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1、2014 高考化学专题解析24 原电池化学电源( 时间： 45 分钟满分： 100 分) 考点题号原电池原理1、4、8、9 原电池原理的应用2、3、5、6、7、10、11 一、选择题 ( 本题共 7 个小题，每题6 分，共 42 分，每个小题只有一个选项符合题意) 1下列装置中，都伴随有能量变化，其中是由化学能转变为电能的是( )。解析A项是将电能转化成化学能；B项是将水的势能转化成电能；C项是将太阳能转化成热能。答案D 2.(2012 北京理综， 12) 人工光合作用能够借助太阳能，用 CO2和 H2O 制备化学原料。如图是通过人工光合作用制备HCOOH 的原理示意图，下列说法不正确的是(
2、)。A该过程是将太阳能转化为化学能的过程B催化剂 a 表面发生氧化反应，有O2产生C催化剂 a 附近酸性减弱，催化剂b 附近酸性增强D催化剂 b 表面的反应是CO22H2e=HCOOH 解析电池总反应式为：2CO22H2O =光能催化剂2HCOOHO2。负极： 2H2O 4e=O2 4H，正极： CO22H2e=HCOOH。A 项，能量转换过程是太阳能先转化为电能，再转化为化学能；C项，催化剂a附近生成H，酸性增强，催化剂 b 附近消耗H，酸性减弱，故C项错误。答案C 3(2013惠州模拟)镁/H2O2酸性燃料电池采用海水作电解质( 加入一定量的酸) ，下列说法正确的是 ( ) 。名师资料总结
3、 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 9 页 - - - - - - - - - A电池总反应为Mg H2O2=Mg(OH)2B正极发生的电极反应为H2O22H2e=2H2O C工作时，正极周围海水的pH减小D电池工作时，溶液中的H向负极移动解析根据镁与H2O2两种物质的性质， 容易知道负极发生镁失电子的反应，正极发生 H2O2得电子的反应，电解质呈酸性，故电池总反应为Mg H2O22H=Mg22H2O；正极消耗H，pH增大；原电池中阳离子向正极移动，故溶液中的H向正极移动
4、。答案B 4(2013资阳模拟) 如图甲是Zn 和 Cu形成的原电池，某实验兴趣小组做完实验后，在读书卡上的记录如图乙所示，则卡片上的描述合理的是 ( ) 。卡片号： 2 2012.8.15 实验后的记录：Cu为阳极， Zn为阴极Cu极上有气泡产生S Ooal(2,4)向 Cu极移动若有 0.5 mol电子流经导线，则可产生0.25 mol气体电子的流向是： Cu 导线 Zn正极反应式：Cu2e=Cu2图乙A BC D解析中 Cu 为正极， Zn 为负极，中SO24向负极移动，中电子的流向是：Zn导线Cu ，中正极反应式：2H2e=H2，故错。答案B 5(2012泸州模拟) 某航空站安装了一台
5、燃料电池，该电池可同时提供电和水蒸气。所用名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 9 页 - - - - - - - - - 燃料为氢气， 电解质为熔融的碳酸钾。已知该电池的总反应为2H2O2=2H2O ，正极反应为 O22CO2 4e=2CO23，则下列推断正确的是 ( ) 。A负极反应为H22OH2e=2H2O B该电池可在常温或高温时进行工作，对环境具有较强的适应性C该电池供应2 mol 水蒸气，同时转移2 mol 电子D放电时负极有CO2生成解析由总反应式
6、减去正极反应式得到负极反应式：2H22CO234e=2H2O 2CO2，则可判断负极有CO2生成， A项错误， D项正确。该电池使用的电解质是熔融的碳酸钾，在常温下无法工作，B错误。该电池供应2 mol 水蒸气时，转移的电子为4 mol ，C错误。答案D 6(2013石家庄调研) 某新型电池，以NaBH4(B 的化合价为3 价) 和 H2O2作原料，该电池可用作深水勘探等无空气环境电源，其工作原理如图所示。下列说法正确的是( )。A电池工作时Na从 b 极区移向a 极区B每消耗 3 mol H2O2，转移 3 mol eCb 极上的电极反应式为：H2O22e2H=2H2O Da 极上的电极反应
7、式为：BH48OH8e=BO26H2O 解析该电池工作时，a 电极反应式为BH48OH8e=BO26H2O ；b 电极反应式为4H2O28e=8OH；随着不断放电，a 极负电荷减少，b 极负电荷增多，故Na从 a 极区移向 b极区；每消耗3 mol H2O2转移 6 mol e，故 A 、B、C错误， D正确。答案D 7(2013天津六校联考) 如图装置是一种可充电电池，装置为电解池。装置的离子交换膜只允许Na通过，已知电池充放电的化学方程式为：2Na2S2NaBr3放电充电Na2S4 3NaBr ， 当 闭 合 开 关K 时 ， X 电 极 附 近 溶 液 变 红 。 下 列 说 法 正确
8、的 是( )。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 9 页 - - - - - - - - - A闭合开关 K时，钠离子从右到左通过离子交换膜B闭合开关K时，负极反应式为：3NaBr2e=NaBr32NaC闭合开关K时， X电极反应式为：2Cl2e=Cl2D闭合开关K时，当有 0.1 mol Na通过离子交换膜时，X电极上放出标准状况下气体1.12 L 解析“当闭合开关K时，X电极附近溶液变红”说明X是阴极， Y为阳极， 则电池的左侧是负极。在原电池中阳离子向正
9、极移动，故 A错；NaBr33NaBr，溴元素的化合价降低， 是得到电子而不是失去，故 B错； X极是阴极，发生的电极反应式为： 2H2e=H2，故 C 错；“当有0.1 mol Na通过离子交换膜时”说明转移了0.1 mol电子，则X电极生成 0.05 mol H2，在标准状况下体积为1.12 L ，故 D正确。答案D 二、非选择题 ( 本题共 4 个小题，共58 分) 8(10 分) 某研究性学习小组欲探究原电池的形成条件，按如图所示装置进行实验并得到下表实验结果：实验序号A B 烧杯中的液体灵敏电流计指针是否偏转1 Zn Zn 乙醇无2 Zn Cu 稀硫酸有3 Zn Zn 稀硫酸无4 Z
10、n Cu 苯无5 Cu C 氯化钠溶液有6 Mg Al 氢氧化钠溶液有名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 9 页 - - - - - - - - - 分析上述实验，回答下列问题：(1) 实验 2 中电流由 _极流向 _极( 填“A”或“ B”) 。(2) 实验 6 中电子由 B极流向 A极，表明负极是_( 填“镁”或“铝” ) 电极。(3) 实验 5 表明 _。A铜在潮湿空气中不会被腐蚀B铜的腐蚀是自发进行的(4) 分析上表有关信息，下列说法不正确的是_。A相
11、对活泼的金属一定作负极B失去电子的电极是负极C烧杯中的液体必须是电解质溶液D原电池中，浸入同一电解质溶液中的两个电极，是活泼性不同的两种金属( 或其中一种非金属 ) 解析(1) 电流是由正极流向负极，实验2 中，Cu为正极， Zn 为负极； (2) 电子由负极流向正极， 实验 6 中电子由B极流向 A极，表明负极是B(Al) ；(3) 实验 5 是铜的吸氧腐蚀，说明铜的腐蚀是自发进行的；(4) 判断原电池负极时，不能简单地比较金属的活动性，要看反应的具体情况，如Al 在强碱性溶液中比Mg更易失电子， Al 作负极， Mg作正极；在原电池中负极失去电子，发生氧化反应；必须有电解质溶液，形成闭合回
12、路；活泼性不同的两种金属，或一种金属和一种能导电的非金属都可以作电极。答案(1)B A (2) 铝(3)B (4)A 9(16 分) (2012绵阳一模 ) 如图是一个化学过程的示意图。已知甲池的总反应式为2CH3OH3O24KOH=2K2CO3 6H2O 请回答：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 9 页 - - - - - - - - - (1)甲 池 是 _ 池 ， 通 入O2的 电 极 作 为 _ 极 ， 电 极 反 应 式 为_ 。(2)乙 池 是
13、_ 池 ， A电 极 名 称 为 _ 极 ， 电 极 反 应 式 为_ _ 。乙池中的总反应离子方程式为_ ，溶液的 pH_(填“增大”、“减小”或“不变”) 。(3) 当乙池中B(Ag)极的质量增加5.40 g 时，甲池中理论上消耗O2_mL(标准状况下) 。解析(3) 利用电子守恒找出关系式：4AgO2，V(O2) 14n(Ag) 22.4 L mol 1145.40 g108 gmol122.4 L mol 10.28 L ，即 280 mL。答案(1) 原电正O22H2O4e=4OH(2) 电解阳4OH 4e=O2 2H2O 4Ag 2H2O=电解4Ag O2 4H减小(3)280 1
14、0 (16分)(2012 长春高中毕业班调研) 碘被称为“智力元素”，科学合理地补充碘可防止碘缺乏病。碘酸钾(KIO3) 是国家规定的食盐加碘剂，它的晶体为白色，可溶于水。碘酸钾在酸性介质中与过氧化氢或碘化物作用均生成单质碘。以碘为原料，通过电解制备碘酸钾的实验装置如图所示。1. 惰性电极2. 直流电源3. 离子交换膜4. 冷却水(1) 碘是 _( 填颜色 ) 固体物质，实验室常用 _的方法来分离提纯含有少量杂质的固体碘。(2) 电解前，先将一定量的精制碘溶于过量氢氧化钾溶液，溶解时发生反应：3I2 6KOH=5KI KIO3 3H2O，将该溶液加入阳极区。另将氢氧化钾溶液加入阴极区，电解槽用
15、水冷却。电解时，阳极上发生反应的电极反应式为名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 9 页 - - - - - - - - - _ ；每生成 1 mol KIO3，电路中通过的电子的物质的量为_。(3) 电解过程中，为确定电解是否完成，需检验电解液中是否有I。请设计一个检验电解液中是否有I的实验方案，并按要求填写下表。要求：所需药品只能从下列试剂中选择，实验仪器及相关用品自选。试剂：淀粉溶液、淀粉 -KI试纸、过氧化氢溶液、稀硫酸。实验方法实验现象及结论(4) 电
16、解完毕，从电解液中得到碘酸钾晶体的实验过程如下：阳极电解液蒸发浓缩 过滤洗涤 碘酸钾晶体步骤的操作名称是_，步骤的操作名称是_。步骤洗涤晶体的目的是_ _ 。解析(1) 碘是紫黑色固体， 实验室常利用碘易升华的特性来分离提纯含有少量杂质的固体碘。 (2) 电解时，溶液中的阴离子(I、IO3、OH) 向阳极移动，因为I的还原性最强，所以 I在阳极失电子被氧化为单质碘：2I2e=I2。生成的I2再与 KOH溶液反应生成 KIO3： 3I26KOH=5KI KIO33H2O ，如此循环，最终I都转化为KIO3。1 mol I转化成 1 mol IO3时，转移6 mol 电子。 (3) 阳极区溶液中会
17、含有IO3，如果其中含有I，在酸性条件下，IO3和 I会反应生成单质碘：IO35I6H=3I23H2O。据此可设计实验：取少量阳极区溶液于试管中，加入几滴稀硫酸和淀粉溶液，如果溶液变蓝，则说明其中含有I，否则没有I。 (4) 阳极电解液经过蒸发浓缩、冷却结晶后可得到碘酸钾晶体，过滤得到的碘酸钾晶体中含有KOH等杂质，需要进行洗涤除杂；洗涤后的晶体经干燥即得到纯净干燥的碘酸钾晶体。答案(1) 紫黑色升华(2)2I 2e=I2( 或 I6OH 6e=IO33H2O) 6 mol (3) 实验方法实验现象及结论取少量阳极区电解液于试管中，加稀硫酸酸如果不变蓝，说明无I( 如果变蓝，说明有I名师资料总
18、结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 9 页 - - - - - - - - - 化后加入几滴淀粉试液，观察是否变蓝) (4) 冷却结晶干燥洗去吸附在碘酸钾晶体上的氢氧化钾等杂质11 (16分)(2013 日照二诊) 第三代混合动力车，可以用电动机、内燃机或二者结合推动车辆。汽车上坡或加速时，电动机提供推动力，降低汽油的消耗；在刹车或下坡时，电池处于充电状态。(1) 混合动力车的内燃机以汽油为燃料，汽油( 以辛烷 C8H18计) 和氧气充分反应， 生成 1 mol水蒸气放
19、热569.1 kJ。则该反应的热化学方程式为_ 。(2) 混合动力车目前一般使用镍氢电池，该电池中镍的化合物为正极，储氢金属( 以 M表示) 为负极， 碱液 (主要为 KOH) 为电解质溶液。镍氢电池充放电原理示意如图，其总反应式为H22NiOOH放电充电2Ni(OH)2。根据所给信息判断，混合动力车上坡或加速时，乙电极周围溶液的pH_( 填“增大”、“减小”或“不变”) ，该电极的电极反应式为_ 。(3)Cu2O 是一种半导体材料，可通过如图所示的电解装置制取，电解总反应式为2CuH2O=通电Cu2OH2，阴极的电极反应式是_ 。用镍氢电池作为电源进行电解，当电池中有1 mol H2被消耗时
20、，Cu2O 的理论产量为_g。(4) 远洋轮船的钢铁船体在海水中易发生电化学腐蚀中的_腐蚀。为防止这种腐蚀，通常把船体与浸在海水里的Zn 块相连，或与像铅酸蓄电池这样的直流电源的_( 填“正”或“负” ) 极相连。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 9 页 - - - - - - - - - 解析(2) 混合动力车上坡或加速时需要动力，故反应为原电池放电反应，即乙电极为正极，发生反应NiOOH H2Oe=Ni(OH)2 OH，故乙电极周围溶液的pH增大。 (3
21、) 电解池的阴极发生还原反应，即2H2e=H2。当电池中有1 mol H2被消耗时有2 mol电子转移，根据电子守恒可知Cu2O的理论产量为144 g。(4) 钢铁船体在海水中发生吸氧腐蚀，可利用牺牲阳极保护法或外加电源阴极保护法防止其被腐蚀。答案(1)C8H18(l)252O2(g)=8CO2(g) 9H2O(g) H5 121.9 kJ mol1(2) 增大NiOOH H2Oe=Ni(OH)2OH(3)2H 2e=H2144 (4) 吸氧负名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 9 页 - - - - - - - - -