高中化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)跟蹤檢測1-43(打包43套) 魯教版.zip
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課時(shí)跟蹤檢測(二十三)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 電池
1.M、N、P、E四種金屬,已知:①M(fèi)+N2+===N+M2+;②M、P用導(dǎo)線連接放入硫酸氫鈉溶液中,M表面有大量氣泡逸出;③N、E用導(dǎo)線連接放入E的硫酸鹽溶液中,電極反應(yīng)為E2++2e-===E,N-2e-===N2+。則這四種金屬的還原性由強(qiáng)到弱的順序是( )
A.P>M>N>E B.E>N>M>P
C.P>N>M>E D.E>P>M>N
解析:選A 由①知,金屬還原性:M>N;M、P用導(dǎo)線連接放入硫酸氫鈉溶液中,M表面有大量氣泡逸出,說明M作原電池的正極,故金屬還原性:P>M;N、E構(gòu)成的原電池中,N作負(fù)極,故金屬還原性:N>E。
2.(2016·深圳模擬)如圖是課外活動(dòng)小組設(shè)計(jì)的用化學(xué)電源使LED燈發(fā)光的裝置。下列說法錯(cuò)誤的是( )
A.銅片表面有氣泡生成
B.裝置中存在“化學(xué)能→電能→光能”的轉(zhuǎn)換
C.如果將硫酸換成檸檬汁,導(dǎo)線中不會(huì)有電子流動(dòng)
D.如果將鋅片換成鐵片,電路中的電流方向不變
解析:選C 銅鋅原電池中,Cu作正極,溶液中的氫離子在正極上得電子生成氫氣,所以Cu上有氣泡生成,故A正確;原電池中化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,LED燈發(fā)光時(shí),電能轉(zhuǎn)化為光能,故B正確;檸檬汁顯酸性也能作電解質(zhì)溶液,所以將硫酸換成檸檬汁,仍然構(gòu)成原電池,所以導(dǎo)線中有電子流動(dòng),故C錯(cuò)誤;金屬性Cu比Zn、Fe弱,Cu作正極,所以電路中的電流方向不變,仍然由Cu流向負(fù)極,故D正確。
3.目前脫氧保鮮劑已廣泛用于食品保鮮、糧食及藥材防蟲、防霉等領(lǐng)域,含鐵脫氧劑應(yīng)用鐵易被氧化的性質(zhì)來完全吸收包裝內(nèi)的氧,從而對(duì)包裝內(nèi)的物品起到防氧化作用。當(dāng)脫氧劑變成紅棕色時(shí)則失效。下表是一種含鐵脫氧保鮮劑的配方。
主要原料
用量
含碳4%的鐵粉
80 g
滑石粉
40 g
食鹽
4 g
乙醇
適量
下列反應(yīng)式中與鐵脫氧原理無關(guān)的是( )
A.Fe-2e-===Fe2+
B.C+O2CO2
C.4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3
D.2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O
解析:選B 鐵脫氧原理的實(shí)質(zhì)是鐵發(fā)生吸氧腐蝕,負(fù)極:Fe-2e-===Fe2+,正極:O2+4e-+2H2O===4OH-,生成的Fe(OH)2經(jīng)流程:Fe(OH)2Fe(OH)3―→Fe2O3,最后生成鐵銹。
4.根據(jù)下圖,下列判斷中正確的是( )
A.燒杯a中的溶液pH降低
B.燒杯b中發(fā)生氧化反應(yīng)
C.燒杯a中發(fā)生的反應(yīng)為2H++2e-===H2↑
D.燒杯b中發(fā)生的反應(yīng)為2Cl--2e-===Cl2↑
解析:選B Zn比Fe活潑,所以Zn作負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)式為Zn-2e-===Zn2+;Fe作正極,氧氣在該電極上發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為2H2O+O2+4e-===4OH-,反應(yīng)后溶液pH升高。
5.(2016·天津津南區(qū)模擬)在城市中地下常埋有縱橫交錯(cuò)的管道和輸電線路,有些地面上還鋪有地鐵或城鐵的鐵軌,當(dāng)有電流泄漏入潮濕的土壤中,并與金屬管道或鐵軌形成回路時(shí),就會(huì)引起后者的腐蝕。原理簡化如圖所示。則下列有關(guān)說法不正確的是( )
A.原理圖可理解為兩個(gè)串聯(lián)電解裝置
B.溶液中鐵絲被腐蝕時(shí),左側(cè)有無色氣體產(chǎn)生,附近產(chǎn)生少量白色沉淀,隨后變?yōu)榛揖G色
C.溶液中鐵絲左端電極反應(yīng)式為Fe-2e-===Fe2+
D.地下管線被腐蝕,不易發(fā)現(xiàn),維修也不便,故應(yīng)將埋在地下的金屬管道表面涂絕緣膜(或油漆等)
解析:選C 原理圖可理解為兩個(gè)串聯(lián)的電解裝置,如圖所示,A項(xiàng)正確。左側(cè)鐵棒為陽極,鐵失電子生成亞鐵離子,鐵絲左側(cè)為陰極,氫離子在陰極放電生成氫氣,同時(shí)有OH-生成,亞鐵離子與OH-結(jié)合,產(chǎn)生少量白色沉淀,隨后被氧化為灰綠色,B項(xiàng)正確、C項(xiàng)錯(cuò)誤。
6.(2016·濰坊二模)某興趣小組同學(xué)利用氧化還原反應(yīng):2KMnO4+10FeSO4+8H2SO4===2MnSO4+5Fe2(SO4)3+K2SO4+8H2O設(shè)計(jì)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(yīng)
B.外電路電子的流向是從a到b
C.電池工作時(shí),鹽橋中的SO移向甲燒杯
D.a(chǎn)電極上發(fā)生的反應(yīng)為MnO+8H++5e-===Mn2++4H2O
解析:選D 根據(jù)反應(yīng)方程式判斷b極是FeSO4發(fā)生氧化反應(yīng),為負(fù)極,A錯(cuò)誤;由上述分析可知,a為正極,電子由負(fù)極流向正極,即從b流向a,B錯(cuò)誤;原電池中陰離子向負(fù)極移動(dòng),則鹽橋中的SO移向乙燒杯中,C錯(cuò)誤;甲燒杯中發(fā)生還原反應(yīng),Mn元素的化合價(jià)降低,電極反應(yīng)為MnO+8H++5e-===Mn2++4H2O,D正確。
7.(2016·漳州模擬)一種微生物燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖如右所示,關(guān)于該電池的敘述正確的是( )
A.電池工作時(shí),電子由a流向b
B.微生物所在電極區(qū)放電時(shí)發(fā)生還原反應(yīng)
C.放電過程中,H+從正極區(qū)移向負(fù)極區(qū)
D.正極反應(yīng)式為MnO2+4H++2e-===Mn2++2H2O
解析:選D 因?yàn)橛覀?cè)產(chǎn)生CO2,說明微生物所在的電極區(qū)Cm(H2O)n失電子生成CO2,所以電池工作時(shí)電子由b經(jīng)外電路流向a極,A項(xiàng)錯(cuò)誤;微生物所在電極區(qū)放電時(shí)發(fā)生氧化反應(yīng),B項(xiàng)錯(cuò)誤;放電時(shí)陽離子向正極移動(dòng),C項(xiàng)錯(cuò)誤;放電時(shí)正極發(fā)生還原反應(yīng),D項(xiàng)正確。
8.(2016·松江區(qū)模擬)電化學(xué)氣敏傳感器可用于監(jiān)測環(huán)境中NH3的含量,其工作原理示意圖如右。下列說法不正確的是( )
A.O2在電極b上發(fā)生還原反應(yīng)
B.溶液中OH-向電極a移動(dòng)
C.反應(yīng)消耗的NH3與O2的物質(zhì)的量之比為4∶5
D.負(fù)極的電極反應(yīng)式為2NH3-6e-+6OH-===N2+6H2O
解析:選C 構(gòu)成的原電池中,通入氧氣的電極是正極,發(fā)生還原反應(yīng),A正確;溶液中陰離子氫氧根離子移向負(fù)極a極,B正確;1 mol NH3反應(yīng)生成氮?dú)廪D(zhuǎn)移3 mol電子,1 mol O2反應(yīng)轉(zhuǎn)移4 mol電子,根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒,消耗的NH3與O2的物質(zhì)的量之比為4∶3,C錯(cuò)誤;負(fù)極的電極反應(yīng)式為2NH3-6e-+6OH-===N2+6H2O,D正確。
9.(2016·紹興模擬)利用反應(yīng)6NO2+8NH3===7N2+12H2O構(gòu)成電池的裝置如圖所示。此方法既能實(shí)現(xiàn)有效清除氮氧化物的排放,減輕環(huán)境污染,又能充分利用化學(xué)能。下列說法正確的是( )
A.電流從左側(cè)電極經(jīng)過負(fù)載后流向右側(cè)電極
B.為使電池持續(xù)放電,離子交換膜需選用陰離子交換膜
C.電極A極反應(yīng)式為2NH3-6e-===N2+6H+
D.當(dāng)有4.48 L NO2被處理時(shí),轉(zhuǎn)移電子數(shù)為0.8NA
解析:選B 該反應(yīng)中,二氧化氮中N元素化合價(jià)由+4價(jià)變?yōu)?價(jià)、氨氣中N元素化合價(jià)由-3價(jià)變?yōu)?價(jià),所以通入二氧化氮的電極是正極、通入氨氣的電極是負(fù)極,放電時(shí),電流從正極沿導(dǎo)線流向負(fù)極,所以電流從右側(cè)電極經(jīng)過負(fù)載后流向左側(cè)電極,故A錯(cuò)誤;原電池工作時(shí),陰離子向負(fù)極移動(dòng),為使電池持續(xù)放電,離子交換膜需選用陰離子交換膜,防止二氧化氮反應(yīng)生成硝酸鹽和亞硝酸鹽,導(dǎo)致原電池不能正常工作,故B正確;電解質(zhì)溶液呈堿性,則負(fù)極電極方程式為2NH3-6e-+6OH-===N2+6H2O,故C錯(cuò)誤;氣體摩爾體積受溫度和壓強(qiáng)影響,溫度和壓強(qiáng)未知導(dǎo)致氣體摩爾體積未知,所以無法計(jì)算,故D錯(cuò)誤。
10.(2016·張家界模擬)液流電池是一種新的蓄電池,是利用正負(fù)極電解液分開,各自循環(huán)的一種高性能蓄電池,具有容量高、使用領(lǐng)域(環(huán)境)廣、循環(huán)使用壽命長的特點(diǎn)。如圖是一種鋅溴液流電池,電解液為溴化鋅的水溶液。下列說法正確的是( )
A.充電時(shí)陽極的電極反應(yīng)式:Zn-2e-===Zn2+
B.充電時(shí)電極a為外接電源的負(fù)極
C.放電時(shí)Br-向右側(cè)電極移動(dòng)
D.放電時(shí)左右兩側(cè)電解質(zhì)儲(chǔ)罐中的離子總濃度均增大
解析:選D 如圖是一種鋅溴液流電池,電解液為溴化鋅的水溶液,所以該電池的負(fù)極為鋅,電極反應(yīng)式為Zn-2e-===Zn2+,溴為原電池的正極,電極反應(yīng)式為Br2+2e-===2Br-,充電時(shí)陽極的電極反應(yīng)式與正極的電極反應(yīng)式相反,所以充電時(shí)陽極的電極反應(yīng)式為2Br--2e-===Br2,故A錯(cuò);在充電時(shí),原電池的正極連接電源的正極,是電解池的陽極,而原電池的負(fù)極連接電源的負(fù)極,所以充電時(shí)電極a為外接電源的正極,故B錯(cuò);放電時(shí)為原電池,在原電池中間隔著一個(gè)陽離子交換膜,所以Br-不能向右側(cè)電極移動(dòng),故C錯(cuò);放電時(shí)左側(cè)生成溴離子,右側(cè)生成鋅離子,所以放電時(shí)左右兩側(cè)電解質(zhì)儲(chǔ)罐中的離子總濃度均增大,故D正確。
11.(1)事實(shí)證明,能設(shè)計(jì)成原電池的反應(yīng)通常是放熱反應(yīng),下列化學(xué)反應(yīng)在理論上可以設(shè)計(jì)成原電池的是________(填字母,下同)。
a.C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g) ΔH>0
b.2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH<0
c.NaOH(aq)+HCl(aq)===NaCl(aq)+H2O(l) ΔH<0
若以KOH溶液為電解質(zhì)溶液,依據(jù)所選反應(yīng)設(shè)計(jì)一個(gè)原電池,其正極的電極反應(yīng)為______________________。
(2)某同學(xué)用銅片、銀片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、導(dǎo)線和鹽橋(裝有瓊脂-KNO3的U形管)設(shè)計(jì)成一個(gè)原電池,如圖所示,下列判斷中正確的是________。
a.實(shí)驗(yàn)過程中,左側(cè)燒杯中NO濃度不變
b.實(shí)驗(yàn)過程中取出鹽橋,原電池能繼續(xù)工作
c.若開始時(shí)用U形銅代替鹽橋,裝置中無電流產(chǎn)生
d.若開始時(shí)用U形銅代替鹽橋,U形銅的質(zhì)量不變
解析:(1)根據(jù)題中信息,設(shè)計(jì)成原電池的反應(yīng)通常是放熱反應(yīng),排除a,根據(jù)已學(xué)知識(shí),原電池反應(yīng)必是自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng),排除c。原電池正極發(fā)生還原反應(yīng),由于是堿性介質(zhì),則電極反應(yīng)中不應(yīng)出現(xiàn)H+,故正極的電極反應(yīng)為O2+4e-+2H2O===4OH-。(2)該原電池的工作原理是Cu+2Ag+===2Ag+Cu2+,鹽橋起形成閉合回路和平衡電荷的作用,因此當(dāng)電池工作時(shí),鹽橋中的NO向負(fù)極移動(dòng),因此左側(cè)燒杯中NO的濃度將增大,a錯(cuò)誤。當(dāng)取出鹽橋,不能形成閉合回路,電池處于斷路狀態(tài),不能繼續(xù)工作,b錯(cuò)誤。若開始時(shí)用U形銅代替鹽橋,則左側(cè)燒杯相當(dāng)于電解裝置,而右側(cè)燒杯相當(dāng)于原電池裝置,電極反應(yīng)從左往右依次為陽極:4OH--4e-===2H2O+O2↑,陰極:Cu2++2e-===Cu,負(fù)極:Cu-2e-===Cu2+,正極Ag++e-===Ag,由此可知c錯(cuò)誤、d正確。
答案:(1)b O2+2H2O+4e-===4OH- (2)d
12.(2016·深圳模擬)如圖所示,是原電池的裝置圖。請回答:
(1)若C為稀H2SO4溶液,電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn),B電極材料為Fe且做負(fù)極,則A電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為____________________;反應(yīng)進(jìn)行一段時(shí)間后溶液C的pH將________(填“升高”“降低”或“基本不變”)。
(2)若需將反應(yīng):Cu+2Fe3+===Cu2++2Fe2+設(shè)計(jì)成如上圖所示的原電池裝置,則A(負(fù)極)極材料為________,B(正極)極材料為________,溶液C為________。
(3)若C為CuCl2溶液,Zn是________極,Cu極發(fā)生________反應(yīng),電極反應(yīng)為________________________________________________________________________。
反應(yīng)過程溶液中c(Cu2+)________(填“變大”“變小”或“不變”)。
(4)CO與H2反應(yīng)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(jié)構(gòu)示意圖如下:
電池總反應(yīng)為2CH3OH+3O2===2CO2+4H2O,則c電極是________(填“正極”或“負(fù)極”),c電極的反應(yīng)方程式為___________________________________________________。
若線路中轉(zhuǎn)移2 mol電子,則上述CH3OH燃料電池,消耗的O2在標(biāo)況下的體積為________ L。
解析:(1)鐵作負(fù)極,則該原電池反應(yīng)是鐵與稀硫酸置換氫氣的反應(yīng),所以正極反應(yīng)是氫離子得電子生成氫氣,電極反應(yīng)式為2H++2e-===H2↑;溶液中氫離子放電,導(dǎo)致溶液中氫離子濃度減小,pH升高;
(2)Cu+2Fe3+===Cu2++2Fe2+設(shè)計(jì)成如題圖所示的原電池裝置,根據(jù)方程式中物質(zhì)發(fā)生的反應(yīng)類型判斷,Cu發(fā)生氧化反應(yīng),作原電池的負(fù)極,所以A材料是Cu,B極材料是比Cu不活潑的導(dǎo)電物質(zhì)如石墨、Ag等即可。溶液C中含有Fe3+,如FeCl3溶液;
(3)Zn比較活潑,在原電池中做負(fù)極,Cu做正極,正極發(fā)生還原反應(yīng),Cu2+在正極得到電子變成Cu,電極反應(yīng)為Cu2++2e-===Cu,Cu2+發(fā)生了反應(yīng),則c(Cu2+)變小;
(4)根據(jù)圖中的電子流向知c是負(fù)極,是甲醇發(fā)生氧化反應(yīng):CH3OH-6e-+H2O===CO2+6H+,線路中轉(zhuǎn)移2 mol電子時(shí)消耗氧氣0.5 mol,標(biāo)況下體積為11.2 L。
答案:(1)2H++2e-===H2↑ 升高
(2)Cu 石墨 FeCl3溶液
(3)負(fù)極 還原 Cu2++2e-===Cu 變小
(4)負(fù) CH3OH-6e-+H2O===CO2+6H+ 11.2
13.某實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)對(duì)電化學(xué)原理進(jìn)行了一系列探究活動(dòng)。
(1)如圖為某實(shí)驗(yàn)小組依據(jù)氧化還原反應(yīng):(用離子方程式表示)______________________
設(shè)計(jì)的原電池裝置,反應(yīng)前,電極質(zhì)量相等,一段時(shí)間后,兩電極質(zhì)量相差12 g,導(dǎo)線中通過________mol電子。
(2)其他條件不變,若將CuCl2溶液換為NH4Cl溶液,石墨電極反應(yīng)式為____________________,這是由于NH4Cl溶液顯________(填“酸性”“堿性”或“中性”),用離子方程式表示溶液顯此性的原因_______________________________________,
用吸管吸出鐵片附近溶液少許置于試管中,向其中滴加少量新制飽和氯水,寫出發(fā)生反應(yīng)的離子方程式:__________________________________,然后滴加幾滴硫氰化鉀溶液,溶液變紅,繼續(xù)滴加過量新制飽和氯水,顏色退去,同學(xué)們對(duì)此做了多種假設(shè),某同學(xué)的假設(shè)是:“溶液中的+3價(jià)鐵被氧化為更高的價(jià)態(tài)?!比绻?價(jià)鐵被氧化為FeO,試寫出該反應(yīng)的離子方程式:___________________________________________________。
(3)如圖其他條件不變,若將鹽橋換成彎銅導(dǎo)線與石墨相連成n型,如圖所示。一段時(shí)間后,在甲裝置銅絲附近滴加酚酞溶液,現(xiàn)象是____________,電極反應(yīng)為______________________________;乙裝置中石墨(1)為________極(填“正”“負(fù)”“陰”或“陽”),乙裝置中與銅絲相連石墨電極上發(fā)生的反應(yīng)式為________________,產(chǎn)物常用__________檢驗(yàn),反應(yīng)的離子方程式為____________。
解析:(1)設(shè)導(dǎo)線中通過的電子的物質(zhì)的量為x,則負(fù)極減少28 g·mol-1·x,正極增重32 g·mol-1·x,
28x+32x=12,x=0.2 mol。
(2)NH4Cl水解溶液顯酸性,正極上H+得電子,負(fù)極上Fe失電子生成Fe2+。Cl2將Fe2+氧化為 Fe3+,Cl2過量時(shí),發(fā)生的反應(yīng)為2Fe3++3Cl2+8H2O===2FeO+6Cl-+16H+。
(3)將鹽橋改為銅絲和石墨后甲裝置成為原電池,乙裝置成為電解池。甲中Fe為負(fù)極,Cu為正極,正極電極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-===4OH-,滴加酚酞后變紅色。乙中石墨(1)為陰極,與銅絲相連的電極為陽極,電極反應(yīng)式為2Cl--2e-===Cl2↑,Cl2可用濕潤的淀粉碘化鉀試紙檢驗(yàn)。
答案:(1)Fe+Cu2+===Fe2++Cu 0.2
(2)2H++2e-===H2↑ 酸性
NH+H2ONH3·H2O+H+
2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-
2Fe3++3Cl2+8H2O===2FeO+6Cl-+16H+
(3)溶液變紅 O2+2H2O+4e-===4OH- 陰
2Cl--2e-===Cl2↑ 濕潤淀粉-KI試紙
Cl2+2I-===2Cl-+I(xiàn)2
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