化学能与电能高考真题 14页

化学能与电能高考真题（2017-2014）‎ ‎1．(2017海南高考，10题)一种电化学制备NH3的装置如图所示，图中陶瓷在高温时可以传输H+。下列叙述错误的是 A．Pd电极b为阴极 B．阴极的反应式为：N2+6H++6e−=2NH3‎ C．H+由阳极向阴极迁移 D．陶瓷可以隔离N2和H2‎ ‎2．（2017天津，3题）下列能量转化过程与氧化还原反应无关的是 A．硅太阳能电池工作时，光能转化成电能 B．锂离子电池放电时，化学能转化成电能 C．电解质溶液导电时，电能转化成化学能 D．葡萄糖为人类生命活动提供能量时，化学能转化成热能 ‎3．（2017新课标Ⅰ，11题）支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是 A．通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零 B．通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩 C．高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流 D．通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整 ‎4．（2017新课标Ⅱ，11题）用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解质溶液一般为混合溶液。下列叙述错误的是 A．待加工铝质工件为阳极 B．可选用不锈钢网作为阴极 C．阴极的电极反应式为：‎ D．硫酸根离子在电解过程中向阳极移动 ‎5．（2017新课标Ⅲ，11题）全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料，电池反应为：16Li+xS8=8Li2Sx（2≤x≤8）。下列说法错误的是 A．电池工作时，正极可发生反应：2Li2S6+2Li++2e-=3Li2S4‎ B．电池工作时，外电路中流过0.02 mol电子，负极材料减重0.14 g C．石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性 D．电池充电时间越长，电池中Li2S2的量越多 ‎6.(2016北京卷，12题)用石墨电极完成下列电解实验。‎ 实验一 实验二 装置 现象 a、d处试纸变蓝；b处变红，局部褪色；c处无明显变化 两个石墨电极附近有气泡产生；n处有气泡产生；……‎ 下列对实验现象的解释或推测不合理的是 A、a、d处：‎ B、b处：‎ C、c处发生了反应：‎ D、根据实验一的原理，实验二中m处能析出铜 ‎7．（2016四川卷，5题）某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池。放电时电池的总反应为：Li1-xCoO2+LixC6=LiCoO2+ C6(x<1)。下列关于该电池的说法不正确的是 A．放电时，Li+在电解质中由负极向正极迁移 B．放电时，负极的电极反应式为LixC6-xe-= xLi++ C6‎ C．充电时，若转移1mole-，石墨C6电极将增重7xg D．充电时，阳极的电极反应式为LiCoO2-xe-=Li1-xCoO2+Li+‎ ‎8. （2016新课标Ⅰ，11题）三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na+和SO42-可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。‎ 下列叙述正确的是 A.通电后中间隔室的SO42-离子向正极迁移，正极区溶液pH增大 B.该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品 C.负极反应为2H2O–4e–=O2+4H+，负极区溶液pH降低 D.当电路中通过1mol电子的电量时，会有0.5mol的O2生成 ‎9．（2016新课标Ⅱ，11题）Mg—AgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误的是 A．负极反应式为Mg—2e－=Mg2＋ ‎ B．正极反应式为Ag＋+e－=Ag C．电池放电时Cl一由正极向负极迁移 D．负极会发生副反应 Mg+2H2O=Mg(OH)2+H2↑‎ ‎10. （2016新课标Ⅲ，11题）锌–空气燃料电池可用作电动车动力电源，电池的电解质溶液为KOH溶液，反应为2Zn+O2+4OH–+2H2O=2Zn(OH)42-。下列说法正确的是 A.充电时，电解质溶液中K+向阳极移动 B.充电时，电解质溶液中c(OH-)逐渐减小 C.放电时，负极反应为：Zn+4OH–-2e–===Zn(OH) 42- ‎ D.放电时，电路中通过2mol电子，消耗氧气22.4L（标准状况）‎ ‎11．(2016浙江卷，11题)金属（M）–空气电池（如图）具有原料易得、能量密度高等优点，有望成为新能源汽车和移动设备的电源。该类电池放电的总反应方程式为：4M+nO2+2nH2O=4M(OH) n 已知：电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。下列说法不正确的是 A．采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积，并有利于氧气扩散至电极表面 B．比较Mg、Al、Zn三种金属–空气电池，Al–空气电池的理论比能量最高 C．M–空气电池放电过程的正极反应式：4Mn++nO2+2nH2O+4ne–=4M(OH)n D．在M–空气电池中，为防止负极区沉积Mg(OH)2，宜采用中性电解质及阳离子交换膜 ‎12．（2015福建卷，11题）)某模拟"人工树叶”电化学实验装置如右图所示，该装置能将H2O和CO2转化为O2和燃料(C3H8O)。下列说法正确的是（ ）‎ A．该装置将化学能转化为光能和电能 B．该装置工作时，H＋从b极区向a极区迁移 C．每生成1 mol O2，有44 g CO2被还原 D．a电极的反应为：3CO2 + 16H＋-18e－= C3H8O+4H2O ‎13．（2015江苏卷，10题）一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是（ ）‎ A．反应CH4＋H2O3H2＋CO,每消耗1molCH4转移12mol 电子 B．电极A上H2参与的电极反应为：H2＋2OH－－2e－=2H2O C．电池工作时，CO32－向电极B移动 ‎ D．电极B上发生的电极反应为：O2＋2CO2＋4e－=2CO32－‎ ‎14．（2015浙江卷，11题）在固态金属氧化物电解池中，高温共电解H2O-CO2混合气体制备H2和CO是一种新的能源利用方式，基本原理如图所示。下列说法不正确的是 A．X是电源的负极 B．阴极的反应式是：H2O＋2eˉ＝H2＋O2ˉ‎ CO2＋2eˉ＝CO＋O2ˉ‎ C．总反应可表示为：H2O＋CO2H2＋CO＋O2‎ D． 阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是1︰1‎ ‎15、（2015天津卷）锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是 A、铜电极上发生氧化反应 B、电池工作一段时间后，甲池的c(SO42－)减小 C、电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加 D、阴阳离子离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡 ‎16．（2015新课标Ⅰ）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CO2生成 B．微生物促进了反应中电子的转移 C．质子通过交换膜从负极区移向正极区 D．电池总反应为C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O ‎17．（2014新课标Ⅱ，12题）2013年3月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系。下列叙述错误的是 A．a为电池的正极 B．电池充电反应为LiMn2O4=Li1-xMn2O4+xLi C．放电时，a极锂的化合价发生变化 D．放电时，溶液中的Li+从b向a迁移 ‎18．（2014全国卷，9题）右图是在航天用高压氢镍电池基础上发展起来的一种金属氢化物镍电池(MH－Ni电池)。下列有关说法不正确的是 A．放电时正极反应为：NiOOH＋H2O＋e－→Ni(OH)2＋OH－‎ B．电池的电解液可为KOH溶液 C．充电时负极反应为：MH＋OH－→M＋H2O＋e－‎ D．MH是一类储氢材料，其氢密度越大，电池的能量密度越高 ‎19．（2014福建卷，11题）某原电池装置如右图所示，电池总反应为2Ag＋Cl2＝2AgCl。下列说法正确的是 A．正极反应为AgCl ＋e－＝Ag ＋Cl－‎ B．放电时，交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成 C．若用NaCl溶液代替盐酸，则电池总反应随之改变 D．当电路中转移0.01 mol e－时，交换膜左侧溶液中约减少0.02 mol离子 ‎20．（2014广东卷，11题）某同学组装了图4所示的电化学装置，电极ⅠAl，其它均为Cu，则 A．电流方向：电极Ⅳ→A→电极Ⅰ B．电极Ⅰ 发生还原反应 C．电极Ⅱ逐渐溶解 D．电极Ⅲ的电极反应：Cu2+ + 2e- = Cu ‎ ‎21．（2014上海卷，12题）如右图，将铁棒和石墨棒插入盛有饱和NaCl溶液的U型管中，下列分析正确的是 Fe ‎ C ‎ K1 ‎ K2 ‎ 饱和NaCl溶液 ‎ G A．K1闭合，铁棒上发生的反应为2H＋+2e→H2↑‎ B．K1闭合，石墨棒周围溶液pH逐渐升高 C．K2闭合，铁棒不会被腐蚀，属于牺牲阳极的阴极保护法 D．K2闭合，电路中通过0.002 NA个电子时，两极共产生0.001 mol气体 ‎22．（2014浙江卷，11题）镍氢电池（NiMH）目前已经成为混合动力汽车的一种主要电池类型。NiMH中的M表示储氢金属或合金。该电池在充电过程中的总反应方程式是：Ni(OH)2 + M = NiOOH + MH 已知：6NiOOH + NH3 + H2O + OH－ =6 Ni(OH)2 + NO2－‎ 下列说法正确的是 ‎ ‎ A．NiMH 电池放电过程中，正极的电极反应式为：NiOOH + H2O + e－= Ni(OH)2 + OH－B．充电过程中OH－离子从阳极向阴极迁移 ‎ C．充电过程中阴极的电极反应式：H2O + M + e－= MH + OH－，H2O中的H被M还原 ‎ D．NiMH电池中可以用KOH溶液、氨水等作为电解质溶液 ‎23. （2017江苏，16题）(12分)铝是应用广泛的金属。以铝土矿(主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如下: ‎ 注:SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。‎ ‎（1）“碱溶”时生成偏铝酸钠的离子方程式为_____________________。 ‎ ‎（2）向“过滤Ⅰ”所得滤液中加入NaHCO3溶液，溶液的pH_________ (填“增大”、“不变”或“减小”)。‎ ‎（3）“电解Ⅰ”是电解熔融 Al2O3，电解过程中作阳极的石墨易消耗，原因是___________。 ‎ ‎（4）“电解Ⅱ”是电解Na2CO3溶液，原理如图所示。‎ 阳极的电极反应式为_____________________，阴极产生的物质A的化学式为____________。 ‎ ‎（5）铝粉在1000℃时可与N2反应制备AlN。在铝粉中添加少量NH4Cl固体并充分混合，有利于AlN的制备，其主要原因是_____________________。 ‎ ‎23. （2017江苏，16题）(12分) ‎ ‎(1)Al2O3+ 2OH-2 AlO2-+ H2O ‎ ‎(2)减小 ‎ ‎(3)石墨电极被阳极上产生的O2氧化 ‎ ‎(4)4 CO32-+ 2H2O－4e-4 HCO3-+O2↑ H2 ‎ ‎(5)NH4Cl分解产生的HCl能够破坏Al表面的Al2O3薄膜 ‎ ‎24．（2017天津，7题）（14分）某混合物浆液含有Al(OH)3、MnO2和少量Na2CrO4,。考虑到胶体的吸附作用使Na2CrO4不易完全被水浸出，某研究小组利用设计的电解分离装置（见图2），使浆液分离成固体混合物和含铬元素溶液，并回收利用。回答Ⅰ和Ⅱ中的问题。‎ Ⅰ．固体混合物的分离和利用（流程图中的部分分离操作和反应条件未标明）‎ ‎（1）反应①所加试剂NaOH的电子式为_________。B→C的反应条件为__________，C→Al的制备方法称为______________。‎ ‎（2）该小组探究反应②发生的条件。D与浓盐酸混合，学&科网不加热，无变化，加热有Cl2生成，当反应停止后，固体有剩余，此时滴加硫酸，又产生Cl2。由此判断影响该反应有效进行的因素有（填序号）___________。‎ a．温度 b．Cl−的浓度 c．溶液的酸度 ‎（3）0.1 mol Cl2与焦炭、TiO2完全反应，生成一种还原性气体和一种易水解成TiO2·xH2O的液态化合物，放热4.28 kJ，该反应的热化学方程式为__________。‎ Ⅱ．含铬元素溶液的分离和利用 ‎（4）用惰性电极电解时，CrO42-能从浆液中分离出来的原因是__________，分离后含铬元素的粒子是_________；阴极室生成的物质为___________（写化学式）。‎ ‎24．（2017天津，7题）（14分）‎ ‎（1）加热（或煅烧）电解法 ‎（2）ac ‎（3）2Cl2(g)+TiO2(s)+2C(s)===TiCl4(l)+2CO(g) ΔH=−85.6kJ·mol−1‎ ‎（4）在直流电场作用下，CrO42-通过阴离子交换膜向阳极室移动，脱离浆液 CrO42-和 Cr2O72- NaOH和H2‎ ‎25.（2016天津卷，10题）（14分）氢能是发展中的新能源，它的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节。回答下列问题：‎ ‎（1）与汽油相比，氢气作为燃料的优点是_________（至少答出两点）。但是氢气直接燃烧的能量转换率远低于燃料电池，写出碱性氢氧燃料电池的负极反应式：____________。‎ ‎（2）氢气可用于制备H2O2。已知：‎ H2（g）+A（l）B（l） ΔH1‎ O2（g）+B（l）A（l）+H2O2（l） ΔH2‎ 其中A、B为有机物，良反应均为自发反应，则H2（g）+ O2（g） H2O2（l）的ΔH____0（填“>”、“<”或“=”）。‎ ‎（3）在恒温恒容的密闭容器中，某储氢反应：MHx（s）+yH2（g）=MHx+2y（s） ΔH<0达到化学平衡。下列有关叙述正确的是________。‎ a.容器内气体压强保持不变 b.吸收y mol H2只需1 mol MHx c.若降温，该反应的平衡常数增大 d.若向容器内通入少量氢气，则v（放氢）>v（吸氢）‎ ‎（4）利用太阳能直接分解水制氢，是最具吸引力的制氢途径，其能量转化形式为_______。‎ ‎（5）化工生产的副产氢也是氢气的来源。电解法制取有广泛用途的Na2FeO4‎ ‎，同时获得氢气：Fe+2H2O+2OH−FeO42−+3H2↑，工作原理如图1所示。装置通电后，铁电极附近生成紫红色的FeO42−，镍电极有气泡产生。若氢氧化钠溶液浓度过高，铁电极区会产生红褐色物质。已知：Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。‎ ‎①电解一段时间后，c（OH−）降低的区域在_______（填“阴极室”或“阳极室”）。‎ ‎②电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，其原因是_______。‎ ‎③c（ Na2FeO4）随初始c（NaOH）的变化如图2，任选M、N两点中的一点，分析c（ Na2FeO4）低于最高值的原因：_____________。‎ ‎25.(14分) （2016天津卷，10题）‎ ‎（1）污染小、可再生、来源广、资源丰富、燃烧热值高（任写其中2个）；H2+2OH−−2e−=2H2O ‎（2）＜‎ ‎（3）ac ‎（4）光能转化为化学能 ‎（5）①阳极室 ‎②防止Na2FeO4与H2反应使产率降低 ‎③M点：c(OH−)低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢(或N点：c(OH−)过高，铁电极上有氢氧化铁生成，使Na2FeO4产率降低)。‎ ‎26．（2015山东，29题）(15分)利用LiOH和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。LiOH可由电解法制备，钴氧化物可通过处理钴渣获得。‎ ‎（1）利用如图装置电解制备LiOH，两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。B极区电解液为__________溶液（填化学式），阳极电极反应式为__________ ，电解过程中Li+向_____电极迁移（填“A”或“B”）。‎ ‎（2）利用钴渣[含Co(OH)3、Fe(OH)3等]制备钴氧化物的工艺流程如下：‎ Co(OH)3溶解还原反应的离子方程式为____________________________________，铁渣中铁元素的化合价为___________，在空气中煅烧CoC2O4生成钴氧化物和CO2，测得充分煅烧后固体质量为2.41g，CO2的体积为1.344L（标准状况），则钴氧化物的化学式为__________。‎ ‎26.【答案】（1）LiOH；2Cl‾—2e‾=Cl2↑；B ‎（2）2Co(OH)3+4H++SO32‾=2Co2++SO42‾+5H2O；+3；Co3O4‎ ‎27.（2015新课标Ⅱ）（14分）酸性锌锰干电池是一种一次电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是有碳粉，二氧化锰，氯化锌和氯化铵等组成的填充物，该电池在放电过程产生MnOOH，回收处理该废电池可以得到多种化工原料，有关数据下图所示：‎ 溶解度/(g/100g水)‎ ‎ 温度/℃‎ 化合物 ‎0‎ ‎20‎ ‎40‎ ‎60‎ ‎80‎ ‎100‎ NH4Cl ‎29.3‎ ‎37.2‎ ‎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 Ksp近似值 ‎10-17‎ ‎10-17‎ ‎10-39‎ 回答下列问题：‎ ‎（1）该电池的正极反应式为 ，电池反应的离子方程式为： ‎ ‎（2）维持电流强度为0.5A，电池工作五分钟，理论消耗Zn ‎ g。（已经F=96500C/mol）‎ ‎（3）废电池糊状填充物加水处理后，过滤，滤液中主要有氯化锌和氯化铵，两者可以通过____分离回收，滤渣的主要成分是二氧化锰、______和 ，欲从中得到较纯的二氧化锰，最简便的方法是 ，其原理是 。‎ ‎（4）用废电池的锌皮制作七水合硫酸锌，需去除少量杂质铁，其方法是：加入新硫酸和双氧水，溶解，铁变为 加碱调节PH为 ，铁刚好完全沉淀（离子浓度小于1×10-5mol/L时，即可认为该离子沉淀完全）。继续加碱调节PH为 ，锌开始沉淀（假定Zn2＋浓度为0.1mol/L）。若上述过程不加双氧水的后果是 ，原因是 。‎ ‎27.【答案】（1）MnO2＋e—＋H＋＝MnOOH；Zn＋2MnO2＋2H＋＝Zn2＋＋2MnOOH （2）0.05g ‎（3）加热浓缩、冷却结晶；铁粉、MnOOH；在空气中加热；碳粉转变为CO2，MnOOH氧化为MnO2 （4）Fe3＋；2.7；6；Zn2＋和Fe2＋分离不开；Fe(OH)2和Zn(OH)2的Ksp相近 ‎28．(2014新课标Ⅰ)（15分）‎ ‎ 次磷酸（H3PO2）是一种精细磷化工产品，具有较强的还原性。回答下列问题：‎ ‎ （1）H3PO2是一元中强酸，写出其电离方程式_______________________。‎ ‎ （2）H3PO2和NaH2PO2均可将溶液中的Ag+还原为Ag，从而可用于化学镀银。‎ ‎ ①H3PO2中，P元素的化合价为__________。‎ ‎②利用H3PO2进行化学镀银反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为4:1，则氧化产物为___________（填化学式）。‎ ‎③NaH2PO2为___________（填“正盐”或“酸式盐”），其溶液显_______（填“弱酸性”、“中性”或“弱碱性”）。‎ ‎（3）H3PO2的工业制法是：将白磷（P4）与Ba(OH)2溶液反应生成PH3气体和Ba(H2PO2)2，后者再与H2SO4反应，写出白磷与Ba(OH)2溶液反应的化学方程式_____‎ ‎______________________________________。‎ ‎ （4）H3PO2也可用电渗析法制备。“四室电渗析法”工作原理如图所示（阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过）：‎ ‎ ①写出阳极的电极反应____________________________________。‎ ‎②分析产品室可得到H3PO2的原因___________________________________。‎ ‎③早期采用“三室电渗析法”制备H3PO2：将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替，并撤去阳极室与产品室之间的阳膜，从而合并了阳极室与产品室。其缺点是产品中混有 杂质，该杂质产生的原因是 。‎ ‎28.【答案】（1）H3PO2H+＋H2PO2-‎ ‎(2)①+1。②H3PO4。③正盐，碱性。‎ ‎（3）2P4＋3Ba(OH)2＋6H2O＝2PH3↑＋3Ba(H2PO2)2‎ ‎（4）①2H2O－4e-＝4H＋＋O2↑或4OH-－4e-＝2H2O＋O2.‎ ‎②由于阳极室OH-放电，造成H+浓度增大，通过阳膜扩散进入产品室，而原料室中的H2PO2-可以通过阴膜进入产品室，二者反应生成H3PO2.‎ ‎③H3PO4或PO43-。由于H3PO2具有还原性，电解时就会有H3PO2在阳极放电而被氧化生成H3PO4。‎ ‎29.、（2014海南卷，16题）（9分）锂锰电池的体积小，性能优良，是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示，其中电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li+ 通过电解质迁移入MnO2晶格中，生成LiMnO2。回答下列问题：‎ ‎（1）外电路的电流方向是由__________极流向__________极。（填字母）‎ ‎（2）电池正极反应式为________________________________________。‎ ‎（3）是否可用水代替电池中的混合有机溶剂？__________（填“是”或“否”）原因是_______________。‎ ‎（4）MnO2可与KOH和KClO4在高温条件下反应，生成K2MnO4，反应的化学方程式为______________________________________，K2MnO4在酸性溶液中歧化，生成KMnO4和MnO2的物质的量之比为______________。‎ ‎29.【答案】（9分） ‎ ‎（1）b a （每空1分，共2分）‎ ‎（2）MnO2+e—+Li+=LiMnO2 （2分）‎ ‎（3）否 电极Li是活泼金属，能与水反应 （每空1分，共2分）‎ ‎（4）3MnO2+KClO3+6KOH2K2MnO4+KCl+3H2O （2分）‎ ‎ 2:1 （1分）‎