《高考化學一輪復習 第三板塊 專題六 化學反應能量與電化學 跟蹤檢測(十八)原電池與新型化學電源-人教版高三化學試題》由會員分享,可在線閱讀,更多相關《高考化學一輪復習 第三板塊 專題六 化學反應能量與電化學 跟蹤檢測(十八)原電池與新型化學電源-人教版高三化學試題(7頁珍藏版)》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、跟蹤檢測(十八) 原電池與新型化學電源
1.某原電池總反應為Cu+2Fe3+===Cu2++2Fe2+,下列能實現(xiàn)該反應的原電池是( )
選項
A
B
C
D
電極材料
Cu、Zn
Cu、C
Fe、Zn
Cu、Ag
電解液
FeCl3
Fe(NO3)2
CuSO4
Fe2(SO4)3
解析:選D 由題意知,Cu為負極材料,正極材料的金屬活動性必須弱于Cu,其中B、D項符合該條件;由Fe3+得電子生成Fe2+知,電解質(zhì)溶液中必須含有Fe3+,同時符合上述兩條件的只有D項。
2.一定量的稀鹽酸跟過量鋅粉反應時,為了加快反應速率又不影響生成H2的總量,可采取的
2、措施是( )
A.加入少量稀NaOH溶液
B.加入少量CH3COONa固體
C.加入少量NH4HSO4固體
D.加入少量CuSO4溶液
解析:選D A中加入NaOH溶液,消耗鹽酸,氫氣的生成量減少,錯誤;B中加入CH3COONa,CH3COO-會結合H+,生成醋酸,減慢反應速率,錯誤;C中加入NH4HSO4固體,增加了H+的量,生成的氫氣增多,錯誤;D中加入少量CuSO4溶液,Zn置換出少量Cu附著在鋅表面,形成原電池可以加快反應速率,并且沒有影響氫氣的生成量,正確。
3.將鎂片、鋁片平行插入一定濃度的NaOH溶液中,用導線連接成閉合回路,該裝置在工作時,下列敘述正確的是( )
3、
A.鎂比鋁活潑,鎂失去電子被氧化成Mg2+
B.鋁是電池負極,開始工作時溶液中會立即有白色沉淀生成
C.該裝置的內(nèi)、外電路中,均是電子的定向移動形成電流
D.該裝置開始工作時,鋁片表面的氧化膜可以不必處理
解析:選D 鋁、鎂在NaOH溶液中構成原電池,鎂不反應,鋁與NaOH溶液反應,鎂為正極,鋁為負極,負極反應為Al-3e-+4OH-===AlO+2H2O,開始工作時溶液中沒有白色沉淀生成,A、B錯誤;電子從鋁極流出經(jīng)導線流向鎂極,溶液中陰離子移向負極,陽離子向正極移動,C錯誤;氧化鋁溶于氫氧化鈉溶液,D正確。
4.某興趣小組同學利用氧化還原反應:2KMnO4+10FeSO4+8
4、H2SO4===2MnSO4+5Fe2(SO4)3+K2SO4+8H2O設計如下原電池,鹽橋中裝有飽和K2SO4溶液。下列說法正確的是( )
A.b電極上發(fā)生還原反應
B.外電路電子的流向是從a到b
C.電池工作時,鹽橋中的SO移向甲燒杯
D.a(chǎn)電極上發(fā)生的反應為MnO+8H++5e-===Mn2++4H2O
解析:選D 根據(jù)化學方程式和圖示判斷,b極是FeSO4發(fā)生氧化反應,為負極,A錯誤;b為負極,a為正極,電子從b流向a,B錯誤;鹽橋中的SO移向乙燒杯,C錯誤;a極上發(fā)生還原反應,Mn元素的化合價降低,電極反應為MnO+8H++5e-===Mn2++4H2O,D正確。
5、5.依據(jù)Cd(Hg)+Hg2SO4===3Hg+Cd2++SO反應原理,設計出韋斯頓標準電池,其簡易裝置如圖。下列有關該電池的說法正確的是( )
A.電池工作時Cd2+向電極B移動
B.電極A上發(fā)生反應Hg2SO4+2e-===2Hg+SO
C.電極B上發(fā)生反應Cd(Hg)-4e-===Hg2++Cd2+
D.反應中每生成a mol Hg轉移3a mol電子
解析:選B 根據(jù)電池總反應式可知,放電時Cd在負極失電子,故B為負極,電極反應式為Cd-2e-===Cd2+,生成的Cd2+移向A極,A、C錯誤;正極上Hg2SO4得電子生成Hg,電極反應式為Hg2SO4+2e-===2H
6、g+SO,當生成a mol Hg時,轉移a mol電子,B正確,D錯誤。
6.某種聚合物鋰離子電池放電時的反應為Li1-xCoO2+LixC6===6C+LiCoO2,其電池如圖所示。下列說法不正確的是( )
A.放電時,LixC6發(fā)生氧化反應
B.充電時,Li+通過陽離子交換膜從左向右移動
C.充電時,將電池的負極與外接電源的負極相連
D.放電時,電池的正極反應為Li1-xCoO2+xLi++xe-===LiCoO2
解析:選B 反應時,Li1-xCoO2中Co元素化合價降低,發(fā)生還原反應,作正極,LixC6作負極,發(fā)生氧化反應,A正確;充電時,電池負極作電解池的陰極,陽離
7、子向陰極移動,Li+應從右向左移動,B錯誤;充電時,電池的負極與外接電源的負極相連,C正確;放電時,負極反應為LixC6-xe-===xLi++6C,由電池總反應減去負極反應得正極反應為Li1-xCoO2+xe-+xLi+===LiCoO2,D正確。
7.H2S廢氣資源化利用途徑之一是回收能量并得到單質(zhì)硫。反應原理為2H2S(g)+O2(g)===S2(s)+2H2O(l) ΔH=-623 kJ·mol-1。如圖為質(zhì)子膜H2S燃料電池的示意圖。下列說法正確的是( )
A.電極a為電池的正極
B.電極b上發(fā)生的電極反應為O2+2H2O+4e-===4OH-
C.電路中每流過4 mo
8、l電子,電池內(nèi)部釋放623 kJ熱能
D.每34 g H2S參與反應,有2 mol H+經(jīng)質(zhì)子膜進入正極區(qū)
解析:選D 由電池反應可知,H2S發(fā)生氧化反應生成 S2,故電極a為負極,A錯誤;在電極b上O2得電子結合H+生成水,電極反應式為O2+4e-+4H+===2H2O,B錯誤;該裝置將化學能轉變?yōu)殡娔芏皇菬崮?,C錯誤;因為a極的電極反應式為2H2S-4e-===4H++S2,故34 g H2S參加反應時,有2 mol H+進入正極區(qū),D正確。
8.鋰空氣電池充放電基本原理如圖所示,下列說法不正確的是( )
A.充電時,鋰離子向陰極移動
B.充電時陰極電極反應式為Li++e
9、-===Li
C.放電時正極電極反應式為O2+4e-+2H2O===4OH-
D.負極區(qū)的有機電解液可以換成水性電解液
解析:選D 充電時為電解池,溶液中的陽離子向陰極移動,A正確;充電時陰極上Li+得電子生成Li單質(zhì),B正確;放電時為原電池,正極上O2得電子生成OH-,C正確;由于金屬鋰能與水反應,故電解液不能為水性電解液,D錯誤。
9.我國知名企業(yè)比亞迪公司開發(fā)了具有多項專利的鋰釩氧化物二次電池,其成本較低,對環(huán)境無污染,能量密度遠遠高于其他電池,電池總反應為V2O5+xLiLixV2O5。下列說法中正確的是( )
A.電池在放電時,Li+向負極移動
B.鋰在放電時作正極,充
10、電時作陽極
C.該電池充電時陽極的反應為LixV2O5-xe-===V2O5+xLi+
D.V2O5只是鋰發(fā)生反應的載體,不參與電池反應
解析:選C 電池在放電時,Li+向正極移動,A錯誤;鋰在放電時作負極,充電時作陰極,B錯誤;該電池充電時陽極發(fā)生氧化反應,電極反應式是LixV2O5-xe-===V2O5+xLi+,C正確;V2O5參與電池反應,D錯誤。
10.硼氫化鈉(NaBH4)和H2O2作原料的燃料電池,負極材料采用Pt/C,正極材料采用MnO2,其工作原理如圖所示。下列說法正確的是( )
A.電極a為正極,b為負極
B.放電時,Na+從b極區(qū)移向a極區(qū)
C.電極b
11、上發(fā)生的電極反應為H2O2+2e-===2OH-
D.每生成1 mol BO轉移6 mol電子
解析:選C 在BH中H為-1價,有很強的還原性,在a電極上失電子生成BO,電極反應式為BH-8e-+8OH-===BO+6H2O,a電極為負極,A、D錯誤;電池工作時,陽離子移向正極,即Na+從a極區(qū)移向b極區(qū),B錯誤;在b電極上,H2O2得電子生成OH-,電極反應式為H2O2+2e-===2OH-,C正確。
11.已知可逆反應:AsO+2I-+2H+AsO+I2+H2O。
Ⅰ.如圖所示,若向B中逐滴加入濃鹽酸,發(fā)現(xiàn)電流表指針偏轉。
Ⅱ.若改用向B中滴加40%的NaOH溶液,發(fā)現(xiàn)電
12、流表指針與Ⅰ中偏轉方向相反。
試回答下列問題:
(1)兩次操作中電流表指針為什么會發(fā)生偏轉?
________________________________________________________________________。
(2)兩次操作過程中電流表指針偏轉方向為什么相反?
________________________________________________________________________。
(3)操作Ⅰ中,C1棒上的反應為_____________________________________________。
(4)操作Ⅱ中,C
13、2棒上的反應為_________________________________。
解析:Ⅰ.滴入濃鹽酸,溶液中c(H+)增大,題給可逆反應平衡正向移動,I-失去電子變?yōu)镮2,C1棒上產(chǎn)生電子,并沿外電路流向C2棒,AsO得電子變?yōu)锳sO。
Ⅱ.滴加40%的NaOH(aq)將H+中和,溶液中c(H+)減小,題給可逆反應平衡逆向移動,電子在C2棒上產(chǎn)生,并沿外電路流向C1棒,I2得電子變?yōu)镮-,AsO變?yōu)锳sO。
答案:(1)兩次操作中均發(fā)生原電池反應,所以電流表指針均發(fā)生偏轉
(2)兩次操作中,電極相反,電子流向相反,因而電流表指針偏轉方向相反
(3)2I--2e-===I2
(4
14、)AsO+2OH--2e-===AsO+H2O
12.氫氧燃料電池是符合綠色化學理念的新型發(fā)電裝置。如圖為電池示意圖,該電池電極表面鍍一層細小的鉑粉,吸附氣體的能力強,性質(zhì)穩(wěn)定。請回答:
(1)氫氧燃料電池的能量轉化的主要形式是____________________,在導線中電子移動方向為____________(用a、b表示)。
(2)負極反應式為________________________________________。
(3)電極表面鍍鉑粉的原因為_______________________________________。
(4)該電池工作時,H2和O2連續(xù)由外
15、部供給,電池可連續(xù)不斷提供電能。因此,大量安全儲氫是關鍵技術之一,金屬鋰是一種重要的儲氫材料,吸氫和放氫原理如下:
Ⅰ.2Li+H22LiH
Ⅱ.LiH+H2O===LiOH+H2↑
①反應Ⅰ中的還原劑是________,反應Ⅱ中的氧化劑是________。
②已知LiH固體密度為0.82 g·cm-3。用鋰吸收224 L(標準狀況)H2,生成的LiH體積與被吸收的H2體積比為____________。
③由②生成的LiH與H2O作用放出的H2用作電池燃料,若能量轉化率為80%,則導線中通過電子的物質(zhì)的量為__________mol。
解析:(1)電池的能量轉化形式為化學能轉化成電
16、能。總反應為2H2+O2===2H2O,其中H2氫元素從零價升至+1價,失去電子,即電子從a流向b。(2)負極為失去電子的一極,即H2失電子生成H+,由于溶液是堿性的,故電極反應式左右應各加上OH-。(3)鉑粉的接觸面積大,可以加快反應速率。(4)Ⅰ中Li從零價升至+1價,作還原劑。ⅡH2O中的H從+1價降至H2中的零價,作氧化劑。由反應Ⅰ,當吸收10 mol H2時,則生成20 mol LiH,V=m/ρ=(20×7.9)/(0.82×103)L=192.68×10-3 L,則V(LiH)/V(H2)=(192.68×10-3)L/224 L=1/1 163≈8.60×10-4。20 mol
17、 LiH可生成20 mol H2,實際參加反應的H2為20×80%=16 mol,1 mol H2轉化成1 mol H2O,轉移2 mol電子,所以16 mol H2可轉移32 mol電子。
答案:(1)由化學能轉變?yōu)殡娔堋∮蒩到b
(2)2H2+4OH--4e-===4H2O或H2+2OH--2e-===2H2O
(3)增大電極單位面積吸附H2、O2的分子數(shù),加快電極反應速率
(4)①Li H2O?、?∶1 163或8.60×10-4 ③32
13.(1)Fe和KClO4反應放出的熱量,能為熔融鹽電池提供550~660 ℃的溫度,使低熔點鹽熔化導電,從而激活電池,這類電池稱為熱電池
18、。Li/FeS2熱電池工作時,Li轉變?yōu)榱蚧?,F(xiàn)eS2轉變?yōu)殍F,該電池工作時,電池總反應為
________________________________________________________________________。
(2)CO與H2反應還可制備CH3OH,CH3OH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構示意圖如下:
電池總反應為2CH3OH+3O2===2CO2+4H2O,則c電極是________(填“正極”或“負極”),c電極的反應式為__________________________________________。
若線路中轉移2 mol電子,則上述CH3OH燃料電池消耗的O2在標準狀況下的體積為________ L。
解析:(1)依據(jù)題意可知,反應物為FeS2、Li,生成物為Fe、Li2S,反應的化學方程式為FeS2+4Li===Fe+2Li2S。
(2)根據(jù)圖中的電子流向知c是負極,是甲醇發(fā)生氧化反應:CH3OH-6e-+H2O===CO2+6H+,線路中轉移2 mol電子時消耗氧氣0.5 mol,標準狀況下體積為11.2 L。
答案:(1)FeS2+4Li===Fe+2Li2S
(2)負極 CH3OH-6e-+H2O===CO2+6H+ 11.2