高考化學一輪綜合復習 第6章 化學反應與能量變化 課時2 原電池 化學電源練習

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1、 課時2 原電池 化學電源 課時跟蹤訓練 一、選擇題 1.(2017洛陽期末)下列有關(guān)電池的說法不正確的是(  ) A.太陽能電池的主要材料是高純度的二氧化硅 B.銅鋅原電池工作時,電子沿外電路從鋅電極流向銅電極 C.氫氧燃料電池工作時,氫氣在負極被氧化 D.原電池中一定發(fā)生了氧化還原反應 解析 太陽能電池的主要材料是高純度的晶體硅,A項錯誤;銅鋅原電池工作時,電子沿外電路由負極(鋅)流向正極(銅),B項正確;氫氧燃料電池工作時,氫氣在負極失去電子被氧化,C項正確;由原電池的工作原理可知原電池中一定發(fā)生了氧化還原反應,D項正確。 答案 A 2.下列示意圖中能構(gòu)成原電池的是

2、(  ) 解析 Cu、C與稀硫酸不反應,A裝置不能構(gòu)成原電池;Al與氫氧化鈉溶液發(fā)生氧化還原反應,B裝置能構(gòu)成原電池;C裝置中的“導線”不是鹽橋,不能構(gòu)成原電池;D裝置中缺少鹽橋。 答案 B 3.下列事實不能用原電池原理解釋的是(  ) A.將鎂粉、鐵粉和食鹽一塊加到水中迅速反應放熱 B.鐵被鈍化處理后不易腐蝕 C.純鋅與稀硫酸反應時,滴入少量CuSO4溶液后反應速率加快 D.鍍層破損后,鍍鋅鐵比鍍錫鐵更耐用 解析 將鎂粉、鐵粉和食鹽一塊加到水中,構(gòu)成原電池裝置,金屬鎂是負極,鎂和水的反應是放熱反應,形成原電池可以加快化學反應速率,能用原電池原理解釋,A不符合題意;鐵被鈍化

3、后,在金屬表面會形成一層致密的金屬氧化膜,保護內(nèi)部金屬不易被腐蝕,不能用原電池原理解釋,B符合題意;純鋅與稀硫酸反應時,滴入少量CuSO4溶液后,金屬鋅可以和硫酸銅反應置換出銅,Zn、Cu、硫酸會構(gòu)成原電池裝置,Zn為負極,使得Zn和硫酸的反應速率加快,能用原電池原理解釋,C不符合題意;鍍層破損后,鍍鋅鐵和潮濕空氣形成的原電池中,金屬Zn為負極,F(xiàn)e為正極,F(xiàn)e被保護,鍍錫鐵和潮濕空氣形成的原電池中,金屬Fe為負極,Sn為正極,F(xiàn)e被腐蝕速率加快,鍍鋅鐵比鍍錫鐵更耐用,能用原電池原理解釋,D不符合題意。 答案 B 4.某小組進行電化學研究,甲同學設計如圖的原電池裝置,乙同學利用甲設計的裝置

4、及提供的藥品與材料,不能完成的實驗是(  ) A.使甲同學的正極變?yōu)樨摌O B.設計一個新的原電池 C.在石墨電極上鍍鋅 D.使鋅電極受到保護 解析 A項,將銅與石墨相連,以AgNO3溶液作電解質(zhì),銅為負極,正確;B項,鋁-銅-AgNO3溶液、鋁-銅-CuSO4溶液等均可以組成新的原電池,正確;C項,鍍鋅是電解池,錯誤;D項,鋅、鋁作電極,鋅作正極,受到保護,正確。 答案 C 5.按如圖所示裝置進行實驗,下列說法不正確的是(  ) A.裝置甲的鋅片上和裝置乙的銅片上均可觀察到有氣泡產(chǎn)生 B.甲、乙裝置中的能量變化均為化學能轉(zhuǎn)化為電能 C.裝置乙中的鋅、銅之間用導線連接

5、電流計,可觀察到電流計指針發(fā)生偏轉(zhuǎn) D.裝置乙中負極的電極反應式:Zn-2e-===Zn2+ 解析 裝置甲中鋅與稀硫酸發(fā)生氧化還原反應,生成氫氣,產(chǎn)生氣泡,裝置乙中形成銅鋅原電池,且鋅作負極,銅作正極,正極上H+得電子生成氫氣,A項正確;裝置甲中沒有形成原電池,不存在化學能與電能的轉(zhuǎn)化,B項錯誤;裝置乙形成了原電池,鋅、銅之間用導線連接電流計,可觀察到電流計指針發(fā)生偏轉(zhuǎn),C項正確;裝置乙中負極的電極反應式為Zn-2e-===Zn2+,D項正確。 答案 B 6.(2016湖北聯(lián)考)將編號為①②③④的四種金屬片兩兩相連浸入稀硫酸中都可組成原電池。①②相連時,外電路電流從②流向①,①③相連時

6、,③為正極;②④相連時,②上有氣泡逸出,③④相連時,③的質(zhì)量減少;據(jù)此判斷這四種金屬活動性由大到小的順序是(  ) A.①③②④        B.①③④② C.③④②①   D.③①②④ 解析?、佗谙噙B時,外電路電流從②流向①,說明②是正極;①比較活潑;①③相連時,③為正極,說明①比③活潑;②④相連時,②上有氣泡逸出,說明②是正極,④比②活潑;③④相連時,③的質(zhì)量減少,說明③是負極,③比④活潑,所以金屬的活動性順序為:①③④②。 答案 B 7.(2017廣州模擬)某小組為研究原電池原理,設計如圖裝置,下列敘述正確的是(  ) A.若X為Fe,Y為Cu,鐵為正極 B.若X為F

7、e,Y為Cu,電子由銅片流向鐵片 C.若X為Fe,Y為C,碳棒上有紅色固體析出 D.若X為Cu,Y為Zn,鋅片發(fā)生還原反應 解析 Fe比Cu活潑,F(xiàn)e作負極,電子從Fe流向Cu,故A、B兩項錯誤;若X為Fe,Y為C,電解質(zhì)溶液為硫酸銅,則正極C上析出Cu,故C正確;Zn比Cu活潑,Zn作負極發(fā)生氧化反應,故D錯誤。 答案 C 8.如圖是某同學設計的原電池裝置,下列敘述中正確的是(  ) A.氧化劑和還原劑必須直接接觸才能發(fā)生反應 B.電極Ⅱ上發(fā)生還原反應,作原電池的正極 C.該原電池的總反應式為:2Fe3++Cu===Cu2++2Fe2+ D.鹽橋中裝有含氯化鉀的瓊脂,K

8、+移向負極區(qū) 解析 該原電池反應中氧化反應和還原反應在兩個不同的燒杯中進行,因此氧化劑和還原劑沒有直接接觸,A項錯誤;B項,Cu電極為原電池的負極,發(fā)生氧化反應,電極反應式為:Cu-2e-===Cu2+,錯誤;D項,正極發(fā)生反應:2Fe3++2e-===2Fe2+,正電荷數(shù)減小,K+移向正極補充正電荷,錯誤。 答案 C 9.(2016大連檢測)電化學在日常生活中用途廣泛,下圖是鎂—次氯酸鈉燃料電池,電池總反應為:Mg+ClO-+H2O===Cl-+Mg(OH)2↓,下列說法不正確的是(  ) A.惰性電極上發(fā)生氧化反應 B.鎂電極是該電池的負極 C.正極反應式為ClO-+H2O

9、+2e-===Cl-+2OH- D.進料口加入NaClO溶液,出口流出的為NaCl溶液 解析 由總反應可知鎂發(fā)生氧化反應,“負氧正還原”,鎂為負極,惰性電極上發(fā)生還原反應,A項錯誤,B項正確;負極反應為:Mg-2e-+2OH-===Mg(OH)2↓,正極反應為:ClO-+2e-+H2O===Cl-+2OH-,C、D項正確。 答案 A 10.MCFC型燃料電池可同時供應電和水蒸氣,其工作溫度為600~700 ℃,所用燃料為H2,電解質(zhì)為熔融的K2CO3。已知該電池的總反應為2H2+O2===2H2O,下列有關(guān)該電池的說法正確的是(  ) A.該電池的正極反應式為4OH-+4e-===O

10、2↑+2H2O B.該電池的負極反應式為H2-2e-===2H+ C.放電時OH-向負極移動 D.當生成1 mol H2O時,轉(zhuǎn)移2 mol電子 解析 該燃料電池的燃料為H2,電解質(zhì)為熔融的K2CO3,總反應為2H2+O2===2H2O,負極反應式為2H2+2CO-4e-===2H2O+2CO2,正極反應式為O2+2CO2+4e-===2CO,故A、B均錯誤;電解質(zhì)中移動的陰離子為CO,不是OH-,故C錯誤;根據(jù)負極反應式知,生成1 mol H2O時轉(zhuǎn)移2 mol電子,故D正確。 答案 D 11.(2017蘭州模擬)關(guān)于如圖微生物燃料電池結(jié)構(gòu)示意圖的說法:①微生物促進了電子的轉(zhuǎn)移 

11、②微生物所在電極區(qū)放電時發(fā)生還原反應 ③放電過程中,H+從正極區(qū)移向負極區(qū) ④正極反應式為:MnO2+4H++2e-===Mn2++2H2O正確的是(  ) A.④   B.①③ C.①④   D.②③ 解析?、僭谖⑸镒饔孟翪m(H2O)n轉(zhuǎn)化為CO2促進電子的轉(zhuǎn)移,正確;②微生物在右側(cè), 右側(cè)電極為電源的負極,所以微生物所在電極區(qū)放電時發(fā)生氧化反應,錯誤;③根據(jù)電流的方向,放電過程中,H+從負極區(qū)移向正極區(qū),錯誤;④電池左側(cè)為電池的正極區(qū),MnO2在H+條件下發(fā)生得電子反應,所以正極反應式為:MnO2+4H++2e-===Mn2++2H2O,④正確。 答案 C 12.鈉離子電

12、池具有資源廣泛、價格低廉、環(huán)境友好、安全可靠的特點,特別適合于固定式大規(guī)模儲能應用的需求。一種以Na2SO4水溶液為電解液的鈉離子電池的總反應為:NaTi2(PO4)3+2Na2NiFeⅡ(CN)6Na3Ti2(PO4)3+2NaNiFeⅢ(CN)6(注:其中P的化合價為+5,F(xiàn)e的上標Ⅱ、Ⅲ代表其價態(tài))。下列說法不正確的是(  ) A.放電時NaTi2(PO4)3在正極發(fā)生還原反應 B.放電時負極材料中的Na+脫離電極進入溶液,同時溶液中的Na+嵌入到正極材料中 C.該電池在較長時間的使用過程中電解質(zhì)溶液中Na+的濃度基本保持不變 D.充電過程中陽極反應式為:2NaNiFeⅢ(CN)

13、6+2Na++2e-===2Na2NiFeⅡ(CN)6 解析 由題給反應可知放電時,F(xiàn)eⅡ轉(zhuǎn)化為FeⅢ,發(fā)生氧化反應,負極的電極反應式為:2Na2NiFeⅡ(CN)6-2e-===2NaNiFeⅢ(CN)6+2Na+(該反應為充電時陰極的逆反應),正極為NaTi2(PO4)3發(fā)生還原反應:NaTi2(PO4)3+2e-+2Na+===Na3Ti2(PO4)3(該反應為充電時陽極的逆反應)。 答案 D 二、填空題 13.(1)分析如圖所示的四個裝置,回答下列問題: ①裝置a和b中鋁電極上的電極反應式分別為____________________________、__________

14、_________________。 ②裝置c中產(chǎn)生氣泡的電極為________電極(填“鐵”或“銅”),裝置d中銅電極上的電極反應式為___________________________________。 (2)觀察如圖所示的兩個裝置,圖1裝置中銅電極上產(chǎn)生大量的無色氣泡,圖2裝置中銅電極上無氣體產(chǎn)生,而鉻電極上產(chǎn)生大量的有色氣體。根據(jù)上述現(xiàn)象試推測金屬鉻具有的兩種重要化學性質(zhì)為______________________。 解析 (1)在稀H2SO4溶液中,鎂比鋁活潑,鋁電極作正極,正極的電極反應式為2H++2e-===H2↑。在NaOH溶液中,鋁比鎂活潑,鋁電極作負極,負極的

15、電極反應式為Al-3e-+4OH-===AlO+2H2O。在濃硝酸中,鐵被鈍化,鐵電極作正極,正極上發(fā)生NO的還原反應,產(chǎn)生氣泡。裝置d相當于金屬鐵發(fā)生吸氧腐蝕,銅電極作正極,正極的電極反應式為O2+2H2O+4e-===4OH-。(2)由圖1可知還原性Cr>Cu,但在稀硝酸中卻出現(xiàn)了反常,結(jié)合稀硝酸的氧化性,不難推測鉻被稀硝酸鈍化,導致活性降低。 答案 (1)①2H++2e-===H2↑ Al-3e-+4OH-===AlO+2H2O ②鐵 O2+2H2O+4e-===4OH- (2)金屬鉻的活潑性比銅強且能和稀硫酸反應生成 H2、金屬鉻易被稀硝酸鈍化 14.(2016深圳模擬)如圖所示

16、,是原電池的裝置圖。請回答: (1)若C為稀H2SO4溶液,電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn),B電極材料為Fe且做負極,則A電極上發(fā)生的電極反應式為________________________;反應進行一段時間后溶液C的pH將________(填“升高”“降低”或“基本不變”) (2)若需將反應:Cu+2Fe3+===Cu2++2Fe2+設計成如上圖所示的原電池裝置,則A(負極)極材料為________,B(正極)極材料為________,溶液C為________。 (3)若C為CuCl2溶液,Zn是________極,Cu極發(fā)生________反應,電極反應為________________

17、________。反應過程溶液中c(Cu2+)________(填“變大”“變小”或“不變”)。 (4)CO與H2反應還可制備CH3OH,CH3OH可作為燃料使用,用CH3OH和O2組合形成的質(zhì)子交換膜燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖如下: 電池總反應為2CH3OH+3O2===2CO2+4H2O,則c電極是________(填“正極”或“負極”),c電極的反應方程式為____________________________。 若線路中轉(zhuǎn)移2 mol電子,則上述CH3OH燃料電池,消耗的O2在標準狀況下的體積為________L。 解析 (1)鐵作負極,則該原電池反應是鐵與稀硫酸置換氫氣的反應

18、,所以正極反應是氫離子得電子生成氫氣,電極反應式為2H++2e-===H2↑;溶液中氫離子放電,導致溶液中氫離子濃度減小,pH升高; (2)Cu+2Fe3+===Cu2++2Fe2+設計成如題圖所示的原電池裝置,根據(jù)方程式中物質(zhì)發(fā)生的反應類型判斷,Cu發(fā)生氧化反應,作原電池的負極,所以A材料是Cu,B極材料是比Cu不活潑的導電物質(zhì)如石墨、Ag等即可。溶液C中含有Fe3+,如FeCl3溶液; (3)Zn比較活潑,在原電池中做負極,Cu做正極,正極發(fā)生還原反應,Cu2+在正極得到電子變成Cu,電極反應為Cu2++2e-===Cu,Cu2+發(fā)生了反應,則c(Cu2+)變??; (4)根據(jù)圖中的電

19、子流向知c是負極,是甲醇發(fā)生氧化反應:CH3OH-6e-+H2O===CO2+6H+,線路中轉(zhuǎn)移2 mol電子時消耗氧氣0.5 mol,標況下體積為11.2 L。 答案 (1)2H++2e-===H2↑ 升高 (2)Cu 石墨 FeCl3溶液 (3)負極 還原 Cu2++2e-===Cu 變小 (4)負極 CH3OH-6e-+H2O===CO2+6H+ 11.2 15.(能力挑戰(zhàn)題)(2017鄭州模擬)某實驗小組同學對電化學原理進行了一系列探究活動。 (1)如圖為某實驗小組依據(jù)的氧化還原反應:(用離子方程式表示)___________________________________

20、___________________________。 設計的原電池裝置,反應前,電極質(zhì)量相等,一段時間后,兩電極質(zhì)量相差12 g,導線中通過________mol電子。 (2)其他條件不變,若將CuCl2溶液換為NH4Cl溶液,石墨電極反應式為__________________________________________________________________,這是由于NH4Cl溶液顯________(填“酸性”“堿性”或“中性”),用離子方程式表示溶液顯此性的原因_____________________________________,用吸管吸出鐵片附近溶液少許置

21、于試管中,向其中滴加少量新制飽和氯水,寫出發(fā)生反應的離子方程式______________________________________,然后滴加幾滴硫氰化鉀溶液,溶液變紅,繼續(xù)滴加過量新制飽和氯水,顏色褪去,同學們對此做了多種假設,某同學的假設是:“溶液中的+3價鐵被氧化為更高的價態(tài)?!比绻?價鐵被氧化為FeO,試寫出該反應的離子方程式_______________________________________________。 (3)如圖其他條件不變,若將鹽橋換成彎銅導線與石墨相連成n型,如圖所示, 一段時間后,在甲裝置銅絲附近滴加酚酞試液,現(xiàn)象是______________

22、__,電極反應為________;乙裝置中石墨(1)為________極(填“正”“負”“陰”或“陽”),乙裝置中與銅絲相連石墨(2)電極上發(fā)生的反應式為________________________,產(chǎn)物常用________檢驗,反應的離子方程式為________________________________________________________________。 解析 (1)若一段時間后,兩電極質(zhì)量相差12 g,消耗負極0.1 mol Fe,同時正極生成0.1 mol Cu,導線中通過0.2 mol電子。(2)其他條件不變,若將CuCl2溶液換為NH4Cl溶液,由于NH水解

23、,NH+H2ONH3H2O+H+,所以NH4Cl溶液顯酸性,石墨電極上H+得到電子,電極反應式為2H++2e-===H2↑;鐵電極反應式為Fe-2e-===Fe2+,用吸管吸出鐵片附近溶液少許置于試管中,向其中滴加少量新制飽和氯水,發(fā)生反應的離子方程式為2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-,然后滴加幾滴硫氰化鉀溶液,由于存在Fe3+,所以溶液變紅,繼續(xù)滴加過量新制飽和氯水,顏色褪去,如果原因是+3價鐵被氧化為FeO,則該反應的離子方程式為2Fe3++3Cl2+8H2O===2FeO+6Cl-+16H+。(3)如圖其他條件不變,若將鹽橋換成彎銅導線與石墨相連成n型,則甲池為原電池,鐵

24、電極反應為Fe-2e-===Fe2+,銅電極反應為O2+2H2O+4e-===4OH-;乙池為電解池,石墨(2)電極為陽極,電極反應為2Cl--2e-===Cl2↑,石墨(1)電極為陰極,電極反應為Cu2++2e-===Cu;所以一段時間后,在甲裝置銅絲附近滴加酚酞試液,溶液變紅,乙裝置中石墨(2)電極產(chǎn)物可以用濕潤的淀粉碘化鉀試紙檢驗,反應的離子方程式為Cl2+2I-===2Cl-+I2,反應后試紙變藍。 答案 (1)Fe+Cu2+===Fe2++Cu 0.2 (2)2H++2e-===H2↑ 酸性 NH+H2ONH3H2O+H+ 2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-

25、2Fe3++3Cl2+8H2O===2FeO+6Cl-+16H+ (3)溶液變紅 O2+2H2O+4e-===4OH- 陰 2Cl--2e-===Cl2↑ 濕潤的淀粉碘化鉀試紙 Cl2+2I-===2Cl-+I2 6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375

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