浙江2020版高考化学大一轮复习第9讲原电池的工作原理化学电源课时作业.docx

课后作业9原电池的工作原理化学电源(时间:45分钟满分:100分)一、选择题(本题包括8小题,每小题6分,共48分,每小题只有一个选项符合题目要求)1.(2018嘉兴一中高三期末考试)某玩具所用纽扣电池的两极材料分别为锌和氧化银,电解质溶液为NaOH溶液,电池的总反应式为Ag2O+Zn2Ag+ZnO,下列判断正确的是()A.锌为正极,Ag2O为负极B.锌为负极,Ag2O为正极C.原电池工作时,负极附近溶液的pH增大D.原电池工作时,电流由负极流向正极答案B解析根据元素化合价变化可知Zn被氧化,应为原电池的负极,则正极为Ag2O,故A错误,B正确;原电池工作时,负极上发生反应Zn+2OH-2e-ZnO+H2O,溶液pH减小,C错误;原电池工作时,电流由正极流向负极,D错误。2.下列叙述错误的是()A.生铁中含有碳,抗腐蚀能力比纯铁弱B.用锡焊接的铁质器件,焊接处易生锈C.在铁制品上镀铜时,镀件为阳极,铜盐为电镀液D.铁管上镶嵌锌块,铁管不易被腐蚀答案C解析C项中镀件应为阴极,铜为阳极,C项错误。3.(2018温州十五校联考)如图为甲醇燃料电池。下列说法不正确的是()A.c处通入气体为氧气,在正极参与反应B.b处加入的物质为甲醇,发生氧化反应C.正极反应式为O2+4e-+4H+2H2OD.外电路通过3 mol 电子,生成 11.2 L CO2气体答案D解析根据溶液中质子的移动方向可知,左边电极为负极,右边电极为正极。右边电极为正极,C处通入气体为氧气,故A正确;左边电极为负极,b处加入的物质为甲醇,在负极发生氧化反应,故B正确;该原电池中电解质溶液显酸性,正极反应为:O2+4e-+4H+2H2O,C正确;未注明是否为标准状况,外电路通过3mol电子时,无法判断生成CO2气体的体积,故D错误。4.(2018金华十校高三期末联考)某高能电池以稀硫酸作为电解质溶液,其总反应式为CH2CH2+O2CH3COOH。下列说法正确的是()A.在电池工作过程中,溶液中的SO42-向正极移动B.随着反应的进行,正极区域附近溶液的pH变小C.当转移4 mol电子时,溶液中的CH3COOH分子数为NA(NA为阿伏加德罗常数的值)D.负极上的电极反应为CH2CH2-4e-+2H2OCH3COOH+4H+答案D解析根据原电池的工作原理,阴离子向负极移动,即SO42-向负极移动,故A错误;电解质是硫酸,正极反应为O2+4H+4e-2H2O,正极区域pH增大,故B错误;负极反应为CH2CH2+2H2O-4e-CH3COOH+4H+,当转移4mol电子时,生成1molCH3COOH,但CH3COOH部分电离,因此溶液中CH3COOH分子的物质的量小于1mol,故C错误;根据电池总反应,电解质是硫酸,负极反应为CH2CH2+2H2O-4e-CH3COOH+4H+,故D正确。5.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(SO42-)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答案C解析由图示可知,该原电池反应原理为Zn+Cu2+Zn2+Cu,故Zn电极为负极,失电子发生氧化反应,Cu电极为正极,Cu2+得电子发生还原反应,A项错误;该装置中的阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过,故两池中c(SO42-)不变,B项错误;电解过程中,溶液中Zn2+由甲池通过阳离子交换膜进入乙池,乙池中发生反应Cu2+2e-Cu,由于摩尔质量M(Zn2+)M(Cu2+),故乙池溶液的总质量增加,C项正确;该装置中的阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过,电解过程中,溶液中Zn2+由甲池通过阳离子交换膜进入乙池保持溶液电荷平衡,阴离子并不通过交换膜,故D项错误。6.下图是将SO2转化为重要的化工原料H2SO4的原理示意图,下列说法不正确的是()A.该装置将化学能转化为电能B.催化剂b表面O2发生还原反应C.催化剂a表面的反应是SO2+2H2O-2e-SO42-+4H+D.生产过程中H+向a电极区域运动答案D解析该装置是原电池,将化学能转化为电能,A项正确;由电子流向可判断a为负极,b为正极,SO2在负极发生氧化反应,C项正确;O2在正极发生还原反应,B项正确;阳离子应由负极移向正极,即由a电极区域移向b电极区域,D项错误。7.根据如图实验装置判断,下列说法正确的是()A.该装置能将电能转化为化学能B.活性炭为正极,其电极反应式为 2H+2e-H2C.电子从铝箔流出,经电流表、活性炭、滤纸回到铝箔D.装置内总反应方程式为4Al+3O2+6H2O4Al(OH)3答案D解析该装置发生的反应为铝的吸氧腐蚀,将化学能转化为电能,A项错误;铝作负极,电极反应为Al-3e-Al3+,活性炭作正极,其电极反应为O2+4e-+2H2O4OH-,负极产物Al3+与正极产物OH-结合可生成Al(OH)3,故总反应为4Al+3O2+6H2O4Al(OH)3,B项错误,D项正确;被NaCl溶液浸泡的滤纸提供电解质溶液,在电解质溶液中没有电子的定向移动,只有离子的定向移动,C项错误。8.一种熔融碳酸盐燃料电池如图所示。下列有关该电池的说法正确的是()A.反应CH4+H2O3H2+CO,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H2+2OH-2e-2H2OC.电池工作时,CO32-向电极B移动D.电极B上发生的电极反应为O2+2CO2+4e-2CO32-答案D解析CH4中的C为-4价,反应后生成的CO中C为+2价,1molCH4转移6mole-,A项错误;由示意图可以看出,熔融碳酸盐中没有OH-,B项错误;该燃料电池中,O2在正极反应,CO和H2在负极反应,原电池中CO32-移向负极,C项错误;由示意图可看出,电极B处CO2和O2结合,转化为CO32-,D项正确。二、非选择题(本题包括3小题,共52分)9.(16分)原电池是化学对人类的一项重大贡献。(1)某兴趣小组为研究原电池工作原理,设计如图所示装置。a和b不连接时,烧杯中发生反应的离子方程式是。a和b用导线连接,Cu极为原电池(填“正”或“负”)极,电极反应式是,Zn极发生(填“氧化”或“还原”)反应,溶液中的H+移向(填“Cu”或“Zn”)电极。无论a和b是否连接,Zn片均被腐蚀,若转移了0.2 mol 电子,则理论上Zn片质量减轻 g。(2)如图是甲烷燃料电池原理示意图,回答下列问题:电池的负极是(填“a”或“b”)电极,该极的电极反应式为。电池工作一段时间后电解质溶液的pH(填“增大”“减小”或“不变”)。答案(1)Zn+2H+Zn2+H2正2H+2e-H2氧化Cu6.5(2)aCH4+10OH-8e-CO32-+7H2O减小解析(1)若a、b不连接则发生的是Zn与H2SO4的置换反应;a、b连接后,构成原电池,Cu的活泼性比Zn弱,Cu为正极,Zn为负极,Zn极发生氧化反应;若转移0.2mol电子,则消耗0.1molZn,其质量为6.5g。(2)CH4在反应中失去电子,故a电极是电池的负极。1molCH4失去8mol电子,在碱性条件下生成CO32-和H2O,根据电荷守恒可以写出电极反应式,也可由总反应式CH4+2OH-+2O2CO32-+3H2O减去正极反应式O2+2H2O+4e-4OH-求得负极反应式。由于电池工作过程中会消耗OH-,故一段时间后,电解质溶液的pH减小。10.(18分)钠硫电池作为一种新型储能电池,其应用逐渐得到重视和发展。(1)Al(NO3)3是制备钠硫电池的原料之一。由于Al(NO3)3容易吸收环境中的水分,需要对其进行定量分析。具体步骤如下图所示:加入试剂a后发生反应的离子方程式为。操作b为,操作c为。Al(NO3)3待测液中,c(Al3+)= molL-1(用m、V表示)。(2)钠硫电池以熔融金属钠、熔融硫和多硫化钠(Na2Sx)分别作为两个电极的反应物,固体Al2O3陶瓷(可传导Na+)为电解质,其反应原理如图所示:根据下表数据,请你判断该电池工作的适宜温度应控制在(填字母序号)范围内。物质NaSAl2O3熔点/97.81152050沸点/892444.62980a.100 以下b.100300 c.300350 d. 3502 050 放电时,电极A为极。放电时,内电路中Na+的移动方向为(填“从A到B”或“从B到A”)。充电时,总反应为Na2Sx2Na+xS(3x5),则阳极的电极反应式为。答案(1)Al3+3NH3H2OAl(OH)3+3NH4+过滤、洗涤灼烧(或加热)、冷却1000m51V(2)c负从A到BSx2-2e-xS解析(1)因氢氧化铝溶于强碱溶液,所以试剂a选择氨水。Al3+与氨水反应生成氢氧化铝和NH4+。操作b是过滤、洗涤,操作c是灼烧、冷却。由氧化铝的质量可得n(Al)=m51mol,由Al守恒得c(Al3+)=1000m51VmolL-1。(2)因钠和硫熔融,所以温度应控制在115444.6,c项符合题意。放电时,钠在负极失去电子,S在正极得电子,则A是负极,B是正极。原电池内部,阳离子向正极迁移,阴离子向负极迁移。充电时,阳极发生氧化反应,即Sx2-失电子生成S。11.(18分)(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:图1图2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Zng(已知F=96 500 Cmol-1)。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,装置如下图所示,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,其装置如下图所示。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为。答案(1)FeO42-+4H2O+3e-Fe(OH)3+5OH-0.2右左使用时间长、工作电压稳定(2)N2+8H+6e-2NH4+氯化铵(3)从b到aCO+O2-2e-CO2解析(1)放电时高铁酸钾在正极上发生还原反应,电极反应式为FeO42-+4H2O+3e-Fe(OH)3+5OH-;若维持电流强度为1A,电池工作十分钟,转移电子的物质的量为1A1060s96500Cmol-1=0.0062176mol。理论消耗Zn的质量0.0062176mol1265gmol-10.2g。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