2019年高考化学一轮复习 6.4 化学能转化为电能 电池随堂演练（含解析）鲁科版.doc

2019年高考化学一轮复习 6.4 化学能转化为电能 电池随堂演练（含解析）鲁科版一、选择题(本题包括9小题,每小题5分,共45分,每小题只有一个正确答案)1.(xx北京西城二模)一定条件下,碳钢腐蚀与溶液pH的关系如下:pH2466.5813.514腐蚀快慢较快慢较快主要产物Fe2+Fe3O4Fe2O3Fe下列说法不正确的是()A.在pH6的溶液中,碳钢主要发生吸氧腐蚀C.在pH14的溶液中,碳钢腐蚀的正极反应为O2+4H+4e-2H2OD.在煮沸除氧气后的碱性溶液中,碳钢腐蚀速率会减缓解析:在pH14的溶液中,c(H+)极小,不可能作为主要反应物,碳钢腐蚀的正极反应应为O2+2H2O+4e-4OH-,C项错误。答案:C2.(xx福建厦门外国语学校考前模拟)打开下图所示装置中的止水夹,一段时间后,可能观察到的现象是()A.烧杯中有气泡产生B.试管内有黄绿色气体产生C.铁丝网的表面产生锈迹D.烧杯内溶液变红色解析:用食盐水浸泡的铁丝网发生了吸氧腐蚀,铁丝网的表面产生锈迹,试管内消耗氧气,打开止水夹时,烧杯中液体可少量进入试管中。答案:C3.下图实验为研究金属腐蚀的实验。下列相关说法正确的是()A.食盐水中有气泡逸出B.铁表面的反应为Fe-3e-Fe3+C.红色首先在食盐水滴的中心出现D.该实验研究的是金属的吸氧腐蚀解析:由于电解质溶液为中性,因此属于吸氧腐蚀,D项正确;图中铁为负极,发生的反应为Fe-2e-Fe2+,B项错误;铁板中的碳作正极,电极反应为O2+4e-+2H2O4OH-,因正极反应需要氧气参加,故溶液周边接触空气处首先变红,C项错误;反应整个过程中没有气体生成,因此A项错误。答案:D4.镁电池毒性低、污染小,电压高而平稳,它逐渐成为人们研制绿色电池的关注焦点。其中一种镁电池的反应原理为xMg+Mo3S4MgxMo3S4。下列说法正确的是()A.放电时,Mo3S4发生氧化反应B.放电时,正极反应为Mo3S4+2xe-Mo3C.充电时,Mg2+向阳极迁移D.充电时,阳极反应为xMg2+2xe-xMg解析:分析放电时元素化合价变化可知,Mg发生氧化反应作负极,A项错误;Mo3S4发生还原反应作正极,根据总反应可写出正极反应为Mo3S4+2xe-Mo3,B项正确;充电时为电解过程,阳极失电子发生氧化反应,产生阳离子或消耗阴离子,为保持电中性,阳离子移向阴极,C、D项错误。答案:B5.(xx安徽理综,10)热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。一种热激活电池的基本结构如图所示,其中作为电解质的无水LiClKCl混合物受热熔融后,电池即可瞬间输出电能。该电池总反应为:PbSO4+2LiCl+CaCaCl2+Li2SO4+Pb。下列有关说法正确的是()A.正极反应式:Ca+2Cl-2e-CaCl2B.放电过程中,Li+向负极移动C.每转移0.1 mol电子,理论上生成20.7 g PbD.常温时,在正负极间接上电流表或检流计,指针不偏转解析:负极反应为Ca失电子,A错;放电过程中,阳离子移向正极,B错;由电池总反应方程式可知,每转移2 mol e-,生成1 mol Pb,即每转移0.1 mol电子,理论上生成10.35 g Pb,故C错;D项,由题干信息可知,常温下,该电池反应不能发生,故D正确。答案:D6.(xx湖北武汉部分学校起点调研)如图装置可用来监测空气中NO的含量,下列说法不正确的是()A.电子由Pt电极流出,经外电路流向NiO电极B.Pt电极上发生的是还原反应C.NiO电极的电极反应式为NO+O2-2e-NO2D.每转移2 mol电子,有1 mol O2-迁移到负极解析:NO在负极(NiO)发生失电子反应,O2在正极(Pt)发生得电子的还原反应,电子由NiO电极经外电路流向Pt电极,A项错误,B项正确;每转移2 mol电子,生成1 mol O2-,迁移到负极,D项正确。答案:A7.下图装置中,在U形管底部盛有CCl4,分别在U形管两端小心倒入饱和食盐水和稀硫酸,并使a、b两处液面相平,然后分别塞上插有生铁丝的塞子,密封好,放置一段时间后,下列有关叙述错误的是()A.铁丝在两处的腐蚀速率:abB.a、b两处相同的电极反应为Fe-2e-Fe2+C.一段时间后,a处液面高于b处液面D.生铁丝中的碳在a、b两处分别作原电池的负极和正极解析:左端发生吸氧腐蚀,右端发生析氢腐蚀,故C项正确;两端铁均作负极,失电子发生氧化反应而受到腐蚀,其电极反应均为Fe-2e-Fe2+,而铁中的碳均作原电池的正极,故B项正确,而D项错误。答案:D8.实验发现,在FeCl3酸性溶液中加入少量锌粉后,Fe3+立即被还原成Fe2+。某化学兴趣小组根据该实验事实设计了如下图所示的原电池装置。下列有关说法中正确的是()A.该原电池的正极反应是:Zn-2e-Zn2+B.Pt电极表面生成大量气泡C.生成的Fe2+通过盐桥可以和锌直接反应生成FeD.左烧杯中溶液的红色逐渐褪去解析:正极发生还原反应,2Fe3+2e-2Fe2+,故A、B项错误,D项正确;盐桥中的阴离子移向负极区,Fe2+不能通过盐桥,C项错误。答案:D9.(xx山西沂州一中等四校联考)下图所示是一种酸性燃料电池酒精检测仪,具有自动吹气流量侦测与控制的功能,非常适合进行现场酒精检测。下列说法不正确的是()A.电流由O2所在的铂电极经外电路流向另一电极B.O2所在的铂电极处发生还原反应C.该电池的负极反应式为:CH3CH2OH+3H2O-12e-2CO2+12H+D.微处理器通过检测电流大小而计算出被测气体中酒精的含量解析:呼出的气体携带酒精,在负极发生氧化反应被氧化成醋酸,故C项错误。答案:C二、非选择题(本题包括4个小题,共55分)10.(17分)钢铁工业是国家工业的基础,请回答钢铁腐蚀与防护过程中的有关问题。(1)生产中可用盐酸来除铁锈。现将一生锈的铁片放入盐酸中,当铁锈被除尽后,溶液中发生的化合反应的化学方程式为。(2)下列哪些装置可防止铁棒被腐蚀(填字母)。(3)在实际生产中,可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀。装置如图:A电极对应的金属是(写元素名称),B电极的电极反应是。若电镀前铁、铜两电极的质量相同,电镀完成后将它们取出洗净、烘干、称量,二者质量之差为5.12 g,则电镀时电路中通过的电子为 mol。镀层破损后,镀铜铁比镀锌铁更容易被腐蚀,请简要说明原因。解析:(1)溶液中当铁锈除尽后发生的反应有:Fe+2HClFeCl2+H2和2FeCl3+Fe3FeCl2。(2)A、C发生钢铁的吸氧腐蚀,B是牺牲阳极的阴极保护法,D是外加电流的阴极保护法。(3)电镀时镀层金属作阳极,故A电极对应的金属是铜,B电极的电极反应为Cu2+2e-Cu。当两极质量之差为5.12 g,阳极溶解的铜和阴极析出的铜均为2.56 g,物质的量为0.04 mol,故电路中通过的电子为0.08 mol。答案:(1)2FeCl3+Fe3FeCl2(2)BD(3)铜Cu2+2e-Cu0.08铁比铜活泼,镀层破坏后,在潮湿环境中形成原电池,镀铜铁中的铁为负极,加速铁的腐蚀(答案合理即可)11.(12分)铁、铝及其化合物在生产和生活中有着广泛的应用。(1)某研究性学习小组设计了如下图所示装置探究钢铁的腐蚀与防护。在相同条件下,三组装置中铁电极腐蚀最快的是(填装置序号),该装置中正极的电极反应式为;为防止金属Fe被腐蚀,可以采用上述(填装置序号)装置原理进行防护;装置中总反应的离子方程式为。(2)新型固体LiFePO4隔膜电池广泛应用于电动汽车。电池反应为FePO4+LiLiFePO4,电解质为含Li+的导电固体,且充、放电时电池内两极间的隔膜只允许Li+自由通过而导电。该电池放电时Li+向极移动(填“正”或“负”),负极反应式为Li-e-Li+,则正极反应式为。(3)广西治理龙江河镉(Cd2+)污染时,先向河中投入沉淀剂将Cd2+转化为难溶物,再投入氯化铝,试说明氯化铝的作用:(用必要的离子方程式和文字进行解释)。解析:(1)装置发生铁的吸氧腐蚀,装置锌作负极,铁受到保护,装置为外加电流的阴极保护法,铁受到保护的效果最好,其实质上相当于用惰性电极电解食盐水。(2)电池放电时,阳离子移向正极,用反应的总方程式减去负极的电极反应式可得正极的电极反应式。答案:(1)O2+2H2O+4e-4OH-2Cl-+2H2O2OH-+Cl2+H2(2)正FePO4+Li+e-LiFePO4(3)氯化铝溶于水,Al3+发生水解:Al3+3H2OAl(OH)3+3H+,生成Al(OH)3胶体,能吸附镉的难溶物而发生聚沉(或沉降、沉淀或沉积下来),从而消除Cd2+污染(把握三个要点:Al3+水解的离子方程式;生成胶体;吸附。)12.(14分)某实验小组同学对电化学原理进行了一系列探究活动。(1)如图为某实验小组依据氧化还原反应(用离子方程式表示)设计的原电池装置,反应前,电极质量相等,一段时间后,两电极质量相差12 g,导线中通过 mol电子。(2)其他条件不变,若将CuCl2溶液换为NH4Cl溶液,石墨电极反应为,这是由于NH4Cl溶液显(填“酸性”“碱性”或“中性”)。用吸管吸出铁片附近溶液少许置于试管中,向其中滴加少量的氯水,然后滴加几滴硫氰化钾溶液,溶液变红,继续滴加过量新制饱和氯水,颜色褪去,同学们对此做了多种假设,某同学的假设是:“溶液中的+3价铁被氧化为更高价态。”如果+3价铁被氧化为Fe,试写出反应的离子方程式。(3)其他条件不变,若将盐桥换成弯铜导线与石墨连成n形,如图所示,一段时间后,在甲装置铜丝附近滴加酚酞溶液,现象是,电极反应为;乙装置中石墨(1)为(填“正”“负”“阴”或“阳”)极。解析:(1)根据电池示意图可知该原电池总反应为Fe+Cu2+Fe2+Cu。Fe+Cu2+Fe2+Cu两极质量之差1 mol120 g0.1 mol12 g0.1 mol Fe参加反应,转移电子的物质的量为0.1 mol2=0.2 mol。(2)若将CuCl2溶液换为NH4Cl溶液,NH4Cl溶液因N水解而显酸性,溶液中的H+在石墨电极上发生还原反应,电极反应为2H+2e-H2。(3)甲装置是原电池,发生的是铁的吸氧腐蚀,铜丝作原电池的正极,电极反应为O2+2H2O+4e-4OH-,故在铜丝附近滴加酚酞溶液,溶液变红。乙装置构成电解池,与铁相连的石墨(1)是电解池的阴极,与铜丝相连的石墨是阳极,电解CuCl2溶液,阳极的电极反应为2Cl-2e-Cl2。答案:(1)Fe+Cu2+Fe2+Cu0.2(2)2H+2e-H2酸性2Fe3+3Cl2+8H2O2Fe+6Cl-+16H+(3)溶液变红O2+2H2O+4e-4OH-阴13.(12分)工业上利用硫黄生产硫酸的步骤及反应为:造气:S(s)+O2(g)SO2(g);催化氧化:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g);吸收:SO3(g)+H2O(l)H2SO4(l)。(1)根据下图写出S(s)与O2(g)反应生成SO3(g)的热化学方程式:。(2)某同学认为工业生产硫酸的过程和酸雨的形成过程是一样的,你认为这种说法对吗?(填“对”或“不对”),原因是。(3)提高硫酸产率的关键是第二步中SO2的转化率,下列做法能提高SO2转化率的是。a.升高温度b.选用合适的催化剂c.边反应边吸收生成的SO3气体d.增加SO2的量(4)用上述方法生产硫酸,原料的转化率很低,主要原因在于第二步催化氧化反应为可逆反应,不仅反应条件比较难以控制,且转化率不高。最近科学家发现利用电化学法生产硫酸,可使绝大多数硫黄直接转化为SO3,在生产硫酸的同时还能化学发电,下图为电化学法生产硫酸的工艺示意图,电池以固体金属氧化物作电解质,该电解质能传导O2-。正极反应式为。S(g)在负极发生的反应为、。解释装置中稀硫酸转变为浓硫酸的原因:。每生产1 L质量分数为98%,密度为1.84 gmL-1的浓硫酸,理论上可向用电器提供 mol电子,将消耗 mol氧气。解析:(1)由所给示意图可得反应:S(s)+O2(g)SO2(g)H=-297.0 kJmol-1,反应SO2(g)+O2(g)SO3(g)H=-98.7 kJmol-1,由盖斯定律:+可得S(s)+O2(g)SO3(g)H=-395.7 kJmol-1。(3)该反应为放热反应,升高温度平衡向左移动,反应物的转化率降低,a错;催化剂不能改变反应的限度,b错;减少生成物的浓度可以使平衡向右移动,提高反应物的转化率,c对;增加一种反应物的浓度使平衡向右移动,该反应物的转化率降低,d错。(4)由题意及示意图可知正极反应物为O2,产物应为O2-;由题意及示意图可知负极反应物为S,产物主要为SO3,可能有少量的SO2;稀硫酸可以吸收SO3;1 L质量分数为98%、密度为1.84 gmL-1的浓硫酸中含有18.4 mol H2SO4;由SSO3H2SO4的转化关系可知每生成1 mol H2SO4需要转移6 mol电子,消耗O2 1.5 mol,故生成18.4 mol H2SO4理论上需要转移110.4 mol电子,消耗27.6 mol O2。答案:(1)S(s)+O2(g)SO3(g)H=-395.7 kJmol-1(2)不对自然界中SO2很难直接被氧化为SO3,故酸雨的形成过程中SO2先和水反应生成H2SO3,而后H2SO3被O2氧化为H2SO4(3)c(4)O2+4e-2O2-S-4e-+2O2-SO2S-6e-+3O2-SO3负极生成的SO3可被稀硫酸吸收,生成硫酸110.427.6