2022高考化学一轮专题复习31原电池原理及应用一含解析

PAGE专练31原电池原理及应用一一、单项选择题1．[2020·天津，11]熔融钠­硫电池性能优良，是具有应用前景的储能电池。下图中的电池反应为2Na＋xSeq\o(,\s\up7(放电),\s\do5(充电))Na2Sx(x＝5～3，难溶于熔融硫)。下列说法错误的是()A．Na2S4的电子式为Na＋[：eq\o(S,\s\up6(··),\s\do4(··))：eq\o(S,\s\up6(··),\s\do4(··))：eq\o(S,\s\up6(··),\s\do4(··))：eq\o(S,\s\up6(··),\s\do4(··))：]2－Na＋B．放电时正极反应为xS＋2Na＋＋2e－=Na2SxC．Na和Na2Sx分别为电池的负极和正极D．该电池是以Na­β­Al2O3为隔膜的二次电池2．将金属a放入b(NO3)2溶液中发生如下反应：a＋b2＋=a2＋＋b，则下列说法正确的是()A．常温下，a或b可以与水发生反应B．a与b用导线连接插入稀H2SO4中，则形成原电池且b极上有H2放出C．a与b用导线连接插入b(NO3)2溶液中一定构成原电池D．用惰性电极电解a(NO3)2与b(NO3)2的混合液，在阳极先析出b3．[2021·试题调研]某同学组装了如图所示的电化学装置，电极Ⅰ为Al，其他电极均为Cu，则()A．电流方向：电极Ⅳ→Ⓐ→电极ⅠB．电极Ⅰ的质量减少2.7g时，电极Ⅳ的质量减少9.6gC．c烧杯溶液的pH减小D．电极Ⅲ的电极反应式为Cu2＋＋2e－=Cu4．观察下列几个装置示意图，则有关叙述正确的是()A．装置甲中阳极上析出红色固体B．装置乙中铜片应与电源负极相连C．装置丙中外电路电流方向：b极→a极D．装置丁中阴极反应式为2Cl－－2e－=Cl2↑5．上海人张霞昌在芬兰发明了“纸电池”，这种一面镀锌、一面镀二氧化锰的超薄电池在使用印刷与压层技术后，变成一张可任意裁剪大小的“电纸”，纸内的离子“流过”水和氧化锌组成的电解质溶液，电池总反应式为：Zn＋2MnO2＋H2O=ZnO＋2MnOOH。下列说法正确的是()A．该电池的正极材料为锌B．该电池反应中二氧化锰发生了氧化反应C．电池的正极反应式为MnO2＋H2O＋e－=MnOOH＋OH－D．当有0.1mol锌溶解时，流经电解质溶液的电子数为1.204×10236．[素材创新]手持技术的氧电化学传感器可用于测定O2含量，如图为某种氧电化学传感器的原理示意图。已知在测定O2含量过程中，电解质溶液的质量保持不变。一定时间内，通过传感器的待测气体为aL(标准状况)，某电极质量增加了bg。下列说法正确的是()A．Pt电极为负极B．反应过程中转移OH－的物质的量为0.125bmolC．Pb电极上发生的电极反应为Pb－2e－＋2OH－=Pb(OH)2D．待测气体中氧气的体积分数为eq\f(0.35b,a)二、不定项选择题7．某化学课外活动小组拟用铅蓄电池进行电絮凝净水的实验探究，设计的实验装置如图所示，下列叙述正确的是()A．Y的电极反应：Pb－2e－=Pb2＋B．铅蓄电池工作时SOeq\o\al(2－,4)向X极移动C．电解池的反应仅有2Al＋6H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))2Al(OH)3＋3H2↑D．每消耗103.5gPb，理论上电解池阴极上有0.5molH2生成8．某同学按下图所示的装置进行实验。A、B为两种常见金属，它们的硫酸盐可溶于水，当K闭合时，Y极上产生黄绿色气体。下列分析正确的是()A．溶液中c(A2＋)增大B．B极的电极反应：B－2e－=B2＋C．Y电极上有Cl2产生，发生还原反应D．反应初期，X电极周围出现白色胶状沉淀9．[情境创新]常温下，将除去表面氧化膜的Al、Cu片插入浓HNO3中组成原电池如图1所示，测得原电池的电流强度(I)随时间(t)的变化如图2所示。反应过程中有红棕色气体产生。下列说法错误的是()A．t1s前，Al片的电极反应为：2Al＋3H2O－6e－=Al2O3＋6H＋B．t1s时，因Al在浓硝酸中钝化，氧化膜阻碍了Al继续反应C．t1s之后，负极Cu失电子，电流方向发生改变D．t1s之后，左边烧杯中发生反应的离子方程式为：2NO2＋2OH－=NOeq\o\al(－,3)＋NOeq\o\al(－,2)＋H2O10．电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法，即保持污水的PH在5.0～6.0之间，通过电解生成Fe(OH)3胶体，Fe(OH)3胶体具有吸附作用，可吸附水中的污物而使其沉淀下来，起到净水的作用，其原理如图所示。下列说法正确的是()A．石墨电极上发生氧化反应B．根据图示，物质A为CO2C．为增强污水的导电能力，可向污水中加入适量乙醇D．甲烷燃料电池中COeq\o\al(2－,3)向空气一极移动11．如图是利用一种微生物将废水中的有机物(如淀粉)和废气NO的化学能直接转化为电能，下列说法中一定正确的是()A．质子透过阳离子交换膜由左向右移动B．与X相连接是用电器标有“＋”的接线柱C．M电极反应式：(C6H10O5)n＋7nH2O－24ne－=6nCO2↑＋24nH＋D．当M电极微生物将废水中16.2g淀粉转化掉时，N电极产生134.4LN2(标况下)三、非选择题12．某兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合该装置的电键时，观察到电流计的指针发生了偏转。请回答下列问题：(1)甲池为________(填“原电池”“电解池”或“电镀池”)，通入CH3OH一极的电极反应式为____________________________________。(2)乙池中A(石墨)电极的名称为________(填“正极”“负极”“阴极”或“阳极”)，总反应式为__________________________________。(3)当乙池中B极质量增加5.40g时，甲池中理论上消耗O2的体积为__________mL(标准状况)，丙池中________极析出________g铜。(4)若丙池中电极不变，将其溶液换成NaCl溶液，电键闭合一段时间后，甲池中溶液的pH将________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)；丙池中溶液的pH将________，若要将丙池中溶液复原，需加入________。13．[2021·云南玉溪通海二中高三月考]为探究原电池和电解池的工作原理，某研究性小组分别用如图所示装置进行实验。(1)甲装置中，a电极的反应式为________________。(2)乙装置中，阴极区产物为________。(3)丙装置是一种家用环保型消毒液发生器。外接电源a为________(填“正”或“负”)极，该装置内发生反应的化学方程式为_____________________________________________。(4)若甲装置作为乙装置的电源，一段时间后，甲中消耗气体与乙中产生气体的物质的量之比为________(不考虑气体的溶解)。14．某小组同学利用如图1所示装置对电解氯化铜实验进行了研究。装置现象电解一段时间后，阳极石墨表面产生气体，阴极石墨上附着红色物质，烧杯壁变热，溶液由蓝色变为绿色(1)甲认为电解过程中阳极产生的________是溶液变绿的原因，写出产生该物质的电极反应式：________。(2)乙查阅资料，CuCl2溶液中存在平衡Cu2＋＋4Cl－[CuCl4]2－(黄色)ΔH>0。据此乙认为：电解过程中，[CuCl4]2－(黄色)浓度增大，与CuCl2蓝色溶液混合呈绿色。乙依据平衡移动原理推测在电解过程中[CuCl4]2－浓度增大的原因是________________。(3)丙改用图2装置，在相同条件下电解CuCl2溶液，对溶液变色现象继续探究。装置现象电解相同时间后，阳极石墨表面产生气泡，溶液仍为蓝色；阴极石墨上附着红色物质，溶液由蓝色变为绿色；U形管变热，冷却后阴极附近溶液仍为绿色丙通过对现象分析证实了甲和乙的观点均不是溶液变绿的主要原因。丙否定甲的依据是______________________，否定乙的依据是__________________。(4)丙通过查阅资料：ⅰ.电解CuCl2溶液时可能产生[CuCl2]－，[CuCl2]－掺杂Cu2＋后呈黄色；ⅱ.稀释含[CuCl2]－的溶液生成CuCl白色沉淀，据此丙认为：电解过程中，产生[CuCl2]－掺杂Cu2＋后呈黄色，与CuCl2蓝色溶液混合呈绿色。继续进行如下实验：a．取电解后绿色溶液2mL，加20mL水稀释，静置5分钟后溶液中产生白色沉淀。b．另取少量氯化铜晶体和铜粉，向其中加2mL浓盐酸，加热获得含[CuCl2]－的黄色溶液。c．冷却后向上述溶液……d．取c中2mL溶液，加20mL水稀释，静置5分钟后溶液中产生白色沉淀。①a的目的是________________。②写出b中生成[CuCl2]－的离子方程式：__________________。③补充c中必要的操作及现象：____________________________。丙据此得出结论：电解时阴极附近生成[CuCl2]－是溶液变绿的原因。专练31原电池原理及应用一1．CA项，Na2S4中有类似Na2O2中O原子间形成的非极性键，正确；B项，由电池的总反应方程式可知，x个S原子得到2个电子，故放电时正极反应为xS＋2Na＋＋2e－=Na2Sx(因Na2Sx难溶于熔融硫，故不拆)，正确；C项，由电池的总反应方程式可知，放电时，钠失去电子是负极反应物，硫得到电子是正极反应物，故Na和S分别作电池的负极和正极，错误；D项，由题图可知Na­β­Al2O3是隔膜，且电池可以充电，属于二次电池，正确。2．CA、金属Fe放入盐Cu(NO3)2的溶液中，发生铁置换铜的反应：a＋b2＋=a2＋＋b，但是金属铁和金属铜和水都不反应，故A错误；B、a与b用导线连接插入H2SO4中，不一定能发生自发的氧化还原反应，故B错误；C、a与b用导线连接插入b(NO3)2中，符合构成原电池的条件，故C正确；D、用惰性电极电解a(NO3)2与b(NO3)2的混合液，在阴极先析出b，故D错误。3．A根据图示可知电极Ⅰ为负极，电极Ⅱ为正极，电极Ⅲ为阳极，电极Ⅳ为阴极。电流方向与电子流动方向相反，所以电流方向：电极Ⅳ→Ⓐ→电极Ⅰ，A正确；电极Ⅳ的电极反应式为Cu2＋＋2e－=Cu，所以电极Ⅰ的质量减少2.7g时，电极Ⅳ的质量增重9.6g，B错误；c烧杯相当于电镀装置，溶液的pH不变，C错误；电极Ⅲ的电极反应式为Cu－2e－=Cu2＋，D错误。4．C甲图中阳极上生成Cl2，A项错误；乙图中铜片应作阳极，与电源正极相连，B项错误；丁图中阴极反应式应为2H＋＋2e－=H2↑，D项错误。5．C锌为活泼金属，失去电子作负极，A项错误；二氧化锰得到电子，发生还原反应，B项错误；因电池的负极反应式为：Zn＋2OH－－2e－=ZnO＋H2O，用总反应式减去负极反应式得出正极反应式为：MnO2＋H2O＋e－=MnOOH＋OH－，C项正确；电子只能经外电路流动，而不能在电解质溶液中流动，电解质溶液中应为阴、阳离子的定向移动，D项错误。6．B结合图示及电解质溶液的质量保持不变进行如下分析：电极电极反应正极(Pt电极)O2＋4e－＋2H2O=4OH－负极(Pb电极)2Pb＋4OH－－4e－=2PbO＋2H2O则该传感器工作时发生的总反应为2Pb＋O2=2PbO，Pb电极质量增加。Pt电极通入O2，发生还原反应，该电极为正极，Pb电极为负极，A项错误；根据上述分析可知，质量增加的电极应是Pb电极，且增加的为O元素的质量，由电极反应式可知Pb电极每增加16g，溶液中转移OH－的物质的量为2mol，则Pb电极质量增加bg时，转移OH－的物质的量为0.125bmol，B项正确；Pb电极发生的电极反应为2Pb＋4OH－－4e－=2PbO＋2H2O，C项错误；Pb电极质量增加bg，消耗的n(O2)＝eq\f(b,32)mol，其在标准状况下的体积为0.7bL，则氧气的体积分数为eq\f(0.7b,a)，D项错误。7．BDA、根据实验的原理，电絮凝净水，让Al转化成氢氧化铝胶体，即Al失电子，根据电解原理，Al为阳极，Y为PbO2，则X为Pb，Y电极反应为：PbO2＋SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋＋2e－=PbSO4＋2H2O，故A错误；B、根据原电池的工作原理，SOeq\o\al(2－,4)向负极移动，即SOeq\o\al(2－,4)移向X电极，故B正确；C、电解过程中实际上发生两个反应，分别为2Al＋6H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))2Al(OH)3＋3H2↑和2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))2H2↑＋O2↑，故C错误；D、消耗103.5gPb，转移电子物质的量为eq\f(103.5,207)×2mol＝1mol，阴极上的电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑，通过电量相等，即产生氢气的物质的量为1/2mol＝0.5mol，故D正确。8．AD根据Y极有黄绿色气体生成，Y极电极反应式为2Cl－－2e－=Cl2↑，即Y为电解池的阳极，B为原电池的正极，A为原电池的负极。故A极的电极反应为A－2e－=A2＋，溶液中c(A2＋)增大，A正确；B极为正极，发生还原反应，B错误；Y电极上有Cl2产生，发生氧化反应，C错误；右边U形管中最初为电解AlCl3溶液，X电极为H＋放电，c(H＋)减小，c(OH－)增大，且Al3＋移向X极，因此会产生Al(OH)3白色胶状沉淀，D正确。9．Dt1s前，Al片作负极，发生氧化反应，其电极反应式为2Al＋3H2O－6e－=Al2O3＋6H＋，A项正确；t1s时，随着反应进行铝表面钝化形成的氧化膜阻碍了Al继续反应，B项正确；t1s后Cu作负极发生氧化反应，电流方向发生改变，C项正确；t1s之后，Al极生成NO2，NO2溶于NaOH溶液中生成NaNO3和NaNO2，即右边烧杯中发生反应的离子方程式为2NO2＋2OH－=NOeq\o\al(－,3)＋NOeq\o\al(－,2)＋H2O，D项错误。10．B左装置为电解池，右装置为原电池。原电池工作时，通入甲烷一极为负极，发生反应：CH4＋4COeq\o\al(2－,3)－8e－=5CO2＋2H2O，通入空气一极为正极，发生反应：O2＋2CO2＋4e－=2COeq\o\al(2－,3)。电解池工作时，Fe为阳极，发生氧化反应：Fe－2e－=Fe2＋，石墨为阴极，发生还原反应：2H＋＋2e－=H2↑，A项错误；由电极反应式知物质A为CO2，B项正确；乙醇为非电解质，加入以后不能增强导电性，C项错误；COeq\o\al(2－,3)在通入甲烷一极发生反应，在通入空气一极生成COeq\o\al(2－,3)，所以燃料电池中COeq\o\al(2－,3)向甲烷一极移动，故D项错误。11．AC根据题给信息知，该装置是将化学能转化为电能的原电池，由图可知，M是负极，N是正极，电解质溶液为酸性溶液，负极上失电子发生氧化反应，正极上得电子发生还原反应，M是负极，N是正极，质子透过离子交换膜由左M极移向右N极，故A正确；电子从M极(负极)流出，与X相连接处是电子流入端，则与X相连接是用电器标有“—”的接线柱，故B错误；若有机废水中含有葡萄糖，葡萄糖属于燃料，在负极M上失电子发生氧化反应，电极反应式为：(C6H10O5)n＋7nH2O－24ne－=6nCO2↑＋24nH＋，故C正确；每转化掉16.2g淀粉时，转移电子数为2.4mol，N电极产生0.6mol氮气，在标准状况下的体积为13.44L，故D错误。12．(1)原电池CH3OH－6e－＋8OH－=COeq\o\al(2－,3)＋6H2O(2)阳极4AgNO3＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))4Ag＋O2↑＋4HNO3(3)280D1.6(4)减小增大HCl解析：(1)甲池为原电池，通入CH3OH的电极为负极，电极反应式为CH3OH－6e－＋8OH－=COeq\o\al(2－,3)＋6H2O。(2)乙池中为用惰性电极电解AgNO3溶液，其中A作阳极，B作阴极，总反应式为4AgNO3＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))4Ag＋O2↑＋4HNO3。(3)乙池中B极质量增加5.40g为银的质量，则银的物质的量为eq\f(5.4g,108g/mol)＝0.05mol，根据电子转移守恒n(Ag)＝4n(O2)＝2n(Cu)，故V(O2)＝eq\f(0.05mol,4)×22.4L/mol＝0.28L＝280mL，m(Cu)＝eq\f(0.05,2)×64g/mol＝1.6g。(4)若丙池中电极不变，将其溶液换成NaCl溶液，根据丙池中总反应式2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑可知，溶液pH增大，而甲池中总反应式为2CH3OH＋3O2＋4KOH=2K2CO3＋6H2O，溶液pH减小。13．(1)H2－2e－＋2OH－=2H2O(2)氢氧化钠和氢气(3)负2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通电))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，Cl2＋2NaOH=NaCl＋NaClO＋H2O(4)3:4解析：(1)甲装置是氢氧燃料电池，a电极通入的是氢气，a电极是负极，电极反应式为H2－2e－＋2OH－=2H2O；(2)乙装置是电解饱和食盐水，阴极是溶液中的氢离子放电产生氢气，同时使水的电离平衡正向移动，从而产生氢氧根离子，钠离子向阴极移动，所以阴极区产物为NaOH和H2；(3)丙装置是一种家用环保型消毒液发生器，电解饱和食盐水生成氢氧化钠和氯气、氢气，氯气和氢氧化钠反应生成具有消毒作用的次氯酸钠，为使氯气与氢氧化钠充分反应，下端