专题十二 电化学基础★★体考查原电池原理与电解原理。
备考时要侧重原电池与电解池工作原理中基础考点的复习和电极反应式书写技巧的掌握。
试题难度中等,预计在今后的高考中对本专题知识的考查会保持稳定。
命题探究五年高考考点一 原电池原理及其应用1.(2016课标Ⅱ,11,6分)Mg-AgCl 电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。
下列叙述错误．．的是( ) A.负极反应式为Mg-2e - Mg 2+B.正极反应式为Ag ++e - AgC.电池放电时Cl -由正极向负极迁移D.负极会发生副反应Mg+2H 2O Mg(OH)2+H 2↑ 答案 B2.(2016课标Ⅲ,11,6分)锌—空气燃料电池可用作电动车动力电源,电池的电解质溶液为KOH溶液,反应为2Zn+O2+4OH-+2H2O 2Zn(OH。
下列说法正确的是( )A.充电时,电解质溶液中K+向阳极移动B.充电时,电解质溶液中c(OH-)逐渐减小C.放电时,负极反应为:Zn+4OH--2e- Zn(OHD.放电时,电路中通过2 mol电子,消耗氧气22.4 L(标准状况)答案 C3.(2016四川理综,5,6分)某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池,放电时电池总反应为:Li1-．．．的是( )x CoO2+Li x C6 LiCoO2+C6(x<1)。
下列关于该电池的说法不正确A.放电时,Li+在电解质中由负极向正极迁移B.放电时,负极的电极反应式为Li x C6-xe- xLi++C6C.充电时,若转移1 mol e-,石墨(C6)电极将增重7x gD.充电时,阳极的电极反应式为LiCoO2-xe- Li1-x CoO2+xLi+答案 C4.(2016浙江理综,11,6分)金属(M)-空气电池(如图)具有原料易得、能量密度高等优点,有望成为新能源汽车和移动设备的电源。
该类电池放电的总反应方程式为:4M+nO2+2nH2O 4M(OH)n已知:电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。
下列说法不正确的是( )A.采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积,并有利于氧气扩散至电极表面B.比较Mg、Al、Zn三种金属-空气电池,Al-空气电池的理论比能量最高C.M-空气电池放电过程的正极反应式:4M n++nO2+2nH2O+4ne- 4M(OH)nD.在Mg-空气电池中,为防止负极区沉积Mg(OH)2,宜采用中性电解质及阳离子交换膜答案 C5.(2015课标Ⅰ,11,6分)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,其工作原理如图所示。
下列有关微生物电池的说法的是( )A.正极反应中有CO2生成B.微生物促进了反应中电子的转移C.质子通过交换膜从负极区移向正极区D.电池总反应为C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O答案 A6.(2014课标Ⅱ,12,6分)2013年3月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系。
下列叙述错误．．的是( )A.a为电池的正极B.电池充电反应为LiMn2O4 Li1-x Mn2O4+xLiC.放电时,a极锂的化合价发生变化D.放电时,溶液中Li+从b向a迁移答案 C8.(2014天津理综,6,6分)已知:锂离子电池的总反应为:Li x C+Li1-x CoO2 C+LiCoO2锂硫电池的总反应为:2Li+S Li2S有关上述两种电池说法正确的是( )A.锂离子电池放电时,Li+向负极迁移B.锂硫电池充电时,锂电极发生还原反应C.理论上两种电池的比能量相同D.如图表示用锂离子电池给锂硫电池充电答案 B9.(2013课标Ⅱ,11,6分)“ZEBRA”蓄电池的结构如图所示,电极材料多孔Ni/NiCl2和金属钠之间由钠离子导体制作的陶瓷管相隔。
下列关于该电池的叙述错误．．的是( )A.电池反应中有NaCl生成B.电池的总反应是金属钠还原三价铝离子C.正极反应为:NiCl2+2e- Ni+2Cl-D.钠离子通过钠离子导体在两电极间移动答案 B10.(2016江苏单科,20,14分)铁炭混合物(铁屑和活性炭的混合物)、纳米铁粉均可用于处理水中污染物。
(1)铁炭混合物在水溶液中可形成许多微电池。
将含有Cr2的酸性废水通过铁炭混合物,在微电池正极上Cr2转化为Cr3+,其电极反应式为。
(2)在相同条件下,测量总质量相同、铁的质量分数不同的铁炭混合物对水中Cu2+和Pb2+的去除率,结果如下图所示。
①当铁炭混合物中铁的质量分数为0时,也能去除水中少量的Cu2+和Pb2+,其原因是。
②当铁炭混合物中铁的质量分数大于50%时,随着铁的质量分数的增加,Cu2+和Pb2+的去除率不升反降,其主要原因是。
(3)纳米铁粉可用于处理地下水中的污染物。
①一定条件下,向FeSO4溶液中滴加碱性NaBH4溶液,溶液中B(B元素的化合价为+3)与Fe2+反应生成纳米铁粉、H2和B(OH,其离子方程式为。
②纳米铁粉与水中N反应的离子方程式为4Fe+N+10H+ 4Fe2++N+3H2O研究发现,若pH偏低将会导致N的去除率下降,其原因是。
③相同条件下,纳米铁粉去除不同水样中N的速率有较大差异(见下图),产生该差异的可能原因是。
答案(14分)(1)Cr2+14H++6e- 2Cr3++7H2O(2)①活性炭对Cu2+和Pb2+有吸附作用②铁的质量分数增加,铁炭混合物中微电池数目减少(3)①2Fe2++B+4OH- 2Fe+2H2↑+B(OH②纳米铁粉与H+反应生成H2③Cu或Cu2+催化纳米铁粉去除N的反应(或形成的Fe-Cu原电池增大纳米铁粉去除N的反应速率)11.(2015课标Ⅱ,26,14分)酸性锌锰干电池是一种一次性电池,外壳为金属锌,中间是碳棒,其周围是由碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等组成的糊状填充物。
该电池放电过程产生MnOOH。
回收处理该废电池可得到多种化工原料。
有关数据如下表所示:溶解度/(g/100 g水)(1)该电池的正极反应式为,电池反应的离子方程式为。
(2)维持电流强度为0.5 A,电池工作5分钟,理论上消耗锌g。
(已知F=96 500 C·mol-1)(3)废电池糊状填充物加水处理后,过滤,滤液中主要有ZnCl2和NH4Cl,二者可通过分离回收;滤渣的主要成分是MnO2、和,欲从中得到较纯的MnO2,最简便的方法为,其原理是。
(4)用废电池的锌皮制备ZnSO4·7H2O的过程中,需除去锌皮中的少量杂质铁,其方法是:加稀H2SO4和H2O2溶解,铁变为,加碱调节至pH为时,铁刚好沉淀完全(离子浓度小于1×10-5mol·L-1时,即可认为该离子沉淀完全);继续加碱至pH为时,锌开始沉淀(假定Zn2+浓度为0.1 mol·L-1)。
若上述过程不加H2O2后果是,原因是。
答案(14分)(1)MnO2+H++e- MnOOH2MnO2+Zn+2H+ 2MnOOH+Zn2+(每空1分,共2分)[注:式中Zn2+可写为Zn(NH3、Zn(NH3)2Cl2等,H+可写为N](2)0.05(2分)(3)加热浓缩、冷却结晶碳粉MnOOH 空气中加热碳粉转变为CO2,MnOOH氧化为MnO2(每空1分,共5分)(4)Fe3+ 2.7 6 Zn2+和Fe2+分离不开Fe(OH)2和Zn(OH)2的K sp相近(每空1分,共5分)教师用书专用(12—24)12.(2016江苏单科,7,2分)下列说法正确的是( )A.氢氧燃料电池工作时,H2在负极上失去电子B.0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液加热后,溶液的pH减小C.常温常压下,22.4 L Cl2中含有的分子数为6.02×1023个D.室温下,稀释0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液,溶液的导电能力增强答案 A13.(2015江苏单科,10,2分)一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。
下列有关该电池的说法正确的是( )A.反应 CH4+H2O 3H2+CO,每消耗1 mol CH4转移12 mol 电子B.电极A上H2参与的电极反应为:H2+2OH--2e- 2H2OC.电池工作时,C向电极B移动D.电极B上发生的电极反应为:O2+2CO2+4e- 2C答案 D14.(2015江苏单科,11,4分)下列说法正确的是( )A.若H2O2分解产生1 mol O2,理论上转移的电子数约为4×6.02×1023B.室温下,pH=3的CH3COOH溶液与pH=11的NaOH溶液等体积混合,溶液pH>7C.钢铁水闸可用牺牲阳极或外加电流的阴极保护法防止其腐蚀D.一定条件下反应N2+3H2 2NH3达到平衡时,3v正(H2)=2v逆(NH3)答案 C15.(2014大纲全国,9,6分)右图是在航天用高压氢镍电池基础上发展起来的一种金属氢化物镍电池(MH-Ni电池)。
下列有关说法不正确．．．的是( )A.放电时正极反应为:NiOOH+H2O+e- Ni(OH)2+OH-B.电池的电解液可为KOH溶液C.充电时负极反应为:MH+OH- H2O+M+e-D.MH是一类储氢材料,其氢密度越大,电池的能量密度越高答案 C16.(2014天津理综,1,6分)化学与生产、生活息息相关,下列叙述错．误．的是( )A.铁表面镀锌可增强其抗腐蚀性B.用聚乙烯塑料代替聚乳酸塑料可减少白色污染C.大量燃烧化石燃料是造成雾霾天气的一种重要因素D.含重金属离子的电镀废液不能随意排放答案 B17.(2013安徽理综,10,6分)热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。
一种热激活电池的基本结构如图所示,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:PbSO4+2LiCl+Ca CaCl2+Li2SO4+Pb。
下列有关说法正确的是( )A.正极反应式:Ca+2Cl--2e- CaCl2B.放电过程中,Li+向负极移动C.每转移0.1 mol电子,理论上生成20.7 g PbD.常温时,在正负极间接上电流表或检流计,指针不偏转答案 D18.(2013北京理综,7,6分)下列金属防腐的措施中,使用外加电流的阴极保护法的是( )A.水中的钢闸门连接电源的负极B.金属护栏表面涂漆C.汽车底盘喷涂高分子膜D.地下钢管连接镁块答案 A19.(2013课标Ⅰ,10,6分)银质器皿日久表面会逐渐变黑,这是生成了Ag2S的缘故。
根据电化学原理可进行如下处理:在铝质容器中加入食盐溶液,再将变黑的银器浸入该溶液中,一段时间后发现黑色会褪去。
下列说法正确的是( )A.处理过程中银器一直保持恒重B.银器为正极,Ag2S被还原生成单质银C.该过程中总反应为2Al+3Ag2S 6Ag+Al2S3D.黑色褪去的原因是黑色Ag2S转化为白色AgCl答案 B20.(2013江苏单科,9,2分)Mg-H2O2电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。