2020届高三化学一轮复习专题3第17讲原电池及其应用练习（含解析）苏教版.docx

第17讲原电池及其应用一、 单项选择题1. 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)构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是()在外电路中,电流由铜电极流向银电极 正极反应为Ag+e-Ag实验过程中取出盐桥,原电池仍继续工作将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同A. B. C. D. 2. (2018湖北沙市中学)普通水泥在固化过程中自由水分子减少并产生Ca(OH)2,溶液呈碱性。根据这一物理化学特点,科学家发明了电动势法测水泥初凝时间。此法的原理如下图所示,反应的总方程式为2Cu+Ag2OCu2O+2Ag,下列有关说法正确的是()A. 装置中电流方向由Cu经导线到Ag2OB. 测量原理示意图中,Ag2O为负极C. 负极的电极反应式:2Cu+2OH-2e-Cu2O+H2OD. 电池工作时,OH-向正极移动3. (2017广州一模)Al-Ag2O电池用作水下动力电源,其原理如下图所示。电池工作时,下列说法错误的是 ()A. 电子由Al电极通过外电路流向Ag2O/Ag电极B. 电池负极附近溶液pH升高C. 正极反应式:Ag2O+2e-+H2O2Ag+2OH-D. 负极会发生副反应:2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H24. (2016全国卷)Mg-AgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误的是()A. 负极反应式为Mg-2e-Mg2+B. 正极反应式为Ag+e-AgC. 电池放电时Cl-由正极向负极迁移D. 负极会发生副反应Mg+2H2OMg(OH)2+H25. (2018河南濮阳二模)氢氧熔融碳酸盐燃料电池的工作原理如下图所示。下列有关该电池的说法正确的是()A. 电池工作时,熔融碳酸盐只起到导电的作用B. 负极反应式为H2-2e-+CO32-CO2+H2OC. 该电池可利用工厂中排出的CO2,减少温室气体的排放D. 电池工作时,外电路中流过0.2 mol电子,消耗3.2 g O26. (2018河北邢台模拟)通过加入适量乙酸钠,设计成微生物电池可以将废水中的氯苯转化为苯而除去,其原理如下图所示。下列叙述正确的是()A. b极为正极,发生还原反应B. 一段时间后b极区电解液的pH减小C. H+由a极穿过质子交换膜到达b极D. a极的电极反应式为-e-Cl-+7. (2018广东六校三模)锂空气电池放电时的工作原理如下图所示。下列叙述正确的是()A. 放电时Li+由B极向A极移动B. 电池放电时总反应式为4Li+O2+2H2O4LiOHC. 电解液a、b之间可采用阴离子交换膜D. 电解液a可能为LiCl水溶液8. (2018皖江名校联盟12月)Li-Cu- 空气燃料电池的原理示意如下图,电池通入空气腐蚀铜电极而产生正极反应物Cu2O。下列有关说法正确的是()A. 电池工作时,正极上有金属锂析出B. 电池工作时,负极区溶液中c(OH-)增大C. 电池放电过程中的总反应:2Cu+2Li+2OH-2Li+Cu2O+H2OD. 停止通入空气一段时间,电池将停止放电9. (2018江苏连云港模拟)一种石墨烯锂硫电池(2Li+S8Li2S8)工作原理示意如下图。下列有关该电池的说法正确的是()A. B电极发生还原反应B. A电极上发生的一个电极反应:2Li+S8+2e-Li2S8C. 每生成1 mol Li2S8转移0.25 mol电子D. 电子从B电极经过外电路流向A电极,再经过电解质流回B电极10. (2018开封一模)我国古代青铜器工艺精湛,有很高的艺术价值和历史价值,但出土的青铜器大多受到环境腐蚀,故对其进行修复和防护具有重要意义。研究发现,青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图如下图,下列说法正确的是()A. 腐蚀过程中,青铜基体是正极B. CuCl在腐蚀过程中降低了反应的焓变C. 若生成4.29 g Cu2(OH)3Cl,则理论上耗氧气体积为0.448 LD. 将糊状Ag2O涂在被腐蚀部位,可以防止青铜器进一步被腐蚀,Ag2O与催化层发生复分解反应二、 非选择题11. (2019各地模考题组合)(1) 甲醇可用于制燃料电池,常用KOH作电解质溶液,负极的电极反应式为。(2) 分离高炉煤气得到的CO与空气可设计成燃料电池(以KOH溶液为电解液),该电池的负极反应式为。(3) 氨气用途广泛,可以直接用于燃料电池,下图是用氨水作原料的燃料电池的工作原理。氨气燃料电池的电解质溶液最好选择(填“酸性”“碱性”或“中性”)溶液。氨气燃料电池的反应是氨气与氧气生成一种常见的无毒气体和水,该电池总反应的化学方程式是,负极的电极反应式是。12. (1) CO与H2反应可制备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2CH3OH+3O22CO2+4H2O,则c电极是(填“正极”或“负极”),c电极的电极反应式为。若线路中转移2 mol电子,则上述CH3OH燃料电池消耗的O2在标准状况下的体积为L。(2) (2018天津卷)O2辅助的Al-CO2电池工作原理如下图所示。该电池电容量大,能有效利用CO2,电池反应产物Al2(C2O4)3是重要的化工原料。电池的负极反应式: 。电池的正极反应式:6O2+6e-6O2-、6CO2+6O2-3C2O42-+6O2反应过程中O2的作用是 。该电池的总反应式: 。13. (2013广东卷改编)化学实验有助于理解化学知识,形成化学观念,提高探究与创新能力,提升科学素养。(1) 能量之间可以相互转化:电解食盐水制备Cl2是将电能转化为化学能,而原电池可将化学能转化为电能。设计两种类型的原电池,探究其能量转化效率。限选材料:ZnSO4(aq),FeSO4(aq),CuSO4(aq);铜片,铁片,锌片和导线。完成原电池的甲装置示意图(见下图),并作相应标注。要求:在同一烧杯中,电极与溶液含相同的金属元素。以铜片为电极之一,CuSO4(aq)为电解质溶液,只在一个烧杯中组装原电池乙,工作一段时间后,可观察到负极。甲、乙两种原电池中可更有效地将化学能转化为电能的是,其原因是 。(2) 根据牺牲阳极的阴极保护法原理,为减缓电解质溶液中铁片的腐蚀,在(1)的材料中应选作阳极。14. 某研究小组为探究弱酸性条件下铁发生电化学腐蚀类型的影响因素,将混合均匀的新制铁粉和碳粉置于锥形瓶底部,塞上瓶塞(如图1)。从胶头滴管中滴入几滴醋酸溶液,同时测量容器中的压强变化。图1 (1) 请完成以下实验设计表(表中不要留空格):编号实验目的碳粉/g铁粉/g醋酸/%为以下实验作参照0.52.090.0醋酸浓度的影响0.536.00.22.090.0(2) 编号实验测得容器中压强随时间变化如图2。t2时,容器中压强明显小于起始压强,其原因是铁发生了腐蚀,请在图3中用箭头标出发生该腐蚀时电子流动方向;此时,碳粉表面发生了(填“氧化”或“还原”)反应,其电极反应式是。 图2 图3(3) 该小组对图2中0t1时压强变大的原因提出了如下假设,请你完成假设二:假设一:发生析氢腐蚀产生了气体;假设二: 。第17讲原电池及其应用1. C解析原电池中,较活泼的金属铜作负极,负极上金属铜失去电子发生氧化反应,较不活泼的金属银作正极,正极上银离子得电子发生还原反应,外电路中,电子从负极沿导线流向正极。在外电路中,电流由银电极流向铜电极,错误;正极上得电子发生还原反应,所以反应为Ag+e-Ag,正确;实验过程中取出盐桥,不能构成闭合回路,所以原电池不能继续工作,错误;将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同,正确。2. C解析装置中Cu作负极,Ag2O作正极,电流方向由Ag2O经导线到Cu,故A、B错误;负极的电极反应式为2Cu+2OH-2e-Cu2O+H2O,故C正确;电池工作时,OH-向负极移动,故D错误。3. B解析铝转化成偏铝酸钠,铝失去电子,铝作负极,Ag2O/Ag电极作正极,负极的电极反应式为Al-3e-+4OH-AlO2-+2H2O,负极消耗氢氧根离子,pH减小,B错误。4. B解析Mg作负极,电极反应为Mg-2e-Mg2+,故A正确;AgCl作正极,电极反应为AgCl+e-Ag+Cl-,故B错误;原电池中,阴离子移向负极,故C正确;负极会发生副反应 Mg+2H2OMg(OH)2+H2,故D正确。5. B解析根据图示,通入氢气的电极为负极,电极反应式为H2-2e-+CO32-CO2+H2O,通入氧气的电极为正极,电极反应式为O2+2CO2+4e-2CO32-,总反应为2H2+O22H2O。根据上述分析,电池工作时,熔融碳酸盐参与了电极反应,故A错误;根据总反应,该电池工作时没有消耗二氧化碳,不能减少温室气体的排放,故C错误;电池工作时,外电路中流过0.2 mol电子,消耗0.05 mol氧气,质量为1.6 g,故D错误。6. B解析原电池工作时,正极上发生得电子的还原反应H+2e-Cl-+,负极上发生失电子的氧化反应CH3COO-8e-+2H2O2CO2+7H+,则a为正极,b为负极,故A错误;b极生成H+,电解液的pH减小,故B正确;质子从负极(b极)移向正极(a极),故C错误;a极的电极反应式为H+2e-Cl-+,故D错误。7. B解析在原电池中,A是负极,B是正极,阳离子由负极向正极移动,即Li+由A极向B极移动,故A错误;B正确;根据图示,LiOH由正极区流出,说明电解液a、b之间可采用阳离子交换膜,故C错误;金属锂可以和水发生反应,电解液中不能含有水,故D错误。8. D解析电池工作时,正极发生反应为Cu2O+H2O+2e-2OH-+2Cu,没有金属锂析出,A错误;负极为锂失电子生成Li+,负极区无水溶液,B错误;电池放电过程中的总反应为2Li+Cu2O+H2O2Cu+2Li+2OH-,C错误;停止通入空气一段时间,铜电极不再被氧化生成Cu2O,当正极的Cu2O全部转化为Cu后,电池将停止放电,D正确。9. B解析在原电池中,阳离子移向正极,所以A电极是正极,发生还原反应,B电极是负极,发生氧化反应,A错误;A电极是正极,发生得电子的还原反应,2Li+S8+2e-Li2S8,每生成1 mol Li2S8转移2 mol电子,B正确,C错误;电子不会经过电解质溶液,D错误。10. D解析青铜基体作负极,电极反应为Cu-2e-Cu2+,故A错误;催化剂降低反应的活化能,但不能降低反应的焓变,故B错误;没有指明条件,所以无法计算耗氧体积,故C错误;Ag2O与CuCl发生反应Ag2O+2CuCl2AgCl+Cu2O,生成红色致密的氧化膜Cu2O覆盖在被腐蚀部位,故D正确。11. (1) CH3OH+8OH-6e-CO32-+6H2O(2) CO+4OH-2e-CO32-+2H2O(3) 碱性4NH3+3O22N2+6H2O2NH3-6e-+6OH-N2+6H2O12. (1) 负极CH3OH-6e-+H2OCO2+6H+11.2(2) Al-3e-Al3+催化剂2Al+6CO2Al2(C2O4)3解析(1) 根据图中的电子流向知,c是负极,c电极上甲醇失电子生成CO2;线路中转移2 mol 电子时消耗O2 0.5 mol,0.5 mol O2在标准状况下体积为11.2 L。(2) 根据电池的正极反应可知,O2在第一步被消耗,又在第二步生成,所以O2为正极反应的催化剂;根据得失电子守恒,将负极反应与正极反应相加得总反应为2Al+6CO2Al2(C2O4)3。13. (1) 电极逐渐溶解甲甲可以保持电流稳定,可以避免Zn与Cu2+的接触,提高电池效率,提供稳定电流;而乙中的活泼金属还可以与CuSO4溶液发生置换反应,部分能量转化为热能(2) Zn解析(1) 带盐桥的原电池甲可以设计锌铜原电池(或铁铜原电池、锌铁原电池),由于外电路中电子从左移向右,说明左边烧杯中电极的金属性较强,则左、右两边烧杯中电极材料及电解质溶液可以为锌片和硫酸锌溶液、铜片和硫酸铜溶液(或者铁片和硫酸亚铁溶液、铜片和硫酸铜溶液,锌片和硫酸锌溶液、铁片和硫酸亚铁溶液)。金属活动性ZnFeCu,则原电池乙中铜片作正极,锌片或铁片作负极,工作一段时间后,负极金属锌或铁被氧化,逐渐溶解。甲、乙两种原电池都能将化学能转化为电能,其中带有盐桥的原电池甲中的负极金属锌(或铁)和硫酸铜没有直接接触,二者不会直接发生置换反应