2019高考化学 难点剖析 专题46 原电池原理的应用讲解

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1、专题46原电池原理的应用一、高考题再现1．（2018天津）CO2是一种廉价的碳资源，其综合利用具有重要意义。回答下列问题：（1）CO2可以被NaOH溶液捕获。若所得溶液pH=13，CO2主要转化为______（写离子符号）；若所得溶液c(HCO3−)∶c(CO32−)=2∶1，溶液pH=___________。（室温下，H2CO3的K1=4×10−7；K2=5×10−11）（2）CO2与CH4经催化重整，制得合成气：CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)①已知上述反应中相关的化学键键能数据如下：化学键C—HC=O

2、H—HCO(CO)键能/kJ·mol−14137454361075则该反应的ΔH=_________。分别在VL恒温密闭容器A（恒容）、B（恒压，容积可变）中，加入CH4和CO2各1mol的混合气体。两容器中反应达平衡后放出或吸收的热量较多的是_______（填“A”或“B”）。②按一定体积比加入CH4和CO2，在恒压下发生反应，温度对CO和H2产率的影响如图3所示。此反应优选温度为900℃的原因是________。（3）O2辅助的Al～CO2电池工作原理如图4所示。该电池电容量大，能有效利用CO2，电池反应产物Al2(C2O

3、4)3是重要的化工原料。电池的负极反应式：________。电池的正极反应式：6O2+6e−6O2−6CO2+6O2−3C2O42−反应过程中O2的作用是________。该电池的总反应式：________。【答案】CO32-10+120kJ·mol-1B900℃时，合成气产率已经较高，再升高温度产率增幅不大，但能耗升高，经济效益降低。Al–3e–=Al3+（或2Al–6e–=2Al3+）催化剂2Al+6CO2=Al2(C2O4)3（2）①化学反应的焓变应该等于反应物键能减去生成物的键能，所以焓变为(4×413+2×745)－

4、(2×1075+2×436)=+120kJ·mol-1。初始时容器A、B的压强相等，A容器恒容，随着反应的进行压强逐渐增大（气体物质的量增加）；B容器恒压，压强不变；所以达平衡时压强一定是A中大，B中小，此反应压强减小平衡正向移动，所以B的反应平衡更靠右，反应的更多，吸热也更多。②根据图3得到，900℃时反应产率已经比较高，温度再升高，反应产率的增大并不明显，而生产中的能耗和成本明显增大，经济效益会下降，所以选择900℃为反应最佳温度。（3）明显电池的负极为Al，所以反应一定是Al失电子，该电解质为氯化铝离子液体，所以Al失电

5、子应转化为Al3+，方程式为：Al–3e–=Al3+（或2Al–6e–=2Al3+）。根据电池的正极反应，氧气再第一步被消耗，又在第二步生成，所以氧气为正极反应的催化剂。将方程式加和得到，总反应为：2Al+6CO2=Al2(C2O4)3。二、考点突破1、保护金属典例1（2018届宁夏银川一中高三第三次模拟考试）下列有关电化学说法错误的是A．电池中电流由正极流向负极。锂电池比能量高，锂电池一般不用有机酸、醇、水溶液直接作电解质溶液B．太阳能电池有的是物理过程，有的还包括一个循环往复的化学反应C．硅铁合金（一种惰性材料）可做牺牲阳

6、极的阴极保护法的阳极D．电解时，有时一些阳离子、含氧酸根也可在阳极放电【答案】C【解析】A.电池中电流由正极流向负极。锂电池能量比较高，因为锂属于活泼金属会和有机酸、醇、水溶液直接反应放出氢气比较剧烈，所以不能直接用他们作电解质溶液；B.太阳能电池的工作原理是：太阳电池能量转换的基础是结的光生伏特效应。当光照射到pn结上时，产生电子一空穴对，在半导体内部结附近生成的载流子没有被复合而到达空间电荷区，受内建电场的吸引，电子流入n区，空穴流入p区，结果使n区储存了过剩的电子，p区有过剩的空穴。它们在pn结附近形成与势垒方向相反的光

7、生电场。既有物理过程，又有包括一个循环往复的化学反应，故B正确；C.硅铁合金（一种惰性材料）可做牺牲阳极的阴极保护法的正极，C错误；D.电解时，有时一些阳离子如Fe2+可以放电变成Fe3+、含氧酸根如MnO42-也可以放电成为MnO4-等都能在阳极放电，D正确。2、电解电解质溶液案例2（2018年安徽省合肥市高三第二次教学质量检测）如下图所示，装置(I)是一种可充电电池，装置(Ⅱ)为惰性电极的电解池。下列说法正确的是A．闭合开关K时，电极B为负极，且电极反应式为：2Brˉ－2eˉ=Br2B．装置(I)放电时，总反应为：2Na2

8、S2+Br2=Na2S4+2NaBrC．装置(I)充电时，Na+从左到右通过阳离子交换膜D．该装置电路中有0.1moleˉ通过时，电极Ⅹ上析出3.2gCu【答案】B3、处理汽车尾气典例3（2018届广东省华南师范大学附属中学高三综合测试三）某化学小组构想将汽车尾气(NO、NO