2023届新高考化学一轮复习化学能与电能的转化单元测试含答案

这是一份2023届新高考化学一轮复习化学能与电能的转化单元测试含答案，共19页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
化学能与电能的转化一、单项选择题：共16小题，每小题2分，共32分。每小题只有一个选项符合题意。1.下列叙述正确的是(   )
①原电池是把化学能转化成电能的一种装置
②原电池的正极发生氧化反应，负极发生还原反应
③能自发进行的氧化还原反应可设计成原电池
④碳棒不能用来作原电池的正极
⑤反应可以自发进行A. ①③⑤ B. ①④⑤ C. ②③④ D. ②⑤2.利用膜技术原理和电化学原理制备少量硫酸和绿色硝化剂，装置如图所示，下列说法正确的是(   )A.电极b反应式是B.电解后乙装置d电极附近的pH不变C.c电极反应式为D.甲中每消耗，乙装置中有通过隔膜3.锌（Zn）—空气电池的总反应式：，装置如图所示。下列说法不正确的是(   )
A.多孔石墨电极上发生还原反应
B.电子从锌电极经过KOH溶液流向石墨电极
C.负极的电极反应：
D.电池工作时，电解质溶液中的数目保持不变4.二氧化碳的资源化利用是目前研究的热点问题之一，西北工业大学团队研究锂-二氧化碳二次电池，取得了重大科研成果。该电池放电时的总反应为：，下列说法正确的是（    ）A.放电时，若消耗3 mol 时，转移4 mol电子B.放电时，电子从锂电极流出，最终通过电解质溶液流回锂电极，构成闭合回路C.该电池隔膜两侧的电解液a、b均可选用水性电解液D.充电时，锂电极与外接电源的正极相连5.电解饱和食盐水，若生成4mol的NaOH（a为饱和食盐水），下列说法正确的是(   )
A.在X极生成2 mol
B.在X极生成2 mol C.在Y极生成4 mol
D.NaOH在Y极生成6.探究电解精炼铜（粗铜含有Ag、Zn、Fe）和电化学腐蚀装置如图，下列叙述正确的是(   )A.精炼铜时，电解质为硫酸铜溶液，X电极反应为
B.精炼铜时，溶液中浓度增大
C.X电极为石墨，Y电极为Cu，则铜受到保护
D.X电极为Fe，Y电极为Cu，则铁受到保护7.利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产中的应用，下列说法正确的是(   )A.氯碱工业中，X电极上的反应式是B.电解精炼铜时，Z溶液中的浓度不变
C.在铁片上镀铜时，每转移2mol电子，Y极增重64g
D.制取金属铝时，Z是熔融的氯化铝8.中国首艘国产航母山东舰正式列装服役，山东舰所用特种钢材全部国产，研发过程中重点提高了材料的耐腐蚀性。在一定条件下，某含碳钢腐蚀情况与溶液pH的关系如表所示，下列说法正确的是(   )pH2466.5813.514腐蚀较快较快慢较快主要产物A.当pH<6.5时，碳钢主要发生化学腐蚀
B.当pH<4和pH>13.5时，碳钢主要发生析氢腐蚀
C.pH越大，碳钢的腐蚀速率越慢
D.pH=14时，负极反应为9.下图是“海水河水”浓差电池装置示意图（不考虑溶解氧的影响），其中a、b均为Ag/AgCl复合电极，b的电极反应式为。下列说法正确的是(   )A.a的电极反应式为B.内电路中，由b极区向a极区迁移
C.工作一段时间后，两极NaCl溶液的浓度差减小
D.电路中转移1mol时，理论上a极区模拟海水的质量减少23g10.一种检测空气中甲醛(HCHO)含量的电化学传感器的工作原理如图所示。下列说法正确的是(   )A. 传感器工作时，工作电极电势高B. 工作时，通过交换膜向工作电极附近移动C. 当导线中通过mol电子，进入传感器的甲醛为mgD. 工作时，对电极区电解质溶液的pH增大11.700℃下电解熔融可制备高纯度的液态锑，原理如图所示。下列说法错误的是(   )A.该过程需要在惰性气体氛围中进行
B.所有反应物和产物具有完全的流动性，使装料和出料变得更加简单
C.NaCl和KCl的作用是降低的熔点（1180℃）D.阳极反应为12.化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法不正确的是(   )A.甲：向Cu电极方向移动，Cu电极附近溶液中浓度增加B.乙：正极的电极反应式为C.丙：锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄D.丁：使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降13.利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时在电极与酶之间传递电子，示意图如下所示。下列说法不正确的是(   )A. 相比现有工业合成氨，该方法条件温和，同时还可提供电能B. 负极区，在氢化酶作用下发生反应C.正极区，固氮酶为催化剂，发生还原反应生成D.电池工作时，质子通过交换膜由正极区向负极区移动14.某化学课外活动小组拟用铅蓄电池为直流电源，进行电絮凝净水的实验探究，设计的实验装置如图所示。下列说法正确的是(   )A.Y电极反应为
B.每消耗103.5gPb，理论上电解池阴极上有1 mol生成C.该电解池的总反应为D.若污水为含有的工业酸性废水，为将其转化为除去，可让铁电极连接铅蓄电池的正极15.下列有关说法不正确的是(   )A.钢铁在弱碱性条件下发生电化学腐蚀的正极反应是： B.在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法C.向含的废水中滴加硫化钠溶液至时，完全沉淀（的）D.精炼铜时粗铜作阳极，纯铜作阴极，各离子浓度保持不变16.在城市地下常埋有纵横交错的管道和运输电线路，有些地面上还铺有地铁或城铁的铁轨，当有电流泄漏入潮湿的土壤中，并与金属管道或铁轨形成回路时，就会引起金属管道、铁轨的腐蚀。原理简化如图所示。则下列有关说法不正确的是(   )A.溶液中铁丝左端电极反应式为B.如在NaCl溶液中加入酚酞，右边Fe电极附近溶液变红
C.地下管线被腐蚀，不易发现，也不便维修，故应将埋在地下的金属管道表面涂绝缘膜（或油漆等），也可以使用外加电流法
D.原理图可理解为两个串联电解装置二、多项选择题：共5小题，每小题4分，共20分。每小题有多个选项符合题意，全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。17.科学家发明的尿液[主要成分是尿素]电池，可以持续为公共厕所照明，其工作原理如图所示。下列说法错误的是(   )A.电流从A极流出，经外电路流到B极B.离子交换膜为质子交换膜，X为 C.B极的电极反应式是 D.若消耗标准状况下44.8L空气，转移电子数目为18.一种以天然气为燃料的固体氧化物燃料电池的原理如图所示，其中YSZ为6%~10%掺杂的固体电解质。下列叙述中正确的是(   )A.电子通过外电路从a极流向b极B.b极上的电极反应为C.每转移0.1mol电子，消耗0.28L的D.由正极通过固体电解质YSZ移向负极19.微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是(   )A.正极反应中有生成B.微生物促进了反应中电子的转移C.质子通过交换膜从正极区移向负极区D.电池总反应为20.设计如图装置回收金属钴。保持细菌所在环境稳定，借助其降解乙酸盐生成，将废旧锂离子电池的正极材料转化为，工作时保持厌氧环境，并定时将乙室溶液转移至甲室。已知电极材料均为石墨材质，右侧装置为原电池。下列说法正确的是（    ）A.装置工作时，甲室溶液逐渐增大B.装置工作一段时间后，乙室应补充盐酸C.乙室电极反应式为D.若甲室减少，乙室增加，则此时已进行过溶液转移21.在潮湿的深层土壤中，钢管主要发生厌氧腐蚀，有关厌氧腐蚀的机理有多种，其中一种理论为厌氧细菌可促使与反应生成，加速钢管的腐蚀，其反应原理如图所示。下列说法正确的是(     )A.正极的电极反应式为B.与的反应可表示为C.钢管腐蚀的直接产物中含有、D.在钢管表面镀锌或铜可减缓钢管的腐蚀，即使镀层破损仍对钢管有保护作用三、非选择题：共4小题，共48分。22.（12分）装置如图所示，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极，甲、乙中溶液的体积和浓度都相同（假设通电前后溶液体积不变），A、B为外接直流电源的两极。将直流电源接通后，F极附近呈红色。请回答：（1）若AB电源是甲醇在酸性环境的然料电池，则B极电极反应式为________，甲中C极的电极反应式为________，一段时间后丁中X极附近的颜色逐渐________（填“变深”或“变浅”）。（2）若甲、乙装置中的C、D、E、F电极均只有一种单质生成，对应单质的物质的量之比为________。（3）现用丙装置给铜件镀银，则H应该是________（填“铜”或“银”）。常温下，当乙中溶液的时（此时乙溶液体积为500mL），丙中镀件上析出银的质量为________g，乙中溶液的碱性________（填“变大”“变小”或“不变”）。（4）若甲烧杯是在铁件表面镀银，已知电镀前两电极质量相同，电镀完成后将它们取出，洗净、烘干、称量，发现二者质量相差2.16g，则电镀时电路中通过的电子为________mol。23.（14分）以甲醇为燃料的新型电池，其成本大大低于以氢气为燃料的传统燃料电池，目前得到广泛的研究，如图是目前研究较多的一类固体氧化物燃料电池工作原理示意图。回答下列问题：（1）B极上的电极反应式为___________________________。（2）若用该燃料电池做电源，用石墨做电极电解硫酸铜溶液，则电解时阳极的反应式为_______________________________________，当阳极收集到11.2L（标准状况）气体时，消耗甲醇的质量为__________克(保留两位有效数字)，若要使溶液复原，可向电解后的溶液中加入的物质有 ___________。（3）目前已开发出用电解法制取的新工艺。①上图示意用石墨做电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取。若用上述甲醇燃料电池进行电解，则电解池的电极a接甲醇燃料电池的________极（填A或B），写出阳极产生的电极反应式：__________。 ②电解一段时间，当阴极产生的气体体积为112 mL（标准状况）时，停止电解。通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量为_________mol。24.（10分）回答下列问题(1)“绿 水 青 山 就 是 金 山 银 山”，研 究 、 NO、CO、、碳氢化合物大气污染物和水污染物的处理对建设美丽中国具有重要意义。电化学降解的原理如图：阴极反应式为                       。(2)如图电解装置吋将雾霾中的NO、分別转化为和。阴极的电极反应式是 。(3)目前处理烟气中的有三种方法：液吸法、还原 法、电 化 学 法。I .原 电 池 法：写 出 、和 稀所构成的原电池的负极反应式                    。Ⅱ.电 解 法：先 用 溶液吸收烟气中的，再用离子膜电解法电解吸收液得到单质硫，同时在阳极得到副产物氧气，装置如图所示。①b为电源的                (填“正极”或“负极”)。②用溶液代替水吸收烟气中的，目 的 是                     。③若电解一段时间后通过质子交换膜的离子数为个，则通过处理烟气理论上能得到硫                 g。25.（12分）回答下列问题：（1）如图所示的装置中，通电后石墨电极Ⅱ上有生成，逐渐溶解。通电一段时间后，完全溶解。

①a是电源的 ______极（填“正“”或“负”）。
②向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出现 ______色。
③写出溶解的离子方程式 ______。
④电路中转移电子的数目至少是 ______。
⑤要使溶液恢复到原来的浓度，需向溶液中加入 ______填化学式。
（2）特斯拉全电动汽车使用的是钴酸锂（）电池，其工作原理如图，A极材料是金属锂和碳的复合材料碳作为金属锂的载体，电解质为一种能传导的高分子材料。隔膜只允许特定的离子通过，电池反应式为：，则放电时负极的电极反应式为 ______，充电时电极B应与电源的 ______极（填“正”或“负”）连接，该电极的电极反应式为 ______。


答案以及解析1.答案：A解析：②原电池的负极发生氧化反应;③自发进行的氧化还原反应才能被设计成原电池;④碳棒可以作原电池的正极。2.答案：B解析：甲装置为原电池，a电极为负极，b电极为正极，左侧有硫酸，其中的可通过质子膜而进入右侧极室，所以右侧极室是酸性的，电极反应为，A项错误；乙装置是电解池，左侧为阳极，右侧d电极为阴极，其中盛放了硝酸水溶液，发生的反应为，虽然消耗了，但同时有等量的从阳极区迁移过来，故溶液的pH不变，B项正确；c电极为阳极，发生氧化反应：，C项错误；依据电子转移数相同可知，甲装置左侧的电极反应式：，可知消耗1mol电子转移数为2mol，乙装置中阳极：，阴极：，为了平衡电荷，则有2mol通过隔膜，D项错误。3.答案：B解析：4.答案：A解析：5.答案：B解析：6.答案：C解析：精炼铜时，X为阳极，铜及比铜活泼的金属失电子，A错误；Ag的金属性弱于铜，不会在阳极放电，沉淀形成阳极泥，B错误；Y为阴极，受到保护，C正确；X为阳极，铁作阳极，优先失电子，D错误。7.答案：C解析：8.答案：D解析：当pH<4时，碳钢主要发生化学腐蚀，当4<pH<6.5时，主要发生电化学腐蚀，A不正确；当pH<4时，碳钢主要发生析氢腐蚀，当pH＞13.5时，碳钢主要发生吸氧腐蚀，B不正确；从表中信息可以得出，pH在6~8之间时，碳钢的腐蚀速率慢，但pH>8时，碳钢的腐蚀速率加快，C不正确；pH=14时，在负极，Fe失电子的产物与反应生成等，电极反应式为，D正确。9.答案：C解析：10.答案：D解析：A. HCHO在工作电极失电子被氧化，做原电池的负极，工作电极电势低，故A项错误；B. 根据原电池工作原理易知，工作时，溶液中的阳离子(氢离子)向电源的正极移动，即对电极方向，故B项错误；C. 负极反应为，当电路中转移mol电子时，消耗HCHO的物质的量为mol = mol，则HCHO质量为mol ×30g/mol = mg，故C项错误； D. 工作时，对电极的电极反应为：，反应后生成水，虽然有相同数量的氢离子从负极迁移过来，但是，由于溶液的体积增大，正极区溶液的酸性减弱，其pH值增大（若忽略溶液的体积变化，则pH基本不变），故D项正确；答案选D11.答案：D解析：12.答案：A解析：铜锌原电池（电解质溶液为硫酸）中铜作正极，电极反应为，故铜电极附近浓度降低，A项错误。13.答案：D解析：由生物燃料电池的示意图可知，相比现有工业合成氨，该方法选用酶作催化剂，条件温和，同时利用和的相互转化，化学能转化为电能，故可提供电能，故A正确；左室电极为燃料电池的负极，在负极失去电子发生氧化反应生成，电极反应为，放电生成的在氢化酶的作用下与反应生成和，反应的离子方程式为，故B正确；右室电极为燃料电池的正极，在正极得到电子发生还原反应生成，电极反应为，放电生成的与在固氮酶的作用下反应生成和，反应的离子方程式为，故C正确；电池工作时，氢离子（即质子）通过交换膜由负极区向正极区移动，故D错误。14.答案：D解析：据图可知电解池中，铝电极失电子作阳极，电极反应为，在铝表面有氧气产生，说明有部分氢氧根离子放电，Fe电极上水得电子作阴极，电极反应为，铅酸蓄电池中X与阴极Fe相连，作负极，电极反应是，Y与阳极铝相连，作正极，电极反应为，故A错误；，则反应转移电子的物质的量是0.5mol×2=1mol，根据串联电路中电子转移守恒，则电解池的阴极上反应产生的物质的量是0.5mol，故B错误；阳极电极反应为，阴极电极反应为，总反应为，在铝的表面有氧气产生，说明还存在电解水的过程：，故C错误；让铁电极连接铅蓄电池的正极，作阳极，则铁失电子转化为亚铁离子，含有的工业酸性废水具有强氧化性，与亚铁离子反应可转化为除去，故D正确。15.答案：D解析：A.弱碱性条件下，钢铁发生吸氧腐蚀，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为，故A正确；B.海轮外壳连接锌块，锌为负极，保护外壳不受腐蚀，为牺牲阳极的阴极保护法，故B正确；C.在含的溶液中滴加硫化钠溶液，当溶液中时，，所以已完全沉淀，故C正确； D.电解精炼粗铜时，阳极上比Cu活泼的金属优先失电子进入电解质溶液，阴极上析出Cu，所以阳极溶解的Cu小于阴极析出的Cu，导致电解质溶液中铜离子浓度减小，故D错误。故选：D。16.答案：A解析：由装置图可知，左边铁与正极相连为阳极，反应式为，铁丝左边应为阴极，反应式为，故A错误；根据装置图，铁丝左边应为阴极，反应式为，消耗氢离子导致碱性增强，阴离子移向阳极，故右边Fe电极附近溶液变红，故B正确；为了保护地下管线不被腐蚀，故应将埋在地下的金属管道表面涂绝缘膜，也可以使用外加电流法，故C正确；由装置图可知，左边铁与正极相连为阳极，铁丝左边应为阴极，形成电解装置，铁丝右边为阳极，右边的铁为阴极又组成电解装置，所以可理解为两个串联电解装置，故D正确。17.答案：AD解析：本题考查电化学知识。由图示可知在A极发生氧化反应，生成和，则A极是负极、B极是正极，电流由正极流向负极，即从B极流向A极，A项错误；负极发生电极反应：，结合通过离子交换膜的离子的迁移方向知离子交换膜为质子交换膜，X为，B项正确；由上述分析可知，B极是正极，电极反应式是，C项正确；该电池的总反应为，空气中氧气的体积分数约占五分之若转移电子数目为（即2mol），由正极的电极反应式可知消耗0.5mol氧气（标准状况下体积为11.2L），则消耗空气的体积约为56L，D项错误。18.答案：AD解析：A项，在天然气燃料电池中，作还原剂，在a极上失去电子，作氧化剂，在b极上得到电子，电子从a极沿导线流向b极，正确；B项，根据题图可知，在b极上得到电子生成，电极反应为，错误；C项，温度和压强未知，无法利用气体摩尔体积计算甲烷的体积，错误；D项，原电池中阴离子向负极移动，则由正极通过固体电解质YSZ移向负极，正确。19.答案：AC解析：根据原电池反应可判断，厌氧反应为负极侧，有氧反应为正极侧。根据厌氧反应中碳元素化合价的变化：葡萄糖分子中碳元素的平均化合价为0，二氧化碳中碳元素的化合价为+4，所以生成二氧化碳的反应为氧化反应，在负极发生，A项错误；该装置为在微生物作用下的原电池装置，原电池能加快反应速率，即微生物促进了反应中电子的转移，B项正确；原电池中阳离子向正极移动，C项错误；电池的总反应实质是葡萄糖的氧化反应， D项正确。20.答案：BD解析：21.答案：BC解析：正极上发生还原反应生成，电极反应式为，故A项错误；与在厌氧细菌的作用下反应生成和，离子方程式为，故B项正确；钢管腐蚀的过程中，负极上Fe失电子发生氧化反应生成，与正极周围的和反应分别生成、，故C项正确；在钢管表面镀锌可减缓钢管的腐蚀，但镀铜破损后容易形成Fe-Cu原电池，会加速铁的腐蚀，故D项错误。22.答案：（1）；；变浅（2）1:2:2:2（3）铜；5.4；变大（4）0.01解析：由C、D、E、F、X、Y都是惰性电极，甲、乙中溶液的体积和浓度都相同，A、B为外接直流电源的两极，将直流电源接通后，F极附近呈红色可知，F电极附近有碱生成，则F电极上水电离出的氢离子得到电子发生还原反应生成氢气，为串联电解池的阴极，所以C、E、G、X是阳极，D、F、H、Y是阴极，连接阳极的电极A是电源的正极、连接阴极的电极B是电源的负极。（1）由分析可知A是电源的正极、连接阴极的电极B是电源的负极，若AB电源是甲醇在酸性环境的燃料电池，则B极电极反应式为；C极为串联电解池的阳极，电解硫酸铜溶液，所以水电离出的氢氧根离子在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气，其电极反应式为；丁装置中为氢氧化铁胶体，氢氧化铁胶粒带正电荷，通电一段时间后，氢氧化铁胶粒向阴极Y移动，则电极X附近的颜色逐渐变浅。（2）由上述分析可知，C、D、E、F电极发生的电极反应分别为、、，当电路中转移电子为1mol时，各电极生成单质的量分别为0.25mol、0.5mol、0.5mol、0.5mol，则单质的物质的量之比为1:2:2:2。（3）现用丙装置给铜件镀银，电镀装置中，镀层金属必须作阳极，镀件作阴极，所以H应该是镀件铜，电解质溶液中含银离子，应为溶液；当乙中溶液的时，由电极反应可知，乙中放电的氢离子的物质的量为，当转移0.05mol电子时，丙中镀件上析出银的质量为；乙装置为电解饱和氯化钠溶液，随着电解的进行，溶液中氢氧根离子的浓度增大，所以电解液的碱性增强。（4）若甲烧杯是在铁件表面镀银，已知电镀前两电极质量相同，电镀完成后将它们取出，洗净、烘干、称量，发现二者质量相差2.16g，说明阳极溶解的银的物质的量，则电路中通过的电子为0.01mol。23.答案：（1）（2）；10.67；CuO或（3）A；；0.01 解析：24.答案：(l)(2)(3)Ⅰ，Ⅱ.①正极②增强溶液导电能力，加快电解速率③ 16解析：（1)由图结合电解原理可知，阴极反应式为(2)根据电解原理，阴极上得到电子，化合价降低，因此NO在阴极上转化成，阴极电极反应式为。(3) I. 、和稀所构成的原电池，负极失电子生成,负极反应式是①用离子膜电解法电解吸收液得到单质硫，硫元素化合价降低发生还原反应，该反应在电解池的阴极发生，同时溶液中氡氧根离子在阳极失电子生成氧气，由于铜是活泼电极，所以铜电极做阴极，铂棒做阳极.电源正极连接阳极. 电源负极连接阴极，故b是电源止极；②溶液代替水吸收烟气中的，电解过程中可以增强溶液导电能力，加快电解速率;③阴极是二氧化硫在酸性溶液中得到电子生成单质硫，电极反应为：;通过质子交换膜的离子 数为1. 2041024个物质的量为2 mol,依据电极反应中定量关系计算每4 mol氢离子交换生成硫单质1 mol,则2 mol氯离子交换生成疏单质0. 5. mol，质量=0. 5 mol32 g/mol= 16 g。25.答案：（1）负；红；；；（2）；正；解析：：（1）①石墨电极Ⅰ为阴极，故a为负极，
故答案为：负；
②石墨电极Ⅱ为阳极，电极反应式为，向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出现红色，
故答案为：红；
③阳极区生成氢离子，透过质子交换膜与反应，方程式为，
故答案为：；
④当完全溶解时，消耗氢离子，转移电子，
故答案为：；
⑤石墨电极Ⅰ为阴极，电极反应式为，氯离子透过阴离子交换膜进入电解池中间部分，要使溶液恢复到原来的浓度，需向溶液中加入，
故答案为：；
（2）放电时A极为负极，电极反应式为，充电时B极为阳极，连接电源的正极，电极反应式为，
故答案为：；正；。