1、专题八 化学能与电能,高考化学 (江苏省专用),考点一原电池原理及其应用A组自主命题江苏卷题组1.(2015江苏单科,10,2分,)一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是?(),五年高考,A.反应 CH4+H2O?3H2+CO,每消耗1 mol CH4转移12 mol电子B.电极A上H2参与的电极反应为:H2+2OH-2e-?2H2OC.电池工作时,C?向电极B移动D.电极B上发生的电极反应为:O2+2CO2+4e-?2C,答案DA项,由化合价变化知,每消耗1 mol CH4转移6 mol电子;B项,电极A为负极,H2参与的电极反应为H2-2e-+C?H2O+CO2;
2、C项,电池工作时,C?向电极A移动;D项,电极B是正极,电极反应为O2+4e-+2CO2?2C?。,规律总结原电池中,阳离子移向正极,阴离子移向负极。,审题技巧根据“熔融碳酸盐燃料电池”的示意图,可挖掘出电极反应式的反应物、生成物,再根据电荷守恒写出电极反应式。,2.2016江苏单科,20(1)(2),7分,0.374铁炭混合物(铁屑和活性炭的混合物)、纳米铁粉均可用于处理水中污染物。(1)铁炭混合物在水溶液中可形成许多微电池。将含有Cr2?的酸性废水通过铁炭混合物,在微电池正极上Cr2?转化为Cr3+,其电极反应式为。(2)在相同条件下,测量总质量相同、铁的质量分数不同的铁炭混合物对水中Cu
3、2+和Pb2+的去除率,结果如下图所示。,当铁炭混合物中铁的质量分数为0时,也能去除水中少量的Cu2+和Pb2+,其原因是。当铁炭混合物中铁的质量分数大于50%时,随着铁的质量分数的增加,Cu2+和Pb2+的去除率不升反降,其主要原因是 。,答案(7分)(1)Cr2?+14H+6e-?2Cr3+7H2O(2分)(2)活性炭对Cu2+和Pb2+有吸附作用(2分)铁的质量分数增加,铁炭混合物中微电池数目减少(3分),解析(2)活性炭具有吸附作用,可以吸附少量的Cu2+和Pb2+。铁炭混合物去除Cu2+和Pb2+是通过发生置换反应实现的,且发生的是原电池反应(Fe为负极,活性炭为正极),当铁的质量分
4、数达到一定数值后,随着铁的质量分数增加,活性炭的质量分数减少,铁炭混合物中微电池的数目减少,所以Cu2+和Pb2+的去除率下降。,易错警示在书写电极反应式时,一定要关注电解质溶液的环境。如此题中已告知是酸性废水,因此在书写时应用“H+”平衡电荷。,知识拓展活性炭是一种多孔物质,有很强的吸附能力,可用于吸附有害气体、去除异味、吸附一些可溶性物质。,B组统一命题、省(区、市)卷题组1.(2018课标,11,6分)一种可充电锂空气电池如图所示。当电池放电时,O2与Li+在多孔碳材料电极处生成Li2O2-x(x=0或1)。下列说法正确的是?()?A.放电时,多孔碳材料电极为负极B.放电时,外电路电子由
5、多孔碳材料电极流向锂电极C.充电时,电解质溶液中Li+向多孔碳材料区迁移D.充电时,电池总反应为Li2O2-x? 2Li+(1-?)O2,答案D本题考查原电池原理和电解原理的综合运用。A项,依据题意和可充电电池装置图判断出,放电时锂电极作负极,多孔碳材料电极作正极,错误;B项,在原电池中,外电路电子由负极流向正极,即放电时,外电路电子由锂电极流向多孔碳材料电极,错误;C项,充电时,电解质溶液中的阳离子向阴极区迁移,即Li+向锂电极区迁移,错误;D项,充电时,Li+在阴极区得到电子生成Li,阳极区生成O2,即电池总反应为Li2O2-x? 2Li+(1-?)O2,正确。,方法技巧可充电电池的工作原
6、理可充电电池中,放电过程用原电池原理分析,充电过程用电解原理分析;分析电化学问题时,先判断出电极,然后根据工作原理分析。,2.(2015课标,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?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根据微生物电池工作原理示意图可知:C6H12O6在负极上发生氧化反应,电极反应式为?-24e-+6H2O?6CO2+24H+;O2在正极上发生还原反应,电极反应式为6O2
7、+24e-+24H+?12H2O。负极有CO2生成,A项错误;B项,微生物促进了反应中电子的转移,正确;C项,质子通过交换膜从负极区移向正极区,正确;D项,电池总反应为C6H12O6+6O2?6CO2+6H2O,正确。,3.(2016课标,11,6分)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?的是?()A.负极反应式为Mg-2e-?Mg2+B.正极反应式为Ag+e-?AgC.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BMg-AgCl电池中,Mg为负极,AgCl为正极,故正极反应式应为AgCl+e-?Ag+Cl-,B项错
8、误。,思路分析结合反应原理,根据元素化合价的变化,判断放电时的正、负极,再结合电解质的性质书写电极反应式。,4.(2016课标,11,6分)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c(OH-)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2 mol电子,消耗氧气22.4 L(标准状况),答案C充电时为电解池,溶液中的阳离子向阴极移动,发生的反应为2Zn(OH?2Zn+O2+4OH-+2H2
9、O,电解质溶液中c(OH-)增大,故A项、B项均错误;放电时负极反应为Zn+4OH-2e-?Zn(OH?,故C项正确;每消耗1 mol O2电路中通过4 mol电子,故D项错误。,答案D电池工作时为原电池,电池内部阳离子向正极移动,根据图示中Li+移动方向可知,电极a为正极,依次发生S8Li2S8Li2S6Li2S4Li2S2的转化,A正确;电池工作时负极反应式为Li-e-? Li+,当转移0.02 mol电子时,负极消耗的Li的物质的量为0.02 mol,质量为0.14 g,B正确;石墨烯具有导电性,可以提高电极a的导电能力,C正确;电池充电时为电解池,此时Li2S2的量越来越少,D错误。,
10、思路分析结合反应原理,根据元素化合价的变化,判断放电时的正、负极,再结合电解质的性质书写电极反应式。,C组教师专用题组1.(2013江苏单科,1,2分,)燃料电池能有效提高能源利用率,具有广泛的应用前景。下列物质均可用作燃料电池的燃料,其中最环保的是?()A.甲醇 B.天然气C.液化石油气D.氢气,答案D氢氧燃料电池的产物只有H2O,没有其他物质生成,最为环保。,方法归纳燃料电池一般以通入O2的一极为正极,因此确定正极反应是燃料电池电极反应式书写的突破点:若为酸性环境,则电极反应为O2+4H+4e-?2H2O;若为碱性或中性环境,则电极反应为O2+2H2O+4e-?4OH-;若为熔融碳酸盐,则
11、电极反应为O2+2CO2+4e-?2C?;若为熔融氧化物,则为O2+4e-?2O2-。,易错警示原电池的两极称为正极和负极,电解池的两极称为阳极和阴极,切勿混淆。,2.(2013江苏单科,9,2分,)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,示意图如下。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pH增大D.溶液中Cl-向正极移动,答案C该电池中Mg电极为负极,A项错误;石墨电极为正极,H2O2得电子发生还原反应,电极反应式为H2O2+2e-?2OH-,电极附近溶液pH增大,B项错误,C
12、项正确;溶液中Cl-移向Mg电极,即Cl-向负极移动,D项错误。,方法归纳原电池正、负极判断的常用方法:若两电极均为金属材料,则较活泼金属一般作负极;若两电极分别为金属和非金属材料,则金属材料作负极。在原电池工作时,被不断消耗的电极一般为负极。电子流出的电极为负极,阴离子移向的电极为负极,发生氧化反应的电极为负极。对于燃料电池,非O2通入的电极一般为负极。,考点分析江苏高考以“电化学”为依托考查氧化还原反应原理的运用,主要内容有电极反应式的书写,判断电解质溶液浓度、pH的变化,以及能源、环保等热点问题。,3.(2010江苏单科,11,4分,)下图是一种航天器能量储存系统原理示意图。下列说法正确
13、的是?()?A.该系统中只存在3种形式的能量转化B.装置Y中负极的电极反应式为:O2+2H2O+4e-?4OH-C.装置X能实现燃料电池的燃料和氧化剂再生D.装置X、Y形成的子系统能实现物质的零排放,并能实现化学能与电能间的完全转化,答案CA项,系统中存在光能电能、电能化学能、化学能电能、电能机械能等多种形式的能量转化;B项,Y中负极的电极反应式为H2-2e-?2H+;C项,装置X可电解水生成H2和O2;D项,无论是原电池还是电解池都不可能实现电能与化学能间的完全转化。,4.(2009江苏单科,12,3分,)以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如下图所示。关于该电池的叙述正确的是?()?A.该电池能够在高温下工作B.电池的负极反应为:C6H12O6+6H2O-24e-?6CO2+24H+C.放电过程中,H+从正极区向负极区迁移D.在电池反应中,每消耗1 mol氧气,理论上能生成标准状况下CO2气体 ?L,答案BA项,微生物在高温下会因蛋白质变性而死亡,故不正确;C项,放电时H+向正极区迁移,故不正确;D项,每消耗1 mol氧气,理论上能生成标准状况下CO2气体22.4 L。,5.(2014北京理综,8,6分)下列电池工作时,O2在正极放电的是?(),答案B氢燃料电池中,负极上H2放电,正极上O2放电,
