化學能與電能-2025高考化學一輪復習易混易錯專項復習（含解析）

（9）化學能與電能一2025高考化學一輪復習易混易錯專項復習

一、燃料電池（以氫氧燃料電池為例）

介質負極反應式正極反應式

+

酸性2H2—4廣===4H+O2+4H+4e===2H2O

+-

中性2H2-4e-===4HO2+2H2O+4e"===4OH

-

堿性2H2—4e"+4OH"===4H2OO2+2H2。+4e"===4OH

燃料電池電極反應書寫的注意事項

（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；正極多為氧氣或空氣，得到電

子發(fā)生還原反應，可根據(jù)電荷守恒來配平。

（2）燃料電池的電極不參與反應，有很強的催化活性，起導電作用。

（3）燃料電池的電極反應中，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，而熔融電解質中。2被還原為。2-。

（4）正負兩極的電極反應在得失電子守恒的前提下，相加后的電池反應必然是燃料燃燒反應

和燃燒產物與電解質溶液反應的疊加反應。

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>廠>Br->C「>OH->含氧酸根。

（2）陰極放電順序

Ag+>Fe3+>Cu2+>H+（酸中）>Fe2+>Zn2+o

【深化提高】以惰性電極電解電解質溶液的規(guī)律

電解質電解質溶

類型實例電極反應特點pH

濃度液復原

NaOH陰：4H.+4e-增大增大加水

-2H2f

電解

HSO,陽：4OH增大減小加水

水型2

4e■2H2。

增大加水

Na2SO,+。2t不變

HC1電解質電離出減小增大通氯化氫

電解電

的陰、陽離子分

解質型\

CuCl2別在兩極放電減小加氯化銅

陰極：放

H2O

放HH生堿生成新

2NaCl2增大通氯化氫

生堿型陽極：電解質陰電解質

離子放電

陰極：電解質陽

放o離子放電生成新

2CuS()減小加氧化銅

4陽極：放

生酸型H2O電解質

o2生酸

三、電解原理的應用

1、電解飽和食鹽水（氯堿工業(yè)）

濕氯氣-------------CL

陽極反應式：2c「一2e-===CbT（氧化反應）

陰極反應式：2H++2e-===H2f（還原反應）

總反應方程式：2NaCl+2H2。用筵2NaOH+H2T+Cl2T

2、電解精煉銅

（1）電極材料：陽極為粗銅；陰極為純銅。

（2）電解質溶液：含Cu2+的鹽溶液。

(3)電極反應：

陽極：Zn—2e-===Zn2+>Fe—2e===Fe2+^Ni—2e-===Ni2+>Cu-2e-===Cu2+；

陰極：Cu2++2e-===Cuo

(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，難以在陽極失去電

子變成陽離子而溶解，它們以金屬單質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)電解質溶液是AgNO3溶液等含鍍層金屬陽離子的鹽溶液。

++-

(3)電極反應：陽極：Ag—e"===Ag；陰極：Ag+e===Ago

(4)特點：陽極溶解，陰極沉積，電鍍液的濃度不變。

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電極一導線—Y電極―溶液—X電極

B.X電極上發(fā)生氧化反應，Y電極上發(fā)生還原反應

C.若兩電極分別為Zn和石墨棒，則X為石墨棒，Y為Zn

D.氫氣產生在X電極上，SOj移向Y電極

2.我國研究的新型Li-NO?電池，為NO?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為2Li+NC)2-LizO+NO。該電池工作時，下列說法錯誤

的是()

鋰箔碳棒

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：NO2+2Li^+2e~—=Li2O+NO

C.當外電路中通過Imol電子時，理論上b極質量增加15g

D.電解液中Li+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、質量相等的空心銅球和空心鐵球，調節(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M為FeCL溶液、杠桿為導體時，A端低，B端高

B.當M為AgNC)3溶液、杠桿為導體時，A端高，B端低

C.當M為鹽酸、杠桿為導體時，A端高，B端低

D.當M為CuSC)4溶液、杠桿為絕緣體時，A端低，B端高

4.某同學組裝了如圖所示的電化學裝置，電極I為A1,其他電極均為Cu,貝U()

A.電流方向：電極IVf,公”電極I

B.電極I發(fā)生還原反應

C.電極II逐漸溶解

D.電極HI的電極反應為Cu2++IQ-CXX

5.鉛酸蓄電池在通信、工業(yè)、國防軍工、光伏、新能源儲能、交通等領域獲得廣泛應用。工

作時的電池總反應：Pb+PbO2+2H2SO4—2PbSO4+2H2O,其構造示意圖如下。電池放電

過程中，下列說法正確的是（）

A.電解質溶液的酸性逐漸增強

B.Pb作負極，發(fā)生氧化反應，電極質量增加

C.PbC）2作正極，發(fā)生氧化反應，電極質量減小

D.SO1移向Pb。？電極，電子由Pb。?經外電路流向Pb

6.Na2Cr2（）7在酸性水溶液中隨著H+濃度的增大會轉化為CrC>3。電解法制備CrC）3的原理如圖

所示。下列說法中錯誤的是（）

H2

酸性i1

NaOH

NaCrO■■

水2溶2法7H9水溶液

----------

離子交換膜

A.電解時只允許H+通過離子交換膜

B.生成。2和H2的質量比為8：1

C.電解一段時間后，陰極區(qū)溶液中OIF的濃度增大

+

D.生成CrO3的反應為Cr2O^+2H—2CrO3+H2O

7.某全固態(tài)薄膜鋰離子電池截面結構如圖所示，電極A為非晶硅薄膜，充電時Li+得電子成為

Li嵌入該薄膜材料中；電極B為LiCoO?薄膜；集流體起導電作用。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amol電子時，LiPON薄膜電解質損失amolLi+

C.放電時，電極B為正極，反應可表示為Li—CoO2+xLi++xe-^LiCoO?

D.電池總反應可表示為Li,Si+Li-,CoC>2脩：攙Si+LiCo02

8.利用微生物燃料電池(MFC)可以將廢水中的NH：降解為N?。某課題組設計出如圖所示的微

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()

微

著

附

co用電器I石墨

生

石

物

的兀―N電/H*!酸性廢水

墨

反硝化'硝化

L

H,20_NO；-E鼓入空氣

T電癡一巾好氧電極方一

交換膜c

+

A.好氧電極b上發(fā)生的反硝化反應為2NO；+10e+12H—N2T+6H2O

B.好氧電極b上的副反應為。2+4曰+4日一2凡0

C.交換膜c為質子交換膜，質子從電極a區(qū)域通過質子交換膜移向電極b區(qū)域

D.理論上每消耗lmolC6H12O6,可以處理NH：的物質的量為4.8mol

9.鉛酸蓄電池廣泛應用于機動車輛，其構造如圖所示，已知PbSC>4難溶于水，電池反應為

PbO2+Pb+2H2SO4—2PbSO4+2H2O,下列說法正確的是（）

稀硫酸

二氧化鉛

A.電池工作時，PbC）2為負極，發(fā)生還原反應

B.電池工作時，電解質溶液pH保持不變

+

C.負極的電極反應式為PbO2+2e.+4H+S0；--PbSO4+2H2O

D.硫酸根離子在負極和正極都參與了反應，在放電時，兩電極質量均增加。

10.一種電解法制備高純銘和硫酸的簡單裝置如圖所示。下列說法中正確的是（）

直流電源

A.b為直流電源的負極

B.陰極反應為2H++2e--H2T

C.工作時，乙池中溶液的pH不變

D.若有Imol離子通過A膜，理論上陽極生成0.25mol氣體

U.一種生物電化學方法脫除水體中NH：的原理如圖所示：

A.該裝置工作時，化學能轉化為電能

B.該裝置工作時，a極周圍溶液的pH降低

C.該裝置內工作溫度越高，NH；的脫除率一定越大

D.b極上發(fā)生的反應之一是2NO3-2e--N2T+3O2T

12.將金屬M連接在鋼鐵設施表面，可減緩水體中鋼鐵設施的腐蝕。在如圖所示的情境中，下

列說法中正確的是（）

A.鋼鐵設施表面的電極反應為Fe-2e-^=Fe?+

B.金屬M的活動性比Fe的活動性弱

C.鋼鐵設施表面因積累大量電子而被保護

D.鋼鐵設施在河水中的腐蝕速率比在海水中的大

13.硅（Te）被譽為尖端技術等工業(yè)的維生素。工業(yè)上常以粗銅精煉的陽極泥（主要成分是

Cu2Te,含Ag、Au等雜質）為原料提取硅并回收金屬，Te與S同族，其工藝流程如圖所

Zj\O

—Ag.Au施檢X

怙10等京精聲駕旦投

.加代一過沮

陽極泥

Mil'll

①回得事

下列說法錯誤的是（）

A.粗銅精煉和電鍍銅的陰極電極反應相同

B.每回收ImolTe理論上步驟①中轉移電子數(shù)為6必

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Au

14.（1）以反應N2H4+。2『2+2凡0為原理設計成燃料電池，其能量轉化率高，裝置如

圖所示。

KOH溶液

①A處加入的是,a處的電極反應式是-

②當消耗標準狀況下3.36LO2時，導線上轉移電子的物質的量是。

（2）將一定量純凈的氨基甲酸鏤置于恒容密閉真空容器中（固體試樣體積忽略不計），在恒

s2NH

定溫度下使其達到分解平衡：H2NCOONH4（）^^3（g）+CO2（g）o則以下情況不熊說

明該反應一定達到化學平衡狀態(tài)的是（填序號）。

①V（NH3）正=2v（CC>2）逆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CO2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量不變

（3）一定條件下，在5L密閉容器內，發(fā)生反應2NO2（g）^^N2（D4（g），NO2的物質的量隨

時間變化如表：

時間/s012345

n（NO2）/mol0.0400.0200.0100.0050.0050.005

用N2O4表示。?2s內該反應的平均速率為mol/（L-s）；到第5s末，NO?的轉化率

為。

（4）已知：2N2O^^2N2+O2,不同溫度（T）下，N2O分解半衰期隨起始壓強的變化關

系如圖所示（圖中半衰期指任一濃度N?。消耗一半時所需的相應時間），貝/T2

（填“>”、”=，，或，y”）。當溫度為不起始壓強為P。，反應至々min時，此時體系壓強

P=（用Po表示）。

三

E

/

S

然

*-

P°起始壓強/kPa

15.某小組同學利用如圖所示的裝置進行鐵的電化學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，向燒杯中滴加酚醐

鐵片二卜碳棒ii.連好裝置一段時間

I1.0mol?L-1后，向燒杯中滴鐵片表面產生藍色沉淀

hl尸NaCl溶液

K31Fe（CN）6］溶液

（1）小組同學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用化學用語解釋實驗i中的現(xiàn)象：。

（2）查閱資料：K31Fe（CN）6］具有氧化性。

①據(jù)此有同學認為僅通過ii中現(xiàn)象不能證明鐵發(fā)生了電化學腐蝕，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

iii蒸儲水無明顯變化

1

iv1.0mol-I71NaCl溶鐵片表面產生大

r

液量藍色沉淀

0.5mol[TK3[Fe(CN)6]

溶液

廠鐵片V0.5mol-L1Na2s

無明顯變化

溶液

21nL

a.以上實驗表明：在____________條件下，《［FelCN%］溶液可以與鐵片發(fā)生反應。

b.為探究C「的存在對反應的影響，小組同學將鐵片酸洗（用稀硫酸浸泡后洗凈）后再進行實

驗iii,發(fā)現(xiàn)鐵片表面產生藍色沉淀。此補充實驗表明C「的作用是。

（3）有同學認為上述實驗仍不嚴謹。為進一步探究K31Fe（CN）6］的氧化性對實驗ii結果的影

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）。

實驗試齊IJ現(xiàn)象

A酸洗后的鐵片、產生藍色沉淀

VFeCN%]溶

液（已除。2）

酸洗后的鐵片、

K3[Fe（CN）6]^

B產生藍色沉淀

NaCI混合溶液

（未除。2）

鐵片、

K3[Fe（CN）6]^

C產生藍色沉淀

NaCI混合溶液

（已除。2）

鐵片、

K3[Fe（CN）6]ff

D產生藍色沉淀

鹽酸混合溶液

（已除。2）

答案以及解析

L答案：B

解析：A.電子不能進入電解質溶液中，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，Y電極上發(fā)生還原反應，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，則氫氣產生在Y電極上；陰離子向負極遷移，則S。；移向X電

極，D錯誤；

故選Bo

2.答案：D

解析：由放電時的總反應2Li+NC）2-LizO+N?？芍?，Li元素化合價升高，則a極為負

極，電極反應式為Li-片一Li+；b極為正極，N元素化合價降低，電極反應式為

+

NO2+2Li+2e--Li2O+NOo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極一電流表-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，電極反應式為NOz+2e-+2Li+-Li2（D+NO,B項正

確，不符合題意；當外電路中通過Imole-時，理論上b極生成OSmolLizO,b極增加的質量

為0.5molx30g-molT=15g,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

Li+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e-,生成Fe?+,質量減

小。溶液中Fe3+在正極上得被還原生成Fe2+,銅球質量不變，因此是A端低，B端高，

A正確；溶液中Ag+在正極上得已，被還原生成Ag在銅球上析出，銅球質量增大，因此是A

端低，B端高，B錯誤；溶液中H+在正極上得e\被還原生成H?,鐵球質量減少，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CuSC）4溶液的反應，F(xiàn)e

置換出的Cu附著在Fe表面，質量變大，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n是原電池的兩極，其中I是負極，發(fā)生氧化反應；n是

正極，發(fā)生還原反應，有cu析出。in和w是電解池的兩極，其中ni是陽極，發(fā)生氧化反

應，電極反應是Cu-2e--Cu2+,w是陰極，所以電流方向為電極IV-0-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，電極質量增加，B正確；

C.根據(jù)分析，Pb。2為電池的正極，Pb。?在放電過程中得到電子被還原，發(fā)生還原反應，C

錯誤；

D.原電池工作時，陰離子應該向負極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，電極反應為

2H2O-4e--4H++O2T,用?%。,在酸性水溶液中隨著H+濃度的增大會轉化為CrC>3，

由質量守恒和電子轉移守恒可知，生成CrC>3的反應為Cr2(D:+2H+-2?03+凡0,所以電

解時陽極區(qū)的H+不能通過離子交換膜，通過離子交換膜的應為鈉離子，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，電極反應為2H2。+2片——2。川+凡個，由得失

電子守恒可知，生成。2和H2的物質的量之比為1：2,則生成。2和H2的質量比為8：1,故

B正確；由陰極反應可知，電解一段時間后陰極區(qū)溶液中OIF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“Li+得電子成為Li”可知，鋰元素的化合價降低，發(fā)生

還原反應，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。由電池截面結構圖可知，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薄膜電解質起傳導Li+的作用，故沒有Li+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)生反硝化反應為硝酸根離子得電子生成氮氣，故電

極反應式為2NO；+10eT12H+-電T+6H2O,A正確；

B.電極上除發(fā)生反硝化反應外，還有氧氣得電子的副反應：。2+43+411+-2凡0,B正

確；

+

C.電極b為正極，電極方程式為：2NO-+10e+12H—N2T+6H2O,電極a為負極，電極

+

方程式為：C6H12O6+6H2O-24e=6CO2T+24H,正極產生的H+通過質子交換膜進入正極

區(qū)，C正確；

D.不考慮副反應，每消耗ImolC6Hl2。6,轉移的電子數(shù)24mo1,根據(jù)電極反應

2N0/10曰+12氏一凡T+6H2。和元素守恒規(guī)律，則理論上可以處理NH；的物質的量應

4.8mol,由于電極b上副反應，故每消耗lmolC6H]2C)6，可以處理NH：的物質的量小于

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，A錯誤；

B.由題干化學方程式可知，電池工作時，電解質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

鉛反應生成硫酸鉛，正極的電極反應式為PbO2+2e-+4H++SO；-PbSO4+2H2。，C錯

誤；D.負極的電極反應式為Pb-2e-+SO:-PbSC)4，PbfPbSO,電極質量均增加，正極

+

的電極反應式為Pb。？+2e+4H+SO；--PbSO4+2H2O,PbO2fPbSO4電極質量均增

加，D正確；

10.答案：D

解析：該裝置制備高純銘和硫酸，甲池中Cr棒上C產得到電子發(fā)生還原反應，則Cr棒為陰

極，陰極反應為CF++3e——Cr,石墨為陽極，陽極反應為2H2。-4e「一O2T+4H+，連

接陰極的電極a為負極，則b為正極，A、B項均錯誤；甲池中S。：通過交換膜進入乙池、

丙池中生成的H+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Imol離子通過A膜，則丙池生成ImolfT,由關系式。2~4H+可知，理論上陽極

生成0.25mol氣體，D項正確。

1L答案：B

解析：該裝置把電能轉化為化學能，故A錯誤；a極為陽極，電極反應為

++

NH^+2H2O-6e—NO；+8H,NH^+3H2O-8e—NO；+10H,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，所以溫度過高會導致細菌死亡，

NH；的脫除率會減小，故C錯誤；b極上發(fā)生的反應之一為

+

2NO3+12H+10e-N2T+6H2O,故D錯誤。

12.答案：C

解析：圖中鋼鐵設施作原電池的正極，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，電子經導線流入鋼鐵設施，從而使鋼鐵設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，溶液的導電性越強，因此鋼鐵設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均為Cu2++2e--Cu,電極反應相同，A正

確；

B.根據(jù)C%Te轉化為TeO?和Cu2+,轉移電子數(shù)為6+2,每回收ImolTe理論上步驟①中轉移

電子數(shù)為8NA，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)①N2H-N2H4-4e-+4O^^-N2T+4H2O；②0.6mol

(2)④⑤；

(3)0.0015；87.5%

(4)＞；1.25°0

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N2H仆a電極為負極，發(fā)生氧化反應，故a處的電極反應式是

N2H4-4e+4OH—N2T+4H2O；當消耗標準狀況下3.36L