH2答案Da极上空气中的氧气得电子生成O2-,发生还原反应,为正极,其电极反应式为O2+4e-2O2-,A、B错误;若有22.4L(标准状况)空气参与反应,则n(O2)22.4L22.4L/mol15=0.2mol,反应转移0.8mol电子,C错误;由题图可知,铁表面H2O(g)参与反应生成H2,D正确。15.13Hg-Hg2SO4标准电极常用于测定其他电极的电势,测知Hg-Hg2SO4电极的电势高于Cu电极的电势。以下说法正确的是()A.K2SO4溶液可用CCl4代替B.Hg-Hg2SO4电极反应为Hg2SO4-2e-2Hg+SO42-C.若把Cu-CuSO4体系换作
17、Zn-ZnSO4体系,电压表的示数变大D.微孔瓷片起到阻隔离子通过的作用答案CA项,CCl4是非电解质,不能产生自由移动的离子,无法构成闭合回路,错误;B项,Hg-Hg2SO4电极的电势高于Cu电极的电势,则Cu为负极,Hg-Hg2SO4为正极,其电极反应式为Hg2SO4+2e-2Hg+SO42-,错误;C项,两极活性相差越大,产生的电势差越大,电压表的示数越大,正确;D项,微孔瓷片相当于离子交换膜,便于离子通过,错误。16.“碳呼吸电池”是一种新型能源装置,其工作原理如图所示。下列有关说法不正确的是()A.通入CO2的一极为原电池的正极B.该装置工作时负极的电极反应式为:Al-3e-Al3+
18、C.该装置工作时每转移1mol电子,理论上可捕获标准状况下11.2LCO2D.将该装置作为电源对粗铜进行精炼时,金属铝每减重27g,理论上阴极增重96g答案CA项,CO2转化为C2O42-的过程中,C元素的化合价降低,通入CO2的一极为原电池的正极,正确;C项,每转移1mol电子,可捕获1molCO2,标准状况下为22.4L,错误;D项,金属铝每减重27g时,电路中转移3mol电子,阴极得到1.5molCu,增重96g,正确。17.(双选)某课外活动小组用如图所示装置进行实验(电解液足量)。下列说法正确的是()A.图二中若开始实验时开关K与a连接,电解液的浓度保持不变B.图一中若开始实验时开关
19、K与b连接,一段时间后向电解液中加适量稀盐酸可使电解液恢复到电解前的浓度C.图一中若开始实验时开关K与a连接,B极的电极反应式为Fe-2e-Fe2+D.图二中若开始实验时开关K与b连接,A极减少的质量等于B极增加的质量答案CDA项,图二中若开始实验时开关K与a连接,则形成原电池,电池的总反应式为Fe+2AgNO3Fe(NO3)2+2Ag,故电解液的浓度减小,错误;B项,图一中若开始实验时开关K与b连接,则形成电解池,铁棒作阴极,电解的总反应式为2NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2,根据质量守恒可知一段时间后向电解液中通入适量的HCl可使电解液恢复到电解前的浓度,错误;C项,图一中若开始
20、实验时开关K与a连接,形成原电池,B极的电极反应式应为Fe-2e-Fe2+,正确;D项,图二中若开始实验时开关K与b连接,相当于电镀装置,根据电镀原理可知,正确。18.近期,我国科技工作者设计了一种电催化装置(如图所示),实现了低电压电解产氢和硫元素的回收利用。下列说法正确的是()A.通电后负极区溶液的pH减小B.交换膜b为阴离子交换膜C.阳极区的电极反应为xS2-2(x-1)e-Sx2-D.电路中转移2mole- 时,中间隔离室离子数增加2NA答案C负极区(阴极区)的电极反应为2H+2e-H2,氢离子浓度减小,pH增大,A项错误;阳极区的电极反应为xS2-2(x-1)e-Sx2-,钠离子通过
21、交换膜b进入中间隔离室,故b为阳离子交换膜,B项错误、C项正确;电路中转移2mol 电子时,阳极区2molNa+、阴极区1molSO42-均进入中间隔离室,故中间隔离室离子数增加3NA,D项错误。19.(双选)某单液电池如图所示,其反应原理为H2+2AgCl(s)2Ag(s)+2HCl。下列说法错误的是()A.放电时,左边电极为负极B.放电时,溶液中H+向右边电极移动C.充电时,右边电极上发生的电极反应式:Ag-e-Ag+D.充电时,当左边电极生成1molH2时,电解质溶液减轻2g答案CDA项,放电时,左边电极上H2失电子生成H+,发生氧化反应,故左边电极为负极,右边电极为正极,正确;B项,原
22、电池中阳离子向正极移动,正确;C项,充电时,右边为阳极,电极反应式为Ag+Cl-e-AgCl,错误;D项,根据题中总反应方程式知,充电时生成1molH2,溶液中减少2molHCl,减少的质量为73g,错误。20.研究发现,在酸性乙醇燃料电池中加入硝酸,可使电池持续大电流放电,其工作原理如下图所示。下列说法错误的是()A.加入HNO3降低了正极反应的活化能B.电池工作时正极区溶液的pH降低C.1molCH3CH2OH被完全氧化时有3molO2被还原D.负极反应为CH3CH2OH+3H2O-12e-2CO2+12H+答案BA项,根据题目信息可知加入硝酸降低了正极反应的活化能,正确;B项,正极区不断
23、有水生成,溶液体积增大,溶液pH增大,错误;C项,根据得失电子守恒可知1mol乙醇完全被氧化时有3molO2被还原,正确;D项,根据题图可知负极反应为CH3CH2OH+3H2O-12e-2CO2+12H+,正确。21.(双选)2019年诺贝尔化学奖颁给了为锂离子电池发展做出突出贡献的三位科学家,他们创造了一个可充电的世界。Garnet 型固态电解质被认为是性能最佳的锂电池的固态电解质。某Garnet 型可充电锂电池放电时工作原理如图所示,下列说法正确的是()(电池总反应为:LixC6+Li1-xLaZrTaOLiLaZrTaO+6C)A.放电时,b极为负极B.充电时,固态电解质中Li+移向a极
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