2019年高考化學 備考百強校大題狂練系列 專題24 原電池的基本原理.doc

專題24 原電池的基本原理（滿分60分 時間30分鐘）姓名：_ 班級：_ 得分：_1（1）依據(jù)氧化還原反應(yīng)：2Ag+(aq)Cu(s)=Cu2+(aq)2Ag(s)設(shè)計的原電池如圖所示。電極X的材料是_；電解質(zhì)溶液Y是_；銀電極發(fā)生的電極反應(yīng)為_。（2）科學家預(yù)言,燃料電池將是21世紀獲得電能的重要途徑，美國已計劃將甲醇（CH3OH）燃料電池用于軍事。一種甲醇燃料電池采用鉑或碳化鎢作為電極催化劑，在稀硫酸電解液中直接加入純化后的甲醇，同時向一個電極通入空氣。回答下列問題：這種電池放電時發(fā)生的化學反應(yīng)方程式是_。負極發(fā)生的電極反應(yīng)式是_。電解液中的H+向_極移動（填“正”或“負”）?！敬鸢浮緾u AgNO3 Ag+ + e-= Ag 2CH3OH+3O22CO2+4H2O2CH3OH+2H2O-12e=2CO2+12H+ 正 【解析】【詳解】（1）根據(jù)總的反應(yīng)式可知，銅失去電子，銀離子得到電子，所以銅是負極。X電極插在硫酸銅溶液中，所以X電極是Cu，因此電解質(zhì)溶液Y是AgNO3；銀電極為電池的正極，發(fā)生的電極反應(yīng)式是Ag+ + e Ag；（2）甲醇燃料電池實質(zhì)就是利用CH3OH燃料在氧氣中反應(yīng)來提供電能，CH3OH作負極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為2CH3OH+2H2O-12e-=2CO2+12H+；氧氣在正極反應(yīng)：3O2+12H+12e-=6H2O，兩反應(yīng)相加得總反應(yīng)式，所以電池反應(yīng)式為2CH3OH+3O22CO2+4H2O； 【點睛】本題考查了原電池原理、燃料電池，根據(jù)正負極上發(fā)生的反應(yīng)、電子移動方向、離子移動方向等知識點來分析解答，難點是電極反應(yīng)式的書寫，要結(jié)合電解質(zhì)溶液酸堿性書寫，為易錯點。2（1）如圖所示，是原電池的裝置圖。請回答：若C為稀H2SO4溶液，電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，B電極材料為Fe且作負極，則A電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為_；電子的移動方向是_；反應(yīng)進行一段時間后溶液C的氫離子濃度將_(填“升高”、“降低”或“基本不變”)。（2）下圖是一個雙液原電池裝置圖，下列說法正確的是_。A鹽橋中的陰離子向CuSO4溶液中移動 B鹽橋的作用之一是平衡電荷C銅片作電池的負極 D該電池比單液原電池的電流更穩(wěn)定（3）甲醇是重要的化工原料，又可作為燃料使用，用CH3OH和O2組合形成的質(zhì)子交換膜燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖如下：電池總反應(yīng)為2CH3OH3O2=2CO24H2O，則C電極是_(填“正極”或“負極”)，C電極的反應(yīng)方程式為_；若線路中轉(zhuǎn)移3 mol電子，則上述CH3OH燃料電池，消耗的CH3OH的質(zhì)量為_g。【答案】2H2e=H2由Fe電極沿導線流向A極降低B D負極CH3OH6eH2O=CO26H16【解析】【詳解】（3）根據(jù)電子的流向（或H+的流向），電極c為負極，電極d為正極。電池總反應(yīng)為2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O，電極c上CH3OH發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)生成CO2，c電極的電極反應(yīng)式為：CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+。根據(jù)電極反應(yīng)式，負極每消耗1molCH3OH線路中轉(zhuǎn)移6mol電子，線路中轉(zhuǎn)移3mol電子，負極消耗CH3OH物質(zhì)的量為0.5mol，消耗CH3OH的質(zhì)量為0.5mol32g/mol=16g?！军c睛】正確判斷原電池的正、負極和理解原電池的工作原理是解答本題的關(guān)鍵。判斷原電池的正、負極常用的方法有：根據(jù)電子的流向，電子由負極經(jīng)導線流向正極，如第（2）、（3）題；根據(jù)離子的流向，陰離子流向負極、陽離子流向正極，如第（3）題；根據(jù)反應(yīng)的類型，負極發(fā)生氧化反應(yīng)、正極發(fā)生還原反應(yīng)；根據(jù)金屬活動性順序表，一般較活潑金屬為負極；根據(jù)實驗現(xiàn)象等。3人們應(yīng)用原電池原理制作了多種電池，以滿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)和科學技術(shù)等方面，請根據(jù)題中提供的信息，填寫空格 （1）FeCl3溶液常用于腐蝕印刷電路銅板，發(fā)生2FeCl3+Cu2FeCl2+CuCl2，若將此反應(yīng)設(shè)計成原電池，則負極所用電極材料為_，當線路中轉(zhuǎn)移0.2mol電子時，則被腐蝕銅的質(zhì)量為_ g （2）將鋁片和銅片用導線相連，一組插入濃硝酸中，一組插入燒堿溶液中，分別形成了原電池，在這兩個原電池中，負極分別為_A鋁片、銅片B銅片、鋁片C鋁片、鋁片 （3）燃料電池是一種高效、環(huán)境友好的供電裝置，如圖是電解質(zhì)為稀硫酸溶液的氫氧燃料電池原理示意圖，回答下列問題： 氫氧燃料電池的總反應(yīng)化學方程式是：_ 電池工作一段時間后硫酸溶液的濃度_（填“增大”、“減小”或“不變”）【答案】Cu6.4gB2H2+O2=2H2O減小【解析】的氧化還原反應(yīng)，此時金屬銅做負極，金屬鋁做正極，插入氫氧化鈉溶液中，金屬銅和氫氧化鈉溶液不反應(yīng)，鋁和氫氧化鈉溶液發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，此時金屬鋁做負極，銅做正極。 （3） 氫氧燃料電池中通入氧氣的一極為正極，通入氫氣的一極為負極，總反應(yīng)為 2H2+O2=2H2O，根據(jù)總反應(yīng)分析，電池工作一段時間后，生成水，使溶液的體積增大，則硫酸的濃度減小?！军c睛】在原電池中實現(xiàn)的是自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，做原電池負極的金屬不一定金屬性比正極的強。根據(jù)存在的反應(yīng)分析，發(fā)生氧化反應(yīng)的金屬，做原電池的負極，不反應(yīng)的金屬做正極。在燃料電池中，燃料永遠在負極反應(yīng)，氧氣在正極反應(yīng)。4化學電池一直是化學工作者研究的熱點之一。早期的鋅汞紐扣式電池，以鋅和氧化汞為電極材料，氫氧化鉀溶液為電解液的原電池，有效的解決電池使用壽命短、易發(fā)生漏液等問題。電池總反應(yīng)為：Zn+HgO = ZnO+Hg。（1）該電池的正極反應(yīng)式是_。 （2）但是該工廠的污水中會含有一定量的+2價的汞離子，通常采用向污水中通入一定量的硫化氫，反應(yīng)的離子方程式為_。（3）該方法的缺點是產(chǎn)物的顆粒比較小，大部分懸浮于污水中，通常采用投入一定量的明礬晶體進行后續(xù)處理，請解釋其原因_。II鋰離子電池由于輕便、比能量大等優(yōu)點，成為當今社會最為常見的電池。其中的重要材料磷酸亞鐵鋰（LiFePO4）通常按照下列流程進行生產(chǎn)：請回答下列問題：（4）生產(chǎn)過程中“混合攪拌”的目的是_。氣體X除了水蒸氣之外，還含有_（填寫化學式）。（5）請寫出一定條件下由LiH2PO4生成LiFePO4的化學方程式_，當生成1mol磷酸亞鐵鋰時，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目為_。【答案】HgO + 2e + H2O = Hg + 2OH Hg2+ + H2S = HgS + 2H+ 水解產(chǎn)生的Al(OH)3膠體具有吸附性 加快反應(yīng)速率 NH3 2LiH2PO4 + Fe2O3 + C =2LiFePO4 + CO + 2H2O 1NA 【解析】【詳解】