3、通過時(shí),銅片表面增重約3.2 g
5.(2017北京西城期末,8)利用下圖所示裝置可以將溫室氣體CO2轉(zhuǎn)化為燃料氣體CO。下列說法中,正確的是( )
A.該過程是將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過程
B.電極a表面發(fā)生還原反應(yīng)
C.該裝置工作時(shí),H+從b極區(qū)向a極區(qū)移動(dòng)
D.該裝置中每生成1 mol CO,同時(shí)生成1 mol O2
6.(2016北京理綜,26)用零價(jià)鐵(Fe)去除水體中的硝酸鹽(N)已成為環(huán)境修復(fù)研究的熱點(diǎn)之一。
(1)Fe還原水體中N的反應(yīng)原理如下圖所示。
①作負(fù)極的物質(zhì)是 。?
②正極的電極反應(yīng)式是 。?
(2)將足量鐵粉
4、投入水體中,經(jīng)24小時(shí)測(cè)定N的去除率和pH,結(jié)果如下:
初始pH
pH=2.5
pH=4.5
N的去除率
接近100%
<50%
24小時(shí)pH
接近中性
接近中性
鐵的最終物質(zhì)形態(tài)
pH=4.5時(shí),N的去除率低。其原因是 。?
(3)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn):在初始pH=4.5的水體中投入足量鐵粉的同時(shí),補(bǔ)充一定量的Fe2+可以明顯提高N的去除率。對(duì)Fe2+的作用提出兩種假設(shè):
Ⅰ.Fe2+直接還原N;
Ⅱ.Fe2+破壞FeO(OH)氧化層。
①做對(duì)比實(shí)驗(yàn),結(jié)果如下圖所示?？傻玫降慕Y(jié)論是? 。?
②同位素示蹤法證實(shí)Fe2+能與F
5、eO(OH)反應(yīng)生成Fe3O4。結(jié)合該反應(yīng)的離子方程式,解釋加入Fe2+提高N去除率的原因:? 。?
(4)其他條件與(2)相同,經(jīng)1小時(shí)測(cè)定N的去除率和pH,結(jié)果如下:
初始pH
pH=2.5
pH=4.5
N的去除率
約10%
約3%
1小時(shí)pH
接近中性
接近中性
與(2)中數(shù)據(jù)對(duì)比,解釋(2)中初始pH不同時(shí),N去除率和鐵的最終物質(zhì)形態(tài)不同的原因: 。?
B組 提升題組
7.(2017北京豐臺(tái)二模,11)混合動(dòng)力汽車(HEV)中使用了鎳氫電池,其工作原理如圖所示:
其中M為儲(chǔ)氫合金,MH為吸附了氫原
6、子的儲(chǔ)氫合金,KOH溶液作電解液。關(guān)于鎳氫電池,下列說法不正確的是( )
A.充電時(shí),陰極附近pH降低
B.電動(dòng)機(jī)工作時(shí)溶液中OH-向甲移動(dòng)
C.放電時(shí)正極反應(yīng)式為NiOOH+H2O+e-Ni(OH)2+OH-
D.電極總反應(yīng)式為MH+NiOOHM+Ni(OH)2
8.(2018北京朝陽期末)微生物燃料電池在凈化廢水的同時(shí)能獲得能源或得到有價(jià)值的化學(xué)產(chǎn)品,圖1為其工作原理,圖2為廢水中Cr2濃度與去除率的關(guān)系。下列說法不正確的是( )
圖1
圖2
A.M為電源負(fù)極,有機(jī)物被氧化
B.電池工作時(shí),N極附近溶液pH增大
C.處理1 mol Cr2時(shí)有6 mol H+
7、從交換膜左側(cè)向右側(cè)遷移
D.Cr2濃度較大時(shí),可能會(huì)造成還原菌失活
9.(2018北京海淀期末)實(shí)驗(yàn)小組探究鋁片作電極材料時(shí)的原電池反應(yīng),設(shè)計(jì)下表中裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并記錄。
【實(shí)驗(yàn)1】
裝置
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
左側(cè)裝置電流計(jì)指針向右偏轉(zhuǎn),燈泡亮
右側(cè)裝置電流計(jì)指針向右偏轉(zhuǎn),鎂條、鋁條表面產(chǎn)生無色氣泡
(1)實(shí)驗(yàn)1中,電解質(zhì)溶液為鹽酸,鎂條作原電池的 極。?
【實(shí)驗(yàn)2】
將實(shí)驗(yàn)1中的電解質(zhì)溶液換為NaOH溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)2。
(2)該小組同學(xué)認(rèn)為,此時(shí)原電池的總反應(yīng)為2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑,據(jù)此推測(cè)應(yīng)該出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為
8、 。?
實(shí)驗(yàn)2實(shí)際獲得的現(xiàn)象如下:
裝置
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
ⅰ.電流計(jì)指針迅速向右偏轉(zhuǎn),鎂條表面無氣泡,鋁條表面有氣泡
ⅱ.電流計(jì)指針逐漸向零刻度恢復(fù),經(jīng)零刻度后繼續(xù)向左偏轉(zhuǎn)。鎂條表面開始時(shí)無明顯現(xiàn)象,一段時(shí)間后有少量氣泡逸出,鋁條表面持續(xù)有氣泡逸出
(3)ⅰ中鋁條表面放電的物質(zhì)是溶解在溶液中的O2,則該電極反應(yīng)式為 。?
(4)ⅱ中“電流計(jì)指針逐漸向零刻度恢復(fù)”的原因是 。?
【實(shí)驗(yàn)3和實(shí)驗(yàn)4】
為了排除Mg條的干擾,同學(xué)們重新設(shè)計(jì)裝置并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)3和實(shí)驗(yàn)4,獲得的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如下:
9、編號(hào)
裝置
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
實(shí)驗(yàn)3
電流計(jì)指針向左偏轉(zhuǎn)。鋁條表面有氣泡逸出,銅片沒有明顯現(xiàn)象;約10分鐘后,銅片表面有少量氣泡產(chǎn)生,鋁條表面氣泡略有減少
實(shí)驗(yàn)4
電流計(jì)指針向左偏轉(zhuǎn)。鋁條表面有氣泡逸出,銅片沒有明顯現(xiàn)象;約3分鐘后,銅片表面有少量氣泡產(chǎn)生,鋁條表面氣泡略有減少
(5)根據(jù)實(shí)驗(yàn)3和實(shí)驗(yàn)4可獲得的正確推論是 (填字母序號(hào))。?
A.上述兩裝置中,開始時(shí)銅片表面得電子的物質(zhì)是O2
B.銅片表面開始產(chǎn)生氣泡的時(shí)間長短與溶液中溶解氧的多少有關(guān)
C.銅片表面產(chǎn)生的氣泡為H2
D.由“鋁條表面氣泡略有減少”能推測(cè)H+在銅片表面得電子
(6)由實(shí)驗(yàn)1~實(shí)驗(yàn)4可推
10、知,鋁片作電極材料時(shí)的原電池反應(yīng)與 等因素有關(guān)。?
答案精解精析
A組 基礎(chǔ)題組
1.B A項(xiàng),鋅錳堿性電池可將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能;B項(xiàng),硅太陽能電池可將太陽能轉(zhuǎn)化為電能;C項(xiàng),氫燃料電池可將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能;D項(xiàng),銀鋅紐扣電池可將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能。
2.C A項(xiàng),該裝置是原電池,可將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能;B項(xiàng),放電時(shí),電解質(zhì)溶液中陽離子向正極移動(dòng),根據(jù)電子流向知,a是負(fù)極、b是正極,所以溶液中H+由a極移向b極;C項(xiàng),b電極上氧氣得電子和氫離子反應(yīng)生成水,導(dǎo)致溶液中氫離子濃度降低,溶液的pH升高;D項(xiàng),電極a上苯酚失電子和水反應(yīng)生成二氧化碳和
11、氫離子,電極反應(yīng)式為C6H6O-28e-+11H2O6CO2+28H+。
3.C A項(xiàng),鋅失電子發(fā)生氧化反應(yīng),所以鋅是負(fù)極材料;B項(xiàng),電解池內(nèi)部陽離子向陰極移動(dòng),而可充電電池充電時(shí),陰極是原電池的負(fù)極,所以Zn2+向鋅電極遷移;C項(xiàng),電解池中陽極發(fā)生氧化反應(yīng),所以陽極的電極反應(yīng)為ZnMn2O4-xZn2+-2xe-Zn1-xMn2O4;D項(xiàng),充、放電過程中鋅元素與錳元素的化合價(jià)均發(fā)生變化。
4.A A項(xiàng),鹽橋的作用是傳導(dǎo)離子,形成閉合回路;B項(xiàng),鋅片作負(fù)極,銅片作正極,外電路的電子由鋅片流向銅片;C項(xiàng),鋅片作負(fù)極,電極反應(yīng)式是Zn-2e-Zn2+;D項(xiàng),銅片作正極,電極反應(yīng)式是Cu2++2
12、e-Cu,電路中通過0.2 mol電子,正極生成0.1 mol銅,即銅片表面增重6.4 g。
5.A A項(xiàng),根據(jù)圖示可知,該過程是將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過程;B項(xiàng),在電極a表面水轉(zhuǎn)化為氧氣,氧元素的化合價(jià)升高,發(fā)生氧化反應(yīng);C項(xiàng),a為負(fù)極,b為正極,H+從a極區(qū)向b極區(qū)移動(dòng);D項(xiàng),根據(jù)得失電子守恒可知,該裝置中每生成1 mol CO,同時(shí)生成mol O2。
6.答案 (1)①Fe
②N+8e-+10H+ N+3H2O
(2)FeO(OH)不導(dǎo)電,阻礙電子轉(zhuǎn)移
(3)①本實(shí)驗(yàn)條件下,Fe2+不能直接還原N;在Fe和Fe2+共同作用下能提高N去除率
②Fe2++2FeO(OH) Fe3
13、O4+2H+,Fe2+將不導(dǎo)電的FeO(OH)轉(zhuǎn)化為可導(dǎo)電的Fe3O4,利于電子轉(zhuǎn)移
(4)初始pH低時(shí),產(chǎn)生的Fe2+充足;初始pH高時(shí),產(chǎn)生的Fe2+不足
解析 (1)由圖示可知,Fe失去電子作負(fù)極,N在正極發(fā)生反應(yīng)轉(zhuǎn)化為N:N+8e-+10H+ N+3H2O。
(4)初始pH低時(shí),產(chǎn)生的Fe2+充足,能有效防止FeO(OH)的生成。
B組 提升題組
7.A A項(xiàng),充電時(shí)陰極發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為M+H2O+e-MH+OH-,pH升高;B項(xiàng),電動(dòng)機(jī)工作時(shí)是原電池,溶液中氫氧根離子向負(fù)極即甲電極遷移;C項(xiàng),正極得電子發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為NiOOH+H2O+e-Ni(O
14、H)2+OH-;D項(xiàng),放電過程的正極反應(yīng)式為NiOOH+H2O+e-Ni(OH)2+OH-,負(fù)極反應(yīng)式為MH-e-+OH-M+H2O,則電池總反應(yīng)為MH+NiOOHM+Ni(OH)2。
8.C C項(xiàng),正極的電極反應(yīng)式為Cr2+6e-+14H+2Cr3++7H2O,即處理1 mol Cr2需要14 mol H+從交換膜左側(cè)向右側(cè)遷移。
9.答案 (1)負(fù)
(2)指針向左偏轉(zhuǎn),鎂條表面產(chǎn)生無色氣泡
(3)O2+2H2O+4e-4OH-
(4)Mg放電后生成Mg(OH)2附著在鎂條表面,使Mg的放電反應(yīng)難以發(fā)生,導(dǎo)致指針歸零或隨著反應(yīng)的進(jìn)行,鋁條周圍溶液中溶解的O2逐漸減少,使O2放電的
15、反應(yīng)難以發(fā)生,導(dǎo)致指針歸零
(5)ABC
(6)另一個(gè)電極的電極材料、溶液的酸堿性、溶液中溶解的O2
解析 (1)由實(shí)驗(yàn)1中左側(cè)裝置可知,電流計(jì)指針偏向的電極為正極,所以右側(cè)裝置中,Al為正極,Mg為負(fù)極。
(2)根據(jù)原電池的總反應(yīng)可知,Al作負(fù)極:Al-3e-+4OH-Al+2H2O,所以Al電極失去電子,電子從右側(cè)流向左側(cè),電流計(jì)指針向左偏轉(zhuǎn),Al電極溶解,H2O在Mg電極表面得到電子,放出氫氣,所以Mg電極表面有氣泡。
(3)由題意可知,電解質(zhì)溶液呈堿性,所以氧氣放電的電極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-4OH-。
(5)A項(xiàng),由實(shí)驗(yàn)3、4可知,電流計(jì)指針向左偏轉(zhuǎn),所以Al為負(fù)極,則Cu為正極,氧氣在Cu電極表面得到電子;B項(xiàng),對(duì)比實(shí)驗(yàn)3、4,實(shí)驗(yàn)4為煮沸的溶液,兩實(shí)驗(yàn)中的變量為溶解氧的濃度,導(dǎo)致的結(jié)果為產(chǎn)生氣泡的時(shí)間長短不同;C項(xiàng),由題意知,Cu為正極,且一段時(shí)間后,Cu表面有氣泡產(chǎn)生,并且此時(shí)水中溶解的O2濃度降低,所以得電子的是水中的H+,釋放的氣體為H2;D項(xiàng),由“鋁條表面氣泡略有減少”的現(xiàn)象不能推測(cè)出Cu表面是H+得電子的結(jié)論。
(6)由實(shí)驗(yàn)1、2可知,該原電池反應(yīng)與溶液酸堿性有關(guān);由實(shí)驗(yàn)2與實(shí)驗(yàn)3對(duì)比可知,原電池反應(yīng)與另一電極的材料有關(guān);由實(shí)驗(yàn)3、4對(duì)比可知,原電池反應(yīng)與溶液中氧氣濃度有關(guān)。
（北京專用）2022年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第18講 原電池 化學(xué)電源作業(yè)
