2化學(xué)能與電能之原電池

1、化學(xué)能與電能之原電池1在一容器中放入海水，幾種鐵制品在其中被腐蝕的速率由快到慢的順序是()鐵鍍錫的鐵鍍鋅的鐵鍍銅的鐵ABC D解析：本題考查的知識(shí)點(diǎn)是金屬銹蝕的原因及外界條件的影響。的裝置為原電池裝置。中鐵為正極，被保護(hù)；中鐵為負(fù)極，均被腐蝕，但相對(duì)來(lái)說(shuō)鐵與銅的金屬活動(dòng)性較鐵和錫的差別大，所以鐵銅原電池中的鐵被腐蝕得快一些，中的鐵為化學(xué)腐蝕。答案：A2肼(N2H4)空氣燃料電池是一種環(huán)保型堿性燃料電池，電解質(zhì)溶液是20%30%的KOH溶液。電池總反應(yīng)為：N2H4O2=N22H2O。下列關(guān)于該燃料電池工作時(shí)的說(shuō)法正確的是()A負(fù)極的電極反應(yīng)式是：N2H44OH4e=4H2ON2B正極的電極反應(yīng)式

2、是：O24H4e=2H2OC溶液中陰離子向正極移動(dòng)D溶液中陰離子物質(zhì)的量顯著減少解析：在KOH溶液做電解質(zhì)溶液時(shí)，正極：O22H2O4e=4OH，負(fù)極：N2H44OH4e=N24H2O。溶液中陰離子移向負(fù)極。在正極生成的OH和在負(fù)極消耗OH的量相等，最終陰離子的物質(zhì)的量不變。答案：A3為研究金屬腐蝕的條件和速率，某課外小組學(xué)生用金屬絲將三根大小相同的鐵釘分別固定在下圖所示的三個(gè)裝置中，再放置于玻璃鐘罩里保存相同的一段時(shí)間，下列對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)現(xiàn)象的描述不正確的是()A裝置甲左側(cè)的液面一定會(huì)下降B裝置乙中的鐵釘腐蝕最快C裝置丙中的鐵釘幾乎沒(méi)被腐蝕D裝置甲中的鐵絲和裝置乙中的銅絲都會(huì)被腐蝕解析：甲、乙

3、中HCl有揮發(fā)性，甲中發(fā)生化學(xué)腐蝕，產(chǎn)生H2使左側(cè)液面下降；乙中發(fā)生電化學(xué)腐蝕，產(chǎn)生H2比甲中快，鐵釘腐蝕最快；丙中濃硫酸有吸水性且H2SO4無(wú)揮發(fā)性，鐵釘幾乎不被腐蝕；乙中Cu是原電池的正極，不發(fā)生腐蝕。 答案：D4據(jù)報(bào)道，我國(guó)擁有完全自主產(chǎn)權(quán)的氫氧燃料電池車(chē)在廣州亞運(yùn)會(huì)期間為運(yùn)動(dòng)員提供服務(wù)。某種氫氧燃料電池的電解液為KOH溶液，下列有關(guān)該電池的敘述不正確的是()A正極反應(yīng)式為：O22H2O4e=4OHB工作一段時(shí)間后，電解液中KOH的物質(zhì)的量不變C該燃料電池的總反應(yīng)方程式為：2H2O2=2H2OD用該電池電解CuCl2溶液，產(chǎn)生2.24 L Cl2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)時(shí)，有0.1 mol電子轉(zhuǎn)移解

4、析：把釋放能量的氧化還原反應(yīng)：2H2O2=2H2O通過(guò)電池反應(yīng)進(jìn)行就制得氫氧燃料電池。H2失去電子，在負(fù)極上被氧化，產(chǎn)生H，由于電解液中有大量的OH，所以電極反應(yīng)式為：2H24e4OH=4H2O(當(dāng)電解液為稀硫酸時(shí)，在正極上O2得電子變?yōu)镺2，O2結(jié)合H變?yōu)镠2O)。工作一段時(shí)間后，KOH溶液被稀釋?zhuān)獽OH的物質(zhì)的量不變。對(duì)D項(xiàng)，n(Cl2)0.1 mol，轉(zhuǎn)移電子0.2 mol。本題考查電化學(xué)的基本原理。氫氧燃料電池把“能源”與“環(huán)?！眱纱笾黝}緊密地結(jié)合在一起，是化學(xué)為社會(huì)服務(wù)的典型實(shí)例，應(yīng)是相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間的熱點(diǎn)。答案：D5一種燃料電池中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為：在酸性溶液中甲醇與氧作用生成水和二

5、氧化碳。該電池負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)是()ACH3OH(g)O2(g)=H2O(l)CO2(g)2H(aq)2eBO2(g)4H(aq)4e=2H2O(l)CCH3OH(g)H2O(l)=CO2(g)6H(aq)6eDO2(g)2H2O(l)4e=4OH 解析：甲醇燃料電池是甲醇在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，氧氣在正極發(fā)生還原反應(yīng)，故B、D錯(cuò)誤；A項(xiàng)不是電極反應(yīng)式。答案：C6下列表述中，合理的是()A把SO2通入品紅試液，可驗(yàn)證SO2水溶液的酸性B構(gòu)成如上圖所示裝置時(shí)，鹽橋中的K移向ZnSO4溶液C配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液，定容時(shí)俯視容量瓶的刻度線，會(huì)使所配溶液的濃度偏低D已知：4NH3(g)3O2(g)=2

6、N2(g)6H2O(l)H1N2(g)O2(g)=2NO(g)H2則4NH3(g)5O2(g)=4NO(g)6H2O(l)H3H12H2解析：A項(xiàng)，驗(yàn)證的是SO2的漂白性；B項(xiàng)，K移向CuSO4溶液；C項(xiàng)，定容時(shí)俯視刻度線，會(huì)使溶液體積偏小，濃度偏高；D項(xiàng)正確。答案：D7某同學(xué)用鍍銅的石墨作陽(yáng)極，石墨作陰極電解稀硫酸溶液，用曲線表示電解過(guò)程中陰極增加的質(zhì)量(m)隨時(shí)間(t)變化；用曲線表示溶液的pH隨時(shí)間(t)的變化關(guān)系。下列曲線圖合理的是()解析：鍍銅石墨表面有一層銅，作陽(yáng)極，銅會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)；當(dāng)銅溶解完后，石墨電極不反應(yīng)，實(shí)質(zhì)電解溶液中的水。理論上，可分為以下3個(gè)階段來(lái)討論。(1)陽(yáng)極表現(xiàn)

7、銅溶解，溶液中氫離子得電子，溶液pH逐漸升高，此時(shí)陰極重量無(wú)變化；(2)當(dāng)溶液中有了一定量的銅離子后，溶液中銅離子得電子，從陰極析出，此時(shí)相當(dāng)于電鍍，即陰極重量增加，溶液pH保持不變；(3)當(dāng)陽(yáng)極上的銅都溶解后，此時(shí)相當(dāng)于電解水，溶液中水減少，氫離子濃度增大，pH逐漸減小。答案：A8一種甲醇、氧氣作電極，強(qiáng)堿溶液作電解質(zhì)的新型手機(jī)電池，可連續(xù)使用一個(gè)月，其電池反應(yīng)為2CH3OH3O24OH2CO6H2O，則有關(guān)說(shuō)法正確的是()A放電時(shí)CH3OH參與反應(yīng)的電極為正極B放電時(shí)負(fù)極的電極反應(yīng)為CH3OH8OH6e=CO6H2OC標(biāo)準(zhǔn)狀況下，通入5.6 L O2并完全反應(yīng)后，有0.5 mol電子轉(zhuǎn)移D

8、放電一段時(shí)間后，通入氧氣的電極附近溶液的pH降低解析：原電池中還原劑一極做負(fù)極，氧化劑一極做正極，A錯(cuò)；1 mol氧氣反應(yīng)轉(zhuǎn)移的電子為4 mol，故C錯(cuò)；通入氧氣的一極為正極，反式為O22H2O2e=4OH，故pH升高，D錯(cuò)。答案：B9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)式為3Zn2K2FeO48H2O3Zn(OH)22Fe(OH)34KOH，下列敘述不正確的是()A放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為Zn2e2OH=Zn(OH)2B充電時(shí)陽(yáng)極反應(yīng)為Fe(OH)33e5OH=FeO4H2OC放電時(shí)每轉(zhuǎn)移3 mol電子，正極有1 mol K2FeO4被

9、氧化D放電時(shí)正極附近溶液的堿性增強(qiáng)解析：活潑的金屬做負(fù)極，因此鋅為負(fù)極。放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為：Zn2e2OH=Zn(OH)2，A選項(xiàng)正確；陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，即失去電子的反應(yīng)，則充電時(shí)陽(yáng)極反應(yīng)為：Fe(OH)33e5OH=FeO4H2O，B選項(xiàng)正確；放電時(shí)每轉(zhuǎn)移3 mol電子，正極有1 mol K2FeO4被還原，C選項(xiàng)不正確；放電時(shí)正極生成KOH，所以正極附近溶液的堿性增強(qiáng)，D選項(xiàng)正確。答案：C10目前移動(dòng)設(shè)備迅猛發(fā)展的最大障礙恐怕就是電池的問(wèn)題，不論手機(jī)、MP3還是筆記本電腦，如何延長(zhǎng)電池續(xù)航時(shí)間都是人們最頭疼的問(wèn)題。當(dāng)前，大部分移動(dòng)設(shè)備都使用鋰離子充電電池，但鋰電池的安全問(wèn)題已經(jīng)越來(lái)越受人關(guān)注

10、。而銀鋅材料電池在安全和能量密度上都比鋰離子電池有優(yōu)勢(shì)，據(jù)稱(chēng)，銀鋅材料電池的容量比同體積的鋰電池高30%，甚至可以在不危及安全的情況下過(guò)充以實(shí)現(xiàn)更高的容量。因此，未來(lái)的銀鋅電池可能替代現(xiàn)有鋰離子電池。下面是一種銀鋅電池的充電、放電過(guò)程的表示式：2AgZn(OH)2Ag2OZnH2O。根據(jù)上述反應(yīng)原理回答下列問(wèn)題：(1)這種電池屬于_性電池(填“酸”、“堿”或“中”)；(2)電池在放電時(shí)，作負(fù)極的是_；正極反應(yīng)式為_(kāi)。(3)充電時(shí)，電池的正極應(yīng)接電源的_極。(4)寫(xiě)出充電時(shí)的陽(yáng)極和陰極電極反應(yīng)式：陽(yáng)極：_；陰極：_。解析：這是一道電化學(xué)題，電極材料的選擇、電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)是這種題目的考查主題，所

11、以解答時(shí)要區(qū)分好原電池和電解池發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)的電極。原電池的負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，而正極則發(fā)生還原反應(yīng)；在電解池中，陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，而陰極則發(fā)生還原反應(yīng)。放電時(shí)這是一個(gè)原電池，其中鋅作負(fù)極，Ag2O作正極；充電時(shí)是一個(gè)電解池，陽(yáng)極Ag失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)：2Ag2OH2e=Ag2OH2O；陰極Zn(OH)2得電子，發(fā)生還原反應(yīng)：Zn(OH)22e=Zn2OH。 答案：(1)堿(2)ZnAg2OH2O2e=2Ag2OH(3)正(4)2Ag2e2OH=Ag2OH2O(或表示：2Ag2OH=Ag2OH2O2e)Zn(OH)22e=Zn2OH11鐵及鐵的化合物應(yīng)用廣泛，如FeCl3可用作催化劑、

12、印刷電路銅板腐蝕劑和外傷止血?jiǎng)┑取?1)寫(xiě)出FeCl3溶液腐蝕印刷電路銅板的離子方程式_。(2)若將(1)中的反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池，請(qǐng)畫(huà)出原電池的裝置圖，標(biāo)出正、負(fù)極，并寫(xiě)出電極反應(yīng)式。正極反應(yīng)_；負(fù)極反應(yīng)_。(3)腐蝕銅板后的混合溶液中，若Cu2、Fe3和Fe2的濃度均為0.10 molL1。請(qǐng)參照下表給出的數(shù)據(jù)和藥品，簡(jiǎn)述除去CuCl2溶液中Fe3和Fe2的實(shí)驗(yàn)步驟：_。 氫氧化物開(kāi)始沉淀時(shí)的pH氫氧化物沉淀完全時(shí)的pHFe31.93.2 Fe27.09.0Cu24.76.7 提供的藥品：Cl2濃H2SO4NaOH溶液CuOCu(4)某科研人員發(fā)現(xiàn)劣質(zhì)不銹鋼在酸中腐蝕緩慢，但在某些鹽溶液中腐蝕

13、現(xiàn)象明顯。請(qǐng)從上表提供的藥品中選擇兩種(水可任選)，設(shè)計(jì)最佳實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證劣質(zhì)不銹鋼易被腐蝕。有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式_，劣質(zhì)不銹鋼腐蝕的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象_。解析：依據(jù)Fe2、Fe3、Cu2沉淀時(shí)溶液的pH，利用Fe3的水解能力強(qiáng)，加入CuO與溶液中的H作用調(diào)節(jié)pH，促進(jìn)Fe3的水解，使Fe(OH)3沉淀，從而達(dá)到分離Cu2和Fe3的目的。(1)FeCl3與Cu發(fā)生反應(yīng)：2FeCl3Cu=CuCl22FeCl2。(2)依據(jù)上述氧化還原反應(yīng)，設(shè)計(jì)的原電池為：Cu作負(fù)極，C(石墨)為正極，F(xiàn)eCl3溶液作電解質(zhì)溶液。其中負(fù)極反應(yīng)：Cu2e=Cu2正極反應(yīng)：2Fe32e=2Fe2(3)根據(jù)沉淀Fe2、Fe3和Cu2

14、的pH確定。首先將溶液中的Fe2氧化成Fe3，然后利用Fe3的水解：Fe33H2OFe(OH)33H往溶液中加入CuO時(shí)，CuO與H作用從而使上述平衡右移。pH將逐漸增大，F(xiàn)e3轉(zhuǎn)化成Fe(OH)3沉淀而除去。(4)不銹鋼在CuSO4中發(fā)生置換反應(yīng)：CuSOFe=FeSO4Cu從而在不銹鋼的表面析出了紅色Cu，這樣構(gòu)成了CuFe原電池，加快了不銹鋼的腐蝕。驗(yàn)證的方法是先使CuO與H2SO4作用生成CuSO4，然后把劣質(zhì)不銹鋼放入CuSO4溶液中，觀察表面是否有紅色物質(zhì)存在。答案：(1)2Fe3Cu=2Fe2Cu2 (2)裝置圖正極反應(yīng)：2Fe32e=2Fe2負(fù)極反應(yīng)：Cu2e=Cu2(3)通入

15、足量氯氣將Fe2氧化成Fe3；加入CuO調(diào)節(jié)溶液的pH至3.24.7；過(guò)濾除去Fe(OH)3(4)CuOH2SO4=CuSO4H2O，CuSO4Fe=FeSO4Cu不銹鋼表面有紅色物質(zhì)生成122010年10月1日，嫦娥二號(hào)在長(zhǎng)征三號(hào)丙火箭的推動(dòng)作用下發(fā)射成功。長(zhǎng)征三號(hào)丙火箭以高能燃料肼(N2H4)作動(dòng)力。請(qǐng)回答下面有關(guān)肼的題目。(1)肼(N2H4)又稱(chēng)聯(lián)氨，是一種可燃性的液體，可用作火箭燃料。已知在101 kPa時(shí)，32.0 g N2H4在氧氣中完全燃燒生成氮?dú)猓懦鰺崃?24 kJ(25 時(shí))，N2H4完全燃燒反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是_。 (2)肼空氣燃料電池是一種堿性燃料電池，電解質(zhì)溶液是20

16、%30%的KOH溶液。肼空氣燃料電池放電時(shí)：正極的電極反應(yīng)式是_；負(fù)極的電極反應(yīng)式是_。(3)右圖是一個(gè)電化學(xué)過(guò)程示意圖。鋅片上發(fā)生的電極反應(yīng)是_。假設(shè)使用肼空氣燃料電池作為本過(guò)程中的電源，銅片的質(zhì)量變化128 g，則肼空氣燃料電池理論上消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下的空氣_L(假設(shè)空氣中氧氣體積含量為20%)。(4)傳統(tǒng)制備肼的方法，是以NaClO氧化NH3制得肼的稀溶液，該反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)。解析：(2)中負(fù)極反應(yīng)方程式的書(shū)寫(xiě)是一個(gè)難點(diǎn)。關(guān)鍵是氧化產(chǎn)物是什么，由(1)的提示知，氧化產(chǎn)物為N2，N2H4去掉的H與OH反應(yīng)生成水。(3)中問(wèn)，n(Cu)2 mol，n(e)4 mol，需O2 1.0 mol對(duì)

17、應(yīng)空氣的體積為(1.022.420%)L112 L。答案：(1)N2H4(l)O2(g)=N2(g)2H2O(l)；H624 kJmol1(2)O22H2O4e=4OHN2H44OH4e=4H2ON2(3)Cu22e=Cu112(4)ClO2NH3=N2H4ClH2O13新型鋰離子電池在新能源的開(kāi)發(fā)中占有重要地位，可用作節(jié)能環(huán)保電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力電池。磷酸亞鐵鋰(LiFePO4)是新型鋰離子電池的首選電極材料，它的制備方法如下：方法一：將碳酸鋰、乙酸亞鐵(CH3COO)2Fe、磷酸二氫銨按一定比例混合、充分研磨后，在800 左右、惰性氣體氛圍中煅燒制得晶態(tài)磷酸亞鐵鋰，同時(shí)生成的乙酸及其它產(chǎn)物均以氣

18、體逸出。方法二：將一定濃度的磷酸二氫銨、氯化鋰混合溶液作為電解液，以鐵棒為陽(yáng)極，石墨為陰極，電解析出磷酸亞鐵鋰沉淀。沉淀經(jīng)過(guò)濾、洗滌、干燥，在800 左右、惰性氣體氛圍中煅燒制得晶態(tài)磷酸亞鐵鋰。在鋰離子電池中，需要一種有機(jī)聚合物作為正、負(fù)極之間鋰離子遷移的介質(zhì)，該有機(jī)聚合物的單體之一(用M表示)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式如下：請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)上述兩種方法制備磷酸亞鐵鋰的過(guò)程都必須在惰性氣體氛圍中進(jìn)行。其原因是_。(2)在方法一所發(fā)生的反應(yīng)中，除生成磷酸亞鐵鋰、乙酸外，還有_、_、_(填化學(xué)式)生成。(3)在方法二中，陽(yáng)極生成磷酸亞鐵鋰的電極反應(yīng)式為：_。(4)寫(xiě)出M與足量氫氧化鈉溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式：_。(5)已知該鋰離子電池在充電過(guò)程中，陽(yáng)極的磷酸亞鐵鋰生成磷酸鐵，則該電池放電時(shí)正極的電極反應(yīng)式為：_。解析：(1)亞鐵離