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1、2022高中化學 主題16 原電池原理及應用補差試題 新人教版選修4
1.下列反應不可用于設計成原電池的是( )
A.CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O B.2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O
C.Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑ D.4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3
【答案】A
【解析】
【點睛】
構成原電池的條件是:①有兩個活潑性不同的電極,②將電極插入電解質溶液中,③兩電極間構成閉合回路,④能自發(fā)的進行氧化還原反應。
2.關于原電池的敘述中正確的是( )
A.原電池是把化學能轉變?yōu)殡娔艿难b置
B.構
2、成原電池正極和負極的必須是兩種不同金屬
C.原電池電解質溶液中陽離子向負極移動
D.理論上,所有的氧化還原反應都能設計成原電池
【答案】A
【解析】
【分析】
A.原電池是將化學能轉化為電能的裝置;
B.構成原電池的正負極可能都是非金屬或金屬和非金屬;
C.原電池放電時,電解質溶液中陽離子向正極移動;
D.自發(fā)進行的氧化還原反應可以設計成原電池;
【詳解】
A.原電池是將化學能轉化為電能的裝置,電解池是將電能轉化為化學能的裝置,故A正確;
B.構成原電池的正負極可能都是非金屬或金屬和非金屬,如Zn、石墨和稀硫酸構成的原電池,以石墨為電極的氫氧燃料電池,故B錯誤;
C
3、.原電池放電時,負極上電子沿導線流向正極,根據(jù)異性相吸原理,電解質溶液中陽離子向正極移動,陰離子向負極移動,故C錯誤;
D.理論上,自發(fā)進行的氧化還原反應都能設計成原電池,故D錯誤;
綜上所述,本題選A。
3.Mg-AgCl電池是一種能被海水激活的一次性貯備電池,電池的總反應方程式如下:2AgCl + Mg === Mg2++ 2Ag +2Cl?。有關該電池的說法正確的是
A.該電池可用于海上應急照明供電
B.負極反應式為:AgCl + e? === Ag + Cl?
C.該電池不能被KCl 溶液激活
D.電池工作時,每消耗1.2 g Mg,溶液中的Cl-增多0.2 mol
【
4、答案】A
【解析】
4.某小組為研究電化學原理,設計如下圖裝置。下列敘述不正確的是( )
A.a(chǎn)和b不連接時,鐵片上會有金屬銅析出
B.a(chǎn)和b用導線連接時,溶液中的SO42-向鐵電極移動,銅片上發(fā)生的反應為:Cu2++2e-=Cu
C.無論a和b是否連接,鐵片均會溶解,溶液從藍色逐漸變成淺綠色
D.a(chǎn)和b分別連接直流電源正、負極時,溶液中的Cu2+向銅電極移動
【答案】D
5.某太陽能電池的工作原理如圖所示。下列說法正確的是
A.光照時,毎轉移2mol電子,有2mol H+由a極區(qū)經(jīng)質子交換膜向b極區(qū)遷移
B.光照時,b極的電極反應式為VO2+-e-+H2O=
5、VO2++2H+
C.夜間,a極的電極反應式為V3++e-=V2+
D.該電池供電原理與硅太陽能電池相同
【答案】B
【解析】A.光照時,b極VO2++H2O-e-=VO2++2H+,產(chǎn)生氫離子,而氫離子由b極室透過質子膜進入a極室,故A錯誤;B.光照時,b極發(fā)生氧化反應,電極反應式為VO2++H2O-e-=VO2++2H+,故B正確;C.夜間無光照時,相當于蓄電池放電,a極的電極反應式為:V2+-e-=V3+,發(fā)生氧化反應,是負極,故C錯誤;D.硅太陽能電池是用半導體原理將光能轉化為電能,是物理變化,而該電池是化學能轉化為電能,兩者原理不同,故D錯誤;故選B。
6.鎳鎘(Ni—Cd
6、)可充電電池在現(xiàn)代生活中有廣泛的應用。已知鎳鎘電池的電解質溶液是KOH溶液,放電時的電池反應是: Cd+2NiO(OH)+2H2O=Cd(OH)2+2Ni(OH)2,下列說法正確的是
A.放電時電解質溶液的密度減小 B.放電時K+向Cd極區(qū)移動
C.充電時陽極Cd元素被氧化 D.充電時陰極附近的pH增大
【答案】D
考點:考查鎳鎘(Ni—Cd)可充電電池的有關判斷
7.新型/燃料電池(DBFC)的結構如圖所示,已知硼氫化鈉中H為-1價,有關該電池的說法正確的是 ( )
A.電極B材料中含層,可增強導電性
B.電池負極區(qū)的電極反應:
C
7、.放電過程中,Na+從正極區(qū)向負極區(qū)遷移
D.在電池反應中,每消耗1L 6mol/L 溶液,理論上流過電路中的電子為6個
【答案】B
【解析】
【分析】
新型/燃料電池,中氫元素化合價由-1價升為+1價,失去電子,在負極上發(fā)生氧化反應;過氧化氫中氧元素化合價由-1價降為-2價,得到電子,在正極上發(fā)生還原反應,據(jù)此解題。
【點睛】
本題考查的知識點為原電池。在原電池中,失去電子發(fā)生氧化反應的一極作為負極,得到電子發(fā)生還原反應的一極作為正極。電子由負極流出,經(jīng)外導線流向正極。電解質溶液中,通常陽離子向正極移動、陰離子向負極移動。
8.已知新型中溫全瓷鐵-空氣電池,其結構如圖所示。
8、下列說法正確的是
A.鐵表面發(fā)生的反應為xH2O(g)+Fe=FeOx+xH2
B.a(chǎn)極發(fā)生氧化反應
C.正極的電極反應為FeOx+2xe-=Fe+xO2-
D.若有22.4L(標準狀況)空氣參與反應,則電路中有4mol電子轉移
【答案】A
【解析】
【分析】
由新型中溫全瓷鐵-空氣電池的裝置圖可知,a極空氣中氧氣得電子發(fā)生還原反應為正極,鐵與水反應生成氫氣,氫氣在b極失電子發(fā)生氧化反應為負極,據(jù)此分析解答。
【點睛】
本題考查新型化學電源,把握原電池的工作原理和電極反應的判斷是解答本題的關鍵,易錯選項是D,注意題中所給的體積是空氣的體積而不是氧氣的體積。
9.鎂-
9、次氯酸鹽電池的工作原理如圖所示,該電池反應為Mg+ClO-+H2O=Mg(OH)2+Cl-。下列有關說法正確的是
A.電池工作時,正極a附近的pH增大
B.電池工作時,C溶液中的溶質是MgCl2
C.負極反應式:ClO-+2e-+H2O=Cl-+2OH-
D.b電極發(fā)生還原反應,每轉移0.2mol電子,理論上生成0.1mol Cl-
【答案】A
【解析】
【分析】
該電池中,鎂易失電子作負極,據(jù)圖可知,負極為b,電極反應式為Mg-2e-+2OH-= Mg(OH)2,次氯酸根離子得電子發(fā)生還原反應,正極a的電極反應式為:ClO-+H2O+2e-=Cl-+2OH-,據(jù)此分析解
10、答。
10.CH3OH-O2在聚合物催化下的原電池的工作示意圖如圖所示,下列說法正確的是
A.電極A是負極,發(fā)生還原反應
B.電解質溶液中H+由電極B流向A極
C.電極B的電極反應為O2+2e-+H+=HO2-
D.外電路中通過3mol電子時,生成11.2LCO2
【答案】C
【解析】
【詳解】
A.該燃料電池中,通入燃料甲醇的A極為原電池的負極,通入氧氣的B極為原電池的正極,甲醇在負極上失電子發(fā)生氧化反應,故A錯誤;
B.在原電池中,陽離子向正極區(qū)遷移,所以氫離子從A極流向B極,故B錯誤;
C.通入氧氣的B極為正極,發(fā)生的電極反應為O2+2e-+H+=HO2-,故C
11、正確;
D.根據(jù)C元素的化合價變化可知,每生成1 mol CO2轉移6mol電子,所以外電路中通過3mol電子時生成0.5mol CO2,因未說明是否處于標準狀況,所以二氧化碳的體積不一定為11.2L,故D錯誤,答案選C。
【點睛】
本題考查原電池原理,可根據(jù)元素化合價變化判斷正負極,再結合反應物、生成物及得失電子書寫電極反應式,解題時要特別注意書寫電極反應式時要結合電解質特點,為易錯點,試題難度不大。
11.利用反應2Cu+O2+2H2SO4=2CuSO4+2H2O可制備CuSO4,若將該反應設計為原電池。
(1)負極材料是________(寫名稱),電極反應為__________
12、________。
(2)正極電極反應式為__________________________________。
(3)溶液中SO42—向________極移動。
【答案】(1)銅 Cu-2e-=Cu2+?。?)O2+4e-+4H+=2H2O?。?)負
12.SO2、CO、CO2、NOx是對環(huán)境影響較大的幾種氣體,對它們的合理控制和治理是優(yōu)化我們生存環(huán)境的有效途徑。
(1)利用電化學原理將CO、SO2轉化為重要化工原料,裝置如圖所示。
①若A為CO,B為H2,C為CH3OH,則通入CO一極的電極反應式為_________________。
②A為SO2,B為O2,C為H2
13、SO4,則負極反應式為__________________________________。
③若A為NO2,B為O2,C為HNO3,則負極的電極反應式為____________________________。
(2)碳酸鹽燃料電池以一定比例的Li2CO3和Na2CO3低熔混合物為電解質,操作溫度為650℃,在此溫度下以鎳為催化劑,以煤氣(CO、H2的體積比為1:1)直接作燃料,其工作原理如圖所示。
則電池負極反應式為____________________________________________________________.
【答案】CO+4e-+4H+=CH3OH
14、 SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+ NO2-e-+H2O=NO3-+2H+ CO+H2-4e-+2CO32-=3CO2+H2O
【解析】
【分析】
(1).①.原電池中,通入氧化劑的電極是正極、通入還原劑的電極是負極,該電池中C元素化合價由+2價變?yōu)?2價、H元素化合價由0價變?yōu)?1價,所以CO是氧化劑;
②.若A為SO2,B為O2,C為H2SO4,負極上二氧化硫失電子和水反應生成硫酸根離子和氫離子;
③.若A為NO2,B為O2,C為HNO3,則NO2在負極上失電子發(fā)生氧化反應;
(2).該燃料電池中,負極上一氧化碳、氫氣失電子和碳酸根離子反應
15、生成二氧化碳和水,由此書寫電極反應式。
③.若A為NO2,B為O2,C為HNO3,負極上NO2失電子發(fā)生氧化反應生成硝酸,電極反應式為
NO2-e-+H2O=NO3-+2H+,故答案為:NO2-e-+H2O=NO3-+2H+;
(2).該燃料電池中,負極上一氧化碳、氫氣失電子和碳酸根離子反應生成二氧化碳和水,電極反應式為:CO+H2-4e-+2CO32-=3CO2+H2O,故答案為:CO+H2-4e-+2CO32-=3CO2+H2O。
13.2014年我國的冶金行業(yè)深受經(jīng)濟危機的沖擊,尤其是Al、Fe的價格下滑幅度很大。請完成下面問題:
(1)冶煉后的鋁渣中含有大量的硅酸鋁鈣(A
16、l2Ca2Si5O15),可作耐火纖維的原料。硅酸鋁鈣用氧化物形式表示為__________________。
(2) 由下列物質冶煉相應金屬時采用電解法的是 。
a.Fe2O3 b.NaCl c.Cu2S d.Al2O3
(3)高鐵電池具有容量高、安全性能好和價格低廉等特點,如圖是高鐵電池的實驗裝置。
已知:放電后兩極得到相同價態(tài)鐵的化合物。
①電池放電時正極發(fā)生的電極反應式是______________。
②若該電池屬于二次電池,則充電時陰極的電極反應式為_______________________。
③已知鹽橋中含有飽和
17、KCl溶液,放電時,鹽橋的作用是_________________。
【答案】(1)2CaO·Al2O3·5SiO2;(2)bd;
(3)①FeO42-+3e-+4H2O=Fe(OH)3+5OH-;②Fe(OH)3+3e-=Fe+3OH-;
③形成閉合回路,并保持兩邊溶液呈電中性。
考點:考查復雜硅酸鹽寫成氧化物、金屬冶煉、電極反應式的書寫、鹽橋的作用等知識。
14.依據(jù)原電池原理,回答下列問題:
(1)圖1是依據(jù)氧化還原反應:Cu(s)+2Fe3+(aq)=Cu2+(aq)+2Fe2+(aq)設計的原電池裝置。
①電極X的材料是________(填化學名稱);電極Y的材料是
18、__________(填化學名稱)。
②Y電極發(fā)生的電極反應式為:______________。
(2)圖2是使用固體電解質的燃料電池,裝置中,以稀土金屬材料作惰性電極,在兩極上分別通入CH4和空氣,其中固體電解質是摻雜了Y2O3的ZrO2固體,它在高溫下能傳導正極生成的O2-離子(O2+4e―→2O2-)。
①c電極為______________極。(填“正”或“負”)
②d電極上的電極反應式為___________________________。
③如果消耗甲烷160g,假設化學能完全轉化為電能,則轉移電子的
19、數(shù)目為______________(用NA表示),需要消耗標準狀況下氧氣的體積為_______L。
【答案】銅 碳(石墨、金、鉑、銀) 2Fe3++2e-=2Fe2+ 正 CH4+4O2--8e-=CO2+2H2O 80NA 448
【解析】
【詳解】
(1)由Cu(s)+2Fe3+(aq)=Cu2+(aq)+2Fe2+(aq)可知:Cu失去電子,化合價升高,是電子流出的一極,為原電池的負極,故電極X的材料是銅,電極Y是原電池的正極,發(fā)生Fe3+得電子的還原反應,可選擇惰性電極碳或比銅活波性弱的材料做電極,如碳(石墨、金、鉑、銀)做正極,原電池正極的電極反應式為:2Fe3++2e-=2Fe2+;
本題答案為:銅,碳(石墨、金、鉑、銀);2Fe3++2e-=2Fe2+(或Fe3++e-=Fe2+)。