新型化學(xué)電源的分析(含解析)

2020屆高考化學(xué)第二輪專(zhuān)題復(fù)習(xí)課時(shí)提升訓(xùn)練新型化學(xué)電源的分析一、選擇題1、一種微生物燃料電池如圖所示，下列關(guān)于該電池的說(shuō)法正確的是()A．a(chǎn)電極發(fā)生還原反應(yīng)B．H＋由右室通過(guò)質(zhì)子交換膜進(jìn)入左室C．b電極反應(yīng)式為2NOeq\o\al(－,3)＋10e－＋12H＋=N2↑＋6H2OD．電池工作時(shí)，電流由a電極沿導(dǎo)線流向b電極答案：C解析：b極的硝酸根得到電子生成氮?dú)?，發(fā)生還原反應(yīng)，是正極，A錯(cuò)誤；燃料電池中陽(yáng)離子向正極遷移，即H＋由左室通過(guò)質(zhì)子交換膜進(jìn)入右室，B錯(cuò)誤；圖中有質(zhì)子交換膜，說(shuō)明是酸性介質(zhì)，硝酸根離子得到電子生成氮?dú)?，根?jù)電荷守恒可知反應(yīng)物中還有氫離子參與反應(yīng)，C正確；電池工作時(shí)，電流從正極(b極)流向負(fù)極(a極)，D錯(cuò)誤。2、甲醇(CH3OH)是一種有毒物質(zhì)，檢測(cè)甲醇含量的測(cè)試儀工作原理示意圖如下。下列說(shuō)法正確的是()A．該裝置將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能B．a(chǎn)電極發(fā)生的電極反應(yīng)為CH3OH－6e－＋H2O=CO2＋6H＋C．當(dāng)電路中有1mol電子轉(zhuǎn)移時(shí)，有1molH＋移向a電極區(qū)D．將酸性電解質(zhì)溶液改為堿性電解質(zhì)溶液，該測(cè)試儀不可能產(chǎn)生電流答案：B解析：該裝置為原電池，是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，故A錯(cuò)誤；a電極是負(fù)極，發(fā)生的電極反應(yīng)為CH3OH＋H2O－6e－=CO2＋6H＋，故B正確；當(dāng)電路中有1mol電子轉(zhuǎn)移時(shí)，有1molH＋移向正極區(qū)即b電極區(qū)，故C錯(cuò)誤；將酸性電解質(zhì)溶液改為堿性電解質(zhì)溶液，該測(cè)試儀還是原電池，同樣可以產(chǎn)生電流，故D錯(cuò)誤。3、某同學(xué)組裝了如圖所示的電化學(xué)裝置，電極Ⅰ為Al，其他電極均為Cu，則()A.電流方向：電極Ⅳ→?→電極ⅠB.電極Ⅰ發(fā)生還原反應(yīng)C.電極Ⅱ逐漸溶解D.電極Ⅲ的電極反應(yīng)：Cu2＋＋2e－=Cu答案A解析當(dāng)多個(gè)電池串聯(lián)時(shí)，兩電極材料活潑性相差大的作原電池，其他池作電解池，由此可知圖示中左邊兩池組成原電池，右邊組成電解池。A項(xiàng)，電子移動(dòng)方向：電極Ⅰ→?→電極Ⅳ，電流方向與電子移動(dòng)方向相反，A正確。4、如下圖所示，x、y分別是直流電源的兩極，通電后發(fā)現(xiàn)a極板質(zhì)量增加，b極板處有無(wú)色、無(wú)味氣體放出。符合這一情況的是附表中的()a極板b極板x電極z溶液A鋅石墨負(fù)極CuSO4B石墨石墨正極NaOHC銀鐵正極AgNO3D銅石墨負(fù)極CuCl2答案A解析由題意知a極板質(zhì)量增加，a應(yīng)為陰極，則b為陽(yáng)極，x為電源的負(fù)極，y為電源的正極。A選項(xiàng)中a極板為陰極，b極板為陽(yáng)極，參考各個(gè)選項(xiàng)知，A項(xiàng)符合。5、一種光化學(xué)電池的結(jié)構(gòu)如圖所示，電池總反應(yīng)為：AgCl(s)＋Cu＋(aq)=Ag(s)＋Cu2＋(aq)＋Cl－(aq)，下列關(guān)于該電池在工作時(shí)的說(shuō)法中正確的是()A．生成108g銀，轉(zhuǎn)移電子個(gè)數(shù)為1molB．Cu＋在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)C．Ag電極活潑，Ag失電子發(fā)生氧化反應(yīng)D．Cl－由負(fù)極遷移到正極答案B解析由題給反應(yīng)可知，生成1molAg，轉(zhuǎn)移1mole－，即生成108gAg，轉(zhuǎn)移電子個(gè)數(shù)為NA，A項(xiàng)錯(cuò)誤；負(fù)極Cu＋失電子生成Cu2＋，化合價(jià)升高，發(fā)生氧化反應(yīng)，B項(xiàng)正確；Ag電極為正極，AgCl得電子生成Ag和Cl－，C項(xiàng)錯(cuò)誤；Cl－由正極向負(fù)極遷移，D項(xiàng)錯(cuò)誤。6、含乙酸鈉和對(duì)氯酚()的廢水可以利用微生物電池除去，其原理如圖所示。下列有關(guān)說(shuō)法不正確的是()A．B極是負(fù)極B．質(zhì)子從A極移向B極C．B極的電極反應(yīng)式：CH3COO－－8e－＋4H2O=2HCOeq\o\al(－,3)＋9H＋D．處理后的廢水pH降低答案B解析兩極的變化為：A極，C6H5OCl→C6H5OH＋Cl－，發(fā)生還原反應(yīng)；B極，CH3COO－→HCOeq\o\al(－,3)，發(fā)生氧化反應(yīng)；即A極為正極，B極為負(fù)極，A項(xiàng)正確；質(zhì)子應(yīng)該由B極移向A極，B項(xiàng)錯(cuò)誤；B極的轉(zhuǎn)變?yōu)镃H3COO－→HCOeq\o\al(－,3)，對(duì)應(yīng)的電極反應(yīng)式為CH3COO－－8e－＋4H2O=2HCOeq\o\al(－,3)＋9H＋，C項(xiàng)正確；正極反應(yīng)為C6H5OCl＋2e－＋H＋=C6H5OH＋Cl－，總反應(yīng)式為CH3COO－＋4C6H5OCl＋4H2O=2HCOeq\o\al(－,3)＋4C6H5OH＋4Cl－＋5H＋，所以反應(yīng)過(guò)程中H＋量增加，溶液酸性增強(qiáng)，D項(xiàng)正確。7、液體燃料電池相比于氣體燃料電池具有體積小等優(yōu)點(diǎn)。一種以液態(tài)肼(N2H4)為燃料的電池裝置如下圖所示，該電池用空氣中的氧氣作為氧化劑，KOH溶液作為電解質(zhì)溶液。下列關(guān)于該電池的敘述正確的是()A．b極發(fā)生氧化反應(yīng)B．a(chǎn)極的反應(yīng)式：N2H4＋4OH－－4e－=N2↑＋4H2OC．放電時(shí)，電流從a極經(jīng)過(guò)負(fù)載流向b極D．其中的離子交換膜需選用陽(yáng)離子交換膜答案：B解析：燃料電池燃料(N2H4)在負(fù)極(a極)發(fā)生氧化反應(yīng)N2H4＋4OH－－4e－=N2↑＋4H2O，O2在正極發(fā)生還原反應(yīng)：O2＋4e－＋2H2O=4OH－，總反應(yīng)為N2H4＋O2=N2＋2H2O，A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確；放電時(shí)電流由正極流向負(fù)極，C項(xiàng)錯(cuò)誤；OH－在正極生成，移向負(fù)極消耗，所以離子交換膜應(yīng)讓OH－通過(guò)，故選用陰離子交換膜，D項(xiàng)錯(cuò)誤。8、分析下圖所示的四個(gè)原電池裝置，其中結(jié)論正確的是()A．①②中Mg作負(fù)極，③④中Fe作負(fù)極B．②中Mg作正極，電極反應(yīng)式為6H2O＋6e－=6OH－＋3H2↑C．③中Fe作負(fù)極，電極反應(yīng)式為Fe－2e－=Fe2＋D．④中Cu作正極，電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－=H2↑答案：B解析：②中Mg不與NaOH溶液反應(yīng)，而Al能和NaOH溶液反應(yīng)，失去電子，故Al作負(fù)極，③中Fe在濃硝酸中易鈍化，Cu和濃HNO3反應(yīng)失去電子，故Cu作負(fù)極，A、C項(xiàng)錯(cuò)誤；②中電池總反應(yīng)為2Al＋2OH－＋2H2O=2AlOeq\o\al(－,2)＋3H2↑，負(fù)極電極反應(yīng)式為2Al＋8OH－－6e－=2AlOeq\o\al(－,2)＋4H2O，二者相減得到正極電極反應(yīng)式為6H2O＋6e－=6OH－＋3H2↑，B項(xiàng)正確；④中Cu作正極，電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－=4OH－，D項(xiàng)錯(cuò)誤。9、鋅銅原電池裝置如圖所示，其中陽(yáng)離子交換膜只允許陽(yáng)離子和水分子通過(guò)，下列有關(guān)敘述正確的是()A．銅電極上發(fā)生氧化反應(yīng)B．電池工作一段時(shí)間后，甲池的c(SOeq\o\al(2－,4))減小C．電池工作一段時(shí)間后，乙池溶液的總質(zhì)量增加D．陰陽(yáng)離子分別通過(guò)交換膜向負(fù)極和正極移動(dòng)，保持溶液中電荷平衡答案：C解析：A項(xiàng)，由鋅的活潑性大于銅，可知銅電極為正極，在正極上Cu2＋得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成Cu，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，由于陽(yáng)離子交換膜只允許陽(yáng)離子和水分子通過(guò)，故甲池的c(SOeq\o\al(2－,4))不變，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，在乙池中Cu2＋＋2e－=Cu，同時(shí)甲池中的Zn2＋通過(guò)陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入乙池中，則有Cu2＋→Zn2＋，由于M(Zn2＋)>M(Cu2＋)，故乙池溶液的總質(zhì)量增加，正確；D項(xiàng)，陽(yáng)離子交換膜只允許陽(yáng)離子和水分子通過(guò)，電解過(guò)程中Zn2＋通過(guò)交換膜移向正極保持溶液中電荷平衡，陰離子是不能通過(guò)交換膜的，錯(cuò)誤。10、某原電池裝置如圖所示，電池總反應(yīng)為2Ag＋Cl2=2AgCl。下列說(shuō)法正確的是()A．正極反應(yīng)為AgCl＋e－=Ag＋Cl－B．放電時(shí)，交換膜右側(cè)溶液中有大量白色沉淀生成C．若用NaCl溶液代替鹽酸，則電池總反應(yīng)隨之改變D．當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.01mole－時(shí)，交換膜左側(cè)溶液中約減少0.02mol離子答案：D解析：A項(xiàng)，Pt為正極發(fā)生還原反應(yīng)：Cl2＋2e－=2Cl－，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，放電時(shí)，左側(cè)的電極反應(yīng)式Ag＋Cl－－e－=AgCl↓，有大量白色沉淀生成，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，由于H＋、Na＋均不參與電極反應(yīng)，則用NaCl代替鹽酸，電池總反應(yīng)不變，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.01mole－時(shí)，左側(cè)產(chǎn)生0.01molAg＋與Cl－結(jié)合為AgCl沉淀，右側(cè)產(chǎn)生0.01molCl－，為保持溶液的電中性，左側(cè)約有0.01molH＋通過(guò)陽(yáng)離子交換膜轉(zhuǎn)移到右側(cè)，故左側(cè)溶液中約減少0.02mol離子，正確。二、非選擇題11、某興趣小組的同學(xué)用如圖所示裝置研究有關(guān)電化學(xué)的問(wèn)題。當(dāng)閉合該裝置的開(kāi)關(guān)時(shí)，觀察到電流計(jì)的指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)甲池為_(kāi)_______(填“原電池”、“電解池”或“電鍍池”)，通入CH3OH一極的電極反應(yīng)式為_(kāi)_____________________。(2)乙池中A(石墨)電極的名稱為_(kāi)_______(填“正極”、“負(fù)極”、“陰極”或“陽(yáng)極”)，乙池中發(fā)生反應(yīng)的總電極反應(yīng)式為_(kāi)_______________________。(3)當(dāng)乙池中B極質(zhì)量增加5.40g時(shí)，甲池中理論上消耗O2的體積為_(kāi)_______mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，丙池中________(填“C”或“D”)極析出________g銅。(4)若丙池中電極不變，將其中溶液換成NaCl溶液，開(kāi)關(guān)閉合一段時(shí)間后，甲池中溶液的pH將________(填“增大”、“減小”或“不變”，下同)；丙池中溶液的pH將________。解析(1)甲池為原電池，通入CH3OH的電極為負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為CH3OH－6e－＋8OH－=COeq\o\al(2－,3)＋6H2O。(2)乙池為用惰性電極電解AgNO3溶液，總電極反應(yīng)式為4AgNO3＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))4Ag＋O2↑＋4HNO3。(3)根據(jù)各電極上轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目相同得n(Ag)＝4n(O2)＝2n(Cu)，V(O2)＝eq\f(1,4)×eq\f(5.40g,108g·mol－1)×22.4L·mol－1＝0.28L＝280mL，m(Cu)＝eq\f(1,2)×eq\f(5.40g,108g·mol－1)×64g·mol－1＝1.60g。(4)若丙池中電極不變，將其溶液換成NaCl溶液，根據(jù)總反應(yīng)式2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，可知電解一段時(shí)間后，溶液的pH將增大，而甲池中總反應(yīng)為2CH3OH＋3O2＋4KOH=2K2CO3＋6H2O，電解一段時(shí)間后，溶液pH將減小。答案:(1)原電池CH3OH－6e－＋8OH－=COeq\o\al(2－,3)＋6H2O(2)陽(yáng)極4AgNO3＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))4Ag＋O2↑＋4HNO3(3)280D1.60(4)減小增大12、氨氣是一種富氫燃料，可以直接用于燃料電池，下圖是供氨水式燃料電池工作原理：(1)氨氣燃料電池的電解質(zhì)溶液最好選擇________(填“酸性”、“堿性”或“中性”)溶液。(2)空氣在進(jìn)入電池裝置前需要通過(guò)過(guò)濾器除去的氣體是_____。(3)氨氣燃料電池的反應(yīng)是氨氣與氧氣生成一種常見(jiàn)的無(wú)毒氣體和水，該電池的電極總反應(yīng)是______