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1.2化学能与电能的转化
一．选择题（共16小题）
1．（2025秋 徐州期中）一种光电催化脱除SO2的工作原理如图所示。工作时，光催化Fe2O3电极产生电子和空穴，双极膜中H2O解离的H+和OH﹣分别向两极迁移。下列说法不正确的是（　　）
A．空穴和电子的产生驱动了脱除SO2与制备H2O2的发生
B．双极膜中H2O解离的OH﹣向GDE电极移动
C．左室发生的电极反应式：
D．工作一段时间，当电路中转移1mole﹣，右室增重17g
2．（2025秋 高邮市期中）电催化还原是CO2资源化的又一途径。一种有机多孔电极材料（铜粉沉积在一种含碳有机物的骨架上）电催化还原CO2的装置示意图如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．该装置工作时将化学能转化为电能
B．电极a应连接电源的负极
C．电路上每转移2mol电子，a电极处放出11.2L氧气
D．电极b上，由CO2生成CH3OH的电极反应式为：CO2+6e﹣+6H+＝CH3OH+H2O
3．（2025秋 无锡期中）全钒液流电池电解处理含NH4NO3废水制备硝酸和氨水的原理如图所示。a、b、c、d电极均为惰性电极。下列说法正确的是（　　）
A．装置甲实现了电能转化为化学能
B．d电极为阳极，隔膜2为阳离子交换膜
C．全钒液流电池放电时，a电极的电极反应式为
D．当装置乙中产生气体33.6L（标准状况）时，装置甲中理论上有2mol H+通过质子交换膜
4．（2024秋 如皋市月考）一种O2辅助的Al—CO2电池工作原理如图所示，电池使用AlCl3溶液作电解质溶液，反应后有Al2（C2O4）3沉淀生成。下列说法正确的是（　　）
A．电池工作将电能转化为化学能
B．正极区的总反应为6CO2+6e﹣+2Al3+＝Al2（C2O4）3↓
C．放电时电子经导线移向铝电极
D．常温时，铝电极质量减少2.7g，理论上消耗6.72LCO2
5．（2025秋 镇江月考）电解法转化CO2可实现CO2资源化利用。电解CO2制HCOOH的原理如题图所示。下有关说法正确的是（　　）
A．Pt片接电源负极
B．Sn片上发生的电极反应式为：
C．每产生1mol HCOO﹣，阳离子交换膜中有4mol K+通过
D．电解一段时间后，阳极区的KHCO3溶液浓度降低
6．（2025秋 姑苏区校级月考）电催化是利用催化剂电极进行电解以实现物质转变的前沿方法。使用单原子催化剂电催化将CO2转化为CO的部分机理如图所示。下列说法不正确的是（　　）
A．该催化过程在电解池的阴极进行
B．甲到乙的过程中CO2分子内化学键断裂
C．步骤Ⅲ有水生成
D．该过程电极反应为
7．（2025秋 姑苏区校级月考）下列实验原理、操作及装置能达到实验目的的是（　　）
A．粗铜冶炼 B．测H2O2分解速率
C．构建锌铜原电池 D．保护水体中钢铁设备
A．A B．B C．C D．D
8．（2025秋 南通月考）一种二次储能电池的构造示意图如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．放电时，电能转化为化学能
B．放电时，右侧H+通过质子交换膜向左侧电极移动
C．充电时，左侧电极方程式为：Pb﹣2e﹣═PbSO4
D．充电时，每生成1mol Fe3+时，理论上有1mol H+通过质子交换膜
9．（2025 无锡一模）用热再生氨电池处理含Cu2+电镀废液的装置如图，该装置由电池部分和热再生部分组成：电池部分中，a极室为（NH4）2SO4—NH3混合液，B极室为（NH4）2SO4溶液；热再生部分加热a极室流出液，使分解。下列说法不正确的是（　　）
A．装置中的离子交换膜为阳离子交换膜
B．a极的电极反应为：
C．电池部分的总反应为：
D．该方法可以富集Cu2+并产生电能，同时循环利用NH3
10．（2025秋 鼓楼区校级月考）以Pt为电极，一定浓度的NaBr溶液为电解液，采用电解和催化相结合的循环方式，可实现高效制H2和O2装置如图所示。下列说法不正确的是（　　）
A．电极a连接电源负极
B．电解总反应式为Br﹣+3H2O3H2↑
C．Z为O2加入的Y为H2O
D．催化阶段反应产物的物质的量之比n（Z）：n（Br﹣）＝2：3
11．（2025秋 吴江区校级月考）用电解Na2SO4溶液（图1）后的石墨电极1、2探究氢氧燃料电池，重新取Na2SO4溶液并用图2装置按ⅰ→ⅳ顺序依次完成实验。
实验 电极Ⅰ 电极Ⅱ 电压/V 关系
ⅰ 石墨1 石墨2 a a＞d＞c＞b＞0
ⅱ 石墨1 新石墨 b
ⅲ 新石墨 石墨2 c
ⅳ 石墨1 石墨2 d
下列分析不正确的是（　　）
A．a＞0，说明实验ⅰ中形成原电池，反应为2H2+O2＝2H2O
B．b＜d，是因为ⅱ中电极Ⅱ上缺少H2作为还原剂
C．c＞0，说明ⅲ中电极Ⅰ上有O2发生反应
D．d＞c，是因为电极Ⅰ上吸附H2的量：ⅳ＞ⅲ
12．（2025 镇江模拟）新型高性能LMO—H可充电电池的正极材料中可反复进行Li+的嵌入和脱出反应。利用该电池电解CO2可以制取CH3OH，其电解原理如图所示。双极膜内为水，电解时双极膜内的水解离成H+和OH﹣分别向两侧发生迁移。下列说法错误的是（　　）
A．电池放电时，正极反应式为2Li1﹣xMn2O4+2xLi++2xe﹣＝2LiMn2O4
B．电池充电时，总反应为：2LiMn2O4+2xH2O═xH2+2Li1﹣xMn2O4+2xLi++2xOH﹣
C．连接Pt/C催化电极的电极反应式为：CO2+6e﹣+6H+＝CH3OH+H2O
D．当催化电极生成48gCH3OH时，阳极室溶液减少的质量为72g
13．（2025春 铜山区期中）铅蓄电池放电时的工作原理可表示为PbO2+Pb+2H2SO4＝2PbSO4+2H2O，其构造示意图如图所示。下列有关说法正确的是（　　）
A．电池工作时，H+移向PbO2极移动
B．电池工作时，负极质量减小
C．电池工作时，PbO2发生氧化反应
D．每生成1mol PbSO4，转移电子数为2×6.02×1023
14．（2025春 京口区校级期末）以不同材料修饰的Pt为电极，一定浓度的NaBr溶液为电解液，采用电解和催化相结合的循环方式，可实现高效制H2和O2，装置如图所示。下列说法错误的是（　　）
A．电极a连接电源负极
B．加入Y的目的是补充NaBr
C．电解总反应式为Br﹣+3H2O3H2↑
D．催化阶段反应产物物质的量之比n（Z）：n（Br﹣）＝3：2
15．（2025秋 海州区校级月考）通过电解废旧锂电池中的LiMn2O4可获得难溶性的Li2CO3和MnO2，电解示意图如图（其中滤布的作用是阻挡固体颗粒，但离子可自由通过。电解过程中溶液的体积变化忽略不计）。下列说法正确的是（　　）
A．电极A为阳极，发生氧化反应
B．电极B的电极反应：4OH﹣+Mn2+﹣2e﹣═MnO2+2H2O
C．电解一段时间后溶液中Mn2+浓度保持不变
D．电解结束，可通过调节pH除去Mn2+，再加入Na2CO3溶液以获得Li2CO3
16．（2024秋 徐州期末）关于如图所示各装置的叙述正确的是（　　）
A．图1是化学能转变为电能的装置，总反应为Cu+2Fe3+＝Cu2++2Fe2+
B．图2CH4—O2碱性燃料电池电子由a电极经NaOH溶液流向b电极
C．图3装置可在铁件表面镀铜，CuSO4溶液浓度不变
D．图4支撑海港码头基础的钢管桩与电源的负极相连，以防止被海水腐蚀
二．解答题（共4小题）
17．（2025秋 吴江区校级月考）能源短缺是人类面临的重大问题之一、甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景，利用焦炉气中的H2与工业尾气中捕集的CO2制甲醇的总反应可表示为：
CO2（g）+3H2（g）＝CH3OH（g）+H2O（g） ΔH＝﹣49kJ mol﹣1，该反应一般通过如下步骤来实现：
①CO2（g）+H2（g）＝CO（g）+H2O（g） ΔH1
②CO（g）+2H2（g）＝CH3OH（g）
（1）反应①的ΔH1＝　 　 kJ mol﹣1。
（2）甲醇燃料可替代汽油、柴油，用于各种机动车、锅灶炉使用。已知：在25℃和101kPa下，1mol CH3OH（1）完全燃烧生成CO2的热量为726.5kJ，请写出甲醇燃烧的热化学方程式　 　 。
（3）科学家致力于CO2电催化合成甲醇的研究，其工作原理如图，b电极与电源的　 　 极相连，其中c为质子交换膜，写出a电极的电极反应式　 　 。
（4）CH3OH燃料电池具有低温快速启动，洁净环保等优点，可能成为未来便携式电子产品应用的主流。如图，请回答下列问题：
①通入CH3OH电极的电极反应式为　 　 。
②乙池总反应式为　 　 。
③丙池中工作一段时间后，加入一定量的　 　 能恢复到原浓度；若丙中电极不变，将其溶液换成KI溶液，溶液中加入无色酚酞溶液，闭合电键后　 　 （C或D）极首先变红，写出电解时总离子反应式　 　 。
18．（2025秋 淮安月考）电池的发明和应用是化学家们对人类社会的重要贡献之一。每一次化学电池技术的突破，都带来了电子设备革命性的发展。
（1）我国在甲醇燃料电池的相关技术上获得了新突破。图1表示KOH溶液为电解质溶液的甲醇—O2燃料电池示意图。
①电池工作时，O2由　 　 （填“b”或“c”）通入该电池的电极。
②X电极上的电极反应式为　 　 。
（2）以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜（含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质）的电解精炼，下列说法正确的是　 　 。
a.利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属
b.粗铜接电源正极，发生氧化反应
c.溶液中Cu2+向阳极移动
d.电能全部转化为化学能
（3）图﹣2是保护钢闸门的两种方法，根据所学知识完成下列填空：
利用原电池原理保护钢闸门的是　 　 （填“甲”或“乙”），在此过程中　 　 （填“Fe”“Zn”或“辅助阳极”）失电子。
（4）人工肾脏可采用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素[CO（NH2）2]，原理如图﹣3。
①电源的负极为　 　 （填“A”或“B”）。
②电解结束后，阴极室溶液的pH与电解前相比将　 　 （填“增大”、“减小”、“不变”）；若两极共收集到气体11.2L（标准状况），则除去的尿素为　 　 （忽略气体的溶解）。
19．（2025秋 南京校级月考）甲醛释氢对氢能源和含甲醛污水处理有重要意义。
（1）HCHO电催化释氢
催化电解含较低浓度的HCHO、NaOH混合溶液，可获得H2与HCOONa（如图1所示），其中电极b表面覆盖一种Mo与P形成的化合物（晶胞结构如图2所示）作催化剂。
①催化剂可由MoO2与（NH4）2HPO4混合物与H2高温灼烧制得，同时还有NH3生成，生成物中P为﹣3价，该反应的化学方程式为　 　 。
②电解时，电极b上同时产生H2与HCOO﹣的物质的量之比为1：2，则电极b上的电极反应式为　 　 。
③电解过程中每产生2mol H2，通过阴离子交换膜的OH﹣为　 　 mol。
（2）HCHO水化释氢
45℃时，碱性条件下Ag作催化剂可将甲醛转化为H2，反应的机理如图3所示。使用时将纳米Ag颗粒负载在Al2O3表面以防止纳米Ag团聚。其他条件不变，反应相同时间，NaOH浓度对氢气产生快慢的影响如图4所示。
已知：甲醛在碱性条件下会发生副反应2HCHO+NaOH＝HCOONa+CH3OH。
①若将甲醛中的氢用D原子标记为DCDO，得到的氢气产物为　 　 （填化学式）。
②NaOH浓度低于1mol L﹣1时，NaOH浓度增大产生氢气会加快的原因是　 　 。
③若NaOH浓度过大，H2的产生迅速减慢的原因可能是　 　 。
（3）甲烷与水在催化剂作用下可产生氢气与碳氧化物，与甲烷水化法制氢气相比，甲醛制氢的优点　 　 。
20．（2025秋 江苏校级月考）甲醇可作为燃料电池的原料。
（1）工业上常用CO2和H2为原料合成甲醇（CH3OH），过程中发生如下两个反应：
反应Ⅰ：CO2（g）+3H2（g）＝CH3OH（g）+H2O（g）ΔH＝﹣51kJ mol﹣1
反应Ⅱ：CO2（g）+H2（g）＝CO（g）+H2O（g）ΔH＝+41kJ mol﹣1
①已知几种化学键的键能如下表所示，则a＝ 　 　 kJ mol﹣1。
化学键 C—H C—O C≡O（CO） C＝O H—H O—H
键能/kJ mol﹣1 406 351 a 745 436 465
②若反应Ⅱ逆反应活化能Ea′＝124kJ mol﹣1，则该反应的正反应的活化能Ea＝ 　 　 kJ mol﹣1。
（2）在某10L密闭容器中，使用Cu2O进行催化CH3OH的脱氢实验：CH3OH（g） HCHO（g）+H2（g）。CH3OH的物质的量随时间t（min）变化如下表：
时间t（min） 0 10 20 30 40 50
CH3OH的物质的量（mol） 0.50 0.492 0.486 0.482 0.480 0.480
可以判断：实验的前20min的平均反应速率v（H2）＝ 　 　 。
（3）电极生物膜电解脱硝是电化学和微生物工艺的组合。用甲醇燃料电池作为电源，进行电解脱硝，装置如图所示，微生物膜能利用阴极电解产生的活性原子将碱性废水中的还原为N2。
①装置Ⅰ放电时的负极反应式为 　 　 。
②写出装置Ⅱ电解时阴极处产生的活性原子（H ）与反应的离子方程式：　 　 。
③装置Ⅰ消耗标准状况下2.24LO2，理论上装置Ⅱ可除去的物质的量为 　 　 mol。
（4）电解法可消除甲醇对水质造成的污染，原理是：通电将Co2+氧化成Co3+，然后Co3+将甲醇氧化成CO2，并用石墨烯吸附除去Co2+。现用如图所示装置模拟上述过程，则在阳极主要发生的电极反应式为 　 　 ；除去甲醇的离子方程式为 　 　 。
1.2化学能与电能的转化
参考答案与试题解析
一．选择题（共16小题）
1．（2025秋 徐州期中）一种光电催化脱除SO2的工作原理如图所示。工作时，光催化Fe2O3电极产生电子和空穴，双极膜中H2O解离的H+和OH﹣分别向两极迁移。下列说法不正确的是（　　）
A．空穴和电子的产生驱动了脱除SO2与制备H2O2的发生
B．双极膜中H2O解离的OH﹣向GDE电极移动
C．左室发生的电极反应式：
D．工作一段时间，当电路中转移1mole﹣，右室增重17g
【答案】B
【分析】由图可知，电池工作时，光催化Fe2O3电极产生电子和空穴，故Fe2O3电极为负极，电极反应为：2OH﹣﹣2e﹣H2O，GDF电极为正极，电极反应为：O2+2H++2e﹣═H2O2，电解质溶液中阴离子移向负极，阳离子移向正极，故双极膜中，靠近Fe2O3电极的一侧为阴膜，OH﹣通过阴离子交换膜移向负极，H+通过阳离子交换膜移向正极，据此分析作答。
【解答】解：A．原电池能够加快反应速率，空穴和电子的产生促使形成原电池反应，故驱动了脱硫与H2O2制备反应的发生，故A正确；
B．结合分析可知，双极膜中水解离的氢氧根移向Fe2O3电极，故B错误；
C．根据分析可知，左室发生反应：SO2+2OH﹣H2O，2OH﹣﹣2e﹣H2O，故C正确；
D．工作一段时间，当电路中转移1mole﹣，O2+2H++2e﹣═H2O2，右室增重为氢离子和氧气质量，增重＝1mol×1g/mol+0.5mol×32g/mol＝17g，故D正确；
故选：B。
【点评】本题主要考查了原电池原理的综合应用，理解原理，能够书写电极反应式是解决本题的关键，属于基本知识的考查，题目难度中等。
2．（2025秋 高邮市期中）电催化还原是CO2资源化的又一途径。一种有机多孔电极材料（铜粉沉积在一种含碳有机物的骨架上）电催化还原CO2的装置示意图如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．该装置工作时将化学能转化为电能
B．电极a应连接电源的负极
C．电路上每转移2mol电子，a电极处放出11.2L氧气
D．电极b上，由CO2生成CH3OH的电极反应式为：CO2+6e﹣+6H+＝CH3OH+H2O
【答案】D
【分析】该装置为电解池，a电极H2O转化为O2，化合价升高发生氧化反应，为阳极，电极反应：2H2O﹣4e﹣＝O2↑+4H+，则b电极为阴极，CO2、H+在阴极上得电子生成HCOOH、CH3OH和H2，电极反应由CO2得到电子生成CH3OH，电极反应式为：CO2+6e﹣+6H+＝CH3OH+H2O。
【解答】解：A．该装置是电解池，工作时将电能转化为化学能，故A错误；
B．电极a为电解池的阳极，应连接电源的正极，故B错误；
C．电路上每转移2mol电子，a电极处放出0.5mol氧气，温度压强不知，不能计算气体体积，故C错误；
D．分析可知，电极b为电解池的阴极，由CO2生成CH3OH的电极反应式为：CO2+6e﹣+6H+＝CH3OH+H2O，故D正确；
故选：D。
【点评】本题考查了电解池原理、电极反应书写和电子守恒的应用，注意知识的熟练掌握，题目难度中等。
3．（2025秋 无锡期中）全钒液流电池电解处理含NH4NO3废水制备硝酸和氨水的原理如图所示。a、b、c、d电极均为惰性电极。下列说法正确的是（　　）
A．装置甲实现了电能转化为化学能
B．d电极为阳极，隔膜2为阳离子交换膜
C．全钒液流电池放电时，a电极的电极反应式为
D．当装置乙中产生气体33.6L（标准状况）时，装置甲中理论上有2mol H+通过质子交换膜
【答案】D
【分析】步骤1：全钒液流电池放电时是原电池，将化学能转化为电能；充电时是电解池，将电能转化为化学能；放电时，/VO2+ 为正极区域，V3+/V2+为负极区域；正极（ a 电极）反应：2H++e﹣＝VO2++H2O；负极（ b 电极）反应：V2+﹣e﹣ ＝ V3+；步骤2：装置乙处理 硝酸铵废水制备硝酸和氨水，结合产物推测：c 电极附近生成氢气 （还原反应，阴极），反应为 2H2O+2e﹣＝H2↑+2OH﹣，铵根离子与氢氧根离子结合生成氨水（隔膜1为阳膜）；d 电极附近生成氧气（氧化反应，阳极），反应为 2H2O﹣4e﹣＝ O2↑+4H+，硝酸根离子与氢离子 结合生成硝酸（隔膜2为阴膜），据以上分析解答。
【解答】解：A．装置甲为全钒液流电池，放电时化学能转化为电能，充电时电能转化为化学能，故A错误；
B．d 电极为阳极，发生氧化反应生成氧气，溶液中氢离子浓度增大；隔膜2需允许硝酸根离子通过进入Y区，氢离子与硝酸根离子结合生成硝酸，应为阴离子交换膜，故B错误；
C．全钒液流电池放电时，a电极为正极，电极反应式应为反应：2H++e﹣＝VO2++H2O，故C错误；
D．装置乙中产生的气体为氢气和氧气，标准状况下33.6L气体，总反应为2H2O2H2↑+O2↑，标况下况下33.6L气体（物质的量为1.5mol），其中H2为1mol，O2为0.5mol，转移电子2mol，装置甲中通过质子交换膜的氢离子物质的量等于转移电子的物质的量，即2mol，故D正确；
故选：D。
【点评】要解决这道题，需结合全钒液流电池（装置甲）和电解池（装置乙）的工作原理，分析电极反应、能量转化及离子移动等相关知识，难度较大。
4．（2024秋 如皋市月考）一种O2辅助的Al—CO2电池工作原理如图所示，电池使用AlCl3溶液作电解质溶液，反应后有Al2（C2O4）3沉淀生成。下列说法正确的是（　　）
A．电池工作将电能转化为化学能
B．正极区的总反应为6CO2+6e﹣+2Al3+＝Al2（C2O4）3↓
C．放电时电子经导线移向铝电极
D．常温时，铝电极质量减少2.7g，理论上消耗6.72LCO2
【答案】B
【分析】该装置为原电池，先发生反应1：，然后生成的再与CO2和Al3+发生反应2：，则总反应为反应1×6+反应2得：，据此分析。
【解答】解：A．根据题目介绍，该装置为原电池，是将化学能转变为电能，故A错误；
B．先发生反应1：，然后生成的再与二氧化碳和铝离子发生反应2：，则总反应为反应1×6+反应2得：，故B正确；
C．根据装置图可知，该原电池中金属Al为负极，失去电子，电子经导线流过负载流向O2得电子的电极（正极），故C错误；
D．没有标注在标准状况条件下，所以无法具体计算消耗CO2的体积，故D错误；
故选：B。
【点评】本题主要考查原电池与电解池的综合等，注意完成此题，可以从题干中抽取有用的信息，结合已有的知识进行解题。
5．（2025秋 镇江月考）电解法转化CO2可实现CO2资源化利用。电解CO2制HCOOH的原理如题图所示。下有关说法正确的是（　　）
A．Pt片接电源负极
B．Sn片上发生的电极反应式为：
C．每产生1mol HCOO﹣，阳离子交换膜中有4mol K+通过
D．电解一段时间后，阳极区的KHCO3溶液浓度降低
【答案】D
【分析】CO2、HCOO﹣中碳元素的化合价分别为+4、+2，阴极发生还原反应，电极（Sn电极）反应为，阳极（Pt电极）生成O2：，据此分析解答。
【解答】解：A．由分析知Pt片为阳极，接电源正极，故A错误；
B．CO2、HCOO﹣中碳元素的化合价分别为+4、+2，阴极发生还原反应，Sn片为阴极，发生得电子的还原反应，电极反应式应为，故B错误；
C．由反应可知，每产生1 mol HCOO﹣，转移2 mol电子，由电荷守恒得，阳离子交换膜中有2 mol 钾离子通过，故C错误；
D．阳极发生反应反应，产生氢离子，消耗碳酸氢钾，使碳酸氢钾溶液浓度降低，故D正确；
故选：D。
【点评】本题主要考查电解原理等，注意完成此题，可以从题干中抽取有用的信息，结合已有的知识进行解题。
6．（2025秋 姑苏区校级月考）电催化是利用催化剂电极进行电解以实现物质转变的前沿方法。使用单原子催化剂电催化将CO2转化为CO的部分机理如图所示。下列说法不正确的是（　　）
A．该催化过程在电解池的阴极进行
B．甲到乙的过程中CO2分子内化学键断裂
C．步骤Ⅲ有水生成
D．该过程电极反应为
【答案】B
【分析】A．CO2转化为CO发生还原反应，该催化过程在电解池的阴极进行；
B．甲、乙中碳原子连接的2个氧原子空间排布发生变化，化学键未发生断裂；
C．步骤Ⅲ中丙结合氢离子生成CO，由原子守恒可知同时有水生成；
D．根据反应过程，CO2得到电子结合氢离子生成CO和H2O。
【解答】解：A．二氧化碳转化为一氧化碳发生还原反应，该催化过程在电解池的阴极进行，故A正确；
B．甲、乙中碳原子连接的2个氧原子空间排布发生变化，化学键未发生断裂，故B错误；
C．步骤Ⅲ中丙结合氢离子生成一氧化碳，由原子守恒可知同时有水生成，故C正确；
D．根据反应过程，二氧化碳得到电子结合氢离子生成一氧化碳和H2O，该过程电极反应为，故D正确；
故选：B。
【点评】本题主要考查电解原理等，注意完成此题，可以从题干中抽取有用的信息，结合已有的知识进行解题。
7．（2025秋 姑苏区校级月考）下列实验原理、操作及装置能达到实验目的的是（　　）
A．粗铜冶炼 B．测H2O2分解速率
C．构建锌铜原电池 D．保护水体中钢铁设备
A．A B．B C．C D．D
【答案】A
【分析】A．装置为电解精炼铜，粗铜与电源的正极相连作阳极，精铜与电源的负极相连作阴极；
B．生成的氧气易成长颈漏斗逸出；
C．左侧烧杯中锌与硫酸铜溶液反应；
D．装置为用原电池原理保护钢铁设备，钢铁设备应作正极，因此连接的不应该是铜块。
【解答】解：A．装置为电解精炼铜，粗铜与电源的正极相连作阳极，精铜与电源的负极相连作阴极，电解质溶液含铜离子，故A正确；
B．生成的氧气易成长颈漏斗逸出，无法测定生成氧气的体积，故B错误；
C．左侧烧杯中锌与硫酸铜溶液反应，应将两烧杯中的溶液互换，故C错误；
D．装置为用原电池原理保护钢铁设备，钢铁设备应作正极，应比铁更活泼的金属作负极，故D错误；
故选：A。
【点评】本题考查电化学，侧重考查学生基础知识的掌握情况，试题难度中等。
8．（2025秋 南通月考）一种二次储能电池的构造示意图如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．放电时，电能转化为化学能
B．放电时，右侧H+通过质子交换膜向左侧电极移动
C．充电时，左侧电极方程式为：Pb﹣2e﹣═PbSO4
D．充电时，每生成1mol Fe3+时，理论上有1mol H+通过质子交换膜
【答案】D
【分析】放电时为原电池，左侧为负极（发生氧化反应），右侧为正极（发生还原反应）；充电时为电解池，左侧为阴极，发生还原反应；右侧为阳极，发生氧化反应，据以上分析解答。
【解答】解：A．放电时，电池是将化学能转化为电能，而不是电能转化为化学能（充电时才是电能转化为化学能），故A错误；
B．放电时，阳离子向正极移动，左侧PbSO4/Pb为负极，右侧多孔碳为正极，所以左侧H+应通过质子交换膜向右侧电极移动，故B错误；
C．充电时，左侧电极为阴极，发生还原反应，电极反应式应为PbSO4+2e﹣Pb，故C错误；
D．充电时，右侧电极为阳极，电极反应式为Fe2+﹣e﹣＝ Fe3+，每生成1mol Fe3+，转移1mol电子，根据电荷守恒，理论上有1mol H+通过质子交换膜（为保持溶液电中性），故D正确；
故选：D。
【点评】本题主要考查了二次电池（可充电电池）的充放电原理、能量转化、离子移动方向以及电极反应式书写等知识，难度不大，掌握学科基础知识即可解答。
9．（2025 无锡一模）用热再生氨电池处理含Cu2+电镀废液的装置如图，该装置由电池部分和热再生部分组成：电池部分中，a极室为（NH4）2SO4—NH3混合液，B极室为（NH4）2SO4溶液；热再生部分加热a极室流出液，使分解。下列说法不正确的是（　　）
A．装置中的离子交换膜为阳离子交换膜
B．a极的电极反应为：
C．电池部分的总反应为：
D．该方法可以富集Cu2+并产生电能，同时循环利用NH3
【答案】A
【分析】由图可知，a电极为原电池的负极，氨分子作用下铜在负极失去电子发生氧化反应生成四氨合铜离子，电极反应为，b电极为正极，铜离子在正极得到电子发生还原反应生成铜，电极反应式为Cu2++2e﹣＝Cu，总反应为，溶液中硫酸根离子通过阴离子交换膜由正极迁移到负极。
【解答】解：a电极为原电池的负极，氨分子作用下铜在负极失去电子发生氧化反应生成四氨合铜离子，电极反应为，b电极为正极，铜离子在正极得到电子发生还原反应生成铜，电极反应式为Cu2++2e—＝Cu，总反应为，溶液中硫酸根离子通过阴离子交换膜由正极迁移到负极；
A．由分析可知，溶液中硫酸根离子通过阴离子交换膜由正极迁移到负极，故A错误；
B．由分析可知，a极为原电池的负极，氨分子作用下铜在负极失去电子发生氧化反应生成四氨合铜离子，电极反应为，故B正确；
C．由分析可知，电池的部分总反应为，故C正确；
D．由分析可知，该装置为原电池装置，可以富集铜离子并产生电能，同时回收液受热分解释放出氨气，能循环利用氨气，故D正确；
故选：A。
【点评】本题考查电化学，侧重考查学生原电池和电解池的掌握情况，试题难度中等。
10．（2025秋 鼓楼区校级月考）以Pt为电极，一定浓度的NaBr溶液为电解液，采用电解和催化相结合的循环方式，可实现高效制H2和O2装置如图所示。下列说法不正确的是（　　）
A．电极a连接电源负极
B．电解总反应式为Br﹣+3H2O3H2↑
C．Z为O2加入的Y为H2O
D．催化阶段反应产物的物质的量之比n（Z）：n（Br﹣）＝2：3
【答案】D
【分析】由图可知，电极a上发生还原反应生成H2，所以电极a为阴极，连接电源负极，电极b为阳极，与电源的正极相连；电解过程中，Br﹣在阳极失去电子生成Br，H2O在阴极得到电子生成H2，据以上分析解答。
【解答】解：A．由图可知，电极a上发生还原反应生成H2，所以电极a为阴极，连接电源负极，故A正确；
B．电解过程中，Br﹣在阳极失去电子生成Br，H2O在阴极得到电子生成H2，电解总反应式为Br﹣+3H2O3H2↑，故B正确；
C．根据催化阶段的反应，生成Br与H2O反应生成Br﹣和O2，所以Z为O2，加入的Y为H2O，故C正确；
D．催化阶段，Br在催化剂的作用下反应生成Br﹣和O2，方程式为：2Br2Br﹣+3O2↑，则反应产物的物质的量之比n（Z）（Z为O2）：n（Br﹣）＝3：2，故D错误；
故选：D。
【点评】本题主要考查了有关电解的相关原理，难度适中，解答此题的关键是判断出电解池的阴阳极及电极反应的特点。
11．（2025秋 吴江区校级月考）用电解Na2SO4溶液（图1）后的石墨电极1、2探究氢氧燃料电池，重新取Na2SO4溶液并用图2装置按ⅰ→ⅳ顺序依次完成实验。
实验 电极Ⅰ 电极Ⅱ 电压/V 关系
ⅰ 石墨1 石墨2 a a＞d＞c＞b＞0
ⅱ 石墨1 新石墨 b
ⅲ 新石墨 石墨2 c
ⅳ 石墨1 石墨2 d
下列分析不正确的是（　　）
A．a＞0，说明实验ⅰ中形成原电池，反应为2H2+O2＝2H2O
B．b＜d，是因为ⅱ中电极Ⅱ上缺少H2作为还原剂
C．c＞0，说明ⅲ中电极Ⅰ上有O2发生反应
D．d＞c，是因为电极Ⅰ上吸附H2的量：ⅳ＞ⅲ
【答案】D
【分析】图1为电解池，石墨电极1为阳极、石墨电极2为阴极，阳极上H2O失电子生成O2和H+，阴极上H2O得电子生成H2和OH﹣，石墨1吸附少量O2、石墨2吸附少量H2；
A．a＞0，说明该装置有电流产生，该装置没有外接电源，则形成原电池，即形成氢氧燃料电池；
B．b＜d，对比实验ii、iv知，只有电极Ⅱ不同，新石墨电极Ⅱ中没有氢气；
C．c＞0，说明有电流生成，则该装置构成原电池，实验iii中电极Ⅰ为新石墨，新石墨可能吸附空气中的氧气；
D．d＞c，对比实验iii和iv，iii中电极Ⅰ为新石墨、iv中电极Ⅰ为石墨1，石墨i中吸附的氧气大于新石墨吸附的氧气。
【解答】解：图1为电解池，石墨电极1为阳极、石墨电极2为阴极，阳极上H2O失电子生成O2和H+，阴极上H2O得电子生成H2和OH﹣，石墨1吸附少量O2、石墨2吸附少量H2；
A．a＞0，说明该装置有电流产生，该装置没有外接电源，则形成原电池，即形成氢氧燃料电池，反应为2H2+O2＝2H2O，故A正确；
B．对比实验ii、iv知，只有电极Ⅱ不同，新石墨电极Ⅱ中没有氢气，即缺少H2作为还原剂，导致b＜d，故B正确；
C．实验iii中电极Ⅰ为新石墨，新石墨可能吸附空气中的氧气，导致该装置构成原电池，产生电压，则c＞0，故C正确；
D．对比实验iii和iv，iii中电极Ⅰ为新石墨、iv中电极Ⅰ为石墨1，石墨i中吸附的氧气大于新石墨吸附的氧气，则d＞c，故D错误；
故选：D。
【点评】本题考查原电池和电解原理，侧重考查对比、分析、判断及知识的综合运用能力，明确原电池和电解池原理、各实验的差异性及产生不同现象的原因是解本题关键，题目难度不大。
12．（2025 镇江模拟）新型高性能LMO—H可充电电池的正极材料中可反复进行Li+的嵌入和脱出反应。利用该电池电解CO2可以制取CH3OH，其电解原理如图所示。双极膜内为水，电解时双极膜内的水解离成H+和OH﹣分别向两侧发生迁移。下列说法错误的是（　　）
A．电池放电时，正极反应式为2Li1﹣xMn2O4+2xLi++2xe﹣＝2LiMn2O4
B．电池充电时，总反应为：2LiMn2O4+2xH2O═xH2+2Li1﹣xMn2O4+2xLi++2xOH﹣
C．连接Pt/C催化电极的电极反应式为：CO2+6e﹣+6H+＝CH3OH+H2O
D．当催化电极生成48gCH3OH时，阳极室溶液减少的质量为72g
【答案】D
【分析】A．锂离子移向可知右边为原电池正极，左边为原电池负极；
B．充电时，阴极电极反应：2H2O+2e﹣＝H2↑+2OH﹣，阳极电极反应：LiMn2O4﹣xe﹣＝Li1﹣xMn2O4+xLi+；
C．催化电极为阴极，阴极的电极反应是二氧化碳得到电子生成甲醇；
D．当催化电极生成48gCH3OH时，48gCH3OH物质的量为1.5mol，电路中转移9mole﹣，双极膜向阳极室移动9mol OH﹣，阳极室发生反应4OH﹣﹣4e﹣＝2H2O+O2↑，放出O2的物质的量2.25mol，阳极室溶液减少的质量为：2.25 mol×32g/mol＝72g。
【解答】解：A．锂离子移向可知右边为原电池正极，左边为原电池负极，放电时负极电极反应：H2﹣2e﹣+2OH﹣＝2H2O，正极电极反应：Li1﹣xMn2O4+xe﹣+xLi+＝LiMn2O4，故A正确；
B．充电时，阴极电极反应：2H2O+2e﹣＝H2↑+2OH﹣，阳极电极反应：LiMn2O4﹣xe﹣＝Li1﹣xMn2O4+xLi+，电子守恒得到总反应为：2LiMn2O4+2xH2O═xH2+2Li1﹣xMn2O4+2xLi++2xOH﹣，故B正确；
C．催化电极为阴极，阴极的电极反应式为CO2+6e﹣+6H+＝CH3OH+H2O，故C正确；
D．当催化电极生成48gCH3OH时，48gCH3OH物质的量为1.5mol，CO2+6e﹣+6H+＝CH3OH+H2O，电路中转移9mole﹣，双极膜向阳极室移动9mol OH﹣，阳极室发生反应4OH﹣﹣4e﹣＝2H2O+O2↑，放出O2的物质的量2.25mol，阳极室溶液增加的质量为：9mol×17g/mol﹣2.25 mol×32g/mol＝8lg，故D错误；
故选：D。
【点评】本题考查了原电池和电解池原理的分析判断，主要是电极反应书写，注意知识的熟练掌握，题目难度中等。
13．（2025春 铜山区期中）铅蓄电池放电时的工作原理可表示为PbO2+Pb+2H2SO4＝2PbSO4+2H2O，其构造示意图如图所示。下列有关说法正确的是（　　）
A．电池工作时，H+移向PbO2极移动
B．电池工作时，负极质量减小
C．电池工作时，PbO2发生氧化反应
D．每生成1mol PbSO4，转移电子数为2×6.02×1023
【答案】A
【分析】由题干铅蓄电池的工作原理可知，放电时，Pb为负极，电极反应为：Pb﹣2e﹣PbSO4，PbO2为正极，电极反应为：PbO2+4H+2e﹣＝PbSO4+2H2O，据此分析解题。
【解答】解：由题干铅蓄电池的工作原理可知，放电时，Pb为负极，电极反应为：Pb﹣2e﹣PbSO4，PbO2为正极，电极反应为：PbO2+4H+2e﹣＝PbSO4+2H2O；
A．电池放电时，阳离子移向正极，由分析可知，Pb为负极，PbO2为正极，故H+移向PbO2极移动，故A正确；
B．由分析可知，放电时，负极电极反应为：Pb﹣2e﹣PbSO4，故负电极质量增大，故B错误；
C．电池工作时，PbO2作正极，得电子发生还原反应，故C错误；
D．由PbO2+Pb+2H2SO4＝2PbSO4+2H2O可知，每生成2mol PbSO4，转移2mol电子，故每生成1mol PbSO4，转移电子数为6.02×1023，故D错误；
故选：A。
【点评】本题考查电化学，侧重考查学生电解池的掌握情况，试题难度中等。
14．（2025春 京口区校级期末）以不同材料修饰的Pt为电极，一定浓度的NaBr溶液为电解液，采用电解和催化相结合的循环方式，可实现高效制H2和O2，装置如图所示。下列说法错误的是（　　）
A．电极a连接电源负极
B．加入Y的目的是补充NaBr
C．电解总反应式为Br﹣+3H2O3H2↑
D．催化阶段反应产物物质的量之比n（Z）：n（Br﹣）＝3：2
【答案】B
【分析】由图可知电极a发生的反应为2H2O+2e﹣＝H2↑+2OH﹣，电极b发生的反应为Br﹣﹣6e﹣+6OH﹣3H2O，电解总反应式为Br﹣+3H2O3H2↑，在催化剂作用下生成Br﹣和O2，据此进行解答。
【解答】解：A.及诶和分析可知，左侧为阴极，a连接负极，故A正确；
B.溴化钠为催化剂，装置循环后总量不变，装置本质在电解水，故Y为水，故B错误；
C.结合分析可知，电解总反应式为Br﹣+3H2O3H2↑，故C正确；
D.催化阶段，反应为22Br﹣+3O2↑，故催化阶段反应产物物质的量之比n（Z）：n（Br﹣）＝3：2，故D正确；
故选：B。
【点评】本题考查电化学原理，侧重学生分析能力和灵活运用能力的考查，把握电化学原理和离子交换膜的作用是解题关键，注意掌握电极的判断和离子的移动方向判断，题目难度不大。
15．（2025秋 海州区校级月考）通过电解废旧锂电池中的LiMn2O4可获得难溶性的Li2CO3和MnO2，电解示意图如图（其中滤布的作用是阻挡固体颗粒，但离子可自由通过。电解过程中溶液的体积变化忽略不计）。下列说法正确的是（　　）
A．电极A为阳极，发生氧化反应
B．电极B的电极反应：4OH﹣+Mn2+﹣2e﹣═MnO2+2H2O
C．电解一段时间后溶液中Mn2+浓度保持不变
D．电解结束，可通过调节pH除去Mn2+，再加入Na2CO3溶液以获得Li2CO3
【答案】D
【分析】由图可知，电极A上LiMn2O4得到Li+和Mn2+，Mn元素化合价降低，发生还原反应，所以电极A为阴极；电极B上Mn2+生成MnO2，Mn元素化合价升高，发生氧化反应，电极B为阳极，据以上分析解答。
【解答】解：A．由图可知，电极A上LiMn2O4得到Li+和Mn2+，Mn元素化合价降低，发生还原反应，所以电极A为阴极；电极B上Mn2+生成MnO2，Mn元素化合价升高，发生氧化反应，电极B为阳极。因此，电极A是阴极，发生还原反应，故A错误；
B．电极B为阳极，电解质溶液为硫酸溶液（酸性环境），所以电极B的电极反应式中不应出现氢氧根离子。正确的电极反应式为2H2O+Mn2+﹣2e﹣═MnO2+4H+，故B错误；
C．根据电解池中两极的极反应得出电解的总反应为：2LiMn2O4+4H+＝2Li++Mn2++3MnO2+2H2O，反应过程中生成了Mn2+，所以溶液中Mn2+浓度会增大，故C错误；
D．电解结束后，溶液中含有Li+和Mn2+，可通过调节pH使Mn2+转化为沉淀除去，然后再加入碳酸钠溶液，Li+与碳酸根离子结合生成碳酸锂，故D正确；
故选：D。
【点评】本题主要考查了电解原理的相关知识（电极判断、电极反应、离子变化等），难度适中，解答此题的关键是判断出阴阳极及极反应特点。
16．（2024秋 徐州期末）关于如图所示各装置的叙述正确的是（　　）
A．图1是化学能转变为电能的装置，总反应为Cu+2Fe3+＝Cu2++2Fe2+
B．图2CH4—O2碱性燃料电池电子由a电极经NaOH溶液流向b电极
C．图3装置可在铁件表面镀铜，CuSO4溶液浓度不变
D．图4支撑海港码头基础的钢管桩与电源的负极相连，以防止被海水腐蚀
【答案】D
【分析】A．由图可知，该装置为化学能转变为电能的装置，金属性强于铜的铁电极为原电池的负极；
B．氢氧化钠溶液不能传递电子，电子由a电极经用电器流向b电极；
C．电镀时，镀件作阴极，镀层金属作阳极；
D．由外加直流电源的阴极保护法可知，钢管桩与电源的负极相连做电解池的阴极。
【解答】解：A．该装置为化学能转变为电能的装置，金属性强于铜的铁电极为原电池的负极，电池的总反应为Fe+2Fe3+＝3Fe2+，故A错误；
B．NaOH溶液不能传递电子，电子由a电极经用电器流向b电极，故B错误；
C．电镀时，镀件作阴极，镀层金属作阳极，因此铜作阳极，待镀铁件作阴极，故C错误；
D．由外加直流电源的阴极保护法可知，钢管桩与电源的负极相连做电解池的阴极，以防止被海水腐蚀，故D正确；
故选：D。
【点评】本题主要考查原电池与电解池的综合等，注意完成此题，可以从题干中抽取有用的信息，结合已有的知识进行解题。
二．解答题（共4小题）
17．（2025秋 吴江区校级月考）能源短缺是人类面临的重大问题之一、甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景，利用焦炉气中的H2与工业尾气中捕集的CO2制甲醇的总反应可表示为：
CO2（g）+3H2（g）＝CH3OH（g）+H2O（g） ΔH＝﹣49kJ mol﹣1，该反应一般通过如下步骤来实现：
①CO2（g）+H2（g）＝CO（g）+H2O（g） ΔH1
②CO（g）+2H2（g）＝CH3OH（g）
（1）反应①的ΔH1＝　+41　 kJ mol﹣1。
（2）甲醇燃料可替代汽油、柴油，用于各种机动车、锅灶炉使用。已知：在25℃和101kPa下，1mol CH3OH（1）完全燃烧生成CO2的热量为726.5kJ，请写出甲醇燃烧的热化学方程式　　 。
（3）科学家致力于CO2电催化合成甲醇的研究，其工作原理如图，b电极与电源的　正　 极相连，其中c为质子交换膜，写出a电极的电极反应式　　 。
（4）CH3OH燃料电池具有低温快速启动，洁净环保等优点，可能成为未来便携式电子产品应用的主流。如图，请回答下列问题：
①通入CH3OH电极的电极反应式为　　 。
②乙池总反应式为　　 。
③丙池中工作一段时间后，加入一定量的　CuCl2 能恢复到原浓度；若丙中电极不变，将其溶液换成KI溶液，溶液中加入无色酚酞溶液，闭合电键后　D　 （C或D）极首先变红，写出电解时总离子反应式　　 。
【答案】（1）+41；
（2）；
（3）正；；
（4）①；
②；
③CuCl2；D；。
【分析】（1）CO2（g）+3H2（g）＝CH3OH（g）+H2O（g） ΔH＝﹣49kJ mol﹣1为反应③，由盖斯定律可知，反应①＝反应③﹣反应②；
（2）在25℃和101 kPa下，1mol CH3OH（1）完全燃烧生成CO2的热量为726.5kJ；
（3）由图可知，a极CO2转化为CH3OH，碳元素化合价降低，则a为阴极与电源负极相连，b极与电源正极相连；又c为质子交换膜，只能通过H+；
（4）图为CH3OH燃料电池，因此通入O2的一极为正极，通入CH3OH的一极为负极，则A、C为阳极，B、D为阴极。
【解答】解：（1）CO2（g）+3H2（g）＝CH3OH（g）+H2O（g） ΔH＝﹣49kJ mol﹣1为反应③，由盖斯定律可知，反应①＝反应③﹣反应②，即ΔH1＝ΔH﹣ΔH2＝﹣49kJ/mol﹣（﹣90kJ/mol）＝+41kJ/mol，
故答案为：+41；
（2）在25℃和101 kPa下，1mol CH3OH（1）完全燃烧生成CO2的热量为726.5kJ，则甲醇燃烧的热化学方程式为，
故答案为：；
（3）由图可知，a极CO2转化为CH3OH，碳元素化合价降低，则a为阴极与电源负极相连，b极与电源正极相连；又c为质子交换膜，只能通过H+，因此a电极电极反应式为，
故答案为：正；；
（4）图为CH3OH燃料电池，因此通入O2的一极为正极，通入CH3OH的一极为负极，则A、C为阳极，B、D为阴极；
①甲池电解质溶液为KOH溶液，因此通入CH3OH电极的电极反应式为，
故答案为：；
②乙池为电解AgNO3溶液，电极总反应为，
故答案为：；
③丙池的电极总反应为，因此丙池中工作一段时间后，加入一定量的CuCl2能恢复到原浓度；若丙中电极不变，将其溶液换成KI溶液，C为阳极，D为阴极，电解KI溶液时阳极生成I2，阴极生成H2和KOH，加入无色酚酞溶液，阴极D首先变红，总离子反应为，
故答案为：CuCl2；D；。
【点评】本题考查电化学，侧重考查学生基础知识的掌握情况，试题难度中等。
18．（2025秋 淮安月考）电池的发明和应用是化学家们对人类社会的重要贡献之一。每一次化学电池技术的突破，都带来了电子设备革命性的发展。
（1）我国在甲醇燃料电池的相关技术上获得了新突破。图1表示KOH溶液为电解质溶液的甲醇—O2燃料电池示意图。
①电池工作时，O2由　c　 （填“b”或“c”）通入该电池的电极。
②X电极上的电极反应式为　　 。
（2）以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜（含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质）的电解精炼，下列说法正确的是　ab　 。
a.利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属
b.粗铜接电源正极，发生氧化反应
c.溶液中Cu2+向阳极移动
d.电能全部转化为化学能
（3）图﹣2是保护钢闸门的两种方法，根据所学知识完成下列填空：
利用原电池原理保护钢闸门的是　甲　 （填“甲”或“乙”），在此过程中　Zn　 （填“Fe”“Zn”或“辅助阳极”）失电子。
（4）人工肾脏可采用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素[CO（NH2）2]，原理如图﹣3。
①电源的负极为　B　 （填“A”或“B”）。
②电解结束后，阴极室溶液的pH与电解前相比将　不变　 （填“增大”、“减小”、“不变”）；若两极共收集到气体11.2L（标准状况），则除去的尿素为　6g　 （忽略气体的溶解）。
【答案】（1）①c；
②；
（2）ab；
（3）甲；Zn；
（4）①B；
②不变；6g。
【分析】图﹣1溶液中的氢氧根离子流向X电极，故X电极为负极，发生氧化反应，电极反应为：，Y为正极，发生还原反应，反应方程式为；原电池和电解池最明显的区别是有无外接电源，甲为原电池，锌作负极失电子，钢闸门作正极被保护，乙装置是电解池，钢闸门与电源负极相连，作阴极被保护，由图3可知左室电极产物为氯气，发生氧化反应，为阳极，电极方程式：2Cl﹣﹣2e﹣＝Cl2↑，故A为电源的正极，右室电解产物为氢气，发生还原反应，反应为：，故B为电源的负极。
【解答】解：（1）在原电池中，氧气在Y电极发生还原反应，反应的电极方程式为：，甲烷在X极被还原为二氧化碳，电极方程式为：，故氧气从c口进入，甲烷从d口进入，
故答案为：c；；
（2）a．Ag、Pt、Au等金属活性比Cu弱，在阳极不放电，故利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属，故a正确；
b．粗铜作阳极，连接电源的正极失电子，发生氧化反应，故b正确；
c．电解池中阳离子向阴极移动，故c错误；
d．电解过程中热量损失，电能不能完全转化为化学能，故d错误；
故答案为：ab；
（3）甲为原电池，锌作负极失电子，钢闸门作正极被保护，乙装置是电解池，钢闸门与电源负极相连，作阴极被保护，
故答案为：甲；Zn；
（4）右室发生氧化反应，为电解池阴极，故与其相连的B为电源的负极，阴极反应为：，阳极依次发生反应：2Cl﹣﹣2e﹣＝Cl2↑、CO（NH2）2+3Cl2+H2O＝N2+CO2+6HCl，在阴、阳极上产生的氢氧根离子、氢离子的数目相等，阳极室中反应产生的氢离子通过质子交换膜进入阴极室与氢氧根离子恰好反应生成水，所以阴极室中电解前后溶液的pH不变，电解收集到的112L气体，物质的量为，根据得失电子守恒知：产生的H2、N2、CO2物质的量之比为3：1：1，则，可知生成的0.1mol N2所消耗的CO（NH2）2也为0.1mol，其质量，
故答案为：B；不变；6g。
【点评】本题主要考查原电池与电解池的综合等，注意完成此题，可以从题干中抽取有用的信息，结合已有的知识进行解题。
19．（2025秋 南京校级月考）甲醛释氢对氢能源和含甲醛污水处理有重要意义。
（1）HCHO电催化释氢
催化电解含较低浓度的HCHO、NaOH混合溶液，可获得H2与HCOONa（如图1所示），其中电极b表面覆盖一种Mo与P形成的化合物（晶胞结构如图2所示）作催化剂。
①催化剂可由MoO2与（NH4）2HPO4混合物与H2高温灼烧制得，同时还有NH3生成，生成物中P为﹣3价，该反应的化学方程式为　　 。
②电解时，电极b上同时产生H2与HCOO﹣的物质的量之比为1：2，则电极b上的电极反应式为　2HCHO+4OH﹣﹣2e﹣＝2HCOO﹣+H2↑+2H2O　 。
③电解过程中每产生2mol H2，通过阴离子交换膜的OH﹣为　2　 mol。
（2）HCHO水化释氢
45℃时，碱性条件下Ag作催化剂可将甲醛转化为H2，反应的机理如图3所示。使用时将纳米Ag颗粒负载在Al2O3表面以防止纳米Ag团聚。其他条件不变，反应相同时间，NaOH浓度对氢气产生快慢的影响如图4所示。
已知：甲醛在碱性条件下会发生副反应2HCHO+NaOH＝HCOONa+CH3OH。
①若将甲醛中的氢用D原子标记为DCDO，得到的氢气产物为　HD　 （填化学式）。
②NaOH浓度低于1mol L﹣1时，NaOH浓度增大产生氢气会加快的原因是　随NaOH浓度增大，催化剂表面吸附的浓度增大，释氢反应的速率加快，副反应速度也加快，但释氢反应的速度加快更多　 。
③若NaOH浓度过大，H2的产生迅速减慢的原因可能是　NaOH溶解载体Al2O3，使纳米Ag颗粒发生团聚，催化活性下降　 。
（3）甲烷与水在催化剂作用下可产生氢气与碳氧化物，与甲烷水化法制氢气相比，甲醛制氢的优点　氢气纯度高、可处理有毒甲醛　 。
【答案】（1）①；
②2HCHO+4OH﹣﹣2e﹣＝2HCOO﹣+H2↑+2H2O；
③2；
（2）①HD；
②随NaOH浓度增大，催化剂表面吸附的浓度增大，释氢反应的速率加快，副反应速度也加快，但释氢反应的速度加快更多；
③NaOH溶解载体Al2O3，使纳米Ag颗粒发生团聚，催化活性下降。
（3）氢气纯度高、可处理有毒甲醛。
【分析】（1）①根据题意，该实验的催化剂是一种Mo与P形成的化合物，根据晶胞结构图，Mo原子个数是4，P原子个数是，因此催化剂的化学式为MoP，可由MoO2与（NH4）2HPO4混合物与H2高温灼烧制得（反应中N元素化合价不变）；
②电解时，电极b与电源正极相连，是电解池的阳极，HCHO失去电子同时产生H2与HCOO﹣的物质的量之比为1：2；
③电极a是阴极，电极反应式为，电解过程中每产生2mol H2。
（2）①根据反应的机理如图，氢分子中的两个氢原子一个来自水分子，一个来自甲醛分子；
②NaOH浓度低于1 mol L﹣1时，NaOH浓度增大产生氢气会加快的原因是随NaOH浓度增大，催化剂表面吸附的CH2（O﹣）2浓度增大；
③若NaOH浓度过大，H2的产生迅速减慢的原因可能是NaOH溶解载体Al2O3，使纳米Ag颗粒发生团聚；
（3）甲烷与水在催化剂作用下可产生氢气与碳氧化物，与甲烷水化法制氢气相比。
【解答】解：（1）①根据题意，该实验的催化剂是一种Mo与P形成的化合物，根据晶胞结构图，Mo原子个数是4，P原子个数是，因此催化剂的化学式为MoP，可由MoO2与（NH4）2HPO4混合物与H2高温灼烧制得（反应中N元素化合价不变），该反应的化学方程式为，
故答案为：；
②电解时，电极b与电源正极相连，是电解池的阳极，HCHO失去电子同时产生H2与HCOO﹣的物质的量之比为1：2，则电极b上的电极反应式为2HCHO+4OH﹣﹣2e﹣＝2HCOO﹣+H2↑+2H2O，
故答案为：2HCHO+4OH﹣﹣2e﹣＝2HCOO﹣+H2↑+2H2O；
③电极a是阴极，电极反应式为，电解过程中每产生2mol H2，每个电极上各产生1 mol H2，故通过阴离子交换膜的OH﹣为2mol，
故答案为：2。
（2）①根据反应的机理如图，氢分子中的两个氢原子一个来自水分子，一个来自甲醛分子，若将甲醛中的氢用D原子标记为DCDO，得到的氢气产物为HD，
故答案为：HD；
②NaOH浓度低于1 mol L﹣1时，NaOH浓度增大产生氢气会加快的原因是随NaOH浓度增大，催化剂表面吸附的CH2（O﹣）2浓度增大，释氢反应的速率加快，副反应速率也加快，但释氢反应的速率加快更多，
故答案为：随NaOH浓度增大，催化剂表面吸附的浓度增大，释氢反应的速率加快，副反应速度也加快，但释氢反应的速度加快更多；
③若NaOH浓度过大，H2的产生迅速减慢的原因可能是NaOH溶解载体Al2O3，使纳米Ag颗粒发生团聚，催化活性下降，
故答案为：NaOH溶解载体Al2O3，使纳米Ag颗粒发生团聚，催化活性下降；
（3）甲烷与水在催化剂作用下可产生氢气与碳氧化物，与甲烷水化法制氢气相比，甲醛制氢的优点有氢气纯度高、可处理有毒甲醛，
故答案为：氢气纯度高、可处理有毒甲醛。
【点评】本题考查晶体结构，侧重考查学生晶胞计算的掌握情况，试题难度中等。
20．（2025秋 江苏校级月考）甲醇可作为燃料电池的原料。
（1）工业上常用CO2和H2为原料合成甲醇（CH3OH），过程中发生如下两个反应：
反应Ⅰ：CO2（g）+3H2（g）＝CH3OH（g）+H2O（g）ΔH＝﹣51kJ mol﹣1
反应Ⅱ：CO2（g）+H2（g）＝CO（g）+H2O（g）ΔH＝+41kJ mol﹣1
①已知几种化学键的键能如下表所示，则a＝ 　955　 kJ mol﹣1。
化学键 C—H C—O C≡O（CO） C＝O H—H O—H
键能/kJ mol﹣1 406 351 a 745 436 465
②若反应Ⅱ逆反应活化能Ea′＝124kJ mol﹣1，则该反应的正反应的活化能Ea＝ 　165　 kJ mol﹣1。
（2）在某10L密闭容器中，使用Cu2O进行催化CH3OH的脱氢实验：CH3OH（g） HCHO（g）+H2（g）。CH3OH的物质的量随时间t（min）变化如下表：
时间t（min） 0 10 20 30 40 50
CH3OH的物质的量（mol） 0.50 0.492 0.486 0.482 0.480 0.480
可以判断：实验的前20min的平均反应速率v（H2）＝ 　7.0×10﹣5mol L﹣1 min﹣1 。
（3）电极生物膜电解脱硝是电化学和微生物工艺的组合。用甲醇燃料电池作为电源，进行电解脱硝，装置如图所示，微生物膜能利用阴极电解产生的活性原子将碱性废水中的还原为N2。
①装置Ⅰ放电时的负极反应式为 　CH3OH+8OH﹣﹣6e﹣6H2O　 。
②写出装置Ⅱ电解时阴极处产生的活性原子（H ）与反应的离子方程式：　210H ＝N2↑+2OH﹣+4H2O　 。
③装置Ⅰ消耗标准状况下2.24LO2，理论上装置Ⅱ可除去的物质的量为 　0.08　 mol。
（4）电解法可消除甲醇对水质造成的污染，原理是：通电将Co2+氧化成Co3+，然后Co3+将甲醇氧化成CO2，并用石墨烯吸附除去Co2+。现用如图所示装置模拟上述过程，则在阳极主要发生的电极反应式为 　Co2+﹣e﹣＝Co3+ ；除去甲醇的离子方程式为 　6Co3++CH3OH+H2O＝6Co2++CO2↑+6H+ 。
【答案】（1）①955；
②165；
（2）7.0×10﹣5 mol L﹣1 min﹣1；
（3）①CH3OH+8OH﹣﹣6e﹣6H2O；
②210H ＝N2↑+2OH﹣+4H2O；
③0.08；
（4）Co2+﹣e﹣＝Co3+；6Co3++CH3OH+H2O＝6Co2++CO2↑+6H+。
【分析】（1）根据反应热与键能的关系进行分析，计算反应Ⅰ中C—H键的键能；
（2）根据活化能与反应热的关系进行分析，计算反应Ⅱ的正反应活化能；
（3）根据反应速率的定义和数据进行分析，计算实验的前20分钟的平均反应速率；
（4）根据电极反应和离子方程式的书写规则进行分析，写出相关的电极反应式和离子方程式；
（5）根据装置Ⅰ和装置Ⅱ的工作原理和物质的转化关系进行分析，计算装置Ⅱ可除去的物质的量；
（6）根据电解原理和离子方程式的书写规则进行分析，写出阳极的电极反应式和除去甲醇的离子方程式。
【解答】解：（1）①反应热等于反应物键能之和与生成物键能之和的差，对于反应Ⅱ：ΔH＝（2×745+436）kJ/mol﹣（a+2×465）kJ/mol＝+41kJ/mol，解得a＝955 kJ/mol，
故答案为：955；
②由反应热＝Ea（正）﹣Ea（逆），可得：Ea（正）﹣124 kJ/mol＝+41 kJ/mol，解得Ea（正）＝165 kJ/mol，
故答案为：165；
（2），
故答案为：7.0×10﹣5 mol L﹣1 min﹣1；
（3）①甲醇燃料电池中，通入甲醇的一端为负极，发生氧化反应，结合电解液为碱性，所以负极反应式为：，
故答案为：CH3OH+8OH﹣﹣6e﹣6H2O；
②与通入甲醇电极相连的镍电极是阴极，石墨电极是阳极，阴极处产生的活性原子（H ）与反应，将还原为N2，离子方程式为：；通入氧气的电极为正极，正极的电极反应式为：，阴极的电极反应式为：，标准状况下2.24LO2参与反应，转移0.4 mol电子，生成0.4 mol的活性原子（H ），根据方程式可知可处理0.08 mol ，
故答案为：210H ＝N2↑+2OH﹣+4H2O；
（4）通电后，电解池中阳极失电子发生氧化反应，电极反应式为Co2+﹣e﹣＝Co3+；以Co3+做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO2而净化，自身被还原为Co2+，结合原子守恒与电荷守恒可知，还生成H+，离子方程式为：6Co3++CH3OH+H2O＝CO2↑+6Co2++6H+，
故答案为：Co2+﹣e﹣＝Co3+；6Co3++CH3OH+H2O＝6Co2++CO2↑+6H+。
【点评】本题主要考查原电池与电解池的综合等，注意完成此题，可以从题干中抽取有用的信息，结合已有的知识进行解题。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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