考点13原电池原理及应用和电解原理及应用.docx
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考点13原电池原理及应用和电解原理及应用
【考点13】原电池原理及应用和电解原理及应用
1.(2008江苏化学5)镍镉(Ni-Cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用。
已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液,其充、放电按下式进行:
Cd+2NiOOH+2H2O
Cd(OH)2+2Ni(OH)2有关该电池的说法正确的是()
A.充电时阳极反应:
Ni(OH)2-e—+OH-==NiOOH+H2O
B.充电过程是化学能转化为电能的过程
C.放电时负极附近溶液的碱性不变
D.放电时电解质溶液中的OH-向正极移动
2.(2008广东化学5)用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥(装有琼脂-KNO3的U型管)构成一个原电池。
以下有关该原电池的叙述正确的是()
①在外电路中,电流由铜电极流向银电极
②正极反应为:
Ag++e-=Ag
③实验过程中取出盐桥,原电池仍继续工作
④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同
A.①②B.②③
C.②④D.③④
3.(2008广东化学16)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+Li
LiFePO4,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减少
D.放电时电池正极反应为:
FePO4+Li++e-=LiFePO4
4.(2008海南化学7)关于铅蓄电池的说法正确的是:
()
A.在放电时,正极发生的反应是Pb(S)+SO
B.在放电时,该电池的负极材料是铅板
C.在充电时,电池中硫酸的浓度不断变小
D.在充电时,阳极发生的反应是PbSO4(s)+2
=Pb(s)+SO
(aq)
5.(2008宁夏理综10)一种燃料电池中发生的化学反应为:
在酸性溶液中甲醇与氧作用生成水和二氧化碳。
该电池负极发生的反应是()
20080829
A.CH3OH(g)+O2(g)=H2O
(1)+CO2(g)+2H+(aq)+2e—
B.O2(g)+4H+(aq)+4e—=2H2O
(1)
C.CH3OH(g)+H2O
(1)=CO2(g)+6H+(aq)+6e—
D.O2(g)+2H2O
(1)+4e—=4OH—
6.(2007广东化学9)科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池,利用细菌将有机酸转化成氢气,氢气进入以磷酸为电解质的燃料电池发电。
电池负极反应为()
A.H2+2OH-2H2O+2e-
B.O2+4H++4e-2H2O
C.H22H++2e-
D.O2+2H2O+4e-4OH-
7.(2007广东化学20)三氧化二镍(Ni2O3)可用于制造高能电池,其电解法制备过程如下:
用NaOH调NiCl2溶液pH至7.5,加入适量硫酸钠后进行电解。
电解过程中产生的Cl2在弱碱性条件下生成ClO-,把二价镍氧化为三价镍。
以下说法正确的是()
A.可用铁作阳极材料
B.电解过程中阳极附近溶液的pH升高
C.阳极反应方程式为:
2Cl-—2e-=Cl2
D.1mol二价镍全部转化为三价镍时,外电路中通过了1mol电子
8.(2007广东化学12)为了避免表铜器生成铜绿,以下方法正确的是()
A.将青铜器放在银持托盘上
B.将青铜器保存在干燥的环境中
C.将青铜器保存在潮湿的空气中
D.在青铜器的表现覆盖一层防渗的高分子膜
9.(2007广东理基25)钢铁在潮湿的空气中会被腐蚀,发生的原电池反应为:
2Fe+2H2O+O2=
2Fe++4OH。
以下说法正确的是()
A.负极发生的反应为:
Fe-2e+=Fe2+
B.正极发生的反应为:
2H2O+O2+2e-=4OH-
C.原电池是将电能转变为化学能的装置
D.钢柱在水下部分比在空气与水交界处更容易腐蚀
10.(2008上海化学12)取一张用饱和NaCl溶液浸湿的pH试纸,两根铅笔芯作电极,接通直流电源,一段时间后,发现电极与试纸接触处出现一个双色同心圆,内
圆为白色,外圆呈浅红色。
则下列说法错误的是()
A.b电极是阴极B.a电极与电源的正极相连接
C.电解过程中,水是氧化剂
D.b电极附近溶液的pH变小
11.(2007宁夏理综26)(14分)
(1)将锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池,两电极间连接一个电流计。
锌片上发生的电极反应:
;
银片上发生的电极反应:
。
(2)若该电池中两电极的总质量为60g,工作一段时间后,取出锌片和银片洗净干燥后称重,总质量为47g,试计算:
①产生氢气的体积(标准状况);
②通过导线的电量。
(已知NA=6.02×1023/mol,电子电荷为1.60×10-19C)
12.(2007山东理综29)(15分)铁及铁的化合物应用广泛,如FeCl3可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。
(1)写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式。
(2)若将
(1)中的反应设计成原电池,请画出原电池的装置图,标出正、负极,并写出电极反应式。
正极反应负板反应。
(3)腐蚀铜板后的混合溶液中,若Cu2+、Fe3+和Fe2+的浓度均为0.10mol·L-1,请参照下表给出的数据和药品,简述除去CuCl2溶液中Fe3+和Fe2+的实验步骤。
氢氧化物开始沉淀时的pH
氢氧化物沉淀完全时的pH
Fe3+
Fe2+
Cu2+
1.9
7.0
4.7
3.2
9.0
6.7
提供的药品:
Cl2浓H2SO4NaOH溶液CuOCu
(4)某科研人员发现劣质不锈钢在酸中腐蚀缓慢,但在某些盐溶液中腐蚀现象明显。
请从上表提供的药品中选择两种(水可任选),设计最佳实验,验证劣质不锈钢易被腐蚀。
有关反应的化学方程式劣质不锈钢腐蚀的实验现象
13.(2007广东化学24)(10分)二氧化锰是制造锌锰干电池的基本材料。
工业上以软锰矿为原料,利用硫酸亚铁制备高纯二氧化锰的流程如下:
某软锰矿的主要成分是MnO2,还含Si(16.27%)、Fe(5.86%)、A1(3.42%)、Zn(2.68%)和Cu(0.86%)等元素的化合物。
部分阳离子以氢氧化物或硫化物的形式完全沉淀时溶液的pH见下表。
回答下列问题
沉淀物
A1(OH)2
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Ma(OH)2
Ca(OH)2
pH
5.2
3.2
9.7
10.4
6.7
沉淀物
Zn(OH)2
CaS
ZaS
MaS
FeS
pH
8.0
[≥0.42]
≥2.5
≥7
≥7
(1)硫酸亚铁在酸性条件下将 MnO2还原为MnSO4,酸浸时发生的主要反应的化学方程式为。
(2)滤渣A的主要成分为。
(3)加入MnS的目的是除去杂质。
(4)碱性锌锰干电池中,MnO2参与的电极反应方程式为。
(5)从废旧碱性锌锰干电池中可以回收利用的物质有(写出两种)。
14.(2008山东理综30)(16分)食盐是日常生活的必需品,也是重要的化工原料。
(1)粗食盐常含有少里K+、Ca2+、Mg2+、Fe3+、S
等杂质离子,实验室提纯NaCl的流程如下:
提供的试剂:
饱和Na2CO3溶液饱和K2CO3溶液NaOH溶液BaCl2溶液Ba(NO3)2溶液75%乙醇四氯化碳
①欲除去溶液I中的Ca2+、Mg2+、Fe3+、S
离子,选出a所代表的试剂,按滴加顺序依次为(只填化学式)。
②洗涤除去NaCl晶体表面附带的少量KCl,选用的试剂为。
(2)用提纯的NaCl配制500mL4.00mol·L-1
NaCl溶液,所用仪器除药匙、玻璃棒外还有
(填仪器名称)。
(3)电解饱和食盐水的装置如图所示,若收集的H2为2L,则同样条件下收集的Cl2(填“>”、“=”或“<”
2L,原因是。
装置改进后,可用于制备NaOH溶液,若测定溶液中NaOH的浓度,常用的方法为。
(4)实验室制备H2和Cl2通常采用下列反应:
Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑
MnO2+4HCL(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O
据此,从下列所给仪器装置中选择制备并收集H2的装置(填代号)和制备并收集干燥、纯净Cl2的装置(填代号)。
可选用制备气体的装置:
15.(2009·理综上海卷,11)茫茫黑夜中,航标灯为航海员指明了方向。
航标灯的电源必须长效、稳定。
我国科技工作者研制出以铝合金、Pt-Fe合金网为电极材料的海水电池。
在这种电池中()
①铝合金是阳极②铝合金是负极
③海水是电解液④铝合金电极发生还原反应
A.②③B.②④
C.①②D.①④
16.(2009·广东理基,34)下列有关电池的说法不正确的是()
A.手机上用的锂离子电池属于二次电池
B.铜锌原电池工作时,电子沿外电路从铜电极流向锌电极
C.甲醇燃料电池可把化学能转化为电能
D.锌锰干电池中,锌电极是负极
17.(2009·广东卷,14)可用于电动汽车的铝-空气燃料电池,通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液,铝合金为负极,空气电极为正极。
下列说法正确的是()
A.以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时,正极反应都为:
O2+2H2O+4e-=4OH-
B.以NaOH溶液为电解液时,负极反应为:
Al+3OH--3e-=Al(OH)3↓
C.以NaOH溶液为电解液时,电池在工作过程中电解液的pH保持不变
D.电池工作时,电子通过外电路从正极流向负极
18.(2009·江苏化学卷,5,)化学在生产和日常生活中有着重要的应用。
下列说法不正确的是()
A.明矾水解形成的Al(OH)3胶体能吸附水中悬浮物,可用于水的净化
B.在海轮外壳上镶入锌块,可减缓船体的腐蚀速率
C.MgO的熔点很高,可用于制作耐高温材料
D.电解MgCl2饱和溶液,可制得金属镁
19.(2009·江苏化学卷,12)以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。
关于该电池的叙述正确的是()
A.该电池能够在高温下工作
B.电池的负极反应为:
C6H12O6+6H2O-24e-=6CO2↑+24H+
C.放电过程中,H+从正极区向负极区迁移
D.在电池反应中,每消耗1mol氧气,理论上能生成标准状况下CO2气体
L
20.(2009·理综福建卷,11)控制适合的条件,将反应2Fe3++2I-
2Fe2++I2设计成如图所示的原电池。
下列判断不正确的是()
A.反应开始时,乙中石墨电极上发生氧化反应
B.反应开始时,甲中石墨电极上Fe3+被还原
C.电流计读数为零时,反应达到化学平衡状态
D.电流计读数为零后,在甲中溶入FeCl2固体,乙中石墨电极为负极
21.(2009·理综安徽卷,12)Cu2O是一种半导体材料,基于绿色化学理念设计的制取.Cu2O的电解池示意图如下,电解总反应:
2Cu+H2O
Cu2O+H2↑。
下列说法正确的是()
A.石墨电极上产生氢气
B.铜电极发生还原反应
C.铜电极接直流电源的负极
D.当有0.1mol电子转移时,有0.1molCu2O生成。
22.(2009·理综浙江卷,12)市场上经常见到的标记为Li-ion的电池称为“锂离子电池”。
它的负极材料是金属锂和碳的复合材料(碳作为金属锂的载体),电解质为一种能传导Li+的高分子材料。
这种锂离子电池的电池反应为:
Li+2Li0.35NiO2
2Li0.85NiO2
下列说法不正确的是()
A.放电时,负极的电极反应式:
Li-e-=Li+
B.充电时,Li0.85NiO2既发生氧化反应又发生还原反应
C.该电池不能用水溶液作为电解质
D.放电过程中Li+向负极移动
23.(2009·海南化学卷,15)Li-SOCl2电池可用于心脏起搏器。
该电池的电极材料分别为锂和碳,电解液是LiAlCl4-SOCl2。
电池的总反应可表示为:
4Li+2SOCl2=4LiCl+S+SO2。
请回答下列问题:
(1)电池的负极材料为,发生的电极反应为;
(2)电池正极发生的电极反应为;
(3)SOCl2易挥发,实验室中常用NaOH溶液吸收SOCl2,有Na2SO3和NaCl生成。
如果把少量水滴到SOCl2中,实验现象是,反应的化学方程式为;
(4)组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行,原因是。
24.(2009·理综全国卷
,28)下图所示装置中,甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放100g5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和100g10.00%的K2SO4溶液,电极均为石墨电极。
(1)接通电源,经过一段时间后,测得丙中K2SO4浓度为10.47%,乙中c电极质量增加。
据此回答问题:
①电源的N端为______极;
②电极b上发生的电极反应为_____________;
③列式计算电极b上生成的气体在标准状况下的体积:
___________
④电极c的质量变化是___g;
⑤电解前后各溶液的酸、碱性大小是否发生变化,简述其原因:
甲溶液___________;
乙溶液丙溶液_________;
(2)如果电解过程中铜全部析出,此时电解能否继续进行,为什么?
________________。
25.(2009·理综山东卷,29)n-MnO2干电池应用广泛,其电解质溶液是ZnCl2-NH4Cl混合溶液。
(1)该电池的负极材料是 。
电池工作时,电子流向 (填“正极”或“负极”)。
(2)若ZnCl2-NH4Cl混合溶液中含有杂质Cu2+,会加速某电极的腐蚀。
其主要原因是_________
______________________。
欲除去Cu2+,最好选用下列试剂中的 (填代号)。
a.NaOHb.Zn
c.Fed.NH3·H2O
(3)MnO2的生产方法之一是以石墨为电极,电解酸化的MnSO4溶液。
阴极的电极反应式是:
。
若电解电路中通过2mol电子,MnO2的理论产量为 。
26.(2009·理综四川卷,29)
新型锂离子电池在新能源的开发中占有重要地位。
可用作节能环保电动汽车的动力电池。
磷酸亚铁锂(LiFePO4)是新型锂离子电池的首选电极材料,它的制备方法如下:
方法一:
将碳酸锂、乙酸亚铁[(CH3COO)2Fe]、磷酸二氢铵按一定比例混合、充分研磨后,在800℃左右、惰性气体氛围中煅烧制得晶态磷酸亚铁锂,同时生成的乙酸及其它产物均以气体逸出。
方法二:
将一定浓度的磷酸二氢铵、氯化锂混合溶液作为电解液,以铁棒为阳极,石墨为阴极,电解析出磷酸亚铁锂沉淀。
沉淀经过滤、洗涤、干燥,在800℃左右、惰性气体氛围中煅烧制得晶态磷酸亚铁锂。
在锂离子电池中,需要一种有机聚合物作为正负极之间锂离子转移的介质,该有机聚合物的单体之一(用M表示)的结构简式如下:
请回答下列问题:
(1)上述两种方法制备磷酸亚铁锂的过程都必须在惰性气体氛围中进行。
其原因是
。
(2)在方法一所发生的反应中,除生成磷酸亚铁锂、乙酸外,还有___________、__________、___________(填化学式)生成。
(3)在方法二中,阳极生成磷酸亚铁锂的电极反应式为_________________。
(4)写出M与足量氧化钠溶液反应的化学方程式:
。
(5)已知该锂离子电池在充电过程中,阳极的磷酸亚铁锂生成磷酸铁,则该电池放电时正极的电极反应式为 。
27.(2009·理综天津卷,10)氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。
下图为电池示意图,该电池电极表面镀一层细小的铂粉,铂吸附气体的能力强,性质稳定,请回答:
(1)氢氧燃料电池的能量转化主要形式是,在导线中电子流动方向为__________________(用a、b表示)。
(2)负极反应式为。
(3)电极表面镀铂粉的原因为。
(4)该电池工作时,H2和O2连续由外部供给,电池可连续不断提供电能。
因此,大量安全储氢是关键技术之一。
金属锂是一种重要的储氢材料,吸氢和放氢原理如下:
Ⅰ.2Li+H2
2LiH
.LiH+H2O=LiOH+H2↑
①反应Ⅰ中的还原剂是 ,反应
中的氧化剂是 。
②已知LiH固体密度为0.82g/cm3。
用锂吸收224L(标准状况)H2,生成的LiH体积与被吸收的H2体积比为 。
③由②生成的LiH与H2O作用,放出的H2用作电池燃料,若能量转化率为80%,则导线中通过电子的物质的量为mol。
28.(2009·理综重庆卷,26)工业上电解饱和食盐能制取多种化工原料,其中部分原料可用于制备多晶硅。
(1)如图是离子交换膜法电解饱和食盐水示意图,电解槽阳极产生的气体是;NaOH溶液的出口为(填字母);精制饱和食盐水的进口为(填字母);干燥塔中应使用的液体是。
(2)多晶硅主要采用SiHCl3还原工艺生产,其副产物SiCl4的综合利用受到广泛关注。
SiCl4可制气相白炭黑(与光导纤维主要原料相同),方法为高温下SiCl4与H2和O2反应,产物有两种,化学方程式为。
SiCl4可转化为SiHCl3而循环使用。
一定条件下,在20L恒容密闭容器中的反应:
3SiCl4(g)+2H2(g)+Si(g)
4SiHCl3(g)
达平衡后,H2与SiHCl3物质的量浓度分别为0.140mol/L和0.020mol/L,若H2全部来源于离子交换膜法的电解产物,理论上需消耗纯NaCl的质量为kg。
(3)采用无膜电解槽电解饱和食盐水,可制取氯酸钠,同时生成氢气,现制得氯酸钠213.0kg,则生成氢气
(标准状况)。
29.(2009·江苏化学卷,16)以氯化钾和钛白厂的副产品硫酸亚铁为原料生产硫酸钾、过二硫酸铵和氧化铁红颜料,原料的综合利用率较高。
其主要流程如下:
(1)反应I前需在FeSO4溶液中加入_________(填字母),以除去溶液中的Fe3+。
A.锌粉B.铁屑
C.KI溶液D.H2
(2)反应
需控制反应温度低于35℃,其目的是。
(3)工业生产上常在反应
的过程中加入一定量的醇类溶剂,其目的是。
(4)反应
常被用于电解生产(NH4)2S2O8(过二硫酸铵)。
电解时均用惰性电极,阳极发生的电极反应可表示为。
30.(2009·山东基能,25,1分)铁生锈是一种常见的自然现象,其主要的化学反应方程式为:
4Fe+3O2+xH2O=2Fe2O3·xH2O。
如图为一放在水槽中的铁架,水位高度如图。
最容易生锈的铁架横杆是()
A.①B.②C.③D.④
31.(2009·广东理基,25)钢铁生锈过程发生如下反应:
①2Fe+O2+2H2O
2Fe(OH)2;②4Fe(OH)2+O2+2H2O
4Fe(OH)3;③2Fe(OH)3
Fe2O3+3H2O。
下列说法正确的是()
A.反应①、②中电子转移数目相等
B.反应①中氧化剂是氧气和水
C.与铜质水龙头连接处的钢质水管不易发生腐蚀
D.钢铁在潮湿的空气中不能发生电化学腐蚀
32.(2009·广东卷,10)出土的锡青铜(铜锡合金)文物常有Cu2(OH)3Cl覆盖在其表面。
下列说法正确的是()
A.锡青铜的熔点比纯铜高
B.在自然环境中,锡青铜中的锡可对铜起保护作用
C.锡青铜文物在潮湿环境中的腐蚀比干燥环境中快
D.生成Cu2(OH)3Cl覆盖物是电化学腐蚀过程,但不是化学反应过程
33.(2009·上海化学卷,13)如图装置中,U型管内为红墨水,a、b试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液,各加入生铁块,放置一段时间。
下列有关描述错误的是()
A.生铁块中的碳是原电池的正极
B.红墨水柱两边的液面变为左低右高
C.两试管中相同的电极反应式是:
Fe-2e-=Fe2+
D.a试管中发生了吸氧腐蚀,b试管中发生了析氢腐蚀
34.(2009·理综北京卷,6)下列叙述不正确的是()
A.铁表面镀锌,铁作阳极
B.船底镶嵌锌块,锌作负极,以防船体被腐蚀
C.钢铁吸氧腐蚀的正极反应:
O2+2H2O+4e-=4OH-
D.工业上电解饱和食盐水的阳极反应:
2Cl--2e-=Cl2↑
高考真题答案与解析
化学
【考点13】原电池原理及应用和电解原理及应用
1.答案:
A
【解析】该题考查的是原电池和电解池的相关知识,解题时应注意弃放电的方向及元素化合价的升降。
2.答案:
C
【解析】①Cu为负极,电子由Cu电极流向Ag电极;③取出盐桥,电池不能形成闭合回路,不能继续工作。
3.答案:
CD
【解析】A项,Li为活泼金属,在酸性介质中不能存在;B项放电时,Li+在正极参与反应,应向正极移动。
4.答案:
B
【解析】A项中电池放电时正极应发生还原反应,电极反应为:
PbO2+4H++SO
+2e-===PbSO
+2H2O;C项中电池弃电时硫酸的浓度应不断增大;D项中电池充电时阳极应发生氧化反应。
5.答案:
C
【解析】甲醇燃料电池是甲醇在负极发生氧化反应,氧气在正极发生还原反应,故B、D错误;A项不是电极反应式。
6.答案:
C
【解析】本题实际上就是考查氢氧燃料电池,酸作电解质溶液时负极上的反应。
7.答案:
CD
【解析】两极的反应为阴极:
2H++2e-===H2↑;阳极:
2Cl—2e-===Cl2↑,Cl2+2Ni2++6OH-=====
Ni2O3+2Cl-+3H2O。
A项,铁为活性电极,参与反应,Cl-不能放电,不能生成Cl2;B项,阳极OH-被消耗,pH下降。
8.答案:
BD
【解析】A项,易形成原电池,铜作负极,加快了腐蚀;C项,易形成原电池。
9.答案:
A
【解析】从电池反应式可知,Fe失电子转变为Fe2+,Fe为负极,A对;正极电极式为2H2O+O2+4e-
====4OH-,B错;原电池是将化学能转化为电能的装置,C错;水面上O2浓度较水下浓度高,水面处的金属易被腐蚀,D错。
10.答案:
D
【解析】根据题意,a电极应产生Cl2,为阳极,与电源正极相连,则b为阴极。
D项中b电极上H+放电,附近OH-浓度增大,pH变大。
11.答案:
(14分)
(1)Zn–2e-=Zn2+(2分)
2H++2e-=H2↑(2分)
(2)①锌片与银片减少的质量等于生成氢气所消耗的锌的质量,设产生的氢气体积为x。
Zn+2H+=Zn2++H2↑
65g22.4L
60g–47g=13gx
x=13g×22.4L÷65g=4.5L(5分)
②反应消耗的锌为:
13g÷65g/mol=0.20mol
1molZn变为Zn2+时