考點(diǎn)5化學(xué)電源（核心考點(diǎn)歸納）-2021-2022學(xué)年高一化學(xué)核心考點(diǎn)歸納與測試（2019）（原卷版）

考點(diǎn)5化學(xué)電源【核心考點(diǎn)梳理】一、化學(xué)電源的原理與分類1．原理：原電池原理。2．優(yōu)點(diǎn)：化學(xué)電源的能量轉(zhuǎn)化率比燃料燃燒高得多。3．分類eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(一次電池：用過之后不能復(fù)原，如鋅錳干電池等；,二次電池：充電后能繼續(xù)使用，如鉛蓄電池、鎳氫電池等；,燃料電池：燃料不貯存在電池內(nèi)部，可持續(xù)使用，能量利,用率高，如氫氧燃料電池、甲醇—空氣燃料電池。))一次電池是不可充電電池，電量一旦放完就無法再次使用；二次電池是可充電電池，電量放完后可進(jìn)行充電，可反復(fù)使用多次。4．常見化學(xué)電源的反應(yīng)原理一次電池(1)堿性鋅錳干電池正極反應(yīng)：2MnO2＋2H2O＋2e－=2MnOOH＋2OH－；負(fù)極反應(yīng)：Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2；總反應(yīng)：Zn＋2MnO2＋2H2O=2MnOOH＋Zn(OH)2。(2)鋅銀電池負(fù)極反應(yīng)：Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2；正極反應(yīng)：Ag2O＋H2O＋2e－=2Ag＋2OH－；總反應(yīng)：Zn＋Ag2O＋H2O=Zn(OH)2＋2Ag。二次電池鉛蓄電池PbO2＋Pb＋2H2SO42PbSO4＋2H2O燃料電池(1)甲醇-空氣燃料電池2CH3OH＋3O2＋4OH－=2COeq\o\al(2－,3)＋6H2O(2)氫氧燃料電池電極材料鉑鉑電解質(zhì)溶液氫氧化鉀溶液鹽酸電池反應(yīng)原理電極反應(yīng)負(fù)極：2H2＋4OH－－4e－=4H2O正極：O2＋2H2O＋4e－=4OH－負(fù)極：2H2－4e－=4H＋正極：O2＋4H＋＋4e－=2H2O總反應(yīng)2H2＋O2=2H2O【核心歸納】(1)燃料電池的本質(zhì)是燃料與氧化劑之間能夠發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，且能夠?qū)ν夥懦瞿芰俊?2)燃料電池在使用過程中并沒有發(fā)生燃料的燃燒，而是燃料和氧化劑分別在兩極放電，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。(3)燃料的燃燒是一種劇烈的氧化還原反應(yīng)，而燃料電池中發(fā)生的氧化還原反應(yīng)則是緩和平穩(wěn)的。(4)燃料燃燒時，大量的熱能釋放到空氣中，能量利用率低燃料電池工作時，能量轉(zhuǎn)化率較高，是一種高效、環(huán)境友好的發(fā)電裝置?！镜湫屠}】例1．下列電池工作時，O2在正極得電子的是()ABCD鋅錳電池鉛蓄電池氫氧燃料電池鎳鎘電池例2．普通鋅錳干電池的構(gòu)造如圖所示，其電池反應(yīng)的方程式為：Zn＋2NH4Cl＋2MnO2=Zn(NH3)2Cl2＋2MnO(OH)，下列說法正確的是()A．石墨作負(fù)極B．鋅失去電子，被還原C．電池工作時，電子從石墨經(jīng)導(dǎo)線流向鋅D．正極的電極反應(yīng)為：NH＋MnO2＋e－=MnO(OH)＋NH3三、電解池1．電解池是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。2．實(shí)例：電解水制得氫氣和氧氣；電解飽和食鹽水制備燒堿、氯氣和氫氣;電冶金:金屬冶煉的本質(zhì)：使礦石中的金屬離子獲得電子變成金屬單質(zhì)的過程。如Mn＋＋ne－M。電解法用于冶煉較活潑的金屬(如鉀、鈉、鎂、鋁等)，但不能電解其鹽溶液，應(yīng)電解其熔融態(tài)。如：電解熔融的氯化鈉可制取金屬鈉的反應(yīng)式：陽極：2Cl－－2e－Cl2↑；陰極：2Na＋＋2e－2Na；總反應(yīng)：2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up7(電解))2Na＋Cl2↑?！竞诵臍w納】二次電池(可充電電池)電池內(nèi)部儲存的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能釋放出來，也可以外界提供電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲存在電池內(nèi)部。放電是原電池原理，充電是電解池原理?！镜湫屠}】例1．下列關(guān)于常見物質(zhì)的工業(yè)冶煉說法正確的是（ ）A．工業(yè)制金屬鈉：電解飽和食鹽水B．工業(yè)煉鐵：需要用到的原料有鐵礦石、焦炭、空氣和生石灰C．冶煉鎂：將六水合氯化鎂晶體在一定條件下加熱得到無水氯化鎂，電解熔融氯化鎂，可以得到金屬鎂D．硫酸工業(yè)：在氧氣充足的情況下，從接觸室進(jìn)入吸收塔的氣體中不可能含有SO2例2．在原電池和電解池的電極上所發(fā)生的反應(yīng)類型相同的是A．原電池的正極和電解池的陽極所發(fā)生的反應(yīng)B．原電池的正極和電解池的陰極所發(fā)生的反應(yīng)C．原電池的陽極和電解池的負(fù)極所發(fā)生的反應(yīng)D．原電池的負(fù)極和電解池的陰極所發(fā)生的反應(yīng)【考點(diǎn)達(dá)標(biāo)隨堂練】1．下列幾種化學(xué)電池中，不屬于可充電電池的是()A．堿性鋅錳電池 B．用鋰電池C．汽車用鉛蓄電池 D．玩具用鎳氫電池2．下列有關(guān)鋅錳干電池的說法中正確的是()A．鋅外殼是負(fù)極，碳棒是正極B．在外電路中電子從碳棒流向鋅外殼C．電流從鋅外殼流到碳棒上D．在電池內(nèi)部陽離子從碳棒向鋅外殼移動3．要實(shí)現(xiàn)反應(yīng)：Cu＋2HCl=CuCl2＋H2↑，設(shè)計(jì)了下列四個實(shí)驗(yàn)，你認(rèn)為可行的是A． B． C． D．4．下面是幾種常見的化學(xué)電源示意圖，有關(guān)說法不正確的是()A．上述電池分別屬于一次電池、二次電池和燃料電池B．干電池在長時間使用后，鋅筒被破壞C．鉛蓄電池工作過程中，每轉(zhuǎn)移2mol電子，負(fù)極質(zhì)量減小207gD．氫氧燃料電池是一種具有廣闊應(yīng)用前景的綠色電源5．鋰電池是一代新型高能電池，它以質(zhì)量輕、能量高而受到普遍重視，目前已成功研制多種鋰電池。某種鋰電池的總反應(yīng)為Li＋MnO2=LiMnO2，下列說法正確的是()A．Li是正極，電極反應(yīng)為Li－e－=Li＋B．Li是負(fù)極，電極反應(yīng)為Li－e－=Li＋C．MnO2是負(fù)極，電極反應(yīng)為MnO2＋e－=MnOeq\o\al(－,2)D．Li是負(fù)極，電極反應(yīng)為Li－2e－=Li2＋6．燃料電池是一種新型電池，它主要是利用燃料燃燒原理把化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能，氫氧燃料電池的基本反應(yīng)是：X極：eq\f(1,2)O2＋H2O＋2e－=2OH－Y極：H2＋2OH－－2e－=2H2O下列說法正確的是()A．X是負(fù)極 B．Y是正極C．Y極上發(fā)生還原反應(yīng) D．Y極上發(fā)生氧化反應(yīng)7．研究人員研制出一種新型儲備電源－鋰水電池(結(jié)構(gòu)如圖，高硅鑄鐵為惰性輔助電極)，使用時加入水即可放電。下列關(guān)于該電池工作時的說法正確的是A．高硅鑄鐵發(fā)生氧化反應(yīng) B．OH－向高硅鑄鐵電極移動C．負(fù)極的電極反應(yīng)式為Li－e－＝Li＋ D．電流的方向：鋰電極→導(dǎo)線→高硅鑄鐵電極8．（2020·福建省安溪第一中學(xué)高一月考）直接煤一空氣燃料電池原理如圖所示，下列說法錯誤的是（）A．隨著反應(yīng)的進(jìn)行，氧化物電解質(zhì)的量不斷減少B．負(fù)極的電極反應(yīng)式為C+2CO324e=3CO2↑C．電極X為負(fù)極，O2向X極遷移D．直接煤一空氣燃料電池的能量效率比煤燃燒發(fā)電的能量效率高9．利用碳納米管能夠吸附氫氣，設(shè)計(jì)一種新型二次電池，其裝置如圖所示。關(guān)于該電池的敘述不正確的是()A．電池放電時K＋移向正極B．電池放電時負(fù)極反應(yīng)為：H2－2e－＋2OH－===2H2OC．電池充電時鎳電極上NiOOH轉(zhuǎn)化為Ni(OH)2D．電池充電時碳納米管電極與電源的負(fù)極相連10．有一種瓦斯分析儀(如圖甲)能夠在煤礦巷道中的甲烷達(dá)到一定濃度時，通過傳感器顯示出來。該瓦斯分析儀工作原理類似燃料電池的工作原理，其裝置如圖乙所示，其中的固體電解質(zhì)是Y2O3－Na2O，O2－可以在其中自由移動。下列有關(guān)敘述正確的是()A．瓦斯分析儀工作時，電池外電路中電流由電極b流向電極aB．電極b是正極，O2－由電極a流向電極bC．電極a的反應(yīng)式為CH4＋5O2－－8e－=CO32—＋2H2OD．當(dāng)固體電解質(zhì)中有1molO2－通過時，電子轉(zhuǎn)移4mol11．法國格勒諾布爾(Grenoble)約瑟夫·傅立葉大學(xué)的研究小組發(fā)明了第一塊可植入人體為人造器官提供電能的葡萄糖生物燃料電池，其基本原理是葡萄糖和氧氣在人體中酶的作用下發(fā)生反應(yīng)：C6H12O6＋6O26CO2＋6H2O(酸性環(huán)境)。下列有關(guān)該電池的說法不正確的是()A．該生物燃料電池不可以在高溫下工作B．電池的負(fù)極反應(yīng)為C6H12O6＋6H2O－24e－=6CO2↑＋24H＋C．消耗1mol氧氣時轉(zhuǎn)移4mole－，H＋向負(fù)極移動D．今后的研究方向是設(shè)法提高葡萄糖生物燃料電池的效率，從而使其在將來可以為任何可植入醫(yī)療設(shè)備提供電能12．如圖所示裝置中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：Zn+Cu2+→Zn2＋+Cu，下列說法錯誤的是A．a(chǎn)，b可能是同種材料的電極B．該裝置可能是電解池，電解質(zhì)溶液為硝酸銅，Zn作陽極，Cu作陰極C．該裝置可能是原電池，電解質(zhì)溶液為氯化銅，Zn作負(fù)極，Pt作正極D．該裝置可看作是銅鋅原電池，電解質(zhì)溶液是硫酸銅，電子從Zn→Cu→溶液→Zn閉合回路13．如圖所示，科學(xué)家研發(fā)出一種新型質(zhì)子膜電池，下列有關(guān)說法正確的是A．電流方向?yàn)橛呻姌Oa流向電極b B．a(chǎn)電極反應(yīng)式：2H2S4e=S2+4H+C．用此電源電解精煉銅，粗銅接在a電極 D．該裝置中H+由電極b經(jīng)質(zhì)子膜移動到電極a14．某魚雷采用動力電池，以溶解有氫氧化鉀的流動海水為電解液，電池反應(yīng)為，下列說法正確的是()A．為電池的負(fù)極B．在電池反應(yīng)中被氧化C．該電池將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能D．工作一段時間后溶液的堿性增大15．Mg－H2O2電池可用于驅(qū)動無人駕駛的潛航器。該電池以海水為電解質(zhì)溶液，示意圖如圖。該電池工作時，下列說法正確的是()A．Mg電極是該電池的正極 B．H2O2在石墨電極上發(fā)生氧化反應(yīng)C．石墨電極附近溶液的堿性增強(qiáng) D．溶液中Cl－向正極移動二、非選擇題16．下圖是將SO2轉(zhuǎn)化為重要的化工原料H2SO4的原理示意圖。請回答下列問題：(1)該裝置將________能轉(zhuǎn)化為________能，電流方向?yàn)開_______(填“b→a”或“a→b”)。(2)催化劑b表面O2發(fā)生___________反應(yīng)，其附近酸性________(填“增強(qiáng)”、“不變”或“減弱”)。(3)催化劑a表面的電極反應(yīng)式：_________________________________________。(4)若得到的硫酸濃度仍為49%，則理論上參加反應(yīng)的SO2與加入的H2O的質(zhì)量比為________。17．鉛蓄電池是常用的化學(xué)電源，其電極材料分別是Pb和PbO2，電解液為稀硫酸。放電時，該電池總反應(yīng)式為：Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。請根據(jù)上述情況判斷：（1）該蓄電池的負(fù)極材料是_________，放電時發(fā)生_________（填“氧化”或“還原”）反應(yīng)。（2）該蓄電池放電時，電解質(zhì)溶液的酸性_________（填“增大”、“減小”或“不變”），電解質(zhì)溶液中陰離子移向_________（填“正”或“負(fù)”）極。（3）已知硫酸鉛為不溶于水的白色沉淀，生成時附著在電極上。試寫出該電池放電時，正極的電極反應(yīng)_______________________________________（用離子方程式表示）。（4）氫氧燃料電池具有啟動快、效率高等優(yōu)點(diǎn)，其能量密度高于鉛蓄電池。若電解質(zhì)為KOH溶液，則氫氧燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式為__________________________________。該電池工作時，外電路每流過1×103mole－，消耗標(biāo)況下氧氣_________m3。18．(1)如圖為氫氧燃料電池的構(gòu)造示意圖，根據(jù)電子運(yùn)動方向，可知氧氣從________口通入(填“a”或“b”)，X極為電池的______(填“正”或“負(fù)”)極。(2)某種氫氧燃料電池是用固體金屬氧化物陶瓷作電解質(zhì)，兩極上發(fā)生的電極反應(yīng)分別為A極：2H2＋2O2－－4e－=2H2OB極：O2＋4e－=2O2－則A極是電池的______極；電子從該極________(填“流入”或“流出”)。(3)微型紐扣電池在現(xiàn)代