2015年湖北高考化学复习专题：电池化学电源

湖北2015年高考化学复习专题：电池化学电源

　　2015年湖北高考生正在努力备考中，湖北高考网整理了2015年湖北高考化学复习专题，希望对大家有帮助！

　　1.(2013·北京高考)下列设备工作时，将化学能转化为热能的是(　　)

　　A B C D 硅太阳能电池 锂离子电池 太阳能集热器 燃气灶 解析：选D　硅太阳能电池工作时将光能转化为电能，A项错误;锂离子电池是化学电池，工作时将化学能转化为电能，B项错误;太阳能集热器工作时将光能转化为热能，C项错误;燃气灶工作时将化学能转化为热能，D项正确。

　　2.某一同学根据离子反应方程式2Fe3++Fe===3Fe2+来设计原电池。下列设计方案中可行的是(　　)

　　A.电极材料为铁和锌，电解质溶液为FeCl3溶液

　　B.电极材料为铁和铜，电解质溶液为Fe(NO3)3溶液

　　C.电极材料为铁和石墨，电解质溶液为FeCl2溶液

　　D.电极材料为石墨，电解质溶液为FeCl3溶液

　　解析：选B　氧化还原反应中的还原剂作原电池的负极，氧化剂(Fe3+)存在于电解质溶液中，故符合题意的选项为B。

　　3.(2014·兰州模拟)有关下列四个常用电化学装置的叙述中，正确的是(　　) 图Ⅰ 碱性锌锰电池 图Ⅱ 铅-硫酸蓄电池 图Ⅲ 电解精炼铜 图Ⅳ 银锌纽扣电池

　　A.图Ⅰ所示电池中，MnO2的作用是催化剂

　　B.图Ⅱ所示电池放电过程中，硫酸浓度不断增大

　　C.图Ⅲ所示装置工作过程中，电解质溶液中Cu2+浓度始终不变

　　D.图Ⅳ所示电池中，Ag2O是氧化剂，电池工作过程中还原为Ag

　　解析：选D　A、MnO2的作用是氧化剂，错误;B、Pb+PbO2+2H2SO4===2PbSO4+2 H2O，H2SO4被消耗，浓度减小，错误;C、粗铜含杂质，溶解的铜小于析出的铜，Cu2+浓度减小;D、负极Zn——Zn2+ 氧化反应，做还原剂;正极Ag2O-Ag 还原反应，Ag2O是氧化剂，正确。

　　4.电子表所用的纽扣电池的两极材料为锌和氧化银，电解质溶液为KOH溶液，其电极反应式是：Zn+2OH--2e-===ZnO+H2O;Ag2O+H2O+2e-===2Ag+2OH-。总反应式为：Ag2O+Zn===2Ag+ZnO，下列说法正确的是(　　)

　　A.Zn为正极，Ag2O为负极

　　B.Zn为负极，Ag2O为正极

　　C.原电池工作时，正极区溶液pH值减小

　　D.原电池工作时，负极区溶液pH值增大

　　解析：选B　从电极反应式可以看出：Zn失电子为负极，且该区消耗OH-溶液pH值减小;Ag2O得电子为正极，且该区产生OH-溶液pH值增大。

　　5.控制适合的条件，将反应Fe3++Ag　　Fe2++Ag+设计成如图所示的原电池(盐桥装有琼脂-硝酸钾溶液;灵敏电流计的0刻度居中，左右均有刻度)。已知，接通后，观察到电流计指针向右偏转。下列判断正确的是(　　)

　　A.在外电路中，电子从石墨电极流向银电极

　　B.盐桥中的K+移向乙烧杯

　　C.一段时间后，电流计指针反向偏转，越过0刻度，向左边偏转

　　D.电流计指针居中后，往甲烧杯中加入一定量的铁粉，电流计指针将向左偏转

　　解析：选D　由题给电池反应可知，银作负极，石墨作正极，在外电路中，电子从银电极流向石墨电极，A错误;盐桥中的K+移向甲烧杯，B错误;一段时间后，电流计指针将居中，C错误。

　　6.把a、b、c、d四块金属浸入稀硫酸中，用导线两两连接组成多个原电池，若a、b相连， a为负极;c、d相连，d上有气泡逸出;a、c相连，a极减轻;b、d相连，b为正极。则四种金属的活泼性顺序为(　　 )

　　A.a>b>c>d　　　　 　B.a>c>b>d

　　C.a>c>d>b D.b>d>c>a

　　解析：选C　依据金属的活泼性相对强弱的判断及原电池的正、负极的判断可知：a、b相连， a为负极，则a>b;c、d相连，d上有气泡逸出，则c为负极，即c>d;a、c相连，a极减轻，a为负极，即a>c;b、d相连，b为正极，则d>b。

　　7.将氢气、甲烷、乙醇等物质在氧气中燃烧时的化学能直接转化为电能的装置叫燃料电池。燃料电池的基本组成为电极、电解质、燃料和氧化剂。此种电池能量利用率可高达80%(一般柴油发电机只有40%左右)，产物污染也少。下列有关燃料电池的说法错误的是(　　)

　　A.上述燃料电池的负极反应材料是氢气、甲烷、乙醇等物质

　　B.氢氧燃料电池常用于航天飞行器，原因之一是该电池的产物为水，经过处理之后可供宇航员使用

　　C.乙醇燃料电池的电解质常用KOH，该电池的负极反应为：C2H5OH-12e-===2CO2↑+3H2O

　　D.甲烷燃料电池的正极反应为O2+2H2O+4e-===4OH-

　　解析：选C　燃料电池总反应实质是一个燃烧反应，形成的燃料电池中氢气等燃料为负极反应物，空气等氧化剂作正极反应物，一般发生反应O2+2H2O+4e-===4OH-，电解质常用KOH, 乙醇作负极，反应生成的CO2与碱反应会生成CO，故反应为：C2H5OH+16OH--12e-===2CO+11H2O

　　8.(2014·沁阳一中)LiFePO4电池具有稳定性高、安全、对环境友好等优点，可用于电动汽车。电池反应为：FePO4+LiLiFePO4，电池的正极材料是LiFePO4，负极材料是石墨，含U导电固体为电解质。下列有关LiFePO4电池说法正确的是(　　)

　　A.可加入硫酸以提高电解质的导电性

　　B.放电时电池内部Li向负极移动

　　C.充电过程中，电池正极材料的质量增多

　　D.放电时电池正极反应为：FePO4+Li++e-===LiFePO4

　　解析：选D　放电时，负极：Li - e— ===Li+，正极：FePO4+Li++e—=== LiFePO4;充电时，阳极：LiFePO4-e—=== FePO4+Li+ 阴极：Li++e—=== Li，所以易知D正确。若加入硫酸，与Li单质(固体)发生反应，所以A错;放电时，Li+应(正电荷)在电池内部(电解质中)向正极移动，故B错;充电过程中，正极材料参加了反应质量减少，故C错。

　　9.(2014·兰州期末)空气常参与设计原电池以方便人们的生活。

　　(1)我国首创以铝—空气—海水电池作为能源的新型的海水标志灯，以海水为电解质溶液，靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流，只要把灯放入海水数分钟，就会发出耀眼的白光。则电源的负极材料是________，负极反应为________________________________;正极材料是__________，正极反应为______________________________________。

　　(2)熔盐电池具有高的发电效率，因而受到重视， 可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为阳极燃气，空气与CO2的混合气为阴极助燃气，制得在650℃下工作的燃料电池，完成有关电池反应式。阳极反应式：2CO+2CO-4e-===4CO2，阴极反应式：______________，电池总反应式：_____________________________ 。

　　解析：(1)由铝—空气—海水电池靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流可知，铝为负极，电极反应式为4Al-12e-===4Al3+，正极为石墨等惰性电极，反应为3O2+6H2O+12e-===12OH-。

　　(2)本题中的电池是一种新型高能电池，电解质是熔融物，而不是电解质溶液，但有自由移动的离子CO存在。原电池的反应原理实质是氧化还原反应中的电子转移，燃料电池总反应实质是一个燃烧反应。故阳极(即负极)CO失去电子，而阴极(即正极)应为O2得到电子，再与阴极助燃气CO2结合生成电解质阴离子CO。

　　答案：(1)铝　4Al-12e-===4Al3+　石墨等惰性电极

　　3O2+6H2O+12e-===12OH-

　　(2)O2+2CO2+4e-===2CO　2CO+O2=2CO2

　　10.常见铅蓄电池是二次电池，其电极材料分别为Pb和PbO2，电解液为稀H2SO4溶液，工作时的总反应式为Pb +PbO2 + 2H2SO42PbSO4+2H2O。请依据上述情况判断：(1)铅蓄电池的负极材料是________________。

　　(2)请依据两极材料和总反应，写出放电时正极反应是___________________________。

　　(3)请依据总反应式和正极反应式，写出放电时负极反应是________________________。

　　(4)放电时，电解质溶液中阴离子移向______极;电流方向从______极流向______极。

　　(5)放电时，电解质溶液的酸性_________(填“增强”、“减弱”或“不变”)。

　　(6)充电时PbO2极发生_________反应，电极反应式____________________________;Pb极发生___________反应，电极反应式_________________________________。

　　解析：此题考查几种常见电池的工作原理，结合各电极反应式及其总反应式解答。依据原电池的反应原理、铅蓄电池的工作原理及其总反应式可得答案。

　　答案：(1)铅(Pb)　(2)PbO2+4H++SO +2e-===PbSO4+2H2O　(3)Pb +SO-2e-===PbSO4　(4)负　氧化铅(PbO2)　铅(Pb)　(5)减弱　(6)氧化　PbSO4+2H2O-2e-===PbO2+4H++SO　还原　PbSO4 + 2e-===Pb +SO

　　11.某实验小组同学对电化学原理进行了一系列探究活动。

　　(1)如图为某实验小组依据氧化还原反应：(用离子方程式表示)_____________________

　　设计的原电池装置，反应前，电极质量相等，一段时间后，两电极质量相差12 g，导线中通过________ mol电子。

　　(2)其他条件不变，若将CuCl2溶液换为NH4Cl溶液，石墨电极反应式为________________________，这是由于NH4Cl溶液显________(填“酸性”、“碱性”或“中性”)，用离子方程式表示溶液显此性的原因________________，用吸管吸出铁片附近溶液少许置于试管中，向其中滴加少量新制饱和氯水，写出发生反应的离子方程式________________________，然后滴加几滴硫氰化钾溶液，溶液变红，继续滴加过量新制饱和氯水，颜色退去，同学们对此做了多种假设，某同学的假设是：“溶液中的+3价铁被氧化为更高的价态。”如果+3价铁被氧化为FeO，试写出该反应的离子方程式________________________________________________________________________。

　　(3)如图其他条件不变，若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n型，如图所示。

　　一段时间后，在甲装置铜丝附近滴加酚酞试液，现象是________________，电极反应为__________________;乙装置中石墨(1)为____________极(填“正”、“负”、“阴”或“阳”)，乙装置中与铜丝相连石墨电极上发生的反应式为______________________________________________________，

　　产物常用__________________检验，反应的离子方程式为___________。

　　解析：(1)设导线中通过的电子的物质的量为x，则负极减少28 g·mol-1·x，正极增重32 g·mol-1·x，

　　28x+32x=12，x=0.2 mol。

　　(2)NH4Cl水解溶液显酸性，正极上H+得电子，负极上Fe失电子生成Fe2+。Cl2将Fe2+氧化为 Fe3+，Cl2过量时，发生的反应为：2Fe3++3Cl2+8H2O===2FeO+6Cl-+16H+。

　　(3)将盐桥改为铜丝和石墨后甲装置成为原电池，乙装置成为电解池。甲中Fe为负极，Cu为正极，正极电极反应式为O2+2H2O+4e-===4OH-，滴加酚酞后变红色。乙中石墨(1)为阴极，与铜丝相连的电极为阳极，电极反应式为2Cl--2e-===Cl2↑，Cl2可用湿润的淀粉碘化钾试纸检验。

　　答案：(1)Fe+Cu2+===Fe2++Cu　0.2

　　(2)2H++2e-===H2↑　酸性

　　NH+H2O　　NH3·H2O+H+

　　2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-

　　2Fe3++3Cl2+8H2O===2FeO+6Cl-+16H+

　　(3)溶液变红　O2+2H2O+4e-===4OH-　阴

　　2Cl--2e-===Cl2↑　湿润淀粉碘化钾试纸

　　Cl2+2I-===2Cl-+I2

　　12.(2014·枣庄模拟)有一种新型的锂电池，其制作是利用了金属锂和石墨作电极，其电解质溶液是四氯合铝酸锂(LiAlCl4)溶解在二氯亚硫酰(其化学式是SOCl2)中形成的，原电池的电极总反应式是：8Li+3SOCl2===6LiCl+Li2SO3+2S，下列关于这种新型电池的说法中错误的是(　　)

　　A.电池工作过程中，SOCl2被还原为Li2SO3

　　B.锂作为电池的负极，石墨作电池的正极

　　C.该电池内环境应该是无水环境，否则影响电池的寿命

　　D.电池工作时，锂提供的电子的物质的量与析出硫的物质的量之比是4∶1

　　解析：选A　A中SOCl2变为Li2SO3化合价不变，没有被还原，A错误;锂较石墨活泼，应作为电池的负极，B正确;锂为活泼金属，电池中不应有水，C正确;根据电子得失，D正确。

　　13. 据报道，最近摩托罗拉公司研发了一种由甲醇和氧气以及强碱做电解质溶液的新型手机电池，电量是现用镍氢电池和锂电池的10倍，可连续使用一个月才充电一次。假定放电过程中，甲醇完全氧化产生二氧化碳被充分吸收生成CO。

　　(1)该电池反应的离子方程式为____________________________________________。

　　(2)甲醇在________极发生反应(填“正”或“负”)，电池中放电过程中溶液pH将_____(填“下降”、“上升”或“不变”);若有16克甲醇蒸气被完全氧化产生电能，并利用该过程中释放的电能电解足量的硫酸铜溶液，假设能量利用率为80%，则将产生标准状况下氧气________L。

　　(3)最近，又有科学家制造出一种固体电解质的燃料电池，其效率更高。一个电极通入空气，另一个电极通入汽油蒸气。其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2固体，它在高温下能传导O2-离子(其中氧化反应发生完全)。以丁烷代表汽油。该电池的正极反应式为________________________________________________________________________。

　　(4)放电时固体电解质里的O2-离子的移动方向是向______极移动(填“正”或“负”)。

　　解析：(1)该电池的总反应式可由下列二式合并得到：2CH3OH+3O2―→2CO2+4H2O，CO2+2OH-===CO+H2O。

　　(2)燃料电池中可燃物被氧化作负极，根据得失电子守恒建立关系式：

　　2CH3OH～ 3O2

　　64 g　　　 67.2 L

　　16 g×80%　x解得x=13.44 L

　　答案：(1)2CH3OH+3O2+4OH-―→2CO+6H2O

　　(2)负　下降　13.44 L　(3)O2+4e-===2O2-　(4)负