河南省罗山高中2022届高三化学一轮复习2.2发展中的化学电源精盐时练2含解析新人教版必修2

2.2发展中的化学电源（2）1、大运会期间，深圳新能源汽车上有一种质子交换膜燃料电池，其工作原理如下图所示，下列叙述正确的是(　　)A．通入氧气的电极发生氧化反应B．通入氢气的电极为正极C．总反应式为O2＋2H22H2OD．正极的电极反应式为：O2＋4H＋＋4e－===2H2O【答案】D【解析】质子交换膜燃料电池中，H2作负极，发生氧化反应，电极反应式为H2－2e－===2H＋；O2作正极，发生还原反应，电极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O；燃料电池是将化学能转化为电能的装置，总反应式不能写“点燃”条件2、磷酸燃料电池是目前较为成熟的燃料电池，其基本组成和反应原理如下：下列说法不正确的是(　　)A．在改质器中主要发生的反应为CxHy＋xH2OxCO＋(x＋)H211\nB．移位反应器中CO(g)＋H2O(g)==CO2(g)＋H2(g)ΔH＞0，温度越高，CO转化速率越大C．负极排出的气体主要是CO2D．该电池正极的电极反应为O2＋4H＋＋4e－==2H2O【答案】B【解析】由题图可知，CxHy和H2O通过改质器后，生成CO和H2，A正确；触媒在合适温度下活性最强，高于或低于合适温度，催化活性都会降低或消失，B错误；由图看出C、D两项正确。3、锂离子电池已经成为应用最广泛的可充电电池。某种锂离子电池的结构示意图如图，其中两极区间的隔膜只允许Li＋通过。电池充电时的总反应化学方程式为：LiCoO2===Li1－xCoO2＋xLi。关于该电池的推论错误的是(　　)A．放电时，Li＋主要从负极区通过隔膜移向正极区B．放电时，负极反应xLi－xe－===xLi＋C．充电时，将电能转化为化学能D．充电时，负极(C)上锂元素被氧化【答案】D【解析】由题知放电时的反应为：Li1－xCoO2＋xLi===LiCoO2，则正极反应为：Li1－xCoO2＋xe－＋xLi＋===LiCoO2，负极反应为：xLi－xe－===xLi＋，Li＋主要从负极区通过隔膜移向正极区，A、B正确；充电过程是电能转化为化学能的过程，C正确；充电时负极(C)接的是外接电源的负极，此时C为阴极，电极反应应该是xLi＋＋xe－===xLi，锂元素被还原，D错误。4、化学与生活、社会密切相关。下列有关说法中，错误的是(　　)A．利用太阳能等清洁能源代替化石燃料，有利于节约资源、保护环境B．凡含有食品添加剂的食物对人体健康均有害，均不可食用C．为防止电池中的重金属污染土壤和水体，应积极开发废电池的综合利用D．提倡人们购物时尽量不用塑料袋，是为了减少白色污染【答案】B5、在下列装置中，MSO4和NSO4是两种常见金属的易溶盐。当K闭合时，SO42—从右到左通过交换膜移向M极，下列分析正确的是(）11\nA.溶液中c(M2+)减小B.N的电极反应式：N—2e-＝N2+C.X电极上有H2产生，发生还原反应D.反应过程中Y电极周围生成白色胶状沉淀【答案】C6、可用于电动汽车的铝-空气燃料电池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液，铝合金为负极，空气电极为正极。下列说法正确的是(　　)。A．以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时，正极反应都为O2＋2H2O＋4e－==4OH－B．以NaOH溶液为电解液时，负极反应为Al＋3OH－－3e－===Al(OH)3↓C．以NaOH溶液为电解液时，电池在工作过程中电解液的pH保持不变D．电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极【答案】A【解析】无论是NaOH溶液还是NaCl溶液，在正极上都是O2得到电子被还原结合H2O生成OH－，A正确；生成的Al(OH)3是两性氢氧化物，在碱溶液中发生反应生成[Al(OH)4]－，B错误；生成的Al(OH)3与NaOH反应生成Na[Al(OH)4]，消耗电解质中的NaOH，使电解液pH降低，C错误；原电池中，电子在外电路从负极流向正极，D错误。7、以氨作为燃料的固体氧化物(含有O2－)燃料电池，具有全固态结构、能量效率高的特点，另外氨气含氢量高，不含碳，易液化，方便运输和贮存，是很好的氢源载体。其工作原理如图所示，下列关于氨固体氧化物燃料电池的说法正确的是(　　)A．该电池工作时的总反应为4NH3＋5O2===4NO＋6H2OB．固体氧化物作为电池工作的电解质，其作用是让电子在电池内移动C．电池工作时，在接触面上发生的电极反应为2NH3＋3O2－－6e－===N2＋3H2OD．外电路的电流方向为从电极a流向电极b【答案】C【解析】A项，电池的总反应为4NH3＋3O2===2N2＋6H2O，错；B项，电子在外线路中移动，在电池内部进行定向移动的是离子，错；C项，电极a为电池的负极，发生氧化反应：2NH311\n＋3O2－－6e－===N2＋3H2O，正确；D项，a是负极，b是正极，外电路中的电流方向应该是从b流向a，错。8、Harbermann等设计出利用Desulfovibriodesulfurcan菌种生成的硫化物作为介体的微生物燃料电池，电池内部有质子通过，该系统不经任何维护可连续运行5年。该电池的负极反应式为S2－＋4H2O－8e－===SO＋8H＋。有关该电池的下列说法中正确的是(　　)A．若有1.12L氧气参与反应，则有0.2mol电子发生转移B．质子由正极移向负极C．该电池的总反应为S2－＋2O2===SOD．正极的电极反应式为2O2＋8e－＋4H2O===8OH－【答案】C【解析】A项没有注明标准状况，错误；质子应由负极移向正极，B错误；正极的电极反应式为2O2＋8H＋＋8e－===4H2O，D错误。9、铅蓄电池是一种用途极广的二次电池，其电池反应为：下列说法不正确的是A.放电时，负极质量增加B．充电时，应将外接直流电源的正极与蓄电池的铅电极相接C．放电时，正极反应为：D.铅蓄电池做电源电解Na2SO4溶液时，当有lmolO2产生时，消耗4molH2SO4【答案】B10、锌—空气电池可能成为未来的理想动力源，该电池的电解质溶液可以是酸性或碱性。在碱性溶液中该电池总反应可表示为：2Zn＋4NaOH＋O2===2Na2ZnO2＋2H2O。下列有关锌－空气电池说法正确的是A．碱性电解质溶液中正极反应式为：4OH－-4e－===O2↑＋2H2OB．碱性或酸性电解质溶液中，该电池正极反应式相同C．该电池工作时，Na＋移向负极D．每生成1molZnO转移电子数为2NA【答案】D11、生物燃料电池（BFC）是以有机物为燃料，直接或间接利用酶作为催化剂的一类特殊的燃料电池，其能量转化率高，是一种真正意义上的绿色电池，其工作原理如图所示。已知C1极的电极反应方程式为：C2H5OH+3H2O－12e－=2CO2+12H+。下列说法不正确的是（）A．C1极为电池负极，C2极为电池正极B．C2极的电极反应式为O2+4H++4e－=2H2OC．该生物燃料电池的总反应方程式为C2H5OH+3O2=2CO2+3H2OD．电池放电过程中电解质溶液的pH不变11\n【答案】D【解析】D项，因为反应中有水生成，电解质溶液会稀释，pH会改变。其他正确故选D。12、短周期元素W、X、Y和Z的原子序数依次增大。金属W是制备一种高效电池的重要材料，X原子的最外层电子数是内层电子数的2倍，元素Y的单质是常见的金属，可做海洋电池的负极材料。Z原子的质子数是同主族上一周期原子质子数的2倍。下列说法正确的是（）A．由金属W制备的高效电池可用NH4Cl溶液作电解质B．元素X与氢形成的化合物中不可能既有极性健又有非极性健C．元素Y、Z分别形成的简单离子，后者的离子半径较前者大mD．元素Y、Z的最高价氧化物对应的水化物之间不能反应【答案】C13、下图甲池和乙池中的四个电极都是铂电极，乙池溶液分层，上层溶液为盐溶液，呈中性。请根据图示判断下列有关说法正确的是（）A.甲池的电解池，乙池是原电池B.通入乙醇的铂电极反应式为C2H5OH+16OH-+12e-=2CO32-+11H2OC.反应一段时间后，两池溶液的pH均未变化D.假如乙池中加入NaI溶液，则在乙池反应过程中，可以观察到C电极周围的溶液呈现棕黄色，反应完毕后，用玻璃棒搅拌溶液，则下层溶液呈现紫红色，上层接近无色【答案】D【解析】由图可知甲池是乙醇燃料电池，是原电池，乙池则是电解池，A错误；在KOH做电解液的条件下，这个电池反应的总反应式为，C2H5OH+3O2+4KOH=2K2CO3+5H2O，正极反应为，3O2+6H2O+12e-=12OH-，两式相减可得正极反应式，B错误；甲池中乙醇燃烧产生的CO2会与KOH反应，溶液的pH发生改变，C错误；C与原电池正极相连，是电解池的阳极，I-放电，生成I2，黄色溶液，被CCl4萃取后，下层为有机层显紫色，上层为水层呈无色，D正确14、某实验兴趣小组设计如下微型实验装置。实验时，先断开S2，闭合S1，两极均有气泡产生；一段时间后，断开S1，闭合S2，发现电流表A的指针偏转，下列有关描述正确的是电解A.断开S2闭合S1时，总反应的离子方程式为：2H++2Cl－H2↑+Cl2↑B.断开S2闭合S1时，阳极附近溶液变红11\nC.断开S1闭合S2时，铜电极上的电极反应为：Cl2+2e-=2Cl－D.断开S1闭合S2时，石墨电极作正极【答案】D【解析】A总反应的离子方程式为2Cl-+2H2O==通电==2OH-+H2↑+Cl2↑B.断开S2闭合S1时，阴极附近溶液变红C.断开S1闭合S2时，铜电极上的电极反应为：2H++2e-=H2↑15、对下列实验的描述正确的是()A．图1所示的实验：根据检流计（G）中指针偏转的方向比较Zn、Cu的金属活泼性(检流计的偏转方向为电子流的流动方向)B．图2所示的实验：根据小试管中液面的变化判断铁钉发生析氢腐蚀C．图3所示的实验：根据温度计读数的变化用浓硫酸和NaOH反应测定中和热D．图4所示的实验：根据两试管中溶液颜色的变化(热水中变深、冰水中变浅)判断是放热反应【答案】A【解析】B：在弱酸性可中性环境中，铁发生吸氧腐蚀；C：测定中和热时应该用稀的酸碱溶液；D：正反应为吸热反应16、全钒液流电池是一种活性物质呈循环流动液态的电池，目前钒电池技术已经趋近成熟。如图是钒电池基本工作原理示意图：11\n请回答下列问题：(1)硫酸在电池技术和实验室中具有广泛的应用，在传统的铜锌原电池中，硫酸是____________，实验室中配制硫酸亚铁时需要加入少量硫酸，硫酸的作用是__________________。(2)钒电池是以溶解于一定浓度硫酸溶液中的不同价态的钒离子(V2＋、V3＋、VO2＋、VO)为正极和负极电极反应的活性物质，电池总反应为VO2＋＋V3＋＋H2OV2＋＋VO＋2H＋。放电时的正极反应式为____________________________，充电时的阴极反应式为______________________。放电过程中，电解液的pH________(选填“升高”“降低”或“不变”)。(3)钒电池基本工作原理示意图中“正极电解液”可能是________。a．VO、VO2＋混合液b．V3＋、V2＋混合液c．VO溶液d．VO2＋溶液e．V3＋溶液f．V2＋溶液(4)能够通过钒电池基本工作原理示意图中“隔膜”的离子是________。【答案】(1)电解质溶液　抑制硫酸亚铁的水解(2)VO＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O　V3＋＋e－===V2＋　升高　(3)acd　(4)H＋【解析】(1)传统的铜锌原电池中，锌与酸反应生成氢气，故硫酸为电解质溶液；硫酸亚铁容易水解，且水解显酸性，加入少量硫酸，可以抑制其水解变质。(2)正极反应是还原反应，由电池总反应可知放电时的正极反应为VO＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O；充电时，阴极反应为还原反应，故为V3＋得电子生成V2＋的反应。(3)充电时阳极反应式为VO2＋＋H2O－e－===VO＋2H＋，故充电完毕的正极电解液为VO溶液，而放电完毕的正极电解液为VO2＋溶液，故正极电解液可能是选项acd。(4)充电和放电过程中，正极电解液与负极电解液不能混合，起平衡电荷作用的是加入的酸，故H＋可以通过隔膜。17、由A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验。装置现象二价金属A不断溶解C的质量增加A上有气体产生根据实验现象回答下列问题：(1)装置甲中负极的电极反应式是_________________。(2)装置乙中正极的电极反应式是__________________________。(3)装置丙中溶液的pH__________(填“变大”“变小”或“不变”)。(4)四种金属活泼性由强到弱的顺序是_______________________________。11\n【答案】(1)A－2e－===A2＋　(2)Cu2＋＋2e－===Cu(3)变大　(4)D>A>B>C【解析】甲、乙、丙均为原电池装置。依据原电池原理，甲中A不断溶解，则A为负极、B为正极，活泼性A>B；乙中C极增重，即析出Cu，则B为负极，活泼性B>C；丙中A上有气体即H2产生，则A为正极，活泼性D>A，随着H＋的消耗，pH变大。18、理论上讲，任何自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。请利用反应“Cu＋2Ag+＝2Ag+Cu2+”设制一个化学电池（正极材料用碳棒），回答下列问题：该电池的电解质溶液是；负极发生反应（填“氧化”或“还原”），电极反应式【答案】(1)硝酸银，氧化反应，Cu-2e-＝Cu2+【解析】试题分析：原电池中较活泼的金属是负极，失去电子，发生氧化反应。电子经导线传递到正极，所以溶液中的阳离子向正极移动，正极得到电子，发生还原反应，据此可知铜是负极，失去电子，凡是氧化反应，电极反应式是Cu-2e-＝Cu2+。银离子在正极得到电子，因此电解质溶液应该是硝酸银溶液。考点：考查根据原电池的判断和电极反应式的书写点评：该题是高考中的常见题型，属于基础性试题的考查。试题难易适中，基础性强，侧重考查学生灵活运用原电池原理解决实际问题的能力，有利于提高学生的逻辑推理能力和学习效率。该题的关键是明确原电池的工作原理，然后结合题意灵活运用即可。19、以甲醇、空气和氢氧化钾溶液为原料，金属铂为电极可构成普通的燃料电池。该电池的负极上的电极反应式为____________【答案】CH3OH-8e－＋8OH－====CO32－＋6H2O【解析】试题分析：以甲醇、空气、氢氧化钾溶液为原料，石墨为电极可构成燃料电池，正极反应为：3O2+12H2O+12e-=12OH-，总反应式为：2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O，两式相减，负极反应为：CH3OH-8e－＋8OH－====CO32－＋6H2O。考点：电极反应式的书写点评：本题考查的是电极反应式的书写的相关知识，题目难度不大，注意基础知识的学习、掌握及应用。20、按下列要求自制铜-镁简易电池，并回答有关问题。a.用砂纸擦净一块铜片和镁条。b.用盐酸溶液浸湿一张滤纸，把浸湿的滤纸放在镁条上。c.把滤纸和镁条并放在一块塑料板上。11\nd.把镁条连接到电流计的一个端钮e.把铜片压在滤纸上。f.把铜片连接到电流计的另一个端钮。g.观察电流表指针变化。请回答下列问题。（1）在以上简易电池中，是负极,电极反应式，是正极，电极反应式。（2）在以上电池中，电子由经流向。【答案】(1)MgMg-2e-=Mg2+Cu2H++2e_=H2↑(2)负极（或镁极板），导线或外电路或电流计，正极（或铜极板）【解析】试题分析：原电池中较活泼的金属是负极，失去电子，发生氧化反应。电子经导线传递到正极，所以溶液中的阳离子向正极移动，正极得到电子，发生还原反应。镁的金属性强于铜，则镁是负极，失去电子，电极反应式是Mg-2e-=Mg2+；铜是正极，溶液中的氢离子得到电子，电极反应式是2H++2e_=H2↑。（2）该原电池中，电子由负极（或镁极板）经导线或外电路或电流计流向正极（或铜极板）。考点：考查原电池应用的有关判断点评：该题是高考中的常见题型，属于中等难度的试题。试题基础性强，侧重对学生能力的培养和解题方法的指导与训练。该题的关键是明确原电池的工作原理，然后结合题意灵活运用即可。21、铅蓄电池是典型的可充型电池，它的正负极格板是惰性材料，电池总反应式为：Pb+PbO2+4H++2SO42-2PbSO4+2H2O放电时正极的电极反应式是________________；电解液中H2SO4的浓度将变________；当外电路通过1mol电子时，理论上负极板的质量增加______g，消耗H2SO4物质的量________mol。【答案】PbO2＋2e－＋4H+＋SO42-＝PbSO4＋2H2O；小；48；1【解析】试题分析：原电池中较活泼的金属是负极，失去电子，发生氧化反应。电子经导线传递到正极，所以溶液中的阳离子向正极移动，正极得到电子，发生还原反应。又因为放电相当于是原电池，所以根据反应式可知，二氧化铅是正极，电极反应式是PbO2＋2e－＋4H+＋SO42-＝PbSO4＋2H2O。放电消耗硫酸，所以电解液中H2SO4的浓度将变小。负极是铅失去电子，1mol铅失去2mol电子，所以当外电路通过1mol电子时，负极生成0.5mol硫酸铅，则理论上负极板的质量增加0.5mol×96g/mol＝48g。根据总的反应式可知消耗H2SO4物质的量1mol。考点：考查铅蓄电池的有关计算以及电极反应式的书写点评：该题是高考中的常见题型和重要考点，属于中等难度的试题考查，难度不大。试题基础性强，侧重对学生基础知识的巩固和训练，有利于培养学生的逻辑推理能力和应试能力，该题的关键是利用好几种守恒关系，即质量守恒定律、电子得失守恒和原子守恒等。22、人们应用原电池原理制作了多种电池，以满足不同的需要。以下每小题中的电池广泛使用于日常生活、生产和科学技术等方面，请根据题中提供的信息，填写空格。（1）蓄电池在放电时起原电池作用，在充电时起电解池的作用。铅蓄电池在放电时发生的电池反应式为：Pb+PbO2+2H2SO4＝2PbSO4+2H2O。负极反应式为______________________________。正极反应式为______________________________。（2）铁、铜、铝是生活中使用广泛的金属，FeCl3溶液常用于腐蚀印刷电路铜板，其反应过程的离子方程式为11\n，若将此反应设计成原电池，则负极所用电极材料为____________________，正极反应式为____________________。（3）将铝片和铜片用导线相连，一组插入浓硝酸中，一组插入烧碱溶液中，分别形成了原电池，在这两个原电池中，负极分别为__________。A．铝片、铜片B．铜片、铝片C．铝片、铝片D．铜片、铜片写出插入烧碱溶液中形成原电池的负极反应式：。（4）燃料电池是一种高效、环境友好的供电装置，如图是甲烷燃料电池原理示意图，回答下列问题：①电池的负极是__________（填“a”或“b”），该极的电极反应式是：________________。②电池工作一段时间后电解质溶液的pH_________（填“增大”、“减小”或“不变”）。【答案】（1）Pb＋SO42-–2e-=PbSO4PbO2＋SO42-＋4H+＋2e-=PbSO4＋2H2O（2）2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+CuFe3++e-=Fe2+（3）B，Al+4OH-–3e-＝AlO2-+2H2O（4）①a，CH4＋10OH－–8e－＝CO32+＋7H2O②减小【解析】试题分析：（1）原电池中较活泼的金属是负极，失去电子，发生氧化反应。电子经导线传递到正极，所以溶液中的阳离子向正极移动，正极得到电子，发生还原反应。所以根据总的反应式可知，Pb是负极，失去电子，二氧化铅是正极得到电子，因此电极反应式分别是，负极：Pb＋SO42-–2e-=PbSO4，正极：PbO2＋SO42-＋4H+＋2e-=PbSO4＋2H2O。（2）氯化铁和铜反应的离子方程式是2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+，所以如果要将该反应设计成原电池，则负极应该是铜，正极是铁离子得到电子，则正极反应式为Fe3++e-=Fe2+。（3）铝在浓硝酸中发生钝化，所以此时铝是正极，铜是负极。而在氢氧化钠溶液中，铜和氢氧化钠不反应，所以铝是负极，铜是正极，答案选B。其中插入烧碱溶液中形成原电池的负极反应式Al+4OH-–3e-＝AlO2-+2H2O。（4）①甲烷失去电子，所以在负极通入，因此电池的负极是a。由于电解质是氢氧化钠溶液，所以电极反应式是CH4＋10OH－–8e－＝CO32+＋7H2O。②由于反应中有碳酸钠生成，消耗氢氧化钠，所以电池工作一段时间后电解质溶液的pH减小。考点：考查原电池的有关判断、电极反应式的书写以及有关计算点评：该题是高考中的常见题型，属于中等难度的试题。试题注重基础，难易适中，侧重对学生基础知识的巩固与训练，有利于培养学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力。该题的关键是明确原电池的工作原理，并能结合题意具体问题、具体分析即可。23、一种常用的电池是锂电池（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量）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：Li+MnO2LiMnO2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剂配制，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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。11\n【答案】锂的摩尔质量小；2Li＋2H2O2LiOH＋H2↑【解析】根据题中所给信息分析，本题重点考察的是化学电池的有关知识。24、下图是两个电池外壳上的说明文字某型号进口电池某型号国产电池RECHARGEABLE1.2V500mAh　STANDARDCHARGE15hat50mAGNY0.6(KR-AA)1.2V600mAhRECHARGEABLESTANDARDCHARGE15hat60mA上述进口电池的电动势是　　　伏。上述国产电池最多可放出　　　毫安时的电量：若该电池平均工作电流为0.03安，则最多可使用　　　小时。【答案】1.2；60；20【解析】根据题中所给信息分析，本题重点考察的是化学电池的有关知识。25、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　　　　　　　　　　　　　　。【答案】Ni(OH)2和Cd(OH)2能溶于酸性溶液。【解析】根据题中所给信息分析，本题重点考察的是化学电池跟环境污染的有关知识。11