专题1.2 化学能与电能的转化（九大题型）-2023-2024学年高二化学同步举一反三系列（苏教版2019选择性必修1）

专题1.2 化学能与电能的转化 【题型1 原电池的工作原理】 【题型2 燃料电池 新型化学电池】 【题型3 电解池的工作原理及放电顺序分析】 【题型4 氯碱工业】 【题型5 铜的电解精炼】 【题型6 电镀】 【题型7 交换膜在电化学中的作用分析】 【题型8 原电池和电解池的综合问题】 【题型9 守恒法在电化学计算中的应用】 【题型1 原电池的工作原理】 【例1】某小组同学采用电化学装置实验验证“Ag++Fe2+⇌Fe3++Ag↓”为可逆反应。小组同学设计如上图电化学装置进行实验： （1）按照上图的装置图，组装好仪器后，分别在两烧杯中加入一定浓度的a、b两电解质溶液，闭合开关K，观察到的现象为：Ag电极上有灰黑色固体析出，指针向右偏转，一段时间后指针归零，说明此时反应达到平衡。则a为 溶液；b为 溶液；（写a、b化学式） （2）再向左侧烧杯中滴加较浓的 溶液，产生的现象为 。表明上述反应为可逆反应。 【变式1-1】课堂学习中，同学们利用铝条、锌片、铜片、导线、电流计、橘子汁等物质来探究原电池的组成，下列结论错误的是    A．若a为铝片，b为锌片或铜片，则导线中一定产生电流 B．若a为锌片，b为铝片，则b极上的电极反应式： C．原电池是将化学能转化为电能的装置 D．若a、b均为铝片，则电流计指针不偏转 【变式1-2】某双液原电池装置如图所示，（盐桥：装有含琼胶的饱和溶液）。下列有关叙述中不正确的是 A．作负极，发生氧化反应 B．电子流动方向：铁石墨稀硫酸盐桥氯化钠溶液 C．工作一段时间后，左侧烧杯中增大 D．正极反应式： 【变式1-3】为验证不同化合价铁的氧化还原能力，利用下列电池装置进行实验。 回答下列问题： （1）电池装置中，盐桥连接两电极电解质溶液。盐桥中阴、阳离子不与溶液中的物质发生化学反应，并且电迁移率（u∞）应尽可能地相近。根据下表数据，盐桥中应选择 作为电解质。 阳离子 u∞×108/（m2·s−1·V−1） 阴离子 u∞×108/（m2·s−1·V−1） Li+ 4.07 4.61 Na+ 5.19 7.40 Ca2+ 6.59 Cl− 7.91 K+ 7.62 8.27 （2）电流表显示电子由铁电极流向石墨电极。可知，盐桥中的阳离子进入 电极溶液中。 （3）电池反应一段时间后，测得铁电极溶液中c（Fe2+）增加了0.02 mol·L−1。石墨电极上未见Fe析出。可知，石墨电极溶液中c（Fe2+）= 。 （4）根据（2）、（3）实验结果，可知石墨电极的电极反应式为 ，铁电极的电极反应式为 。因此，验证了Fe2+氧化性小于 ，还原性小于 。 【题型2 燃料电池 新型化学电池】 【例2】微生物燃料电池是一种利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置。某污水处理厂利用微生物燃料电池处理含铬废水的工作原理如图所示，下列说法不正确的是    A．电池工作时b极发生还原反应 B．a极的电极反应式为 C．电池工作一段时间后，右边溶液的酸性增强 D．每处理，a电极上会生成 【变式2-1】（2023·海南高考真题）利用金属Al、海水及其中的溶解氧可组成电池，如图所示。下列说法正确的是    A．b电极为电池正极 B．电池工作时，海水中的向a电极移动 C．电池工作时，紧邻a电极区域的海水呈强碱性 D．每消耗1kgAl，电池最多向外提供37mol电子的电量 【变式2-2】（2023·广东高考真题）负载有和的活性炭，可选择性去除实现废酸的纯化，其工作原理如图。下列说法正确的是    A．作原电池正极 B．电子由经活性炭流向 C．表面发生的电极反应： D．每消耗标准状况下的，最多去除 【变式2-3】采用情性电极，设计双阴极微生物燃料电池进行同步硝化和反硝化脱氮的装置如图所示。下列说法不正确的是 A．缺氧室和好氧室电极均为燃料电池正极 B．缺氧室中电极发生的反应为2+12H++10e－=N2↑+6H2O C．若好氧室消耗标准状况下44.8LO2，则至少有1mol 完全转化为 D．理论上，厌氧室消耗1 mol C6H12O6，外电路转移24 mol e－ 【变式2-4】CO2电化学传感器是将环境中CO2浓度转变为电信号的装置，工作原理如图所示，其中YSZ是固体电解质，当传感器在一定温度下工作时，在熔融Li2CO3和YSZ之间的界面X会生成固体Li2O。下列说法错说的是 A．CO迁移方向为界面X →电极b B．电极a上消耗的O2和电极b上产生的CO2的物质的量之比为1：1 C．电极b为负极，发生的电极反应为2C