（通用版）高考化学一轮复习 第六章 化学反应与能量 第20讲 原电池化学电源知能演练轻松闯关-人教版高三化学试题

第20讲 原电池化学电源1原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法中不正确的是()A由Al、Cu、稀H2SO4组成的原电池，负极反应式为Al3e=Al3B由Mg、Al、NaOH溶液组成的原电池，负极反应式为Al3e4OH=AlO2H2OC由Fe、Cu、FeCl3溶液组成的原电池，负极反应式为Cu2e=Cu2D由Al、Cu、浓硝酸组成的原电池，负极反应式为Cu2e=Cu2导学号32390243解析：选C。由Fe、Cu、FeCl3溶液组成的原电池，负极材料是Fe，反应式为Fe2e=Fe2，C错。2铅酸蓄电池是目前应用普遍的化学电池，新型液流式铅酸蓄电池以可溶的甲基磺酸铅为电解质，电池总反应：PbPbO24H2Pb22H2O下列有关说法不正确的是()A放电时，蓄电池由化学能转化为电能B充放电时，溶液的导电能力变化不大C放电时的负极反应式为Pb2e=Pb2D充电时的阳极反应式为Pb24OH2e=PbO22H2O导学号32390244解析：选D。放电时电极反应式为负极：Pb2e=Pb2正极：PbO22e4H=Pb22H2O充电时电极反应式为阴极：Pb22e=Pb阳极：Pb22H2O2e=PbO24H放电时消耗4个H，而产生2个Pb2，充电时，消耗2个Pb2，但产生4个H，所以充放电时，溶液的导电能力变化不大，B正确，D错误。3(2015高考天津卷)锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是() A铜电极上发生氧化反应B电池工作一段时间后，甲池的c(SO4)减小C电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加D阴、阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡导学号32390245解析：选C。A.Cu作正极，电极上发生还原反应，错误；B.电池工作过程中，SO4不参加电极反应，故甲池的c(SO4)基本不变；C.电池工作时，甲池反应为Zn2e=Zn2，乙池反应为Cu22e=Cu，甲池中Zn2会通过阳离子交换膜进入乙池，以维持溶液中电荷平衡，由电极反应式可知，乙池中每有64 g Cu析出，则进入乙池的Zn2为65 g，溶液总质量略有增加，正确；D.由题干信息可知，阴离子不能通过阳离子交换膜。4(2016浙江宁波高三十校联考)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将不变导学号32390246解析：选D。该碱性燃料电池的总反应方程式为N2H4O2=N22H2O，N2H4中N化合价升高发生氧化反应，则通入N2H4的一极为负极，A项正确；每生成1 mol N2转移电子4 mol，B项正确；碱性条件下O2放电结合水电离产生的H生成OH，电极反应为O22H2O4e=4OH，C项正确；从总反应可知放电过程生成H2O，KOH溶液浓度降低，pH减小，D项错误。5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导学号32390247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。6锂空气电池作为新一代大容量电池而备受瞩目，其工作原理如图所示。下列有关锂空气电池的说法不正确的是() A随着电极反应的不断进行，正极附近的电解液pH不断升高B若把碱性电解液换成固体氧化物电解质，则正极会因为生成Li2O而引起碳孔堵塞，不利于正极空气的吸附C放电时，当有22.4 L O2(标准状况下)被还原时，溶液中有4 mol Li从左槽移动到右槽D锂空气电池又称作“锂燃料电池”，其总反应方程式为4LiO2=2Li2O导学号32390248解析：选D。电极反应式为负极：4Li4e=4Li正极：O24e2H2O=4OHA项，根据正极反应可以判断该项正确；B项，固体氧化物能传导O2，然后和负极生成的Li反应生成Li2O而造成堵塞，正确；C项，根据两个电极反应式可以判断该项正确；D项应为4LiO22H2O=4LiOH。7(2015高考江苏卷)一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意图如下。下列有关该电池的说法正确的是()A反应CH4H2O3H2CO，每消耗1 mol CH4转移12 mol电子B电极A上H2参与的电极反应为：H22OH2e=2H2OC电池工作时，CO向电极B移动D电极B上发生的电极反应为：O22CO24e=2CO导学号32390249解析：选D。A选项，甲烷中的C为4价，一氧化碳中的C为2价，每个碳原子失去6个电子，因此每消耗1 mol甲烷失去6 mol电子，所以错误；B选项，熔融盐中没有氢氧根离子，因此氢氧根离子不能参与电极反应，电极反应式应为H2CO2CO4e=3CO2H2O，所以错误；C选项，碳酸根离子应向负极移动，即向电极A移动，所以错误；D选项，电极B上氧气和二氧化碳得电子生成碳酸根离子，所以正确。8(2014高考福建卷)某原电池装置如图所示，电池总反应为2AgCl2=2AgCl。下列说法正确的是()A.正极反应为AgCle=AgClB.放电时，交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成C.若用NaCl溶液代替盐酸，则电池总反应随之改变D.当电路中转移0.01 mol e时，交换膜左侧溶液中约减少0.02 mol离子导学号32390250解析：选D。根据电池总反应可以看出Cl2得电子，Ag失电子，所以在原电池中Cl2在正极上发生还原反应，Ag在负极上发生氧化反应。正极反应为Cl22e=2Cl，A项错误；因为电解质溶液为盐酸，所以负极上Ag失电子生成的Ag随即与附近的Cl反应，B项错误；用氯化钠代替盐酸后，电极反应不发生改变，C项错误；当电路中转移0.01 mol e时，负极生成0.01 mol Ag，由于AgCl=AgCl，所以消耗0.01 mol Cl，由于电荷守恒，同时有0.01 mol H通过阳离子交换膜转移至右侧，D项正确。9热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。一种热激活电池的基本结构如图所示，其中作为电解质的无水LiClKCl混合物受热熔融后，电池即可瞬间输出电能。该电池总反应为PbSO42LiClCa=CaCl2Li2SO4Pb。下列有关说法正确的是() A正极反应式：Ca2Cl2e=CaCl2B放电过程中，Li向负极移动C每转移0.1 mol电子，理论上生成20.7 g PbD常温时，在正负极间接上电流表或检流计，指针不偏转导学号32390251解析：选D。仔细分析题给信息，结合原电池工作原理进行分析判断。A.分析电池总反应，Ca在反应中失电子，所以Ca应作负极；PbSO4中的Pb2得电子生成单质铅，所以正极反应物应是PbSO4，所以A项错误。B.放电过程中，负极失电子，电子通过导线流向正极，所以正极表面聚集大量电子，能够吸引电解质中的阳离子向正极移动，所以B项错误。C.根据方程式知，每转移0.1 mol电子，生成0.05 mol铅，其质量为10.35 g，所以C项错误。D.根据题给信息，该电池为热激活电池，常温下，无水LiClKCl为固态，没有自由移动的离子，该装置不能形成闭合回路，处于非工作状态，所以没有电流产生，即电流表或检流计的指针不会发生偏转。10(1)(2014高考海南卷节选)锂锰电池的体积小、性能优良，是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示，其中电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li通过电解质迁移入MnO2晶格中，生成LiMnO2。回答下列问题：外电路的电流方向是由_极流向_极。(填字母)电池正极反应式为_。(2)通过NOx传感器可监测NOx的含量，其工作原理示意图如下：Pt电极上发生的是_反应(填“氧化”或“还原”)。写出NiO电极的电极反应式：_。导学号32390252解析：(1)可由题意叙述中Li的迁移方向判断电流方向，在电池内部，电流从负极流向正极，可知MnO2晶格为正极，故外电路电流方向由b向a。题中叙述Li迁移入MnO2晶格中，生成LiMnO2，可知Mn元素化合价降低1，得电子数为1，晶格生成物LiMnO2不能拆成离子形式，故正极反应式为MnO2eLi=LiMnO2。(2)由图示可知原电池发生反应为2NOO2=2NO2，NO为还原剂，O2为氧化剂，O2在Pt电极得电子发生还原反应：O24e=2O2。NO在NiO电极上失电子发生氧化反应：NOO22e=NO2。答案：(1)baMnO2eLi=LiMnO2(2)还原NOO22e=NO211(1)铁是用途最广的金属材料之一，但生铁易生锈。请讨论电化学实验中有关铁的性质。某原电池装置如图所示，上图右侧烧杯中的电极反应式为_，左侧烧杯中的c(Cl)_(填“增大”“减小”或“不变”)。已知下图甲、乙两池的总反应式均为FeH2SO4=FeSO4H2，且在同侧电极(指均在“左电极”或“右电极”)产生H2。请在两池上标出电极材料(填“Fe”或“C”)。(2)用高铁()酸盐设计的高铁()电池是一种新型可充电电池，电解质溶液为KOH溶液，放电时的总反应为3Zn2K2FeO48H2O=3Zn(OH)22Fe(OH)34KOH。写出正极反应式：_。用高铁()电池作电源，以Fe作阳极，以Cu作阴极，对足量KOH溶液进行电解，当电池中有0.2 mol K2FeO4反应时，则在电解池中生成H2_ L(标准状况)。导学号32390253解析：(1)原电池反应中Fe作负极，石墨棒作正极，右侧烧杯中电极反应式为2H2e=H2。由于平衡电荷的需要，盐桥中的Cl向负极迁移，故NaCl溶液中c(Cl)增大。装置乙是电解装置，阴极(右侧)产生H2，同时根据电池的总反应式可知Fe只能作阳极(左侧)。由已知条件知，在装置甲中，Fe作原电池的负极，在左侧，C作原电池的正极，在右侧。(2)以转移的电子数为桥梁建立K2FeO4和H2的物质的量的关系：2K2FeO43H2，由此可知生成H2 0.3 mol，在标准状况下的体积为6.72 L。答案：(1)2H2e=H2增大甲池中：左Fe，右C，乙池中：左Fe，右C(2)FeO4H2O3e=Fe(OH)35OH6.7212某研究性学习小组根据反应2KMnO410FeSO48H2SO4=2MnSO45Fe2(SO4)3K2SO48H2O设计如下原电池，其中甲、乙两烧杯中各物质的物质的量浓度均为1 molL1，溶液的体积均为200 mL，盐桥中装有饱和K2SO4溶液。 回答下列问题：(1)此原电池的正极是石墨_(填“a”或“b”)，发生_反应。(2)电池工作时，盐桥中的SO移向_(填“甲”或“乙”)烧杯。(3)两烧杯中的电极反应式分别为甲_；乙_。(4)若不考虑溶液的体积变化，MnSO4浓度变为1.5 molL1，则反应中转移的电子为_ mol。导学号32390254解析：(1)根据题目提供的总反应方程式可知，KMnO4作氧化剂，发生还原反应，故石墨a是正极。(2)电池工作时，SO向负极移动，即向乙烧杯移动。(3)甲烧杯中的电极反应式为MnO5e8H=Mn24H2O；乙烧杯中的电极反应式为5Fe25e=5Fe3。(4)溶液中的MnSO4浓度由1 molL1变为1.5 molL1，由于溶液的体积未变，则反应过程中生成的MnSO4的物质的量为0.5 molL10.2 L0.1 mol，转移的电子为0.1 mol50.5 mol。答案：(1)a还原(2)乙(3)MnO5e8H=Mn24H2O5Fe25e=5Fe3(4)0.513全钒液流电池是一种活性物质呈循环流动液态的电池，目前钒电池技术已经趋近成熟。下图是钒电池基本工作原理示意图： 请回答下列问题：(1)硫酸在电池技术和实验室中具有广泛的应用，在传统的铜锌原电池中，硫酸是_，实验室中配制硫酸亚铁时需要加入少量硫酸，硫酸的作用是_。(2)钒电池是以溶解于一定浓度硫酸溶液中的不同价态的钒离子(V2、V3、VO2、VO)为正极和负极电极反应的活性物质，电池总反应为VO2V3H2OV2VO2H。放电时的正极反应式为_，充电时的阴极反应式为_。放电过程中，电解液的pH_(填“升高”“降低”或“不变”)。(3)钒电池基本工作原理示意图中“正极电解液”可能是_(填字母)。aVO、VO2混合液 bV3、V2混合液cVO溶液 dVO2溶液eV3溶液 fV2溶液(4)能够通过钒电池基本工作原理示意图中“隔膜”的离子是_。导学号32390255解析：(1)传统的铜锌原电池中，锌与酸反应生成氢气，故硫酸为电解质溶液；硫酸亚铁容易水解，且水解显酸性，加入少量硫酸，可以抑制其水解变质。(2)正极反应是还原反应，由电池总反应可知放电时的正极反应为VO2He=VO2H2O；充电时，阴极反应为还原反应，故为V3得电子生成V2的反应。(3)充电时阳极反应式为VO2H2Oe=VO2H，故充电完毕的正极电解液为VO溶液，而放电完毕的正极电解液为VO2溶液，故正极电解液可能是选项a、c、d。(4)充电和放电过程中，正极电解液与负极电解液不能混合，起平衡电荷作用的是加入的酸，故H可以通过隔膜。答案：(1)电解质溶液抑制硫酸亚铁的水解(2)VO2He=VO2H2OV3e=V2升高(3)acd(4)H