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高考化学考点44蓄电池必刷题
考点四十四蓄电池
1.铅蓄电池是常见的二次电池,某学生用铅蓄电池进行下列实验,如下图所示。
铅蓄电池的工作原理为:
Pb+PbO2+2H2SO4
2PbSO4+2H2O。
下列判断错误的是
A.铅蓄电池的结构中栅状极板应交替排列
B.铅蓄电池放电时Pb电极的电极反应为:
Pb-2e-==Pb2+
C.K闭合时,烧杯中SO42-向c电极迁移
D.K闭合后,若c、d电极的质量相差3.2g,则转移的电子可能为0.2mol
【答案】B
2.下列有关化学电源的叙述错误的是()
A.铅蓄电池是充电电池
B.干电池中碳棒为正极
C.干电池根据电池内的电解质分为酸性电池和碱性电池
D.铅蓄电池中的PbO2为负极
【答案】D
【解析】A.蓄电池又叫二次电池,可以连续充、放电,所以铅蓄电池是充电电池,故A正确;B.在干电池中,活泼的金属作负极,碳棒作正极,故B正确;C.根据电池内的电解质,可以将干电池分为酸性电池和碱性电池,酸性电池主要以硫酸为电解质,碱性电池主要以氢氧化钾为电解质,故C正确;D.在铅蓄电池中,Pb作负极,PbO2作正极,故D错误;答案选D。
3.用铅蓄电池电解苦卤水(含C1―、Br―、Na+、Mg2+)的装置如图所示(a、b为石墨电极)。
下列说法中正确的是()
A.铅蓄电池放电时的正极反应是:
PbO2+4H++2e-=Pb2++2H2O
B.忽略能量消耗,当b极产生0.01mol气体时,铅蓄电池中消耗0.01molH2SO4
C.铅蓄电池充电时,A极应与外接电源负极相连
D.电解苦卤水时,a电极首先放电的是Br―而不是Cl―,说明当其它条件相同时Br―的还原性强于Cl―
【答案】D
4.以铅蓄电池为电源,石墨为电极电解CuSO4溶液,装置如下图。
若一段时间后Y电极上有6.4g红色物质析出,停止电解。
下列说法正确的是
A.a为铅蓄电池的负极
B.电解过程中,铅蓄电池的负极增重30.3g
C.电解结束时,左侧溶液质量增重8g
D.铅蓄电池工作时正极电极反应式为:
PbSO4+2e-=Pb+SO42-
【答案】C
【解析】Y电极上有6.4g红色物质析出,则m(Cu)=6.4g,n(Cu)=
=0.1mol,故Y电极上发
5.丙烷(C3H8)熔融盐燃料电池和锌蓄电池均为用途广泛的直流电源,放电时二者的总反应分别为C3H8+5O2=3CO2+4H2O,2Zn+O2=2ZnO。
用丙烷(C3H8)燃料电池为锌蓄电池充电的装置如图所示,下列说法不正确的是
A.物质M为CO2
B.燃料电池消耗1mo1O2时,理论上有4molOH-透过b膜向P电极移动
C.a膜、b膜均适宜选择阴离子交换膜
D.该装置中,锌蓄电池的负极反应式为Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O
【答案】D
【解析】A.燃料电池中由于电解质是熔融的碳酸钠,则氧气在正极得到电子结合CO2转化为碳酸根,则物质M为CO2,A正确;B.燃料电池消耗1mo1O2时注意4mol电子,电解池中阴离子向阳极移动,因此理论上有4molOH-透过b膜向P电极移动,B正确;C.原电池中正极产生碳酸根,负极丙烷需要结合碳酸根,则a膜、b膜均适宜选择阴离子交换膜,C正确;D.该装置中,锌蓄电池的负极此时变为阴极,反应式为ZnO+H2O+2e-=Zn+2OH-,D错误,答案选D。
6.蓄电池在放电时起原电池的作用,在充电时起电解池的作用。
下面是爱迪生电池分别在充电和放电时发生的反应:
Fe+NiO2+2H2O
Fe(OH)2+Ni(OH)2,下列有关爱迪生电池的推断不正确的是
A.放电时,Fe是负极,NiO2是正极
B.蓄电池的电极可以浸入某种酸性电解质溶液中
C.充电时,阴极上的电极反应为:
Fe(OH)2+2e-=Fe+2OH-
D.放电时,电解质溶液中的阴离子向负极方向移动
【答案】B
7.镁原子电池放电时电压高而平稳,电池反应为xMg+Mo3S4
MgxMo3S4,下列说法错误的是
A.放电时负极反应为Mg-2e-===Mg2+
B.充电时阳极反应为Mo3S4+xMg2++2xe-===MgxMo3S4
C.放电时Mg2+向正极区移动
D.充电时电池的负极接充电电源的负极
【答案】B
【解析】A、放电时,负极上镁失电子发生氧化反应,电极反应式为:
Mg-2e-=Mg2+,故A正确;B、充电时,阳极上MgxMo3S4失电子发生氧化反应,电极反应式为:
MgxMo3S4-2xe-═Mo3S4+xMg2+,故B错误;C、放电时,电解质中阳离子镁离子向正极移动,故C正确;D、充电时电池的负极接充电电源的负极,故D正确;故选B。
8.如图装置(Ⅰ)为一种可充电电池的示意图,其中的离子交换膜只允许K+通过,该电池充放电的化学方程式为:
2K2S2+KI3
K2S4+3KI,装置(Ⅱ)为电解池的示意图。
当闭合开关K时,X附近溶液先变红。
则下列说法正确的是()
A.闭合K时,K+从右到左通过离子交换膜
B.闭合K时,A的电极反应式为:
3I--2e-===I
C.闭合K时,X的电极反应式为:
2Cl--2e-===Cl2↑
D.闭合K时,当有0.1molK+通过离子交换膜,X电极上产生标准状况下气体1.12L
【答案】D
9.用铅蓄电池电解甲、乙电解池中的溶液。
已知铅蓄电池的总反
应为:
Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)
2PbSO4(s)+2H2O(l),电解一段时间后向c极和d极附近分别滴加酚酞试剂,c极附近溶液变红,下列说法正确的是()
A.d极为阴极
B.放电时铅蓄电池负极的电极反应式为:
PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq)+2e-
PbSO4(s)+2H2O(l)
C.若利用甲池精炼铜,b极应为粗铜
D.若四个电极材料均为石墨,当析出6.4gCu时,两池中共产生气体3.36L(标准状况下)
【答案】C
10.用吸附了H2的碳纳米管等材料制作的二次电池的原理如图所示。
下列说法正确的是()
A.放电时,负极的电极反应为:
H2-2e-=2H+
B.充电时,阳极的电极反应为:
Ni(OH)2+OH--e-=NiO(OH)+H2O
C.充电时,将电池的碳电极与外电源的正极相连
D.放电时,OH-向镍电极作定向移动
【答案】B
【解析】A项,放电时为原电池原理,吸附H2的碳纳米管为负极,电解质溶液为KOH溶液,负极电极反应为:
H2-2e-+2OH-=2H2O,A项错误;B项,充电时为电解原理,镍电极为阳极,阳极发生失电子的氧化反应,阳极的电极反应为:
Ni(OH)2-e-+OH-=NiO(OH)+H2O,B项正确;C项,充电时碳电极为阴极,将碳电极与外电源的负极相连,C项错误;D项,放电时阴离子向负极移动,OH-向碳电极作定向移动,D项错误;答案选B。
11.镍镉(Ni—Cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用,已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液,其充、放电按下式进行
。
有关该电池的说法正确的是
A.放电时负极反应:
Cd—2e-+2OH-=Cd(OH)2
B.充电过程是化学能转化为电能的过程
C.放电时正极附近溶液的碱性不变
D.放电时电解质溶液中的OH-向正极移动
【答案】A
12.下图是铅蓄电池的工作原理示意图,电池总反应式是Pb+PbO2+2H2SO4
2PbSO4+2H2O,下列说法正确的是()
A.放电时:
PbO2做负极
B.充电时:
硫酸浓度增大
C.充电时:
B应与电源的正极相连
D.放电时:
正极反应是Pb-2e-+SO42﹣=PbSO4
【答案】B
【解析】A.放电时,Pb极即B极为电池负极,PbO2极即A极为正极,A错误;B.充电时,发生的是铅蓄电池的逆反应,硫酸浓度增大,B正确;C.充电时,铅蓄电池的正极的逆反应是氧化反应,应与电源的正极相连,所以B应与电源的负极相连,C错误;D、放电时,正极上二氧化铅得电子和硫酸根离子反应生成硫酸铅,电极反应式为:
PbO2+2e-+SO42-=PbSO4,D错误;答案选B。
13.高铁电池是一种新型可充电电池,与普通高能电池相比,该电池能长时间保持稳定的放电电压。
高铁电池的总反应为:
3Zn+2K2FeO4+8H2O
3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH,下列叙述不正确的是
A.放电时负极反应为:
Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2
B.放电时正极反应为:
FeO42-+4H2O+3e-=Fe(OH)3+5OH-
C.放电时每转移3mol电子,正极有1molK2FeO4被还原
D.放电时正极附近溶液的pH不变
【答案】D
14.如图是一种利用锂电池“固定CO2”的电化学装置,在催化剂的作用下,该电化学装置放电时可将CO2转化为C和Li2CO3,充电时选用合适催化剂,仅使Li2CO3发生氧化反应释放出CO2和02。
下列说法中正确的是
A.该电池充电时,阳极反应式为:
C+2Li2CO3-4e-=3CO2↑+4Li
B.该电池放电时,Li+向电极X方向移动
C.该电池充电时,电极Y与外接直流电源的负极相连
D.该电池放电时,每转移4mol电子,理论上生成1molC
【答案】D
【解析】A.该电池充电时,阳极上C失电子生成二氧化碳,即C+2Li2CO3-4e-=3CO2↑+4Li+,故A错误;B.放电时,X极上Li失电子,则X为负极,Y为正极,Li+向电极Y方向移动,故B错误;C.该电池充电时,电源的负极与外加电源的负极相连,即电极X与外接直流电源的负极相连,故C错误;D.正极上CO2得电子生成C和Li2CO3,C的化合价降低4价,则每转移4mol电子,理论上生成1molC,故D正确;本题选D。
15.电动汽车以锂电池提供动力,锂电池技术已经成为汽车研究的前沿科技某锂电池的电池反应为:
xLi+Li3-xNiCoMnO6
Li3NiCoMnO6,下列说法正确的是
A.该电池的充、放电过程互为可逆反应
B.放电时,电池的负极反应为Li-e-=Li+
C.放电过程中,Li+向电池的负极移动
D.该电池可以采用醋酸、乙醇等作为电解质溶液
【答案】B
16.在新型储能体系,可充电锂二氧化碳电池被称为“可呼吸电池2.0”,该电池的总反应式为:
Li+CO2+O2
Li2CO3(未配平).其工作原理如下图所示(放电时产生的碳酸锂固体储存于碳纳米管中,TEGDME是一种有机溶剂)。
下列说法中正确的是
A.放电时,CO2发生还原反应
B.若有1.12L.CO2参与反应,则有0.2mol电子发生转移
C.放电时,Li+从右向左移动
D.充电时,阳极反应为2Li2CO3-4e-=2CO2↑+O2↑+4Li+
【答案】D
【解析】4Li+2CO2+O2
2Li2CO3,A.放电时,O2发生还原反应,故A错误;B.若有1.12L.CO2参与反应,不能确定是否是标准状况,故B错误;C.右边是正极,放电时,Li+从左向右移动,故C错误;D.充电时,阳极失电子,发生氧化反应,阳极反应为2Li2CO3-4e-=2CO2↑+O2↑+4Li+,故D正确;故选D。
17.铝-石墨双离子电池是一种高效电池。
原理为:
AlLi+Cx(PF6)
Al+xC+Li++PF6-,电池结构如图所示。
下列说法正确的是
A.放电时外电路中电子向铝锂电极移动
B.放电时正极反应为Cx(PF6)+e-=xC+PF6-
C.充电时,铝石墨电极上发生还原反应
D.以此电池为电源,电解NaCl饱和溶液,当生成11.2LH2时,电池负极质量减少7g
【答案】B
18.我国研究锂硫电池获得突破,电池的总反应是16Li+S8
8Li2S,充放电曲线如图所示,下列说法不正确的是()
A.充电时,电能转化为化学能
B.放电时,锂离子向正极移动
C.放电时,1molLi2S6转化为Li2S4得到2mole-
D.充电时,阳极总电极反应式是8S2--16e-=S8
【答案】C
19.铅蓄电池是最常用的化学电源,它在放电、充电时的电池反应为:
试回答:
(1)铅蓄电池负极的电极材料是_______。
(2)工作时铅蓄电池正极的电极反应是___________。
(3)铅蓄电池工作过程中,电解质溶液的密度会_______(填“减小”“增大”或“不变”,下同),pH________。
(4)该铅蓄电池在充电时阳极的电极反应是___________。
(5)如果用铅蓄电池做电源电解饱和食盐水制取Cl2,已知某铅蓄电池中硫酸溶液的体积为0.8L,电解前硫酸溶液浓度为4.5mol.L-1,当制得26.88LCl2时(指在标准状况下),求理论上电解后电池中硫酸溶液的浓度为(假设电解前后硫酸溶液的体积不变)________mol.L-1。
【答案】
(1)Pb(或铅)
(2)PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4+2H2O
(3)减小、增大
(4)PbSO4+2H2O—2e-=PbO2+4H++SO42-
(5)1.5mol.L-1
【解析】
(1)铅蓄电池负极是失电子的一极,正极是得电子的一极,根据原电池总反应可判断其电极材料是Pb(或铅)。
(2)电池正极的电极反应是PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4+2H2O。
(3)根据总电极反应,由于硫酸溶液浓度减小,故电解质溶液的密度会减小。
pH_增大。
(4)该铅蓄电池在充电时外界电源与原电池的正极相连,阳极的电极发生的反应氧化反应即失电子,电极反应为PbSO4+2H2O—2e-=PbO2+4H++SO42-。
20.用氟硼酸(HBF4,属于强酸)代替硫酸作铅蓄电池的电解质溶液,可使铅蓄电池在低温下工作时的性能更优良,反应方程式为Pb+PbO2+4HBF4
2Pb(BF4)2+2H2O,其中Pb(BF4)2为可溶于水的强电解质,用该铅蓄电池分别电解AgNO3溶液和Na2SO3溶液,装置如下图,a、b、c、d电极材料均为石墨,通电时a电极质量增加。
回答下列问题:
(1)d电极为该装置的___________极,工作时,该池内d电极上无气体产生,写出该池内电解反应的离子方程式:
_____________________。
(2)该铅蓄电池放电时X极附近pH_____________(填“增大”、“减小”或“不变”),正极的电极反应式为______________________。
(3)铅蓄电池充电时,Y电极与电源的_________(填“正极”或“负极”)相连。
(4)另取一常规铅蓄电池(浓硫酸作电解质溶液)与该铅蓄电池同时放电,当电路中均通过1mol电子时,分别取下Y电极称重,两电极质量相差__________g。
【答案】
(1)阳,SO32-+H2O
SO42-+H2↑;
(2)增大,PbO2+4H++2e-=Pb2++2H2O;
(3)负极;(4)151.5。
【解析】
(1)a极质量增加,发生电极反应式为Ag+e-=Ag,a极为阴极,即Y为负极,X为正极,d为阳极,d电极上无气体放出,SO32-中S具有还原性,其d极反应式为SO32--2e-+H2O=SO42-+2H+,c极为阴极,反应式为2H++2e-=H2↑,因此总电极反应式为:
SO32-+H2O
SO42-+H2↑;
(2)X为正极,反应式为PbO2+4H++2e-=Pb2++2H2O,消耗H+,pH增大;(3)充电时,电池的正极接电源的正极,电池的负极接电源的负极,Y接电源的负极;(4)常规蓄电池负极反应式为Pb-2e-+SO42-=PbSO4,新型蓄电池负极反应式为:
Pb-2e-=Pb2+,因此通过1mol电子,两极质量差(0.5×96+0.5×207)g=151.5g。
21.如图是以铅蓄电池为电源,模拟氯碱工业电解饱和食盐水的装置图(C、D均为石墨电极)。
已知:
铅蓄电池在放电时发生下列电极反应:
负极Pb+SO
-2e-===PbSO4
正极PbO2+4H++SO
+2e-===PbSO4+2H2O
(1)请写出电解饱和食盐水的化学方程式_______________________________________。
(2)若在电解池中C极一侧滴酚酞试液,电解一段时间后未呈红色,说明铅蓄电池的A极为________极。
(3)用铅蓄电池电解1L饱和食盐水(食盐水足量)时,
①若收集到11.2L(标准状况下)氯气,溶液pH=_________________。
②若铅蓄电池消耗H2SO42mol,则可收集到H2的体积(标准状况下)为___________L。
【答案】2NaCl+2H2O
2NaOH+Cl2↑+H2↑正1422.4
22.蓄电池是一种可以反复充电、放电的装置。
有一种蓄电池在充电和放电时发生的反应是:
NiO2+Fe+2H2O=Fe(OH)2+Ni(OH)2
(1)金属镍在元素周期表中的位置是______________。
(2)此蓄电池放电时,该电池发生氧化反应的物质是________(城序号)。
A.NiO2B.FeC.Fe(OH)2D.Ni(OH)2
(3)此蓄留电池充电时,阳极的电极反应式是____________。
(4)用该蓄电池电解含有0.2molNaCl的混合溶液100mL,假如电路中转移了0.1mo电子,且电解池的电极均为惰性电极。
阳极产生的气体在标准状况下的体积是________;将电解后的溶液加水稀释至1L,此时溶液的pH=________________。
(5)该电池电极材料对环境有危害。
在对电池进行回收处理过程中遇到以下问题:
己知:
常温下Ksp[Fe(OH)3]=1.0×10-34,Ksp[Ni(OH)2]=1.0×10-15。
某溶液中含有0.1mol/L的Ni2+和0.1mol/LFe3+,当逐滴加入NaOH溶液(忽略溶液体积改变),
①先沉淀的离子是________。
②要想使Fe3+沉淀完全,Ni2+不沉淀,溶液的pH需控制的范围是__________。
【答案】
(1)第四周期第VIII族;
(2)B;(3)Ni(OH)2+2OH-=NiO2+2H2O
(4)1.12L;13;(5)①Fe3+;②3 23.电化学应用广泛。 请回答下列问题: (1)自发进行的氧化还原反应可以设计成原电池。 若电池放电时的反应式为: 2Cu+2H2SO4+O2=2CuSO4+2H2O,该电池的负极材料为_________;正极的电极反应式为__________________。 (2)燃料电池和二次电池的应用非常广泛。 ①如图为甲烷燃料电池的示意图,电池工作时,b极的电极名称为_______;负极的电极反应式为____________; ②铅蓄电池为生活中常用的二次电池。 放电时的反应为: PbO2+Pb+2H2SO4===PbSO4+2H2O,铅蓄电池负极的电极反应式为__________;充电时,铅蓄电池的PbO2极应与外加直流电源的__极相连,PbO2极的电极反应式为_________。 (3)以铅蓄电池为电源精炼粗铜(含Fe、Pb、Ag、Au及其他不反应质)时,以硫酸铜溶液为电解质溶液,粗铜做_____极;精炼一段时间后,当阴极增重128g时,铅蓄电池参加反应的硫酸的物质的量为________。 【答案】铜或CuO2+4H++4e-=2H2O正极CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2OPb+SO42−-2e−===PbSO4正极PbO2+4H++SO42−+2e−===PbSO4+2H2O阳4mol Pb+2H2SO4===PbSO4+2H2O,则铅蓄电池参加反应的硫酸的物质的量为4mol。 所以答案: 阳极,4mol。 24.铅酸蓄电池是常见的化学电源,其电极材料分别是Pb和PbO2,电解质溶液为一定浓度的硫酸。 充放电的总反应是: Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O (1)该蓄电池放电工作时电解质溶液中SO42-移向________(填“正极”或“负极”,下同)充电时,该极接直流电源的_________。 (2)Cu2O是一种半导体材料,可通过右图的电解装置制取,电解总反应为: 2Cu+H2O Cu2O+H2↑ 阴极的电极反应式是__________________________。 若用铅酸蓄电池作为电源进行电解,当蓄电池中有0.2molH+被消耗时,Cu2O的理论产量为_______g。 (3)为防止钢闸门在水中被腐蚀,可将其与铅酸蓄电池的_______极相连(填Pb或PbO2)。 (4)用铅蓄电池电解500mL饱和食盐水(足量)。 电解一段时间后,共收集到气体1120mL(已折算成标准状况下),则所得溶液的pH=_________(不考虑气体的溶解及电解前后溶液体积的变化) 【答案】负极负极2H++2e-=H2↑7.2Pb13 25.利用新方案和新工艺处理废旧铅酸蓄电池,可以达到节能减排、防治污染和资源循环利用的目的。 一种处理铅酸蓄电池的流程如下: 已知: Ksp(PbSO4)=1.6×10-8)和Ksp(PbCO3)=7.4×10-14 ⑴写出铅酸蓄电池放电时的总反应____________________________________________; ⑵废旧电池的预处理时需要将电池放电完全,目的是____________________________; ⑶写出铅膏脱硫时的离子方程式____________________________________________。 ⑷传统的铅蓄电池的处理工艺是将电池破碎后,洗涤,干燥,直接送入回转炉熔炼。 而该工艺使用纯碱脱硫的显著优点是________________________________________。 ⑸从Na2SO4溶液中结晶出Na2SO4·10H2O晶体的方法是蒸发浓缩、___________、过滤洗涤,洗涤时用乙醇洗涤晶体,用乙醇而不用水洗涤的原因是______________________________。 【答案】Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O将电极材料全部转换为PbSO4PbSO4(s)+CO32-(aq) PbCO3(s)+SO42-(aq)可以减小污染,对环境友好冷却结晶防止硫酸钠晶体溶解,降低产品损耗
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