（新）2022届年高考化学一轮复习课时分层提升练十九6.2原电池化学电源含解析新人教版20190803142.doc

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1、原电池化学电源一、选择题1.下列有关化学电池的说法中正确的是()A.化学电池只能将化学能转化为电能B.燃料电池能将全部化学能转化为电能C.银锌电池比能量大,电压稳定,储存时间长D.一次电池包括干电池和蓄电池【解析】选C。蓄电池不但可以将化学能转化为电能(放电),也可以将电能转化为化学能(充电),燃料电池的能量转化率超过80%,但不可能100%转化。蓄电池可重复使用,属于二次电池。故选C。2.如图所示进行实验,下列说法不正确的是()A.装置甲的锌片上和装置乙的铜片上均可观察到有气泡产生B.甲、乙装置中的能量变化均为化学能转化为电能C.装置乙中的锌、铜之间用导线连接电流计,可观察到电流计指针发生偏

2、转D.装置乙中负极的电极反应式:Zn-2e-Zn2+【解析】选B。装置甲为锌片与稀硫酸反应装置,可观察到锌片上有气泡;装置乙为铜锌原电池,锌片、铜片和硫酸形成的原电池中,铜片为原电池正极,该极上氢离子得电子生成氢气,电极反应为2H+2e-H2,故装置乙的铜片上也可观察到有气泡产生,锌片为原电池负极,锌失电子,负极上的电极反应式为Zn-2e-Zn2+,电子由负极经导线流向正极,整个电路形成回路,产生电流,化学能转变为电能,锌、铜之间用导线连接电流计,可观察到电流计指针发生偏转。故A、C、D正确。甲装置不是原电池,没有产生电流,能量变化不是化学能转化为电能,而乙装置是原电池,原电池中的能量变化为化

3、学能转化为电能,故B不正确。3.四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池,相连时,外电路电流从流向;相连时,为正极,相连时,有气泡逸出;相连时,的质量减少,据此判断这四种金属活动性由大到小的顺序是()A.B.C.D.【解析】选A。原电池中,一般来讲,负极材料的活泼性大于正极材料,电子由负极流向正极,电流由正极流向负极,相连时,金属性>相连时,金属性>相连时,有氢气逸出,说明氢离子在正极被还原,金属性<相连时,的质量减少,发生氧化反应,做负极,金属性 >四种金属活泼性由大到小的顺序为,A正确。4.(2019·兰州模拟)关于如图微生物燃料电池结构示意图的说法:

4、微生物促进了电子的转移;微生物所在电极区放电时发生还原反应;放电过程中,H+从正极区移向负极区;正极反应式为:MnO2+4H+2e-Mn2+2H2O。正确的是()A.B.C.D.【解析】选C。在微生物作用下Cm(H2O)n转化为CO2促进电子的转移,正确;微生物在右侧,右侧电极为电源的负极,所以微生物所在电极区放电时发生氧化反应,错误;根据电流的方向,放电过程中,H+从负极区移向正极区,错误;电池左侧为电池的正极区,MnO2在酸性条件下发生得电子反应,所以正极反应式为:MnO2+4H+2e-Mn2+2H2O,正确。【加固训练】电化学在日常生活中用途广泛,如图是镁-次氯酸钠燃料电池,电池总反应为

5、: Mg+ClO-+H2OCl-+Mg(OH)2,下列说法不正确的是()A.惰性电极上发生氧化反应B.镁电极是该电池的负极C.正极反应式为:ClO-+H2O+2e-Cl-+2OH-D.进料口加入NaClO溶液,出口流出的为NaCl溶液【解析】选A。由总反应可知镁发生氧化反应,“负氧正还原”,镁为负极,惰性电极上发生还原反应,A项错误,B项正确;负极反应为:Mg-2e-+2OH-Mg(OH)2,正极反应为:ClO-+2e-+H2OCl-+2OH-,C、D项正确。5.零排放车载燃料电池曾被美国时代杂志列为21世纪改变人类生活的十大新科技之首。质子交换膜燃料电池便是其中一种,其工作原理如图所示,则下

6、列叙述不正确的是()A.正极反应为:O2+4H+4e-2H2OB.负极反应为:2H2-4e-4H+C.导电离子为质子,且在电池内部由正极定向移动至负极D.总反应式为:2H2+O22H2O【解析】选C。该燃料电池为氢氧燃料电池,其总反应式为2H2+O22H2O,该燃料电池是通过质子(H+)来传递电荷的,H+分别参与了正、负电极的反应,但H+在电池的内部应由负极(产生H+)定向移动至正极(消耗H+),其在整个过程中,消耗量与生成量相等。【加固训练】某固体酸燃料电池以CaHSO4固体为电解质传递H+,其基本结构见下图,电池总反应可表示为: 2H2+O22H2O,下列有关说法正确的是()A.电子通过外

7、电路从b极流向a极B.b极上的电极反应式为:O2+2H2O+4e-4OH-C.每转移0.1 mol电子,消耗1.12 L的H2D.H+由a极通过固体酸电解质传递到b极【解析】选D。首先明确a为负极,这样电子应该是通过外电路由a极流向b;B选项电极反应为O2+4e-+4H+2H2O;C没有告知标准状况。二、非选择题6.由A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验。装置现象二价金属A不断溶解C的质量增加A上有气体产生根据实验现象回答下列问题:(1)装置甲中负极的电极反应式是_。 (2)装置乙中正极的电极反应式是_。 (3)装置丙中溶液的pH_(选填“变大”“变小”或“不变”)。

8、 (4)四种金属活泼性由强到弱的顺序是_。 【解析】(1)二价金属A不断溶解,说明A是负极,所以负极的电极反应式是A-2e-A2+;(2)乙装置中C的质量不断增加,说明C电极是正极,溶液中的铜离子放电生成铜,电极反应式为Cu2+2e-Cu;(3)丙装置中A电极上有气体生成,所以A电极是正极,溶液中的氢离子放电生成氢气,所以溶液的pH增大;(4)甲中A是负极,B是正极;乙中C是正极,B是负极;丙中A是正极,D是负极,所以四种金属活泼性由强到弱的顺序是D>A>B>C。答案: (1)A-2e-A2+(2)Cu2+2e-Cu (3)变大(4)D>A>B

9、>C7.(1)氢氧燃料电池汽车作为上海世博园中的交通工具之一,下列有关说法不正确的是_(填选项字母)。 A.太阳光催化分解水制氢气比电解水制氢气更为科学B.氢氧燃料电池作为汽车动力更能保护环境C.以稀H2SO4、KOH为介质的氢氧燃料电池的负极电极反应式相同D.以稀H2SO4、KOH为介质的氢氧燃料电池的总反应式相同(2)纯电动车采用了高效耐用的一种新型可充电电池,该电池的总反应式为:3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH该电池放电时负极反应式为_。 放电时每转移3 mol电子,正极有_mol K2FeO4被还原。 (3

10、)锰酸锂离子电池在混合动力车等大型蓄电池应用领域占据主导地位。电池反应式为Li1-xMnO4+LixLiMnO4,下列有关说法不正确的是_(填选项字母)。 A.放电时电池的正极反应式:Li1-xMnO4+xLi+xe-LiMnO4B.放电过程中,石墨没有得失电子C.该电池也能在KOH溶液的环境中正常工作D.充电时电池上标有“-”的电极应与外接电源的负极相连【解析】(1)A项,电解获得H2消耗较多的能量,而在催化剂作用下利用太阳能来分解H2O获得H2更为科学;B项,氢氧燃料电池中生成物为H2O,对环境无污染;C项,以稀H2SO4为介质的电池负极反应式为H2-2e-2H+,以KOH为介质

11、的电池负极反应式为H2+2OH-2e-2H2O;D项,氢氧燃料电池的总反应式均为2H2+O22H2O。(2)放电时,在碱性条件下,负极反应式为Zn-2e-+2OH-Zn(OH)2。根据电池总反应式可知,2 mol K2FeO4被还原时有6 mol电子转移,所以放电时每转移3 mol电子,有1 mol K2FeO4被还原。(3)A项,根据总反应式可知Li失去电子,电池负极反应式为xLi-xe-xLi+,由总反应式减去负极反应式可得放电时电池的正极反应式为Li1-xMnO4+xLi+xe-LiMnO4;B项,根据总反应式可判断石墨没有得失电子;C项,Li能与KOH溶液中的H2O反应,导致电池无法正

12、常工作;D项,充电过程是放电的逆向过程,外接电源的负极提供的电子使原电池负极获得电子发生还原反应,所以标有“-”的电极应与外接电源的负极相连。答案:(1)C(2)Zn-2e-+2OH-Zn(OH)21(3)C一、选择题1.如图是某同学设计的原电池装置,下列叙述正确的是()A.氧化剂和还原剂必须直接接触才能发生反应B.电极上发生还原反应,作原电池的正极C.该原电池的总反应式为:2Fe3+CuCu2+2Fe2+D.盐桥中装有含氯化钾的琼脂,K+移向负极区【解析】选C。A.该原电池反应中氧化反应和还原反应在两个不同的烧杯中进行,因此氧化剂和还原剂没有直接接触,错误;B.Cu电极为原电池的负极,发生氧

13、化反应,电极反应式为:Cu-2e-Cu2+,错误;D.正极发生反应:2Fe3+2e-2Fe2+,正电荷减小,K+移向正极补充正电荷,错误。【加固训练】控制适合的条件,将反应2Fe3+2I-2Fe2+I2,设计成如下图所示的原电池。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.电流计读数为零时,反应达到化学平衡状态D.电流计读数为零后,在甲中溶入FeCl2固体,乙中石墨电极为负极【解析】选D。由反应2Fe3+2I-2Fe2+I2可知,反应开始时,甲中Fe3+发生还原反应,乙中I-发生氧化反应;当电流计读数为零时,则反应达到了平衡状

14、态,此时在甲中溶入FeCl2固体,平衡向逆反应方向移动,乙中I2发生还原反应,则乙中石墨电极为正极。2.(新题预测)据报道,以硼氢化合物NaBH4(硼元素的化合价为+3价)和H2O2作原料的燃料电池,负极材料采用Pt/C,正极材料采用MnO2,可用作空军通信卫星的电源,其工作原理如图所示。下列说法不正确的是()A.电极a采用Pt/C,电极b采用MnO2B.电池放电时Na+从b极区移向a极区C.负极电极反应式为:B+8OH-8e-B+6H2OD.反应中每消耗3 mol H2O2,转移6 mol电子【解析】选B。A.原电池中,正极上发生得电子的还原反应,负极发生失电子的氧化反应,所以由图可得:电极

15、b是正极,电极a是负极,又因为负极材料采用Pt/C,正极材料采用MnO2,所以A正确;B.原电池放电时,阳离子移向正极,故电池放电时Na+通过钠离子交换膜从a极区移向b极区,B错误;C.由图可得,a极(负极)入口是B和OH-,出口是B,结合反应原理,电极反应式为:BH4-+8OH-8e-BO2-+6H2O,C正确;D.H2O2中-1价O降为-2价,故每消耗3 mol H2O2,转移6 mol电子,D正确。【加固训练】一种新型乙醇电池用磺酸类质子作溶质,比甲醇电池效率高出32倍。电池总反应为:C2H5OH+3O22CO2+ 3H2O,电池示意图如图所示。下列对这种电池的说法正确的是()A.b极为

16、电池的负极B.电池工作时电子由b极沿导线经灯泡再到a极C.电池正极的电极反应式为:4H+O2+4e-2H2OD.设每个电子所带电量为q,则1 mol乙醇被氧化产生6NA q的电量【解析】选C。由图示知,负极反应为C2H5OH-12e-+3H2O2CO2+12H+,正极反应为3O2+12e-+12H+6H2O,b为正极;电子经外电路由a到b;l mol乙醇被氧化转移12 mol e-,故产生12NA q的电量。3.铁镍蓄电池又称爱迪生电池,放电时的总反应为Fe+Ni2O3+3H2OFe(OH)2+ 2Ni(OH)2。下列有关该电池的说法不正确的是A.电池的电解质溶液呈碱性,正极为Ni2O3、负极

17、为FeB.电池放电时,负极反应为Fe+2OH-2e-Fe(OH)2C.电池充电过程中,阴极附近溶液的pH降低D.电池充电时,阳极反应为2Ni(OH)2+2OH-2e-Ni2O3+3H2O【解析】选C。在铁镍蓄电池中,Fe作负极,Ni2O3作正极,由于生成Fe(OH)2,则电解质溶液呈碱性,A项正确;电池放电时,负极反应为Fe+2OH-2e-Fe(OH)2,B项正确;电池充电时,阴极反应为Fe(OH)2+2e-Fe+2OH-,阴极附近溶液的pH升高,C项错误;由充电时的总反应减去阴极反应,可得阳极反应,D项正确。【加固训练】法国格勒诺布尔约瑟夫·傅立叶大学的研究小组发明了第一块可植入人

18、体为人造器官提供电能的葡萄糖生物燃料电池,其基本原理是葡萄糖和氧气在人体中酶的作用下发生反应:C6H12O6+6O26CO2+6H2O(酸性环境)。下列有关该电池的说法不正确的是()A.该生物燃料电池不可以在高温下工作B.电池的负极反应为C6H12O6+6H2O-24e-6CO2+24H+C.消耗1 mol氧气时转移4 mol e-,H+向负极移动D.今后的研究方向是设法提高葡萄糖生物燃料电池的效率,从而使其在将来可以为任何可植入医疗设备提供电能【解析】选C。酶在高温下会变性,失去催化活性,所以该生物燃料电池不可以在高温下工作,A项说法正确;电池中C6H12O6在负极发生氧化反应,电极反应为C

19、6H12O6+6H2O-24e-6CO2+24H+,B项说法正确;电解质溶液中的阳离子移向原电池的正极,所以H+向正极移动,C项说法错误;D项说法正确。二、非选择题4.(2019·深圳模拟)如图所示,是原电池的装置图。请回答:(1)若C为稀硫酸,电流表指针发生偏转,B电极材料为Fe且作负极,则A电极上发生的电极反应式为:_;反应进行一段时间后C溶液的pH将_(填“升高”“降低”或“基本不变”)。 (2)若需将反应:Cu+2Fe3+Cu2+2Fe2+设计成如图所示的原电池装置,则A(负极)极材料为_,B(正极)极材料为_,C为_。 (3)若C为CuCl2,Zn是_极

20、,Cu极发生_反应,电极反应为:_ _。反应过程溶液中c(Cu2+)_(填“变大”“变小”或“不变”)。 【解析】(1)铁作负极,则该原电池反应是铁与稀硫酸置换氢气的反应,所以正极反应是氢离子得电子生成氢气,电极反应式为:2H+2e-H2;溶液中氢离子放电,导致溶液中氢离子浓度减小,pH升高;(2)Cu+2Fe3+Cu2+2Fe2+设计成如题图所示的原电池装置,根据方程式中物质发生的反应类型判断,Cu发生氧化反应,作原电池的负极,所以A材料是Cu,B极材料是比Cu不活泼的导电物质如石墨、Ag等。C溶液中含有Fe3+,可以是FeCl3溶液;(3)Zn比较活泼,在原电池中作负极,Cu作正

21、极,正极发生还原反应,Cu2+在正极得到电子变成Cu,电极反应为:Cu2+2e-Cu,Cu2+发生了还原反应,则c(Cu2+)变小。答案:(1)2H+2e-H2升高(2)Cu石墨(或Ag)(合理即可)FeCl3(3)负还原Cu2+2e-Cu变小5.(2019·郑州模拟)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的氧化还原反应:(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)其他条件不变,若将CuCl2溶液换为NH4Cl溶液,石墨电极反应式为:_ _

22、,这是由于NH4Cl溶液显_(填“酸性”“碱性”或“中性”),用离子方程式表示溶液显此性的原因_ _, 用吸管吸出铁片附近溶液少许于试管中,向其中滴加少量新制饱和氯水,写出反应的离子方程式:_,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FeO42-,试写出该反应的离子方程式:_ _。 (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形,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_ _,电极反应为:_&#

23、160;_; 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(2)电极上发生的反应式为:_,产物常用_检验,反应的离子方程式为:_ _。 【解析】(1)若一段时间后,两电极质量相差12 g,消耗负极0.1 mol Fe,同时正极生成0.1 mol Cu,导线中通过0.2 mol电子。(2)其他条件不变,若将CuCl2溶液换为NH4Cl溶液,由于N水解,N+H2O NH3·H2O+H+,所以NH4Cl溶液显酸性,石墨电极上H+得到电子,电极反应式为: 2H+2e-H2;铁电极反应式为:Fe-2e-Fe2+,用吸管吸出少许铁

24、片附近溶液置于试管中,向其中滴加少量新制饱和氯水,反应的离子方程式为:2Fe2+Cl2 2Fe3+2Cl-,然后滴加几滴硫氰化钾溶液,由于存在Fe3+,所以溶液变红,继续滴加过量新制饱和氯水,颜色褪去,如果原因是+3价铁被氧化为Fe,则该反应的离子方程式为:2Fe3+3Cl2+8H2O2FeO42-+6Cl-+16H+。(3)如题图其他条件不变,若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n形,则甲池为原电池,铁电极反应为:Fe-2e-Fe2+,铜电极反应为:O2+2H2O+4e-4OH-;乙池为电解池,石墨(2)电极为阳极,电极反应为:2Cl-2e-Cl2,石墨(1)电极为阴极,电极反应为:Cu2+2e-Cu;所以一段时间后,在甲装置铜丝附近滴加酚酞试液,溶液变红,乙装置中石墨(2)电极产物可以用湿润的淀粉碘化钾试纸检验,反应的离子方程式为:Cl2+2I-2Cl-+I2。答案:(1)Fe+Cu2+Fe2+Cu0.2(2)2H+2e-H2酸性N+H2ONH3·H2O+H+2Fe2+Cl22Fe3+2Cl-2Fe3+3Cl2+8H2O2Fe+6Cl-+16H+(3)溶液变红O2+2H2O+4e-4OH-阴2Cl-2e-Cl2湿润的淀粉碘化钾试纸Cl2+2I-2Cl-+I211