2019人教版高三化学总复习练习：第六章-化学反应与能量-课时作业18课时作业18-原电池-化学电源

课时作业18原电池化学电源一、选择题1.右图为一原电池装置，下列叙述中正确的是()①铜离子在铜片表面被还原②盐桥中的K＋移向ZnSO4溶液③电流从锌片经导线流向铜片④铜是正极，铜片上有气泡产生⑤正极反应为Cu2＋＋2e－=Cu⑥实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作⑦将锌片浸入CuSO4溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同A．①⑤⑦ B．①③④C．②⑤⑦ D．④⑥⑦解析：该原电池中，较活泼的金属锌作负极，发生氧化反应，较不活泼的铜作正极，发生还原反应，电子由负极锌流出，经导线流向铜电极(电流的方向与之相反)，负极、正极的反应分别为负极：Zn－2e－=Zn2＋，正极：Cu2＋＋2e－=Cu；盐桥中的阳离子向正极区硫酸铜溶液中迁移，故①、⑤正确，②、③、④错误；取出盐桥后不能构成闭合回路，原电池不能继续工作，⑥错误；无论是否为原电池，反应实质相同，均为氧化还原反应，⑦正确。答案：A2．有关下列四个常用电化学装置的叙述中，正确的是()A.图Ⅰ所示电池中，MnO2的作用是催化剂B．图Ⅱ所示电池放电过程中，硫酸浓度不断增大C．图Ⅲ所示装置工作过程中，电解质溶液中Cu2＋浓度始终不变D．图Ⅳ所示电池中，Ag2O是氧化剂，电池工作过程中被还原为Ag解析：MnO2的作用是氧化剂，A错误；Pb＋PbO2＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2O，H2SO4被消耗，浓度减小，B错误；粗铜含杂质，溶解的铜的量小于析出的铜，Cu2＋浓度减小，C错误；负极Zn→Zn2＋发生氧化反应，是还原剂；正极Ag2O→Ag发生还原反应，Ag2O是氧化剂，D正确。答案：D3．已知反应Cu(s)＋2Ag＋(aq)=Cu2＋(aq)＋2Ag(s)为自发进行的氧化还原反应，将其设计成如图所示的原电池。下列说法中正确的是()A．铜电极是正极，其电极反应为Cu－2e－=Cu2＋B．银电极上发生还原反应，电极质量增加C．当铜电极质量减少0.64g时，电解质溶液中有0.02mol电子通过D．外电路中电子由银电极流向铜电极解析：在该原电池中，Cu电极为负极，A错误；银电极为正极，发生还原反应，电极反应为Ag＋＋e－=Ag，电极质量增加，B正确；电解质溶液中没有电子通过，C错误；外电路中电子由负极流向正极，即由铜电极流向银电极，D错误。答案：B4．根据下图判断，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：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，据此可知A、B皆错，D正确。在原电池的电解质溶液中，阳离子移向正极，所以C错误。答案：D5．甲醇(CH3OH)是一种有毒物质，检测甲醇含量的测试仪工作原理示意图如右。下列说法正确的是()A．该装置将电能转化为化学能B．a电极发生的电极反应为CH3OH－6e－＋H2O=CO2↑＋6H＋C．当电路中有1mol电子转移时，正极区n(H＋)增加1molD．将酸性电解质溶液改为碱性电解质溶液，该测试仪不可能产生电流解析：该装置为原电池，是将化学能转化为电能的装置，故A错误；a电极是负极，发生的电极反应为CH3OH＋H2O－6e－=CO2↑＋6H＋，故B正确；正极的电极反应是O2＋4H＋＋4e－=2H2O，当电路中有1mol电子转移时，正极区n(H＋)减少1mol，故C错误；将酸性电解质溶液改为碱性电解质溶液，该测试仪还是原电池，同样可以产生电流，故D错误。答案：B6．乙醇燃料电池中采用磺酸类质子溶剂，在200℃左右时供电，电池总反应为C2H5OH＋3O2=2CO2＋3H2A．电池工作时，质子向电池的负极迁移B．电池工作时，电子由b极沿导线流向a极C．a极上发生的电极反应是：C2H5OH＋3H2O＋12e－=2CO2＋12H＋D．b极上发生的电极反应是：4H＋＋O2＋4e－=2H2O解析：原电池中，阳离子向正极移动，所以质子向电池的正极迁移，故A错误；电池工作时，电子由负极经外电路流向正极，在该电池中由a极沿导线流向b极，故B错误；a极上是乙醇失电子发生氧化反应，乙醇被氧化生成CO2和H＋，电极反应式为C2H5OH＋3H2O－12e－=2CO2＋12H＋，故C错误；b极氧气得到电子被还原，电极反应式为4H＋＋O2＋4e－=2H2O，故D正确。答案：D7．2016年8月，联合国开发计划署在中国首个“氢经济示范城市”江苏如皋落户。用吸附了H2的碳纳米管等材料制作的二次电池的原理如图所示。下列说法正确的是()A．电池总反应式为H2＋2NiO(OH)eq\o(,\s\up17(充电),\s\do15(放电))2Ni(OH)2B．放电时，甲电极为负极，OH－移向乙电极C．放电时，乙电极反应为NiO(OH)＋H2O＋e－=Ni(OH)2＋OH－D．充电时，甲电极与直流电源的正极相连解析：放电时，H2在甲电极放电，负极的电极反应式为H2＋2OH－－2e－=2H2O，正极的电极反应式为2NiO(OH)＋2H2O＋2e－=2Ni(OH)2＋2OH－，则两式相加得总反应式：H2＋2NiO(OH)eq\o(,\s\up17(放电),\s\do15(充电))2Ni(OH)2，故A错误；放电时，该电池为原电池，甲电极为负极，电解质溶液中阴离子向负极移动，所以OH－向负极甲电极移动，故B错误；放电时，乙电极为正极，得电子发生还原反应，电极反应式为NiO(OH)＋H2O＋e－=Ni(OH)2＋OH－，故C正确；放电时，氢气在甲电极发生氧化反应，甲电极作负极，充电时，甲电极发生还原反应，作阴极，应与电源的负极相连，故D错误。答案：C8．用氟硼酸(HBF4，属于强酸)代替硫酸作铅蓄电池的电解质溶液，可使铅蓄电池在低温下工作时的性能更优良，其反应方程式为Pb＋PbO2＋4HBF4eq\o(,\s\up17(放电),\s\do15(充电))2Pb(BF4)2＋2H2O，Pb(BF4)2为可溶于水的强电解质，下列说法正确的是()A．放电时的负极反应为PbO2＋4H＋＋2e－=Pb2＋＋2H2OB．充电时，当阳极质量增加23.9g时，溶液中有0.2mol电子通过C．放电时，正极区pH增大D．充电时，Pb电极与电源的正极相连解析：放电时的负极反应为Pb－2e－=Pb2＋，A错误；电子不通过溶液，B错误；放电时，正极区发生的反应为PbO2＋4H＋＋2e－=Pb2＋＋2H2O，消耗氢离子，pH增大，C正确；充电时，Pb电极与电源的负极相连，D错误。答案：C9．一种三室微生物燃料电池可用于污水净化、海水淡化，其工作原理如图所示。以下说法不正确的是()A．中间室Cl－移向左室B．X气体为CO2C．处理后的含硝酸根废水pH降低D．电路中每通过1mol电子，产生标准状况下氮气的体积为2.24L解析：右侧电极产生氮气，说明N元素的化合价从＋5价降低到0价，发生还原反应，所以是原电池的正极，则左侧为负极，所以氯离子向负极移动，中间室Cl－移向左室，A项正确；左侧为负极，发生氧化反应，则有机废水中的C元素的化合价升高，在厌氧菌的作用下转化为二氧化碳气体，B项正确；正极发生的反应是2NOeq\o\al(－,3)＋12H＋＋10e－=N2↑＋6H2O，所以处理后的废水氢离子浓度减小，则pH升高，C项错误；根据硝酸根离子反应的电极反应式，每通过1mol电子，则生成0.1mol氮气，标准状况下的体积是2.24L，D项正确。答案：C10．利用反应6NO2＋8NH3=7N2＋12H2O构成电池的方法，既能实现有效消除氮氧化物的排放，减轻环境污染，又能充分利用化学能，装置如图所示，下列说法不正确的是()A．电流从右侧电极经过负载后流向左侧电极B．为使电池持续放电，离子交换膜需选用阴离子交换膜C．电极A极反应式为2NH3－6e－=N2＋6H＋D．当有4.48LNO2(标准状况)被处理时，转移电子为0.8mol解析：电极反应式为：负极：8NH3－24e－＋24OH－=4N2＋24H2O，正极：6NO2＋24e－＋12H2O=3N2＋24OH－，因为为碱性介质，所以应选用阴离子交换膜；C项，应生成H2O，错误；D项，根据正极反应式转移电子为eq\f(0.2,6)×24＝0.8mol。答案：C二、非选择题11．某兴趣小组做如下探究实验：(1)图Ⅰ为依据氧化还原反应设计的原电池装置，该反应的离子方程式为____________________。反应前，两电极质量相等，一段时间后，两电极质量相差12g，则导线中通过________mol电子。(2)如图Ⅰ，其他条件不变，若将CuCl2溶液换为NH4Cl溶液，石墨电极的反应式为____________________，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：________________________。(3)如图Ⅱ，其他条件不变，将图Ⅰ中盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n形，则乙装置中石墨(1)为________(填“正”“负”“阴”或“阳”)极，乙装置中与铜线相连的石墨(2)电极上发生反应的反应式为________________________________________。(4)将图Ⅱ乙装置中CuCl2溶液改为加入400mLCuSO4溶液，一段时间后，若电极质量增重1.28g，则此时溶液的pH为________(不考虑反应中溶液体积的变化)。解析：(1)Fe是活性电极，失电子被氧化生成Fe2＋，石墨是惰性电极，溶液中Cu2＋在石墨电极得电子被还原生成Cu，故该原电池的反应为Fe＋Cu2＋=Fe2＋＋Cu。工作过程中，Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－=Fe2＋，铁电极质量减少；石墨作正极，电极反应式为Cu2＋＋2e－=Cu，石墨电极质量增加；设两电极质量相差12g时电路中转移电子为xmol，则有xmol×eq\f(1,2)×56g·mol－1＋xmol×eq\f(1,2)×64g·mol－1＝12g，解得x＝0.2。(2)NH4Cl溶液中NHeq\o\al(＋,4)发生水解反应：NHeq\o\al(＋,4)＋H2ONH3·H2O＋H＋，使溶液呈酸性，故石墨电极(即正极)上发生的反应为2H＋＋2e－=H2↑。(3)其他条件不变，若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n形，则甲装置为原电池，Fe作负极，Cu作正极；乙装置为电解池，则石墨(1)为阴极，石墨(2)为阳极，溶液中Cl－在阳极放电生成Cl2，电极反应式为2Cl－－2e－=Cl2↑。(4)若将乙装置中电解质溶液改为加入400mLCuSO4溶液，则阴极反应式为Cu2＋＋2e－=Cu，当电极质量增重1.28g(即析出0.02molCu)时，电路中转移0.04mol电子。电解CuSO4溶液的总反应方程式为2CuSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up17(通电))2H2SO4＋2Cu＋O2↑，则转移0.04mol电子时生成0.02molH2SO4，则有c(H＋)＝eq\f(0.02mol×2,0.4L)＝0.1mol·L－1，pH＝－lg0.1＝1，故此时溶液的pH为1。答案：(1)Fe＋Cu2＋=Fe2＋＋Cu0.2(2)2H＋＋2e－=H2↑酸性NHeq\o\al(＋,4)＋H2ONH3·H2O＋H＋(3)阴2Cl－－2e－=Cl2↑(4)112．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－1，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－1，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－1变为1.5mol·L－1，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－1×0.2L＝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)0.513．如图所示，是原电池的装置图。请回答：(1)若C为稀H2SO4溶液，电流表指针发生偏转，B电极材料为Fe且做负极，则A电极上发生的电极反应式为__________________；反应进行一段时间后溶液C的pH将________(填“升高”“降低”或“基本不变”)。(2)若需将反应：Cu＋2Fe3＋=Cu2＋＋2Fe2＋设计成如上图所示的原电池装置，则A(负极)极材料为________，B(正极)极材料为________，溶液C为________。(3)若C为CuCl2溶液，Zn是________极，Cu极发生________反应，电极反应为__________________________。反应过程溶液中c(Cu2＋)________(填“变大”“变小”或“不变”)。(4)CO与H2反应还可制备CH3OH，CH3OH可作为燃料使用，用CH3OH和O2组合形