高考化学总复习 配餐作业19 原电池 化学电源

原电池 化学电源A组全员必做题1.各式各样电池的迅速发展是化学对人类的一项重大贡献。下列有关电池的叙述正确的是()A手机上用的锂离子电池属于一次电池B锌锰干电池中，锌电极是负极C氢氧燃料电池工作时氢气在负极上被还原D太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅解析：手机上的电池可以充电，属于二次电池；锌锰干电池中锌失去电子生成Zn2，故作为负极；氢氧燃料电池工作时氢气在负极被氧化；太阳能电池的主要材料为硅。故A、C、D项错误，B项正确。答案：B2如图，在盛有稀硫酸的烧杯中放入用导线连接的电极X、Y，外电路中电子流向如图所示，关于该装置的下列说法正确的是()A外电路的电流方向为X外电路YB若两电极分别为铁和碳棒，则X为碳棒，Y为铁CX极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应D若两电极都是金属，则它们的活动性顺序为XY解析：外电路电子流向为X外电路Y，电流方向与其相反，A项错误；X极失电子，作负极，X极发生的是氧化反应，Y极发生的是还原反应，C项错误；若两电极分别为铁和碳棒，则Y为碳棒，X为铁，B项错误。答案：D3(2016河北三市联考)乙烷燃料电池的原理如图所示，下列说法正确的是()Aa为负极，电极反应式为CH3CH314e18OH=2CO12H2OB电子从a极经导线移向b极，再经溶液移向a极C电池工作一段时间后电解质溶液的pH增大D用该电池电解硫酸铜溶液(电解池的电极为惰性电极)，消耗氧气的物质的量与析出铜的物质的量之比为21解析：通入乙烷的a极为负极，乙烷失电子，A项正确；原电池中电子从负极经导线流向正极，但电子不进入溶液，B项错误；该电池的总反应为2CH3CH37O28OH=4CO10H2O，因为反应中消耗OH，所以电池工作一段时间后，电解质溶液的pH减小，C项错误；1mol O2参与反应转移4 mol电子，而1mol Cu2放电需要2 mol电子，所以消耗氧气的物质的量与析出铜的物质的量之比为12，D项错误。答案：A4有一种一面镀锌、一面镀二氧化锰的超薄纸质电池，在使用印刷与压层技术后，变成一张可任意裁剪大小的“电纸”，纸内的离子“流过”水和氧化锌组成的电解质溶液，电池总反应式为Zn2MnO2H2O=ZnO2MnOOH。下列说法不正确的是()A该电池的负极材料为锌B该电池反应中二氧化锰发生了还原反应C电池的正极反应式为MnO2H2Oe=MnOOHOHD当有0.1 mol锌溶解时，流经电解质溶液的电子数为1.2041023解析：锌为活泼金属，失去电子作负极，A项正确；二氧化锰得到了电子，发生还原反应，B项正确；因电池的负极反应式为Zn2OH2e=ZnOH2O，用总反应式减去负极反应式得出正极反应式为MnO2H2Oe=MnOOHOH，C项正确；电子只能经外电路流动，而不能在电解质溶液中流动，电解质溶液中应为阴、阳离子的定向移动，D项错误。答案：D5(2016山东济南)下列关于反应4Li2SOCl2=4LiClSSO2的叙述中，不正确的是()ASOCl2是氧化剂，Li是还原剂B2 mol SOCl2参加反应，共转移4 mol电子C将该反应设计成电池，SOCl2在正极发生反应D若将该反应设计成电池，可用稀硫酸作电解质溶液解析：SOCl2中S的化合价由4降低为0，Li的化合价升高1，A选项正确；由方程式可知2 mol SOCl2参加反应，一定有4 mol Li失4 mol电子，B选项正确；稀硫酸与Li会发生反应，D选项错误。答案：D6(2016北京延庆一模)LED产品的使用为城市增添色彩。下图是氢氧燃料电池驱动LED发光的一种装置示意图。下列有关叙述正确的是()Ab处通入H2B该装置将化学能最终转化为电能C通入H2的电极发生反应：2H24e=4HDa处为电池负极，发生氧化反应解析：由电子流向可知a为负极通入H2，发生氧化反应，b为正极通入O2，发生还原反应，A错误、D正确；该装置将化学能最终转化为光能，B错误；电解质为KOH溶液，所以电极反应式中不能含有H，C错误。答案：D7(2016石家庄高三调研检测)某锂离子二次电池装置如图所示，其放电时的总反应为Li1xCoO2LixC6=6CLiCoO2。下列说法正确的是()A石墨为正极B充电时，阳极质量不变C充电时，阴极反应式为xLixe=xLiD放电时，正极反应为xLiLi1xCoO2xe=LiCoO2解析：根据Li移动的方向，石墨作负极，A错误；充电时阳极LiCoO2失去电子质量发生变化，B错误；充电时，阴极要得电子，C错误。答案：D8(2016武汉高三调研)下列烧杯中盛放的都是稀硫酸，在铜上能产生气泡的是()A B C D解析：A选项是锌铜原电池，铜作正极，铜上氢离子放电生成氢气，有气泡产生，正确；B、C选项均能形成铜银原电池，铜比银活泼，铜作负极，铜上没有气泡产生，错误；D选项中没有形成闭合电路，错误。答案：A9(2016沈阳六校联考)综合如图判断，下列说法正确的是()A装置和装置中负极反应均是Fe2e=Fe2B装置和装置中正极反应均是O22H2O4e=4OHC装置和装置中盐桥中的阳离子均向右侧烧杯移动D放电过程中，装置左侧烧杯和装置右侧烧杯中溶液的pH均增大解析：装置中，由于Zn比Fe活泼，所以Zn作原电池的负极，电极反应式为Zn2e=Zn2；Fe作正极，电极反应式为O22H2O4e=4OH。由于正极有OH生成，因此溶液的pH增大。装置中，Fe作负极，电极反应式为Fe2e=Fe2；Cu作正极，电极反应式为2H2e=H2。正极由于不断消耗H，所以溶液的pH逐渐增大。据此可知A、B皆错，D项正确。在原电池的电解质溶液中，阳离子移向正极，所以C项错误。答案：D10(2016江西重点中学联考)以熔融Li2CO3和K2CO3为电解质，天然气经重整催化作用提供反应气的燃料电池如下图。下列说法正确的是()内重整碳酸盐燃料电池的原理图A以此电池为电源电解精炼铜，当有0.1 mol e转移时，有3.2 g铜溶解B若以甲烷为燃料气时负极反应式：CH45O28e=CO2H2OC该电池使用过程中需补充Li2CO3和K2CO3D空气极发生的电极反应式为O24e2CO2=2CO解析：因为电解精炼铜时，粗铜作阳极，粗铜中的Zn、Fe等活泼金属均失电子，所以溶解的铜小于0.05 mol，质量小于3.2 g，A错误；因为电解质中无O2，应以CO配平电荷，正确的负极反应式为CH44CO8e=5CO22H2O、正极反应式为O24e2CO2=2CO，电池反应式：CH42O2=CO22H2O，不需要补充Li2CO3和K2CO3，B、C错误，D正确。答案：D11(1)氢氧燃料电池汽车作为上海世博园中的交通工具之一，下列有关说法不正确的是_。A太阳光催化分解水制氢气比电解水制氢气更为科学B氢氧燃料电池作为汽车动力更能保护环境C以稀H2SO4、KOH为介质的氢氧燃料电池的负极电极反应式相同D以稀H2SO4、KOH为介质的氢氧燃料电池的总反应式相同(2)纯电动车采用了高效耐用的一种新型可充电电池，该电池的总反应式为：3Zn2K2FeO48H2O3Zn(OH)22Fe(OH)34KOH该电池放电时负极反应式为_。放电时每转移3 mol电子，正极有_ mol K2FeO4被还原。(3)锰酸锂离子电池在混合动力车等大型蓄电池应用领域占据主导地位。电池反应式为Li1xMnO4LixLiMnO4，下列有关说法不正确的是_。A放电时电池的正极反应式为：Li1xMnO4xLixe=LiMnO4B放电过程中，石墨没有得失电子C该电池也能在KOH溶液的环境中正常工作D充电时电池上标有“”的电极应与外接电源的负极相连解析：(1)选项A，电解获得H2消耗较多的能量，而在催化剂作用下利用太阳能来分解H2O获得H2更为科学；选项B，氢氧燃料电池中生成物为H2O，对环境无污染；选项C，以稀H2SO4为介质的电池负极反应式为：H22e=2H，以KOH为介质的电池负极反应式为：H22OH2e=2H2O；选项D，氢氧燃料电池的总反应式均为：2H2O2=2H2O。(2)放电时，在碱性条件下，负极反应式为：Zn2e2OH=Zn(OH)2。根据电池总反应式可知，2 mol K2FeO4被还原时有6 mol电子转移，所以放电时每转移3 mol电子，有1 mol K2FeO4被还原。(3)选项A，根据总反应式可知Li失去电子，电池负极反应式为：xLixe=xLi，由总反应式减去负极反应式可得放电时电池的正极反应式为：Li1xMnO4xLixe=LiMnO4；选项B，根据总反应式可判断石墨没有得失电子；选项C，Li能与KOH溶液中的H2O反应，导致电池无法正常工作；选项D，充电过程是放电的逆向过程，外接电源的负极提供的电子使原电池负极获得电子发生还原反应，所以标有“”的电极应与外接电源的负极相连。答案：(1)C(2)Zn2e2OH=Zn(OH)21(3)C12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。如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_(选填“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_(填选项字母)。aVO、VO2混合液BV3、V2混合液cVO溶液 DVO2溶液eV3溶液 f. V2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_。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acd。(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)HB组重点选做题13.(2015浙江五校联考)金属铬和氢气在工业上都有重要的用途。已知：铬能与稀硫酸反应，生成氢气和硫酸亚铬(CrSO4)。甲乙(1)铜、铬构成的原电池如图甲，其中盛稀硫酸的烧杯中的现象为_。盐桥中装的是饱和KCl琼脂溶液，下列关于此电池的说法正确的是_(填选项字母)。A盐桥的作用是使整个装置构成通路、保持溶液呈电中性，凡是有盐桥的原电池，盐桥中均可以用饱和KCl琼脂溶液B理论上1 mol Cr溶解，盐桥中将有2 mol Cl进入左池，2 mol K进入右池C此过程中H得电子，发生氧化反应D电子从铬极通过导线到铜极，又通过盐桥转移到左烧杯中(2)如果构成图乙电池，发现铜电极上不再有图甲的现象，铬电池上产生大量气泡，遇空气呈红棕色。写出正极的电极反应式：_。(3)某同学把已去掉氧化膜的铬片直接投入氯化铜溶液时，观察到了预料之外的现象：铬片表面上的铜没有紧密吸附在铬片的表面而是呈蓬松的海绵状；反应一段时间后有大量气泡逸出，且在一段时间内气泡越来越多，经点燃能发出爆鸣声，证明是氢气。请解释这两种现象的原因：_。解析：(1)铜由于铬能与稀硫酸反应，生成氢气和硫酸亚铬(CrSO4)，说明铬电极是负极，铜电极是正极，氢离子在正极放电，所以盛稀硫酸的烧杯中的现象为铜电极上有气泡产生。A项，盐桥的作用是使整个装置构成通路、保持溶液呈电中性，若电解质溶液中有与KCl发生反应的离子，如当电解质溶液是AgNO3溶液时，盐桥中的电解质溶液就不能用KCl琼脂溶液，错误；B项，理论上1 mol Cr溶解，Cr2e=Cr2，转移2 mol 电子，同时正极消耗2 mol H，2H2e=H2，根据溶液呈电中性可知，盐桥中将有2 mol Cl进入左池，2 mol K进入右池，正确；C项，此过程中H得电子，发生还原反应，错误；D项，电子不能在溶液中传递，溶液导电是通过离子的定向移动形成电流的，错误。(2)稀硝酸作电解液时，铬电极上产生大量气泡，遇空气呈红棕色，说明溶液中的硝酸根离子得到电子，产生NO，NO被氧化生成NO2，因此铜是负极，铬是正极，则正极的电极反应式为4HNO3e=NO2H2O。(3)Cr比铜活泼，既能与铜盐发生置换反应生成Cu，又能与酸反应生成氢气，由于Cu2水解使溶液呈酸性，铬与酸性溶液反应生成氢气，气泡使生成的铜疏松；生成的铜和铬形成原电池，因此使产生氢气的速率加快。答案：(1)铜电极上有气泡产生B(2)4HNO3e=NO2H2O(3)Cu2水解使溶液呈酸性，铬既能与Cu2发生置换反应生成Cu，又能与酸性溶液反应生成氢气，气泡使生成的铜疏松；生成的铜和铬形成原电池，使产生氢气的速率加快