高考化学 热点题型和提分秘籍 专题6_2 原电池 化学电源（含解析）

专题6.2 原电池 化学电源1.了解原电池的工作原理。2.能写出电极反应式和电池反应方程式。3.了解常见化学电源的种类及其工作原理。 热点题型一 原电池的工作原理及其应用 例1、下列有关原电池的说法中正确的是() A.在内电路中，电子由正极流向负极 B.在原电池中，一定是相对较活泼的金属作负极，不活泼的金属作正极 C.原电池工作时，正极表面一定有气泡产生 D.原电池工作时，可能会伴随着热能变化 【答案】D【提分秘籍】正、负极的判断方法： 【举一反三】 如图是由锌、铜和稀硫酸组成的原电池，下列叙述不正确的是()A.溶液中的H向Zn电极移动 B.外电路中电流方向为CuZn C.负极上的电极反应：Zn2e=Zn2 D.若有1 mol电子流过导线，则Cu电极上产生的H2的体积为11.2 L(标准状况) 【答案】A 热点题型二 常见化学电源 例2、右图所示是一种酸性燃料电池酒精检测仪，具有自动吹气流量侦测与控制的功能，非常适合进行现场酒精检测。下列说法不正确的是()A.电流由O2所在的铂电极流出 B.O2所在的铂电极处发生还原反应 C.该电池的负极反应式为：CH3CH2OH3H2O12e=2CO212H D.微处理器通过检测电流大小而计算出被测气体中酒精的含量 【答案】C 【提分秘籍】电极反应式书写的三个步骤 【举一反三】 如图为镁次氯酸盐燃料电池的工作原理图，下列有关说法不正确的是()A放电过程中OH移向正极B电池的总反应式为MgClOH2O=Mg(OH)2ClC镁电池中镁为负极，发生氧化反应D镁过氧化氢燃料电池，酸性电解质中正极反应为：H2O22H2e=2H2O【答案】A【解析】根据图像判断反应过程，判断正、负极，正确书写电极反应式。镁次氯酸盐燃料电池，镁作负极失电子，产物由电解质溶液决定，若为酸性溶液，则生成Mg2，若为碱性溶液，则生成Mg(OH)2。ClO在正极反应，由图可知有Cl和OH生成，OH向负极移动，生成Mg(OH)2。热点题型三 可逆电池例3如图是在航天用高压氢镍电池基础上发展起来的一种金属氢化物镍电池(MHNi碱性电池)。下列有关说法不正确的是()A.放电时正极反应为：NiOOHH2Oe=Ni(OH)2OH B.放电时负极反应为：MHOHe=H2OM C.充电时氢氧根离子移向阳极，要参与电极反应 D.充电时电池的正极连接直流电源的正极，得到电子发生还原反应 【答案】D 【提分秘籍】电池充放电时电极的判断方法：电池充电的实质就是放电时发生变化再复原的过程。如铅蓄电池：PbPbO22H2SO42PbSO42H2O【举一反三】 铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应为：FeNi2O33H2O=Fe(OH)22Ni(OH)2，下列有关该电池的说法不正确的是()A.电池的电解液为碱性溶液，正极为Ni2O3，负极为Fe B.电池放电时，负极反应为Fe2OH2e=Fe(OH)2 C.电池充电过程中，阴极附近溶液的pH降低 D.电池充电时，阳极反应为2Ni(OH)22OH2e=Ni2O33H2O 【答案】C 热点题型四 盐桥电池例4、已知反应Cu(s)2Ag(aq)=Cu2(aq)2Ag(s)为自发进行的氧化还原反应，将其设计成如图所示的原电池。下列说法中正确的是()A.铜电极是正极，其电极反应为Cu2e=Cu2 B.银电极上发生还原反应，电极质量增加 C.当铜电极质量减少0.64 g时，电解质溶液中有0.02 mol 电子通过 D.外电路中电子由银电极流向铜电极 【答案】B 【解析】在该原电池中，Cu电极为负极，A错误；银电极为正极，发生还原反应，电极反应为Age=Ag，电极质量增加，B正确；电解质溶液中没有电子通过，C错误；外电路中电子由负极流向正极，即由铜电极流向银电极，D错误。 【提分秘籍】盐桥电池的两大特点 1.盐桥的作用：连接内电路，形成闭合回路，平衡电荷，使原电池不断产生电流，避免断路时发生化学腐蚀(隔离作用)。 2.盐桥中有关电极的判断：同原电池电极的判断一致，还原剂在负极区，而氧化剂在正极区。对于活泼金属和不活泼金属，则活泼金属作负极，不活泼金属作正极；对于金属与非金属，则是金属作负极，非金属作正极；对于还原性不同的物质，则是还原性强的作负极，还原性弱的作正极。【举一反三】 根据下图，下列判断中正确的是() A.烧杯a中的溶液pH降低 B.烧杯b中发生氧化反应 C.烧杯a中发生的反应为2H2e=H2 D.烧杯b中发生的反应为2Cl2e=Cl2 【答案】B 1【2016年高考北京卷】用石墨电极完成下列电解实验。实验一实验二装置现象a、d处试纸变蓝；b处变红，局部褪色；c处无明显变化两个石墨电极附近有气泡产生；n处有气泡产生；下列对实验现象的解释或推测不合理的是（ ）Aa、d处：2H2O+2e-=H2+2OH-Bb处：2Cl-2e-=Cl2Cc处发生了反应：Fe-2e-=Fe2+D根据实验一的原理，实验二中m处能析出铜【答案】B2【2016年高考上海卷】图1是铜锌原电池示意图。图2中，x轴表示实验时流入正极的电子的物质的量，y轴表示（ ）A铜棒的质量 Bc(Zn2+)Cc(H+) Dc(SO42-)【答案】C【解析】该装置构成原电池，Zn是负极，Cu是正极。在正极Cu上溶液中的H+获得电子变为氢气，Cu棒的质量不变，A错误；由于Zn是负极，不断发生反应Zn-2e-=Zn2+，所以溶液中c(Zn2+)增大，B错误；由于反应不断消耗H+，所以溶液的c(H+)逐渐降低，C正确；SO42-不参加反应，其浓度不变，D错误。3【2016年高考四川卷】某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池。放电时电池的总反应为：Li1-xCoO2+LixC6=LiCoO2+ C6(xMNE BENMPCPNME DEPMN【答案】A【解析】由知，金属还原性：MN；M、P用导线连接放入硫酸氢钠溶液中，M表面有大量气泡逸出，说明M作原电池的正极，故金属还原性：PM；N、E构成的原电池中，N作负极，故金属还原性：NE。2如图是课外活动小组设计的用化学电源使LED灯发光的装置。下列说法错误的是()A铜片表面有气泡生成B装置中存在“化学能电能光能”的转换C如果将硫酸换成柠檬汁，导线中不会有电子流动D如果将锌片换成铁片，电路中的电流方向不变【答案】C3可用于电动汽车的铝空气燃料电池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解质溶液，铝合金为负极，空气电极为正极。下列说法正确的是()A以NaCl溶液或NaOH溶液为电解质溶液时，正极反应都为O22H2O4e=4OHB以NaOH溶液为电解质溶液时，负极反应为Al3OH3e=Al(OH)3C以NaOH溶液为电解质溶液时，电池在工作过程中电解质溶液的pH保持不变D电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极【答案】A4根据右图，下列判断中正确的是()A烧杯a中的溶液pH降低B烧杯b中发生氧化反应C烧杯a中发生的反应为2H2e=H2D烧杯b中发生的反应为2Cl2e=Cl2【答案】B【解析】Zn比Fe活泼，所以Zn作负极，发生氧化反应，电极反应式为Zn2e=Zn2；Fe作正极，氧气在该电极上发生还原反应，电极反应式为2H2OO24e=4OH，反应后溶液pH升高。5某小组为研究原电池原理，设计如图装置，下列叙述正确的是()A若X为Fe，Y为Cu，铁为正极B若X为Fe，Y为Cu，电子由铜片流向铁片C若X为Fe，Y为C，碳棒上有红色固体析出D若X为Cu，Y为Zn，锌片发生还原反应【答案】C【解析】Fe比Cu活泼，Fe作负极，电子从Fe流向Cu，故A、B两项错误；若X为Fe，Y为C，电解质溶液为硫酸铜，则正极C上析出Cu，故C正确；Zn比Cu活泼，Zn作负极发生氧化反应，故D错误。6某兴趣小组同学利用氧化还原反应：2KMnO410FeSO48H2SO4=2MnSO45Fe2(SO4)3K2SO48H2O设计如下原电池，盐桥中装有饱和K2SO4溶液。下列说法正确的是()Ab电极上发生还原反应B外电路电子的流向是从a到bC电池工作时，盐桥中的SO移向甲烧杯Da电极上发生的反应为MnO8H5e=Mn24H2O【答案】D7一种微生物燃料电池的结构示意图如右所示，关于该电池的叙述正确的是()A电池工作时，电子由a流向bB微生物所在电极区放电时发生还原反应C放电过程中，H从正极区移向负极区D正极反应式为MnO24H2e=Mn22H2O【答案】D【解析】因为右侧产生CO2，说明微生物所在的电极区Cm(H2O)n失电子生成CO2，所以电池工作时电子由b经外电路流向a极，A项错误；微生物所在电极区放电时发生氧化反应，B项错误；放电时阳离子向正极移动，C项错误；放电时正极发生还原反应，D项正确。8电化学气敏传感器可用于监测环境中NH3的含量，其工作原理示意图如右。下列说法不正确的是()AO2在电极b上发生还原反应B溶液中OH向电极a移动C反应消耗的NH3与O2的物质的量之比为45D负极的电极反应式为2NH36e6OH=N26H2O【答案】C 9利用反应6NO28NH3=7N212H2O构成电池的装置如图所示。此方法既能实现有效清除氮氧化物的排放，减轻环境污染，又能充分利用化学能。下列说法正确的是()A电流从左侧电极经过负载后流向右侧电极B为使电池持续放电，离子交换膜需选用阴离子交换膜C电极A极反应式为2NH36e=N26HD当有4.48 L NO2被处理时，转移电子数为0.8NA【答案】B【解析】该反应中，二氧化氮中N元素化合价由4价变为0价、氨气中N元素化合价由3价变为0价，所以通入二氧化氮的电极是正极、通入氨气的电极是负极，放电时，电流从正极沿导线流向负极，所以电流从右侧电极经过负载后流向左侧电极，故A错误；原电池工作时，阴离子向负极移动，为使电池持续放电，离子交换膜需选用阴离子交换膜，防止二氧化氮反应生成硝酸盐和亚硝酸盐，导致原电池不能正常工作，故B正确；电解质溶液呈碱性，则负极电极方程式为2NH36e6OH=N26H2O，故C错误；气体摩尔体积受温度和压强影响，温度和压强未知导致气体摩尔体积未知，所以无法计算，故D错误。10液流电池是一种新的蓄电池，是利用正负极电解液分开，各自循环的一种高性能蓄电池，具有容量高、使用领域(环境)广、循环使用寿命长的特点。如图是一种锌溴液流电池，电解液为溴化锌的水溶液。下列说法正确的是()A充电时阳极的电极反应式：Zn2e=Zn2B充电时电极a为外接电源的负极C放电时Br向右侧电极移动D放电时左右两侧电解质储罐中的离子总浓度均增大【答案】D11(1)事实证明，能设计成原电池的反应通常是放热反应，下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是_(填字母，下同)。aC(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)H0b2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H0cNaOH(aq)HCl(aq)=NaCl(aq)H2O(l)H0若以KOH溶液为电解质溶液，依据所选反应设计一个原电池，其正极的电极反应为_。 (2)某同学用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥(装有琼脂KNO3的U形管)设计成一个原电池，如图所示，下列判断中正确的是_。a实验过程中，左侧烧杯中NO浓度不变b实验过程中取出盐桥，原电池能继续工作c若开始时用U形铜代替盐桥，装置中无电流产生d若开始时用U形铜代替盐桥，U形铜的质量不变【答案】(1)bO22H2O4e=4OH(2)d12如图所示，是原电池的装置图。请回答：(1)若C为稀H2SO4溶液，电流表指针发生偏转，B电极材料为Fe且做负极，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设计成如上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，电极反应为_。反应过程溶液中c(Cu2)_(填“变大”“变小”或“不变”)。(4)CO与H2反应还可制备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下：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在标况下的体积为_ L。【答案】(1)2H2e=H2升高(2)Cu石墨FeCl3溶液(3)负极还原Cu22e=Cu变小(4)负CH3OH6eH2O=CO26H11.213某实验小组同学对电化学原理进行了一系列探究活动。(1)如图为某实验小组依据氧化还原反应：(用离子方程式表示)_设计的原电池装置，反应前，电极质量相等，一段时间后，两电极质量相差12 g，导线中通过_mol电子。(2)其他条件不变，若将CuCl2溶液换为NH4Cl溶液，石墨电极反应式为_，这是由于NH4Cl溶液显_(填“酸性”“碱性”或“中性”)，用离子方程式表示溶液显此性的原因_，用吸管吸出铁片附近溶液少许置于试管中，向其中滴加少量新制饱和氯水，写出发生反应的离子方程式：_，然后滴加几滴硫氰化钾溶液，溶液变红，继续滴加过量新制饱和氯水，颜色褪去，同学们对此做了多种假设，某同学的假设是：“溶液中的3价铁被氧化为更高的价态。”如果3价铁被氧化为FeO，试写出该反应的离子方程式：_。(3)如图其他条件不变，若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n型，如图所示。一段时间后，在甲装置铜丝附近滴加酚酞溶液，现象是_，电极反应为_；乙装置中石墨(1)为_极(填“正”“负”“阴”或“阳”)，乙装置中与铜丝相连石墨电极上发生的反应式为_，产物常用_检验，反应的离子方程式为_。【答案】(1)FeCu2=Fe2Cu0.2(2)2H2e=H2酸性NHH2ONH3H2OH2Fe2Cl2=2Fe32Cl2Fe33Cl28H2O=2FeO6Cl16H(3)溶液变红O22H2O4e=4OH阴2Cl2e=Cl2湿润淀粉KI试纸Cl22I=2ClI2