【步步高】2022届高考化学一轮复习 6-3 化学能转化为电能 电池

第三讲化学能转化为电能——电池一、选择题1．将纯锌片和纯铜片按如图所示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是(　　)　　　　　　　　　　　　　　　　　　A．两烧杯中铜片表面均无气泡产生B．甲中铜片是正极，乙中铜片是负极C．两烧杯中溶液的pH均增大D．产生气泡的速率甲比乙慢解析　因乙杯中锌片和铜片没有接触，故不能构成原电池，A、B皆错；因甲烧杯中Zn、Cu用导线连接后构成原电池，加快了Zn的溶解，故D错；又因两杯中的Zn都能与稀H2SO4反应产生H2而消耗H＋，故C正确。答案　C2．下列化学电池不易造成环境污染的是(　　)A．氢氧燃料电池B．锌锰电池C．镍镉电池D．铅蓄电池解析　重金属离子都会造成污染。答案　A3．某小组为研究电化学原理，设计如图装置。下列叙述不正确的是(　　)A．a和b不连接时，铁片上会有金属铜析出B．a和b用导线连接时，铜片上发生的反应为：Cu2＋＋2e－===CuC．无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色D．a和b分别连接直流电源正、负极，电压足够大时，Cu2＋向铜电极移动解析　a和b不连接时，铁与CuSO4溶液发生反应：Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu，A项正确；a和b用导线连接时，组成了原电池，Fe为负极，Cu为正极，铜片上发生还原反应：Cu2＋＋2e－===Cu，铁片上发生氧化反应：Fe－2e－===Fe2＋，B项正确；通过以上分析可知，无论a和b是否连接，均发生反应：Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu，故溶液均从蓝色(Cu2＋的颜色)逐渐变成浅绿色(Fe2＋的颜色)，C项正确；a和b分别连接直流电源正、负6\n极时，构成电解池，铜片为阳极，铁片为阴极，Cu2＋应向阴极(铁电极)移动，D项错误。答案　D4．X、Y、Z都是金属，把X投入Z的硝酸盐溶液中，X的表面有Z析出，X与Y组成原电池时，Y为电池的负极，X、Y、Z三种金属的活泼性顺序为(　　)A．X>Y>ZB．X>Z>YC．Y>X>ZD．Y>Z>X解析　X投入Z的硝酸盐溶液中，X的表面有Z析出，说明活泼性X>Z；X与Y组成原电池时，Y为电池的负极，说明Y>X，因此X、Y、Z三种金属的活泼性顺序为Y>X>Z。答案　C5．结合下图判断，下列叙述正确的是(　　)A．Ⅰ和Ⅱ中正极均被保护B．Ⅰ和Ⅱ中负极反应均是Fe－2e－===Fe2＋C．Ⅰ和Ⅱ中正极反应均是O2＋2H2O＋4e－===4OH－D．Ⅰ和Ⅱ中分别加入少量K3[Fe(CN)6]溶液，均有蓝色沉淀解析　A项，电子从负极流向正极，抑制正极失电子，所以正极均被保护。B项，Ⅰ中的负极反应为Zn－2e－===Zn2＋。C项，Ⅱ中的正极反应为2H＋＋2e－===H2↑。D项，由于Ⅰ中负极反应产生Zn2＋，不会与K3[Fe(CN)6]溶液作用产生蓝色沉淀。答案　A6．将NaCl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后发现液滴覆盖的圆圈中心区(a)已被腐蚀而变暗，在液滴外沿形成棕色铁锈环(b)，如右图所示。导致该现象的主要原因是液滴之下氧气含量比边缘处少。下列说法正确的是(　　)A．液滴中的Cl－由a区向b区迁移B．液滴边缘是正极区，发生的电极反应为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－C．液滴下的Fe因发生还原反应而被腐蚀，生成的Fe2＋由a区向b区迁移，与b区的OH－形成Fe(OH)2，进一步氧化、脱水形成铁锈D．若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板，在铜铁接触处滴加NaCl溶液，则负极发生的电极反应为：Cu－2e－===Cu2＋解析　依题意，可判断中心区a为原电池的负极，液滴边缘O2含量较大，是原电池的正6\n极，A中Cl－在电池工作时向负极(a)移动，A选项错误；B项显然正确；C中Fe失电子被氧化而被腐蚀，故C项错误，D中因Fe比Cu活泼，充当负极的是Fe，负极反应为Fe－2e－===Fe2＋，故D错误。答案　B7．铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应为：Fe＋Ni2O3＋3H2O===Fe(OH)2＋2Ni(OH)2下列有关该电池的说法不正确的是(　　)A．电池的电解液为碱性溶液，正极为Ni2O3、负极为FeB．电池放电时，负极反应为Fe＋2OH－－2e－===Fe(OH)2C．电池充电过程中，阴极附近溶液的pH降低D．电池充电时，阳极反应为2Ni(OH)2＋2OH－－2e－===Ni2O3＋3H2O解析　A项，由电池反应可知，Ni2O3→Ni(OH)2，Ni的化合价由＋3价→＋2价，化合价降低，发生还原反应，故Ni2O3为正极，Fe→Fe(OH)2，Fe的化合价由0价→＋2价，化合价升高，发生氧化反应，故Fe为负极，正确；B项，负极发生氧化反应，Fe＋2OH－－2e－===Fe(OH)2，正确；C项，阴极发生还原反应，Fe(OH)2＋2e－===Fe＋2OH－，c(OH－)增大，溶液的pH增大，故错误；D项，阳极发生氧化反应，电极反应为2Ni(OH)2＋2OH－－2e－===Ni2O3＋3H2O，D正确。答案　C8．固体氧化物燃料电池是由美国西屋(Westinghouse)公司研制开发的。它以固体氧化锆—氧化钇为电解质，这种固体电解质在高温下允许氧离子(O2－)在其间通过。该电池的工作原理如图所示，其中多孔电极a、b均不参与电极反应。下列判断正确的是(　　)A．有O2放电的a极为电池的负极B．有H2放电的b极为电池的正极C．a极对应的电极反应为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－D．该电池的总反应方程式为：2H2＋O2===2H2O解析　H2在O2中燃烧的方程式为2H2＋O22H2O，所以氢氧燃料电池的总方程式为6\n2H2＋O2===2H2O，D对；而O2为氧化剂，在正极反应，所以a极为正极，A错；因反应介质中没有水，所以正极反应式为O2＋4e－===2O2－，C错；根据总反应写出负极反应式为2H2＋2O2－－4e－===2H2O；H2为负极反应物，B错。答案　D二、非选择题9．Ag2O2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AgNO3溶液，生成Ag2O沉淀，保持反应温度为80℃，边搅拌边将一定量K2S2O8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2AgNO3＋4KOH＋K2S2O8Ag2O2↓＋2KNO3＋2K2SO4＋2H2O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Ag2O2转化为Ag，负极的Zn转化为K2Zn(OH)4，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Ag2O2和Ag2O)2.588g，在一定的条件下完全分解为Ag和O2，得到224.0mLO2(标准状况下)。计算样品中Ag2O2的质量分数(计算结果精确到小数点后两位)。解析　(1)反应的产物中有K2SO4，只要洗涤液中不存在SO，即可证明沉淀已经洗涤完全(反应后溶液中有KOH，只要洗涤液中不存在OH－，即可证明沉淀已洗涤完全)。答案　(1)取少许最后一次洗涤滤液，滴入1～2滴Ba(NO3)2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)(2)Ag2O2＋2Zn＋4KOH＋2H2O===2K2Zn(OH)4＋2Ag(3)n(O2)＝＝1.000×10－2mol设样品中Ag2O2的物质的量为x，Ag2O的物质的量为y。解得w(Ag2O2)＝＝＝0.91。10．ZnMnO2干电池应用广泛，其电解质溶液是ZnCl2NH4Cl混合溶液。6\n(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”)。(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．NaOHb．Znc．Fed．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)原电池的负极是发生氧化反应的一极：Zn－2e－===Zn2＋；电池工作时，电子是从负极流向正极。(2)Zn与Cu2＋发生氧化还原反应，生成的Cu附着在Zn的表面构成铜锌原电池，加快反应速率，从而加快Zn的腐蚀。(3)电解池的阴极是发生还原反应的一极：2H＋＋2e－===H2↑；每生成1molMnO2需转移2mol电子，故每通过2mol电子，理论上生成1molMnO2，质量为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．氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。下图为电池示意图，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：Ⅰ.2Li＋H22LiHⅡ.LiH＋H2O===LiOH＋H2↑①反应Ⅰ中的还原剂是____________________，反应Ⅱ中的氧化剂是______________。②已知LiH固体密度为0.82g·cm－3，用锂吸收224L(标准状况)H2，生成的LiH体积与被吸收的H2体积比为________。③由②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6\n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。(3)本题考查读题能力，铂粉作用在题设中有说明，在学习中要注意自学能力的培养。(4)②2Li＋H22LiH22.4L16g吸收224LH2时，生成的LiH的质量为160g，LiH体积与被吸收的H2体积比为：∶224L＝1∶1148③LiH＋H2O===LiOH＋H2↑8g1mol160gLiH与H2O作用生成20molH2，H2完全被氧化失40mole－，若能量转化率为80%，则导线中通过的电子的物质的量为40mol×80%＝32mol。答案　(1)由化学能转变为电能　由a到b(2)2H2＋4OH－－4e－===4H2O或H2＋2OH－－2e－===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)①Li　H2O　②或8.71×10－4　③3212．LiSOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解质溶液是LiAlCl4—SOCl2。电池的总反应可表示为：4Li＋2SOCl2===4LiCl＋S＋SO2。请回答下列问题：(1)电池的负极材料为________________，发生的电极反应式为________________；(2)电池正极发生的电极反应式为______________________________________________；(3)SOCl2易挥发，实验室中常用NaOH溶液吸收SOCl2，有Na2SO3和NaCl生成。如果把少量水滴到SOCl2中，实验现象是________________，反应的化学方程式为_________；(4)组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行，原因是________________。解析　(1)、(2)电池负极发生氧化反应，正极发生还原反应。(3)由NaOH与SOCl2反应的产物为Na2SO3、NaCl可知，SOCl2与水反应生成SO2和HCl。(4)由于电池材料易与水、O2反应。答案　(1)锂　Li－e－===Li＋(2)2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2↑(3)出现白雾，有刺激性气味的气体生成　SOCl2＋H2O===2HCl↑＋SO2↑　(4)锂是活泼金属，易与H2O、O2反应；SOCl2也可与水反应6