2022高考化学 难点剖析 专题46 原电池原理的应用讲解

2022高考化学 难点剖析 专题46 原电池原理的应用讲解一、高考题再现1（2018天津）CO2是一种廉价的碳资源，其综合利用具有重要意义。回答下列问题：（1）CO2可以被NaOH溶液捕获。若所得溶液pH=13，CO2主要转化为_（写离子符号）；若所得溶液c(HCO3)c(CO32)=21，溶液pH=_。（室温下，H2CO3的K1=4107；K2=51011）（2）CO2与CH4经催化重整，制得合成气：CH4(g)+ CO2(g) 2CO (g)+ 2H2(g)已知上述反应中相关的化学键键能数据如下：化学键CHC=OHHCO(CO)键能/kJmol14137454361075则该反应的H=_。分别在VL恒温密闭容器A（恒容）、B（恒压，容积可变）中，加入CH4和CO2各1 mol的混合气体。两容器中反应达平衡后放出或吸收的热量较多的是_（填“A” 或“B ”）。按一定体积比加入CH4和CO2，在恒压下发生反应，温度对CO和H2产率的影响如图3所示。此反应优选温度为900的原因是_。（3）O2辅助的AlCO2电池工作原理如图4所示。该电池电容量大，能有效利用CO2，电池反应产物Al2(C2O4)3是重要的化工原料。电池的负极反应式：_。电池的正极反应式：6O2+6e6O26CO2+6O23C2O42反应过程中O2的作用是_。该电池的总反应式：_。【答案】 CO32- 10 +120 kJmol-1 B 900 时，合成气产率已经较高，再升高温度产率增幅不大，但能耗升高，经济效益降低。 Al3e=Al3+（或2Al6e=2Al3+） 催化剂 2Al+6CO2=Al2(C2O4)3（2）化学反应的焓变应该等于反应物键能减去生成物的键能，所以焓变为(4413+2745)(21075+2436)= +120 kJmol-1。初始时容器A、B的压强相等，A容器恒容，随着反应的进行压强逐渐增大（气体物质的量增加）；B容器恒压，压强不变；所以达平衡时压强一定是A中大，B中小，此反应压强减小平衡正向移动，所以B的反应平衡更靠右，反应的更多，吸热也更多。根据图3得到，900时反应产率已经比较高，温度再升高，反应产率的增大并不明显，而生产中的能耗和成本明显增大，经济效益会下降，所以选择900为反应最佳温度。（3）明显电池的负极为Al，所以反应一定是Al失电子，该电解质为氯化铝离子液体，所以Al失电子应转化为Al3+，方程式为：Al3e=Al3+（或2Al6e=2Al3+）。根据电池的正极反应，氧气再第一步被消耗，又在第二步生成，所以氧气为正极反应的催化剂。将方程式加和得到，总反应为：2Al+6CO2=Al2(C2O4)3。二、考点突破1、保护金属典例1（2018届宁夏银川一中高三第三次模拟考试）下列有关电化学说法错误的是A 电池中电流由正极流向负极。锂电池比能量高，锂电池一般不用有机酸、醇、水溶液直接作电解质溶液B 太阳能电池有的是物理过程，有的还包括一个循环往复的化学反应C 硅铁合金（一种惰性材料）可做牺牲阳极的阴极保护法的阳极D 电解时，有时一些阳离子、含氧酸根也可在阳极放电【答案】C【解析】A. 电池中电流由正极流向负极。锂电池能量比较高，因为锂属于活泼金属会和有机酸、醇、水溶液直接反应放出氢气比较剧烈，所以不能直接用他们作电解质溶液；B. 太阳能电池的工作原理是：太阳电池能量转换的基础是结的光生伏特效应。当光照射到pn结上时，产生电子一空穴对，在半导体内部结附近生成的载流子没有被复合而到达空间电荷区，受内建电场的吸引，电子流入n区，空穴流入p区，结果使n区储存了过剩的电子，p区有过剩的空穴。它们在pn结附近形成与势垒方向相反的光生电场。既有物理过程，又有包括一个循环往复的化学反应，故B正确；C. 硅铁合金（一种惰性材料）可做牺牲阳极的阴极保护法的正极，C错误；D. 电解时，有时一些阳离子如Fe2+可以放电变成Fe3+、含氧酸根如MnO42-也可以放电成为MnO4-等都能在阳极放电，D正确。2、电解电解质溶液案例2（2018年安徽省合肥市高三第二次教学质量检测）如下图所示，装置(I)是一种可充电电池，装置()为惰性电极的电解池。下列说法正确的是A 闭合开关K时，电极B为负极，且电极反应式为：2Br2e=Br2B 装置(I)放电时，总反应为：2Na2S2+Br2=Na2S4+2NaBrC 装置(I)充电时，Na+从左到右通过阳离子交换膜D 该装置电路中有0.1mole通过时，电极上析出3.2gCu【答案】B3、处理汽车尾气典例3（2018届广东省华南师范大学附属中学高三综合测试三）某化学小组构想将汽车尾气(NO、NO2)转化为重要的化工原料HNO3，其原理如右图所示，其中A、B为多孔材料下列说法正确的是A 该电池工作时，电子的流向：外电路由B到AB 电极B 附近的HNO3浓度增大C A电极的反应为：NO2-e-+H2O=NO3-+2H+，NO-3e-+2H2O= NO3-+4H+D 该电池工作时，除去含1molNO和NO2的混合尾气，需消耗11.2LO2（标准状况下）【答案】C4、降低温室效应典例4（2018届山东省青岛市城阳区高三上学期学分认定考试）光合作用得地球碳、氧循环的更要媒介。下图是利用模拟光合作用过程，将CO2和H2O转化为糖类同时释放O2的装置。下列说法正确的是A 该装置为原电池，其中a是原电池的正极B 该交换膜为阳离子交换膜，H+交换膜由左向右移动C 不考虑其它能量损耗，当外电路通过1mole-时生成15g葡萄糖D b极发生的电极反应：6CO2+24e-+18H2O=C6H12O6+24OH-【答案】B5、测定气体的含量典例5（2018届四川省双流中学高三2月月考）为了强化安全管理，某油库引进了一台空气中汽油含量的测量仪，其工作原理如图所示 (用强酸性溶液作电解质溶液)。下列说法中不正确的是A 石量电极作正极，电极表面有物质被还原B 铂电极的电极反应式为: C8H18+16H2O-50e-=8CO2+50H+C H+由质子交换膜左侧向右侧迁移D 标况下每消耗5.6 L O2电路中通过1mol 电子，经过电解质形成闭合回路【答案】D6、净化污水典例6（2018届湖南省岳阳市第一中学高三第一次模拟考试）通过膜电池可除去废水中的乙酸钠和对氯笨酚（），其原理如下图所示，下列说法正确的是A B为电池的正极，发生还原反应B 电流方向从B极沿导线经小灯泡流向A极C A极的电极反应式为: D 当外电路中有0.2mole-转移时，A极区增加的H+的数目为0.1NA【答案】D【解析】原电池中阳离子移向正极，根据原电池中氢离子的移动方向可知A为正极，正极有氢离子参与反应，电极反应式为，电流从正极经导线流向负极，则AB为电池的负极，发生氧化反应，A错误；B电流从正极A沿导线流向负极B，B错误；CA为正极，正极有氢离子参与反应，电极反应式为，C错误；D据电荷守恒，当外电路中有0.2mole-转移时，通过质子交换膜的H+的个数为0.2NA，而发生，则A极区增加的H+的个数为0.1NA，D正确。7、太阳能电池典例7（2018届内蒙古呼和浩特市高三第二次模拟考试）下图是用于航天飞行器中的一种全天候太阳能电化学电池在光照时的工作原理。下列说法正确的是A 该电池与硅太阳能电池供电原理相同B 光照时，H+由a极室通过质子膜进入b极室C 光照时，b极反应为VO2+2OH-e-=VO2+H2OD 夜间无光照时，a电极流出电子【答案】D8、垃圾处理典例8（2018届广东省佛山市高三下学期综合能力测试二）最近报道的一种处理垃圾渗滤液并用其发电的示意图如下。装置工作时，下列说法不正确的是A 盐桥中Cl-向Y极移动B 化学能转变为电能C 电子由X极沿导线流向Y极D Y极发生的反应为2NO3-+10e-+12H+=N2+6H2O，周围pH增大【答案】A