【高考领航】2022年高考化学总复习 6.3 化学能转化为电能 电池练习 鲁科版必修1

【高考领航】2022年高考化学总复习6.3化学能转化为电能电池练习鲁科版必修11．下列各装置中，在铜电极上不能产生气泡的是(　　)答案：B2．下列有关电池的说法中正确的是(　　)A．太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅B．铜锌原电池工作时，电子从铜电极沿外电路流向锌电极C．氢氧燃料电池工作时，氢气在正极被氧化D．锌锰干电池中，锌电极是负极解析：A太阳能的光电转换材料的主要成分是晶体硅；B项电子从锌流向铜；C项氢氧燃料电池中氢在负极发生氧化反应。答案：D3．可以将反应Zn＋Br2===ZnBr2设计成蓄电池，下列4个电极反应①Br2＋2e－―→2Br－②2Br－―→Br2＋2e－　③Zn―→Zn2＋＋2e－④Zn2＋＋2e－―→Zn其中表示充电时的阳极反应和放电时的负极反应的分别是(　　)A．②和③　　　　　　B．②和①C．③和①D．④和①解析：充电时阳极上Br－发生氧化反应，放电时负极上Zn发生氧化反应。答案：A4．工业上利用氢气在氯气中燃烧，所得产物再溶于水的方法制得盐酸，流程复杂且造成能量浪费。有人设想利用原电池原理直接制备盐酸的同时，获取电能，假设这种想法可行，下列说法肯定错误的是(　　)A．两极材料都用石墨，用稀盐酸做电解质溶液B．通入氢气的电极为原电池的正极C．电解质溶液中的阴离子向通氢气的电极移动D．通氯气的电极反应式为Cl2＋2e－―→2Cl－答案：B5．以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。关于该电池的叙述正确的是(　　)7\nA．该电池能够在高温下工作B．电池的负极反应为：C6H12O6＋6H2O―→6CO2↑＋24H＋＋24e－C．放电过程中，H＋从正极区向负极区迁移D．在电池反应中，每消耗1mol氧气，理论上能生成标准状况下CO2气体L解析：该燃料电池为微生物燃料电池，微生物的主要成分为蛋白质，在高温下蛋白质会变性，所以该电池不能在高温下工作，A不正确；该燃料电池的原理为C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O，根据总反应方程式可书写出电极反应方程式，负极为C6H12O6＋6H2O―→6CO2↑＋24H＋＋24e－，正极为6O2＋24H＋＋24e－―→12H2O，B正确；从电极反应式可知H＋应从负极区移向正极区，C不正确；从总反应方程式可得每生成1molCO2应消耗1molO2，D不正确。答案：B6．如图装置中，U形管内为红墨水，a、b试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液，各加入生铁块，放置一段时间。下列有关描述错误的是(　　)A．生铁块中的碳是原电池的正极B．红墨水柱两边的液面变为左低右高C．两试管中相同的电极反应式是：Fe―→Fe2＋＋2e－D．a试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀解析：Fe与碳及电解质溶液形成原电池，Fe是负极：Fe―→Fe2＋＋2e－；C是正极，在a中发生吸氧腐蚀，a中压强减小；b中发生析氢腐蚀，正极2H＋＋2e－―→H2↑，由于放出H2，b管中压强增大，故U形管中的红墨水应是左高右低。答案：B7．下列叙述不正确的是(　　)A．铁表面镀锌，铁作阳极B．船底镶嵌锌块，锌作负极，以防船体被腐蚀C．钢铁吸氧腐蚀的正极反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－D．工业上电解饱和食盐水的阳极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑解析：A项，铁表面镀锌是应用电解原理，镀件铁与电源的负极相连作阴极，镀层金属锌与电源的正极相连作阳极，A项错误；B项，船底镶嵌锌块是应用原电池原理，活泼金属作负极被氧化，铁作正极得到保护。7\n答案：A8．铅蓄电池的工作原理为：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O研读下图，下列判断不正确的是(　　)A．K闭合时，d电极反应式：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SOB．当电路中转移0.2mol电子时，Ⅰ中消耗的H2SO4为0.2molC．K闭合时，Ⅱ中SO向c电极迁移D．K闭合一段时间后，Ⅱ可单独作为原电池，d电极为正极解析：由图示关系可知，Ⅰ池为原电池，Ⅱ池为电解池，a极为正极，b极为负极，K闭合后，c极为阴极，d极为阳极，因电极材料为PbSO4，结合铅蓄电池的工作原理，可判断d极发生的电极反应式为PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO，A项正确；由题给方程式可判断，当电路中转移0.2mol电子时，Ⅰ中消耗的H2SO4为0.2mol，B项正确；电解池工作时，阴离子移向阳极，即d电极，故C项错误；因Ⅱ池反应为：2PbSO4＋2H2OPb＋PbO2＋2H2SO4，因此K闭合一段时间后，Ⅱ池可作为原电池对外供电，其中析出的铅附着在c极上作负极，析出的PbO2附着在d极上作正极，D项正确。答案：C9．超晶格电解质的氧离子(O2－)导电率较常规的燃料电池器件高出近1亿倍，可有效地提高燃料电池效率。用该超晶格材料作为某燃料电池的电解质，并在一极通入空气，另一极通入H2。下列对该燃料电池的说法中正确的是(　　)A．在超晶格电解质中，O2－由负极移向正极B．通入空气的一极为负极C．正极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－―→4OH－D．负极的电极反应式为H2＋O2－―→H2O＋2e－解析：负极反应：H2＋O2－―→H2O＋2e－，正极反应：O2＋4e－―→2O2－，O2－由正极移向负极，只有D项正确。答案：D10．Zn－MnO2干电池应用广泛，其电解质溶液是ZnCl2－NH4Cl混合溶液。(1)该电池的负极材料是________。电池工作时，电子流向________(填“正极”或“负极”)。7\n(2)若ZnCl2－NH4Cl混合溶液中含有杂质Cu2＋，会加速某电极的腐蚀，其主要原因是________。欲除去Cu2＋，最好选用下列试剂中的________(填代号)。a．NaOH　　b．Znc．Fe　　　d．NH3·H2O(3)MnO2的生产方法之一是以石墨为电极，电解酸化的MnSO4溶液。阴极的电极反应式是________。若电解电路中通过2mol电子，MnO2的理论产量为________g。解析：(1)由原电池原理可知，负极材料是Zn，电池工作时，电子由负极经外电路流向正极。(2)在金属活动性顺序表中，Cu排在Zn的后面，Cu2＋能将Zn氧化为Zn2＋，从而使Zn电极受到腐蚀，利用反应Cu2＋＋Zn===Cu＋Zn2＋，可用Zn除去Cu2＋，另外几种试剂在除Cu2＋时会引入杂质。(3)电解时阴极发生还原反应，溶液中的H＋在阴极得电子被还原。由关系式Mn2＋―→MnO2―→2e－可得电路中通过2mol电子时，MnO2的理论产量为87g。答案：(1)Zn(或锌)　正极(2)锌与还原出的铜构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀　b(3)2H＋＋2e－―→H2↑　8711．某化学过程的示意图如图所示，在装置工作过程中，甲池的总反应式为：2CH3OH＋3O2＋4NaOH===2Na2CO3＋6H2O。试回答下列问题：(1)甲池溶液中的Na＋移向________(填“a”或“b”)电极；乙池溶液中的Na＋移向________(填“A”或“B”)电极。(2)电极A的名称为_______________________________________________________。(3)电极b上发生的电极反应为______________________________________________。(4)乙池中发生反应的离子方程式为_________________________________________。(5)当乙池中电极A处得到0.71g产物时，甲池中理论上消耗O2________mL(标准状况下)。解析：(1)甲池中OH－移向a极生成CO，Na＋移向b极；乙池中A为阳极，B为阴极，故Na＋移向B极。(3)b极反应为O2得电子转化为OH－。(4)乙池中电解饱和NaCl溶液得到NaOH、H2和Cl2。(5)A处得到0.71gCl2，转移0.02mole－，根据电子守恒，需O2的量为×22.47\nL/mol＝112mL。答案：(1)b　B(2)阳极(3)O2＋2H2O＋4e－===4OH－(4)2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－(5)11212．对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命。(1)以下为铝材表面处理的一种方法：铝材　槽液①碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜，碱洗时常有气泡冒出，原因是________(用离子方程式表示)。为将碱洗槽液中的铝以沉淀形式回收，最好向槽液中加入下列试剂中的________。a．NH3　　b．CO2c．NaOH　　d．HNO3②以铝材为阳极，在H2SO4溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应式为________。取少量废电解液加入NaHCO3溶液后产生气泡和白色沉淀，产生沉淀的原因是___________________________________________________________________。(2)镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是____________________________________________________。(3)利用右图装置，可以模拟铁的电化学防护。若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于________处。若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为________。解析：(1)①铝与碱反应产生H2，离子方程式为2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑，通CO2气体，可以让溶液中的[Al(OH)4]－全部转化为Al(OH)3沉淀。②阳极材料是铝，属于活性电极，电极本身参与反应，反应过程中失去电子而生成Al2O3。电解质溶液是稀硫酸，溶液中的水为金属铝提供了氧元素，所以电极反应式为2Al＋3H2O===Al2O3＋6e－＋6H＋，电解后的溶液中含有大量H＋和少量Al3＋，加入NaHCO3消耗H＋产生CO2气体，Al3＋的水解平衡向右移动，产生Al(OH)3沉淀。(2)电镀时，镀件做阴极，镀层金属做阳极，镀层金属的盐溶液做电解液。(3)X为碳棒时，接M时，Fe做负极，被腐蚀；接N时，Fe做阴极，被保护。X为Zn时，接M时，形成原电池，Zn为负极，Fe为正极，属牺牲阳极的阴极保护法。答案：(1)①2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑(或2Al＋2OH－＋7\n2H2O===2AlO＋3H2↑)　b②2Al＋3H2O===Al2O3＋6H＋＋6e－　HCO与H＋反应使H＋浓度减小，使Al3＋的水解平衡向右移动，产生Al(OH)3沉淀(2)补充溶液中的Cu2＋，保持溶液中的Cu2＋浓度恒定(3)N　牺牲阳极的阴极保护法13．家用炒菜铁锅用水清洗放置后，出现红棕色的锈斑，某同学根据相关原理做了模拟实验，并对若干问题进行了探究。(1)该同学准备了下列实验用品：20%NaCl溶液、纯铁丝、碳棒、U型管、导线等；请你帮他设计一个实验模拟铁的吸氧腐蚀(用装置图表示，装置图画在线框内)，并写出两极的电极反应式。负极：__________________________________________________________________。正极：____________________________________________________________________。(2)请用酚酞溶液、KSCN溶液、新制氯水作试剂检验两极产物，简述操作步骤，并写出检验负极产物时发生的离子反应方程式。________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(3)以下措施不能使上述装置中铁的腐蚀速率加快的是________。A．20%的NaCl溶液用蒸馏水稀释至10%B．向插有碳棒一端的溶液中通入O2C．向插入碳棒的U型管一端滴加稀H2SO4溶液D．向插入碳棒的U型管一端滴加CuSO4溶液(4)目前我国许多大型铜质文物露天放置腐蚀严重，在不影响观瞻效果的条件下，除用加保护层法保护外，请你再提出一项简单而有效的保护方法并简述其保护原理：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案：(1)7\n负极：2Fe―→2Fe2＋＋4e－正极：O2＋4e－＋2H2O―→4OH－(2)上述反应数分钟取出电极后，向插入铁丝的一端滴入1～2滴KSCN溶液未显色，再滴入氯水显红色，证明负极有Fe2＋生成，相关离子方程式为：2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－；Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3。向插入碳棒的一端滴入酚酞溶液，溶液显红色，证明有OH－生成。(3)A(4)将铁块(或锌块)连接文物底座并埋入地下，定期更换；原理是：使文物成为原电池的正极(或使铜文物用导线连接直流电源的负极，正极用导线连接埋入地下的导体。原理是：使文物成为电解池的阴极)7