高考化学 元素及其化合物 专题62 原电池 化学电源高效演练.docx
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高考化学元素及其化合物专题62原电池化学电源高效演练
专题6.2原电池化学电源
1.(2018届湖北省鄂东南省级市范高中教育教学改革联盟学校高三五月联考)如图所示为酸性介质中,金属铜与氢叠氮酸(HN3)构成的原电池,总反应方程式为:
2Cu+2Cl-+HN3+3H+=2CuCl(s)+N2↑+NH4+。
下列叙述错误的是()
A.离子交换膜为阳离子交换膜
B.若将盐酸换成NaCl,电池的运行效率将会下降
C.负极的电极反应式为:
Cu-e-=Cu+
D.当外电路中流过0.1mol电子时,交换膜左侧离子减少0.2mol
【答案】C
2.(2018届北京市西城区高三二模)在金属Pt、Cu和铱(Ir)的催化作用下,密闭容器中的H2可高效转化酸性溶液中的硝态氮(NO3−)以达到消除污染的目的。
其工作原理的示意图如下:
下列说法不正确的是
A.Ir的表面发生反应:
H2+N2O==N2+H2O
B.导电基体上的负极反应:
H2-2e−==2H+
C.若导电基体上只有单原子铜,也能消除含氮污染物
D.若导电基体上的Pt颗粒增多,不利于降低溶液中的含氮量
【答案】C
3.(2018届四川省成都市高三第二次诊断性检测)最近浙江大学成功研制出具有较高能量密度的新型铝一石墨烯(Cn)电池(如图)。
该电池分别以铝、石墨烯为电极,放电时电池中导电离子的种类不变。
已知能量密度=电池容量(J)÷负极质量(g)。
下列分析正确的是
A.放电时,Cn(石墨烯)为负极
B.放电时,Al2Cl7-在负极转化为AlCl4-
C.充电时,阳极反应为4Al2Cl7-+3e-=A1+7AlCl4-
D.以轻金属为负极有利于提高电池的能量密度
【答案】D
【解析】A.放电时,铝是活泼的金属,铝是负极,Cn(石墨烯)为正极,选项A错误;B.放电时,铝是活泼的金属,铝是负极,铝发生氧化反应生成铝离子,铝离子与AlCl4-结合生成Al2Cl7-,选项B错误;C、充电时,Al2Cl7-在阴极得电子发生还原反应,即阴极发生:
4Al2Cl7-+3e-=Al+7AlCl4-,选项C错误;D、以轻金属为负极有利于提高电池的能量密度,选项D正确。
答案选D。
4.(2018届河北省保定市高三第二次模拟考试)现在污水治理越来越引起人们的重视,通过膜电池可以除去废水中的乙酸钠和对氯苯酚(
),其原理如图所示,下列说法正确的是
A.甲极为电池的正极,发生氧化反应B.电流从乙极经导线、小灯泡流向甲极
C.甲极的电极反应式为:
D.当外电路中有0.2mole-转移时,甲板区增加H+0.2mol
【答案】C
5.(2018届湖南省衡阳市高三下学期第三次联考)微生物燃料电池(MPC)处理技术是通过微生物的作用去除污染物,该技术可广泛应用于去除土壤中有机污染物。
一种土壤微生物燃料电池的纵截面如图所示,下列说法不正确的是
A.电流从活性炭电极经工作站流向碳纤维布电极
B.有机污染物在电池负极上氧化为对环境无害的物质
C.活性炭能有效吸附空气,提高电池的工作效率
D.该电池的正极反应式为O2+4e-↓+2H2O==4OH-
【答案】D
6.(2018届湖南省岳阳市第一中学高三第一次模拟考试)通过膜电池可除去废水中的乙酸钠和对氯笨酚(
),其原理如下图所示,下列说法正确的是
A.B为电池的正极,发生还原反应
B.电流方向从B极沿导线经小灯泡流向A极
C.A极的电极反应式为:
D.当外电路中有0.2mole-转移时,A极区增加的H+的数目为0.1NA
【答案】D
7.(2018届福建省漳州市高三下学期第三次调研测试)某科研小组公司开发了Li-SO2Cl2军用电池,其示意图如下图所示,已知电池总反应为:
2Li+SO2Cl2=2LiCl+SO2↑。
下列叙述中错误的是
A.电池工作时负极材料是Li,发生氧化反应
B.电池工作时电子流向:
锂电极→导线→负载→碳棒
C.电池工作时,外电路流过0.2mol电子,标准状况下生成4.48L气体
D.电池工作过程中,石墨电极反应式为SO2Cl2+2e-=2Cl-+SO2↑
【答案】C
【解析】根据电池的总反应:
2Li+SO2Cl2=2LiCl+SO2↑。
得到单质锂在反应中失电子化合价升高,所以单质锂是该电池的负极,发生失电子的氧化反应,选项A正确。
锂电极为负极,所以电子从锂电极流出,经导线、负载,到达石墨电极,选项B正确。
总反应的电子转移数为2e-,所以转移电子是生成的SO2气体的2倍,外电路流过0.2mol电子,标准状况下生成2.24L(0.1mol)气体,选项C错误。
石墨电极是反应的正极,正极上是SO2Cl2得电子,转化为SO2和Cl-,方程式为:
SO2Cl2+2e-=2Cl-+SO2↑,选项D正确。
8.(2018届广东省梅州市高三总复习质检5月二模)流动电池可以在电池外部调节电解质溶液,从而维持电池内部电解质溶液浓度稳定,原理如图。
下列说法不正确的是
A.甲中应补充硫酸
B.当消耗1molPbO2时需分离出1molCuSO4
C.电子由PbO2极流出经过用电器流向Cu极
D.电池总反应为:
Cu+PbO2+2H2SO4=CuSO4+PbSO4+2H2O
【答案】C
9.(2018届福建省泉州市高三下学期第二次(5月)质量检查)新型Zn-GO(GO为氧化石墨烯:
C2O)电池,如图所示,GO反应过程中转化为rGO(rGO为石墨烯:
C)。
下列有关说法错误的是
A.电池工作时,电子由a经外电路流向b
B.b极电极反应式:
C2O+2e-+H2O=2C+2OH-
C.每生成0.1molZn(OH)42-,转移电子数为0.2NA
D.放电过程中电解质溶液的pH增大
【答案】D
【解析】A、根据装置图,Zn失去电子转化成[Zn(OH)4]2-,根据原电池工作原理,失电子一极为负极,即a为负极,b为正极,电子从a极经外电路流向b极,故A说法正确;B、b电极为氧化石墨烯,作氧化剂,GO反应过程中转化为rGO,即转化成C,电极反应式为C2O+H2O+2e-=2C+2OH-,故B说法正确;C、Zn的化合价由0价→+2价,因此生成1mol[Zn(OH)4]2-,转移电子物质的量为0.2mol,故C说法正确;D、负极反应式为Zn-2e-+4OH-=[Zn(OH)4]2-,因此电池总反应是Zn+C2O+2OH-+H2O=2C+[Zn(OH)4]2-,消耗OH-,pH降低,故D说法错误。
10.(2018届陕西省榆林市高三第四次模拟考试)锂碘电池的正极材料是聚2-乙烯吡啶(简写为P2VP)和I2的复合物,电解质是熔融薄膜状的碘化锂,正极的电极反应式为P2VP•nI2+2e-+2Li+=P2VP•(n-1)I2+2LiI。
下列说法正确的是
A.该电池放电时,锂电极发生还原反应
B.P2VP和I2的复合物是绝缘体,不能导电
C.该电池工作时,碘离子移向正极
D.该电池发生的总反应为2Li+P2VP•nI2=P2VP•(n-1)I2+2LiI
【答案】D
11.(2018届内蒙古鄂伦春自治旗高三下学期二模)下图是采用新能源储能器件将CO2转化为固体产物,实现CO2的固定和储能灵活应用的装置。
储能器件使用的Li-CO2电池组成为钌电极/CO2-饱和LiClO4-DMSO电解液/锂片。
下列说法正确的是
A.Li-CO2电池电解液由LiClO4和DMSO溶于水得到
B.CO2的固定中,每转移8mole-,生成3mol气体
C.过程Ⅱ中电能转化为化学能
D.过程Ⅰ的钌电极的电极反应式为2Li2CO3+C-4e-=4Li++3CO2↑
【答案】D
【解析】金属锂能够与水反应,电解液不能由LiClO4和DMSO溶于水得到,A错误;根据反应的方程式2Li2CO3=4Li++2CO2↑+O2↑+4e-可知,得到4mole-,生成2mol二氧化碳和1mol氧气,现转移8mole-,生成6mol气体,B错误;通过图示可知,电子不断的流出,过程Ⅱ中化学能转化为电能,C错误;由图示可知,碳变为二氧化碳,发生氧化反应,过程Ⅰ的钌电极为负极,电极反应式为2Li2CO3+C-4e-=4Li++3CO2↑,D正确;正确选项D。
12.(2018届内蒙古呼和浩特市高三第二次模拟考试)下图是用于航天飞行器中的一种全天候太阳能电化学电池在光照时的工作原理。
下列说法正确的是
A.该电池与硅太阳能电池供电原理相同
B.光照时,H+由a极室通过质子膜进入b极室
C.光照时,b极反应为VO2++2OH--e-=VO2++H2O
D.夜间无光照时,a电极流出电子
【答案】D
13.(2018年广东省揭阳市高三第二次模拟考试)如图为镁--次氯酸盐燃料电池的工作原理图,下列有关说法不正确的是
A.该燃料电池中镁为负极,发生还原反应
B.电池的总反应式为Mg+ClO-+H2O===Mg(OH)2↓+Cl-
C.放电过程中OH-移向负极
D.酸性电解质的镁--过氧化氢燃料电池正极反应为:
H2O2+2H++2e-===2H2O
【答案】A
14.(2018届四川省攀枝花市高三第三次统考)某新型电池,以NaBH4(B的化合价为+3价)和H2O2作原料,负极材料采用Pt,正极材料采用MnO2(既作电极材料又对该极的电极反应具有催化作用),该电池可用作卫星、深水勘探等无空气环境电源,其工作原理如图所示。
下列说法不正确的是
A.每消耗3molH2O2,转移6mole﹣
B.电池工作时Na+从b极区移向a极区
C.a极上的电极反应式为:
BH4﹣+8OH﹣﹣8e﹣═BO2﹣+6H2O
D.b极材料是MnO2,该电池总反应方程式:
NaBH4+4H2O2===NaBO2+6H2O
【答案】B
【解析】试题分析:
由图中信息可知,NaBH4是还原剂,其在负极上被氧化为BO2﹣,电极反应式为BH4﹣
15.(2018届江苏省泰州中学高三下学期模拟)新型液氨燃料电池示意图如图,下列有关说法不正确的是
A.该装置将化学能转化为电能
B.氨气在电极1上发生氧化反应
C.电子由电极2经负栽流向电极1
D.电极2的反应式为:
02+4e-+2H20=40H-
【答案】C
【解析】A.该装置是原电池,将化学能转化为电能,A正确;B.氨气失去电子,在电极1上发生氧化反应,B正确;C.电极1是负极,电极2是正极,电子由电极1经负栽流向电极2,C错误;D.氧气在正极得到电子,则电极2的反应式为:
02+4e-+2H20=40H-,D正确,答案选C
16.(2018年贵州省普高等学校招生适应性考试)第三代混合动力车目前一般使用镍氢电池(M表示储氢合金;汽车在刹车或下坡时,电池处于充电状态)。
镍氢电池充放电原理的示意图如下:
其总反应式为
。
根据所给信息判断,下列说法错误的是
A.混合动力汽车上坡或加速时,乙电极的电极反应式为:
NiOOH+H2O+eˉ==Ni(OH)2+OHˉ
B.混合动力汽车上坡或加速时,电解液中OHˉ向甲电极移动
C.混合动力汽车下坡或刹车时,甲电极周围溶液的pH减小
D.混合动力汽车下坡或刹车时,电流的方向为:
甲电极→发动机→乙电极
【答案】C
17.(2018届河南省六市高三第二次联考)NO2是大气的主要污染物之一,某研究小组设计如图所示的装置对NO2进行回收利用,装置中a、b均为多孔石墨电极。
下列说法不正确的是
A.a为电池的负极,发生氧化反应
B.一段时间后,b极附近HNO3浓度减小
C.电池总反应为4NO2+O2+2H2O
4HNO3
D.电子流向:
a电极→用电器→b电极→溶液→a电极
【答案】D
【解析】A.由装置图可知,在a电极上,NO2失电子生成HNO3,N元素化合价升高发生氧化反应,a为电池的负极,故A正确;B.b电极上发生的电极反应式为:
O2+4H++4e-=2H2O,由反应式可知,b极消耗氢离子,所以b极附近HNO3的浓度减小,故B正确;C.由装置图可知,该电池的总反应为4NO2+O2+2H2O
4HNO3,故C正确;D.电子从负极流向正极,但不会经过电解质溶液,故D错误;答案选D。
18.(2018届河南省洛阳市高三下学期尖子生第二次联考)2017年9月我国科学家对于可充放电式锌一空气电池研究取得重大进展。
电池装置如图所示,该电池的核心是驱动氧化还原反应(ORR)和析氧反应(OER),KOH溶液为电解质溶液,放电的总反应方程式为2Zn+O2+4OH-+2H2O=2Zn(OH)42-。
下列有关说法正确的是
A.可逆锌一空气电池实际上是二次电池,放电时电解质溶液中K+向负极移动
B.在电池产生电力的过程中,空气无阻挡地进入电池,发生ORR反应,并释放电荷
C.发生OER反应的电极反应式为2H2O-4e-=O2+4H+
D.放电时,电路中通过2mol电子,消耗氧气22.4L(标准状况)
【答案】B
19.(2018届广东省韶关市高三4月模拟考试)某手机电池采用了石墨烯电池,可充电5分钟,通话2小时。
一种石墨烯锂硫电池(2Li+S8=Li2S8)工作原理示意图如图。
下列有关该电池说法不正确的是
A.金属锂是所有金属中比能量最高的电极材料
B.充电时A电极为阴极,发生还原反应
C.充电时B电极的反应:
Li2S8-2e-=2Li++S8
D.手机使用时电子从A电极经过手机电路版流向B电极,再经过电池电解质流回A电极
【答案】D
【解析】A、单位质量的电极材料失去电子的物质的量越多,则得到的电能越多,能量越高,Li是所有金属元素中原子量最小的金属,所以金属锂是所有金属中比能量最高的电极材料,故A正确;B、原电池中阳离子向正极移动,由图可知,做电源时,B为正极,A为负极,负极发生失电子的氧化反应;反过来,充电时负极为阴极,发生还原反应,故B正确;C、B电极上S8得电子生成Li2S8,则B电极的反应:
2Li++S8+2e-═Li2S8,故C正确;D、电子只能在电极和导线中移动,电子不能在电解质溶液中移动,故D错误;故选D。
20.(2018届河北省唐山市高三第二次模拟考试)镁、锌等金属与H2O2可形成“金属-H2O2”电池,能为潜水器提供动力,可用食盐水作为电解质溶液,如下图所示。
下列有关Zn-H2O2电池的说法正确的是
A.电流从Zn电极沿导线流向Pt电极
B.Pt为正极,电极反应为:
H2O2+2e-=2OH-
C.每消耗6.5gZn,将反应0.05molH2O2
D.食盐水中Cl-向Pt电极移动
【答案】B
21.(2018届陕西省高三教学质量检测二)中国科学家用蘸墨汁书写后的纸张作为空气电极,设计并组装了轻型、柔性、能折叠的可充电锂空气电池如下图1,电池的工作原理如下图2。
下列有关说法正确的是
A.放电时,纸张中的纤维素作锂电池的正极
B.开关K闭合给锂电池充电,X为直流电源负极
C.放电时,Li+由正极经过有机电解质溶液移向负极
D.充电时,阳极的电极反应式为:
Li2O2+2e-=O2↑+2Li+
【答案】B
22.(2018届陕西省咸阳市高三模拟考试)“软电池”采用一张薄层纸片作为传导体,一面为锌,另一面为二氧化锰,纸层中水和氧化锌组成电解液。
电池总反应为:
Zn+2MnO2+H2O=2MnO(OH)+ZnO。
下列说法正确的是
A.该电池的正极为氧化锌
B.锌电极附近溶液的PH不变
C.电池正极反应式:
2MnO2+2e-+2H2O=2MnO(OH)+2OH-
D.当0.1molZn完全溶解时,流经电解液的电子的物质的量为0.2mol
【答案】C
【解析】根据总反应,MnO2发生还原反应,MnO2是正极,故A错误;锌电极是负极,负极反应是Zn-2e-+2OH-=ZnO+H2O,溶液的PH减小,故B错误;根据总反应,正极反应式:
2MnO2+2e-+2H2O=2MnO(OH)+2OH-,故C正确;电解液中通过离子移动导电,没有电子流动,故D错误。
23.(2018届天津市和平区第二学期高三第一次质量检测)现在污水治理越来越引起人们重视,可以通过膜电池除去废水中的乙酸钠和对氯苯酚(
),其原理如下图所示,下列说法正确的是
A.该装置为电解装置,B为阳极
B.电子是从A极沿导线经小灯泡流向B极
C.A极的电极反应式为
D.当外电路中有0.1mole-转移时,A极区增加的H+的个数为0.05NA
【答案】D
24.(2018届江西省九所重点中学高三联合考试)根据反应KMnO4+FeSO4+H2SO4→MnSO4+Fe2(SO4)3+K2SO4+H2O(未配平)设计如下原电池,其中甲、乙两烧杯中各物质的物质的量浓度均为1mol·L-1,溶液的体积均为200mL,盐桥中装有饱和K2SO4溶液。
下列说法不正确的是()
A.石墨b是原电池的负极,发生氧化反应
B.甲烧杯中的电极反应式:
MnO4-+5e-+8H+===Mn2++4H2O
C.电池工作时,盐桥中的阴阳离子分别向乙甲烧杯中移动,保持溶液中的电荷平衡
D.忽略溶液体积变化,Fe2(SO4)3浓度变为1.5mol/L,则反应中转移的电子为0.1mol
【答案】D
【解析】A、根据所给反应方程式,Fe2+的化合价升高,依据原电池工作原理,因此石墨b为负极,发生氧化反应,故A说法正确;B、石墨a为正极,发生还原反应,电极反应式为MnO4-+5e-+8H+=Mn2++4H2O,故B说法正确;C、盐桥的作用是形成闭合回路,同时保持溶液中电荷平衡,根据原电池工作原理,阳离子向正极移动,即K+向甲烧杯移动,SO42-向乙烧杯移动,故C说法正确;D、生成Fe3+的物质的量为(200×10-3×1.5×2-200×10-3×1×2)mol=0.2mol,负极反应式为Fe2+=2e-=Fe3+,因此电路中转移电子物质的量0.2mol,故D说法错误。
25.(2018年安徽省安庆市高三第二次模拟考试)某化学兴趣小组能探究发现水果汁中存在电解质,可以设计成如图所示的水果原电池。
随后又进一步思考原电池工作效率和其构成要素之间的一些关系如下表所示。
实验次数
电极材料
水果品种
电极间距/cm
电压/mV
1
锌
铜
菠萝
3
900
2
锌
铜
苹果
3
650
3
锌
铜
西红柿
3
750
4
锌
铝
菠萝
3
650
5
锌
铝
苹果
3
450
6
锌
铝
苹果
2
550
由表中数据可知,下列说法不正确的是
A.实验1、4电流方向应该相反
B.电极及其间距相同时,电压大小只与水果种类有关,与其他因素无关
C.如果用锌、碳棒作电极,实验1中电压可能大于900mV
D.实验中发光二极管不太亮,可用铜锌作电极,用菠萝作介质,并将多个此电池串联起来
【答案】B
26.(2018届河南省安阳市高三下学期毕业班第二次模拟考试)近几年科学家发明了一种新型可控电池一一锂水电池,工作原理如图所示。
下列有关说法不正确的是
A.电极a的材料是LiB.电极b上发生还原反应,气体N是氢气
C.消耗锂的质量为14g时,产生22.4L气体ND.该装置是一次电池
【答案】C
27.(2018届河南省六市高三第一次联考)世界某著名学术刊物近期介绍了一种新型中温全瓷铁一空气电池,其结构如图所示。
下列有关该电池放电时的说法正确的是
A.O2-由b极移向a极
B.正极的电极反应式为FeOx+2xe-=Fe+xO2-
C.铁表面发生的反应为xH2O(g)+Fe=FeOx+xH2
D.若有22.4L(标准状况)空气参与反应,则电路中有4mol电子转移
【答案】C
【解析】由新型中温全瓷铁--空气电池的装置图可知,a极空气中氧气得电子发生还原反应为正极,铁与水反应生成氢气,氢气在b极失电子发生氧化反应为负极。
A、在原电池中,阴离子向负极移动,O2-由a极移向b极,故A错误;B、a极空气中氧气得电子发生还原反应为正极,电极反应式为:
O2+4e-═2O2-,故B错误;C、由新型中温全瓷铁--空气电池的装置图可知,铁表面发生的反应为xH2O(g)+Fe═FeOx+xH2,故C正确;D、有22.4L(标准状况)空气参与反应,则氧气为
×
=0.2mol,则电路中转移0.8mol电子,故D错误;故选C。
28.(2018届广东省佛山市高三下学期综合能力测试二)最近报道的一种处理垃圾渗滤液并用其发电的示意图如下。
装置工作时,下列说法不正确的是
A.盐桥中Cl-向Y极移动
B.化学能转变为电能
C.电子由X极沿导线流向Y极
D.Y极发生的反应为2NO3-+10e-+12H+=N2+6H2O,周围pH增大
【答案】A
29.(2018届广东省六校(广州二中,深圳实验,珠海一中,中山纪念,东莞中学,惠州一中)高三下学期第三次联考)锂空气电池放电时的工作原理如图所示。
下列叙述正确的是
A.放电时Li+由B极向A极移动
B.电池放电时总反应方程式为4Li+O2+2H2O===4LiOH
C.电解液a、b之间可采用阴离子交换膜
D.电解液a可能为LiCl水溶液
【答案】B
30.(2018届山东省济南市章丘区高三3月模拟联考)一种钌(Ru)基配合物光敏染料敏化太阳能电池的原理及电池中发生的主要反应如图所示。
下列说法正确的是
A.电池工作时,光能转变为电能,X为电池的正极
B.镀铂导电玻璃的作用是传递I-
C.电解质溶液中发生反应:
2Ru3++3I-=2Ru2++I3-
D.电池的电解质溶液中I-和I3-的浓度均不断减小
【答案】C
【解析】由图中电子的移动方向可知,电极X为原电池的负极,发生氧化反应,电极反应为:
2Ru2+-2e-=2Ru3+,Y电极为原电池的正极,电解质为I-和I3-的混合物,I3-在正极上得电子被还原,正极反应为I3-+2e-=3I-。
A、电池工作时,光能转变为电能,由图电子的移动方向可知,电极X为原电池的负极,选项A错误;B、电池工作时,电极为原电池的正极,发生还原反应,则镀铂导电玻璃的作用是作正极材料,选项B错误;C、电池工作时,负极反应为2Ru2+-2e-=2Ru3+,正极反应为I3-+2e-=3I-,又Ru2+和Ru3+,I3-和I-相互转化,所以电解质溶液中发生反应,选项C正确;D、由电池中发生的反应可知,I3-在正极上得电子被还原为I-,后又被氧化为I3-,I3-和I-相互转化,反应的实质是光敏有机物在激发态与基态的相互转化,所有化学物质都没有被损耗,选项D错误。
答案选C。
31.(2018届宁夏回族自治区银川市六盘山高级中学高三一模)关于下列图示的说法中正确的是()
①②③④
A.用图①所示实验可比较硫、碳、硅三种元素的非金属性强弱
B.用图②所示实验装
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