2021版化学名师讲练大一轮复习鲁科新高考地区专用版题组训练过关：第6章 考点2 6-2　原电池　化学电源

2021版化学名师讲练大一轮复习鲁科新高考地区专用版题组训练过关：第6章 考点2 6-2　原电池　化学电源

温馨提示：‎ ‎ 此套题为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，答案解析附后。关闭Word文档返回原板块。‎ 题组训练过关 ‎ 一次电池 ‎1.研究人员最近发现了一种“水”电池,这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电,在海水中电池总反应可表示为5MnO2+2Ag+2NaClNa2Mn5O10+‎ ‎2AgCl,下列“水” 电池在海水中放电时的有关说法正确的是 (　　)‎ A.正极反应式:Ag+Cl--e-AgCl B.每生成1 mol Na2Mn5O10转移2 mol电子 C.Na+不断向“水”电池的负极移动 D.AgCl是还原产物 ‎【解析】选B。A、根据总反应:5MnO2+2Ag+2NaClNa2Mn5O10+2AgCl,可知,Ag的化合价升高,被氧化,为原电池的负极,错误;B、反应方程式中5MnO2得电子生成Na2Mn5O10,化合价共降低了2价,所以每生成1 mol Na2Mn5O10转移2 mol电子,正确;C、在原电池中阴离子向负极移动,阳离子向正极移动,错误;D、Ag的化合价升高,被氧化,AgCl是氧化产物,错误。‎ ‎2.(2020·漳州模拟)锂亚硫酰氯(Li/SOCl2)电池是实际应用电池系列中比能量最高的一种电池,剖视图如图所示,一种非水的LiAlCl4的SOCl2溶液为电解液。亚硫酰氯既是电解质,又是正极活性物质,‎ 其中碳电极区的电极反应式为2SOCl2+4e-4Cl-+S+SO2↑,该电池工作时,下列说法错误的是 (　　)‎ A.锂电极区发生的电极反应:Li-e-Li+‎ B.放电时发生的总反应:4Li+2SOCl24LiCl+SO2↑+S C.锂电极上的电势比碳电极上的低 D.若采用水溶液代替SOCl2溶液,电池总反应和效率均不变 ‎【解析】选D。锂电池中锂为电池的负极,失电子生成锂离子,反应式:Li-e-Li+,A正确;放电时的总反应式为电池正负极得失电子总数相等时电极反应相加,4Li+2SOCl24LiCl+SO2↑+S,B正确;锂电极为电池的负极,负极的电势比正极低,C正确;若采用水溶液代替SOCl2溶液,锂电极则与水反应生成氢氧化锂,造成电极的损耗,D错误。‎ ‎【加固训练】‎ ‎　　Li-FeS2电池是目前电池中综合性能最好的一种电池,其结构如图所示。已知电池放电时的反应为4Li+FeS2Fe+2Li2S。下列说法正确的是(　　)‎ A.Li为电池的正极 B.电池工作时,Li+向负极移动 C.正极的电极反应式为FeS2+4e-Fe+2S2-‎ D.将熔融的LiCF3SO3改为LiCl的水溶液,电池性能更好 ‎【解析】选C。A项,由S发生氧化反应,可知Li为电池负极;B项,电池工作时,阳离子(Li+)移向正极;D项,由于2Li+2H2O2LiOH+H2↑,故不能用LiCl的水溶液作为电解质溶液。‎ 二次电池 ‎3.一种正投入生产的大型蓄电系统如图所示。放电前,被交换膜隔开的电解质为Na2S2和NaBr3,放电后分别变为Na2S4和NaBr。下列叙述正确的是 (　　)‎ A.放电时,负极的电极反应式为2-2e-‎ B.充电时,阳极的电极反应式为3Br--2e-B C.放电时,Na+经过离子交换膜,由b池移向a池 D.充电时,M接电源负极,N接电源正极 ‎【解析】选C。放电时,负极反应为2Na2S2-2e-Na2S4+2Na+,A错误;充电时,阳极反应为3NaBr-2e-NaBr3+2Na+,B错误;在原电池中,阳离子移向正极,Na+经过离子交换膜,由b池移向a池,C正确;充电时,‎ 阳极反应为3NaBr-2e-NaBr3+2Na+,所以充电时,M接电源正极,N接电源负极,D错误。‎ ‎【加固训练】‎ ‎　　(双选)某新型锂空气二次电池放电情况如图所示,关于该电池的叙述正确的是 (　　)‎ A. 电解液应选择可传递Li+的水溶液 B. 充电时,应将锂电极与电源负极相连 C. 放电时,空气电极上发生的电极反应为2Li++O2+2e-Li2O2‎ D. 充电时,若电路中转移0.5 mol电子,空气电极的质量将减少‎3.5 g ‎【解析】选BC。A、Li易与水反应,所以电解液不能选择可传递Li+的水溶液,故A错误; ‎ B、充电时,电池的负极连接电源的负极,所以应将锂电极与电源负极相连,故B正确; ‎ C、放电时,空气中的氧气作为正极反应物,正极上是氧气得电子的还原反应,反应式为2Li++O2+2e-Li2O2,故C正确; D、充电时,空气电极反应式为Li2O2-2e-2Li++O2,若电路中转移0.5 mol电子,空气电极的质量将减少(3.5+0.25×32)g,故D错误。‎ ‎【归纳提升】‎ ‎1.二次电池的解题思路 ‎2.二次电池电极反应式的书写方法 ‎(1)先标出原电池总反应式电子转移的方向和数目,指出参与负极和正极反应的物质。‎ ‎(2)写出一个比较容易书写的电极反应式(书写时一定要注意电极产物是否与电解质溶液共存)‎ ‎(3)在电子守恒的基础上,总反应式减去写出的电极反应式即得另一电极反应式。‎ ‎(4)充电的电极反应与放电的电极反应过程相反。‎ 燃料电池 ‎4.某科研机构研发了一种以氢气为原料的新型化学电源,该电源的两个电极上分别会消耗和生成氢气,其原理如图所示,下列说法正确的是 (　　)‎ A.电极a上发生的反应为4OH--4e-O2↑+2H2O B.电源工作时若不补充电解质两侧溶液都逐渐转化为NaClO4溶液 C.电子从多孔电极b经导线流向多孔电极a D.该电源投入商用的主要难关是低成本氢气的大量获取 ‎【解析】选B。两个电极分别会消耗和生成氢气,根据电极a表面OH-转化为H2O可知电极a为负极,电极反应式为H2-2e-+2OH-2H2O,电极b的电极反应式为2H++2e-H2,A错误;电源工作时左侧不断消耗OH-,右侧不断消耗H+,Na+通过阳离子交换膜从左侧进入右侧,因此若不补充电解质两侧溶液都逐渐转化为NaClO4溶液,B正确;电子从多孔电极a经导线流向多孔电极b,C错误;理论上该电源两极消耗和生成的氢气的量相等,不需要消耗大量氢气,D错误。‎ ‎【加固训练】‎ ‎　　某种熔融碳酸盐燃料电池以Li2CO3、K2CO3为电解质、以CH4为燃料时,该电池工作原理如图。下列说法正确的是 (　　)‎ A.a为CH4,b为CO2‎ B.C向正极移动 C.此电池在常温下也能工作 D.正极的电极反应式为O2+2CO2+4e-‎‎2C ‎【解析】选D。电极反应式如下:‎ 负极:CH4-8e-+‎4C5CO2+2H2O 正极:2O2+8e-+4CO2‎‎4C 根据图示中电子的移向,可以判断a处通入甲烷,b处通入空气,C应移向负极,由于电解质是熔融盐,因此此电池在常温下不能工作。‎ ‎5.二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高等优点,其能量密度高于甲醇直接燃料电池(5.93 kW·h·kg-1)。若电解质为酸性,二甲醚直接燃料电池的负极反应为____________________,一个二甲醚分子经过电化学氧化,可以产生____________个电子的电量;该电池的理论输出电压为1.20 V,能量密度E=__________________(列式计算,能量密度=电池输出电能/燃料质量,1 kW·h ‎=3.6×106 J)。 ‎ ‎【解析】电解质为酸性时,二甲醚(CH3OCH3)在燃料电池的负极上发生氧化反应,生成CO2和H+,CH3OCH3中碳元素的化合价为-2,CO2中碳元素的化合价为+4,所以 ‎1 mol CH3OCH3失去12 mol电子,负极反应为CH3OCH3+3H2O-12e-‎ ‎2CO2+12H+。第三空严格上说是物理和化学的综合问题。假设燃料二甲醚为‎1 kg,则我们只要知道电池的输出电能就能算出能量密度。‎1 kg二甲醚的物质的量为,‎ ‎1 kg二甲醚产生的电量为×12 mol电子的电量。法拉第常数代表每摩尔电子所携带的电荷,那么‎1 kg二甲醚所产生的电荷为×12×‎ ‎96 ‎500 C·mol-1。根据电能公式W=UQ算出电能,再求出能量密度即可,且由此式得出的结果单位为J,要换算为kW·h。‎ 答案:CH3OCH3+3H2O-12e-2CO2+12H+　12‎ ‎÷(3.6×106 J·kW-1·h-1)≈8.39 kW·h·kg-1‎ ‎【加固训练】‎ ‎　　(2020·临川模拟)中国科学家用蘸墨汁书写后的纸张作为空气电极,设计并 组装了轻型、柔性、能折叠的可充电锂空气电池如下左图,电池的工作原理如下 右图。下列有关说法正确的是 (　　)‎ A.放电时,纸张中的纤维素作为锂电池的负极 B.充电时,若阳极放出1 mol O2,则有4 mol e-回到电源正极 C.开关K闭合给锂电池充电,X为直流电源负极 D.放电时,Li+由正极经过有机电解质溶液移向负极 ‎【解析】选C。A.纤维素不导电,石墨导电,故放电时,纸张表面墨汁书写后留下的石墨作电池正极,A错误。B.充电时为电解池,若阳极放出1 mol O2,则失去4 mol e-,阴极得4 mol e-,故B错误;C.充电时,直流电源阴极与电池负极(金属锂)相连,故X为直流电源负极,C正确。D.原电池放电时,电解质中的Li+移向正极,D错误。‎ ‎1.燃料电池的解题模板 ‎2.书写燃料电池电极反应式的三大步骤 ‎(1)先写出燃料电池总反应式 一般都是可燃物在氧气中的燃烧反应方程式。但由于燃烧产物还可能与电解质溶液反应,燃烧产物与电解质溶液反应的方程式与其相加得总反应方程式。‎ ‎(2)再写出燃料电池正极的电极反应式 由于燃料电池正极一般都是O2得到电子发生还原反应,基础反应式为O2+4e-2O2-。‎ ‎①电解质为固体时,O2-可自由通过,正极的电极反应式为O2+4e-2O2-。‎ ‎②电解质为熔融的碳酸盐时,正极的电极反应式为O2+2CO2+4e-‎2C。‎ ‎③当电解质为中性或碱性环境时,正极的电极反应式为O2+4e-+2H2O4OH-;‎ ‎④当电解质为酸性环境时,正极的电极反应式为O2+4e-+4H+2H2O。‎ ‎(3)最后写出燃料电池负极的电极反应式 燃料电池负极的电极反应式=燃料电池总反应式-燃料电池正极的电极反应式。在利用此法时一要注意消去反应中的O2,二要注意两极反应式和总反应式电子转移相同。‎ 关闭Word文档返回原板块