2018年高考化学备考中等生百日捷进提升系列(技能方法)专题07+原电池类选择题解题方法和策略

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2018年高考化学备考中等生百日捷进提升系列(技能方法)专题07+原电池类选择题解题方法和策略

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电化学类试题是高考的必考点,在多数省市的选择题中考查,少数以化学反应原理在大题中考查。通查考查电极反应方程式的书写、电子电流以及离子的流动方向的判断、有关电子转移数目、产物的量和电极增减量等的相关计算。原电池的考查是近几年考查的热点,通常考查可充电电池中充电和放电两个过程的分析,新型燃料电池等。在复习过程中学会分析几种典型模型,重点训练电极反应方程式的书写,结合近几年的高考题训练,灵活运用。
【例题1】全固态锂硫电池能量密度高、成本低,其工作原理如图所示,其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料,电池反应为:16Li+xS8=8Li2Sx(2≤x≤8)。下列说法错误的是
A.电池工作时,正极可发生反应:2Li2S6+2Li++2e-=3Li2S4
B.电池工作时,外电路中流过0.02 mol电子,负极材料减重0.14 g
C.石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性
D.电池充电时间越长,电池中Li2S2的量越多
【答案】D
【名师点睛】考查二次电池的使用,涉及原电池工作原理,原电池工作时负极发生氧化反应,正极发生还原反应,而电池充电时,原来的负极连接电源的负极为电解池的阴极,发生还原反应,而原来的正极连接电源的正极为电解池的阳极发生氧化反应,解题是通过结合反应原理,根据元素化合价的变化,判断放电时正负极发生的反应,再结合电解质书写电极反应方程式。
【例题2】微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。某微生物燃料电池的工作原理如图所示,下列说法正确的是
A.HS-在硫氧化菌作用下转化为SO42-?的反应为:HS-+4H2O-8e-== SO42-+9H+
B.电子从b流出,经外电路流向a
C.如果将反应物直接燃烧,能量的利用率不会变化
D.若该电池电路中有0.4mol?电子发生转移,则有0.5molH+通过质子交换膜
【答案】A
【解析】由图可知硫酸盐还原菌可以将有机物氧化成二氧化碳,而硫氧化菌可以将硫氢根离子氧化成硫酸根离子,所以两种细菌存在,就会循环把有机物氧化成CO2 放出电子,负极上HS-在硫氧化菌作用下转化为SO42-,失电子发生氧化反应,电极反应式是HS-+4H2O-8e-=SO42-+9H+;正极上是氧气得电子的还原反应:4H++O2+4e-=2H2O。A、负极上HS-在硫氧化菌作用下转化为SO42-,失电子发生氧化反应,电极反应式是HS-+4H2O-8e-=SO42-+9H+,选项A正确;
点睛:本题考查原电池工作原理以及应用知识,注意知识的迁移应用是解题的关键,由图可知硫酸盐还原菌可以将有机物氧化成二氧化碳,而硫氧化菌可以将硫氢根离子氧化成硫酸根离子,所以两种细菌存在,就会循环把有机物氧化成CO2 放出电子,负极上HS-在硫氧化菌作用下转化为SO42-,失电子发生氧化反应,电极反应式是HS-+4H2O-8e-=SO42-+9H+;正极上是氧气得电子的还原反应:4H++O2+4e-=2H2O,根据原电池的构成和工作原理知识来回答。
电化学类试题具有很强的规律性和策略性,在解题过程中需要不断总结,归纳。
1、池型判断
(1)根据概念:原电池是将化学能转化为电能,电解池是将电能转化为化学能。
(2)根据是否有外接电源判断:有的为电解池。
(3)根据可充电电池判断:放电为原电池,充电为电解池。
2、原电池反应式的书写
①一般电极反应式的书写
②复杂电极反应式的书写
复杂电极反应式=总反应式—较简单一极的电极反应式
如CH4酸性燃料电池中
CH4+2O2=CO2+2H2O……总反应式
2O2+8H++8e-=4H2O……正极反应式
CH4+2H2O-8e-=CO2+8H+……负极反应式
这类试题的一般解题方法为:
1.锌—锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液,电池总反应式为:
Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)=Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s) 下列说法错误的是( )
A.电池工作时,锌失去电子,电解液内部OH-向负极移动
B.电池正极的电极反应式为:2MnO2(s)+H2O(1)+2e-=Mn2O3(s)+2OH-(aq)
C.电池工作时,电子由正极通过外电路流向负极
D.外电路中每通过0.2mol电子,锌的质量理论上减小6.5g
【答案】C
考点:考查原电池的工作原理、电极反应式的书写等知识。
2.Mg—AgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误的是
A.负极反应式为Mg-2e-=Mg2+
B.正极反应式为Ag++e-=Ag
C.电池放电时Cl-由正极向负极迁移
D.负极会发生副反应Mg+2H2O=Mg(OH)2+H2↑
【答案】B
【考点定位】考查原电池的工作原理。
【名师点睛】本题以Mg-AgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池为载体,考查原电池电极反应式的书写,离子的迁移方向等知识。化学电源是高考中的热点,也是难点,学生要结合原电池的知识来推断试题给出的化学电源的工作原理,然后结合化合价的变化判断正、负极。
3.锌?空气燃料电池可用作电动车动力电源,电池的电解质溶液为KOH溶液,反应为
2Zn+O2+4OH–+2H2O===2Zn(OH)。下列说法正确的是( )
A.充电时,电解质溶液中K+向阳极移动
B.充电时,电解质溶液中逐渐减小
C.放电时,负极反应为:Zn+4OH–-2e–===Zn(OH)
D.放电时,电路中通过2mol电子,消耗氧气22.4L(标准状况)
【答案】C
【解析】A、充电时阳离子向阴极移动,故错误;B、放电时总反应为:2Zn+O2+4KOH+2H2O===2K2Zn(OH)4,,则充电时生成氢氧化钾,溶液中的增大,故错误;C、放电时,锌在负极失去电子,故正确;D、标准状况下22.4L氧气的物质的量为1mol,对应转移4mol电子,故错误。
【考点定位】考查原电池和电解池的工作原理
【名师点睛】本题考查原电池和电解池工作原理,这是两个装置的重点,也是新电池的考查点,需要熟记。电极反应式的书写是电化学中必考的一项内容,一般先写出还原剂(氧化剂)和氧化产物(还原产物),然后标出电子转移的数目,最后根据原子守恒和电荷守恒完成缺项部分并配平反应方程式,作为原电池,正极反应式为:O2+2H2O+4e-=4OH-,负极电极反应式为:Zn+4OH--2e-=Zn(OH)42-;充电是电解池,阳离子在阴极上放电,阴离子在阳极上放电,即阳离子向阴极移动,阴离子向阳极移动,对可充电池来说,充电时原电池的正极接电源正极,原电池的负极接电源的负极,不能接反,否则发生危险或电极互换,其电极反应式是原电池电极反应式的逆过程。涉及到气体体积,首先看一下有没有标准状况,如果有,进行计算,如果没有必然是错误选项。掌握原电池和电解池反应原理是本题解答的关键。本题难度适中。
4.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
【答案】A
5.菲斯科(FiskerInC.)公司宣布正在开发的固态锂电池能量密度是现有电池的2.5倍,续航里程可达500英里(约804公里),最快充电时间可以分钟计,钴酸锂(LiCoO2) 电池的工作原理如图所示,M极材料是金属锂和碳的复合材料(碳作金属锂的载体),电解质为一种能传导Li+的高分子材料。隔膜只允许特定的离子通过。下列说法正确的是
A.电池的总反应式为:LixC6+Li1-xCoO2==C6+LiCoO2
B.M为电池的正极
C.放电时,N为负极,电极发生氧化反应
D.充电时,M为阳极,电极发生氧化反应
【答案】A
6.下图是一种正投入生产的大型蓄电系统。放电前,被膜隔开的电解质为Na2S2和NaBr3,放电后分别变为Na2S4和NaBr。下列叙述正确的是
A.放电时,负极反应为3NaBr-2e-==NaBr3+2Na+
B.充电时,阳极反应为2Na2S2-2e-== Na2S4+2Na+
C.放电时,Na+经过离子交换膜,由b池移向a池
D.用该电池电解饱和食盐水,产生2.24LH2时,b池生成17.40g Na2S4
【答案】C
【解析】放电前,被膜隔开的电解质为Na2S2(右罐)和NaBr3(左罐),则Na2S2在负极失电子,NaBr3在正极得电子;充电时,阴极为负极的逆反应,阳极为正极的逆反应;A.放电时,负极Na2S2失电子,则负极的电极反应式为:2S22--2e-═S42-,故A错误;B.充电时,阳极上Br-失电子转化为Br3-,则阳极的电极反应式为:3Br--2e-=Br3-,故B错误;C.电池放电时,Na2S2和NaBr3反应,则电池的总反应方程式为:2Na2S2+NaBr3=Na2S4+3NaBr,Na+经过离子交换膜,由b池移向a池,故C正确;D.用该电池电解饱和食盐水,产生2.24?LH2时,此气体不是标准状况下的体积,无法进行换算,则b池生成Na2S4的质量不一定是17.40g,故D错误.答案选C。
点睛:可以从多个角度判断电极性质,如两极中参与反应中元素化合价的变化;电解质中离子迁移方向等,书写电极反应式要注意介质参与电极反应。
7.H2S废气资源化利用途径之一是回收能量并得到单质硫。反应原理为:2H2S(g) + O2(g) = S2(s) + 2H2O(l) H=-632kJ·mol-1。右图为质子膜H2S燃料电池的示意图。下列说法不正确的是
A.电路中每流过2mol电子,电池内部释放316kJ热能
B.每34gH2S参与反应,有2mol H+经质子膜进入正极区
C.电极a为电池的负极
D.电极b上发生的电极反应为:O2+4e+4 H+=2H2O
【答案】A

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