高考化学一轮复习 跟踪检测（十六）原电池 化学电源（含解析）-人教版高三化学试题

跟踪检测（十六） 原电池 化学电源1某原电池总反应为Cu2Fe3=Cu22Fe2，下列能实现该反应的原电池是()选项ABCD电极材料Cu、ZnCu、CFe、ZnCu、Ag电解液FeCl3Fe(NO3)2CuSO4Fe2(SO4)3解析：选D由题意知，Cu为负极材料，正极材料的金属活动性必须弱于Cu，其中B、D项符合该条件；由Fe3得电子生成Fe2知，电解质溶液中必须含有Fe3，同时符合上述两条件的只有D项。2镁次氯酸盐燃料电池，具有比能量高、安全方便等优点。该电池的正极反应式为ClOH2O2e=Cl2OH，关于该电池的叙述正确的是()A该电池中镁为负极，发生还原反应B电池工作时，OH向正极移动C该电池的总反应为MgClOH2O=Mg(OH)2ClD电池工作时，正极周围溶液的pH将不断变小解析：选C次氯酸盐在正极发生反应，则Mg为负极，发生氧化反应，A项错误；电池工作时，阴离子向负极移动，B项错误；负极反应式为Mg2e2OH=Mg(OH)2，将正、负极反应式相加可得总反应，C项正确；根据正极反应式可知，电池工作时，正极周围溶液的c(OH)增大，pH将增大，D项错误。3由于具有超低耗电量、寿命长的特点，LED产品越来越受人欢迎。下图是氢氧燃料电池驱动LED发光的装置。下列有关叙述正确的是()Aa处通入氧气，b处通入氢气B该装置中只涉及两种形式的能量转化C电池正极电极反应式为O22H2O4e=4OHDP型半导体连接的是电池负极解析：选C根据电子移向，a处应通H2，b处应通O2，A错误；在该装置中化学能转化为电能，电能转化为光能、热能等，B错误；P型半导体连接的是电池正极，D错误。4一种新型钠硫电池结构示意图如图，下列有关该电池的说法正确的是()AB极中填充多孔的炭或石墨毡，目的是为了增加导电性B电池放电时，A极电极反应为2NaxS2e=Na2SxC电池放电时，Na向电极A极移动D电池放电的总反应为2NaxS=Na2Sx，每消耗1 mol Na 转移2 mol电子解析：选A根据图可知，放电时，Na发生氧化反应，所以A作负极，B作正极，负极反应式为2Na2e=2Na，正极反应式为xS2e=S，充电时A为阴极，B为阳极，阴极、阳极电极反应式与负极、正极反应式正好相反，放电时，电解质中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动；B极中填充多孔的炭或石墨毡，目的是为了增加导电性，A正确；放电时，A为负极，电极反应为2Na2e=2Na，B错误；放电时，Na向正极移动，即由A向B移动，C错误；由电池放电的总反应知，每消耗1 mol Na转移1 mol电子，D错误。5肼(N2H4)空气燃料电池是一种碱性燃料电池，电解质溶液是20%30%的KOH溶液。下列说法中，不正确的是()A该电池放电时，通入肼的一极为负极B电池每释放1 mol N2转移的电子数为4NAC通入空气的一极的电极反应式是O22H2O4e=4OHD电池工作一段时间后，电解质溶液的pH将不变解析：选D该电池中肼是燃料，在负极通入，A正确；肼中氮元素的化合价是2价，氧化产物是N2，负极反应为N2H44OH4e=4H2ON2，所以每释放1 mol N2 转移的电子数为4NA ，B正确；通入空气的一极为正极，正极上O2发生还原反应，反应式是O22H2O4e=4OH，C正确；电池总反应为N2H4O2=N22H2O，反应生成水，溶液浓度降低，电解质溶液的pH将降低，D错误。6(2019昆山模拟)如图所示为以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池的结构示意图。关于该电池的叙述不正确的是()A该电池不能在高温下工作B电池的负极反应为C6H12O66H2O24e=6CO224HC放电过程中，电子从正极区向负极区每转移1 mol，便有1 mol H从阳极室进入阴极室D微生物燃料电池具有高能量转换效率、原料广泛、操作条件温和、有生物相容性等优点，值得研究与推广解析：选C高温条件下微生物会死亡，电池不能正常工作，A正确；电池的负极上燃料发生氧化反应，即葡萄糖失电子生成CO2气体，B正确；放电过程中，电子从负极沿导线移向正极，C错误；结合题给条件分析，D正确。7(双选)(2019宿迁模拟)如图所示为镍锌可充电电池放电时电极发生物质转化的示意图，电池使用KOH 和K2Zn(OH)4为电解质溶液，下列关于该电池说法正确的是()A放电时溶液中的K移向负极B充电时阴极附近的pH会升高C放电时正极反应为HNiOOHe=Ni(OH)2D负极质量每减少6.5 g，溶液质量增加6.3 g解析：选BD根据题图中电子的移动方向可知，锌为负极，失去电子生成K2Zn(OH)4，NiOOH为正极，得到电子生成Ni(OH)2。原电池中阳离子向正极移动，故A错误；充电时阴极发生的电极反应是放电时负极的逆反应，反应后电极附近的pH会升高，故B正确；放电时NiOOH为正极，得到电子生成Ni(OH)2，电解质溶液显碱性，正极反应为NiOOHeH2O=Ni(OH)2OH，故C错误；负极质量每减少6.5 g，即0.1 mol锌，转移0.2 mol电子，正极上0.2 mol NiOOH转化为0.2 mol Ni(OH)2，质量增加0.2 g，溶液质量增加6.5 g0.2 g6.3 g，故D正确。8.(2019苏州模拟)如图所示为新型的甲酸/铁离子燃料电池，具有原料安全、质子电导率高、能量密度高的特点，适合应用在规模化的供电场所。电池外壳采用聚四氯乙烯板，石墨作电极，在M端加注甲酸钠和氢氧化钠的混合液，在N端加注氯化铁和氯化钠的混合液。下列说法错误的是()A放电时，N端是正极BM端的电极反应式为HCOOOH2e=CO2H2OC电池放电后，N端的Fe2通氯气后转化为Fe3，实现电解质溶液的循环利用D采用多孔纳米电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积，有利于扩散至催化层解析：选BA项，正极发生还原反应，Fe3得到电子生成Fe2，N端是正极，正确；B项，M端的电极反应式为HCOO3OH2e=CO2H2O，错误；C项，电池放电后，N端的Fe2通氯气后，氯气具有氧化性能氧化Fe2转化为Fe3，Fe3在正极得到电子发生还原反应，实现电解质溶液的循环利用，正确；D项，反应物接触面积越大，反应速率越快，所以采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积，并有利于氧气扩散至电极表面，从而提高反应速率，正确。9某传感器工作原理如图所示。利用该传感器可以测定空气中NO、CO、NH3、SO2等有害气体的含量。下列说法正确的是()A若M为熔融KOH，X为NH3，Y为N2，则负极的电极反应式为2NH36e=N26HB若M是含O2的固体电解质，X为NO，则正极的电极反应式为O24e=2O2C传感器工作中，电子由Pt()极经电流仪传到Pt()极D若X为CO，M为KOH溶液，则电池总反应为2COO2=2CO2解析：选B由于M是熔融的KOH，即使放电生成H也会与OH反应生成水，所以负极的电极反应式为2NH36e6OH=N26H2O，A项错误；若M是含O2的固体电解质，则负极的电极反应式为2NO4e2O2=2NO2，正极的电极反应式为O24e=2O2，B项正确；题述装置属于原电池，Pt()极为正极，Pt()极为负极，电子由负极经外电路流向正极，C项错误；若X为CO，M为KOH溶液，则负极的电极反应式为CO2e4OH=CO2H2O，电池总反应为2CO4KOHO2=2K2CO32H2O，D项错误。10最近我国科学家发明 “可充电钠二氧化碳电池”(如图)，放电时电池总反应为4Na3CO2=2Na2CO3C。下列说法错误的是()A充电时，钠箔与外接电源的负极相连B电池工作温度可能在200 以上C放电时，Na向正极移动D放电时，正极的电极反应为4Na3CO24e=2Na2CO3C解析：选B由放电时的电池反应式可知，钠箔作负极，故充电时作阴极，与电源的负极相连，A正确；四甘醇、二甲醚都易挥发，钠的熔点低，故电池工作的温度不能太高，B错误；放电时阳离子向正极移动，C正确；放电时正极上CO2得电子生成C，D正确。11.如图所示，是原电池的装置图。请回答：(1)若C为稀H2SO4溶液，电流计指针发生偏转，B电极材料为Fe且作负极，则A电极上发生的电极反应式为_；反应进行一段时间后溶液C的pH将_(填“升高”“降低”或“基本不变”)。(2)若需将反应：Cu2Fe3=Cu22Fe2设计成如图所示的原电池装置，则A(负极)极材料为_，B(正极)极材料为_，溶液C为_。(3)若C为CuCl2溶液，Zn是_极，Cu极发生_反应，电极反应式为_。反应过程溶液中c(Cu2)_(填“变大”“变小”或“不变”)。解析：(1)铁作负极，则该原电池反应是铁与稀硫酸置换H2的反应，所以正极反应是H得电子生成H2，电极反应式为2H2e=H2；溶液中H放电，导致溶液中H浓度减小，pH升高。(2)Cu2Fe3=Cu22Fe2设计成如题图所示的原电池装置，根据方程式中物质发生的反应类型判断，Cu发生氧化反应，作原电池的负极，所以A材料是Cu，B极材料是比Cu不活泼的导电物质如石墨、Ag等即可。溶液C中含有Fe3，如FeCl3溶液。(3)Zn比较活泼，在原电池中作负极，Cu作正极，正极发生还原反应，Cu2在正极得到电子变成Cu，电极反应为Cu22e=Cu，Cu2发生了反应，则c(Cu2)变小。答案：(1)2H2e=H2升高(2)Cu石墨(其他合理答案也可)FeCl3溶液(3)负还原Cu22e=Cu变小12.氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。如图为电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，吸附气体的能力强，性质稳定。请回答：(1)氢氧燃料电池的能量转化的主要形式是_，在导线中电子移动方向为_(用a、b表示)。(2)负极反应式为_。(3)电极表面镀铂粉的原因为_。(4)该电池工作时，H2和O2连续由外部供给，电池可连续不断提供电能。因此，大量安全储氢是关键技术之一，金属锂是一种重要的储氢材料，吸氢和放氢原理如下：.2LiH22LiH.LiHH2O=LiOHH2反应中的还原剂是_，反应中的氧化剂是_。已知LiH固体密度为0.82 gcm3。用锂吸收224 L(标准状况)H2，生成的LiH体积与被吸收的H2体积比为_。由生成的LiH与H2O作用放出的H2用作电池燃料，若能量转化率为80%，则导线中通过电子的物质的量为_mol。解析：(1)电池的能量转化形式为化学能转化成电能。总反应为2H2O2=2H2O，其中H2氢元素从零价升至1价，失去电子，即电子从a流向b。(2)负极为失去电子的一极，即H2失电子生成H，由于溶液是碱性的，故电极反应式左右应各加上OH。(3)铂粉的接触面积大，可以加快反应速率。(4)中Li从零价升至1价，作还原剂。H2O中的H从1价降至H2中的零价，作氧化剂。由反应，当吸收10 mol H2时，则生成20 mol LiH，V L192.68103 L，则8.60104。20 mol LiH可生成20 mol H2，实际参加反应的H2为2080%16 mol,1 mol H2转化成1 mol H2O，转移2 mol电子，所以16 mol H2可转移32 mol电子。答案：(1)由化学能转变为电能由a到b(2)2H24OH4e=4H2O或H22OH2e=2H2O(3)增大电极单位面积吸附H2、O2的分子数，加快电极反应速率(4)LiH2O11 163或8.601043213(1)Fe和KClO4反应放出的热量，能为熔融盐电池提供550660 的温度，使低熔点盐熔化导电，从而激活电池，这类电池称为热电池。Li/FeS2热电池工作时，Li转变为硫化锂，FeS2转变为铁，该电池工作时，电池总反应式为_。(2)锂离子电池的应用很广，其正极材料可再生利用。某锂离子电池正极材料有钴酸锂(LiCoO2)、导电剂乙炔黑和铝箔等。充电时，该锂离子电池负极发生的反应为6CxLixe=LixC6。充放电过程中，发生LiCoO2与Li1xCoO2之间的转化，写出放电时电池反应方程式_。(3)与MnO2Zn电池类似，K2FeO4Zn也可以组成碱性电池，K2FeO4在电池中作为正极材料，其电极反应式为_，该电池总反应的离子方程式为_。(4)CO与H2反应可用于制备CH3OH，CH3OH可作为燃料使用，用CH3OH和O2组合形成的质子交换膜燃料电池的结构示意图如图：电池总反应为2CH3OH3O2=2CO24H2O，则c电极是_(填“正极”或“负极”)，c电极的反应方程式为_。若线路中转移2 mol电子，则上述CH3OH燃料电池消耗的O2在标准状况下的体积为_ L。解析：(1)依据题意可知，反应物为FeS2、Li，生成物为Fe、Li2S，反应的化学方程式为FeS24Li=Fe2Li2S。(2)由充电时阴极(题目中锂离子电池的负极)的电极反应式知，放电时LixC6是反应物、Li是生成物，锂的价态升高，故另一反应物中钴的价态降低，由此知该反应物是Li1xCoO2，相应的反应方程式为LixC6Li1xCoO2=LiCoO26C。(3)根据题意可写出题给原电池的负极反应式为Zn2e2OH=Zn(OH)2，总反应式为3Zn2FeO8H2O=3Zn(OH)22Fe(OH)34OH。用总反应式减去负极反应式可得正极反应式为FeO3e4H2O=Fe(OH)35OH。(4)根据图中的电子流向知c是负极，甲醇发生氧化反应：CH3OH6eH2O=CO26H，线路中转移2 mol电子时消耗氧气0.5 mol，标准状况下的体积为11.2 L。答案：(1)FeS24Li=Fe2Li2S(2)Li1xCoO2LixC6=LiCoO26C(3)FeO3e4H2O=Fe(OH)35OH3Zn2FeO8H2O=3Zn(OH)22Fe(OH)34OH(4)负极CH3OH6eH2O=CO26H11.2