2019-2020年高三化学二轮复习 考点突破78 化学电源（含解析）.doc

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2019-2020年高三化学二轮复习 考点突破78 化学电源（含解析） 1、根据下图，下列判断中正确的是（　　） A．烧杯a中的溶液pH升高 B．烧杯a中发生的反应为2H2O＋2e－＝H2↑＋2OH－ C．烧杯b中发生还原反应 D．烧杯b中发生的反应为2Cl－－2e－＝Cl2↑ 【答案】A 2、据报道，我国拥有完全自主产权的氢氧燃料电池车将在北京奥运会期间为运动员提供服务。某种氢氧燃料电池的电解液为KOH溶液，下列有关该电池的叙述不正确的是（ ） A.正极反应式为：O2+2H2O+4e－=4OH－ B.工作一段时间后，电解液中KOH的物质的量不变 C.该燃料电池的总反应方程式为：2H2+O2=2H2O D.用该电池电解CuCl2溶液，产生2.24 L Cl2(标准状况)时，有0.1 mol电子转移 【答案】D 3、肼（N2H4）—空气燃料电池是一种碱性燃料电池，电解质溶液是20%～30%的KOH溶液。下列说法中，不正确的是（　　） A．该电池放电时，通入肼的一极为负极 B．电池每释放1mol N2转移的电子数为4NA C．通入空气的一极的电极反应式是： D．电池工作一段时间后，电解质溶液的pH将不变 【答案】D 4、据报道，锌-空气电池将会成为21世纪理想动力源。在碱性溶液中该电池总反应可表示为：,下列有关锌-空气电池说法正确的是（ ） A. 负极反应式为： B. 每生成转移4mol电子 C. 该电池对环境无害，报废后可以掩埋处理D.碱性或酸性电解液中该电池正极反应式相同 【答案】A 5、镍镉（Ni—Cd）可充电电池在现代生活中有广泛应用，它的充放电反应按下式进行： 由此可知，该电池放电时的负极材料是 （ ） A．Cd(OH)2 B．Ni(OH)2 C．Cd D．NiO(OH) 【答案】C 6、宇宙飞船上常使用氢氧燃料电池，其电极总反应式为：2H2+O2＝2H2O；若电解质溶液为KOH溶液，反应保持在较高温度，使水蒸发，则下列叙述正确的是（ ） A. 此电池能见到浅蓝色火焰 B. H2为正极，O2为负极 C. 工作时电解液中OH－的物质的量不断增加 D. 电极反应为：负极H2失电子；正极O2得电子 【答案】D 7、下列叙述正确的是 (　　) A．碱性锌锰干电池的负极材料为二氧化锰 B．碱性氢氧燃料电池工作时负极反应为：H2＋2OH－－2e－===2H2O C．铅蓄电池放电时负极反应为：PbO2＋2e－＋4H＋===Pb2＋＋2H2O D．锌－铜－稀硫酸构成的原电池工作时，H＋向负极移动 【答案】B 【解析】A项中负极应为Zn；C项中负极应发生氧化反应，失去电子；D项中H＋应向正极移动。 8、据报道，氢燃料电池公交车已经驶上北京街头。下列说法中正确的(　　) A．电解水制取氢气是理想而经济的制氢方法 B．发展氢燃料电池汽车不需要安全高效的储氢技术 C．氢燃料电池汽车的使用可以有效减少城市空气污染 D．氢燃料电池把氢气和氧气燃烧放出的热能转化为电能 【答案】C 9、科学家预测“氢能”将是人类社会最理想的新能源。目前，有人提出一种最经济、最理想的获得氢能源的循环体系，如图所示。下列说法错误的是( ) A.在氢能的利用过程中，H2O可循环使用 B.该法制氢的关键是寻找光分解催化剂 C.氢气、氧气和稀硫酸构成的燃料电池中，正极的电极反应为O2＋4e－＋2H2O====4OH－ D.利用光电转化可将太阳能转化为电能用于电解水而获得氢气 【答案】C 【解析】A项，H2O分解产生H2和O2，H2和O2在一定条件下反应释放能量的同时又生成H2O；B项，由图可知，寻找合适的光分解催化剂，可使水的分解速率加快；C项，在酸性环境中正极的电极反应为O2＋4e－＋4H＋====2H2O；D项，利用光电效应产生电流电解水获得H2。 10、实验研究表明，碱性锌一高铁酸钡电池可表现出比碱性锌锰电池更优越的放电功能，其电池反应为：2BaFe04 +3Zn+202==Fe203+Zn0 +2BaZn04 下列说法不正确的是（　　） A. Zn棒为负极 B．电池工作时，电子由Zn棒经导线传入BaFe04极 C．该电池每消耗22.4L(标准状况)02，转移的电子数约为2.4081024个 D. BaFe04与BaZn04中Fe与Zn的化合价相同 【答案】C 11、甲醇广泛用作燃料电池的燃料，可用天然气来合成，已知： ①2CH4(g)＋O2(g)===2CO(g)＋4H2(g)　ΔH＝－71 kJ/mol ②CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(l)　ΔH＝－90.5 kJ/mol ③CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890 kJ/mol 不能得出的结论是(　　) A．反应②不需要加热就能进行 B．CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)　ΔH>－90.5 kJ/mol C．甲醇的燃烧热ΔH＝－764 kJ/mol D．若CO的燃烧热ΔH＝－282.5 kJ/mol，则H2的燃烧热ΔH＝－286 kJ/mol 【答案】A 【解析】A项，反应为放热反应还是吸热反应，与反应条件无关；B项，CH3OH由液态变为气态需要吸收热量，所以CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)　ΔH>－90.5 kJ/mol；C项，③2－①－②2得2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l) ΔH＝－1528 kJ/mol，所以甲醇的燃烧热ΔH＝－764 kJ/mol；D项，由条件可知④2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH＝－2282.5 kJ/mol，(③2－①－④)得2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－572 kJ/mol，所以H2的燃烧热ΔH＝－286 kJ/mol。 12、下列烧杯中盛放的都是稀硫酸，在铜电极上能产生气泡的是（） 　　　 【答案】A 【解析】由题给装置图知，A、B、C形成原电池，由于金属活动顺序表中Cu、Ag排在H的后面，而Zn排在H的前面，故A中有气体产生。 13、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，下列说法不正确的是（　　） A．Mg 电极是该电池的负极 B．H2O2 在石墨电极上发生还原反应 C．石墨电极附近溶液的pH 增大 D．溶液中Cl－向正极移动 【答案】D 14、下图为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示，下列叙述不正确的是 A. a电极是负极 B. b电极的电极反应为：4OH-－4e- ＝2H2O＋Ｏ2 C. 氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源 D. 氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置 【答案】B 【解析】考查原电池和电解池工作原理及应用 15、某可充电的锂离子电池以LiMn2O4为正极，嵌入锂的碳材料为负极，含Li+导电固体为电解质。放电时的电池反应为：Li+LiMn2O4==Li2Mn2O4。下列说法正确的是( ) A．放电时，LiMn2O4发生氧化反应 B．放电时，正极反应为：Li++LiMn2O4+e-==Li2Mn2O4 C．充电时，LiMn2O4发生氧化反应 D．充电时，阳极反应为：Li++e-==Li 【答案】B 16、锂离子电池的广泛应用使回收利用锂货源成为重要课题：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）第②步反应得到的沉淀X的化学式为 。 （2）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LiNB2O4的质量为18.1 g第③步反应中加入20.0mL3.0molL-1的H2SO4溶液。定正极材料中的锂经反应③和④完全为Li2CO3,剩至少有 Na2CO3参加了反应。 【答案】（1）Al(OH)3 (2)4 LiMn2O4+O2+4H+=4Li++8MnO2+2H2O (3) 漏斗 玻璃棒 烧杯 ； 滤纸破损、滤液超过滤纸边缘等 （4）5.3 【解析】第一步就是铝溶解在氢氧化钠溶液中 第二步就是偏铝酸钠与二氧化碳生成氢氧化铝，第三步是氧化还原反应，注意根据第一步反应LiMn2O4不溶于水。 第（4）小题计算时要通过计算判断出硫酸过量。 17、食盐是日常生活的必需品，也是重要的化工原料。 ⑴粗食盐常含有少量Ca2+、Mg2+、SO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 欲除去溶液Ⅰ中的Ca2+、Mg2+、SO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过滤之前，怎样检验SO42-已除去： 。 ③过滤所需要的玻璃仪器有 。 ④若先用盐酸调pH再过滤，将对实验结果产生影响，其原因是 。 ⑵用提纯的NaCl配制250mL 2.00 molL-1 NaCl溶液。 ①所用仪器除药匙及上面过滤涉及到的外，还有 （填仪器名称）。 ②计算后，需称出NaOH质量为 g。 ③下列操作的正确顺序是（用字母表示） B→ 　→　 →　 →　 → →G 。 　A．摇匀 B．称量 C．洗涤 D．定容 E．溶解 F．移液 G．装瓶 ④下列操作对所得溶液浓度有何影响， 在横线上填写“偏高”“偏低”或“无影响”。 A 定容时仰视容量瓶刻度线： 。B 称量时砝码生锈： 。 【答案】①BaCl2、NaOH、Na2CO3。（NaOH溶液的加入顺序不影响得分）； ②取少量待测液于试管中，向其中滴加氯化钡溶液，看是否有沉淀生成，若没有，则SO42-沉淀已完全。 ③漏斗 烧杯 玻璃棒。 ④生成的Mg(OH)2、CaCO3、BaCO3会与盐酸反应，从而影响制得精盐的纯度 ①250mL容量瓶 托盘天平 胶头滴管 ②29.3 ③下列操作的正确顺序是 B→ 　E→　F →C　 →D　 →A →G 。 ④ 偏低 偏高 18、某化学小组拟采用如下装置(夹持和加热仪器已略去)来电解饱和食盐水，并用电解产生的H2还原CuO粉末来测定Cu的相对原子质量，同时检验氯气的氧化性。 (1)为完成上述实验，正确的连接顺序为A连________；B连________(填写字母)。 (2)对硬质玻璃管里的氧化铜粉末加热前，需要进行的操作为___________________。 (3)若检验氯气的氧化性，则乙装置的a瓶中溶液可以是___________________________， 对应的现象为_____________________________________________________________。 (4)丙装置的c瓶中盛放的试剂为________，作用是____________________________。 (5)为测定Cu的相对原子质量，设计了如下甲、乙两个实验方案。 精确测量硬质玻璃管的质量为a g，放入CuO后，精确测量硬质玻璃管和CuO的总质量为b g，实验完毕后： 甲方案：通过精确测量硬质玻璃管和Cu粉的总质量为c g，进而确定Cu的相对原子质量。 乙方案：通过精确测定生成水的质量d g，进而确定Cu的相对原子质量。 ①请你分析并回答：________方案所测结果更准确。 你认为不合理的方案的不足之处是____________________________________________。 ②若按甲方案测定的数据计算，Cu的相对原子质量为________。 【答案】(1)E　C (2)检验氢气的纯度 (3)淀粉KI溶液　溶液变为蓝色 (4)浓硫酸　吸收H2中的H2O，防止硬质玻璃管炸裂 (5)①甲　空气中的CO2和H2O通过D口进入U形管造成实验误差较大　②16(c－a)/(b －c) 【解析】(1)A是阴极，阴极产生H2，B是阳极，阳极产生Cl2，故A连E；干燥H2后用H2还原氧化铜，B连C。(2)加热氧化铜前，需先检验氢气的纯度，否则加热易引起爆炸。(3)检验氯气的氧化性，则a瓶中溶液应具有还原性，可以是淀粉KI溶液，实验现象为溶液变蓝。(4)丙装置的c瓶中盛浓硫酸，用于干燥氢气。 (5)按照甲方案， CuO　　　～　　　Cu Ar(Cu)＋16　　　Ar(Cu) b－a　　　　　　c－a 解得Ar(Cu)＝。 19、某研究小组与NH3有关的系列实验。 （1）从下图中挑选所需的仪器，画出制取干燥NH3的装置简图（添加必要的塞子、玻璃导管、胶皮管。固定装置和尾气处理装置不用画），并标明所用试剂。 （2）将NH3通入溴水中，有N2生成，反应的化学方程式为 。 （3）为验证“同温同压下，相同体积的任何气体都含有相同数目的分 子”，该小组同学设计了如图所示的装置，图中B管的容积是A管的2倍，活塞K1、K2、K3、K4、K5均关闭（固定装置和尾气处理装置略；HCl和NH3均不溶于石蜡油，也不与之反应；装置气密性好） K1 K2 K3 K4 K5 A C B 石蜡油 ①要A管中充满与大气压强相等的干燥HCl气体。操作是 。 控制活塞K4、K5，调节C，使B管充满与A管同压的干燥NH3。 ②缓慢开启活塞K3，A管中的现象是 。要达到实验目的，当反应完成并恢复到室温时，B管预期的现象是 ；若观察不到预期现象，主要原因是 。 【答案】（1）装置图如下；（2）2NH3+3Br2=N2+6HBr；（3） ①调节C中的液面与B中的液面高度相等，开启K1和K2，从K2处通入干燥的HCl将其中的空气排净，直到K1处有白雾出现，关闭K1、K2。 ②A中产生白烟。B中充满石蜡油，若无此现象，主要原因一是A管中未全部充满干燥HCl气体。 20、铁粉和氧化亚铁粉末的混合物共9.2克，加入到150毫升的稀硫酸中，恰好完全反应，得到氢气2.24升(标准状况)。求： （1）混合物中铁和氧化亚铁的质量？ （2）原稀硫酸的物质的量浓度？ 【答案】（1）Fe 5.6g FeO 3.6g （2）1mol/L 【解析】依据氢气的量求出铁粉质量，再求出氧化亚铁质量，最后将铁、氧化亚铁的消耗硫酸相加。 21、现有甲、乙、丙、丁四种元素，已知：甲元素是地壳中含量最多的元素；乙元素为金属元素，它的原子核外K、L层电子数之和等于M、N层电子数之和；丙元素的单质及其化合物的焰色反应都显黄色；氢气在丁元素单质中燃烧，火焰呈苍白色。 (1)试推断并写出甲、乙、丙、丁四种元素的名称和符号。 (2)写出上述元素两两化合形成的常见化合物的化学式。 【答案】(1)甲：氧元素　O；乙：钙元素　Ca；丙：钠元素　Na；丁：氯元素　Cl。 (2)两两化合形成的化合物的化学式为Na2O、Na2O2、CaO、NaCl、CaCl2。 22、新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料，两电极上分别通入CH4和O2 ，电解质为KOH溶液。某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行饱和氧化钠辖液电解实验，如图所示。 回答下列问题： (1)甲烷燃料电池正极、负极的电极反应分别为 、 。 (2)闭合K开关后，a、b电极上均有气体产生．其中b电极上得到的是 ，电解氯化钠溶液的总反应方程式为 ； (3)若每个电池甲烷通如量为1 L(标准状况)，且反应完全，则理论上通过电解池的电量为 （法拉第常数F=9.65l04C mol-1列式计算)，最多能产生的氯气体积为 L(标准状况)。 【答案】(1)2O2 + 4H2O + 8e- == 8OH- CH4 -8e- + 10OH- == CO32- + 7H2O (2)H2 2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑ (3) 3.45104C 4L 【解析】(1)在碱性溶液中，甲烷燃料电池的总反应式为：CH4 + 2O2 + 2OH- == CO32- + 3H2O，正极是：2O2 + 4H2O + 8e- == 8OH-，负极是：CH4 -8e- + 10OH- == CO32- + 7H2O。 (2) b电极与通入甲烷的电极相连，作阴极，是H+放电，生成H2；电解氯化钠溶液的总反应方程式为：2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑。 (3)根据得失电子守恒，可得：1 mol CH4 ～8 mol e- ～4 mol Cl2，故若每个电池甲烷通入量为1 L(标准状况)，生成4L Cl2；电解池通过的电量为89.65l04C mol-1=3.45104C(题中虽然有两个燃料电池，但电子的传递量只能用一个池的甲烷量计算)。 23、有机物F（C9H10O2）是一种有茉莉花香味的酯。用下图所示的方法可以合成F。其中A是相对分子质量为28的烃，其产量常作为衡量石油化工发展水平的标志。E是只含碳、氢、氧的芳香族化合物，且苯环上只有一个侧链。 回答下列问题： （1）A的分子式是____________； （2）B的结构简式是________________________； （3）为检验C中的官能团，可选用的试剂是____________； （4）反应④的化学方程式是__________________。 【答案】（1）C2H4 （2）CH3CH2OH （3）银氨溶液或新制Cu(OH)2悬浊液； (4) 【解析】根据题意可知A是乙烯C2H4；乙烯与水发生加成反应产生B：乙醇；乙醇催化氧化得到C：乙醛；乙醛催化氧化得到D：乙酸；乙酸与E：苯甲醇发生酯化反应产生乙酸苯甲酯和水。（1）A的分子式是C2H4；（2）B的结构简式是CH3CH2OH；（3）为检验C中的官能团，可选用的试剂是银氨溶液或新制Cu(OH)2悬浊液；（4）反应④的化学方程式是 。 24、据报道，最近摩托罗拉公司研发了一种由甲醇和氧气以及强碱做电解质溶液的新型手机电池，电量是现用镍氢电池和锂电池的10倍，可连续使用一个月才充电一次。假定放电过程中，甲醇完全氧化产生二氧化碳被充分吸收生成CO32—。 (1)该电池反应的离子方程式为____________________________________________。 (2)甲醇在________极发生反应(填“正”或“负”)，电池中放电过程中溶液pH将_____(填“下降”、“上升”或“不变”)；若有16克甲醇蒸气被完全氧化产生电能，并利用该过程中释放的电能电解足量的硫酸铜溶液，假设能量利用率为80%，则将产生标准状况下氧气________L。 (3)最近，又有科学家制造出一种固体电解质的燃料电池，其效率更高。一个电极通入空气，另一个电极通入汽油蒸气。其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2固体，它在高温下能传导O2－离子(其中氧化反应发生完全)。以丁烷代表汽油。该电池的正极反应式为________________________________________________________________________。 (4)放电时固体电解质里的O2－离子的移动方向是向______极移动(填“正”或“负”)。 【答案】 (1)2CH3OH＋3O2＋4OH－―→2CO32—＋6H2O (2)负　下降　13.44 L　(3)O2＋4e－===2O2－　(4)负 【解析】(1)该电池的总反应式可由下列二式合并得到：2CH3OH＋3O2―→2CO2＋4H2O，CO2＋2OH－=== CO32—＋H2O。 (2)燃料电池中可燃物被氧化作负极，根据得失电子守恒建立关系式： 2CH3OH～ 3O2 64 g　　　 67.2 L 16 g80%　x解得x＝13.44 L 25、(1)今有反应2H2＋O22H2O，设计成燃料电池，则负极通的应是________，正极通的应是________，电极反应式为：_____________________ ________________________________________________________________________. (2)若把KOH改为H2SO4作电解质，即：2H2＋O22H2O，则电极反应式应为负极：__________________，正极：__________________. (1)(2)的介质不同，反应后各溶液的pH变化依次为________，________(填“变大”“变小”或“不变”)． (3)若把H2改为CH4，KOH作电解质，则负极反应式为：__________________________. 【答案】(1)H2　O2　负极：2H2＋4OH－－4e－===4H2O，正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－(2)2H2－4e－===4H＋　O2＋4H＋＋4e－===2H2O　变小　变大(3)CH4＋10OH－－8e－===CO32—＋7H2O 【解析】依据反应方程式及电解质溶液得(1)中负极通还原性气体H2，电极反应式为：2H2＋4OH－－4e－===4H2O，正极通氧化性气体O2，电极反应式为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－.(2)中负极反应为：2H2－4e－===4H＋，正极反应为：O2＋4H＋＋4e－===2H2O.(1)、(2)总反应只生成H2O，使原电解质溶液(1)中c(OH－)减小，(2)中c(H＋)减小，故(1)中pH变小，(2)中pH变大．(3)中负极上还原性气体CH4在KOH中被氧化成CO32—，即电极反应式为：CH4＋10OH－－8e－===CO32—＋7H2O. 26、熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为阳极燃气，空气与CO2的混合气为阴极燃气，制得在650 ℃下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式： 阳极反应式：2CO+24CO2+4e- 阴极反应式为_____________________，总电池反应为_______________________、还原剂是________________。 【答案】O2+2CO2+4e-2 2CO+O2====2CO2 CO 【解析】阳极是发生氧化反应的电极，原电池中，阳极即是负极，阴极即是正极。将原电池的材料拆分，阳极为2CO+24CO2+4e-；阴极为O2+2CO2+4e-2，电池反应为2CO+O2====2CO2。氧化剂含适量CO是为了平衡、保持电解质液组成、浓度恒定。 27、人们已经研制出以丙烷为燃料的新型燃料电池，电解质为熔融碳酸盐，电池总反应方程式为：C3H8+5O2=3CO2+4H2O。 （1）已知：2C3H8（g）+7O2（g）=6CO（g）+8H2O（l） C（s）+O2（g）=CO2（g） 2C（s）+O2（g）=2CO（g） 则反应C3H8（g）+5O2（g）=3CO2（g）+4H2O（1）的△H___________________。. （2）该电池的正极通入O2和CO2，负极通入丙烷，则正极的电极反应式为_________________，电池工作时CO32—移向_____________极。 （3）用该电池电解1L 1 molL—1的AgNO3溶液，此电解池反应的化学方程式为______________________；当该电池消耗0.005molC3H8时，所得溶液的pH为__________（溶液体积变化忽略不计） 【答案】（1）—2221.5kJmol—1 （2）O2+2CO2+4e— =2CO32— （3）4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑ +4HNO3 1 【解析】试题分析：（1）根据方程式先后顺序设分别为①、②、③，，得到方程式C3H8（g）+5O2（g）=3CO2（g）+4H2O（1）；反应热也按照上式计算△H==—2221.5kJmol—1。 （2）氧气在正极反应，O2+2CO2+4e—=2CO32—，原电池中阴离子向负极移动； （3）电解硝酸银，是放氧生酸型，4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑ +4HNO3；当该电池消耗0.005molC3H8时，转移电子是0.1mol，生成0.1molH+，氢离子浓度为0.1mol/L，pH为1。 考点：考查热化学方程式的书写及计算，原电池与电解池的原理及计算。 点评：盖斯定律要求方程式可以相加减，反应热也可以相加减。属于较综合题。