2022年高考化学 备考百强校大题狂练系列 专题26 可充电电池 燃料电池

2022年高考化学 备考百强校大题狂练系列 专题26 可充电电池 燃料电池1人们应用原电池原理制作了多种电池，以满足不同的需要。以下每小题中的电池广泛使用于日常生活、生产和科学技术等方面，请根据题中提供的信息填空。（1）蓄电池在放电时起原电池作用，在充电时起电解池的作用。铅蓄电池在放电时发生的电池反应式为：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O。负极反应式为_反应一段时间后负极的质量_（填“增重”或“减少”或“不变”）（2）燃料电池是一种高效、环境友好的供电装置，如图是甲烷燃料电池原理示意图，该电池极的负电极反应式是:_；正极电极反应式_（3）将铝片和铜片用导线相连，分别插入浓硝酸中（a组）和插入烧碱溶液中（b组），都形成了原电池，在a组原电池中，负极材料为_；写出b组插入烧碱溶液中形成原电池的负极反应式：_。 学科￥【答案】PbSO42-2e-=PbSO4 增重 CH410OH8eCO327H2O 4H2O + 2O2 + 8e = 8OH Cu Al+4OH-3e-AlO2-+2H2O 【解析】（2）由甲烷燃料电池原理示意图可知，CH4通入的一极产生了CO32-，碳元素的化合价由-4价升高到+4价，发生氧化反应，即CH4通入的一极是负极，考虑到电解质溶液是强碱溶液，再根据电荷守恒和原子守恒可写出负极反应式为：CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O。正极显然是O2通入的一极，正极电极反应式为：O2+4e-+2H2O=4OH-；【点睛】对于原电池来说，通常情况下活泼金属作负极，不活泼金属作正极，但有2个特殊情况：一是Al-Cu原电池在浓硫酸中Al作正极；Al-Mg原电池在NaOH溶液中Al作负极。2电池在我们的生活中有着重要的应用，请回答下列问题：（1）为了验证Fe2+与Cu2+氧化性强弱，下列装置能达到实验目的的是_（填序号），写出正极的电极反应式_。若构建原电池时两个电极的质量相等，当导线中通过0.05mol电子时，两个电极的质量差为_。（2）将CH4设计成燃料电池，其利用率更高，装置如图所示（A、B为多孔碳棒）。实验测得OH定问移向B电极，则_（填“A”或“B”）处电极入口通甲烷，其电极反应式为_。当消耗甲院的体积为33.6 L（标准状况下）时，假设电池的能量转化率为80%，则导线中转移电子的物质的量为_。【答案】 Cu2+2e-Cu 3g B CH4-8e-+10OH-CO32-+7H2O 9.6mol【解析】分析：（1）验证Fe2+与Cu2+氧化性强弱，在原电池中，铁作负极、其它导电的活泼性弱于铁的金属或非金属作正极，电解质溶液为可溶性的铜盐；（2）根据OH定问移向B电极可知，A为正极、B为负极，据此分析判断。详解：（1）要验证Fe2+与Cu2+氧化性强弱，在原电池中，铁作负极、其它导电的活泼性弱于铁的金属或非点睛：本题考查了原电池原理的应用，根据元素化合价变化确定氧化性强弱，根据方程式中各个物理量之间的关系式进行计算，题目难度不大，注意原电池工作原理的理解和灵活应用。难点是电极反应式的书写，注意结合放电微粒以及电解质溶液的酸碱性分析判断。3人们应用原电池原理制作了多种电池，以满足不同的需要。以下每小题中的电池广泛使用于日常生活、生产和科学技术等方面，请根据题中提供的信息，填写空格。（1）铅蓄电池在放电时发生的电池反应式为：PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O。负极电极反应式为_。 （2）FeCl3溶液常用于腐蚀印刷电路铜板，发生2FeCl3Cu=2FeCl2CuCl2，若将此反应设计成原电池，则负极所用电极材料为_，当线路中转移0.2 mol电子时，则被腐蚀铜的质量为_g。（3）燃料电池是一种高效、环境友好的供电装置，以甲醇做燃料的电池，如下图所示， 负极反应物是_，H+从_极到_极（填a或b）。正极反应式为_，负极反应式为_。【答案】 Pb 2e- + SO42- = PbSO4 Cu 6.4 g CH3OH b a 3O2 + 12e- + 12H+ = 6H2O 2CH3OH 12e- + 2H2O =2 CO2 +12H+4（1）为了验证Fe2+与Cu2+氧化性强弱，下列装置能达到实验目的的是_，写出正极的电极反应_。若构建原电池时两个电极的质量相等，当导线中通过0.05mol电子时，两个电极的质量差为_。（2）将CH4设计成燃料电池，其利用率更高，装置如图所示(A、B为多孔碳棒)。 实验测得OH-定问移向B电极，则_处电极入口通甲烷(填A或B)，其电极反应式为_。当消耗甲院的体积为33.6L(标准状况下)时，假设电池的能量转化率为80%，则导线中转移电子的物质的量为_。 （3）高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应式为:3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH，原电池负极的电极反应式为_；放电时每转移3mol电子，有_mol K2FeO4被还原，正极附近溶液的碱性_(填“增强”。“不变“或“减弱”)。【答案】 Cu2+2e-=Cu 3g B CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O 9.6mol Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2 1 增强【解析】（1）中铜是负极，碳是正极，铁离子在正极放电生成亚铁离子，不能比较Fe2+与Cu2+氧化性强被还原。正极反应式为FeO42+3e+4H2OFe(OH)3+5OH，因此正极附近溶液的碱增强。点睛：掌握原电池的工作原理是解答的关键，注意正负极、离子移动方向判断，难点是电极反应式的书写。解答时注意结合反应物的性质、溶液的酸碱性、是否存在交换膜以及是不是熔融的电解质分析。