2019届高考化学一轮复习 第6章 化学反应与能量转化章末综合检测(六)鲁科版
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第2节电能转化为化学能——电解[课后达标检测]一、选择题1.某同学将电解池工作时电子、离子流动方向及电极种类等信息表示在下图中,下列有关分析完全正确的是( )选项 A B C Da电极阳极阴极阳极阴极d极正极正极负极负极Q离子阳离子阳离子阴离子阴离子解析:选B。
电子由电源的负极流出,故a是阴极、d是正极,溶液中阳离子移向阴极。
2.下列图示中关于铜电极的连接错误的是( )解析:选C。
在镀件上镀铜时,铜应作阳极,与电源正极相连;镀件应作阴极,与电源负极相连。
3.下列电解质溶液用惰性电极进行电解时,一段时间后,溶液的pH增大的是( ) A.稀碳酸钠溶液B.硫酸钠溶液C.稀硫酸D.硫酸铜溶液解析:选A。
A项,电解稀碳酸钠溶液,实质是电解水,碳酸钠溶液浓度增大,pH增大,故符合;B项,电解硫酸钠溶液实质也是电解水,但溶液仍为中性,pH不变;C项,电解稀硫酸实质是电解水,硫酸浓度增大,pH减小;D项,电解硫酸铜生成硫酸、氧气和铜,故pH减小。
4.火法炼铜得到的粗铜中含多种杂质(如锌、金、银等),其性能远不能达到电气工业的要求,工业上常使用电解精炼法将粗铜提纯。
在电解精炼时( )A .粗铜接电源负极B .纯铜作阳极C .杂质都将以单质形式沉淀到池底D .纯铜片增重2.56 g ,电路中通过的电子为0.08 mol解析:选D 。
电解精炼铜时,粗铜作阳极,接电源正极,纯铜作阴极,接电源负极,A 、B 两项错误;由于阳极反应有Zn -2e -===Zn 2+、Fe -2e -===Fe 2+等,则Zn 、Fe 等杂质不能沉淀到池底,C 项错误;由Cu ~2e -可知n (e -)=2n (Cu)=2× 2.56 g 64 g·mol-1=0.08 mol ,D 项正确。
5.用惰性电极电解下列溶液一小段时间后,加入一定量的另一种物质(括号内),溶液能与原来溶液完全一样的是( )A .CuSO 4[Cu(OH)2]B .NaOH(NaOH)C .NaCl(NaCl)D .CuCl 2(CuCl 2) 解析:选D 。
1.下列说法错误的是()A.化学反应中的能量变化都表现为热量变化B.需要加热才能发生的反应不一定是吸热反应C.向醋酸钠溶液中滴入酚酞试液,加热后若溶液红色加深,则说明盐类水解是吸热的D.反应物和生成物所具有的总能量决定了反应是放热还是吸热解析:化学反应中的能量变化除了表现为热量变化外,还可以表现为电能和光能等。
答案:A2.反应A+B→C(ΔH<0)分两步进行:①A+B→X(ΔH>0),②X→C(ΔH<0)。
下列示意图中,能正确表示总反应过程中能量变化的是()解析:根据已知条件可知,反应①是吸热反应,因此反应物的总能量低于生成物的总能量;反应②是放热反应,反应物的总能量高于生成物的总能量,故选D。
答案:D3.已知某化学反应A2(g)+2B2(g)===2AB2(g)(AB2的分子结构为B—A—B)的能量变化如图所示,下列有关叙述中正确的是()A.该反应的进行一定需要加热B.该反应的ΔH=-(E1-E2)kJ·mol-1C.断裂1 molA—A键和2 mol B—B键,放出E1 kJ能量D.该反应为吸热反应解析:该反应吸热,ΔH>0,D项正确;吸热反应的发生,不一定需要加热,A项错误;断裂化学键需要加热,C项错误;ΔH=E1-E2,B项错误。
答案:D4.已知下列热化学定方程式:①H2(g)+1/2O2(g)===H2O(g)ΔH1=a kJ·mol-1②2H2(g)+O2(g)===2H2O(g)ΔH2=b kJ·mol-1③H2(g)+1/2O2(g)===H2O(l)ΔH3=c kJ·mol-1④2H2(g)+O2(g)===2H2O(l)ΔH4=d kJ·mol-1下列关系式中正确的是()A.a<c<0B.b>d>0C.2a=b<0 D.2c=d>0解析:H2的燃烧反应都是放热反应,ΔH<0,a、b、c、d都小于0,B、D错;反应③与反应①相比较,产物的状态不同,H2O(g)转化为H2O(l)为放热反应,所以a>c,A错;反应②的化学计量数是①的2倍,反应热②也是①的2倍,b=2a<0,C对。
[突破训练]1.如图是一种新型锂电池原理图,下列有关叙述正确的是( )A .a 为电源正极B .电流从a 流向bC .离子交换膜为阳离子交换膜D .b 电极处,O 2失电子生成OH -解析:选C 。
Li 失电子,a 应为电源负极,A 项错误;电流与电子流动的方向相反,故电流从b 流向a ,B 项错误;由图示可知,Li +可穿过离子交换膜,故为阳离子交换膜,C 项正确;O 2→OH -,O 的化合价降低,故O 2得电子生成OH -,D 项错误。
2.(2018·合肥一模)某种甲烷燃料电池采用铂作电极,电池中的质子交换膜只允许质子和水分子通过,其基本结构如图,电池总反应为CH 4+2O 2===CO 2+2H 2O 。
下列有关说法正确的是( ) A .电子由a 极流出经过负载流向b 极 B .电解质溶液中H +移向a 极C .每转移1 mol e -,消耗1.6 g CH 4D .b 极上的电极反应式为O 2+2H 2O +4e -===4OH -解析:选A 。
根据题图可知,a 极为负极,b 极为正极,电子由a 极流出经过负载流向b 极,A 项正确;电解质溶液中H +向正极(b 极)移动,B 项错误;根据CH 4――→失去8e -CO 2,每转移1 mol e -,消耗18mol CH 4,即消耗2 g CH 4,C 项错误;电解质溶液为稀硫酸,b 极的电极反应式为O 2+4H ++4e -===2H 2O ,D 项错误。
3.(2015·高考全国卷Ⅰ,11,6分)微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置,其工作原理如图所示。
下列有关微生物电池的说法错误的是( )A.正极反应中有CO2生成B.微生物促进了反应中电子的转移C.质子通过交换膜从负极区移向正极区D.电池总反应为C6H12O6+6O2===6CO2+6H2O解析:选A。
图示所给出的是原电池装置。
A.有氧气反应的一极为正极,发生还原反应,因为有质子通过,故正极电极反应式为O2+4e-+4H+===2H2O;在负极,C6H12O6在微生物的作用下发生氧化反应,电极反应式为C6H12O6-24e-+6H2O===6CO2↑+24H+,则负极上有CO2产生,故A不正确。
2019版高考化学一轮总复习第6章化学反应与能量第3节化学能转化为电能-电池检测鲁科版考纲定位考情播报1.理解原电池的构成、工作原理及应用,能写出电极反应和总反应方程式。
2.了解常见化学电源的种类及其工作原理。
2016·全国甲卷T11/全国丙卷T112015·全国卷ⅠT11/全国卷ⅡT26(1)(2) 2014·全国卷ⅡT122013·全国卷ⅠT10、T27(5)、T28(5)/全国卷ⅡT11 2012·全国卷T26(4)1.概念及反应本质电化学上将能把化学能转化为电能的装置,其本质是发生了氧化还原反应。
2.构成条件(1)有两个活动性不同的电极(常见为金属或石墨)。
(2)将电极插入电解质溶液中。
(3)两电极间构成闭合回路(两电极接触或用导线连接)。
(4)能自发发生氧化还原反应。
3.工作原理如图是Cu-Zn原电池,请填空:(1)反应原理电极名称负极正极电极材料Zn Cu电极反应Zn-2e-===Zn2+Cu2++2e-===Cu反应类型氧化反应还原反应(2)①电子方向:从负极流出沿导线流入正极;②电流方向:从正极沿导线流向负极;③离子的迁移方向:电解质溶液中,阴离子向负极迁移,阳离子向正极迁移。
(3)两种装置的比较图Ⅰ中Zn在CuSO4溶液中直接接触Cu2+,会有一部分Zn与Cu2+直接反应,该装置中既有化学能和电能的转化,又有一部分化学能转化成了热能,装置的温度会升高。
图Ⅱ中Zn 和CuSO4溶液分别在两个池中,Zn与Cu2+不直接接触,不存在Zn与Cu2+直接反应的过程,所以仅是化学能转化成了电能,电流稳定,且持续时间长。
(4)盐桥作用①连接内电路,形成闭合回路;②平衡电荷,使原电池不断产生电流。
4.原电池原理的三个应用(1)设计制作化学电源①首先将氧化还原反应分成两个半反应。
②根据原电池的反应特点,结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液。
1.能用电解原理说明的问题是()①电解是把电能转化成化学能②电解是把化学能转化成电能③电解质溶液导电是化学变化,金属导电是物理变化④不能自发进行的氧化还原反应,通过电解的原理可以实现⑤任何溶液被电解时,必然导致氧化还原反应的发生A.①②③④B.②③⑤C.③④D.①③④⑤解析:从能量角度看,电解是把电能转化成化学能的过程,故①对②错。
电解质溶液的导电过程,必然伴随着两个电极上氧化、还原反应的发生,同时生成新的物质,故③、⑤对。
某些不能自发进行的氧化还原反应,通过电解的原理供给电能也可以实现,故④对。
所以D选项符合题意。
答案:D2.我国第五套人民币中的一元硬币材料为钢芯镀镍,依据你所掌握的电镀原理,你认为在硬币制作时,钢芯应做()A.阴极B.阳极C.正极D.负极解析:根据电镀原理可得,由于是钢芯镀镍,所以使镍与电源正极相连做阳极,钢芯与电源负极相连做阴极。
答案:A3.某同学为了使反应2HCl+2Ag===2AgCl+H2↑能进行,设计了如图所示的四个实验,你认为可行的方案是()解析:此反应不能自发进行,应该设计成电解池,Ag发生氧化反应,应该作阳极,C 项符合要求。
答案:C4.现将氯化铝溶液蒸干灼烧并熔融后用铂电极进行电解,下列有关电极产物的判断正确的是()A.阴极产物是氢气B.阳极产物是氧气C.阴极产物是铝和氧气D.阳极产物只有氯气解析:将氯化铝溶液蒸干灼烧得到Al2O3,电解熔融的Al2O3,阳极为O2-放电,阳极产物为氧气;阴极为Al3+放电,阴极产物为Al。
答案:B5.下列图示中关于铜电极的连接错误的是()解析:在镀件上镀铜时,铜应作阳极,与电源正极相连,镀件应作阴极,与电源负极相连。
答案:C6.利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产上的应用。
下列说法正确的是()A.氯碱工业中,X电极上反应式是4OH--4e-===2H2O+O2↑B.电解精炼铜时,Z溶液中的Cu2+浓度不变C.在铁片上镀铜时,Y是纯铜D.制取金属镁时,Z是熔融的氯化镁解析:氯碱工业中阳极是Cl-放电生成Cl2;电解精炼铜时阳极粗铜溶解,阴极Cu2+放电析出Cu,溶液中Cu2+浓度变小;铁片上镀铜时,阴极应该是铁片,阳极是纯铜。
第3节 化学能转化为电能——电池考点1| 原电池及其工作原理 (对应学生用书第121页)[考纲知识整合]1.原电池的概念把化学能转化为电能的装置,其本质是发生了氧化还原反应。
2.原电池的构成(1)有两个活动性不同的电极(常见为金属或石墨)。
(2)将电极插入电解质溶液中。
(3)两电极间构成闭合回路(两电极接触或用导线连接)。
(4)能自发发生氧化还原反应。
3.工作原理如图是CuZn 原电池,请填空:(1)反应原理①电子方向:从负极流出沿导线流入正极;②电流方向:从正极沿导线流向负极;③离子的迁移方向:电解质溶液中,阴离子向负极迁移,阳离子向正极迁移。
(3)两种装置的比较图Ⅰ中Zn在CuSO4溶液中直接接触Cu2+,会有一部分Zn与Cu2+直接反应,该装置中既有化学能和电能的转化,又有一部分化学能转化成了热能,装置的温度会升高。
图Ⅱ中Zn 和CuSO4溶液分别在两个池中,Zn与Cu2+不直接接触,不存在Zn与Cu2+直接反应的过程,所以仅是化学能转化成了电能,电流稳定,且持续时间长。
(4)盐桥作用①连接内电路,形成闭合回路;②平衡电荷,使溶液呈电中性,使原电池不断产生电流。
4.原电池原理的三个应用(1)设计制作化学电源①首先将氧化还原反应分成两个半反应。
②根据原电池的反应特点,结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液。
(2)比较金属活动性强弱两种金属分别作原电池的两极时,一般作负极的金属比作正极的金属活泼。
(3)加快氧化还原反应的速率一个自发进行的氧化还原反应,设计成原电池时反应速率加快。
例如,在Zn与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液能使产生H2的反应速率加快。
[应用体验]判断正误 (正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)在化学反应中,所有自发的放热反应均可以设计成原电池。
( )(2)原电池中,负极发生氧化反应,正极发生还原反应。
( )(3)MgAl形成的原电池,Mg一定作负极。
第2节电能转化为化学能——电解[课后达标检测]一、选择题1.某同学将电解池工作时电子、离子流动方向及电极种类等信息表示在下图中,下列有关分析完全正确的是( )选项 A B C Da电极阳极阴极阳极阴极d极正极正极负极负极Q离子阳离子阳离子阴离子阴离子解析:选B。
电子由电源的负极流出,故a是阴极、d是正极,溶液中阳离子移向阴极。
2.下列图示中关于铜电极的连接错误的是( )解析:选C。
在镀件上镀铜时,铜应作阳极,与电源正极相连;镀件应作阴极,与电源负极相连。
3.下列电解质溶液用惰性电极进行电解时,一段时间后,溶液的pH增大的是( )A.稀碳酸钠溶液B.硫酸钠溶液C.稀硫酸D.硫酸铜溶液解析:选A。
A项,电解稀碳酸钠溶液,实质是电解水,碳酸钠溶液浓度增大,pH增大,故符合;B项,电解硫酸钠溶液实质也是电解水,但溶液仍为中性,pH不变;C项,电解稀硫酸实质是电解水,硫酸浓度增大,pH减小;D项,电解硫酸铜生成硫酸、氧气和铜,故pH减小。
4.火法炼铜得到的粗铜中含多种杂质(如锌、金、银等),其性能远不能达到电气工业的要求,工业上常使用电解精炼法将粗铜提纯。
在电解精炼时( )A.粗铜接电源负极B.纯铜作阳极C.杂质都将以单质形式沉淀到池底D .纯铜片增重2.56 g ,电路中通过的电子为0.08 mol解析:选D 。
电解精炼铜时,粗铜作阳极,接电源正极,纯铜作阴极,接电源负极,A 、B 两项错误;由于阳极反应有Zn -2e -===Zn 2+、Fe -2e -===Fe 2+等,则Zn 、Fe 等杂质不能沉淀到池底,C 项错误;由Cu ~2e -可知n (e -)=2n (Cu)=2× 2.56 g 64 g ·mol-1=0.08 mol ,D 项正确。
5.用惰性电极电解下列溶液一小段时间后,加入一定量的另一种物质(括号内),溶液能与原来溶液完全一样的是()A .CuSO4[Cu(OH)2] B .NaOH(NaOH) C .NaCl(NaCl)D .CuCl 2(CuCl 2)解析:选D 。
【2019-2020】高考化学一轮复习第6章化学反应与能量转化章末综合检测(六)鲁科版章末综合检测(六)(时间:60分钟;满分:100分)一、选择题(本题包括9小题,每小题5分,共45分)1.(2018·杭州一模)碳酸钙分解的反应需要在高温下持续加热,根据如图所示的反应判断下列说法中错误的是( )A.1 mol CO2(g)和1 mol CaO(s)的总能量大于1 mol CaCO3(s)的总能量B.该反应的焓变大于零C.该反应中有离子键断裂也有共价键断裂,化学键断裂吸收能量,化学键生成放出能量D.由该反应可推出凡是需要加热才发生的反应均为吸热反应解析:选D。
因为碳酸钙受热分解是吸热反应,所以1 mol CO2(g)和1 mol CaO(s)的总能量大于1 mol CaCO3(s)的总能量,焓变大于零,A、B正确;在CaCO3中,Ca2+和CO2-3之间存在离子键,CO2-3中C与O之间存在共价键,故反应中有离子键断裂也有共价键断裂,旧化学键断裂吸收能量,新化学键形成放出能量,C正确;需要加热才发生的反应不一定为吸热反应,如碳的燃烧需要加热,但该反应是放热反应,D错误。
2.(2018·天津河××区模拟)通过以下反应均可获取H2。
下列有关说法不正确的是( )①太阳光催化分解水制氢:2H2O(l)===2H2(g)+O2(g) ΔH1=571.6 kJ/mol②焦炭与水反应制氢:C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g)ΔH2=131.3 kJ/mol③甲烷与水反应制氢:CH4(g)+H2O(g)===CO(g)+3H2(g)ΔH3=206.1 kJ/mol A.由反应①知H2的燃烧热为571.6 kJ/molB.反应②中生成物的总能量高于反应物的总能量C.反应③若改用新催化剂,ΔH3不变化D.反应CH4(g)===C(s)+2H2(g)的ΔH=74.8 kJ/mol解析:选A。
第6章化学反应与能量转化章末综合检测(六)(时间:60分钟;满分:100分)一、选择题(本题包括9小题,每小题5分,共45分)1.(2018·杭州一模)碳酸钙分解的反应需要在高温下持续加热,根据如图所示的反应判断下列说法中错误的是( )A.1 mol CO2(g)和1 mol CaO(s)的总能量大于1 mol CaCO3(s)的总能量B.该反应的焓变大于零C.该反应中有离子键断裂也有共价键断裂,化学键断裂吸收能量,化学键生成放出能量D.由该反应可推出凡是需要加热才发生的反应均为吸热反应解析:选D。
因为碳酸钙受热分解是吸热反应,所以1 mol CO2(g)和1 mol CaO(s)的总能量大于1 mol CaCO3(s)的总能量,焓变大于零,A、B正确;在CaCO3中,Ca2+和CO2-3之间存在离子键,CO2-3中C与O之间存在共价键,故反应中有离子键断裂也有共价键断裂,旧化学键断裂吸收能量,新化学键形成放出能量,C正确;需要加热才发生的反应不一定为吸热反应,如碳的燃烧需要加热,但该反应是放热反应,D错误。
2.(2018·天津河西区模拟)通过以下反应均可获取H2。
下列有关说法不正确的是( )①太阳光催化分解水制氢:2H2O(l)===2H2(g)+O2(g) ΔH1=571.6 kJ/mol②焦炭与水反应制氢:C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g)ΔH2=131.3 kJ/mol③甲烷与水反应制氢:CH4(g)+H2O(g)===CO(g)+3H2(g)ΔH3=206.1 kJ/mol A.由反应①知H2的燃烧热为571.6 kJ/molB.反应②中生成物的总能量高于反应物的总能量C.反应③若改用新催化剂,ΔH3不变化D.反应CH4(g)===C(s)+2H2(g)的ΔH=74.8 kJ/mol解析:选A。
A.在一定条件下,1 mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物时所放出的热量是燃烧热,由反应①知H2的燃烧热为285.8 kJ/mol,A错误;B.反应②的焓变大于0,说明该反应为吸热反应,生成物的总能量高于反应物的总能量,B正确;C.反应③使用催化剂,可以加快反应速率,但是催化剂不影响反应热,所以改用新催化剂后ΔH3不变,C正确;D.根据盖斯定律,③-②可得:反应CH4(g)===C(s)+2H2(g)的ΔH=206.1 kJ/mol-131.3 kJ/mol=74.8 kJ/mol,D正确。
3.如图所示,将紧紧缠绕不同金属的铁钉放入培养皿中,再加入含有适量酚酞和NaCl 的琼脂热溶液,冷却后形成琼胶(离子在琼胶内可以移动)。
下列叙述正确的是( )A.a中铁钉附近呈现红色B.b中铁钉上发生还原反应C.a中铜丝上发生氧化反应D.b中铝条附近有气泡产生解析:选B。
a、b两装置中金属接触中性电解质溶液,都发生吸氧腐蚀。
a中铁钉作负极,铜丝作正极,正极上的反应为O2+2H2O+4e-===4OH-,碱性增强,铜丝附近呈红色,故A、C两项错;b中形成的原电池Al作负极,电极反应为Al-3e-===Al3+,故D项错;b中铁钉作正极,发生还原反应,故B项正确。
4.(2018·滨州统考)利用电解原理净化含有机物的废水,其原理是在电解条件下将较低价态的金属离子(Co2+)氧化成较高价态的金属离子(Co3+),利用较高价态的金属离子将废水中的有机物氧化成CO2。
装置如图所示。
下列说法正确的是( )A.锌极为负极,发生氧化反应B.石墨极上发生的电极反应式为Co2+-e-===Co3+C.电解过程中,阴极附近溶液pH减小D.氧化1 mol HCHO时电路中至少转移3 mol电子解析:选B。
根据图示知,锌为阴极、石墨为阳极,阴极发生还原反应,A项错误;石墨极发生氧化反应,电极反应式为Co2+-e-===Co3+,B项正确;锌极的电极反应式为2H++2e-===H2↑,阴极附近溶液pH增大,C项错误;4Co3++HCHO+H2O===CO2↑+4H++4Co2+,氧化1 mol HCHO时至少要转移4 mol电子,D项错误。
5.(2018·重庆一中月考)现代工业生产中常用电解氯化亚铁溶液的方法制得氯化铁溶液吸收有毒的硫化氢气体。
工艺原理如图所示。
下列说法中不正确的是( )A.左槽中发生的反应为2Cl--2e-===Cl2↑B.右槽中的反应式:2H++2e-===H2↑C.H+从电解池左槽迁移到右槽D.FeCl3溶液可以循环利用解析:选A。
根据装置图可知Fe2+在电解池的左槽中被氧化生成Fe3+,则左槽是电解池的阳极,右槽是电解池的阴极。
阳极(左槽)的电极反应式为Fe2+-e-===Fe3+,A项错误;阴极(右槽)的电极反应式为2H++2e-===H2↑,B项正确;电解池中H+从电解池阳极(左槽)迁移到阴极(右槽),C项正确;反应池中的反应为2FeCl3+H2S===2FeCl2+2HCl+S↓,故FeCl3溶液可以循环利用,D项正确。
6.(2018·辽宁五校联考)对下列由电极和电解质溶液构成的装置叙述不正确的是( )A.若X、M、Q分别是H2SO4、Pb和PbO2,a、b连接后两极都有PbSO4生成B.若X、M、Q分别是滴加酚酞的Na2SO4、C和Fe,a,b分别连接电池的正、负极,则通电后Q周围溶液颜色变红C.若X、M、Q分别是CuSO4、Cu和Fe,a、b分别连接电源的正、负极,则可在铁上镀铜D.若X、M、Q分别是NaCl、C和Fe,则a、b连接后,M电极上有气体产生解析:选D。
A项构成的是铅蓄电池,在正极和负极均生成PbSO4,A项正确;B项为电解池,Q与电源负极相连作阴极,阴极H2O电离出的H+放电,Q极周围OH-浓度增大,溶液遇酚酞变成红色,B项正确;C项为电镀池,Cu和Fe分别为阳极和阴极,能实现Fe上镀Cu,C项正确;D项电解质溶液呈中性,Fe发生吸氧腐蚀,M电极的电极反应式为O2+2H2O+4e-===4OH-,D项错误。
7.(2018·湖北四校联考)用固体氧化物作电解质的甲醇氧气燃料电池电解Na2SO4溶液制备白色的Fe(OH)2。
其原理如图所示:下列有关说法正确的是( )A.Fe为阴极B.碳棒Y上的电极反应式为O2+4e-+4H+===2H2OC.碳棒X上的电极反应式为CH3OH-6e-+3O2-===CO2↑+2H2OD.C电极的表面观察到Fe(OH)2白色沉淀解析:选C。
选项A中Fe失电子提供Fe2+,发生氧化反应,作阳极,A项错误。
选项B 中以固体氧化物作为电解质,因此电极反应式中不应出现H+,B项错误。
选项D中Fe(OH)2白色沉淀应在两极之间形成,而不是在电极表面,D项错误。
8.(2018·福州一模)我国对“可呼吸”的钠二氧化碳电池的研究取得突破性进展。
该电池的总反应式为4Na+3CO2放电充电2Na2CO3+C,其工作原理如图所示(放电时产生的Na2CO3固体储存于碳纳米管中)。
下列说法不正确的是( )A.放电时,钠金属片作负极,碳纳米管作正极B.充电时,阳极反应为2Na2CO3+C-4e-===3CO2↑+4Na+C.放电时,Na+从负极区向正极区移动D.该电池的电解质溶液也可使用NaClO4的水溶液解析:选D。
根据电池的总反应式可知,放电时Na发生氧化反应,则钠金属片作负极,碳纳米管作正极,A项正确;充电时,阳极上发生氧化反应,C转化为CO2,电极反应为2Na2CO3+C-4e-===3CO2↑+4Na+,B项正确;放电时,Na+从负极区向正极区移动,C项正确;金属钠能与水反应,故电解质溶液不能使用NaClO4的水溶液,D项错误。
9.(2016·高考浙江卷)金属(M)空气电池(如图)具有原料易得、能量密度高等优点,有望成为新能源汽车和移动设备的电源。
该类电池放电的总反应方程式为4M+n O2+2n H2O===4M(OH)n。
已知:电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。
下列说法不正确的是( )A.采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积,并有利于氧气扩散至电极表面B.比较Mg、Al、Zn三种金属空气电池,Al空气电池的理论比能量最高C.M空气电池放电过程的正极反应式:4M n++n O2+2n H2O+4n e-===4M(OH)nD.在Mg空气电池中,为防止负极区沉积Mg(OH)2,宜采用中性电解质及阳离子交换膜解析:选C。
A项,采用多孔电极可以增大电极与电解质溶液的接触面积,且有利于氧气扩散至电极表面,正确;B项,根据“已知”信息知铝的比能量比Mg、Zn的高,正确;C 项,M空气电池放电过程中,正极为氧气得到电子生成OH-,错误;D项,为了避免正极生成的OH-移至负极,应选用阳离子交换膜,正确。
二、非选择题(本题包括5小题,共55分)10.(6分)从NO-3、SO2-4、Cl-、Cu2+、Ba2+、Ag+、H+等中选出适当的离子组成电解质,采用惰性电极对其溶液进行电解。
(1)若两极分别放出H2和O2,电解质的化学式为______________________。
(2)若阴极析出金属,阳极放出氧气,电解质的化学式为______________________。
(3)若两极分别放出气体,且体积比为1∶1,电解质的化学式为______________________。
解析:(1)两极分别放出H2和O2,即H+和OH-放电,实质是电解H2O,水中的溶质应起导电作用,它可以是HNO3、H2SO4、Ba(NO3)2中的任意一种,但不是BaSO4。
(2)阴极析出金属,即Ag+或Cu2+放电;阳极放出O2,即OH-放电。
水中的溶质可以是AgNO3、Cu(NO3)2、CuSO4中的任意一种。
(3)两极都生成气体,且气体体积比为1∶1,则放电的离子应是Cl-和H+。
水中的溶质可以是HCl、BaCl2中的任意一种。
答案:(1)HNO3[或H2SO4或Ba(NO3)2](2)AgNO3[或Cu(NO3)2或CuSO4](3)HCl(或BaCl2)11.(12分)(1)常温下,0.5 mol甲醇在氧气中完全燃烧生成CO2和液态水,放出热量363.3 kJ 。
写出该反应的热化学方程式:_______________________________________。
(2)请设计一个燃料电池:电解质溶液为强碱溶液,Pt 作电极,在电极上分别通入甲醇和氧气。
通入甲醇的电极应为________极(填“正”或“负”),该电极上发生的电极反应式为________________________________________________________________________。