版高考化学一轮复习分层限时跟踪练20.docx
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版高考化学一轮复习分层限时跟踪练20
分层限时跟踪练(二十)
(限时:
45分钟)
1.(2014·北京高考)下列电池工作时,O2在正极放电的是( )
A.锌锰电池 B.氢燃料电池 C.铅蓄电池 D.镍镉电池
【解析】 锌锰电池,正极反应:
2MnO2+2H2O+2e-===2MnOOH+2OH-,MnO2在正极放电,A错误。
氢燃料电池,正极反应(酸性条件下):
O2+4H++4e-===2H2O,O2在正极放电,B正确。
铅蓄电池,正极反应:
PbO2+4H++SO+2e-===PbSO4+2H2O,PbO2在正极放电,C错误。
镍镉电池,正极反应:
NiOOH+H2O+e-===Ni(OH)2+OH-,NiOOH在正极放电,D错误。
【答案】 B
2.根据下图,下列判断中正确的是( )
A.烧杯a中的溶液pH降低
B.烧杯b中发生氧化反应
C.烧杯a中发生的反应为2H++2e-===H2↑
D.烧杯b中发生的反应为2Cl--2e-===Cl2↑
【解析】 Zn比Fe活泼,所以Zn作负极,发生氧化反应,电极反应式为:
Zn-2e-===Zn2+;Fe作正极,氧气在该电极上发生还原反应,电极反应式为:
2H2O+O2+4e-===4OH-,反应后溶液pH升高。
【答案】 B
3.选用下列试剂和电极:
稀H2SO4、Fe2(SO4)3溶液、铁棒、铜棒、铂棒,组成如图所示的原电池装置(只有两个电极),观察到电流计G的指针均明显偏转,则其可能的组合共有( )
A.6种 B.5种
C.4种D.3种
【解析】 符合条件的原电池有:
铁棒+铜棒或铂棒+稀H2SO4,2种;铁棒+铜棒或铂棒+Fe2(SO4)3溶液,2种;铜棒+铂棒+Fe2(SO4)3溶液,1种。
综上共5种。
【答案】 B
4.目前市面上有一种新型饭盒“即热饭盒”,其原理是在饭盒底部有两层,一层存放食盐水,另一层存放镁和铁的混合物,使用时打开隔离层,食物即可被快速加热。
下列对其工作原理分析不正确的是( )
A.打开隔层后,形成了由食盐水、镁和铁构成的原电池
B.金属镁发生了氧化反应
C.铁是该原电池的负极
D.反应中涉及化学能、电能和热能的转化
【解析】 食盐水、镁和铁处于同一容器中,且相互接触,达到了形成原电池的基本条件,故A正确;在形成的原电池中,Mg比较活泼,是原电池的负极,发生氧化反应,故B正确、C错误;原电池反应中化学能转化为电能,由于各微型原电池的短路现象,导致一部分电能转化为热能,故D正确。
【答案】 C
5.(2015·全国卷Ⅰ)微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置,其工作原理如图所示。
下列有关微生物电池的说法错误的是( )
A.正极反应中有CO2生成
B.微生物促进了反应中电子的转移
C.质子通过交换膜从负极区移向正极区
D.电池总反应为C6H12O6+6O2===6CO2+6H2O
【解析】 图示所给出的是原电池装置。
A.有氧气反应的一极为正极,发生还原反应,因为有质子通过,故正极电极反应式为O2+4e-+4H+===2H2O,C6H12O6在微生物的作用下发生氧化反应,电极反应式为C6H12O6-24e-+6H2O===6CO2+24H+,负极上有CO2产生,故A不正确。
B.微生物电池是指在微生物作用下将化学能转化为电能的装置,所以微生物促进了反应中电子的转移,故B正确。
C.质子是阳离子,阳离子由负极区移向正极区,故C正确。
D.正极的电极反应式为6O2+24e-+24H+===12H2O,负极的电极反应式为C6H12O6-24e-+6H2O===6CO2+24H+,两式相加得电池总反应为C6H12O6+6O2===6CO2+6H2O,故D正确。
【答案】 A
6.某化学小组构想将汽车尾气(NO、NO2)转化为重要的化工原料HNO3,其原理如图所示,其中A、B为多孔材料。
下列说法正确的是( )
A.电解质溶液中电流的方向由B到A,电子的流向与之相反
B.电极A表面反应之一为NO-3e-+2H2O===NO+4H+
C.电极B附近的c(NO)增大
D.该电池工作时,每转移4mol电子,生成22.4LO2
【解析】 该电池工作原理(以NO为例)为4NO+3O2+2H2O===4HNO3,NO发生了氧化反应,A极为负极,B极为正极。
电子只能通过外电路,其流向为从A到B,A项错误;负极反应(以NO为例)为NO-3e-+2H2O===NO+4H+,B项正确;原电池中阴离子(NO)向负极附近移动,C项错误;电池工作时,每转移4mol电子,消耗1molO2,在标准状况下O2的体积为22.4L,D项错误。
【答案】 B
7.锂空气电池能够提供相当于普通锂离子电池10倍的能量,因此它是最有前途的电池技术之一。
如图是锂空气电池放电和充电时的工作示意图。
下列说法正确的是( )
A.a极为原电池的正极
B.电池充电时,b极发生的反应为O2+2H2O+4e-===4OH-
C.放电时,a极锂的化合价未发生变化
D.充电时,溶液中Li+由b极向a极迁移
【解析】 根据题给装置图判断,a电极为原电池的负极,电极反应为Li-e-===Li+,A、C项错误;电池充电时,b极发生的反应为4OH--4e-===O2↑+2H2O,B项错误;充电时,阳离子移向电解池的阴极,D项正确。
【答案】 D
8.(2016·宝鸡质检)某准晶体X由一定比例的Al、Fe、Cu组成,取两小块该准晶体:
一块投入到盛KOH溶液的烧杯①中;另一块投入到盛稀硫酸的烧杯②中,两烧杯中固体均被液体浸没。
下列分析合理的是( )
A.烧杯①中若构成微型电池,正极反应为4OH--4e-===2H2O+O2↑
B.烧杯①中若铝、铜作电极构成微型电池,负极反应为Al-3e-+3OH-===Al(OH)3
C.烧杯②中可能构成三种微型电池,且正极反应相同
D.烧杯②溶液最终呈蓝色
【解析】 烧杯①中若铝、铜作电极构成微型电池,则金属Al作负极,发生失电子反应,电极反应为Al-3e-+4OH-===AlO+2H2O,B项错误;烧杯①中若构成微型电池,则正极反应为2H2O+2e-===H2↑+2OH-,A项错误;烧杯②中可构成AlFe原电池、AlCu原电池、FeCu原电池,三种原电池的正极反应均为2H++2e-===H2↑,C项正确;烧杯②中Cu不会溶解,溶液不会呈蓝色,D项错误。
【答案】 C
9.(2014·海南高考节选)锂锰电池的体积小、性能优良,是常用的一次电池。
该电池反应原理如图所示,其中电解质LiClO4。
溶于混合有机溶剂中,Li+通过电解质迁移入MnO2晶格中,生成LiMnO2。
回答下列问题:
(1)外电路的电流方向是由________极流向________极。
(填字母)
(2)电池正极反应式为________________。
(3)是否可用水代替电池中的混合有机溶剂?
________________
(填“是”或“否”),原因是________________________。
【解析】
(1)外电路的电流方向是由正极b流向负极a。
(2)在电池正极b上发生的电极反应为MnO2+e-+Li+===LiMnO2。
(3)由于负极材料Li是活泼的金属,能够与水发生反应,所以不可用水代替电池中的混合有机溶剂。
【答案】
(1)b a
(2)MnO2+e-+Li+===LiMnO2 (3)否 电极Li是活泼金属,能与水反应
10.
(1)铁是用途最广的金属材料之一,但生铁易生锈。
请讨论电化学实验中有关铁的性质。
盐桥中装有含琼脂的KCl饱和溶液
①某原电池装置如图所示,上图右侧烧杯中的电极反应式为___________,
左侧烧杯中的c(Cl-)________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
②已知下图甲、乙两池的总反应式均为Fe+H2SO4===FeSO4+H2↑,且在同侧电极(指均在“左电极”或“右电极”)产生H2。
请在两池上标出电极材料(填“Fe”或“C”)。
(2)碱性锌锰干电池的剖面图如图所示,已知电池放电后的产物是Zn(OH)2和MnOOH,则其总反应式为____________________,
正极反应式为____________________。
电池中的锌粉能和KOH发生反应,该反应类似于铝粉与KOH的反应,其化学方程式是_________________,
因此电池长时间不用会发生体积的膨胀和漏液。
【解析】
(1)①原电池反应中Fe作负极,石墨棒作正极,右侧烧杯中电极反应式为2H++2e-===H2↑。
由于平衡电荷的需要,盐桥中的Cl-向负极迁移,故NaCl溶液中c(Cl-)增大。
②装置乙是电解装置,阴极(右侧)产生H2,同时根据电池的总反应式可知Fe只能作阳极(左侧)。
由已知条件知,在装置甲中,Fe作原电池的负极,在左侧;C作原电池的正极,在右侧。
(2)根据图示可知碱性锌锰干电池两极材料分别是Zn和MnO2,放电后的产物为Zn(OH)2和MnOOH,因此易得总反应式和正极反应式。
【答案】
(1)①2H++2e-===H2↑ 增大
②甲池中:
左—Fe,右—C,乙池中:
左—Fe,右—C
(2)Zn+2MnO2+2H2O===Zn(OH)2+2MnOOH
MnO2+e-+H2O===MnOOH+OH-
Zn+2KOH===K2ZnO2+H2↑
11.
(1)(2016·广东湛江测试)科学家制造出一种使用固体电解质的高效燃料电池。
一个电极通入空气,另一个电极通入燃料气。
其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2固体,它在高温下能传导O2-(其中氧化反应发生完全)。
以丙烷(C3H8)为燃料。
①电池的负极反应式为________;
②放电时固体电解质里的O2-向________(填“正”或“负”)极移动。
(2)(2016·浙江绍兴模拟)NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料电池,其原理见图。
该电池在使用过程中石墨Ⅰ电极上生成氧化物Y,其电极反应式为_____;
若生成1molY,则需要消耗标准状况下氧气的体积为________L。
(3)(2016·河南焦作模拟)以甲醇为原料,使用酸性电解质构成燃料电池,该燃料电池的负极反应式为_______________;
若以甲烷代替该燃料电池中的甲醇,向外界提供相等电量,则每代替3.2g甲醇,所需标准状况下的甲烷的体积为________L。
(4)(2013·新课标全国卷Ⅰ节选)二甲醚(CH3OCH3)直接燃料电池具有启动快、效率高等优点,其能量密度高于甲醇直接燃料电池(5.93kW·h·kg-1)。
若电解质为酸性,二甲醚直接燃料电池的负极反应为___________,
一个二甲醚分子经过电化学氧化,可以产生________个电子的电量。
【解析】
(1)C3H8中碳的化合价为-,升高到+4,1个C3H8失去(+4)×3=20个电子,第一步C3H8→3CO2,第二步C3H8-20e-→3CO2,第三步用O2-配平电荷C3H8+10O2--20e-→3CO2,第四步依据H守恒配平方程式C3H8+10O2--20e-===3CO2+4H2O,第五步,用O检验已配平。
(2)氧气一定为正极,所以石墨Ⅰ电极为负极,NO2失电子只能生成N2O5,由负极反应式可知生成1molN2O5转移1mol电子,消耗molO2。
(3)CH3OH中碳的化合价为-2价,依据得失电子、电荷守恒、H元素守恒进行配平;1molCH3OH、1molCH4分别失去6mol、8mol电子,n(CH3OH)==0.1mol,失去0.6mol电子,n(CH4)=mol。
(4)二甲醚直接燃料电池的总反应为CH3OCH3+3O2===2CO2+3H2O,负极反应式的书写步
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