2020版高考化學(xué)大一輪復(fù)習(xí) 第6章 化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化 6 第3節(jié) 化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能——原電池檢測 魯科版.doc

第3節(jié) 化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能原電池課后達(dá)標(biāo)檢測一、選擇題1下列金屬防腐的措施中，使用外加電流的陰極保護(hù)法的是()A水中的鋼閘門連接電源的負(fù)極B金屬護(hù)欄表面涂漆C汽車底盤噴涂高分子膜D地下鋼管連接鎂塊解析：選A。外加電流的陰極保護(hù)法是指把要保護(hù)的金屬連接在直流電源的負(fù)極上，使其作為電解池的陰極被保護(hù)，A項(xiàng)符合題意；金屬表面涂漆或噴涂高分子膜是防止金屬與其他物質(zhì)接觸發(fā)生反應(yīng)，B、C選項(xiàng)不符合題意；鋼管連接鎂塊利用的是原電池原理，鎂為負(fù)極被氧化，鋼管為正極被保護(hù)，D項(xiàng)不符合題意。2鋅銅原電池裝置如圖所示，其中陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過，下列有關(guān)敘述正確的是()A銅電極上發(fā)生氧化反應(yīng)B電池工作一段時間后，甲池的c(SO)減小C電池工作一段時間后，乙池溶液的總質(zhì)量增加D陰陽離子分別通過交換膜向負(fù)極和正極移動，保持溶液中電荷平衡解析：選C。ACu作正極，電極上發(fā)生還原反應(yīng)，錯誤；B電池工作過程中，SO不參加電極反應(yīng)，故甲池的c(SO)基本不變，錯誤；C電池工作時，甲池反應(yīng)為Zn2e=Zn2，乙池反應(yīng)為Cu22e=Cu，甲池中Zn2會通過陽離子交換膜進(jìn)入乙池，以維持溶液中電荷平衡，由電極反應(yīng)式可知，乙池中每有64 g Cu析出，則進(jìn)入乙池的Zn2為65 g，溶液總質(zhì)量略有增加，正確；D由題干信息可知，陰離子不能通過陽離子交換膜，錯誤。3研究電化學(xué)腐蝕及防護(hù)的裝置如圖所示。下列有關(guān)說法錯誤的是()Ad 為石墨，鐵片腐蝕加快Bd為石墨，石墨上電極反應(yīng)為O22H2O4e=4OHCd為鋅塊，鐵片不易被腐蝕Dd為鋅塊，鐵片上電極反應(yīng)為2H2e=H2解析：選D。A由于活動性：Fe>石墨，所以鐵、石墨及海水構(gòu)成原電池，F(xiàn)e為負(fù)極，失去電子被氧化變?yōu)镕e2進(jìn)入溶液，溶解在海水中的氧氣在正極石墨上得到電子被還原，比沒有形成原電池時鐵片的腐蝕速率快，正確。Bd為石墨，由于是中性電解質(zhì)，所以發(fā)生的是吸氧腐蝕，石墨上氧氣得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為O22H2O4e=4OH，正確。C若d為鋅塊，則由于金屬活動性：Zn>Fe，Zn為原電池的負(fù)極，F(xiàn)e為正極，首先被腐蝕的是Zn，鐵得到保護(hù)，鐵片不易被腐蝕，正確。Dd為鋅塊，由于電解質(zhì)為中性環(huán)境，發(fā)生的是吸氧腐蝕，在鐵片上電極反應(yīng)為O22H2O4e=4OH，錯誤。4(2019江南十校模擬)一種“海水”電池，其電池總反應(yīng)可表示為5MnO22Ag2NaCl=Na2Mn5O102AgCl，下列有關(guān)說法不正確的是()A負(fù)極反應(yīng)式：AgCle=AgClB電子從電源的正極經(jīng)外電路流向負(fù)極CCl不斷向“海水”電池的負(fù)極移動D每生成1 mol Na2Mn5O10 轉(zhuǎn)移2 mol電子解析：選B。A項(xiàng)，根據(jù)電池總反應(yīng)可判斷出Ag為原電池的負(fù)極，負(fù)極的電極反應(yīng)式為AgCle=AgCl，正確；B項(xiàng)，電子從電源的負(fù)極經(jīng)外電路流向正極，錯誤；C項(xiàng)，在原電池中陰離子向負(fù)極移動，所以Cl不斷向電池的負(fù)極移動，正確；D項(xiàng)，根據(jù)5MnO22eNa2Mn5O10得出，每生成1 mol Na2Mn5O10轉(zhuǎn)移2 mol電子，正確。5(2019貴陽調(diào)研)在世界海運(yùn)史上曾發(fā)生過這樣一個悲?。阂凰颐小鞍⒛羌{”號的貨輪滿載著精銅砂，在向日本海岸行駛時突然發(fā)生大面積漏水，最終沉沒。堅(jiān)硬的鋼制船體為什么會突然漏水呢？事后的事故調(diào)查結(jié)果表明導(dǎo)致沉船的原因與船上的精銅砂密切相關(guān)。下列對此調(diào)查結(jié)論的理解正確的是()A精銅砂裝載過多導(dǎo)致沉船B運(yùn)輸途中銅與空氣中的氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)導(dǎo)致質(zhì)量增大，超過船的承載能力C在潮濕的環(huán)境中，船體與銅構(gòu)成了原電池，加速了作為負(fù)極的船體的腐蝕D在潮濕的環(huán)境中，船體與銅構(gòu)成了電解池，鋼制船體作為陽極而被氧化腐蝕解析：選C。潮濕環(huán)境中，Cu、Fe形成原電池加快了輪船的腐蝕。6(2019北京海淀一模)燃料電池是目前電池研究的熱點(diǎn)之一?，F(xiàn)有某課外小組自制的氫氧燃料電池，如圖所示，a、b均為惰性電極。下列敘述不正確的是()Aa電極是負(fù)極，該電極上發(fā)生氧化反應(yīng)Bb極反應(yīng)式是O24OH4e=4H2OC總反應(yīng)式為2H2O2=2H2OD使用過程中電解質(zhì)溶液的pH逐漸減小解析：選B。A項(xiàng)，氫氧燃料電池工作時，通入氫氣的一極(a極)為電池的負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，正確；B項(xiàng)，通入氧氣的一極(b極)為電池的正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為O24e2H2O=4OH，錯誤；C項(xiàng)，氫氧燃料電池的總反應(yīng)式為2H2O2=2H2O，正確；D項(xiàng)，電池工作時生成水，c(OH)減小，則pH減小，正確。7(2019西安八校聯(lián)考)甲醇燃料電池被認(rèn)為是21世紀(jì)電動汽車的最佳候選動力源，其工作原理如圖所示。下列有關(guān)敘述正確的是()A通氧氣的一極為負(fù)極BH從正極區(qū)通過交換膜移向負(fù)極區(qū)C通甲醇的一極的電極反應(yīng)式為CH3OHH2O6e=CO26HD甲醇在正極發(fā)生反應(yīng)，電子經(jīng)過外電路流向負(fù)極解析：選C。燃料電池中通入燃料的一極為負(fù)極，通入氧氣或空氣的一極為正極，A項(xiàng)錯誤；原電池中陽離子向正極移動，B項(xiàng)錯誤；通甲醇的一極為負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)式為CH3OH6eH2O=CO26H，C項(xiàng)正確；甲醇在負(fù)極發(fā)生反應(yīng)，電子經(jīng)過外電路流向正極，D項(xiàng)錯誤。8. (2018高考全國卷)我國科學(xué)家研發(fā)了一種室溫下“可呼吸”的NaCO2二次電池，將NaClO4溶于有機(jī)溶劑作為電解液，鈉和負(fù)載碳納米管的鎳網(wǎng)分別作為電極材料，電池的總反應(yīng)為3CO24Na 2Na2CO3C。下列說法錯誤的是()A放電時，ClO向負(fù)極移動B充電時釋放CO2，放電時吸收CO2C放電時，正極反應(yīng)為3CO24e= 2COCD充電時，正極反應(yīng)為Nae= Na解析：選D。電池放電時，ClO向負(fù)極移動，A項(xiàng)正確；結(jié)合總反應(yīng)可知放電時需吸收CO2，而充電時釋放CO2，B項(xiàng)正確；放電時，正極上CO2得電子被還原生成單質(zhì)C，即電極反應(yīng)式為3CO24e=2COC，C項(xiàng)正確；充電時，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，即C被氧化生成CO2，D項(xiàng)錯誤。9(2019河南豫北模擬)H2S是一種劇毒氣體，對H2S廢氣資源化利用的途徑之一是回收能量并得到單質(zhì)硫，反應(yīng)原理為2H2S(g)O2(g)=S2(s)2H2O(l)H632 kJmol1。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電池工作時，電流從電極a經(jīng)過負(fù)載流向電極bB電極a上的電極反應(yīng)式為2H2S4e=S24HC當(dāng)反應(yīng)生成64 g S2時，電池內(nèi)部釋放632 kJ熱量D當(dāng)電路中通過4 mol電子時，有4 mol H經(jīng)質(zhì)子膜進(jìn)入負(fù)極區(qū)解析：選B。H2S發(fā)生氧化反應(yīng)，電極a是負(fù)極，電子從電極a經(jīng)過負(fù)載流向電極b，電流方向與電子流向相反，A錯誤；電極a上H2S發(fā)生氧化反應(yīng)生成S2，電極反應(yīng)式為2H2S4e=S24H，B正確；燃料電池中化學(xué)能主要轉(zhuǎn)化為電能，C錯誤；當(dāng)電路中通過4 mol電子時，有4 mol H經(jīng)質(zhì)子膜進(jìn)入正極區(qū)，D錯誤。二、非選擇題10按如圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并回答下列問題：(1)判斷裝置的名稱：A池為_，B池為_。(2)鋅極為_極，電極反應(yīng)式為_；銅極為_極，電極反應(yīng)式為_；石墨棒C1為_極，電極反應(yīng)式為_；石墨棒C2附近的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為_。(3)當(dāng)C2極析出224 mL氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況)時，鋅的質(zhì)量_(填“增加”或“減少”)_g，CuSO4溶液的質(zhì)量_(填“增加”或“減少”)_g。解析：(1)A池中Zn、Cu放入CuSO4溶液中構(gòu)成原電池，B池中兩個電極均為石墨電極，在以A為電源的情況下構(gòu)成電解池，即A原電池為B電解池的電源。(2)A池中Zn為負(fù)極，Cu為正極，B池中C1為陽極，C2為陰極，陰極區(qū)析出H2，周圍OH富集，酚酞變紅。(3)n(H2)0.224 L/ 22.4 Lmol10.01 mol，故電路中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.01 mol20.02 mol，根據(jù)得失電子守恒，鋅極有0.01 mol Zn溶解，即Zn極質(zhì)量減少0.01 mol65 gmol10.65 g，銅極上有0.01 mol Cu析出，即 CuSO4溶液增加了0.01 mol65 gmol10.01 mol64 gmol10.01 g。答案：(1)原電池電解池(2)負(fù)Zn2e=Zn2正Cu22e=Cu陽2Cl2e=Cl2有無色氣體產(chǎn)生，附近溶液出現(xiàn)紅色(3)減少0.65增加0.0111高鐵酸鹽在能源、環(huán)保等方面有著廣泛的用途。高鐵酸鉀(K2FeO4)不僅是一種理想的水處理劑，而且高鐵電池的研制也在進(jìn)行中。圖1是高鐵電池的模擬實(shí)驗(yàn)裝置：(1)該電池放電時正極的電極反應(yīng)式為_；若維持電流強(qiáng)度為1 A，電池工作10分鐘，理論消耗Zn_g。(已知F96 500 Cmol1)(2)鹽橋中盛有飽和KCl溶液，此鹽橋中氯離子向_(填“左”或“右”)移動；若用陽離子交換膜代替鹽橋，則鉀離子向_(填“左”或“右”)移動。(3)圖2為高鐵電池和常用的高能堿性電池的放電曲線，由此可得出高鐵電池的優(yōu)點(diǎn)有_。解析：(1)根據(jù)題圖1知，該電池中C作正極，正極上FeO發(fā)生還原反應(yīng)：FeO4H2O3e=Fe(OH)35OH。已知1 A1 Cs1，則電流強(qiáng)度為1 A時，總電荷QIt1 A1060 s600 C，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為 mol，1 mol Zn失去2 mol電子，則m(Zn) mol65 gmol10.2 g。(3)根據(jù)題圖2知，高鐵電池具有使用時間長、工作電壓穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。答案：(1)FeO4H2O3e=Fe(OH)35OH0.2(2)右左(3)使用時間長、工作電壓穩(wěn)定12應(yīng)用電化學(xué)原理，回答下列問題：(1)甲中石墨作_(填“正”或“負(fù)”)極，當(dāng)電流表指針偏移時，鹽橋(裝有含瓊脂的KNO3飽和溶液)中NO移向_(填“FeSO4”或“AgNO3”)溶液。寫出電池反應(yīng)的離子方程式：_。(2)乙中正極反應(yīng)式為_；若將H2換成CH4，則負(fù)極反應(yīng)式為_。(3)丙表示外加電源的陰極保護(hù)法示意圖。圖中鋼閘門因連接電源的_極而被保護(hù)。(4)檢驗(yàn)丁中陽極產(chǎn)物的方法是_。解析：(1)根據(jù)Fe2Ag=AgFe3，甲中石墨作負(fù)極，陰離子移向負(fù)極。(2)乙中為堿性條件的氫氧燃料電池，正極反應(yīng)式為O24e2H2O=4OH，若換成甲烷燃料電池，正極反應(yīng)式相同，總反應(yīng)式為CH42O22OH=CO3H2O，負(fù)極反應(yīng)式(總反應(yīng)式減正極反應(yīng)式，消去O2)為CH410OH8e=CO7H2O。(3)外加電源的陰極保護(hù)法原理即被保護(hù)的金屬作陰極，應(yīng)與電源的負(fù)極相連。(4)檢驗(yàn)氯氣用濕潤的淀粉碘化鉀試紙。答案：(1)負(fù)FeSO4AgFe2=AgFe3(2)O24e2H2O=4OHCH410OH8e=CO7H2O(3)負(fù)(4)將濕潤的淀粉碘化鉀試紙靠近陽極，觀察濕潤的淀粉碘化鉀試紙是否變藍(lán)13(2019廣西調(diào)研)如圖裝置甲是某可充電電池的示意圖，該電池放電的化學(xué)方程式為2K2S2KI3=K2S43KI，圖中的離子交換膜只允許K通過，C、D、F均為石墨電極，E為銅電極。工作一段時間后，斷開K，此時C、D兩電極產(chǎn)生的氣體體積相同，E電極質(zhì)量減少 1.28 g。(1)裝置甲的A電極為電池的_極，電解質(zhì)的K從離子交換膜的_(填“左側(cè)”或“右側(cè)”，下同)向離子交換膜的_遷移；B電極的電極反應(yīng)式為_。(2)裝置乙中D電極析出的氣體是_，體積為_mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。(3)若將裝置丙中的NaCl溶液改換成FeCl2和FeCl3的混合溶液。從反應(yīng)初始至反應(yīng)結(jié)束，丙裝置溶液中金屬陽離子物質(zhì)的量濃度與轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量的變化關(guān)系如圖所示。圖中b表示的是_(填金屬離子符號)的變化曲線。反應(yīng)結(jié)束后，若用0.5 molL1NaOH溶液沉淀丙裝置溶液中的金屬陽離子(設(shè)溶液體積為100 mL)，則至少需要0.5 molL1NaOH溶液_mL。解析：(1)由E電極(銅)的質(zhì)量減少可知E為陽極，則F為陰極，A為負(fù)極，B為正極，C為陽極，D為陰極。原電池中陽離子從負(fù)極移向正極，即K由左側(cè)透過離子交換膜移向右側(cè)。根據(jù)電池放電的化學(xué)方程式知，I在正極得電子發(fā)生還原反應(yīng)，生成I。(2)D電極上首先發(fā)生反應(yīng)：Cu22e=Cu，當(dāng)Cu2消耗盡時，發(fā)生反應(yīng)：2H2e=H2，根據(jù)得失電子守恒，該電極析出的H2的體積為22 400 mLmol1224 mL。(3)若將裝置丙中的NaCl溶液改換成FeCl2和FeCl3的混合溶液，則電解時，陽極(E電極)發(fā)生反應(yīng)：Cu2e=Cu2，陰極(F電極)發(fā)生反應(yīng)：Fe3e=Fe2，故a、b、c分別表示Fe3、Fe2、Cu2的變化曲線。由題圖中曲線可以看出，反應(yīng)后溶液中c(Cu2)2102 molL1，c(Fe2)5102 molL1，c(Fe3)0，要使溶液中的金屬陽離子完全沉淀，需要n(NaOH)n(Cu2)n(Fe2)2(0.02 molL10.05 molL1)0.1 L20.014 mol，V(NaOH)0.028 L，即28 mL。答案：(1)負(fù)左側(cè)右側(cè)I2e=3I(2)H2(或氫氣)224(3)Fe228