2022-23学年人教版高二上学期化学考点解读与综合训练课题- 原电池

4.1原电池

综合训练一、单选题(共14小题，每小题只有一个选项符合题意).某金属能和盐酸反应放出氢气，该金属与锌组成原电池时，锌为负极，则该金属可能为A.铜 B.铝 C.镁 D.锡【答案】D【解析】铜和盐酸不反应，一般情况下原电池中活泼金属作负极，因金属活泼性为Mg>Al>Sn,该金属与锌组成原电池时，锌为负极，则该金属为Sn。故选D。.月井(N2H4)一空气燃料电池是一种环保型碱性燃料电池，电解质溶液是20%〜30%的KOH溶液。电池总反应为：N2H4+O2=N2+2H2O。下列关于该燃料电池工作时的说法正确的是A.负极的电极反应式是：N2H4+4OH--4e=4H2O+N21B.正极的电极反应式是：Ch+4H"+4e=2H2。C.溶液中阴离子向正极移动D.溶液中阴离子物质的量显著减少【答案】A【解析】A.由电池总反应：N2H4+C>2=N2+2H2O可知：在反应中N2H4中N元素由-2价变为反应后N2中的。价，化合价升高，失电子，发生氧化反应，所以通入N?H』的电极为负极，负极反应式为：N2H4+4OH-4e=4H2O+N2T，A正确；B.通入O2的电极为正极，在正极上得电子发生还原反应，由于电解质溶液为碱性，不能大量存在H+,则正极的电极反应式为：O2+4e-+2H9=4OH-,B错误；C.根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，所以负极失电子带正电，使溶液中阴离子向负极移动，C错误：D.根据总反应式可知：溶液中“(OH)不变，但由于反应产生水起稀释作用，导致c(OH)降低，D错误：故合理选项是A。3.下列关于图中所示原电池的说法正确的是3.下列关于图中所示原电池的说法正确的是A.当a为Cu,b为含有碳杂质的ALc为稀硫酸时，b极上不能观察到气体产生B.当a为石墨，b为Fe,c为稀硫酸时，外电路中有电流C.当a为Mg,b为Al,c为NaOH溶液时，根据现象可推知A1的活泼性强于Mg的活泼性D.当a为石墨，b为Cu,c为FeCl3溶液时，外电路中没有电流【答案】B【解析】A.因b为含有碳杂质的ALC、A1在稀硫酸中可以构成原电池，溶液中的H+在b极上得到电子而产生H2,所以在b极上可观察到有气体产生，故A错误：Fe能与稀硫酸发生氧化还原反应，则石墨、Fe在稀硫酸中能形成原电池，外甩路中有电流通过，故B正确；A1可与NaOH溶液反应，Mg、Al在氢氧化钠溶液中可以构成原电池，A1做原电池的负极，但实际上Mg的活泼性强于A1的活泼性，故C错误；Cu能与FeCl、溶液发生氧化还原反应，则石墨、Cu在FeCl,溶液能形成原电池而产生电流，故D错误；故选B。.X、Y、Z、W四块金属板分别作电极用导线两两相连浸入稀硫酸中构成原电池。X、丫作电极时，X为负极：Z、W作电极时，电流方向是WtZ：X、Z作电极时，Z极上产生大量气泡：W、丫作电极时，W极发生氧化反应。据此判断这四种金属的活动性顺序为A.X>Z>W>丫B.Z>X>Y>WC.X>Y>Z>WD.Y>W>Z>X【答案】A【解析】由X、丫作电极时，x为负极可知，金属的活动性为X>Y；由Z、W作电极时，电流方向是W-Z可知，Z为原电池的负极，金属的活动性为Z>W；由X、Z作电极时，Z极上产生大量气泡可知，H*在Z极上得电子，X为原电池的负极，金属的活动性为X>Z；由W、丫作电极时，W极发生氧化反应可知，W极失电子，为原电池的负极，金属的活动性W>Y,则四种金属的活动性顺序为X>Z>W>Y,故选A。.“太阳水”电池装置如图所示，该电池由三个电极组成，其中a为Ti(h电极，b为Pt电极，c为WO3电

极，电解质溶液为pH=3的Li2s04—H2so4溶液。锂离子交换膜将电池分为A、B两个区，A区与大气相通，B区为封闭体系并有N2保护。下列关于该电池的说法错误的是附近pH附近pH减小B.若用导线连接a、c,则c电极的电极反应式为H*WCh-xe=WCh+xH+C.若用导线先连接a、c,再连接b、c,可实现太阳能向电能转化D.若用导线连接b、c,b电极的电极反应式为O2+4H++4e=2H2O【答案】B【解析】A.有图可知，连接a、c时，a极上水失去电子生成氧气，发生氧化反应，则a极是负极，电极反应式是2Hq-4e=O2+4H+,生成氢离子，a极附近pH减少，故A不选：B.有图可知，用导线连接a、c,a极上水失去电子生成氧气，发生氧化反应，则a极是负极，c极是正极,则c电极的电极反应式为WO3+xH++xe=HxWCh,故B选；C.若用导线先连接a、c,则c电极是正极，发生WCh生成H.WO3,将太阳能转化为化学能储存，再连接b、c,b极发生氧气生成水，为正极，则c电极是负极，实现化学能转化为电能，对外供电，故C不选;D.用导线连接b、c,b电极发生氧气生成水为正极，电极反应式为O?+4H++4e=2H2O,故D不选；故选：B..下面是几种常见的化学电源示意图，下列说法错误的是锌猛干电池“岗板氢氧燃料电池铅蓄电池锌猛干电池“岗板氢氧燃料电池铅蓄电池学电源分别属于一次电池、二次电池和燃料电池B.锌铺干电池在长时间使用后，锌筒被破坏C.铅蓄电池可用于手提电脑等电子设备

D.氢氧燃料电池中负极通入氢气，发生氧化反应【答案】C【解析】A.干电池是一次性电池，铅蓄电池是可充电电池属于二次电池，氢氧燃料电池属于燃料电池,故A正确;B.锌镭干电池中，Zn作负极，使用过程中失去电子变为ZM+,则长时间使用后锌筒被破坏，故B正确;C.铅蓄电池比能量低、笨重，手提电脑等电子设备需要小型化、工作寿命长、自放电率低、记忆效应低、不需要维护的电池，所以铅蓄电池不可用于手提电脑等电子设备，故C错误:D.氢氧燃料电池中负极上通入氧气，失电子，发生氧化反应，故D正确;故选C。其工作原理如图甲所示：NO对空气中.环境监测时，可通过其工作原理如图甲所示：NO对空气中臭氧层的破坏过程如图乙所示，则下列有关说法错误的是NO+O2NO+O2-2e=NO2NiO电极的电极反应式:.图甲中当有2.24L02参与反应时，转移了0.4molC.图乙中NO在破坏臭氧层过程中起催化作用D.把NO?通入水中，发生反应的离子方程式为3NO2+HQ=2NO；+2H++NO【答案】B【解析】A.由分析可知，NiO电极为负极，一氧化氮在氧离子作用下失去电子发生氧化反应生成二氧化氮，电极反应式为NO+O?2e=NO2,故A正确;B.缺标准状况下，无法计算2.24L氧气的物质的量和转移电子的物质的量，故B错误;C.由分析可知，一氧化氮在破坏臭氧层过程中起催化作用，使臭氧与原子态氧反应生成泉气，故C正确;D.二氧化氮通入水中发生的反应为二氧化氮与水反应生成硝酸和一氧化氮，反应的离子方程式为3NO2+H2O=2NO；+2H++NO,故D正确；故选B。8.将锌片、铜片、盐桥、导线、电流计和ZnSCU溶液、CuSCU溶液连接成下图装置，下列各叙述中正确的是£~@g电流计gZn^itb告k-e^cua.构成原电池，锌片作正极jig桥萋重ZnSOjaq)CuSO<(aq)B.铜片上有铜析出，锌片上没有C.铜片附近CM+浓度不变D.导线中电子的方向是由铜片流向锌片【答案】B【解析】A.上述原电池中金属锌比铜活泼，因此锌失去电子，发生氧化反应，锌做负极，故A错误；.正极Cu片上CiP+得电子被还原成铜单质，锌片上发生的电极反应为Zn-2e=ZM+,故B正确：C.铜片上Cu2+得电子被还原成铜单质，Cu2+浓度减小，故C错误；D.电子从负极流向正极，即导线中电子的方向由锌片流向铜片，故D错误；故选Bo.磷酸铁锂电池放电时正极的电极反应式为FePO4+Li++e-=LiFePO4,该电池放电时的工作原理如图所示。下列叙述正确的是铜箔 锂盐有机溶液铜箔 锂盐有机溶液FePO,铝箔A.放电时，Li+通过隔膜移向正极B.放电时，电子由铜箔经溶液流向铝箔C.放电时，负极上Cu放电生成CM+D.该电池放电过程中Fe、P元素的化合价发生了变化【答案】A【解析】A.原电池放电时，阳离子移向正极，阴离子移向负极，即放电时，Li+通过隔膜移向正极，A正确：

B.该电池放电时铝箔电极为正极，铜箔电极为负极，放电时，电子由铜箔经过导线流向铝箔，电子不能进入溶液中，B错误：C.该电池放电时铜箔电极为负极，负极上LixC6失去电子生成Li+,C错误；D.正极的电极反应式为FePO4+Li++e-=LiFePO4,放电过程P元素的化合价未发生变化，D错误；综上所述答案为Ao10.燃料电池是目前电池研究的热点之一。某课外小组自制的氢氧燃料电池如图所示，a、b均为惰性电极。下列叙述错误的是A.a极是负极，该电极上发生氧化反应A.a极是负极，该电极上发生氧化反应KOH溶液B.b极发生的电极反应是2H20+26一=应丁+20斤C.电池总反应为2H2+C)2=2HQD.氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源【答案】B【解析】A.a极通入H?,为负极，电极反应式为2H2+4OH--4e-=4HQ,发生的是氧化反应，A正确;B.b极通入。2，为正极，电极反应式为Oz+2Hq+4e=4OH,B错误:C.正、负极电极反应式相加可得，电池总反应为2H2+O?=2H2O,C正确；D.氢氧燃料电池的能量高，且产物为水对环境无污染，故是具有应用前景的绿色电源，D正确;故答案为：B»11.用Hz消除酸性废水中的NO2是一种常用的电化学方法，其反应原理如图所示。下列说法错误的是过程1过程过程1过程2A.Fes。”在该反应中作催化剂B.Pd上发生的电极反应为H-eWH，C.D.总反应为3H2+2NO2=N2+2OH-+2H2。C.D.Fe(H)与Fe(HI)之间的相互转化起到了传递电子的作用【答案】C【解析】A.FeQ」在过程1中作反应物、在过程2中作生成物，所以FeQ4,2整个反应的催化剂，A正确;B.Pd电极上氢气失电子生成JT，电极反应式为H2-2e-=2H+,B正确;C.电解质溶液厘酸性，则不能生成OH,负极上生成氢离子正极I.N。/得电子和氢离子反应生成氮气和水，总反应为3H2+2NO；+2H+=N2+4HQ,C错误:D.+3价Fe得到电子转化为+2价Fe、+2价Fe失去电子转化为+3价Fe,所以Fe(II)与Fe(H【)之间的相互转化起到了传递电子的作用，D正确。故选：Co12.银镉电池是二次电池，其工作原理示意图如下(L为小灯泡，KhK2为开关，a、b为直流电源的两极)。下列说法不正确的是下列说法不正确的是A.断开K2、合上Ki,银镉电池能量转化形式：化学能一电能B.断开Ki、合上K2,电极A为阴极，发生还原反应C.电极B发生氧化反应过程中，溶液中KOH浓度不变放电D.银镉二次电池的总反应式：Cd+2NiOOH+2H2OUCd(OH)2+2Ni(OH)2充电【答案】C【解析】A.断开K?、合上Ki,为放电过程，银镉电池能量转化形式：化学能-电能，A正确;B.断开Ki、合上K?,为充电过程，电极A与直流电源的负极相连，电极A为阴极，发生还原反应，电

极反应式为Cd(OH)2+2e=Cd+2OH-,B正确；C.电极B发生氧化反应的电极反应式为2Ni(OH)2-2e+20H=2NiOOH+2H20,则电极A发生还原反应的电极反应式为Cd(OH)2+2e=Cd+2OH,此时为充电过程，总反应为Cd(OH)2+2Ni(OH)2—Cd+2NiOOH+2H2O,溶液中KOH浓度减小，C错误;D.根据分析，放电时总反应为Cd+2NiOOH+2H2O=Cd(OH)2+2Ni(OH”，则银镉二次电池总反应式为放电Cd+2NiOOH+2H2O=Cd(OH)2+2Ni(OH)2,D正确；充电答案选C。13.已知铜锌原电池(如图)工作时，下列叙述正确的是()=ZM++CuC.在外电路中，电子从正极流向负极D.盐桥中的K+移向ZnSO4溶液A.=ZM++CuC.在外电路中，电子从正极流向负极D.盐桥中的K+移向ZnSO4溶液【答案】B【解析】A.分析可知，Cu作正极，正极反应为Cu2++2e=Cu,A叙述错误；B.Zn极为负极，发生Zn-2e=Z产，Cu作正极，正极反应为Cu2++2e=Cu,电池反应为Zn+Cu-ZM+Cu,B叙述正确；C.在外电路中，电子从负极流向正极，C叙述错误；D.盐桥中的K+移向正极区，即CuSO4溶液，D叙述错误；答案为B。.近年来AIST报告正在研制一种“高容量、低成本”锂一铜空气燃料电池，该电池通过一种复杂的铜腐蚀“现象”产生电力，其中放电过程为：2Li+Cu2O+H2O=2Cu+2Li++2OH;如图所示，下列说法不正确的是

电解质固体电解质电解质放电时，Li+电解质固体电解质电解质放电时，Li+透过固体电解质向Cu极移动B.放电时，负极的电极反应式为Cu2O+H2O+2e=2Cu+20HC.通空气时，铜被腐蚀，表面产生CsOD.整个反应过程中，铜相当于催化剂【答案】B【解析】A.放电时，阳离子向正极移动，则Li+透过固体电解质向Cu极移动，A正确;B.放电时，锂失去电子为负极，负极的电极反应式为Li-e=Li+,B错误:C.通空气时，铜被腐蚀，表面产生CsO,C正确:D.通空气时，铜被腐蚀，表面产生CsO,放电时CsO转化为Cu,则整个反应过程中，铜相当于催化剂,D正确;故合理选项是B。二、非选择题（共5小题）.回答下列问题:（1）将燃煤产生的二氧化碳回收利用，可达到低碳排放的目的。图是通过人工光合作用，以C02和H2。极，发生的电极反应式为为原料制备HCOOH和02的原理示意图。电极b作.极，发生的电极反应式为（2）浓差电池中的电动势是由于电池中存在浓度差而产生的。某浓差电池的原理如图所示，该电池从浓缩海水中提取LiCl的同时又获得了电能。

H：LiCl溶液-稀盐酸一AH：LiCl溶液-稀盐酸一离子导体(传导LT)YL浓缩海水

「*(富含Li离子导体(传导LT)Y①X为极，丫电极反应式为.②丫极生成ImolC12时，molLi+移向X极。(3)一种以胧(N2HQ为液体燃料的电池装置如图所示。该电池用空气中的氧气作氧化剂，KOH溶液作电解质溶液。负极反应式为,正极反应式为o正极CO2+2H++2e-HCOOH正极2Cl-2e=Cht2N2H4+4OH-4e-N2+4H2O O2+2H2O+4e =4OH-【解析】(1)图中装置没有外加电源，属于原电池装置，CO?在电极b附近转化为HCOOH,发生还原反应，因此电极b作正极；结合得失电子守恒可知发生的电极反应式为CO2+2H++2e=HCOOH；(2)①由图可知原电池装置电极X附近H+转化为H2,发生还原反应，则X为正极；丫电极为负极，电极反应式为2CI、2e=C12T；②由电极反应式2Cr-2e=ChT可知Y极生成1molCb时，转移电荷数为2mol,则有2molLi+移向X极;(3)燃料在负极失电子，即负极反应式为N2H4+4OH-4e=N2+4H2O；氧气在正极得电子，正极反应式为O2+2H2O+4e=4OH%.我国科学家最近发明了一种Zn-PbOz电池，电解质为K2sO,、H2sO4和KOH,由a和b两种离子交

换膜隔开，形成A、B、C三个电解质溶液区域，结构示意图如下:0回答下列问题：0⑴电池中，Zn为极，B区域的电解质为(±AtlK2SO4H2SO4'^KOH^o(2)电池反应的离子方程式为。(3)阳离子交换膜为图中的(填“a”或"b”)膜。【答案】负 K2so4 PbO2+SO^-+Zn+2H,O=PbSO4+Zn(OHa【解析】(1)根据图示可知，Zn失去电子变成4?+，与溶液中的OFT结合形成Zn(OH)：,所以Zn电极为负极:A区域的电解质为KOH.B区域的电解质为K2sos，C区域的电解质为H2so」，故答案为：负：K2SO4：⑵负极的也极反应式为Zn-2e+4OH-=Zn(OH)j,正极的电极反应式为PbO?+2F+4H*+SO；=PbSO4+2H2O,总反应的离子方程式为PbO,+SO；-+Zn+2HQ=PbSO4+Zn(OH)：,故答案为：PbO2+SO：+Zn+2HQ=PbSO4+Zn(OH)j；(3)A区域中，QH发生反应变为Zn(OH)：,为了维持溶液呈电中性，多余的K+通过离子交换膜进入B区域，因此a膜为阳离子交换膜，故答案为：a。(2)某研究性学习小组为证明2Fe3++2F >2Fe"+L为可逆反应，设计如下两种.(1)(2)某研究性学习小组为证明2Fe3++2F >2Fe"+L为可逆反应，设计如下两种方案(己知：酸性溶液中Fe2+易被空气氧化为Fe3+)。方案一：取5mL0.1mol/LKI溶液，滴加2mL0.1mol/L的FeCb济液，滴入5滴稀盐酸，再继续加入2mLec充分振荡、静置、分层，取上层清液，滴加KSCN溶液，现象是,即可证明该反应为可逆反应。你认为此方案("不严密’'或"严密”)，理由是(用离子方程式表示)。方案二：设计如图原电池装置，接通灵敏电流计，指针向右偏转，随着反应时间进行；电流计读数逐渐变小，最后读数变为零。当指针读数变零后，在右边的池了中加入Imol/LFeCb溶液，灵敏电流计指针向左偏转，即可证明该反应为可逆反应。你认为灵敏电流计“读数变为零”的原因是o灵敏电流计/石里、1/■\1…I'm7c冰蝠【答案】Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+CuFe3++e-=O.lmolL”的KI溶液：E：:K：:：：：O.lmoll」的FeC1溶液"口”7琼脂(能导电，含有自由移动的K\CI)Fe2+ 溶液变为血红色 不严密4Fe2++O2+4H+=2H2O+4Fe3+ 该可逆反应达到了化学平衡状态【解析】(1)利用原电池装置验证Fe?+与Cu?+氧化性相对强弱，则可以根据“氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性”规律设计发生Fe?+与Cu反应生成C#+的反应，离子方程式为Cu+2Fe3+=Cu"+2Fe2+,其中Cu失去电子，做负极材料，Fe3+在正极得到电子，电极反应式为Fe3++e-=Fe2+：故答案为：Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+；Cu；Fe3++e-=Fe2+；(2)取上层清液，滴加KSCN溶液，溶液呈血红色，有Fe3+存在，说明反应不能完全进行，为可逆反应；但此方案不严密，因为振荡过程中，生成的Fe2+易被空气氧化为Fe3+,离子方程式为4Fe2++O2+4H+=2H2O+4Fe3+,所以并不能证明Fe3+已经完全反应：故答案为：溶液变为血红色：不严密；4Fe2++O2+4H+=2H2O+4Fe3+；(3)灵敏电流计”读数变为零”，说明可逆反应已经"停止”，即反应已经达到平衡状态。故答案为：该可逆反应达到了化学平衡状态。18.化学电源在生产生活中有着广泛的应用，请回答下列问题：(1)根据构成原电池的本质判断，下列化学反应方程式正确且能设计成原电池A.KOH+HC1=KCI+H2oB.Cu+Fe"=Fe2++Cu"C.Na2O+H2O=2NaOH D.Fe+H2so产FeSO,+H2T(2)为了探究化学反应中的能量变化，某同学设计了如图两个实验。有关实验现象，下列说法正确的是:A.图I中温度计的示数高于图II的示数B.B.图I和图n中温度计的示数相等，且均高于室温C.图I和图II的气泡均产生于锌棒表面D.图11中产生气体的速度比I慢(3)电动汽车上用的铅蓄电池是以一组充满海绵状态铜的铅板和另一组结构相似的充满二氧化铅的铅板组成，用H2s04作电解质溶液。放电时总反应为：Pb+PbO,+2H2so.=2PbSO4+2Hq①写出放电时正极的电极反应式：;②铅蓄电池放电时，负极质量将(填“增大”、"减小''或"不变”)。当外电路上有2moi电子通过时，溶液中消耗H2s的物质的量为。【答案】D APbO2+2e+SO;+4H+=PbSO4+2H2O增大2mol【解析】⑴A.自发进行的氧化还原反应在理论上可以设计成原电池：KOH+HO=KC1+H9是复分解反应，不是氧化还原反应，故A错误：B.Cu+Fe"=Fe>+Cu”中的电荷不守恒，离子方程式不正确，故B错误；C.Na2O+Hq=2NaOH不是氧化还原反应，故C错误；D.Fe+H卢O4=FeSO,+凡T是自发进行的氧化还原反应，可以设计成原电池，故D正确：答案选Do(2)A.图I中发生的是锌的化学腐蚀，图II形成铜-锌原电池，图I主要将化学能转化为热能，而图II主要将化学能转化为电能，则图1中温度计的示数高于图II的示数，故A正确；B.由A中分析可知，图I和图U中温度计的示数不相等，但均高于室温，故B错误；C.图II中铜为正极，铜棒的表面有气泡产生，故C错误；D.利用原电池反应可以使金属与酸的反应速率加快，故图II中产生气体的速率比I快，