2022年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、2022年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A2下列示意圖中能構(gòu)成原電池的是()解析Cu

2、、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B3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

3、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B4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OB設計一個新的原電池

4、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C5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:Zn2e=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

5、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Zn2e=Zn2,D項正確。答案B6(2016湖北聯(lián)考)將編號為的四種金屬片兩兩相連浸入稀硫酸中都可組成原電池。相連時,外電路電流從流向,相連時,為正極;相連時,上有氣泡逸出,相連時,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()ABCD解析相連時,外電路電流從流向,說明是正極;比較活潑;相連時,為正極,說明比活潑;相連時,上有氣泡逸出,說明是正極,比活潑;相連時,

6、的質(zhì)量減少,說明是負極,比活潑,所以金屬的活動性順序為:。答案B7(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C8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電極上發(fā)

7、生還原反應,作原電池的正極C該原電池的總反應式為:2Fe3Cu=Cu22Fe2D鹽橋中裝有含氯化鉀的瓊脂,K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:Cu2e=Cu2,錯誤;D項,正極發(fā)生反應:2Fe32e=2Fe2,正電荷數(shù)減小,K移向正極補充正電荷,錯誤。答案C9(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:MgClOH2O=ClMg(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

8、式為ClOH2O2e=Cl2OHD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:Mg2e2OH=Mg(OH)2,正極反應為:ClO2eH2O=Cl2OH,C、D項正確。答案A10MCFC型燃料電池可同時供應電和水蒸氣,其工作溫度為600700 ,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2H2O2=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4OH4e=O22H2OB該電池的負極反應式為H22e=2HC放電時OH向負極移動D當生成1 mo

9、l 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2H2O2=2H2O,負極反應式為2H22CO4e=2H2O2CO2,正極反應式為O22CO24e=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D11(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:微生物促進了電子的轉(zhuǎn)移微生物所在電極區(qū)放電時發(fā)生還原反應放電過程中,H從正極區(qū)移向負極區(qū)正極反應式為:MnO24H2e=Mn22H2O正確的是()ABCD解析在微生物作用下Cm(H2O)n轉(zhuǎn)化

10、為CO2促進電子的轉(zhuǎn)移,正確;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;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;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:MnO24H2e=Mn22H2O,正確。答案C12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)32Na2NiFe(CN)6Na3Ti2(PO4)32NaNiFe(CN)6(注:其中P的化合價為5,F(xiàn)e的上標、代表其價態(tài))。下

11、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:2NaNiFe(CN)62Na2e=2Na2NiFe(CN)6解析由題給反應可知放電時,F(xiàn)e轉(zhuǎn)化為Fe,發(fā)生氧化反應,負極的電極反應式為:2Na2NiFe(CN)62e=2NaNiFe(CN)62Na(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)32e2Na=Na3Ti2(PO4)3(該反應為充電時陽極的逆反應)。答案

12、D二、填空題13(1)分析如圖所示的四個裝置,回答下列問題:裝置a和b中鋁電極上的電極反應式分別為_、_。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2H2e=H2。在NaOH溶液中,鋁比鎂活潑,鋁電極作負極,負極的電極反應式為Al3e4OH=AlO2H2O。在濃硝酸中,鐵被鈍化,鐵電極作正極,正極上

13、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O22H2O4e=4OH。(2)由圖1可知還原性CrCu,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)2H2e=H2Al3e4OH=AlO2H2O鐵O22H2O4e=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,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“

14、升高”“降低”或“基本不變”)(2)若需將反應:Cu2Fe3=Cu22Fe2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(jié)構(gòu)示意圖如下:電池總反應為2CH3OH3O2=2CO24H2O,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

15、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,所以正極反應是氫離子得電子生成氫氣,電極反應式為2H2e=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)Cu2Fe3=Cu22Fe2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Cu22e=Cu,Cu2發(fā)生了反應,則c

16、(Cu2)變小;(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:CH3OH6eH2O=CO26H,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)2H2e=H2升高(2)Cu石墨FeCl3溶液(3)負極還原Cu22e=Cu變小(4)負極CH3OH6eH2O=CO26H11.215(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)_。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C

17、uCl2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

18、)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,NHH2ONH3H2OH,所以NH4Cl溶液顯酸性,石墨電極上H得到電子,電極反應式為2H2e=H2;鐵電極反應式為Fe2e=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2Fe2Cl2=2Fe32Cl,

19、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2Fe33Cl28H2O=2FeO6Cl16H。(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,鐵電極反應為Fe2e=Fe2,銅電極反應為O22H2O4e=4OH;乙池為電解池,石墨(2)電極為陽極,電極反應為2Cl2e=Cl2,石墨(1)電極為陰極,電極反應為Cu22e=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Cl22I=2ClI2,反應后試紙變藍。答案(1)FeCu2=Fe2Cu0.2(2)2H2e=H2酸性NHH2ONH3H2OH2Fe2Cl2=2Fe32Cl2Fe33Cl28H2O=2FeO6Cl16H(3)溶液變紅O22H2O4e=4OH陰2Cl2e=Cl2濕潤的淀粉碘化鉀試紙Cl22I=2ClI2

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