2020届一轮复习鲁科版化学能转化为电能——电池作业(1) 5页

化学能转化为电能——电池 ‎1．2013年3月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系。下列叙述错误的是(　　) ‎ A．a为电池的正极 B．电池充电反应为LiMn2O4===Li1－xMn2O4＋xLi C．放电时，a极锂的化合价发生变化 D．放电时，溶液中Li＋从b向a迁移 解析　由图可知，b极(Li电极)为负极，a极为正极，放电时，Li＋ 从负极(b)向正极(a)迁移，A项、D项正确；该电池放电时，负极：xLi－xe－===xLi＋，正极：Li1－xMn2O4＋xLi＋＋xe－===LiMn2O4，a极Mn元素的化合价发生变化，C项错误；由放电反应可得充电时的反应，B项正确。‎ 答案　C ‎2．“ZEBRA”蓄电池的结构如图所示，电极材料多孔Ni/NiCl2和金属钠之间由钠离子导体制作的陶瓷管相隔。下列关于该电池的叙述错误的是(　　)‎ A．电池反应中有NaCl生成 B．电池的总反应是金属钠还原三价铝离子 C．正极反应为NiCl2＋2e－===Ni＋2Cl－‎ D．钠离子通过钠离子导体在两电极间移动 解析　结合蓄电池装置图，利用原电池原理分析相关问题。A项，负极反应为Na－e－===Na＋，正极反应为NiCl2＋2e－===Ni＋2Cl－，故电池反应中有NaCl生成；B项，电池的总反应是金属钠还原二价镍离子；C项，正极上NiCl2发生还原反应，电极反应为NiCl2＋2e－===Ni＋2Cl－；D项，钠在负极失电子，被氧化生成Na＋，Na＋通过钠离子导体在两电极间移动。‎ 答案　B ‎3．银质器皿日久表面会逐渐变黑，这是生成了Ag2S的缘故，根据电化学原理可进行如下处理，在铝质容器中加入食盐溶液，再将变黑的银器浸入该溶液中，一段时间后发现黑色会退去，下列说法正确的是(　　)‎ A．处理过程中银器一直保持恒重 B．银器为正极，Ag2S被还原生成单质银 C．该过程中总反应为2Al＋3Ag2S===6Ag＋Al2S3‎ D．黑色退去的原因是黑色Ag2S转化为白色AgCl 解析　铝质容器、变黑的银器及食盐溶液溶液构成原电池装置，铝作负极，变质的银器作正极。负极反应式为Al－3e－===Al3＋，正极反应式为Ag2S＋2e－===2Ag＋S2－。Al3＋与S2－在溶液中不能大量共存，能发生水解相互促进反应2Al3＋＋3S2－＋6H2O===2Al(OH)2↓＋3H2S↑，故原电池总反应为2Al＋3Ag2S＋6H2O===6Ag＋2Al(OH)3＋3H2S↑，故B项正确，C项错误；A项，原电池反应是自发进行的氧化还原反应，银器中Ag2S被还原成Ag，质量减轻，A项错误；D项，黑色退去的原因是黑色的Ag2S转化为Ag，D项错误。‎ 答案　B ‎4．研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示。‎ 下列有关说法错误的是(　　)‎ A．d为石墨，铁片腐蚀加快 B．d为石墨，石墨上电极反应为：O2＋2H2O＋4e－―→4OH－‎ C．d为锌块，铁片不易被腐蚀 D．d为锌块，铁片上电极反应为：2H＋＋2e－―→H2↑‎ 答案　D ‎5．某原电池装置如图所示，电池总反应为2Ag＋Cl2===2AgCl。 下列说法正确的是 (　　)‎ A．正极反应为AgCl＋e－===Ag＋Cl－ ‎ B．放电时，交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成 ‎ C．若用NaCl溶液代替盐酸，则电池总反应随之改变 ‎ D．当电路中转移0.01 mol e－时，交换膜左侧溶液中约减少0.02 mol离子 ‎ 解析　A项，Pt为正极发生还原反应：Cl2＋2e－===2Cl－，错误；B项，放电时，左侧的电极反应式Ag＋Cl－－e－===AgCl，有大量白色沉淀生成，错误；C项，由于H＋、Na＋均不参与电极反应，则用NaCl代替盐酸，电池总反应不变，错误；D项，当电路中转移0.01 mol e－时，左侧产生0.01 mol Ag＋与Cl－结合为AgCl沉淀，右侧产生0.01 mol Cl－，为保持溶液的电中性，左侧约有0.01 mol H＋通过阳离子交换膜转移到右侧，故左侧溶液中约减少0.02 mol离子，正确。‎ 答案　D ‎6．我国古代青铜器工艺精湛，有很高的艺术价值和历史价值。但出土的青铜器大多受到环境腐蚀，故对其进行修复和防护具有重要意义。‎ ‎(1)原子序数为29的铜元素位于元素周期表中第 周期。‎ ‎(2)某青铜器中Sn、Pb的质量分别为119 g、20.7 g，则该青铜器中Sn和Pb原子的数目之比为 (已知Sn和Pb的相对原子质量分别为119和207)。‎ ‎(3)研究发现，腐蚀严重的青铜器表面大都存在CuCl。关于CuCl在青铜器腐蚀过程中的催化作用，下列叙述正确的是 。‎ A．降低了反应的活化能 B．增大了反应的速率 C．降低了反应的焓变 D．增大了反应的平衡常数 ‎(4)采用“局部封闭法”可以防止青铜器进一步被腐蚀。如将糊状Ag2O涂在被腐蚀部位，Ag2O与有害组分CuCl发生复分解反应，该化学方程式为 。‎ ‎(5)如图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图。‎ ‎①腐蚀过程中，负极是 (填图中字母“a”或“b”或“c”)；‎ ‎②环境中的Cl－扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈Cu2(OH)3Cl，其离子方程式为 ；‎ 解析　(1)铜的原子序数为29，介于18和36之间，所以在周期表第四周期。(2)N(Sn)∶N(Pb)＝∶＝10∶1。(3)催化剂是降低了反应的活化能，使更多分子成为活化分子，增大了反应的速率。(4)“复分解反应”说明相互之间交换成分，所以生成物为AgCl、Cu2O。(5)①“青铜器的腐蚀”，如图铜为负极被腐蚀生成Cu2＋，正极氧气发生吸氧腐蚀生成OH－。②正极反应产物为OH－，负极反应产物为Cu2＋与Cl－作用生成Cu2(OH)3Cl。‎ 答案　(1)四　(2)10∶1　(3)A、B ‎(4)Ag2O＋2CuCl===2AgCl＋Cu2O ‎ ‎(5)①c　②2Cu2＋＋ 3OH－＋Cl－===Cu2(OH)3Cl↓‎ ‎7．(1) FeSO4在一定条件下可制得FeS2(二硫化亚铁)纳米材料。该材料可用于制造高容量锂电池，电池放电时的总反应为4Li＋FeS2===Fe＋2Li2S，正极反应式是 ‎ ‎ 。‎ ‎(2)下图所示原电池正极的反应式为 。‎ ‎(3)常温下，将除去表面氧化膜的Al、Cu片插入浓HNO3中组成原电池(图1)，测得原电池的电流强度(I)随时间(t)的变化如图2所示，反应过程中有红棕色气体产生。‎ ‎0～t1时，原电池的负极是Al片，此时，正极的电极反应式是 ，溶液中的H＋向 极移动。t1时，原电池中电子流动方向发生改变，其原因是 。‎ 解析　(1)根据正极发生还原反应，由电池放电时的总反应方程式，可得正极的电极反应式为FeS2＋4Li＋＋4e－===Fe＋2Li2S或FeS2＋4e－===Fe＋2S2－。(2)该原电池的实质是Cu与银离子发生置换反应生成Ag单质，所以正极是Ag＋放电，生成Ag单质，反应式为Ag＋＋e－===Ag。(3)0－t1时，Al表面被氧化发生钝化，Al作负极，Cu作正极，正极反应为：2H＋＋NO＋e－===NO2↑ ＋ H2O；原电池工作时，阳离子向正极做定向移动；t1时铝表面在浓HNO3中全部钝化后，氧化膜阻止了铝的进一步氧化，然后铜作负极，电流方向发生变化。‎ 答案　(1)FeS2＋4Li＋＋4e－===Fe＋2Li2S或FeS2＋4e－===Fe＋2S2－‎ ‎(2)Ag＋＋e－===Ag　(3)2H＋＋NO＋e－===NO2↑ ＋ H2O　正　常温下铝在浓HNO3中发生钝化，氧化物薄膜阻止了铝的进一步反应，铜作负极，电流方向发生变化