2019-2020年高考化學(xué)考點突破訓(xùn)練 6.2原電池的工作原理.doc
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2019-2020年高考化學(xué)考點突破訓(xùn)練 6.2原電池的工作原理 1.(xx新課標(biāo)全國Ⅱ)“ZEBRA”蓄電池的結(jié)構(gòu)如圖所示,電極材料多孔Ni/NiCl2和金屬鈉之間由鈉離子導(dǎo)體制作的陶瓷管相隔。下列關(guān)于該電池的敘述錯誤的是( ) A.電池反應(yīng)中有NaCl生成 B.電池的總反應(yīng)是金屬鈉還原三價鋁離子 C.正極反應(yīng)為:NiCl2+2e-===Ni+2Cl- D.鈉離子通過鈉離子導(dǎo)體在兩電極間移動 解析 該電池總反應(yīng)為:2Na+NiCl2===2NaCl+Ni,因此有NaCl生成,A項正確;電池總反應(yīng)為Na還原Ni2+,B項錯誤;正極為NiCl2發(fā)生還原反應(yīng):NiCl2+2e-===Ni+2Cl-,C項正確;鈉離子通過鈉離子導(dǎo)體由負(fù)極移向正極,D項正確。 答案 B 2.(xx新課標(biāo)全國Ⅰ)銀質(zhì)器皿日久表面會逐漸變黑,這是生成了Ag2S的緣故。根據(jù)電化學(xué)原理可進(jìn)行如下處理:在鋁質(zhì)容器中加入食鹽溶液,再將變黑的銀器浸入該溶液中,一段時間后發(fā)現(xiàn)黑色會褪去。下列說法正確的是( ) A.處理過程中銀器一直保持恒重 B.銀器為正極,Ag2S被還原生成單質(zhì)銀 C.該過程中總反應(yīng)為2Al+3Ag2S===6Ag+Al2S3 D.黑色褪去的原因是黑色Ag2S轉(zhuǎn)化為白色AgCl 解析 根據(jù)信息可知在銀器處理過程中運用了原電池原理,鋁質(zhì)容器作負(fù)極,電極反應(yīng)為2Al-6e-===2Al3+;銀器作正極,電極反應(yīng)為3Ag2S+6e-===6Ag+3S2-;繼而Al3+和S2-發(fā)生互相促進(jìn)的水解反應(yīng):2Al3++3S2-+6H2O===2Al(OH)3↓+3H2S↑,故原電池的總反應(yīng)為3Ag2S+2Al+6H2O===6Ag+2Al(OH)3+3H2S↑,故C項錯誤。黑色褪去的原因是Ag2S被還原為Ag,此過程中銀器質(zhì)量逐漸減小,故A、D項錯誤,B項正確。 答案 B 3.(xx安徽)熱激活電池可用作火箭、導(dǎo)彈的工作電源。一種熱激活電池的基本結(jié)構(gòu)如圖所示,其中作為電解質(zhì)的無水LiClKCl混合物受熱熔融后,電池即可瞬間輸出電能。該電池總反應(yīng)為:PbSO4+2LiCl+Ca===CaCl2+Li2SO4+Pb。下列有關(guān)說法正確的是( ) A.正極反應(yīng)式:Ca+2Cl--2e-===CaCl2 B.放電過程中,Li+向負(fù)極移動 C.每轉(zhuǎn)移0.1 mol電子,理論上生成20.7 g Pb D.常溫時,在正負(fù)極間接上電流表或檢流計,指針不偏轉(zhuǎn) 解析 正極上發(fā)生還原反應(yīng),A項錯誤;放電過程中Li+向正極移動,B項錯誤;由電池總反應(yīng)式可知,每轉(zhuǎn)移0.1 mol電子,理論上生成0.05 mol Pb,質(zhì)量為10.35 g,C項錯誤;常溫下,電解質(zhì)不是熔融態(tài),離子不能移動,不能產(chǎn)生電流,因此連接電流表或檢流計,指針不偏轉(zhuǎn)。 答案 D 4.(xx鄭州質(zhì)檢)CO無色無味有毒,世界各國每年均有不少人因CO中毒而失去生命。一種CO分析儀的工作原理如圖所示,該裝置中電解質(zhì)為氧化釔氧化鈉,其中O2-可以在固體介質(zhì)NASICON中自由移動。下列說法中錯誤的是( ) A.負(fù)極的電極反應(yīng)式為CO+O2--2e-===CO2 B.工作時電極b作正極,O2-由電極a向電極b移動 C.工作時電子由電極a通過傳感器流向電極b D.傳感器中通過的電流越大,尾氣中CO的含量越高 解析 正極為電極b,電極反應(yīng)式為O2+4e-===2O2-,負(fù)極CO失電子,需要與O2-結(jié)合,故O2-由電極b向電極a移動,B項錯誤。 答案 B 5.如圖是某同學(xué)設(shè)計的一個簡易的原電池裝置,回答下列問題。 (1)若a為鎂、b為CuCl2,則正極材料為________,負(fù)極上的電極反應(yīng)式為________。 (2)若a為鎂、b為NaOH,則Mg極上發(fā)生________反應(yīng)(填“氧化”或“還原”),負(fù)極上的電極反應(yīng)式為________________。 (3)若a為銅、b為濃硝酸,則電流的方向為________,正極上的電極反應(yīng)式為________。 (4)上述事實表明,確定原電池中電極的類型時,不僅要考慮電極材料本身的性質(zhì),還要考慮________。 解析 (1)鎂、鋁均能與CuCl2溶液反應(yīng),但鎂比鋁活潑,故鎂失去電子作負(fù)極。(2)鋁能與NaOH溶液反應(yīng)而鎂不能,鋁作負(fù)極失去電子變成AlO,電極反應(yīng)式為Al-3e-+4OH-===AlO+2H2O。(3)常溫下鋁在濃硝酸中發(fā)生鈍化,故銅失去電子作負(fù)極,正極上是NO得到電子生成NO2。 答案 (1)Al Mg-2e-===Mg2+ (2)還原 Al-3e-+4OH-===AlO+2H2O (3)鋁―→銅 2H++NO+e-===H2O+NO2↑ (4)電解質(zhì)的性質(zhì) 歸納總結(jié) 1.原電池工作原理的4個易失分點 (1)只有放熱的氧化還原反應(yīng)才能通過設(shè)計成原電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。 (2)電解質(zhì)溶液中陰、陽離子的定向移動,與導(dǎo)線中電子的定向移動共同組成了一個完整的閉合回路。 (3)無論在原電池還是在電解池中,電子均不能通過電解質(zhì)溶液。 (4)原電池的負(fù)極失去電子的總數(shù)等于正極得到電子的總數(shù)。 2.原電池正、負(fù)極判斷方法 說明 原電池的正極與負(fù)極與電極材料的性質(zhì)有關(guān),也與電解質(zhì)溶液有關(guān),不要形成活潑電極一定作負(fù)極的思維定勢。 考點2 原電池原理的應(yīng)用 1.加快氧化還原反應(yīng)的速率 例如:在鋅與稀H2SO4反應(yīng)時加入少量CuSO4溶液能使產(chǎn)生H2的速率加快。 2.尋求和制造干電池和蓄電池等化學(xué)電源 3.比較金屬活動性強(qiáng)弱 例如:有兩種金屬a和b,用導(dǎo)線連接后插入到稀H2SO4中,觀察到a極溶解,b極上有氣泡產(chǎn)生。根據(jù)現(xiàn)象判斷出a是負(fù)極,b是正極,由原電池原理可知,金屬活動性a>b。 4.設(shè)計化學(xué)電池 例如:以2FeCl3+Cu===2FeCl2+CuCl2為依據(jù),設(shè)計一個原電池。 (1)將氧化還原反應(yīng)拆成氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)兩個半反應(yīng),分別作原電池的負(fù)極和正極。電極反應(yīng)式: 負(fù)極:Cu-2e-===Cu2+;正極:2Fe3++2e-===2Fe2+。 (2)確定電極材料。 如發(fā)生氧化反應(yīng)的物質(zhì)為金屬單質(zhì),可用該金屬直接作負(fù)極;如為氣體(如H2)或溶液中的還原性離子,可用惰性電極(如Pt、碳棒)作負(fù)極。 發(fā)生還原反應(yīng)的電極材料必須不如負(fù)極材料活潑。 本例中可用銅棒作負(fù)極,用鉑絲或碳棒作正極。 (3)確定電解質(zhì)溶液。 一般選用反應(yīng)物中的電解質(zhì)溶液即可。如本例中可用FeCl3溶液作電解液。 (4)構(gòu)成閉合回路。 題組訓(xùn)練 6.有A、B、C、D、E五塊金屬片,進(jìn)行如下實驗:①A、B用導(dǎo)線相連后,同時浸入稀H2SO4溶液中,A極為負(fù)極?、贑、D用導(dǎo)線相連后,同時浸入稀H2SO4溶液中,電流由D→導(dǎo)線→C?、跘、C相連后,同時浸入稀H2SO4溶液中,C極產(chǎn)生大量氣泡?、蹷、D相連后,同時浸入稀H2SO4溶液中,D極發(fā)生氧化反應(yīng)?、萦枚栊噪姌O電解含B離子和E離子的溶液,E先析出。據(jù)此,判斷五種金屬的活動性順序是( ) A.A>B>C>D>E B.A>C>D>B>E C.C>A>B>D>E D.B>D>C>A>E 解析 金屬與稀H2SO4溶液組成原電池,活潑金屬為負(fù)極,失去電子發(fā)生氧化反應(yīng),較不活潑的金屬為正極,H+在正極表面得到電子生成H2,電子運動方向由負(fù)極→正極,電流方向則由正極→負(fù)極。在題述原電池中,A-B原電池,A為負(fù)極;C-D原電池,C為負(fù)極;A-C原電池,A為負(fù)極;B-D原電池,D為負(fù)極;E先析出,E不活潑。綜上可知,金屬活動性:A>C>D>B>E。 答案 B 7.把適合題意的圖象填在橫線上(用A、B、C、D表示) (1)將等質(zhì)量的兩份鋅粉a、b分別加入過量的稀硫酸,同時向a中加入少量的CuSO4溶液,產(chǎn)生H2的體積V(L)與時間t(min)的關(guān)系是________。 (2)將過量的兩份鋅粉a、b分別加入定量的稀硫酸,同時向a中加入少量的CuSO4溶液,產(chǎn)生H2的體積V(L)與時間t(min)的關(guān)系是________。 (3)將(1)中的CuSO4溶液改成CH3COONa溶液,其他條件不變,則圖象是________。 解析 加入CuSO4溶液,Zn置換出Cu,形成原電池,加快反應(yīng)速率,(1)a中Zn減少,H2體積減?。?2)中由于H2SO4定量,產(chǎn)生H2的體積一樣多;(3)當(dāng)把CuSO4溶液改成CH3COONa溶液時,由于CH3COO-+H+===CH3COOH,a中c(H+)減少,反應(yīng)速率減小,但產(chǎn)生H2的體積不變,所以C項正確。 答案 (1)A (2)B (3)C 8.(xx廣東)(1)能量之間可相互轉(zhuǎn)化:電解食鹽水制備Cl2是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能,而原電池可將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。設(shè)計兩種類型的原電池,探究其能量轉(zhuǎn)化效率。 限選材料:ZnSO4(aq),F(xiàn)eSO4(aq),CuSO4(aq),銅片,鐵片,鋅片和導(dǎo)線。 ①完成原電池甲的裝置示意圖(如圖所示),并作相應(yīng)標(biāo)注。要求:在同一燒杯中,電極與溶液含相同的金屬元素。 ②以銅片為電極之一,CuSO4(aq)為電解質(zhì)溶液,只在一個燒杯中組裝原電池乙,工作一段時間后,可觀察到負(fù)極________。 ③甲乙兩種原電池中可更有效地將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的是________,其原因是__________ _________________________。 (2)根據(jù)犧牲陽極的陰極保護(hù)法原理,為減緩電解質(zhì)溶液中鐵片的腐蝕,在(1)的材料中應(yīng)選________作陽極。 解析 (1)①因為題給圖中電子流向為從左到右,故左側(cè)為原電池的負(fù)極,右側(cè)為正極;所以設(shè)計原電池時可以在左側(cè)燒杯內(nèi)盛放ZnSO4溶液,電極選用鋅片,右側(cè)燒杯內(nèi)放CuSO4溶液,電極選用銅片。 ②由所給的電極材料可知,當(dāng)銅片作電極時,銅片一定是正極,則負(fù)極是活潑的金屬(失電子發(fā)生氧化反應(yīng)),反應(yīng)的現(xiàn)象是負(fù)極逐漸溶解。 ③以Zn和Cu作電極為例,如果不用鹽橋則除了發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)外,還會使Zn和CuSO4直接反應(yīng),不能轉(zhuǎn)化為電能,而鹽橋的使用,可以避免Zn和Cu2+的接觸,從而避免電量損失,提高電池效率,提供穩(wěn)定的電流。 (2)根據(jù)犧牲陽極的陰極保護(hù)法,可知被保護(hù)的金屬作陰極,比其活潑的金屬作陽極,即應(yīng)選Zn作為陽極。 答案 (1)① (或其他合理答案) ②金屬逐漸溶解?、奂住〖纂姵?使用鹽橋)可以避免鋅和銅離子的接觸,從而避免能量損失,提高電池效率,提供穩(wěn)定的電流 (2)Zn- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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