考點規(guī)范練17原電池化學電源(時間:45分鐘滿分:100分)一、選擇題(本題共8小題,每小題6分,共48分。每小題只有一個選項符合題目要求)1.電化學氣敏傳感器可用于監(jiān)測環(huán)境中NH3的含量,其工作原理如圖所示,其中NH3被氧化為常見無毒物質(zhì)。下列說法錯誤的是()A.溶液中OH-向電極a移動B.電極b上發(fā)生還原反應(yīng)C.負極的電極反應(yīng)式為2NH3+6OH-6e-N2+6H2OD.理論上反應(yīng)消耗的NH3與O2的物質(zhì)的量之比為342.人工光合作用能夠借助太陽能,用CO2和H2O制備化學原料?？茖W家用氮化鎵材料與銅組裝如圖所示的人工光合系統(tǒng),成功地實現(xiàn)了以CO2和H2O合成CH4,下列說法錯誤的是()A.GaN表面發(fā)生氧化反應(yīng),有O2產(chǎn)生B.相同條件下,生成的O2和CH4體積比為21C.產(chǎn)生22.4 L O2時,電解液中H+從右向左遷移4 gD.Cu表面的電極反應(yīng)式為CO2+8H+8e-CH4+2H2O3.科學家最新開發(fā)的一種新原理二次電池的能量密度是現(xiàn)行鋰電池的7倍,該電池結(jié)構(gòu)如圖所示,下列有關(guān)說法正確的是()A.電池放電時,Li+向負極移動B.電池放電時,正極的電極反應(yīng)式為2Li+Li2O2+2e-2Li2OC.電池充電時,Li電極應(yīng)與外電源的正極相連D.電池系統(tǒng)內(nèi)進入二氧化碳和水對電池性能不會產(chǎn)生影響4.一種太陽能電池的工作原理如圖所示,電解質(zhì)為鐵氰化鉀和亞鐵氰化鉀的混合溶液,下列說法不正確的是()A.K+移向催化劑bB.催化劑a表面發(fā)生的化學反應(yīng):Fe(CN)64-e-Fe(CN)63-C.Fe(CN)63-在催化劑b表面被氧化D.電解質(zhì)溶液中的Fe(CN)64-和Fe(CN)63-的濃度基本保持不變5.某電動汽車配載一種可充放電的鋰離子電池,放電時電池總反應(yīng)為Li1-xCoO2+LixC6LiCoO2+C6(x<1)。下列關(guān)于該電池的說法不正確的是()A.放電時,Li+在電解質(zhì)中由負極向正極遷移B.放電時,負極的電極反應(yīng)式為LixC6-xe-xLi+C6C.充電時,若轉(zhuǎn)移1 mol e-,石墨(C6)電極將增重7x gD.充電時,陽極的電極反應(yīng)式為LiCoO2-xe-Li1-xCoO2+xLi+6.下面4種燃料電池的工作原理示意圖,其中正極的反應(yīng)產(chǎn)物為水的是()7.某原電池裝置如圖所示,電池總反應(yīng)為2Ag+Cl22AgCl。下列說法正確的是()A.正極反應(yīng)為AgCl+e-Ag+Cl-B.放電時,交換膜右側(cè)溶液中有大量白色沉淀生成C.若用NaCl溶液代替鹽酸,則電池總反應(yīng)隨之改變D.當電路中轉(zhuǎn)移0.01 mol e-時,交換膜左側(cè)溶液中約減少0.02 mol離子8.一種三室微生物電池污水處理系統(tǒng)原理如下圖所示,圖中有機廢水中有機物可用C6H10O5表示。下列有關(guān)說法正確的是()A.該裝置為原電池,b是原電池的負極B.中間室:Na+移向右室,Cl-移向左室,a極區(qū)溶液的pH減小C.b極反應(yīng)式為2NO3-10e-+12H+N2+6H2OD.當左室有4.48 L CO2(標準狀況下)生成時,右室產(chǎn)生N2的物質(zhì)的量為0.8 mol二、非選擇題(本題共3個小題,共52分)9.(12分)根據(jù)右圖回答下列問題:.(1)若燒杯中溶液為稀硫酸,則觀察到的現(xiàn)象是,負極的電極反應(yīng)式為。(2)若燒杯中溶液為氫氧化鈉溶液,則負極為(填“Mg”或“Al”),總反應(yīng)的化學方程式為。.中國科學院長春應(yīng)用化學研究所在甲醇燃料電池技術(shù)方面獲得新突破,組裝出了自呼吸電池及主動式電堆。甲醇燃料電池的工作原理如圖所示。(1)該電池工作時,b口通入的物質(zhì)為,c口通入的物質(zhì)為。(2)該電池負極的電極反應(yīng)式為。(3)工作一段時間后,當12.8 g甲醇完全反應(yīng)生成CO2時,有NA個電子轉(zhuǎn)移。10.(20分)酸性鋅錳干電池和堿性鋅錳干電池的構(gòu)造簡圖如圖所示,比較二者的異同,回答問題:化合物Zn(OH)2Fe(OH)2Fe(OH)3Ksp近似值10-1710-1710-39(1)酸性鋅錳干電池的負極反應(yīng)為。(2)堿性鋅錳干電池在放電過程中產(chǎn)生MnOOH,寫出正極反應(yīng)式:。(3)維持電流為0.6 A,電池工作10分鐘。理論消耗Zn g。(結(jié)果保留到小數(shù)點后兩位,已知1 mol e-的電量為96 500 C)(4)用回收分離出的鋅皮制作七水合硫酸鋅,需去除少量雜質(zhì)鐵,除雜步驟如下(已知當離子濃度小于110-5 molL-1時,可認為該離子沉淀完全):加入足量稀硫酸和溶液將鋅皮溶解,此時鋅離子濃度為0.1 molL-1;調(diào)節(jié)溶液的pH為到之間(結(jié)果保留到小數(shù)點后一位),過濾除去含鐵元素的沉淀。11.(20分)(1)甲醇是重要的可再生燃料。已知在常溫常壓下:2CH3OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+4H2O(g)H=-1 275.6 kJmol-12CO(g)+O2(g)2CO2(g)H=-566.0 kJmol-1H2O(g)H2O(l)H=-44.0 kJ mol-1則甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學方程式為。(2)氧化還原反應(yīng)與生產(chǎn)、生活、科技密切相關(guān)。請回答下列問題:銀制器皿日久表面變黑是因為表面生成了Ag2S的緣故,該現(xiàn)象屬于腐蝕。如果加入一定濃度硝酸將發(fā)生反應(yīng):3Ag2S+8HNO36AgNO3+3S+2NO+4H2O,同時Ag與硝酸反應(yīng)生成AgNO3、NO、H2O,當生成標準狀況下22.4 mL的氣體時,參加反應(yīng)的HNO3的物質(zhì)的量為。在如圖甲所示的原電池裝置中,負極的電極反應(yīng)為,H+的移動方向為(填“從右向左”或“從左向右”);電池總反應(yīng)式為,當電路中轉(zhuǎn)移0.1 mol e-時,交換膜左側(cè)溶液中離子減少的物質(zhì)的量為。甲電解NO制備NH4NO3原理如圖乙所示,接電源正極的電極為(填“X”或“Y”),X電極反應(yīng)式為,為使電解產(chǎn)物完全轉(zhuǎn)化為NH4NO3,需要補充的物質(zhì)A的化學式為。乙考點規(guī)范練17原電池化學電源1.D電極a上NH3發(fā)生氧化反應(yīng)生成N2,則電極a為負極,電極b為正極,原電池中,陰離子向負極移動,故A項正確;電極b為正極,正極上發(fā)生還原反應(yīng),B項正確;負極上NH3失電子生成N2和H2O,電極反應(yīng)式為2NH3+6OH-6e-N2+6H2O,C項正確;由電池反應(yīng)4NH3+3O22N2+6H2O可知,理論上反應(yīng)消耗的NH3與O2的物質(zhì)的量之比為43,D項錯誤。2.C根據(jù)題給裝置圖中電子的流向可確定GaN電極為負極,發(fā)生反應(yīng):4H2O-8e-8H+2O2,GaN表面發(fā)生氧化反應(yīng),A項正確;Cu電極的電極反應(yīng)式為CO2+8H+8e-CH4+2H2O,根據(jù)得失電子守恒知,相同條件下生成O2和CH4的體積比為21,B、D項正確;沒有給出氣體所處的狀態(tài),不能用標準狀況下的氣體摩爾體積進行計算,且電解液中H+從左向右遷移,C項錯誤。3.B原電池中Li+向正極移動,A項錯誤;正極得電子,故電極反應(yīng)式為2Li+Li2O2+2e-2Li2O,B項正確;Li是活潑金屬,放電時作負極,充電時作陰極,接外電源的負極,C項錯誤;CO2或H2O進入電池后會直接與Li、Li2O2或Li2O反應(yīng),故對電池有影響,D項錯誤。4.C由題圖可知,電子從負極流向正極,則a為負極,b為正極。b為正極,則K+移向催化劑b,A項正確;a為負極,發(fā)生氧化反應(yīng),則催化劑a表面發(fā)生反應(yīng):Fe(CN)64-e-Fe(CN)63-,B項正確;b上發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)為Fe(CN)63-+e-Fe(CN)64-,Fe(CN)63-在催化劑b表面被還原,C項錯誤;由B、C中的電極反應(yīng)可知,二者以11相互轉(zhuǎn)化,電解質(zhì)溶液中Fe(CN)63-和Fe(CN)64-濃度基本保持不變,D項正確。5.CA項,原電池中,陽離子移向正極,正確;B項,放電時負極發(fā)生氧化反應(yīng),LixC6失電子生成Li+和C6,正確;C項,充電時,C6電極反應(yīng)式為C6+xLi+xe-LixC6,每轉(zhuǎn)移1mole-,生成1xmolLixC6,增重m=1x7x=7g,錯誤;D項,充電時,陽極發(fā)生氧化反應(yīng),LiCoO2失電子生成Li1-xCoO2和Li+,正確。6.CA項,通入空氣的電極作正極,正極反應(yīng)式:O2+4e-2O2-,不符合題意;B項,通入氧氣的一極作正極,電解質(zhì)溶液是堿性溶液,正極反應(yīng)式:O2+2H2O+4e-4OH-,不符合題意;C項,通入空氣的一極作正極,電解質(zhì)傳遞H+,正極反應(yīng)式:O2+4H+4e-2H2O,符合題意;D項,通入氧氣的一極作正極,依據(jù)電池內(nèi)部傳遞CO32-,正極反應(yīng)式:O2+2CO2+4e-2CO32-,不符合題意。7.DA項,Pt為正極發(fā)生還原反應(yīng):Cl2+2e-2Cl-,錯誤;B項,放電時,左側(cè)的電極反應(yīng)式Ag+Cl-e-AgCl,有大量白色沉淀生成,錯誤;C項,由于H+、Na+均不參與電極反應(yīng),則用NaCl溶液代替鹽酸,電池總反應(yīng)不變,錯誤;D項,當電路中轉(zhuǎn)移0.01mole-時,左側(cè)產(chǎn)生0.01molAg+與Cl-結(jié)合為AgCl沉淀,右側(cè)產(chǎn)生0.01molCl-,為保持溶液的電中性,左側(cè)約有0.01molH+通過陽離子交換膜轉(zhuǎn)移到右側(cè),故左側(cè)溶液中約減少0.02mol離子,正確。8.B根據(jù)圖示信息,裝置左側(cè)碳元素化合價升高,所以a為負極,b為正極,A錯誤;陽離子向正極移動,陰離子向負極移動,a極反應(yīng)式為C6H10O5-24e-+7H2O6CO2+24H+,溶液的pH減小,B正確;b極反應(yīng)式為2NO3-+10e-+12H+N2+6H2O,C錯誤;當左室有4.48LCO2(標準狀況下)生成時,轉(zhuǎn)移0.8mole-,根據(jù)得失電子守恒,右室產(chǎn)生N2的物質(zhì)的量為0.810mol=0.08mol,D錯誤。9.答案.(1)Mg逐漸溶解,Al片上有氣泡冒出,電流計指針偏轉(zhuǎn)Mg-2e-Mg2+(2)Al2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2.(1)CH3OHO2或空氣(2)CH3OH+H2O-6e-CO2+6H+(3)2.4解析.(1)若燒杯中溶液為稀硫酸,因Mg的活潑性比Al強,故Mg作負極,負極上發(fā)生反應(yīng)Mg-2e-Mg2+,鎂片溶解;Al作正極,正極上發(fā)生反應(yīng)2H+2e-H2,故Al片上有氣泡冒出;電路中產(chǎn)生電流,故電流計指針偏轉(zhuǎn)。(2)若燒杯中溶液為氫氧化鈉溶液,因為Mg不與NaOH溶液反應(yīng),所以Al是負極,Mg是正極,總反應(yīng)為2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2。.由H+移動方向可知,左側(cè)為負極,右側(cè)為正極,故b口通入CH3OH,c口通入O2或空氣。負極反應(yīng)式為CH3OH+H2O-6e-CO2+6H+。當12.8g甲醇(即0.4mol)完全反應(yīng)生成CO2時,轉(zhuǎn)移2.4mol電子,即轉(zhuǎn)移2.4NA個電子。10.答案(1)Zn-2e-Zn2+(2)MnO2+H2O+e-MnOOH+OH-(3)0.12(4)H2O22.76解析(1)酸性鋅錳干電池的負極是鋅,正極為石墨棒,電解質(zhì)為二氧化錳和氯化銨,負極發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)式為Zn-2e-Zn2+。(2)在反應(yīng)中鋅元素化合價升高,被氧化,Zn為負極,電極反應(yīng)式為Zn+2OH-2e-Zn(OH)2;錳元素化合價降低,被還原,MnO2為正極,電極反應(yīng)式為MnO2+H2O+e-MnOOH+OH-。(3)維持電流為0.6A,電池工作10分鐘,則通過的電量是0.6A600s=360C,因此通過電子的物質(zhì)的量是36096500mol3.7310-3mol,鋅在反應(yīng)中失去2個電子,則理論上消耗Zn的質(zhì)量是3.7310-3mol265gmol-10.12g。(4)H2O2具有強氧化性,能把Fe2+氧化為Fe3+,因此加入足量稀硫酸和過氧化氫溶液,鐵轉(zhuǎn)化為硫酸鐵。根據(jù)Fe(OH)3的溶度積知,當鐵離子完全沉淀時溶液中c(OH-)=310-3910-5molL-10.510-11molL-1,因此加堿調(diào)節(jié)pH=2.7時Fe3+剛好完全沉淀。鋅離子濃度為0.1molL-1,根據(jù)氫氧化鋅的溶度積,開始沉淀時的c(OH-)=10-8molL-1,所以c(H+)=10-6molL-1,此時pH=6。11.答案(1)CH3OH(l)+O2(g)CO(g)+2H2O(l)H=-442.8 kJmol-1(2)化學0.004 molAg+Cl-e-AgCl從左向右2Ag+Cl22AgCl0.2 molYNO+6H+5e-NH4+H2ONH3解析(1)已知:2CH3OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+4H2O(g)H=-1275.6kJmol-1,2CO(g)+O2(g)2CO2(g)H=-566.0kJmol-1,H2O(g)H2O(l)H=-44.0kJmol-1,則根據(jù)蓋斯定律,由(-+4)2得CH3OH(l)+O2(g)CO(g)+2H2O(l)H=-442.8kJmol-1。(2)銀制器皿日久變黑,表面生成了Ag2S,屬于化學腐蝕;Ag、Ag2S分別與硝酸反應(yīng)的化學方程式為6Ag+8HNO36AgNO3+2NO+4H2O、3Ag2S+8HNO36AgNO3+3S+2NO+4H2O,兩個方程式中消耗HNO3和生成NO的化學計量數(shù)之比相等,n(NO)=0.0224L22.4Lmol-1=0.001mol,根據(jù)方程式知,n(HNO3)=4n(NO)=40.001mol=0.004mol。該原電池中,Ag失電子作負極、通入氯氣的電極作正極,負極反應(yīng)式為Ag+Cl-e-AgCl;電解質(zhì)溶液中H+向正極Pt電極方向移動;該原電池相當于氯氣和Ag反應(yīng)生成AgCl,故電池總反應(yīng)式為2Ag+Cl22AgCl;放電時,左側(cè)裝置中Ag失電子和Cl-反應(yīng)生成AgCl沉淀,且溶液中H+向正極移動,當電路中轉(zhuǎn)移0.1mol電子時,生成0.1molAg+,0.1molAg+生成AgCl需要0.1molCl-,向正極方向移動0.1molH+,所以交換膜左側(cè)溶液中離子減少的物質(zhì)的量為0.2mol。根據(jù)圖示知,左側(cè)NO得電子生成NH4+,右側(cè)NO失電子生成NO3-,最終得到NH4NO3,該電解池中失電子的電極為陽極、得電子的電極為陰極,所以X為陰極、Y為陽極,陽極接電源正極,所以Y接電源正極,X電極反應(yīng)式為NO+6H+5e-NH4+H2O;生成一個NH4+得到5個電子、生成一個NO3-失去3個電子,根據(jù)轉(zhuǎn)移電子相等知,生成NH4+的濃度小于生成NO3-的濃度,要使NO3-完全轉(zhuǎn)化為NH4NO3,應(yīng)該加入NH3,所以加入的物質(zhì)A為NH3。