2015苏教版本高考化学3 7页

原电池　化学电源 ‎1．电池是人类生产和生活中的重要能量来源，各式各样电池的发展是化学对人类的一项重大贡献。下列有关电池的叙述正确的是(　　)‎ A．锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细 B．氢氧燃料电池可将热能直接转变为电能 C．氢氧燃料电池工作时氢气在负极被氧化 D．太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅 解析：　锌锰干电池中碳棒并不参加反应，A错；氢氧燃料电池是将化学能直接转变为电能，B错；太阳能电池的主要材料是高纯度的单质硅，故D错。‎ 答案：　C ‎2．下列说法正确的是(　　)‎ A．构成原电池正极和负极的材料必须是金属 B．在原电池中，电子流出的一极是负极，该电极被还原 C．实验室欲快速制取氢气，可利用粗锌与稀H2SO4反应 D．原电池可以把物质内部的能量全部转化为电能 答案：　C ‎3．将两金属A、B分别用导线相连接，并同时插入电解质溶液中，发现A极的质量增加，则下列说法正确的是(　　)‎ A．金属活动性：A>B B．A极是正极，电解质溶液可以是盐酸 C．B极是负极 D．要判断A极与B极是正极还是负极，还需考虑电解质溶液 答案：　C ‎4．下面是几种常见的化学电源示意图，有关说法不正确的是(　　)‎ A．上述电池分别属于一次电池、二次电池和燃料电池 B．干电池在长时间使用后，锌筒被破坏 C．铅蓄电池工作过程中，每通过2 mol电子，负极质量减轻‎207 g D．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源 解析：　选项A正确。在干电池中，Zn作负极，被氧化，B正确。氢氧燃料电池不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内，且工作的最终产物是水，故氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源，D正确。C项忽略了硫酸铅在该极上析出，该极质量应该增加而非减小。‎ 答案：　C ‎5．将纯锌片和纯铜片按下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．产生气泡的速度甲比乙慢 解析：　本题考查了置换反应和原电池原理的有关知识，甲中构成了铜锌原电池，锌作负极，失电子，铜作正极，H＋在铜极上得电子，生成H2，总反应式为Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑，原电池的构成加快了反应速率；乙中发生置换反应Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑，所以C正确。‎ 答案：　C ‎6．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，通入空气的一极为正极。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 解析：　本题中电解质溶液显中性或碱性时，该燃料电池的正极反应均为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，A正确；铝作负极，Al失去电子变为Al3＋，在NaOH溶液中Al3＋与过量的OH－反应生成AlO，因此负极反应为Al－3e－＋4OH－===AlO＋2H2O，B错误；以NaOH溶液为电解液时，该燃料电池的总反应为4Al＋3O2＋4OH－===4AlO＋2H2O，反应过程中消耗了OH－，所以电解液的pH降低，C错误；燃料电池工作时，电子通过外电路从负极流向正极，D错误。‎ 答案：　A ‎7．利用生活中常见的材料可以进行很多科学实验，甚至制作出一些有实际应用价值的装置来，下图就是一个用废旧材料制作的可用于驱动玩具的电池的示意图：‎ 该电池工作时，有关说法正确的是(　　)‎ A．铝罐将逐渐被腐蚀 B．炭粒和炭棒上发生的反应为O2＋4e－===2O2－‎ C．炭棒应与玩具电机的负极相连 D．该电池工作一段时间后炭棒和炭粒的质量会减轻 解析：　该电池的原理是4Al＋3O2===2Al2O3，所以Al作电源负极，与玩具的负极相连，逐渐被腐蚀，A对，C、D错；B选项中正确的反应为O2＋2H2O＋4e－=== 4OH－。‎ 答案：　A ‎8．如图所示，杠杆AB两端分别挂有体积相同、质量相等的空心铜球和空心铁球，调节杠杆并使其在水中保持平衡，然后小心地向水槽中滴入浓CuSO4溶液，一段时间后，下列有关杠杆的偏向判断正确的是(实验过程中，不考虑两球的浮力变化)(　　)‎ A．杠杆为导体或绝缘体时，均为A端高B端低 B．杠杆为导体或绝缘体时，均为A端低B端高 C．当杠杆为导体时，A端低B端高 D．当杠杆为导体时，A端高B端低 解析：　当杠杆为导体时，构成原电池，Fe作负极，Cu作正极，电极反应式分别为 负极：Fe－2e－===Fe2＋‎ 正极：Cu2＋＋2e－===Cu 铜球增重，铁球质量减轻，杠杆A低B高。‎ 答案：　C ‎9．综合如图判断，下列说法正确的是(　　)‎ A．装置Ⅰ和装置Ⅱ中负极反应均是Fe－2e－===Fe2＋‎ B．装置Ⅰ和装置Ⅱ中正极反应均是O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ C．装置Ⅰ和装置Ⅱ中盐桥中的阳离子均向右侧烧杯移动 D．放电过程中，装置Ⅰ左侧烧杯和装置Ⅱ右侧烧杯中溶液的pH均增大 解析：　装置Ⅰ中，由于Zn比Fe活泼，所以Zn作原电池的负极，电极反应式为2Zn－4e－===2Zn2＋；Fe作正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。由于正极有OH－生成，因此溶液的pH增大。装置Ⅱ中，Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋；Cu作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑。正极由于不断消耗H＋，所以溶液的pH逐渐增大。据此可知A、B皆错，D正确。在原电池的电解质溶液中，阳离子移向正极，所以C错误。‎ 答案：　D ‎10．一种光化学电池的结构如图所示，电池总反应为AgCl(s)＋Cu＋(aq)===Ag(s)＋Cu2＋(aq)＋Cl－(aq)，下列关于该电池在工作时的说法中正确的是(　　)‎ A．Cl－由负极迁移到正极 B．负极上物质发生还原反应 C．Cu＋在负极发生氧化反应 D．生成‎108 g银，转移电子个数为1 mol 解析：　该装置是原电池，根据电池总反应中化合价的升降可推知：AgCl在正极发生还原反应，Cu＋在负极发生氧化反应，Cl－应从正极迁移到负极，生成‎108 g银，转移电子数为NA，电子个数不能用mol表示，综上所述，选C。‎ 答案：　C ‎11.‎ 右图是铅蓄电池充、放电时的工作示意图，已知放电时电池反应为PbO2＋Pb＋4H＋＋2SO===2PbSO4＋2H2O。下列有关说法正确的是(　　)‎ A．K与N连接时，能量由电能转化为化学能 B．K与N连接时，H＋向负极区迁移 C．K与M连接时，所用电源的a极为负极 D．K与M连接时，阳极附近的pH逐渐增大 解析：　A项错误，K与N相接时，是原电池，由化学能转化为电能；B项错误，由于形成原电池时正极消耗氢离子，所以氢离子向正极移动；C项正确，充电是二氧化铅原电池的正极连接到电源的正极，所以b是正极，a是负极；D项错误，阳极生成二氧化铅和氢离子，pH减小。 ‎ 答案：　C ‎12．有下列4种燃料电池的工作原理示意图，其中正极反应的产物为水的是(　　)‎ 解析：　燃料电池通入燃料的电极为负极，通入氧气或空气的电极为正极。4种燃料电池的正、负极反应分别为 正极反应 负极反应 A O2＋4e－===2O2－‎ ‎2H2－4e－＋2O2－===2H2O B O2＋4e－＋2H2O===4OH－‎ ‎2H2－4e－＋4OH－===4H2O C O2＋4e－＋4H＋===2H2O ‎2H2－4e－===4H＋‎ D O2＋4e－＋2CO2===2CO ‎2H2－4e－＋2CO===2H2O＋2CO2或2CO－4e－＋2CO===4CO2‎ 答案：　C ‎13．如图所示，在不同的电解质溶液中可以组成不同的电池。‎ ‎(1)①当电解质溶液为稀硫酸时，Fe电极是________(填“正”或“负”)极，其电极反应式为 ‎________________________________________________________________________。‎ ‎②当电解质溶液为NaOH溶液时，Al电极是________(填“正”或“负”)极，其电极反应式为 ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)若把铝改为锌，电解质溶液为浓硝酸，则Fe电极是________(填“正”或“负”)极，其电极反应式为________________________________________________________________________。‎ 解析：　(1)①电解质溶液是稀硫酸时，Al电极是负极，Fe电极是正极，正极反应式为2H＋＋2e－===H2↑。②当电解质溶液是NaOH溶液时，铝与NaOH溶液反应，而Fe不反应，故铝作原电池的负极，电极反应式为Al－3e－＋4OH－===AlO＋2H2O。‎ ‎(2)把铝改为锌，用浓硝酸作电解质溶液，铁遇浓硝酸发生钝化，则Fe电极是正极，Zn电极是负极，Fe电极上的电极反应式为NO＋2H＋＋e－===NO2↑＋H2O。‎ 答案：　(1)①正　2H＋＋2e－===H2↑‎ ‎②负　Al－3e－＋4OH－===AlO＋2H2O ‎(2)正　NO＋2H＋＋e－===NO2↑＋H2O ‎14．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________________________________________________________________________。‎ 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。‎ 答案：　(1)A－2e－===A2＋　(2)Cu2＋＋2e－===Cu ‎(3)变大　(4)D>A>B>C ‎15．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：‎ 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________。‎ 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。‎ 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＋‎ ‎16．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：‎ Ⅰ.2Li＋H22LiH　Ⅱ.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‎0.82 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________。‎ ‎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%，则导线中通过电子的物质的量为______mol。‎ 解析：　(1)氢氧燃料电池是原电池装置，将化学能转化为电能，在燃料电池中通H2的一极发生了氧化反应为负极，所以电子流向为a→b。‎ ‎(2)书写该原电池的电极反应式时要注意溶液的酸碱性，KOH为电解质溶液时，负极反应为：H2＋2OH－－2e－===2H2O。‎ ‎(3)由题干信息可知电极表面镀铂粉目的是为了增强铂吸附气体的能力，可加快电极的反应速率。‎ ‎(4)②＝＝ ‎③Ⅰ中消耗H2 10 mol，则生成LiH为20 mol，则Ⅱ中可生成H2 20 mol,20 mol H2用作燃料电池的负极反应，则转移40 mol电子，若能量转化率为80%，则转移32 mol电子。‎ 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　②1/1 148或8.71×10－4　③32‎