2021届高三高考化学一轮复习 专题六　化学能与电能的转化（综合练习）

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专题六　化学能与电能的转化【综合集训】1.某课题组以纳米Fe2O3作为电极材料制备锂离子电池(另一极为金属锂和石墨的复合材料),通过在室温条件下对锂离子电池进行循环充放电,成功地实现了对磁性的可逆调控(如图)。下列说法错误的是(　　)A.放电时,负极的电极反应式为Li-e- Li+B.放电时,电子通过电解质从Li流向Fe2O3C.充电时,Fe做阳极,电池逐渐摆脱磁铁吸引D.充电时,阳极的电极反应式为2Fe+3Li2O-6e- Fe2O3+6Li+答案　B　2.沉积物微生物燃料电池可处理含硫废水,其工作原理如图所示。下列说法错误的是(　　)A.碳棒b的电极反应式为O2+4e-+4H+ 2H2OB.光照强度对电池的输出功率有影响C.外电路的电流方向:碳棒a→碳棒bD.酸性增强不利于菌落存活,故工作一段时间后,电池效率降低答案　C　3.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N2O5,装置如图所示。下列说法正确的是(　　)A.b电极反应式是O2+4e-+2H2O 4OH-B.电解后乙装置d电极附近溶液的pH不变C.c电极反应式为N2O4-2e-+H2O N2O5+2H+D.甲中每消耗1 mol SO2,乙装置中有1 mol H+通过隔膜答案　B　4.某兴趣小组进行电解原理的实验探究,实验如下:一定温度下,以铜为电极,按如图所示装置电解饱和食盐水,通电2 min。实验现象:接通电源30 s内,阳极附近出现白色浑浊,之后变为橙黄色浑浊,此时测得溶液的pH约为10。结束后(温度不变),试管底部聚集大量红色沉淀,溶液仍为无色。查阅资料:物质氯化铜氧化亚铜氢氧化亚铜(不稳定)氯化亚铜颜色固体呈棕色,浓溶液呈绿色,稀溶液呈蓝色红色橙黄色白色下列说法错误的是(　　)A.反应结束后,最终溶液一定呈碱性B.反应过程中发生了沉淀转化,说明Ksp(CuOH)<Ksp (CuCl)C.阴极的电极反应式为2H2O+2e- H2↑+2OH-D.电解过程中,Cl-移向阳极答案　A　5.水系锌离子电池是一种新型二次电池,工作原理如图。该电池以粉末多孔锌电极(锌粉、活性炭及黏结剂等)为负极,V2O5为正极,三氟甲磺酸锌[Zn(CF3SO3)2]为电解液。下列叙述错误的是(　　)A.放电时,Zn2+向V2O5电极移动B.充电时,阳极区电解液的浓度变大C.充电时,粉末多孔锌电极发生氧化反应D.放电时,V2O5电极上的电极反应式为V2O5+xZn2++2xe- ZnxV2O5答案　BC　6.高能锂离子电池总反应式为2Li+FeS Fe+Li2S,LiPF6·SO(CH3)2为电解质,用该电池为电源电解含镍酸性废水并得到单质Ni的实验装置如图所示。下列说法正确的是(　　)A.LiPF6·SO(CH3)2可用Li2SO4水溶液代替B.当转移1 mol e-时,b室离子数增加NA个C.该电池充电时,阳极反应式为Fe+Li2S-2e- FeS+2Li+D.若去除阴离子膜,则电解总反应发生改变答案　C　7.用多孔石墨电极完成下列实验。下列解释或推理合理的是(　　)实验现象Ⅰ中,a、b两极均有气泡产生Ⅱ中,a极上析出红色固体Ⅲ中,a极上析出灰白色固体A.Ⅰ中电解一段时间后,c(Na2SO4)一定增大B.由Ⅱ中反应H2+Cu2+ Cu↓+2H+可知,用玻璃导管将H2通入CuSO4溶液中,也会产生红色沉淀C.Ⅲ中,只可能发生反应2Ag++Cu Cu2++2AgD.Ⅰ中,a极上既发生了化学变化,也发生了物理变化答案　D　8.化学用语是学习化学的重要工具,下列用来表示物质变化的化学用语正确的是(　　)A.用铜作阴极,石墨作阳极,电解饱和食盐水时,阳极的电极反应式为2Cl--2e- Cl2↑B.铅蓄电池放电时的正极反应式为Pb-2e-+S PbSO4C.粗铜精炼时,与电源正极相连的应是粗铜,该极发生的电极反应只有Cu-2e- Cu2+D.钢铁发生电化学腐蚀的正极反应式为Fe-2e- Fe2+答案　A　9.高铁酸钾(K2FeO4)是环保型水处理剂,以光伏电池为电源先制备高铁酸钠,再将其转化为高铁酸钾,装置如图所示。下列说法不正确的是(　　)A.石墨为阴极,铁电极发生氧化反应B.a可能是H2,b为Na2FeO4溶液C.铁电极反应式为Fe-6e-+8OH-Fe+4H2OD.若电路中转移1 mol电子,则石墨电极区NaOH溶液质量增加23 g答案　D　10.如图所示,用两张砂纸分别将镁条和铝片表面的氧化膜打磨干净,并迅速将两个电极分别插入两个盛有0.5 mol/L的电解质溶液的烧杯中,盐桥中装有饱和氯化钠溶液的琼脂。结果发现该装置中,电流计指针一直偏向铝片,镁条溶解,两极上均没有气泡产生。下列说法正确的是(　　)A.铝片为负极,电极反应为2Al+4OH--6e- 2Al+2H2OB.镁条为负极,电极反应为Mg-2e-Mg2+C.该实验证明镁能与氢氧化钠溶液反应D.若镁电极减少0.48 g,则氢氧化钠溶液增重1.6 g答案　B　11.用氟硼酸(HBF4,属于强酸)溶液代替硫酸溶液作铅蓄电池的电解质溶液,可使铅蓄电池在低温下工作时的性能更优良,反应方程式为Pb+PbO2+4HBF42Pb(BF4)2+2H2O,Pb(BF4)2为可溶于水的强电解质。下列说法中正确的是(　　)A.放电时,负极反应为PbO2+4HBF4-2e- Pb(BF4)2+2B+2H2OB.充电时,当正极质量减少23.9 g时转移0.2 mol电子C.放电时,PbO2电极附近溶液的pH增大D.充电时,Pb电极的电极反应式为PbO2+4H++2e- Pb2++2H2O答案　C　12.氯盐可导致混凝土中的钢筋腐蚀。为防止混凝土中的钢筋腐蚀,可在混凝土表面敷置一定电解质溶液并将惰性金属导电网浸泡其中,惰性金属导电网与钢筋分别连接外部直流电源从而除去Cl-,装置图如下。下列说法错误的是(　　)A.钢筋接电源的正极B.金属导电网上发生的电极反应为2Cl--2e- Cl2↑C.混凝土中的钙离子向钢筋方向移动D.电解一段时间后钢筋附近溶液的pH增大答案　A　13.生产硝酸钙的工业废水中常含有NH4NO3,可用电解法净化,其工作原理如图所示。下列有关说法正确的是(　　)A.a极为电源负极,b极为电源正极B.装置工作时电子由b极流出,经导线、电解槽流入a极C.Ⅰ室能得到副产品浓硝酸,Ⅲ室能得到副产品浓氨水D.阴极的电极反应式为2N+12H++10e- N2↑+6H2O答案　C　13.一种电催化合成氨的装置如图所示。该装置工作时,下列说法正确的是(　　)A.图中涉及的能量转化方式共有3种B.两极产生的气体的物质的量之比是1∶1C.电路中每通过1 mol电子,有1 mol H+迁移至a极D.b极上发生的主要反应为N2+6H++6e- 2NH3答案　D　14.微生物电解池(MEC)是一项潜在的有吸引力的绿色电解池,其制取氢气的原理如图所示:下列说法正确的是(　　)A.MEC可在高温下工作B.电解池工作时,化学能转变为电能C.活性微生物抑制反应中电子的转移D.阳极的电极反应式为CH3COO-+4H2O-8e- 2HC+9H+答案　D　15.重铬酸钾常用作有机合成的氧化剂和催化剂等。由含铬废液(主要含Cr3+、Fe3+、K+、S等)制备K2Cr2O7的流程如图所示。已知:Ⅰ.在酸性条件下,H2O2能将Cr2还原为Cr3+Ⅱ.相关金属离子形成氢氧化物沉淀的pH范围如下:金属离子开始沉淀的pH沉淀完全的pHCr3+4.96.8Fe3+1.52.8回答下列问题:(1)滤渣②的主要成分为　　　　(填化学式)。 (2)写出“氧化”步骤中反应的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)“加热”操作的目的是　                                             。 (4)“酸化”过程中发生反应2Cr+2H+ Cr2+H2O(K=4×1014)。已知:“酸化”后溶液中c(Cr2)=1.6×10-3 mol/L,则溶液中c(Cr)=　　　　。 (5)“结晶”后得到K2Cr2O7(M=294 g/mol)产品0.500 0 g,将其溶解后用稀H2SO4酸化,再用浓度为1.000 0 mol/L(NH4)2Fe(SO4)2 标准溶液滴定,滴定终点消耗标准溶液的体积为9.00 mL,则产品的纯度为　　　　。[滴定反应为K2Cr2O7+6(NH4)2Fe(SO4)2+7H2SO4 K2SO4 +Cr2(SO4)3+6(NH4)2SO4+3Fe2(SO4)3+7H2O] (6)在K2Cr2O7存在下,可利用微生物电化学技术实现含苯酚废水的有效处理,其工作原理如下图所示。①负极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　; ②一段时间后,中间室中NaCl溶液的浓度　　　　(填“增大”“减小”或“不变”)。 答案　(每空2分)(1)Fe(OH)3(2)2Cr(OH)3+3H2O2+4KOH 2K2CrO4+8H2O(3)分解除去过量的H2O2(4)2×10-8 mol/L(5)88.20%(6)①C6H5OH+11H2O-28e- 6CO2↑+28H+　②减小16.氮的重要化合物如氨(NH3)、氮氧化物(NxOy)、肼(N2H4)、三氟化氮(NF3)等,在生产、生活中具有重要作用。(2)利用反应NO2+NH3 N2+H2O(未配平)消除NO2的简易装置如下图所示。电极b的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　,消耗标准状况下4.48 L NH3时,被消除的NO2的物质的量为　　　　mol。 (3)在微电子工业中NF3常用作氮化硅的蚀刻剂,工业上通过电解含NH4F等的无水熔融物生产NF3,其电解原理如图所示。①a电极为电解池的　　　　(填“阴”或“阳”)极,写出该电极的电极反应式:　　　　　　　　　;电解过程中还会生成少量氧化性极强的气体单质,该气体的分子式是　　　　。 ②已知NH3·H2O电离常数Kb=1.8×10-5,HF电离常数Ka=3.5×10-4,则NH4F的电子式为　　　　　　　　,0.1 mol·L-1 NH4F溶液中所有离子浓度由大到小的顺序为　　　　　　　　　　　　　　。 答案　(2)2NO2+8e-+4H2O 8OH-+N2　0.15(3)①阳　N+3F--6e- NF3+4H+　F2②H：：H[：：]-　c(F-)>c(N)>c(H+)>c(OH-)17.丙烷燃烧可以通过以下两种途径:途径Ⅰ:C3H8(g)直接燃烧,标准燃烧热ΔH=-x kJ/mol。途径Ⅱ:C3H8(g)C3H6(g)+H2(g)　ΔH=+b kJ/mol2C3H6(g)+9O2(g)6CO2(g)+6H2O(l)　ΔH=-c kJ/mol2H2(g)+O2(g)2H2O(l)　ΔH=-d kJ/mol(b、c、d均为正值)。请回答下列问题:(1)判断等量的丙烷通过两种途径放出的热量,途径Ⅰ放出的热量　　　　(填“大于”“等于”或“小于”)途径Ⅱ放出的热量。 (2)C3H8(g)C3H6(g)+H2(g)的反应中,正反应活化能　　　　(填“大于”“等于”或“小于”)逆反应活化能。 (3)C3H8(g)的标准燃烧热ΔH中x=　　　　(用含b、c、d的代数式表示)。 (4)以酸性氢氧燃料电池为电源将废水中的尿素(H2NCONH2,氮元素显-3价)转化为对环境无害物质的实验装置如图所示。①酸性氢氧燃料电池是将　　　　能转化为　　　　能。 ②电解池中H+透过质子交换膜　　　　移动(填“向左”或“向右”)。 ③M、N两极若是石墨,在相同条件下,电池中消耗的H2体积为6 L,则电解池中产生的气体体积为　　　　。 答案　(1)等于(2分)　(2)大于(2分)　(3)(2分)　(4)①化学(1分)　电(1分)　②向右(2分)　③10 L(2分)18.二氧化碳的再利用是实现温室气体减排的重要途径之一。(1)二氧化碳的电子式为　　　　　　　　。 (2)下列二氧化碳所参与的反应中,原子利用率达到100%的是　　　(填字母)。 a.CO2+2NH3 CO(NH2)2+H2Ob.CO2+CH4 CH3COOHc.CO2+3H2 CH3OH+H2Od.(3)在稀H2SO4中利用电催化可将CO2同时转化为多种燃料,其原理如图所示。①该装置能量转化的方式为　　　　　　　　　　　。 ②一段时间后,Cu极区溶液质量　　　(填“增大”“减小”或“不变”)。 ③铜极上产生乙烯的电极反应式为 　                   　　　　。 ④若阴极只生成0.17 mol CO和0.33 mol HCOOH,则电路中转移电子的物质的量为　　　mol。 答案　(1)：：：C：：：(3分)　(2)bd(2分)(3)①电能转化为化学能(2分)　②增大(2分)③2CO2+12H++12e- C2H4+4H2O(3分)　④1(3分)