2022屆高考化學(xué)三輪沖刺 核心突破 電池連接問題的分析考前特訓(xùn)

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1、2022屆高考化學(xué)三輪沖刺 核心突破 電池連接問題的分析考前特訓(xùn) 1.空間實(shí)驗(yàn)室“天宮一號(hào)”的供電系統(tǒng)中有再生氫氧燃料電池(RFC),RFC是一種將水電解技術(shù)與氫氧燃料電池技術(shù)相結(jié)合的可充電電池。下圖為RFC工作原理示意圖,有關(guān)說法正確的是 A.當(dāng)有0.1 mol電子轉(zhuǎn)移時(shí),a極產(chǎn)生1.12 L O2(標(biāo)準(zhǔn)狀況下) B.b極上發(fā)生的電極反應(yīng)是:4H2O+4e?===2H2↑+4OH? C.c極上進(jìn)行還原反應(yīng),B中的H+可以通過隔膜進(jìn)入 D.d極上發(fā)生的電極反應(yīng)是:O2+4H++4e? ===2H2O 【答案】C 【解析】電解池中的電極反應(yīng)為:b電極為陽(yáng)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng):4

2、OH??4e?===2H2O+O2↑;a電極為陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng):4H++4e?===2H2↑;原電池中是酸性溶液,電極反應(yīng)為:d為負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng):2H2?4e?===4H+;c電極為正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng):O2+4H++4e?===2H2O;A.陽(yáng)極電極反應(yīng)計(jì)算,當(dāng)有0.1 mol電子轉(zhuǎn)移時(shí),a電極產(chǎn)生標(biāo)況下1.12 L H2,故A錯(cuò)誤;B.b電極上發(fā)生的電極反應(yīng)是4OH??4e?===2H2O+O2↑;故B錯(cuò)誤;C.c電極上進(jìn)行還原反應(yīng),B池中的H+可以通過隔膜進(jìn)入A池,故C正確;D.d電極上發(fā)生的電極反應(yīng)是:2H2?4e?===4H+;故D錯(cuò)誤;故選C。 2.如下圖所示

3、,下列說法正確的是 A.甲池是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置,乙、丙池是化學(xué)能轉(zhuǎn)化電能的裝置 B.甲池通入CH3OH的電極反應(yīng)式為CH3OH?6e?+2H2O===CO32?+8H+ C.反應(yīng)一段時(shí)間后,向乙池中加入一定量Cu(OH)2固體能使CuSO4溶液恢復(fù)到原濃度 D.甲池中消耗280 mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)O2,此時(shí)丙池中理論上最多產(chǎn)生14. 5 g固體 【答案】D 【解析】A.甲池是原電池,是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置;乙、丙池是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置,A錯(cuò)誤;B. 甲池通入CH3OH的電極是原電池的負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng),其電極反應(yīng)式為:CH3OH?6e?+8OH?===CO32?+6

4、H2O,B錯(cuò)誤;C.乙池中,石墨與原電池的正極相連,為電解池的陽(yáng)極,發(fā)生失去電子的氧化反應(yīng),其電極反應(yīng)式為:2H2O?4e?===4H++O2↑;Ag電極與原電池的負(fù)極相連,為電解池的陰極,發(fā)生得到電子的還原反應(yīng),其電極反應(yīng)式為:Cu2++2e?===Cu;整個(gè)反應(yīng)中消耗了不僅消耗了Cu2+,而且消耗了溶質(zhì)水,因此反應(yīng)一段時(shí)間后,只向乙池中加入一定量Cu(OH)2固體不能使CuSO4溶液恢復(fù)到原濃度,C錯(cuò)誤;D. 甲池中消耗280 mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)O2,O2的物質(zhì)的量為,則轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為,丙池中陰極的電極反應(yīng)式為:2H2O+2e?===H2↑+2OH?,產(chǎn)生固體的化學(xué)方程式為:2OH?

5、+Mg2+===Mg(OH)2↓,故產(chǎn)生Mg(OH)2的物質(zhì)的量為,產(chǎn)生固體的質(zhì)量為,D正確。故答案D。 3、某同學(xué)組裝了如圖所示的電化學(xué)裝置,電極Ⅰ為Al,其他均為Cu,則 A.電流方向:電極Ⅳ→→電極Ⅰ B.電極Ⅰ發(fā)生還原反應(yīng) C.電極Ⅱ逐漸溶解 D.電極Ⅲ的電極反應(yīng):Cu2++2e?===Cu 【答案】A 【解析】首先應(yīng)根據(jù)圖示判斷左邊兩池通過鹽橋構(gòu)成原電池,產(chǎn)生電流對(duì)右邊硫酸銅溶液進(jìn)行電解(相當(dāng)于精煉銅)。電極Ⅰ為負(fù)極,電極Ⅱ?yàn)檎龢O,所以電流方向:電極Ⅳ→→電極Ⅰ(電流方向與電子流動(dòng)方向相反),A正確。電極Ⅰ上鋁失電子發(fā)生氧化反應(yīng),B錯(cuò)。電極Ⅱ上有銅析出,C錯(cuò)。電極Ⅲ

6、的電極反應(yīng):Cu?2e?===Cu2+,D錯(cuò)。 4、如下圖所示,某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)燃料電池并探究氯堿工業(yè)原理和粗銅的精煉原理,其中乙裝置中X為陽(yáng)離子交換膜。下列有關(guān)說法正確的是 A.反應(yīng)一段時(shí)間后,乙裝置中生成的氫氧化鈉在鐵極區(qū) B.乙裝置中鐵電極為陰極,電極反應(yīng)式為Fe?2e?===Fe2+ C.通入氧氣的一極為正極,發(fā)生的電極反應(yīng)為O2?4e?+2H2O===4OH? D.反應(yīng)一段時(shí)間后,丙裝置中硫酸銅溶液濃度保持不變 【答案】A 【解析】甲裝置為甲醚燃料電池,充入氧氣的一極發(fā)生還原反應(yīng),為電極的正極,充入燃料的一極為電極的負(fù)極;乙裝置為電解飽和氯化鈉溶液的裝置,根據(jù)串聯(lián)電

7、池中電子的轉(zhuǎn)移,可知Fe電極為陰極,C極為陽(yáng)極;丙裝置為電解精煉銅的裝置,精銅為陰極,粗銅為陽(yáng)極。 5、下圖裝置(Ⅰ)是一種可充電電池,裝置(Ⅱ)為電解池。裝置(Ⅰ)的離子交換膜只允許Na+通過,已知電池充、放電的化學(xué)方程式為2Na2S2+NaBr3Na2S4+3NaBr,當(dāng)閉合開關(guān)K時(shí),X電極附近溶液變紅。 下列說法正確的是 A.閉合開關(guān)K時(shí),Na+從右到左通過離子交換膜 B.閉合開關(guān)K時(shí),負(fù)極反應(yīng)式為3NaBr?2e?===NaBr3+2Na+ C.閉合開關(guān)K時(shí),X電極反應(yīng)式為2Cl??2e?===Cl2↑ D.閉合開關(guān)K時(shí),當(dāng)有0.1 mol Na+通過離子交換膜時(shí),X電

8、極上放出標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體1.12 L 【答案】D 【解析】選“當(dāng)閉合開關(guān)K時(shí),X電極附近溶液變紅”說明X是陰極,Y為陽(yáng)極,則電池的左側(cè)是負(fù)極,右側(cè)為正極,Na+從左到右通過離子交換膜,A錯(cuò)誤;放電時(shí),X電極反應(yīng)式為2Na2S2?2e?===Na2S4+2Na+,B錯(cuò)誤;X極是陰極,發(fā)生的電極反應(yīng)式為2H++2e?===H2↑,C錯(cuò)誤;“當(dāng)有0.1 mol Na+通過離子交換膜時(shí)”說明轉(zhuǎn)移了0.1 mol電子,則X電極生成0.05 mol H2,在標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為1.12 L,D正確。 6、我國(guó)科研人員以Zn和尖晶石百錳酸鋰(ZnMn2O4)為電極材料,研制出一種水系鋅離子電池。該電池的總反

9、應(yīng)方程式:xZn +Zn1?xMn2O4ZnMn2O4(0

10、?xZn2+?2xe?===Zn1?xMn2O4,故C正確;D. 充放電過程中,只有Zn元素的化合價(jià)降低,Mn元素的化合價(jià)升高,故D錯(cuò)誤;答案為C。 7、.高鐵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(zhǎng)時(shí)間保持穩(wěn)定的放電電壓。高鐵電池的總反應(yīng)為:3Zn+2K2FeO4+8H2O 3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH,下列敘述不正確的是 A.放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為:Zn?2e?+2OH?===Zn(OH)2 B.充電時(shí)陽(yáng)極反應(yīng)為:Fe(OH)3?3e?+5OH?===FeO42?+4H2O C.充電時(shí),蓄電池的負(fù)極應(yīng)與外接電源正極相連 D.放電時(shí)負(fù)極附近溶液的堿性減弱

11、 【答案】C 【解析】A.根據(jù)電池的總反應(yīng)可知,高鐵電池放電時(shí)必定是鋅在負(fù)極失去電子,電極反應(yīng)式為Zn?2e?+2OH?===Zn(OH)2,故A正確;B.充電時(shí)陽(yáng)極發(fā)生Fe(OH)3失電子的氧化反應(yīng),即反應(yīng)為:Fe(OH)3?3e?+5OH?===FeO42?+4H2O,故B正確;C.充電時(shí)蓄電池的負(fù)極應(yīng)與外接電源負(fù)極相連,故C錯(cuò)誤;D.高鐵電池放電時(shí)必定是鋅在負(fù)極失去電子,電極反應(yīng)式為Zn?2e?+2OH?===Zn(OH)2,所以負(fù)極附近溶液的堿性減弱,故D正確;故選C。 8、某興趣小組的同學(xué)用下圖所示裝置研究有關(guān)電化學(xué)的問題。當(dāng)閉合該裝置的電鍵時(shí),觀察到電流計(jì)的指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。

12、 請(qǐng)回答下列問題: (1)甲池為________(填“原電池”“電解池”或“電鍍池”),通入CH3OH電極的電極反應(yīng)式為____________。 (2)乙池中A(石墨)電極的名稱為________(填“正極”“負(fù)極”“陰極”或“陽(yáng)極”),總反應(yīng)式為_________________________________________。 (3)當(dāng)乙池中B極質(zhì)量增加5.40 g時(shí),甲池中理論上消耗O2的體積為________mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況),丙池中________極析出________g銅。 (4) 若丙池中電極不變,將其溶液換成NaCl溶液,電鍵閉合一段時(shí)間后,甲中溶液的pH將_____

13、___(填“增大”“減小”或“不變”);丙中溶液的pH將________(填“增大”“減小”或“不變”),若將丙中溶液復(fù)原,需加入________。 【答案】(1)原電池 CH3OH?6e?+8OH?===+6H2O (2)陽(yáng)極 4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3 (3)280 D 1.6 (4)減小 增大 HCl 【解析】(1)甲池為原電池,通入CH3OH的電極為負(fù)極,電極反應(yīng)式為CH3OH?6e?+8OH?===+6H2O。 (2)乙池中為用惰性電極電解AgNO3溶液,其中A作陽(yáng)極,B作陰極,總反應(yīng)式為4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3。 (4)若

14、丙池中電極不變,將其溶液換成NaCl溶液,根據(jù)丙中總反應(yīng)式為2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑,溶液pH增大,而甲中總反應(yīng)式為2CH3OH+3O2+4KOH===2K2CO3+6H2O,溶液pH減小。 9.某化學(xué)興趣小組在實(shí)驗(yàn)室利用質(zhì)子酸甲醇燃料電池作電源,電解硫酸銅溶液。 請(qǐng)回答下列問題: (1)通入氧氣的電極為______(填“正極”或“負(fù)極”),通入甲醇一極的電極反應(yīng)式為_________。 (2)b電極上的現(xiàn)象為________________。 (3)假設(shè)硫酸銅溶液的體積為600 mL(電解前后溶液的體積變化忽略不計(jì)),若消耗336 mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)O2,

15、則電解后硫酸銅溶液的pH為________。 (4)若a、b均換成銅電極,則電解一段時(shí)間后硫酸銅溶液的濃度_____(填“增大”“減小”或“不變”)。 【答案】(1)正極 CH3OH?6e?+H2O===CO2↑+6H+ (2)石墨電極表面有紫紅色固體析出 1 (3)不變 【解析】(1)氧氣得到電子,通入氧氣的電極為正極,通入甲醇一極是負(fù)極,甲醇失去電子,由于存在質(zhì)子交換膜,所以電極反應(yīng)式為CH3OH?6e?+H2O===CO2↑+6H+。 (2)b電極與電源的負(fù)極相連,作陰極,溶液中的銅離子放電析出銅,電極上的現(xiàn)象為石墨電極表面有紫紅色固體析出。 (3)假設(shè)硫酸銅溶液的體

16、積為600 mL(電解前后溶液的體積變化忽略不計(jì)),336 mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)O2的物質(zhì)的量是0.015 mol,轉(zhuǎn)移0.06 mol電子,則有0.06 mol氫氧根放電,產(chǎn)生0.06 mol氫離子,濃度是0.1 mol/L,則電解后硫酸銅溶液的pH為1。 (4)若a、b均換成銅電極,相當(dāng)于電鍍,則電解一段時(shí)間后硫酸銅溶液的濃度不變。 10、認(rèn)真觀察下列裝罝,回答下列問題: (1)裝置B中Cu上發(fā)生的電極反應(yīng)方程式為__________________________;電池工作時(shí),對(duì)鹽橋中的K+、Cl?的移動(dòng)方向的表述正確的是________?。 A.鹽橋中的K+向左側(cè)燒杯移動(dòng)、C

17、l?向右側(cè)燒杯移動(dòng) B.鹽橋中的K+向右側(cè)燒杯移動(dòng)、Cl?向左側(cè)燒杯移動(dòng) C.鹽橋中的K+、Cl?都向左側(cè)燒杯移動(dòng) D.鹽橋中的K+、 Cl?幾乎都不移動(dòng) (2)裝置A中總反應(yīng)的離子方程式為________________________。 (3)若裝置E的目的是在Cu材料上鍍銀,則X為___________,極板N的材料為___________;若裝置E的目的是電解精煉銅,則極板___________(填“M”或“N”)的材料為粗銅板(含少量鋅、金和銀),該電極發(fā)生的電極反應(yīng)式為___________。 (4)當(dāng)裝置A中Cu電極質(zhì)量改變6.4 g時(shí),裝置D中產(chǎn)生的氣體體積為__

18、_____L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)。 【答案】(1)Cu2++2e??===Cu A (1)Cu+2H+===Cu2++H2↑ (3)AgNO3 Ag N Zn?2e?===Zn2+ Cu?2e?===Cu2+3.92 【解析(1)B和C裝置形成原電池,鋅作負(fù)極,銅作正極,正極上銅離子得電子生成銅,電極反應(yīng)式為:Cu2++2e?===Cu,鹽橋中的K+、Cl?的移動(dòng)方向?yàn)镵+移向左側(cè)正極,Cl?移向右側(cè)負(fù)極; (2)A連接電源,則A是電解池,左邊Pt作陰極,右邊Cu作陽(yáng)極,陽(yáng)極上Cu放電,陰極上氫離子放電,裝置A中總反應(yīng)的離子方程式為Cu+2H+Cu2++H2↑; (3)鍍時(shí)

19、,鍍層作陽(yáng)極,鍍件作陰極,電解質(zhì)溶液中陽(yáng)離子和鍍層金屬相同,若裝置D的目的是在某鍍件上鍍銀,則X為硝酸銀溶液,N作陽(yáng)極,應(yīng)該是銀,若裝置E電解精煉銅,則陽(yáng)極N的材料為粗銅板發(fā)生氧化反應(yīng),反應(yīng)式為?Zn?2e?===Zn2+,Cu?2e?===Cu2+; (4)當(dāng)裝置A中Cu電極質(zhì)量改變6.4 g時(shí),n(Cu)=0.1 mol,則轉(zhuǎn)移0.2 mol電子,裝置D中n(NaCl)=0.1 mol,陽(yáng)極首先發(fā)生2Cl?2e?===Cl2↑、其次發(fā)生4OH?4e?===2H2O+O2↑,則陽(yáng)極首先生成0.05 molCl2,其次生成0.025 mol O2,陰極只發(fā)生2H++2e?===H2↑,生成0.1 molH2,則總共生成0.175 mol氣體,體積為0.175 mol×22.4 L/mol=3.92 L。

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