2019-2020年高考化學(xué)專題復(fù)習(xí)導(dǎo)練測(cè) 第六章 第二講 原電池 化學(xué)電源.doc
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2019-2020年高考化學(xué)專題復(fù)習(xí)導(dǎo)練測(cè) 第六章 第二講 原電池 化學(xué)電源 一、選擇題 1.下列裝置中,都伴隨有能量變化,其中是由化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿氖? )。 解析 A項(xiàng)是將電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能;B項(xiàng)是將水的勢(shì)能轉(zhuǎn)化成電能;C項(xiàng)是將太陽能轉(zhuǎn)化成熱能。 答案 D 2.世博會(huì)中國館、主題館等建筑所使用的光伏電池,總功率達(dá)4兆瓦,是歷屆世博會(huì)之最。下列有關(guān)敘述正確的是( ) A.光伏電池是將太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔? B.光伏電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔? C.電流從a流向b D.圖中N型半導(dǎo)體為正極,P型半導(dǎo)體為負(fù)極 解析 根據(jù)圖示,光伏電池是將太陽能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置,A正確,B錯(cuò)誤。外電路中,電流從b流向a,C錯(cuò)誤。由于電流從P型半導(dǎo)體流出,因而P型半導(dǎo)體為正極,D錯(cuò)誤。 答案 A 3.鎂/H2O2酸性燃料電池采用海水作電解質(zhì)(加入一定量的酸),下列說法正確的是 ( )。 A.電池總反應(yīng)為Mg+H2O2===Mg(OH)2 B.正極發(fā)生的電極反應(yīng)為H2O2+2H++2e-===2H2O C.工作時(shí),正極周圍海水的pH減小 D.電池工作時(shí),溶液中的H+向負(fù)極移動(dòng) 解析 根據(jù)鎂與H2O2兩種物質(zhì)的性質(zhì),容易知道負(fù)極發(fā)生鎂失電子的反應(yīng),正極發(fā)生H2O2得電子的反應(yīng),電解質(zhì)呈酸性,故電池總反應(yīng)為Mg+H2O2+2H+===Mg2++2H2O;正極消耗H+,pH增大;原電池中陽離子向正極移動(dòng),故溶液中的H+向正極移動(dòng)。 答案 B 4.如圖甲是Zn和Cu形成的原電池,某實(shí)驗(yàn)興趣小組做完實(shí)驗(yàn)后,在讀書卡上的記錄如圖乙所示,則卡片上的描述合理的是 ( )。 卡片號(hào):2 xx.8.15 實(shí)驗(yàn)后的記錄: ①Cu為陽極,Zn為陰極 ②Cu極上有氣泡產(chǎn)生 ③SO42-向Cu極移動(dòng) ④若有0.5 mol電子流經(jīng)導(dǎo)線,則可產(chǎn)生0.25 mol氣體 ⑤電子的流向是:Cu→導(dǎo)線→Zn ⑥正極反應(yīng)式:Cu+2e-===Cu2+ 圖乙 A.①②③ B.②④ C.④⑤⑥ D.③④⑤ 解析?、僦蠧u為正極,Zn為負(fù)極,③中SO向負(fù)極移動(dòng),⑤中電子的流向是:Zn→導(dǎo)線→Cu,⑥中正極反應(yīng)式:2H++2e-===H2↑,故①③⑤⑥錯(cuò)。 答案 B 5.某航空站安裝了一臺(tái)燃料電池,該電池可同時(shí)提供電和水蒸氣。所用燃料為氫氣,電解質(zhì)為熔融的碳酸鉀。已知該電池的總反應(yīng)為2H2+O2===2H2O,正極反應(yīng)為O2+2CO2+4e-===2CO,則下列推斷正確的是 ( )。 A.負(fù)極反應(yīng)為H2+2OH--2e-===2H2O B.該電池可在常溫或高溫時(shí)進(jìn)行工作,對(duì)環(huán)境具有較強(qiáng)的適應(yīng)性 C.該電池供應(yīng)2 mol水蒸氣,同時(shí)轉(zhuǎn)移2 mol電子 D.放電時(shí)負(fù)極有CO2生成 解析 由總反應(yīng)式減去正極反應(yīng)式得到負(fù)極反應(yīng)式:2H2+2CO-4e-===2H2O+2CO2,則可判斷負(fù)極有CO2生成,A項(xiàng)錯(cuò)誤,D項(xiàng)正確。該電池使用的電解質(zhì)是熔融的碳酸鉀,在常溫下無法工作,B錯(cuò)誤。該電池供應(yīng)2 mol水蒸氣時(shí),轉(zhuǎn)移的電子為4 mol,C錯(cuò)誤。 答案 D 6.一種新型燃料電池,以鎳板為電極插入KOH溶液中,分別向兩極通入乙烷(C2H6)和氧氣,其中某一電極反應(yīng)式為C2H6+18OH--14e-===2CO+12H2O。有關(guān)此電池的推斷不正確的是( ) A.通入氧氣的電極為正極 B.參加反應(yīng)的O2與C2H6的物質(zhì)的量之比為7∶2 C.放電一段時(shí)間后,KOH的物質(zhì)的量濃度將下降 D.放電一段時(shí)間后,正極區(qū)附近溶液的pH減小 解析 A項(xiàng),通入乙烷的一極為負(fù)極,通入氧氣的一極為正極,正確;B項(xiàng),1 mol乙烷參與反應(yīng)時(shí)轉(zhuǎn)移14 mol電子,則參與反應(yīng)的氧氣的量為= mol,故正確;C項(xiàng),根據(jù)電極反應(yīng)式或總反應(yīng)方程式可知,氫氧化鉀被消耗,故正確;D項(xiàng),放電時(shí)正極產(chǎn)生OH-,則pH增大,D錯(cuò)。 答案 D 7.氫氧燃料電池以KOH溶液為電解質(zhì)溶液,下列有關(guān)該電池的敘述不正確的是( ) A.正極反應(yīng)式為:O2+2H2O+4e-===4OH- B.工作一段時(shí)間后,電解液中KOH的物質(zhì)的量濃度不變 C.該燃料電池的總反應(yīng)方程式為:2H2+O2===2H2O D.用該電池電解CuCl2溶液,產(chǎn)生2.24 L Cl2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)時(shí),有0.2 mol電子轉(zhuǎn)移 解析 由于燃料電池的總反應(yīng)式就是燃料燃燒時(shí)的化學(xué)方程式,所以該燃料電池的總反應(yīng)式為:2H2+O2===2H2O;由于水的生成,導(dǎo)致電解液中KOH的物質(zhì)的量濃度減小;在KOH做電解液時(shí),正極反應(yīng):O2+2H2O+4e-===4OH-,根據(jù)電子轉(zhuǎn)移相等知,當(dāng)電解CuCl2溶液產(chǎn)生0.1 mol Cl2時(shí),電池中轉(zhuǎn)移電子0.2 mol。 答案 B 二、非選擇題 8.高鐵電池是一種新型可充電電池,與普通電池相比,該電池能較長時(shí)間保持穩(wěn)定的放電電壓。高鐵電池的總反應(yīng)為: 3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH。 請(qǐng)回答下列問題: (1)高鐵電池的負(fù)極材料是________。 (2)放電時(shí),正極發(fā)生________(填“氧化”或“還原”)反應(yīng);已知負(fù)極反應(yīng)為Zn-2e-+2OH-===Zn(OH)2,則正極反應(yīng)為__________________________________________________。 (3)放電時(shí),________(填“正”或“負(fù)”)極附近溶液的堿性增強(qiáng)。 解析 電池的負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng),正極上發(fā)生還原反應(yīng)。由高鐵電池放電時(shí)總反應(yīng)方程式可知,負(fù)極材料應(yīng)為作還原劑的Zn。由電池的總反應(yīng)方程式-負(fù)極反應(yīng)式=正極反應(yīng)式可知,正極反應(yīng)式為FeO+3e-+4H2O===Fe(OH)3+5OH-,正極生成了OH-,堿性增強(qiáng)。 答案 (1)Zn (2)還原 FeO+3e-+4H2O===Fe(OH)3+5OH- (3)正 9.近幾年開發(fā)的甲醇燃料電池采用鉑作電極催化劑,電池中的質(zhì)子交換 膜只允許質(zhì)子和水分子通過。其工作原理的示意圖如下: 請(qǐng)回答下列問題: (1)Pt(a)電極是電池的________極,電極反應(yīng)式為________________________________ ________________________________________________________________________;Pt(b)電極發(fā)生________ 反應(yīng)(填“氧化”或“還原”),電極反應(yīng)式為__________________________________。 (2)電池的總反應(yīng)方程式為_______________________________________________。 (3)如果該電池工作時(shí)電路中通過2 mol電子,則消耗的CH3OH有________mol。 解析 從示意圖中可以看出電極Pt(a)原料是CH3OH和水,反應(yīng)后產(chǎn)物為CO2和H+,CH3OH中碳元素化合價(jià)為-2,CO2中碳元素化合價(jià)為+4,說明Pt(a)電極上CH3OH失去電子,電極Pt(a)是負(fù)極,則電極Pt(b)是正極,Pt(b)電極原料是O2和H+,反應(yīng)后的產(chǎn)物為H2O,氧元素化合價(jià)由0→-2,發(fā)生還原反應(yīng),因?yàn)殡娊赓|(zhì)溶液是稀H2SO4,可以寫出電池總反應(yīng)式為2CH3OH+3O2===2CO2+4H2O,再寫出較為簡單的正極反應(yīng)式:3O2+12e-+12H+===6H2O,用總反應(yīng)式減去正極反應(yīng)式即可得到負(fù)極反應(yīng)式為:2CH3OH+2H2O-12e-===2CO2↑+12H+。 答案 (1)負(fù) 2CH3OH+2H2O-12e-=2CO2↑+12H+ 3O2+12H++12e-===6H2O (2)2CH3OH+3O2===2CO2+4H2O (3) 10.碘被稱為“智力元素”,科學(xué)合理地補(bǔ)充碘可防止碘缺乏病。碘酸鉀(KIO3)是國家規(guī)定的食鹽加碘劑,它的晶體為白色,可溶于水。碘酸鉀在酸性介質(zhì)中與過氧化氫或碘化物作用均生成單質(zhì)碘。以碘為原料,通過電解制備碘酸鉀的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。 (1)碘是________(填顏色)固體物質(zhì),實(shí)驗(yàn)室常用________的方法來分離提純含有少量雜質(zhì)的固體碘。 (2)電解前,先將一定量的精制碘溶于過量氫氧化鉀溶液,溶解時(shí)發(fā)生反應(yīng): 3I2+6KOH===5KI+KIO3+3H2O,將該溶液加入陽極區(qū)。另將氫氧化鉀溶液加入陰極區(qū),電解槽用水冷卻。 電解時(shí),陽極上發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式為_____________________________________________________________; 每生成1 mol KIO3,電路中通過的電子的物質(zhì)的量為________。 (3)電解過程中,為確定電解是否完成,需檢驗(yàn)電解液中是否有I-。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)檢驗(yàn)電解液中是否有I-的實(shí)驗(yàn)方案,并按要求填寫下表。 要求:所需藥品只能從下列試劑中選擇,實(shí)驗(yàn)儀器及相關(guān)用品自選。 試劑:淀粉溶液、淀粉KI試紙、過氧化氫溶液、稀硫酸。 實(shí)驗(yàn)方法 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)論 (4)電解完畢,從電解液中得到碘酸鉀晶體的實(shí)驗(yàn)過程如下: ―→―→―→ ―→―→―→ 步驟②的操作名稱是________,步驟⑤的操作名稱是________。步驟④洗滌晶體的目的是_______________________________________________ _______________________________________________________________。 解析 (1)碘是紫黑色固體,實(shí)驗(yàn)室常利用碘易升華的特性來分離提純含有少量雜質(zhì)的固體碘。(2)電解時(shí),溶液中的陰離子(I-、IO、OH-)向陽極移動(dòng),因?yàn)镮-的還原性最強(qiáng),所以I-在陽極失電子被氧化為單質(zhì)碘:2I--2e-===I2。生成的I2再與KOH溶液反應(yīng)生成KIO3:3I2+6KOH===5KI+KIO3+3H2O,如此循環(huán),最終I-都轉(zhuǎn)化為KIO3。1 mol I-轉(zhuǎn)化成1 mol IO時(shí),轉(zhuǎn)移6 mol電子。(3)陽極區(qū)溶液中會(huì)含有IO,如果其中含有I-,在酸性條件下,IO和I-會(huì)反應(yīng)生成單質(zhì)碘:IO+5I-+6H+===3I2+3H2O。據(jù)此可設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn):取少量陽極區(qū)溶液于試管中,加入幾滴稀硫酸和淀粉溶液,如果溶液變藍(lán),則說明其中含有I-,否則沒有I-。(4)陽極電解液經(jīng)過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶后可得到碘酸鉀晶體,過濾得到的碘酸鉀晶體中含有KOH等雜質(zhì),需要進(jìn)行洗滌除雜;洗滌后的晶體經(jīng)干燥即得到純凈干燥的碘酸鉀晶體。 答案 (1)紫黑色 升華 (2)2I--2e-===I2(或I-+6OH--6e-===IO+3H2O) 6 mol (3) 實(shí)驗(yàn)方法 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)論 取少量陽極區(qū)電解液于試管中,加稀硫酸酸化后加入幾滴淀粉試液,觀察是否變藍(lán) 如果不變藍(lán),說明無I-(如果變藍(lán),說明有I-) (4)冷卻結(jié)晶 干燥 洗去吸附在碘酸鉀晶體上的氫氧化鉀等雜質(zhì) 11.第三代混合動(dòng)力車,可以用電動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)或二者結(jié)合推動(dòng)車輛。汽車上坡或加速時(shí),電動(dòng)機(jī)提供推動(dòng)力,降低汽油的消耗;在剎車或下坡時(shí),電池處于充電狀態(tài)。 (1)混合動(dòng)力車的內(nèi)燃機(jī)以汽油為燃料,汽油(以辛烷C8H18計(jì))和氧氣充分反應(yīng),生成1 mol水蒸氣放熱569.1 kJ。則該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為_______________________________________________________________。 (2)混合動(dòng)力車目前一般使用鎳氫電池,該電池中鎳的化合物為正極,儲(chǔ)氫金屬(以M表示)為負(fù)極,堿液(主要為KOH)為電解質(zhì)溶液。鎳氫電池充放電原理示意如圖,其總反應(yīng)式為H2+2NiOOH2Ni(OH)2。根據(jù)所給信息判斷,混合動(dòng)力車上坡或加速時(shí),乙電極周圍溶液的pH________(填“增大”、“減小”或“不變”),該電極的電極反應(yīng)式為_______________________________________________________________。 (3)Cu2O是一種半導(dǎo)體材料,可通過如圖所示的電解裝置制取,電解總反應(yīng)式為2Cu+H2OCu2O+H2↑,陰極的電極反應(yīng)式是_______________________________________________________________。 用鎳氫電池作為電源進(jìn)行電解,當(dāng)電池中有1 mol H2被消耗時(shí),Cu2O的理論產(chǎn)量為________g。 (4)遠(yuǎn)洋輪船的鋼鐵船體在海水中易發(fā)生電化學(xué)腐蝕中的________腐蝕。為防止這種腐蝕,通常把船體與浸在海水里的Zn塊相連,或與像鉛酸蓄電池這樣的直流電源的________(填“正”或“負(fù)”)極相連。 解析 (2)混合動(dòng)力車上坡或加速時(shí)需要?jiǎng)恿Γ史磻?yīng)為原電池放電反應(yīng),即乙電極為正極,發(fā)生反應(yīng)NiOOH+H2O+e-===Ni(OH)2+OH-,故乙電極周圍溶液的pH增大。(3)電解池的陰極發(fā)生還原反應(yīng),即2H++2e-===H2↑。當(dāng)電池中有1 mol H2被消耗時(shí)有2 mol電子轉(zhuǎn)移,根據(jù)電子守恒可知Cu2O的理論產(chǎn)量為144 g。(4)鋼鐵船體在海水中發(fā)生吸氧腐蝕,可利用犧牲陽極保護(hù)法或外加電源陰極保護(hù)法防止其被腐蝕。 答案 (1)C8H18(l)+O2(g)===8CO2(g)+9H2O(g) ΔH=-5 121.9 kJmol-1 (2)增大 NiOOH+H2O+e-===Ni(OH)2+OH- (3)2H++2e-===H2↑ 144 (4)吸氧 負(fù)- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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