2019-2020年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第六章 第二講 原電池 化學(xué)電源.doc

2019-2020年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 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)是將水的勢能轉(zhuǎn)化成電能；C項(xiàng)是將太陽能轉(zhuǎn)化成熱能。答案D2世博會中國館、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)殡娔蹷光伏電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔蹸電流從a流向bD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錯誤。外電路中，電流從b流向a，C錯誤。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錯誤。答案 A3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MgH2O2=Mg(OH)2B正極發(fā)生的電極反應(yīng)為H2O22H2e=2H2OC工作時，正極周圍海水的pH減小D電池工作時，溶液中的H向負(fù)極移動解析根據(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MgH2O22H=Mg22H2O；正極消耗H，pH增大；原電池中陽離子向正極移動，故溶液中的H向正極移動。答案B4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：2xx.8.15實(shí)驗(yàn)后的記錄：Cu為陽極，Zn為陰極Cu極上有氣泡產(chǎn)生SO42向Cu極移動若有0.5 mol電子流經(jīng)導(dǎo)線，則可產(chǎn)生0.25 mol氣體電子的流向是：Cu導(dǎo)線Zn正極反應(yīng)式：Cu2e=Cu2圖乙A BC D解析中Cu為正極，Zn為負(fù)極，中SO向負(fù)極移動，中電子的流向是：Zn導(dǎo)線Cu，中正極反應(yīng)式：2H2e=H2，故錯。答案B5某航空站安裝了一臺燃料電池，該電池可同時提供電和水蒸氣。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2H2O2=2H2O，正極反應(yīng)為O22CO24e=2CO，則下列推斷正確的是 ()。A負(fù)極反應(yīng)為H22OH2e=2H2OB該電池可在常溫或高溫時進(jìn)行工作，對環(huán)境具有較強(qiáng)的適應(yīng)性C該電池供應(yīng)2 mol水蒸氣，同時轉(zhuǎn)移2 mol電子D放電時負(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：2H22CO4e=2H2O2CO2，則可判斷負(fù)極有CO2生成，A項(xiàng)錯誤，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錯誤。該電池供應(yīng)2 mol水蒸氣時，轉(zhuǎn)移的電子為4 mol，C錯誤。答案D6一種新型燃料電池，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C2H618OH14e=2CO12H2O。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72C放電一段時間后，KOH的物質(zhì)的量濃度將下降D放電一段時間后，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)，放電時正極產(chǎn)生OH，則pH增大，D錯。答案 D7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：O22H2O4e=4OHB工作一段時間后，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：2H2O2=2H2OD用該電池電解CuCl2溶液，產(chǎn)生2.24 L Cl2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)時，有0.2 mol電子轉(zhuǎn)移解析 由于燃料電池的總反應(yīng)式就是燃料燃燒時的化學(xué)方程式，所以該燃料電池的總反應(yīng)式為：2H2O2=2H2O；由于水的生成，導(dǎo)致電解液中KOH的物質(zhì)的量濃度減??；在KOH做電解液時，正極反應(yīng)：O22H2O4e=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，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，該電池能較長時間保持穩(wěn)定的放電電壓。高鐵電池的總反應(yīng)為：3Zn2K2FeO48H2O3Zn(OH)22Fe(OH)34KOH。請回答下列問題：(1)高鐵電池的負(fù)極材料是_。(2)放電時，正極發(fā)生_(填“氧化”或“還原”)反應(yīng)；已知負(fù)極反應(yīng)為Zn2e2OH=Zn(OH)2，則正極反應(yīng)為_。(3)放電時，_(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FeO3e4H2O=Fe(OH)35OH，正極生成了OH，堿性增強(qiáng)。答案 (1)Zn(2)還原FeO3e4H2O=Fe(OH)35OH(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中碳元素化合價為2，CO2中碳元素化合價為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，氧元素化合價由02，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2CH3OH3O2=2CO24H2O，再寫出較為簡單的正極反應(yīng)式：3O212e12H=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：2CH3OH2H2O12e=2CO212H。答案 (1)負(fù)2CH3OH2H2O12e2CO212H3O212H12e=6H2O(2)2CH3OH3O2=2CO24H2O(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，溶解時發(fā)生反應(yīng)：3I26KOH=5KIKIO33H2O，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，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。請設(shè)計一個檢驗(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：步驟的操作名稱是_，步驟的操作名稱是_。步驟洗滌晶體的目的是_。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，溶液中的陰離子(I、IO、OH)向陽極移動，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：2I2e=I2。生成的I2再與KOH溶液反應(yīng)生成KIO3：3I26KOH=5KIKIO33H2O，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，轉(zhuǎn)移6 mol電子。(3)陽極區(qū)溶液中會含有IO，如果其中含有I，在酸性條件下，IO和I會反應(yīng)生成單質(zhì)碘：IO5I6H=3I23H2O。據(jù)此可設(shè)計實(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)2I2e=I2(或I6OH6e=IO3H2O)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第三代混合動力車，可以用電動機(jī)、內(nèi)燃機(jī)或二者結(jié)合推動車輛。汽車上坡或加速時，電動機(jī)提供推動力，降低汽油的消耗；在剎車或下坡時，電池處于充電狀態(tài)。(1)混合動力車的內(nèi)燃機(jī)以汽油為燃料，汽油(以辛烷C8H18計)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H22NiOOH2Ni(OH)2。根據(jù)所給信息判斷，混合動力車上坡或加速時，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2CuH2OCu2OH2，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，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)混合動力車上坡或加速時需要動力，故反應(yīng)為原電池放電反應(yīng)，即乙電極為正極，發(fā)生反應(yīng)NiOOHH2Oe=Ni(OH)2OH，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2H2e=H2。當(dāng)電池中有1 mol H2被消耗時有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)H5 121.9 kJmol1(2)增大NiOOHH2Oe=Ni(OH)2OH(3)2H2e=H2144(4)吸氧負(fù)