化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能習(xí)題及解析

V:1.0精細(xì)整理，僅供參考日期：20xx年X月一、單項(xiàng)選擇題1．(2014·新課標(biāo)高考)鐵鎳蓄電池又稱愛迪生電池，放電時(shí)的總反應(yīng)為：Fe＋Ni2O3＋3H2O=Fe(OH)2＋2Ni(OH)2。下列有關(guān)該電池的說法不正確的是()A．電池的電解液為堿性溶液，正極為Ni2O3、負(fù)極為FeB．電池放電時(shí)，負(fù)極反應(yīng)為Fe＋2OH－－2e－=Fe(OH)2C．電池充電過程中，陰極附近溶液的pH降低D．電池充電時(shí)，陽極反應(yīng)為2Ni(OH)2＋2OH－－2e－=Ni2O3＋3H2O1－1.(2013·唐山期末測(cè)試)堿性鋅錳電池的總反應(yīng)為：Zn＋2MnO2＋2H2O=Zn(OH)2＋2MnO(OH)，下列說法不正確的是()A．該電池Zn為負(fù)極，MnO2為正極，電解質(zhì)是KOHB．放電時(shí)外電路電流由Zn流向MnO2C．電池工作時(shí)OH－向鋅電極移動(dòng)D．該電池的正極反應(yīng)為：MnO2＋e－＋H2O=MnO(OH)＋OH－1－2.2014年1月豐田汽車表示正從事鎂離子電池技術(shù)開發(fā)工作，該種電池蓄能水平達(dá)到鋰電池的兩倍，可為電動(dòng)車提供更優(yōu)越的動(dòng)力源。其中一種鎂電池的反應(yīng)原理為：MgxMo3S4=xMg＋Mo3S4，下列說法不正確的是()A．放電時(shí)，Mo3S4發(fā)生氧化反應(yīng)B．放電時(shí)，正極反應(yīng)式：Mo3S4＋2xe－=Mo3SC．充電時(shí)，Mg2＋向陰極遷移D．充電時(shí)，陰極反應(yīng)式：xMg2＋＋2xe－=xMg1－3.(2013·山東萊蕪期末測(cè)試)鋰釩氧化物電池的能量密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他材料電池，電池總反應(yīng)式為：V2O5＋xLi―→LixV2O5，下列說法不正確的是()A．向外供電時(shí)，鋰離子向負(fù)極移動(dòng)B．負(fù)極上反應(yīng)的物質(zhì)是鋰，正極上反應(yīng)的物質(zhì)是V2O5C．正極的電極反應(yīng)為：V2O5＋xe－＋xLi＋―→LixV2O5D．負(fù)極的電極反應(yīng)為：xLi－xe－―→xLi＋2．(2013·廣州執(zhí)信中學(xué)三模)“固體離子導(dǎo)體”是因?yàn)殡x子能在固體中遷移傳遞電荷。如下圖，空氣中的O2與AlI3在聚四氟乙烯膜中反應(yīng)生成I2，I2與Ag形成原電池，在RbAg4I5晶體中遷移的離子全是Ag＋。下列說法中錯(cuò)誤的是()A．電子從銀電極遷移流向石墨電極B．Ag＋從下往上移動(dòng)C．石墨電極為正極，銀電極為負(fù)極D．銀電極的電極反應(yīng)式是：Ag－e－=Ag＋3．(2014·揭陽一模)將兩個(gè)鉑電極插入KOH溶液中，向兩極分別通入CH4和O2，構(gòu)成甲烷燃料電池。已知，通入CH4·7H2O；通入O2的一極，其電極反應(yīng)式是：2O2＋8e－＋4H2O=8OH－。下列敘述不正確的是()A．通入CH4的電極為負(fù)極B．正極發(fā)生氧化反應(yīng)C．燃料電池工作時(shí)，溶液中的OH－向負(fù)極移動(dòng)D．該電池使用一段時(shí)間后應(yīng)補(bǔ)充KOH3－1.某固體酸燃料電池以CsHSO4固體為電解質(zhì)傳遞H＋，其基本結(jié)構(gòu)如圖，電池總反應(yīng)可表示為：2H2＋O2=2H2O，下列有關(guān)說法正確的是()A．電子通過外電路從b極流向a極B．b極上的電極反應(yīng)式為：O2＋2H2O＋4e－=4OH－C．每轉(zhuǎn)移0.1mol電子，消耗1.12L的H2D．H＋由a極通過固體酸電解質(zhì)傳遞到b極3－2.(2013·山東鄆城一中檢測(cè))據(jù)報(bào)道，以硼氫化合物NaBH4(B元素的化合價(jià)為＋3價(jià))和H2O2作原料的燃料電池，負(fù)極材料采用Pt/C，正極材料采用MnO2，用作空軍通信衛(wèi)星電源，其工作原理如下圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是()A．電池放電時(shí)Na＋從a極區(qū)移向b極區(qū)B．電極b采用MnO2，MnO2既作電極材料又有催化作用C．該電池的負(fù)極反應(yīng)為：BH＋8OH－－8e－=BO＋6H2OD．每消耗3molH2O2，轉(zhuǎn)移的電子為3mol4．原電池電極的“正”與“負(fù)”不僅與電極材料的性質(zhì)有關(guān)，也與電解質(zhì)溶液有關(guān)。下列說法中正確的是()A．由Fe、Cu和FeCl3溶液組成的原電池中，負(fù)極反應(yīng)式為：Cu－2e－=Cu2＋B．由Al、Cu和稀硫酸組成的原電池中，負(fù)極反應(yīng)式為：Cu－2e－=Cu2＋C．由Al、Mg和NaOH溶液組成的原電池中，負(fù)極反應(yīng)式為：Al＋4OH－－3e－=AlO-＋2H2OD．由Al、Cu和濃HNO3溶液組成的原電池中，負(fù)極反應(yīng)式為：Al－3e－=Al3＋5．用X、Y、Z、W四種金屬進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：1 將X與Y用導(dǎo)線連接，浸入電解質(zhì)溶液中，Y極上有氣泡產(chǎn)生 2 將片狀的X、W分別投入等濃度鹽酸中都有氣體產(chǎn)生，W比X反應(yīng)劇烈 3 用惰性電極電解等物質(zhì)的量濃度的Y和Z的硝酸鹽混合溶液，在陰極上首先析出單質(zhì)Z 根據(jù)以上事實(shí)，下列判斷或推測(cè)錯(cuò)誤的是()A．Z的陽離子氧化性最強(qiáng)B．W的還原性強(qiáng)于Y的還原性C．Z放入CuSO4溶液中一定有Cu析出D．用X、Z和稀硫酸可構(gòu)成原電池，X作負(fù)極6．(2014·濟(jì)南外國(guó)語學(xué)校質(zhì)檢)如下圖所示，杠桿AB兩端分別掛有體積相同、質(zhì)量相同的空心銅球和空心鐵球，調(diào)節(jié)杠桿使其在水中保持平衡，然后小心地向燒杯中央滴入CuSO4溶液，一段時(shí)間后，下列有關(guān)杠桿的偏向判斷正確的是(實(shí)驗(yàn)過程中，不考慮鐵絲反應(yīng)及兩邊浮力的變化)()A．無論杠桿為導(dǎo)體還是絕緣體，均為A端高B端低B．無論杠桿為導(dǎo)體還是絕緣體，均為A端低B端高C．當(dāng)杠桿為絕緣體時(shí)，A端低B端高；為導(dǎo)體時(shí)，A端高B端低D．當(dāng)杠桿為絕緣體時(shí)，A端高B端低；為導(dǎo)體時(shí)，A端低B端高二、雙項(xiàng)選擇題7．(2014·海南高考)根據(jù)下圖，下列判斷中正確的是()A．燒杯a中的溶液pH升高B．燒杯b中發(fā)生氧化反應(yīng)C．燒杯a中發(fā)生的反應(yīng)為2H＋＋2e－=H2↑D．燒杯b中發(fā)生的反應(yīng)為2Cl－－2e－=Cl2↑8．鎳鎘(NiCd)可充電電池在充、放電時(shí)按下式進(jìn)行：Cd＋2NiOOH＋2H2O=Cd(OH)2＋2Ni(OH)2。有關(guān)該電池的說法正確的是()A．電解質(zhì)溶液可以選用稀硫酸溶液B．充電過程是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過程C．放電時(shí)負(fù)極附近溶液的堿性不變D．充電時(shí)陽極反應(yīng)：Ni(OH)2－e—＋OH—=NiOOH＋H2O三、非選擇題9．(2014·山師附中模擬)鉛酸蓄電池應(yīng)用廣泛，其電解液是一定濃度的硫酸溶液，總反應(yīng)是：Pb＋PbO2＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2O(1)該蓄電池放電工作時(shí)的負(fù)極材料是________，充電時(shí)，該極接直流電源的________(填“正極”或“負(fù)極”)。(2)遠(yuǎn)洋輪船的鋼鐵船體在海水中易發(fā)生電化學(xué)腐蝕中的__________腐蝕。為防止發(fā)生這種腐蝕，通常把船體與浸在海水里的Zn塊相連，或與像鉛酸蓄電池這樣的直流電源的________極(填“正”或“負(fù)”)相連。鋼鐵在呈中性的潮濕環(huán)境下的腐蝕比呈酸性時(shí)緩慢，在堿性潮濕環(huán)境下的腐蝕更緩慢，試從化學(xué)平衡角度解釋堿性時(shí)比中性時(shí)更緩慢的原因：____________________(寫出電極反應(yīng)式及必要的文字?jǐn)⑹?。(3)Cu2O是一種半導(dǎo)體材料，可通過下圖的電解裝置制取，電解總反應(yīng)為2Cu＋H2O=Cu2O＋H2↑，陰極的電極反應(yīng)式是____________________。若用鉛酸蓄電池作為電源進(jìn)行電解，當(dāng)蓄電池中有0.2molH＋被消耗時(shí)，Cu2O的理論產(chǎn)量為________。10．(2013·海南高考)氮元素的氫化物和氧化物在工業(yè)生產(chǎn)和國(guó)防建設(shè)中都有廣泛應(yīng)用，回答下列問題：(1)氮元素原子的L層電子數(shù)為________________。(2)NH3與NaClO反應(yīng)可得到肼(N2H4)，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________。(3)肼可作為火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料，與氧化劑N2O4反應(yīng)生成N2和水蒸氣。已知：①N2(g)＋2O2(g)=N2O4(l)ΔH1＝－19.5kJ·mol－1②(1)N2H4(l)＋O2(g)=N2(g)＋2H2O(g)ΔH2＝－534.2kJ·mol－1寫出肼和N2O4反應(yīng)的熱化學(xué)方程式_________。(4)肼空氣燃料電池是一種堿性電池，該電池放電時(shí)，負(fù)極的反應(yīng)式為____________________________________。11．(2013·石景山模擬)金屬銅不溶于稀硫酸，可溶于鐵鹽溶液生成銅鹽與亞鐵鹽?，F(xiàn)將一定量的銅片加入到100mL稀硫酸和硫酸鐵的混合溶液中，銅片完全溶解(不考慮鹽的水解及溶液體積的變化)。(1)寫出銅溶解于上述混合溶液的離子方程式____________。(2)若銅完全溶解時(shí)，溶液中的Fe3＋、Cu2＋、H＋三種離子的物質(zhì)的量濃度相等，且測(cè)得溶液的pH＝1，則溶解銅的質(zhì)量是________g，溶液中的c(SO42-)＝________mol/L。(3)若欲在上圖所示的裝置中發(fā)生(1)中的反應(yīng)，則X極是______(填“正極”或“負(fù)極”)，電極反應(yīng)式_______________。Y極的材料名稱是________，電極反應(yīng)式______________。12．如圖是一種航天器能量?jī)?chǔ)存系統(tǒng)原理示意圖。(1)該系統(tǒng)中能量轉(zhuǎn)化形式主要是_____________________。(2)裝置Y中，電解質(zhì)溶液為稀硫酸，氫氣在________極發(fā)生________反應(yīng)，氧氣參與的電極反應(yīng)式為_________。(3)下列說法正確的是()A．裝置X能實(shí)現(xiàn)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能B．電容量大的鋰鋁合金材料能作裝置Y的電極C．裝置X能實(shí)現(xiàn)燃料電池的燃料和氧化劑再生D．裝置X、Y形成的子系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的零排放，并能實(shí)現(xiàn)化學(xué)能與電能之間的完全轉(zhuǎn)化一、單項(xiàng)選擇題1．解析：A項(xiàng)，由電池反應(yīng)可知，Ni2O3→Ni(OH)2，Ni的化合價(jià)由＋3價(jià)→＋2價(jià)，化合價(jià)降低，發(fā)生還原反應(yīng)，故Ni2O3為正極，F(xiàn)e→Fe(OH)2，F(xiàn)e的化合價(jià)由0價(jià)變?yōu)椋?價(jià)，化合價(jià)升高，發(fā)生氧化反應(yīng)，故Fe為負(fù)極，正確；B項(xiàng)，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，F(xiàn)e＋2OH－－2e－Fe(OH)2，正確；C項(xiàng)，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，F(xiàn)e(OH)2＋2e－Fe＋2OH－，c(OH－)增大，溶液的pH增大，故錯(cuò)誤；D項(xiàng)，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為2Ni(OH)2＋2OH－－2e－Ni2O3＋3H2O，D項(xiàng)正確。答案：C1題變式1－1.解析：放電時(shí)，Zn為負(fù)極，MnO2為正極反應(yīng)物，電子從Zn流向MnO2，電流方向與電子流向相反，故B項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：B1－2.解析：放電時(shí)反應(yīng)由右向左進(jìn)行，Mg為負(fù)極，失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，Mo3S4發(fā)生還原反應(yīng)，故A項(xiàng)錯(cuò)誤、B項(xiàng)正確；充電時(shí)反應(yīng)由左向右進(jìn)行，故陰極反應(yīng)式：xMg2＋＋2xe－xMg，Mg2＋向陰極遷移，C、D均正確。答案：A1－3.解析：該電池的負(fù)極為鋰，產(chǎn)生的Li＋移向正極，A項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：A2．解析：該反應(yīng)電極材料本身不參加反應(yīng)，電子從負(fù)極移向正極，故銀電極為負(fù)極，發(fā)生反應(yīng)：2I－－2e－I2，D錯(cuò)誤；石墨電極為正極，陽離子移向正極。答案：D3．解析：CH4失電子在負(fù)極上發(fā)生反應(yīng)，A項(xiàng)正確；O2在正極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)，B項(xiàng)錯(cuò)誤，從題干提供的兩極反應(yīng)式可知，負(fù)極消耗OH－，正極產(chǎn)生OH－，因此OH－是由正極通過內(nèi)電路流向負(fù)極，C項(xiàng)正確；每產(chǎn)生8mole－，負(fù)極消耗OH－10mol，而正極只生成8molOH－，所以工作一段時(shí)間后需補(bǔ)充KOH，D項(xiàng)正確。故選B項(xiàng)。答案：B3題變式3－1.解析：該原電池的化學(xué)原理是H2被氧化，在負(fù)極(a極)發(fā)生反應(yīng)：H2－2e－2H＋，H＋由a極轉(zhuǎn)移到b極，D項(xiàng)正確；O2發(fā)生還原反應(yīng)，在正極(b極)發(fā)生反應(yīng)：O2＋4H＋＋4e－2H2O，則電子通過外電路從a極流向b極，A、B兩項(xiàng)不正確；C項(xiàng)因未指明氣體所處的溫度和壓強(qiáng)，不正確。答案：D3－2.解析：每消耗3molH2O2，轉(zhuǎn)移的電子為6mol。答案：D4．解析：前兩項(xiàng)都按常規(guī)應(yīng)該是活潑金屬作負(fù)極；C項(xiàng)中Al能與NaOH溶液反應(yīng)，作負(fù)極。D項(xiàng)中Al在濃HNO3中鈍化，Cu為負(fù)極。答案：C5．解析：由實(shí)驗(yàn)1可知，金屬活動(dòng)性X＞Y，由實(shí)驗(yàn)2可知W＞X，由實(shí)驗(yàn)3可知Y＞Z，所以金屬活動(dòng)性順序?yàn)閃＞X＞Y＞Z。那么，A、B、D三項(xiàng)都是正確的，而Z的金屬活動(dòng)性可能比Cu弱，C項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：C6．解析：當(dāng)杠桿AB為導(dǎo)體時(shí)，Cu、Fe兩球在CuSO4溶液中構(gòu)成原電池，F(xiàn)e球端為負(fù)極，溶解，質(zhì)量減小，而銅球端為正極，發(fā)生反應(yīng)：Cu2＋＋2e－Cu，生成的單質(zhì)銅附著在銅球表面使其質(zhì)量增加，從而引起A端低B端高；當(dāng)杠桿AB為絕緣體時(shí)，A端銅球與CuSO4溶液不反應(yīng)，因而質(zhì)量不變，而B端鐵球發(fā)生反應(yīng)：Fe＋Cu2＋Fe2＋＋Cu，即每56g鐵溶解的同時(shí)又有64g銅附著在鐵球表面，因而鐵球質(zhì)量增加，所以A端高B端低。故選D項(xiàng)。答案：D二、雙項(xiàng)選擇題7．解析：由圖知，燒杯b中的Zn棒失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，電子轉(zhuǎn)移到Fe棒上，燒杯a中通入的氧氣在Fe棒表面得電子生成氫氧根離子，使a中溶液的pH升高。所以正確的為A、B兩項(xiàng)。答案：AB8．解析：充電時(shí)的反應(yīng)物Cd(OH)2和Ni(OH)2均屬于堿，可與酸反應(yīng)，故電解質(zhì)不可選用酸溶液，A錯(cuò)誤；充電是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過程，B正確；放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)式為：Cd－2e－＋2OH－Cd(OH)2，負(fù)極附近溶液的堿性減弱，C錯(cuò)誤。答案：BD三、非選擇題9．解析：(1)放電時(shí)充當(dāng)原電池，此時(shí)Pb失電子生成PbSO4。因此，負(fù)極材料為Pb；充電時(shí)充當(dāng)電解池，需讓該極生成的PbSO4還原為Pb。因此應(yīng)與電源的負(fù)極相連；(2)輪船的鐵船體與海水(中性)接觸，在空氣中發(fā)生的應(yīng)為吸氧腐蝕；吸氧腐蝕的正極反應(yīng)為：O2＋4e－＋2H2O4OH－，堿性環(huán)境比中性時(shí)的OH－的濃度大，抑制了上述電極反應(yīng)的發(fā)生，所以腐蝕得慢；(3)陰極發(fā)生還原反應(yīng)，即：2H＋＋2e－H2↑，當(dāng)蓄電池中消耗0.2molH＋時(shí)，轉(zhuǎn)移的是0.1mole－，得到Cu2O的理論物質(zhì)的量可由陽極反應(yīng)式：2Cu＋H2O－2e－Cu2O＋2H＋得為0.05mol，質(zhì)量為0.05mol×144g·mol－1＝7.2g。答案：(1)Pb負(fù)極(2)吸氧負(fù)堿性環(huán)境時(shí)，OH－抑制了反應(yīng)O2＋4e－＋2H2O4OH－的進(jìn)行，因此腐蝕緩慢(3)2H＋＋2e－H2↑7.2g10．解析：(1)N原子的原子結(jié)構(gòu)示意圖為：，故其L層上有5個(gè)電子；(2)NH3＋NaClO―→N2H4，根據(jù)元素守恒還應(yīng)生成NaCl和H2O，觀察法可配平方程式為2NH3＋NaClON2H4＋NaCl＋H2O；(3)肼與N2O4反應(yīng)生成N2和水蒸氣：2N2H4＋N2O43N2＋4H2O，觀察已知的兩個(gè)熱方程式可知，②×2－①得：2N2H4(l)＋N2O4(l)3N2(g)＋4H2O(g)ΔH＝ΔH2×2－ΔH1＝－1048.9kJ·mol－1；(4)“肼空氣燃料電池是一種堿性電池”中O2在正極反應(yīng)，故負(fù)極是肼發(fā)生反應(yīng)：N2H4－4e－＋4OH－N2↑＋4H2O。答案：(1)5(2)2NH3＋NaClON2H4＋NaCl＋H2O(3)2N2H4(l)＋N2O4(l)3N2(g)＋4H2O(g)ΔH＝－1048.9kJ·mol－1(4)N2H4－4e－＋4OH－N2↑＋4H2O11．解析：(2)溶液的pH