2022年高考化學(xué) 備考百強(qiáng)校大題狂練系列 專題26 可充電電池 燃料電池

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1、2022年高考化學(xué) 備考百強(qiáng)校大題狂練系列 專題26 可充電電池 燃料電池1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，請根據(jù)題中提供的信息填空。（1）蓄電池在放電時起原電池作用，在充電時起電解池的作用。鉛蓄電池在放電時發(fā)生的電池反應(yīng)式為：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O。負(fù)極反應(yīng)式為_反應(yīng)一段時間后負(fù)極的質(zhì)量_（填“增重”或“減少”或“不變”）（2）燃料電池是一種高效、環(huán)境友好的供電裝置，如圖是甲烷燃料電池原理示意圖，該電池極的負(fù)電極反應(yīng)式是:_；正極電極反應(yīng)式_（3）將鋁片和銅片用導(dǎo)線相連，分別插入濃硝酸

2、中（a組）和插入燒堿溶液中（b組），都形成了原電池，在a組原電池中，負(fù)極材料為_；寫出b組插入燒堿溶液中形成原電池的負(fù)極反應(yīng)式：_。 學(xué)科￥【答案】PbSO42-2e-=PbSO4 增重 CH410OH8eCO327H2O 4H2O + 2O2 + 8e = 8OH Cu Al+4OH-3e-AlO2-+2H2O 【解析】（2）由甲烷燃料電池原理示意圖可知，CH4通入的一極產(chǎn)生了CO32-，碳元素的化合價由-4價升高到+4價，發(fā)生氧化反應(yīng)，即CH4通入的一極是負(fù)極，考慮到電解質(zhì)溶液是強(qiáng)堿溶液，再根據(jù)電荷守恒和原子守恒可寫出負(fù)極反應(yīng)式為：CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O。正極顯然

3、是O2通入的一極，正極電極反應(yīng)式為：O2+4e-+2H2O=4OH-；【點(diǎn)睛】對于原電池來說，通常情況下活潑金屬作負(fù)極，不活潑金屬作正極，但有2個特殊情況：一是Al-Cu原電池在濃硫酸中Al作正極；Al-Mg原電池在NaOH溶液中Al作負(fù)極。2電池在我們的生活中有著重要的應(yīng)用，請回答下列問題：（1）為了驗(yàn)證Fe2+與Cu2+氧化性強(qiáng)弱，下列裝置能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖莀（填序號），寫出正極的電極反應(yīng)式_。若構(gòu)建原電池時兩個電極的質(zhì)量相等，當(dāng)導(dǎo)線中通過0.05mol電子時，兩個電極的質(zhì)量差為_。（2）將CH4設(shè)計成燃料電池，其利用率更高，裝置如圖所示（A、B為多孔碳棒）。實(shí)驗(yàn)測得OH定問移向B電極，則

4、_（填“A”或“B”）處電極入口通甲烷，其電極反應(yīng)式為_。當(dāng)消耗甲院的體積為33.6 L（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）時，假設(shè)電池的能量轉(zhuǎn)化率為80%，則導(dǎo)線中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為_?！敬鸢浮?Cu2+2e-Cu 3g B CH4-8e-+10OH-CO32-+7H2O 9.6mol【解析】分析：（1）驗(yàn)證Fe2+與Cu2+氧化性強(qiáng)弱，在原電池中，鐵作負(fù)極、其它導(dǎo)電的活潑性弱于鐵的金屬或非金屬作正極，電解質(zhì)溶液為可溶性的銅鹽；（2）根據(jù)OH定問移向B電極可知，A為正極、B為負(fù)極，據(jù)此分析判斷。詳解：（1）要驗(yàn)證Fe2+與Cu2+氧化性強(qiáng)弱，在原電池中，鐵作負(fù)極、其它導(dǎo)電的活潑性弱于鐵的金屬或非點(diǎn)睛：本題考查了

5、原電池原理的應(yīng)用，根據(jù)元素化合價變化確定氧化性強(qiáng)弱，根據(jù)方程式中各個物理量之間的關(guān)系式進(jìn)行計算，題目難度不大，注意原電池工作原理的理解和靈活應(yīng)用。難點(diǎn)是電極反應(yīng)式的書寫，注意結(jié)合放電微粒以及電解質(zhì)溶液的酸堿性分析判斷。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，請根據(jù)題中提供的信息，填寫空格。（1）鉛蓄電池在放電時發(fā)生的電池反應(yīng)式為：PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O。負(fù)極電極反應(yīng)式為_。 （2）FeCl3溶液常用于腐蝕印刷電路銅板，發(fā)生2FeCl3Cu=2FeCl2CuCl2，若將此反應(yīng)設(shè)計成原電池，則負(fù)極所用

6、電極材料為_，當(dāng)線路中轉(zhuǎn)移0.2 mol電子時，則被腐蝕銅的質(zhì)量為_g。（3）燃料電池是一種高效、環(huán)境友好的供電裝置，以甲醇做燃料的電池，如下圖所示， 負(fù)極反應(yīng)物是_，H+從_極到_極（填a或b）。正極反應(yīng)式為_，負(fù)極反應(yīng)式為_?！敬鸢浮?Pb 2e- + SO42- = PbSO4 Cu 6.4 g CH3OH b a 3O2 + 12e- + 12H+ = 6H2O 2CH3OH 12e- + 2H2O =2 CO2 +12H+4（1）為了驗(yàn)證Fe2+與Cu2+氧化性強(qiáng)弱，下列裝置能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖莀，寫出正極的電極反應(yīng)_。若構(gòu)建原電池時兩個電極的質(zhì)量相等，當(dāng)導(dǎo)線中通過0.05mol電子時

7、，兩個電極的質(zhì)量差為_。（2）將CH4設(shè)計成燃料電池，其利用率更高，裝置如圖所示(A、B為多孔碳棒)。 實(shí)驗(yàn)測得OH-定問移向B電極，則_處電極入口通甲烷(填A(yù)或B)，其電極反應(yīng)式為_。當(dāng)消耗甲院的體積為33.6L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)時，假設(shè)電池的能量轉(zhuǎn)化率為80%，則導(dǎo)線中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為_。 （3）高鐵電池是一種新型可充電電池，與普通高能電池相比，該電池能長時間保持穩(wěn)定的放電電壓。高鐵電池的總反應(yīng)式為:3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH，原電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為_；放電時每轉(zhuǎn)移3mol電子，有_mol K2FeO4被還原，正極附近溶液的堿性_(填“增強(qiáng)”?！安蛔儭盎颉皽p弱”)。【答案】 Cu2+2e-=Cu 3g B CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O 9.6mol Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2 1 增強(qiáng)【解析】（1）中銅是負(fù)極，碳是正極，鐵離子在正極放電生成亞鐵離子，不能比較Fe2+與Cu2+氧化性強(qiáng)被還原。正極反應(yīng)式為FeO42+3e+4H2OFe(OH)3+5OH，因此正極附近溶液的堿增強(qiáng)。點(diǎn)睛：掌握原電池的工作原理是解答的關(guān)鍵，注意正負(fù)極、離子移動方向判斷，難點(diǎn)是電極反應(yīng)式的書寫。解答時注意結(jié)合反應(yīng)物的性質(zhì)、溶液的酸堿性、是否存在交換膜以及是不是熔融的電解質(zhì)分析。