辽宁省2022年高考化学一轮复习化《原电池化学电源》课时作业

辽宁省2022年高考一轮复习第六章化第2节原电池化学电源1. (2022·原创)在下图中的8个装置中，属于原电池的是()A．①④⑤B．③⑥⑧C．④⑥⑦D．⑥⑦⑧解析：构成原电池要有四个基本条件。a.电解质溶液；b.两个电极，其中一个相对较活泼，另一个相对较不活泼。两个电极直接或间接地连接在一起，并插入电解质溶液中；c.能自发地发生氧化还原反应；d.形成闭合电路。其中①、②不满足b、d条件，③不满足b条件，⑤不满足a条件，⑧不满足d条件。答案：C2．把A、B、C、D四块金属片浸入稀硫酸中，分别用导线两两相连可以组成原电池。A、B相连时A为负极；C、D相连时，电流由D→C；A、C相连时，C极上产生大量气泡，B、D相连时，D极发生氧化反应。这四种金属的活动性顺序是()A．A>B>C>DB．A>C>D>BC．C>A>B>DD．B>D>C>A解析：在原电池中，比较活泼的金属为负极。A、B相连时A为负极，说明A比B活泼；C、D相连时，电流由D→C，由于电子流动的方向与电流方向相反，所以C为失去电子的一极，C比D活泼；A、C相连时，C上产生气泡，即C上发生的反应是2H＋＋2e－=H2↑，是还原反应，所以A比C活泼；B、D相连时D极发生氧化反应，则D为负极。综合以上结论可知，B是正确答案。答案：B3. (2022·广东单科，14)可用于电动汽车的铝－空气燃料电池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解质溶液，铝合金为负极，空气电极为正极。下列说法正确的是()A．以NaCl溶液或NaOH溶液为电解质溶液时，正极反应都为：O2＋2H2O＋4e－=4OH－B．以NaOH溶液为电解质溶液时，负极反应为：Al＋3OH－－3e－=Al(OH)3↓C．以NaOH溶液为电解质溶液时，电池在工作过程中电解质溶液的pH保持不变D．电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极解析：B项，以NaOH为电解质溶液时，不应生成Al(OH)3沉淀，而应生成AlOeq\o\al(－,2)。C项，电解质溶液的pH应减小。D项，电子通过外电路从负极流向正极。答案：A4．(2022·改编)下图为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示，下列叙述不正确的是()A．a电极是负极B．b电极的电极反应为：4OH－－4e－=2H2O＋O2↑C．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源D．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解析：本题主要考查原电池的电极判断、电极反应式的书写及电极产物的确定。a电极上发生反应：2H2－4e－=4H＋，是负极，b电极上发生反应：O2＋2H2O＋4e－=4OH－，是正极。氢氧燃料电池的能量效率较高，而且产物H2O是一种无污染物质，是一种具有应用前景的绿色电源。氢氧燃料电池通入H2、O2就能工作，无需将H2、O2储藏在电池内部。答案：B5．(1)将Al片和Cu片用导线相连，插入稀H2SO4中组成原电池，写出电极名称及电极反应式：Al片()________________________________________________________________，Cu片()_______________________________________________________________。(2)若将Al片和Cu片用导线相连，插入浓HNO3中能否组成原电池？________(填“能”或“不能”，“若不能”，则不用回答下面的问题)，若能组成原电池，写出电极名称及电极反应式：Al片()________________________________________________________________，Cu片()_______________________________________________________________。解析：(1)Al片和Cu片用导线相连，插入稀H2SO4中时，Al比Cu活泼，Al为负极，失电子被氧化为Al3＋，Cu为正极，溶液中的H＋得电子被还原为H2。(2)Al片和Cu片用导线相连，插入浓HNO3中时，由于铝被钝化，不能溶解，Al为正极，Cu为负极，失电子被氧化为Cu2＋。答案：(1)负极2Al－6e－=2Al3＋正极6H＋＋6e－=3H2↑(2)能正极2NOeq\o\al(－,3)＋4H＋＋2e－=2NO2↑＋2H2O负极Cu－2e－=Cu2＋6． 由A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验。装置现象二价金属A不断溶解C的质量增加A上有气体产生根据实验现象回答下列问题：](1)装置甲中负极的电极反应式是_____________________________________________。(2)装置乙中正极的电极反应式是_____________________________________________。(3)装置丙中溶液的pH________(填“变大”、“变小”或“不变”)。(4)四种金属活泼性由强到弱的顺序是_________________________________________。解析：甲、乙、丙均为原电池装置。依据原电池原理，甲中A不断溶解，则A为负极、B为正极，活泼性A>B；乙中C极增重，即析出Cu，则B为负极，活泼性B>C；丙中A上有气体即H2产生，则A为正极，活泼性D>A，随着H＋的消耗，pH变大。答案：(1)A－2e－=A2＋(2)Cu2＋＋2e－=Cu(3)变大(4)D>A>B>C

一、选择题1．(2022·原创)关于如下图所示装置的叙述，正确的是()A．铜是阳极，铜片上有气泡产生B．铜片质量逐渐减少C．电流从锌片经导线流向铜片 D．氢离子在铜片表面被还原解析：本题考查原电池的有关知识。在原电池中，活泼性较强的金属作负极，活泼性相对较弱的金属或非金属作正极。在题给装置中，Zn作负极，负极反应：Zn－2e－=Zn2＋，Cu作正极，正极反应：2H＋＋2e－=H2↑，故A、B错；电子由锌片经导线流向铜片，电流方向与之相反，C错，D正确。答案：D2．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Fe和碳棒，则X为碳棒，Y为FeC．X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X>Y解析：外电路的电子流向为X→外电路→Y，电流方向与其相反。X极失电子，作负极，Y极上发生的是还原反应，X极上发生的是氧化反应。若两电极分别为Fe和碳棒，则Y为碳棒，X为Fe。答案：D3．如下图所示装置中，观察到电流计指针偏转，M棒变粗，N棒变细，由此判断下表中所列M、N、P物质，其中可以成立的是()选项MNPA锌铜稀硫酸溶液B铜铁稀盐酸C银锌硝酸银溶液D锌铁硝酸铁溶液解析：该原电池中M棒变粗，N棒变细。说明原电池反应时N棒溶解作负极，溶液中有金属析出在M棒上。M棒作正极，A、B选项中，电解质溶液分别为稀H2SO4和稀盐酸，原电池工作时，不会有金属析出且A中M棒变细，C选项正极反应为Ag＋＋e－=Ag。而D选项正极反应为Fe3＋＋e－=Fe2＋，不会有金属析出，是M棒锌溶解变细。答案：C4．(2022·模拟精选，江苏徐州3月)碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解质溶液，电池总反应式为：Zn(s)＋2MnO2(s)＋H2O(l)=Zn(OH)2(s)＋Mn2O3(s)，则下列说法错误的是()A．电池工作时，锌失去电子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mol电子，锌的质量理论上减少6.5g解析：电池的电解质溶液为KOH溶液，结合总反应得负极反应式：Zn(s)＋2OH－(aq)－2e－=Zn(OH)2(s)，用总反应式减去负极反应式，可得到正极反应式：2MnO2(s)＋H2O(l)＋2e－=Mn2O3(s)＋2OH－(aq)。Zn为负极，失去电子，电子由负极通过外电路流向正极。反应时1molZn失去2mol电子，外电路中每通过mol电子，Zn的质量理论上减少6.5g。答案：C5.某原电池总反应的离子方程式是2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋，不能实现该反应的原电池是 ()A．正极是Cu，负极是Fe，电解质是FeCl3溶液B．正极是C，负极是Fe，电解质是Fe(NO3)3溶液C．正极是Fe，负极是Zn，电解质是Fe2(SO4)3溶液D．正极是Ag，负极是Fe，电解质是CuSO4溶液解析：C选项的总反应式是3Zn＋2Fe3＋=2Fe＋3Zn2＋。D选项的总反应式是Fe＋Cu2＋=Cu＋Fe2＋。答案：CD6．(2022·福建理综，11)控制适合的条件，将反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2设计成如下图所示的原电池。下列判断不正确的是()A．反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应B．反应开始时，甲中石墨电极上Fe3＋被还原C．电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态D．电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中的石墨电极为负极解析：由反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2可知，反应开始时甲中Fe3＋发生还原反应，乙中I－发生氧化反应；电流计读数为零，说明单位时间内由甲流向乙的电子数与由乙流向甲的电子数相等，生成Fe3＋的物质的量与消耗的Fe3＋的物质的量相等，则反应达到了平衡状态，此时在甲中溶入FeCl2固体，则平衡向逆反应方向移动，乙中I2发生还原反应，则乙中石墨电极为正极；故选D。答案：D7．锌银蓄电池的比能量、比功率等性能均优于镉镍系列电池，因此可用于导弹、运载火箭等特殊要求的军事设备上。锌银蓄电池，其电极反应为：Zn＋2OH－－2e－=ZnO＋H2O，Ag2O＋H2O＋2e－=2Ag＋2OH－，下列说法正确的是()A．锌电极为电池正极，发生氧化反应B．锌电极为电池负极，发生还原反应C．氧化银电极为电池负极，发生氧化反应D．氧化银电极为电池正极，发生还原反应解析：根据Zn＋2OH－－2e－=ZnO＋H2O，说明锌极发生了氧化反应，即锌极为负极发生氧化反应；根据Ag2O＋H2O＋2e－=2Ag＋2OH－，说明氧化银发生了还原反应，即氧化银电极为正极，发生还原反应。答案：D8．(2022·试题调研，广东广州)将氢气、甲烷、乙醇等物质在氧气中燃烧时的化学能直接转化为电能的装置叫燃料电池。燃料电池的基本组成为电极、电解质、燃料和氧化剂。此种电池能量利用率可高达80%(一般柴油发电机只有40%左右)，产物污染也少。下列有关燃料电池的说法错误的是()A．上述燃料电池的负极反应材料是氢气、甲烷、乙醇等物质B．氢氧燃料电池常用于航天飞行器，原因之一是该电池的产物为水，经过处理之后可供宇航员使用C．乙醇燃料电池的电解质常用KOH，该电池的负极反应为C2H5OH－12e－=2CO2↑＋3H2OD．甲烷燃料电池的正极反应为O2＋2H2O＋4e－=4OH－解析：在强碱性条件下，CO2会和KOH反应生成K2CO3和水，所以C错。答案：C9．(2022·模拟精选，宁夏银川模拟)一种燃料电池中发生的化学反应为：在酸性溶液中甲 醇与氧气作用生成水和二氧化碳。该电池负极发生的反应是()A．CH3OH(g)＋O2(g)=H2O(l)＋CO2(g)＋2H＋(aq)＋2e－B．O2(g)＋4H＋(aq)＋4e－=2H2O(l)C．CH3OH(g)＋H2O(l)=CO2(g)＋6H＋(aq)＋6e－D．O2(g)＋2H2O(l)＋4e－=4OH－解析：甲醇燃料电池是甲醇在负极发生氧化反应，氧气在正极发生还原反应，故B、D错误；A项不是电极反应式。答案：C10.(2022·模拟精选，山东济宁质检)一种新型熔融盐燃料电池具有高发电效率。现用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，一极通CO气体，另一极通O2和CO2混合气体，其总反应为：2CO＋O2=2CO2。则下列说法中正确的是()A．通CO的一极是电池的正极B．负极发生的电极反应是：O2＋2CO2＋4e－=2COeq\o\al(2－,3)C．负极发生的电极反应是：CO＋COeq\o\al(2－,3)－2e－=2CO2D．正极发生氧化反应解析：由电池反应2CO＋O2=2CO2可知，通CO的一极为电池的负极，通O2的一极为电池的正极。负极失电子发生氧化反应，正极得电子发生还原反应。负极的电极反应为2CO＋2COeq\o\al(2－,3)－4e－=4CO2，正极的电极反应为O2＋2CO2＋4e－=2COeq\o\al(2－,3)。答案：C二、非选择题11．(2022·原创)(1)今有2H2＋O2eq\o(=,\s\up7(KOH))2H2O反应，构成燃料电池，则负极通的应是________，正极通的应是________，电极反应式为________________、________________。(2)如把KOH改为稀H2SO4作电解质溶液，则电极反应式为____________________、____________________。(1)和(2)的电解液不同，反应进行后，其溶液的pH各有何变化？__________________________________________________________________________。(3)如把H2改为甲烷、KOH作导电物质，则电极反应式为：____________________、____________________。解析：根据电池反应式可知H2在反应中被氧化，O2被还原，因此H2应在负极上反应，O2应在正极上反应。又因为是碱性溶液，此时应考虑不可能有H＋参加或生成，故负极反应为：2H2＋4OH－－4e－=4H2O，正极反应为：O2＋2H2O＋4e－=4OH－。若将导电物质换成酸性溶液，此时应考虑不可能有OH－参加或生成，故负极：2H2－4e－=4H＋，正极：O2＋4H＋＋4e－=2H2O。由于前者在碱性条件下反应KOH量不变，但工作时H2O增多故溶液变稀碱性减弱，pH将变小。而后者为酸溶液，H2SO4的量不变，水增多，溶液酸性减弱，故pH将变大。如把H2改为甲烷，用KOH作导电物质，根据反应CH4＋2O2=CO2＋2H2O，则负极为发生氧化反应的CH4，正极为发生还原反应的O2，由于有KOH存在，此时不会有CO2放出。答案：(1)H2O2负极：2H2＋4OH－－4e－=4H2O正极：O2＋2H2O＋4e－=4OH－(2)负极：2H2－4e－=4H＋正极：O2＋4H＋＋4e－=2H2O(1)变小，(2)变大(3)负极：CH4＋10OH－－8e－=COeq\o\al(2－,3)＋7H2O正极：2O2＋4H2O＋8e－=8OH－12．(2022·山东理综，29)Zn—MnO2干电池应用广泛，其电解质溶液是ZnCl2—NH4Cl混合溶液。(1)该电池的负极材料是________。电池工作时，电子流向________(填“正极”或“负极”)。(2)若ZnCl2—NH4Cl混合溶液中含有杂质Cu2＋，会加速某电极的腐蚀，其主要原因是________。欲除去Cu2＋，最好选用下列试剂中的________(填代号)。a．NaOHb．Znc．Fed．NH3·H2O(3)MnO2的生产方法之一是以石墨为电极，电解酸化的MnSO4溶液。阴极的电极反应式是________。若电解电路中通过2mol电子，MnO2的理论产量为________g。解析：(1)原电池的负极是发生氧化反应的一极：Zn=Zn2＋＋2e－；电池工作时，电子是从负极流向正极。(2)Zn与Cu2＋发生氧化还原反应，生成的Cu附着在Zn的表面构成铜锌原电池，加快反应速率，从而加快Zn的腐蚀。(3)电解池的阴极是发生还原反应的一极：2H＋＋2e－=H2↑；每生成1molMnO2需转移2mol电子，故每通过2mol电子，理论上生成1molMnO2，质量为87g。答案：(1)Zn(或锌)正极(2)锌与还原出的铜构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀b(3)2H＋＋2e－=H2↑8713.(2022·试题调研，山东济南质检)(1)将锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池，两电极间连接一个电流计。锌片上发生的电极反应：______________________________________；银片上发生的电极反应：______________________________________。(2)若该电池中两电极的总质量为60g，工作一段时间后，取出锌片和银片洗净干燥后称重，总质量为47g，试计算：①产生氢气的体积(标准状况)；②通过导线的电量。(已知NA＝×1023mol－1，电子电量为×10－19C解析：(1)由锌片、银片、稀H2SO4组成的原电池中很显然锌片为负极，电极反应式为Zn－2e－=Zn2＋；银片为正极，电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑。(2)两电极的总质量为60g，工作一段时间后，取出洗净干燥称重为47g，说明锌片反应掉13g，根据总反应式消耗的Zn和产生的H2的物质的量之比为1∶1知①V(H2)＝eq\f(13g,65g)×22.4L＝4.48L。②通过导线的总电量＝eq\f(13g,65g·mol－1)×2××1023mol－1××10－19C＝×104C。答案：(1)Zn－2e－=Zn2＋2H＋＋2e