2019年高考化學(xué) 備考百強(qiáng)校大題狂練系列 專題24 原電池的基本原理.doc
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專題24 原電池的基本原理 (滿分60分 時(shí)間30分鐘) 姓名:_______________ 班級(jí):_______________ 得分:_______________ 1.(1)依據(jù)氧化還原反應(yīng):2Ag+(aq)+Cu(s)===Cu2+(aq)+2Ag(s)設(shè)計(jì)的原電池如圖所示。 ①電極X的材料是____________;電解質(zhì)溶液Y是__________; ②銀電極發(fā)生的電極反應(yīng)為_______________________。 (2)科學(xué)家預(yù)言,燃料電池將是21世紀(jì)獲得電能的重要途徑,美國已計(jì)劃將甲醇(CH3OH)燃料電池用于軍事。一種甲醇燃料電池采用鉑或碳化鎢作為電極催化劑,在稀硫酸電解液中直接加入純化后的甲醇,同時(shí)向一個(gè)電極通入空氣。 回答下列問題: ①這種電池放電時(shí)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式是_____________________________________。 ②負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)式是_________________________________________。 ③電解液中的H+向________極移動(dòng)(填“正”或“負(fù)”)。 【答案】Cu AgNO3 Ag+ + e-= Ag 2CH3OH+3O22CO2+4H2O 2CH3OH+2H2O-12e=2CO2+12H+ 正 【解析】 【詳解】 (1)①根據(jù)總的反應(yīng)式可知,銅失去電子,銀離子得到電子,所以銅是負(fù)極。X電極插在硫酸銅溶液中,所以X電極是Cu,因此電解質(zhì)溶液Y是AgNO3; ②銀電極為電池的正極,發(fā)生的電極反應(yīng)式是Ag+ + e- =Ag; (2)①甲醇燃料電池實(shí)質(zhì)就是利用CH3OH燃料在氧氣中反應(yīng)來提供電能,CH3OH作負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)為2CH3OH+2H2O-12e-=2CO2↑+12H+;氧氣在正極反應(yīng):3O2+12H++12e-=6H2O,兩反應(yīng)相加得總反應(yīng)式,所以電池反應(yīng)式為2CH3OH+3O2═2CO2+4H2O; 【點(diǎn)睛】本題考查了原電池原理、燃料電池,根據(jù)正負(fù)極上發(fā)生的反應(yīng)、電子移動(dòng)方向、離子移動(dòng)方向等知識(shí)點(diǎn)來分析解答,難點(diǎn)是電極反應(yīng)式的書寫,要結(jié)合電解質(zhì)溶液酸堿性書寫,為易錯(cuò)點(diǎn)。 2.(1)如圖所示,是原電池的裝置圖。請(qǐng)回答: 若C為稀H2SO4溶液,電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn),B電極材料為Fe且作負(fù)極,則A電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為______;電子的移動(dòng)方向是______________;反應(yīng)進(jìn)行一段時(shí)間后溶液C的氫離子濃度將________(填“升高”、“降低”或“基本不變”)。 (2)下圖是一個(gè)雙液原電池裝置圖,下列說法正確的是__________。 A.鹽橋中的陰離子向CuSO4溶液中移動(dòng) B.鹽橋的作用之一是平衡電荷 C.銅片作電池的負(fù)極 D.該電池比單液原電池的電流更穩(wěn)定 (3)甲醇是重要的化工原料,又可作為燃料使用,用CH3OH和O2組合形成的質(zhì)子交換膜燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖如下: 電池總反應(yīng)為2CH3OH+3O2===2CO2+4H2O,則C電極是________(填“正極”或“負(fù)極”),C電極的反應(yīng)方程式為_______________;若線路中轉(zhuǎn)移3 mol電子,則上述CH3OH燃料電池,消耗的CH3OH的質(zhì)量為_____g。 【答案】2H++2e-===H2↑由Fe電極沿導(dǎo)線流向A極降低B D負(fù)極CH3OH-6e-+H2O===CO2+6H+16 【解析】 【詳解】 (3)根據(jù)電子的流向(或H+的流向),電極c為負(fù)極,電極d為正極。電池總反應(yīng)為2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O,電極c上CH3OH發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)生成CO2,c電極的電極反應(yīng)式為:CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+。根據(jù)電極反應(yīng)式,負(fù)極每消耗1molCH3OH線路中轉(zhuǎn)移6mol電子,線路中轉(zhuǎn)移3mol電子,負(fù)極消耗CH3OH物質(zhì)的量為0.5mol,消耗CH3OH的質(zhì)量為0.5mol32g/mol=16g。 【點(diǎn)睛】正確判斷原電池的正、負(fù)極和理解原電池的工作原理是解答本題的關(guān)鍵。判斷原電池的正、負(fù)極常用的方法有:①根據(jù)電子的流向,電子由負(fù)極經(jīng)導(dǎo)線流向正極,如第(2)、(3)題;②根據(jù)離子的流向,陰離子流向負(fù)極、陽離子流向正極,如第(3)題;③根據(jù)反應(yīng)的類型,負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)、正極發(fā)生還原反應(yīng);④根據(jù)金屬活動(dòng)性順序表,一般較活潑金屬為負(fù)極;⑤根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象等。 3.人們應(yīng)用原電池原理制作了多種電池,以滿足不同的需要.以下每小題中的電池廣泛使用于日常生活、生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)等方面,請(qǐng)根據(jù)題中提供的信息,填寫空格. (1)FeCl3溶液常用于腐蝕印刷電路銅板,發(fā)生2FeCl3+Cu═2FeCl2+CuCl2,若將此反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池,則負(fù)極所用電極材料為____________,當(dāng)線路中轉(zhuǎn)移0.2mol電子時(shí),則被腐蝕銅的質(zhì)量為______________ g. (2)將鋁片和銅片用導(dǎo)線相連,一組插入濃硝酸中,一組插入燒堿溶液中,分別形成了原電池,在這兩個(gè)原電池中,負(fù)極分別為____________________. A.鋁片、銅片 B.銅片、鋁片 C.鋁片、鋁片 (3)燃料電池是一種高效、環(huán)境友好的供電裝置,如圖是電解質(zhì)為稀硫酸溶液的氫氧燃料電池原理示意圖,回答下列問題: ①氫氧燃料電池的總反應(yīng)化學(xué)方程式是:__________________. ②電池工作一段時(shí)間后硫酸溶液的濃度___________(填“增大”、“減小”或“不變”). 【答案】Cu6.4gB2H2+O2=2H2O減小 【解析】 的氧化還原反應(yīng),此時(shí)金屬銅做負(fù)極,金屬鋁做正極,插入氫氧化鈉溶液中,金屬銅和氫氧化鈉溶液不反應(yīng),鋁和氫氧化鈉溶液發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應(yīng),此時(shí)金屬鋁做負(fù)極,銅做正極。 (3) ①氫氧燃料電池中通入氧氣的一極為正極,通入氫氣的一極為負(fù)極,總反應(yīng)為 2H2+O2=2H2O,②根據(jù)總反應(yīng)分析,電池工作一段時(shí)間后,生成水,使溶液的體積增大,則硫酸的濃度減小。 【點(diǎn)睛】在原電池中實(shí)現(xiàn)的是自發(fā)的氧化還原反應(yīng),做原電池負(fù)極的金屬不一定金屬性比正極的強(qiáng)。根據(jù)存在的反應(yīng)分析,發(fā)生氧化反應(yīng)的金屬,做原電池的負(fù)極,不反應(yīng)的金屬做正極。在燃料電池中,燃料永遠(yuǎn)在負(fù)極反應(yīng),氧氣在正極反應(yīng)。 4.化學(xué)電池一直是化學(xué)工作者研究的熱點(diǎn)之一。 Ⅰ.早期的鋅汞紐扣式電池,以鋅和氧化汞為電極材料,氫氧化鉀溶液為電解液的原電池,有效的解決電池使用壽命短、易發(fā)生漏液等問題。 電池總反應(yīng)為:Zn+HgO = ZnO+Hg。 (1)該電池的正極反應(yīng)式是___________。 (2)但是該工廠的污水中會(huì)含有一定量的+2價(jià)的汞離子,通常采用向污水中通入一定量的硫化氫,反應(yīng)的離子方程式為___________。 (3)該方法的缺點(diǎn)是產(chǎn)物的顆粒比較小,大部分懸浮于污水中,通常采用投入一定量的明礬晶體進(jìn)行后續(xù)處理,請(qǐng)解釋其原因___________。 II.鋰離子電池由于輕便、比能量大等優(yōu)點(diǎn),成為當(dāng)今社會(huì)最為常見的電池。其中的重要材料磷酸亞鐵鋰(LiFePO4)通常按照下列流程進(jìn)行生產(chǎn): 請(qǐng)回答下列問題: (4)生產(chǎn)過程中“混合攪拌”的目的是__________。氣體X除了水蒸氣之外,還含有___________(填寫化學(xué)式)。 (5)請(qǐng)寫出一定條件下由LiH2PO4生成LiFePO4的化學(xué)方程式__________,當(dāng)生成1mol磷酸亞鐵鋰時(shí),轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目為___________。 【答案】HgO + 2e- + H2O = Hg + 2OH- Hg2+ + H2S = HgS + 2H+ 水解產(chǎn)生的Al(OH)3膠體具有吸附性 加快反應(yīng)速率 NH3 2LiH2PO4 + Fe2O3 + C =2LiFePO4 + CO ↑+ 2H2O 1NA 【解析】 【詳解】- 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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