课时613原电池原理的应用-2021-2022学年高一化学课堂课时三练（人教版2019）

第一节化学反应与能量变化第3课时原电池原理的应用基础通关练1．（2021年北京市西城区二模）下列事实与电化学无关的是A．暖宝宝（含铁粉、碳、氯化钠等）发热B．海沙比河沙混凝土更易使钢筋生锈C．家用铁锅生锈D．铁罐运输浓硫酸【答案】D【解析】A项，暖宝宝中铁粉、碳在氯化钠溶液中构成原电池，铁发生吸氧腐蚀放出热量，与电化学有关，不符合题意；B项，海沙中电解质的量大于河沙，钢筋在海沙中构成原电池时，由于电解质溶液浓度大，腐蚀速率快，则海沙比河沙混凝土更易使钢筋生锈与电化学有关，不符合题意；C项，家用铁锅生锈是因为铁锅与锅中残留溶液构成原电池，发生吸氧腐蚀，则家用铁锅生锈与电化学有关，不符合题意；D项，铁在冷的浓硫酸中发生钝化，则铁罐运输浓硫酸与铁的钝化有关，与电化学有无关，符合题意。2．（2021年江苏省苏州市期末）锌空气电池具有蓄电量大、充电循环次数多等优点。下列有关说法错误的是A．石墨为正极B．电池放电时Zn电极逐渐溶解C．电子由石墨经导线流向Zn片D．电池放电时实现了化学能向电能的转化【答案】C【解析】A项，锌空气电池中O2在石墨电极上得电子发生还原反应，石墨为正极，正确；B项，锌空气电池，锌电极为负极，锌失电子发生氧化反应，逐渐溶解，正确；C项，锌空气电池中，Zn为负极，石墨为正极，因此，电子是从Zn电极经过导线流向石墨电极，错误；D项，原电池是将化学能转变为电能的装置，正确。3．（2021年安徽省安庆市期末）把a、b、c、d四块金属片浸在稀硫酸中，用导线两两连接可以组成原电池，若a、b相连时a为负极；a、c相连时c极上产生大量气泡；b、d相连时b为正极；c、d相连时，电流由d到c。则这四种金属的活动性顺序由大到小为A．b＞d＞c＞a B．c＞a＞b＞dC．a＞b＞c＞d D．a＞c＞d＞b【答案】D【解析】稀硫酸作电解质溶液时，原电池中的负极的活泼性强于正极。把a、b、c、d四块金属片浸在稀硫酸中，用导线两两连接可以组成原电池，若a、b相连时a为负极，则a的金属性强于b；a、c相连时c极上产生大量气泡，则c为正极，故a的金属性强于c；b、d相连时b为正极，则d的金属性强于b；c、d相连时，电流由d到c，则c是负极，故金属性c强于d；则这四种金属的活动性顺序由大到小为a＞c＞d＞b，D项符合题意。4．（2020年江苏省镇江市期末）如图为钢铁生锈的原理示意图，下列有关说法不正确的是A．转化过程中由化学能转化为电能B．铁锈的主要成分是Fe2O3·xH2OC．正极的电极反应式为：Fe－2e－Fe2＋D．发生电化学反应的总反应式为：2Fe＋O2＋2H2O2Fe(OH)2【答案】C【解析】A项，该过程类似于原电池，将化学能转化为电能，正确；B项，铁作负极，失去电子，生成铁锈，正确；C项，正极得电子发生还原反应，正极反应式为O2＋4e－＋2H2O＝4OH－，错误；D项，该电池中铁失去电子变成亚铁离子，和生成的OH－结合生成氢氧化亚铁，发生电化学反应的总反应式为：2Fe＋O2＋2H2O2Fe(OH)2，正确。5．（2021年江苏省徐州市期末）某同学利用家中废旧材料制作可使扬声器发出声音的电池，装置如下图所示。下列说法不正确的是A．扬声器发声，说明该装置将电能转化为化学能B．铝质易拉罐逐渐被腐蚀，说明铝失去电子C．在碳棒上有气体生成，该气体可能为氢气D．电子由铝制易拉罐经导线流向碳棒【答案】A【解析】A项，该装置为原电池，将化学能转化为电能，从而使扬声器发声，错误；B项，铝为负极，铝失去电子生成铝离子，铝质易拉罐逐渐被腐蚀，正确；C项，炭棒为正极，在碳棒上有气体生成，可能是稀醋酸溶液中的H＋得电子生成氢气，正确；D项，原电池中，电子从负极经导线流向正极，故电子由铝制易拉罐经导线流向碳棒，正确。6．（2021年四川省绵阳市期末）微型银－锌电池电极分别是Ag/Ag2O和Zn，KOH溶液作电解质溶液，电池总反应为Ag2O＋Zn＋H2O2Ag＋Zn(OH)2

。对电池工作过程中的下列叙述错误的是A．电流由Ag/Ag2O电极流出B．电解液中OH－向负极迁移C．负极反应为Zn－2e－＋2OH－Zn(OH)2D．正极反应为Ag2O＋2H＋＋2e－2Ag＋H2O【答案】D【解析】A项，电池总反应为Ag2O＋Zn＋H2O2Ag＋Zn(OH)2，锌化合价升高，失去电子，作原电池负极，Ag2O中Ag化合价降低，得到电子，作原电池正极，因此电流由Ag/Ag2O电极流出，正确；B项，根据原电池“同性相吸”，因此电解液中OH－向负极迁移，正确；C项，根据电池总反应为Ag2O＋Zn＋H2O2Ag＋Zn(OH)2，锌化合价升高，失去电子，作原电池负极，因此负极反应为Zn－2e－＋2OH－Zn(OH)2，正确；D项，KOH溶液作电解质溶液，因此正极反应为Ag2O＋H2O＋2e－2Ag＋2OH－，错误。7．（2021年四川省南充市期末）微生物燃料电池结构示意图如图，下列说法正确的是A．电子从a电极流出B．该电池可以高温条件下工作C．a电极反应为MnO2＋2e－＋4H＋Mn2＋＋2H2OD．放电过程中b电极附近pH值升高【答案】C【解析】b电极上碳水化合物被氧化，是负极，a电极上发生还原反应，作正极，原电池内部阳离子移向正极。A项，b为负极，电子从b电极流出错误；B项，该电池有微生物参加，温度太高，微生物可能变质，因此该电池不可以在高温条件下工作，错误；C项，a电极上二氧化锰得电子，发生还原反应，a电极反应为MnO2＋2e－＋4H＋Mn2＋＋2H2O，正确；D项，放电过程中b电极附近产生氢离子，pH值降低，错误。8．（2022届河北省保定市高三10月月考）某硅燃料电池的结构如图所示，下列说法错误的是A．放电时，溶液的pH保持不变B．负极上发生的反应为Si－4e－＋4OH－Si(OH)4C．硅的最终氧化产物是SiO2或硅酸盐，与电解质溶液碱性的强弱有关D．正极的C在反应过程中也可能会被消耗，一段时间后需要更换【答案】A【解析】A项，放电时，总反应为Si＋O2SiO2或Si＋O2＋2OH－SiO2－＋H2O，故溶液的pH保持不变也可能变小，错误；B项，负极上Si发生的氧化反应，据图可知，反应为Si－4e－＋4OH－Si(OH)4，正确；C项，二氧化硅能否与碱反应，取决于溶液碱性的强弱；在强碱性性条件下，会生成硅酸盐；故硅的最终氧化产物是SiO2或硅酸盐，与电解质溶液碱性的强弱有关，正确；D项，正极通氧气，可能碳与氧气反应发生损耗；故正极的C在反应过程中也可能会被消耗，一段时间后需要更换，正确。9．（2021年江苏省泰州市期末）“碳呼吸”电池原理如图所示，电解质溶液为含C2O2—的盐溶液，电池总反应为2A1＋6CO2Al2(C2O4)3，下列有关说法正确的是A．Al作负极B．C2O2—由负极迁移至正极C．该装置将电能转变为化学能D．每生成1molAl2(C2O4)3，需要消耗134.4L的CO2【答案】A【解析】根据电池总反应为2A1＋6CO2Al2(C2O4)3可知，Al的化合价升高，被氧化，故Al是负极，CO2在反应中C的化合价降低，被还原，故通CO2的一极为正极。A项，根据分析可知Al作负极，正确；B项，原电池中阳离子移向正极，阴离子移向负极，故C2O2—由正极迁移至负极，错误；C项，原电池装置是实现将化学能转变为电能，错误；D项，通过反应2A1＋6CO2Al2(C2O4)3可知每生成1molAl2(C2O4)3，需要消耗6molCO2，这些二氧化碳在标准状况下的体积为：6mol×22.4L/mol＝134.4L，但是题干未告知标准状况下，故无法求算CO2的体积，错误。10．（2021年广东省湛江市期末）阅读下列关于燃料电池短文并填空。化学电池用途广泛，燃料电池具有能量转化率高、对环境友好等优点。燃料电池在工作时，从负极连续通入eq\o(\s\up4(eq\o(\s\up2(H2),\s\do4(→))),\s\do5(①))、eq\o(\s\up4(eq\o(\s\up2(CH4),\s\do4(→))),\s\do5(②))、eq\o(\s\up4(eq\o(\s\up2(C2H5OH),\s\do4(→))),\s\do5(③))等燃料，从正极连续通入eq\o(\s\up4(eq\o(\s\up2(O2),\s\do4(→))),\s\do5(④))，以eq\o(\s\up4(eq\o(\s\up2(H2SO4),\s\do4(→))),\s\do5(⑤))溶液或eq\o(\s\up4(eq\o(\s\up2(KOH溶液),\s\do4(→))),\s\do5(⑥))为电解质溶液，发生反应生成eq\o(\s\up4(eq\o(\s\up2(H2O),\s\do4(→))),\s\do5(⑦))、eq\o(\s\up4(eq\o(\s\up2(CO2),\s\do4(→))),\s\do5(⑧))或eq\o(\s\up4(eq\o(\s\up2(K2CO3溶液),\s\do4(→))),\s\do5(⑨))等，同时产生电能，目前已研制成功eq\o(\s\up4(eq\o(\s\up2(Al),\s\do4(→))),\s\do5(⑩))—空气燃料电池，它可以代替汽油为汽车提供动力，也可用作照明电源。（1）在上述十种物质中，属于电解质的是___________(填序号，下同)；属于非电解质的是________。（2）氢氧燃料电池通常有酸式和碱式两种：①以稀硫酸为电解质溶液时，正极的电极反应式为________________________________。②以KOH溶液为电解质溶液时，负极的电极反应式为______________________________。③用氢氧燃料电池提供动力的汽车作为上海世博园中的交通工具之一，下列有关说法不正确的是________(填标号)。A．太阳光催化分解水制氢气比电解水制氢气更节能B．用氢氧燃料电池提供汽车动力更能保护环境C．分别以稀硫酸、KOH溶液为电解质溶液的两种氢氧燃料电池的负极电极反应式相同D．分别以稀硫酸、KOH溶液为电解质溶液的两种氢氧燃料电池的总反应式相同（3）Al—空气燃料电池反应原理：负极的金属Al在氯化钠溶液中与空气中的O2发生反应生成Al(OH)3。若负极有9gAl参加反应，则正极消耗O2的质量为______g。【答案】（1）⑤⑦②③⑧（2）①O2＋4e－＋4H＋2H2O②H2＋2OH－－2e－2H2O③C（3）8【解析】（1）①H2是单质，既不是电解质也不是非电解质；②CH4是有机物，属于非电解质；③C2H5OH是有机物，属于非电解质；④O2是单质，既不是电解质也不是非电解质；⑤H2SO4是酸，属于电解质；⑥KOH溶液是混合物，既不是电解质也不是非电解质；⑦H2O是化合物，能电离出少量H＋和OH－，属于电解质；⑧CO2是化合物，自身不能电离，属于非电解质；⑨K2CO3溶液是混合物，既不是电解质也不是非电解质；⑩Al是单质，既不是电解质也不是非电解质，综上所述，H2SO4、H2O是电解质；CH4、C2H5OH、CO2是电解质，故答案为：⑤⑦、②③⑧；（2）①O2在正极发生还原反应，在稀硫酸溶液中O2被还原生成H2O，其电极反应式为O2＋4e－＋4H＋2H2O；②H2在负极发生氧化反应，在KOH溶液中H2被氧化生成H2O，其电极反应式为H2＋2OH－－2e－2H2O；③A项，太阳能催化分解水制氢气，是将太阳能直接转化为化学能，节省能源，正确；B项，氢氧燃料电池的产物是水，所以无污染，能有效保护环境，正确；C项，以稀硫酸为电解质溶液，负极电极反应式为H2－2e－2H＋，以KOH溶液为电解质，负极电极反应式为H2＋2OH－＋2e－2H2O，错误；D项，无论电解质溶液是稀硫酸或是KOH溶液，氢氧燃料电池总反应都是Ｈ2与O2反应生成H2O，正确；（3）原电池中正负极转化电子数相等，即Al失电子总数等于O2得电子总数，故有EQ\f(9g,27g·mol－1)×3＝n(O2)×4，n(O2)＝0.25mol，m(O2)＝0.25mol×32g·mol－1＝8g。能力进阶练11．（2021年山西省怀仁市期中）如图是化学课外活动小组设计的用化学电源使LED灯发光的装置示意图。下列有关该装置的说法正确的是A．电流从镁片经导线流向铝片B．若将镁片换成铜片，铝电极的作用不相同C．若将稀硫酸换成NaOH溶液，LED灯将不会发光D．若将稀硫酸换成NaOH溶液，LED灯仍会发光且电池的总反应式相同【答案】B【解析】A项，原电池中，电子由负极经外电路流向正极，镁片为负极，铝片为正极，则电路中的电流方向由铝片流向镁片，错误；B项，若将镁片换成铜片，则铝为负极，铜为正极，铝电极的作用不相同，正确；C项，如果将稀硫酸换成氢氧化钠溶液，则铝为负极，镁为正极，仍能构成原电池，LED灯将继续发光，错误；D项，若将稀硫酸换成NaOH溶液，则铝为负极，镁为正极，仍能构成原电池，LED灯仍会发光，但电池的总反应式变成2Al＋2OH－＋2H2O2AlO－＋3H2↑，错误。12．（2021年江苏省淮安市期末）利用反应6NO2＋8NH37N2＋12H2O构成电池的装置如图所示。此方法既能实现有效清除氮氧化物的排放，减轻环境污染，又能充分利用化学能。下列说法正确的是A．该装置将化学能转化为电能B．电极B为正极C．电极A的反应式为：2NH3－6e－N2＋6H＋D．当有4.48LNO2被处理时，转移0.8mol电子【答案】AB【解析】反应6NO2＋8NH37N2＋12H2O中，NO2中N元素化合价降低，NH3中N元素化合价升高，因此通入NH3的电极上发生氧化反应，为电源负极，通入NO2的电极上发生还原反应，为电源正极。A项，该电池为电源装置，电源工作过程中，将化学能转化为电能，正确；B项，由上述分析可知，电极B为电源正极，正确；C项，电极A上NH3发生氧化反应，当电解质为KOH溶液时，电极反应式为：NH3－6e－→N2，由电荷守恒有NH3－6e－＋6OH－→N2，再由质量守恒得2NH3－6e－＋6OH－N2＋6H2O，错误；D项，未告知气体所处状态是否为标况，无法计算4.48LNO2气体的物质的量，因此无法计算转移电子数，错误。13．（2021年北京市顺义区二模）化学家正在研究尿素燃料电池，尿素燃料电池结构如图所示，用这种电池直接去除城市废水中的尿素[CO(NH2)2]，下列有关描述正确的是A．甲电极为电池的正极B．乙电极的电极反应式为：O2＋4e－＋2H2O4OH－C．电池工作时氢离子向甲电极移动D．电池工作时，理论上净化1molCO(NH2)2消耗标准状况下33.6LO2浓度的废水【答案】D【解析】。A项，进氧的一极为正极，则乙为正极，甲为负极，错误；B项，乙为正极，乙电极的电极反应式为：O2＋4e－＋4H＋2H2O，错误；C项，电池工作时氢离子向正极移动，则向乙电极移动，错误；D项，电池工作时，总反应式为：2CO(NH2)2＋3O22CO2＋2N2＋4H2O，理论上净化1molCO(NH2)2消耗1.5molO2，标准状况下1.5molO2体积为33.6L，正确。14．（2021年山西省怀仁市期中）凭借清洁、储量大、能量转换率高、运行稳定等优势，氢能被现代工业视为最理想、潜力最大的新能源。氢燃料电池被誉为氢能源汽车的心脏。某种氢燃料电池的内部结构如图，下列说法正确的是(设NA为阿伏加德常数值)A．电池每消耗11.2L氢气，电路中通过的电子数目为NAB．a处通入的是氧气C．右侧电极发生的反应为：O2＋4e－＋2H2O4OH－D．电池的总反应式是：2H2＋O22H2O【答案】D【解析】由氢离子移动方向可知右边电极为正极，左边电极为负极，燃料电池中，燃料被氧化，燃料通入负极，氧气被还原，通入正极。A项，未给明氢气所处温度和压强，无法计算氢气物质的量，无法计算通过的电子数，错误；B项，左边电极为负极，a处应通入氢气，错误；C项，右侧电极为正极，电解质中有大量氢离子向右迁移，则右侧发生的反应为4H＋＋O2＋4e－2H2O，错误；D项，氢氧燃料电池总反应与氢气燃烧类似，总反应为2H2＋O22H2O，正确。15．（2021年广西省钦州市期末）任何化学反应都伴随着能量的变化，通过化学反应，化学能可转化为热能、光能、电能等不同形式的能量。（1）用图甲、乙所示装置进行实验，请回答下列问题：①以下叙述中，正确的是________。a．甲中锌片是负极，乙中铜片是正极 b．两烧杯中铜片表面均有气泡产生c．两烧杯中溶液pH均增大 d．乙中电流由铜片经过导线流向锌片②若反应过程中有0.4mol电子转移，乙装置中生成的氢气在标况下的体积为___________。（2）Mg，Al设计成如由图所示原电池装置：①若溶液为盐酸，Mg为______极；②若溶液为氢氧化钠溶液，负极发生的电极反应为___________________________。（3）CO与H2反应还可制备CH3OH，CH3OH可作为燃料使用，用CH3OH和O2组合形成的质子交换膜燃料电池的结构示意图如下：电池总反应为2CH3OH＋3O22CO2＋4H2O，则c电极的反应方程式为_________________________________，若线路中转移2mol电子，则上述CH3OH燃料电池，消耗的O2在标准状况下的体积为_________L。【答案】（1）①cd②4.48L（2）负Al－3e－＋4OH－AlO－＋2H2O（3）H2O＋CH3OH－6e－CO2↑＋6H＋11.2【解析】（1）①a项，甲池中锌直接与H＋反应，甲装置不是原电池，错误；b项，甲池中铜表面无明显现象，乙池中H＋在铜表面得电子生成H2，错误；c项，两烧杯中均消耗H＋，pH增大，正确；d项，乙池中Zn为负极，Cu为正极，电流由正极铜片经过导线流向负极锌片，正确；②乙装置中，铜片上发生反应2H＋＋2e－H2↑，若反应过程中有0.4mol电子转移，则生成0.2molH2，其在标准状况下的体积为0.2mol×22.4L·mol－1＝4.48L；（2）①在盐酸溶液中，由于Mg比Al活泼，Mg失电子发生氧化反应Mg作负极，H＋在Al电极上得电子发生还原反应Al作正极；②在NaOH溶液中，Mg与NaOH溶液不反应，Al与NaOH溶溶反应，Al作负极失电子发生氧化反应生成AlO－，电极反应式为Al－3e－＋4OH－AlO－＋2H2O；（3）由装置图可知，电子由电极c流向电极d，则电极c为负极，通入的CH3OH失电子生成CO2：CH3OH－6e－→CO2↑，由电荷守恒有CH3OH－6e－→CO2↑＋6H＋，再由质量守恒得CH3OH－6e－＋H2OCO2↑＋6H＋；电极d为正极，电极反应式为O2＋4H＋＋4e－2H2O，若线路中转移2mol电子，则消耗O20.5mol，在标准状况下的体积为0.5mol×22.4L·mol－1＝11.2L。素养提升练16．（2021年四川省南充市期末）现代生产、生活和国防中大量使用电池，各种电池应运而生。请回答下列问题。（1）碱性锌锰干电池是应用广泛的一次电池。总反应Zn＋2MnO2＋2H2O2MnO(OH)＋Zn(OH)2该电池的负极材料是_______，负极电极反应式是__________________________________。（2）铅蓄电池工作时的总反应为Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O，电池在工作时，PbO2电极附近溶液的酸性将_______(填“增强”、“减弱”或“不变”)；若该电池反应转移了0.2mol电子，则正极电极理论上增重_______g。（3）氢氧燃料电池是一种将化学能转化为电能的高效、环