新高考化学二轮复习检测卷专题05 化学能与电能的转化（含解析）

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专题05 化学能与电能的转化
（本卷共19小题，满分100分，考试用时75分钟）
可能用到的相对原子质量：H 1 Li 7 B 11 C 12 N 14 O 16 Na 23 Mg 24 Al 27 S 32 Cl 35.5
第I卷 （选择题共50分）
一、选择题：本题共10个小题，每小题3分，共30分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符
合题目要求的。
1．氢燃料电池汽车由于具备五大优势：零排放、零污染、无噪音、补充燃料快、续航能力强，而备受关注。某氢燃料电池汽车的结构如图所示：

下列说法错误的是
A．电极A、B采用多孔电极材料的优点是能增大反应物接触面积
B．“电池”能将燃料电池产生的多余电能暂时储存起来
C．电极B的电极反应式为O2+4e−=2O2−
D．质子通过电解质溶液向电极B迁移
【答案】C
【解析】多孔电极材料表面积大，吸附性强，能增大反应物接触面积，A正确；汽车行驶过程中，燃料电池产生的电能转化为电能，当汽车处于怠速等过程中，“电池”能将燃料电池产生的多余电能暂时储存起来，B正确；电解质溶液为酸性溶液，电极反应应为4H++O2+4e−=2H2O，C错误；电极B通入氧气，发生还原反应，为正极，质子即氢离子为阳离子，向原电池正极移动，D正确；故选C。
2．己二腈是工业制造尼龙的原料，利用丙烯腈(，不溶于水)为原料、四甲基溴化铵为盐溶液制备己二腈的电有机合成装置如图所示。下列说法不正确的是

A．在电化学合成中作电解质，并有利于丙烯腈的溶解
B．阴极区的电极反应为
C．当电路中转移时，阳极室溶液质量减少
D．交换膜为阳离子交换膜
【答案】C
【解析】丙烯腈难溶于水，电解丙烯腈制备己二腈，在电化学合成中作电解质，并有利于丙烯腈的溶解，故A正确；阴极区丙烯腈得电子生成己二腈，电极反应为，故B正确；阳极发生反应，当电路中转移时，放出0.25mol氧气，同时由有1mol氢离子移入阴极室，所以阳极室溶液质量减少9g，故C错误；氢离子通过交换膜由右向左移动，所以交换膜为阳离子交换膜，故D正确；故选C。
3．一种酸性可充电有机电池可通过TMBQ()和TMHQ()之间的转化实现H+的储存与释放，该电池放电时正极的电极反应式为。下列说法不正确的是
A．放电时，H+向正极移动 B．放电时，TMHQ转化为TMBQ
C．充电时，H+储存在阳极 D．充电时，溶液的pH减小
【答案】C
【解析】放电时，阳离子向正极移动，所以H+向正极移动，故A正确；    放电时，正极消耗氢离子，电解质需要释放氢离子，TMHQ转化为TMBQ，故B正确；充电时，H+储存在TMHQ中，故C错误；充电时，阳极发生反应，溶液的pH减小，故D正确；故选C。
4．如图所示，a、b是两根石墨棒。下列叙述正确的是

A．稀硫酸中硫酸根离子的物质的量不变
B．b是阳极，发生氧化反应
C．a是正极，发生还原反应
D．往滤纸上滴加酚酞试液，a极附近颜色变红
【答案】A
【分析】左边装置能自发的进行氧化还原反应，属于原电池，右边是电解池，锌易失电子作负极，铜作正极，则a是阳极，b是阴极，正极和阴极上都得电子发生还原反应，负极和阳极上都失电子发生氧化反应。
【解析】左边装置中，负极上锌失电子生成锌离子，正极上氢离子得电子生成氢气，所以硫酸根离子不参加反应，则其物质的量不变，故Ａ正确；b是阴极，发生还原反应，故B错误；a是阳极，发生氧化反应，故C错误；a电极上氯离子放电生成氯气，b电极上氢离子放电生成氢气，同时b电极附近还生成氢氧根离子，导致碱性增强，所以b极附近颜色变化，故D错误；故选A。
5．苯酚()是生产某些树脂、杀菌剂、防腐剂以及药物(如阿司匹林)的重要原料，但苯酚也有较强的毒性。如图是处理废水中苯酚的装置。下列有关说法正确的是

A．电极电势低
B．由B区移向A区，B区溶液减小
C．b电极反应式为
D．若有电子通过导线，A、B两区域中溶液质量改变量的和为
【答案】D
【解析】根据图示，a极发生反应+，a发生还原反应，a为正极，a极电势高，故A错误；b为负极，电极反应为，同时原电池中等量H+向正极移动，则B区溶液的pH不变，故B错误；b为负极，电极反应为，故C错误；H+由B区移向A区，a极发生反应，若有2mol电子通过导线，A区溶液质量增加2molH，质量增加为2g，b极发生反应，若有2mol电子通过导线，B区域中生成2molH+，同时又有2molH+移向A区，故B区溶液质量不变，A、B两区域中溶液质量改变量的和为2g，故D正确；故选D。
6．科学家设计了一种电化学装置如图所示(X、Y为离子交换膜)，该装置在处理有机废水的同时可以对海水进行淡化。下列叙述不正确的是

A．Y为阳离子交换膜
B．正极发生的反应为O2+4e-+2H2O=4OH-
C．该装置工作过程中负极区溶液的质量将减少
D．该装置不能在高温下工作
【答案】C
【分析】装置左侧电极上，CH3COO-转化为CO2，发生氧化反应，则左侧电极为电池负极；右侧电极为正极，氧气发生还原反应生成OH-，电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-；海水中Cl-通过X进入左侧，Na+通过Y进入右侧，则Y为阳离子交换膜；电池负极有H+生成，电极反应式为。
【解析】由分析可知，Y为阳离子交换膜，A正确；由分析可知，正极发生的反应为O2+4e-+2H2O=4OH-，B正确；负极的电极反应式为，生成的2mol二氧化碳逸出，但有8molCl-向左室移动，故负极区溶液的质量将增大，C错误；该装置负极上有硫还原菌，故该装置不能在高温下工作，D正确；故选C。
7．一款新型－空气电池装置如图所示、该电池利用“多孔”石墨电极形成空气通道，放电时生成的填充在“空位”中，当“空位”填满后，放电终止。下列说法正确的是

A．极为电池正极
B．极发生电极反应：
C．该装置的电解液可用乙醇作溶剂
D．理论上极每减重，则极消耗(标准状况下)
【答案】B
【分析】由图可知在a电极上Na失去电子变为Na+，发生氧化反应，a电极为负极，则b电极上O2得到电子，与Na+结合形成NaOx，b电极为正极，电极反应式为：
【解析】在a电极上Na失去电子变为Na+，发生氧化反应，所以a电极为负极，A错误；由分析可知在b电极上O2得到电子，与Na+结合形成NaOx，所以b电极为正极，电极反应式为：，B正确；乙醇是非电解质且能与钠发生反应，不能做电解液，C错误；理论上a极每减重46 g，反应消耗2 mol Na，反应过程中转移2 mol电子，根据b电极的电极反应式消耗的O2是xmol，D错误； 故选B。
8．利用吸收污染气体的原理制作原电池，供电的同时也可制备硫酸(容积充足，运行时不考虑将产物分离出)，其工作原理如下图。已知电极A、B均为惰性电极，K膜为阻隔膜(限制某些离子或分子通过)，“＋”表示用电器正极，电流由用电器正极流至其负极，表示两处差值，下列说法不正确的是

A．K膜为阴离子阻隔膜，污染气体SO2从X通入
B．持续为用电器供电过程中，无需向原电池内补充H2O
C．理论上，标况下每吸收22.4LSO2气体，K膜将通过4mol离子
D．反应开始后，一段时间内电极A、B两端的 |ΔpHAB| 将变大
【答案】C
【分析】利用H2O2吸收污染气体SO2的原理制作原电池，供电的同时也可制备硫酸；由图可知，“＋”表示用电器正极，电流由用电器正极流至其负极，B为正极，过氧化氢得到电子发生还原反应，2H++2e- +H2O2=2H2O；A为负极，二氧化硫失去电子发生氧化反应生成硫酸根离子，SO2-2e-+2H2O=SO42-+4H+；总反应为SO2+H2O2=SO42-+2H+；
【解析】由分析可知，氢离子加入右室，K膜可以通过阳离子为阴离子阻隔膜，污染气体SO2从X通入，A正确； 总反应为SO2+H2O2=SO42-+2H+，故持续为用电器供电过程中，无需向原电池内补充H2O，B正确；理论上，标况下每吸收22.4LSO2气体（1mol），K膜将通过2mol氢离子，C错误； 反应开始后，一段时间内电极B端不断生成氢离子，溶液酸性增强，导致将变大，D正确；故选C。
9．用设计成对环境无害的燃料电池并以之为电源电解溶液制备，电解的工作原理如图所示，下列叙述错误的是

A．燃料电池通入的电极接电解池的Y电极
B．该电解装置实现了反应：
C．该装置工作一段时间之后，N室pH将增大
D．理论上每生成4mol产品，需消耗的质量为92g
【答案】D
【分析】用N2H4−N2O4设计成对环境无害的燃料电池，产物是N2和H2O，则N2H4作还原剂，发生氧化反应，通入N2H4的电极为燃料电池的负极，N2O4作氧化剂，发生还原反应，通入N2O4的电极为燃料电池的正极；根据产品室与原料室的位置可知，M室中的H+应向产品室中移动可知，M室为阳极室，N室为阴极室。
【解析】由分析可知，通入N2H4的电极为燃料电池的负极，N室为阴极室，则燃料电池通入N2H4的电极接电解池的Y电极，A正确；M室电极反应为2H2O-4e-=O2+4H+，则M室为阳极室，N室的电极反应为4H2O+4e-=2H2+4OH-，则N室为阴极室，产品室发生了反应+H+= H3BO3+H2O，则电解池的总反应为4NaB(OH)4+2H2O=4H3BO3+O2+2H2+4NaOH，B正确；N室发生反应4H2O+4e-=2H2+4OH-，该装置工作一段时间之后，N室pH将增大，C正确；由电解池的总反应可知，每生成4mol H3BO3，转移4mol电子，需要消耗0.5mol N2O4，即46g N2O4，D错误；故选D。
10．一款高压无阳极配置可充电钠电池，其充电过程的原理如图所示。下列说法正确的是

A．b为正极，电极c上发生氧化反应
B．用此电池做电解水实验，当消耗水0.9g时，理论上c极消耗钠2.3g
C．放电时，由3A沸石分子筛膜的右侧向左侧迁移
D．通电时，电路中每迁移2mol电子，理论上两极质量差46g
【答案】D
【分析】由图可知，充电时，a极为阴极，电极反应式为Na＋＋e−=Na，b为阳极，放电时，c极为负极，d极为正极，据此作答。
【解析】a和b为电源电极，为电解过程，b为阴极，故A错误；用此电池做电解水实验时，Na＋不参与电极反应，故B错误；放电时，阴离子向负极，阳离子向正极，Na＋由3A沸石分子筛膜的侧左向右侧迁移，故C错误；充电时，a极为阴极，电极反应式为Na＋＋e−=Na，电路中每迁移2mol电子，理论上a极净增重2mol×23g/mol＝46g，故D正确；故选D。
二、选择题：本题共5个小题，每小题4分，共20分。在每小题给出的四个选项中，只有一项或两项是符合题目要求的。若正确答案只包括一个选项，多选时，该小题得0分；若正确答案包括两个选项，只选一个且正确的得2分，选两个且都正确的得4分，但只要选错一个，该小题得0分。
11．CN-会造成水体污染，某研究小组按图所示装置模拟电化学法除去CN- (实验数据如表)。实验(1)中一段时间后，在装置甲X极(Fe)附近滴入K3[Fe(CN)6]溶液，Fe表面有蓝色沉淀生成；装置乙石墨(Ⅰ)表面有无毒气体生成。已知：K3[Fe(CN)6]溶液具有氧化性

实验序号
电极(X)
NaCl溶液浓度(mol/L)
甲中石墨表面通入气体
电流计读数(A)
(1)
Fe
0.1
空气
I
(2)
Al
0.1
空气
1.5I
(3)
Fe
0.1
O2
2I
(4)
Al
0.5
空气
1.6I
依据上述实验现象和数据，下列说法不正确的是
A．仅依据实验(1)装置甲中的现象，不能确定X极(Fe)为负极
B．若实验(1)中X极换成Zn，则电流计读数的范围为1.5I~2I
C．石墨(Ⅰ)的电极反应式：2CN-+12OH--10e-=2CO+N2↑+6H2O
D．相同条件下，X电极活性、O2浓度、电解质溶液浓度均会影响CN-处理效果
【答案】B
【分析】乙装置中阳极是发生氧化反应生成无毒无害的氮气和碳酸根离子，电极反应式为，则石墨(I)为电解池的阳极、石墨（Ⅱ）为电解池阴极、X为电池的负极、装置甲中石墨为电池的正极。
【解析】在装置甲X电极附近滴入铁氰化钾溶液，有蓝色沉淀生成，则说明X极附近有Fe2+生成，而由已知条件可知，Fe2+可能是K3[Fe(CN)6]氧化Fe得到的，并不能确定X极为负极，A正确；锌的活泼性介于铝和铁之间，根据表中数据可知，金属越活泼，电流计的值越大，所以电流计读数的范围为I～1.5I，B错误；
乙装置中阳极是发生氧化反应生成无毒无害的氮气和碳酸根离子，电极反应式为，C正确；通过比较表中的数据可知，金属越活泼，电流计的值越大；电解质浓度越大，电流计的值越大；氧气浓度越大，电流计的值越大，故相同条件下，X电极活性、O2浓度、电解质溶液浓度均会影响CN-处理效果，D正确；故选B。
12．双极膜是一种离子交换复合膜，在直流电场作用下能将中间层的水分子解离成和，并分别向两极迁移。用双极膜电解制备金属钴，工作原理如图所示。下列说法错误的是

A．电极a接电源的正极
B．电解过程中溶液中的透过阴离子交换膜向左移动
C．当电路中转移2mol电子时，阳极产生22.4L(标准状况)
D．电解池工作时，阴离子交换膜与双极膜之间的溶液的pH减小
【答案】C
【解析】电解池中阳离子向阴极移动，则电极b是阴极，电极a是阳极，电极a接电源的正极，故A正确；电解池中阴离子向阳极移动，电解过程中溶液中的SO42-透过阴离子交换膜移向左室，故B正确；当电路中转移2mol电子时，阳极水中的氢氧根离子失电子生成0.5molO2，故C错误；电解池工作时，电极b是阴极，电极a是阳极，SO42-通过阴离子交换膜向左移动与氢离子结合生成硫酸，阴离子交换膜与双极膜之间的溶液的pH减小，故D正确；故选C。
13．小组同学用如下方法制作简单的燃料电池。
步骤
装置
操作
现象
①

打开，闭合
两极均产生气体……
②
打开，闭合
电流计指针发生偏转
下列说法不正确的是
A．①中Cl-比OH-容易失去电子容易失去电子，在石墨(Ⅰ)发生氧化反应
B．①中还可观察到石墨(Ⅱ)电极附近的溶液变红
C．②导线中电子流动方向：从石墨(Ⅱ)电极流向石墨(Ⅰ)电极
D．②中石墨(Ⅱ)发生的电极反应式为：
【答案】D
【解析】①为外接电源的电解池，石墨(Ⅰ)连接电源的正极作阳极发生失电子的氧化反应，Cl-比OH-容易失去电子，2Cl--2e-=Cl2，A正确；石墨(Ⅱ)电极连接电源的负极作阴极，水中的氢元素得电子化合价降低生成氢气和氢氧化钠，滴酚酞的溶液变红，B正确；②为原电池，石墨(Ⅱ)电极是负极，发生失电子的氧化反应，故电子从石墨(Ⅱ)电极流向石墨(Ⅰ)电极，C正确；由上述分析知②中石墨(Ⅱ)周围有氢氧化钠显碱性，故发生的电极反应式为：，D错误；故选D。
14．二氧化氯()是一种黄绿色、易溶于水的气体，常用于污染物的处理。工业上通过惰性电极电解氯化铵和盐酸的方法制备的原理如图所示。下列说法正确的是

A．a极与电源的负极连接，Y溶液是稀盐酸
B．a极上发生的反应为
C．二氧化氯发生器内发生的氧化还原反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶6
D．当0.6mol阴离子通过离子交换膜时，理论上二氧化氯发生器中产生标准状况下
【答案】CD
【分析】根据图示装置可知，右侧为电解池，a极NH4Cl中NH4+失去电子生成NCl3，电极反应式为NH4+-6e-+3Cl-=NCl3+4H+，则a为电解池阳极，与电源正极相连，b为电解池阴极，阴极反应式为2H++2e-=H2↑，盐酸由浓变稀；a极生成的NCl3进入左侧的二氧化氯发生器中与NaClO2发生氧化还原反应3H2O+NCl3+6NaClO2=6ClO2↑+NH3↑+3NaCl+3NaOH。
【解析】由分析可知，a为阳极，与直流电源的正极相连，Y溶液是稀盐酸，A错误；a极NH4Cl中NH4+失去电子生成NCl3，电极反应式为NH4+-6e-+3Cl-=NCl3+4H+，B错误；二氧化氯发生器中，发生反应3H2O+NCl3+6NaClO2=6ClO2↑+NH3↑+3NaCl+3NaOH，其中NCl3作氧化剂，NaClO2作还原剂，氧化剂与还原剂物质的量之比为1：6，C正确；有0.6mol阴离子通过交换膜，电路中就有0.6mol电子转移，由反应3H2O+NCl3+6NaClO2=6ClO2↑+NH3↑+3NaCl+3NaOH可知，转移0.6mol电子，生成0.1molNH3，标况下其体积为2.24L，D正确；故选CD。
15．我国科学家最近开发出锌硒电池，工作原理如图所示。放电时，电池总反应为Se+2CuSO4+2Zn=Cu2Se+2ZnSO4。下列说法错误的是

A．放电时化学能转化成电能
B．b极的电极反应式为
C．放电时，溶液中向a极迁移
D．79gSe完全反应时外电路中转移2mol电子
【答案】CD
【解析】该电池为原电池，原电池放电时是化学能转化为电能，A正确；b为负极，电极反应式为：，B正确；a为原电池的正极，原电池放电时，阴离子（SO42-）向负极移动，C错误；a电极发生的反应： ，79g Se完全反应时，电路中转移的电子4mol，D错误； 故选CD。
第II卷 （非选择题共50分）
三、非选择题：本题共4个小题，共50分。
16．（10分）某实验小组同学利用下图装置对电化学原理进行了一系列探究活动。回答下列问题：

(1)甲池为___________(填“原电池”或“电解池”)装置。
(2)甲池反应前，两电极质量相等，一段时间后，若Ag极的质量增加21.6 g，则两电极质量相差___________g。
(3)实验过程中，甲池左侧烧杯中的浓度___________(填“变大”“变小”或“不变”)。
(4)若乙池中的某盐溶液是足量CuSO4溶液，则乙池中左侧Pt电极的电极反应式为___________，工作一段时间后，若要使乙池溶液恢复至原来浓度，可向溶液中加入___________(填化学式)。
【答案】(1)原电池 （1分） (2) 28 （2分） (3)变大 （2分）
(4) 2H2O-4e-=4H++O2↑ （3分） CuO或CuCO3 （2分）
【解析】由题干装置图可知，甲池中有两个活泼性不同的金属电极，有电解质溶液和一个自发进行的氧化还原反应Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag，通过盐桥形成闭合的回路，故甲池为原电池，Cu电极为负极，发生的电极反应为：Cu-2e-=Cu2+，Ag电极为正极，发生的电极反应为：2Ag++2e-=2Ag，乙池为电解池，左侧Pt电极是阳极，发生氧化反应，右侧Pt电极为阴极，发生还原反应，据此分析解题。
(1)由分析可知，甲池为原电池；
(2)根据原电池中通过正、负极上的电子的物质的量相等，故甲池反应前，两电极质量相等，一段时间后，若Ag极的质量增加21.6 g，则通过电路中的电子的物质的量为：n(e-)=n(Ag)=，故负极上“溶解”的Cu的物质的量为：n(Cu)=0.1mol，故负极质量减轻了m=nM=0.1 mol×64 g/mol=6.4 g，则两电极质量相差21.6 g+6.4 g=28 g；
(3)实验过程中，盐桥中的阴离子即移向负极，阳离子即K+移向正极，故甲池左侧烧杯中的浓度变大；
(4)由分析可知，乙池中左侧Pt电极为阳极，故若乙池中的某盐溶液是足量CuSO4溶液，则乙池中左侧Pt电极的电极反应式为2H2O-4e-=4H++O2↑，由工作一段时间后，乙池中发生的总反应为：2CuSO4+2H2O 2Cu+O2↑+2H2SO4可知，要使乙池溶液恢复至原来浓度，可向溶液中加入CuO或CuCO3等 。
17．（10分） 正戊烷异构化为异戊烷是油品升级的一项重要技术.正戊烷和异戊烷的部分性质如表：
名称
结构简式
熔点/℃
沸点/℃
燃烧热/
正戊烷
CH3CH2CH2CH2CH3
-130
36
3506.1
异戊烷
(CH3)2CHCH2CH3
-159.4
27.8
3504.1
回答下列问题：
(1)稳定性：正戊烷_______异戊烷(填“>”或“=”或“