人教【新课标】高中化学一轮复习：专题12电化学解析版

人教【新课标】高中化学一轮复习：专题12电化学一、单选题1．下列关于原电池的叙述正确的是(　　)A．构成原电池的正极和负极的材料必须是两种不同的金属B．原电池是将化学能转化为电能的装置C．在原电池中，电子流出的一极是正极D．原电池工作时，电路中的电流是从负极到正极【答案】B【知识点】原电池工作原理及应用【解析】【解答】A．构成原电池的电极可以是金属与金属，也可以是金属与非金属，A项不符合题意；B．原电池是将化学能转化为电能的装置，B项符合题意；C．原电池中电子流出的一极是负极，C项不符合题意；D．原电池工作时，电流是从正极到负极，D项不符合题意。故答案为：B。【分析】A.非金属材料也可作电极材料；C.原电池中电子由负极经导线流向正极；D.原电池工作时电流由正极流向负极。2．下列各装置能构成原电池的是（　　）A．B．C．D．【答案】B【知识点】原电池工作原理及应用【解析】【解答】A.两个电极活动性相同，不能构成原电池，A不符合题意；B.有活动性不同的电极、电解质溶液，形成了闭合回路，能够自发进行氧化还原反应，具备原电池构成条件，B符合题意；C.无电解质溶液，不能构成原电池，C不符合题意；D.没有形成闭合回路，不能构成原电池，D不符合题意；故合理选项是B。【分析】原电池的构成条件为：①有两个活泼性不同的电极，②将电极插入电解质溶液中，③两电极间构成闭合回路，④原电池反应是能自发的进行氧化还原反应，据此解答。3．某兴趣小组设计的水果电池装置如图所示。该电池工作时，下列说法正确的是（　　）A．将电能转化为化学能B．电子由锌片经导线流向铜片C．铜片作负极D．锌片发生还原反应【答案】B【知识点】原电池工作原理及应用【解析】【解答】A.原电池可以将化学能转化为电能，故A不符合题意；B.该水果电池中，锌是负极、铜是正极，电子由锌片经导线流向铜片，故B符合题意；C.锌的活泼性大于铜，锌是负极、铜是正极，故C不符合题意；D.锌片失电子发生氧化反应，故D不符合题意。【分析】Zn为负极，负极上Zn失去电子，Cu为正极，氢离子在正极上得到电子，电子由负极流向正极，原电池中化学能转化为电能。4．某兴趣小组以相同大小的铜片和锌片为电极研究水果电池，装置如下图。当电池工作时，下列说法错误的是（　　）A．铜片为正极B．负极的电极反应为Zn-2e-=Zn2+C．化学能主要转化为电能D．电子从锌片经水果流向铜片【答案】D【知识点】原电池工作原理及应用【解析】【解答】A．由以上分析可知，铜片做正极，故A不符合题意；B．锌做负极，在负极上，锌失去电子生成锌离子，电极反应式为：Zn-2e-=Zn2+，故B不符合题意；C．在原电池中化学能主要转化为电能，故C不符合题意；D．电子从锌片经外电路流向铜片，电子不能进入电解质溶液中，故D符合题意；故答案为：D。【分析】活泼性：锌>铜，该原电池中锌片为负极，负极发生氧化反应，铜片为正极，正极发生还原反应，原电池工作时将化学能转化为电能，电子由负极经导电流向正极，不会经过电解质溶液，据此解答。n5．用铜片、银片设计成如图所示的原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是（　　）A．电子通过盐桥从乙池移向甲池B．盐桥中K+向左移动C．开始时，银片上发生的反应是Ag-e-=Ag＋D．电路中每转移2mole-，正极材料增重216g【答案】D【知识点】电解池工作原理及应用【解析】【解答】A．电子从铜片经外电路流向银片，不经盐桥，A不符合题意；B．盐桥中阳离子向正极移动，则K+向右移动，B不符合题意；C．银片上发生的反应是：Ag＋+e-=Ag，C不符合题意；D．每转移2mole-，正极生成2molAg，增重为，D符合题意；故答案为：D。【分析】A.口诀：“电子不小下水，离子不上岸”，电子不会通过电解质溶液B.阴阳离子移动方向口诀：“阳正阴负”C.正负极判断，活泼金属做负极，相对不活泼做正极，银做正极，Ag++e-=AgD.转移电子与生成银的关系e-~Ag，故转移2mol电子，生成2molAg，增重216g6．如图为一种氢氧燃料电池的装置示意图，下列说法错误的是（　　）A．该装置中氧化反应和还原反应在不同区域进行B．石墨是电极材料C．O2是正极反应物、H2是负极反应物D．H2SO4可以传导电子和离子【答案】D【知识点】原电池工作原理及应用【解析】【解答】A．该装置中负极区发生氧化反应，正极区发生还原反应，氧化、还原反应在不同区域进行，故A不符合题意；B．石墨是电极材料，不参加反应，故B不符合题意；C．O2是正极反应物发生还原反应、H2是负极反应物发生氧化反应，故C不符合题意；D．H2SO4可以传导离子，不能传导电子，故D符合题意；故答案为：D。【分析】氢氧燃料电池中，通入氢气的一极为负极，负极发生氧化反应，通入氧气的一极为正极，正极发生还原反应，电子不能通过电解质溶液，据此解答。7．科学家设计了锂-空气电池，它直接使用金属锂作负极，让从空气中获得的通过多孔碳电极。该电池具有较高的能量密度(单位质量的电池所放出的能量)。下列关于这种电池的说法正确的是（　　）A．放电时氧气发生氧化反应B．放电时电子向负极移动C．放电时电能转化为化学能D．能量密度高可能是因为锂的相对原子质量小【答案】D【知识点】原电池工作原理及应用【解析】【解答】A．放电时氧气得电子化合价降低，发生还原反应，故A不符合题意；B．原电池工作时，电子从负极流出，向正极移动，故B不符合题意；C．锂-空气电池放电时将化学能转化为电能，故C不符合题意；D．金属Li失去1mol电子时消耗的质量为7g，较其它金属消耗的质量小，即Li电池的能量密度高，故D符合题意；故答案为：D。【分析】金属锂作负极，负极发生还原反应，氧气作正极，正极发生还原反应，原电池中电子由负极经导线流向正极，原电池是将化学能转化为电能的装置，据此解答。8．镉镍可充电电池的充、放电反应如下：Cd+2NiO(OH)+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2。则该电池充电时阳极放电的是（　　）A．Cd(OH)2B．CdC．Ni(OH)2D．NiO(OH)【答案】C【知识点】电极反应和电池反应方程式【解析】【解答】电池充电时阳极失电子发生氧化反应，该电池充电时，总反应为Cd(OH)2+2Ni(OH)Cd+2NiO(OH)+2H2O，Ni(OH)失电子发生氧化反应生成NiO(OH)，所以阳极放电的物质是Ni(OH)2，选C。【分析】依据电解时阳极失电子发生氧化反应，所含元素化合价升高分析9．下图是电解CuCl2溶液的装置，其中c、d为石墨电极，则下列有关判断正确的是（　　）A．a为负极，b为正极B．a为阳极，b为阴极C．电解过程中，d电极质量增加D．电解过程中，氯离子浓度不变n【答案】C【知识点】电解池工作原理及应用【解析】【解答】A、根据电流方向可知a为正极，b为负极，故A不符合题意；B、根据电流方向可知a为正极，b为负极，故B不符合题意；C、根据电流方向可知a为正极，b为负极，c为阳极，d为阴极，电解过程中，d电极铜离子得到电子变为铜单质，质量增加，故C符合题意；D、电解过程中，c极氯离子失去电子变为氯气，因此浓度减小，故D不符合题意；故答案为：C。【分析】根据电流方向判断电极类型及有关电极反应。10．如图所示是电解溶液的装置，其中、为石墨电极。则下列有关判断正确的是（　　）A．为负极、为正极B．电极发生了还原反应C．电解过程中，电极质量增如D．溶液中电子移动方向为【答案】C【知识点】电解池工作原理及应用【解析】【解答】A.由分析可知，a端为电源的正极，b端为电源的负极，A不符合题意；B.由分析可知，c电极为阳极，发生氧化反应，B不符合题意；C.由分析可知，d电极的电极反应式为Cu2＋＋2e－=Cu，因此d电极质量增加，C符合题意；D.电子只能在电极和导线之间移动，不能在溶液中移动，D不符合题意；故答案为：C【分析】电流由电源的a端流出，因此a端为正极，b端为负极，电极c为阳极，电极d为阴极。阳极上电解质溶液中的Cl－发生失电子的氧化反应，生成Cl2，其电极反应式为2Cl－－2e－=Cl2↑；阴极上电解质溶液中的Cu2＋发生得电子的还原反应，生成Cu，其电极反应式为Cu2＋＋2e－=Cu。11．下列有关电化学原理的说法正确的是（　　）A．铝—空气燃料电池以KOH为电解液时，负极反应为：B．用电解法精炼铜，阳极反应为：C．钢铁在中性条件下被腐蚀，正极反应为：D．电解法冶炼铝时，阳极反应为：【答案】D【知识点】铜的电解精炼；常见化学电源的种类及其工作原理；铁的吸氧腐蚀【解析】【解答】A．铝—空气燃料电池以KOH为电解液时，负极上铝失去电子被氧化转变为偏铝酸根离子，负极反应为：，A不符合题意；B．用电解法精炼铜，阳极粗铜上的铜等金属失电子被氧化，阳极反应为：，B不符合题意；C．钢铁在中性条件下发生的是吸氧腐蚀，正极反应为：，C不符合题意；D．工业上电解熔融的氧化铝来冶炼铝时，阳极氧离子失电子被氧化，阳极反应为：，D符合题意；故答案为：D。【分析】A.书写电极反应方程式要注意电解质环境B.阳极应该是失去电子C.钢铁在中性环境发生的是吸氧腐蚀，故正极应该是氧气发生反应；酸性环境发生析氢腐蚀D.电极法制备铝使用的原料是Al2O3，切记不是AlCl312．判断如图原电池装置图示中电子或离子流向、正极或负极等标注正确的是（　　）A．图甲铅蓄电池B．图乙锌银纽扣电池C．图丙燃料电池D．图丁锌铜原电池【答案】C【知识点】常见化学电源的种类及其工作原理；电解池工作原理及应用【解析】【解答】A．铅蓄电池中Pb是原电池负极，PbO2是原电池正极，A不符合题意；B．锌银纽扣电池中Zn是原电池负极，Ag2O是原电池正极，B不符合题意；C．H2是燃料电池的负极，失去电子，O2是燃料电池的正极，溶液中H+向正极移动，C符合题意；D．锌铜原电池，盐桥中Cl-向负极(右池)移动，D不符合题意；故答案为：C。【分析】A.铅蓄电池中Pb为负极；B.锌银纽扣电池中Zn为负极；C.氢氧燃料电池中，通入氢气的一极为负极，通入氧气的一极为正极；nD.原电池中阴离子向负极移动。13．我国《政府工作报告》首次写入“推动充电、加氢等设施的建设”。如图是一种新型“全氢电池”，能量效率可达。下列说法错误的是（　　）A．该装置将化学能转化为电能B．离子交换膜不允许和通过C．吸附层为负极，电极反应式为D．电池总反应为【答案】C【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用【解析】【解答】A．“全氢电池”工作时是原电池反应，能量变化是将化学能转化为电能，故A不符合题意；B．由工作原理图可知，左边溶液为碱性，右边溶液为酸性，所以离子交换膜可阻止左边的碱性溶液和右边的酸性溶液发生中和，因此该离子交换膜不能允许H+和OH－通过，故B不符合题意；C．根据氢气的进出方向可知，氢气在吸附层A上发生氧化反应，化合价由0价变成+1价，吸附层A为负极，电极反应为：H2-2e-+2OH-═2H2O，故C符合题意；D．根据C的分析可知，右边吸附层B为正极，发生了还原反应，正极电极反应是2H++2e-=H2↑，左边吸附层A为负极，发生了氧化反应，电极反应是H2-2e-+2OH-=2H2O，因此总反应为：H++OH-=H2O，故D不符合题意；故答案为：C【分析】C.氢气在A处被氧化放出电子后变成氢离子，而溶液中存在氢氧化钠，氢离子直接被中和为水。14．氨—空气燃料电池的结构如图所示。关于该电池的工作原理，下列说法正确的是（　　）A．b极发生氧化反应B．O2-由b极移向a极C．a极的电极反应：2NH3+3O2-+6e-＝N2+3H2OD．理论上消耗2molNH3，同时消耗33.6LO2【答案】B【知识点】电极反应和电池反应方程式；化学电源新型电池；原电池工作原理及应用【解析】【解答】A．b极通入氧气，为燃料电池的正极，发生还原反应，A项不符合题意；B．根据原电池原理，阴离子向原电池中的负极移动，即O2-由b极移向a极，B项符合题意；C．根据原电池原理可知，a极为燃料电池的负极，NH3失去电子发生氧化反应，电极反应式为：2NH3+3O2--6e-＝N2+3H2O，C项不符合题意；D．根据原电池原理，该燃料电池的总反应为：4NH3+3O2＝2N2+6H2O，可知标准状况下该电池工作时，每消耗4molNH3，同时消耗3molO2。则在标准状况下，理论上消耗2molNH3，同时消耗1.5molO2，即消耗O2，D项中若非标准状况下，则消耗的O2的体积不是33.6L，D项不符合题意；故答案为：B。【分析】A、b极发生还原反应；C、a极为燃料电池的负极，应该失去电子；D、没有强调标准状态下。15．银锌纽扣电池的电池反应式为：。下列说法正确的是（　　）A．锌是阴极，发生还原反应B．电解液可以用硫酸代替C．电池工作时，移向极D．工作时转移电子，则消耗的质量为6.5g【答案】D【知识点】电极反应和电池反应方程式；化学电源新型电池；原电池工作原理及应用【解析】【解答】A．根据总反应，Zn的化合价升高，失电子，做负极，发生氧化反应，故A不符合题意；B．硫酸会和锌反应，故B不符合题意；C．原电池中，阴离子移向负极，故移向锌电极，故C不符合题意；D.1mol锌转移2mol电子，所以转移电子，则消耗为0.1mol，锌的质量为6.5g，故D符合题意；故答案为：D。【分析】A、Zn的化合价升高，失电子，发生氧化反应；B、硫酸会和锌反应；C、阴离子移向负极，Zn的化合价升高，做负极；16．海水电池在海洋能源领域备受关注，一种锂-海水电池构造示意图如下。下列说法错误的是（　　）A．海水起电解质溶液作用B．N极仅发生的电极反应：C．玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能nD．该锂-海水电池属于一次电池【答案】B【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用【解析】【解答】A．海水中含有丰富的电解质，如氯化钠、氯化镁等，可作为电解质溶液，故A不符合题意；B．由上述分析可知，N为正极，正极上水和氧气均能得电子发生还原反应，电极反应为2H2O+2e-=2OH-+H2↑和O2+4e-+2H2O=4OH-，故B符合题意；C．Li为活泼金属，易与水反应，玻璃陶瓷的作用是防止水和Li反应，并能传导离子，故C不符合题意；D．该电池不可充电，属于一次电池，故D不符合题意；故答案为：B。【分析】锂海水电池的总反应为2Li+2H2O=2LiOH+H2↑，M极上Li失去电子发生氧化反应，则M电极为负极，电极反应为Li-e-=Li+，N极为正极，电极反应为2H2O+2e-=2OH-+H2↑，同时氧气也可以在N极得电子，电极反应为O2+4e-+2H2O=4OH-。17．太阳能光伏电池电解水制高纯氢的工作示意图如下。下列相关叙述错误的是（　　）A．连接时电极1附近pH降低B．连接时，溶液中的阴离子向电极2迁移C．连接时电极3上NiO(OH)被还原为D．交替连接、时，电极3附近的也会交替消耗和生成【答案】A【知识点】原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用【解析】【解答】A．连接K1时，电极1为阴极，电极反应式为：2H2O+2e-=2OH-+H2↑，生成氢氧根离子，电极1附近pH升高，故A符合题意；B．连接K2时，电极2为阳极，电极反应式为：4OH--4e-=2H2O+O2，溶液中阴离子OH-向电极2移动，故B不符合题意；C．连接K2时，电极3连接电源负极，即电极3此时为阴极，NiOOH转化为Ni(OH)2，电极反应式为：NiOOH+e-+H2O=OH-+Ni(OH)2，故C不符合题意；D．连接K1时，电极3此时为阳极，电极反应式为：Ni(OH)2-e-+OH-=NiOOH+H2O，消耗OH-，连接K2时，电极3此时为阴极，电极反应式为：NiOOH+e-+H2O=OH-+Ni(OH)2，生成OH-，则交替连接、时，电极3附近的也会交替消耗和生成，故D不符合题意；故答案为：A。【分析】接K1时，电极1为阴极，电极3为阳极，连接K2时，电极3为阴极，电极2为阳极，据此解答。18．电池比能量高，在汽车、航天等领域具有良好的应用前景．近年来科学家研究了一种光照充电电池（如图所示）．光照时，光催化电极产生电子和空穴，驱动阴极反应和阳极反应对电池进行充电．下列叙述错误的是（　　）A．充电时，电池的总反应B．充电效率与光照产生的电子和空穴量有关C．放电时，从正极穿过离子交换膜向负极迁移D．放电时，正极发生反应【答案】C【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用【解析】【解答】A．由分析可知，充电时阴、阳极的电极反应式，将两电极反应式相加即可得电池总反应为Li2O2=2Li+O2，A不符合题意；B．根据题干信息可知，充电时，光照会使光催化电极产生电子和空穴，阴极反应与电子有关，阳极反应与空穴有关，即充电效率与光照产生的电子和空穴量有关，B不符合题意；C．由分析可知，放电时，金属Li电极为负极，光催化电极为正极，Li+从负极穿过离子交换膜向正极迁移，C符合题意；D．由分析可知放电时正极反应是O2+2e-+2Li+=Li2O2，D不符合题意；故答案为：C。【分析】该装置放电时为原电池，金属锂作负极，电极反应式为Li-e-=Li+；光催化电极作正极，电极反应式为O2+2e-+2Li+=Li2O2。充电时为电解池，金属锂作阴极，电极反应式为Li++e-=Li；光催化电极作阳极，电极反应式为Li2O2-2e-=O2+2Li+。19．科学家设计了一种高效、低能耗制备H2O2的装置，装置如图所示。下列有关说法错误的是（　　）A．阴极区产生2molOH－时，参加反应的O2在标准状况下的体积为11.2LB．a为电源的正极C．阳极区反应为−2e－+3OH－=2H2O+nD．该装置中，离子交换膜为阴离子交换膜【答案】A【知识点】电极反应和电池反应方程式；电解池工作原理及应用【解析】【解答】A．阴极电极反应式O2＋2e－＋2H2O＝H2O2＋2OH－，则阴极区产生2molOH－时，参加反应的O2为1mol，在标准状况下的体积为22.4L，故A符合题意；B．根据前面分析a为电源的正极，故B不符合题意；C．根据前面得到左边是阳极，被氧化，因此阳极区反应式为−2e－+3OH－=2H2O+，故C不符合题意；D．该装置中，氢氧根在阳极消耗，因此阴极产生的氢氧根要转移到阳极区域，则离子交换膜为阴离子交换膜，故D不符合题意。故答案为：A。【分析】左侧电极，醛被氧化为羧酸，则左侧为阳极，电极反应为−2e－+3OH－=2H2O+，右侧为阴极，电极反应为O2＋2e－＋2H2O＝H2O2＋2OH－，则a为电源正极，b为电源负极。20．利用微生物除去废水中的乙酸钠和氯苯()，其原理如图所示，下列说法正确的是（　　）A．A极上的电极反应式为+e-=Cl-+B．每除去1mol氯苯，同时产生11.2L(标准状况)C．电子流向：B极→导线→A极→溶液→B极D．该装置在高温环境中工作效率更高【答案】B【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用【解析】【解答】A．A为正极，氯苯得电子转化为苯和氯离子，电极反应式为+2e-+H+=Cl-+，A不符合题意；B．A极电极反应式为+2e-+H+=Cl-+，除去1mol氯苯，转移2mol电子，B极反应式为CH3COO--8e-+2H2O=2CO2+7H+，得到mol=0.5molCO2，在标况下的体积为11.2L，B符合题意；C．电子流向：负极→导线→正极，电解质溶液中无电子移动，故电子流向：B极→导线→A极，C不符合题意；D．高温环境下，微生物膜被破坏，工作效率降低，D不符合题意；故答案为：B。【分析】B极碳元素化合价升高，发生氧化反应，则B极为负极，电极反应为CH3COO--8e-+2H2O=2CO2+7H+，A极为正极，电极反应为+2e-+H+=Cl-+。二、综合题21．请仔细观察下列四种装置的构造示意图，完成下列问题。图1　锌锰电池图2　碱性锌锰电池图3　铅—硫酸蓄电池图4　锌银纽扣电池（1）碱性锌锰电池的总反应式：Zn＋2MnO2＋2H2O=2MnOOH＋Zn(OH)2，则负极的电极反应式：　　。（2）碱性锌锰电池比普通锌锰电池(干电池)性能好，放电电流大。试从影响反应速率的因素分析其原因是　　。（3）铅—硫酸蓄电池放电过程中，H2SO4浓度　　(填“变大”“变小”或“不变”)，充电时阴极的电极反应式为　　。（4）锌银纽扣电池在工作过程中　　(填物质名称)被还原。【答案】（1）Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2（2）碱性锌锰电池用锌粉替代了原锌锰电池的锌壳，增大了反应物的接触面积，加快了反应速率，故放电电流大（3）变小；PbSO4＋2e－=Pb＋SO42-（4）氧化银n【知识点】原电池工作原理及应用【解析】【解答】本题考查了电化学知识，意在考查考生对电化学知识的掌握情况。(1)原电池的负极发生氧化反应，根据元素化合价变化知锌失电子，负极的电极反应式为Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2。(2)碱性锌锰电池用锌粉替代了原锌锰电池的锌壳，增大了反应物的接触面积，加快了反应速率，故放电电流大。(3)铅蓄电池在放电过程中消耗硫酸，所以硫酸浓度变小，充电时阴极PbSO4得电子生成Pb，发生反应PbSO4＋2e－=Pb＋SO42-。(4)锌银纽扣电池中锌作负极，氧化银作正极，正极发生还原反应，即氧化银被还原。【分析】（1）锌是活泼金属电极，会失去电子，发生氧化反应；（2）在有固体参与的反应中，接触面积越大，反应的速率就越快；（3）根据电池的总反应，可知在反应过程中会消耗硫酸，因此硫酸的浓度会变小；充电使阴极会得到电子，发生还原反应；（4）在锌银纽扣电池在工作过程中，氧化银会得到电子，发生还原反应，被还原。22．银锌电池广泛用于各种电子仪器的电源，它的充放电过程可表示为：2Ag+Zn（OH）2Ag2O+Zn+H2O回答下列有关问题．（1）电池的放电过程是　　（填“①”或“②”）．（2）该电池属于　　性电池（填“酸”、“碱”或“中”）．（3）写出充电时阳极的电极反应式：　　（4）充电时，电池的正极应接电源的　　极．【答案】（1）②（2）碱（3）2Ag+2OH﹣﹣2e﹣=Ag2O+H2O（4）正【知识点】化学电源新型电池【解析】【解答】（1）该电池放电时，化学能转化为电能，且能自发发生氧化还原反应，Zn失电子化合价升高，Ag元素得电子化合价降低，所以电池的放电过程是②，所以答案为：②；（2）根据电池反应式知，放电时，Zn和氢氧根离子反应生成Zn（OH）2，则电解质溶液呈碱性，所以答案为：碱；（3）充电时，阳极上Ag失电子发生氧化反应，电极反应式为2Ag+2OH﹣﹣2e﹣=Ag2O+H2O，所以答案为：2Ag+2OH﹣﹣2e﹣=Ag2O+H2O；（4）充电时，电池的正极是电解池阳极，电解池阳极要恢复原状应该连接原电池正极，所以答案为：正．【分析】本题考查化学电源新型电池，根据反应的自发性与否确定原电池和电解池，明确各个电极上发生的反应，知道原电池、电解池的判断方法．23．下图是实现对天然气中和高效去除的协同转化装置，电极材料是石墨烯(石墨烯包裹的)和石墨烯。（1）该装置是　　装置(填“电解池”或“原电池”)，上述装置中光伏电池是。把太阳能转化成　　(填“直流电”或“交流电”)。硅基光伏电池工作时，硅原子处于　　(填“基态”或“激发态”)，光伏电池提供的能源是　　次能源。（2）石墨烯做　　极，电极反应式为　　（3）石墨烯的电势比石墨烯的电势　　(填“高”或“低”)。（4）协同转化的总反应方程式为　　，除硫反应的离子方程式为　　【答案】（1）电解池；直流电；激发态；一（2）阴；CO2+2H++2e-=CO+H2O（3）低（4）CO2+H2S═CO+H2O+S；H2S+2EDTA-Fe3+-═2H++S↓+2EDTA-Fe2+【知识点】电极反应和电池反应方程式；电解池工作原理及应用【解析】【解答】该装置为电解池，由图可知，石墨烯上CO2转化为CO，C元素化合价降低，做阴极，电极反应为：CO2+2H++2e-=CO+H2O，石墨烯为阳极，阳极反应式为EDTA-Fe2+-e-═EDTA-Fe3+，阳极区反应为2EDTA-Fe3++H2S═2H++S+2EDTA-Fe2+，整个过程中EDTA-Fe2+相当是催化剂，所以协同转化总反应：CO2+H2S═CO+H2O+S，据此分析解答。(1)光伏电池可提供电源，在外接电源下，该装置是电解池；直流电的方向是固定的，而交流电的方向不固定电解池有阴阳两级，其电子是正向运动的，光伏电池是把太阳能转化成直流电；硅基光伏电池工作时，硅原子处于激发态，转为基态过程中以电能形式释放出来，光伏电池提供的能源是一次能源；(2)石墨烯上CO2转化为CO，C元素化合价降低，做阴极，电极反应为：CO2+2H++2e-=CO+H2O；(3)ZnO@石墨烯电极为阴极，石墨烯电极为阳极，则ZnO@石墨烯上的电势比石墨烯上的低；(4)由上述分析可知，阴极反应为CO2+2e-+2H+═CO+H2O，阳极反应为EDTA-Fe2+-e-═EDTA-Fe3+、2EDTA-Fe3++H2S═2H++S+2EDTA-Fe2+，反应过程中EDTA-Fe2+相当是催化剂，则协同转化总反应为CO2+H2S═CO+H2O+S，由图可知，除硫反应的离子方程式为：H2S+2EDTA-Fe3+-═2H++S↓+2EDTA-Fe2+。【分析】（1）与太阳能电池相连是电解池，电解池中电源是直流电；光照时硅原子处于激发态，从激发态转化为基态时，电子从高能级跃迁低能级，释放的能量就转化为电能；（2）从装置图可以看出石墨烯电极上发生还原反应，做阴极；n（3）石墨烯电极是阴极，与电源的负极相连，电势比石墨烯的电势低；（4）从图可以看出石墨烯上是Fe2+被氧化为Fe3+，Fe3+再氧化H2S生成S，再结合阴极电极反应式写出协同转化的总方程式.24．当今，世界多国相继规划了碳达峰、碳中和的时间节点，因此，研发二氧化碳利用技术、降低空气中二氧化碳含量成为研究热点。问答下列问题：（1）I．CO2在固体催化表面加氢合成甲烷过程中发生以下两个反应：主反应：CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)△H1=-156.9kJ·mol-1副反应：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)△H2=+41.1kJ·mol-1已知2H2(g)+O2(g)2H2O(g)△H3=-395.6kJ·mol-1。CH4燃烧的热化学方程式CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)△H=　　。（2）加氢合成甲烷时，通常控制温度为500℃左右，理由是　　。（3）II．二氧化碳合成甲醇的反应为：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49kJ·mol-1573K时，在体积为2L的刚性容器中，投入2molCO2和6molH2，合成总反应达到平衡时，CO2的平衡转化率为60%。①该反应的平衡常数K=　　L2/mol2(保留1位小数)。②为了提高CO2的平衡转化率可以采取的措施有　　(填写两项措施)。③图1中能表示该反应的平衡常数K与温度T之间的变化关系的是曲线　　(填“m”或“n”)。④测得在相同时间内，不同温度下H2的转化率如图2所示，v(a)逆　　v(c)逆(填“＞”“＜”或“＝”)。（4）用如图装置模拟科学研究在碱性环境中电催化还原CO2制乙烯(X、Y均为新型电极材料，可减少CO2和碱发生副反应)，装置中X电极为　　(填“正”“负”“阴”或“阳”)极，Y极上的电极反应式为　　。【答案】（1）-634.3kJ·mol-1（2）该温度下有较高的化学反应速率和催化剂活性最高（3）0.5；降低温度、及时将CH3OH分离、适当增大压强；m；＜（4）阴极；4OH--4e-=O2↑+2H2O【知识点】盖斯定律及其应用；化学反应速率与化学平衡的综合应用；电解池工作原理及应用【解析】【解答】(1)①已知：①CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)△H1=-156.9kJ·mol-1②CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)△H2=+41.1kJ·mol-1③2H2(g)+O2(g)2H2O(g)△H3=-395.6kJ·mol-1，根据盖斯定律，将③×2-①，整理可得CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)△H=(-395.6kJ/mo1)×2-(-156.9kJ/mo1)=-634.3kJ/mol；(2)加氢合成甲烷时，温度低于500℃时，反应速率低；温度高于500℃，对于副反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)，正反应是吸热反应，温度升高，化学平衡向生成CO的方向移动程度增大，不利于甲烷的生成。通常控制温度为500°C左右，这是由于在该温度下有较高的化学反应速率和催化剂活性最高，副反应发生的少，有利于甲烷的生成；(3)①573K时，在体积为2L的刚性容器中，投入2molCO2和6molH2，发生反应：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，反应开始时，c(CO2)=1mol/L，c(H2)=3mol/L，总反应达到平衡时，CO2的平衡转化率为60%，则△c(CO2)=1mol/L×60%=0.6mol/L，则根据物质反应转化关系可知平衡时c(CO2)=0.4mol/L，c(H2)=3(1-60%)mol/L=1.2mol/L，c(CH3OH)=c(H2O)=0.6mol/L，则该温度下该反应的化学平衡常数K=L2/mol2；②CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49kJ/mol的正反应为气体体积减小的放热反应，要提高CO2的平衡转化率，就是要使化学平衡正向移动，根据平衡移动原理，采取的措施可以降低温度、及时将CH3OH分离、适当增大压强；③该反应的正反应为放热反应，升高温度化学平衡向逆反应方向进行，化学平衡常数K减小，根据图像可知，曲线m表示平衡常数K与温度T之间的变化关系；④根据图2可知，温度：c点＞a点，在其它条件不变时，温度升高，化学反应速率加快，所以反应速率v(a)逆＜v(c)逆；(4)装置中X电极发生反应为CO2得到电子生成C2H4，碳元素化合价降低，发生还原反应，故X电极为阴极，Y为阳极，Y电极失去电子，发生氧化反应，则阳极Y的电极反应式为4OH-_4e-=O2↑+2H2O。【分析】（1）根据盖斯定律，将③×2-①得到目标方程式；（2）500℃左右化学反应速率较快，催化剂活性最高；（3）①计算出各物质的平衡浓度，根据计算；②化学平衡正向移动，CO2的平衡转化率提高；③该反应的正反应为放热反应，升高温度平衡逆向进行；n④温度升高，化学反应速率加快；（4）X电极上CO2制得乙烯，发生还原反应，X为阴极，Y为阳极，阳极上氢氧根失电子生成氧气和水。25．“绿水青山就是金山银山”，研究消除氮氧化物污染对建设美丽家乡，打造宜居环境有重要意义。（1）已知：写出C与反应生成的热化学方程式　　。（2）已知：4CO(g)+2NO2(g)⇌4CO2(g)+N2(g)∆H=-1200kJ/mol。在恒容密闭容器中，投入和，经过一段时间后达到平衡状态，测得的转化率为。该温度下，反应的平衡常数为　　。（3）原煤经热解、冷却得到的煤焦可用于的脱除。热解温度为得到的煤焦分别用表示，相关信息如下表：煤焦元素分析/%比表面积CH80.792.76105.6984.260.828.98将NO浓度恒定的废气以固定流速通过反应器(图1)。不同温度下，进行多组平行实验，测定相同时间内NO的出口浓度，可得NO的脱除率与温度的关系如图2所示。[已知：的脱除主要包含吸附和化学还原()两个过程]①已知煤焦表面存在的官能团有利于吸附NO，其数量与煤焦中氢碳质量比的值密切相关，比值小，表面官能团少。由图2可知，相同温度下，单位时间内对NO的脱除率比的高，可能原因是　　。(答两条)。②后，随着温度升高，单位时间内NO的脱除率增大的原因是　　。（4）电解氧化吸收法：其原理如图3所示：①从A口中出来的物质的是　　。②写出电解池阴极的电极反应式　　。【答案】（1）2C(s)+2NO2(g)⇌N2(g)+2CO2(g)∆H=-854kJ/mol（2）10（3）热解温度高，S-900的煤焦氢炭比值小，表面官能团少，不利于NO吸附；S-900的比表面积小，吸附能力弱，不利于NO吸附；温度升高，反应速率增大（4）O2和较浓的硫酸；2＋2H＋＋2e-=＋2H2O【知识点】盖斯定律及其应用；化学平衡常数；化学平衡的影响因素；电解池工作原理及应用【解析】【解答】(1)反应的方程式为2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g)，将已知反应依次编号为①、②、③，由盖斯定律可知，②×2-①-③得反应2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g)，则△H=2△H2-△H1-△H3=2×(-393.5kJ/mol)-(-114kJ/mol)-(+181kJ/mol)=-854kJ/mol，反应的热化学方程式为2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g)△H=-854kJ/mol；(2)根据题意可列出三段式：K===10；(3)①由信息可知，煤焦表面存在的官能团有利于NO的吸附，由图可知，热解温度高，S-900的煤焦比值小，表面官能团少，不利于一氧化氮吸附，对一氧化氮的脱除率小于S-500；由表格数据可知，S-900的比表面积小，吸附能力弱，不利于一氧化氮吸附，对一氧化氮的脱除率小于S-500；②由图可知，350℃后，随着温度升高，反应速率加快，一氧化氮的脱除率增大；(4)①从电解氧化法吸收的原理图可知，和A口相连的电极是阳极室，通入的是稀硫酸，而阴极室通入的是溶液，出来的是S2O。则根据电极放电顺序，可知阳极是OH-失去电子发生氧化反应，生成水和氧气，而H+通过阳离子交换膜进入到阴极室，和反应生成S2O和水，所以整个电解过程中阳极室中的水减少，则阳极室的硫酸浓度会变大，故从A口中出来的物质是氧气和浓度变大的硫酸。②从分析可知，H+通过阳离子交换膜进入到阴极室，和反应生成S2O和水，从到S2O是化合价降低的过程，得到电子发生了还原反应，则电解池的阴极的电极反应室为2＋2H＋＋2e-=S2O＋2H2O。【分析】（1）写出目标化学方程式，再利用盖斯定律求该反应的反应热；（2）利用“三段式”法求平衡时各物质的物质的量浓度，再计算平衡常数；（3）①分析表格及图像可知是由于S-900的煤焦氢炭比值小，表面官能团少，S-900的比表面积小，吸附能力弱；（4）①A是阳极，电解质是硫酸，所以是水电离出的OH-放电，得到的H+通过质子交换膜移到阴极；②电极阴极是亚硫酸氢根离子放电得到。