10化学反应与电能（原电池）-广东省2023-2024学年高二化学上学期期中、期末重点知识点专题练习（人教版2019）

这是一份10化学反应与电能（原电池）-广东省2023-2024学年高二化学上学期期中、期末重点知识点专题练习（人教版2019），共23页。试卷主要包含了单选题，填空题，解答题等内容，欢迎下载使用。
一、单选题
1．（2023上·广东汕头·高二统考期末）科教兴国，科技改变生活。下列说法正确的是
A．天宫课堂“五环实验”，向碳酸钠溶液中滴加甲基橙溶液后变成红色
B．“运－20”机身采用钨碳合金熔合材料，属于无机非金属材料
C．T型碳是中科院预言的一种碳的新型结构，其与金刚石互为同素异形体
D．新能源车飞速发展，因为电池可以把化学能全部转化为电能
2．（2024上·广东深圳·高二统考期末）氮氧化物会参与形成雾霾，通过NOx传感器可监测NOx的含量，其工作原理示意图如下，下列说法不正确的是
A．Pt电极发生还原反应
B．整个过程的总反应为：
C．NiO电极的电极反应式为：
D．装置工作时，电子流动的方向：NiO电极→固体电解质→Pt电极
3．（2023上·广东广州·高二广州市白云中学校考期末）依据氧化还原反应设计的原电池如图所示。下列说法正确的是

A．X电极上发生的电极反应为：
B．电极X的材料是Cu，电解质溶液Y是CuSO4溶液
C．银电极为电池的负极，被氧化
D．盐桥中K+移向CuSO4溶液
4．（2023上·广东梅州·高二广东梅县东山中学校联考期末）氢能源汽车在北京冬奥会上大批量使用为减少碳排放立下了大功劳。下列关于氢氧燃料电池的说法正确的是
A．氢氧燃料电池工作时负极通入
B．氢氧燃料电池正极发生氧化反应
C．氢氧燃料电池客车不能在寒冷天气中使用
D．氢氧燃料电池工作时的总反应为
5．（2022上·广东梅州·高二校考期末）碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌—锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)=Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s)。下列说法错误的是
A．电池工作时，锌失去电子
B．电池正极的电极反应式为：MnO2(s)+H2O(1)+2e-=Mn2O3(s)+2OH-(aq)
C．电池工作时，电子由负极通过外电路流向正极
D．外电路中每通过0.2ml电子，锌的质量理论上减小6.5g
6．（2023上·广东广州·高二统考期末）研究人员研制出一种可在一分钟内完成充放电的超性能铝离子电池。该电池分别以铝和石墨为电极，用和有机阳离子构成的电解质溶液作为离子导体，其放电工作原理如图如示。下列说法中正确的是
A．放电时，铝为负极，发生还原反应
B．放电时的负极反应为：
C．放电时，有机阳离子向铝电极方向移动
D．充电时，石墨与外接电源的负极相连接，此时，该极的电极反应为：
7．（2023上·广东广州·高二统考期末）氢气与氧气反应生成水是氢能源应用的重要途径，下列有关说法正确的是
A．反应的热化学方程式为的
B．一定温度下，反应能自发进行，说明该反应
C．碱性氢氧燃料电池的正极反应为
D．常温常压下，氢氧燃料电池放电过程中消耗11.2L，转移电子数目为
8．（2023上·广东肇庆·高二统考期末）2022年8月30日，我国科研团队荣获国际“镁未来技术奖”，镁-空气电池广泛应用于海洋探索等领域。该电池在工作时，下列说法错误的是
A．Mg在负极失去电子B．空气中的在正极发生还原反应
C．阳离子由正极移向负极D．电子的移动方向：镁电极→导线→正极
9．（2022上·广东·高二校联考期末）科学家利用水凝胶固态电解质建构了一种微型燃料电池，电池结构示意图如图。下列说法正确的是
A．a极为负极，发生还原反应
B．外电路中，电子由a极流向b极
C．内电路中，水凝胶中的H+向b极移动
D．b极反应方程式为2HCOOH－4e－=2CO2↑+4H+
10．（2022上·广东深圳·高二统考期末）可充电水系Zn-LVP电池用锌和作两极，电池工作示意图如图所示，下列有关该电池的说法正确的是
A．放电时，当电路中转移1 ml电子时，正极材料增重7g
B．放电时，作正极，发生氧化反应
C．充电时，电子从电极经电解液流向锌电极
D．充电时，电池总反应为
11．（2022上·广东深圳·高二统考期末）科学家近年发明了一种新型水介质电池，该电池可将转化为HCOOH。下列说法正确的是
A．Zn为正极B．发生还原反应
C．电子由正极流向负极D．电能转化为化学能
12．（2023上·广东深圳·高二深圳外国语学校校考期末）科学家设计出质子膜H2S燃料电池，实现了利用H2S废气资源回收能量并得到单质硫。质子膜H2S燃料电池的结构示意图如图所示。下列说法错误的是
A．电极为电池的负极
B．电极b上发生的电极反应：O2+4H++4e-=2H2O
C．电路中每通过4ml电子，则负极消耗(标准状况下)44.8LH2S
D．每17gH2S参与反应，则有2mlH+经质子膜进入正极区
13．（2023上·广东揭阳·高二统考期末）根据甲醇在酸性电解质溶液中与氧气作用生成二氧化碳和水的反应，设计一种燃料电池。该燃料电池工作时，正极上发生的反应为
A．B．
C．D．
二、填空题
14．（2022上·广东广州·高二校联考期末）载人航天器中的物质和能量资源都十分宝贵。利用萨巴蒂尔反应再生氧气的大体流程如下图所示。
(1)从元素转化角度来看，上述流程中萨巴蒂尔反应的缺点是 。
飞行时间较长时可用如下图所示的电化学富集法富集二氧化碳。
(2)电极材料采用多孔碳载镍，“多孔”的优点是 。
(3)电极a是 (填“正极”或“负极”)，电极反应式为 。
(4)电极b发生反应 (填“氧化”或还原”)，电极反应式为 。
(5)K+向电极 (填"a”或b”)方向移动。
15．（2021上·广东广州·高二广东实验中学校考期中）二次电池的比能量高、工作温度宽，性能优异，广泛用于军事和空间领域。
(1)质量比容量是指消耗单位质量的电池所释放的电量，用来衡量电池的优劣。比较、、分别作为电极时，质量比容量由大到小的顺序为： 。
通过如下过程制备。
(2)过程Ⅱ产生的离子方程式是 。
(3)过程Ⅱ，将溶液加到溶液中，研究二者不同物质的量之比与产品纯度的关系(用测定铜元素的百分含量来表征产品的纯度)，结果如图1所示。
已知：中铜元素的百分含量为57.7%。二者比值为时，产品中可能含有的杂质是 。
(4)二次电池以含的有机溶液为电解质溶液，其工作原理为：。装置示意图如图2所示。放电时，正极的电极反应式是 。
(5)依据氧化还原反应：设计的原电池如图所示。电极的材料是 ，电解质溶液是 ；盐桥中，流向 烧杯(填“左边”、“右边”)。
(6)利用原电池原理可将和转化为无污染物质，其装置原理图如图丙所示，则负极反应式为 。
16．（2017上·广东·高二深圳外国语学校校考期中）酸性锌锰干电池是一种一次性电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是有碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等组成的糊状填充物。该电池放电过程产生MnOOH。回收处理该废电池可得到多种化工原料。有关数据下表：
溶解度/(g/100g水)
（1）该电池的正极反应式为 。
（2）废电池糊状填充物加水处理后，过滤，滤液中主要有ZnCl2和NH4Cl，二者可通过 分离回收。
（3）用废电池的锌皮制备ZnSO4·7H2O的过程中，需除去锌皮中的少量杂质铁，其方法是：加入H2SO4和H2O2溶解，铁变为 ，加碱调节至pH为 时，铁刚好完全沉淀（离子浓度小于1×10-5ml·L-1时，即可认为该离子沉淀完全）；继续加碱至pH为 时，锌开始沉淀（假定Zn2+浓度为0.1ml·L-1）。若上述过程不加H2O2，后果是 ，原因是 。
三、解答题
17．（2023上·广东珠海·高二珠海市斗门区第一中学校考期末）电化学在现代生活、生产和科学技术的发展中发挥着越来越重要的作用。
(1)下图是利用燃料电池工作原理处理某酸性废水的示意图。b电极的电极反应式为 。
(2)和是主要大气污染物，下图是同时吸收和的示意图。
①a是直流电源的 极(填“正”或“负”。)
②阳极的电极反应式为 。
(3)下图是高铁酸钾电池的模拟实验装置(已知：放电时，石墨电极附近有红褐色浑浊)
①该电池放电时，正极的电极反应式为 。
②盐桥中盛有饱和溶液，此盐桥中向 (填“左”或“右”移动)。
(4)如图所示，装置甲为甲烷燃料电池(电解质为KOH溶液)，装置乙实现铁棒上镀铜。
①b处电极上的反应是 ；
②电镀结束后，装置甲中溶液的pH (填“变大”“变小”或“不变”)。
18．（2023上·广东肇庆·高二统考期末）硫酸镍()广泛用于电镀、镍电池、催化剂等领域，从含有、、和等杂质的粗电镀废液中回收的流程如下图所示：
已知25℃时，，，。
请回答下列问题：
(1)中As元素的化合价为 。
(2)“操作1”的名称是 。是一种无机弱酸，请写出加入后生成的离子方程式： 。
(3)在25℃下，调节pH时，测得溶液中，若需使c(Fe3+)≤2.6×10-6ml/L，则需控制溶液的pH范围为 。
(4)除、过程中，需控制溶液的，若pH过低，则、的沉淀率会降低，原因是 。
(5)实验室进行“蒸发浓缩”时所需的硅酸盐仪器包括：酒精灯、 。
(6)①在强碱性环境下，向溶液中加入NaClO溶液可制得镍电池的正极材料NiOOH，该过程中无污染性气体生成，则氧化剂与还原剂的物质的量之比为 。
②镍氢电池以NiOOH电极为正极材料，储氢金属为负极材料，碱液(主要为KOH溶液)为电解质溶液，放电时的总反应为，则NiOOH电极的反应式为 。
19．（2023上·广东·高二校联考期末）甲醇是重要的有机原料，利用合成甲醇可同时实现减少碳排放的目标。已知：
反应Ⅰ： ；
反应Ⅱ： 。
回答下列问题：
(1)有人提出利用与合成甲醇。
①写出与反应合成和的热化学方程式，反应Ⅲ： 。
②从自发性角度看，利用合成甲醇应选择反应 (填“Ⅰ”或“Ⅲ”)，该反应 (填“较高温度”或“较低温度”)自发。
(2)发生反应Ⅰ的同时发生副反应Ⅳ： 。向恒容密闭容器中加入、和催化剂PST，500℃时反应历程如图所示(TS表示过渡态，*表示吸附在催化剂表面的物种)，此温度下催化剂PST可较好地提高甲醇的选择性。
①下列事实能说明反应Ⅰ达到平衡状态的是 (填选项字母)。
A．容器内
B．容器内气体的密度不再发生变化
C．的生成速率等于消耗速率
②历程中决定催化剂PST选择性较高的步骤是 (填选项字母)；写出该步骤中发生副反应的方程式： 。
A．生成TS1步骤 B．生成TS2步骤 C．生成TS3步骤 D．最后一步
③在较短的相同时间内，反应未达到平衡状态，实验结果表明高于500℃时，甲醇产率迅速降低，原因可能是 。
④温度越高，甲醇的平衡产率越低，原因是 。
(3)不自发的反应可通过电解法实现，如果向稀硫酸中通入并通电也能生成甲醇，通入的电极接电源 极，写出该电极的电极反应式： 。
20．（2023上·广东佛山·高二统考期末）某学习小组进行Zn与反应的实验，探究温度、氯化钠浓度对反应速率的影响。
实验用品：相同规格的锌片，稀硫酸(忽略固体对溶液体积的影响)。
回答下列问题：
(1) (结果保留小数点后2位)。
(2)由实验 与 或 与 (填实验序号)得出升高温度，化学反应速率加快。
(3)欲探究升高温度时氯化钠对反应速率的影响，某同学分析数据发现，，说明 。
(4)锌粒与足量硫酸反应的速率较慢。为了加快该反应的速率且不改变的产量，可以使用下列方法中的_______。
A．加少量固体B．滴加几滴溶液
C．将稀硫酸改为浓硫酸D．适当升高温度
(5)为验证氯化钠对反应速率的影响为氯离子，可采用等物质的量的 (写化学式)重复上述实验。
温度/℃
化合物
0
20
40
60
80
100
NH4Cl
29.3
27.2
45.8
55.3
65.6
77.3
ZnCl2
343
395
452
488
541
614
化合物
Zn(OH)2
Fe(OH)2
Fe(OH)3
Kap近似值
10-17
10-17
10-39
实验序号
1
2
3
4
5
温度/℃
25
25
25
35
35
NaCl质量/g
0
0.5
1.0
0.5
0
收集所需时间
63
32
20
21
59
产生速率
参考答案：
1．C
【详解】A．碳酸钠溶液呈碱性，滴加甲基橙溶液后变成黄色，故A错误；
B．“运－20”机身采用钨碳合金熔合材料，属于金属材料，故B错误；
C．T型碳是中科院预言的一种碳的新型结构，是一种单质，其与金刚石互为同素异形体，故C正确；
D．新能源车飞速发展，但是电池不能把化学能全部转化为电能，会有部分能量以热量散失，故D错误；
故答案为：C。
2．D
【详解】A．由图示NO转化为NO2可知NiO电极发生了氧化反应，所以Pt电极发生还原反应，故A正确；
B．装置工作时正极反应O2+4e-=2O2-：负极反应：NO+ O2--2e-=2NO2，整个过程的总反应为：，故B正确；
C．NiO电极为负极，其上发生氧化反应，电极反应式为：，故C正确；
D．装置工作时，电子流动的方向：NiO电极→导线→Pt电极，电子不经过固体电解质，故D错误；
故答案为：D。
3．A
【分析】依据氧化还原反应：2Ag+(aq) + Cu(s) = Cu2+(aq) + 2Ag(s)，铜失电子生成铜离子作负极，银离子在正极得电子生成银单质，原电池中电子由负极流出经导线流向正极，电解质溶液中的阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，有盐桥的装置中盐桥中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，据此解答。
【详解】A．X电极为Cu，作负极失电子生成铜离子，电极反应为：，A正确；
B．结合原理及装置可知电极X应为Cu，作负极，Ag作正极，正极的电解质溶液应为硝酸银，B错误；
C．银电极作为正极，溶液中的银离子在正极得到电子转变成Ag，被还原，C错误；
D．盐桥中阳离子向正极移动即向电解质溶液Y移动，D错误；
故选A。
4．D
【详解】A．氢氧燃料电池工作时正极通入，故A错误；
B．氢氧燃料电池，正极氧气得电子发生还原反应，故B错误；
C．氢氧燃料电池，可以有效使用辅助系统改善传质、增湿，所以氢氧燃料电池客车能在寒冷天气中使用，故C错误；
D．氢氧燃料电池工作时，氢气和氧气反应生成水，总反应为，故D正确；
选D。
5．B
【分析】由电池总反应分析可知，电池放电时，Zn化合价升高，失去电子，发生氧化反应，做原电池负极，电极反应式为：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2，MnO2化合价降低，得到电子，发生还原反应，作原电池正极，电极反应式为：2MnO2(s)+H2O(l)+2e-= Mn2O3+2OH-(aq)，据此分析解答。
【详解】A．原电池中较活泼的金属是负极，失去电子，发生氧化反应，选项A正确；
B．根据总的方程式可知，二氧化锰得到电子，二氧化锰是正极，则电池正极电极反应式为2MnO2(s)+H2O(l)+2e-= Mn2O3+2OH-(aq)，选项B错误；
C．电池工作时，电子由负极通过外电路流向正极，选项C正确；
D．由负极反应式Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2可知，外电路中每通过0.2ml电子，消耗0.1ml锌，锌的质量理论上减小6.5g，选项D正确；
答案选B。
6．B
【分析】由装置图可知，放电时为原电池，铝是活泼的金属，铝作负极，被氧化生成Al2Cl，电极反应式为 Al+7AlCl-3e-=4Al2Cl，石墨为正极，电极反应式为CnAlCl4+e-= Cn+AlCl；充电时为电解池，石墨为阳极，Al为阴极，阴、阳极反应与原电池负、正极反应相反，据此分析判断。
【详解】A．放电时为原电池，铝是活泼的金属，铝作负极，发生氧化反应，故A错误；
B．放电时为原电池，铝是负极， Al失电子生成Al2Cl，电极反应式为Al+7AlCl-3e-=4 Al2Cl，故B正确；
C．原电池工作时，阳离子向正极移动，因此有机阳离子向石墨电极方向移动，故C错误；
D．充电时为电解池，石墨与外接电源的正极相连接，石墨作阳极，阳极反应与原电池的正极反应相反，反应为Cn+AlCl- e-= CnAlCl4，故D错误；
故选：B。
7．C
【详解】A．氢气在氧气中燃烧的反应为放热反应，反应的焓变ΔH小于0，故A错误；
B．氢气在氧气中燃烧的反应为熵减的反应，反应的熵变ΔS小于0，故B错误；
C．碱性氢氧燃料电池中，通入氧气的电极为正极，水分子作用下氧气在正极得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，电极反应式为，故C正确；
D．常温常压下气体摩尔体积大于22.4/ml，氢氧燃料电池放电过程中消耗11.2L，反应转移电子数目小于×2×6.02×1023ml—1=6.02×1023，故D错误；
故选C。
8．C
【详解】A．Mg在负极失电子生成，A项正确；
B．在正极得到电子，发生还原反应，B项正确；
C．原电池中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，C项错误；
D．电子从负极经过导线到达正极，D项正确；
故选C。
9．D
【分析】a极是通入的氧气，作正极，b极是HCOOH变为二氧化碳，化合价升高，失去电子，作负极。
【详解】A．根据前面分析a极为正极，发生还原反应，故A错误；
B．a为正极，b为负极，外电路中，电子由b极流向a极，故B错误；
C．根据原电池“同性相吸”，则内电路中，水凝胶中的H+向正极(a极)移动，故C错误；
D．根据前面分析b极是HCOOH失去电子变为CO2，其电极反应方程式为2HCOOH－4e－=2CO2↑+4H+，故D正确。
综上所述，答案为D。
10．A
【分析】由图可知，放电时，锌电极为原电池的正极，锌失去电子发生氧化反应生成锌离子，电极反应式为Zn—2e—=Zn2+，LiV2(PO4)3电极为正极，在锂离子作用下LiV2(PO4)3得到电子发生还原反应生成Li3V2(PO4)3，电极反应式为LiV2(PO4)3+2e—+2Li+=Li3V2(PO4)3，充电时，与直流电源负极相连的锌电极为电解池的阴极，LiV2(PO4)3电极为阳极。
【详解】A．由分析可知，放电时，LiV2(PO4)3电极为正极，在锂离子作用下LiV2(PO4)3得到电子发生还原反应生成Li3V2(PO4)3，电极反应式为LiV2(PO4)3+2e—+2Li+=Li3V2(PO4)3，则当电路中转移1 ml电子时，正极材料增重7g，故A正确；
B．由分析可知，放电时，LiV2(PO4)3电极为正极，故B错误；
C．由分析可知，充电时，锌电极为电解池的阴极，LiV2(PO4)3电极为阳极，则电子从Li3V2(PO4)3电极流入直流电源，由直流电源的负极流向锌电极，故C错误；
D．由分析可知，充电时，锌电极为电解池的阴极，LiV2(PO4)3电极为阳极，电池总反应为Zn2++Li3V2(PO4)3=Zn+2Li++ LiV2(PO4)3，故D错误；
故选A。
11．B
【分析】新型水介质电池，该电池可将转化为HCOOH，二氧化碳发生还原反应，为正极，则锌为负极；
【详解】A．由分析可知，锌为负极，A错误；
B．发生还原反应为原电池的正极，B正确；
C．原电池中电子由负极流向正极，C错误；
D．原电池是化学能转化为电能的装置，D错误；
故选B。
12．D
【详解】A．根据题目可知，该电池为燃料电池，根据燃料电池的特点，通氧气的一极为正极，故电极为正极，电极为负极，A项正确；
B．电极为正极，氧气得电子生成水，B项正确；
C．从装置图可以看出，电池总反应为，电路中每通过4电子，正极应该消耗1，负极应该有2反应，标准状况下应是44.8L，C项正确；
D．17g即0.5，每0.5参与反应会消耗0.25，根据正极反应式，可知有1经质子膜进入正极区，D项错误；
故答案为：D。
13．B
【详解】甲醇在酸性电解质溶液中与氧气构成的燃料中，氧气在正极上得到电子发生还原反应生成水，电极反应式为，故选B。
14．(1)有50%的氢元素存在于甲烷中而没有得到利用
(2)提高电极反应物在电极表面的吸附量，并使它们与电解质溶液充分接触。
(3) 负极
(4) 还原 CO2+8e-+6H2O=CH4+8OH-
(5)b
【详解】（1）由上述流程中可看出，有50%的氢元素存在于甲烷中而没有得到利用。
（2）采用多孔导电材料，可以提高电极反应物在电极表面的吸附量，并使它们与电解质溶液充分接触。
（3）由图可知，电极a为负极，氢气失电子得到氢离子，生成的氢离子结合碳酸根离子生成二氧化碳，电极反应式为：。
（4）电极b为正极，二氧化碳得电子发生还原反应，电极反应式为：CO2+8e-+6H2O=CH4+8OH-。
（5）钾离子为阳离子，阳离子向正极b极移动。
15．(1)
(2)
(3)
(4)
(5) 左边
(6)
【详解】（1）质量比容量是指消耗单位质量的电池所释放的电量，、、分别作为电极时，质量比容量分别是、、，则由大到小的顺序为：。
（2）过程Ⅱ硫酸铜溶液与碳酸钠溶液产生，离子方程式是：。
（3）与物质的量比值为时，从图中可知，产品铜元素的百分含量是63.8%，多于中铜元素的百分含量57.7%，而的铜元素的百分含量>57.7%，的铜元素的百分含量