精修版高考化學(xué)備考 專(zhuān)題28 可充電電池 燃料電池 含解析
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1、精品文檔?高考化學(xué) (滿(mǎn)分42分 時(shí)間20分鐘) 姓名: 班級(jí): 得分: 1.下列電池工作時(shí),O2在正極放電的是 【答案】A 考點(diǎn):本題考查化學(xué)電源。 2.高鐵電池是電動(dòng)汽車(chē)首選的電池之一,該電池的工作原理為: 3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH, 下列關(guān)于該電池放電時(shí)的說(shuō)法中正確的是( ) A.高鐵電池產(chǎn)生的電流從負(fù)極經(jīng)外電路到達(dá)正極 B.正極反應(yīng)式為Zn+2OH--2e - =Zn(OH)2 C.負(fù)極pH減小,正
2、極pH增大,電解液pH增大 D.每氧化1mol高鐵酸鉀轉(zhuǎn)移3mol電子 【答案】C 【解析】 試題分析:A.放電時(shí),Zn作負(fù)極,高鐵電池產(chǎn)生的電流從正極經(jīng)外電路到達(dá)負(fù)極,故A錯(cuò)誤;B.正極上電極反應(yīng)式為FeO42-+4H2O+3e-=Fe(OH)3+5OH-,故B錯(cuò)誤;C.負(fù)極反應(yīng)式為Zn+2OH--2e-═Zn(OH)2,正極反應(yīng)式為FeO42-+4H2O+3e-=Fe(OH)3+5OH-,所以負(fù)極pH減小、正極pH增大,根據(jù)電池反應(yīng)式知,電解液pH增大,故C正確;D.高鐵酸鉀中Fe元素化合價(jià)由+6價(jià)變?yōu)?3價(jià),所以高鐵酸鉀在反應(yīng)中被還原,故D錯(cuò)誤;故選C。 【考點(diǎn)定位】考查原電池
3、和電解池的工作原理 【名師點(diǎn)晴】本題考查了原電池和電解池原理,根據(jù)電池反應(yīng)式知,Zn元素化合價(jià)由0價(jià)變?yōu)?2價(jià),所以Zn作負(fù)極,放電時(shí),負(fù)極反應(yīng)式為Zn+2OH--2e-═Zn(OH)2,正極反應(yīng)式為FeO42-+4H2O+3e-=Fe(OH)3+5OH-,充電時(shí)陽(yáng)極、陰極電極反應(yīng)式與正負(fù)極電極反應(yīng)式正好相反,放電時(shí),電流方向與電子流動(dòng)方向相反。根據(jù)元素化合價(jià)與電池電極的關(guān)系是解本題關(guān)鍵,書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式是學(xué)習(xí)難點(diǎn),也是考試熱點(diǎn),要熟練掌握書(shū)寫(xiě)方法。 3.用氟硼酸(HBF4,屬于強(qiáng)酸)代替硫酸作鉛蓄電池的電解質(zhì)溶液,可使鉛蓄電池在低溫下工作時(shí)的性能更優(yōu)良,反應(yīng)方程式為:Pb+PbO2+4HB
4、F42Pb(BF4)2+2H2O;Pb(BF4)2為可溶于水的強(qiáng)電解質(zhì),下列說(shuō)法正確的是 A.放電時(shí)的負(fù)極反應(yīng)為:PbO2+4H++2e-=Pb2++2H2O B.充電時(shí),當(dāng)陽(yáng)極質(zhì)量增加23.9g時(shí),溶液中有0.2 mol電子通過(guò) C.放電時(shí),正極區(qū)pH增大 D.充電時(shí),Pb電極與電源的正極相連 【答案】C 考點(diǎn):考查原電池與電解池的綜合知識(shí)。 4.某電池以K2FeO4和Zn為電極材料,KOH溶液為電解溶質(zhì)溶液。下列說(shuō)法正確的是 A.Zn為電池的負(fù)極 B.正極反應(yīng)式為2FeO42? + 10H+ + 6e? = Fe2O3 + 5H2O C.該電池放電過(guò)程中電解質(zhì)溶液濃
5、度不變 D.電池工作時(shí)K+ 向負(fù)極遷移 【答案】A 【考點(diǎn)定位】考查原電池原理及化學(xué)電源 【名師點(diǎn)睛】原電池原理是建立在氧化還原和電解質(zhì)溶液基礎(chǔ)上,借助氧化還原反應(yīng)實(shí)現(xiàn)化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化,是高考命題重點(diǎn),題目主要以選擇題為主,主要圍繞原電池的工作原理、電池電極反應(yīng)的書(shū)寫(xiě)與判斷、新型電池的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用等進(jìn)行命題。,掌握原電池的工作原理是解答的關(guān)鍵,難點(diǎn)是電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)。 5. 金屬(M)—空氣電池(如圖)具有原料易得、能量密度高等優(yōu)點(diǎn),有望成為新能源汽車(chē)和移動(dòng)設(shè)備的電源。該類(lèi)電池放電的總反應(yīng)方程式為:4M+nO2+2nH2O=4M(OH)n。已知:電池的“理論比能量”指單位質(zhì)量
6、的電極材料理論上能釋放出的最大電能。下列說(shuō)法不正確的是 A.采用多孔電極的目的是提高電極與電解質(zhì)溶液的接觸面積,并有利于氧氣擴(kuò)散至電極表面 B.比較Mg、Al、Zn三種金屬—空氣電池,Al—空氣電池的理論比能量最高 C.M—空氣電池放電過(guò)程的正極反應(yīng)式:4Mn++nO2+2nH2O+4ne-=4M(OH)n D.在M—空氣電池中,為防止負(fù)極區(qū)沉積Mg(OH)2,宜采用中性電解質(zhì)及陽(yáng)離子交換膜 【答案】C 【解析】 試題分析:A.反應(yīng)物接觸面積越大,反應(yīng)速率越快,所以采用多孔電極的目的是提高電極與電解質(zhì)溶液的接觸面積,并有利于氧氣擴(kuò)散至電極表面,從而提高反應(yīng)速率,故A正確;B.
7、電池的“理論比能量”指單位質(zhì)量的電極材料理論上能釋放出的最大電能,則單位質(zhì)量的電極材料失去電子的物質(zhì)的量越多則得到的電能越多,假設(shè)質(zhì)量都是1g時(shí),這三種金屬轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量分別為2=mol、3=mol、2=mol,所以Al-空氣電池的理論比能量最高,故B正確;C.正極上氧氣得電子和水反應(yīng)生成OH-,因?yàn)槭顷庪x子交換膜,所以陽(yáng)離子不能進(jìn)入正極區(qū)域,則正極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-=4OH-,故C錯(cuò)誤;D.負(fù)極上Mg失電子生成Mg2+,為防止負(fù)極區(qū)沉積Mg(OH)2,則陰極區(qū)溶液不能含有大量OH-,所以宜采用中性電解質(zhì)及陽(yáng)離子交換膜,故D正確;故選C。 【考點(diǎn)定位】考查原電池和電解池的工作原
8、理 【名師點(diǎn)晴】本題考查原電池原理,為高頻考點(diǎn),側(cè)重考查學(xué)生分析判斷、獲取信息解答問(wèn)題及計(jì)算能力,明確各個(gè)電極上發(fā)生的反應(yīng)、離子交換膜作用、反應(yīng)速率影響因素、氧化還原反應(yīng)計(jì)算是解本題關(guān)鍵,易錯(cuò)選項(xiàng)是C。 6.一種新型燃料電池,一極通入空氣,另一極通入丁烷氣體;電解質(zhì)是摻雜氧化釔(Y2O3)的氧化鋯(ZrO2)晶體,在熔融狀態(tài)下能傳導(dǎo)O2-。下列對(duì)該燃料電池說(shuō)法正確的是 A.在熔融電解質(zhì)中,O2-由負(fù)極移向正極 B.電池的總反應(yīng)是:2C4H10+13O2 8CO2+10H2O C.通入空氣的一極是正極,電極反應(yīng)為:O2+4e-+2H2O=4OH- D.通入丁烷的一極是正極,電極反應(yīng)
9、為:2C4H10+26e-+13O2-=4CO2+5H2O 【答案】B 考點(diǎn):本題考查燃料電池。 7. 燃料電池是利用燃料(如H2、CO、CH4等)跟氧氣反應(yīng)從而將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的裝置。下列關(guān)于甲烷燃料電池(NaOH溶液作電解質(zhì)溶液)的說(shuō)法中正確的是 A.負(fù)極反應(yīng)為O2+2H2O+4e-= 4OH- B.放電時(shí)正極發(fā)生氧化反應(yīng),外電路中電子從正極流向負(fù)極 C.負(fù)極反應(yīng)為CH4+10OH--8e-= CO32-+7H2O D.隨著放電的進(jìn)行,溶液的pH增大 【答案】C 考點(diǎn):本題考查燃料電池。 8.固體氧化物燃料電池是由美國(guó)西屋 (Westinghouse)公司研制
10、開(kāi)發(fā)的,它以固體氧化鋯一氧化釔為電解質(zhì),這種固體電解質(zhì)在高溫下允許氧離子(O2-)在其間通過(guò),該電池的工作原理如圖所示,其中多孔電極a、b均不參與電極反應(yīng),下列判斷正確的是 A.有O2放電的a極為電池的負(fù)極 B.O2-移向電池的正極 C.b極對(duì)應(yīng)的電極反應(yīng)為2H2- 4e-+2O2-=2H2O D.a(chǎn)極對(duì)應(yīng)的電極反應(yīng)為O2+2H2O+4e-=4OH- 【答案】C 【解析】 試題分析:A、在燃料電池中,有O2放電的a極為原電池的正極,A錯(cuò)誤;B、原電池中陰離子移向負(fù)極,B錯(cuò)誤;C、b極氫氣放電,是負(fù)極,對(duì)應(yīng)的電極反應(yīng)為2H2-4e-+2O2-=2H2O,C正確;D、a極是氧氣放
11、電,對(duì)應(yīng)的電極反應(yīng)為:O2+4e-=2O2-,D錯(cuò)誤,答案選C。 考點(diǎn):考查原電池的工作原理的相關(guān)知識(shí) 9.鉛蓄電池是常見(jiàn)的二次電池,目前汽車(chē)上使用的電瓶大多數(shù)是鉛蓄電池。已知鉛蓄電池的電解質(zhì)溶液為硫酸溶液,其充、放電按下式進(jìn)行:Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)2PbSO4(s)+2H2O(1),下列有關(guān)該電池的說(shuō)法正確的是 A.放電時(shí),溶液中H+向PbO2電極遷移 B.放電時(shí),電路中轉(zhuǎn)移0.2mol電子時(shí)Pb電極質(zhì)量減小20.7g C.充電時(shí),電解質(zhì)溶液的pH增大 D.充電時(shí),陰極的電極反應(yīng)式為:PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42- 【答案
12、】A 【解析】 試題分析:A.放電時(shí)相當(dāng)于原電池,溶液中H+向正極PbO2電極遷移,A正確;B.放電時(shí),電路中轉(zhuǎn)移0.2mol電子時(shí)Pb電極質(zhì)量增加,B錯(cuò)誤;C.充電時(shí)有硫酸產(chǎn)生,電解質(zhì)溶液的pH減小,C錯(cuò)誤;D.充電時(shí),陰極得到電子,其電極反應(yīng)式為:PbSO4+2e-=Pb+SO42-,D錯(cuò)誤,答案選A。 考點(diǎn):考查鉛蓄電池的有關(guān)判斷 10.微型鈕扣電池在現(xiàn)代生活中有廣泛應(yīng)用.有一種銀鋅電池,其電極分別是Ag2O和Zn,電解質(zhì)溶液為KOH,電極反應(yīng)為:Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O;Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH- 根據(jù)上述反應(yīng)式,判斷下列敘述中正確的是(
13、) A.在使用過(guò)程中,電池負(fù)極區(qū)溶液的pH增大 B.使用過(guò)程中,電子由Ag2O極經(jīng)外電路流向Zn極 C.Zn是正極,Ag2O是負(fù)極 D.Zn電極發(fā)生還原反應(yīng),Ag2O電極發(fā)生氧化反應(yīng) 【答案】C 【考點(diǎn)定位】考查原電池的工作原理 【名師點(diǎn)晴】本題考查原電池的工作原理,銀鋅電池的電極分別是Ag2O和Zn,電解質(zhì)溶液為KOH,電極反應(yīng)為:Zn+2OH--2e=ZnO+H2O;Ag2O+H2O+2e=2Ag+2OH-,則Zn為負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng),Ag2O為正極,發(fā)生還原反應(yīng),電子由負(fù)極流向正極。明確電極反應(yīng)、正負(fù)極的判斷、電子的流向即可解答。 11.鐵鎳蓄電池又稱(chēng)愛(ài)迪生電池,放電
14、時(shí)的總反應(yīng)為:Fe+Ni2O3+3H2OFe(OH)2+2Ni(OH)2,下列有關(guān)該電池的說(shuō)法不正確的是( ) A.電池的電解質(zhì)溶液為堿性溶液,陽(yáng)離子向正極移動(dòng) B.電池放電時(shí),負(fù)極反應(yīng)為Fe+2OH--2e-=Fe(OH)2 C.電池充電過(guò)程中,陰極附近溶液的pH降低 D.電池充電時(shí),陽(yáng)極反應(yīng)為2Ni(OH)2+2OH--2e-=Ni2O3+3H2O 【答案】C 考點(diǎn):考查原電池、電解池的工作原理。 12.科學(xué)家嘗試用微生物電池除去廢水中的有害的有機(jī)物,其原理如圖所示。下列有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是( ) A.A極電極反應(yīng)式為: B.B極電極反應(yīng)式為: C.溶液
15、中的陰離子由A極向B極移動(dòng) D.該微生物電池在高溫條件下無(wú)法正常工作 【答案】C 【解析】 試題分析:A、質(zhì)子有B極移向A極,根據(jù)原電池的工作原理,陽(yáng)離子從負(fù)極移向正極,即B極為負(fù)極,A極為正極,根據(jù)工作原理生成Cl-和苯酚,電極反應(yīng)式為:,故說(shuō)法正確;B、根據(jù)工作原理,B極反應(yīng)式為CH3COO-+4H2O-8e-=2HCO3-+9H+,故說(shuō)法正確;C、根據(jù)選項(xiàng)A的分析,得出陰離子由負(fù)極向正極移動(dòng),故說(shuō)法錯(cuò)誤;D、D、高溫下,使蛋白質(zhì)變性,殺菌,故說(shuō)法正確。 考點(diǎn):考查原電池的工作原理、電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)等知識(shí)。 13.以N2和H2為反應(yīng)物、溶有A的稀鹽酸為電解質(zhì)溶液,可制成能固氮的
16、新型燃料電池,原理如右圖所示。下列說(shuō)法不正確的是( ) A.b電極為負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng) B.a(chǎn)電極發(fā)生的反應(yīng)為N2+8H++6e﹣=2NH4+ C.A溶液中所含溶質(zhì)為NH4Cl D.當(dāng)反應(yīng)消耗1molN2時(shí),則消耗的H2為67.2L 【答案】D 考點(diǎn):考查原電池基礎(chǔ)知識(shí)等知識(shí)。 14.一種鋰釩氧化物熱電池裝置如圖所示。其電池總反應(yīng)為xLi+LiVO8=Li1+xV3O8,工作時(shí)需先引發(fā)鐵和氯酸鉀反應(yīng)使共晶鹽融化。下列說(shuō)法正確的是( ) A.Li—Si合金為該熱電池的正極 B.電池放電時(shí)Cl-移向LiV308電極 C.LiCl-KCl共晶鹽可用LiCl和KCl的混合水溶液代替 D.放電時(shí),正極反應(yīng)式為L(zhǎng)iV3O8+xLi++xe-=Li1+xV3O8 【答案】D 【考點(diǎn)定位】本題主要是考查原電池工作原理的應(yīng)用 【名師點(diǎn)晴】該題題考查化學(xué)電源新型電池,為高頻考點(diǎn),明確各個(gè)電極上發(fā)生的反應(yīng)是解本題關(guān)鍵,知道正負(fù)極與陰陽(yáng)極電極反應(yīng)式之間的關(guān)系,難點(diǎn)是電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě),注意電解質(zhì)溶液的酸堿性、是否有交換膜以及是否是熔融體。
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