完整版原电池高考精编及答案.docx
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完整版原电池高考精编及答案
原电池精选试题
1.（2010江苏,8,）下列说法不正确的是（ ）
A.铅蓄电池在放电过程中,负极质量减小,正极质量增加
B.常温下,反应C（s）+CO2（g）
2CO（g）不能自发进行,则该反应的ΔH>0
C.一定条件下,使用催化剂能加快反应速率并提高反应物的平衡转化率
D.相同条件下,溶液中Fe3+、Cu2+、Zn2+的氧化性依次减弱
2.（2013江苏，9，2分）Mg-H2O2电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。
该电池以海水为电解质溶液,示意图如下。
该电池工作时,下列说法正确的是（ ）
A.Mg电极是该电池的正极
B.H2O2在石墨电极上发生氧化反应
C.石墨电极附近溶液的pH增大
D.溶液中Cl-向正极移动
3.（2013福建，11，6分）某科学家利用二氧化铈（CeO2）在太阳能作用下将H2O、CO2转变为H2、CO。
其过程如下:
mCeO2
（m-x）CeO2·xCe+xO2
（m-x）CeO2·xCe+xH2O+xCO2
mCeO2+xH2+xCO
下列说法不正确的是（ ）
A.该过程中CeO2没有消耗
B.该过程实现了太阳能向化学能的转化
C.右图中ΔH1=ΔH2+ΔH3
D.以CO和O2构成的碱性燃料电池的负极反应式为CO+4OH--2e-
C+2H2O
4.（2013安徽，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-
CaCl2
B.放电过程中,Li+向负极移动
C.每转移0.1mol电子,理论上生成20.7gPb
D.常温时,在正负极间接上电流表或检流计,指针不偏转
5.（2013天津，6，6分）为增强铝的耐腐蚀性,现以铅蓄电池为外电源,以Al作阳极、Pb作阴极,电解稀硫酸,使铝表面的氧化膜增厚。
反应原理如下:
电池:
Pb（s）+PbO2（s）+2H2SO4（aq）
2PbSO4（s）+2H2O（l）
电解池:
2Al+3H2O
Al2O3+3H2↑
电解过程中,以下判断正确的是（ ）
电池
电解池
A
H+移向Pb电极
H+移向Pb电极
B
每消耗3molPb
生成2molAl2O3
C
正极:
PbO2+4H++2e-
Pb2++2H2O
阳极:
2Al+3H2O-6e-
Al2O3+6H+
D
6.（2013北京，7，6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
7.（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
8.（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+Al2S3
D.黑色褪去的原因是黑色Ag2S转化为白色AgCl
9.（2012海南,13）氮元素的氢化物和氧化物在工业生产和国防建设中都有广泛应用。
回答下列问题:
（1,易）氮元素原子的L层电子数为 ;
（2,易）NH3与NaClO反应可得到肼（N2H4）,该反应的化学方程式为 ;
（3,易）肼可作为火箭发动机的燃料,与氧化剂N2O4反应生成N2和水蒸气。
已知:
①N2（g）+2O2（g）
N2O4（l） ΔH1=-19.5kJ·mol-1
②N2H4（l）+O2（g）
N2（g）+2H2O（g）
ΔH2=-534.2kJ·mol-1
写出肼和N2O4反应的热化学方程式 ;
（4,中）肼—空气燃料电池是一种碱性电池,该电池放电时,负极的反应式为 。
10.（2010山东,28）硫—碘循环分解水制氢主要涉及下列反应:
Ⅰ SO2+2H2O+I2
H2SO4+2HI
Ⅱ 2HI
H2+I2
Ⅲ 2H2SO4
2SO2+O2+2H2O
（1,易）分析上述反应,下列判断正确的是 。
a.反应Ⅲ易在常温下进行
b.反应Ⅰ中SO2氧化性比HI强
c.循环过程中需补充H2O
d.循环过程产生1molO2的同时产生1molH2
（2,中）一定温度下,向1L密闭容器中加入1molHI（g）,发生反应Ⅱ,H2物质的量随时间的变化如下图所示。
0~2min内的平均反应速率v（HI）= 。
该温度下,H2（g）+I2（g）
2HI（g）的平衡常数K= 。
相同温度下,若开始加入HI（g）的物质的量是原来的2倍,则 是原来的2倍。
a.平衡常数
b.HI的平衡浓度
c.达到平衡的时间
d.平衡时H2的体积分数
（3,）实验室用Zn和稀硫酸制取H2,反应时溶液中水的电离平衡 移动（填“向左”“向右”或“不”）;若加入少量下列试剂中的 ,产生H2的速率将增大。
a.NaNO3 b.CuSO4 c.Na2SO4 d.NaHSO3
（4）以H2为燃料可制作氢氧燃料电池。
已知2H2（g）+O2（g）
2H2O（l）
ΔH=-572kJ·mol-1
某氢氧燃料电池释放228.8kJ电能时,生成1mol液态水,该电池的能量转化率为 。
11.（2008山东,29）北京奥运会“祥云”火炬燃料是丙烷（C3H8）,亚特兰大奥运会火炬燃料是丙烯（C3H6）。
（1,易）丙烷脱氢可得丙烯。
已知:
C3H8（g）
CH4（g）+
CH（g）+H2（g）;ΔH1=156.6kJ·mol-1
CH3CH
CH2（g）
CH4（g）+
CH（g）;
ΔH2=32.4kJ·mol-1
则相同条件下,反应C3H8（g）
CH3CH
CH2（g）+H2（g）的ΔH= kJ·mol-1。
（2,）以丙烷为燃料制作新型燃料电池,电池的正极通入O2和CO2,负极通入丙烷,电解质是熔融碳酸盐。
电池反应方程式为 ;放电时,C
移向电池的 （填“正”或“负”）极。
（3,）碳氢化合物完全燃烧生成CO2和H2O。
常温常压下,空气中的CO2溶于水,达到平衡时,溶液的pH=5.60,c（H2CO3）=1.5×10-5mol·L-1。
若忽略水的电离及H2CO3的第二级电离,则H2CO3
HC
+H+的平衡常数K1= （已知:
10-5.60=2.5×10-6）。
（4,）常温下,0.1mol·L-1NaHCO3溶液的pH大于8,则溶液中c（H2CO3） c（C
）（填“>”、“=”或“<”）,原因是 （用离子方程式和必要的文字说明）。
12.（2011山东,29）科研、生产中常涉及钠、硫及其化合物。
（1,）实验室可用无水乙醇处理少量残留的金属钠,化学反应方程式为 。
要清洗附着在试管壁上的硫,可用的试剂是 。
（2,）下图为钠硫高能电池的结构示意图。
该电池的工作温度为320℃左右,电池反应为2Na+xS
Na2Sx,正极的电极反应式为 。
M（由Na2O和Al2O3制得）的两个作用是 。
与铅蓄电池相比,当消耗相同质量的负极活性物质时,钠硫电池的理论放电量是铅蓄电池的 倍。
（3,中）Na2S溶液中离子浓度由大到小的顺序为 ,向该溶液中加入少量固体CuSO4,溶液pH （填“增大”“减小”或“不变”）。
Na2S溶液长期放置有硫析出,原因为 （用离子方程式表示）。
13.（2011四川,29）开发氢能是实现社会可持续发展的需要。
硫铁矿（FeS2）燃烧产生的SO2通过下列碘循环工艺过程既能制H2SO4,又能制H2。
请回答下列问题:
（1,易）已知1gFeS2完全燃烧放出7.1kJ热量,FeS2燃烧反应的热化学方程式为 。
（2,中）该循环工艺过程的总反应方程式为 。
（3,易）用化学平衡移动的原理分析,在HI分解反应中使用膜反应器分离出H2的目的是 。
（4,难）用吸收H2后的稀土储氢合金作为电池负极材料（用MH表示）,NiO（OH）作为电池正极材料,KOH溶液作为电解质溶液,可制得高容量、长寿命的镍氢电池。
电池充放电时的总反应为:
NiO（OH）+MH
Ni（OH）2+M
①电池放电时,负极的电极反应式为 。
②充电完成时,Ni（OH）2全部转化为NiO（OH）。
若继续充电将在一个电极产生O2,O2扩散到另一个电极发生电极反应被消耗,从而避免产生的气体引起电池爆炸,此时,阴极的电极反应式为 。
14.（2010安徽,27）锂离子电池的广泛应用使回收利用锂资源成为重要课题。
某研究性学习小组对废旧锂离子电池正极材料（LiMn2O4、碳粉等涂覆在铝箔上）进行资源回收研究,设计实验流程如下:
（1,易）第②步反应得到的沉淀X的化学式为 。
（2,中）第③步反应的离子方程式是 。
（3,）第④步反应后,过滤Li2CO3所需的玻璃仪器有 。
若过滤时发现滤液中有少量浑浊,从实验操作的角度给出两种可能的原因:
、 。
（4,）若废旧锂离子电池正极材料含LiMn2O4的质量为18.1g,第③步反应中加入20.0mL3.0mol·L-1的H2SO4溶液,假定正极材料中的锂经反应③和④完全转化为Li2CO3,则至少有 gNa2CO3参加了反应。
15.（2013广东，33，17分）化学实验有助于理解化学知识,形成化学观念,提高探究与创新能力,提升科学素养。
（1）在实验室中用浓盐酸与MnO2共热制取Cl2并进行相关实验。
①下列收集Cl2的正确装置是 。
②将Cl2通入水中,所得溶液中具有氧化性的含氯粒子是 。
③设计实验比较Cl2和Br2的氧化性,操作与现象是:
取少量新制氯水和CCl4于试管中, 。
（2）能量之间可相互转化:
电解食盐水制备Cl2是将电能转化为化学能,而原电池可将化学能转化为电能。
设计两种类型的原电池,探究其能量转化效率。
限选材料:
ZnSO4（aq）,FeSO4（aq）,CuSO4（aq）;铜片,铁片,锌片和导线。
①完成原电池甲的装置示意图（见图15）,并作相应标注。
要求:
在同一烧杯中,电极与溶液含相同的金属元素。
②以铜片为电极之一,CuSO4（aq）为电解质溶液,只在一个烧杯中组装原电池乙,工作一段时间后,可观察到负极 。
③甲乙两种原电池中可更有效地将化学能转化为电能的是 ,其原因是 。
（3）根据牺牲阳极的阴极保护法原理,为减缓电解质溶液中铁片的腐蚀,在
（2）的材料中应选 作阳极。
16.（2013山东，28，12分）金属冶炼与处理常涉及氧化还原反应。
（1）由下列物质冶炼相应金属时采用电解法的是 。
a.Fe2O3 b.NaCl c.Cu2S d.Al2O3
（2）辉铜矿（Cu2S）可发生反应:
2Cu2S+2H2SO4+5O2
4CuSO4+2H2O,该反应的还原剂是 。
当1molO2发生反应时,还原剂所失电子的物质的量为 mol。
向CuSO4溶液中加入镁条时有气体生成,该气体是 。
（3）右图为电解精炼银的示意图, （填“a”或“b”）极为含有杂质的粗银,若b极有少量红棕色气体产生,则生成该气体的电极反应式为 。
（4）为处理银器表面的黑斑（Ag2S）,将银器浸于铝质容器里的食盐水中并与铝接触,Ag2S转化为Ag,食盐水的作用是 。
17.（2013北京，26，14分）NOx是汽车尾气中的主要污染物之一。
（1）NOx能形成酸雨,写出NO2转化为HNO3的化学方程式:
。
（2）汽车发动机工作时会引发N2和O2反应,其能量变化示意图如下:
①写出该反应的热化学方程式:
。
②随温度升高,该反应化学平衡常数的变化趋势是 。
（3）在汽车尾气系统中装置催化转化器,可有效降低NOx的排放。
①当尾气中空气不足时,NOx在催化转化器中被还原成N2排出。
写出NO被CO还原的化学方程式:
。
②当尾气中空气过量时,催化转化器中的金属氧化物吸收NOx生成盐。
其吸收能力顺序如下:
12MgO<20CaO<38SrO<56BaO。
原因是 ,元素的金属性逐渐增强,金属氧化物对NOx的吸收能力逐渐增强。
（4）通过NOx传感器可监测NOx的含量,其工作原理示意图如下:
①Pt电极上发生的是 反应（填“氧化”或“还原”）。
②写出NiO电极的电极反应式:
。
18.（2013课标Ⅱ，26，15分）锌锰电池（俗称干电池）在生活中的用量很大。
两种锌锰电池的构造如图（a）所示。
图（a）两种干电池的构造示意图
回答下列问题:
（1）普通锌锰电池放电时发生的主要反应为:
Zn+2NH4Cl+2MnO2
Zn（NH3）2Cl2+2MnOOH
①该电池中,负极材料主要是 ,电解质的主要成分是 ,正极发生的主要反应是 。
②与普通锌锰电池相比,碱性锌锰电池的优点及其理由是 。
（2）图（b）表示回收利用废旧普通锌锰电池的一种工艺（不考虑废旧电池中实际存在的少量其他金属）。
图（b）一种回收利用废旧普通锌锰电池的工艺
①图（b）中产物的化学式分别为A ,B 。
②操作a中得到熔块的主要成分是K2MnO4。
操作b中,绿色的K2MnO4溶液反应后生成紫色溶液和一种黑褐色固体,该反应的离子方程式为 。
③采用惰性电极电解K2MnO4溶液也能得到化合物D,则阴极处得到的主要物质是 （填化学式）。
19.（2013课标Ⅰ，28，15分）二甲醚（CH3OCH3）是无色气体,可作为一种新型能源。
由合成气（组成为H2、CO和少量的CO2）直接制备二甲醚,其中的主要过程包括以下四个反应:
甲醇合成反应:
（ⅰ）CO（g）+2H2（g）
CH3OH（g） ΔH1=-90.1kJ·mol-1
（ⅱ）CO2（g）+3H2（g）
CH3OH（g）+H2O（g） ΔH2=-49.0kJ·mol-1
水煤气变换反应:
（ⅲ）CO（g）+H2O（g）
CO2（g）+H2（g） ΔH3=-41.1kJ·mol-1
二甲醚合成反应:
（ⅳ）2CH3OH（g）
CH3OCH3（g）+H2O（g） ΔH4=-24.5kJ·mol-1
回答下列问题:
（1）Al2O3是合成气直接制备二甲醚反应催化剂的主要成分之一。
工业上从铝土矿制备较高纯度Al2O3的主要工艺流程是 （以化学方程式表示）。
（2）分析二甲醚合成反应（ⅳ）对于CO转化率的影响 。
（3）由H2和CO直接制备二甲醚（另一产物为水蒸气）的热化学方程式为 。
根据化学反应原理,分析增加压强对直接制备二甲醚反应的影响 。
（4）有研究者在催化剂（含Cu-Zn-Al-O和Al2O3）、压强为5.0MPa的条件下,由H2和CO直接制备二甲醚,结果如下图所示。
其中CO转化率随温度升高而降低的原因是 。
（5）二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高等优点,其能量密度高于甲醇直接燃料电池（5.93kW·h·kg-1）。
若电解质为酸性,二甲醚直接燃料电池的负极反应为 ,一个二甲醚分子经过电化学氧化,可
以产生 个电子的电量;该电池的理论输出电压为1.20V,能量密度E= （列式计算。
能量密度=电池输出电能/燃料质量,1kW·h=3.6×106J）。
20.（2013课标Ⅰ，27，15分）锂离子电池的应用很广,其正极材料可再生利用。
某锂离子电池正极材料有钴酸锂（LiCoO2）、导电剂乙炔黑和铝箔等。
充电时,该锂离子电池负极发生的反应为6C+xLi++xe-
LixC6。
现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源（部分条件未给出）。
回答下列问题:
（1）LiCoO2中,Co元素的化合价为 。
（2）写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式 。
（3）“酸浸”一般在80℃下进行,写出该步骤中发生的所有氧化还原反应的化学方程式 ;可用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液,但缺点是 。
（4）写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式 。
（5）充放电过程中,发生LiCoO2与Li1-xCoO2之间的转化,写出放电时电池反应方程式 。
（6）上述工艺中,“放电处理”有利于锂在正极的回收,其原因是 。
在整个回收工艺中,可回收到的金属化合物有 （填化学式）。
答案和解析
1.AC2.C3.C4.D[5.D[6.A[7.B[8.B
9.
（1）5
（2）2NH3+NaClO
N2H4+NaCl+H2O
（3）2N2H4（l）+N2O4（l）
3N2（g）+4H2O（g）ΔH=-1048.9kJ·mol-1
（4）N2H4+4OH--4e-
4H2O+N2↑[
10.
（1）c
（2）0.1mol·L-1·min-1 64 b（3）向右 b（4）80%
11.
（1）124.2
（2）C3H8+5O2
3CO2+4H2O 负（3）4.2×10-7mol·L-1
（4）> HC
+H2O
C
+H3O+（或HC
C
+H+）、HC
+H2O
H2CO3+OH-,HC
的水解程度大于电离程度
12.
（1）2CH3CH2OH+2Na
2CH3CH2ONa+H2↑ CS2[或（热）NaOH溶液]
（2）xS+2e-
（或2Na++xS+2e-
Na2Sx） 离子导电（导电或电解质）和隔离钠与硫 4.5
（3）c（Na+）>c（S2-）>c（OH-）>c（HS-）>c（H+） 减小 2S2-+O2+2H2O
2S↓+4OH-
13.
（1）4FeS2（s）+11O2（g）
2Fe2O3（s）+8SO2（g）;ΔH=-3408kJ/mol
（2）2H2O+SO2
H2SO4+H2（3）减小H2浓度,使HI分解平衡正向移动,提高HI的分解率
（4）①MH+OH--e-
M+H2O②2H2O+O2+4e-
4OH-
14.
（1）Al（OH）3
（2）4LiMn2O4+4H++O2
8MnO2+4Li++2H2O
（3）烧杯、漏斗、玻璃棒 玻璃棒下端靠在滤纸的单层处,导致滤纸破损;漏斗中液面高于滤纸边缘（其他合理答案均可）（4）6.4（或6.36）
15.
（1）①C ②HClO ③向试管中滴加适量的NaBr溶液,振荡,充分反应后静置分层,下层（有机层）呈橙红色
（2）①②电极逐渐溶解变细③甲 Zn和Cu2+不直接接触,避免两种物质直接发生反应,从而避免能量损失,提高了电池效率,提供稳定电流（3）Zn
16.
（1）b、d
（2）Cu2S 4 H2（3）a 2H++N+e-
NO2↑+H2O
（4）做电解质溶液（或导电）
17.
（1）3NO2+H2O
2HNO3+NO
（2）①N2（g）+O2（g）
2NO（g） ΔH=+183kJ·mol-1②增大（3）①2CO+2NO
N2+2CO2②根据Mg、Ca、Sr和Ba的质子数,得知它们均为ⅡA族元素。
同一主族的元素,从上到下,原子半径逐渐增大（4）①还原
②NO+O2--2e-
NO2
18.
（1）①Zn NH4Cl（每空1分,共2分）MnO2+N+e-
MnOOH+NH3（2分）
②碱性电池不易发生电解质的泄漏,因为消耗的负极改装在电池的内部;碱性电池使用寿命较长,因为金属材料在碱性电解质中比在酸性电解质中的稳定性提高（答对一条即可,其他合理答案也给分）（2分）
（2）①ZnCl2 NH4Cl（每空2分,共4分）②3Mn+2CO2
2Mn+MnO2↓+2C（3分）③H2（2分）
19.
（1）Al2O3（铝土矿）+2NaOH+3H2O
2NaAl（OH）4 NaAl（OH）4+CO2
Al（OH）3↓+NaHCO3 2Al（OH）3
Al2O3+3H2O
（2）消耗甲醇,促进甲醇合成反应（ⅰ）平衡右移,CO转化率增大;生成的H2O,通过水煤气变换反应（ⅲ）消耗部分CO
（3）2CO（g）+4H2（g）
CH3OCH3（g）+H2O（g） ΔH=-204.7kJ·mol-1
该反应分子数减少,压强升高使平衡右移,CO和H2转化率增大,CH3OCH3产率增加。
压强升高使CO和H2浓度增加,反应速率增大
（4）反应放热,温度升高,平衡左移
（5）CH3OCH3+3H2O
2CO2+12H++12e- 12÷（3.6×106J·kW-1·h-1）=8.39kW·h·kg-1
20.
（1）+3
（2）2Al+2OH-+6H2O
2Al（OH+3H2↑
（3）2LiCoO2+3H2SO4+H2O2
Li2
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