化学人教版一轮练习第18讲原电池 化学电源.docx

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化学人教版一轮练习第18讲原电池化学电源

练案[18]第六章　化学反应与能量

第18讲　原电池　化学电源

A组　基础必做题

1．（2019·福建泉州模拟）课堂学习中，同学们利用铝条、锌片、铜片、导线、电流计、橙汁、烧杯等用品探究原电池的组成。

下列结论错误的是（　D　）

A．原电池是将化学能转化成电能的装置

B．原电池由电极、电解质溶液和导线等组成

C．图中a极为铝条、b极为锌片时，导线中会产生电流

D．图中a极为锌片、b极为铜片时，电子由铜片通过导线流向锌片

[解析]　D项，a极Zn片为负极，电子由Zn片沿导线流向铜片。

2．（2019·福建厦门外国语学校模拟）如图所示是一位同学在测试水果电池，下列有关说法错误的是（　C　）

A．若金属片A是正极，则该金属片上会产生H2

B．水果电池工作过程中化学能转化为电能

C．当A、B分别为Zn、Fe金属片时，Zn作正极

D．金属片A、B可以一个是铜片，另一个是铁片

[解析]　当AB分别为Zn、Fe金属片时，Zn比Fe活泼，Zn作负极。

3．（2019·江西新干检测）实验发现，在FeCl3酸性溶液中加入少量锌粉后，Fe3＋立即被还原成Fe2＋。

某化学兴趣小组根据该实验事实设计了如图所示的原电池装置。

下列有关说法中正确的是（　D　）

A．该原电池的正极反应是Zn－2e－===Zn2＋

B．Pt电极表面生成大量气泡

C．生成的Fe2＋通过盐桥可以和锌直接反应生成Fe

D．左烧杯中溶液的红色逐渐褪去

4．（2019·山东滨州检测）如下图装置，下列说法正确的是（　D　）

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Zn是负极，Zn失去电子变为Zn2＋，装置Ⅱ中Fe是负极，负极反应式为Fe－2e－＝Fe2＋，A错误；装置Ⅰ和装置Ⅱ中正极均是H＋获得电子变为H2逸出，B错误；装置Ⅰ中盐桥中的阳离子向左侧烧杯移动，装置Ⅱ中盐桥中的阳离子向右侧烧杯移动，C错误；放电过程中，装置Ⅰ左侧烧杯和装置Ⅱ右侧烧杯中均是H＋放电，使溶液中c（OH－）增大，溶液pH增大，D正确。

5．（2019·河南开封模拟）M、N、P、E四种金属，已知：

①M＋N2＋===N＋M2＋；②M、P用导线连接放入NaHSO4溶液中，M表面有大量气泡逸出；③N、E用导线连接放入E的硫酸盐溶液中，电极反应为E2＋＋2e－===E，N－2e－===N2＋。

则这四种金属的还原性由强到弱的顺序是（　A　）

A．P>M>N>E　B．E>N>M>P

C．P>N>M>E　D．E>P>M>N

[解析]　由①知，金属活动性：

M>N；M、P用导线连接放入NaHSO4溶液中，M表面有大量气泡逸出，说明M作原电池的正极，故金属活动性：

P>M；N、E构成的原电池中，N作负极，故金属活动性：

N>E；综上所述，A项正确。

6．（2019·四川绵阳模拟）下列表述不正确的是（　C　）

A

B

盐桥中的Cl－移向ZnSO4溶液

a极附近产生的气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝

C

D

粗铜的电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu

正极反应式为O2＋4e－===＋2H2O===4OH－

[解析]　根据原电池的工作原理，A装置中锌为负极，铜为正极，阴离子向负极移动，A正确；根据电解原理，B装置中a为阳极，其电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，b为阴极，Cu2＋＋2e－===Cu，a极产生的气体能使淀粉碘化钾试纸变蓝。

B正确；C装置中粗铜作阳极，粗铜上发生失电子反应，C错误；D装置所示为钢铁发生的吸氧腐蚀，正极电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D正确。

7．（2019·湖北宜昌调研）以铅蓄电池为电源，石墨为电极电解CuSO4溶液，装置如下图所示。

若一段时间后Y电极上有6.4g红色物质析出，停止电解。

下列说法正确的是（　C　）

A．a为铅蓄电池的负极

B．电解过程中SO向右侧移动

C．电解结束时，左侧溶液质量增重8g

D．铅蓄电池工作时正极电极反应式为PbSO4＋2e－===Pb＋SO

[解析]　Y极有Cu析出，发生还原反应，则Y极为阴极，b为负极，a为正极，A错误；电解过程中阴离子向阳极移动，B错误；阴极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，阳极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，当有6.4gCu析出时，转移0.2mole－，左侧生成1.6gO2，同时有0.1mol（9.6g）SO进入左侧，则左侧溶液质量净增加9.6g－1.6g＝8g，C正确；铅蓄电池的负极是Pb，正极是PbO2，正极反应式为PbO2＋2e－＋4H＋＋SO===PbSO4＋2H2O，D错误。

[点拨]　先根据析出的红色物质判断出电池的正、负极，再分析左侧溶液中减少和增加的物质，最后根据6.4g可计算出左侧溶液质量的变化量。

8．（2019·广州模拟）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的氧化还原反应：

（用离子方程式表示）　Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu　。

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__0.2___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　2H＋＋2e－===H2↑　，这是由于NH4Cl溶液显__酸性___（填“酸性”“碱性”或“中性”），用离子方程式表示溶液显此性的原因　NH＋H2ONH3·H2O＋H＋　，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　2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－　，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FeO，试写出该反应的离子方程式：

　2Fe3＋＋3Cl2＋8H2O===2FeO＋6Cl－＋16H＋　。

（3）其他条件不变，若将盐桥换成弯铜丝与石墨相连成n形，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__溶液变红___，电极反应为　O2＋2H2O＋4e－===4OH－　；乙装置中石墨

（1）为__阴___极（填“正”“负”“阴”或“阳”），乙装置中与铜丝相连石墨

（2）电极上发生的反应式为　2Cl－－2e－===Cl2↑　，产物常用__湿润的淀粉碘化钾试纸___检验，反应的离子方程式为　Cl2＋2I－===2Cl－＋I2　。

[解析]　

（1）若一段时间后，两电极质量相差12g，消耗负极0.1molFe，同时正极生成0.1molCu，导线中通过0.2mol电子。

（2）其他条件不变，若将CuCl2溶液换为NH4Cl溶液，由于NH水解，NH＋H2ONH3·H2O＋H＋，所以NH4Cl溶液显酸性，石墨电极上H＋得到电子，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑；铁电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，用吸管吸出少许铁片附近溶液置于试管中，向其中滴加少量新制饱和氯水，发生反应的离子方程式为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，然后滴加几滴硫氰化钾溶液，由于存在Fe3＋，所以溶液变红，继续滴加过量新制饱和氯水，颜色褪去，如果原因是＋3价铁被氧化为FeO，则该反应的离子方程式为2Fe3＋＋3Cl2＋8H2O===2FeO＋6Cl－＋16H＋。

（3）如题图其他条件不变，若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n形，则甲池为原电池，铁电极反应为Fe－2e－===Fe2＋，铜电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－；乙池为电解池，石墨

（2）电极为阳极，电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，石墨

（1）电极为阴极，电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu；所以一段时间后，在甲装置铜丝附近滴加酚酞试液，溶液变红，乙装置中石墨

（2）电极产物可以用湿润的淀粉碘化钾试纸检验，反应的离子方程式为Cl2＋2I－===2Cl－＋I2。

B组　能力提升题

9．（2019·甘肃兰州一中检测）某同学利用氧化还原反应：

2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4===2MnSO4＋5Fe2（SO4）3＋K2SO4＋8H2O设计如图所示原电池，盐桥中装有饱和溶液。

下列说法正确的是（　D　）

A．b电极上发生还原反应

B．外电路电子的流向是从a到b

C．电池工作时，盐桥中的SO移向甲烧杯

D．a电极上发生的反应为MnO＋8H＋＋5e－===Mn2＋＋4H2O

[解析]　根据氧化还原反应方程式可知，氧化剂是KMnO4，故a为正极，发生还原反应，A错误；a为正极，b为负极，电子沿外电路从负极流向正极，即电子从b流向a，B错误；原电池工作时，阴离子流向负极，即乙烧杯，C错误；a电极为正极，MnO得电子生成Mn2＋，D正确。

10．（2019·莆田模拟）一种以引火性高的联氨（N2H4）为燃料的环保电池，工作时产生稳定无污染的物质，原理如图所示。

下列说法正确的是（　D　）

A．N极为电源负极，联氨从c口通入

B．负极上每消耗1molN2H4，转移6mol电子

C．正极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－

D．可将联氨改进为引火性低、稳定性好的N2H4·H2O

[解析]　A．H＋移向N极，N极为电源正极，联氨从b口通入，故A错误；B．原电池中负极发生氧化反应，正极发生还原反应，负极反应为N2H4－4e－===4H＋＋N2↑，负极上每消耗1molN2H4，转移4mol电子，故B错误；C．电解质溶液呈酸性，正极反应有氢离子参加，正确的为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，故C错误；D．可将联氨改进为引火性低、稳定性好的N2H4·H2O，故D正确。

11．（2019·济南模拟）已知LiAl/FeS电池是一种新型的车载电池，对该电池充电时，阳极的电极反应式为Li2S＋Fe－2e－===2Li＋＋FeS。

下列有关该电池的说法中，正确的是（　C　）

A．化合物LiAl具有强还原性作负极材料

B．为了延长电池的使用寿命，可以隔一段时间添加含电解质的水溶液

C．放电时，该电池的总反应式为2Li＋FeS===Li2S＋Fe

D．放电时，当电路中产生0.1mol电子的电量时，有0.1molLi＋向LiAl移动

[解析]　Li和Al都属于金属，所以LiAl应该属于合金而不是化合物，故A错误；Li是第ⅠA族活泼金属，与水剧烈反应，不能加水溶液，故B错误；根据电解时阳极反应得正极反应2Li＋＋FeS＋2e－===Li2S＋Fe与负极反应2Li－2e－===2Li＋相加可得电池反应式为2Li＋FeS===Li2S＋Fe，故C正确；根据C中分析的电极反应，Li＋在正极消耗，故移向正极，LiAl为负极，故D错误。

12．（2019·全国Ⅲ理综，6）全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料，电池反应为：

16Li＋xS8===8Li2Sx（2≤x≤8）。

下列说法错误的是（　D　）

A．电池工作时，正极可发生反应：

2Li2S6＋2Li＋＋2e－===3Li2S4

B．电池工作时，外电路中流过0.02mol电子，负极材料减重0.14g

C．石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性

D．电池充电时间越长，电池中的Li2S2的量越多

[解析]　原电池工作时，正极发生一系列得电子的还原反应，即：

Li2S8→Li2S6→Li2S4→Li2S2，其中，可能有2Li2S6＋2Li＋＋2e－===3Li2S4，A项正确；该电池工作时，每转移0.02mol电子，负极有0.02molLi（质量为0.14g）被氧化为Li＋，则负极质量减少0.14g，B项正确；石墨烯能导电，用石墨烯作电极，可提高电极a的导电性，C项正确；充电过程中，Li2S2的量逐渐减少，当电池充满电时，相当于达到平衡状态，电池中Li2S2的量趋于不变，故不是电池充电时间越长，电池中Li2S2的量越多，D项错误。

13．（2019·上海）图1是铜锌原电池示意图。

图2中，x轴表示实验时流入正极的电子的物质的量，y轴表示（　C　）

A．铜棒的质量　B．c（Zn2＋）

C．c（H＋）　D．c（SO）

[解析]　铜锌原电池正极（铜棒）和负极（锌棒）的电极反应分别是：

2H＋＋2e－===H2↑、Zn－2e－===Zn2＋。

由于铜棒上生成的氢气逸出，铜棒不参与反应，故铜棒的质量保持不变，故A项错误。

随着放电的进行，溶液中c（Zn2＋）逐渐增大，c（H＋）逐渐减小，故B项错误，C项正确。

铜锌原电池的总反应为：

Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑，放电过程中，c（SO）保持不变，故D项错误。

14．（2019·山西孝义四中模拟）垃圾渗滤液会污染地下水，为此科研人员设计了一种处理垃圾渗滤液并利用其进行发电的装置，该装置的工作原理如图所示。

下列说法正确的是（　D　）

A．电池工作时，盐桥中的K＋和Cl－不发生移动

B．电池工作时，电子由Y极经导线流向X极

C．电池工作时，X极和Y极周围溶液的pH均降低

D．电池工作时，电池总反应为：

3NO＋5NH3＋3H＋===4N2＋9H2O

[解析]　电池工作时，盐桥中的Cl－向X极移动，K＋向Y极移动，A错误；电池工作时，X极为电池的负极，电子由负极X极沿导线流向Y极，B错误；电池工作时，X极的电极反应式为2NH3－6e－===N2＋6H＋，周围溶液的pH减小，Y极的电极反应式为2NO＋10e－＋12H＋===N2↑＋6H2O，周围溶液的pH增大，C错误；将X极和Y极的电极反应式根据电荷守恒变形，然后将变形后的两式相加，可得电池总反应为3NO＋5NH3＋3H＋===4N2＋9H2O，D正确。

15．（2019·新题预选）金属（M）－空气电池的工作原理如图所示，下列说法不正确的是（　B　）

A．金属M作电池负极

B．电解质是熔融的MO

C．正极的电极反应：

O2＋2H2O＋4e－===4OH－

D．电池反应：

2M＋O2＋2H2O===2M（OH）2

[解析]　金属M失去电子，作电池负极，A正确；OH－向负极移动，根据电解质传递，所以电解质不可能是熔融的MO，B错误；氧气在正极发生得到电子的还原反应，正极的电极反应：

O2＋2H2O＋4e－===4OH－，C正确；根据以上分析可知电池反应：

2M＋O2＋2H2O===2M（OH）2，D正确。

[点拨]　原电池中较活泼的金属作负极，失去电子，发生氧化反应。

电子经导线传递到正极，所以溶液中的阳离子向正极移动，正极得到电子，发生还原反应。

金属－空气电池的构造原理与干电池相似，不同的是它的氧化剂为空气中的氧气，负极为常见的金属材料，如Li、Zn、Al等。

16．（2019·经典习题选萃）如图所示，是原电池的装置图。

请回答：

（1）若C为稀硫酸，电流表指针发生偏转，B电极材料为Fe且作负极，则A电极上发生的电极反应为　2H＋＋2e－===H2↑　；反应进行一段时间后溶液C的pH将__升高___（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__Cu___，B（正极）极材料为__石墨（或Ag等）___，溶液C为__FeCl3溶液___。

（3）若C为CuCl2溶液，用锌、铜作电极，则Zn是__负___极，Cu极发生__还原___反应，电极反应为　Cu2＋＋2e－===Cu　。

反应过程中，溶液中c（Cu2＋）__变小___（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＋3O2===2CO2＋4H2O，则c电极是__负极___（填“正极”或“负极”），c电极上发生的电极反应为　CH3OH＋H2O－6e－===CO2↑＋6H＋　。

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__11.2___L。

[解析]　

（1）铁作负极，则该原电池反应是铁与稀硫酸的反应，所以正极反应是氢离子得电子生成氢气，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑；氢离子放电导致溶液中氢离子浓度减小，pH升高。

（2）Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋设计成如题图所示的原电池装置，根据物质发生的反应类型判断，Cu发生氧化反应，作原电池的负极，所以A材料是Cu；B极材料是比Cu不活泼的可导电物质，如石墨、Ag等。

溶液C中含有Fe3＋，可以是FeCl3溶液。

（3）锌比铜活泼，在原电池中作负极，Cu作正极，正极发生还原反应，即Cu2＋在正极得到电子生成Cu，电极反应为Cu2＋2e－===Cu，Cu2＋发生了反应，故c（Cu2＋）变小。

（4）根据图中的电子流向知c是负极，该电极上是甲醇发生氧化反应：

CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋，线路中转移2mol电子时消耗氧气0.5mol，标准状况下的体积为11.2L。