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1、2022年高考化學(xué) 備考百強校大題狂練系列 專題26 可充電電池 燃料電池
1.人們應(yīng)用原電池原理制作了多種電池,以滿足不同的需要。以下每小題中的電池廣泛使用于日常生活、生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)等方面,請根據(jù)題中提供的信息填空。
(1)蓄電池在放電時起原電池作用,在充電時起電解池的作用。鉛蓄電池在放電時發(fā)生的電池反應(yīng)式為:Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O。負極反應(yīng)式為________________反應(yīng)一段時間后負極的質(zhì)量_________(填“增重”或“減少”或“不變”)
(2)燃料電池是一種高效、環(huán)境友好的供電裝置,如圖是甲烷燃料電池原理示意圖,該電池極的負電極反應(yīng)式是:_
2、____________________;正極電極反應(yīng)式_______________
(3)將鋁片和銅片用導(dǎo)線相連,分別插入濃硝酸中(a組)和插入燒堿溶液中(b組),都形成了原電池,在a組原電池中,負極材料為___________;寫出b組插入燒堿溶液中形成原電池的負極反應(yīng)式:_________________________。 學(xué)科¥
【答案】Pb+SO42-–2e-=PbSO4 增重 CH4+10OH-–8e-=CO32—+7H2O 4H2O + 2O2 + 8eˉ = 8OH— Cu Al+4OH-–3e-=AlO2-+2H2O
【解
3、析】
(2)由甲烷燃料電池原理示意圖可知,CH4通入的一極產(chǎn)生了CO32-,碳元素的化合價由-4價升高到+4價,發(fā)生氧化反應(yīng),即CH4通入的一極是負極,考慮到電解質(zhì)溶液是強堿溶液,再根據(jù)電荷守恒和原子守恒可寫出負極反應(yīng)式為:CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O。正極顯然是O2通入的一極,正極電極反應(yīng)式為:O2+4e-+2H2O=4OH-;
【點睛】對于原電池來說,通常情況下活潑金屬作負極,不活潑金屬作正極,但有2個特殊情況:一是Al-Cu原電池在濃硫酸中Al作正極;Al-Mg原電池在NaOH溶液中Al作負極。
2.電池在我們的生活中有著重要的應(yīng)用,請回答下列問題:
4、(1)為了驗證Fe2+與Cu2+氧化性強弱,下列裝置能達到實驗?zāi)康牡氖莀_____(填序號),寫出正極的電極反應(yīng)式_______。若構(gòu)建原電池時兩個電極的質(zhì)量相等,當導(dǎo)線中通過0.05?mol電子時,兩個電極的質(zhì)量差為________。
(2)將CH4設(shè)計成燃料電池,其利用率更高,裝置如圖所示(A、B為多孔碳棒)。
實驗測得OH?定問移向B?電極,則_____(填“A”或“B”)處電極入口通甲烷,其電極反應(yīng)式為___________。當消耗甲院的體積為33.6 L(標準狀況下)時,假設(shè)電池的能量轉(zhuǎn)化率為80%,則導(dǎo)線中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為________。
【答案】 ③ Cu
5、2++2e-=Cu 3g B CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O 9.6mol
【解析】分析:(1)驗證Fe2+與Cu2+氧化性強弱,在原電池中,鐵作負極、其它導(dǎo)電的活潑性弱于鐵的金屬或非金屬作正極,電解質(zhì)溶液為可溶性的銅鹽;
(2)①根據(jù)OH?定問移向B電極可知,A為正極、B為負極,據(jù)此分析判斷。
詳解:(1)要驗證Fe2+與Cu2+氧化性強弱,在原電池中,鐵作負極、其它導(dǎo)電的活潑性弱于鐵的金屬或非
點睛:本題考查了原電池原理的應(yīng)用,根據(jù)元素化合價變化確定氧化性強弱,根據(jù)方程式中各個物理量之間的關(guān)系式進行計算,題目難度不大,注意原電池工作原理的理解和靈活應(yīng)用。難
6、點是電極反應(yīng)式的書寫,注意結(jié)合放電微粒以及電解質(zhì)溶液的酸堿性分析判斷。
3.人們應(yīng)用原電池原理制作了多種電池,以滿足不同的需要。以下每小題中的電池廣泛使用于日常生活、生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)等方面,請根據(jù)題中提供的信息,填寫空格。
(1)鉛蓄電池在放電時發(fā)生的電池反應(yīng)式為:Pb+PbO2+2H2SO4===2PbSO4+2H2O。負極電極反應(yīng)式為___________________________________________。
(2)FeCl3溶液常用于腐蝕印刷電路銅板,發(fā)生2FeCl3+Cu===2FeCl2+CuCl2,若將此反應(yīng)設(shè)計成原電池,則負極所用電極材料為________,當
7、線路中轉(zhuǎn)移0.2 mol電子時,則被腐蝕銅的質(zhì)量為________g。
(3)燃料電池是一種高效、環(huán)境友好的供電裝置,以甲醇做燃料的電池,如下圖所示,
①負極反應(yīng)物是______________,H+從________極到________極(填a或b)。
②正極反應(yīng)式為_________________,負極反應(yīng)式為___________________。
【答案】 Pb – 2e- + SO42- = PbSO4 Cu 6.4 g CH3OH b a 3O2 + 12e- + 12H+ = 6H2O 2CH3OH – 12e- + 2H2O =2 CO2 +1
8、2H+
4.(1)為了驗證Fe2+與Cu2+氧化性強弱,下列裝置能達到實驗?zāi)康牡氖莀_____,寫出正極的電極反應(yīng)_______。若構(gòu)建原電池時兩個電極的質(zhì)量相等,當導(dǎo)線中通過0.05?mol電子時,兩個電極的質(zhì)量差為________。
(2)將CH4設(shè)計成燃料電池,其利用率更高,裝置如圖所示(A、B為多孔碳棒)。
①實驗測得OH-定問移向B?電極,則_____處電極入口通甲烷(填A(yù)或B),其電極反應(yīng)式為___________。
②當消耗甲院的體積為33.6L(標準狀況下)時,假設(shè)電池的能量轉(zhuǎn)化率為80%,則導(dǎo)線中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為________。
(3)高鐵
9、電池是一種新型可充電電池,與普通高能電池相比,該電池能長時間保持穩(wěn)定的放電電壓。高鐵電池的總反應(yīng)式為:3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH,原電池負極的電極反應(yīng)式為__________;放電時每轉(zhuǎn)移3mol?電子,有_____mol K2FeO4被還原,正極附近溶液的堿性________(填“增強”。“不變“或“減弱”)。
【答案】 ③ Cu2++2e-=Cu 3g B CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O 9.6mol Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2 1 增強
【解析】(1)①中銅是負極,碳是正極,鐵離子在正極放電生成亞鐵離子,不能比較Fe2+與Cu2+氧化性強被還原。正極反應(yīng)式為FeO42-+3e-+4H2O=Fe(OH)3+5OH-,因此正極附近溶液的堿增強。
點睛:掌握原電池的工作原理是解答的關(guān)鍵,注意正負極、離子移動方向判斷,難點是電極反應(yīng)式的書寫。解答時注意結(jié)合反應(yīng)物的性質(zhì)、溶液的酸堿性、是否存在交換膜以及是不是熔融的電解質(zhì)分析。