高考化学大一轮复习 原电池 化学电源限时集训卷

【创新方案】高考化学大一轮复习原电池化学电源限时集训卷[对应学生用书课下限时集训(十九)]一、选择题1．下列有关电池的说法不正确的是()A．手机上用的锂离子电池属于二次电池B．铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极C．甲醇燃料电池可把化学能转化为电能D．锌锰干电池中，锌电极是负极解析：选B锂离子电池可以充电后再次使用，属于二次电池，A正确；铜锌原电池中铜为正极，故外电路中电流由铜流向锌，而电子是由锌流向铜，B错误；电池的实质是化学能转化成电能，C正确；Zn失去电子生成Zn2＋，故作为负极，D正确。2．X、Y、Z都是金属，把X投入Z的硝酸盐溶液中，X的表面有Z析出，X与Y组成原电池时，Y为电池的负极，X、Y、Z三种金属的活泼性顺序为()A．X>Y>ZB．X>Z>YC．Y>X>ZD．Y>Z>X解析：选CX投入Z的硝酸盐溶液中，X的表面有Z析出，说明活泼性X>Z；X与Y组成原电池时，Y为电池的负极，说明Y>X，因此X、Y、Z三种金属的活泼性顺序为Y>X>Z。3．如图所示是几种常见的化学电源示意图，有关说法不正确的是()A．上述电池分别属于一次电池、二次电池和燃料电池B．干电池在长时间使用后，锌筒被破坏C．铅蓄电池工作过程中，每通过2mol电子，负极质量减轻207gD．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源解析：选C在干电池中，Zn作负极，被氧化，B正确；氢氧燃料电池不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内，且工作的最终产物是水，故氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源，D正确；C项忽略了硫酸铅在负极上析出，负极质量应该增加而非减小，C错误。4．如图，在盛有稀硫酸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中正确的是()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C．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：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，发生的是氧化反应，Y极发生的是还原反应；若两电极分别为铁和碳棒，则Y为碳棒，X为铁。5．(·南通一模)如图是铅蓄电池充、放电时的工作示意图，已知放电时电池反应为PbO2＋Pb＋4H＋＋2SOeq\o\al(2－,4)=2PbSO4＋2H2O。下列有关说法正确的是()A．K与N连接时，能量由电能转化为化学能B．K与N连接时，H＋向负极区迁移C．K与M连接时，所用电源的a极为负极D．K与M连接时，阳极附近的pH逐渐增大解析：选CA项，K与N相接时，是原电池，由化学能转化为电能，错误；B项，由于形成原电池时正极消耗氢离子，所以氢离子向正极移动，错误；C项，充电是二氧化铅原电池的正极连接到电源的正极，所以b是正极，a是负极，正确；D项，a极生成二氧化铅和氢离子，pH减小，错误。6．综合如图判断，下列说法正确的是()A．装置Ⅰ和装置Ⅱ中负极反应均是Fe－2e－=Fe2＋B．装置Ⅰ和装置Ⅱ中正极反应均是O2＋2H2O＋4e－=4OH－C．装置Ⅰ和装置Ⅱ中盐桥中的阳离子均向右侧烧杯移动D．放电过程中，装置Ⅰ左侧烧杯和装置Ⅱ右侧烧杯中溶液的pH均增大解析：选D装置Ⅰ中，由于Zn比Fe活泼，所以Zn作原电池的负极，电极反应式为Zn－2e－=Zn2＋；Fe作正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－=4OH－，由于正极有OH－生成，因此溶液的pH增大。装置Ⅱ中，Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－=Fe2＋；Cu作正极，电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑。正极由于不断消耗H＋，所以溶液的pH逐渐增大，A、B错误，D正确；在原电池的电解质溶液中，阳离子移向正极，C错误。7．一种新型环保电池是采用低毒的铝合金(丢弃的易拉罐)，家庭常用的漂白水，食盐，氢氧化钠(化学药品店常见试剂)等原料制作的。电池的总反应方程式为2Al＋3ClO－＋2OH－=3Cl－＋2AlOeq\o\al(－,2)＋H2O。下列说法不正确的是()A．该电池的优点是电极材料和电解质用完后可以更换B．该电池发生氧化反应的是金属铝C．电极的正极反应式为3ClO－＋3H2O＋6e－=3Cl－＋6OH－D．当有0.1molAl完全溶解时，流经电解液的电子个数为1.806×1023解析：选D该电池所用材料都是生活中常见的，电极材料和电解质用完后可以更换，A正确；金属铝是原电池的负极，发生氧化反应，B正确；在正极上，发生还原反应，电极反应式为：3ClO－＋3H2O＋6e－=3Cl－＋6OH－，C正确；电子只能流经导线，不能流经电解液，D错误。8．甲醇燃料电池是目前开发最成功的燃料电池之一，这种燃料电池由甲醇、空气(氧气)、KOH(电解质溶液)构成。电池的总反应式为2CH3OH＋3O2＋4OH－=2COeq\o\al(2－,3)＋6H2O。则下列说法正确的是()A．电池放电时通入空气的电极为负极B．电池放电时负极的电极反应式为CH3OH－6e－＋H2O=CO2↑＋6H＋C．由于COeq\o\al(2－,3)水解显碱性，电池放电时，电解质溶液的pH逐渐增大D．电池放电时每消耗1molCH3OH转移6mol电子解析：选D该燃料电池为原电池，从化合价判断，氧气在正极参与反应，A错误；甲醇在电池的负极参与反应，电极反应式为CH3OH－6e－＋8OH－=COeq\o\al(2－,3)＋6H2O，B错误；从电池的总反应式可知，反应过程中OH－浓度降低，溶液的pH减小，C错误；从电极反应来看，每消耗1molCH3OH转移6mol电子，D正确。9．(·郑州模拟)CO无色无味有毒，世界各国每年均有不少人因CO中毒而失去生命。一种CO分析仪的工作原理如图所示，该装置中电解质为氧化钇－氧化钠，其中O2－可以在固体介质NASICON中自由移动。下列说法中错误的是()A．负极的电极反应式为：CO＋O2－－2e－=CO2B．工作时电极b作正极，O2－由电极a向电极b移动C．工作时电子由电极a通过传感器流向电极bD．传感器中通过的电流越大，尾气中CO的含量越高解析：选B根据题意可知，a电极为负极，电极反应式为：CO＋O2－－2e－=CO2，b电极为正极，电极反应式为：O2＋4e－=O2－，总反应为2CO＋O2=2CO2。工作时电子由电极a通过传感器流向电极b，O2－由电极b向电极a移动。传感器中通过的电流越大，说明单位时间内通过的电子越多，尾气中CO的含量越高。二、非选择题10．某研究性学习小组根据反应2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4=2MnSO4＋5Fe2(SO4)3＋K2SO4＋8H2O设计如下原电池，其中甲、乙两烧杯中各物质的物质的量浓度均为1mol/L，溶液的体积均为200mL，盐桥中装有饱和K2SO4溶液。回答下列问题：(1)此原电池的正极是石墨________(填“a”或“b”)，发生________反应。(2)电池工作时，盐桥中的SOeq\o\al(2－,4)移向________(填“甲”或“乙”)烧杯。(3)两烧杯中的电极反应式分别为甲________________________________________________________________________，乙________________________________________________________________________。(4)若不考虑溶液的体积变化，MnSO4浓度变为1.5mol/L，则反应中转移的电子为________mol。解析：(1)根据题目提供的总反应方程式可知，KMnO4作氧化剂，发生还原反应，故石墨a是正极。(2)电池工作时，SOeq\o\al(2－,4)向负极移动，即向乙烧杯移动。(3)甲烧杯中的电极反应式为MnOeq\o\al(－,4)＋5e－＋8H＋=Mn2＋＋4H2O；乙烧杯中的电极反应式为5Fe2＋－5e－=5Fe3＋。(4)溶液中的MnSO4浓度由1mol/L变为1.5mol/L，由于溶液的体积未变，则反应过程中生成的MnSO4的物质的量为0.5mol/L×0.2L＝0.1mol，转移的电子为0.1mol×5＝0.5mol。答案：(1)a还原(2)乙(3)MnOeq\o\al(－,4)＋5e－＋8H＋=Mn2＋＋4H2O5Fe2＋－5e－=5Fe3＋(4)0.511.最新研究发现，用隔膜电解法处理高浓度乙醛废水具有工艺流程简单、电耗较低等优点，其原理是使乙醛分别在阴、阳极发生反应，转化为乙醇和乙酸，总反应为2CH3CHO＋H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))CH3CH2OH＋CH3COOH实验室中，以一定浓度的乙醛－Na2SO4溶液为电解质溶液，模拟乙醛废水的处理过程，其装置示意图如图所示。(1)若以甲烷燃料电池为直流电源，则燃料电池中b极应通入________(填化学式)气体。(2)电解过程中，两极除分别生成乙酸和乙醇外，均产生无色气体。电极反应如下：阳极：①4OH－－4e－=O2↑＋2H2O②________________________________________________________________________阴极：①_________________________________________________________②CH3CHO＋2e－＋2H2O=CH3CH2OH＋2OH－(3)电解过程中，阴极区Na2SO4的物质的量________(填“增大”、“减小”或“不变”)。(4)已知：乙醛、乙醇的沸点分别为20.8℃、78.4℃。从电解后阴极区的溶液中分离出乙醇粗品的方法是________。(5)在实际工艺处理中，阴极区乙醛的去除率可达60%。若在两极区分别注入1m3解析：(3)电解过程中，Na＋，SOeq\o\al(2－,4)均没有损耗，所以Na2SO4的物质的量不变。(4)分离两种沸点相差较大，互溶的液体，用蒸馏的方法。(5)废水中CH3CHO的质量3g/L×1000L＝3kg由关系CH3CHO～CH3CH2OH60623kg×60%mm＝1.9kg。答案：(1)CH4(2)CH3CHO－2e－＋H2O=CH3COOH＋2H＋4H＋＋4e－=2H2↑或4H2O＋4e－=2H2↑＋4OH－(写成“2H＋＋2e－=H2↑”也可)(3)不变(4)蒸馏(5)1.912.某实验小组同学对电化学原理进行了一系列探究活动。(1)如图为某实验小组依据氧化还原反应：___________________________________(用离子方程式表示)。设计的原电池装置，反应前，电极质量相等，一段时间后，两电极质量相差12g，导线中通过________mol电子。(2)其他条件不变，若将CuCl2溶液换为NH4Cl溶液，石墨电极反应式为________________________，这是由于NH4Cl溶液显________(填“酸性”、“碱性”或“中性”)，用离子方程式表示溶液显此性的原因________________________________，用吸管吸出铁片附近溶液少许置于试管中，向其中滴加少量新制饱和氯水，写出发生反应的离子方程式________________________________，然后滴加几滴硫氰化钾溶液，溶液变红，继续滴加过量新制饱和氯水，颜色褪去，同学们对此做了多种假设，某同学的假设是：“溶液中的＋3价铁被氧化为更高的价态。”如果＋3价铁被氧化为FeOeq\o\al(2－,4)，试写出该反应的离子方程式：________________________________________________________________________。(3)如图其他条件不变，若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n型，如图所示。一段时间后，在甲装置铜丝附近滴加酚酞试液，现象是__________，电极反应为____________________；乙装置中石墨(1)为________极(填“正”、“负”、“阴”或“阳”)，乙装置中与铜丝相连石墨电极上发生的反应式为_________________________________，产物常用__________________检验，反应的离子方程式为。解析：(1)设导线中通过的电子的物质的量为x，则负极减少28g/mol·x，正极增重32g/mol·x,28x＋32x＝12，x＝0.2mol。(2)NH4Cl水解溶液显酸性，正极上H＋得电子，负极上Fe失电子生成Fe2＋。Cl2将Fe2＋氧化为Fe3＋，Cl2过量时，发生的反应为：2Fe3＋＋3Cl2＋8H2O=2FeOeq\o\al(2－,4)＋6Cl－＋16H＋。(3)将盐桥改为铜导线和石墨后，甲装置成为原电池，乙装置成为电解池。甲中Fe为负极，Cu为正极，正极电极反应式为O2＋2H2O＋4e－=4OH－，滴加酚酞后变红色。乙中石墨(1)为阴极，与铜导线相连的电极为阳极，电极反应式为2Cl－－2e－=Cl2↑，Cl2可用湿润的淀粉碘化钾试纸检验。答案：(1)Fe＋Cu2＋=Fe2＋＋Cu0.2(2)2H＋＋2e－=H2↑酸性NHeq\o\al(＋,4)＋H2ONH3·H2O＋H＋2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－2Fe3＋＋3Cl2＋8H2O=2FeOeq\o\al(2－,4)＋6Cl－＋16H＋(3)溶液变红O2＋2H2O＋4e－=4OH－阴2Cl－－2e－=Cl2↑湿润的淀粉碘化钾试纸Cl2＋2I－=2Cl－＋I21．一种新型燃料电池，以镍板为电极插入KOH溶液中，分别向两极通入乙烷(C2H6)和氧气，其中某一电极反应式为C2H6＋18OH－－14e－=2COeq\o\al(2－,3)＋12H2O。有关此电池的推断不正确的是()A．通入氧气的电极为正极B．参加反应的O2与C2H6的物质的量之比为7∶2C．放电一段时间后，KOH的物质的量浓度将下降D．放电一段时间后，正极区附近溶液的pH减小解析：选DA项，通入乙烷的一极为负极，通入氧气的一极为正极，正确；B项，1mol乙烷参与反应时转移14mol电子，则参与反应的氧气的量为eq\f(14mol,4)＝eq\f(7,2)mol，正确；C项，根据电极反应式或总反应方程式可知，氢氧化钾被消耗，正确；D项，放电时正极产生OH－，则pH增大，错误。2．如图所示为某原电池的结构示意图，下列说法不正确的是(盐桥中装满用饱和KCl溶液和琼胶做成的冻胶)()A．该原电池的总反应式为2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋B．该电池工作时，Cu2＋在电极上得到电子，发生还原反应C．若用此电池电解饱和氯化钠溶液制取Cl2，当铜电极的质量减少6.4g时，产生氯气的体积为2.24L(折算为标准状况)D．电池工作过程中，电子由铜电极经过电流表流向石墨电极解析：选B由原电池的结构示意图可知总反应式为2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋。其电极反应式分别为负极(铜电极)：Cu－2e－=Cu2＋(氧化反应)，正极(石墨电极)：2Fe3＋＋2e－=2Fe2＋(还原反应)。电池工作过程中，电子由负极(铜电极)经过电流表流向正极(石墨电极)。根据电子守恒知消耗的铜、生成的氯气与转移的电子数之间的关系为Cu～2e－～Cl2，当铜电极的质量减少6.4g时，产生氯气的体积为2.24L(折算为标准状况)。3．将两个铂电极放置在KOH溶液中，然后分别向两极通入CH4和O2，即可产生电流，称为燃料电池，下列叙述正确的是()①通入CH4的电极为正极②正极的电极反应式是O2＋2H2O＋4e－=4OH－③通入CH4的电极反应式是CH4＋2O2＋4e－=CO2＋2H2O④负极的电极反应式是CH4＋10OH－－8e－=COeq\o\al(2－,3)＋7H2O⑤放电时溶液中的阳离子向负极移动⑥放电时溶液中的阴离子向负极移动A．①③⑤B．②④⑥C．④⑤⑥D．①②③解析：选B据题意知，发生的反应为CH4＋2O2=CO2＋2H2O，反应产生的CO2处于KOH溶液中，又会转化为COeq\o\al(2－,3)，④正确；O2得e－被还原，作正极，①错误，②正确；溶液中离子移动情况受溶液(原电池内电路)中电流方向影响，内电路电流方向是由负极流向正极，阳离子的移动方向与电流方向相同，故在溶液(原电池内电路)中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，⑤错误，⑥正确。4．如图所示，电流表G发生偏转，同时A极逐渐变粗，B极逐渐变细，C为电解质溶液。则A、B、C分别为()A．A是Zn，B是Cu，C是稀H2SO4B．A是Cu，B是Zn，C是稀H2SO4C．A是Fe，B是Ag，C是稀AgNO3溶液D．A是Ag，B是Fe，C是稀AgNO3溶液解析：选D由题意知，A为原电池正极，B为负极，故B金属性强于A，且电解质溶液中金属阳离子对应的单质的活泼性弱于B，则符合条件的是D。5．LiFePO4新型锂离子动力电池以其独特的优势成为深圳大运会绿色能源的新宠。已知该电池放电时的电极反应式，正极：FePO4＋Li＋＋e－=LiFePO4，负极：Li－e－=Li＋。下列说法中正确的是()A．充电时电池反应为FePO4＋Li=LiFePO4B．充电时动力电池上标注“＋”的电极应与外接电源的正极相连C．放电时电池内部Li＋向负极移动D．放电时，在正极上是Li＋得到电子被还原解析：选B放电时的总反应式为FePO4＋Li=LiFePO4，充电时总反应式为放电时的逆反应，A错误；放电时，Li＋向正极移动，C错误；由放电时正极反应式可知Li＋价态不变，D错误。6．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Zn＋Cu2＋=Zn2＋＋Cu，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，铜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Zn＋Cu2＋=Zn2＋＋Cu，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，C错误；Fe也不如Zn活泼，故Zn电极依然作负极，D正确。7．研究人员研制出一种锂水电池，可作为鱼雷和潜艇的储备电源。该电池以金属锂和钢板为电极材料，以LiOH为电解质，使用时加入水