从巩固到提高高考化学二轮微专题28 原电池与电极反应

试卷更新日期：2023-02-13 类型：二轮复习

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一、单选题

1. 少量 $N a_{2} O_{2}$ 与 $H_{2} O$ 反应生成 $H_{2} O_{2}$ 和 $N a O H$ 。下列说法正确的是（）

A、 $N a_{2} O_{2}$ 的电子式为 B、 $H_{2} O$ 的空间构型为直线形 C、 $H_{2} O_{2}$ 中O元素的化合价为-1 D、 $N a O H$ 仅含离子键

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2. 下列符号表征或说法正确的是（）

A、 $H_{2} S$ 电离： $H_{2} S ⇌_{}^{} 2 H^{+} + S^{2 -}$ B、 $N a$ 位于元素周期表p区 C、 $C O_{3}^{2 -}$ 空间结构：平面三角形 D、 $K O H$ 电子式：

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3. 磷酰三叠氮是一种高能分子，结构简式为 $O = P {(N_{3})}_{3}$ 。下列关于该分子的说法正确的是（）

A、为非极性分子 B、立体构型为正四面体形 C、加热条件下会分解并放出 $N_{2}$ D、分解产物 $N P O$ 的电子式为 $N ⋮ ⋮ P ： O_{· ·}^{· ·} ：$

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4. 下列化学用语或图示表达错误的是（）

A、乙炔的结构简式： $H C \equiv C H$ B、顺 $- 2 -$ 丁烯的分子结构模型： C、基态 $S i$ 原子的价层电子的轨道表示式： D、 $N a_{2} O_{2}$ 的电子式：

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5. 下列方程式与所给事实不相符的是（）

A、加热 $N a H C O_{3}$ 固体，产生无色气体： $2 N a H C O_{3} \begin{array}{l} \underline{\underline{Δ}} \end{array} N a_{2} C O_{3} + H_{2} O + C O_{2} ↑$ B、过量铁粉与稀硝酸反应，产生无色气体： $F e + N O_{3}^{-} + 4 H^{+} = F e^{3 +} + N O ↑ + 2 H_{2} O$ C、苯酚钠溶液中通入 $C O_{2}$ ，出现白色浑浊： D、乙醇、乙酸和浓硫酸混合加热，产生有香味的油状液体： $C H_{3} C H_{2} O H + C H_{3} C O O H ⇌_{浓硫酸}^{Δ} C H_{3} C O O C H_{2} C H_{3} + H_{2} O$

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6. $_{8}^{13} O$ 、 $_{8}^{15} O$ 的半衰期很短，自然界中不能稳定存在。人工合成反应如下： $_{8}^{16} O +_{2}^{3} H e \to_{8}^{13} O +_{b}^{a} X$ ； $_{8}^{16} O +_{2}^{3} H e \to_{8}^{15} O +_{n}^{m} Y$ 。下列说法正确的是（）

A、X的中子数为2 B、X、Y互为同位素 C、 $_{8}^{13} O$ 、 $_{8}^{15} O$ 可用作示踪原子研究化学反应历程 D、自然界不存在 $_{8}^{13} O_{2}$ 、 $_{8}^{15} O_{2}$ 分子是因其化学键不稳定

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7. 下列消毒剂的有效成分属于盐的是（）

A、高锰酸钾溶液 B、过氧乙酸溶液 C、双氧水 D、医用酒精

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8. 某水处理剂由纳米铁粉附着在多孔炭粉的表面复合而成，利用原电池原理处理弱酸性废水中的NO₃^－时，其表面发生如图所示反应。下列说法正确的是（）

A、电池工作时，H⁺向负极移动 B、正极附近溶液的酸性增强 C、负极电极式：Fe－3e^－＝Fe³⁺ D、与单独使用纳米铁粉相比，该水处理剂能加快NO₃^－的除去速率

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9. 某科研小组利用下图装置完成乙炔转化为乙烯的同时为用电器供电。其中锌板处发生的反应有：① $Z n - 2 e^{-} = Z n^{2 +}$ ；② $Z n^{2 +} + 4 O H^{-} = {[Z n {(O H)}_{4}]}^{2 -}$ ；③ ${[Z n {(O H)}_{4}]}^{2 -} = Z n O + 2 O H^{-} + H_{2} O$ 。下列说法错误的是（）

A、电极a的电势高于电极b的电势 B、放电过程中正极区KOH溶液浓度保持不变 C、电极a上发生的电极反应式为 $C_{2} H_{2} + 2 H_{2} O + 2 e^{-} = C_{2} H_{4} + 2 O H^{-}$ D、电解足量 $C u S O_{4}$ 溶液，理论上消耗2.24L(标准状况) $C_{2} H_{2}$ 时，生成6.4gCu

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10. 盐酸羟胺(NH₂OH·HCl)是一种易溶盐，可用作还原剂和显像剂，其溶于水后完全电离为NH₃OH⁺与Cl^-。利用原电池原理制备盐酸羟胺的装置如下图所示。下列说法错误的是（）

A、Pt电极作负极，发生氧化反应 B、含Fe催化电极上的反应为： NO+3e^- +4H⁺=NH₃OH⁺ C、该装置工作时，负极区溶液和正极区溶液的pH均保持不变 D、每制取0.1 mol NH₂OH·HCl，有3.36L (标准状况) H₂参与反应

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11. 利用假单胞菌分解有机物的电化学原理如图所示。下列说法错误的是（）

A、该过程将化学能转化为电能 B、电子流向：B电极→用电器→A电极 C、A电极上发生氧化反应，电极反应式为：X-2e^-=Y+2H⁺ D、当外电路通过4N_A电子时，消耗标准状况下氧气的体积为22.4L

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12. 目前固体电解质在制造全固态电池及其它传感器、探测器等方面的应用日益广泛。如 $R b A g_{4} I_{5}$ 晶体，其中迁移的离子全是 $A g^{+}$ 。利用 $R b A g_{4} I_{5}$ 晶体，可以制成电化学气敏传感器，下图是一种测定 $O_{2}$ 含量的气体传感器示意图。被分析的 $O_{2}$ 可以透过聚四氟乙烯薄膜，由电池电动势变化可以得知 $O_{2}$ 的含量。
在气体传感器工作过程中，下列说法错误的是（）

A、 $O_{2}$ 含量的变化会引起电位计示数的变化 B、理论上，每0.1mol $O_{2}$ 参与反应，银电极质量就减小43.2g C、多孔石墨电极上的反应可表示为 $I_{2} + 2 R b^{+} + 2 e^{-} = 2 R b I$ D、传感器工作时 $R b A g_{4} I_{5}$ 晶体中 $A g^{+}$ 的量保持不变

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13. 一种铝—空气电池放电过程如图所示，下列关于该电池放电时的说法正确的是（）

A、a极发生还原反应 B、 $O H^{-}$ 往b极迁移 C、每转移4mol电子，正极消耗1mol空气 D、负极电极反应式： $A l - 3 e^{-} + 4 O H^{-} = A l O_{2}^{-} + 2 H_{2} O$

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14. 利用微生物电池去除废水中的 $N H_{4}^{+}$ ，装置如下。下列说法正确的是（）

A、A为质子交换膜， $H^{+}$ 从膜的右边向左边移动 B、该系统为化学能转化为电能，再电能转化为化学能 C、两极产生的 $C O_{2}$ 与 $N_{2}$ 的物质的量比为5：1 D、好氧反应器发生反应时，内部溶液的 $p H$ 升高

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15. 氢氧熔融碳酸盐燃料电池是一种高温电池，具有效率高、无污染、燃料多样、余热利用价值高等优点，电池的工作原理如图所示。下列有关说法正确的是（）

A、该电池在常温下也能正常工作 B、H₂通入负极，发生还原反应 C、正极反应式为O₂+ 2CO₂+4e^- =2 $C O_{3}^{2 -}$ D、电池工作时，外电路中流过2 mol电子，消耗22.4L H₂

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16. 我国科研人员将单独脱除 $S O_{2}$ 的反应与 $H_{2} O_{2}$ 的制备反应相结合，实现协同转化。
①单独制备 $H_{2} O_{2}$ ： $2 H_{2} O + O_{2} = 2 H_{2} O_{2}$ ，不能自发进行。
②单独脱除 $S O_{2}$ ： $4 O H^{-} + 2 S O_{2} + O_{2} = 2 S O_{4}^{2 -} + 2 H_{2} O$ ，能自发进行协同转化装置如下图(在电场作用下，双极膜中间层的 $H_{2} O$ 解离为 $O H^{-}$ 和 $H^{+}$ ，并向两极迁移)。
下列分析错误的是（）

A、反应②释放的能量可以用于反应① B、产生 $H_{2} O_{2}$ 的电极反应： $O_{2} + 2 e^{-} + 2 H^{+} = H_{2} O_{2}$ C、反应过程中不需补加稀 $H_{2} S O_{4}$ D、协同转化总反应： $S O_{2} + O_{2} + 2 H_{2} O = H_{2} O_{2} + H_{2} S O_{4}$

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17. 储量丰富、成本低的新型电池系统引起了科学家的广泛关注。由于K⁺能够可逆地嵌入/脱嵌石墨电极，开发了基于钾离子电解液(KPF₆)的新型双碳电池[碳微球(C)为正极材料，膨胀石墨( $C_{y}^{*}$ )为负极材料]，充电时总反应为： $C_{y}^{*}$ +xK⁺+xC+ $x P F_{6}^{-}$ = $K_{x} C_{y}^{*}$ +xC(PF₆)，如图所示。下列叙述错误的是（）

A、放电时，K⁺在电解液中由A极向B极迁移但并未嵌入碳微球中 B、充电时，B极的电极反应式为xC(PF₆)+xe^-=xC+ $x P F_{6}^{-}$ C、放电时，每转移0.2mol电子时，电解液增重36.8g D、充放电过程中， $P F_{6}^{-}$ 在碳微球电极上可逆地嵌入/脱嵌

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二、综合题

18. 氢气是一种清洁能源，绿色环保制氢技术研究具有重要意义。

(1)、“ $C u C l - H_{2} O$ 热电循环制氢”经过溶解、电解、热水解和热分解4个步骤，其过程如图所示。
①电解在质子交换膜电解池中进行。阳极区为酸性 $C u C l_{2}^{-}$ 溶液，阴极区为盐酸，电解过程中 $C u C l_{2}^{-}$ 转化为 $C u C l_{4}^{2 -}$ 。电解时阳极发生的主要电极反应为(用电极反应式表示)。
②电解后，经热水解和热分解的物质可循环使用。在热水解和热分解过程中，发生化合价变化的元素有(填元素符号)。

(2)、“ $F e - H C O_{3}^{-} - H_{2} O$ 热循环制氢和甲酸”的原理为：在密闭容器中，铁粉与吸收 $C O_{2}$ 制得的 $N a H C O_{3}$ 溶液反应，生成 $H_{2}$ 、 $H C O O N a$ 和 $F e_{3} O_{4}$ ； $F e_{3} O_{4}$ 再经生物柴油副产品转化为Fe。
①实验中发现，在 $300 ℃$ 时，密闭容器中 $N a H C O_{3}$ 溶液与铁粉反应，反应初期有 $F e C O_{3}$ 生成并放出 $H_{2}$ ，该反应的离子方程式为。
②随着反应进行， $F e C O_{3}$ 迅速转化为活性 $F e_{3} O_{4 - x}$ ，活性 $F e_{3} O_{4 - x}$ 是 $H C O_{3}^{-}$ 转化为 $H C O O^{-}$ 的催化剂，其可能反应机理如图所示。根据元素电负性的变化规律。如图所示的反应步骤Ⅰ可描述为。
③在其他条件相同时，测得Fe的转化率、 $H C O O^{-}$ 的产率随 $C (H C O_{3}^{-})$ 变化如题图所示。 $H C O O^{-}$ 的产率随 $c (H C O_{3}^{-})$ 增加而增大的可能原因是。

(3)、从物质转化与资源综合利用角度分析，“ $F e - H C O_{3}^{-} - H_{2} O$ 热循环制氢和甲酸”的优点是。

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19. 工业上以氟磷灰石[

C a_{5} F {(P O_{4})}_{3}

，含

S i O_{2}

等杂质]为原料生产磷酸和石膏，工艺流程如下：

回答下列问题：

(1)、酸解时有

H F

产生。氢氟酸与

S i O_{2}

反应生成二元强酸

H_{2} S i F_{6}

，离子方程式为。

(2)、部分盐的溶度积常数见下表。精制Ⅰ中，按物质的量之比

n (N a_{2} C O_{3}) ： n (S i F_{6}^{2 -}) = 1 ： 1

加入

N a_{2} C O_{3}

脱氟，充分反应后，

c (N a^{+}) =

m o l \cdot L^{- 1}

；再分批加入一定量的

B a C O_{3}

，首先转化为沉淀的离子是。

	$B a S i F_{6}$	$N a_{2} S i F_{6}$	$C a S O_{4}$	$B a S O_{4}$
$K_{s p}$	$1.0 \times 1 0^{- 6}$	$4.0 \times 1 0^{- 6}$	$9.0 \times 1 0^{- 4}$	$1.0 \times 1 0^{- 10}$

(3)、

S O_{4}^{2 -}

浓度(以

S O_{3} %

计)在一定范围时，石膏存在形式与温度、

H_{3} P O_{4}

浓度(以

P_{2} O_{5} %

计)的关系如图甲所示。酸解后，在所得

100 ℃

、

P_{2} O_{5} %

为45的混合体系中，石膏存在形式为(填化学式)；洗涤时使用一定浓度的硫酸溶液而不使用水，原因是，回收利用洗涤液X的操作单元是；一定温度下，石膏存在形式与溶液中

P_{2} O_{5} %

和

S O_{3} %

的关系如图乙所示，下列条件能实现酸解所得石膏结晶转化的是(填标号)。

A． $65 ℃$ 、 $P_{2} O_{5} % = 15$ 、 $S O_{3} % = 15$ B． $80 ℃$ 、 $P_{2} O_{5} % = 10$ 、 $S O_{3} % = 20$

C． $65 ℃$ 、 $P_{2} O_{5} % = 10$ 、 $S O_{3} % = 30$ D． $80 ℃$ 、 $P_{2} O_{5} % = 10$ 、 $S O_{3} % = 10$

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20. 废旧太阳能电池CIGS具有较高的回收利用价值，其主要组成为Culn_0.5Ga_0.5Se₂。某探究小组回收处理流程如图：
已知：①镓(Ga)和铟(In)位于元素周期表ⅢA族，镓与铝元素相邻。
②硒(Se)位于元素周期表ⅥA族。
回答下列问题：

(1)、镓(Ga)原子结构示意图为。

(2)、“酸浸氧化”时发生的主要氧化还原反应的离子方程式为。

(3)、滤液Ⅰ中所含金属元素名称为。

(4)、“滤渣Ⅰ”与SOCl₂混合前需要洗涤、干燥，检验滤渣Ⅰ中SO $_{4}^{2 -}$ 是否洗净的操作：；SOCl₂与一定量的水反应能产生两种气体，其中一种气体能使品红溶液褪色，写出SOCl₂水解的化学方程式；“加热回流”中SOCl₂的作用：一种是将氢氧化物转化为氯化物，另一种是。

(5)、浓缩结晶后所得的GaCl₃在“高温气相沉积”过程中发生的化学反应方程式为。

(6)、如图表示氮化镓与铜组装成的人工光合系统的电池工作原理。电池工作时H⁺向(填“左”或“右”)池移动；当电路中转移1.6mol电子时，电池中液体质量(填“增重”还是“减轻”)g。

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21. 由于油价飙升、能源多样化和能源供应安全需求，以及全球环境问题，使天然气成为一种全球性的能源，也使氢气被视为未来的能源媒介。国际上最为有效的制氢工艺是甲烷水蒸气重整反应，涉及的主要反应如下：
反应I：CH₄(g)+ H₂O(g) $\overset{}{⇌}$ CO(g) +3H₂(g) △H₁=+206 kJ·mol^-1
反应II：CH₄(g)+ 2H₂O(g) $\overset{}{⇌}$ CO₂(g)+4H₂(g) △H₂=+165 kJ·mol^-1
反应III：CO(g)+ H₂O(g) $\overset{}{⇌}$ CO₂(g)+H₂(g) △H₃
回答下列问题：

(1)、△H₃=。已知 $l n K = - \frac{Δ H}{R} \cdot \frac{1}{T} + C$ (R、C为常数)，反应I、II、III的平衡常数与温度T的变化关系如图甲所示，其中表示反应II的是曲线(填标号)。

(2)、不同压强下，将甲烷和水蒸气按照物质的量之比为1：3的比例投料，测得平衡状态下某物质随温度的变化如图乙所示。图中纵坐标可以表示(填“CH₄转化率”或“CO₂物质的量分数”)，压强p₁、p₂、p₃由大到小的顺序是。

(3)、一定条件下，向恒容容器中以物质的量之比为1：3的比例投入甲烷和水蒸气，达到平衡时，甲烷和水蒸气的转化率分别是80%和40%，则H₂的物质的量分数x(H₂)= $(x = \frac{该气体分子的物质的量}{气体分子的总物质的量})$ ，反应III以物质的量分数表示的平衡常数K_x=。 (可用分数表示)

(4)、一种高性能甲烷燃料电池的工作原理如图丙所示，使用特定催化剂只发生反应I，以熔融碳酸盐(MCO₃)为电解质，燃料电池负极的电极反应式为。

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22. 大气污染物主要有氮的氧化物NO_x和硫的氧化物SO₂等。请回答下列问题：

(1)、NO₂有较强的氧化性，能将SO₂氧化成SO₃ ，自身被还原为NO。已知下列两反应过程中能量变化如图1、图2所示，则NO₂氧化SO₂生成SO₃(g)的热化学方程式为。若上述反应过程中正反应的活化能E_a=112.2 kJ·mol^-1 ，则逆反应的活化能E_b= kJ·mol^-1。

(2)、研究发现，NO_x是雾霾的主要成分之一，NH₃催化还原氮氧化物(SCR)技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术。已知：4NH₃(g) + 6NO(g) $\overset{}{⇌}$ 5N₂(g)+6H₂O(g) ΔH=﹣1810kJ·mol^-1 ，相同条件下，在2 L恒容密闭容器中，选用不同的催化剂，上述反应产生N₂的物质的量随时间变化如图3所示。
①在A、B、C三种催化剂的作用下，清除氮氧化物反应的活化能分别表示为E_a(A)、E_a(B)、E_a(C) ，根据图3曲线，判断三种催化剂条件下，活化能由小到大的顺序为。
②在氨气足量时，反应在催化剂A的作用下，经过相同时间，测得脱氮率随反应温度的变化情况如图4所示，据图可知，在相同的时间内，温度对脱氮率的影响是，其可能的原因是(已知A、B催化剂在此温度范围内不失效)。

(3)、NO和CO均为汽车尾气的成分，在催化转换器中二者可发生反应减少尾气污染。已知：2NO(g) +2CO(g) $\overset{}{⇌}$ N₂(g) +2CO₂(g) ΔH ＜0. 若一定温度下，向恒容容器中通入等物质的量的NO和CO气体，测得容器中压强随时间的变化关系如下表所示：
t/ min
0
1
2
3
4
5
p/kPa
400
370
346
330
320
320
假设反应在恒定温度和标准压强下进行，则 $K^{θ}$ = (标准平衡常数 $K^{θ} = \frac{\frac{p_{N_{2}}}{p^{θ}} \times {(\frac{p_{C O_{2}}}{p^{θ}})}^{2}}{{(\frac{p_{N O}}{p^{θ}})}^{2} \times {(\frac{p_{C O}}{p^{θ}})}^{2}}$ ，其中 $p^{θ}$ 为标准压强(1 ×10⁵ Pa)， $p_{N O 、} p_{C O} 、 p_{N_{2}}$ 和 ${p_{C O}}_{2}$ ，为各组分的平衡分压，如 $p_{N O}$ = $x_{N O}$ ·p_总， p_总为平衡总压， $x_{N O}$ 为平衡系统中NO的物质的量分数)。

(4)、用电化学原理可以减少SO₂排放，其装置如图5所示。H₂O₂从口进入，右侧电极的电极反应式为，若电路中通过2mol电子时，负极区n(H₂SO₄)=。

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t/ min	0	1	2	3	4	5
p/kPa	400	370	346	330	320	320

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一、单选题

二、综合题

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