3、通過時,銅片表面增重約3.2 g
5.(2017北京西城期末,8)利用下圖所示裝置可以將溫室氣體CO2轉(zhuǎn)化為燃料氣體CO。下列說法中,正確的是( )
A.該過程是將太陽能轉(zhuǎn)化為化學能的過程
B.電極a表面發(fā)生還原反應
C.該裝置工作時,H+從b極區(qū)向a極區(qū)移動
D.該裝置中每生成1 mol CO,同時生成1 mol O2
6.(2016北京理綜,26)用零價鐵(Fe)去除水體中的硝酸鹽(N)已成為環(huán)境修復研究的熱點之一。
(1)Fe還原水體中N的反應原理如下圖所示。
①作負極的物質(zhì)是 。?
②正極的電極反應式是 。?
(2)將足量鐵粉
4、投入水體中,經(jīng)24小時測定N的去除率和pH,結(jié)果如下:
初始pH
pH=2.5
pH=4.5
N的去除率
接近100%
<50%
24小時pH
接近中性
接近中性
鐵的最終物質(zhì)形態(tài)
pH=4.5時,N的去除率低。其原因是 。?
(3)實驗發(fā)現(xiàn):在初始pH=4.5的水體中投入足量鐵粉的同時,補充一定量的Fe2+可以明顯提高N的去除率。對Fe2+的作用提出兩種假設(shè):
Ⅰ.Fe2+直接還原N;
Ⅱ.Fe2+破壞FeO(OH)氧化層。
①做對比實驗,結(jié)果如下圖所示?？傻玫降慕Y(jié)論是? 。?
②同位素示蹤法證實Fe2+能與F
5、eO(OH)反應生成Fe3O4。結(jié)合該反應的離子方程式,解釋加入Fe2+提高N去除率的原因:? 。?
(4)其他條件與(2)相同,經(jīng)1小時測定N的去除率和pH,結(jié)果如下:
初始pH
pH=2.5
pH=4.5
N的去除率
約10%
約3%
1小時pH
接近中性
接近中性
與(2)中數(shù)據(jù)對比,解釋(2)中初始pH不同時,N去除率和鐵的最終物質(zhì)形態(tài)不同的原因: 。?
B組 提升題組
7.(2017北京豐臺二模,11)混合動力汽車(HEV)中使用了鎳氫電池,其工作原理如圖所示:
其中M為儲氫合金,MH為吸附了氫原
6、子的儲氫合金,KOH溶液作電解液。關(guān)于鎳氫電池,下列說法不正確的是( )
A.充電時,陰極附近pH降低
B.電動機工作時溶液中OH-向甲移動
C.放電時正極反應式為NiOOH+H2O+e-Ni(OH)2+OH-
D.電極總反應式為MH+NiOOHM+Ni(OH)2
8.(2018北京朝陽期末)微生物燃料電池在凈化廢水的同時能獲得能源或得到有價值的化學產(chǎn)品,圖1為其工作原理,圖2為廢水中Cr2濃度與去除率的關(guān)系。下列說法不正確的是( )
圖1
圖2
A.M為電源負極,有機物被氧化
B.電池工作時,N極附近溶液pH增大
C.處理1 mol Cr2時有6 mol H+
7、從交換膜左側(cè)向右側(cè)遷移
D.Cr2濃度較大時,可能會造成還原菌失活
9.(2018北京海淀期末)實驗小組探究鋁片作電極材料時的原電池反應,設(shè)計下表中裝置進行實驗并記錄。
【實驗1】
裝置
實驗現(xiàn)象
左側(cè)裝置電流計指針向右偏轉(zhuǎn),燈泡亮
右側(cè)裝置電流計指針向右偏轉(zhuǎn),鎂條、鋁條表面產(chǎn)生無色氣泡
(1)實驗1中,電解質(zhì)溶液為鹽酸,鎂條作原電池的 極。?
【實驗2】
將實驗1中的電解質(zhì)溶液換為NaOH溶液進行實驗2。
(2)該小組同學認為,此時原電池的總反應為2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑,據(jù)此推測應該出現(xiàn)的實驗現(xiàn)象為
8、 。?
實驗2實際獲得的現(xiàn)象如下:
裝置
實驗現(xiàn)象
ⅰ.電流計指針迅速向右偏轉(zhuǎn),鎂條表面無氣泡,鋁條表面有氣泡
ⅱ.電流計指針逐漸向零刻度恢復,經(jīng)零刻度后繼續(xù)向左偏轉(zhuǎn)。鎂條表面開始時無明顯現(xiàn)象,一段時間后有少量氣泡逸出,鋁條表面持續(xù)有氣泡逸出
(3)ⅰ中鋁條表面放電的物質(zhì)是溶解在溶液中的O2,則該電極反應式為 。?
(4)ⅱ中“電流計指針逐漸向零刻度恢復”的原因是 。?
【實驗3和實驗4】
為了排除Mg條的干擾,同學們重新設(shè)計裝置并進行實驗3和實驗4,獲得的實驗現(xiàn)象如下:
9、編號
裝置
實驗現(xiàn)象
實驗3
電流計指針向左偏轉(zhuǎn)。鋁條表面有氣泡逸出,銅片沒有明顯現(xiàn)象;約10分鐘后,銅片表面有少量氣泡產(chǎn)生,鋁條表面氣泡略有減少
實驗4
電流計指針向左偏轉(zhuǎn)。鋁條表面有氣泡逸出,銅片沒有明顯現(xiàn)象;約3分鐘后,銅片表面有少量氣泡產(chǎn)生,鋁條表面氣泡略有減少
(5)根據(jù)實驗3和實驗4可獲得的正確推論是 (填字母序號)。?
A.上述兩裝置中,開始時銅片表面得電子的物質(zhì)是O2
B.銅片表面開始產(chǎn)生氣泡的時間長短與溶液中溶解氧的多少有關(guān)
C.銅片表面產(chǎn)生的氣泡為H2
D.由“鋁條表面氣泡略有減少”能推測H+在銅片表面得電子
(6)由實驗1~實驗4可推
10、知,鋁片作電極材料時的原電池反應與 等因素有關(guān)。?
答案精解精析
A組 基礎(chǔ)題組
1.B A項,鋅錳堿性電池可將化學能轉(zhuǎn)化成電能;B項,硅太陽能電池可將太陽能轉(zhuǎn)化為電能;C項,氫燃料電池可將化學能轉(zhuǎn)化成電能;D項,銀鋅紐扣電池可將化學能轉(zhuǎn)化成電能。
2.C A項,該裝置是原電池,可將化學能轉(zhuǎn)化為電能;B項,放電時,電解質(zhì)溶液中陽離子向正極移動,根據(jù)電子流向知,a是負極、b是正極,所以溶液中H+由a極移向b極;C項,b電極上氧氣得電子和氫離子反應生成水,導致溶液中氫離子濃度降低,溶液的pH升高;D項,電極a上苯酚失電子和水反應生成二氧化碳和
11、氫離子,電極反應式為C6H6O-28e-+11H2O6CO2+28H+。
3.C A項,鋅失電子發(fā)生氧化反應,所以鋅是負極材料;B項,電解池內(nèi)部陽離子向陰極移動,而可充電電池充電時,陰極是原電池的負極,所以Zn2+向鋅電極遷移;C項,電解池中陽極發(fā)生氧化反應,所以陽極的電極反應為ZnMn2O4-xZn2+-2xe-Zn1-xMn2O4;D項,充、放電過程中鋅元素與錳元素的化合價均發(fā)生變化。
4.A A項,鹽橋的作用是傳導離子,形成閉合回路;B項,鋅片作負極,銅片作正極,外電路的電子由鋅片流向銅片;C項,鋅片作負極,電極反應式是Zn-2e-Zn2+;D項,銅片作正極,電極反應式是Cu2++2
12、e-Cu,電路中通過0.2 mol電子,正極生成0.1 mol銅,即銅片表面增重6.4 g。
5.A A項,根據(jù)圖示可知,該過程是將太陽能轉(zhuǎn)化為化學能的過程;B項,在電極a表面水轉(zhuǎn)化為氧氣,氧元素的化合價升高,發(fā)生氧化反應;C項,a為負極,b為正極,H+從a極區(qū)向b極區(qū)移動;D項,根據(jù)得失電子守恒可知,該裝置中每生成1 mol CO,同時生成mol O2。
6.答案 (1)①Fe
②N+8e-+10H+ N+3H2O
(2)FeO(OH)不導電,阻礙電子轉(zhuǎn)移
(3)①本實驗條件下,Fe2+不能直接還原N;在Fe和Fe2+共同作用下能提高N去除率
②Fe2++2FeO(OH) Fe3
13、O4+2H+,Fe2+將不導電的FeO(OH)轉(zhuǎn)化為可導電的Fe3O4,利于電子轉(zhuǎn)移
(4)初始pH低時,產(chǎn)生的Fe2+充足;初始pH高時,產(chǎn)生的Fe2+不足
解析 (1)由圖示可知,Fe失去電子作負極,N在正極發(fā)生反應轉(zhuǎn)化為N:N+8e-+10H+ N+3H2O。
(4)初始pH低時,產(chǎn)生的Fe2+充足,能有效防止FeO(OH)的生成。
B組 提升題組
7.A A項,充電時陰極發(fā)生還原反應,電極反應式為M+H2O+e-MH+OH-,pH升高;B項,電動機工作時是原電池,溶液中氫氧根離子向負極即甲電極遷移;C項,正極得電子發(fā)生還原反應,電極反應式為NiOOH+H2O+e-Ni(O
14、H)2+OH-;D項,放電過程的正極反應式為NiOOH+H2O+e-Ni(OH)2+OH-,負極反應式為MH-e-+OH-M+H2O,則電池總反應為MH+NiOOHM+Ni(OH)2。
8.C C項,正極的電極反應式為Cr2+6e-+14H+2Cr3++7H2O,即處理1 mol Cr2需要14 mol H+從交換膜左側(cè)向右側(cè)遷移。
9.答案 (1)負
(2)指針向左偏轉(zhuǎn),鎂條表面產(chǎn)生無色氣泡
(3)O2+2H2O+4e-4OH-
(4)Mg放電后生成Mg(OH)2附著在鎂條表面,使Mg的放電反應難以發(fā)生,導致指針歸零或隨著反應的進行,鋁條周圍溶液中溶解的O2逐漸減少,使O2放電的
15、反應難以發(fā)生,導致指針歸零
(5)ABC
(6)另一個電極的電極材料、溶液的酸堿性、溶液中溶解的O2
解析 (1)由實驗1中左側(cè)裝置可知,電流計指針偏向的電極為正極,所以右側(cè)裝置中,Al為正極,Mg為負極。
(2)根據(jù)原電池的總反應可知,Al作負極:Al-3e-+4OH-Al+2H2O,所以Al電極失去電子,電子從右側(cè)流向左側(cè),電流計指針向左偏轉(zhuǎn),Al電極溶解,H2O在Mg電極表面得到電子,放出氫氣,所以Mg電極表面有氣泡。
(3)由題意可知,電解質(zhì)溶液呈堿性,所以氧氣放電的電極反應式為O2+2H2O+4e-4OH-。
(5)A項,由實驗3、4可知,電流計指針向左偏轉(zhuǎn),所以Al為負極,則Cu為正極,氧氣在Cu電極表面得到電子;B項,對比實驗3、4,實驗4為煮沸的溶液,兩實驗中的變量為溶解氧的濃度,導致的結(jié)果為產(chǎn)生氣泡的時間長短不同;C項,由題意知,Cu為正極,且一段時間后,Cu表面有氣泡產(chǎn)生,并且此時水中溶解的O2濃度降低,所以得電子的是水中的H+,釋放的氣體為H2;D項,由“鋁條表面氣泡略有減少”的現(xiàn)象不能推測出Cu表面是H+得電子的結(jié)論。
(6)由實驗1、2可知,該原電池反應與溶液酸堿性有關(guān);由實驗2與實驗3對比可知,原電池反應與另一電極的材料有關(guān);由實驗3、4對比可知,原電池反應與溶液中氧氣濃度有關(guān)。
（北京專用）2022年高考化學一輪復習 第18講 原電池 化學電源作業(yè)
