2023届新高考新教材化学人教版一轮训练-第六章第2讲　原电池.docx

第六章 第2讲原电池一、选择题(每小题只有一个选项符合题意)1一原电池的总反应的离子方程式是ZnCu2=Zn2Cu，该原电池的合理组成是()正极负极电解质溶液AZnCuCuCl2BCuZnH2SO4CCuZnCuSO4DZnFeCuCl2解析：C原电池中，相对活泼的金属作负极，发生氧化反应；不活泼金属作正极，发生还原反应。所以根据原电池的总反应的离子方程式ZnCu2=Zn2Cu知，该原电池中，锌为负极，铜为正极，硫酸铜溶液作电解质溶液，即选项C正确。2常温下，将除去表面氧化膜的Al片、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时刻前，Al片上的电极反应为2Al6e3H2O=Al2O36HBt1时，因Al片在浓硝酸中钝化，氧化膜阻碍了Al片继续反应Ct1时刻后，负极Cu失电子，电流方向发生改变D烧杯中发生反应的离子方程式为2NO22OH=2NOH2O解析：D由题图1、2知，t1时刻前，即Al片钝化前，Al片作负极，发生反应2Al 6e3H2O=Al2O36H，A项正确；t1时，因Al片在浓硝酸中钝化，氧化膜阻碍了Al片继续反应，B项正确；t1时刻后，Cu片作负极，失电子，电流方向发生改变，C项正确；烧杯中发生反应的离子方程式为2NO22OH=NONOH2O，D项错误。3某种熔融碳酸盐燃料电池以Li2CO3、K2CO3为电解质、以CH4为燃料时，该电池工作原理如图，下列说法正确的是()Aa为O2，b为CH4BCO向正极移动C此电池在常温时也能工作D正极电极反应式为2CO2O24e=2CO解析：D燃料电池中通入燃料的电极是负极，通入氧化剂的电极是正极，故a是CH4，b为O2，A项错误；原电池放电时，阴离子向负极移动，即CO向负极移动，B项错误；电解质为熔融碳酸盐，需要高温条件，C项错误；正极上O2得电子和CO2反应生成CO，电极反应式为O22CO24e=2CO，D项正确。4研究人员最近发现了一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电，在海水中电池总反应可表示为5MnO22Ag2NaCl=Na2Mn5O102AgCl，下列“水”电池在海水中放电时的有关说法正确的是()A正极反应式：AgCle=AgClB每生成1 mol Na2Mn5O10转移2 mol电子CNa不断向“水”电池的负极移动DAgCl是还原产物解析：BA根据总反应：5MnO22Ag2NaCl=Na2Mn5O102AgCl，可知，Ag的化合价升高，被氧化，为原电池的负极，错误；B.反应方程式中5MnO2得电子生成Na2Mn5O10，化合价共降低了2，所以每生成1 mol Na2Mn5O10转移2 mol电子，正确；C.在原电池中阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，错误；D.Ag的化合价升高，被氧化，AgCl是氧化产物，错误。5(2021·浙江6月选考，22)某全固态薄膜锂离子电池截面结构如图所示，电极A为非晶硅薄膜，充电时Li得电子成为Li嵌入该薄膜材料中；电极B为LiCoO2薄膜；集流体起导电作用。下列说法不正确的是()A充电时，集流体A与外接电源的负极相连B放电时，外电路通过a mol电子时，LiPON薄膜电解质损失a mol LiC放电时，电极B为正极，反应可表示为Li1xCoO2xLixe=LiCoO2D电池总反应可表示为LixSiLi1xCoO2SiLiCoO2解析：BA项，依据题意，充电时Li得电子成为Li嵌入非晶硅薄膜材料中，推出电极A为阴极，集流体A连接外接电源负极，正确；B项，放电时，外电路通过a mol电子时，LiPON薄膜电解质增加a mol Li，错误；C项，放电时，电极A为负极，电极B为正极，正极反应为Li1xCoO2xLixe=LiCoO2，正确；D项，负极反应式：LixSixe= xLiSi，总反应式：LixSiLi1xCoO2SiLiCoO2，正确。6控制适合的条件，将反应2Fe32I2Fe2I2设计成如图所示的原电池。下列判断不正确的是()A反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应B反应开始时，甲中石墨电极上Fe3被还原C电流表读数为零时，反应达到化学平衡状态D电流表读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中的石墨电极为负极解析：D依反应方程式知，甲池发生还原反应(Fe3Fe2)，乙池则发生氧化反应，A项正确；甲中石墨电极上Fe3e=Fe2，B项正确；电流表读数为零，则电路中无电流通过，可逆反应达平衡，C项正确；电流表读数为零，反应达平衡，加入FeCl2固体，平衡左移，乙中石墨电极为正极，D项错误。7(2021·1月新高考8省联考，福建卷)一种新型镁硫电池的工作原理如下图所示。下列说法正确的是()A使用碱性电解质水溶液B放电时，正极反应包括3Mg2MgS86e=4MgS2C使用的隔膜是阳离子交换膜D充电时，电子从Mg电极流出解析：C碱性电解质水溶液中负极生成的Mg2与OH反应会生成Mg(OH)2沉淀，降低电池效率，A错误；放电时为原电池，原电池正极发生得电子的还原反应，包括3Mg2MgS86e=4MgS2，B错误；据图可知Mg2通过隔膜移向正极参与电极反应，所以使用的隔膜是阳离子交换膜，C正确；放电时Mg电极发生氧化反应，充电时Mg电极得电子发生还原反应，即电子流入Mg电极，D错误。二、选择题(每小题有一个或两个选项符合题意)8如图是我国学者研发的高效过氧化氢尿素电池的原理装置：装置工作时，下列说法错误的是()ANiCo/Ni极上的电势比Pd/CFC极上的低B向正极迁移的主要是K，产物M为K2SO4CPd/CFC极上发生反应：2H2O24e=2H2OO2D负极反应为CO(NH2)28OH6e=CON26H2O解析：C电子从低电势(负极)流向高电势(正极)，NiCo/Ni极是电池负极，电势较低，故A正确；该电池使用阳离子交换膜，只允许阳离子通过，原电池中，阳离子向正极迁移，则向正极迁移的主要是K，产生M为K2SO4，故B正确；Pd/CFC极上发生反应：2HH2O22e=2H2O，故C错误；NiCo/Ni极为负极，结合图示负极的物质转化关系可得，氮元素化合价由3价变为0价，化合价升高，发生氧化反应，负极反应为：CO(NH2)2 8OH6e=CON26H2O，故D正确。9一种三室微生物燃料电池污水净化系统原理如图所示，其中离子交换膜、分别是氯离子交换膜和钠离子交换膜中的一种，图中有机废水中的有机化合物可用C6H10O5表示。下列有关说法正确的是()Aa电极为该电池的负极，离子交换膜是氯离子交换膜Ba电极附近溶液的氯离子浓度增大，b电极附近溶液的pH减小Ca电极的电极反应式为C6H10O524e7H2O=6CO224HD中间室中Na移向左室，Cl移向右室解析：AC从C6H10O5CO2，C元素化合价升高，发生氧化反应，故a电极是负极，阴离子向负极方向移动，在中间形成淡水，故离子交换膜是氯离子交换膜，A正确；离子交换膜是钠离子交换膜，由生成CO2可判断出，电解质为酸性，所以b电极的电极反应式为2NO10e12H=N26H2O，消耗H，所以pH增大，B错误；C项，a电极的电极反应式书写正确；放电时，电解质溶液中Na移向右室，Cl移向左室，D错误。10(2021·河南名校一模)以铜作催化剂的一种铝硫电池的示意图如图所示，电池放电时的反应原理为3CuxS2Al14AlCl=3xCu8Al2Cl3S2。下列说法错误的是()A充电时，Al2Cl被还原B放电时，K通过阳离子交换膜向Cu/CuxS电极移动C充电时，阳极区的电极反应式为xCu2xeS2=CuxSD放电时，负极区的电极反应式为Al7AlCl3e=4Al2Cl解析：C由电池放电时的反应原理可知，放电时Al为负极，Cu/CuxS为正极，结合题图对充、放电时发生的电极反应进行如下分析。放电时，负极(Al)：Al3e7AlCl=4Al2Cl，D项正确；正极(Cu/CuxS)：CuxS2e=xCuS2；充电时，阴极(Al)：4Al2Cl3e=Al7AlCl，阳极：(Cu/CuxS)：xCu2eS2=CuxS。充电时，Al2Cl得电子转化成Al，被还原，A项正确；放电时，Al为负极，Cu/CuxS为正极，阳离子向正极移动，即K通过阳离子交换膜向Cu/CuxS电极移动，B项正确；充电时，阳极发生氧化反应：xCu2eS2=CuxS，C项错误。11(2021·烟台一模)微生物电池在运行时，可同时实现无污染净化高浓度苯酚污水、高浓度酸性NO废水和海水淡化，其装置如图所示。图中M和N为阳离子交换膜或阴离子交换膜，Z以食盐水模拟海水。下列说法错误的是()AM为阴离子交换膜，N为阳离子交换膜BX为高浓度酸性NO废水，Y为高浓度苯酚污水C每消耗苯酚9.4 g，模拟海水理论上除盐163.8 gD电池工作一段时间后，正、负极产生气体的物质的量之比为157解析：BD分析知生物膜为负极，阴离子向负极移动，则M为阴离子交换膜，N为阳离子交换膜，故A正确；负极区发生氧化反应，则X为高浓度苯酚污水，发生氧化反应生成CO2气体，而正极区发生还原反应，Y为高浓度酸性NO废水，发生还原反应生成N2，故B错误；9.4 g苯酚的物质的量为0.1 mol，苯酚中碳元素平均化合价为价，完全氧化共转移电子的物质的量为0.1 mol×6×2.8 mol，根据电荷守恒，理论除去NaCl 2.8 mol，质量为2.8 mol×58.5 g/mol163.8 g，故C正确；负极生成CO2，正极生成N2，1 mol苯酚完全被氧化共生成6 mol CO2，转移28 mol电子，根据电子守恒，正极生成N2的物质的量为 mol2.8 mol，则正、负极产生气体的物质的量之比为2.8 mol6 mol 715，故D错误。三、非选择题12(2021·江西南昌高三摸底)为验证反应Fe3AgFe2Ag，利用如图电池装置进行实验。(1)由Fe2(SO4)3固体配制500 mL 0.1 mol·L1 Fe2(SO4)3溶液，需要的仪器有胶头滴管、量筒、烧杯、玻璃棒、500 mL容量瓶、_(填写名称)；在烧杯中溶解固体时，先加入一定体积的_稀溶液，搅拌后再加入一定体积的水。(2)电流表显示电流由银电极流向石墨电极。可知，盐桥中的阳离子进入_电极溶液中。(3)根据(2)实验结果，可知石墨电极的电极反应式为_，银电极的电极反应式为_。因此，Fe3氧化性小于_。(4)电池装置中，盐桥连接两电极电解质溶液。如果盐桥中电解质为KNO3，反应一段时间后，可以观察到电流表指针反转，原因是_。解析：(1)由固体配制500 mL一定物质的量浓度的溶液，整个过程需要的仪器有托盘天平、药匙、胶头滴管、量筒、烧杯、玻璃棒、500 mL容量瓶。Fe2(SO4)3为强酸弱碱盐，在溶解固体时，应在烧杯中先加入一定体积的稀硫酸，以防止Fe3水解。(2)电流表显示电流由银电极流向石墨电极，则银电极为正极。由原电池的工作原理可知，阳离子向正极移动，即盐桥中的阳离子进入银电极溶液中。(3)石墨电极为负极，电极反应式为Fe2e=Fe3。银电极为正极，电极反应式为Age=Ag。电池的总反应为AgFe2=Fe3Ag，由此可知Ag的氧化性大于Fe3。(4)随着原电池反应AgFe2=Fe3Ag的进行，溶液中 c(Fe3)增大，当盐桥中电解质为KNO3时，NO进入石墨电极酸性溶液中，氧化亚铁离子，c(Fe3)又增大，致使Fe3AgAgFe2平衡正向移动，故一段时间后，可观察到电流表指针反转。答案：(1)托盘天平硫酸(2)银(3)Fe2e=Fe3Age=AgAg(4)原电池反应使c(Fe3)增大，同时NO进入石墨电极酸性溶液中，氧化亚铁离子， c(Fe3)又增大，致使Fe3AgAgFe2平衡正向移动13.电化学在现代生活、生产和科学技术的发展中发挥着越来越重要的作用。(1)甲醇燃料电池能量转化率高、对环境无污染，具有很高的应用前景。其工作原理如图所示。A处的电极反应式为_，电池工作一段时间后，电解质溶液的pH_(填“增大”“不变”或“减小”)。利用该电池及惰性电极电解4 L饱和KCl溶液，产生448 mL(标准状况)Cl2时(假设全部逸出并收集，忽略溶液体积的变化)，所得溶液(25 )的pH为_。(2)利用微生物燃料电池处理某废水的工作原理如图所示。该电池的正极为_(填“a”或“b”)，a电极反应式为_。当电路中有0.6 mol e转移时，通过质子交换膜的H数目为_。(3)绿色环保的全钒液流电池工作原理如图所示。电池放电时电极A为正极。充电时，A电极反应式为_，H移动方向为_(填“AB”或“BA”)。电极A与电极B之间质子交换膜的作用_。答案：(1)CH3OH8OH6e=CO6H2O减小12(2)bH2S4H2O8e=SO10H0.6NA或3.612×1023(3)VO2H2Oe=VO2HAB平衡两极电荷或避免氧化剂与还原剂直接接触(其他合理答案也可)14某实验小组同学对电化学原理进行了一系列探究活动。(1)如图为某实验小组依据氧化还原反应：(用离子方程式表示)_，设计的原电池装置，反应前，电极质量相等，一段时间后，两电极质量相差12 g，导线中通过_ mol电子。(2)用吸管吸出铁片附近溶液少许置于试管中，向其中滴加少量新制饱和氯水，写出发生反应的离子方程式_，然后滴加几滴硫氰化钾溶液，溶液变红，继续滴加过量新制饱和氯水，颜色褪去，同学们对此做了多种假设，某同学的假设是：“溶液中的3价铁被氧化为更高的价态。”如果3价铁被氧化为FeO，试写出该反应的离子方程式_。(3)其他条件不变，若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n型，如图所示。一段时间后，在甲装置铜丝附近滴加酚酞试液，现象是溶液变红，电极反应为_；乙装置中石墨(1)为 _极(填“正”“负”“阴”或“阳”)，乙装置中与铜丝相连石墨电极上发生的反应式为_。解析：(1)该图为原电池反应，Fe为负极，发生反应：Fe2e=Fe2，石墨为正极，发生Cu22e=Cu，总反应式为FeCu2=Fe2Cu；一段时间后，两电极质量相差12 g，1 mol 铁溶解，质量减轻56 g，析出1 mol 铜，增重64 g，每转移2 mol 电子，两电极质量差为120 g，现在两电极质量相差12 g，则转移电子数为0.2 mol。(2)用吸管吸出铁片附近溶液，铁为负极，发生Fe2e=Fe2，滴加新制的饱和氯水，发生2Fe2Cl2=2Fe32Cl。如果Fe3被氧化成FeO，离子方程式为2Fe33Cl28H2O=2FeO6Cl16H。(3)如图其他条件不变，若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n型，甲装置为铁的吸氧腐蚀，铁为负极，铜为正极，正极发生O22H2O4e=4OH，呈碱性，滴加酚酞，溶液变红，则乙装置与铁相连的石墨为阴极；与铜相连的石墨为阳极，发生的反应为2Cl2e= Cl2。答案：(1)FeCu2=Fe2Cu0.2(2)2Fe2Cl2=2Fe32Cl2Fe33Cl28H2O=2FeO6Cl16H(3)O22H2O4e=4OH阴2Cl2e=Cl2