精修版高考化学专题复习：限时自测27原电池 化学电源.doc

精品文档高考化学课后限时自测(二十七)(时间：45分钟满分：100分)一、选择题(每小题5分，共50分)1下列有关原电池的叙述中错误的是()A原电池是将化学能转化为电能的装置B用导线连接的两种不同金属同时插入液体中，能形成原电池C在原电池中，电子流出的一极是负极，发生氧化反应D在原电池放电时，电解质溶液中的阳离子向正极移动【解析】B选项，液体不一定导电、也不一定能形成自发进行的氧化还原反应，错误。【答案】B2.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Zn2e=Zn2BPt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，2Fe32e=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】D3.某原电池装置如图所示。下列有关叙述中，正确的是()AFe作正极，发生氧化反应B负极反应：2H2e=H2C工作一段时间后，两烧杯中溶液pH均不变D工作一段时间后，NaCl溶液中c(Cl)增大【解析】A项，Fe作负极，发生氧化反应，不正确；B项，负极反应为：Fe2e=Fe2，故不正确；C项，因为正极反应为：2H2e=H2，故右侧烧杯中溶液的pH增大，不正确；D项，因为在原电池中阴离子向负极移动，故NaCl溶液中c(Cl)增大，正确。【答案】D4.镁­过氧化氢燃料电池具有能量高、安全方便等优点，其总反应为MgH2O2H2SO4=MgSO42H2O，结构示意图如右图所示。下列关于该电池的叙述正确的是()A电池内部可以使用MnO2作填料B电池工作时，H向Mg电极移动C电池工作时，正极的电极反应式为Mg2e=Mg2D电池工作时，电解质溶液的pH将不断变大【解析】MnO2可催化H2O2分解，A项错误；电解质溶液中的阳离子向正极移动，镁作为负极，B项错误；此反应式为负极反应，C项错误；硫酸参与正极反应，则电解质溶液的酸性减弱，pH增大，D项正确。【答案】D5下列叙述正确的是() 图1图2图3A如图1所示，若铜中含有杂质银，可形成原电池，且铜作负极B如图2所示当有0.1 mol电子转移时，有0.1 mol Cu2O生成C基于绿色化学理念设计的制取Cu2O的电解池示意图如图2所示，铜电极发生还原反应D若图3所示的装置中发生Cu2Fe3=Cu22Fe2的反应，则X极是负极，Y极的材料名称可以是铜【解析】A项，铜可与Fe3发生反应Cu2Fe3=Cu22Fe2，铜被氧化，发生失电子反应，若含有不活泼金属银，则可形成原电池，铜作负极，加快反应速率，正确；B项，若有0.1 mol电子转移时，有0.05 mol Cu2O生成，错误；C项，铜电极应发生失电子氧化反应，错误；D项，X极应为铜，Y极不能为铜，错误。【答案】A6.如图是铅蓄电池充、放电时的工作示意图，已知放电时电池反应为：PbO2Pb4H2SO=2PbSO42H2O。下列有关说法正确的是()AK与N相接时，能量由电能转化为化学能BK与N相接时，H向负极区迁移CK与M连接时，所用电源的a极为负极DK与M相接时，电子流向为PbabPbO2Pb【解析】K与N相接时，实际上是铅蓄电池的工作过程，能量由化学能转化为电能，负极发生失电子氧化反应，阳离子移向正极，A、B项错误；K与M连接时，实际上为电池的充电过程，电池正极与外接电源正极相接，电池负极必须与外接电源负极相接，Pb电极为负极，故电源a极为负极，C项正确；在原电池内部或电解池内部的电解质溶液中，只有阴、阳离子的定向移动，没有电子的流动，D项错误。【答案】C7某新型碱性可充电电池能长时间保持稳定的放电电压。该电池的总反应为3Zn2K2FeO48H2O3Zn(OH)22Fe(OH)34KOH，以下说法错误的是()A电池放电是将化学能转化成电能的过程B放电时正极反应为FeO4H2O3e=Fe(OH)35OHC充电时电池的负极接外电源的正极D充电时电解质溶液中的阴离子向阳极定向移动【解析】由电池的总反应可知放电时的负极反应为Zn2OH2e=Zn(OH)2，正极反应为FeO4H2O3e=Fe(OH)35OH，B正确。充电时原电池的负极应接外电源负极，C错误。充电是电解的过程，电解质溶液中的阴离子移向阳极，D正确。【答案】C8(2014·浙江省部分重点中学高三联考)高效能电池的研发制约电动汽车的推广。有一种新型的燃料电池，它以多孔镍板为电极插入KOH溶液中，然后分别向两极通入乙烷和氧气，其总反应式为：2C2H67O28KOH=4K2CO310H2O，有关此电池的推断正确的是()A负极反应为：14H2O7O228e=28OHB放电过程中KOH的物质的量浓度不变C每消耗1 mol C2H6，则电路上转移的电子为14 molD放电一段时间后，负极周围的pH升高【解析】从反应总方程式看，C2H6发生氧化反应为负极反应，O2发生还原反应为正极反应，反应过程中KOH浓度减小，A、B项错误；7 mol O2得28 mol电子，根据电子守恒消耗1 mol C2H6转移电子14 mol，C项正确；负极反应：C2H614e18OH=2CO12H2O，该极区pH降低。【答案】C9(2014·湖北八校高三第一次联考)镍镉(Ni­Cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行：Cd2NiO(OH)2H2OCd(OH)22Ni(OH)2有关该电池的说法正确的是()A充电时阳极反应：Ni(OH)2eOH=NiO(OH)H2OB充电过程是化学能转化为电能的过程C放电时负极附近溶液的碱性不变D放电时电解质溶液中的OH向正极移动【解析】充电过程是电能转化为化学能的过程，B错。放电时负极附近溶液的碱性减弱，因Cd2结合了溶液中OH，同时溶液中的OH向负极移动，C、D错。【答案】A10(2014·广东中山中学高三期末)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负极反应为CH410OH8e=CO7H2OC放电时正极发生氧化反应，外电路中电子从正极流向负极D随着放电的进行，溶液的pH保持不变【解析】负极为CH4放电，发生氧化反应，所给反应为正极反应，A项错误；注意碱性条件下，生成的是CO，而不是CO2，B项正确；正极发生还原反应，电子从负极流向正极，C项错误；电解质溶液参与了反应，则pH减小，D项错误。【答案】B二、非选择题(共50分)11(12分)(1)A、B、C三个烧杯中分别盛有相同物质的量浓度的稀硫酸。B中Sn极的电极反应式为_，Sn极附近溶液的pH_(填“增大”、“减小”或“不变”)。C中总反应离子方程式为_。比较A、B、C中铁被腐蚀的速率，由快到慢的顺序是_。(2)如图是甲烷燃料电池原理示意图，回答下列问题：电池的负极是_(填“a”或“b”)电极，该极的电极反应是：_。电池工作一段时间后电解质溶液的pH_(填“增大”、“减小”或“不变”)。【解析】(1)B、C中均形成了原电池，在B中Fe作负极，腐蚀速率加快，在C中Zn作负极，而Fe被保护了起来，故被腐蚀的速率最慢。(2)CH4在反应时失去电子，故a电极是电池的负极。电极反应式可用总反应式CH42OH2O2=CO3H2O和正极反应式：O22H2O4e=4OH做差而得。由于电池工作过程中会消耗OH，故一段时间后，电解质溶液的pH会减小。【答案】(1)2H2e=H2增大Zn2H=Zn2H2B>A>C(2)aCH410OH8e=CO7H2O减小12(12分)近几年开发的甲醇燃料电池是采用铂作电极催化剂，电池中的质子交换膜只允许质子和水分子通过。其工作原理的示意图如下：甲醇燃料电池工作原理示意图请回答下列问题：(1)Pt(a)电极是电池的_极，电极反应为_；Pt(b)电极发生_反应(填“氧化”或“还原”)，电极反应为_。(2)电池的总反应方程式为_。(3)如果该电池工作时电路中通过2 mol电子，则消耗的CH3OH有_mol。【解析】从示意图中可以看出电极Pt(a)原料是CH3OH和水，反应后产物为CO2和H，CH3OH中碳元素化合价为2价。升高到CO2中4价，说明Pt(a)电极上CH3OH失去电子，电极Pt(a)是负极，则电极Pt(b)是正极，Pt(b)电极原料是O2和H，反应后的产物为H2O，氧元素化合价由02，发生还原反应，因为电解质溶液是稀H2SO4，可以写出电池总反应为2CH3OH3O2=2CO24H2O，再写出较为简单的正极反应：3O212e12H=6H2O，用总反应减去正极反应即可得到负极的电极反应为：2CH3OH2H2O12e=2CO212H。【答案】(1)负CH3OHH2O6e=CO26H还原O24H4e=2H2O(2)2CH3OH3O2=2CO24H2O(3)13(12分)(2014·郑州市高三第一次模拟)氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。如图为电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定。请回答：(1)氢氧燃料电池的能量转化的主要形式是_，在导线中电子流动方向为_(用a、b表示)。(2)负极反应式为_。(3)电极表面镀铂粉的原因是_。(4)该电池工作时，H2和O2连续由外部供给，电池可连续不断提供电能。因此，大量安全储氢是关键技术之一。金属锂是一种重要的储氢材料，吸氢和放氢原理如下：.2LiH22LiH.LiHH2O=LiOHH2反应中的还原剂是_，反应中的氧化剂是_。已知LiH固体密度为0.82 g/cm3，用锂吸收224 L(标准状况)H2，生成的LiH体积与被吸收的H2体积比为_。由生成的LiH与H2O作用，放出的H2用作电池燃料，若能量转化率为80%，则导线中通过电子的物质的量为_mol。【解析】(2)负极H2被氧化，写反应式时要注意电解质溶液的组成。(4)2LiH22LiH224 L16 g吸收224 L H2时，生成的LiH的质量为160 g，LiH体积与被吸收的H2体积比为：224 L11 148。LiHH2O=LiOHH28 g1 mol160 g LiH与H2O作用生成20 mol H2，H2完全被氧化失40 mol电子，若能量转化率为80%，则导线中通过的电子的物质的量为40 mol×80%32 mol。【答案】(1)由化学能转变为电能由a到b(2)2H24OH4e=4H2O(或H22OH2e=2H2O)(3)增大电极单位面积吸附H2、O2分子数，加快电极反应速率(4)LiH2O11 148或8.71×1043214(14分)以天然气(假设杂质不参与反应)为原料的燃料电池示意图如图所示。(1)放电时，正极的电极反应式为_。(2)假设装置中盛装100.0 mL 3.0 mol·L1 KOH溶液，放电时参与反应的氧气在标准状况下体积为8 960 mL。放电完毕后，电解质溶液中各离子浓度的大小关系为_。(3)磷酸亚铁锂(LiFePO4)电池具有稳定性高、安全、对环境友好等优点。电池总反应式为FePO4LiLiFePO4，电池的正极材料是LiFePO4，负极材料是石墨，含Li导电固体为电解质。向电池中加入硫酸以提高电解质的导电性可行吗？_(填“可行”或“不可行”)，理由是_；电池充电时，石墨电极应接直流电源的_极；电池放电时的正极反应式为_。【解析】(1)甲烷发生氧化反应，氧气发生还原反应，所以a极为负极，b极为正极。正极的电极反应式为O24e2H2O=4OH，负极氧化产物可能是碳酸钾，也可能是碳酸氢钾，所以负极反应式为CH48e9OH=HCO6H2O或CH48e10OH=CO7H2O。(2)n(KOH)0.1 L×3.0 mol·L10.3 mol，n(O2)0.4 mol，由CH42O22KOH=K2CO33H2O或CH42O2KOH=KHCO32H2O知，需要甲烷0.2 mol，则生成的碳酸钾和碳酸氢钾都为0.1 mol。因为碳酸氢钾以水解为主，溶液呈碱性。放电完毕后，电解质溶液中各离子浓度大小关系为c(K)>c(HCO)>c(CO)>c(OH)>c(H)。(3)锂能与硫酸反应，会破坏电池结构；电池充电时，阴极发生还原反应，即可以使得Lie=Li，说明石墨电极必须接直流电源负极。根据电池总反应式，放电时正极上FePO4发生还原反应，可确定电池正极反应式为FePO4Lie=LiFePO4。【答案】(1)O24e2H2O=4OH(2)c(K)>c(HCO)>c(CO)>c(OH)>c(H)(3)不可行锂会与硫酸发生反应，破坏电池结构负FePO4Lie=LiFePO4