人教版高考化学一轮复习第6章化学反应与能量第2讲原电池化学电源含答案

这是一份人教版高考化学一轮复习第6章化学反应与能量第2讲原电池化学电源含答案

课时跟踪练19一、选择题1.某小组为研究电化学原理，设计如图装置。下列叙述不正确的是(　　)A．a和b不连接时，铁片上会有金属铜析出B．a和b用导线连接时，铜片上发生的反应为Cu2＋＋2e－===CuC．无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液从蓝色逐渐变成浅绿色D．a和b分别连接直流电源正、负极，电压足够大时，Cu2＋向铜电极移动解析：a和b不连接时，铁和铜离子发生置换反应，所以铁片上有铜析出，故A项正确；a和b连接时，该装置构成原电池，铁作负极，铜作正极，正极上铜离子得电子发生还原反应，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，故B项正确；无论a和b是否连接，铁都失电子发生氧化反应，所以铁片都会溶解，故C项正确；a和b分别连接直流电源正、负极，在电解池中阳离子向负极移动，铜离子向铁电极移动，故D项错误。答案：D2.下列说法正确的是(　　)A．构成原电池的两个电极必须是活泼性不同的两种金属B．通过构成原电池，能将反应的化学能全部转化为电能C．右图所示原电池中，电池工作时，SOeq \o\al(2－,4)移向电池的正极D．银锌纽扣电池的放电反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag，其中Ag2O作正极，发生还原反应解析：构成原电池的两个电极不一定都是金属，如一极为较活泼金属，另一极为石墨棒，故A项错误；通过构成原电池，能将反应的化学能转化为电能，由于存在能量损失，则不可能将化学能全部转化为电能，故B项错误；题图所示原电池中，锌为负极，铜为正极，电池工作时，SOeq \o\al(2－,4)移向电池的负极，故C项错误；由电池总反应可知该纽扣电池的反应中Zn为还原剂、Ag2O为氧化剂，故Zn为负极被氧化，Ag2O为正极被还原、发生还原反应，故D项正确。答案：D3．(2020·广西南宁第二次适应性测试)DBFC燃料电池的结构如图，该电池的总反应为NaBH4＋4H2O2===NaBO2＋6H2O。下列关于该电池工作时的相关分析不正确的是(　　)A．X极为正极，电流经X流向外电路B．Y极发生的还原反应为H2O2＋2e－===2OH－C．X极区溶液的pH逐渐减小D．每消耗1.0 L 0.50 mol·L－1的H2O2电路中转移1.0 mol e－解析：由题中工作原理装置图可知，负极发生氧化反应，电极反应式为BHeq \o\al(－,4)＋8OH－－8e－===BOeq \o\al(－,2)＋6H2O，正极H2O2发生还原反应，得到电子被还原生成OH－，电极反应式为H2O2＋2e－===2OH－；据此分析解答。由题图知X极为负极，电子经X流向外电路流入Y，A项错误；Y极为正极，H2O2发生还原反应H2O2＋2e－===2OH－，B项正确；X极发生氧化反应BHeq \o\al(－,4)＋8OH－－8e－===BOeq \o\al(－,2)＋6H2O，故X极区溶液的pH逐渐减小，C项正确；由电极反应式H2O2＋2e－=== 2OH－知，每消耗1.0 L 0.50 mol·L－1的H2O2电路中转移1.0 mol e－，D项正确。答案：A4．某浓差电池工作原理如图。下列说法不正确的是(　　)A．负极的电极反应式：Ag－e－＋Cl－===AgClB．Ag电极所处的电解质环境会影响其失电子能力C．电池工作时，盐桥中的K＋向右移，NOeq \o\al(－,3)向左移D．负极发生氧化反应，正极发生还原反应，电池总反应为氧化还原反应解析：负极Ag失去电子，与Cl－结合生成AgCl，电极反应式为Ag－e－＋Cl－===AgCl，故A项正确；负极Ag失去电子，与Cl－结合生成难溶性AgCl，促使Ag反应加快，金属Ag的活泼性较差，若Ag＋不能转化为沉淀，则Ag失电子能力减弱，所以Ag电极所处的电解质环境会影响其失电子能力，故B项正确；电池内电路中：电流由正极流向负极，即电池工作时，盐桥中的K＋向右移动到正极，NOeq \o\al(－,3)向左移动到负极，故C项正确；负极Ag/AgCl发生氧化反应，电极反应式为Ag＋Cl－－e－===AgCl，正极Ag发生还原反应，电极反应式为Ag＋＋e－===Ag，该浓差电池工作原理总反应式Ag＋＋Cl－=== AgCl↓，为非氧化还原反应，故D项错误。答案：D5．MgH2O2电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。该电池以海水为电解质溶液，某工作原理示意图如下。该电池工作时，下列说法正确的是(　　)A．Mg电极是该电池的正极B．H2O2在石墨电极上发生氧化反应C．石墨电极附近溶液的pH增大D．溶液中Cl－向正极移动解析：MgH2O2海水电池，活泼金属作负极，发生氧化反应：Mg－2e－===Mg2＋，H2O2在正极发生还原反应：H2O2＋2e－===2OH－，石墨电极附近溶液的pH增大，A项、B项错误，C项正确，由于负极阳离子(Mg2＋)增多，Cl－向负极移动平衡电荷，D项错误。答案：C6．2019年诺贝尔化学奖授予了锂离子电池领域做出巨大贡献的三位科学家。某锂离子电池C6Li为负极，Li1－xMO2为正极，锂盐有机溶液作电解质溶液，电池反应为C6Li＋Li1－xMO2eq \o(,\s\up15(放电),\s\do20(充电))LiMO2＋C6Li1－x，则下列有关说法正确的是(　　)A．金属锂的密度、熔点和硬度均比同族的碱金属低B．该锂离子电池可用乙醇作有机溶剂C．电池放电时，Li＋从正极流向负极D．电池充电时，阳极的电极反应式为LiMO2－xe－===xLi＋＋Li1－xMO2解析：根据题干信息，结合电池反应可知，电池放电时作原电池，C6Li为负极，失去电子、发生氧化反应，Li1－xMO2为正极，得到电子、发生还原反应；电池充电时为电解池，原电池的负极与外接电源负极相连作电解池的阴极，则C6Li1－x为阴极，原电池的正极与外接电源正极相连作电解池的阳极，则LiMO2作阳极。据此分析解答。碱金属元素从上到下对应单质的熔、沸点逐渐降低，故金属锂的熔点均比同族的碱金属的高，A项错误；乙醇的氧化还原电位太低，容易被氧化，不能作该锂离子电池的有机溶剂，B项错误；电池放电时，为原电池，阳离子(Li＋)从负极向正极移动，C项错误；由上述分析可知，电池充电时，LiMO2作阳极，失去电子发生氧化反应，电极反应式为LiMO2－xe－===xLi＋＋Li1－xMO2，D项正确。答案：D7．最近，科学家研发了“全氢电池”，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是(　　)A．右边吸附层中发生了还原反应B．负极的电极反应是H2－2e－＋2OH－===2H2OC．电池的总反应是2H2＋O2===2H2OD．电解质溶液中Na＋向右移动，ClOeq \o\al(－,4)向左移动解析：由电子的流动方向可以得知左边为负极，发生氧化反应；右边为正极，发生还原反应，故选项A、B正确；电池的总反应没有O2参与，总反应方程式不存在氧气，故选项C不正确；在原电池中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，故选项D正确。答案：C8．获得“863计划和中科院一百人计划”支持的环境友好型铝碘电池已研制成功，电解质为AlI3溶液，已知该电池总反应为2Al＋3I2===2AlI3。下列说法不正确的是(　　)A．该电池负极的电极反应为Al－3e－===Al3＋B．电池工作时，溶液中的铝离子向正极移动C．消耗相同质量的金属，用锂作负极时，产生电子的物质的量比铝多D．正极的电极材料是单质碘解析：该电池中Al作负极，失电子，生成的Al3＋向正极移动，故A、B项正确；转移1 mol e－时，消耗锂、铝的质量分别为7 g、9 g，故C项正确；碘单质能溶于水，是正极发生反应的物质，而不能作为电极材料，所以D项不正确。答案：D9．(2020·山东日照第一次模拟)我国科研工作者研制出基于PANa(聚丙烯酸钠)电解质的Zn/NiCoLDMH可充电电池，该电池具有高容量和超长循环稳定性。电池反应为5Zn＋6CoOOH＋4NiOOH＋5H2Oeq \o(,\s\up15(放电),\s\do20(充电))5ZnO＋6Co(OH)2＋4Ni(OH)2。PANa是一种超强吸水聚合物，吸收大量Zn(CH3COO)2和KOH溶液作为水和离子含量调节剂形成水凝胶电解质，示意图如下。下列说法错误的是(　　)A．PANa是一种有机高分子聚合物，在水溶液中不会发生电离B．PANa具有超强吸水性可避免电池充放电过程中因失水使离子导电率下降C．放电时，负极附近pH减小D．充电时，阳极反应为3Co(OH)2＋2Ni(OH)2－5e－＋5OH－=== 3CoOOH＋2NiOOH＋5H2O解析：由电池反应分析可知，电池放电时，Zn的化合价升高，失去电子，作负极，发生的电极反应为Zn－2e－＋2OH－===ZnO＋H2O，CoOOH和NiOOH中Co和Ni的化合价降低，得到电子，作正极，发生的电极反应为3CoOOH＋2NiOOH＋5H2O＋5e－=== 3Co(OH)2＋2Ni(OH)2＋5OH－，充电时电极反应为放电电极反应的逆反应，据此分析解答。PANa是一种有机高分子聚合物，在水溶液中会电离出聚丙烯酸根离子和钠离子，A项错误；根据题中信息，PANa是一种超强吸水聚合物，具有超强吸水性，可避免电池充放电过程中因失水使离子导电率下降，B项正确；放电时，负极发生的电极反应为Zn－2e－＋2OH－===ZnO＋H2O，OH－浓度降低，pH减小，C项正确；充电时，Co(OH)2和2Ni(OH)2在阳极失去电子得到CoOOH和NiOOH，电极反应式为3Co(OH)2＋2Ni(OH)2＋5OH－－5e－=== 3CoOOH＋2NiOOH＋5H2O，D项正确。答案：A10．(2020·玉屏民族中学模拟)Zulema Borjas等设计的一种微生物脱盐池的装置如图所示。下列说法错误的是(　　)A．该装置不可以在高温下工作B．X、Y依次为阴离子、阳离子选择性交换膜C．负极反应为CH3COO－＋2H2O＋8e－===2CO2↑＋7H＋ D．该装置工作时，化学能转化为电能解析：高温能使微生物蛋白质凝固变性，导致电池工作失效，所以该装置不可以在高温下工作，A项正确；负极CH3COO－失电子导致阴离子浓度减小，所以食盐水中的Cl－向负极移动，Na＋向正极移动，X、Y依次为阴离子、阳离子选择性交换膜，B项正确；负极发生氧化反应，醋酸根离子失电子，酸性环境下极反应为CH3COO－＋2H2O－8e－===2CO2↑＋7H＋，C项错误；该装置工作时，通过化学反应产生电流，所以由化学能转化为电能，D项正确。答案：C二、非选择题11．依据原电池原理，请回答下列问题：(1)利用反应：Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2设计成如图1所示的原电池。①写出电极反应式。正极：_________________________________________________；负极：________________________________________________；②图中X是________，Y是________；③原电池工作时，盐桥中的________(填“阳”或“阴”)离子向X溶液方向移动。(2)控制适合的条件，将反应：2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2设计成如图2所示的原电池。①反应开始时，乙中石墨电极上发生________反应(填“氧化”或“还原”)，电极反应式为__________________；甲中石墨电极上发生______反应(填“氧化”或“还原”)，电极反应式为____________；②电流表读数为“0”时，反应达到平衡状态，此时在甲中加入FeCl2固体，则乙中的石墨作________极(填“正”或“负”)，该电极的电极反应式为_________________________________________。(3)利用反应：2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O可制备CuSO4，若将该反应设计为原电池，其正极反应式为______________。解析：(1)题图1所示的原电池中Cu作负极，电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋；石墨作正极，电极反应式为2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋。X溶液应为FeCl3溶液，Y溶液应为CuCl2溶液。原电池工作时，盐桥中的阳离子向正极移动。(2)①根据反应2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2设计的原电池的电极反应，负极：2I－－2e－===I2，发生氧化反应；正极：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋，发生还原反应；②当电流表读数为“0”时反应达平衡，此时，在甲中加入FeCl2固体，2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2平衡向左移动。因此，右侧石墨作正极，电极反应式为I2＋2e－===2I－；左侧石墨作负极，电极反应式为2Fe2＋－2e－===2Fe3＋。(3)Cu作负极，O2在正极上得电子：O2＋4e－＋4H＋===2H2O。答案：(1)①2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋　Cu－2e－===Cu2＋　②FeCl3　CuCl2　③阳　(2)①氧化　2I－－2e－===I2　还原　2Fe3＋＋2e－=== 2Fe2＋　②正I2＋2e－===2I－　(3)O2＋4e－＋4H＋===2H2O12．(2020·营口月考)依据原电池原理，请回答下列问题：(1)图1是依据氧化还原反应：Cu(s)＋2Fe3＋(aq)===Cu2＋(aq)＋2Fe2＋(aq)设计的原电池装置。①电极X的材料是________(填化学名称，下同)；电极Y的材料是__________；②Y电极发生的电极反应式为___________________________。(2)图2是使用固体电解质的燃料电池，装置中，以稀土金属材料作惰性电极，在两极上分别通入CH4和空气，其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2固体，它在高温下能传导正极生成的O2－离子(O2＋4e－―→2O2－)。①c电极为________极(填“正”或“负”)。②d电极上的电极反应式为________________________________________________________________________________________________________________________________________。③如果消耗甲烷160 g，假设化学能完全转化为电能，则转移电子的数目为________(用NA表示)，需要消耗标准状况下氧气的体积为________L。解析：(1)由Cu(s)＋2Fe3＋(aq)===Cu2＋(aq)＋2Fe2＋(aq)可知：Cu失去电子，化合价升高，是电子流出的一极，为原电池的负极，故电极X的材料是铜；电极Y是原电池的正极，发生Fe3＋得电子的还原反应，可选择惰性电极石墨或比铜活泼性弱的材料作电极，如石墨(或金或铂或银)作正极，原电池正极的电极反应式为2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋。(2)由题图2电流方向可以看出，①c电极是燃料电池电子流入的一极，为正极；②d电极为电子流出的电极，为燃料电池的负极，负极发生CH4失电子的氧化反应，电极反应式为CH4＋4O2－－8e－===CO2＋2H2O；③根据电池反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O，160 g CH4的物质的量为，n(CH4)＝eq \f(160 g,16 g·mol－1)＝10 mol，设有x mol电子转移，则1∶8＝10∶x，解得x＝80 mol，转移电子数目为80NA，消耗O2的物质的量为n(O2)＝20 mol，体积V(O2)＝20 mol×22.4 L·mol－1＝448 L。答案：(1)①铜　石墨(或金或铂或银)　②2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋　(2)①正　②CH4＋4O2－－8e－===CO2＋2H2O　③80NA　448