高考化学 专题15 原电池 化学电源高频考点专练.docx

1、高考化学 专题15 原电池 化学电源高频考点专练专题15 原电池 化学电源专练1、高考真题再现1、（2018年全国卷I-13）最近我国科学家设计了一种CO2+H2S协同转化装置，实现对天然气中CO2和H2S的高效去除。示意图如图所示，其中电极分别为ZnO石墨烯（石墨烯包裹的ZnO）和石墨烯，石墨烯电极区发生反应为：EDTA-Fe2+-e-=EDTA-Fe3+2EDTA-Fe3+H2S=2H+S+2EDTA-Fe2+该装置工作时，下列叙述错误的是A阴极的电极反应：CO2+2H+2e-=CO+H2OB协同转化总反应：CO2+H2S=CO+H2O+SC石墨烯上的电势比ZnO石墨烯上的低D若采用Fe3

2、+/Fe2+取代EDTA-Fe3+/EDTA-Fe2+，溶液需为酸性2、（2018年全国卷II-12）我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的NaCO2二次电池。将 NaClO4溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料，电池的总反应为3CO2+4Na2 Na2CO3+C，下列说法错误的是A放电时，向负极移动B充电时释放CO2，放电时吸收CO2C放电时，正极反应为：3CO2+4e? 2+CD充电时，正极反应为：Na+ + e?Na3、（2018年全国卷III-11）一种可充电锂-空气电池如图所示。当电池放电时，O2与Li+在多孔碳材料电极处生成Li2O2-x（x=0或1）。下

3、列说法正确的是A放电时，多孔碳材料电极为负极B放电时，外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极C充电时，电解质溶液中Li+向多孔碳材料区迁移D充电时，电池总反应为Li2O2-x=2Li+（1-）O24、（2018年北京卷-12）验证牺牲阳极的阴极保护法，实验如下（烧杯内均为经过酸化的3%NaCl溶液）。在Fe表面生成蓝色沉淀试管内无明显变化试管内生成蓝色沉淀下列说法不正确的是A对比，可以判定Zn保护了FeB对比，K3Fe(CN)6可能将Fe氧化C验证Zn保护Fe时不能用的方法D将Zn换成Cu，用的方法可判断Fe比Cu活泼二、专项练习1微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原

4、理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是A正极反应中有CO2生成B微生物促进了反应中电子的转移C质子通过交换膜从负极区移向正极区D电池总反应为C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O2在固态金属氧化物电解池中，高温共电解H2OCO2混合气体制备H2和CO是一种新的能源利用方式，基本原理如图所示。下列说法不正确的是AX是电源的负极B阴极的反应式是：H2O2eH2O2、 CO22eCOO2C总反应可表示为：H2OCO2H2COO2D阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是113锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是A铜电极上发生氧化反应B电池工作一

5、段时间后，甲池的c(SO42)减小C电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加D阴阳离子离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡4用下图所示装置除去含CN、Cl废水中的CN时，控制溶液PH为910，阳极产生的ClO将CN氧化为两种无污染的气体，下列说法不正确的是A用石墨作阳极，铁作阴极B阳极的电极反应式为：Cl + 2OH2e= ClO + H2OC阴极的电极反应式为：2H2O + 2e = H2 + 2OHD除去CN的反应：2CN+ 5ClO + 2H+ = N2 + 2CO2 + 5Cl+ H2O5某模拟人工树叶”电化学实验装置如图所示，该装置能将H2O和CO2转化为O2和燃料

6、(C3H8O)。下列说法正确的是A该装置将化学能转化为光能和电能B该装置工作时，H从b极区向a极区迁移C每生成1 mol O2，有44 g CO2被还原Da电极的反应为：3CO2 + 16H-18e= C3H8O+4H2O6一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是A反应CH4H2O3H2CO,每消耗1molCH4转移12mol 电子B电极A上H2参与的电极反应为：H22OH2e=2H2OC电池工作时，CO32向电极B移动D电极B上发生的电极反应为：O22CO24e=2CO327研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示。下列有关说法错误的是Ad为石墨，铁片腐蚀加快Bd为石墨，石

7、墨上电极反应为：O2 + 2H2O + 4e 4OHCd为锌块，铁片不易被腐蚀Dd为锌块，铁片上电极反应为：2H+ + 2e H28我国古代青铜器工艺精湛，有很高的艺术价值和历史价值，但出土的青铜器大多受到环境腐蚀，故对其进行修复和防护具有重要意义。（1）原子序数为29的铜元素位于元素周期表中第 周期。（2）某青铜器中Sn、Pb的质量分别为119g、20.7g，则该青铜器中Sn和Pb原子的数目之比为 。（3）研究发现，腐蚀严重的青铜器表面大都存在CuCl。关于CuCl在青铜器腐蚀过程中的催化作用，下列叙述正确的是 。A降低了反应的活化能 B增大了反应的速率C降低了反应的焓变 D增大了反应的平衡

8、常数（4）采用“局部封闭法”可以防止青铜器进一步被腐蚀。如将糊状Ag2O涂在被腐蚀部位，Ag2O与有害组分CuCl发生复分解反应，该化学方程式为 。（5）下图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图。腐蚀过程中，负极是 （填图中字母“a”或“b”或“c”）；环境中的Cl-扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈u2(OH)3Cl，其离子方程式为 ；若生成4.29 g Cu2(OH)3Cl，则理论上耗氧体积为 L（标准状况）。9氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱和氯的含氧酸盐等系列化工产品。下图是离子交换膜法电解食盐水的示意图，图中的离子交换膜只允许

9、阳离子通过。完成下列填空：（1）写出电解饱和食盐水的离子方程式 。（2）离子交换膜的作用为： 、 。（3）精制饱和食盐水从图中 位置补充，氢氧化钠溶液从图中 位置流出。（选填“a”、“b”、“c”或“d”）（4）KClO3可以和草酸（H2C2O4）、硫酸反应生成高效的消毒杀菌剂ClO2，还生成CO2和KHSO4等物质。写出该反应的化学方程式 _ 。（5）室温下，0.1 mol/L NaClO溶液的pH 0.1 mol/L Na2SO3溶液的pH。（选填“大于”、“小于”或“等于”）。浓度均为0.1 mol/L 的Na2SO3和Na2CO3的混合溶液中，SO32、CO32、HSO3、HCO3 浓

10、度从大到小的顺序为 。已知： H2SO3 Ki1=1.5410-2 Ki2=1.0210-7HClO Ki1=2.9510-8H2CO3 Ki1=4.310-7 Ki2=5.610-1110研究CO2在海洋中的转移和归宿，是当今海洋科学研究的前沿领域。（1）溶于海水的CO2主要以4种无机碳形式存在，其中HCO3-占95%，写出CO2溶于水产生HCO3-的方程式： _ 。（2）在海洋循环中，通过下图所示的途径固碳。写出钙化作用的离子方程式： 。同位素示踪法证实光合作用释放出的O2只来自于H2O，用18O标记物质的光合作用的化学方程式如下，将其补充完整： + =(CH2O)x+x18O2+xH2O

11、（3）海水中溶解无机碳占海水总碳的95%以上，其准确测量是研究海洋碳循环的基础，测量溶解无机 碳，可采用如下方法：气提、吸收CO2，用N2从酸化后的还说中吹出CO2并用碱液吸收（装置示意图如下），将虚线框中的装置补充完整并标出所用试剂。滴定。将吸收液洗后的无机碳转化为NaHCO3，再用xmol/LHCl溶液滴定，消耗ymlHCl溶液，海水中溶解无机碳的浓度= mol/L。（4）利用下图所示装置从海水中提取CO2，有利于减少环境温室气体含量。结合方程式简述提取CO2的原理： 。用该装置产生的物质处理b室排出的海水，合格后排回大海。处理至合格的方法是 。11为探讨化学平衡移动原理与氧化还原反应规律

12、的联系，某同学通过改变浓度研究“2Fe3+2I-2Fe2+I2”反应中Fe3+和Fe2+的相互转化。实验如下：（1）待实验I溶液颜色不再改变时，再进行实验II，目的是使实验I的反应达到 。（2）iii是ii的对比试验，目的是排除有ii中 造成的影响。（3）i和ii的颜色变化表明平衡逆向移动，Fe2+向Fe3+转化。用化学平衡移动原理解释原因： 。（4）根据氧化还原反应的规律，该同学推测i中Fe2+向Fe3+转化的原因：外加Ag+使c(I-)降低，导致I-的还原性弱于Fe2+，用下图装置（a、b均为石墨电极）进行实验验证。K闭合时，指针向右偏转，b作 极。当指针归零（反应达到平衡）后，向U型管左

13、管滴加0.01 mol/L AgNO3溶液，产生的现象证实了其推测，该现象是 。（5）按照（4）的原理，该同学用上图装置进行实验，证实了ii中Fe2+向Fe3+转化的原因，转化原因是 。与（4）实验对比，不同的操作是 。（6）实验I中，还原性：I-Fe2+；而实验II中，还原性：Fe2+I-，将（3）和（4）、（5）作对比，得出的结论是 。12银是一种贵金属，古代常用于制造钱币及装饰器皿，现代在电池和照明器材等领域亦有广泛应用。回答下列问题。（1）久存的银制器皿表面会变黑，失去银白色的光泽，原因是 。（2）已知Ksp(AgCl)=1810-10,若向50mL0018molL-1的AgNO3溶液

14、中加入50mL0020molL-1的盐酸，混合后溶液中的Ag+的浓度为 molL-1，pH为 。（3）AgNO3溶液光照易分解，生成Ag和红棕色气体等物质，其光照分解的化学方程式为 。（4）下图所示原电池正极的反应式为 。13C、N、O、Al、Si、Cu是常见的六种元素。（1）Si位于元素周期表第_周期第_族。（2）N的基态原子核外电子排布式为_；Cu的基态原子最外层有_个电子。（3）用“”或“M(Cu2)故乙池溶液的总质量增加，C项正确；该装置中为阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，电解过程中溶液中Zn2由甲池通过阳离子交换膜进入乙池保持溶液中电荷平衡，阴离子并不通过交换膜，故D项错误；本

15、题选C。4【答案】D【解析】A、阳极要产生ClO，则铁只能作阴极，不能作阳极，否则就是铁失电子，A正确；B、阳极是Cl失电子产生ClO，电极反应式为：Cl + 2OH2e= ClO + H2O，B正确；C、阴极是H+产生H2，碱性溶液，故阴极的电极反应式为：2H2O + 2e = H2 + 2OH，C正确；D、溶液为碱性，方程式应为2CN+5ClO+ H2O =N2+2CO2+5Cl+2OH。选D。5【答案】B【解析】A根据图示可知，该装置将电能和光能转化为化学能，错误。B根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引的原则，该装置工作时，H从正电荷较多的阳极b极区向负电荷较多的阴极a极区迁移，正确。

16、C该反应的总方程式是：6CO2+8H2O=2C3H8O+9O2。根据反应方程式可知，每生成1 mol O2，有2/3molCO2被还原，其质量是88/3 g，错误。D根据图示可知与电源负极连接的a 电极为阴极，发生还原反应，电极的反应式为：3CO2 + 18H+18e= C3H8O+5H2O，错误。6【答案】D7【答案】D【解析】由于活动性：Fe石墨，所以铁、石墨及海水构成原电池，Fe为负极，失去电子被氧化变为Fe2+进入溶液，溶解在海水中的氧气在正极石墨上得到电子被还原，比没有形成原电池时的速率快，正确。B.d为石墨，由于是中性电解质，所以发生的是吸氧腐蚀，石墨上氧气得到电子，发生还原反应，

17、电极反应为：O2 + 2H2O + 4e 4OH，正确。C.若d为锌块，则由于金属活动性：ZnFe，Zn为原电池的负极，Fe为正极，首先被腐蚀的是Zn，铁得到保护，铁片不易被腐蚀，正确。D. d为锌块，由于电解质为中性环境，发生的是吸氧腐蚀，在铁片上电极反应为：O2 + 2H2O + 4e 4OH，错误。8【答案】（1）四 （2）10:1 （3）A、B （4）Ag2O +2CuCl=2AgCl+Cu2O(5) c 2Cu2+3OH+Cl=Cu2(OH)3Cl 0.448【解析】（1）铜为29号元素，根据核外电子排布规则可知，铜元素位于元素周期表中第四周期。（2）根据N=m/MNA，青铜器中Sn

18、、Pb的质量分别为119g、20.7g，则该青铜器中Sn和Pb原子数目之比为（119119）：（20.7207）=10:1.（3）催化剂能降低反应的活化能，从而加快化学反应速率，但是催化剂不能改变反应的焓变，也不能改变化学平衡常数，选A、B.（4）Ag2O与CuCl发生复分解反应，没有化合价的升降，则化学方程式为Ag2O +2CuCl=2AgCl+Cu2O 。（5）根据图示，腐蚀过程中，铜失电子生成Cu2，则负极是铜，选c；根据上述分析，正极产物是OH，负极产物为Cu2，环境中的Cl-扩散到孔口，与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈Cu2(OH)3Cl，则离子方程式为2Cu2+3OH

19、+Cl=Cu2(OH)3Cl；4.29gCu2(OH)3Cl的物质的量为4.29/241.5=0.02mol,根据铜原子守恒，Cu2的物质的量为0.04mol,负极反应为：2Cu-4e=2Cu2,正极反应为O2+4e+2H2O = 4OH，根据正负极放电量相等，则理论上耗氧体积为0.02mol22.4Lmol-1=0.448L.9【答案】（1） 2Cl2H2OCl2H22OH。（2）阻止OH-进入阳极室，与Cl2发生副反应：2NaOH+Cl2=NaCl+NaClO+H2O；阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸。（3）a；d；（4）2KClO3+ H2C2O4+ 2H2SO4= 2C

20、lO2+2CO2+2KHSO4+2H2O.（5）大于；SO32CO32HCO3HSO3。（3）随着电解的进行，溶质NaCl不断消耗，所以应该及时补充。精制饱和食盐水从与阳极连接的图中a位置补充，由于阴极H+不断放电，附近的溶液显碱性，氢氧化钠溶液从图中d位置流出；水不断消耗，所以从b口不断加入蒸馏水，从c位置流出的是稀的NaCl溶液。（4）KClO3有氧化性，H2C2O4有还原性，在酸性条件下KClO3可以和草酸（H2C2O4）生成高效的消毒杀菌剂ClO2，还生成CO2和KHSO4等物质。则根据电子守恒及原子守恒，可得该反应的化学方程式是：2KClO3+ H2C2O4+ 2H2SO4= 2Cl

21、O2+2CO2+2KHSO4+2H2O.（5）NaClO、Na2SO3都是强碱弱酸盐，弱酸根离子发生水解反应，消耗水电离产生的H+，破坏了水的电离平衡，当最终达到平衡时，溶液中c(OH-)c(H+)，所以溶液显碱性。形成盐的酸越弱，盐水解程度就越大。消耗的离子浓度越大，当溶液达到平衡时，剩余的离子浓度就越小。由于H2SO3的Ki2=1.0210-7；HClO的Ki1=2.9510-8，所以酸性：HSO3-HClO，因此溶液的pH: NaClO Na2SO3。由于电离程度：H2SO3 H2CO3HSO3-HCO3-，浓度均为0.1 mol/L 的Na2SO3和Na2CO3的混合溶液中，水解程度：

22、CO32SO32，所以离子浓度：SO32CO32；水解产生的离子浓度：HCO3- HSO3-。但是盐水解程度总的来说很小，主要以盐电离产生的离子存在。所以在该溶液中SO32、CO32、HSO3、HCO3 浓度从大到小的顺序为SO32CO32HCO3HSO3。10【答案】（1）CO2+H2OH2CO3，H2CO3HCO3+H+（2）Ca2+ 2HCO3= CaCO3+ CO2+H2O xCO2 2x H218O（3） xy/z（4）a室：2H2O-4e= O2+4H+，H+通过阳离子膜进入b室，发生反应：HCO3+H+= CO2+H2O。 c室的反应：2H2O+2e-=2OH-+H2，用c室排出

23、的碱液将从b室排出的酸性海水调节至接近装置入口海水的pHCO2 HCO3 HCl1 1n(CO2) x mol/Ly10-3L解得：n(CO2)=xy10-3mol 所以：c(CO2)=xy/z mol/L（4）海水pH8，显碱性，需要H+中和降低海水的碱性，a室发生阳极反应：2H2O-4e= O2+4H+, c(OH)下降，H2OOH+H+平衡右移，c(H+)增大，H+从a室进入b室，发生反应：HCO3+H+= CO2+H2O。c室的反应：2H2O+2e-=2OH-+H2，用c室排出的碱液将从b室排出的酸性海水调节至接近装置入口海水的pH 。11【答案】（1）化学平衡状态（2）溶液稀释对颜色

24、变化（3）加入Ag+发生反应：Ag+I-=AgI，c(I-)降低；或增大c(Fe2+)平衡均逆向移动（4）正 左管产生黄色沉淀，指针向左偏转。（5）Fe2+随浓度增大，还原性增强 ，使Fe2+还原性强于I-向U型管右管中滴加1mol/L FeSO4溶液。（6）该反应为可逆氧化还原反应，在平衡时，通过改变物质的浓度，可以改变物质的氧化、还原能力，并影响平衡移动方向（5）Fe2+向Fe3+转化的原因是Fe2+浓度增大，还原性增强 ；与（4）实验对比，不同的操作是当指针归零后，向U型管右管中滴加1mol/L FeSO4溶液。 将（3）和（4）、（5）作对比，得出的结论是在其它条件不变时，物质的氧化性

25、和还原性与浓度有关，浓度的改变可影响物质的氧化还原性，导致平衡移动。12【答案】（1）Ag与空气中氧及含硫化合物反应生成黑色硫化银； （2）1.810-7mol/L；2（3）2AgNO3Ag+2NO2 +O2 （4）Ag+e-=Ag【解析】（1）根据金属的腐蚀可知Ag变黑是发生了化学腐蚀，Ag与空气中氧及含硫化合物反应生成黑色硫化银；（2）根据反应中HCl和硝酸银的物质的量可知HCl过量，则计算剩余的氯离子的物质的量浓度为（0.02-0.018）mol/L/2=0.001mol/L，根据AgCl的溶度积的表达式计算即可；因为该反应中氢离子未参加反应，所以溶液的体积变为100mL时，氢离子的浓度为0.01mol/L，则pH=2；（3）根据氧化还原反应理论，硝酸银分解生成Ag和二氧化氮气体，无元素化合价升高的，所以该反应中有氧气生成。（4）该原电池的实质是Cu与银离子发生置换反应生成Ag单质，所以正极是生成Ag单质的还原反应。13【答案】（1）三 IVA ，（2）1s22s22p3，1个（3），（4）2H+ + NO3-+e-=NO2 + H2O，正，Al在浓硝酸中发生钝化，氧化膜阻止了Al进一步反应【解析】（1）Si的核电荷数为14，位于元素周期表第三周期IVA族；（2）N原子的核外电子数为7，根据电子排布式的书写规