苏教版高中化学原电池化学电源单元测试(3).docx

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1、名校名 推荐原电池化学电源一、选择题1我国科学家研发出一种新型的锂离子电池，放电时有关离子转化关系如下图所示，下列说法正确的是() 。A Li 透过膜除允许Li 通过外，还允许H2O 分子通过B放电时，进入贮罐的液体发生反应：S2O82 2Fe2 =2Fe3 2SO42 C充电时，钛电极与外电源的负极相连D充电时，电池内部发生的总反应为Li Fe3 = Li Fe22 (2018 年广东深圳调研 )一种以 NaBH 4 和 H2O2 为原料的新型电池的工作原理如图所示。下列说法错误 的是 ()。A 电池的正极反应为H 2O2 2e=2OH B电池放电时从 a 极区移向 b 极区NaC电子从电极

2、b 经外电路流向电极aD b 极室的输出液经处理后可输入a 极室循环利用3 (2018 届江苏常州一模)一种三室微生物燃料电池污水净化系统原理如下图所示，图中有机废水中有机物可用C6H10O5 表示。下列有关说法正确的是()。A b 电极为该电池的负极1名校名 推荐Bb 电极附近溶液的pH 减小Ca 电极反应式：C6H 10O5 24e 7H2O=6CO 2 24HD中间室： Na 移向左室， Cl 移向右室4 (2018 届辽宁重点中学模拟)“碳呼吸电池”是一种新型能源装置，其工作原理如下图。下列说法正确的是()。A 该装置是将电能转变为化学能B利用该技术可捕捉大气中的CO2C每得到1 mo

3、l 草酸铝，电路中转移3 mol 电子25 (2018 届江西赣州联考)“直接煤燃料电池”能够将煤中的化学能高效、清洁地转化为电能。用熔融Na2CO3 作电解质的直接煤燃料电池的工作原理如下图所示。下列有关说法正确的是 ()。A 该电池的总反应为CO2=CO2B煤直接燃烧发电比直接煤燃料电池发电的能量利用率高C进入反应室的煤块粉碎成粉末状对反应速率和限度均无影响D电子由电极b 沿导线流向电极a，入口 A 加入的物质为煤粉6 (2018 届安徽安庆六校联考)液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小等优点。一种以液态肼 (N 2H 4)为燃料的电池装置如下图所示。下列有关叙述正确的是()。A 该燃

4、料电池放电时，正极发生氧化反应，pH 变大2名校名 推荐Ba 极的反应式： N2H 4 4OH 4e =N2 4H2OC放电时，电流从a 极经过负载流向b 极D其中的离子交换膜需选用阳离子交换膜7 (2018 届福建莆田质检)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，下图是利用一种微生物将废水中的尿素CO(NH 2)2 转化为对环境无害物质的装置。下列叙述错误 的是 ()。A M 电极有 CO2 和 N2 生成透过质子交换膜由左向右移动BHC微生物促进了反应中电子的转移D N 电极反应式为 O22H 2O 4e =4OH二、非选择题8在熔融碳酸盐燃料电池中的应用以熔融Li 2CO

5、3 和 K2CO3 为电解质，天然气经内重整催化作用提供反应气的燃料，电池示意图如下：(1)外电路电子流动方向：由_流向 _(填字母 “ A”或 “ B”)。(2)空气极发生反应的电极反应是_ 。(3)以此燃料电池为电源电解精炼铜，当电路有0.6 mol e 转移，有 _g 精铜析出。9 (2018 届山东日照期中)用氟硼酸 (HBF 4，属于强酸 )代替硫酸作铅蓄电池的电解质溶液，可使铅蓄电池在低温下工作时的性能更优良，反应的化学方程式为Pb PbO2 4HBF 42Pb(BF4)22H 2O，其中 Pb(BF4)2 为可溶于水的强电解质， 用该铅蓄电池分别电解 AgNO 3 溶液和 Na2

6、SO3 溶液，装置如下图， a、b、c、d 电极材料均为石墨，通电时 a 电极质量增大。3名校名 推荐回答下列问题：(1)d 电极为该装置的_极，工作时， 该池内 d 电极上无气体产生，写出该池内电解反应的离子方程式：_ 。(2)该铅蓄电池放电时X 极附近 pH_(填“增大”“减小”或“不变”)，正极的电极反应式为 _ 。(3)铅蓄电池充电时，Y 电极与电源的 _( 填“正极”或“负极”)相连。(4)另取一常规铅蓄电池(浓硫酸作电解质溶液)与该铅蓄电池同时放电，当电路中均通过1 mol 电子时，分别取下Y 电极称重，两电极质量相差_g。10(1) 高铁酸钾 (K 2 FeO4)不仅是一种理想的

7、水处理剂，而且高铁电池的研制也在进行中。如图 1 所示是高铁电池的模拟实验装置。图 1图 2该电池放电时正极的电极反应式为_ 。若维持电流强度为1 A ，电池工作十分钟， 理论消耗Zn_g( 已知 F 96 500 C mol 1)。盐桥中盛有饱和KCl 溶液，此盐桥中氯离子向_(填“左”或“右”)移动；若用阳离子交换膜代替盐桥，则钾离子向_(填“左”或“右”)移动。图2 为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线，由此可得出高铁电池的优点有_ 。(2)有人设想以N 2 和 H 2 为反应物，以溶有A 的稀盐酸为电解质溶液，可制造出既能提供 电 能 ， 又 能 固 氮 的 新 型 燃 料 电池

8、， 装 置 如 下图 所 示 ， 电 池正 极 的 电 极 反应 式 是_ ，A 是_。(3)利用原电池工作原理测定汽车尾气中CO 的浓度，其装置如下图所示。该电池中O2 可以在固体介质 NASICON( 固溶体 )内自由移动，工作时O2的移动方向 _( 填4名校名 推荐“从 a 到 b”或“从 b 到 a” )，负极发生的电极反应式为_ 。311(1)某研究性学习小组为探究 Fe 与 Ag 反应，进行如下实验： 按下图连接装置并加入药品 (盐桥中的物质不参与反应 )。 K 闭合时，指针向左偏转，石墨作 _(填“正极”或“负极” )。当指针归零后， 向左侧 U 形管中滴加几滴 FeCl2 浓溶

9、液， 发现指针向右偏转， 写出此时银电极的反应式：_ 。结合上述实验分析，写出Fe3 和 Ag 反应的离子方程式：_ 。丙同学进一步验证其结论： 当指针归零后， 向右侧 U 形管中滴加数滴饱和 NaCl 溶液，可观察到的现象是 _ 。(2) 微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。某微生物燃料电池的工作原理如下图所示： HS 在硫氧化菌作用下转化为 SO24 的反应式是 _ 。 若 维 持 该 微 生 物 电 池 中 两 种 细 菌 的 存 在 ， 则 电 池 可 以 持 续 供 电 ， 原 因 是_ 。(3)钴酸锂电池的正极采用钴酸锂(LiCoO 2 )，负极采用金属锂和

10、碳的复合材料，该电池充放电时的总反应式：LiCoO 2 6CLi 1 xCoO2 Li xC6 ，写出放电时负极的电极反应：5名校名 推荐_ 。(4)PbSO4 热激活电池可用作火箭、 导弹的工作电源。 基本结构如下图所示，其中作为电解质的无水 LiCl- KCl 混合物受热熔融后，电池即可瞬间输出电能。该电池总反应为PbSO42LiCl Ca=CaCl2 Li 2SO4 Pb。放电过程中，Li 向_( 填“负极”或“正极”)移动。负极反应式为_ 。电路中每转移0.2 mol 电子，理论上生成_g Pb。(5)氨氧燃料电池具有很大的发展潜力。氨氧燃料电池的工作原理如下图所示。 a 电极的电极反

11、应式是 _。 一 段 时 间 后 ， 需 向 装 置 中 补 充KOH ， 请 依 据 反 应 原 理 解 释 原 因 是_ 。第 2 节原电池化学电源1 B解析： Li 透过膜只允许Li 通过，故A 错误；钛电极是电池的正极，充电时，应该与外电源的正极相连，故 C 错误； 放电时电池总反应为Li Fe3 =Li Fe2 ，则充电时发生的总反应为 Li Fe2通电=Li Fe3 ，故 D 错误。2 C解析： 由图分析可知，通入a 电极的为BH 4，其中的B 失电子，化合价升高，生成 BO2，因此 a 为电池的负极。 b 为电池的正极， H2O2 中 O 由 1 价降到 2 价发生还原反应，反应

12、式为 H2O2 2e =2OH ，A 正确；原电池工作时，电解质溶液中的阳离子由负极区向正极区移动，B 正确；电子由负极流出，正极流入，即ab，C 错误；正极区产生的OH 经处理后输入a 极室可循环使用，D 正确。3C解析： b 电极上硝酸根离子得电子生成N2，发生还原反应，故b 电极应为正极，A 错误； b 电极反应式： 2NO 3 10e 6H2O =N 2 12OH ，故 b 电极附近溶液的pH 增6名校名 推荐大， B 错误；原电池工作时阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，D 错误。4 B 解析：“碳呼吸电池”为原电池原理，将化学能转变为电能，故A 错误；“碳呼吸电池”能消耗二氧化碳气

13、体，所以利用该技术可捕捉大气中的CO2，故 B 正确；根据工作原理图，金属铝是负极，失电子生成草酸铝，所以每得到1 mol 草酸铝，电路中转移32 6 mol 电子，故 C 错误；根据工作原理图， CO2 作为正极反应物得电子生成草酸根，电极反应为 2CO2 2e =C2O42，故 D 错误。5A 解析： A 项，在原电池中阴离子移向电源负极，由图中CO32 移向左边可知a 为负极，电极反应为 C 2CO23 4e =3CO2，b 为正极，电极反应为 O2 2CO2 4e=2CO23 ，所以该电池的总反应为 C O2=CO2，故 A 正确； B 项，煤直接燃烧发电会有部分化学能转变为热能、光能

14、，所以比直接煤燃料电池发电的能量利用率低，故B 错误； C 项，将煤块粉碎成粉末状，有利于在电极a 附近参与反应，加快了反应速率，故C 错误； D 项， a 为负极，电子由负极a 沿导线流向正极b，故 D 错误。6 B解析： 根据原电池的工作原理，正极得电子，发生还原反应，通空气的一极为，pH 增大，故 A 错误；通肼的一极为负极，反应正极，反应式为 O2 2H2O 4e =4OH式为 N 2H4 4OH 4e=N 2 4H 2O，故 B 正确；根据原电池的工作原理，电子从负极经外电路流向正极，电流的方向和电子移动的方向相反，即电流从b 极经过负载流向a 极，故 C 错误；根据电极反应式， O

15、H 应从正极流向负极，交换膜应选用阴离子交换膜，故D错误。7 D解析： 因为是质子交换膜，因此反应的环境呈酸性，有O2 的一边 (N) 是正极反应区，即O2 4H 4e =2H 2O。尿素 CO(NH 2)2 转化为对环境无害物质，M 极反应为CO(NH 2)2 H2O 6e=CO2 N2 6H ，H 应该透过质子交换膜由左向右移动；在微生物的作用下，此装置构成原电池，加速了反应的进行，促进了反应中电子的转移。综上，A 、 B、 C 正确， D 错误。8 (1)A2=2CO2(3)19.2B (2)O24e 2CO39 (1) 阳SO32通电 H2O=SO42 H 2(2)增大PbO2 4H2

16、2H 2O 2e =Pb(3)负极(4)151.5解析： (1)a 极质量增大， 发生的电极反应为Ag e =Ag ，a 极为阴极， 即 Y 为负极，X 为正极， d 为阳极， d 电极上无气体放出，SO32 具有还原性，其 d 极反应式为 SO32 2eH 2O=SO42 2H ，c 极为阴极， 反应式为2H 2e =H2，因此总电池反应式为 SO32通电PbO2 4H 2e=Pb2 2H 2O，消耗H 2O=SO42 H2。 (2)X 为正极，反应式为Y 接电源H ，pH 增大。 (3)充电时，电池的正极接电源的正极，电池的负极接电源的负极，的负极。 (4)常规蓄电池负极反应式为Pb 2e

17、 SO42 =PbSO4，新型蓄电池负极反应式为，因此通过1 mol 电子，两极质量差为0.5 mol 303 g mol1 151.5 g。Pb 2e =Pb27名校名 推荐2右 左使用时间长、10 (1) FeO4 4H2O 3e =Fe(OH) 3 5OH0.2工作电压稳定(2)N 2 8H 6e=2NH 4 氯化铵(3)从 b 到 aCO O2 2e =CO2解析： (1)放电时高铁酸钾为正极，正极发生还原反应，电极反应式为2 4H2OFeO43e =Fe(OH) 3 5OH 。若维持电流强度为1A ，电池工作十分钟，转移电子的物质的量为1 10 60mol 0.006 217 6 m

18、ol 。理论消耗Zn 的质量为0.006 217 6 mol 65 gmol 196 50020.2 g 。电池工作时，阴离子移向负极，阳离子移向正极，所以盐桥中氯离子向右移动；若用阳离子交换膜代替盐桥，则钾离子向左移动。 (2)该电池的本质反应是合成氨反应，电池中氢气失去电子， 在负极发生氧化反应， 氮气得电子在正极发生还原反应， 则正极反应式为 N 2 8H，氨气与 HCl 反应生成氯化铵，则电解质溶液为NH 4Cl 、 HCl 混 6e=2NH 4合溶液。(3) 工作时电极 b 作正极， O2 由电极 b 移向电极 a；该装置是原电池，通入一氧化碳的电极a 是负极，负极上一氧化碳失去电子

19、发生氧化反应，电极反应式为COO2 2e =CO2。11 (1)正极 Ag e =Ag Ag Fe3 ?Ag Fe2右侧 U 形管中出现白色沉淀，电流表指针向左偏转 9H(2) HS 4H 2O 8e =SO422离子浓度之和不会发生变化，只要有两种细菌存在， 就会循环地把有机物 HS、SO4氧化成 CO2 放出电子(3)Li xC6 xe =6CxLi(4)正极Ca 2Cl 2e=CaCl2 20.7(5) 2NH 3 6e 6OH =N26H 2O由于发生反应4NH 33O2=2N 26H 2O，有水生成，使得溶液逐渐变稀，所以要补充 KOH解析： (1) K 闭合时，指针向左偏转，石墨作

20、正极。指针向右偏转，说明银棒作正极，此时银电极的反应式为Ag e =Ag 。结合上述实验分析， Fe3 和 Ag 的反应为可逆反应，离子方程式为Ag Fe3Ag Fe2。可观察到的现象是右侧U 形管中出现白色沉淀，溶液中 Ag浓度减小，32平衡正向移动， Ag 发生氧化反Ag FeAg Fe应，作负极，电流表指针向左偏转。(3)由电池充放电时的总反应式可知放电时Li 元素化合价升高，得到放电时负极的电极反应为Li xC6 xe =6C xLi 。 (4)根据方程式，电路中每转移 0.2 mol 电子，生成0.1 mol Pb ，即 20.7 g。 (5) a 电极是通入 NH 3 的电极，失去电子，发生氧化反应，所以该电极作负极，电极反应式是2NH 3 6e 6OH =N 2 6H 2O。8