2019-2020年高考化學(xué)考點(diǎn)突破訓(xùn)練 6.2原電池的工作原理.doc
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2019-2020年高考化學(xué)考點(diǎn)突破訓(xùn)練 6.2原電池的工作原理1(xx新課標(biāo)全國(guó))“ZEBRA”蓄電池的結(jié)構(gòu)如圖所示,電極材料多孔Ni/NiCl2和金屬鈉之間由鈉離子導(dǎo)體制作的陶瓷管相隔。下列關(guān)于該電池的敘述錯(cuò)誤的是()A電池反應(yīng)中有NaCl生成B電池的總反應(yīng)是金屬鈉還原三價(jià)鋁離子C正極反應(yīng)為:NiCl22e=Ni2ClD鈉離子通過鈉離子導(dǎo)體在兩電極間移動(dòng)解析該電池總反應(yīng)為:2NaNiCl2=2NaClNi,因此有NaCl生成,A項(xiàng)正確;電池總反應(yīng)為Na還原Ni2,B項(xiàng)錯(cuò)誤;正極為NiCl2發(fā)生還原反應(yīng):NiCl22e=Ni2Cl,C項(xiàng)正確;鈉離子通過鈉離子導(dǎo)體由負(fù)極移向正極,D項(xiàng)正確。答案B2(xx新課標(biāo)全國(guó))銀質(zhì)器皿日久表面會(huì)逐漸變黑,這是生成了Ag2S的緣故。根據(jù)電化學(xué)原理可進(jìn)行如下處理:在鋁質(zhì)容器中加入食鹽溶液,再將變黑的銀器浸入該溶液中,一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)黑色會(huì)褪去。下列說法正確的是()A處理過程中銀器一直保持恒重B銀器為正極,Ag2S被還原生成單質(zhì)銀C該過程中總反應(yīng)為2Al3Ag2S=6AgAl2S3D黑色褪去的原因是黑色Ag2S轉(zhuǎn)化為白色AgCl解析根據(jù)信息可知在銀器處理過程中運(yùn)用了原電池原理,鋁質(zhì)容器作負(fù)極,電極反應(yīng)為2Al6e=2Al3;銀器作正極,電極反應(yīng)為3Ag2S6e=6Ag3S2;繼而Al3和S2發(fā)生互相促進(jìn)的水解反應(yīng):2Al33S26H2O=2Al(OH)33H2S,故原電池的總反應(yīng)為3Ag2S2Al6H2O=6Ag2Al(OH)33H2S,故C項(xiàng)錯(cuò)誤。黑色褪去的原因是Ag2S被還原為Ag,此過程中銀器質(zhì)量逐漸減小,故A、D項(xiàng)錯(cuò)誤,B項(xiàng)正確。答案B3(xx安徽)熱激活電池可用作火箭、導(dǎo)彈的工作電源。一種熱激活電池的基本結(jié)構(gòu)如圖所示,其中作為電解質(zhì)的無水LiClKCl混合物受熱熔融后,電池即可瞬間輸出電能。該電池總反應(yīng)為:PbSO42LiClCa=CaCl2Li2SO4Pb。下列有關(guān)說法正確的是()A正極反應(yīng)式:Ca2Cl2e=CaCl2B放電過程中,Li向負(fù)極移動(dòng)C每轉(zhuǎn)移0.1 mol電子,理論上生成20.7 g PbD常溫時(shí),在正負(fù)極間接上電流表或檢流計(jì),指針不偏轉(zhuǎn)解析正極上發(fā)生還原反應(yīng),A項(xiàng)錯(cuò)誤;放電過程中Li向正極移動(dòng),B項(xiàng)錯(cuò)誤;由電池總反應(yīng)式可知,每轉(zhuǎn)移0.1 mol電子,理論上生成0.05 mol Pb,質(zhì)量為10.35 g,C項(xiàng)錯(cuò)誤;常溫下,電解質(zhì)不是熔融態(tài),離子不能移動(dòng),不能產(chǎn)生電流,因此連接電流表或檢流計(jì),指針不偏轉(zhuǎn)。答案D4(xx鄭州質(zhì)檢)CO無色無味有毒,世界各國(guó)每年均有不少人因CO中毒而失去生命。一種CO分析儀的工作原理如圖所示,該裝置中電解質(zhì)為氧化釔氧化鈉,其中O2可以在固體介質(zhì)NASICON中自由移動(dòng)。下列說法中錯(cuò)誤的是()A負(fù)極的電極反應(yīng)式為COO22e=CO2B工作時(shí)電極b作正極,O2由電極a向電極b移動(dòng)C工作時(shí)電子由電極a通過傳感器流向電極bD傳感器中通過的電流越大,尾氣中CO的含量越高解析正極為電極b,電極反應(yīng)式為O24e=2O2,負(fù)極CO失電子,需要與O2結(jié)合,故O2由電極b向電極a移動(dòng),B項(xiàng)錯(cuò)誤。答案B5如圖是某同學(xué)設(shè)計(jì)的一個(gè)簡(jiǎn)易的原電池裝置,回答下列問題。(1)若a為鎂、b為CuCl2,則正極材料為_,負(fù)極上的電極反應(yīng)式為_。(2)若a為鎂、b為NaOH,則Mg極上發(fā)生_反應(yīng)(填“氧化”或“還原”),負(fù)極上的電極反應(yīng)式為_。(3)若a為銅、b為濃硝酸,則電流的方向?yàn)開,正極上的電極反應(yīng)式為_。(4)上述事實(shí)表明,確定原電池中電極的類型時(shí),不僅要考慮電極材料本身的性質(zhì),還要考慮_。解析(1)鎂、鋁均能與CuCl2溶液反應(yīng),但鎂比鋁活潑,故鎂失去電子作負(fù)極。(2)鋁能與NaOH溶液反應(yīng)而鎂不能,鋁作負(fù)極失去電子變成AlO,電極反應(yīng)式為Al3e4OH=AlO2H2O。(3)常溫下鋁在濃硝酸中發(fā)生鈍化,故銅失去電子作負(fù)極,正極上是NO得到電子生成NO2。答案(1)AlMg2e=Mg2(2)還原Al3e4OH=AlO2H2O(3)鋁銅2HNOe=H2ONO2(4)電解質(zhì)的性質(zhì)歸納總結(jié)1.原電池工作原理的4個(gè)易失分點(diǎn)(1)只有放熱的氧化還原反應(yīng)才能通過設(shè)計(jì)成原電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。(2)電解質(zhì)溶液中陰、陽離子的定向移動(dòng),與導(dǎo)線中電子的定向移動(dòng)共同組成了一個(gè)完整的閉合回路。(3)無論在原電池還是在電解池中,電子均不能通過電解質(zhì)溶液。(4)原電池的負(fù)極失去電子的總數(shù)等于正極得到電子的總數(shù)。2原電池正、負(fù)極判斷方法說明原電池的正極與負(fù)極與電極材料的性質(zhì)有關(guān),也與電解質(zhì)溶液有關(guān),不要形成活潑電極一定作負(fù)極的思維定勢(shì)??键c(diǎn)2 原電池原理的應(yīng)用1.加快氧化還原反應(yīng)的速率例如:在鋅與稀H2SO4反應(yīng)時(shí)加入少量CuSO4溶液能使產(chǎn)生H2的速率加快。2尋求和制造干電池和蓄電池等化學(xué)電源3比較金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱例如:有兩種金屬a和b,用導(dǎo)線連接后插入到稀H2SO4中,觀察到a極溶解,b極上有氣泡產(chǎn)生。根據(jù)現(xiàn)象判斷出a是負(fù)極,b是正極,由原電池原理可知,金屬活動(dòng)性ab。4設(shè)計(jì)化學(xué)電池例如:以2FeCl3Cu=2FeCl2CuCl2為依據(jù),設(shè)計(jì)一個(gè)原電池。(1)將氧化還原反應(yīng)拆成氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)兩個(gè)半反應(yīng),分別作原電池的負(fù)極和正極。電極反應(yīng)式:負(fù)極:Cu2e=Cu2;正極:2Fe32e=2Fe2。(2)確定電極材料。如發(fā)生氧化反應(yīng)的物質(zhì)為金屬單質(zhì),可用該金屬直接作負(fù)極;如為氣體(如H2)或溶液中的還原性離子,可用惰性電極(如Pt、碳棒)作負(fù)極。發(fā)生還原反應(yīng)的電極材料必須不如負(fù)極材料活潑。本例中可用銅棒作負(fù)極,用鉑絲或碳棒作正極。(3)確定電解質(zhì)溶液。一般選用反應(yīng)物中的電解質(zhì)溶液即可。如本例中可用FeCl3溶液作電解液。(4)構(gòu)成閉合回路。題組訓(xùn)練6.有A、B、C、D、E五塊金屬片,進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn):A、B用導(dǎo)線相連后,同時(shí)浸入稀H2SO4溶液中,A極為負(fù)極C、D用導(dǎo)線相連后,同時(shí)浸入稀H2SO4溶液中,電流由D導(dǎo)線CA、C相連后,同時(shí)浸入稀H2SO4溶液中,C極產(chǎn)生大量氣泡B、D相連后,同時(shí)浸入稀H2SO4溶液中,D極發(fā)生氧化反應(yīng)用惰性電極電解含B離子和E離子的溶液,E先析出。據(jù)此,判斷五種金屬的活動(dòng)性順序是()AABCDEBACDBECCABDE DBDCAE解析金屬與稀H2SO4溶液組成原電池,活潑金屬為負(fù)極,失去電子發(fā)生氧化反應(yīng),較不活潑的金屬為正極,H在正極表面得到電子生成H2,電子運(yùn)動(dòng)方向由負(fù)極正極,電流方向則由正極負(fù)極。在題述原電池中,AB原電池,A為負(fù)極;CD原電池,C為負(fù)極;AC原電池,A為負(fù)極;BD原電池,D為負(fù)極;E先析出,E不活潑。綜上可知,金屬活動(dòng)性:ACDBE。答案B7把適合題意的圖象填在橫線上(用A、B、C、D表示)(1)將等質(zhì)量的兩份鋅粉a、b分別加入過量的稀硫酸,同時(shí)向a中加入少量的CuSO4溶液,產(chǎn)生H2的體積V(L)與時(shí)間t(min)的關(guān)系是_。(2)將過量的兩份鋅粉a、b分別加入定量的稀硫酸,同時(shí)向a中加入少量的CuSO4溶液,產(chǎn)生H2的體積V(L)與時(shí)間t(min)的關(guān)系是_。(3)將(1)中的CuSO4溶液改成CH3COONa溶液,其他條件不變,則圖象是_。解析加入CuSO4溶液,Zn置換出Cu,形成原電池,加快反應(yīng)速率,(1)a中Zn減少,H2體積減小;(2)中由于H2SO4定量,產(chǎn)生H2的體積一樣多;(3)當(dāng)把CuSO4溶液改成CH3COONa溶液時(shí),由于CH3COOH=CH3COOH,a中c(H)減少,反應(yīng)速率減小,但產(chǎn)生H2的體積不變,所以C項(xiàng)正確。答案(1)A(2)B(3)C8(xx廣東)(1)能量之間可相互轉(zhuǎn)化:電解食鹽水制備Cl2是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能,而原電池可將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。設(shè)計(jì)兩種類型的原電池,探究其能量轉(zhuǎn)化效率。限選材料:ZnSO4(aq),F(xiàn)eSO4(aq),CuSO4(aq),銅片,鐵片,鋅片和導(dǎo)線。完成原電池甲的裝置示意圖(如圖所示),并作相應(yīng)標(biāo)注。要求:在同一燒杯中,電極與溶液含相同的金屬元素。以銅片為電極之一,CuSO4(aq)為電解質(zhì)溶液,只在一個(gè)燒杯中組裝原電池乙,工作一段時(shí)間后,可觀察到負(fù)極_。甲乙兩種原電池中可更有效地將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的是_,其原因是_。(2)根據(jù)犧牲陽極的陰極保護(hù)法原理,為減緩電解質(zhì)溶液中鐵片的腐蝕,在(1)的材料中應(yīng)選_作陽極。解析(1)因?yàn)轭}給圖中電子流向?yàn)閺淖蟮接遥首髠?cè)為原電池的負(fù)極,右側(cè)為正極;所以設(shè)計(jì)原電池時(shí)可以在左側(cè)燒杯內(nèi)盛放ZnSO4溶液,電極選用鋅片,右側(cè)燒杯內(nèi)放CuSO4溶液,電極選用銅片。由所給的電極材料可知,當(dāng)銅片作電極時(shí),銅片一定是正極,則負(fù)極是活潑的金屬(失電子發(fā)生氧化反應(yīng)),反應(yīng)的現(xiàn)象是負(fù)極逐漸溶解。以Zn和Cu作電極為例,如果不用鹽橋則除了發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)外,還會(huì)使Zn和CuSO4直接反應(yīng),不能轉(zhuǎn)化為電能,而鹽橋的使用,可以避免Zn和Cu2的接觸,從而避免電量損失,提高電池效率,提供穩(wěn)定的電流。(2)根據(jù)犧牲陽極的陰極保護(hù)法,可知被保護(hù)的金屬作陰極,比其活潑的金屬作陽極,即應(yīng)選Zn作為陽極。答案(1)(或其他合理答案)金屬逐漸溶解甲甲電池(使用鹽橋)可以避免鋅和銅離子的接觸,從而避免能量損失,提高電池效率,提供穩(wěn)定的電流(2)Zn- 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