安徽專用版高考化學(xué) 課時提能演練二十六 91 原電池 化學(xué)電源 新人教版含精細(xì)解析

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1、【安徽】2019版化學(xué)復(fù)習(xí)方略 課時提能演練(二十六) 9.1 原電池 化學(xué)電源（人教版） （45分鐘 100分） 一、選擇題(本題包括10小題，每小題6分，共60分) 1.(2019·海南高考)一種充電電池放電時的電極反應(yīng)為：H2＋2OH－－2e－===2H2O NiO(OH)＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－ 當(dāng)為電池充電時，與外電源正極連接的電極上發(fā)生的反應(yīng)是(　　) A.H2O的還原　　　　　　B.NiO(OH)的還原 C.H2的氧化 D.Ni(OH)2的氧化 2.(2019·福建高考)研究人員研制出一種鋰水電池，可作為魚雷和潛艇的儲備電源。該電池以金

2、屬鋰和鋼板為電極材料，以LiOH為電解質(zhì)，使用時加入水即可放電。關(guān)于該電池的下列說法不正確的是(　　) A.水既是氧化劑又是溶劑 B.放電時正極上有氫氣生成 C.放電時OH－向正極移動 D.總反應(yīng)為：2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑ 3.兩種金屬A與B組成原電池時，A是正極。下列有關(guān)推斷正確的是(　　) A.A的金屬性強(qiáng)于B B.A電極上發(fā)生的電極反應(yīng)是還原反應(yīng) C.電子不斷由A電極經(jīng)外電路流向B電極 D.A在金屬活動性順序表中一定排在氫前面 4.(2019·廣東高考)某小組為研究電化學(xué)原理，設(shè)計裝置。下列敘述不正確的是(　　) A.a和b不連接時，鐵片上會有金屬

3、銅析出 B.a和b用導(dǎo)線連接時，銅片上發(fā)生的反應(yīng)為： 　Cu2＋＋2e－===Cu C.無論a和b是否連接，鐵片均會溶解，溶液從藍(lán)色逐漸變成淺綠色 D.a和b分別連接直流電源正、負(fù)極，電壓足夠大時，Cu2＋向銅電極移動 5.(2019·新課標(biāo)全國卷)鐵鎳蓄電池又稱愛迪生電池，放電時的總反應(yīng)為： Fe＋Ni2O3＋3H2O===Fe(OH)2＋2Ni(OH)2 下列有關(guān)該電池的說法不正確的是(　　) A.電池的電解液為堿性溶液，正極為Ni2O3，負(fù)極為Fe B.電池放電時，負(fù)極反應(yīng)為Fe＋2OH－－2e－===Fe(OH)2 C.電池充電過程中，陰極附近溶液的pH降低 D.

4、電池充電時，陽極反應(yīng)為2Ni(OH)2＋2OH－－2e－===Ni2O3＋3H2O 6.(2019·浙江高考)將NaCl溶液滴在一塊光亮清潔的鐵板表面上，一段時間后發(fā)現(xiàn)液滴覆蓋的圓圈中心區(qū)(a)已被腐蝕而變暗，在液滴外沿形成棕色鐵銹環(huán)(b)，如圖所示。 導(dǎo)致該現(xiàn)象的主要原因是液滴之下氧氣含量比邊緣少。 下列說法正確的是(　　) A.液滴中的Cl－由a區(qū)向b區(qū)遷移 B.液滴邊緣是正極區(qū)，發(fā)生的電極反應(yīng)為 　O2＋2H2O＋4e－===4OH－ C.液滴下的Fe因發(fā)生還原反應(yīng)而被腐蝕，生成的Fe2＋由a區(qū)向b區(qū)遷移，與b區(qū)的OH－形成Fe(OH)2，進(jìn)一步氧化、脫水形成鐵銹 D.若

5、改用嵌有一銅螺絲釘?shù)蔫F板，在銅鐵接觸處滴加NaCl溶液，則負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)為Cu－2e－===Cu2＋ 7.下列防腐措施中，利用原電池反應(yīng)使主要金屬得到保護(hù)的是(　　) A.用氧化劑使金屬表面生成致密穩(wěn)定的氧化物保護(hù)膜 B.在金屬中加入一些鉻或鎳制成合金 C.在輪船的殼體水線以下部分裝上鋅錠 D.金屬表面噴漆 8.(預(yù)測題)依據(jù)氧化還原反應(yīng)：2Ag＋(aq)＋Cu(s)=== Cu2＋(aq)＋2Ag(s)，設(shè)計的原電池如圖所示。下列有關(guān)說法中錯誤的是(　　) A.電解質(zhì)溶液Y是CuSO4溶液 B.電極X的材料是Cu C.銀電極為電池的正極，其電極反應(yīng)為Ag＋＋e－===

6、Ag D.外電路中的電子是從X電極流向Ag電極 9.小軍利用家中的廢舊材料制作了一個可使玩具揚(yáng)聲器發(fā)出聲音的電池，裝置如圖所示。下列有關(guān)該電池工作時的說法錯誤的是(　　) A.鋁質(zhì)汽水罐將逐漸被腐蝕 B.電子流向為鋁質(zhì)汽水罐→導(dǎo)線→揚(yáng)聲器→導(dǎo)線→木炭棒 C.食鹽水中的Na＋向木炭棒移動 D.木炭棒上發(fā)生的反應(yīng)為2H＋＋2e－===H2↑ 10.(2019·蚌埠模擬)據(jù)報道，我國擁有完全自主產(chǎn)權(quán)的氫氧燃料電池車已經(jīng)在奧運會期間為運動員提供服務(wù)。某種氫氧燃料電池的電解液為KOH溶液。下列有關(guān)電池的敘述不正確的是(　　) A.負(fù)極反應(yīng)式為：2H2＋4OH－－4e－===4H2O B

7、.工作一段時間后，電解液中的KOH的物質(zhì)的量不變 C.該燃料電池的總反應(yīng)方程式為：2H2＋O2===2H2O D.用該電池電解CuCl2溶液，產(chǎn)生2.24 L Cl2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)時，有0.1 mol電子轉(zhuǎn)移 二、非選擇題(本題包括3小題，共40分) 11.(12分)(易錯題)化學(xué)在能源開發(fā)與利用中起著十分關(guān)鍵的作用。氫氣是一種新型的綠色能源，又是一種重要的化工原料。 Ⅰ.氫氧燃料電池能量轉(zhuǎn)化率高，具有廣闊的發(fā)展前景?，F(xiàn)用氫氧燃料電池進(jìn)行如圖所示的實驗(圖中所用電極均為惰性電極)： (1)對于氫氧燃料電池，下列表達(dá)不正確的是___________________。 A.a電極是負(fù)極

8、，OH－移向負(fù)極 B.b電極的電極反應(yīng)為：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ C.電池總反應(yīng)式為：2H2＋O22H2O D.電解質(zhì)溶液的pH保持不變 E.氫氧燃料電池是一種不需要將還原劑和氧化劑全部儲藏在電池內(nèi)的新型發(fā)電裝置 (2)上圖裝置中盛有100 mL 0.1 mol·L－1 AgNO3溶液，當(dāng)氫氧燃料電池中消耗氫氣112 mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)時，此時圖中裝置中溶液的pH＝(溶液體積變化忽略不計)。 Ⅱ.已知甲醇的燃燒熱ΔH為－726.5 kJ·mol－1，在直接以甲醇為燃料的電池中，電解質(zhì)溶液為酸性，負(fù)極的反應(yīng)式為______________________________

9、___， 正極的反應(yīng)式為___________________________________________________。 理想狀態(tài)下，該燃料電池消耗1 mol甲醇所能產(chǎn)生的最大電能為702.1 kJ，則該燃料電池的理論效率為____________________________________________ (燃料電池的理論效率是指電池所產(chǎn)生的最大電能與燃料電池反應(yīng)所能釋放的全部能量之比)。 12.(12分)(2019·山東高考)科研、生產(chǎn)中常涉及鈉、硫及其化合物。 (1)實驗室可用無水乙醇處理少量殘留的金屬鈉，化學(xué)反應(yīng)方程式為______________________

10、___________________________________________。 要清洗附著在試管壁上的硫，可用的試劑是___________________________。 (2)如圖為鈉高能電池的結(jié)構(gòu)示意圖，該電池的工作溫度為320 ℃左右，電池反應(yīng)為2Na＋xS===Na2Sx，正極的電極反應(yīng)式為___________________________。 M(由Na2O和Al2O3制得)的兩個作用是___________ ___________________________________________ _______________________________

11、___________________________________。 與鉛蓄電池相比，當(dāng)消耗相同質(zhì)量的負(fù)極活性物質(zhì)時，鈉硫電池的理論放電量是鉛蓄電池的___________倍。 (3)Na2S溶液中離子濃度由大到小的順序為_______________________________ __________________________________________________________________， 向該溶液中加入少量固體CuSO4，溶液pH(填“增大”、“減小”或“不變”)，Na2S溶液長期放置有硫析出，原因為__________________________

12、___ ________________________________________________(用離子方程式表示)。 13.(16分)(探究題)第三代混合動力車，可以用電動機(jī)、內(nèi)燃機(jī)或二者結(jié)合推動車輪。汽車上坡或加速時，電動機(jī)提供推動力，降低汽油的消耗；在剎車或下坡時，電池處于充電狀態(tài)。 (1)混合動力車目前一般使用鎳氫電池，該電池中鎳的化合物為正極，儲氫金屬(以M表示)為負(fù)極，堿液(主要為KOH)為電解質(zhì)溶液。鎳氫電池充放電原理示意如圖，其總反應(yīng)式為：H2＋2NiOOH2Ni(OH)2 根據(jù)所給信息判斷，混合動力車上坡或加速時，乙電極周圍溶液的pH(填“增大”、“減小”或“

13、不變”)，該電極的電極反應(yīng)式為______________ _____________________________________。 (2)Cu2O是一種半導(dǎo)體材料，可通過如圖的電解裝置制取，電解總反應(yīng)為：2Cu＋H2OCu2O＋H2↑ 陰極的電極反應(yīng)式是________________________________________________。 用鎳氫電池作為電源進(jìn)行電解，當(dāng)蓄電池中有1 mol H2被消耗時，Cu2O的理論產(chǎn)量為g。 (3)遠(yuǎn)洋輪船的鋼鐵船體在海水中易發(fā)生電化學(xué)腐蝕中的腐蝕。為防止這種腐蝕，通常把船體與浸在海水里的Zn塊相連，或與像鉛酸蓄電池這樣的直流電

14、源的(填“正”或“負(fù)”)極相連。 答案解析 1.【解題指南】解答本題要注意以下兩點： (1)與正極相連的電極是電解池的陽極； (2)化合價升高的物質(zhì)發(fā)生氧化反應(yīng)。 【解析】選D。由題意知，電池總反應(yīng)為H2＋2NiO(OH)2Ni(OH)2?？沙潆婋姵卦诔潆姇r，實際上起一個電解池的作用，與外電源正極連接的電極是陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)，與放電時的正極反應(yīng)相反，可知Ni(OH)2在反應(yīng)中失電子被氧化，發(fā)生氧化反應(yīng)。 【方法技巧】可充電電池的反應(yīng)規(guī)律 (1)可充電電池有充電和放電兩個過程，放電時是原電池，充電時是電解池。 (2)放電時的負(fù)極反應(yīng)和充電時的陰極反應(yīng)，放電時的正極反應(yīng)和充電時

15、的陽極反應(yīng)在形式上可逆。即將正(負(fù))極反應(yīng)改變方向即得陽(陰)極反應(yīng)式。 (3)原電池充電時，負(fù)極作電解池的陰極，跟外接電源負(fù)極相連，正極作電解池的陽極，跟外接電源正極相連。 (4)放電總反應(yīng)和充電總反應(yīng)在形式上互逆，但不是可逆反應(yīng)。 2.【解題指南】解答本題要注意以下兩點： (1)原電池電解質(zhì)溶液中的陽離子移向正極得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)； (2)金屬鋰是一種活潑的堿金屬，容易和水反應(yīng)放出氫氣。 【解析】選C。金屬鋰比鐵活潑，作原電池的負(fù)極，電極反應(yīng)式為：Li－e－=== Li＋，LiOH溶液中的陽離子有Li＋和H＋，由于氧化性H＋＞Li＋，所以正極反應(yīng)是：2H＋＋2e－===H

16、2↑，由于H＋來自于水的電離，所以H＋放電的同時溶液中產(chǎn)生了 OH－，即該反應(yīng)的總反應(yīng)為：2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑，水既是氧化劑又是溶劑。在原電池的放電過程中，陽離子向正極移動，陰離子向負(fù)極移動，所以O(shè)H－向負(fù)極移動，C選項錯誤。 3.【解析】選B。A項，A是正極，說明A的金屬性弱于B，A錯誤；C項，因B電極為負(fù)極，電子由B電極經(jīng)外電路流向A電極，C錯誤；D項，A不一定排在氫前，如銅或石墨也可作原電池的正極。 4.【解析】選D。a和b不連接時，鐵比銅活潑，從溶液中置換出銅，A項正確；a和b連接時，形成原電池，鐵作為負(fù)極而溶解，銅作為正極，溶液中的Cu2＋得到電子被還原成銅

17、單質(zhì)，所以B項正確；無論a和b是否連接，裝置中都發(fā)生Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋的反應(yīng)，溶液會由藍(lán)色逐漸變?yōu)闇\綠色，C項正確；如果a和b分別連接直流電源正、負(fù)極，該裝置為電解池，Cu為陽極，F(xiàn)e為陰極，則溶液中的陽離子向陰極移動，即Cu2＋向鐵電極移動，D項不正確，故選D。 5.【解析】選C。A項，可充電電池中活潑金屬失去電子，為負(fù)極，得到電子的Ni2O3為正極，因為放電時電極產(chǎn)物為氫氧化物，可以判斷電解液為堿性溶液，A正確；B項，放電時，負(fù)極鐵失去2個電子，生成Fe2＋，因為電解液為堿性溶液，所以電極反應(yīng)為：Fe＋2OH－－2e－===Fe(OH)2，B正確；C項，充電時，陰極發(fā)生還

18、原反應(yīng)：Fe(OH)2＋2e－===Fe＋2OH－，所以電極附近pH增大，C錯誤；D項，電池充電時，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，由Ni(OH)2轉(zhuǎn)化為Ni2O3，電極反應(yīng)為：2Ni(OH)2＋2OH－－2e－===Ni2O3＋3H2O，D正確。 6.【解析】選B。液滴邊緣O2多，發(fā)生正極反應(yīng)O2＋2H2O＋4e－===4OH－。液滴下的Fe發(fā)生負(fù)極反應(yīng)Fe－2e－===Fe2＋，為腐蝕區(qū)(a)。A項錯誤，Cl－由b區(qū)向a區(qū)遷移；C項錯誤，液滴下的Fe因發(fā)生氧化反應(yīng)而被腐蝕；D項錯誤，Cu不如Fe活潑，作正極，負(fù)極反應(yīng)為Fe－2e－===Fe2＋。 【誤區(qū)警示】液滴下的鐵發(fā)生的是氧化反應(yīng)而不是還原反應(yīng)

19、，容易誤判。在液滴中溶氧量不同，邊緣溶氧要多于液滴內(nèi)部。故液滴邊緣是正極區(qū)。 7.【解析】選C。原電池反應(yīng)須具備構(gòu)成原電池反應(yīng)的條件，A、B、D項都不能構(gòu)成，只有C項符合題意。 8.【解題指南】解答本題時應(yīng)注意以下兩點： (1)由氧化還原反應(yīng)拆成兩個半反應(yīng)可知，Cu作原電池負(fù)極； (2)根據(jù)得電子的離子選取電解質(zhì)溶液。 【解析】選A。由電極反應(yīng)可知，電解質(zhì)溶液須為AgNO3溶液而不是CuSO4溶液。 9.【解析】選D。該原電池發(fā)生的是鋁的吸氧腐蝕，鋁為負(fù)極，木炭棒為正極，木炭棒上發(fā)生的反應(yīng)是O2＋2H2O＋4e－===4OH－。原電池中陽離子向正極移動，陰離子向負(fù)極移動。 10.

20、【解析】選D。氫氧燃料電池負(fù)極反應(yīng)物為H2，電解液為KOH，所以負(fù)極產(chǎn)物為H2O；氫氧燃料電池的總反應(yīng)為2H2＋O2===2H2O，KOH的物質(zhì)的量不變； 2.24 L Cl2的物質(zhì)的量為0.1 mol，有0.2 mol電子轉(zhuǎn)移。 11.【解析】Ⅰ.(1)C項反應(yīng)條件不是點燃，C項錯；隨著燃料電池的不斷反應(yīng)，水越來越多，KOH溶液濃度逐漸減小，pH逐漸減小，故D錯。 (2)右池為電解池，其電極反應(yīng)為：陽極：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，陰極： 4Ag＋＋4e－===4Ag，當(dāng)氫氧燃料電池中消耗氫氣112 mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)時，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為0.01 mol，右池中共消耗0.01

21、 mol OH－，故生成0.01 mol H＋，c(H＋)＝＝0.1 mol/L，pH＝1。 Ⅱ.該燃料電池的理論效率＝702.1 kJ/726.5 kJ×100%≈96.6%。 答案：Ⅰ.(1)C、D　(2)1 Ⅱ.CH3OH＋H2O－6e－===CO2↑＋6H＋ O2＋4H＋＋4e－===2H2O96.6% 12.【解題指南】解答本題時應(yīng)注意以下兩點： (1)M的作用：一是導(dǎo)電，二是因鈉與硫易反應(yīng)，它起到隔離作用； (2)消耗相同質(zhì)量的負(fù)極活性物質(zhì)時，鈉硫電池的理論放電量是鉛蓄電池的倍數(shù)，就是等質(zhì)量的鈉與鉛失電子數(shù)的倍數(shù)。 【解析】(2)正極的電極反應(yīng)式為：xS＋2e－==

22、=Sx，M的作用：一是導(dǎo)電，二是因鈉與硫易反應(yīng)，故它起到隔離作用；鈉高能電池中負(fù)極為鈉，有23 g鈉消耗釋放1 mol e－，則207 g鈉消耗時轉(zhuǎn)移207/23 mol e－，鉛蓄電池的電極反應(yīng)為：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，鉛蓄電池中鉛是負(fù)極，207 g鉛消耗時轉(zhuǎn)移2 mol e－，故鈉硫電池的理論放電量是鉛蓄電池的(207/23)∶2＝4.5倍。 (3)根據(jù)電離與水解的知識可判斷：c(Na＋)＞c(S2－)＞c(OH－)＞c(HS－)＞c(H＋)，加入少量固體CuSO4后，溶液中發(fā)生離子反應(yīng)：Cu2＋＋S2－===CuS↓，由于c(S2－)降低，故由S2－

23、水解產(chǎn)生的OH－量減小，c(OH－)變小，c(H＋)變大，溶液的pH減??；Na2S溶液長期放置所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式為2Na2S＋O2＋2H2O===4NaOH＋ 2S↓，故離子方程式為2S2－＋O2＋2H2O===4OH－＋2S↓。 答案：(1)2CH3CH2OH＋2Na―→2CH3CH2ONa＋H2↑ CS2(或熱的NaOH溶液) (2)xS＋2e－===Sx(或2Na＋＋xS＋2e－===Na2Sx) 　導(dǎo)電和隔離鈉與硫　4.5 (3)c(Na＋)＞c(S2－)＞c(OH－)＞c(HS－)＞c(H＋)　減小　2S2－＋O2＋2H2O===4OH－ ＋2S↓ 13.【解析】(

24、1)從題意可知，混合動力車上坡或加速時，電池應(yīng)處于放電狀態(tài)，故負(fù)極反應(yīng)式為：H2＋2OH－－2e－===2H2O，則正極反應(yīng)可由總電極反應(yīng)式減去負(fù)極反應(yīng)式得到，即NiOOH＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－，由于在放電時，生成了 OH－，故乙電極周圍溶液的pH增大。 (2)結(jié)合裝置圖及總電極反應(yīng)式可以得知，H＋在陰極放電，故陰極反應(yīng)式為2H＋＋2e－===H2↑；由總電極反應(yīng)式可求得，1 mol H2被消耗時，同時生成1 mol Cu2O，其質(zhì)量為144 g。 答案：(1)增大　NiOOH＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－ (2)2H＋＋2e－===H2↑　144　(3)吸氧　負(fù) 內(nèi)容總結(jié) （1）Na2S溶液長期放置所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式為2Na2S＋O2＋2H2O===4NaOH＋ 2S↓，故離子方程式為2S2－＋O2＋2H2O===4OH－＋2S↓ （2）答案：(1)增大　NiOOH＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－ (2)2H＋＋2e－===H2↑　144　(3)吸氧　負(fù)