2019-2020年高三化学稳步提升训练6.2 原电池工作原理 化学电源.doc

2019-2020年高三化学稳步提升训练6.2 原电池工作原理 化学电源1.下图各装置中,不能构成原电池的是( ）【解析】 A、B中,虽然没有导线连接两金属,但两金属电极相接触,相当于用导线连接,所以可形成原电池;C中,能形成原电池;D中,不能形成闭合回路,因此不能形成原电池。 【答案】 D 2.下列叙述中正确的是( ）A. 构成原电池正极和负极的材料必须是两种金属 B.由铜、锌作电极与硫酸铜溶液组成的原电池中铜是负极 C.马口铁(镀锡铁)破损时与电解质溶液接触锡先被腐蚀 D.铜锌原电池工作时,若有13 g锌被溶解,电路中就有0.4 mol电子通过 【解析】 两种活泼性不同的金属与电解质溶液能够组成原电池,但不能因此说构成原电池电极的材料一定都是金属,例如锌和石墨电极也能跟电解质溶液组成原电池。在原电池中,活泼性强的金属失去的电子沿导线流向不活泼的电极,因此活泼金属是负极。镀锡铁表皮破损后与电解质溶液组成原电池,铁较锡活泼,铁先失电子被腐蚀。铜锌原电池工作时,锌作负极失电子,电极反应为= mol Zn失去2 mol电子,0.2 mol锌(质量为13 g)被溶解,电路中有0.4 mol电子通过。故选D。 【答案】 D 3.Li-Al/FeS电池是一种正在开发的车载电池,该电池中正极的电极反应式为: = 有关该电池的下列说法中,正确的是( ）A. Li-Al在电池中作为负极材料,该材料中Li的化合价为+1价 B.该电池的电池反应式为:2Li+FeS= C.负极的电极反应式为:= D.充电时,阴极发生的电极反应式为:= 【解析】 A中Li-Al在电池中作为负极材料,但该材料中的Li是单质,化合价为0;该电池的负极反应为=电池反应为2Li+FeS=故B正确,C不正确;充电时,阴极上发生的电极反应为=2Li+FeS。 【答案】 B 4.(xx安徽理综,12)研究人员最近发现了一种”水”电池,这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电,在海水中电池总反应可表示为:=下列”水”电池在海水中放电时的有关说法正确的是( ）A. 正极反应式:=AgCl B.每生成1 mol 转移2 mol电子 C.不断向”水”电池的负极移动 D.AgCl是还原产物 【解析】 由电池总反应可知Ag失去电子被氧化得AgCl,即Ag作负极,产物AgCl是氧化产物,A、D都不正确;在原电池中阳离子在正极得电子发生还原反应,所以阳离子向电池的正极移动,C错误;化合物中Mn元素的化合价是价,所以每生成1 mol 转移电子的物质的量为 mol,因此选项B正确。 【答案】 B 5.依据氧化还原反应:=设计的原电池如图所示。 请回答下列问题: (1)电极X的材料是 ;电解质溶液Y是 。 (2)银电极为电池的 极,发生的电极反应为 ;X电极上发生的电极反应为 。 (3)外电路中的电子是从 电极流向 电极。 【解析】 对于带有盐桥的电池,电极材料与电解质溶液中的阳离子是由同种金属元素形成的,所以X电极为Cu。同理,Y为溶液。 【答案】 (1)Cu 溶液 (2)正 =Ag = (3)铜 银课后作业夯基(时间:45分钟,满分:100分)一、单项选择题(本题包括5小题,每小题3分,共15分,每小题只有一个选项符合题目要求)1.下列有关化学电池的说法不正确的是( ）A. 化学电池是将化学能变成电能的装置 B.一次电池的活性物质消耗到一定程度就不能使用了 C.二次电池又称充电电池或蓄电池,放电后可以再充电,故可多次重复使用 D.燃料电池是将燃料燃烧所放出的能量转化为化学能的装置 【解析】 燃料电池也属于原电池的范畴,故也是将化学能转化为电能的装置。 【答案】 D 2.锌锰干电池在放电时,电池总反应方程式可表示为: = 在电池放电时,正极(碳棒)上发生反应的物质是( ) A.Zn B.碳棒 C.和 D.和 【解析】 正极材料只作导体,正极上得电子的离子主要来自电解质。 【答案】 C 3.把A、B、C、D四块金属浸在稀硫酸中,用导线两两相连可以组成各种原电池。若A、B相连时,A为负极;C、D相连,D上有气泡逸出;A、C相连时A极质量减轻;B、D相连,B为正极。则四种金属的活泼性顺序由大到小排列为( ) A.ABCD B.ACBD C.ACDB D.BDCA 【解析】 原电池中作负极的金属的活泼性大于作正极的金属的活泼性。以稀硫酸为电解质溶液,两金属相连时,通常较活泼金属失电子,质量减轻,在较不活泼金属表面上形成气泡。 【答案】 C 4.埋在地下的输油管道,在下列各种情况下,被腐蚀速度最慢的是( ）A.含Fe较多的酸质土壤中 B.潮湿疏松透气的土壤中 C.干燥致密不透气的土壤中 D.含碳粒较多,潮湿透气的中性土壤中 【解析】 钢铁腐蚀需要空气和水,还应该有比铁不活泼的金属或其他导体作为正极。只有同时具备上述条件的腐蚀速度快,否则腐蚀缓慢。干燥不透气的土壤,应该是腐蚀最慢的。 【答案】 C 5.一种燃料电池中发生的化学反应为:在酸性溶液中甲醇与氧气作用生成水和二氧化碳。该电池负极发生的反应是 ( ）A. = B.= C.= D.= 【解析】 甲醇在负极发生氧化反应。 【答案】 C 二、不定项选择题(本题包括5小题,每小题7分,共35分,每小题有一个或两个选项符合题目要求) 6.(xx福建理综,11)研究人员研制出一种锂水电池,可作为鱼雷和潜艇的储备电源。该电池以金属锂和钢板为电极材料,以LiOH为电解质,使用时加入水即可放电。关于该电池的下列说法不正确的是( ）A.水既是氧化剂又是溶剂 B.放电时正极上有氢气生成 C.放电时向正极移动 D.总反应为:= 【解析】 解题时可迅速判断出C项是错误,因为原电池放电时是向负极移动的。可推测其总反应为:=,再写出其电极反应如下: 负极:= 正极:= 结合选项分析A、B、D都是正确的。 【答案】 C 7.日本产业技术综合研究所最近研发了一种新型的锂空气电池,它既可用作充电电池又可作锂燃料电池。用作燃料电池时,更换正极的水性电解质溶液和卡盒以及负极的金属锂就可以连续使用,分离出的氢氧化锂可回收锂而循环使用。下列叙述不正确的是( ）放电过程示意图A. 放电时负极的电极反应式为:= B.充电时,阳极的电极反应式为:= C.充电时,锂极与外电源的正极相连 D.熔融的氢氧化锂用惰性电极电解再生时,在阴极可得到金属锂 【解析】 该电池放电时,金属锂作为负极,电极反应为:=对;该电池充电时,阳极为放电,电极反应为:=,B错;充电时,金属锂在阴极产生,因此锂极与电源负极相连,C错;电解熔融氢氧化锂在阴极放电,D对。 【答案】 BC 8.(xx江苏常州高三一模,15)据报道,以硼氢化合物元素的化合价为+3价)和作原料的燃料电池,负极材料采用Pt/C,正极材料采用可用作空军通信卫星电源,其工作原理如图所示。下列说法错误的是( ）A. 电池放电时从a极区移向b极区 B.电极b采用既作电极材料又有催化作用 C.该电池的负极反应为:= D.每消耗3 mol 转移的电子为3 mol 【解析】 该燃料电池中a极为产生的一极,为负极,b极为产生的一极,为正极,可判断A、B、C均正确;b极的电极反应为=每消耗3 mol 转移的电子为6 mol,D项不正确。 【答案】 D 9.新型锂离子动力电池以其独特的优势成为绿色能源的新宠。已知该电池放电时的电极反应式为:正极=负极 =。下列说法中不正确的是( ）A. 充电时电池反应为:= B.充电时动力电池上标注+的电极应与外接电源的正极相连 C.放电时向正极移动 D.放电时电池内部向负极移动 【解析】 A项充电时电池反应跟放电时=相反。B项充电时动力电池上标注”+”的电极为阳极,不能接反了。C项、D项放电时向正极移动,有别于外电路,否则电池能量内耗。 【答案】 D 10.MCFC型燃料电池可同时供应电和水蒸气,其工作温度为600 -700 ,所用燃料为电解质为熔融的已知该电池的总反应为=。则下列有关该电池的说法正确的是( ）A. 该电池的负极的反应式为:= B.该电池正极的反应为:= C.放电时向正极移动 D.该燃料电池能量转化率很高且比较适宜航空器的电能供应 【解析】 该原电池的负极反应式是=在电池工作过程中向负极移动;正极电极反应式是=。 【答案】 D 三、非选择题(本题包括4小题,共50分) 11.(12分)(1)肼又称联氨,是一种可燃性的液体,可用作火箭燃料。已知在101 kPa时,32.0 g 在氧气中完全燃烧生成氮气,放出热量624 kJ(25 时完全燃烧时反应的热化学方程式是 。 (2)肼空气燃料电池是一种碱性燃料电池,电解质溶液是20%30%的KOH溶液。肼空气燃料电池放电时:正极的电极反应式是 ,负极的电极反应式是 。 (3)如图是一个电化学过程示意图。 锌片上发生的电极反应是 。 假设使用肼空气燃料电池作为本过程中的电源,铜片的质量变化是128 g,则肼空气燃料电池理论上消耗标准状况下的空气 L(假设空气中氧气体积含量为20%) (4)传统制备肼的方法是以NaClO氧化制得肼的稀溶液。该反应的离子方程式是 。 【解析】 书写热化学方程式时,需要标出反应物和生成物的状态,反应的热效应。在书写电极反应式时,需要考虑电解质溶液的性质,要保证电极产物在电解质溶液中能稳定存在。 【答案】 = H=-624 = = (3)=Cu 112 = 12.(8分)化学电池在通讯、交通及日常生活中有着广泛的应用。 (1)目前常用的镍镉(Ni-Cd)电池,其电池总反应可以表示为: Cd 已知和均难溶于水但能溶于酸,以下说法正确的是 。 以上反应是可逆反应 以上反应不是可逆反应 充电时化学能转变为电能 放电时化学能转变为电能 A. B. C. D. (2)废弃的镍镉电池已成为重要的环境污染物,有资料表明一节废镍镉电池可以使一平方米面积的耕地失去使用价值。在酸性土壤中这种污染尤为严重,这是因为 。 (3)下图是废弃镍镉电池中的重金属渗入水体后,进入人体的一条途径: 生物体D中重金属浓度 (填”大于”“等于”或”小于”)生物体A中重金属浓度,这是通过食物链 作用所引起的。除上述途径外,被污染水体中的重金属还可以直接通过 (途径)进入人体。 (4)另一种常用的电池锂电池(锂是一种碱金属元素,其相对原子质量为7),由于它的比容量(单位质量电极材料所能转换的电能)特别大而广泛应用于心脏起搏器,一般使用时间可长达十年,它的负极用金属锂制成,电池总反应可表示为:=。 试回答:锂电池比容量特别大的原因是 。锂电池中的电解质溶液需用非水溶液配制,为什么这种电池不能使用电解质的水溶液?请用化学方程式表示其原因 。 【解析】 (1)该电池两个方向的反应虽然是互逆的,但是不能称为可逆反应,因为它们是在不同条件下进行的,充电过程为外加电源条件下进行的,该过程中电能转化为化学能,而放电过程中是依靠自发的氧化还原反应将化学能转化为电能。(2)因为和溶于酸,产生大量的重金属离子,对土壤污染严重。(3)重金属渗入水体后,重金属离子可以通过食物链在生物体中逐渐富集,最终进入人体,同时也可直接通过饮用水进入人体。锂的摩尔质量为7 ，较小,单位质量转移电子物质的量多,放电量大。锂是活泼金属,若用水溶液,锂可与水反应,其方程式为:=。 【答案】 (1)B 和能溶于酸性溶液生成有毒的重金属离子等 (3)大于 富集 饮水 (4)锂的摩尔质量小 = 13.(15分)新型锂离子电池在新能源的开发中占有重要地位,可用作节能环保电动汽车的动力电池。磷酸亚铁锂是新型锂离子电池的首选电极材料,它的制备方法如下: 方法一:将碳酸锂、乙酸亚铁、磷酸二氢铵按一定比例混合、充分研磨后,在800 左右、惰性气体氛围中煅烧制得晶态磷酸亚铁锂,同时生成的乙酸及其他产物均以气体逸出。 方法二:将一定浓度的磷酸二氢铵、氯化锂混合溶液作为电解液,以铁棒为阳极,石墨为阴极,电解析出磷酸亚铁锂沉淀。沉淀经过滤、洗涤、干燥,在800 左右、惰性气体氛围中煅烧制得晶态磷酸亚铁锂。 在锂离子电池中,需要一种有机聚合物作为正负极之间锂离子迁移的介质,该有机聚合物的单体之一(用M表示)的结构简式如下: 请回答下列问题: (1)上述两种方法制备磷酸亚铁锂的过程都必须在惰性气体氛围中进行。其原因是 。 (2)在方法一所发生的反应中,除生成磷酸亚铁锂、乙酸外,还有 、 、 (填化学式)生成。 (3)在方法二中,阳极生成磷酸亚铁锂的电极反应式为 。 (4)写出M与足量氢氧化钠溶液反应的化学方程式: 。 (5)已知该锂离子电池在充电过程中,阳极的磷酸亚铁锂生成磷酸铁,则该电池放电时正极的电极反应式为 。 【解析】 (1)根据题给信息,磷酸亚铁锂中存在的是很容易被空气中的氧化,故灼烧时需用惰性气体保护。(2)因为其他物质为气体,结合质量守恒进行配平可知有、生成。(3)方法二中,阳极的电极反应包括Fe原子失去电子生成还有与、形成沉淀的反应。(4)M分子中含3个酯基,跟足量NaOH反应时,这3个酯基都会水解。(5)可充电电池充电时,发生的反应是电池放电时的逆过程,据此原理,原电池放电时,正极是+3价铁得电子成为+2价铁。 【答案】 (1)为了防止亚铁化合物被氧化 = (4) +3NaOH = 14.(15分)(xx江苏化学,18)是银锌碱性电池的正极活性物质,可通过下列方法制备:在KOH溶液中加入适量溶液,生成沉淀,保持反应温度为80 ,边搅拌边将一定量溶液缓慢加到上述混合物中,反应完全后,过滤、洗涤、真空干燥得固体样品。反应方程式为。 回答下列问题: (1)上述制备过程中,检验洗涤是否完全的方法是 。 (2)银锌碱性电池的电解质溶液为KOH溶液,电池放电时正极的转化为Ag,负极的Zn转化为,写出该电池反应方程式: 。 (3)准确称取上述制备的样品(设仅含和2.558 g,在一定的条件下完全分解为Ag和得到224.0 mL 标准状况下)。计算样品中的质量分数(计算结果精确到小数点后两位)。 【解析】 (1)检查沉淀是否洗净的方法是取最后一滴洗涤液,滴加几滴溶液,若有白色沉淀则证明未洗净。也可以滴加酚酞,检验存在。还可以做焰色反应等。 (2)该电池正负极主要反应物、产物已知,再结合原子守恒可写出总电池反应式:= (3)n.01 mol n.021 mol 设、的物质的量分别为x、y,则有 x=0.009 5 mol,y=0.001 mol 因此质量分数w .91。 【答案】 (1)取少许最后一次洗涤滤液,滴入1-2滴溶液,若不出现白色浑浊,表示已洗涤完全(或取少许最后一次洗涤滤液,滴入1-2滴酚酞溶液,若溶液不显红色,表示已洗涤完全) =+2Ag (3)见解析