高考化學(xué) 熱點(diǎn)題型和提分秘籍 專題6_2 原電池 化學(xué)電源（含解析）

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專題6.2 原電池 化學(xué)電源 1.了解原電池的工作原理。 2.能寫出電極反應(yīng)式和電池反應(yīng)方程式。 3.了解常見化學(xué)電源的種類及其工作原理。 熱點(diǎn)題型一 原電池的工作原理及其應(yīng)用 例1、下列有關(guān)原電池的說(shuō)法中正確的是(　　) A.在內(nèi)電路中，電子由正極流向負(fù)極 B.在原電池中，一定是相對(duì)較活潑的金屬作負(fù)極，不活潑的金屬作正極 C.原電池工作時(shí)，正極表面一定有氣泡產(chǎn)生 D.原電池工作時(shí)，可能會(huì)伴隨著熱能變化 【答案】D 【提分秘籍】正、負(fù)極的判斷方法： 【舉一反三】 如圖是由鋅、銅和稀硫酸組成的原電池，下列敘述不正確的是(　　) A.溶液中的H＋向Zn電極移動(dòng) B.外電路中電流方向?yàn)镃u→Zn C.負(fù)極上的電極反應(yīng)：Zn－2e－===Zn2＋ D.若有1 mol電子流過(guò)導(dǎo)線，則Cu電極上產(chǎn)生的H2的體積為11.2 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況) 【答案】A 熱點(diǎn)題型二 常見化學(xué)電源 例2、右圖所示是一種酸性燃料電池酒精檢測(cè)儀，具有自動(dòng)吹氣流量偵測(cè)與控制的功能，非常適合進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)酒精檢測(cè)。下列說(shuō)法不正確的是(　　) A.電流由O2所在的鉑電極流出 B.O2所在的鉑電極處發(fā)生還原反應(yīng) C.該電池的負(fù)極反應(yīng)式為：CH3CH2OH＋3H2O－12e－===2CO2↑＋12H＋ D.微處理器通過(guò)檢測(cè)電流大小而計(jì)算出被測(cè)氣體中酒精的含量 【答案】C 【提分秘籍】電極反應(yīng)式書寫的三個(gè)步驟 【舉一反三】 如圖為鎂－次氯酸鹽燃料電池的工作原理圖，下列有關(guān)說(shuō)法不正確的是(　　) A．放電過(guò)程中OH－移向正極 B．電池的總反應(yīng)式為Mg＋ClO－＋H2O===Mg(OH)2↓＋Cl－ C．鎂電池中鎂為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng) D．鎂－過(guò)氧化氫燃料電池，酸性電解質(zhì)中正極反應(yīng)為：H2O2＋2H＋＋2e－===2H2O 【答案】A 【解析】根據(jù)圖像判斷反應(yīng)過(guò)程，判斷正、負(fù)極，正確書寫電極反應(yīng)式。鎂－次氯酸鹽燃料電池，鎂作負(fù)極失電子，產(chǎn)物由電解質(zhì)溶液決定，若為酸性溶液，則生成Mg2＋，若為堿性溶液，則生成Mg(OH)2。ClO－在正極反應(yīng)，由圖可知有Cl－和OH－生成，OH－向負(fù)極移動(dòng)，生成Mg(OH)2。 熱點(diǎn)題型三 可逆電池 例3．如圖是在航天用高壓氫鎳電池基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種金屬氫化物鎳電池(MH－Ni堿性電池)。下列有關(guān)說(shuō)法不正確的是(　　) A.放電時(shí)正極反應(yīng)為：NiOOH＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－ B.放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為：MH＋OH－－e－===H2O＋M C.充電時(shí)氫氧根離子移向陽(yáng)極，要參與電極反應(yīng) D.充電時(shí)電池的正極連接直流電源的正極，得到電子發(fā)生還原反應(yīng) 【答案】D 【提分秘籍】電池充放電時(shí)電極的判斷方法： 電池充電的實(shí)質(zhì)就是放電時(shí)發(fā)生變化再?gòu)?fù)原的過(guò)程。如鉛蓄電池：Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O 【舉一反三】 鐵鎳蓄電池又稱愛迪生電池，放電時(shí)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(shuō)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(shí)，負(fù)極反應(yīng)為Fe＋2OH－－2e－===Fe(OH)2 C.電池充電過(guò)程中，陰極附近溶液的pH降低 D.電池充電時(shí)，陽(yáng)極反應(yīng)為2Ni(OH)2＋2OH－－2e－===Ni2O3＋3H2O 【答案】C 熱點(diǎn)題型四 鹽橋電池 例4、已知反應(yīng)Cu(s)＋2Ag＋(aq)===Cu2＋(aq)＋2Ag(s)為自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，將其設(shè)計(jì)成如圖所示的原電池。下列說(shuō)法中正確的是(　　) A.銅電極是正極，其電極反應(yīng)為Cu－2e－===Cu2＋ B.銀電極上發(fā)生還原反應(yīng)，電極質(zhì)量增加 C.當(dāng)銅電極質(zhì)量減少0.64 g時(shí)，電解質(zhì)溶液中有0.02 mol 電子通過(guò) D.外電路中電子由銀電極流向銅電極 【答案】B 【解析】在該原電池中，Cu電極為負(fù)極，A錯(cuò)誤；銀電極為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為Ag＋＋e－===Ag，電極質(zhì)量增加，B正確；電解質(zhì)溶液中沒(méi)有電子通過(guò)，C錯(cuò)誤；外電路中電子由負(fù)極流向正極，即由銅電極流向銀電極，D錯(cuò)誤。 【提分秘籍】鹽橋電池的兩大特點(diǎn) 1.鹽橋的作用：連接內(nèi)電路，形成閉合回路，平衡電荷，使原電池不斷產(chǎn)生電流，避免斷路時(shí)發(fā)生化學(xué)腐蝕(隔離作用)。 2.鹽橋中有關(guān)電極的判斷：同原電池電極的判斷一致，還原劑在負(fù)極區(qū)，而氧化劑在正極區(qū)。對(duì)于活潑金屬和不活潑金屬，則活潑金屬作負(fù)極，不活潑金屬作正極；對(duì)于金屬與非金屬，則是金屬作負(fù)極，非金屬作正極；對(duì)于還原性不同的物質(zhì)，則是還原性強(qiáng)的作負(fù)極，還原性弱的作正極。 【舉一反三】 根據(jù)下圖，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(yīng) C.燒杯a中發(fā)生的反應(yīng)為2H＋＋2e－===H2↑ D.燒杯b中發(fā)生的反應(yīng)為2Cl－－2e－===Cl2↑ 【答案】B 1．【2016年高考北京卷】用石墨電極完成下列電解實(shí)驗(yàn)。 實(shí)驗(yàn)一 實(shí)驗(yàn)二 裝置 現(xiàn)象 a、d處試紙變藍(lán)；b處變紅，局部褪色；c處無(wú)明顯變化 兩個(gè)石墨電極附近有氣泡產(chǎn)生；n處有氣泡產(chǎn)生；…… 下列對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的解釋或推測(cè)不合理的是（ ） A．a(chǎn)、d處：2H2O+2e-=H2↑+2OH- B．b處：2Cl--2e-=Cl2↑ C．c處發(fā)生了反應(yīng)：Fe-2e-=Fe2+ D．根據(jù)實(shí)驗(yàn)一的原理，實(shí)驗(yàn)二中m處能析出銅 【答案】B 2．【2016年高考上海卷】圖1是銅鋅原電池示意圖。圖2中，x軸表示實(shí)驗(yàn)時(shí)流入正極的電子的物質(zhì)的量，y軸表示（ ） A．銅棒的質(zhì)量 B．c(Zn2+) C．c(H+) D．c(SO42-) 【答案】C 【解析】該裝置構(gòu)成原電池，Zn是負(fù)極，Cu是正極。在正極Cu上溶液中的H+獲得電子變?yōu)闅錃?，Cu棒的質(zhì)量不變，A錯(cuò)誤；由于Zn是負(fù)極，不斷發(fā)生反應(yīng)Zn-2e-=Zn2+，所以溶液中c(Zn2+)增大，B錯(cuò)誤；由于反應(yīng)不斷消耗H+，所以溶液的c(H+)逐漸降低，C正確；SO42-不參加反應(yīng)，其濃度不變，D錯(cuò)誤。 3．【2016年高考四川卷】某電動(dòng)汽車配載一種可充放電的鋰離子電池。放電時(shí)電池的總反應(yīng)為：Li1-xCoO2+LixC6=LiCoO2+ C6(x<1)。下列關(guān)于該電池的說(shuō)法不正確的是（ ） A．放電時(shí)，Li+在電解質(zhì)中由負(fù)極向正極遷移 B．放電時(shí)，負(fù)極的電極反應(yīng)式為L(zhǎng)ixC6-xe-= xLi++ C6 C．充電時(shí)，若轉(zhuǎn)移1mole-，石墨C6電極將增重7xg D．充電時(shí)，陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為L(zhǎng)iCoO2-xe-=Li1-xCoO2+Li+ 【答案】C 4．【2016年高考新課標(biāo)Ⅰ卷】三室式電滲析法處理含Na2SO4廢水的原理如圖所示，采用惰性電極，ab、cd均為離子交換膜，在直流電場(chǎng)的作用下，兩膜中間的Na+和SO42－可通過(guò)離子交換膜，而兩端隔室中離子被阻擋不能進(jìn)入中間隔室。 下列敘述正確的是（ ） A．通電后中間隔室的SO42－離子向正極遷移，正極區(qū)溶液pH增大 B．該法在處理含Na2SO4廢水時(shí)可以得到NaOH和H2SO4產(chǎn)品 C．負(fù)極反應(yīng)為2 H2O–4e–=O2+4H+，負(fù)極區(qū)溶液pH降低 D．當(dāng)電路中通過(guò)1mol電子的電量時(shí)，會(huì)有0.5mol的O2生成 【答案】B 【解析】根據(jù)同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引的原則，在電解池中陰離子會(huì)向正電荷較多的陽(yáng)極區(qū)定向移動(dòng)，因此通電后中間隔室的SO42－向正極遷移；在正極區(qū)帶負(fù)電荷的OH?失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)而放電，由于破壞了附近的水的電離平衡，使溶液中c(H+)＞c(OH-)，所以正極區(qū)溶液酸性增強(qiáng)，溶液的pH減小，A錯(cuò)誤；陽(yáng)極區(qū)氫氧根放電，溶液中產(chǎn)生硫酸，陰極區(qū)氫離子獲得電子，發(fā)生還原反應(yīng)而放電，破壞了附近的水的電離平衡，使溶液中c(OH-)＞c(H+)，所以產(chǎn)生氫氧化鈉，因此該法在處理含Na2SO4廢水時(shí)可以得到NaOH和H2SO4產(chǎn)品，B正確；負(fù)極區(qū)氫離子得到電子，使溶液中c(OH-)＞c(H+)，所以負(fù)極區(qū)溶液pH升高，C錯(cuò)誤；當(dāng)電路中通過(guò)1mol電子的電量時(shí)，根據(jù)整個(gè)閉合回路中電子轉(zhuǎn)移數(shù)目相等可知，反應(yīng)產(chǎn)生氧氣的物質(zhì)的量n(O2)=1mol4=0.25mol，D錯(cuò)誤。 5．【2016年高考新課標(biāo)Ⅱ卷】Mg-AgCl電池是一種以海水為電解質(zhì)溶液的水激活電池。下列敘述錯(cuò)誤的是（ ） A．負(fù)極反應(yīng)式為Mg-2e-=Mg2+ B．正極反應(yīng)式為Ag++e-=Ag C．電池放電時(shí)Cl-由正極向負(fù)極遷移 D．負(fù)極會(huì)發(fā)生副反應(yīng)Mg+2H2O=Mg(OH)2+H2↑ 【答案】B 6．【2016年高考浙江卷】金屬（M）–空氣電池（如圖）具有原料易得、能量密度高等優(yōu)點(diǎn)，有望成為新能源汽車和移動(dòng)設(shè)備的電源。該類電池放電的總反應(yīng)方程式為：4M+nO2+2nH2O=4M(OH) n。已知：電池的“理論比能量”指單位質(zhì)量的電極材料理論上能釋放出的最大電能。下列說(shuō)法不正確的是（ ） A．采用多孔電極的目的是提高電極與電解質(zhì)溶液的接觸面積，并有利于氧氣擴(kuò)散至電極表面 B．比較Mg、Al、Zn三種金屬–空氣電池，Al–空氣電池的理論比能量最高 C．M–空氣電池放電過(guò)程的正極反應(yīng)式：4Mn++nO2+2nH2O+4ne–=4M(OH)n D．在M–空氣電池中，為防止負(fù)極區(qū)沉積Mg(OH)2，宜采用中性電解質(zhì)及陽(yáng)離子交換膜 【答案】C 【解析】多孔電極可以增加氧氣與電極的接觸，使氧氣充分反應(yīng)，A正確；24克鎂失去2摩爾電子，27克鋁失去3摩爾電子，65克鋅失去2摩爾電子，所以鋁-空氣電池的理論比能量最高，B正確；根據(jù)題給放電的總反應(yīng)4M+nO2+2nH2O=4M(OH)n，氧氣在正極得電子，由于有陰離子交換膜，正極反應(yīng)式為 O2+2H2O+4e–=4OH?，C錯(cuò)誤；負(fù)極是金屬失去電子生成金屬陽(yáng)離子，因?yàn)殒V離子或鋁離子或鋅離子都可以 和氫氧根離子反應(yīng)生成氫氧化物沉淀，說(shuō)明應(yīng)采用中性電解質(zhì)或陽(yáng)離子交換膜，防止正極產(chǎn)生的氫氧根到 負(fù)極區(qū)反應(yīng)，D正確。 7．【2016年高考浙江卷】（15分）催化還原CO2是解決溫室效應(yīng)及能源問(wèn)題的重要手段之一。研究表明，在Cu/ZnO催化劑存在下，CO2和H2可發(fā)生兩個(gè)平衡反應(yīng)，分別生成CH3OH和CO。反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下： CO2（g）+3 H2（g） CH3OH（g）+H2O（g）ΔH1=-53.7kJmol-1 I CO2（g）+ H2（g） CO（g）+H2O（g）ΔH2 II 某實(shí)驗(yàn)室控制CO2和H2初始投料比為1:2.2，經(jīng)過(guò)相同反應(yīng)時(shí)間測(cè)得如下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)： 【備注】Cat.1:Cu/ZnO納米棒；Cat.2:Cu/ZnO納米片；甲醇選擇性：轉(zhuǎn)化的CO2中生成甲醛的百分比 已知：①CO和H2的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱分別為-283.0kJmol-1和-285.8kJmol-1 ②H2O（l） H2O（g） ΔH3=44.0kJmol-1 請(qǐng)回答（不考慮溫度對(duì)ΔH的影響）： （5）研究證實(shí)，CO2也可在酸性水溶液中通過(guò)電解生成甲醇，則生成甲醇的反應(yīng)發(fā)生在 極，該電極反應(yīng)式是 。 【答案】 （5）陰 CO2+6H++6e-==CH3OH+H2O 【解析】（5）二氧化碳變甲醇，碳元素的化合價(jià)降低，得到電子，說(shuō)明其在陰極反應(yīng)，其電極反應(yīng)為： CO2+6H++6e-==CH3OH+H2O 1．【2015新課標(biāo)Ⅰ卷理綜化學(xué)】微生物電池是指在微生物的作用下將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，其工作原理如圖所示。下列有關(guān)微生物電池的說(shuō)法錯(cuò)誤的是（ ） A．正極反應(yīng)中有CO2生成 B．微生物促進(jìn)了反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移 C．質(zhì)子通過(guò)交換膜從負(fù)極區(qū)移向正極區(qū) D．電池總反應(yīng)為C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O 【答案】A 2．【2015天津理綜化學(xué)】鋅銅原電池裝置如圖所示，其中陽(yáng)離子交換膜只允許陽(yáng)離子和水分子通過(guò)，下列有關(guān)敘述正確的是（ ） A．銅電極上發(fā)生氧化反應(yīng) B．電池工作一段時(shí)間后，甲池的c(SO42－)減小 C．電池工作一段時(shí)間后，乙池溶液的總質(zhì)量增加 D．陰陽(yáng)離子離子分別通過(guò)交換膜向負(fù)極和正極移動(dòng)，保持溶液中電荷平衡 【答案】C 3．【2015江蘇化學(xué)】一種熔融碳酸鹽燃料電池原理示意如圖。下列有關(guān)該電池的說(shuō)法正確的是（ ） A．反應(yīng)CH4＋H2O3H2＋CO,每消耗1molCH4轉(zhuǎn)移12mol 電子 B．電極A上H2參與的電極反應(yīng)為：H2＋2OH－－2e－=2H2O C．電池工作時(shí)，CO32－向電極B移動(dòng) D．電極B上發(fā)生的電極反應(yīng)為：O2＋2CO2＋4e－=2CO32－ 【答案】D 【解析】A、1molCH4→CO，化合價(jià)由-4價(jià)→+2上升6價(jià)，1molCH4參加反應(yīng)共轉(zhuǎn)移6mol電子，故錯(cuò)誤；B、環(huán)境不是堿性，否則不會(huì)產(chǎn)生CO2，其電極反應(yīng)式：CO＋H2＋2CO32－－4e－=3CO2＋H2O，故B錯(cuò)誤；C、根據(jù)原電池工作原理，電極A是負(fù)極，電極B是正極，陰離子向負(fù)極移動(dòng)，故C錯(cuò)誤；D、根據(jù)電池原理，O2、CO2共同參加反應(yīng)，其電極反應(yīng)式：O2＋2CO2＋4e－=2CO32－，故D正確。 4．(2015浙江理綜，11)在固態(tài)金屬氧化物電解池中，高溫共電解H2OCO2混合氣體制備H2和CO是一種新的能源利用方式，基本原理如圖所示。下列說(shuō)法不正確的是(　　) A．X是電源的負(fù)極 B．陰極的電極反應(yīng)式是H2O＋2e－===H2＋O2－、CO2＋2e－===CO＋O2－ C．總反應(yīng)可表示為H2O＋CO2H2＋CO＋O2 D．陰、陽(yáng)兩極生成的氣體的物質(zhì)的量之比是1∶1 【答案】D 1．(2014福建理綜，11)某原電池裝置如圖所示，電池總反應(yīng)為2Ag＋Cl2===2AgCl。 下列說(shuō)法正確的是 (　　) A．正極反應(yīng)為AgCl＋e－===Ag＋Cl－ B．放電時(shí)，交換膜右側(cè)溶液中有大量白色沉淀生成 C．若用NaCl溶液代替鹽酸，則電池總反應(yīng)隨之改變 D．當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.01 mol e－時(shí)，交換膜左側(cè)溶液中約減少0.02 mol離子 【答案】D 【解析】A項(xiàng)，Pt為正極發(fā)生還原反應(yīng)：Cl2＋2e－===2Cl－，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，放電時(shí)，左側(cè)的電極反應(yīng)式 Ag＋Cl－－e－===AgCl↓，有大量白色沉淀生成，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，由于H＋、Na＋均不參與電極反應(yīng)，則用NaCl代替鹽酸，電池總反應(yīng)不變，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.01 mol e－時(shí)，左側(cè)產(chǎn)生0.01 mol Ag＋與Cl－結(jié)合為AgCl沉淀，右側(cè)產(chǎn)生0.01 mol Cl－，為保持溶液的電中性，左側(cè)約有0.01 mol H＋通過(guò)陽(yáng)離子交換膜轉(zhuǎn)移到右側(cè)，故左側(cè)溶液中約減少0.02 mol離子，正確。 2．(2014北京理綜，8)下列電池工作時(shí)，O2在正極放電的是(　　) A.鋅錳電池 B.氫燃料電池 C.鉛蓄電池 D.鎳鎘電池 【答案】B 【解析】氫燃料電池中，負(fù)極上 H2 放電，正極上 O2 放電，A、C、D 中均不存在 O2 放電，故選B。 3．(2014新課標(biāo)全國(guó)卷Ⅱ，12)2013年3月我國(guó)科學(xué)家報(bào)道了如圖所示的水溶液鋰離子電池體系。下列敘述錯(cuò)誤的是(　　) A．a(chǎn)為電池的正極 B．電池充電反應(yīng)為L(zhǎng)iMn2O4===Li1－xMn2O4＋xLi C．放電時(shí)，a極鋰的化合價(jià)發(fā)生變化 D．放電時(shí)，溶液中Li＋從b向a遷移 【答案】C 4. (2014天津理綜，6)已知：鋰離子電池的總反應(yīng)為：LixC＋Li1－xCoO2C＋LiCoO2 鋰硫電池的總反應(yīng)為： 2Li＋SLi2S 有關(guān)上述兩種電池說(shuō)法正確的是(　　) A．鋰離子電池放電時(shí)，Li＋向負(fù)極遷移 B．鋰硫電池充電時(shí)，鋰電極發(fā)生還原反應(yīng) C．理論上兩種電池的比能量相同 D．如圖表示用鋰離子電池給鋰硫電池充電 【答案】B 【解析】A項(xiàng)，在原電池內(nèi)部，陽(yáng)離子應(yīng)移向正極；二次電池充電過(guò)程為電解的過(guò)程，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，B項(xiàng)正確；C項(xiàng)，比能量是指這種電池單位質(zhì)量或單位體積所能輸出的電能，當(dāng)二者質(zhì)量相同時(shí)，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量不相等，即比能量不同；D項(xiàng)，左邊裝置已經(jīng)是放完電的電池，應(yīng)為鋰硫電池給鋰離子電池充電。 5. (2014大綱全國(guó)，9)右圖是在航天用高壓氫鎳電池基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種金屬氫化物鎳電池(MHNi電池)。下列有關(guān)說(shuō)法不正確的是(　　) A．放電時(shí)正極反應(yīng)為：NiOOH＋H2O＋e－―→Ni(OH)2＋OH－ B．電池的電解液可為KOH溶液 C．充電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為：MH＋OH－―→H2O＋M＋e－ D．MH是一類儲(chǔ)氫材料，其氫密度越大，電池的能量密度越高 【答案】C 6．(2014海南卷，16)鋰錳電池的體積小、性能優(yōu)良，是常用的一次電池。該電池反應(yīng)原理如圖所示，其中電解質(zhì)LiClO4溶于混合有機(jī)溶劑中，Li＋ 通過(guò)電解質(zhì)遷移入MnO2晶格中，生成 LiMnO2?；卮鹣铝袉?wèn)題： (1)外電路的電流方向是由________極流向________極。 (填字母) (2)電池正極反應(yīng)式為_______________________________________________________。 (3)是否可用水代替電池中的混合有機(jī)溶劑？________(填“是”或“否”)，原因是 ________________________________________________________________________。 (4)MnO2 可與KOH和KClO3在高溫下反應(yīng)，生成K2MnO4，反應(yīng)的化學(xué)方程式為 ________________________________________________________________________。 K2MnO4在酸性溶液中歧化，生成KMnO4和MnO2的物質(zhì)的量之比為 ________________________________________________________________________。 【答案】(1)b　a (2)Li＋ ＋ MnO2＋e－===LiMnO2 (3)否　鋰能與水發(fā)生反應(yīng) (4)3MnO2＋6KOH＋KClO33K2MnO4＋KCl＋3H2O　2∶1 【解析】由 Li＋ 的遷移方向可知，b為正極，其電極反應(yīng)為：Li＋＋MnO2＋e－===LiMnO2，a為負(fù)極，其電極反應(yīng)為：Li － e－===Li＋，電流由b流向a。由于鋰能與水發(fā)生反應(yīng)，故不能用水代替電池中的混合有機(jī)溶劑。 1．M、N、P、E四種金屬，已知：①M(fèi)＋N2＋===N＋M2＋；②M、P用導(dǎo)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(dǎo)線連接放入E的硫酸鹽溶液中，電極反應(yīng)為E2＋＋2e－===E， N－2e－===N2＋。則這四種金屬的還原性由強(qiáng)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 【答案】A　 【解析】由①知，金屬還原性：M>N；M、P用導(dǎo)線連接放入硫酸氫鈉溶液中，M表面有大量氣泡逸出，說(shuō)明M作原電池的正極，故金屬還原性：P>M；N、E構(gòu)成的原電池中，N作負(fù)極，故金屬還原性：N>E。 2．如圖是課外活動(dòng)小組設(shè)計(jì)的用化學(xué)電源使LED燈發(fā)光的裝置。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　) A．銅片表面有氣泡生成 B．裝置中存在“化學(xué)能→電能→光能”的轉(zhuǎn)換 C．如果將硫酸換成檸檬汁，導(dǎo)線中不會(huì)有電子流動(dòng) D．如果將鋅片換成鐵片，電路中的電流方向不變 【答案】C　 3．可用于電動(dòng)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(fù)極，空氣電極為正極。下列說(shuō)法正確的是(　　) A．以NaCl溶液或NaOH溶液為電解質(zhì)溶液時(shí)，正極反應(yīng)都為O2＋2H2O＋4e－===4OH－ B．以NaOH溶液為電解質(zhì)溶液時(shí)，負(fù)極反應(yīng)為Al＋3OH－－3e－===Al(OH)3↓ C．以NaOH溶液為電解質(zhì)溶液時(shí)，電池在工作過(guò)程中電解質(zhì)溶液的pH保持不變 D．電池工作時(shí)，電子通過(guò)外電路從正極流向負(fù)極 【答案】A　 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(yīng) C．燒杯a中發(fā)生的反應(yīng)為2H＋＋2e－===H2↑ D．燒杯b中發(fā)生的反應(yīng)為2Cl－－2e－===Cl2↑ 【答案】B　 【解析】Zn比Fe活潑，所以Zn作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Zn－2e－===Zn2＋；Fe作正極，氧氣在該電極上發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2H2O＋O2＋4e－===4OH－，反應(yīng)后溶液pH升高。 5．某小組為研究原電池原理，設(shè)計(jì)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(yīng) 【答案】C　 【解析】Fe比Cu活潑，F(xiàn)e作負(fù)極，電子從Fe流向Cu，故A、B兩項(xiàng)錯(cuò)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(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，故D錯(cuò)誤。 6．某興趣小組同學(xué)利用氧化還原反應(yīng)：2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4===2MnSO4＋5Fe2(SO4)3＋K2SO4＋8H2O設(shè)計(jì)如下原電池，鹽橋中裝有飽和K2SO4溶液。下列說(shuō)法正確的是(　　) A．b電極上發(fā)生還原反應(yīng) B．外電路電子的流向是從a到b C．電池工作時(shí)，鹽橋中的SO移向甲燒杯 D．a(chǎn)電極上發(fā)生的反應(yīng)為MnO＋8H＋＋5e－===Mn2＋＋4H2O 【答案】D　 7．一種微生物燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖如右所示，關(guān)于該電池的敘述正確的是(　　) A．電池工作時(shí)，電子由a流向b B．微生物所在電極區(qū)放電時(shí)發(fā)生還原反應(yīng) C．放電過(guò)程中，H＋從正極區(qū)移向負(fù)極區(qū) D．正極反應(yīng)式為MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O 【答案】D　 【解析】因?yàn)橛覀?cè)產(chǎn)生CO2，說(shuō)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(shí)電子由b經(jīng)外電路流向a極，A項(xiàng)錯(cuò)誤；微生物所在電極區(qū)放電時(shí)發(fā)生氧化反應(yīng)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；放電時(shí)陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；放電時(shí)正極發(fā)生還原反應(yīng)，D項(xiàng)正確。 8．電化學(xué)氣敏傳感器可用于監(jiān)測(cè)環(huán)境中NH3的含量，其工作原理示意圖如右。下列說(shuō)法不正確的是(　　) A．O2在電極b上發(fā)生還原反應(yīng) B．溶液中OH－向電極a移動(dòng) C．反應(yīng)消耗的NH3與O2的物質(zhì)的量之比為4∶5 D．負(fù)極的電極反應(yīng)式為2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O 【答案】C　 9．利用反應(yīng)6NO2＋8NH3===7N2＋12H2O構(gòu)成電池的裝置如圖所示。此方法既能實(shí)現(xiàn)有效清除氮氧化物的排放，減輕環(huán)境污染，又能充分利用化學(xué)能。下列說(shuō)法正確的是(　　) A．電流從左側(cè)電極經(jīng)過(guò)負(fù)載后流向右側(cè)電極 B．為使電池持續(xù)放電，離子交換膜需選用陰離子交換膜 C．電極A極反應(yīng)式為2NH3－6e－===N2＋6H＋ D．當(dāng)有4.48 L NO2被處理時(shí)，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為0.8NA 【答案】B　 【解析】該反應(yīng)中，二氧化氮中N元素化合價(jià)由＋4價(jià)變?yōu)?價(jià)、氨氣中N元素化合價(jià)由－3價(jià)變?yōu)?價(jià)，所以通入二氧化氮的電極是正極、通入氨氣的電極是負(fù)極，放電時(shí)，電流從正極沿導(dǎo)線流向負(fù)極，所以電流從右側(cè)電極經(jīng)過(guò)負(fù)載后流向左側(cè)電極，故A錯(cuò)誤；原電池工作時(shí)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)，為使電池持續(xù)放電，離子交換膜需選用陰離子交換膜，防止二氧化氮反應(yīng)生成硝酸鹽和亞硝酸鹽，導(dǎo)致原電池不能正常工作，故B正確；電解質(zhì)溶液呈堿性，則負(fù)極電極方程式為2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O，故C錯(cuò)誤；氣體摩爾體積受溫度和壓強(qiáng)影響，溫度和壓強(qiáng)未知導(dǎo)致氣體摩爾體積未知，所以無(wú)法計(jì)算，故D錯(cuò)誤。 10．液流電池是一種新的蓄電池，是利用正負(fù)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(lǐng)域(環(huán)境)廣、循環(huán)使用壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)。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(shuō)法正確的是(　　) A．充電時(shí)陽(yáng)極的電極反應(yīng)式：Zn－2e－===Zn2＋ B．充電時(shí)電極a為外接電源的負(fù)極 C．放電時(shí)Br－向右側(cè)電極移動(dòng) D．放電時(shí)左右兩側(cè)電解質(zhì)儲(chǔ)罐中的離子總濃度均增大 【答案】D　 11．(1)事實(shí)證明，能設(shè)計(jì)成原電池的反應(yīng)通常是放熱反應(yīng)，下列化學(xué)反應(yīng)在理論上可以設(shè)計(jì)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(yīng)設(shè)計(jì)一個(gè)原電池，其正極的電極反應(yīng)為______________________。 (2)某同學(xué)用銅片、銀片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、導(dǎo)線和鹽橋(裝有瓊脂－KNO3的U形管)設(shè)計(jì)成一個(gè)原電池，如圖所示，下列判斷中正確的是________。 a．實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，左側(cè)燒杯中NO濃度不變 b．實(shí)驗(yàn)過(guò)程中取出鹽橋，原電池能繼續(xù)工作 c．若開始時(shí)用U形銅代替鹽橋，裝置中無(wú)電流產(chǎn)生 d．若開始時(shí)用U形銅代替鹽橋，U形銅的質(zhì)量不變 【答案】(1)b　O2＋2H2O＋4e－===4OH－　(2)d 12．如圖所示，是原電池的裝置圖。請(qǐng)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(fù)極，則A電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為____________________；反應(yīng)進(jìn)行一段時(shí)間后溶液C的pH將________(填“升高”“降低”或“基本不變”)。 (2)若需將反應(yīng)：Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋設(shè)計(jì)成如上圖所示的原電池裝置，則A(負(fù)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(yīng)，電極反應(yīng)為________________________________________________________________________。 反應(yīng)過(guò)程溶液中c(Cu2＋)________(填“變大”“變小”或“不變”)。 (4)CO與H2反應(yīng)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(yīng)為2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O，則c電極是________(填“正極”或“負(fù)極”)，c電極的反應(yīng)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(biāo)況下的體積為______ L。 【答案】(1)2H＋＋2e－===H2↑　升高 (2)Cu　石墨　FeCl3溶液 (3)負(fù)極　還原　Cu2＋＋2e－===Cu　變小 (4)負(fù)　CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋　11.2 13．某實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)對(duì)電化學(xué)原理進(jìn)行了一系列探究活動(dòng)。 (1)如圖為某實(shí)驗(yàn)小組依據(jù)氧化還原反應(yīng)：(用離子方程式表示)____________________設(shè)計(jì)的原電池裝置，反應(yīng)前，電極質(zhì)量相等，一段時(shí)間后，兩電極質(zhì)量相差12 g，導(dǎo)線中通過(guò)________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(yīng)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(yīng)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(guò)量新制飽和氯水，顏色褪去，同學(xué)們對(duì)此做了多種假設(shè)，某同學(xué)的假設(shè)是：“溶液中的＋3價(jià)鐵被氧化為更高的價(jià)態(tài)?！比绻?價(jià)鐵被氧化為FeO，試寫出該反應(yīng)的離子方程式：____________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)如圖其他條件不變，若將鹽橋換成彎銅導(dǎo)線與石墨相連成n型，如圖所示。一段時(shí)間后，在甲裝置銅絲附近滴加酚酞溶液，現(xiàn)象是____________，電極反應(yīng)為___________________；乙裝置中石墨(1)為________極(填“正”“負(fù)”“陰”或“陽(yáng)”)，乙裝置中與銅絲相連石墨電極上發(fā)生的反應(yīng)式為________________，產(chǎn)物常用__________檢驗(yàn)，反應(yīng)的離子方程式為____________。 【答案】(1)Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu　0.2 (2)2H＋＋2e－===H2↑　酸性 NH＋H2ONH3H2O＋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(rùn)淀粉KI試紙 Cl2＋2I－===2Cl－＋I(xiàn)2