1、第四章化学反应与电能第四章化学反应与电能 章末核心素养整合章末核心素养整合 一、新型化学电源 1.(2020 课标全国，12)一种高性能的碱性硼化钒(VB2)空气电池如图所示，其中 在 VB2电极収生反应：VB216OH11e=VO3 4 2B(OH) 44H2O 该电池工作时，下列说法错误的是( ) A.负载通过 0.04 mol 电子时，有 0.224 L(标准状况)O2参不反应 B.正极区溶液的 pH 降低、负极区溶液的 pH 升高 C.电池总反应为 4VB211O220OH6H2O=8B(OH) 44VO34 D.电流由复合碳电极经负载、VB2电极、KOH 溶液回到复合碳电极 答案 B
2、 解析 由题给信息知 VB2电极上发生失电子的氧化反应，则 VB2电极为负极，复 合碳电极为正极， 正极发生还原反应， 电极反应式为： O24e 2H 2O=4OH ， 则电路中通过 0.04 mol e 时，正极有 0.01 mol O 2参加反应，其在标准状况下的体 积为 0.224 L，A 项正确；由正、负极的电极反应式可知，该电池工作时，负极区 溶液的 pH 降低， 正极区溶液的 pH 升高， B 项错误； 电池的总反应方程式为 4VB2 11O220OH 6H 2O=8B(OH) 44VO3 4，C 项正确；电流与电子的流动方向 相反， 电流从正极出发， 沿负载流向负极， 再经过溶液
3、最终回到正极， D 项正确。 2.(2020 山东学业水平等级考试，10)微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装 置，利用微生物处理有机废水获得电能，同时可实现海水淡化。现以 NaCl 溶液 模拟海水， 采用惰性电极， 用下图装置处理有机废水(以含 CH3COO的溶液为例)。 下列说法错误的是( ) A.负极反应为 CH3COO2H2O8e=2CO27H B.隔膜 1 为阳离子交换膜，隔膜 2 为阴离子交换膜 C.当电路中转秱 1 mol 电子时，模拟海水理论上除盐 58.5 g D.电池工作一段时间后，正、负极产生气体的物质的量之比为 21 答案 B 解析 结合图示可知放电时的电极反应如下：
4、 电极名称 电极反应 负极(a 极) CH3COO2H2O8e=2CO27H 正极(b 极) 2H2e=H2 根据上述分析可知， A 项正确； 该电池工作时， Cl 向 a 极移动， Na向 b 极移动， 即隔膜 1 为阴离子交换膜，隔膜 2 为阳离子交换膜，B 项错误；电路中转移 1 mol 电子时，向 a 极和 b 极分别移动 1 mol Cl 和 1 mol Na，则模拟海水理论上可除 盐 58.5 g，C 项正确；电池工作时负极产生 CO2，正极产生 H2，结合正、负极的 电极反应知，一段时间后，正极和负极产生气体的物质的量之比为 21，D 项正 确。 二、可充电电池 3.(2020
5、天津学业水平等级考试，11)熔融钠硫电池性能优良，是具有应用前景的 储能电池。 如图中的电池反应为 2NaxS 放电 充电 Na2Sx(x53， 难溶于熔融硫)。 下列说法错误的是( ) A.Na2S4的电子式为 B.放电时正极反应为 xS2Na2e=Na2Sx C.Na 和 Na2Sx分别为电池的负极和正极 D.该电池是以 Na- - Al2O3为隔膜的二次电池 答案 C 解析 Na2S4中 S2 4中硫原子间以非极性键结合，每个硫原子最外层均达到 8 电子 稳定结构，A 项正确；放电时正极上 S 发生还原反应，正极反应为 xS2Na 2e =Na 2Sx，B 项正确；熔融钠为负极，熔融硫(
6、含碳粉)为正极，C 项错误；由图 可知，D 项正确。 4.(2020 课标全国，12)科学家近年収明了一种新型 ZnCO2水介质电池。电池 示意图如下，电极为金属锌和选择性催化材料。放电时，温室气体 CO2被转化为 储氢物质甲酸等，为解决环境和能源问题提供了一种新途径。 下列说法错误的是( ) A.放电时，负极反应为 Zn2e4OH=Zn(OH)2 4 B.放电时，1 mol CO2转化为 HCOOH，转秱的电子数为 2 mol C.充电时，电池总反应为 2Zn(OH)2 4 =2ZnO24OH2H2O D.充电时，正极溶液中 OH浓度升高 答案 D 解析 由题给装置图可知， 放电时负极锌失去
7、电子后结合 OH 生成 Zn(OH)2 4， 负 极反应为 Zn2e 4OH=Zn(OH)2 4，A 项正确；放电时，正极上 CO2得电子 生成 HCOOH， CO2中 C 的化合价为4， HCOOH 中 C 的化合价为2， 1 mol CO2 转化为 1 mol HCOOH，转移 2 mol 电子，B 项正确；充电时阴极上 Zn(OH)2 4参与 反应得到锌，阳极上 H2O 参与反应得到氧气，电池总反应为 2Zn(OH)2 4=2Zn O24OH 2H 2O， C 项正确； 充电时， 阳极上发生失电子的氧化反应： 2H2O 4e =O 24H ，氢氧根离子浓度降低，D 项错误。 三、电解原理
8、的应用 5.(2020 课标全国， 12)电致变色器件可智能调控太阳光透过率， 从而实现节能。 下图是某电致变色器件的示意图。当通电时，Ag注入到无色 WO3薄膜中，生成 AgxWO3，器件呈现蓝色，对于该变化过程，下列叙述错误的是( ) A.Ag 为阳极 B.Ag由银电极向变色层迁秱 C.W 元素的化合价升高 D.总反应为：WO3xAg=AgxWO3 答案 C 解析 根据题图可知，该装置为电解池，由通电时 Ag 注入到无色 WO 3薄膜中， 生成 AgxWO3，可知 Ag 为该电解池的阳极，透明导电层为该电解池的阴极，结合 题给信息可写出阳极和阴极的电极反应式分别为Age =Ag和xAgWO
9、 3 xe =Ag xWO3。根据上述分析可知 Ag 为阳极，A 项正确；电解池工作时，Ag 向阴极移动，即 Ag 由银电极向变色层迁移，B 项正确；结合上述分析可知 WO 3 在阴极发生还原反应，即 W 元素的化合价降低，C 项错误；结合阳极和阴极的电 极反应式可写出总反应为 WO3xAg=AgxWO3，D 项正确。 6.(2020 山东学业水平等级考试，13)采用惰性电极，以去离子水和氧气为原料通 过电解法制备双氧水的装置如图所示。忽略温度变化的影响，下列说法错误的是 ( ) A.阳极反应为 2H2O4e=4HO2 B.电解一段时间后，阳极室的 pH 未变 C.电解过程中，H由 a 极区向
10、 b 极区迁秱 D.电解一段时间后，a 极生成的 O2不 b 极反应的 O2等量 答案 D 解析 结合题图，可知 a 极上产生 O2，发生的反应为水被氧化生成 O2的反应， 即 a 极为阳极，b 极为阴极，电极反应式如表： 电极名称 电极反应式 a 极(阳极) 2H2O 4e =4H O2 b 极(阴极) 2HO22e=H2O2 结合上述分析可知，A 项正确；电解一段时间后，溶液中 H 浓度未变，即阳极室 的 pH 未变， B 项正确； 电解过程中 H 通过质子交换膜， 从 a 极区向 b 极区迁移， C 项正确；由阴、阳极的电极反应式，可知电解一段时间后，b 极消耗 O2的量是 a 极生成
11、O2的量的 2 倍，即 a 极生成的 O2与 b 极反应的 O2的量不相等，D 项错 误。 四、金属的腐蚀与防护 7.(2020 江苏化学，11)将金属 M 连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的 腐蚀。在如图所示的情境中，下列有关说法正确的是( ) A.阴极的电极反应式为 Fe2e=Fe2 B.金属 M 的活动性比 Fe 的活动性弱 C.钢铁设施表面因积累大量电子而被保护 D.钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的快 答案 C 解析 根据图示可知金属 M 失电子，为原电池的负极(图示为阳极)，钢铁设施为 原电池的正极(图示为阴极)，此方法属于牺牲阳极法。该装置中阴极发生还原反 应，A 项
12、错误；金属 M 被氧化，即金属活动性：MFe，B 项错误；钢铁设施为 原电池的正极，表面积累大量电子而被保护，C 项正确；海水中含有大量的 NaCl 等电解质，而河水中电解质较少，故钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的 慢，D 项错误。 8.(2017 课标全国，11)支撑海港码头基础的防腐技术，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 述丌正确的是( ) 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 答案 C 解析 钢管桩接电源的负极，高硅铸铁接电源的正极，通电后，外电路中的电子 从高硅铸铁(阳极)流向正极，从负极流向钢管桩(阴极)，A、B 正确；C 项，题给 信息高硅铸铁为“惰性辅助阳极”不损耗，错误。