2021 届高三化学 三轮复习
全国卷Ⅰ
化学电源 1.高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为 2 4 22 33Zn 2K FeO 8H O 3Zn OH 2Fe OH 4KOH放电充电＋ ＋ ＋ ＋ 。下列叙述不正确的是(
) A. 放电时负极反应为 2 Zn 2e 2OH =Zn OH－ －－ ＋
B. 放电时正极反应为 2-4 23FeO 4H O 3e =Fe OH 5OH－ －＋ ＋ ＋
C. 放电时每转移 3 mol 电子，正极有 1 mol2 4K FeO 被氧化 D. 放电时正极附近溶液的碱性增强 2.氨气与氧气构成的碱性燃料电池原理如图所示，下列说法正确的是(
)
A.电解质溶液中电子移向正极 B.电池负极反应为3 22NH 6e N 6H
C.正负极通入的气体在相同条件下体积之比为 15：4（假设空气中2O 体积分数为 20%）
D.该电池给铅蓄电池充电，燃料电池正极反应21molO ，铅蓄电池有4P 2 ol bSO m 被消耗 3.如图所示，某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理的相关问题。下列说法错误的是(
)
A.甲池中通甲烷的是负极，电极反应式为4 2 2CH 8e 2H O CO 8H
B.标准状况下，有 2.24 L 氧气参加反应，则乙装置中铁电极上生成的气体体积为 4.48 L
C.乙装置中 X 为阳离子交换膜，可以防止气体混合而爆炸 D.丙中溶液变成蓝色，慢慢产生蓝色的絮状沉淀 4.科学家近年发明了一种新型2Zn CO 水介质电池。电池示意图如图，电极为金属锌和选择性催化材料，放电时，温室气体2CO 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24Zn 2e 4OH
Zn(OH) B.放电时，21 mol CO 转化为 HCOOH，转移的电子数为 2 mol
C.充电时，电池总反应为24 2 22Zn OH)
2Z ( n O 4OH 2H O D.充电时，正极溶液中 OH 浓度升高 5.微生物燃料电池可用于有机废弃物的处理，某微生物燃料电池工作原理如图所示[废弃物用 6 10 5C H On 表示]。下列说法错误的是(
)
A.X 是 H ，膜为质子膜 B.负极上的电极反应式：
6 10 5 2 2C H O 7 H O 24 e 6 CO 24 Hnn n n n
C.当电路中转移 0.4 mol 电子时，b 极上消耗 2.24 L2O
D.a 极的电势低于 b 极 6.以石墨为电极材料，熔融硝酸钠为电解质，2 2NO O 燃料电池的工作原理如图所示。
下列关于该燃料电池的说法正确的是(
) A.石墨Ⅰ电极的电势低于石墨Ⅱ电极的电势 B.石墨Ⅱ电极上消耗的2NO 的体积与生成的2 5N O 的体积之比为 2:1 C.该电池工作时，熔融3NaNO 中+Na 向石墨Ⅱ电极移动 D.该电池的总反应方程式为2 2 2 54NO +O 2N O
7.某研究所用乙烷(3 3CH CH )燃料电池电解甲基肼(3CH — NH2—NH )制氢，其装置如图，其中 A、B、C、D 均为惰性电极。下列说法不正确的是(
)
A.B 电极为正极，电极反应为2 2O 4H 4e 2H O
B.装置Ⅰ和Ⅱ工作后电解质溶液的 pH 都减小 C.装置Ⅱ中交换膜为阴离子交换膜， OH 由右室移向左室 D 理论上标准状况下生成 7.84 L2H ，消耗3 3CH CH 的质量为 1.5 g 8.铅蓄电池是一种用途极广的二次电池，其电池反应为：2 2 4 4 2Pb PbO 2H SO 2PbSO (s) 2H O 放电充电 下列说法不正确的是(
) A. 放电时，负极质量增加 B．充电时，应将外接直流电源的正极与蓄电池的铅电极相接
C．放电时，正极反应为：22 4 4 2PbO 4H SO 2e PbSO 2H O
D. 铅蓄电池做电源电解2 4Na SO 溶液时，当有21mol O 产生时，消耗2 44 mol H SO
9.HCOOH 燃料电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是(
)
A.放电时 K 通过隔膜向左迁移 B.正极电极反应式为3 2HCOO 2OH 2e HCO H O
C.放电过程中需补充的物质 X 为2 4H SO
D.每转移 0.4 mol 电子，理论上消耗标准状况下21.12 L O
10.回收并利用2CO 一直是科研人员研究的热点，科研人员以2CO 为原料在酸性介质中设计出如图装置的原电池。下列说法正确的是(
)
A.该过程中仅涉及光能与化学能的转化
B.转移 4 mol 电子时，可能有232 g O 生成 C.b 电极反应方程式为2 2 2 52CO 12e 9H O C H OH 12OH
D.工作一段时间，电极 a 附近溶液的 pH 会增大 11.锂(Li)-空气电池的工作原理如图所示。下列说法不正确的是(
)
A.金属锂作负极，发生氧化反应 B.+Li 通过有机电解质向水溶液处移动 C.正极的电极反应：22O 4e 2O
D.电池总反应：2 24Li O 2H O 4LiOH
12.熔融钠-硫电池性能优良，是具有应用前景的储能电池。下图中的电池反应为( 5 ~ 3 x ，难溶于熔融硫)，下列说法错误的是(
)
A.2 4Na S的电子式为
B.放电时正极反应为2S 2Na 2e Na S x x C.Na 和2Na S x 分别为电池的负极和正极
D.该电池是以2 3Na Al O 为隔膜的二次电池 13.由于具有超低耗电量、寿命长的特点,LED 产品越来越受人欢迎。下图是氢氧燃料电池驱动 LED 发光的装置。下列有关叙述正确的是(
)
A.a 处通入氧气,b 处通入氢气 B.P 型半导体连接的是电池负极 C.电池正极电极反应式为- -2 2O +2H O+4e 4OH D.该装置中只涉及两种形式的能量转化 14.科学家设计出质子膜2H S 燃料电池,实现了利用2H S 废气资源回收能量并得到单质硫。质子膜2H S 燃料电池的结构示意图如图所示。下列说法不正确的是(
)
A.电极 a 为电池的负极 B.电极 b 上发生的电极反应为:+ -2 2O +4H +4e 2H O
C.电路中每流过 2mol 电子,在正极消耗 22.4L 2H S
D.每 34g2H S 参与反应, 有 2mol H + 经质子膜进入正极区
15.某种碱性氢氧燃料电池的的负极反应式为:2 2O +4e 2H O 4OH 。下列有关该电池的叙述正确的是(
) A.工作时,电解质溶液中的 OH 向正极移动 B.工作一段时间后,电解液中 KOH 的物质的量浓度减小 C.负极上发生的反应为2H -2e 2H
D.若电池在工作过程中有 0.4 mol 电子转移,则正极消耗22.24 L O
16.铅蓄电池的工作原理为2 2 4 4 2Pb PbO 2H SO 2PbSO 2H O ＋ ＋ ＋ 。研读图示，判断下列说法不正确的是（
）
A．K 闭合时，Ⅱ中2-4SO 向 c 电极迁移 B．当电路中转移 0.2 mol 电子时，Ⅰ中消耗的2 4H SO 为 0.2 mol C．K 闭合时，d 电极发生氧化反应 D．K 闭合一段时间后，Ⅱ可单独作为原电池，d 电极为正极 17.某微生物燃料电池的工作原理如图所示，下列说法正确的是(
)
A.外电路中电流方向为a→b
B.HS在硫氧化菌作用下转化为2-4SO 的反应是22- +4HS 4 O 8e SO 9H H
C.硫酸盐还原菌分解生成2CO
D.若该电池中有 0.2mol2O 参加反应，则有 0.2mol+H 通过质子交换膜 18.如图为氢氧燃料电池的原理示意图，按照此图的提示，下列叙述错误的是(
)
A.a 电极是负极 B.b 电极的电极反应为2 24OH 4e 2H O O
C.氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电池 D.氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置 19.如图是 2004 年批量生产的笔记本电脑所用的甲醇燃料电池的结构示意图。甲醇在催
化剂作用下提供质子 +H 和电子。电子经外电路、质子经内电路到达另一极与氧气反应。电池总反应式为：3 2 2 22CH OH 3O 2CO 4H O ＋ ＋ 。下列说法中正确的是（
）
A．右边的电极为电池的负极，b 处通入的是空气 B．左边的电极为电池的负极，a 处通入的是甲醇 C．电池负极的反应式为：+3 2 2CH OH+H O 6e CO +6H－－ D．电池的正极反应式为：2 2O +2H O+4e 4OH－ －
参考答案 1.答案：C 解析：①由高铁电池放电反应方程式可知，锌的化合价升高，失去电子发生氧化反应，锌为负极。
②高铁电池放电过程的总反应式与负极反应式 2 Zn 2e 2OH =Zn OH [ ]－ －－ ＋ 相减，可得其正极反应式 2-4 23FeO 4H O 3e =Fe OH 5OH－ －＋ ＋ ＋ 。
③由正极反应式可知，当放电时转移 3 mol 电子时，则有 1
mol2 4K FeO 被还原，同时产生 5 mol 氢氧根离子，正极附近溶液的碱性增强。
2.答案：C 解析：电子不能进入溶液中，A 错误；该电池介质呈碱性，负极反应式为3 2 22NH 6e 6OH N 6H O ，B 错误；电池总反应式为3 2 2 24NH 3O 2N 6H O ，正极通入空气，负极通入3NH ，正负极通入气体体积比为3:40%4215: ，C 正确；铅蓄电池充电反应为4 2 2 2 42PbSO 2H O Pb PbO 2H SO 电解，根据电路中转移电子数相等可得2 4O ~ 4PbSO ，正极反应21molO ，铅蓄电池有4P 4 ol bSO m被消耗，D 错误。
3.答案：A 解析：甲为燃料电池，通入燃料甲烷的电极是负极，失电子，电极反应式为24 3 2CH 10OH 8e CO 7H O ，通入氧气的电极是正极，电极反应式为2 22O 8e 4H O 8OH ，总反应为4 2 223CH 2O 2OH CO 3H O ；根据图示可知，乙、丙为电解池，Fe 为阴极，电极反应式为2 22H O 2e H 2OH ，C 为阳极，电极反应式为22Cl 2e Cl ，总反应：2 2 22NaCl 2H O 2NaOH H Cl 通电；精铜为阴
极，电极反应式为2 22H O 2e H 2OH ，粗铜为阳极，电极反应为2Cu 2e Cu 。甲池为原电池，通入甲烷的是负极，电极反应式为24 3 2CH 10OH 8e CO 7H O ， A错误；标准状况下，2.24 L(即 0.1 mol)氧气参加反应，转移电子 0.4 mol，则乙装置中铁电极上生成氢气 0.2 mol，即 4.48 L，B 正确；乙装置中铁电极上生成氢气，则 Na 通过X 进入阴极区，与剩余的 OH 结合生成 NaOH，所以 X 为阳离子交换膜，阻挡2 2H Cl 和 在溶液中混合，以防爆炸，C 正确；丙装置中粗铜为阳极，溶液变成蓝色，精铜作阴极，经过足够长时间后，溶液呈碱性，所以溶液中会慢慢生成蓝色絮状2Cu(OH) 沉淀，D 正确。
4.答案：D 解析：由题给装置图可知，放电时负极梓失去电子后结合-OH 生成24Zn(OH)，负极反应为24Zn 2e 4OH Zn(OH) ， A 项正确；放电时，正极上2CO 得电子生成 HCOOH，2CO 中 C 的化合价为+4，HCOOH 中 C 的化合价为+2，21mol CO 转化为 1mol HCOOH，转移 2mol 电子，B 项正确；充电 时阴极上24Zn(OH)参与反应得到锌，阳极上2H O 参与反应得到氧气，电池总反应为24 2 22Zn(OH) 2Zn O 4OH 2H O ，C 项正确；充电时，阳极上发生失电子的氧化反应：2 22H O 4e O 4H ，氢氧根离子浓度降低，D 项错误。
5.答案：C 解析：由 a 电极区 6 10 5C H On ，被氧化后产物之一为2CO 知，a 极是负极，电解质溶液呈酸性， H 由负极向正极迁移，故 X 是 H ，相应的膜为允许 H 通过的质子膜，A 项正确； 5 10 5C H On 在负极失去电子转化为2CO 、 H ，B 项正确；当电路中有 0.4 mol 电子通过时会消耗 0.1 mol2O ，在标准状况下体积为 2.24 L，C 项错误；原电池中正极的电势高于负极的电势，D 项正确。
6.答案：D 解析：根据图中电子的移动方向可知，石墨Ⅰ电极为负极，石墨Ⅱ电极为正极，正极电势高于负极电势，A 项错误 C 项错误；石墨Ⅱ电极的电极反应式为2 3 2 5NO e NO N O ，消耗的2NO 的体积与生成的2 5N O 的体积之比为 1:1，B 项错误。
7.答案：B 解析：根据装置Ⅱ中 D 电极上产生2H ，发生还原反应，可知 D 电极作阴极，A 电极作负极，B 电极作正极，c 为2O ，B 电极上发生反应2 2O 4H 4e 2H O ，A 正确；装置Ⅰ的总反应为3 3 2 2 22CH CH 7O 4CO 6H O ，有水生成，酸性电解质溶液被稀释，pH增大，B 错误；因为 C 电极反应式为3CH — NH22 3 2 2—NH 12OH 10e CO N 9H O ，消耗 OH ，故装置Ⅱ中交换膜为阴离子交换膜， OH 由右室移向左室，C 正确；由电子得失守恒可知，3 3 2CH CH 14e 7H ，标准状况下生成 7.84 L(0.35 mol) 2H ，消耗3 3CH CH0.05 mol，即10.05mol 30g mol 1.5g ，D 正确。
8.答案：B 9.答案：C 10.答案：B 解析：该转化过程中，涉及光能、化学能、电能之间的转化，A 选项错误；根据电极 a的反应，转移 4 mol 电子时，左极室会有21mol O 生成，B 选项正确；电极 b 的反应为2 2 5 22CO 12e 12H C H OH 3H O ,C 选项错误；根据电极 a 的反应为2 22H O 4e O 4H ，每产生21mol O 的同时，电极上产生 4 mol H ，也有 4 mol H 通过质子交换膜向右迁移，因此左侧溶液的 pH 不变，D 选项错误。
11.答案：C
解析：锂(Li)-空气电池中，锂为负极，发生氧化反应， A 项正确；负极的电极反应式为- +4Li-4e 4Li ，生成的 Li 向正极移动，B 项正确；通入空气的一极为正极，正极的电极反应为2 2O 2H O 4e 4OH ，C 项错误；把正、负极的电极反应相加可得电池总反应：2 24Li O 2H O 4LiOH ，D 项正确。
12.答案：C 解析：2 4Na S 中24S 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2S 2Na 2e Na S x x ，B项正确；熔融钠为负极，熔融硫(含碳粉)为正极，C 项错误；由图可知，D 项正确。
13.答案：C 解析：试题分析:根据 LED 中电子移动方向可判断 N 型半导体与电池负极相连,A、a 处为负极,应该通人氢气,b 处通人氧气,错误;B、该装置主要涉及化学能、电能、光能三种形式的能量转化,错误;C、O 2 在正极反应,电解质溶液为 KOH,正极电极反应式为- -2 2 O +2H O+4e 4OH ,正确;D、P 型半导体与电池正极相连,错误。
14.答案：C 解析：A. a 极上硫化氢失电子生成2S 和氢离子，发生氧化反应，则 a 为负极，故 A 正确； B. 正极2O 得电子发生还原反应,酸性条件下,氧气得电子生成水,则电极 b 上发生的电极反应为：+ -2 2O +4H +4e 2H O ，故 B 正确； C. 气体存在的条件未知，不能确定体积大小，故 C 错误； D. 每 34g 即 1mol2H S 参与反应,则消耗 0.5mol 氧气,则根据+ -2 2O +4H +4e 2H O ,所以有2mol+H 经质子膜进入正极区，故 D 正确； 故选：C。
15.答案：B 16.答案：A 17.答案：B 解析：由题图中+H 的移动方向可知，b极是电池的正极，a极是负极，所以外电路中电流方向为b→a，A项错误；负极上 HS 在硫氧化菌作用下转化为2-4SO ， HS 失电子发生氧化反应，负极的电极反应式是22- +4HS 4 O 8e SO 9H H ，B项正确；硫酸盐还原菌可以将有机物氧化成二氧化碳，而不是硫酸盐还原菌分解生成二氧化碳，C项错误；正极的电极反应式为2 2+4H 4e O O H 2 ，若该电池中有0.2mol2O 参加反应，则转移0.8mol电子，有0.8mol+H 通过质子交换膜，D项错误。
18.答案：AB 解析：氢氧燃料电池中，氢气失电子发生氧化反应，所以通入氢气的 a 极为原电池的负极，A 项错误；氢氧燃料电池中，通入氧气的 b 极为原电池的正极，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为2 2O 2H O 4e 4OH ，B 项错误；氢氧燃料电池的产物是水，环保无污染，是一种具有应用前景的绿色电池，C 项正确；氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的发电装置，D 项正确。
19.答案：BC