2025屆高考一輪復(fù)習(xí) 化學(xué)能與電能 易混易錯 專項復(fù)習(xí) 學(xué)案

化學(xué)能與電能易混易錯專項復(fù)習(xí)一、燃料電池（以氫氧燃料電池為例）介質(zhì)負極反應(yīng)式正極反應(yīng)式酸性2H2－4e－===4H＋O2＋4H＋＋4e－===2H2O中性2H2－4e－===4H＋O2＋2H2O＋4e－===4OH－堿性2H2－4e－＋4OH－===4H2OO2＋2H2O＋4e－===4OH－燃料電池電極反應(yīng)書寫的注意事項（1）燃料電池的負極是可燃性氣體，失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)；正極多為氧氣或空氣，得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，可根據(jù)電荷守恒來配平。（2）燃料電池的電極不參與反應(yīng)，有很強的催化活性，起導(dǎo)電作用。（3）燃料電池的電極反應(yīng)中，酸性溶液中不能生成OH?，堿性溶液中不能生成H+；水溶液中不能生成O2?，而熔融電解質(zhì)中O2被還原為O2?。（4）正負兩極的電極反應(yīng)在得失電子守恒的前提下，相加后的電池反應(yīng)必然是燃料燃燒反應(yīng)和燃燒產(chǎn)物與電解質(zhì)溶液反應(yīng)的疊加反應(yīng)。二、電解池陰、陽兩極的放電順序(1)陽極放電順序活性電極(Zn、Fe、Cu等)：電極材料失電子；惰性陽極(Pt、Au、石墨等)：S2>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根。(2)陰極放電順序Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋(酸中)>Fe2＋>Zn2＋?！旧罨岣摺恳远栊噪姌O電解電解質(zhì)溶液的規(guī)律三、電解原理的應(yīng)用1、電解飽和食鹽水（氯堿工業(yè)）陽極反應(yīng)式：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反應(yīng))陰極反應(yīng)式：2H＋＋2e－===H2↑(還原反應(yīng))總反應(yīng)方程式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑2、電解精煉銅(1)電極材料：陽極為粗銅；陰極為純銅。(2)電解質(zhì)溶液：含Cu2＋的鹽溶液。(3)電極反應(yīng)：陽極：Zn－2e－===Zn2＋、Fe－2e－===Fe2＋、Ni－2e－===Ni2＋、Cu－2e－===Cu2＋；陰極：Cu2＋＋2e－===Cu。(4)陽極泥的形成：在電解過程中，活動性位于銅之后的銀、金等雜質(zhì)，難以在陽極失去電子變成陽離子而溶解，它們以金屬單質(zhì)的形式沉積在電解槽底部，形成陽極泥。3、電鍍圖為金屬表面鍍銀的工作示意圖，據(jù)此回答下列問題：(1)鍍件作陰極，鍍層金屬銀作陽極。(2)電解質(zhì)溶液是AgNO3溶液等含鍍層金屬陽離子的鹽溶液。(3)電極反應(yīng)：陽極：Ag－e－===Ag＋；陰極：Ag＋＋e－===Ag。(4)特點：陽極溶解，陰極沉積，電鍍液的濃度不變?！镜湫屠}】1.如圖所示原電池裝置中，溶液為稀硫酸，電子流向如圖所示。下列說法正確的是()A.電子流動方向為：X電極→導(dǎo)線→Y電極→溶液→X電極B.X電極上發(fā)生氧化反應(yīng)，Y電極上發(fā)生還原反應(yīng)C.若兩電極分別為Zn和石墨棒，則X為石墨棒，Y為ZnD.氫氣產(chǎn)生在X電極上，移向Y電極2.我國研究的新型電池，為的治理和再利用提供了新的研究思路，其工作原理如圖所示。電池放電時的總反應(yīng)為。該電池工作時，下列說法錯誤的是()A.外電路中電流的方向：b極→電流表→a極B.b極的電極反應(yīng)：C.當(dāng)外電路中通過1mol電子時，理論上b極質(zhì)量增加15gD.電解液中向a極附近遷移3.如圖所示，杠桿AB兩端分別掛有體積相同、質(zhì)量相等的空心銅球和空心鐵球，調(diào)節(jié)杠桿并使其在水中保持平衡，然后小心地向燒杯中央滴入M的濃溶液，一段時間后，下列有關(guān)杠桿的偏向判斷正確的是（實驗過程中，不考慮兩球的浮力變化）()A.當(dāng)M為溶液、杠桿為導(dǎo)體時，A端低，B端高B.當(dāng)M為溶液、杠桿為導(dǎo)體時，A端高，B端低C.當(dāng)M為鹽酸、杠桿為導(dǎo)體時，A端高，B端低D.當(dāng)M為溶液、杠桿為絕緣體時，A端低，B端高4.某同學(xué)組裝了如圖所示的電化學(xué)裝置，電極Ⅰ為Al，其他電極均為Cu，則()A.電流方向：電極Ⅳ電極ⅠB.電極Ⅰ發(fā)生還原反應(yīng)C.電極Ⅱ逐漸溶解D.電極Ⅲ的電極反應(yīng)為5.鉛酸蓄電池在通信、工業(yè)、國防軍工、光伏、新能源儲能、交通等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。工作時的電池總反應(yīng)：，其構(gòu)造示意圖如下。電池放電過程中，下列說法正確的是()A.電解質(zhì)溶液的酸性逐漸增強B.作負極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極質(zhì)量增加C.作正極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極質(zhì)量減小D.移向電極，電子由經(jīng)外電路流向6.在酸性水溶液中隨著濃度的增大會轉(zhuǎn)化為。電解法制備的原理如圖所示。下列說法中錯誤的是()A.電解時只允許通過離子交換膜B.生成和的質(zhì)量比為8：1C.電解一段時間后，陰極區(qū)溶液中的濃度增大D.生成的反應(yīng)為7.某全固態(tài)薄膜鋰離子電池截面結(jié)構(gòu)如圖所示，電極A為非晶硅薄膜，充電時得電子成為Li嵌入該薄膜材料中；電極B為薄膜；集流體起導(dǎo)電作用。下列說法中不正確的是()A.充電時，集流體A與外接電源的負極相連B.放電時，外電路通過電子時，LiPON薄膜電解質(zhì)損失C.放電時，電極B為正極，反應(yīng)可表示為D.電池總反應(yīng)可表示為8.利用微生物燃料電池(MFC)可以將廢水中的降解為。某課題組設(shè)計出如圖所示的微生物燃料電池進行同步硝化和反硝化脫氮研究，下列說法不正確的是()A.好氧電極b上發(fā)生的反硝化反應(yīng)為B.好氧電極b上的副反應(yīng)為C.交換膜c為質(zhì)子交換膜，質(zhì)子從電極a區(qū)域通過質(zhì)子交換膜移向電極b區(qū)域D.理論上每消耗1mol，可以處理的物質(zhì)的量為4.8mol9.鉛酸蓄電池廣泛應(yīng)用于機動車輛，其構(gòu)造如圖所示，已知難溶于水，電池反應(yīng)為，下列說法正確的是()A.電池工作時，為負極，發(fā)生還原反應(yīng)B.電池工作時，電解質(zhì)溶液保持不變C.負極的電極反應(yīng)式為D.硫酸根離子在負極和正極都參與了反應(yīng)，在放電時，兩電極質(zhì)量均增加。10.一種電解法制備高純鉻和硫酸的簡單裝置如圖所示。下列說法中正確的是()A.b為直流電源的負極B.陰極反應(yīng)為C.工作時，乙池中溶液的pH不變D.若有1mol離子通過A膜，理論上陽極生成0.25mol氣體11.一種生物電化學(xué)方法脫除水體中的原理如圖所示：下列說法中正確的是()A.該裝置工作時，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能B.該裝置工作時，a極周圍溶液的pH降低C.該裝置內(nèi)工作溫度越高，的脫除率一定越大D.b極上發(fā)生的反應(yīng)之一是12.將金屬M連接在鋼鐵設(shè)施表面，可減緩水體中鋼鐵設(shè)施的腐蝕。在如圖所示的情境中，下列說法中正確的是()A.鋼鐵設(shè)施表面的電極反應(yīng)為B.金屬M的活動性比Fe的活動性弱C.鋼鐵設(shè)施表面因積累大量電子而被保護D.鋼鐵設(shè)施在河水中的腐蝕速率比在海水中的大13.碲（Te）被譽為尖端技術(shù)等工業(yè)的維生素。工業(yè)上常以粗銅精煉的陽極泥（主要成分是，含Ag、Au等雜質(zhì)）為原料提取碲并回收金屬，Te與S同族，其工藝流程如圖所示。下列說法錯誤的是()A.粗銅精煉和電鍍銅的陰極電極反應(yīng)相同B.每回收理論上步驟①中轉(zhuǎn)移電子數(shù)為C.步驟②電解后的溶液可以參與循環(huán)D.可以用硝酸分離出濾渣X中的Au14.（1）以反應(yīng)為原理設(shè)計成燃料電池，其能量轉(zhuǎn)化率高，裝置如圖所示。①A處加入的是__________，a處的電極反應(yīng)式是__________。②當(dāng)消耗標準狀況下時，導(dǎo)線上轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是__________。（2）將一定量純凈的氨基甲酸銨置于恒容密閉真空容器中（固體試樣體積忽略不計），在恒定溫度下使其達到分解平衡：。則以下情況不能說明該反應(yīng)一定達到化學(xué)平衡狀態(tài)的是__________（填序號）。① ②密閉容器中總壓強不變③密閉容器中混合氣體的密度不變 ④密閉容器中的體積分數(shù)不變⑤密閉容器中混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變（3）一定條件下，在密閉容器內(nèi)，發(fā)生反應(yīng)，的物質(zhì)的量隨時間變化如表：時間/s0123450.0400.0200.0100.0050.0050.005用表示內(nèi)該反應(yīng)的平均速率為__________；到第末，的轉(zhuǎn)化率為__________。（4）已知：，不同溫度（T）下，分解半衰期隨起始壓強的變化關(guān)系如圖所示（圖中半衰期指任一濃度消耗一半時所需的相應(yīng)時間），則__________（填“＞”、“＝”或“＜”）。當(dāng)溫度為、起始壓強為，反應(yīng)至?xí)r，此時體系壓強__________（用表示）。15.某小組同學(xué)利用如圖所示的裝置進行鐵的電化學(xué)腐蝕原理的探究實驗。裝置分別進行的操作現(xiàn)象ⅰ.連好裝置一段時間后，向燒杯中滴加酚酞ⅱ.連好裝置一段時間后，向燒杯中滴溶液鐵片表面產(chǎn)生藍色沉淀（1）小組同學(xué)認為以上兩種檢驗方法，均能證明鐵發(fā)生了吸氧腐蝕。①實驗ⅰ中的現(xiàn)象是________________。②用化學(xué)用語解釋實驗ⅰ中的現(xiàn)象：________________。（2）查閱資料：具有氧化性。①據(jù)此有同學(xué)認為僅通過ⅱ中現(xiàn)象不能證明鐵發(fā)生了電化學(xué)腐蝕，理由是________________。②進行下列實驗，在實驗幾分鐘后的記錄如下表所示：實驗滴管試管現(xiàn)象溶液ⅲ蒸餾水無明顯變化ⅳNaCl溶液鐵片表面產(chǎn)生大量藍色沉淀ⅴ溶液無明顯變化a.以上實驗表明：在_____________條件下，溶液可以與鐵片發(fā)生反應(yīng)。b.為探究的存在對反應(yīng)的影響，小組同學(xué)將鐵片酸洗（用稀硫酸浸泡后洗凈）后再進行實驗ⅲ，發(fā)現(xiàn)鐵片表面產(chǎn)生藍色沉淀。此補充實驗表明的作用是_____________。（3）有同學(xué)認為上述實驗仍不嚴謹。為進一步探究的氧化性對實驗ⅱ結(jié)果的影響，又利用（2）中裝置繼續(xù)實驗。其中能證明以上影響確實存在的是_______（填字母）。實驗試劑現(xiàn)象A酸洗后的鐵片、溶液（已除）產(chǎn)生藍色沉淀B酸洗后的鐵片、和NaCl混合溶液（未除）產(chǎn)生藍色沉淀C鐵片、和NaCl混合溶液（已除）產(chǎn)生藍色沉淀D鐵片、和鹽酸混合溶液（已除）產(chǎn)生藍色沉淀

答案以及解析1.答案：B解析：A.電子不能進入電解質(zhì)溶液中，A錯誤；B.由分析可知，X為負極、Y為正極，故X電極上發(fā)生氧化反應(yīng)，Y電極上發(fā)生還原反應(yīng)，B正確；C.鋅為活潑金屬，做負極，則Y為石墨棒，X為Zn，C錯誤；D.氫得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，則氫氣產(chǎn)生在Y電極上；陰離子向負極遷移，則移向X電極，D錯誤；故選B。2.答案：D解析：由放電時的總反應(yīng)可知，Li元素化合價升高，則a極為負極，電極反應(yīng)式為；b極為正極，N元素化合價降低，電極反應(yīng)式為。由分析可知，a極為負極，b極為正極，電流從正極流向負極，即外電路中電流的方向為b極→電流表→a極，A項正確，不符合題意；b極為正極，N元素化合價降低，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為，B項正確，不符合題意；當(dāng)外電路中通過1mol時，理論上b極生成0.5mol，b極增加的質(zhì)量為，C項正確，不符合題意；電解液中陽離子移向正極，則電解液中向b極附近遷移，D項錯誤，符合題意。故選D。3.答案：A解析：金屬活動性Fe>Cu，故鐵球作負極，銅球作正極，鐵球失去，生成，質(zhì)量減小。溶液中在正極上得，被還原生成，銅球質(zhì)量不變，因此是A端低，B端高，A正確；溶液中在正極上得，被還原生成Ag在銅球上析出，銅球質(zhì)量增大，因此是A端低，B端高，B錯誤；溶液中在正極上得，被還原生成，鐵球質(zhì)量減少，銅球不變，因此A端低，B端高，C錯誤；杠桿為絕緣體時，直接發(fā)生Fe與溶液的反應(yīng)，F(xiàn)e置換出的Cu附著在Fe表面，質(zhì)量變大，則A端高，B端低，D錯誤。4.答案：A解析：由題意可知，該裝置的Ⅰ和Ⅱ是原電池的兩極，其中Ⅰ是負極，發(fā)生氧化反應(yīng)；Ⅱ是正極，發(fā)生還原反應(yīng)，有Cu析出。Ⅲ和Ⅳ是電解池的兩極，其中Ⅲ是陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)是，Ⅳ是陰極，所以電流方向為電極Ⅳ→→電極Ⅰ。綜上分析可知，A正確。5.答案：B解析：A.根據(jù)分析，原電池放電的過程中消耗硫酸，所以溶液的酸性減弱，A錯誤；B.根據(jù)分析，Pb為電池的負極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極質(zhì)量增加，B正確；C.根據(jù)分析，為電池的正極，在放電過程中得到電子被還原，發(fā)生還原反應(yīng)，C錯誤；D.原電池工作時，陰離子應(yīng)該向負極Pb移動，D錯誤；故選B。6.答案：A解析：電解池的左極區(qū)中的水失去電子生成氧氣，為陽極，電極反應(yīng)為，在酸性水溶液中隨著濃度的增大會轉(zhuǎn)化為，由質(zhì)量守恒和電子轉(zhuǎn)移守恒可知，生成的反應(yīng)為，所以電解時陽極區(qū)的不能通過離子交換膜，通過離子交換膜的應(yīng)為鈉離子，故A錯誤，D正確；右極區(qū)中的水得到電子生成氫氣，為陰極，電極反應(yīng)為，由得失電子守恒可知，生成和的物質(zhì)的量之比為1：2，則生成和的質(zhì)量比為8：1，故B正確；由陰極反應(yīng)可知，電解一段時間后陰極區(qū)溶液中的濃度增大，故C正確。7.答案：B解析：充電時為電解池，由電極A上“得電子成為Li”可知，鋰元素的化合價降低，發(fā)生還原反應(yīng)，故電極A作陰極，電極B作陽極。放電時為原電池，電解池的陰極為原電池的負極，電解池的陽極為原電池的正極。由電池截面結(jié)構(gòu)圖可知，集流體A與電極A相連，充電時電極A為陰極，集流體起導(dǎo)電作用，即集流體A與外接電源的負極相連，A正確；放電時，LiPON薄膜電解質(zhì)起傳導(dǎo)的作用，故沒有的損失，B不正確。8.答案：D解析：A.根據(jù)圖示可知，好氧電極b上發(fā)生反硝化反應(yīng)為硝酸根離子得電子生成氮氣，故電極反應(yīng)式為，A正確；B.電極上除發(fā)生反硝化反應(yīng)外，還有氧氣得電子的副反應(yīng)：，B正確；C.電極b為正極，電極方程式為：，電極a為負極，電極方程式為：，正極產(chǎn)生的H+通過質(zhì)子交換膜進入正極區(qū)，C正確；D.不考慮副反應(yīng)，每消耗1mol，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)24mol，根據(jù)電極反應(yīng)和元素守恒規(guī)律，則理論上可以處理的物質(zhì)的量應(yīng)4.8mol，由于電極b上副反應(yīng)，故每消耗1mol，可以處理的物質(zhì)的量小于4.8mol，D正確；故選D。9.答案：D解析：A.電池工作時，Pb為負極，失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，A錯誤；B.由題干化學(xué)方程式可知，電池工作時，電解質(zhì)溶液中的硫酸逐漸被消耗，pH逐漸增大，B錯誤；C.負極上硫酸根離子結(jié)合鉛離子生成硫酸鉛，正極上，硫酸根離子、氫離子與二氧化鉛反應(yīng)生成硫酸鉛，正極的電極反應(yīng)式為，C錯誤；D.負極的電極反應(yīng)式為，電極質(zhì)量均增加，正極的電極反應(yīng)式為，電極質(zhì)量均增加，D正確；10.答案：D解析：該裝置制備高純鉻和硫酸，甲池中Cr棒上得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，則Cr棒為陰極，陰極反應(yīng)為，石墨為陽極，陽極反應(yīng)為，連接陰極的電極a為負極，則b為正極，項均錯誤；甲池中通過交換膜進入乙池、丙池中生成的通過交換膜進入乙池，所以乙池中硫酸濃度增大，溶液的pH減小，C項錯誤；若有1mol離子通過A膜，則丙池生成，由關(guān)系式可知，理論上陽極生成0.25mol氣體，D項正確。11.答案：B解析：該裝置把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，故A錯誤；a極為陽極，電極反應(yīng)為、，所以a極周圍溶液的pH降低，故B正確；該裝置是在細菌生物作用下進行的，所以溫度過高會導(dǎo)致細菌死亡，的脫除率會減小，故C錯誤；b極上發(fā)生的反應(yīng)之一為，故D錯誤。12.答案：C解析：圖中鋼鐵設(shè)施作原電池的正極，正極金屬被保護不失去電子，A項錯誤；金屬M為原電池裝置的負極，原電池中負極金屬比正極金屬活潑，因此M的活動性比Fe的活動性強，B項錯誤；金屬M失去電子，電子經(jīng)導(dǎo)線流入鋼鐵設(shè)施，從而使鋼鐵設(shè)施表面積累大量電子，自身金屬不再失去電子而被保護，C項正確；海水中的離子濃度大于河水中的離子濃度，離子濃度越大，溶液的導(dǎo)電性越強，因此鋼鐵設(shè)施在海水中的腐蝕速率比在河水中的大，D項錯誤。13.答案：B解析：A.粗銅精煉和電鍍銅的陰極電極反應(yīng)均為，電極反應(yīng)相同，A正確；B.根據(jù)轉(zhuǎn)化為和Cu2+，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為6+2，每回收理論上步驟①中轉(zhuǎn)移電子數(shù)為，B錯誤；C.步驟②電解后的溶液主要成分為硫酸，可以參與循環(huán)，在步驟①中使用，C正確；D.硝酸能溶解銀而不能溶解Au，可以用硝酸分離出濾渣X中的Au，D正確；答案選B。14.答案：（1）①；；②（2）④⑤；（3）0.0015；87.5％（4）；解析：（1）根據(jù)電子的流向可知，a電極為負極，在燃料電池中通入燃料的一極為負極，即A處加入的是，a電極為負極，發(fā)生氧化反應(yīng)，故a處的電極反應(yīng)式是；當(dāng)消耗標準狀況下，即時，根據(jù)電極反應(yīng)方程式：可知，導(dǎo)線上轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量是；(2)①當(dāng)說明正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率，一定達到化學(xué)平衡狀態(tài)；②恒溫恒容時，氣體壓強與氣體物質(zhì)的量成正比因此當(dāng)壓強不變時，一定達到化學(xué)平衡狀態(tài)；③密閉容器中混合氣體的密度是變量，當(dāng)不變時定達到化學(xué)平衡狀態(tài)；④密閉容器中的體積分數(shù)一直為定值，不能說明該反應(yīng)一定達到化學(xué)平衡狀態(tài)；⑤密閉