1、课时作业19化学能转化为电能电池(时间：45分钟分数：100分)一、选择题(本题共12题，每小题4分，共48分)1下图所示的装置能够组成原电池产生电流的是()。2将两个铂电极插入KOH溶液中，向两极分别通入CH4和O2，构成甲烷燃料电池。已知，通入CH4的一极，其电极反应式是：CH410OH8e=CO7H2O；通入O2的一极，其电极反应式是：2O24H2O8e=8OH。下列叙述不正确的是()。A通入CH4的电极为负极B正极发生氧化反应C燃料电池工作时，溶液中的OH向负极移动D该电池使用一段时间后应补充KOH3某小组为研究电化学原理，设计如图装置。下列叙述不正确的是()。Aa和b不连接时，铁片上
2、会有金属铜析出Ba和b用导线连接时，铜片上发生的反应为：Cu22e=CuC无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色Da和b分别连接直流电源正、负极，电压足够大时，Cu2向铜电极移动4如图所示装置中，小试管内为红墨水，具支试管内盛有pH4的雨水和生铁片。观察：开始导管内液面下降，一段时间后导管内液面回升，略高于小试管液面。以下有关解释合理的是()。A生铁片中的碳是原电池的负极，发生还原反应B雨水酸性较强，生铁片仅发生析氢腐蚀C墨水回升时，碳极反应式为：O22H2O4e=4OHD具支试管中溶液pH逐渐减小5乙醇燃料电池中采用磺酸类质子溶剂，电池总反应为C2H5OH3O2=2CO
3、23H2O，下列说法错误的是()。A电池工作时，质子向电池的正极迁移B电池工作时，电流由b极沿导体流向a极Ca为负极，电极反应式是C2H5OH3H2O12e=2CO212HDb为正极，电极反应式是4HO24e=2H2O6盐桥是装有饱和KCl琼脂溶胶的U形管，溶液不能流出来，但离子可以在其中自由移动。在两种溶液之间插入盐桥以代替原来的两种溶液直接接触，盐桥起到了使整个装置构成通路的作用。关于如图所示的实验装置，下列说法正确的是()。A电子从锌电极通过电流计流向铜电极B实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作C锌电极发生还原反应，铜电极发生氧化反应D铜电极上发生的电极反应是2H2e=H27(2013山
4、东临沂高三月考)化学在生产和日常生活中有着重要的应用。下列说法不正确的是()。A明矾水解形成的Al(OH)3胶体能吸附水中悬浮物，可用于水的净化B在海轮外壳上镶入锌块，可减缓船体的腐蚀速率CMgO的熔点很高，可用于制作耐高温材料D电解熔融的AlCl3，可制得金属铝8为研究金属腐蚀的条件和速率，某课外小组学生用金属丝将三根大小相同的铁钉分别固定在图示的三个装置中，再放置于玻璃钟罩里保存一星期，下列对实验结束时现象描述不正确的是()。A装置左侧的液面一定会上升B左侧液面装置比装置的低C装置中的铁钉腐蚀最严重D装置中的铁钉几乎没被腐蚀9相同材质的铁在下列情形下最不易被腐蚀的是()。10把a、b、c、
5、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若a、b相连时，a为负极；c、d相连时，电流由d到c；a、c相连时，c极上产生大量气泡，b、d相连时，b上有大量气泡产生，则四种金属活动性顺序由强到弱正确的是()。Aabcd BacdbCcabd Dbdca11将NaCl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后发现液滴覆盖的圆圈中心区(a)已被腐蚀而变暗，在液滴外沿形成棕色铁锈环(b)，如图所示。导致该现象的主要原因是液滴之下氧气含量比边缘处少。下列说法正确的是()。A液滴中的Cl由a区向b区迁移B液滴边缘是正极区，发生的电极反应为：O22H2O4e=4OHC液滴下的Fe因发生还原反应而
6、被腐蚀，生成的Fe2由a区向b区迁移，与b区的OH形成Fe(OH)2，进一步氧化、脱水形成铁锈D若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板，在铜铁接触处滴加NaCl溶液，则负极发生的电极反应为：Cu2e=Cu212500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO)6.0 molL1，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到22.4 L气体(标准状况)，假定电解后溶液体积仍为500 mL，下列说法正确的是()。A原混合溶液中c(K)为1 molL1B上述电解过程中共转移4 mol电子C电解得到的Cu的物质的量为0.5 molD电解后溶液中c(H)为2 molL1二、非选择题(共4题，5
7、2分)13(12分)依据氧化还原反应：2Ag(aq)Cu(s)=Cu2(aq)2Ag(s)设计的原电池如图所示。请回答下列问题：(1)电极X的材料是_；电解质溶液Y是_；(2)银电极为电池的_极，发生的电极反应为_；X电极上发生的电极反应为_；(3)外电路中的电子是从_电极流向_电极。14(2012海南化学)(12分)新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料，两电极上分别通入CH4和O2，电解质为KOH溶液。某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行饱和氯化钠溶液电解实验，如图所示。回答下列问题：(1)甲烷燃料电池正极、负极的电极反应分别为_、_；(2)闭合K开关后，a、b电极上均有气体产
8、生，其中b电极上得到的是_，电解氯化钠溶液的总反应方程式为_；(3)若每个电池甲烷通入量为1 L(标准状况)，且反应完全，则理论上通过电解池的电量为_(法拉第常数F9.65104 Cmol1，列式计算)，最多能产生的氯气体积为_ L(标准状况)。15(14分)对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命。(1)以下为铝材表面处理的一种方法：碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜，碱洗时常有气泡冒出，原因是_(用离子方程式表示)。为将碱洗槽液中的铝以沉淀形式回收，最好向槽液中加入下列试剂中的_。aNH3 bCO2cNaOH dHNO3以铝材为阳极，在H2SO4溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极
9、反应式为_。取少量废电解液，加入NaHCO3溶液后产生气泡和白色沉淀，产生沉淀的原因是_。(2)镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是_。(3)利用下图所示装置，可以模拟铁的电化学防护。若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应该置于_处。若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为_。16(2012江苏化学)(14分)铝是地壳中含量最高的金属元素，其单质及合金在生产生活中的应用日趋广泛。(1)真空碳热还原氯化法可实现由铝土矿制备金属铝，其相关反应的热化学方程式如下：Al2O3(s)AlCl3(g)3C(s)=3AlCl(g)3CO(g)Ha kJmol13AlCl(g)=2Al(
10、l)AlCl3(g)Hb kJmol1反应Al2O3(s)3C(s)=2Al(l)3CO(g)的H_kJmol1(用含a、b的代数式表示)。Al4C3是反应过程中的中间产物。Al4C3与盐酸反应(产物之一是含氢量最高的烃)的化学方程式为_。(2)镁铝合金(Mg17Al12)是一种潜在的贮氢材料，可在氩气保护下，将一定化学计量比的Mg、Al单质在一定温度下熔炼获得。该合金在一定条件下完全吸氢的反应方程式为Mg17Al1217H2=17MgH212Al。得到的混合物Y(17MgH212Al)在一定条件下可释放出氢气。熔炼制备镁铝合金(Mg17Al12)时通入氩气的目的是_。在6.0 molL1 H
11、Cl溶液中，混合物Y能完全释放出H2。1 mol Mg17Al12完全吸氢后得到的混合物Y与上述盐酸完全反应，释放出H2的物质的量为_。在0.5 molL1 NaOH和1.0 molL1 MgCl2溶液中，混合物Y均只能部分放出氢气，反应后残留固体物质的X射线衍射谱图如图所示(X射线衍射可用于判断某晶态物质是否存在，不同晶态物质出现衍射峰的衍射角不同)。在上述NaOH溶液中，混合物Y中产生氢气的主要物质是_(填化学式)。(3)铝电池性能优越，AlAgO电池可用作水下动力电源，其原理如图所示。该电池反应的化学方程式为_。参考答案 1B2B3D4C解析：该雨水酸性较强，开始时，发生的是析氢腐蚀，故
12、导管内液面下降，后来发生的是吸氧腐蚀，故导管内液面又升高；无论析氢腐蚀还是吸氧腐蚀，生铁片中的碳都作原电池的正极，故A、B错误，C正确；具支试管中开始时发生析氢腐蚀，消耗氢离子，pH增大，后来发生吸氧腐蚀，产生OH，pH继续增大，D项错误。5C解析：原电池工作时阳离子向正极迁移，A对；根据图示，a为负极，b为正极，电流由b极沿导线流向a极，B对；负极发生氧化反应，其电极反应式为C2H5OH3H2O12e=2CO212H，C错；正极的电极反应式为O24H4e=2H2O，D对。6A解析：由装置图和原电池原理可知锌为负极，铜为正极，故电子从锌电极通过外电路流向铜电极，A正确。在反应过程中取出盐桥，则
13、不能形成闭合回路，原电池不能继续工作，B错误。根据锌为负极发生氧化反应，铜为正极发生还原反应知，C错误。铜电极上发生的电极反应是Cu22e=Cu，D错误。7D解析：明矾水解形成的Al(OH)3胶体能吸附水中悬浮物，可用于水的净化、除杂，A正确；在海轮外壳上镶入锌块，和船体一起形成原电池，锌做负极可减缓船体的腐蚀速率，B正确；MgO的熔点很高，可用于制作耐高温材料，C正确；熔融的AlCl3不能导电，无法制得单质铝。8B解析：装置中潮湿的水蒸气为中性，铁钉发生吸氧腐蚀，左侧液面一定会上升；装置中为盐酸酸雾，铁钉发生析氢腐蚀，左侧液面一定会下降，且铜丝与铁钉构成原电池，腐蚀最严重；装置中铁钉在干燥环
14、境中，几乎不发生腐蚀。9C解析：A、B、D直接构成原电池，较易发生腐蚀(A最易)；C镀了保护层，最不易被腐蚀。10B解析：a比b金属性强；c比d金属性强；a比c金属性强；d比b金属性强；总的比较金属性：acdb。11B解析：依题意，可判断中心区a为原电池的负极，液滴边缘O2含量较大，是原电池的正极，A中Cl在电池工作时向负极(a)移动，A选项错误；B项显然正确；C中Fe失电子被氧化而被腐蚀，故C项错误，D中因Fe比Cu活泼，充当负极的是Fe，负极反应为Fe2e=Fe2，故D错误。12B解析：电解过程中两极发生的反应为：阴极开始时发生反应Cu22e=Cu，当铜离子消耗尽时发生反应2H2e=H2；
15、阳极一直发生反应：4OH4e=O22H2O。两极都收集到1 mol气体，由阳极得到标准状况下的22.4 L氧气，则电解过程共转移了4 mol电子。又知生成1 mol H2转移电子2 mol，根据电子得失守恒，n(Cu2)1 mol。再根据溶液的电中性：2c(Cu2)c(K)c(NO)，可以求出c(K)2 molL1。电解过程中消耗的n(OH)4 mol，则溶液中H的物质的量为4 mol，c(H)8 molL1。13答案：(1)铜AgNO3溶液(2)正Age=Ag(或2Ag2e=2Ag)Cu2e=Cu2(3)铜银解析：该题考查原电池的基本原理，根据所给反应的设计要求并结合所给装置可看出：X极是C
16、u，Y极电解质溶液必须是AgNO3溶液，因为Cu比Ag活泼，所以Cu为负极，Ag为正极，电极反应分别为负极：Cu2e=Cu2，正极：Age=Ag，在外电路，电子由负极Cu流向正极Ag。14答案：(1)2O24H2O8e=8OHCH410OH8e=7H2O(2)H22NaCl2H2O2NaOHH2Cl2(3)89.65104 Cmol13.45104 C4解析：(1)总反应式为：CH42O22OH=3H2O，正极反应式为2O24H2O8e=8OH，则负极反应式由总反应式减正极反应式得到；(2)由三个池可看出，一、二两池为串联的电源，其中甲烷与氧气反应是还原剂，所在电极为负极，因而与之相连的b电极
17、为阴极，产生的气体为氢气；(3)1 mol甲烷氧化失去电子8 mol，电量为896 500 C，因题中虽有两个燃料电池，但电子的传递只能用一个池的甲烷量计算，1 L为1/22.4 mol，可求电量；甲烷失电子是Cl失电子数的8倍，则得到氯气为4 L(CH48Cl4Cl2)。15答案：(1)2Al2OH6H2O=2Al(OH)43H2b2Al3H2O6e=Al2O36HHCO与H反应使H浓度减小，产生Al(OH)3沉淀(2)补充溶液中消耗的Cu2，保持溶液中Cu2浓度恒定(3)N牺牲阳极的阴极保护法(或：牺牲阳极保护法)解析：(1)题中指出在碱洗时有气泡产生，则只有金属铝和碱反应才符合条件，故碱
18、洗过程中发生反应的离子方程式为Al2O32OH3H2O=2Al(OH)4、2Al2OH6H2O=2Al(OH)43H2。碱洗后溶液中含有大量Al(OH)4，故最好通入CO2气体使Al(OH)4转化为Al(OH)3沉淀以回收铝。活泼金属作阳极，阳极材料本身失电子被氧化，其氧化产物为Al2O3，由此可得阳极反应式为2Al3H2O6e=Al2O36H。加入NaHCO3溶液后，HCO与H反应使H浓度减小，产生Al(OH)3沉淀(注意，在酸性条件下Al3与HCO不能发生相互促进水解反应)。(2)电镀时若用石墨作阳极，则电解过程中电解液中Cu2浓度不断减小，导致铁表面不能镀上均匀的铜。(3)若X为碳棒，则
19、只能用外加电源的阴极保护法，此时开关K应置于N处。若X为Zn，K置于M处，其保护原理称为牺牲阳极的阴极保护法。16答案：(1)abAl4C312HCl=4AlCl33CH4(2)防止Mg、Al被空气氧化52 molAl(3)2Al3AgO2NaOH3H2O=2NaAl(OH)43Ag解析：本题以铝为题材，考查盖斯定律，铝及其化合物的性质以及电化学反应方程式。(1)根据盖斯定律，将题中所给两方程式相加得所求反应，对应的H(ab)kJmol1。含氢量最高的烃为CH4，根据碳原子守恒，3个碳需要结合12个H原子形成3个CH4。再由铝原子守恒，4个铝需要结合12个Cl形成4个AlCl3，所以Al4C3与HCl之间为112反应。(2)镁、铝都是活泼的金属单质，容易被空气中的氧气氧化，通入氩气作保护气，以防止二者被氧化。1 mol Mg17Al12完全吸氢为17 mol，在盐酸中会全部释放出来。镁铝合金中的镁和铝都能与盐酸反应生成H2，物质的量分别为17 mol、18 mol，则生成氢气一共为52 mol。镁与NaOH不反应，再根据衍射谱图可知，在NaOH溶液中产生氢气的主要物质是铝。(3)铝作负极，失电子被氧化，在碱性溶液中生成NaAl(OH)4。氧化银作正极，得电子被还原为Ag，电解质溶液为NaOH溶液，由此可写出总反应。