2022年新高中化学第四章电化学基础4-2化学电源b测试新人教版选修4 .pdf

1 / 8新高中化学第四章电化学基础4-2 化学电源 b 测试新人教版选修4 基础中档稍难常见的化学电源1、2 4、6、9 电极方程式的书写3、5 7、8、10 综合提升11 12 1. 废电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程。其首要原因是( ) A为了利用电池外壳的金属材料B防止汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染C不使电池中渗泄的电解液腐蚀其他物品D回收其中的石墨电极解析：废电池中汞、 镉和铅等重金属离子能对土壤和水源造成污染，必须进行集中处理。答案： B 2可用于电动汽车的铝空气燃料电池，通常以NaCl 溶液或 NaOH溶液为电解液，铝合金为负极，空气电极为正极。以下说法正确的选项是( ) A以 NaCl 溶液或 NaOH 溶液为电解液时，正极反应都为：O22H2O 4e=4OHB以 NaOH 溶液为电解液时，负极反应为：Al 3OH3e=Al(OH)3C以 NaOH 溶液为电解液时，电池在工作过程中电解液的pH保持不变D电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极解析： B项，以 NaOH 为电解液时，不应生成Al(OH)3沉淀，而应生成AlO2。C项，电解液的 pH应减小。 D项，电子通过外电路从负极流向正极。答案： A 3燃料电池是燃料( 例如 CO 、H2、CH4等) 跟氧气或空气起反应，将此反应的化学能转化为电能的装置， 电解质溶液通常是KOH溶液。以下关于甲烷燃料电池的说法不正确的选项是( ) A负极反应式为CH410OH8e=CO237H2O B正极反应式为2O24H2O 8e=8OHC随着不断放电，电解质溶液碱性不变D甲烷燃料电池的能量利用率比甲烷燃烧的能量利用率大解析： A、B两项是正确的；综合A、B两项知 C项不正确；根据能量转化的规律，燃烧时产生的热能是不可能全部转化为功的，能量利用率不高， 而电能转化为功的效率要大得多，D项正确。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 8 页2 / 8答案： C 42014模拟 硼化钒 (VB2) 空气电池是目前储电能力最高的电池，电池示意图如下图，该电池工作时发生反应4VB2 11O2 4B2O32V2O5。以下说法正确的选项是( ) A电极 a 为电池负极B图中选择性透过膜只能让阳离子选择性透过C电子由VB2极经 KOH溶液流向电极a DVB2极发生的电极反应为2VB222OH22e=V2O52B2O311H2O 解析： 根据原电池反应和氧化复原反应原理知，电极a 为正极， A错误；题图中选择性透过膜只能让阴离子选择性透过，B错误；电子由VB2极经负载流向电极a，C错误；根据总反应和电子转移情况可知D正确。答案： D 5研究人员最近发明了一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差异进行发电，在海水中电池总反应可表示为5MnO2 2Ag 2NaCl=Na2Mn5O10 2AgCl。以下“水”电池在海水中放电时的有关说法正确的选项是( ) A正极反应式：Ag Cle=AgCl B每生成1 mol Na2Mn5O10转移 2 mol 电子CNa不断向“水”电池的负极移动DAgCl 是复原产物解析： 此题考查电化学，意在考查电极反应式的书写、电子转移情况和溶液中离子的移动情况。电池的正极得电子，A项错误；阳离子向正极移动，C项错误； Ag化合价升高形成AgCl，AgCl 是氧化产物，D项错误。答案： B 6将两个铂电极插入KOH 溶液中，向两极分别通入CH4和 O2，即可构成CH4燃料电池。已知通入CH4一极的电极反应式是CH410OH=CO237H2O8e；通入O2一极的电极反应式是 O22H2O4e=4OH。以下有关表达中，不正确的选项是( ) 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 8 页3 / 8A通入 CH4的电极为负极B正极发生氧化反应C溶液中的OH向负极移动D工作一段时间后应补充KOH 解析： 该燃料电池正极发生复原反应，B 不正确。根据题中电极反应式知CH4发生氧化反应，通入CH4的电极为负极，A 正确；原电池工作时，电解质溶液中阴离子移向负极，C正确；该电池总反应为CH42O22OH=CO233H2O ，工作时消耗KOH ，D正确。答案： B 7某化学小组设想将汽车尾气中的NO 、NO2转化为重要的化工原料HNO3，其原理如下图，其中A、B为多孔材料。以下说法正确的选项是( ) A通入含NO 、NO2的汽车尾气的一极为电池的正极B电池工作时，H向 A极移动C当有 11.2 L O2参加反应，电路中转移2 mol 电子DA极发生的反应之一：NO2eH2O=2HNO3解析： 此题主要考查了原电池知识，意在考查考生的理解能力和判断能力。通入汽车尾气的一极为电池的负极，A项错误；电池工作时，阳离子向正极移动，B项错误；未指明氧气所处的状态， 无法计算其物质的量，故电路中转移电子的物质的量也无法计算，C项错误；D项正确。答案： D 8TiO2在光照射下可使水分解：2H2O=TiO2光2H2 O2，该过程类似植物的光合作用。以下图是光照射下TiO2分解水的装置示意图。以下表达正确的选项是( ) 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 8 页4 / 8A该装置可以将光能转化为电能，同时也能将其转化为化学能BTiO2电极上发生的反应为2H2e=H2C该装置工作时，电流由TiO2电极经 R流向铂电极D该装置工作时，TiO2电极附近溶液的pH变大解析： 该装置光分解水是将光能转化为化学能，发生氧化复原反应生成氢气和氧气，电子的转移经过R，又将化学能转化为电能；铂电极上生成氢气的反应为2H2e=H2；TiO2电极上生成氧气的反应为4OH4e=2H2O O2，所以 TiO2电极附近溶液的pH减小；电子由 TiO2电极经 R流向铂电极，电流流动方向相反。答案： A 9飞船上使用的氢氧燃料电池的两个电极均由多孔性碳制成。通入的气体由空隙中逸出，并在电极外表放电，总反应式为2H2O2=2H2O。(1) 以 KOH溶液为电解质构成燃料电池，则负极通入_，电极反应式为_，正极通入 _，电极反应式为_。(2) 如把 KOH溶液改为稀H2SO4作电解质，则电极反应式负极为_，正极为_。(3) 如把KOH溶 液改 为熔 融氧 化物 (ZrO2和Y2O3) 作 电解 质则电极反 应式 负极 为_，正极为 _。解析： 根据原电池的反应原理，氢氧燃料电池总反应式为2H2O2=2H2O ，因原电池负极被氧化，正极被复原，即H2被氧化，通入H2的电极为负极；O2被复原，即通入O2的电极为正极。答案： (1)H22H24OH4e=4H2O O2O22H2O 4e=4OH(2)2H24e=4HO24H4e=2H2O (3)2H24e2O2=2H2O O2 4e=2O210请仔细观察以下四种装置的构造示意图，完成以下问题。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 8 页5 / 8图 1 锌锰电池图 2 碱性锌锰电池图 3 铅硫酸蓄电池图 4 锌银纽扣电池(1) 碱性锌锰电池的总反应式：Zn2MnO22H2O=2MnOOHZn(OH)2，则负极的电极反应式： _ 。(2) 碱性锌锰电池比普通锌锰电池( 干电池 ) 性能好，放电电流大。试从影响反应速率的因素分析其原因是_。(3) 铅硫酸蓄电池放电过程中，H2SO4浓度 _( 填“变大”“变小”或“不精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 8 页6 / 8变”) ，充电时阴极的电极反应式为_。(4) 锌银纽扣电池在工作过程中_( 填物质名称 ) 被复原。解析： 此题考查了电化学知识，意在考查考生对电化学知识的掌握情况。(1) 原电池的负极发生氧化反应，根据元素化合价变化知锌失电子，负极的电极反应式为Zn2OH2e=Zn(OH)2。(2) 碱性锌锰电池用锌粉替代了原锌锰电池的锌壳，增大了反应物的接触面积，加快了反应速率，故放电电流大。 (3) 铅蓄电池在放电过程中消耗硫酸，所以硫酸浓度变小，充电时阴极PbSO4得电子生成Pb，发生反应PbSO42e=Pb SO24。(4) 锌银纽扣电池中锌作负极，氧化银作正极，正极发生复原反应，即氧化银被复原。答案： (1)Zn 2OH 2e=Zn(OH)2(2) 碱性锌锰电池用锌粉替代了原锌锰电池的锌壳，增大了反应物的接触面积，加快了反应速率，故放电电流大( 合理答案均可 ) (3) 变小PbSO42e=Pb SO24(4) 氧化银11原电池原理广泛应用于科技、生产和生活中，请答复以下问题：(1) 肼(N2H4) 又称联氨， 是一种可燃性的液体，可用作火箭燃料。肼空气燃料电池是一种碱性燃料电池，产物无污染，电解质溶液是20% 30% 的 KOH溶液。肼空气燃料电池放电 时 ， 正 极 的 电 极 反 应 式 是 _ ； 负 极 的 电 极 反 应 式 是_。(2) 有人设想寻求合适的催化剂和电极材料，以N2、H2为电极反应物，以HClNH4Cl 为电 解 质 溶 液 制 造新 型 燃料 电 池 。试 写 出 该 电 池的 正 极 反应 式_ 。(3) 请运用原电池原理设计实验，验证Cu2、Fe3氧化性的强弱。请画出实验装置图并写出电极反应式。_ 。解析： (1) 氧气在正极上发生复原反应生成氢氧根离子，肼在负极上被氧化转化为无污染的氮气和H2O。(2) 相当于氮气和氢气先合成氨，然后结合盐酸生成氯化氨。(3) 三价铁离子能够氧化铜生成铜离子，从而设计成原电池证明该结论。答案： (1)O22H2O4e=4OHN2H44OH4e=N2 4H2O (2)N28H6e=2NH4(3) 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 8 页7 / 8正极反应： 2Fe32e=2Fe2负极反应： Cu2e=Cu212某化学兴趣小组为了探索Al 电极在原电池中的作用，设计并进行了以下一系列实验，实验结果记录如下：编号电极材料电解质溶液电流计指针偏转方向1 Mg Al 稀盐酸偏向 Al 2 Al Cu 稀盐酸偏向 Cu 3 Mg Al NaOH 溶液偏向 Mg 根据上表中的实验现象完成以下问题：(1) 实验 1、 2 的 Al 所作的电极是否相同？_，由此说明在原电池中金属铝作正极还是负极与 _有关。(2) 写出实验2 中的电极反应式和电池总反应方程式。铝电极铜电极电池总反应(3) 实验 3 中的铝作正极还是负极？_，为什么？_ 。(4) 实验 3 的结果引起了兴趣小组的重视，他们以 Al 、Zn 为电极材料， 浓硝酸为电解质溶液组成了一套装置，请结合实验3 的结果推断电流计指针的偏转方向应为_，原因是_ 。(5) 根据实验结果总结：在原电池中金属铝作正极还是负极受到哪些因素的影响？_ _。解析： 实验 1 中 Mg活泼，故 Mg作负极；实验2 中 Al 活泼，故Al 作负极；实验3 中Mg虽比 Al 活泼，但Mg不能与 NaOH 溶液反应，而Al 可与 NaOH 溶液反应，故Al 作负极；新加实验中Al 虽比 Zn 活泼，但常温下，Al 遇浓硝酸发生钝化，阻止内部的金属继续与酸反应，故Zn 为负极。答案： (1) 不相同 电极材料的活泼性精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 8 页8 / 8(2)Al 3e=Al32H2e=H22Al 6HCl=2AlCl3 3H2(3) 负极因为 Mg虽比 Al 活泼，但Mg不能与 NaOH 溶液反应，而Al 可与 NaOH 溶液反应，故 Al 作负极(4) 偏向 Al Al虽比 Zn 活泼，但常温下，Al 遇浓硝酸钝化，阻止内部的金属继续与酸反应，故Zn 为负极，电流计指针偏向铝(5) 与另一电极材料的活泼性、电解质溶液的酸碱性以及电解质溶液的氧化性强弱等因素有关精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 8 页