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1、2022年高考化學(xué) 備考百?gòu)?qiáng)校大題狂練系列 專(zhuān)題26 可充電電池 燃料電池
1.人們應(yīng)用原電池原理制作了多種電池,以滿(mǎn)足不同的需要。以下每小題中的電池廣泛使用于日常生活、生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)等方面,請(qǐng)根據(jù)題中提供的信息填空。
(1)蓄電池在放電時(shí)起原電池作用,在充電時(shí)起電解池的作用。鉛蓄電池在放電時(shí)發(fā)生的電池反應(yīng)式為:Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O。負(fù)極反應(yīng)式為_(kāi)_______________反應(yīng)一段時(shí)間后負(fù)極的質(zhì)量_________(填“增重”或“減少”或“不變”)
(2)燃料電池是一種高效、環(huán)境友好的供電裝置,如圖是甲烷燃料電池原理示意圖,該電池極的負(fù)電極反應(yīng)式是:_
2、____________________;正極電極反應(yīng)式_______________
(3)將鋁片和銅片用導(dǎo)線(xiàn)相連,分別插入濃硝酸中(a組)和插入燒堿溶液中(b組),都形成了原電池,在a組原電池中,負(fù)極材料為_(kāi)__________;寫(xiě)出b組插入燒堿溶液中形成原電池的負(fù)極反應(yīng)式:_________________________。 學(xué)科¥
【答案】Pb+SO42-–2e-=PbSO4 增重 CH4+10OH-–8e-=CO32—+7H2O 4H2O + 2O2 + 8eˉ = 8OH— Cu Al+4OH-–3e-=AlO2-+2H2O
【解
3、析】
(2)由甲烷燃料電池原理示意圖可知,CH4通入的一極產(chǎn)生了CO32-,碳元素的化合價(jià)由-4價(jià)升高到+4價(jià),發(fā)生氧化反應(yīng),即CH4通入的一極是負(fù)極,考慮到電解質(zhì)溶液是強(qiáng)堿溶液,再根據(jù)電荷守恒和原子守恒可寫(xiě)出負(fù)極反應(yīng)式為:CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O。正極顯然是O2通入的一極,正極電極反應(yīng)式為:O2+4e-+2H2O=4OH-;
【點(diǎn)睛】對(duì)于原電池來(lái)說(shuō),通常情況下活潑金屬作負(fù)極,不活潑金屬作正極,但有2個(gè)特殊情況:一是Al-Cu原電池在濃硫酸中Al作正極;Al-Mg原電池在NaOH溶液中Al作負(fù)極。
2.電池在我們的生活中有著重要的應(yīng)用,請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
4、(1)為了驗(yàn)證Fe2+與Cu2+氧化性強(qiáng)弱,下列裝置能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖莀_____(填序號(hào)),寫(xiě)出正極的電極反應(yīng)式_______。若構(gòu)建原電池時(shí)兩個(gè)電極的質(zhì)量相等,當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)中通過(guò)0.05?mol電子時(shí),兩個(gè)電極的質(zhì)量差為_(kāi)_______。
(2)將CH4設(shè)計(jì)成燃料電池,其利用率更高,裝置如圖所示(A、B為多孔碳棒)。
實(shí)驗(yàn)測(cè)得OH?定問(wèn)移向B?電極,則_____(填“A”或“B”)處電極入口通甲烷,其電極反應(yīng)式為_(kāi)__________。當(dāng)消耗甲院的體積為33.6 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)時(shí),假設(shè)電池的能量轉(zhuǎn)化率為80%,則導(dǎo)線(xiàn)中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為_(kāi)_______。
【答案】 ③ Cu
5、2++2e-=Cu 3g B CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O 9.6mol
【解析】分析:(1)驗(yàn)證Fe2+與Cu2+氧化性強(qiáng)弱,在原電池中,鐵作負(fù)極、其它導(dǎo)電的活潑性弱于鐵的金屬或非金屬作正極,電解質(zhì)溶液為可溶性的銅鹽;
(2)①根據(jù)OH?定問(wèn)移向B電極可知,A為正極、B為負(fù)極,據(jù)此分析判斷。
詳解:(1)要驗(yàn)證Fe2+與Cu2+氧化性強(qiáng)弱,在原電池中,鐵作負(fù)極、其它導(dǎo)電的活潑性弱于鐵的金屬或非
點(diǎn)睛:本題考查了原電池原理的應(yīng)用,根據(jù)元素化合價(jià)變化確定氧化性強(qiáng)弱,根據(jù)方程式中各個(gè)物理量之間的關(guān)系式進(jìn)行計(jì)算,題目難度不大,注意原電池工作原理的理解和靈活應(yīng)用。難
6、點(diǎn)是電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě),注意結(jié)合放電微粒以及電解質(zhì)溶液的酸堿性分析判斷。
3.人們應(yīng)用原電池原理制作了多種電池,以滿(mǎn)足不同的需要。以下每小題中的電池廣泛使用于日常生活、生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)等方面,請(qǐng)根據(jù)題中提供的信息,填寫(xiě)空格。
(1)鉛蓄電池在放電時(shí)發(fā)生的電池反應(yīng)式為:Pb+PbO2+2H2SO4===2PbSO4+2H2O。負(fù)極電極反應(yīng)式為_(kāi)__________________________________________。
(2)FeCl3溶液常用于腐蝕印刷電路銅板,發(fā)生2FeCl3+Cu===2FeCl2+CuCl2,若將此反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池,則負(fù)極所用電極材料為_(kāi)_______,當(dāng)
7、線(xiàn)路中轉(zhuǎn)移0.2 mol電子時(shí),則被腐蝕銅的質(zhì)量為_(kāi)_______g。
(3)燃料電池是一種高效、環(huán)境友好的供電裝置,以甲醇做燃料的電池,如下圖所示,
①負(fù)極反應(yīng)物是______________,H+從________極到________極(填a或b)。
②正極反應(yīng)式為_(kāi)________________,負(fù)極反應(yīng)式為_(kāi)__________________。
【答案】 Pb – 2e- + SO42- = PbSO4 Cu 6.4 g CH3OH b a 3O2 + 12e- + 12H+ = 6H2O 2CH3OH – 12e- + 2H2O =2 CO2 +1
8、2H+
4.(1)為了驗(yàn)證Fe2+與Cu2+氧化性強(qiáng)弱,下列裝置能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖莀_____,寫(xiě)出正極的電極反應(yīng)_______。若構(gòu)建原電池時(shí)兩個(gè)電極的質(zhì)量相等,當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)中通過(guò)0.05?mol電子時(shí),兩個(gè)電極的質(zhì)量差為_(kāi)_______。
(2)將CH4設(shè)計(jì)成燃料電池,其利用率更高,裝置如圖所示(A、B為多孔碳棒)。
①實(shí)驗(yàn)測(cè)得OH-定問(wèn)移向B?電極,則_____處電極入口通甲烷(填A(yù)或B),其電極反應(yīng)式為_(kāi)__________。
②當(dāng)消耗甲院的體積為33.6L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)時(shí),假設(shè)電池的能量轉(zhuǎn)化率為80%,則導(dǎo)線(xiàn)中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為_(kāi)_______。
(3)高鐵
9、電池是一種新型可充電電池,與普通高能電池相比,該電池能長(zhǎng)時(shí)間保持穩(wěn)定的放電電壓。高鐵電池的總反應(yīng)式為:3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH,原電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為_(kāi)_________;放電時(shí)每轉(zhuǎn)移3mol?電子,有_____mol K2FeO4被還原,正極附近溶液的堿性________(填“增強(qiáng)”?!安蛔儭盎颉皽p弱”)。
【答案】 ③ Cu2++2e-=Cu 3g B CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O 9.6mol Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2 1 增強(qiáng)
【解析】(1)①中銅是負(fù)極,碳是正極,鐵離子在正極放電生成亞鐵離子,不能比較Fe2+與Cu2+氧化性強(qiáng)被還原。正極反應(yīng)式為FeO42-+3e-+4H2O=Fe(OH)3+5OH-,因此正極附近溶液的堿增強(qiáng)。
點(diǎn)睛:掌握原電池的工作原理是解答的關(guān)鍵,注意正負(fù)極、離子移動(dòng)方向判斷,難點(diǎn)是電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)。解答時(shí)注意結(jié)合反應(yīng)物的性質(zhì)、溶液的酸堿性、是否存在交換膜以及是不是熔融的電解質(zhì)分析。