2011届高考化学一轮复习 第7章 化学反应与能量转化 第三节 化学能转化为电能—电池随堂模拟测试 鲁科版选修4

用心 爱心 专心 1 第三节第三节 化学能转化为电能化学能转化为电能 电池电池 1 下列反应可以设计成原电池的是 CaO H2O Ca OH 2 Fe H2SO4 FeSO4 H2 2H2O 2H2 O2 NaCl AgNO3 AgCl NaNO3 Cu 2AgNO3 2Ag Cu NO3 2 Fe 2FeCl3 3FeCl2 A B C D 全部 解析 能设计成原电池的反应要满足两点 反应能自发进行 反应是氧化还原反应 是非氧化还原反 应 不能自发进行 满足以上两点要求 故正确答案为 C 答案 C 2 一种新型燃料电池 一极通入空气 另一极通入丁烷气体 电解质是掺杂氧化钇 Y2O3 的氧化锆 ZrO2 晶体 在熔融状态下能传导 O2 下列对该燃料电池说法正确的是 A 在熔融电解质中 O2 由负极移向正极 B 电池的总反应是 2C4H10 13O2 8CO2 10H2O C 通入空气的一极是正极 电极反应为 O2 4e 2O2 D 通入丁烷的一极是正极 电极反应为 C4H10 26e 13O2 4CO2 5H2O 解析 由原电池原理知负极失去的电子经导线转移到正极 所以正极上富集电子 根据电性关系 O2 不 可能移向正极 A 错 原电池反应就是一个氧化还原反应 只是氧化反应和还原反应分别在两极进行 由 丁烷的燃烧反应知 该电池的总反应为 2C4H10 13O2 8CO2 10H2O 且丁烷失电子 O2得电子 故 选 B C 答案 BC 3 下列关于钢铁腐蚀的叙述正确的是 A 吸氧腐蚀时正极放出氧气 B 析氢腐蚀时正极放出氢气 C 化学腐蚀速率超过电化学腐蚀速率 D 析氢腐蚀比吸氧腐蚀普遍 答案 B 4 有关下图装置中的叙述正确的是 A 这是电解 NaOH 溶液的装置 B 溶液中发生了变化 4Fe OH 2 O2 2H2O 4Fe OH 3 C Fe 为正极 电极反应为 Fe 2e 2OH Fe OH 2 D NaOH 溶液的碱性逐渐减弱 解析 这是一个原电池装置 也是一个吸氧腐蚀装置 电极反应的书写应与电解质溶液的性质相联系 电 解质 pH 的变化应与电极反应相联系 5 某原电池的电池反应为 Fe 2Fe3 3Fe2 与此电池反应相符的原电池是 A 铜片 铁片 FeCl3溶液组成的原电池 B 石墨 铁片 Fe NO3 3溶液组成的原电池 C 铁片 锌片 Fe2 SO4 3溶液组成的原电池 D 银片 石墨 Fe NO3 2溶液组成的原电池 解析 由电池反应知 Fe 失电子应作原电池负极 而正极反应为 Fe3 e Fe2 要求电解液必为含 Fe3 的盐溶液 且电极材料相对 Fe 较不活泼 从而得到答案 此题考查了学生的逆向思维 用心 爱心 专心 2 答案 AB 6 为研究金属腐蚀的条件和速度 某课外小组学生用金属丝将三根大小相同的铁钉分别固定在如图所示的三 个装置中 再放置于玻璃钟罩里保存相同的一段时间 下列对实验结束时现象的描述不正确的是 A 装置甲左侧的液面一定会下降 B 装置乙中的铁钉腐蚀最快 C 装置丙中的铁钉几乎没被腐蚀 D 装置甲中的铁丝和装置乙中的铜丝都会被腐蚀 解析 甲 乙中盐酸有挥发性 甲中发生化学腐蚀 产生 H2使左侧液面下降 乙中发生电化学腐蚀 产 生 H2比甲中快 铁钉腐蚀最快 丙中浓 H2SO4有吸水性且 H2SO4无挥发性 铁钉几乎不被腐蚀 乙中 Cu 是原电池的正极 不发生腐蚀 答案 D 7 2009 宣武区调考题 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 下式是爱迪生蓄电池分 别在充电和放电时发生的反应 Fe NiO2 2H2OFe OH 2 Ni OH 2 放电 充电 下列有关对爱迪生蓄电池的推断错误的是 A 放电时 Fe 作负极 发生氧化反应 B 放电时 NiO2作正极 发生还原反应 C 充电时 阴极上 Fe OH 2放电 发生氧化反应 D 蓄电池的电极应浸入碱性电解质溶液中 解析 放电时为原电池原理 Fe 作负极发生氧化反应 有化合价升高过程 NiO2在正极发生还原反应 有化合价降低的变化 A B 项正确 充电时阴极发生还原反应 C 项错误 此蓄电池中有 Fe OH 2 Ni OH 2等能溶于酸的弱碱 所以电解质溶液不能是酸 应是碱性溶液 答案 C 8 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 9 新型高能钠 硫电池以熔融的钠 硫为电极 以导电的陶瓷为固体电解质 该电池放电时为原电池 充电 时为电解池 反应原理为 2Na xSNa2Sx 1 放电时 Na 发生 反应 S 作 极 2 充电时 Na 所在电极与直流电源的 极相连 3 放电时负极反应为 用心 爱心 专心 3 充电时阳极反应为 4 用此电池作电源电解饱和 NaCl 溶液 当阳极产生 33 6 L 标准状况 气体时 消耗金属 Na 的质量为 解析 该题考查化学 两池 原电池 电解池 的原理及应用 以新的科技成果即新型高能钠 硫电池为背 景 要求考生学会应用原电池的原理解释新问题 新现象 主要考查对知识的应用能力 计算能力 推理 能力等 解答本题要仔细审题 寻找突破口 电池放电时为原电池 根据原电池的知识 失电子 发生氧化 反应的电极是负极 得电子 发生还原反应的电极是正极 1 Na 作负极 S 作正极 负极反应为 Na e Na 2 充电时为电解池 根据电解的知识 阳极失电子 发生氧化反应 阴极得电子 发生还原反应 因此 Na 所在的电极是阴极 与直流电源的负极相连 S 所在的电极是阳极 与直流电源 的正极相连 阳极反应式为 S 2e xS 4 电解饱和 NaCl 溶液阳极产生的气体是 Cl2 由 2Cl 2e Cl2 又 2 x 2Na 2e 2Na 可列式求得 Na 的质量为 69 克 答案 1 氧化 正 2 负 3 Na e Na S 2e xS 4 69 g 2 x 10 2009 山东理综 29 Zn MnO2干电池应用广泛 其电解质溶液是 ZnCl2 NH4Cl 混合溶液 1 该电池的负极材料是 电池工作时 电子流向 填 正极 或 负极 2 若 ZnCl2 NH4Cl 混合溶液中含有杂质 Cu2 会加 速其电极的腐蚀 其主要原因是 欲除去 Cu2 最好选用下列试剂中的 填代号 a NaOH b Zn c Fe d NH3 H2O 3 MnO2的生产方法之一是以石墨为电极 电解酸化的 MnSO4溶液 阴极的电极反应式是 若电解电路中通过 2 mol 电子 MnO2的理论产量为 g 解析 1 原电池的负极是发生氧化反应的一极 Zn Zn2 2e 电池工作时 电子是从负极流向正极 2 Zn 与 Cu2 发生氧化还原反应 生成的 Cu 附着在 Zn 的表面构成铜锌原电池 加快反应速率 从而加快 Zn 的腐蚀 3 电解池的阴极是发生还原反应的一极 2H 2e H2 每生成 1 mol MnO2需转移 2 mol 电子 故每通过 2 mol 电子 理论上生成 1 mol MnO2 质量为 87 g 答案 1 Zn 或锌 正极 2 锌与还原出的铜构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀 b 3 2H 2e H2 87 11 燃料电池是使气体燃料氧化直接产生电流的装置 燃料电池的研究是本世纪最具挑战性的课题之一 最近 有人制造了一种燃料电池 一个电极通入空气 另一电极通入丁烷 电池的电解质是掺杂了 Y2O3 三氧化 二钇 的 ZrO2 二氧化锆 晶体 它在高温下能传导 O2 试回答下列问题 1 该电池放电时的化学反应方程式为 2 该燃料电池的电极反应式为 正极 13O2 52e 26O2 负极 2C4H10 26O2 52e 8CO2 10H2O 则固体电解质中的 O2 向 极移动 填 正 或 负 3 某金属的相对原子质量为 52 00 用上述电池电解该金属的一种含氧酸盐的酸性水溶液时 阳极每放出 3 360 mL 标准状况 氧气 阴极析出金属 10 4 g 在该含氧酸盐中金属的化合价为 在该实验中 若不考虑能量的损失 电池中消耗丁烷的质量最少是 g 结果精确至 0 01 g 解析 1 2C4H10 13O2 8CO2 10H2O 2 根据电极反应式可知氧离子由正极移向负极 3 设金属的化合价为 x 则根据得失电子守恒关系可得 4 x 3 360 10 3 L 22 4 L mol 1 10 4 g 52 00 g mol 1 所以可得 x 3 故此过程中转移的电子的物质的量为 0 6 mol 所以消耗的丁烷的质量为 1 34 g 答案 1 2C4H10 13O2 8CO2 10H2O 2 负 3 3 1 34 12 2009 潍坊统考 如图甲 乙是电化学实验装置 用心 爱心 专心 4 1 若甲 乙两烧杯中均盛有 NaCl 溶液 甲中石墨棒上的电极反应式为 乙中总反应的离子方程式为 将湿润的淀粉 KI 试纸放在乙烧杯上方 发现试纸先变蓝后退色 这是因为过量的 Cl2氧化了生成的 I2 若反应中 Cl2和 I2的物质的量之比为 5 1 且生成两种酸 该反应的化学方程式为 2 若甲 乙两烧杯中均盛有 CuSO4溶液 甲中铁棒上的电极反应式为 如果起始时乙中盛有 200 mL pH 5 的 CuSO4溶液 25 一段时间后溶液的 pH 变为 1 若要使溶液恢 复到电解前的状态 可向溶液中加入 填写物质的化学式 g 解析 1 甲装置为原电池 乙装置为电解池 当盛有食盐水时 甲中发生吸氧腐蚀 乙中根据电子的流向 知 石墨棒为阳极 铁棒为阴极 所以甲中石墨棒上发生的电极反应是 2H2O O2 4e 4OH 而 B 中电解食盐水的离子方程式为 2Cl 2H2O2OH H2 Cl2 根据 Cl2和 I2反应的量及 通电 产物知 5Cl2 I2 6H2O 2HIO3 10HCl 2 甲中铁为负极 Fe 2e Fe2 乙中电解 CuSO4溶液 电解方程式为 2CuSO4 2H2O2Cu O2 2H2SO4 根据 pH 变化求出 通电 c H 0 1 mol L 1 则生成的 H2SO4为 0 1 mol L 1 0 2 L 0 01 mol 则加入氧化铜的物质的量为 1 2 0 01 mol 质量为 0 8 g 如果加入 CuCO3 则为 1 24 g 答案 1 O2 2H2O 4e 4OH 2Cl 2H2O2OH H2 Cl2 通电 5Cl2 I2 6H2O 2HIO3 10HCl 2 Fe 2e Fe2 CuO 0 8 或 CuCO3 1 24 1 下列关于金属腐蚀的叙述中 正确的是 A 金属被腐蚀的本质是 M ne Mn M 表示金属 B 金属发生电化学腐蚀一定是在酸性环境中 C 镀锌铁发生电化学腐蚀时是锌被腐蚀 而铁一定不会被腐蚀 D 金属发生电化学腐蚀时是较活泼金属作负极 先被腐蚀 解析 金属的电化学腐蚀也可以在中性 碱性环境下进行 镀锌铁中锌若被腐蚀完 Fe 也可能继续被腐蚀 而且实际上锌被腐蚀后露出的铁也会被空气 水所腐蚀 即铁的吸氧腐蚀 答案 AD 2 关于铅蓄电池的说法正确的是 A 在放电时 正极发生的反应是 Pb s SO aq PbSO4 s 2e 2 4 B 在放电时 该电池的负极材料是铅板 C 在充电时 电池中硫酸的浓度不断变小 D 在充电时 阳极发生的反应是 PbSO4 s 2e Pb s SO aq 2 4 解析 A 项中电池放电时正极应发生还原反应 电极反应为 用心 爱心 专心 5 PbO2 4H SO 2e PbSO4 2H2O C 项中电池充电时硫酸的浓度应不断增大 D 项中电池充电 2 4 时阳极应发生氧化反应 答案 B 3 如图甲是 Zn 和 Cu 形成的原电池 某实验兴趣小组做完实验后 在读书卡上的记录如图乙所示 则卡片 上的描述合理的是 图甲 图乙 A B C D 解析 中 Cu 为正极 Zn 为负极 中 SO向负极移动 中电子的流向是 Zn Cu 中正极反 2 4 应式 2H 2e H2 故 错 答案 B 4 2009 广东单科 10 出土的锡青铜 铜锡合金 文物常有 Cu2 OH 3Cl 覆盖在其表面 下列说法正确的是 A 锡青铜的熔点比纯铜高 B 在自然环境中 锡青铜中的锡可对铜起保护作用 C 锡青铜文物在潮湿环境中的腐蚀比干燥环境中慢 D 生成 Cu2 OH 3Cl 覆盖物是电化学腐蚀过程 但不是化学反应过程 解析 A 项 合金的熔点低于各成分金属的熔点 B 项 活泼金属作负极 活泼金属易腐蚀 D 项 电化 学腐蚀过程一定是化学反应过程 答案 B 5 相同材质的铁在图中的四种情况下最不易被腐蚀的是 解析 在 A 中 食醋提供电解质溶液环境 铁勺和铜盆是相互接触的两个金属电极 形成原电池 铁是活 泼金属作负极 在 B 中 食盐水提供电解质溶液环境 炒锅和铁铲都是铁碳合金 符合原电池形成的条件 铁是活泼金属作负极 碳作正极 在 D 中 酸雨提供电解质溶液环境 铁铆钉和铜板分别作负 正极 形 成原电池 在上述三种情况中 都是铁作负极 铁容易被腐蚀 在 C 中 铜镀层将铁球覆盖 使铁被保护 所以铁不易被腐蚀 答案 C 6 2009 潍坊统考 现将氯化铝溶液蒸干灼烧并熔融后用铂电极进行电解 下列有关电极产物的判断正确的是 A 阴极产物是氢气 B 阳极产物是氧气 C 阴极产物是铝和氧气 D 阳极产物只有氯气 解析 本题既考查盐类水解 又考查电解知识 AlCl3 3H2O Al OH 3 3HCl 加热时平衡右移 生成 用心 爱心 专心 6 Al OH 3 加热灼烧得氧化铝 电解氧化铝的阴极产物是铝 阳极产物是氧气 答案 B 7 将铁片和锌片放在盛有 NaCl 溶液 其中滴有酚酞 的表面皿中 如图所示 最先观察到变为红色的区域为 A 和 B 和 C 和 D 和 解析 甲为原电池装置 Zn 为负极 该条件下 Zn 被腐蚀 电极反应为负极 Zn 2e Zn2 正极 2H2O O2 4e 4OH 故 电极 c OH 增大使酚酞变红 乙为电解装置 电极反应为 阳极 Fe 2e Fe2 阴极 2H 2e H2 极区域 c OH 增大 使酚酞变红 答案 B 8 用锌粒和盐酸制氢气时 加入少量下列试剂 可使生成氢气的速率加快的是 A 硫酸铜晶体 B 水 C 氯化钡晶体 D 醋酸钾晶体 解析 锌与硫酸铜溶液反应生成铜 铜与锌在酸溶液中构成原电池 加速锌失去电子 加水 盐酸浓度降 低 反应速率减小 B 错 加入氯化钡晶体 无影响 C 错 加入醋酸钾 盐酸与其反应生成弱酸醋酸 反应速率减小 D 错 答案 A 9 在原电池构成的闭合回路中 关于电子和阴 阳离子运动方向的描述正确的是 A 电子从原电池的负极通过导线移向正极 B 电子从原电池的正极通过导线移向负极 C 阴离子在电解质溶液中向正极移动 D 阳离子在电解质溶液中向正极移动 解析 根据同一闭合回路中 同性电荷运动方向一致 异性电荷运动方向相反的规律 在电解质溶液中阴 离子向负极移动 阳离子向正极移动 答案 AD 10 有关下图装置叙述正确的是 A 这是电解 NaOH 溶液的装置 B 这是一个原电池装置 利用该装置可长时间的观察到 Fe OH 2沉淀的颜色 C Pt 为正极 其电极反应为 O2 4e 2H2O 4OH D Fe 为阳极 电极反应为 2Fe 4e 4OH 2Fe OH 2 解析 该装置没有外接电源 故不是电解装置 A 错 对于 B 项 因为向 NaOH aq 不断通入空气 故 Fe OH 2生成后立即被氧化成 Fe OH 3 D 项中 Fe 是负极 发生氧化反应 也可称阳极 答案 CD 11 下列装置中 都伴随有能量变化 其中是由化学能转变为电能的是 解析 A 项是将电能转化成化学能 B 项是将水的势能转化成电能 C 项是将太阳能转化成热能 答案 D 12 将纯锌片和纯铜片按如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 用心 爱心 专心 7 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 产生气泡的速率甲比乙慢 解析 甲池中锌与铜用导线连接后浸入稀 H2SO4中 形成原电池 乙池中仅发生锌与 H2SO4的反应 所以 甲池中铜片表面有气泡产生 乙池不构成原电池 两池中 c H 均减小 甲池中产生气泡的速率比乙快 答案 C 13 近年来 有科学家在研究利用发电厂产生的 SO2制成原电池 其电池反应方程式为 2SO2 O2 2H2O 2H2SO4 该电池电动势为 1 06 V 1 写出电极反应 负极反应式为 正极反应式为 2 使用这种方法处理发电厂废气中 SO2的优点是 解析 根据原电池反应原理 负极上发生氧化反应 正极上发生还原反应 SO2跟 O2反应生成 H2SO4时 SO2被氧化 O2被还原 所以 SO2应该在负极上反应 O2应该在正极上反应 答案 1 SO2 2H2O 2e SO 4H O2 4H 4e 2H2O 2 4 2 从环保的角度看 利用上述电池 可以在回收二氧化硫的同时得到副产品 H2SO4 减少环境污染 又能 在回收过程中获得电能 一举多得 14 2009 海南单科 15 Li SOCl2电池可用于心脏起博器 该电池的电极材料分别为锂和碳 电解液是 LiAlCl4 SOCl2 电池的总反应可表示为 4Li 2SOCl2 4LiCl S SO2 请回答下列问题 1 电池的负极材料为 发生的电极反应为 2 电池正极发生的电极反应为 3 SOCl2易挥发 实验室中常用 NaOH 溶液吸收 SOCl2 有 Na2SO3和 NaCl 生成 如果把少量水滴到 SOCl2中 实验现象是 反应的化学方程式为 4 组装该电池必须在无水 无氧的条件下进行 原因是 解析 1 2 电池负极发生氧化反应 正极发生还原反应 3 由 NaOH 与 SOCl2反应的产物为 Na2SO3 NaCl 可知 SOCl2与水反应生成 H2SO3和 HCl 4 由于电池材料易与水 O2反应 答案 1 锂 Li e Li 2 2SOCl2 4e 4Cl S SO2 3 出现白雾 有刺激性气体生成 SOCl2 H2O 2HCl SO2 4 锂是活泼金属 易与 H2O O2反应 SOCl2也可与水反应 15 依据氧化还原反应 2Ag aq Cu s Cu2 aq 2Ag s 设计的原电池如图所示 请回答下列问题 1 电极 X 的材料是 电解质溶液 Y 是 2 银电极为电池的 极 发生的电极反应为 X 电极上发生的电极反应为 3 外电路中的电子是从 电极流向 电极 思路点拨 正确理解和运用原电池原理 抓住反应特征 结合装置图确定电极名称和电极反应 进而确定 电解质和电子的流向 用心 爱心 专心 8 解析 1 根据所给的氧化还原反应 Cu s 在反应中变成 Cu2 被氧化 电极 X 为原电池的负极 发生氧化 反应 所以电极 X 的材料是 Cu 电解液 Y 应能提供 Ag 故为 AgNO3溶液 2 银电极上发生了还原反应 故为原电池的正极 电极反应为 Ag e Ag X 电极上发生氧化反应 电极反应为 Cu Cu2 2e 3 外电路中的电子从负极流向正极 即从铜电极流向银电极 答案 1 铜 AgNO3溶液 2 正 Ag e Ag Cu Cu2 2e 3 铜 银 16 将铜棒与锌棒用导线连接 依次插入分别盛有 硫酸溶液 硫酸铜溶液 硫酸钠溶液的三个烧杯中 此时 1 铜片上发生的主要反应的电极反应式是 2 铜制品在经常下酸雨的地区电化学腐蚀严重 写出此电化学腐蚀的电极反应式 正极 负极 3 将表面去掉氧化膜的镁片与铝片用带电流表的导线连接 插入盛有烧碱溶液的烧杯中 此时发现电流计 指针偏转 判断此原电池的正负极 并写出电极反应式和总反应方程式 正极 电极反应式 负极 电极反应式 总反应 答案 1 2H 2e H2 Cu2 2e Cu O2 2H2O 4e 4OH 2 O2 2H2O 4e 4OH Cu 2e Cu2 3 Mg 2H 2e H2 Al Al 4OH 3e Al OH 4 2Al 2 NaOH 6H2O 2Na Al OH 4 3H2 17 某学生试图用电解法根据电极上析出物质的质量来验证阿伏加德罗常数值 其实验方案的要点为 用直流电电解氯化铜溶液 所用仪器如图 在电流强度为 IA 通电时间为 t s 后 精确测得其电极上析出的铜的质量为 m g 试回答 1 连接这些仪器的正确顺序为 用图中标注仪器接线柱的英文字母表示 下同 E 接 C 接 接 F 实验线路中的电流方向为 C 2 写出 B 极上发生反应的电极反应式 G 试管中淀粉 KI 溶液变化的现象为 相应的离子方程式是 3 为精确测定电极上析出铜的质量 所必需的实验步骤的先后顺序应是 称量电解前电极质量 刮下电解后电极上的铜并清洗 用蒸馏水清洗电解后电极 低温烘干电极后称量 低温烘干刮下的铜 后称量 再次低温烘干后称量至恒重 4 已知电子的电量为 1 6 10 19C 试列出阿伏加德罗常数的计算表达式 NA 解析 1 首先应确定电极 A B 的极性 因 B 极上有气体吸收装置 G 与之相连 所以 B 应为阳极 与电 池正极相连 A 为阴极 与电池负极相连 再在 A E 之间串联上电流计即可 2 B 极上 Cl 被氧化 生成的 Cl2使试管 G 中的淀粉 KI 溶液变蓝 3 电解生成的 Cu 附着在电极上是无法将其恰好完全刮下称量的 所以应比较电解前后的质量之差 4 由电荷守恒关系式 It 2NA 1 6 10 19 故 NA m 64 64 m It 2 1 6 10 19 用心 爱心 专心 9 答案 1 D A B F B A D E 2 2Cl 2e Cl2 变蓝色 Cl2 2I 2Cl