2018届高考化学三轮冲刺 核心突破 电池连接问题的分析考前特训.doc

电池连接问题的分析1空间实验室“天宫一号”的供电系统中有再生氢氧燃料电池(RFC)，RFC是一种将水电解技术与氢氧燃料电池技术相结合的可充电电池。下图为RFC工作原理示意图，有关说法正确的是A当有0.1 mol电子转移时，a极产生1.12 L O2(标准状况下)Bb极上发生的电极反应是：4H2O+4e=2H2+4OHCc极上进行还原反应，B中的H+可以通过隔膜进入Dd极上发生的电极反应是：O2+4H+4e =2H2O【答案】C【解析】电解池中的电极反应为：b电极为阳极失电子发生氧化反应：4OH4e=2H2O+O2；a电极为阴极得到电子发生还原反应：4H+4e=2H2；原电池中是酸性溶液，电极反应为：d为负极失电子发生氧化反应：2H24e=4H+；c电极为正极得到电子发生还原反应：O2+4H+4e=2H2O；A阳极电极反应计算，当有0.1 mol电子转移时，a电极产生标况下1.12 L H2，故A错误；Bb电极上发生的电极反应是4OH4e=2H2O+O2；故B错误；Cc电极上进行还原反应，B池中的H+可以通过隔膜进入A池，故C正确；Dd电极上发生的电极反应是：2H24e=4H+；故D错误；故选C。2如下图所示，下列说法正确的是A甲池是电能转化为化学能的装置，乙、丙池是化学能转化电能的装置B甲池通入CH3OH的电极反应式为CH3OH6e+2H2O=CO32+8H+C反应一段时间后，向乙池中加入一定量Cu(OH)2固体能使CuSO4溶液恢复到原浓度D甲池中消耗280 mL(标准状况下)O2，此时丙池中理论上最多产生14. 5 g固体【答案】D【解析】A.甲池是原电池，是化学能转化为电能的装置；乙、丙池是电能转化为化学能的装置，A错误；B. 甲池通入CH3OH的电极是原电池的负极，发生氧化反应，其电极反应式为：CH3OH6e+8OH=CO32+6H2O，B错误；C.乙池中，石墨与原电池的正极相连，为电解池的阳极，发生失去电子的氧化反应，其电极反应式为：2H2O4e=4H+O2；Ag电极与原电池的负极相连，为电解池的阴极，发生得到电子的还原反应，其电极反应式为：Cu2+2e=Cu；整个反应中消耗了不仅消耗了Cu2+，而且消耗了溶质水，因此反应一段时间后，只向乙池中加入一定量Cu(OH)2固体不能使CuSO4溶液恢复到原浓度，C错误；D. 甲池中消耗280 mL(标准状况下)O2，O2的物质的量为，则转移电子的物质的量为，丙池中阴极的电极反应式为：2H2O+2e=H2+2OH，产生固体的化学方程式为：2OH+Mg2+=Mg(OH)2，故产生Mg(OH)2的物质的量为，产生固体的质量为，D正确。故答案D。3、某同学组装了如图所示的电化学装置，电极为Al，其他均为Cu，则A电流方向：电极电极B电极发生还原反应C电极逐渐溶解D电极的电极反应：Cu2+2e=Cu【答案】A【解析】首先应根据图示判断左边两池通过盐桥构成原电池，产生电流对右边硫酸铜溶液进行电解(相当于精炼铜)。电极为负极，电极为正极，所以电流方向：电极电极(电流方向与电子流动方向相反)，A正确。电极上铝失电子发生氧化反应，B错。电极上有铜析出，C错。电极的电极反应：Cu2e=Cu2+，D错。4、如下图所示，某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。下列有关说法正确的是A反应一段时间后，乙装置中生成的氢氧化钠在铁极区B乙装置中铁电极为阴极，电极反应式为Fe2e=Fe2+C通入氧气的一极为正极，发生的电极反应为O24e+2H2O=4OHD反应一段时间后，丙装置中硫酸铜溶液浓度保持不变【答案】A【解析】甲装置为甲醚燃料电池，充入氧气的一极发生还原反应，为电极的正极，充入燃料的一极为电极的负极；乙装置为电解饱和氯化钠溶液的装置，根据串联电池中电子的转移，可知Fe电极为阴极，C极为阳极；丙装置为电解精炼铜的装置，精铜为阴极，粗铜为阳极。5、下图装置()是一种可充电电池，装置()为电解池。装置()的离子交换膜只允许Na+通过，已知电池充、放电的化学方程式为2Na2S2+NaBr3Na2S4+3NaBr，当闭合开关K时，X电极附近溶液变红。下列说法正确的是A闭合开关K时，Na+从右到左通过离子交换膜B闭合开关K时，负极反应式为3NaBr2e=NaBr3+2Na+C闭合开关K时，X电极反应式为2Cl2e=Cl2D闭合开关K时，当有0.1 mol Na+通过离子交换膜时，X电极上放出标准状况下气体1.12 L【答案】D【解析】选“当闭合开关K时，X电极附近溶液变红”说明X是阴极，Y为阳极，则电池的左侧是负极，右侧为正极，Na+从左到右通过离子交换膜，A错误；放电时，X电极反应式为2Na2S22e=Na2S4+2Na+，B错误；X极是阴极，发生的电极反应式为2H+2e=H2，C错误；“当有0.1 mol Na+通过离子交换膜时”说明转移了0.1 mol电子，则X电极生成0.05 mol H2，在标准状况下体积为1.12 L，D正确。6、我国科研人员以Zn和尖晶石百锰酸锂(ZnMn2O4)为电极材料，研制出一种水系锌离子电池。该电池的总反应方程式：xZn +Zn1xMn2O4ZnMn2O4(0x1)。下列说法正确的是AZnMn2O4是负极材料B充电时，Zn2+向ZnMn2O4电极迁移C充电时，阳极反应：ZnMn2O4xZn2+2xe=Zn1xMn2O4D充放电过程中，只有Zn元素的化合价发生变化【答案】C【解析】A. 原电子放电是Zn失电子发生氧化反应，为负极材料，故A错误；B. 充电时其原理为电解原理，充电时原来的负极连接电源的负极变为Zn极，Zn2+向阴极即Zn电极迁移，故B错误；C. 充电时，阳极ZnMn2O4发生氧化生成Zn1x Mn2O4，其电极反应为ZnMn2O4xZn2+2xe=Zn1xMn2O4，故C正确；D. 充放电过程中，只有Zn元素的化合价降低，Mn元素的化合价升高，故D错误；答案为C。7、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。高铁电池的总反应为：3Zn+2K2FeO4+8H2O 3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH，下列叙述不正确的是A放电时负极反应为：Zn2e+2OH=Zn(OH)2B充电时阳极反应为：Fe(OH)33e+5OH=FeO42+4H2OC充电时，蓄电池的负极应与外接电源正极相连D放电时负极附近溶液的碱性减弱【答案】C【解析】A根据电池的总反应可知，高铁电池放电时必定是锌在负极失去电子，电极反应式为Zn2e+2OH=Zn(OH)2，故A正确；B充电时阳极发生Fe(OH)3失电子的氧化反应，即反应为：Fe(OH)33e+5OH=FeO42+4H2O，故B正确；C充电时蓄电池的负极应与外接电源负极相连，故C错误；D高铁电池放电时必定是锌在负极失去电子，电极反应式为Zn2e+2OH=Zn(OH)2，所以负极附近溶液的碱性减弱，故D正确；故选C。8、某兴趣小组的同学用下图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合该装置的电键时，观察到电流计的指针发生了偏转。请回答下列问题：(1)甲池为_(填“原电池”“电解池”或“电镀池”)，通入CH3OH电极的电极反应式为_。(2)乙池中A(石墨)电极的名称为_(填“正极”“负极”“阴极”或“阳极”)，总反应式为_。(3)当乙池中B极质量增加5.40 g时，甲池中理论上消耗O2的体积为_mL(标准状况)，丙池中_极析出_g铜。(4) 若丙池中电极不变，将其溶液换成NaCl溶液，电键闭合一段时间后，甲中溶液的pH将_(填“增大”“减小”或“不变”)；丙中溶液的pH将_(填“增大”“减小”或“不变”)，若将丙中溶液复原，需加入_。【答案】(1)原电池CH3OH6e+8OH=+6H2O(2)阳极4AgNO3+2H2O4Ag+O2+4HNO3(3)280 D 1.6(4)减小增大HCl【解析】(1)甲池为原电池，通入CH3OH的电极为负极，电极反应式为CH3OH6e+8OH=+6H2O。(2)乙池中为用惰性电极电解AgNO3溶液，其中A作阳极，B作阴极，总反应式为4AgNO3+2H2O4Ag+O2+4HNO3。(4)若丙池中电极不变，将其溶液换成NaCl溶液，根据丙中总反应式为2NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2，溶液pH增大，而甲中总反应式为2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O，溶液pH减小。9某化学兴趣小组在实验室利用质子酸甲醇燃料电池作电源，电解硫酸铜溶液。请回答下列问题：(1)通入氧气的电极为_(填“正极”或“负极”)，通入甲醇一极的电极反应式为_。(2)b电极上的现象为_。(3)假设硫酸铜溶液的体积为600 mL(电解前后溶液的体积变化忽略不计)，若消耗336 mL(标准状况)O2，则电解后硫酸铜溶液的pH为_。(4)若a、b均换成铜电极，则电解一段时间后硫酸铜溶液的浓度_(填“增大”“减小”或“不变”)。【答案】(1)正极 CH3OH6e+H2O=CO2+6H+ (2)石墨电极表面有紫红色固体析出 1(3)不变【解析】(1)氧气得到电子，通入氧气的电极为正极，通入甲醇一极是负极，甲醇失去电子，由于存在质子交换膜，所以电极反应式为CH3OH6e+H2O=CO2+6H+。(2)b电极与电源的负极相连，作阴极，溶液中的铜离子放电析出铜，电极上的现象为石墨电极表面有紫红色固体析出。(3)假设硫酸铜溶液的体积为600 mL(电解前后溶液的体积变化忽略不计)，336 mL(标准状况)O2的物质的量是0.015 mol，转移0.06 mol电子，则有0.06 mol氢氧根放电，产生0.06 mol氢离子，浓度是0.1 mol/L，则电解后硫酸铜溶液的pH为1。 (4)若a、b均换成铜电极，相当于电镀，则电解一段时间后硫酸铜溶液的浓度不变。10、认真观察下列装罝，回答下列问题：(1)装置B中Cu上发生的电极反应方程式为_；电池工作时，对盐桥中的K+、Cl的移动方向的表述正确的是_。A盐桥中的K+向左侧烧杯移动、Cl向右侧烧杯移动 B盐桥中的K+向右侧烧杯移动、Cl向左侧烧杯移动C盐桥中的K+、Cl都向左侧烧杯移动D盐桥中的K+、 Cl几乎都不移动(2)装置A中总反应的离子方程式为_。(3)若装置E的目的是在Cu材料上镀银，则X为_，极板N的材料为_；若装置E的目的是电解精炼铜，则极板_(填“M”或“N”)的材料为粗铜板(含少量锌、金和银)，该电极发生的电极反应式为_。(4)当装置A中Cu电极质量改变6.4 g时，装置D中产生的气体体积为_L(标准状况下)。【答案】(1)Cu2+2e=Cu A(1)Cu+2H+=Cu2+H2(3)AgNO3 Ag N Zn2e=Zn2+ Cu2e=Cu2+3.92【解析(1)B和C装置形成原电池，锌作负极，铜作正极，正极上铜离子得电子生成铜，电极反应式为：Cu2+2e=Cu，盐桥中的K+、Cl的移动方向为K+移向左侧正极，Cl移向右侧负极；(2)A连接电源，则A是电解池，左边Pt作阴极，右边Cu作阳极，阳极上Cu放电，阴极上氢离子放电，装置A中总反应的离子方程式为Cu+2H+Cu2+H2；(3)镀时，镀层作阳极，镀件作阴极，电解质溶液中阳离子和镀层金属相同，若装置D的目的是在某镀件上镀银，则X为硝酸银溶液，N作阳极，应该是银，若装置E电解精炼铜，则阳极N的材料为粗铜板发生氧化反应，反应式为Zn2e=Zn2+，Cu2e=Cu2+；(4)当装置A中Cu电极质量改变6.4 g时，n(Cu)=0.1 mol，则转移0.2 mol电子，装置D中n(NaCl)=0.1 mol，阳极首先发生2Cl2e=Cl2、其次发生4OH4e=2H2O+O2，则阳极首先生成0.05 molCl2，其次生成0.025 mol O2，阴极只发生2H+2e=H2，生成0.1 molH2，则总共生成0.175 mol气体，体积为0.175 mol22.4 L/mol=3.92 L。