2019屆高三化學二輪復習 熱點題型專練 專題6.2 原電池+化學電源(含解析).doc
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原電池+化學電源 1.M、N、P、E四種金屬,已知:①M+N2+===N+M2+;②M、P用導線連接放入硫酸氫鈉溶液中,M表面有大量氣泡逸出;③N、E用導線連接放入E的硫酸鹽溶液中,電極反應為E2++2e-===E,N-2e-===N2+。則這四種金屬的還原性由強到弱的順序是( ) A.P>M>N>E B.E>N>M>P C.P>N>M>E D.E>P>M>N 2.如圖是課外活動小組設計的用化學電源使LED燈發(fā)光的裝置。下列說法錯誤的是( ) A.銅片表面有氣泡生成 B.裝置中存在“化學能→電能→光能”的轉(zhuǎn)換 C.如果將硫酸換成檸檬汁,導線中不會有電子流動 D.如果將鋅片換成鐵片,電路中的電流方向不變 【解析】選C 銅鋅原電池中,Cu作正極,溶液中的氫離子在正極上得電子生成氫氣,所以Cu上有氣泡生成,故A正確;原電池中化學能轉(zhuǎn)化為電能,LED燈發(fā)光時,電能轉(zhuǎn)化為光能,故B正確;檸檬汁顯酸性也能作電解質(zhì)溶液,所以將硫酸換成檸檬汁,仍然構成原電池,所以導線中有電子流動,故C錯誤;金屬性Cu比Zn、Fe弱,Cu作正極,所以電路中的電流方向不變,仍然由Cu流向負極,故D正確。 3.可用于電動汽車的鋁—空氣燃料電池,通常以NaCl溶液或NaOH溶液為電解質(zhì)溶液,鋁合金為負極,空氣電極為正極。下列說法正確的是( ) A.以NaCl溶液或NaOH溶液為電解質(zhì)溶液時,正極反應都為O2+2H2O+4e-===4OH- B.以NaOH溶液為電解質(zhì)溶液時,負極反應為Al+3OH--3e-===Al(OH)3↓ C.以NaOH溶液為電解質(zhì)溶液時,電池在工作過程中電解質(zhì)溶液的pH保持不變 D.電池工作時,電子通過外電路從正極流向負極 【解析】選A 正極O2得電子,溶液顯堿性或中性時,正極反應都為O2+2H2O+4e-===4OH-,A項正確;鋁作負極,鋁失電子,堿性溶液(NaOH)中的負極反應為Al+4OH--3e-===AlO+2H2O,B項錯誤;在堿性時總的電池反應式為4Al+3O2+4OH-===4AlO+2H2O,溶液pH降低,C項錯誤;電池工作時,電子從負極流向正極,D項錯誤。 4.根據(jù)右圖,下列判斷中正確的是( ) A.燒杯a中的溶液pH降低 B.燒杯b中發(fā)生氧化反應 C.燒杯a中發(fā)生的反應為2H++2e-===H2↑ D.燒杯b中發(fā)生的反應為2Cl--2e-===Cl2↑ 【解析】選B Zn比Fe活潑,所以Zn作負極,發(fā)生氧化反應,電極反應式為Zn-2e-===Zn2+;Fe作正極,氧氣在該電極上發(fā)生還原反應,電極反應式為2H2O+O2+4e-===4OH-,反應后溶液pH升高。 5.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Fe,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 6.某興趣小組同學利用氧化還原反應:2KMnO4+10FeSO4+8H2SO4===2MnSO4+5Fe2(SO4)3+K2SO4+8H2O設計如下原電池,鹽橋中裝有飽和K2SO4溶液。下列說法正確的是( ) A.b電極上發(fā)生還原反應 B.外電路電子的流向是從a到b C.電池工作時,鹽橋中的SO移向甲燒杯 D.a(chǎn)電極上發(fā)生的反應為MnO+8H++5e-===Mn2++4H2O 【解析】選D 根據(jù)反應方程式判斷b極是FeSO4發(fā)生氧化反應,為負極,A錯誤;由上述分析可知,a為正極,電子由負極流向正極,即從b流向a,B錯誤;原電池中陰離子向負極移動,則鹽橋中的SO移向乙燒杯中,C錯誤;甲燒杯中發(fā)生還原反應,Mn元素的化合價降低,電極反應為MnO+8H++5e-===Mn2++4H2O,D正確。 7.一種微生物燃料電池的結構示意圖如右所示,關于該電池的敘述正確的是( ) A.電池工作時,電子由a流向b B.微生物所在電極區(qū)放電時發(fā)生還原反應 C.放電過程中,H+從正極區(qū)移向負極區(qū) D.正極反應式為MnO2+4H++2e-===Mn2++2H2O 【解析】選D 因為右側產(chǎn)生CO2,說明微生物所在的電極區(qū)Cm(H2O)n失電子生成CO2,所以電池工作時電子由b經(jīng)外電路流向a極,A項錯誤;微生物所在電極區(qū)放電時發(fā)生氧化反應,B項錯誤;放電時陽離子向正極移動,C項錯誤;放電時正極發(fā)生還原反應,D項正確。 8.電化學氣敏傳感器可用于監(jiān)測環(huán)境中NH3的含量,其工作原理示意圖如右。下列說法不正確的是( ) A.O2在電極b上發(fā)生還原反應 B.溶液中OH-向電極a移動 C.反應消耗的NH3與O2的物質(zhì)的量之比為4∶5 D.負極的電極反應式為2NH3-6e-+6OH-===N2+6H2O 9.利用反應6NO2+8NH3===7N2+12H2O構成電池的裝置如圖所示。此方法既能實現(xiàn)有效清除氮氧化物的排放,減輕環(huán)境污染,又能充分利用化 10.液流電池是一種新的蓄電池,是利用正負極電解液分開,各自循環(huán)的一種高性能蓄電池,具有容量高、使用領域(環(huán)境)廣、循環(huán)使用壽命長的特點。如圖是一種鋅溴液流電池,電解液為溴化鋅的水溶液。下列說法正確的是( ) A.充電時陽極的電極反應式:Zn-2e-===Zn2+ B.充電時電極a為外接電源的負極 C.放電時Br-向右側電極移動 D.放電時左右兩側電解質(zhì)儲罐中的離子總濃度均增大 【解析】選D 如圖是一種鋅溴液流電池,電解液為溴化鋅的水溶液,所以該電池的負極為鋅,電極反應式為Zn-2e-===Zn2+,溴為原電池的正極,電極反應式為Br2+2e-===2Br-,充電時陽極的電極反應式與正極的電極反應式相反,所以充電時陽極的電極反應式為2Br--2e-===Br2,故A錯;在充電時,原電池的正極連接電源的正極,是電解池的陽極,而原電池的負極連接電源的負極,所以充電時電極a為外接電源的正極,故B錯;放電時為原電池,在原電池中間隔著一個陽離子交換膜,所以Br-不能向右側電極移動,故C錯;放電時左側生成溴離子,右側生成鋅離子,所以放電時左右兩側電解質(zhì)儲罐中的離子總濃度均增大,故D正確。 11.下列有關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 【答案】A 12.下列示意圖中能構成原電池的是( ) 【解析】Cu、C與稀硫酸不反應,A裝置不能構成原電池;Al與氫氧化鈉溶液發(fā)生氧化還原反應,B裝置能構成原電池;C裝置中的“導線”不是鹽橋,不能構成原電池;D裝置中缺少鹽橋。 【答案】B 13.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 14.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 【答案】C 15.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 16.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,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 【答案】B 17.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Fe,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 18.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+移向負極區(qū) 【答案】C 19.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+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 20.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,下列有關該電池的說法正確的是( ) A.該電池的正極反應式為4OH-+4e-===O2↑+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 21.關于如圖微生物燃料電池結構示意圖的說法:①微生物促進了電子的轉(zhuǎn)移 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 【答案】C 22.鈉離子電池具有資源廣泛、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)6放電Na3Ti2(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)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 23.(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____________________________、___________________________。 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______________________。 【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 24.如圖所示,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________________________。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構示意圖如下: 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。 (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 25.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)_______________________________。 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________________,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________________________________________________________________。 【答案】(1)Fe+Cu2+===Fe2++Cu 0.2 (2)2H++2e-===H2↑ 酸性 NH+H2ONH3H2O+H+ 2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl- 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 26.(1)事實證明,能設計成原電池的反應通常是放熱反應,下列化學反應在理論上可以設計成原電池的是________(填字母,下同)。 a.C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g) ΔH>0 b.2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH<0 c.NaOH(aq)+HCl(aq)===NaCl(aq)+H2O(l) ΔH<0 若以KOH溶液為電解質(zhì)溶液,依據(jù)所選反應設計一個原電池,其正極的電極反應為______________________。 (2)某同學用銅片、銀片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、導線和鹽橋(裝有瓊脂-KNO3的U形管)設計成一個原電池,如圖所示,下列判斷中正確的是________。 a.實驗過程中,左側燒杯中NO濃度不變 b.實驗過程中取出鹽橋,原電池能繼續(xù)工作 c.若開始時用U形銅代替鹽橋,裝置中無電流產(chǎn)生 d.若開始時用U形銅代替鹽橋,U形銅的質(zhì)量不變 【解析】(1)根據(jù)題中信息,設計成原電池的反應通常是放熱反應,排除a,根據(jù)已學知識,原電池反應必是自發(fā)進行的氧化還原反應,排除c。原電池正極發(fā)生還原反應,由于是堿性介質(zhì),則電極反應中不應出現(xiàn)H+,故正極的電極反應為O2+4e-+2H2O===4OH-。(2)該原電池的工作原理是Cu+2Ag+===2Ag+Cu2+,鹽橋起形成閉合回路和平衡電荷的作用,因此當電池工作時,鹽橋中的NO向負極移動,因此左側燒杯中NO的濃度將增大,a錯誤。當取出鹽橋,不能形成閉合回路,電池處于斷路狀態(tài),不能繼續(xù)工作,b錯誤。若開始時用U形銅代替鹽橋,則左側燒杯相當于電解裝置,而右側燒杯相當于原電池裝置,電極反應從左往右依次為陽極:4OH--4e-===2H2O+O2↑,陰極:Cu2++2e-===Cu,負極:Cu-2e-===Cu2+,正極Ag++e-===Ag,由此可知c錯誤、d正確。 【答案】(1)b O2+2H2O+4e-===4OH- (2)d- 配套講稿:
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