高二化学化学电源试题答案及解析
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高二化学化学电源试题答案及解析
1. 电池在生产、生活中应用越来越广泛。下列说法错误的是
A．化学电源有一次电池、可充电电池和燃料电池等，一次电池只能放电，不能充电
B．铅蓄电池应用广泛，主要优点是单位重量的电极材料释放的电能大
C．燃料电池具有能量利用率高、可连续使用和污染轻等优点
D．锂电池是一种高能电池，体积小、重量轻，单位质量能量比高
【答案】B
【解析】A．化学电源有一次电池、可充电电池和燃料电池等，一次电池只能放电，当化学能完全转化为电能时就不能再释放能量.它不能充电反复使用.正确. B．铅蓄电池应用广泛，主要优点是制作方便,但由于质量重,单位重量的电极材料释放的电能小,逐渐被核质比小的锂电池等取代.错误. C．任何可燃性燃料,只要把燃料的失去电子的氧化反应和助燃剂的还原反应分开进行,都可以设计成燃料电池.燃料电池具有能量利用率高、可连续使用和污染轻等优点,正日益成为备受人们喜爱的电池.正确. D．锂小的原子质量为7,每产生1mol电子，消耗金属的质量只有7g,所以相同质量时提供的能量要比其它电池高得多。因此锂电池是一种高能电池，具有体积小、重量轻，单位质量能量比高的优点。正确。
【考点】考查电池的种类及铅蓄电池、燃料电池、锂电池的特点等知识。
2. 一种由甲醇和氧气以及强碱作为电解质溶液的新型手机电池，其电池反应为：
2CH3OH + 3O2 + 4OH－2 CO32— + 6H2O，则下列说法错误的是
A．充电时电解质溶液的pH逐渐增大
B．放电时CH3OH参与反应的电极为正极
C．充电时每生成1 mol CH3OH转移6 mol电子
D．放电时负极的电极反应为：CH3OH－6e－ ＋8OH－ ＝CO32—+ 6H2O
【答案】B
【解析】A、充电时，相当于电解池的工作原理，根据总反应：2CH3OH+3O2+4OH-2CO32-+6H2O，生成大量的氢氧根离子，所以碱性增强，故电解质溶液的pH逐渐增大，故A正确；
B、放电时，相当于原电池的工作原理，负极发生失电子的氧化反应，根据总反应：2CH3OH+3O2+4OH-2CO32-+6H2O，则放电时CH3OH参与反应的电极为负极，故B错误；
C、充电时，根据总反应：2CH3OH+3O2+4OH-2CO32-+6H2O，每生成2molCH3OH转移12mol电子，则每生成1mol
CH3OH转移6mol电子，故C正确；
D、放电时负极发生失电子的氧化反应，根据总反应：2CH3OH+3O2+4OH-2CO32-+6H2O，则负极的电极反应为：CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O，故D正确。
故选B。
【考点】化学电源新型电池
点评：考查燃料电池的充放电时的电极反应判断及电极方程式的书写。可以根据所学知识进行回答，难度中。
3. 天宫一号是中国第一个目标飞行器和空间实验室，其供电系统中有再生氢氧燃料电池（RFC），RFC是一种将水电解技术与氢氧燃料电池技术相结合的可充电电池。右图为RFC工作原理示意图，有关说法正确的是 ( )
A．当有0.1mol电子转移时，a电极产生2.24LH2（标况下）
B．b电极上发生的电极反应是：4H2O+4e－＝2H2↑+4OH－
C．c电极上发生还原反应，B池中的H+可通过隔膜进入A池
D．d电极上发生的电极反应是：O2+4H＋+4e－＝2H2O
【答案】C
【解析】电解池中的电极反应为：b电极为阳极失电子发生氧化反应：4OH--4e-=2H2O+O2↑；a电极为阴极得到电子发生还原反应：4H++4e-=2H2↑；
原电池中是酸性溶液，电极反应为：d为负极失电子发生氧化反应：2H2-4e-=4H+；c电极为正极得到电子发生还原反应：O2+4H++4e-=2H2O；
A、阳极电极反应计算，当有0.1 mol电子转移时，a电极产生1.12LH2故A错误；
B、b电极上发生的电极反应是4OH--4e-=2H2O+O2↑；故B错误；
C、c电极上进行还原反应，B池中的H+可以通过隔膜进入A池，故C正确；
D、d电极上发生的电极反应是：2H2-4e-=4H+；故D错误；
故选C。
【考点】化学电源新型电池
点评：本题考查了化学电源新型电池，主要考查原电池和电解池的工作原理，电极判断，电极反应，关键是原电池中电解质溶液是酸性环境，注意电极书写。
4. 如右图所示，在一U型管中装入含有紫色石蕊的试液，通直流电，一段时间后U型管内会形成一个倒立的三色 “彩虹”，从左到右颜色的次序是( )
A．蓝、紫、红 B．红、蓝、紫
C．红、紫、蓝 D．紫、红、蓝
【答案】C
【解析】（+）阳极：4OH- - 4e- = O2↑ + 2H2O ，溶液呈酸性，紫色石蕊试剂变红
（-）阴极：2H+ + 2e- = H2↑，溶液呈碱性，紫色石蕊试剂变蓝，从左到右颜色故为红、紫、蓝
【考点】电解硫酸钠溶液
点评：题目实质为电解水，找到题目的实质是本题的关键，难度不大。
5. (14分)金属氢化物－镍（MH—Ni）电池由于其高能、安全、无污染、无记忆效应、价格适宜，已成为目前最具发展前景的“绿色能源”电池之一，电池总反应为MH+NiOOH M+Ni(OH)2，M为储氢合金，MH为吸附了氢原子的储氢合金。电解质溶液为浓KOH溶液。
(1)写出放电时的负极反应_________________
(2)充电时，阳极的电极反应为__________________
镍氢电池正极材料由Ni(OH)2、碳粉、氧化铁等涂覆在铝箔上制成。某兴趣小组对该电池电极材料进行资源回收研究，设计实验流程如下：
已知：①NiCl2易溶于水，Fe3+不能氧化Ni2+
②某温度下一些金属氢氧化物的Ksp及沉淀析出的理论pH如下表所示：
M(OH)x
Ksp
pH
开始沉淀
沉淀完全
Al(OH)3
1.9×10-23
3.43
4.19
Fe(OH)3
3.8×10-38
2.53
2.94
Ni(OH)2
1.6×10-14
7.60
9.75
回答下列问题：
（3）根据上表数据判断步骤②先析出的沉淀Ⅱ为 ，后析出的沉淀为Ⅲ为__________________（填化学式），则pH1 pH2（填填“>”、“=”或“<”），
（4）已知溶解度：NiC2O4 > NiC2O4·H2O > NiC2O4·2H2O，则③的化学方程式是 。
（5）④中阳极的电极反应为 ，验证阳极产物的试剂为 。
（6）试写出⑥的离子方程式 。
【答案】(1) MH-e-+OH-=H2O+M (2)Ni(OH)2-e-+OH-=NiOOH+H2O (3)Fe(OH)3 Al(OH)3 ＜
（4）NiCl2 + Na2C2O4 + 2H2O = NiC2O4. 2H2O↓ + 2NaCl
（5）2Cl—2e-=Cl2↑；淀粉碘化钾溶液（或其它合理答案）。
（6）2Ni(OH)2 + 2OH- + Cl2 = 2Ni(OH)3+ 2Cl-
【解析】（1）放电时，负极发生氧化反应，所以电极反应为：MH-e-+OH-=H2O+M。
（2）充电时，阳极发生氧化反应，所以电极反应为：Ni(OH)2-e-+OH-=NiOOH+H2O
（3）根据Ksp可以看出当pH增大时，Fe(OH)3最先沉淀，然后是Al(OH)3最后是Ni(OH)2。所以步骤②先析出的沉淀II是Fe(OH)3后析出的沉淀III是Al(OH)3。pH1< pH2。
（4）根据溶解度可知NiC2O4·2H2O的溶解度最小，所以③的化学方程式为NiCl2 + Na2C2O4 +
2H2O = NiC2O4. 2H2O↓ + 2NaCl。
（5）根据框图可知D为NaCl溶液，所以电解时阳极反应为2Cl—2e-=Cl2↑。检验阳极产物用淀粉碘化钾溶液。
（6）根据框图可知C为Ni(OH)2，所以⑥的离子方程式为：2Ni(OH)2+2OH-+Cl2=2Ni(OH)3+
2Cl-。
【考点】化学电源和工业流程
点评：本题综合性强，难度较大，主要考查学生的分析能力和解题能力，是高考的热点习题。
6. （12分）将纯锌片和纯铜片按图方式插入100 mL相同浓度的稀硫酸中一段时间，回答下列问题：
（1）下列说法正确的是____________。
A．甲、乙均为化学能转变为电能的装置
B．乙中铜片上没有明显变化
C．甲中铜片质量减少、乙中锌片质量减少
D．两烧杯中溶液的c(H+)均增小
（2）在相同时间内，两烧杯中产生气泡的速度：甲____乙（填“＞”、“＜“或“＝”）。
（3）当甲中产生1.12L（标准状况）气体时，通过导线的电子数目为_______________。
（4）当乙中产生1.12L（标准状况）气体时，将锌、铜片取出，再将烧杯中的溶液稀释至1 L，测得溶液中c(H＋)＝0.1 mol·L－1（设反应前后溶液体积不变）。试确定原稀硫酸的物质的量浓度为_________________ mol·L－1。
(5) 甲中锌片上发生的电极反应： _________________________；
(6) 若甲中两电极的总质量为60 g，工作一段时间后，取出锌片和铜片洗净干燥后称重，总质量为47 g，则：氢气的体积(标准状况)为________L。
【答案】（1）BD （2）甲＞乙 （3）6.02×1022(0.1NA)
（4）1 （5）Zn-2e-=Zn2+； (6) 4.48
【解析】（1）根据装置特点可知，甲是原电池，锌比铜活泼，锌是负极，失去电子，铜是正极，溶液中的氢离子得到电子；乙不是原电池，锌能直接和稀硫酸发生置换反应，而铜不能和稀硫酸反应。所以正确的答案选BD。
（2）通过原电池反应进行的反应速率大于直接发生化学反应的反应速率。
（3）1.12L气体在标准状况下的物质的量是0.05mol，转移电子是0.05mol×2＝0.1mol，数目是6.02×1022(0.1NA)。
（4）溶液中c(H＋)＝0.1 mol·L－1，所以氢离子的物质的量是0.1mol，因此剩余硫酸是0.05mol。消耗硫酸是0.05mol，所以原硫酸的物质的量是0.1mol，其浓度是0.1mol÷0.1L＝1.0mol/L。
(5) 甲中锌是负极，发生的电极反应为Zn-2e-=Zn2+。
（6）电极减少的质量就是参加反应的锌的质量，即消耗锌是13g，物质的量是0.2mol，生成氢气是0.2mol，标准状况下的体积是4.48L。
7. 铅蓄电池的电极材料是Pb和PbO2，电解液是硫酸溶液。现用铅蓄电池电解饱和硫酸钠溶液一段时间，假设电解时温度不变且用惰性电极，下列说法不正确的是
A．蓄电池放电时，每消耗0.1molPb，共生成0.1molPbSO4
B．电解池的阳极反应式为：4OH－－ 4e－==2H2O + O2↑
C．电解后，c(Na2SO4)不变，且溶液中有晶体析出
