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

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ABCD電極材料Cu、ZnCu、CFe、ZnCu、Ag電解液FeCl3Fe(NO3)2CuSO4Fe2(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DA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()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－=AlOeq\o\al(－,2)＋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＋8H2SO4=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bC．電池工作時，鹽橋中的SOeq\o\al(2－,4)移向甲燒杯D．a(chǎn)電極上發(fā)生的反應為MnOeq\o\al(－,4)＋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SOeq\o\al(2－,4)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MnOeq\o\al(－,4)＋8H＋＋5e－=Mn2＋＋4H2O，D正確。5．依據(jù)Cd(Hg)＋Hg2SO4=3Hg＋Cd2＋＋SOeq\o\al(2－,4)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＋SOeq\o\al(2－,4)C．電極B上發(fā)生反應Cd(Hg)－4e－=Hg2＋＋Cd2＋D．反應中每生成amolHg轉(zhuǎn)移3a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－=2Hg＋SOeq\o\al(2－,4)，當生成amolHg時，轉(zhuǎn)移amol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＝－623kJ·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4mol電子，電池內(nèi)部釋放623kJ熱能D．每34gH2S參與反應，有2molH＋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(zhuǎn)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34gH2S參加反應時，有2molH＋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－=LiC．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＋xLieq\o(,\s\up7(放電),\s\do5(充電))LixV2O5。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上發(fā)生的電極反應為H2O2＋2e－=2OH－D．每生成1molBOeq\o\al(－,2)轉(zhuǎn)移6mol電子解析：選C在BHeq\o\al(－,4)中H為－1價，有很強的還原性，在a電極上失電子生成BOeq\o\al(－,2)，電極反應式為BHeq\o\al(－,4)－8e－＋8OH－=BOeq\o\al(－,2)＋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：AsOeq\o\al(3－,4)＋2I－＋2H＋AsOeq\o\al(3－,3)＋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(zhuǎn)。Ⅱ.若改用向B中滴加40%的NaOH溶液，發(fā)現(xiàn)電流表指針與Ⅰ中偏轉(zhuǎn)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(zhuǎn)？________________________________________________________________________。(2)兩次操作過程中電流表指針偏轉(zhuǎn)方向為什么相反？________________________________________________________________________。(3)操作Ⅰ中，C1棒上的反應為_____________________________________________。(4)操作Ⅱ中，C2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，AsOeq\o\al(3－,4)得電子變?yōu)锳sOeq\o\al(3－,3)。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－，AsOeq\o\al(3－,3)變?yōu)锳sOeq\o\al(3－,4)。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(zhuǎn)(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(zhuǎn)方向相反(3)2I－－2e－=I2(4)AsOeq\o\al(3－,3)＋2OH－－2e－=AsOeq\o\al(3－,4)＋H2O12．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(zhuǎn)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＋H2eq\o(=,\s\up7(△))2LiHⅡ.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0.82g·cm－3。用鋰吸收224L(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(zhuǎn)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(zhuǎn)化形式為化學能轉(zhuǎn)化成電能?？偡磻獮?H2＋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10molH2時，則生成20molLiH，V＝m/ρ＝(20×7.9)/(0.82×103)L＝192.68×10－3L，則V(LiH)/V(H2)＝(192.68×10－3)L/224L＝1/1163≈8.60×10－4。20molLiH可生成20molH2，實際參加反應的H2為20×80%＝16mol,1molH2轉(zhuǎn)化成1molH2O，轉(zhuǎn)移2mol電子，所以16molH2答案：(1)由化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔苡蒩到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)①LiH2O②1∶1163或8.60×10－4③3213．(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。Li/FeS2熱電池工作時，Li轉(zhuǎn)變?yōu)榱蚧嚕現(xiàn)eS2轉(zhuǎn)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_____________________