《2025年5年高考3年模拟高中化学必修第二册苏教版》

1.(2024 四川南充期中)甲烷燃料电池以熔融碳酸盐$( K_2 CO_3、 Li_2 CO_3 ) $为电解质,该电池工作原理如图所示。

下列说法错误的是 (A)

A.负极的电极反应式为$ CH_4 - 8 e^- + 2 H_2 O = CO_2 + 8 H^+ $
B.标准状况下,消耗$22.4 L CH_4 $转移的电子数目为$8N_ A $($N_ A $为阿伏加德罗常数的值)
C.正极的电极反应式为$ O_2 + 2 CO_2 + 4 e^- = 2 CO_3^{2-} $
D.电池工作时,$ CO_3^{2-} $向通入 a 的一极迁移

答案： 1.A 电子流出的一极为负极，即通入a的电极为负极，a为甲烷，电极反应式为CH₄-8e⁻+4CO₃²⁻=5CO₂+2H₂O；右侧电极为正极，通入O₂和CO₂，电极反应式为O₂+2CO₂+4e⁻=2CO₃²⁻。由上述分析可知，A错误；标准状况下，22.4LCH₄的物质的量为1mol，由负极反应式CH₄-8e⁻+4CO₃²⁻=5CO₂+2H₂O可知，消耗1molCH₄转移的电子数目为8N_A，B正确；正极的电极反应式为O₂+2CO₂+4e⁻=2CO₃²⁻，C正确；电池工作时CO₃²⁻向负极迁移，D正确。
归纳总结
燃料电池电极反应式书写一般规律
反应条件 负极反应式(以CH₃OH为例) 正极反应式(以O₂为例)
酸性条件 CH₃OH+H₂O-6e⁻=CO₂+6H⁺ O₂+4H⁺+4e⁻=2H₂O
碱性条件 CH₃OH+8OH⁻-6e⁻=CO₃²⁻+6H₂O O₂+2H₂O+4e⁻=4OH⁻
熔融碳酸盐 CH₃OH+3CO₃²⁻-6e⁻=4CO₂+2H₂O O₂+2CO₂+4e⁻=2CO₃²⁻

2.①易错题(2025 天津市实验中学月考)科学家使用$ \delta - MnO_2 $研制了一种$ MnO_2— Zn $可充电电池(如图所示)。电池工作一段时间后,$ MnO_2 $电极上检测到$ MnOOH $和少量$ ZnMn_2 O_4 $。下列叙述正确的是 (C)


A.充电时,$ Zn^{2+} $向阳极方向迁移
B.充电时,会发生反应$ Zn + 2 MnO_2 = ZnMn_2 O_4 $
C.放电时,主要发生的正极反应为$ MnO_2 + H_2 O + e^- = MnOOH + OH^- $
D.放电时,$ Zn $电极质量减少$0.65 g $,$ MnO_2 $电极生成了$0.02 mol MnOOH $

答案： 2.C 电池放电时MnO₂电极为正极，Zn电极为负极，充电时MnO₂电极为阳极、Zn电极为阴极。电解池中阳离子向阴极迁移，即充电时Zn²⁺向阴极方向迁移，A不正确；充电时Zn²⁺在阴极得到电子生成Zn，在阳极MnOOH和少量ZnMn₂O₄失电子生成MnO₂，B不正确；放电时MnO₂电极为正极，正极上检测到MnOOH和少量ZnMn₂O₄，正极上主要发生的电极反应是MnO₂+H₂O+e⁻=MnOOH+OH⁻，C正确；放电时，Zn电极质量减少0.65g(物质的量为0.01mol)，电路中转移0.02mol电子，由正极的主要反应MnO₂+H₂O+e⁻=MnOOH+OH⁻可知，若正极的还原产物只有MnOOH，则生成MnOOH的物质的量为0.02mol，但是正极的还原产物还有ZnMn₂O₄，故生成MnOOH的物质的量小于0.02mol，D不正确。

3.(2025 河北保定阶段检测)如图是新型镁—锂双离子二次电池,下列关于该电池的说法不正确的是 (C)


A.放电时,$ Li^+ $由左向右迁移
B.放电时,正极的电极反应式为$ Li_{1 - x} FePO_4 + x Li^+ + x e^- = LiFePO_4 $
C.放电时,镁作正极
D.充电时,外加电源的正极与 Y 相连

答案： 3.C 放电时，Mg电极失电子，Mg电极为负极，右侧电极为正极，C错误；放电时，阳离子移向正极，所以放电时Li⁺由左向右迁移，故A正确；放电时正极电极反应式为Li₁₋ₓFePO₄+xLi⁺+xe⁻=LiFePO₄，故B正确；充电时，外加电源的正极与二次电池的正极相连，所以充电时外加电源的正极与Y相连，故D正确。

4. ( 2023 广东高考) 负载有 Pt 和 Ag 的活性炭,可选择性去除$ Cl^- $实现废酸的纯化,其工作原理如图。下列说法正确的是 (B)


A.Ag 作原电池正极
B.电子由 Ag 经活性炭流向 Pt
C.Pt 表面发生的电极反应:$ O_2 + 2 H_2 O + 4 e^- = 4 OH^- $
D.每消耗标准状况下$11.2 L $的$ O_2 $,最多去除$1 mol Cl^- $

答案： 4.B O₂在Pt上得电子发生还原反应，Pt为正极，Ag为负极，A错误；电子由Ag经活性炭流向Pt，B正确；
溶液呈酸性，正极的电极反应为O₂+4H⁺+4e⁻=2H₂O，C错误；每消耗标准状况下11.2LO₂，转移电子2mol，根据负极反应Ag-e⁻+Cl⁻=AgCl可知，最多去除2molCl⁻，D错误。

5.(2024 河南周口太康一中月考)(1)下图是某化学兴趣小组探究化学能转变为电能的装置。

若电极 a 为 Zn、电极 b 为 Ag、c 为$ CuSO_4 $溶液,开始时 a 电极与 b 电极质量相等,当电路中转移$0.2 mol $电子时,a 电极与 b 电极质量差
为12.9g。
燃料电池的能量转化率较高。当以氢气为燃料时,产物为水;以甲烷为燃料时,产物为水和二氧化碳。
(2)燃料电池的工作原理是将燃料和氧化剂(如$ O_2 $)反应所放出的化学能直接转化为电能。$ CH_4 $燃料电池工作时电子流向如图所示。

电极 A 的电极反应式为
CH₄-8e⁻+10OH⁻=CO₃²⁻+7H₂O,电极 A 附近 pH减小(填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)$ Li—SOCl_2 $电池可用于心脏起搏器,该电池的电极材料分别为锂和碳,电池的总反应可表示为$4 Li + 2 SOCl_2 = 4 LiCl + S + SO_2 \uparrow $。已知$ SOCl_2 $会与水反应生成有刺激性气味的气体:$ SOCl_2 + H_2 O = 2 HCl \uparrow + SO_2 \uparrow $。该电池正极的电极反应式为
2SOCl₂+4e⁻=4Cl⁻+S+SO₂↑;组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行,原因是
锂为活泼金属，易与水和O₂反应，SOCl₂也可与水反应，故组装该电池必须在无水、无氧条件下进行。

答案： 5.答案
(1)12.9
(2)CH₄-8e⁻+10OH⁻=CO₃²⁻+7H₂O 减小
(3)2SOCl₂+4e⁻=4Cl⁻+S+SO₂↑ 锂为活泼金属，易与水和O₂反应，SOCl₂也可与水反应，故组装该电池必须在无水、无氧条件下进行。
解析
(1)该装置为原电池，Zn为负极，电极反应式为Zn-2e⁻=Zn²⁺，Ag为正极，电极反应式为Cu²⁺+2e⁻=Cu，当电路中转移0.2mol电子时，负极溶解0.1molZn，正极析出0.1molCu，则a电极与b电极质量差为0.1mol×64g·mol⁻¹+0.1mol×65g·mol⁻¹=12.9g。
(2)结合电子流向可知，电极A为负极，CH₄在碱性条件下发生氧化反应生成CO₃²⁻，电极反应式为CH₄-8e⁻+10OH⁻=CO₃²⁻+7H₂O，电极A附近溶液的pH减小。
(3)根据电池总反应4Li+2SOCl₂=4LiCl+S+SO₂↑可知，Li在负极发生氧化反应，SOCl₂在正极发生还原反应，正极反应式为2SOCl₂+4e⁻=4Cl⁻+S+SO₂↑；由于锂为活泼金属，易与水和O₂反应，SOCl₂也可与水反应，故组装该电池必须在无水、无氧条件下进行。