高考化學總復習 配餐作業(yè)19 原電池 化學電源
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原電池 化學電源 A組全員必做題 1.各式各樣電池的迅速發(fā)展是化學對人類的一項重大貢獻。下列有關(guān)電池的敘述正確的是( ) A.手機上用的鋰離子電池屬于一次電池 B.鋅錳干電池中,鋅電極是負極 C.氫氧燃料電池工作時氫氣在負極上被還原 D.太陽能電池的主要材料是高純度的二氧化硅 解析:手機上的電池可以充電,屬于二次電池;鋅錳干電池中鋅失去電子生成Zn2+,故作為負極;氫氧燃料電池工作時氫氣在負極被氧化;太陽能電池的主要材料為硅。故A、C、D項錯誤,B項正確。 答案:B 2.如圖,在盛有稀硫酸的燒杯中放入用導線連接的電極X、Y,外電路中電子流向如圖所示,關(guān)于該裝置的下列說法正確的是( ) A.外電路的電流方向為X→外電路→Y B.若兩電極分別為鐵和碳棒,則X為碳棒,Y為鐵 C.X極上發(fā)生的是還原反應,Y極上發(fā)生的是氧化反應 D.若兩電極都是金屬,則它們的活動性順序為X>Y 解析:外電路電子流向為X→外電路→Y,電流方向與其相反,A項錯誤;X極失電子,作負極,X極發(fā)生的是氧化反應,Y極發(fā)生的是還原反應,C項錯誤;若兩電極分別為鐵和碳棒,則Y為碳棒,X為鐵,B項錯誤。 答案:D 3.(2016河北三市聯(lián)考)乙烷燃料電池的原理如圖所示,下列說法正確的是( ) A.a(chǎn)為負極,電極反應式為CH3CH3-14e-+18OH-===2CO+12H2O B.電子從a極經(jīng)導線移向b極,再經(jīng)溶液移向a極 C.電池工作一段時間后電解質(zhì)溶液的pH增大 D.用該電池電解硫酸銅溶液(電解池的電極為惰性電極),消耗氧氣的物質(zhì)的量與析出銅的物質(zhì)的量之比為2∶1 解析:通入乙烷的a極為負極,乙烷失電子,A項正確;原電池中電子從負極經(jīng)導線流向正極,但電子不進入溶液,B項錯誤;該電池的總反應為2CH3CH3+7O2+8OH-===4CO+10H2O,因為反應中消耗OH-,所以電池工作一段時間后,電解質(zhì)溶液的pH減小,C項錯誤;1mol O2參與反應轉(zhuǎn)移4 mol電子,而1mol Cu2+放電需要2 mol電子,所以消耗氧氣的物質(zhì)的量與析出銅的物質(zhì)的量之比為1∶2,D項錯誤。 答案:A 4.有一種一面鍍鋅、一面鍍二氧化錳的超薄紙質(zhì)電池,在使用印刷與壓層技術(shù)后,變成一張可任意裁剪大小的“電紙”,紙內(nèi)的離子“流過”水和氧化鋅組成的電解質(zhì)溶液,電池總反應式為Zn+2MnO2+H2O===ZnO+2MnOOH。下列說法不正確的是( ) A.該電池的負極材料為鋅 B.該電池反應中二氧化錳發(fā)生了還原反應 C.電池的正極反應式為MnO2+H2O+e-===MnOOH+OH- D.當有0.1 mol鋅溶解時,流經(jīng)電解質(zhì)溶液的電子數(shù)為1.2041023 解析:鋅為活潑金屬,失去電子作負極,A項正確;二氧化錳得到了電子,發(fā)生還原反應,B項正確;因電池的負極反應式為Zn+2OH--2e-===ZnO+H2O,用總反應式減去負極反應式得出正極反應式為MnO2+H2O+e-===MnOOH+OH-,C項正確;電子只能經(jīng)外電路流動,而不能在電解質(zhì)溶液中流動,電解質(zhì)溶液中應為陰、陽離子的定向移動,D項錯誤。 答案:D 5.(2016山東濟南)下列關(guān)于反應4Li+2SOCl2===4LiCl+S+SO2的敘述中,不正確的是( ) A.SOCl2是氧化劑,Li是還原劑 B.2 mol SOCl2參加反應,共轉(zhuǎn)移4 mol電子 C.將該反應設計成電池,SOCl2在正極發(fā)生反應 D.若將該反應設計成電池,可用稀硫酸作電解質(zhì)溶液 解析:SOCl2中S的化合價由+4降低為0,Li的化合價升高1,A選項正確;由方程式可知2 mol SOCl2參加反應,一定有4 mol Li失4 mol電子,B選項正確;稀硫酸與Li會發(fā)生反應,D選項錯誤。 答案:D 6.(2016北京延慶一模)LED產(chǎn)品的使用為城市增添色彩。下圖是氫氧燃料電池驅(qū)動LED發(fā)光的一種裝置示意圖。下列有關(guān)敘述正確的是( ) A.b處通入H2 B.該裝置將化學能最終轉(zhuǎn)化為電能 C.通入H2的電極發(fā)生反應:2H2-4e-===4H+ D.a(chǎn)處為電池負極,發(fā)生氧化反應 解析:由電子流向可知a為負極通入H2,發(fā)生氧化反應,b為正極通入O2,發(fā)生還原反應,A錯誤、D正確;該裝置將化學能最終轉(zhuǎn)化為光能,B錯誤;電解質(zhì)為KOH溶液,所以電極反應式中不能含有H+,C錯誤。 答案:D 7.(2016石家莊高三調(diào)研檢測)某鋰離子二次電池裝置如圖所示,其放電時的總反應為Li1-xCoO2+LixC6===6C+LiCoO2。下列說法正確的是( ) A.石墨為正極 B.充電時,陽極質(zhì)量不變 C.充電時,陰極反應式為xLi-xe-===xLi+ D.放電時,正極反應為xLi++Li1-xCoO2+xe-===LiCoO2 解析:根據(jù)Li+移動的方向,石墨作負極,A錯誤;充電時陽極LiCoO2失去電子質(zhì)量發(fā)生變化,B錯誤;充電時,陰極要得電子,C錯誤。 答案:D 8.(2016武漢高三調(diào)研)下列燒杯中盛放的都是稀硫酸,在銅上能產(chǎn)生氣泡的是( ) A B C D 解析:A選項是鋅銅原電池,銅作正極,銅上氫離子放電生成氫氣,有氣泡產(chǎn)生,正確;B、C選項均能形成銅銀原電池,銅比銀活潑,銅作負極,銅上沒有氣泡產(chǎn)生,錯誤;D選項中沒有形成閉合電路,錯誤。 答案:A 9.(2016沈陽六校聯(lián)考)綜合如圖判斷,下列說法正確的是( ) A.裝置Ⅰ和裝置Ⅱ中負極反應均是Fe-2e-===Fe2+ B.裝置Ⅰ和裝置Ⅱ中正極反應均是O2+2H2O+4e-===4OH- C.裝置Ⅰ和裝置Ⅱ中鹽橋中的陽離子均向右側(cè)燒杯移動 D.放電過程中,裝置Ⅰ左側(cè)燒杯和裝置Ⅱ右側(cè)燒杯中溶液的pH均增大 解析:裝置Ⅰ中,由于Zn比Fe活潑,所以Zn作原電池的負極,電極反應式為Zn-2e-===Zn2+;Fe作正極,電極反應式為O2+2H2O+4e-===4OH-。由于正極有OH-生成,因此溶液的pH增大。裝置Ⅱ中,F(xiàn)e作負極,電極反應式為Fe-2e-===Fe2+;Cu作正極,電極反應式為2H++2e-===H2↑。正極由于不斷消耗H+,所以溶液的pH逐漸增大。據(jù)此可知A、B皆錯,D項正確。在原電池的電解質(zhì)溶液中,陽離子移向正極,所以C項錯誤。 答案:D 10.(2016江西重點中學聯(lián)考)以熔融Li2CO3和K2CO3為電解質(zhì),天然氣經(jīng)重整催化作用提供反應氣的燃料電池如下圖。下列說法正確的是( ) 內(nèi)重整碳酸鹽燃料電池的原理圖 A.以此電池為電源電解精煉銅,當有0.1 mol e-轉(zhuǎn)移時,有3.2 g銅溶解 B.若以甲烷為燃料氣時負極反應式:CH4+5O2--8e-===CO+2H2O C.該電池使用過程中需補充Li2CO3和K2CO3 D.空氣極發(fā)生的電極反應式為O2+4e-+2CO2===2CO 解析:因為電解精煉銅時,粗銅作陽極,粗銅中的Zn、Fe等活潑金屬均失電子,所以溶解的銅小于0.05 mol,質(zhì)量小于3.2 g,A錯誤;因為電解質(zhì)中無O2-,應以CO配平電荷,正確的負極反應式為CH4+4CO-8e-===5CO2+2H2O、正極反應式為O2+4e-+2CO2===2CO,電池反應式:CH4+2O2===CO2+2H2O,不需要補充Li2CO3和K2CO3,B、C錯誤,D正確。 答案:D 11.(1)氫氧燃料電池汽車作為上海世博園中的交通工具之一,下列有關(guān)說法不正確的是________。 A.太陽光催化分解水制氫氣比電解水制氫氣更為科學 B.氫氧燃料電池作為汽車動力更能保護環(huán)境 C.以稀H2SO4、KOH為介質(zhì)的氫氧燃料電池的負極電極反應式相同 D.以稀H2SO4、KOH為介質(zhì)的氫氧燃料電池的總反應式相同 (2)純電動車采用了高效耐用的一種新型可充電電池,該電池的總反應式為: 3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH ①該電池放電時負極反應式為____________________________。 ②放電時每轉(zhuǎn)移3 mol電子,正極有________ mol K2FeO4被還原。 (3)錳酸鋰離子電池在混合動力車等大型蓄電池應用領域占據(jù)主導地位。電池反應式為Li1-xMnO4+LixLiMnO4,下列有關(guān)說法不正確的是________。 A.放電時電池的正極反應式為: Li1-xMnO4+xLi++xe-===LiMnO4 B.放電過程中,石墨沒有得失電子 C.該電池也能在KOH溶液的環(huán)境中正常工作 D.充電時電池上標有“-”的電極應與外接電源的負極相連 解析:(1)選項A,電解獲得H2消耗較多的能量,而在催化劑作用下利用太陽能來分解H2O獲得H2更為科學;選項B,氫氧燃料電池中生成物為H2O,對環(huán)境無污染;選項C,以稀H2SO4為介質(zhì)的電池負極反應式為:H2-2e-===2H+,以KOH為介質(zhì)的電池負極反應式為:H2+2OH--2e-===2H2O;選項D,氫氧燃料電池的總反應式均為:2H2+O2===2H2O。 (2)①放電時,在堿性條件下,負極反應式為:Zn-2e-+2OH-===Zn(OH)2。 ②根據(jù)電池總反應式可知,2 mol K2FeO4被還原時有6 mol電子轉(zhuǎn)移,所以放電時每轉(zhuǎn)移3 mol電子,有1 mol K2FeO4被還原。 (3)選項A,根據(jù)總反應式可知Li失去電子,電池負極反應式為:xLi-xe-===xLi+,由總反應式減去負極反應式可得放電時電池的正極反應式為:Li1-xMnO4+xLi++xe-===LiMnO4;選項B,根據(jù)總反應式可判斷石墨沒有得失電子;選項C,Li能與KOH溶液中的H2O反應,導致電池無法正常工作;選項D,充電過程是放電的逆向過程,外接電源的負極提供的電子使原電池負極獲得電子發(fā)生還原反應,所以標有“-”的電極應與外接電源的負極相連。 答案:(1)C (2)①Zn-2e-+2OH-===Zn(OH)2 ②1 (3)C 12.全釩液流電池是一種活性物質(zhì)呈循環(huán)流動液態(tài)的電池,目前釩電池技術(shù)已經(jīng)趨近成熟。如圖是釩電池基本工作原理示意圖. 請回答下列問題: (1)硫酸在電池技術(shù)和實驗室中具有廣泛的應用,在傳統(tǒng)的銅鋅原電池中,硫酸是________,實驗室中配制硫酸亞鐵時需要加入少量硫酸,硫酸的作用是____________________________________。 (2)釩電池是以溶解于一定濃度硫酸溶液中的不同價態(tài)的釩離子(V2+、V3+、VO2+、VO)為正極和負極電極反應的活性物質(zhì),電池總反應為VO2++V3++H2OV2++VO+2H+。放電時的正極反應式為____________________,充電時的陰極反應式為__________________。放電過程中,電解液的pH________(選填“升高”“降低”或“不變”)。 (3)釩電池基本工作原理示意圖中“正極電解液”可能是________(填選項字母)。 a.VO、VO2+混合液 B.V3+、V2+混合液 c.VO溶液 D.VO2+溶液 e.V3+溶液 f. V2+溶液 (4)能夠通過釩電池基本工作原理示意圖中“隔膜”的離子是________。 解析:(1)傳統(tǒng)的銅鋅原電池中,鋅與酸反應生成氫氣,故硫酸為電解質(zhì)溶液;硫酸亞鐵容易水解,且水解顯酸性,加入少量硫酸,可以抑制其水解變質(zhì)。(2)正極反應是還原反應,由電池總反應可知放電時的正極反應為VO+2H++e-===VO2++H2O;充電時,陰極反應為還原反應,故為V3+得電子生成V2+的反應。(3)充電時陽極反應式為VO2++H2O-e-===VO+2H+,故充電完畢的正極電解液為VO溶液,而放電完畢的正極電解液為VO2+溶液,故正極電解液可能是選項acd。(4)充電和放電過程中,正極電解液與負極電解液不能混合,起平衡電荷作用的是加入的酸,故H+可以通過隔膜。 答案:(1)電解質(zhì)溶液 抑制硫酸亞鐵的水解 (2)VO+2H++e-===VO2++H2O V3++e-===V2+ 升高 (3)acd (4)H+ B組重點選做題 13.(2015浙江五校聯(lián)考)金屬鉻和氫氣在工業(yè)上都有重要的用途。已知:鉻能與稀硫酸反應,生成氫氣和硫酸亞鉻(CrSO4)。 甲 乙 (1)銅、鉻構(gòu)成的原電池如圖甲,其中盛稀硫酸的燒杯中的現(xiàn)象為____________________________。鹽橋中裝的是飽和KCl瓊脂溶液,下列關(guān)于此電池的說法正確的是__________(填選項字母)。 A.鹽橋的作用是使整個裝置構(gòu)成通路、保持溶液呈電中性,凡是有鹽橋的原電池,鹽橋中均可以用飽和KCl瓊脂溶液 B.理論上1 mol Cr溶解,鹽橋中將有2 mol Cl-進入左池,2 mol K+進入右池 C.此過程中H+得電子,發(fā)生氧化反應 D.電子從鉻極通過導線到銅極,又通過鹽橋轉(zhuǎn)移到左燒杯中 (2)如果構(gòu)成圖乙電池,發(fā)現(xiàn)銅電極上不再有圖甲的現(xiàn)象,鉻電池上產(chǎn)生大量氣泡,遇空氣呈紅棕色。寫出正極的電極反應式:__________________。 (3)某同學把已去掉氧化膜的鉻片直接投入氯化銅溶液時,觀察到了預料之外的現(xiàn)象:①鉻片表面上的銅沒有緊密吸附在鉻片的表面而是呈蓬松的海綿狀;②反應一段時間后有大量氣泡逸出,且在一段時間內(nèi)氣泡越來越多,經(jīng)點燃能發(fā)出爆鳴聲,證明是氫氣。請解釋這兩種現(xiàn)象的原因:__________________________________________________。 解析:(1)銅由于鉻能與稀硫酸反應,生成氫氣和硫酸亞鉻(CrSO4),說明鉻電極是負極,銅電極是正極,氫離子在正極放電,所以盛稀硫酸的燒杯中的現(xiàn)象為銅電極上有氣泡產(chǎn)生。A項,鹽橋的作用是使整個裝置構(gòu)成通路、保持溶液呈電中性,若電解質(zhì)溶液中有與KCl發(fā)生反應的離子,如當電解質(zhì)溶液是AgNO3溶液時,鹽橋中的電解質(zhì)溶液就不能用KCl瓊脂溶液,錯誤;B項,理論上1 mol Cr溶解,Cr-2e-===Cr2+,轉(zhuǎn)移2 mol 電子,同時正極消耗2 mol H+,2H++2e-===H2↑,根據(jù)溶液呈電中性可知,鹽橋中將有2 mol Cl-進入左池,2 mol K+進入右池,正確;C項,此過程中H+得電子,發(fā)生還原反應,錯誤;D項,電子不能在溶液中傳遞,溶液導電是通過離子的定向移動形成電流的,錯誤。 (2)稀硝酸作電解液時,鉻電極上產(chǎn)生大量氣泡,遇空氣呈紅棕色,說明溶液中的硝酸根離子得到電子,產(chǎn)生NO,NO被氧化生成NO2,因此銅是負極,鉻是正極,則正極的電極反應式為4H++NO+3e-===NO↑+2H2O。 (3)Cr比銅活潑,既能與銅鹽發(fā)生置換反應生成Cu,又能與酸反應生成氫氣,由于Cu2+水解使溶液呈酸性,鉻與酸性溶液反應生成氫氣,氣泡使生成的銅疏松;生成的銅和鉻形成原電池,因此使產(chǎn)生氫氣的速率加快。 答案:(1)銅電極上有氣泡產(chǎn)生 B (2)4H++NO+3e-===NO↑+2H2O (3)Cu2+水解使溶液呈酸性,鉻既能與Cu2+發(fā)生置換反應生成Cu,又能與酸性溶液反應生成氫氣,氣泡使生成的銅疏松;生成的銅和鉻形成原電池,使產(chǎn)生氫氣的速率加快- 配套講稿:
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