考点5化学电源（核心考点归纳）-2021-2022学年高一化学核心考点归纳与测试（2019）（原卷版）

考点5化学电源【核心考点梳理】一、化学电源的原理与分类1．原理：原电池原理。2．优点：化学电源的能量转化率比燃料燃烧高得多。3．分类eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(一次电池：用过之后不能复原，如锌锰干电池等；,二次电池：充电后能继续使用，如铅蓄电池、镍氢电池等；,燃料电池：燃料不贮存在电池内部，可持续使用，能量利,用率高，如氢氧燃料电池、甲醇—空气燃料电池。))一次电池是不可充电电池，电量一旦放完就无法再次使用；二次电池是可充电电池，电量放完后可进行充电，可反复使用多次。4．常见化学电源的反应原理一次电池(1)碱性锌锰干电池正极反应：2MnO2＋2H2O＋2e－=2MnOOH＋2OH－；负极反应：Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2；总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O=2MnOOH＋Zn(OH)2。(2)锌银电池负极反应：Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2；正极反应：Ag2O＋H2O＋2e－=2Ag＋2OH－；总反应：Zn＋Ag2O＋H2O=Zn(OH)2＋2Ag。二次电池铅蓄电池PbO2＋Pb＋2H2SO42PbSO4＋2H2O燃料电池(1)甲醇­空气燃料电池2CH3OH＋3O2＋4OH－=2COeq\o\al(2－,3)＋6H2O(2)氢氧燃料电池电极材料铂铂电解质溶液氢氧化钾溶液盐酸电池反应原理电极反应负极：2H2＋4OH－－4e－=4H2O正极：O2＋2H2O＋4e－=4OH－负极：2H2－4e－=4H＋正极：O2＋4H＋＋4e－=2H2O总反应2H2＋O2=2H2O【核心归纳】(1)燃料电池的本质是燃料与氧化剂之间能够发生自发的氧化还原反应，且能够对外放出能量。(2)燃料电池在使用过程中并没有发生燃料的燃烧，而是燃料和氧化剂分别在两极放电，将化学能转化为电能。(3)燃料的燃烧是一种剧烈的氧化还原反应，而燃料电池中发生的氧化还原反应则是缓和平稳的。(4)燃料燃烧时，大量的热能释放到空气中，能量利用率低燃料电池工作时，能量转化率较高，是一种高效、环境友好的发电装置。【典型例题】例1．下列电池工作时，O2在正极得电子的是()ABCD锌锰电池铅蓄电池氢氧燃料电池镍镉电池例2．普通锌锰干电池的构造如图所示，其电池反应的方程式为：Zn＋2NH4Cl＋2MnO2=Zn(NH3)2Cl2＋2MnO(OH)，下列说法正确的是()A．石墨作负极B．锌失去电子，被还原C．电池工作时，电子从石墨经导线流向锌D．正极的电极反应为：NH＋MnO2＋e－=MnO(OH)＋NH3三、电解池1．电解池是将电能转化为化学能的装置。2．实例：电解水制得氢气和氧气；电解饱和食盐水制备烧碱、氯气和氢气;电冶金:金属冶炼的本质：使矿石中的金属离子获得电子变成金属单质的过程。如Mn＋＋ne－M。电解法用于冶炼较活泼的金属(如钾、钠、镁、铝等)，但不能电解其盐溶液，应电解其熔融态。如：电解熔融的氯化钠可制取金属钠的反应式：阳极：2Cl－－2e－Cl2↑；阴极：2Na＋＋2e－2Na；总反应：2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up7(电解))2Na＋Cl2↑。【核心归纳】二次电池(可充电电池)电池内部储存的化学能转化为电能释放出来，也可以外界提供电能转化为化学能储存在电池内部。放电是原电池原理，充电是电解池原理。【典型例题】例1．下列关于常见物质的工业冶炼说法正确的是（ ）A．工业制金属钠：电解饱和食盐水B．工业炼铁：需要用到的原料有铁矿石、焦炭、空气和生石灰C．冶炼镁：将六水合氯化镁晶体在一定条件下加热得到无水氯化镁，电解熔融氯化镁，可以得到金属镁D．硫酸工业：在氧气充足的情况下，从接触室进入吸收塔的气体中不可能含有SO2例2．在原电池和电解池的电极上所发生的反应类型相同的是A．原电池的正极和电解池的阳极所发生的反应B．原电池的正极和电解池的阴极所发生的反应C．原电池的阳极和电解池的负极所发生的反应D．原电池的负极和电解池的阴极所发生的反应【考点达标随堂练】1．下列几种化学电池中，不属于可充电电池的是()A．碱性锌锰电池 B．用锂电池C．汽车用铅蓄电池 D．玩具用镍氢电池2．下列有关锌锰干电池的说法中正确的是()A．锌外壳是负极，碳棒是正极B．在外电路中电子从碳棒流向锌外壳C．电流从锌外壳流到碳棒上D．在电池内部阳离子从碳棒向锌外壳移动3．要实现反应：Cu＋2HCl=CuCl2＋H2↑，设计了下列四个实验，你认为可行的是A． B． C． D．4．下面是几种常见的化学电源示意图，有关说法不正确的是()A．上述电池分别属于一次电池、二次电池和燃料电池B．干电池在长时间使用后，锌筒被破坏C．铅蓄电池工作过程中，每转移2mol电子，负极质量减小207gD．氢氧燃料电池是一种具有广阔应用前景的绿色电源5．锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高而受到普遍重视，目前已成功研制多种锂电池。某种锂电池的总反应为Li＋MnO2=LiMnO2，下列说法正确的是()A．Li是正极，电极反应为Li－e－=Li＋B．Li是负极，电极反应为Li－e－=Li＋C．MnO2是负极，电极反应为MnO2＋e－=MnOeq\o\al(－,2)D．Li是负极，电极反应为Li－2e－=Li2＋6．燃料电池是一种新型电池，它主要是利用燃料燃烧原理把化学能直接转化为电能，氢氧燃料电池的基本反应是：X极：eq\f(1,2)O2＋H2O＋2e－=2OH－Y极：H2＋2OH－－2e－=2H2O下列说法正确的是()A．X是负极 B．Y是正极C．Y极上发生还原反应 D．Y极上发生氧化反应7．研究人员研制出一种新型储备电源－锂水电池(结构如图，高硅铸铁为惰性辅助电极)，使用时加入水即可放电。下列关于该电池工作时的说法正确的是A．高硅铸铁发生氧化反应 B．OH－向高硅铸铁电极移动C．负极的电极反应式为Li－e－＝Li＋ D．电流的方向：锂电极→导线→高硅铸铁电极8．（2020·福建省安溪第一中学高一月考）直接煤一空气燃料电池原理如图所示，下列说法错误的是（）A．随着反应的进行，氧化物电解质的量不断减少B．负极的电极反应式为C+2CO324e=3CO2↑C．电极X为负极，O2向X极迁移D．直接煤一空气燃料电池的能量效率比煤燃烧发电的能量效率高9．利用碳纳米管能够吸附氢气，设计一种新型二次电池，其装置如图所示。关于该电池的叙述不正确的是()A．电池放电时K＋移向正极B．电池放电时负极反应为：H2－2e－＋2OH－===2H2OC．电池充电时镍电极上NiOOH转化为Ni(OH)2D．电池充电时碳纳米管电极与电源的负极相连10．有一种瓦斯分析仪(如图甲)能够在煤矿巷道中的甲烷达到一定浓度时，通过传感器显示出来。该瓦斯分析仪工作原理类似燃料电池的工作原理，其装置如图乙所示，其中的固体电解质是Y2O3－Na2O，O2－可以在其中自由移动。下列有关叙述正确的是()A．瓦斯分析仪工作时，电池外电路中电流由电极b流向电极aB．电极b是正极，O2－由电极a流向电极bC．电极a的反应式为CH4＋5O2－－8e－=CO32—＋2H2OD．当固体电解质中有1molO2－通过时，电子转移4mol11．法国格勒诺布尔(Grenoble)约瑟夫·傅立叶大学的研究小组发明了第一块可植入人体为人造器官提供电能的葡萄糖生物燃料电池，其基本原理是葡萄糖和氧气在人体中酶的作用下发生反应：C6H12O6＋6O26CO2＋6H2O(酸性环境)。下列有关该电池的说法不正确的是()A．该生物燃料电池不可以在高温下工作B．电池的负极反应为C6H12O6＋6H2O－24e－=6CO2↑＋24H＋C．消耗1mol氧气时转移4mole－，H＋向负极移动D．今后的研究方向是设法提高葡萄糖生物燃料电池的效率，从而使其在将来可以为任何可植入医疗设备提供电能12．如图所示装置中发生反应的离子方程式为：Zn+Cu2+→Zn2＋+Cu，下列说法错误的是A．a，b可能是同种材料的电极B．该装置可能是电解池，电解质溶液为硝酸铜，Zn作阳极，Cu作阴极C．该装置可能是原电池，电解质溶液为氯化铜，Zn作负极，Pt作正极D．该装置可看作是铜锌原电池，电解质溶液是硫酸铜，电子从Zn→Cu→溶液→Zn闭合回路13．如图所示，科学家研发出一种新型质子膜电池，下列有关说法正确的是A．电流方向为由电极a流向电极b B．a电极反应式：2H2S4e=S2+4H+C．用此电源电解精炼铜，粗铜接在a电极 D．该装置中H+由电极b经质子膜移动到电极a14．某鱼雷采用动力电池，以溶解有氢氧化钾的流动海水为电解液，电池反应为，下列说法正确的是()A．为电池的负极B．在电池反应中被氧化C．该电池将电能转化为化学能D．工作一段时间后溶液的碱性增大15．Mg－H2O2电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。该电池以海水为电解质溶液，示意图如图。该电池工作时，下列说法正确的是()A．Mg电极是该电池的正极 B．H2O2在石墨电极上发生氧化反应C．石墨电极附近溶液的碱性增强 D．溶液中Cl－向正极移动二、非选择题16．下图是将SO2转化为重要的化工原料H2SO4的原理示意图。请回答下列问题：(1)该装置将________能转化为________能，电流方向为________(填“b→a”或“a→b”)。(2)催化剂b表面O2发生___________反应，其附近酸性________(填“增强”、“不变”或“减弱”)。(3)催化剂a表面的电极反应式：_________________________________________。(4)若得到的硫酸浓度仍为49%，则理论上参加反应的SO2与加入的H2O的质量比为________。17．铅蓄电池是常用的化学电源，其电极材料分别是Pb和PbO2，电解液为稀硫酸。放电时，该电池总反应式为：Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。请根据上述情况判断：（1）该蓄电池的负极材料是_________，放电时发生_________（填“氧化”或“还原”）反应。（2）该蓄电池放电时，电解质溶液的酸性_________（填“增大”、“减小”或“不变”），电解质溶液中阴离子移向_________（填“正”或“负”）极。（3）已知硫酸铅为不溶于水的白色沉淀，生成时附着在电极上。试写出该电池放电时，正极的电极反应_______________________________________（用离子方程式表示）。（4）氢氧燃料电池具有启动快、效率高等优点，其能量密度高于铅蓄电池。若电解质为KOH溶液，则氢氧燃料电池的负极反应式为__________________________________。该电池工作时，外电路每流过1×103mole－，消耗标况下氧气_________m3。18．(1)如图为氢氧燃料电池的构造示意图，根据电子运动方向，可知氧气从________口通入(填“a”或“b”)，X极为电池的______(填“正”或“负”)极。(2)某种氢氧燃料电池是用固体金属氧化物陶瓷作电解质，两极上发生的电极反应分别为A极：2H2＋2O2－－4e－=2H2OB极：O2＋4e－=2O2－则A极是电池的______极；电子从该极________(填“流入”或“流出”)。(3)微型纽扣电池在现代