【新教材】高考化学备考 专题28 可充电电池 燃料电池 含解析

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新教材适用高考化学(满分42分 时间20分钟)姓名: 班级: 得分: 1下列电池工作时,O2在正极放电的是【答案】A考点:本题考查化学电源。2高铁电池是电动汽车首选的电池之一,该电池的工作原理为:3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH,下列关于该电池放电时的说法中正确的是( )A高铁电池产生的电流从负极经外电路到达正极B正极反应式为Zn+2OH-2e - =Zn(OH)2C负极pH减小,正极pH增大,电解液pH增大D每氧化1mol高铁酸钾转移3mol电子【答案】C【解析】试题分析:A放电时,Zn作负极,高铁电池产生的电流从正极经外电路到达负极,故A错误;B正极上电极反应式为FeO42-+4H2O+3e-=Fe(OH)3+5OH-,故B错误;C负极反应式为Zn+2OH-2e-Zn(OH)2,正极反应式为FeO42-+4H2O+3e-=Fe(OH)3+5OH-,所以负极pH减小、正极pH增大,根据电池反应式知,电解液pH增大,故C正确;D高铁酸钾中Fe元素化合价由+6价变为+3价,所以高铁酸钾在反应中被还原,故D错误;故选C。【考点定位】考查原电池和电解池的工作原理【名师点晴】本题考查了原电池和电解池原理,根据电池反应式知,Zn元素化合价由0价变为+2价,所以Zn作负极,放电时,负极反应式为Zn+2OH-2e-Zn(OH)2,正极反应式为FeO42-+4H2O+3e-=Fe(OH)3+5OH-,充电时阳极、阴极电极反应式与正负极电极反应式正好相反,放电时,电流方向与电子流动方向相反。根据元素化合价与电池电极的关系是解本题关键,书写电极反应式是学习难点,也是考试热点,要熟练掌握书写方法。3用氟硼酸(HBF4,属于强酸)代替硫酸作铅蓄电池的电解质溶液,可使铅蓄电池在低温下工作时的性能更优良,反应方程式为:PbPbO24HBF42Pb(BF4)22H2O;Pb(BF4)2为可溶于水的强电解质,下列说法正确的是A放电时的负极反应为:PbO24H2ePb2+2H2OB充电时,当阳极质量增加23.9g时,溶液中有0.2 mol电子通过C放电时,正极区pH增大D充电时,Pb电极与电源的正极相连【答案】C考点:考查原电池与电解池的综合知识。4某电池以K2FeO4和Zn为电极材料,KOH溶液为电解溶质溶液。下列说法正确的是AZn为电池的负极B正极反应式为2FeO42 + 10H+ + 6e = Fe2O3 + 5H2OC该电池放电过程中电解质溶液浓度不变D电池工作时K+ 向负极迁移【答案】A【考点定位】考查原电池原理及化学电源【名师点睛】原电池原理是建立在氧化还原和电解质溶液基础上,借助氧化还原反应实现化学能与电能的相互转化,是高考命题重点,题目主要以选择题为主,主要围绕原电池的工作原理、电池电极反应的书写与判断、新型电池的开发与应用等进行命题。,掌握原电池的工作原理是解答的关键,难点是电极反应式的书写。5. 金属(M)空气电池(如图)具有原料易得、能量密度高等优点,有望成为新能源汽车和移动设备的电源。该类电池放电的总反应方程式为:4M+nO2+2nH2O=4M(OH)n。已知:电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。下列说法不正确的是A采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积,并有利于氧气扩散至电极表面B比较Mg、Al、Zn三种金属空气电池,Al空气电池的理论比能量最高CM空气电池放电过程的正极反应式:4Mn+nO2+2nH2O+4ne=4M(OH)nD在M空气电池中,为防止负极区沉积Mg(OH)2,宜采用中性电解质及阳离子交换膜【答案】C【解析】试题分析:A反应物接触面积越大,反应速率越快,所以采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积,并有利于氧气扩散至电极表面,从而提高反应速率,故A正确;B电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能,则单位质量的电极材料失去电子的物质的量越多则得到的电能越多,假设质量都是1g时,这三种金属转移电子物质的量分别为2=mol、3=mol、2=mol,所以Al-空气电池的理论比能量最高,故B正确;C正极上氧气得电子和水反应生成OH-,因为是阴离子交换膜,所以阳离子不能进入正极区域,则正极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-,故C错误;D负极上Mg失电子生成Mg2+,为防止负极区沉积Mg(OH)2,则阴极区溶液不能含有大量OH-,所以宜采用中性电解质及阳离子交换膜,故D正确;故选C。【考点定位】考查原电池和电解池的工作原理【名师点晴】本题考查原电池原理,为高频考点,侧重考查学生分析判断、获取信息解答问题及计算能力,明确各个电极上发生的反应、离子交换膜作用、反应速率影响因素、氧化还原反应计算是解本题关键,易错选项是C。6一种新型燃料电池,一极通入空气,另一极通入丁烷气体;电解质是掺杂氧化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体,在熔融状态下能传导O2-。下列对该燃料电池说法正确的是A在熔融电解质中,O2-由负极移向正极B电池的总反应是:2C4H1013O2 8CO210H2OC通入空气的一极是正极,电极反应为:O24e-2H2O4OH-D通入丁烷的一极是正极,电极反应为:2C4H1026e-13O2-4CO25H2O【答案】B考点:本题考查燃料电池。7. 燃料电池是利用燃料(如H2、CO、CH4等)跟氧气反应从而将化学能转化成电能的装置。下列关于甲烷燃料电池(NaOH溶液作电解质溶液)的说法中正确的是A负极反应为O22H2O4e= 4OHB放电时正极发生氧化反应,外电路中电子从正极流向负极C负极反应为CH410OH8e= CO327H2OD随着放电的进行,溶液的pH增大【答案】C考点:本题考查燃料电池。8固体氧化物燃料电池是由美国西屋 (Westinghouse)公司研制开发的,它以固体氧化锆一氧化钇为电解质,这种固体电解质在高温下允许氧离子(O2-)在其间通过,该电池的工作原理如图所示,其中多孔电极a、b均不参与电极反应,下列判断正确的是A有O2放电的a极为电池的负极BO2-移向电池的正极Cb极对应的电极反应为2H2- 4e-+2O2-=2H2ODa极对应的电极反应为O2+2H2O+4e-=4OH-【答案】C【解析】试题分析:A、在燃料电池中,有O2放电的a极为原电池的正极,A错误;B、原电池中阴离子移向负极,B错误;C、b极氢气放电,是负极,对应的电极反应为2H2-4e-+2O2-2H2O,C正确;D、a极是氧气放电,对应的电极反应为:O2+4e-2O2-,D错误,答案选C。考点:考查原电池的工作原理的相关知识9铅蓄电池是常见的二次电池,目前汽车上使用的电瓶大多数是铅蓄电池。已知铅蓄电池的电解质溶液为硫酸溶液,其充、放电按下式进行:Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)2PbSO4(s)+2H2O(1),下列有关该电池的说法正确的是A放电时,溶液中H向PbO2电极迁移B放电时,电路中转移0.2mol电子时Pb电极质量减小20.7gC充电时,电解质溶液的pH增大D充电时,阴极的电极反应式为:PbSO4+2H2O-2e-PbO2+4H+SO42-【答案】A【解析】试题分析:A放电时相当于原电池,溶液中H向正极PbO2电极迁移,A正确;B放电时,电路中转移0.2mol电子时Pb电极质量增加,B错误;C充电时有硫酸产生,电解质溶液的pH减小,C错误;D充电时,阴极得到电子,其电极反应式为:PbSO4+2e-Pb+SO42-,D错误,答案选A。考点:考查铅蓄电池的有关判断10微型钮扣电池在现代生活中有广泛应用有一种银锌电池,其电极分别是Ag2O和Zn,电解质溶液为KOH,电极反应为:Zn+2OH-2e-=ZnO+H2O;Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-根据上述反应式,判断下列叙述中正确的是( )A在使用过程中,电池负极区溶液的pH增大B使用过程中,电子由Ag2O极经外电路流向Zn极CZn是正极,Ag2O是负极DZn电极发生还原反应,Ag2O电极发生氧化反应【答案】C【考点定位】考查原电池的工作原理【名师点晴】本题考查原电池的工作原理,银锌电池的电极分别是Ag2O和Zn,电解质溶液为KOH,电极反应为:Zn+2OH-2e=ZnO+H2O;Ag2O+H2O+2e=2Ag+2OH-,则Zn为负极,发生氧化反应,Ag2O为正极,发生还原反应,电子由负极流向正极。明确电极反应、正负极的判断、电子的流向即可解答。11铁镍蓄电池又称爱迪生电池,放电时的总反应为:Fe+Ni2O3+3H2OFe(OH)2+2Ni(OH)2,下列有关该电池的说法不正确的是( )A电池的电解质溶液为碱性溶液,阳离子向正极移动B电池放电时,负极反应为Fe+2OH-2e=Fe(OH)2C电池充电过程中,阴极附近溶液的pH降低D电池充电时,阳极反应为2Ni(OH)2+2OH-2e=Ni2O3+3H2O【答案】C考点:考查原电池、电解池的工作原理。12科学家尝试用微生物电池除去废水中的有害的有机物,其原理如图所示。下列有关说法错误的是( )A.A极电极反应式为:BB极电极反应式为:C溶液中的阴离子由A极向B极移动D该微生物电池在高温条件下无法正常工作【答案】C【解析】试题分析:A、质子有B极移向A极,根据原电池的工作原理,阳离子从负极移向正极,即B极为负极,A极为正极,根据工作原理生成Cl和苯酚,电极反应式为:,故说法正确;B、根据工作原理,B极反应式为CH3COO4H2O8e=2HCO39H,故说法正确;C、根据选项A的分析,得出阴离子由负极向正极移动,故说法错误;D、D、高温下,使蛋白质变性,杀菌,故说法正确。考点:考查原电池的工作原理、电极反应式的书写等知识。13以N2和H2为反应物、溶有A的稀盐酸为电解质溶液,可制成能固氮的新型燃料电池,原理如右图所示。下列说法不正确的是( )Ab电极为负极,发生氧化反应Ba电极发生的反应为N2+8H+6e2NH4+CA溶液中所含溶质为NH4ClD当反应消耗1molN2时,则消耗的H2为67.2L【答案】D考点:考查原电池基础知识等知识。14一种锂钒氧化物热电池装置如图所示。其电池总反应为xLi+LiVO8=Li1+xV3O8,工作时需先引发铁和氯酸钾反应使共晶盐融化。下列说法正确的是( )ALiSi合金为该热电池的正极B电池放电时Cl-移向LiV308电极CLiCl-KCl共晶盐可用LiCl和KCl的混合水溶液代替D放电时,正极反应式为LiV3O8+xLi+xe-=Li1+xV3O8【答案】D【考点定位】本题主要是考查原电池工作原理的应用【名师点晴】该题题考查化学电源新型电池,为高频考点,明确各个电极上发生的反应是解本题关键,知道正负极与阴阳极电极反应式之间的关系,难点是电极反应式的书写,注意电解质溶液的酸碱性、是否有交换膜以及是否是熔融体。
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