专题十一 化学能与电能1.[2022·浙江理综，10]以铬酸钾为原料，电化学法制备重铬酸钾的实验装置示意图如下：下列说法不正确的是( )A．在阴极室，发生的电极反应为：2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑B．在阳极室，通电后溶液逐渐由黄色变为橙色，是因为阳极区H＋浓度增大，使平衡2CrO＋2H＋Cr2O＋H2O向右移动C．该制备过程总反应的化学方程式为：4K2CrO4＋4H2O2K2Cr2O7＋4KOH＋2H2↑＋O2↑D．测定阳极液中K和Cr的含量，若K与Cr的物质的量之比(nK/nCr)为d，则此时铬酸钾的转化率为1－2.[2022·安徽理综，11]某兴趣小组设计如下微型实验装置。实验时，先断开K2，闭合K1，两极均有气泡产生：一段时间后，断开K1，闭合K2，发现电流表A指针偏转。下列有关描述正确的是( )A．断开K2，闭合K1时，总反应的离子方程式为：2H＋＋2Cl－Cl2↑＋H2↑B．断开K2，闭合K1时，石墨电极附近溶液变红C．断开K1，闭合K2时，铜电极上的电极反应式为：Cl2＋2e－===2Cl－D．断开K1，闭合K2时，石墨电极作正极3．[2022·山东理综，13]下列与金属腐蚀有关的说法正确的是( )8\nA．图a中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重B．图b中，开关由M改置于N时，Cu－Zn合金的腐蚀速率减小C．图c中，接通开关时Zn腐蚀速率增大，Zn上放出气体的速率也增大D．图d中，Zn－MnO2干电池自放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的4．[2022·福建理综，9]将下图所示实验装置的K闭合，下列判断正确的是( )A．Cu电极上发生还原反应B．电子沿Zn→a→b→Cu路径流动C．片刻后甲池中c(SO)增大D．片刻后可观察到滤纸b点变红色5.[2022·北京理综，12]人工光合作用能够借助太阳能，用CO2和H2O制备化学原料。下图是通过人工光合作用制备HCOOH的原理示意图，下列说法不正确的是( )A．该过程是将太阳能转化为化学能的过程8\nB．催化剂a表面发生氧化反应，有O2产生C．催化剂a附近酸性减弱，催化剂b附近酸性增强D．催化剂b表面的反应是CO2＋2H＋＋2e－===HCOOH6.[2022·大纲全国理综，11]①②③④四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池。①②相连时，外电路电流从②流向①：①③相连时，③为正极：②④相连时，②上有气泡逸出：③④相连时，③的质量减少，据此判断这四种金属活动性由大到小的顺序是( )A．①③②④ B．①③④②C．③④②①D．③①②④7.[2022·四川理综，11]一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为：CH3CH2OH－4e－＋H2O===CH3COOH＋4H＋。下列有关说法正确的是( )A．检测时，电解质溶液中的H＋向负极移动B．若有0.4mol电子转移，则在标准状况下消耗4.48L氧气C．电池反应的化学方程式为：CH3CH2OH＋O2===CH3COOH＋H2OD．正极上发生的反应为：O2＋4e－＋2H2O===4OH－8．[2022·山东理综，28]工业上由黄铜矿(主要成分CuFeS2)冶炼铜的主要流程如下：(1)气体A中的大气污染物可选用下列试剂中的________吸收。a．浓H2SO4b．稀HNO3c．NaOH溶液d．氨水(2)用稀H2SO4浸泡熔渣B，取少量所得溶液，滴加KSCN溶液后呈红色，说明溶液中存在________(填离子符号)，检验溶液中还存在Fe2＋的方法是________(注明试剂、现象)。(3)由泡铜冶炼粗铜的化学反应方程式为_________________________________________________________________________。(4)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．电能全部转化为化学能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．利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属(5)利用反应2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O可制备CuSO4，若将该反应设计为原电池，其正极电极反应式为________。9.[2022·福建理综，24](1)电镀时，镀件与电源的________极连接。8\n(2)化学镀的原理是利用化学反应生成金属单质沉积在镀件表面形成镀层。①若用铜盐进行化学镀铜，应选用________(填“氧化剂”或“还原剂”)与之反应。②某化学镀铜的反应速率随镀液pH变化如图所示。该镀铜过程中，镀液pH控制在12.5左右。据图中信息，给出使反应停止的方法：________。(3)酸浸法制取硫酸铜的流程示意图如下：①步骤(ⅰ)中Cu2(OH)2CO3发生反应的化学方程式为____________________________________________________________________。②步骤(ⅱ)所加试剂起调节pH作用的离子是________(填离子符号)。③在步骤(ⅲ)发生的反应中，1molMnO2转移2mol电子，该反应的离子方程式为________。④步骤(ⅳ)除去杂质的化学方程式可表示为3Fe3＋＋NH＋2SO＋6H2O===NH4Fe3(SO4)2(OH)6↓＋6H＋过滤后母液的pH＝2.0，c(Fe3＋)＝amol·L－1，c(NH)＝bmol·L－1，c(SO)＝dmol·L－1，该反应的平衡常数K＝________(用含a、b、d的代数式表示)。10.[2022·重庆理综，29]尿素[CO(NH2)2]是首个由无机物人工合成的有机物。(1)工业上尿素由CO2和NH3在一定条件下合成，其反应方程式为________。(2)当氨碳比＝4时，CO2的转化率随时间的变化关系如图1所示。8\n①A点的逆反应速率v逆(CO2)________B点的正反应速率v正(CO2)(填“大于”“小于”或“等于”)。②NH3的平衡转化率为________。(3)人工肾脏可采用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素，原理如图2所示。①电源的负极为________(填“A”或“B”)。②阳极室中发生的反应依次为________、________。③电解结束后，阴极室溶液的pH与电解前相比将________；若两极共收集到气体13.44L(标准状况)，则除去的尿素为________g(忽略气体的溶解)。专题十一 化学能与电能解析1.D因放电顺序H＋>K＋，故阴极电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－；由于阳极的电极材料是惰性电极，故该电解池的阳极电极反应式为：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，由于反应生成了H＋，增大了H＋的浓度，故平衡2CrO＋2H＋Cr2O＋H2O正向移动，溶液颜色由黄色变为橙色，故A、B项正确；将上述反应式合并可知C项正确；由总反应方程式4K2CrO4＋4H2O2K2Cr2O7＋4KOH＋2H2↑＋O2↑和电解装置可知，电解过程中阳极室的K＋通过阳离子交换膜进入阴极室，从而生成KOH。现设K2CrO4的起始物质的量为1mol，转化的K2CrO4的物质的量为x，根据电解方程式可知生成的KOH的物质的量为x，阳极室剩余K＋物质的量为2mol－x，阳极室中Cr的物质的量为1mol，由题意得：＝d，解得x＝(2－d)mol，故铬酸钾的转化率为2－d，D项不正确。2.D由题意知，断开K2，闭合K1时，两极均有气泡产生，则说明铜电极没有参与反应，则铜电极一定作阴极，石墨电极作阳极，所以总反应的离子方程式应为2Cl－＋2H2O===Cl2↑＋H2↑＋2OH－8\n，铜电极附近溶液变红，故A、B项均错误；断开K1，闭合K2时，氯气在石墨电极上得到电子生成Cl－，氢气在铜电极上失去电子生成氢离子，所以此时石墨电极作正极，铜电极作负极，故C错误，D项正确。3.B图a中，烧杯底端的海水中含氧量比较少，故铁棒发生吸氧腐蚀的速率应该减小，A项错误；图b中，当开关置于N时，左边的锌与合金形成了原电池，并且合金作正极，合金的腐蚀速率减小，B项正确；图c中，接通开关后，形成原电池，生成氢气的速率增大，但是氢气是在Pt电极上放出的，C项错误；图d中，在放电时应该是MnO2发生还原反应，D项错误。4.A将装置中K闭合，该装置构成原电池，其中Zn电极上发生氧化反应，为负极，Cu电极上发生还原反应，为正极，故A正确；电子沿Zn→a，在a上溶液中的H＋得到电子，在b上溶液中的OH－失去电子，电子不能直接由a→b，故B错误；该装置工作过程中，甲乙两烧杯中的SO的浓度都不改变，只是盐桥中的Cl－和K＋分别向甲、乙两烧杯中移动，故C错误；b接电源正极为阳极，在此极溶液中的OH－失去电子，c(OH－)减小，c(H＋)增大，b处滤纸不能变红色，故D错误。5.C首先标化合价，看价变化，2→，CO2中C的化合价降低，得电子，由图示装置中电子转移的方向可知催化剂a表面发生失电子的反应，催化剂b表面发生得电子的反应，所以在催化剂b表面发生的电极反应为CO2＋2H＋＋2e－===HCOOH；在a表面H2O失电子生成O2，电极反应为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，由电极反应式可知a极附近酸性增强，b极附近酸性减弱，C错误。6.B由原电池原理判断金属活动性，外电路电流从②流向①，②为正极，金属活动性①>②；①③相连，③为正极，金属活动性①>③；②④相连，②上有气泡(H2)逸出，②为正极，金属活动性④>②，③④相连，③质量减少，则金属活动性③>④，即金属活动性顺序为①>③>④>②，B正确。7．C结合题意，该电池总反应即是乙醇的氧化反应，不消耗H＋，故负极产生的H＋应向正极移动，A项错误；酸性溶液中，正极电极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，D项错误，转移0.4mol电子时，消耗O20.1mol，即标准状况下为2.24L，B项错误；正极反应式与负极反应式相加可得电池反应为CH3CH2OH＋O2===CH3COOH＋H2O，C正确。8.答案：(1)cd(2)Fe3＋取少量溶液，滴加KMnO4溶液，KMnO4褪色(3)3Cu2O＋2AlAl2O3＋6Cu(4)bd(5)4H＋＋O2＋4e－===2H2O解析：(1)观察流程图可知，气体A是SO2，应该用碱性溶液吸收尾气，c、d项正确。(2)溶液中加入KSCN溶液显红色，说明溶液中存在Fe3＋；若检验还存在Fe2＋，则可以加入酸性KMnO4溶液，如果溶液紫红色褪去，则说明还含有Fe2＋。(3)根据流程图可知，由泡铜冶炼粗铜的化学方程式是3Cu2O＋2Al6Cu＋Al2O3。(铝热法)(4)在电解精炼中，不可能存在能量的完全转化，部分电能还可转化为热能等，a项错误；在电解池中，阳离子应该移向阴极，c项错误；b、d正确。(5)根据所给的原电池反应可知，正极是氧气发生还原反应，即O2＋4H＋＋4e－===2H2O。9．答案：(1)负(2)①还原剂②调节溶液pH在8～9之间(3)①Cu2(OH)2CO3＋2H2SO4===2CuSO4＋CO2↑＋3H2O8\n②HCO③MnO2＋2Fe2＋＋4H＋===Mn2＋＋2Fe3＋＋2H2O④解析：(1)电镀时，待镀件与电源的负极相连，溶液中的镀层金属离子得到电子在镀件上析出。(2)①由信息可知化学镀是Cu2＋变成Cu，被还原应加入还原剂；②由图可看出溶液pH低于9时，该化学镀的反应速率为0，因此可调节溶液pH在8～9之间即可使反应停止。(3)②抓住信息“提高pH”，所以加入NH4HCO3的目的是与H＋反应，减小H＋浓度。NH4HCO3电离出的离子只有HCO与H＋反应。③溶液中具有还原性的只有Fe2＋，再根据1molMnO2反应转移2mol电子，即可写出相应的离子方程式为MnO2＋2Fe2＋＋4H＋===Mn2＋＋2Fe3＋＋2H2O。④依据K＝即可求解。10.答案：(1)2NH3＋CO2CO(NH2)2＋H2O(2)①小于②30%(3)①B②6Cl－－6e－===3Cl2↑CO(NH2)2＋3Cl2＋H2O===N2＋CO2＋6HCl③不变7.2解析：(1)根据所学知识不难写出CO2和NH3合成CO(NH2)2的化学方程式为：2NH3＋CO2CO(NH2)2＋H2O。(2)①由CO2的转化率随时间变化图可知在A点时反应还未达到平衡状态，反应仍将继续正向进行，故v逆(CO2)小于B点平衡时的化学反应速率。②设CO2的初始物质的量为a，则NH3的初始物质的量为4a2NH3＋CO2CO(NH2)2＋H2O起始/mol 4aa转化/mol1.2a0.6a平衡/mol2.8a0.4a平衡时NH3转化率为：×100%＝30%。(3)根据电解池中阴离子在阳极放电和阳离子在阴极放电的规律和本题图中的电极产物H2和Cl2可以判断出A为电源的正极，B为电源的负极，故阳极室中发生的反应依次为：2Cl－－2e－===Cl2↑，CO(NH2)2＋3Cl2＋H2O===N2＋CO2＋6HCl；③阴极反应为：6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑(或6H＋＋6e－===3H2↑)阳极反应为：6Cl－－6e－===3Cl2↑CO(NH2)2＋3Cl2＋H2O===N2＋CO2＋6HCl根据上述反应式可以看出在阴、阳极上产生的OH－、H＋的数目相等，阳极室中反应产生的H＋通过质子交换膜进入阴极室与OH－恰好反应生成水，所以阴极室中电解前后溶液的pH8\n不变；由上述反应式可以看出，转移6mole－时，阴极产生3molH2，阳极产生1molN2和1molCO2，故电解收集到的13.44L气体中V(N2)＝V(CO2)＝＝2.688L，即n(N2)＝n(CO2)＝0.12mol根据方程式CO(NH2)2＋3Cl2＋H2O===N2＋CO2＋6HCl可知生成0.12molN2所消耗的CO(NH2)2的物质的量也为0.12mol，其质量为：m[CO(NH2)2]＝0.12mol×60g·mol－1＝7.2g。8
