2021屆高中化學(xué)同步選擇性必修第一冊 第4章 階段重點(diǎn)突破練(六)學(xué)案

這是一份2021屆高中化學(xué)同步選擇性必修第一冊 第4章 階段重點(diǎn)突破練(六)學(xué)案，共8頁。
階段重點(diǎn)突破練(六)一、原電池的工作原理1．下圖為一原電池裝置，下列敘述中正確的是(　　)A．銅離子在銅片表面被還原B．鹽橋中的K＋移向ZnSO4溶液C．電流從鋅片經(jīng)導(dǎo)線流向銅片D．銅是正極，銅片上有氣泡產(chǎn)生答案　A解析　該原電池中，較活潑的金屬鋅作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，較不活潑的銅作正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電子由負(fù)極鋅流出，經(jīng)導(dǎo)線流向銅電極(電流的方向與之相反)，負(fù)極、正極的反應(yīng)分別為負(fù)極：Zn－2e－===Zn2＋，正極：Cu2＋＋2e－===Cu；鹽橋中的陽離子向正極區(qū)CuSO4溶液中遷移。2．將Al片和Cu片用導(dǎo)線連接，一組插入濃硝酸中，一組插入稀氫氧化鈉溶液中，分別形成原電池，在這兩個原電池中，負(fù)極分別為(　　)A．Cu片、Al片   B．Al片、Cu片C．Al片、Al片   D．Cu片、Cu片答案　A解析　濃硝酸常溫下使鋁鈍化，所以在濃硝酸中銅反應(yīng)為負(fù)極，在氫氧化鈉溶液中鋁反應(yīng)為負(fù)極。3．某同學(xué)做了如下實(shí)驗(yàn)：裝置現(xiàn)象電流表指針未發(fā)生偏轉(zhuǎn)電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn) 下列說法中正確的是(　　)A．加熱鐵片Ⅰ所在燒杯，電流表指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)B．用KSCN溶液檢驗(yàn)鐵片Ⅲ、Ⅳ附近溶液，可判斷電池的正、負(fù)極C．鐵片Ⅰ、Ⅲ的腐蝕速率相等D．“電流表指針未發(fā)生偏轉(zhuǎn)”，說明鐵片Ⅰ、鐵片Ⅱ均未被腐蝕答案　A二、原電池的應(yīng)用4．(2019·河南安陽林慮中學(xué)高二下學(xué)期開學(xué)考試)下列有關(guān)電化學(xué)知識的描述正確的是(　　)A．反應(yīng)CaO＋H2O===Ca(OH)2可以放出大量的熱，故可把該反應(yīng)設(shè)計成原電池，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能B．某原電池反應(yīng)為Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag，裝置中的鹽橋中可裝含瓊膠的KCl飽和溶液C．原電池的兩極一定是活動性不同的兩種金屬D．理論上，任何能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)都可以設(shè)計成原電池答案　D解析　A項，該反應(yīng)不是氧化還原反應(yīng)，不能把該反應(yīng)設(shè)計成原電池，錯誤；B項，某原電池反應(yīng)為Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag，裝置中的鹽橋中可裝含瓊膠的KNO3飽和溶液，不能裝含瓊膠的KCl飽和溶液，因?yàn)槁然浥c硝酸銀會發(fā)生反應(yīng)，錯誤；C項，原電池的兩極不一定是活動性不同的兩種金屬，也可能是一種金屬和一種能導(dǎo)電的非金屬，錯誤。5．某研究性學(xué)習(xí)小組根據(jù)反應(yīng)2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4===2MnSO4＋5Fe2(SO4)3＋K2SO4＋8H2O設(shè)計如下原電池，其中甲、乙兩燒杯中各物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度均為1 mol·L－1，溶液的體積均為200 mL，鹽橋中裝有飽和K2SO4溶液。回答下列問題：(1)此原電池的正極是石墨________(填“a”或“b”)，發(fā)生________反應(yīng)。(2)電池工作時，鹽橋中的SO移向________(填“甲”或“乙”)燒杯。(3)寫出兩燒杯中的電極反應(yīng)式：甲________________________________________________________________________，乙________________________________________________________________________。(4)若不考慮溶液的體積變化，MnSO4濃度變?yōu)?/span>1.5 mol·L－1，則反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子為________mol。答案　(1)a　還原　(2)乙(3)MnO＋5e－＋8H＋===Mn2＋＋4H2O5Fe2＋－5e－===5Fe3＋(4)0.5解析　(1)根據(jù)題目提供的總反應(yīng)方程式可知，KMnO4作氧化劑，發(fā)生還原反應(yīng)，故石墨a是正極。(2)電池工作時，SO向負(fù)極移動，即向乙燒杯移動。(3)甲燒杯中的電極反應(yīng)式為MnO＋5e－＋8H＋===Mn2＋＋4H2O；乙燒杯中的電極反應(yīng)式為5Fe2＋－5e－===5Fe3＋。(4)溶液中的MnSO4濃度由1 mol·L－1變?yōu)?/span>1.5 mol·L－1，由于溶液的體積未變，則反應(yīng)過程中生成的MnSO4的物質(zhì)的量為0.5 mol·L－1×0.2 L＝0.1 mol，轉(zhuǎn)移的電子為0.1 mol×5＝0.5 mol。三、新型電源6．乙醇燃料電池中采用磺酸類質(zhì)子溶劑，在200 ℃左右時供電，電池總反應(yīng)式為C2H5OH＋3O2===2CO2＋3H2O，電池示意圖如圖所示，下列說法中正確的是(　　)A．電池工作時，質(zhì)子向電池的負(fù)極遷移B．電池工作時，電流由b極沿導(dǎo)線流向a極C．a極上發(fā)生的電極反應(yīng)是C2H5OH＋3H2O＋12e－===2CO2＋12H＋D．b極上發(fā)生的電極反應(yīng)是2H2O＋O2＋4e－===4OH－答案　B解析　通入乙醇的一極(a極)為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)；通入氧氣的一極(b極)為正極，發(fā)生還原反應(yīng)。電池工作時，陽離子(質(zhì)子)向電池的正極遷移，A項不正確；電流方向與電子流向相反，電流由b極沿導(dǎo)線流向a極，B項正確；a極上乙醇應(yīng)該失電子被氧化，所以C項不正確；因?yàn)殡姵刂惺褂玫氖腔撬犷愘|(zhì)子溶劑，所以電極反應(yīng)式中不能出現(xiàn)OH－，D項不正確。7．可用于電動汽車的鋁—空氣燃料電池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液為電解液，鋁合金為負(fù)極，空氣電極為正極。下列說法正確的是(　　)A．以NaCl溶液或NaOH溶液為電解液時，正極反應(yīng)都為：O2＋2H2O＋4e－===4OH－B．以NaOH溶液為電解液時，負(fù)極反應(yīng)為：Al＋3OH－－3e－===Al(OH)3↓C．以NaOH溶液為電解液時，電池在工作過程中電解液的pH保持不變D．電池工作時，電子通過外電路從正極流向負(fù)極答案　A解析　B項，以NaOH為電解液時，不應(yīng)生成Al(OH)3沉淀，而應(yīng)生成AlO；C項，電解液的pH應(yīng)減小；D項，電子通過外電路從負(fù)極流向正極。8．甲醇燃料電池具有容易攜帶、容易存儲等優(yōu)點(diǎn)，目前被認(rèn)為將會替代傳統(tǒng)的電池成為攜帶型設(shè)備的主要電源。如圖是甲醇的質(zhì)子交換膜型燃料電池模型，下列有關(guān)說法正確的是(　　)A．Y極為電池的負(fù)極B．X極的電極反應(yīng)式：CH3OH＋H2O－6e－===CO2＋6H＋C．若常溫下用該電池電解100 mL KCl溶液至pH＝12時，向質(zhì)子交換膜遷移的A為0.01 molD．空氣以20%為氧氣計算，X極每消耗1 mol甲醇，Y極必消耗168 L空氣中的氧氣答案　B解析　根據(jù)X極、Y極所通入的物質(zhì)，可以判斷，X極為負(fù)極，Y極為正極，其電極反應(yīng)式為X極(負(fù)極)：CH3OH＋H2O－6e－===CO2＋6H＋；Y極(正極)：O2＋6e－＋6H＋===3H2O。C項，2KCl＋2H2O2KOH＋H2↑＋Cl2↑，n(OH－)＝0.01 mol·L－1×0.1 L＝10－3mol，所以向質(zhì)子交換膜遷移的n(A)應(yīng)為0.001 mol；D項，沒有給出氧氣所處的條件，不能求出氧氣的體積。9．尋找新能源是解決溫室效應(yīng)的一條重要思路。磷酸亞鐵鋰(LiFePO4)是一種新型汽車鋰離子電池，總反應(yīng)為FePO4＋LiLiFePO4，電池中的固體電解質(zhì)可傳導(dǎo)離子，下列說法錯誤的是(　　)A．放電時，Li作負(fù)極B．放電時，正極反應(yīng)為FePO4＋Li＋＋e－===LiFePO4C．充電時，Li＋和Fe2＋向陰極移動，PO向陽極移動D．充電時，陰極反應(yīng)為Li＋＋e－===Li答案　C解析　放電時，電極反應(yīng)式為負(fù)極：Li－e－===Li＋，正極：FePO4＋e－＋Li＋===LiFePO4；充電時，電極反應(yīng)式為陰極：Li＋＋e－===Li，陽極：LiFePO4－e－===Li＋＋FePO4。C項，充電時，Li＋在陽極生成，移向陰極得電子生成Li，Fe2＋失去電子生成Fe3＋，Fe3＋和PO結(jié)合生成FePO4。10．碳呼吸電池的工作原理如圖所示，已知草酸鋁[Al2(C2O4)3]難溶于水。則下列有關(guān)說法正確的是(　　)A．該裝置將電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能B．正極的電極反應(yīng)為C2O－2e－===2CO2C．每生成1 mol Al2(C2O4)3，有6 mol電子流過負(fù)載D．草酸鹽溶液中的陽離子移向Al電極答案　C解析　根據(jù)題意，此裝置為碳呼吸電池，是化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的裝置，故A錯誤；根據(jù)電池原理，正極反應(yīng)是CO2參與，電極反應(yīng)式為2CO2＋2e－===C2O，故B錯誤；生成Al2(C2O4)3，以Al進(jìn)行計算，轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量為1×2×3 mol＝6 mol，故C正確；根據(jù)原電池的工作原理，陽離子向正極移動，Al電極為負(fù)極，因此草酸鹽中陽離子向通入含CO2空氣一極移動，故D錯誤。11．(2019·貴陽質(zhì)檢)化學(xué)家正在研究尿素動力燃料電池，尿液也能發(fā)電。用這種電池直接去除城市廢水中的尿素，既能產(chǎn)生凈化的水，又能發(fā)電，尿素燃料電池結(jié)構(gòu)如圖所示，下列有關(guān)描述正確的是(　　)A．電池工作時H＋移向負(fù)極B．該電池用的電解質(zhì)溶液是KOH溶液C．甲電極反應(yīng)式：CO(NH2)2＋H2O－6e－===CO2＋N2＋6H＋D．電池工作時，理論上每凈化1 mol CO(NH2)2，消耗33.6 L O2答案　C解析　A項，原電池中陽離子向正極移動，則電池工作時H＋移向正極，錯誤；B項，該原電池是酸性電解質(zhì)，質(zhì)子交換膜只允許氫離子通過，錯誤；C項，負(fù)極上是CO(NH2)2失電子生成二氧化碳和氮?dú)?，則負(fù)極反應(yīng)式：CO(NH2)2＋H2O－6e－===CO2＋N2＋6H＋，正確；D項，電池的總反應(yīng)式：2CO(NH2)2＋3O2===2CO2＋2N2＋4H2O，每凈化1 mol CO(NH2)2，消耗1.5 mol O2，則在標(biāo)準(zhǔn)狀況下氧氣為33.6 L，由于沒說明是標(biāo)準(zhǔn)狀況，所以氧氣的體積不能求算，錯誤。12．某質(zhì)子交換膜燃料電池的工作原理如圖所示，下列敘述正確的是(　　)A．通入氧氣的電極發(fā)生氧化反應(yīng)B．通入氫氣的電極為正極C．總反應(yīng)式為O2＋2H22H2OD．正極的電極反應(yīng)式為O2＋4H＋＋4e－===2H2O答案　D13．世界某著名學(xué)術(shù)刊物近期介紹了一種新型中溫全瓷鐵一空氣電池，其結(jié)構(gòu)如圖所示。下列有關(guān)該電池放電時的說法正確的是(　　)A．O2－ 由b極移向a極B．正極的電極反應(yīng)式為FeOx＋2xe－===Fe＋xO2－C．若有22.4 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)空氣參與反應(yīng)，則電路中有4 mol 電子轉(zhuǎn)移D．鐵表面發(fā)生的反應(yīng)為xH2O(g)＋Fe===FeOx＋xH2答案　D解析　原電池中，陰離子向負(fù)極移動，O2－由正極移向負(fù)極，即由a極移向b極，故A錯誤；a極空氣中氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)為正極，電極反應(yīng)式為：O2＋4e－===2O2－，故B錯誤；標(biāo)準(zhǔn)狀況下，22.4 L空氣的物質(zhì)的量為1 mol，則參與反應(yīng)的氧氣為0.2 mol，則電路中轉(zhuǎn)移0.8 mol電子，故C錯誤；由新型中溫全瓷鐵—空氣電池的裝置圖可知，鐵表面發(fā)生的反應(yīng)為xH2O(g)＋Fe===FeOx＋xH2，故D正確。14．(1)Zn—MnO2干電池應(yīng)用廣泛，其電解質(zhì)溶液是ZnCl2—NH4Cl混合溶液。該電池的負(fù)極材料是______。電池工作時，電子流向________(填“正極”或“負(fù)極”)。若ZnCl2—NH4Cl混合溶液中含有雜質(zhì)Cu2＋，會加速某電極的腐蝕，其主要原因是________________________________________________________________________。(2)如圖為鈉硫高能電池的結(jié)構(gòu)示意圖，該電池的工作溫度為320 ℃左右，電池反應(yīng)為2Na＋xS===Na2Sx，正極的電極反應(yīng)式為__________________________。M(由Na2O和Al2O3制得)的兩個作用是______________。與鉛蓄電池相比，當(dāng)消耗相同質(zhì)量的負(fù)極活性物質(zhì)時，鈉硫電池的理論放電量是鉛蓄電池的______________倍。答案　(1)Zn(或鋅)　正極　鋅與還原出來的銅構(gòu)成鋅銅原電池而加快鋅的腐蝕(2)xS＋2e－===S　離子導(dǎo)電(導(dǎo)電或電解質(zhì))和隔離鈉與硫　4.5解析　(1)負(fù)極是失電子的一極，Zn所失電子由負(fù)極經(jīng)外電路流向正極。鋅與還原出來的銅構(gòu)成鋅銅原電池而加快鋅的腐蝕。(2)正極上是S得到電子發(fā)生還原反應(yīng)：xS＋2e－===S；要形成閉合回路，M必須是能使離子在其中定向移動的，故M的兩個作用是導(dǎo)電和隔膜。假設(shè)消耗的質(zhì)量都是207 g，則鉛蓄電池能提供的電子為2 mol，而鈉硫電池提供的電子為9 mol，故鈉硫電池的放電量是鉛蓄電池的4.5倍。15．(1)氫氣直接燃燒的能量轉(zhuǎn)換率遠(yuǎn)低于燃料電池，寫出堿性氫氧燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式：________________________________________________________________________。(2)FeSO4在一定條件下可制得FeS2(二硫化亞鐵)納米材料。該材料可用于制造高容量鋰電池，電池放電時的總反應(yīng)為4Li＋FeS2===Fe＋2Li2S，正極反應(yīng)式是_____________________________________________________________________________________________________。(3)如圖所示原電池正極的反應(yīng)式為________________________________________。(4)一種可超快充電的新型鋁電池，充放電時AlCl和Al2Cl兩種離子在Al電極上相互轉(zhuǎn)化，其他離子不參與電極反應(yīng)，放電時負(fù)極Al的電極反應(yīng)式為________________________________________________________________________________________________________。(5)酸性鋅錳干電池是一種一次電池，外殼為金屬鋅，中間是碳棒，其周圍是由碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等組成的糊狀填充物。該電池放電過程產(chǎn)生MnO(OH)。回收處理該廢電池可以得到多種化工原料。該電池的正極反應(yīng)式為_______________________________________，電池反應(yīng)的離子方程式為_________________________________________。答案　(1)H2＋2OH－－2e－===2H2O(2)FeS2＋4e－===Fe＋2S2－(或FeS2＋4Li＋＋4e－===Fe＋2Li2S)(3)Ag＋＋e－===Ag(4)Al－3e－＋7AlCl===4Al2Cl(5)2MnO2＋2e－＋2H＋===2MnO(OH)Zn＋2MnO2＋2NH===Zn(NH3)＋2MnO(OH)解析　(1)堿性氫氧燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式為H2＋2OH－－2e－===2H2O。(2)正極發(fā)生的反應(yīng)是還原反應(yīng)，即得電子，故參加反應(yīng)的物質(zhì)應(yīng)是FeS2，又知最后生成鐵單質(zhì)和S2－，故正極反應(yīng)式為FeS2＋4e－===Fe＋2S2－。(3)該原電池的實(shí)質(zhì)是Cu與銀離子發(fā)生置換反應(yīng)生成Ag單質(zhì)，所以正極是生成Ag單質(zhì)的還原反應(yīng)。(4)放電時負(fù)極Al應(yīng)失去電子，根據(jù)放電時AlCl和Al2Cl兩種離子在Al電極上相互轉(zhuǎn)化可知，電極反應(yīng)式為Al－3e－＋7AlCl===4Al2Cl。(5)酸性鋅錳干電池外殼為金屬鋅，鋅是負(fù)極，電極反應(yīng)式為Zn－2e－＋2NH===Zn(NH3)＋2H＋。中間是碳棒，碳棒是正極，二氧化錳得到電子，則正極電極反應(yīng)式為2MnO2＋2e－＋2H＋===2MnO(OH)，總反應(yīng)式為Zn＋2MnO2＋2NH===Zn(NH3)＋2MnO(OH)。