河南省罗山高中届高三化学二轮复习考点突破考点18 化学能与电能doc.docx
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河南省罗山高中2016届高三化学二轮复习考点突破(有解析):
考点18化学能与电能
1、一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪,负极上的反应:
CH3CH2OH-4e-+H2O====CH3COOH+4H+。
下列有关说法正确的是( )
A.检测时,电解质溶液中的H+向负极移动
B.若有0.4mol电子转移,则在标准状况下消耗4.48L氧气
C.电池反应的化学方程式为CH3CH2OH+O2====CH3COOH+H2O
D.正极上发生的反应为O2+4e-+2H2O====4OH-
【答案】C
【解析】正极反应为O2+4H++4e-====2H2O,负极反应生成氢离子,正极上消耗氢离子,因此氢离子应该向正极移动;由正极反应式中的比例关系可知,每转移0.4mol电子,反应掉氧气0.1mol即2.24L;将电池的正负极反应式相加即可得C项。
2、高铁酸盐在能源、环境保护等有着广泛的用途,可以用电解法制高铁酸盐(已知高铁酸盐在酸性条件下不稳定),总反应式为Fe+2H2O+2OH-
3H2↑+FeO
。
下列说法正确的是:
A.铁为阳极,H2SO4为电解液
B.阴极发生的电极反应为6H2O+6e-===3H2↑+6OH-
C.阳极附近溶液pH变大
D.铁失去3mol电子可以在阴极得到33.6L氢气
【答案】B
3、下列说法中,正确的是
A.电解精炼钢时,粗铜中的金、银、锌等形成阳极泥而与铜分离
B.易潮解的试剂都要用带磨口玻璃塞的广口瓶保存
C.氨可将NO2转化成无毒的物质,是因为氨具有还原性
D.用己知浓度的盐酸滴定锥形瓶中未知浓度的氢氧化钠溶液时,若锥形瓶中原残留有少量蒸馏水,滴定结果将偏低
【答案】C
4、下列关于能量转换的认识中不正确的是()
A.电解水生成氢气和氧气时,电能转化为化学能
B.绿色植物进行光合作用时,太阳能转化为化学能
C.煤燃烧时,化学能主要转化为热能
D.白炽灯工作时,电能全部转化为光能
【答案】D
5、用铂电极电解下列溶液,当耗电量相同时,阴极和阳极上同时都有气体产生,且溶液的pH下降的是()
A.H2SO4B.CuSO4C.HClD.KCl
【答案】A
6、有一种MCFC型燃料电池,该电池所用燃料为H2和空气,电解质为熔融的K2CO3。
电池的总反应为:
2H2+O2==2H2O,负极反应为H2+CO32—-2e-=H2O+CO2。
下列说法中正确的是:
A.正极反应为4OH--4e-=2H2O+O2↑
B.放电时,电池中CO32-的物质的量将逐渐减少
C.放电时CO32-向负极移动
D.电路中的电子经正极、负极、熔融的K2CO3后再流回正极,形成闭合回路
【答案】C
7、关于下列装置说法正确的是( )
A.装置①中,盐桥中的K+移向ZnSO4溶液
B.装置②工作一段时间后,a极附近溶液的pH增大
C.用装置③精炼铜时,c极为粗铜
D.装置④中电子由Zn流向Fe,装置中有Fe2+生成
【答案】B
【解析】①为原电池,Zn作负极,Cu作正极,溶液中的阳离子(K+)移向正极(Cu片);②为电解池,a极为阴极,阴极反应式为2H++2e-===H2↑,破坏了水的电离,H2O===H++OH-,正向移动生成大量OH-,pH增大;③为精炼池,粗铜作阳极,精铜作阴极,电解质溶液为CuSO4(aq);④为原电池,Zn比Fe活泼,Zn作负极,Fe作正极,发生Zn的吸氧腐蚀,电子由Zn片流向Fe片。
8、已知Na2O2+H2O―→NaOH+O2↑(ΔH<0)(方程式未配平,下同)。
研究表明其反应机理为①Na2O2+H2O―→NaOH+H2O2;②H2O2―→H2O+O2↑(ΔH>0)。
能反映出过氧化钠与水反应过程中能量变化的图像是( )
【答案】D
【解析】过氧化钠与水反应放出热量,则反应物总能量高于生成物总能量,排除A、B两项;由于总反应放出能量,而反应②吸收能量,因此反应①必定放出能量,所以反应过程中能量的变化趋势是先降后升,结合上述分析可知D项正确。
9、下图是一种染料敏化太阳能电池的示意图。
电池的一个电极由有机光敏燃料(S)涂覆在TiO2纳米晶体表面制成,另一电极由导电玻璃镀铂构成,电池中发生的反应为:
TiO2/S
TiO2/S*(激发态)
TiO2/S*―→TiO2/S++e-
I3-+2e-―→3I-
2TiO2/S++3I-―→2TiO2/S+I3-
下列关于该电池叙述错误的是()
A.电池工作时,I-离子在镀铂导电玻璃电极上放电
B.电池工作时,是将太阳能转化为电能
C.电池的电解质溶液中I-和I
的浓度不会减少
D.电池中镀铂导电玻璃为正极
【答案】A
【解析】二氧化钛电极上的材料失去电子作太阳能电池的负极,则镀铂导电玻璃为电池的正极,电解质中的I
到铂电极上得电子转化为I-,然后I-到二氧化钛电极上将部分电子失去,再次转化为I
,故整个过程中I
、I-浓度不会减少,题目中的四个方程式相加得:
可知,该电池的能量转化过程为有机光敏染料吸收光能变为激发态,激发态在电池内部转化为电能后又恢复原态,如此循环。
10、某实验兴趣小组用如图所示装置做完实验后,在读书卡片上记下了如下6条记录,其中合理的是( )
A.①②③B.③④⑤
C.④⑤⑥D.②③④
【答案】B
11、下列对各种平衡体系的叙述中,完全正确的是一组是()
①在醋酸溶液中存在的电离平衡:
加水稀释后,溶液中所有离子浓度均减小;
②常温下,在醋酸溶液中加入少量的CH3COONa固体,会使其电离平衡逆向移动;
③一定浓度的醋酸钠溶液可使酚酞试液变红,其原因是溶液中存在如下平衡:
使得溶液中的c(OH—)>c(H+);
④某温度下,容积一定的密闭容器中进行可逆反应:
X(g)+Y(g)
2Z(g)+W(s)△H>0,平衡后,升高温度,c(Z)增大;
⑤在上述④的可逆反应中,当容器中气体压强不变时,反应达到平衡;
⑥在碳酸钙的沉淀溶解平衡体系中,加入稀盐酸,平衡向溶解的方向移动;
⑦在氯化银的沉淀溶解平衡体系中,加入碘化钾固体,氯化银沉淀可转化为碘化银沉淀
A.①②③④⑤B.②③④⑥⑦
C.②③⑤⑥⑦D.①②⑤⑥⑦
【答案】B
【解析】①稀释过程中,OH-浓度增大;⑤因该反应为气体体积不变的可逆反应,故压强不能作为判断反应达到平衡的依据。
12、将等质量的两份锌粉a、b分别加入过量的稀硫酸。
同时向a中加入少量CuSO4溶液。
图中产生H2的体积VL与时间tmin的关系正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】由于发生Zn+CuSO4===ZnSO4+Cu。
发生的Cu附着在Zn上,与H2SO4溶液构成Cu-Zn/H2SO4原电池,反应速率加快,但由于Zn与CuSO4反应消耗了Zn,使产生H2的体积减少,图A中a反应速率大,产生的氢气少。
13、有A、B、C、D四种金属,当A、B组成原电池时,电子流动方向A→B;当A、D组成原电池时,A为正极;B与E构成原电池时,电极反应式为:
E2-+2e-=E,B-2e-=B2+则A、B、D、E金属性由强到弱的顺序为()
A.A﹥B﹥E﹥DB.D﹥A﹥B﹥E
C.D﹥E﹥A﹥BD.A﹥B﹥D﹥E
【答案】B
14、电解装置如图所示,电解槽内装有KI及淀粉溶液,中间用阴离子交换膜隔开。
在一定的电压下通电,发现左侧溶液变蓝色,一段时间后,蓝色逐渐变浅。
已知:
3I2+6OH-=IO3-+5I-+3H2O,下列说法正确的是()
A.右侧发生的电极方程式:
O2+4e-+2H2O=4OH-
B.电解槽内发生反应的总化学方程式是KI+3H2O=KIO3+3H2↑
C.电解结束后,右侧溶液中不可能含有IO3-
D.如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜,电解槽内反应的总化学方程式不变
【答案】B
15、右图为番茄电池,下列说法正确的是()
A.一段时间后,锌片质量会变小
B.铜电极附近会出现蓝色
C.电子由铜通过导线流向锌
D.锌电极是该电池的正极
【答案】A
【解析】这是一个微型原电池。
锌比铜活泼,因此锌是负极,失去电子被氧化,电子经导线传递到正极上。
铜是正极而被保护,番茄显酸性,因此在正极上是氢离子得到电子被还原,所以正确的答案是A。
16、钢铁工业是国家工业的基础,钢铁生锈现象却随处可见,为此每年国家损失大量资金.请回答钢铁腐蚀与防护过程中的有关问题.
(1)钢铁的电化学腐蚀原理如图所示:
①写出石墨电极的电极反应式_____________________;
②将该装置作简单修改即可成为钢铁电化学防护的装置,请在右图虚线框内所示位置作出修改,并用箭头标出导线中电子流动方向.
③写出修改后石墨电极的电极反应式_____________________________________.
(2)生产中可用盐酸来除铁锈.现将一生锈的铁片放入盐酸中,当铁锈被除尽后,溶液中发生的化合反应的化学方程式____________________________________________.
(3)在实际生产中,可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀.装置示意图如下:
①A电极对应的金属是________(写元素名称),B电极的电极反应式是_____________.
②若电镀前铁、铜两片金属质量相同,电镀完成后将它们取出洗净、烘干、称量,二者质量差为5.12g,则电镀时电路中通过的电子为________mol.
③镀层破损后,镀铜铁比镀锌铁更容易被腐蚀,请简要说明原因__________________.
【答案】
(1)①O2+4e-+2H2O===4OH-
②如图所示
③2Cl--2e-===Cl2↑
(2)2FeCl3+Fe===3FeCl2
(3)①铜 Cu2++2e-===Cu
②0.08mol
③铁比铜活泼,镀层破坏后,在潮湿环境中形成原电池,铁为负极,加速铁的腐蚀.(其他答案合理也给分)
【解析】
(1)在中性溶液中发生吸氧腐蚀,将虚线中改为直流电源,这属于外加电流的阴极保护法,外加电源后石墨电极为阳极,氯离子失电子生成氯气.
(2)铁锈的主要成分为氧化铁的水合物,与盐酸反应后生成了三价铁离子,而后铁与三价铁离子会化合生成亚铁离子.
(3)为在铁表面镀铜需将铁作阴极、铜作阳极,当析出1mol铜时两电极的质量差为64+64=128g,转移2mol电子,当质量差为5.12g,电路中通过的电子为0.08mol;镀层破损后,镀铜铁比镀锌铁更容易被腐蚀,因为镀层破坏后,在潮湿环境中形成原电池,铁为负极,加速铁的腐蚀.
17、
(1)在298K时,1molC2H6在氧气中完全燃烧生成二氧化碳和液态水,放出热量1558.3kJ.写出该反应的热化学方程式_________________.
(2)利用该反应设计一个燃料电池:
用氢氧化钾溶液作电解质溶液,多孔石墨作电极,在电极上分别通入乙烷和氧气.通入乙烷气体的电极应为________极(填写“正”或“负”),该电极上发生的电极反应是________(填字母代号).
a.2C2H6-14e-+7O2===4CO2+6H2O
b.C2H6-14e-+18OH-===2CO
+12H2O
c.O2+2H2O+4e-===4OH-
d.O2-4e-+4H+===2H2O
(3)在下图所示实验装置中,石墨棒上的电极反应式为________________________;如果起始时盛有1000mLpH=5的硫酸铜溶液(25℃,CuSO4足量),一段时间后溶液的pH变为1,此时可观察到的现象是________________________________;若要使溶液恢复到起始浓度(温度不变,忽略溶液体积的变化),可向溶液中加入________(填物质名称),其质量约为________.
【答案】
(1)2C2H6(g)+7O2(g)===4CO2(g)+6H2O(l)
ΔH=-3116.6kJ/mol
(2)负 b (3)4OH--4e-===O2↑+2H2O 石墨电极表面有气泡产生,铁电极上附着一层红色物质,溶液颜色变浅 氧化铜(或碳酸铜) 4g(或6.2g)
【解析】
(2)燃料电池中通O2的为正极,通燃料气的为负极,电极反应式书写时需注意电解质溶液的酸碱性.
(3)由图中电子移动方向判断铁为阴极,石墨为阳极.电解过程中阳极生成O2,阴极析出铜.要恢复到原状态需加入CuO或CuCO3,CuO或CuCO3的质量可由H+的量求得.
18、某同学设计出如下装置成功的证明了Cu和Ag的金属活动性顺序。
请你原电池原理和实验装置,完成下列实验报告。
实验目的:
探究Cu和Ag的金属活动性顺序
(1)电极材料:
正极:
;负极:
;
硝酸银溶液的作用是。
(2)写出电极反应式:
正极:
;负极:
。
(3)实验现象:
。
(4)实验结论:
。
【答案】
(1)银片、铜片;参与氧化还原反应和导电
(2)正极:
2Ag++2e-=2Ag,负极:
Cu–2e-=Cu2+
(3)负极不断溶解,正极上有银白色固体析出,溶液由无色变为蓝色
(4)金属活动性Cu>Ag
【解析】试题分析:
(1)原电池中较活泼的金属是负极,失去电子,发生氧化反应。
电子经导线传递到正极,所以溶液中的阳离子向正极移动,正极得到电子,发生还原反应。
铜比银活泼,所以铜是负极,银是正极,硝酸银溶液是电解质溶液,参与氧化还原反应和导电作用。
(2)负极是铜失去电子,电极反应式是Cu–2e-=Cu2+;正极是溶液中的银离子得到电子,则电极反应式是2Ag++2e-=2Ag。
(3)根据以上分析可知,实验现象是负极不断溶解,正极上有银白色固体析出,溶液由无色变为蓝色。
(4)根据实验现象和原理可得出的结论是金属活动性Cu>Ag。
考点:
考查原电池的有关判断和应用以及电极反应式的书写
点评:
该题是高考中的常见题型,属于基础性试题的考查。
只要是考查学生对原电池工作原理的熟悉掌握程度,以及灵活运用知识解决实际问题的能量,有利于培养学生的逻辑推理能力,也有助于提高学生的应试能力和学习效率。
19、某同学用废干电池内的黑色固体(可能含有MnO2、NH4Cl、ZnCl2等物质)进行如下图所示实验:
(1)操作③灼烧滤渣时所用主要仪器有酒精灯、玻璃棒、________、________。
(2)操作④的试管加入③中所得滤渣,试管中迅速产生能使带火星的木条复燃的气体,由此推测滤渣含有MnO2,试管中发生反应的化学方程式:
________________。
(3)操作③灼烧滤渣中的黑色固体时,产生一种使澄清石灰水变浑浊的气体,由此推测滤渣中除含有MnO2外,还存在的物质为_________________________。
(4)已知氯化锌与稀氨水反应生成Zn(OH)2白色沉淀,Zn(OH)2可以溶于稀氨水生成可溶性的[Zn(NH3)4](OH)2;下列是该同学对操作②的滤液主要成分进行探究的过程:
(一)[猜想Ⅰ] 主要成分为氯化铵;
[验证(操作)过程]取少量滤液加入NaOH固体,并加热;
[实验现象]闻到有轻微的氨味;
[判断猜想]________(填“猜想Ⅰ成立”或“猜想Ⅰ不成立”);
(二)[猜想Ⅱ] 主要成分为氯化锌;
[验证(操作)过程]________________________________________
[实验现象]____________________________________________;
[判断猜想]猜想Ⅱ成立;
由上述实验得出的结论是:
滤液中的主要成分:
______________。
【答案】
(1)坩埚 三脚架(泥三角)
(2)2H2O2
2H2O+O2↑
(3)炭(或C)
(4)
(一)[判断猜想]猜想Ⅰ不成立
(二)[验证(操作)过程]取少量滤液逐滴滴入稀氨水
[实验现象]先有白色沉淀、滴入过量稀氨水后白色沉淀溶解
[判断猜想]结论:
主要成分为氯化锌,其中含有少量的氯化铵
【解析】灼烧是在坩埚中进行,所以还需要的仪器有三脚架、坩埚。
操作④能产生使带火星的木条复燃的气体,是使H2O2分解,所以滤渣中含有MnO2。
20、0.40L某浓度的NaOH溶液恰好与标准状况下5.8LCl2完全反应,计算:
(1)生成的NaClO的物质的量;
(2)该溶液中NaOH的物质的量浓度。
【答案】
(1)0.26mol
(2)1.3mol/L
【解析】本题需要注意的是当反应物或生成物为不纯物质时,必须首先求出其纯净物的量再进行计算。
21、某金属元素X原子的核外电子数等于核内中子数,取该元素的单质0.6g与足量的氧气充分反应,可得到1.0g氧化物XO。
试通过计算推导出该元素在元素周期表中的位置。
【答案】第三周期ⅡA族
【解析】设X的相对原子质量为Ar,则由题意知:
2X+O2===2XO
2Ar2(Ar+16)
0.6g1.0g
=
,解得Ar=24
由该元素的原子核外电子数等于核内中子数可知,该元素原子的质子数与中子数相等,所以X的原子序数为12,该元素是Mg,位于周期表的第三周期ⅡA族。
22、已知A、B、C、D、E、F是含有同一种元素的化合物,其中F能使红色湿润石蕊试纸变蓝色,它们之间能发生如下反应:
①A+H2O→B+C②C+F→D③D+NaOH→F+E+H2O
(1)写出它们的化学式:
D_______________,F_______________。
(2)写出①反应的化学方程式:
_______________________________[.Com]
(3)写出反应③的离子方程式:
___________________________。
(4)工业生产C的过程中有如下一步反应:
即F经催化氧化生成B和H2O,写出该步反
应的化学方程式:
________________________________。
【答案】
【解析】
23、已知甲、乙、丙分别代表中学化学中的常见物质,若甲的化学式为RCl3,
其溶液在加热蒸干并灼烧时可发生反应:
a.甲+H2O
乙+丙b.乙
氧化物+H2O
请根据题目要求回答下列问题:
(1)若甲为某用途广泛的金属元素的氯化物,其溶液在上述变化中生成的氧化物为红棕色粉末,则该金属在周期表中的位置是。
(2)若甲为某短周期金属元素的氯化物,则甲发生a反应的化学方程式为。
(3)将以上两种金属单质用导线连接,插入一个盛有NaOH溶液的烧杯中构成原电池,则负极发生的电极反应为_。
【答案】
(1)第四周期,第Ⅷ族
(2)AlCl3+3H2O
Al(OH)3↓+3HCl↑
(3)Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O
24、如图为原电池装置,则正极材料是,负极反应式是.原电池反应的离子方程式是.
【答案】Cu;Zn﹣2e﹣=Zn2+;Zn+Cu2+=Zn2++Cu.
【解析】不活泼的铜为正极,负极是锌失去电子,生成铜离子,电极反应式为:
Zn﹣2e﹣=Zn2+,总的离子反应方程式就是锌与铜离子自发的氧化还原反应,即Zn+Cu2+=Zn2++Cu,故答案为:
Cu;Zn﹣2e﹣=Zn2+;Zn+Cu2+=Zn2++Cu.
25、下列反应:
①氢氧化钠与硫酸 ②一氧化碳与氧气 ③八水合氢氧化钡与氯化铵 ④金属铜与硝酸银。
其中(用序号填空):
(1)属于放热反应的是 ;
(2)属于吸热反应的是 ;
(3)能设计成原电池的反应是 ;
(4)能设计成燃料电池的反应是 。
【答案】
(1)①②④
(2)③ (3)②④ (4)②
【解析】酸碱中和反应、燃烧、活泼金属置换不活泼金属反应属于放热反应,③属于典型的吸热反应。
燃烧和置换反应一定是氧化还原反应,理论上均可设计成原电池,且CO燃烧可设计成燃料电池。
26、如图装置闭合电键K时,电流计A的指针将发生偏转。
试回答:
(1)丙池是(填“原电池”或“电解池”),甲中a极电极名称是,丙中c极电极名称是;
(2)乙中Cu极的电极反应是______,若电路中有0.02mol电子通过,则甲中a电极溶解的质量为g;
(3)闭合电键K一段时间后,丙池中生成二种气体和一种碱,则丙池中发生的总的化学方程式是;
(4)丙池中反应进行较长时间后,收集到标准状况下氢气2.24L,此时测得丙池溶液质量实际减少4.23g,含有碱0.100mol(不考虑气体在水中的溶解),则实际放出气体的物质的量是mol;
(5)如果要给丙中铁片上镀上一层Cu,则丙池应作何改进。
【答案】
(1)电解池负极阳极
(2)Cu2++2e—==Cu0.65(3)2NaCl+2H2O
2NaOH+H2↑+Cl2↑(4)0.165[说明:
H2:
0.1Cl2:
0.05O2:
0.015](5)“C”换成“Cu”、将“NaCl溶液”换成“CuSO4溶液”。
27、近年我国首创以Al─空气─海水电池作为能源的新型海水标志灯,以海水为电解液,靠空气中的氧使铝不断氧化而产生电流,其工作时电极总反应式为:
4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3;请判断:
(1)原电池的负极是;
(2)工作时原电池的两极反应:
A.负极;B.正极;
(3)工作时原电池正极附近pH(增大,减小,不变)
【答案】
(1)Al
(2)Al-3e-=Al3+;O2+2H2O+4e-=4OH-
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