2022年高一化学智能优化训练232化学电源(苏教版必修2).docx
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2022年高一化学智能优化训练232化学电源(苏教版必修2).docx
1(2022年福州高一检测)据报道,氢氧燃料电池公交汽车已经驶上北京街头。以下说法正确的选项是()A电解水制取氢气是理想而经济的制氢方法B开展氢氧燃料电池汽车不需要平安高效的储氢技术C氢氧燃料电池汽车的使用可以有效减少城市空气污染D氢氧燃料电池把氢气和氧气燃烧放出的热能转化为电能解析:选C。电解水制备氢气需要大量的电能,所以A不正确;氢气属于易燃气体,容易发生危险,所以需要考虑平安高效的储氢技术;氢氧燃料电池为化学能转化为电能,产物为水,对环境没有污染,C项正确,D项错误。2锂电池是新一代高能电池,目前已研究出多种锂电池。某种锂电池的总反响式为LiMnO2=LiMnO2。以下说法中正确的选项是()ALi是正极,MnO2是负极B放电时负极的反响:Lie=LiC放电时正极的反响:MnOe=MnO2D电池放电时,产生高锰酸根离子解析:选B。Li为负极,发生反响Lie=Li;MnO2为正极,发生反响MnO2e=MnO。3以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如下列图。关于该电池的表达正确的选项是()A该电池能够在高温下工作B电池的负极反响为:C6H12O66H2O24e=6CO224HC放电过程中,H从正极区向负极区迁移D在电池反响中,每消耗1mol氧气,理论上能生成标准状况下CO2气体L解析:选B。微生物主要成分是蛋白质,高温条件下蛋白质变性,失去活性,A不正确。通入燃料C6H12O6的极为负极,负极反响为:C6H12O66H2O24e=6CO224H(能放出CO2应该是酸性,所以右边写H。不能在左边加OH、右边写H2O),B项正确。正极反响为:6O224H24e=12H2O,从两极反响可知:负极生成H,正极消耗H,即通过质子交换膜从负极到正极传导H,选项C不正确。从总反响C6H12O66O2=6CO26H2O可知,每消耗1mol氧气,理论上能生成标准状况下CO2气体22.4L,D项错。4(2022年厦门高一检测)一种新型燃料电池,它以多孔镍板为电极插入KOH溶液中,然后分别向两极上通入乙烷和氧气,其电极反响式为C2H618OH14e=2CO12H2O,7H2O7/2O214e=14OH,有关此电池的推断正确的选项是()A通氧气的电极为负极B参加反响的氧气与C2H6的物质的量之比为72C放电一段时间后,KOH的物质的量浓度不变D电解质溶液中,CO向正极移动解析:选B。燃料电池中,燃料为负极,氧气为正极,A不正确;电池的总反响式为:C2H6O24KOH=2K2CO35H2O,由于KOH参与电极反响,且反响有H2O生成,所以KOH的物质的量浓度减小,C不正确;电解质溶液中,阴离子向负极移动,D不正确。5氢气燃烧生成液态水的热化学方程式是2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H572kJ·mol1。请答复以下问题:(1)生成物能量总和_(填“大于、“小于或“等于)反响物能量总和。(2)假设2mol氢气完全燃烧生成水蒸气,那么放出的热量_(填“>、“<或“)572kJ。(3)美国阿波罗宇宙飞船上使用了一种新型装置,其构造如下列图:a、b两个电极均由多孔的碳块组成。它的负极反响物为_,当正极消耗5.6L(标准状况)气体时,外电路转移的电子数为_。解析:(1)H2的燃烧反响为放热反响,所以反响物的总能量大于生成物的总能量。(2)根据热化学方程式可知,2mol氢气完全燃烧生成液态水,放出的热量为572kJ,由于液态水变为气态水需要吸收热,故生成气态水放出的热量小于572kJ。(3)在氢氧燃料电池中,根据化合价可判断,H2失去电子为负极,O2得电子为正极,正极反响为O22H2O4e=4OH,消耗5.6L氧气,转移的电子数为6.02×1023个。答案:(1)小于(2)<(3)H26.02×1023一、单项选择题1以下有关电池的说法不正确的选项是()A 上用的锂离子电池属于二次电池B铜锌原电池工作时,电子沿外电路从铜电极流向锌电极C甲醇燃料电池可把化学能转化为电能D锌锰干电池中,锌电极是负极解析:选B。锂离子电池可以充电后再次使用,属于二次电池,A项正确;铜锌原电池中铜为正极,故电流为由铜流向锌,而电子是由锌流向铜,B项错;电池的实质即是化学能转化成电能,C项正确;Zn失去电子生成Zn2,故作为负极,D项正确。2锌锰干电池在放电时,电池总反响方程式可以表示为Zn2MnO22NH=Zn2Mn2O32NH3H2O。在此电池放电时,正极(碳棒)上发生反响的物质是()AMnO2和NHBZn2和NHCZnD碳棒解析:选A。由锌锰干电池的总反响知,Zn为负极,MnO2为正极上发生反响的物质,NH为正极上的辅助反响物。3上海世博会有千辆氢氧燃料电池车上路,参看某种氢氧燃料电池原理图,以下说法不正确的选项是()A氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源B氢氧燃料电池是一种不需要将复原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置C氢氧燃料电池能量转换率比氢气直接燃烧高D氢氧燃料电池工作时,发出淡蓝色火焰解析:选D。氢氧燃料电池将化学能直接转化为电能,没有燃烧,所以不会发出淡蓝色火焰。解析:选D。根据原电池工作原理,负极上发生氧化反响,元素化合价会升高,所以在放电过程中被氧化的是Zn,即Zn为负极。5(2022年扬州高一检测)最早使用的化学电源是锌锰电池,即大家所熟悉的干电池,其结构如下列图。尽管这种电池的历史悠久,但对它的电化学过程尚未完全了解。一般认为,放电时,电池中的反响如下:E极:2MnO22H2O2e=2MnO(OH)2OHF极:Zn2NH4Cl2e=Zn(NH3)2Cl22H总反响式:2MnO2Zn2NH4Cl=2MnO(OH)Zn(NH3)2Cl2以下说法正确的选项是()AE极是电池的正极,发生的是氧化反响BF极是电池的负极,发生的是氧化反响C从结构上分析,锌锰电池应属于可充电电池D锌锰电池内部发生的氧化复原反响是可逆的解析:选B。锌锰干电池为一次电池,不能作为可充电电池,所以C、D错;E极得电子,发生复原反响,应该为电池的正极,同理F极为电池的负极,发生氧化反响,所以A项错,B项对。6(2022年无锡高一检测)普通水泥在固化过程中自由水分子减少并产生Ca(OH)2,溶液呈碱性。根据这一物理化学特点,科学家创造了电动势法测水泥初凝时间。此方法的原理如下列图,反响的总方程式为:2CuAg2O=Cu2O2Ag,以下有关说法正确的选项是()A普通水泥的主要成分是2CaO·SiO2,3CaO·SiO2和3CaO·Al2O3B测量原理示意图中,Ag2O为负极C正极的电极反响为:2Cu2OH2e=Cu2OH2OD电池工作时,OH向正极移动解析:选A。普通水泥的主要成分是硅酸二钙、硅酸三钙、铝酸三钙,A正确;在总反响中Ag2O作氧化剂,氧化剂在原电池中作正极,B错;原电池的正极得电子,C错;电池工作时电子由负极通过外电路流向正极,由电荷平衡可知,带负电荷的阴离子应该流向负极,D错。二、不定项选择题7(2022年龙岩高一检测)据报道,锌电池可能取代目前广泛使用的铅蓄电池,因为锌电池容量更大,而且没有铅污染。其电池反响为:2ZnO2=2ZnO,原料为锌粒、电解液和空气。那么以下表达正确的选项是()A锌为正极,空气进入负极反响B负极反响为Zn2e=Zn2C正极发生氧化反响D电解液肯定不是强酸解析:选BD。所以Zn作负极,负极发生氧化反响:Zn2e=Zn2。如果电解液是强酸,由于c(H)大,正极的反响是2H2e=H2,而不是O2得到电子。因此B、D项是正确的。8汽车的启动电源常用铅蓄电池。其结构如下列图,放电时的电池反响如下:PbO2Pb2H2SO4=2PbSO42H2O根据此反响判断以下表达中正确的选项是()APbO2是电池的负极BPb是负极CPbO2得电子,被氧化D电池放电时,溶液酸性减弱解析:选BD。根据电池反响知放电过程中铅失去电子,因此它是原电池的负极,故B项正确;PbO2在放电过程中得到电子被复原,所以它是原电池的正极;因此A、C两项错误;由于原电池放电的过程中消耗硫酸,所以溶液的酸性减弱,故D项正确。9美国圣路易斯大学科学家研制了一种新型的乙醇电池(DEFC),它用磺酸类质子(H)作溶剂,在200左右时供电,乙醇电池比甲醇电池效率高出32倍且更平安。电池总反响式为C2H5OH3O2=2CO23H2O,电池示意图如下列图。以下说法不正确的选项是()Aa为电池的负极Bb电极发生氧化反响C电池工作时电流由a极沿导线经灯泡再到b极D电池正极的电极反响为:4HO24e=2H2O解析:选BC。a极为通入乙醇的电极,该电极发生的电极反响为:C2H5OH3H2O12e=2CO212H,a极为电池的负极故A正确;b电极为电池的正极,电极反响为4HO24e=2H2O该电极发生复原反响,故B不正确而D正确;电池工作时,外电路电流由正极到负极,故电流由b极沿导线经灯泡再到a极,故C不正确。10(2022年高考大纲全国卷)如图是一种染料敏化太阳能电池的示意图。电池的一个电极由有机光敏染料(S)涂覆在TiO2纳米晶体外表制成,另一电极由导电玻璃镀铂构成,电池中发生的反响为:TiO2/STiO2/S*(激发态)TiO2/S*TiO2/SeI2e3I2TiO2/S3I2TiO2/SI以下关于该电池表达错误的选项是()A电池工作时,I离子在镀铂导电玻璃电极上放电B电池工作时,是将太阳能转化为电能C电池的电解质溶液中I和I的浓度不会减少D电池中镀铂导电玻璃为正极解析:选A。由题干所给电池中的反响可知,二氧化钛电极上的材料失去电子作太阳能电池的负极,那么镀铂导电玻璃为电池的正极,电解质中的I到铂电极上得电子转化为I,然后I到二氧化钛电极上将局部电子失去,再次转化为I,故整个过程中I、I浓度不会减少,综合题目中的四个方程式可知,该电池的能量转化过程为有机光敏染料吸收光能变为激发态,激发态在电池内部转化为电能后又恢复原态,如此循环。三、非选择题11据报道,最近摩托罗拉公司研制出了一种由甲醇和氧气以及强碱作电解质溶液的新型 电池,电量可达现用镍氢电池或锂电池的10倍,可连续使用一个月才充一次电。请答复以下问题:(1)甲醇是_极,电极反响是_。(2)电池反响的离子方程式是_。解析:CH3OH和O2在电池中,肯定是O2氧化CH3OH,CH3OH是负极反响物,O2是正极反响物。CH3OH被氧化生成CO2和H2O,电解质溶液中有强碱(OH),那么CO2要转化为CO。答案:(1)负CH3OH8OH6e=CO6H2O(2)2CH3OH3O24OH=2CO6H2O12将洁净的金属片A、B、C、D分别放置在浸有盐溶液的滤纸上面并压紧(如下列图)。在每次实验时,记录电压指针的移动方向和电压表的读数如下表所示:金属电子流动方向电压/VAAFe0.76BFeB0.18CCFe1.32DDFe0.28构成原电池两电极的金属活泼性相差越大,电压表读数越大。请判断:(1)A、B、C、D四种金属中活泼性最强的是_(用字母表示)。(2)假设滤纸改用NaOH溶液浸润一段时间后,那么在滤纸上能看到有白色物质析出,后迅速变为灰绿色,最后变成红褐色。那么滤纸上方的金属片为_(用字母表示),此时负极反响式为_。解析:(1)由电子流动方向可判断金属的相对活泼性,可知A、C、D的活泼性比Fe强,由电压大小判断出C最强。(2)由题意可知有Fe(OH)2生成,说明Fe作负极生成Fe2,那么可知金属片为B,负极反响:Fe2e=Fe2。答案:(1)C(2)BFe2e=Fe213熔融盐燃料电池具有高发电效率,因而受到重视。可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质,CO为负极燃气,空气与CO2的混合气体为正极助燃气,制得在650下工作的燃料电池。请完成有关的电池反响式:负极:2CO2CO4e=4CO2,正极:_,总电池反响式:_。解析:在原电池(包括燃料电池)中,正极发生复原反响,负极发生氧化反响。故O2氧化CO,CO在负极发生氧化反响,O2在正极发生复原反响。从反响机理上说,O2得电子形成O2,O2不稳定,与CO2结合为CO。一个原电池反响包括两个电极反响,合并两个电极反响即得总电池反响。解答此题时可以先判断总电池反响式为2COO2=2CO2,与负极反响式合并(去掉CO)即得到正极反响式O22CO24e=2CO。答案:O22CO24e=2CO2COO2=2CO214(1)设计出燃料电池使液化石油气氧化直接产生电流是新世纪最富有挑战性的课题之一。最近有人制造了一种燃料电池,一个电极通入空气,另一电极通入液化石油气(以C4H10表示),电池的电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2晶体,它在高温下能传导O2离子。该电池的负极反响为C4H1013O226e=4CO25H2O,那么该电池的正极反响式为_,电池工作时,固体电解质里的O2向_极移动。液化石油气燃料电池最大的障碍是氧化反响不完全而产生的_(填写物质的名称)堵塞电极的气体通道。(2)能源的紧缺在很大程度上制约了经济的开展,请你提出解决能源紧缺问题的两点建议_。解析:O2在正极应该得到电子,结合题意可知生成O2,或结合电子守恒由总方程式减去负极反响式可得正极反响式,正极生成O2,负极消耗O2,故O2向负极移动。答案:(1)O24e=2O2负固体碳(或炭粒)(2)寻找新能源,提高燃料的燃烧效率等