2021届高考化学一轮复习原电池原理及应用一高效专练4042.pdf

专练 31 原电池原理及应用一 12020天津，11熔融钠-硫电池性能优良，是具有应用前景的储能电池。下图中的电池反应为 2NaxS放电充电Na2Sx(x53，难溶于熔融硫)。下列说法错误的是()ANa2S4的电子式为 B放电时正极反应为 xS2Na2e=Na2Sx CNa 和 Na2Sx分别为电池的负极和正极 D该电池是以 NaAl2O3为隔膜的二次电池 2将金属 a 放入 b(NO3)2溶液中发生如下反应：ab2=a2b，则下列说法正确的是()A常温下，a 或 b 可以与水发生反应 Ba 与 b 用导线连接插入稀 H2SO4中，则形成原电池且 b 极上有 H2放出 Ca 与 b 用导线连接插入 b(NO3)2溶液中一定构成原电池 D用惰性电极电解 a(NO3)2与 b(NO3)2的混合液，在阳极先析出 b 32020试题调研某同学组装了如图所示的电化学装置，电极为 Al，其他电极均为Cu，则()A电流方向：电极电极 B电极的质量减少 2.7 g 时，电极的质量减少 9.6 g Cc 烧杯溶液的 pH 减小 D电极的电极反应式为 Cu22e=Cu 4观察下列几个装置示意图，则有关叙述正确的是()A装置甲中阳极上析出红色固体 B装置乙中铜片应与电源负极相连 C装置丙中外电路电流方向：b 极a 极 D装置丁中阴极反应式为 2Cl2e=Cl2 5上海人张霞昌在芬兰发明了“纸电池”，这种一面镀锌、一面镀二氧化锰的超薄电池在使用印刷与压层技术后，变成一张可任意裁剪大小的“电纸”，纸内的离子“流过”水和氧化锌组成的电解质溶液，电池总反应式为：Zn2MnO2H2O=ZnO2MnOOH。下列说法正确的是()A该电池的正极材料为锌 B该电池反应中二氧化锰发生了氧化反应 C电池的正极反应式为 MnO2H2Oe=MnOOHOH D当有 0.1 mol 锌溶解时，流经电解质溶液的电子数为 1.2041023 6素材创新手持技术的氧电化学传感器可用于测定 O2含量，如图为某种氧电化学传感器的原理示意图。已知在测定 O2含量过程中，电解质溶液的质量保持不变。一定时间内，通过传感器的待测气体为 a L(标准状况)，某电极质量增加了 b g。下列说法正确的是()APt 电极为负极 B反应过程中转移 OH的物质的量为 0.125b mol CPb 电极上发生的电极反应为 Pb2e2OH=Pb(OH)2 D待测气体中氧气的体积分数为0.35ba 7某化学课外活动小组拟用铅蓄电池进行电絮凝净水的实验探究，设计的实验装置如图所示，下列叙述正确的是()AY 的电极反应：Pb2e=Pb2 B铅蓄电池工作时 SO24向 Y 极移动 C电解池的反应仅有 2Al6H2O=电解2Al(OH)33H2 D每消耗 103.5 g Pb，理论上电解池阴极上有 0.5 mol H2生成 8某同学按下图所示的装置进行实验。A、B 为两种常见金属，它们的硫酸盐可溶于水，当 K 闭合时，Y 极上产生黄绿色气体。下列分析正确的是()A溶液中 c(A2)减小 BB 极的电极反应：B2e=B2 CY 电极上有 Cl2产生，发生还原反应 D反应初期，X 电极周围出现白色胶状沉淀 9情境创新常温下，将除去表面氧化膜的 Al、Cu 片插入浓 HNO3中组成原电池如图1 所示，测得原电池的电流强度(I)随时间(t)的变化如图 2 所示。反应过程中有红棕色气体产生。下列说法错误的是()At1 s 前，Al 片的电极反应为：2Al3H2O6e=Al2O36H Bt1 s 时，因 Al 在浓硝酸中钝化，氧化膜阻碍了 Al 继续反应 Ct1 s 之后，负极 Cu 失电子，电流方向发生改变 D t1 s 之后，左边烧杯中发生反应的离子方程式为：2NO22OH=NO3NO2H2O 10电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法，即保持污水的 PH 在 5.06.0 之间，通过电解生成 Fe(OH)3胶体，Fe(OH)3胶体具有吸附作用，可吸附水中的污物而使其沉淀下来，起到净水的作用，其原理如图所示。下列说法正确的是()A石墨电极上发生氧化反应 B根据图示，物质 A 为 CO2 C为增强污水的导电能力，可向污水中加入适量乙醇 D甲烷燃料电池中 CO23向空气一极移动 11如图是利用一种微生物将废水中的有机物(如淀粉)和废气 NO 的化学能直接转化为电能，下列说法中一定正确的是()A质子透过阳离子交换膜由右向左移动 B与 X 相连接是用电器标有“”的接线柱 CM 电极反应式：(C6H10O5)n7nH2O24ne=6nCO224nH D当 M 电极微生物将废水中 16.2 g 淀粉转化掉时，N 电极产生 134.4 L N2(标况下)12 某兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合该装置的电键时，观察到电流计的指针发生了偏转。请回答下列问题：(1)甲池为_(填“原电池”“电解池”或“电镀池”)，通入 CH3OH 一极的电极反应式为_。(2)乙池中 A(石墨)电极的名称为_(填“正极”“负极”“阴极”或“阳极”)，总反应式为_。(3)当乙池中 B 极质量增加 5.40 g 时，甲池中理论上消耗 O2的体积为_mL(标准状况)，丙池中_极析出_g 铜。(4)若丙池中电极不变，将其溶液换成 NaCl 溶液，电键闭合一段时间后，甲池中溶液的pH 将_(填“增大”“减小”或“不变”，下同)；丙池中溶液的 pH 将_，若要将丙池中溶液复原，需加入_。13 2020云南玉溪通海二中高三月考为探究原电池和电解池的工作原理，某研究性小组分别用如图所示装置进行实验。(1)甲装置中，a 电极的反应式为_。(2)乙装置中，阴极区产物为_。(3)丙装置是一种家用环保型消毒液发生器。外接电源 a 为_(填“正”或“负”)极，该装置内发生反应的化学方程式为_。(4)若甲装置作为乙装置的电源，一段时间后，甲中消耗气体与乙中产生气体的物质的量之比为_(不考虑气体的溶解)。14某小组同学利用如图 1 所示装置对电解氯化铜实验进行了研究。装置 现象 电解一段时间后，阳极石墨表面产生气体，阴极石墨上附着红色物质，烧杯壁变热，溶液由蓝色变为绿色(1)甲认为电解过程中阳极产生的_是溶液变绿的原因，写出产生该物质的电极反应式：_。(2)乙查阅资料，CuCl2溶液中存在平衡 Cu24ClCuCl42(黄色)H0。据此乙认为：电解过程中，CuCl42(黄色)浓度增大，与 CuCl2蓝色溶液混合呈绿色。乙依据平衡移动原理推测在电解过程中CuCl42浓度增大的原因是_。(3)丙改用图 2 装置，在相同条件下电解 CuCl2溶液，对溶液变色现象继续探究。装置 现象 电解相同时间后，阳极石墨表面产生气泡，溶液仍为蓝色；阴极石墨上附着红色物质，溶液由蓝色变为绿色；U 形管变热，冷却后阴极附近溶液仍为绿色 丙通过对现象分析证实了甲和乙的观点均不是溶液变绿的主要原因。丙否定甲的依据是_，否定乙的依据是_。(4)丙通过查阅资料：.电解 CuCl2溶液时可能产生CuCl2，CuCl2掺杂 Cu2后呈黄色；.稀释含CuCl2的溶液生成 CuCl 白色沉淀，据此丙认为：电解过程中，产生CuCl2掺杂 Cu2后呈黄色，与 CuCl2蓝色溶液混合呈绿色。继续进行如下实验：a取电解后绿色溶液 2 mL，加 20 mL 水稀释，静置 5 分钟后溶液中产生白色沉淀。b另取少量氯化铜晶体和铜粉，向其中加 2 mL 浓盐酸，加热获得含CuCl2的黄色溶液。c冷却后向上述溶液 d取 c 中 2 mL 溶液，加 20 mL 水稀释，静置 5 分钟后溶液中产生白色沉淀。a 的目的是_。写出 b 中生成CuCl2的离子方程式：_。补充 c 中必要的操作及现象：_。丙据此得出结论：电解时阴极附近生成CuCl2是溶液变绿的原因。1C A 项，Na2S4中有类似 Na2O2中 O 原子间形成的非极性键，正确；B 项，由电池的总反应方程式可知，x 个 S 原子得到 2 个电子，故放电时正极反应为 xS2Na2e=Na2Sx(因 Na2Sx难溶于熔融硫，故不拆)，正确；C 项，由电池的总反应方程式可知，放电时，钠失去电子是负极反应物，硫得到电子是正极反应物，故 Na 和 S 分别作电池的负极和正极，错误；D 项，由题图可知 NaAl2O3是隔膜，且电池可以充电，属于二次电池，正确。2 C A、金属 Fe 放入盐 Cu(NO3)2的溶液中，发生铁置换铜的反应：ab2=a2b，但是金属铁和金属铜和水都不反应，故 A 错误；B、a 与 b 用导线连接插入 H2SO4中，不一定能发生自发的氧化还原反应，故 B 错误；C、a 与 b 用导线连接插入 b(NO3)2中，符合构成原电池的条件，故 C 正确；D、用惰性电极电解 a(NO3)2与 b(NO3)2的混合液，在阴极先析出 b，故 D 错误。3A 根据图示可知电极为负极，电极为正极，电极为阳极，电极为阴极。电流方向与电子流动方向相反，所以电流方向：电极电极，A 正确；电极的电极反应式为 Cu22e=Cu，所以电极的质量减少 2.7 g 时，电极的质量增重 9.6 g，B错误；c 烧杯相当于电镀装置，溶液的 pH 不变，C 错误；电极的电极反应式为 Cu2e=Cu2，D 错误。4C 甲图中阳极上生成 Cl2，A 项错误；乙图中铜片应作阳极，与电源正极相连，B项错误；丁图中阴极反应式应为 2H2e=H2，D 项错误。5C 锌为活泼金属，失去电子作负极，A 项错误；二氧化锰得到电子，发生还原反应，B 项错误；因电池的负极反应式为：Zn2OH2e=ZnOH2O，用总反应式减去负极反应式得出正极反应式为：MnO2H2Oe=MnOOHOH，C 项正确；电子只能经外电路流动，而不能在电解质溶液中流动，电解质溶液中应为阴、阳离子的定向移动，D项错误。6B 7.D 8.D 9.D 10B 左装置为电解池，右装置为原电池。原电池工作时，通入甲烷一极为负极，发生反应：CH44CO238e=5CO22H2O，通入空气一极为正极，发生反应：O22CO24e=2CO23。电解池工作时，Fe 为阳极，发生氧化反应：Fe2e=Fe2，石墨为阴极，发生还原反应：2H2e=H2，A 项错误；由电极反应式知物质 A 为 CO2，B 项正确；乙醇为非电解质，加入以后不能增强导电性，C 项错误；CO23在通入甲烷一极发生反应，在通入空气一极生成 CO23，所以燃料电池中 CO23向甲烷一极移动，故 D 项错误。11C 根据题给信息知，该装置是将化学能转化为电能的原电池，由图可知，M 是负极，N 是正极，电解质溶液为酸性溶液，负极上失电子发生氧化反应，正极上得电子发生还原反应，M 是负极，N 是正极，质子透过离子交换膜由左 M 极移向右 N 极，故 A 错误；电子从 M 极(负极)流出，与 X 相连接处是电子流入端，则与 X 相连接是用电器标有“”的接线柱，故 B 错误；若有机废水中含有葡萄糖，葡萄糖属于燃料，在负极 M 上失电子发生氧化反应，电极反应式为：(C6H10O5)n7nH2O24ne=6nCO224nH，故 C 正确；每转化掉 16.2 g 淀粉时，转移电子数为 2.4 mol，N 电极产生 0.6 mol 氮气，在标准状况下的体积为 13.44 L，故 D 错误。12(1)原电池 CH3OH6e8OH=CO236H2O(2)阳极 4AgNO32H2O=电解4AgO24HNO3(3)280 D 1.6(4)减小 增大 HCl 13(1)H22e2OH=2H2O(2)氢氧化钠和氢气(3)负 2NaCl2H2O=通电2NaOHH2Cl2，Cl22NaOH=NaClNaClOH2O(4)3：4 解析：(1)甲装置是氢氧燃料电池，a 电极通入的是氢气，a 电极是负极，电极反应式为H22e2OH=2H2O；(2)乙装置是电解饱和食盐水，阴极是溶液中的氢离子放电产生氢气，同时使水的电离平衡正向移动，从而产生氢氧根离子，钠离子向阴极移动，所以阴极区产物为 NaOH 和 H2；(3)丙装置是一种家用环保型消毒液发生器，电解饱和食盐水生成氢氧化钠和氯气、氢气，氯气和氢氧化钠反应生成具有消毒作用的次氯酸钠，为使氯气与氢氧化钠充分反应，下端电极生成氯气，所以电源 a 为负极，该装置内发生反应的化学方程式为 2NaCl2H2O=通电2NaOHH2Cl2，Cl22NaOH=NaClNaClOH2O；(4)若甲装置作为乙装置的电源，因此满足电子转移守恒。每消耗 2 mol 氢气同时消耗 1 mol 氧气，转移 4 mol 电子。而在乙装置中可以产生 2 mol 氢气和 2 mol 氯气，所以一段时间后，甲中消耗气体与乙中产生气体的物质的量之比为 3：4。14(1)Cl2 2Cl2e=Cl2(2)电解过程放热导致温度升高，使平衡 Cu24ClCuCl42正向移动(3)阳极附近溶液仍为蓝色 U 形管冷却后阴极附近溶液仍为绿色(4)证明在上述实验条件下，电解后的绿色溶液中存在CuCl2 Cu24ClCu=2CuCl2 加入 CuCl2蓝色溶液，直至溶液颜色与电解后绿色溶液基本相同