2019版高考化学总复习 第6章 化学反应与能量 第2节 原电池 化学电源模拟预测通关 新人教版.doc

第2节 原电池 化学电源一、选择题1课堂学习中，同学们利用铝条、锌片、铜片、导线、电流计、橙汁、烧杯等用品探究原电池的组成。下列结论错误的是()A原电池是将化学能转化成电能的装置B原电池由电极、电解质溶液和导线等组成C图中a极为铝条、b极为锌片时，导线中会产生电流D图中a极为锌片、b极为铜片时，电子由铜片通过导线流向锌片解析：选D。原电池是将化学能转化成电能的装置，A正确；原电池由电极、电解质溶液和导线等组成，B正确；图中a极为铝条、b极为锌片时，构成原电池，导线中会产生电流，C正确；图中a极为锌片、b极为铜片时，锌片作负极，电子由锌片通过导线流向铜片，D错误。2.如图，在盛有稀H2SO4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，则它们的活动性强弱为XY解析：选D。外电路电子流向为X外电路Y，电流方向与其相反，X极失电子，作负极，发生氧化反应，Y极得电子，作正极，发生还原反应。若两电极分别为铁和碳棒，则Y为碳棒，X为铁。3锌锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为Zn(s)2MnO2(s)H2O(l)=Zn(OH)2(s)Mn2O3(s)。下列说法错误的是()A电池工作时，锌失去电子，电解液内部OH向负极移动B电池正极的电极反应式为2MnO2(s)H2O(l)2e=Mn2O3(s)2OH(aq)C电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极D外电路中每通过0.2 mol电子，锌的质量理论上减小6.5 g解析：选C。 A锌的化合价升高，失去电子，电解液内部OH向负极移动，A正确；B负极失去电子，正极得到电子，则根据总反应式可判断正极是二氧化锰得到电子，电极反应式为2MnO2(s)H2O(l)2e=Mn2O3(s)2OH(aq)，B正确；C电池工作时，电子从负极经外电路流向正极，C错误；D由总的反应式可知消耗0.2 mol电子时负极消耗0.1 mol锌，则消耗锌的质量0.1 mol65 g/mol6.5 g，D正确。4根据下图，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：选D。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均错误，D正确。在原电池的电解质溶液中，阳离子移向正极，所以C错误。5如图为某原电池的结构示意图，下列说法中不正确的是()A原电池工作时的总反应为ZnCu2=Zn2Cu，该反应一定为放热反应B原电池工作时，Zn电极流出电子，发生氧化反应C原电池工作时，Cu电极上发生氧化反应，CuSO4溶液蓝色变深D如果将Cu电极改为Fe电极，Zn电极依然作负极解析：选C。由图可知：原电池总反应为ZnCu2=Zn2Cu，自发进行且放热的反应才能设计成原电池，A正确；Zn比Cu活泼，故作负极，失电子，发生氧化反应，B正确；Cu作正极，Cu2得电子，发生还原反应，CuSO4溶液颜色变浅，C不正确；Fe也不如Zn活泼，故Zn电极依然作负极，D正确。6锂电池的构造如图所示，电池内部“”表示放电时Li的迁移方向，电池总反应可表示为Li1xCoO2LixC6LiCoO26C，下列说法错误的是()A该电池的负极为LiCoO2B电池中的固体电解质可以是熔融的氯化钠、干冰等C充电时的阴极反应：Li1xCoO2xLixe=LiCoO2D外电路上的“”表示放电时的电子流向解析：选B。根据锂离子的移动方向，确定LiCoO2是负极，碳电极是正极，电子从负极经外电路移向正极，充电时为电解池，阴极发生得电子的还原反应，故A、C、D正确。干冰是固体二氧化碳，属于非电解质，故B错误。7乙烯催化氧化成乙醛可设计成如图所示的燃料电池，能在制备乙醛的同时获得电能，其总反应为2CH2=CH2O22CH3CHO。下列有关说法正确的是()Aa电极发生还原反应B放电时，每转移2 mol电子，理论上需要消耗28 g乙烯Cb电极反应式为O24e2H2O=4OHD电子移动方向：电极a磷酸溶液电极b解析：选B。由题图可以看出a极通入乙烯，作负极，放电时乙烯发生氧化反应生成乙醛，A项错误；CH2=CH2CH3CHO中碳元素化合价发生变化，可以看出每转移2 mol电子有1 mol乙烯被氧化，B项正确；电解质溶液显酸性，b极通入氧气，放电后生成水，电极反应式为O24e4H=2H2O，C项错误；放电时电子从负极通过外电路向正极移动，电解质溶液中阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，D项错误。8.一种用于驱动潜艇的液氨液氧燃料电池原理示意如图，下列有关该电池说法正确的是()A该电池工作时，每消耗22.4 L NH3转移3 mol电子B电子由电极A经外电路流向电极BC电池工作时，OH向电极B移动D电极B上发生的电极反应为O2 4H 4e=2H2O解析：选B。A项，温度、压强未知，不能计算22.4 L NH3的物质的量，错误；B项，该电池中通入氧气的电极B为正极，电极A为负极，电子由电极A经外电路流向电极B，正确；C项，电池工作时，OH向负极移动，错误；D项，该电池电解质溶液为NaOH溶液，电极B上发生的电极反应为O22H2O4e=4OH，错误。9目前科学家已开发出一种新型燃料电池固体氧化物电池，该电池用辛烷(C8H18)作燃料，电池中间部分的固体氧化物陶瓷可传递氧离子，下列说法正确的是()A电池工作时，氧气发生氧化反应B电池负极的电极反应：O22H2O4e=4OHC电池负极的电极反应：C8H1825O250e=8CO29H2OD若消耗的O2为11.2 L(标准状况)，则电池中有1 mol电子发生转移解析：选C。该电池工作时，正极上氧气得电子发生还原反应，A项错误；负极上燃料辛烷失电子发生氧化反应，电极反应式为C8H1825O250e=8CO29H2O，B项错误，C项正确；标准状况下11.2 L氧气的物质的量为0.5 mol，根据O24e=2O2，当消耗0.5 mol氧气转移电子的物质的量为氧气的4倍，所以转移电子的物质的量为2 mol，D项错误。10下图是一种燃料型电池检测仪的工作原理示意图。下列说法不正确的是()A该仪器工作时酒精浓度越大，则电流强度越大B工作时外电路电子流向为XYC检测结束后，X极区的pH增大D电池总反应为2CH3CH2OHO2=2CH3CHO2H2O解析：选C。A该图为酒精燃料电池，该仪器工作时酒精浓度越大，则单位时间内转移电子数越多，电流强度越大，正确；B燃料电池中通入燃料的一极发生氧化反应作原电池的负极，所以X是负极，Y是正极，电子从外电路的负极流向正极，正确；C酒精发生氧化反应生成乙醛和氢离子，所以X极区的氢离子浓度增大，pH减小，错误；D燃料电池的反应实质就是乙醇与氧气反应生成乙醛和水，所以电池总反应为2CH3CH2OHO2=2CH3CHO2H2O，正确。二、非选择题11根据下列原电池的装置图，回答问题：(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设计成如上图所示的原电池装置，则负极A极材料为_，正极B极材料为_，溶液C为_。(3)用CH4和O2组合形成的质子交换膜燃料电池的结构示意图如下：则电极d是_(填“正极”或“负极”)，电极c的反应方程式为_。若线路中转移2 mol电子，则上述燃料电池消耗的O2在标准状况下的体积为_L。解析：(1)若C为稀H2SO4溶液，电流表指针发生偏转，B电极材料为Fe且作负极，电极反应式为Fe2e=Fe2，A电极为正极，溶液中氢离子得到电子生成氢气，电极反应式为2H2e=H2；氢离子浓度减小，氢氧根离子浓度增大，溶液pH升高。(2)将反应Cu2Fe3=Cu22Fe2设计成如题图所示的原电池装置，Cu元素的化合价由0价升高到2价，失电子作原电池的负极，则负极A极材料为Cu，正极B极材料为石墨或比铜活泼性弱的金属，Fe3在正极得电子发生还原反应，溶液C用可溶性铁盐，即含Fe3的溶液。(3)根据甲烷燃料电池的结构示意图可知，电子流出的电极为负极，c为负极，d为正极，在燃料电池中，氧气在正极得电子发生还原反应，甲烷在负极失电子发生氧化反应，所以电极c的反应方程式为CH48e2H2O=CO28H。根据正极电极反应式：O24e4H=2H2O，可知线路中转移2 mol电子时，消耗的O2为0.5 mol，在标准状况下的体积为0.5 mol22.4 L/mol11.2 L。答案：(1)2H2e=H2升高(2)Cu石墨(或比铜活泼性弱的金属)含Fe3的溶液(3)正极CH48e2H2O=CO28H11.212化学在能源开发与利用中起着十分关键的作用。氢气是一种新型的绿色能源，又是一种重要的化工原料。.氢氧燃料电池能量转化率高，具有广阔的发展前景。现用氢氧燃料电池进行如图所示的实验(图中所用电极均为惰性电极)：(1)对于氢氧燃料电池，下列叙述不正确的是_。Aa电极是负极，OH移向负极Bb电极的电极反应为O22H2O4e=4OHC电池总反应式为2H2O22H2OD电解质溶液的pH保持不变E氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置(2)上图右边装置中盛有100 mL 0.1 molL1 AgNO3 溶液，当氢氧燃料电池中消耗氢气112 mL(标准状况下)时，此时AgNO3溶液的pH_(溶液体积变化忽略不计)。.已知甲醇的燃烧热H726.5 kJmol1，在直接以甲醇为燃料的电池中，理想状态下，消耗1 mol甲醇所能产生的最大电能为702.1 kJ，则该燃料电池的理论效率为_(燃料电池的理论效率是指电池所产生的最大电能与燃料电池反应所能释放的全部能量之比)。解析：.(1)C项电池反应不需要反应条件，故C错；随着燃料电池的不断反应，水越来越多，KOH溶液浓度逐渐减小，pH逐渐降低，故D错。(2)右池为电解池，其电极反应为阳极：4OH4e=O22H2O，阴极：4Ag4e=4Ag，当氢氧燃料电池中消耗氢气112 mL(标准状况下)时，转移电子数为0.01 mol，右池中共消耗0.01 mol OH，故生成0.01 mol H，c(H)0.1 molL1，pH1。.该燃料电池的理论效率100%96.6%。答案：.(1)CD(2)1.96.6%13.LiSOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4SOCl2。电池的总反应可表示为4Li2SOCl2=4LiClSSO2。(1)电池正极发生的电极反应为_。(2)SOCl2易挥发，实验室中常用NaOH溶液吸收SOCl2，有Na2SO3和NaCl生成。 如果把少量水滴到SOCl2中，实验现象是_，反应的化学方程式为_。.熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视。某燃料电池以熔融的K2CO3为电解质，以丁烷为燃料，以空气为氧化剂，以具有催化作用和导电性能的稀土金属材料为电极。(3)该燃料电池负极电极反应式为_。(4)该燃料电池正极电极反应式为_。解析：(1)原电池的负极发生氧化反应，电极反应式为4Li4e4Cl=4LiCl，则正极的电极反应式用总反应方程式减去负极反应得2SOCl24e=4ClSSO2。(2)用NaOH溶液吸收SOCl2，有Na2SO3和NaCl生成，说明反应过程中S元素的化合价仍是4价，未发生氧化还原反应，所以SOCl2与水反应的产物是二氧化硫与氯化氢，氯化氢与水结合形成白雾，则实验现象是出现白雾，有刺激性气味气体生成；化学方程式为SOCl2H2O=SO22HCl。(3)燃料电池的负极发生氧化反应，所以丁烷在负极发生氧化反应，失去电子，因为熔融的K2CO3为电解质，所以生成二氧化碳和水，电极反应式为C4H1013CO26e=17CO25H2O。(4)正极是氧气发生还原反应，并与二氧化碳结合生成碳酸根离子，电极反应式为O22CO24e=2CO。答案：(1)2SOCl24e=4ClSSO2(2)出现白雾，有刺激性气体生成SOCl2H2O=SO22HCl(3)C4H1013CO26e=17CO25H2O(4)O22CO24e=2CO14(1)高铁酸钾(K2FeO4)不仅是一种理想的水处理剂，而且高铁电池的研制也在进行中。如图1是高铁电池的模拟实验装置：该电池放电时正极的电极反应式为_；若维持电流强度为1 A，电池工作十分钟，理论消耗Zn_g(已知F96 500 Cmol1)。盐桥中盛有饱和KCl溶液，此盐桥中氯离子向_(填“左”或“右”)移动；若用阳离子交换膜代替盐桥，则钾离子向_(填“左”或“右”)移动。图2为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线，由此可得出高铁电池的优点有_。(2)有人设想以N2和H2为反应物，以溶有A的稀盐酸为电解质溶液，可制造出既能提供电能，又能固氮的新型燃料电池，装置如图所示，电池正极的电极反应式是_，A是_。(3)利用原电池工作原理测定汽车尾气中CO的浓度，其装置如图所示。该电池中O2可以在固体介质NASICON (固溶体)内自由移动，工作时O2的移动方向_(填“从a到b”或“从b到a”)，负极发生的电极反应式为_。解析：(1)放电时石墨为正极，高铁酸钾在正极上发生还原反应，电极反应式为FeO4H2O3e=Fe(OH)35OH；若维持电流强度为1 A，电池工作十分钟，转移电子的物质的量为1106096 5000.006 2(mol)。理论消耗Zn的质量为0.006 2 mol265 gmol10.2 g。电池工作时，阴离子移向负极，阳离子移向正极，所以盐桥中氯离子向右移动；若用阳离子交换膜代替盐桥，则钾离子向左移动。由题图中高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线，可知高铁电池的优点有使用时间长、工作电压稳定。(2)该电池的本质反应是合成氨反应，电池中氢气失电子在负极发生氧化反应，氮气得电子在正极发生还原反应，则正极反应式为N28H6e=2NH，氨气与HCl反应生成氯化铵，则电解质溶液为氯化铵溶液。(3)工作时电极b作正极，O2由电极b移向电极a；该装置是原电池，通入一氧化碳的电极a是负极，负极上一氧化碳失去电子发生氧化反应，电极反应式为COO22e=CO2。答案：(1)FeO4H2O3e=Fe(OH)35OH0.2右左使用时间长、工作电压稳定(2)N28H6e=2NH氯化铵(3)从b到aCOO22e=CO2