2022高中化學(xué) 主題16 原電池原理及應(yīng)用補差試題 新人教版選修4
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1、2022高中化學(xué) 主題16 原電池原理及應(yīng)用補差試題 新人教版選修4 1.下列反應(yīng)不可用于設(shè)計成原電池的是( ) A.CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O B.2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O C.Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑ D.4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3 【答案】A 【解析】 【點睛】 構(gòu)成原電池的條件是:①有兩個活潑性不同的電極,②將電極插入電解質(zhì)溶液中,③兩電極間構(gòu)成閉合回路,④能自發(fā)的進(jìn)行氧化還原反應(yīng)。 2.關(guān)于原電池的敘述中正確的是( ) A.原電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置 B.構(gòu)
2、成原電池正極和負(fù)極的必須是兩種不同金屬 C.原電池電解質(zhì)溶液中陽離子向負(fù)極移動 D.理論上,所有的氧化還原反應(yīng)都能設(shè)計成原電池 【答案】A 【解析】 【分析】 A.原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置; B.構(gòu)成原電池的正負(fù)極可能都是非金屬或金屬和非金屬; C.原電池放電時,電解質(zhì)溶液中陽離子向正極移動; D.自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)可以設(shè)計成原電池; 【詳解】 A.原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,電解池是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置,故A正確; B.構(gòu)成原電池的正負(fù)極可能都是非金屬或金屬和非金屬,如Zn、石墨和稀硫酸構(gòu)成的原電池,以石墨為電極的氫氧燃料電池,故B錯誤; C
3、.原電池放電時,負(fù)極上電子沿導(dǎo)線流向正極,根據(jù)異性相吸原理,電解質(zhì)溶液中陽離子向正極移動,陰離子向負(fù)極移動,故C錯誤; D.理論上,自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)都能設(shè)計成原電池,故D錯誤; 綜上所述,本題選A。 3.Mg-AgCl電池是一種能被海水激活的一次性貯備電池,電池的總反應(yīng)方程式如下:2AgCl + Mg === Mg2++ 2Ag +2Cl?。有關(guān)該電池的說法正確的是 A.該電池可用于海上應(yīng)急照明供電 B.負(fù)極反應(yīng)式為:AgCl + e? === Ag + Cl? C.該電池不能被KCl 溶液激活 D.電池工作時,每消耗1.2 g Mg,溶液中的Cl-增多0.2 mol 【
4、答案】A 【解析】 4.某小組為研究電化學(xué)原理,設(shè)計如下圖裝置。下列敘述不正確的是( ) A.a(chǎn)和b不連接時,鐵片上會有金屬銅析出 B.a(chǎn)和b用導(dǎo)線連接時,溶液中的SO42-向鐵電極移動,銅片上發(fā)生的反應(yīng)為:Cu2++2e-=Cu C.無論a和b是否連接,鐵片均會溶解,溶液從藍(lán)色逐漸變成淺綠色 D.a(chǎn)和b分別連接直流電源正、負(fù)極時,溶液中的Cu2+向銅電極移動 【答案】D 5.某太陽能電池的工作原理如圖所示。下列說法正確的是 A.光照時,毎轉(zhuǎn)移2mol電子,有2mol H+由a極區(qū)經(jīng)質(zhì)子交換膜向b極區(qū)遷移 B.光照時,b極的電極反應(yīng)式為VO2+-e-+H2O=
5、VO2++2H+ C.夜間,a極的電極反應(yīng)式為V3++e-=V2+ D.該電池供電原理與硅太陽能電池相同 【答案】B 【解析】A.光照時,b極VO2++H2O-e-=VO2++2H+,產(chǎn)生氫離子,而氫離子由b極室透過質(zhì)子膜進(jìn)入a極室,故A錯誤;B.光照時,b極發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)式為VO2++H2O-e-=VO2++2H+,故B正確;C.夜間無光照時,相當(dāng)于蓄電池放電,a極的電極反應(yīng)式為:V2+-e-=V3+,發(fā)生氧化反應(yīng),是負(fù)極,故C錯誤;D.硅太陽能電池是用半導(dǎo)體原理將光能轉(zhuǎn)化為電能,是物理變化,而該電池是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,兩者原理不同,故D錯誤;故選B。 6.鎳鎘(Ni—Cd
6、)可充電電池在現(xiàn)代生活中有廣泛的應(yīng)用。已知鎳鎘電池的電解質(zhì)溶液是KOH溶液,放電時的電池反應(yīng)是: Cd+2NiO(OH)+2H2O=Cd(OH)2+2Ni(OH)2,下列說法正確的是 A.放電時電解質(zhì)溶液的密度減小 B.放電時K+向Cd極區(qū)移動 C.充電時陽極Cd元素被氧化 D.充電時陰極附近的pH增大 【答案】D 考點:考查鎳鎘(Ni—Cd)可充電電池的有關(guān)判斷 7.新型/燃料電池(DBFC)的結(jié)構(gòu)如圖所示,已知硼氫化鈉中H為-1價,有關(guān)該電池的說法正確的是 ( ) A.電極B材料中含層,可增強導(dǎo)電性 B.電池負(fù)極區(qū)的電極反應(yīng): C
7、.放電過程中,Na+從正極區(qū)向負(fù)極區(qū)遷移 D.在電池反應(yīng)中,每消耗1L 6mol/L 溶液,理論上流過電路中的電子為6個 【答案】B 【解析】 【分析】 新型/燃料電池,中氫元素化合價由-1價升為+1價,失去電子,在負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng);過氧化氫中氧元素化合價由-1價降為-2價,得到電子,在正極上發(fā)生還原反應(yīng),據(jù)此解題。 【點睛】 本題考查的知識點為原電池。在原電池中,失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)的一極作為負(fù)極,得到電子發(fā)生還原反應(yīng)的一極作為正極。電子由負(fù)極流出,經(jīng)外導(dǎo)線流向正極。電解質(zhì)溶液中,通常陽離子向正極移動、陰離子向負(fù)極移動。 8.已知新型中溫全瓷鐵-空氣電池,其結(jié)構(gòu)如圖所示。
8、下列說法正確的是 A.鐵表面發(fā)生的反應(yīng)為xH2O(g)+Fe=FeOx+xH2 B.a(chǎn)極發(fā)生氧化反應(yīng) C.正極的電極反應(yīng)為FeOx+2xe-=Fe+xO2- D.若有22.4L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)空氣參與反應(yīng),則電路中有4mol電子轉(zhuǎn)移 【答案】A 【解析】 【分析】 由新型中溫全瓷鐵-空氣電池的裝置圖可知,a極空氣中氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)為正極,鐵與水反應(yīng)生成氫氣,氫氣在b極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)為負(fù)極,據(jù)此分析解答。 【點睛】 本題考查新型化學(xué)電源,把握原電池的工作原理和電極反應(yīng)的判斷是解答本題的關(guān)鍵,易錯選項是D,注意題中所給的體積是空氣的體積而不是氧氣的體積。 9.鎂-
9、次氯酸鹽電池的工作原理如圖所示,該電池反應(yīng)為Mg+ClO-+H2O=Mg(OH)2+Cl-。下列有關(guān)說法正確的是 A.電池工作時,正極a附近的pH增大 B.電池工作時,C溶液中的溶質(zhì)是MgCl2 C.負(fù)極反應(yīng)式:ClO-+2e-+H2O=Cl-+2OH- D.b電極發(fā)生還原反應(yīng),每轉(zhuǎn)移0.2mol電子,理論上生成0.1mol Cl- 【答案】A 【解析】 【分析】 該電池中,鎂易失電子作負(fù)極,據(jù)圖可知,負(fù)極為b,電極反應(yīng)式為Mg-2e-+2OH-= Mg(OH)2,次氯酸根離子得電子發(fā)生還原反應(yīng),正極a的電極反應(yīng)式為:ClO-+H2O+2e-=Cl-+2OH-,據(jù)此分析解
10、答。 10.CH3OH-O2在聚合物催化下的原電池的工作示意圖如圖所示,下列說法正確的是 A.電極A是負(fù)極,發(fā)生還原反應(yīng) B.電解質(zhì)溶液中H+由電極B流向A極 C.電極B的電極反應(yīng)為O2+2e-+H+=HO2- D.外電路中通過3mol電子時,生成11.2LCO2 【答案】C 【解析】 【詳解】 A.該燃料電池中,通入燃料甲醇的A極為原電池的負(fù)極,通入氧氣的B極為原電池的正極,甲醇在負(fù)極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng),故A錯誤; B.在原電池中,陽離子向正極區(qū)遷移,所以氫離子從A極流向B極,故B錯誤; C.通入氧氣的B極為正極,發(fā)生的電極反應(yīng)為O2+2e-+H+=HO2-,故C
11、正確; D.根據(jù)C元素的化合價變化可知,每生成1 mol CO2轉(zhuǎn)移6mol電子,所以外電路中通過3mol電子時生成0.5mol CO2,因未說明是否處于標(biāo)準(zhǔn)狀況,所以二氧化碳的體積不一定為11.2L,故D錯誤,答案選C。 【點睛】 本題考查原電池原理,可根據(jù)元素化合價變化判斷正負(fù)極,再結(jié)合反應(yīng)物、生成物及得失電子書寫電極反應(yīng)式,解題時要特別注意書寫電極反應(yīng)式時要結(jié)合電解質(zhì)特點,為易錯點,試題難度不大。 11.利用反應(yīng)2Cu+O2+2H2SO4=2CuSO4+2H2O可制備CuSO4,若將該反應(yīng)設(shè)計為原電池。 (1)負(fù)極材料是________(寫名稱),電極反應(yīng)為__________
12、________。 (2)正極電極反應(yīng)式為__________________________________。 (3)溶液中SO42—向________極移動。 【答案】(1)銅 Cu-2e-=Cu2+?。?)O2+4e-+4H+=2H2O (3)負(fù) 12.SO2、CO、CO2、NOx是對環(huán)境影響較大的幾種氣體,對它們的合理控制和治理是優(yōu)化我們生存環(huán)境的有效途徑。 (1)利用電化學(xué)原理將CO、SO2轉(zhuǎn)化為重要化工原料,裝置如圖所示。 ①若A為CO,B為H2,C為CH3OH,則通入CO一極的電極反應(yīng)式為_________________。 ②A為SO2,B為O2,C為H2
13、SO4,則負(fù)極反應(yīng)式為__________________________________。 ③若A為NO2,B為O2,C為HNO3,則負(fù)極的電極反應(yīng)式為____________________________。 (2)碳酸鹽燃料電池以一定比例的Li2CO3和Na2CO3低熔混合物為電解質(zhì),操作溫度為650℃,在此溫度下以鎳為催化劑,以煤氣(CO、H2的體積比為1:1)直接作燃料,其工作原理如圖所示。 則電池負(fù)極反應(yīng)式為____________________________________________________________. 【答案】CO+4e-+4H+=CH3OH
14、 SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+ NO2-e-+H2O=NO3-+2H+ CO+H2-4e-+2CO32-=3CO2+H2O 【解析】 【分析】 (1).①.原電池中,通入氧化劑的電極是正極、通入還原劑的電極是負(fù)極,該電池中C元素化合價由+2價變?yōu)?2價、H元素化合價由0價變?yōu)?1價,所以CO是氧化劑; ②.若A為SO2,B為O2,C為H2SO4,負(fù)極上二氧化硫失電子和水反應(yīng)生成硫酸根離子和氫離子; ③.若A為NO2,B為O2,C為HNO3,則NO2在負(fù)極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng); (2).該燃料電池中,負(fù)極上一氧化碳、氫氣失電子和碳酸根離子反應(yīng)
15、生成二氧化碳和水,由此書寫電極反應(yīng)式。 ③.若A為NO2,B為O2,C為HNO3,負(fù)極上NO2失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成硝酸,電極反應(yīng)式為 NO2-e-+H2O=NO3-+2H+,故答案為:NO2-e-+H2O=NO3-+2H+; (2).該燃料電池中,負(fù)極上一氧化碳、氫氣失電子和碳酸根離子反應(yīng)生成二氧化碳和水,電極反應(yīng)式為:CO+H2-4e-+2CO32-=3CO2+H2O,故答案為:CO+H2-4e-+2CO32-=3CO2+H2O。 13.2014年我國的冶金行業(yè)深受經(jīng)濟(jì)危機的沖擊,尤其是Al、Fe的價格下滑幅度很大。請完成下面問題: (1)冶煉后的鋁渣中含有大量的硅酸鋁鈣(A
16、l2Ca2Si5O15),可作耐火纖維的原料。硅酸鋁鈣用氧化物形式表示為__________________。 (2) 由下列物質(zhì)冶煉相應(yīng)金屬時采用電解法的是 。 a.Fe2O3 b.NaCl c.Cu2S d.Al2O3 (3)高鐵電池具有容量高、安全性能好和價格低廉等特點,如圖是高鐵電池的實驗裝置。 已知:放電后兩極得到相同價態(tài)鐵的化合物。 ①電池放電時正極發(fā)生的電極反應(yīng)式是______________。 ②若該電池屬于二次電池,則充電時陰極的電極反應(yīng)式為_______________________。 ③已知鹽橋中含有飽和
17、KCl溶液,放電時,鹽橋的作用是_________________。 【答案】(1)2CaO·Al2O3·5SiO2;(2)bd; (3)①FeO42-+3e-+4H2O=Fe(OH)3+5OH-;②Fe(OH)3+3e-=Fe+3OH-; ③形成閉合回路,并保持兩邊溶液呈電中性。 考點:考查復(fù)雜硅酸鹽寫成氧化物、金屬冶煉、電極反應(yīng)式的書寫、鹽橋的作用等知識。 14.依據(jù)原電池原理,回答下列問題: (1)圖1是依據(jù)氧化還原反應(yīng):Cu(s)+2Fe3+(aq)=Cu2+(aq)+2Fe2+(aq)設(shè)計的原電池裝置。 ①電極X的材料是________(填化學(xué)名稱);電極Y的材料是
18、__________(填化學(xué)名稱)。 ②Y電極發(fā)生的電極反應(yīng)式為:______________。 (2)圖2是使用固體電解質(zhì)的燃料電池,裝置中,以稀土金屬材料作惰性電極,在兩極上分別通入CH4和空氣,其中固體電解質(zhì)是摻雜了Y2O3的ZrO2固體,它在高溫下能傳導(dǎo)正極生成的O2-離子(O2+4e―→2O2-)。 ①c電極為______________極。(填“正”或“負(fù)”) ②d電極上的電極反應(yīng)式為___________________________。 ③如果消耗甲烷160g,假設(shè)化學(xué)能完全轉(zhuǎn)化為電能,則轉(zhuǎn)移電子的
19、數(shù)目為______________(用NA表示),需要消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下氧氣的體積為_______L。 【答案】銅 碳(石墨、金、鉑、銀) 2Fe3++2e-=2Fe2+ 正 CH4+4O2--8e-=CO2+2H2O 80NA 448 【解析】 【詳解】 (1)由Cu(s)+2Fe3+(aq)=Cu2+(aq)+2Fe2+(aq)可知:Cu失去電子,化合價升高,是電子流出的一極,為原電池的負(fù)極,故電極X的材料是銅,電極Y是原電池的正極,發(fā)生Fe3+得電子的還原反應(yīng),可選擇惰性電極碳或比銅活波性弱的材料做電極,如碳(石墨、金、鉑、銀)做正極,原電池正極的電極反應(yīng)式為:2Fe3++2e-=2Fe2+; 本題答案為:銅,碳(石墨、金、鉑、銀);2Fe3++2e-=2Fe2+(或Fe3++e-=Fe2+)。
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