导学教程届高考化学总复习精品测试题62 原电池 化学电源.docx

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导学教程届高考化学总复习精品测试题62原电池化学电源

第6章第2节

[热点集训]

1．下列说法正确的是

A．构成原电池正极和负极的材料必须是金属

B．在原电池中，电子流出的一极是负极，该电极被还原

C．实验室欲快速制取氢气，可利用粗锌与稀H2SO4反应

D．原电池可以把物质内部的能量全部转化为电能

解析　构成原电池的材料可以是非金属，如碳棒；电子流出的一极为负极，发生氧化反应；粗锌可与稀H2SO4构成原电池加速反应的进行；原电池反应后，电极产物仍会具有一定的能量，故原电池不能把物质中的能量全部转化为电能。

答案　C

2．（2014·资阳高中第二次诊断）甲醇燃料电池工作原理如下图，下列说法不正确的是

A．盐桥中的K＋向负极移动

B．负极电极反应方程式为：

CH3OH－6e－＋8OH－===CO

＋6H2O

C．每消耗1mol甲醇，需消耗33.6L标况下的氧气

D．正极烧杯中溶液pH增大

解析　负极：

CH3OH－6e－＋8OH－===CO

＋6H2O，正极：

O2＋6e－＋3H2O===6OH－，盐桥中的阳离子应移向正极。

答案　A

3．某原电池的电池反应为：

Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，与此电池反应不符的原电池是

A．铜片、铁片、FeCl3溶液组成的原电池

B．石墨、铁片、Fe（NO3）3溶液组成的原电池

C．铁片、锌片、Fe2（SO4）3溶液组成的原电池

D．铜片、铁片、Fe（NO3）3溶液组成的原电池

解析　铁片、锌片、Fe2（SO4）3溶液组成的原电池中锌片为负极，铁片为正极，原电池反应为Zn＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Zn2＋。

答案　C

4．（2014·攀枝花米易中学高三月考）铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应为：

Fe＋Ni2O3＋3H2O===Fe（OH）2＋2Ni（OH）2。

下列有关该电池的说法不正确的是

A．电池的电解液为碱性溶液，正极为Ni2O3、负极为Fe

B．电池放电时，负极反应为

Fe＋2OH－－2e－===Fe（OH）2

C．电池充电过程中，阴极附近溶液的pH降低

D．电池充电时，阳极反应为

2Ni（OH）2＋2OH－－2e－===Ni2O3＋3H2O

解析　充电时的电极反应式为：

阴极：

Fe（OH）2＋2e－===Fe＋2OH－，阳极：

2Ni（OH）2－2e－＋2OH－===Ni2O3＋3H2O，所以阴极附近溶液的pH应升高。

答案　C

5．铅蓄电池的示意图如图所示。

下列说法正确的是

A．放电时，N为负极，其电极反应式为：

PbO2＋SO

＋4H＋＋2e－===PbSO4＋2H2O

B．放电时，c（H2SO4）不变，两极的质量增加

C．充电时，阳极反应式为：

PbSO4＋2e－===Pb＋SO

D．充电时，若N连电源正极，则该极生成PbO2

解析　放电时，是原电池，M作负极，电极反应式为Pb＋SO

－2e－===PbSO4，A不正确；放电时，正负极均消耗硫酸，c（H2SO4）减小，B不正确；充电时阳极失电子，电极反应式为PbSO4－2e－＋2H2O===PbO2＋SO

＋4H＋，C不正确；充电时，若N连电源正极，则该极为阳极，电极反应产物为PbO2，D正确。

答案　D

6．某校化学兴趣小组进行探究性活动：

将氧化还原反应：

2Fe3＋＋2I－

2Fe2＋＋I2，设计成盐桥原电池。

提供的试剂：

FeCl3溶液，KI溶液；其他用品任选。

请回答下列问题：

（1）请画出设计的原电池装置图，并标出电极材料，电极名称及电解质溶液。

（2）发生氧化反应的电极其电极反应式为_______________________________________

________________________________________________________________________。

（3）反应达到平衡时，外电路导线中________（填“有”或“无”）电流通过。

（4）平衡后向FeCl3溶液中加入少量FeCl2固体，当固体全部溶解后，则此时该溶液中电极变为________（填“正”或“负”）极。

解析　

（1）先分析氧化还原反应，找出正负极反应，即可确定正负极区电解质溶液。

（2）发生氧化反应的电极是负极，I－失电子。

（3）反应达到平衡时，无电子流动，故无电流产生。

（4）平衡后向FeCl3溶液中加入少量FeCl2固体，平衡逆向移动，此时FeCl2溶液失电子，变成负极。

答案　

（1）如下图所示　

（2）2I－－2e－===I2　（3）无　（4）负

[能力提升]

[限时45分钟　满分100分]

一、选择题（每小题5分，共60分）

1．下面是几种常见的化学电源示意图，有关说法不正确的是

A．上述电池分别属于一次电池、二次电池和燃料电池

B．干电池在长时间使用后，锌筒被破坏

C．铅蓄电池工作过程中，每通过2mol电子，负极质量减轻207g

D．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源

解析　A正确。

在干电池中，Zn作负极，被氧化，B正确。

氢氧燃料电池不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内，且工作的最终产物是水，故氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源，D正确。

C项忽略了硫酸铅在该极上析出，该极质量应该增加而非减小。

答案　C

2．分析如图所示的四个原电池装置，结论正确的是

A．

（1）

（2）中Mg作负极，（3）（4）中Fe作负极

B．

（2）中Mg作正极，电极反应式为6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑

C．（3）中Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋

D．（4）中Cu作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑

解析　

（1）中Mg作负极；

（2）中Al作负极，发生的反应为2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，Mg不与NaOH反应；（3）中铁遇浓硝酸钝化，Cu与浓硝酸反应，Cu＋4HNO3（浓）===Cu（NO3）2＋2NO2↑＋2H2O；（4）中Fe作负极，为中性环境，发生吸氧腐蚀。

答案　B

3．将两金属A、B分别用导线相连接，并同时插入电解质溶液中，发现A极的质量增加，则下列说法正确的是

A．金属活动性：

A＞B

B．A极是正极，电解质溶液可以是盐酸

C．B极是负极

D．要判断A极与B极是正极还是负极，还需考虑电解质溶液

解析　A极质量增加，故A极是正极，B极是负极；若电解质溶液是盐酸，则A极的表面有氢气产生，没有金属析出。

答案　C

4．依据氧化还原反应：

2Ag＋（aq）＋Cu（s）===Cu2＋（aq）＋2Ag（s），设计的原电池如右图所示。

下列有关说法中错误的是

A．电解质溶液Y是CuSO4溶液

B．电极X的材料是Cu

C．银电极为电池的正极，其电极反应为Ag＋＋e－===Ag

D．外电路中的电子是从X电极流向Ag电极

解析　由电极反应可知，电解质溶液须为AgNO3溶液而不是CuSO4溶液。

答案　A

5．（2013·本溪模拟）下图为某原电池的结构示意图，下列说法中不正确的是

A．原电池工作时的总反应为Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，该反应一定为放热反应

B．原电池工作时，Zn电极流出电子，发生氧化反应

C．原电池工作时，铜电极上发生氧化反应，CuSO4溶液蓝色变深

D．如果将Cu电极改为Fe电极，Zn电极依然作负极

解析　由图可知：

原电池总反应为Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，自发进行且放热的反应才能设计成原电池，A正确，Zn比Cu活泼，故作负极，失电子发生氧化反应，B正确，C不正确；Fe也不如Zn活泼，故Zn电极依然作负极，D正确。

答案　C

6．（2013·安阳模拟）一种光化学电池的结构如右图所示，电池总反应为AgCl（s）＋Cu＋（aq）===Ag（s）＋Cu2＋（aq）＋Cl－（aq），下列关于该电池在工作时的说法中正确的是

A．Cl－由负极迁移到正极

B．负极上物质发生还原反应

C．Cu＋在负极发生氧化反应

D．生成108g银，转移电子个数为1mol

解析　该装置是原电池，根据电池总反应中化合价的升降可推知：

AgCl在正极发生还原反应，Cu＋在负极发生氧化反应，Cl－应从正极迁移到负极，生成108g银，转移电子数为NA，电子个数不能用mol表示，综上所述，选C。

答案　C

7．（2014·龙岩质检）LiSO2电池具有输出功率高且低温性能好的特点，其电解质为LiBr，溶剂是碳酸丙烯酯和乙腈，Li＋可在其中移动。

电池总反应式为2Li＋2SO2

Li2S2O4。

下列有关该电池的说法正确的是

A．放电时Li＋向正极移动

B．该电池溶剂可用水替代

C．该电池放电时，1molSO2参与反应，转移2mole－

D．充电时，阳极发生还原反应

解析　在原电池内部的电解质溶液中，阳离子向正极移动，A正确。

Li能与水反应，不能用水作溶剂，B错误。

根据化合价变化分析可知，该电池放电时，1molSO2参与反应转移1mole－，C错误。

充电时阳极发生氧化反应，故D错误。

答案　A

8．（2012·北京）人工光合作用能够借助太阳能，用CO2和H2O来制备化学原料。

如右图是通过人工光合作用制备HCOOH的原理示意图。

下列说法不正确的是

A．该过程是将太阳能转化为化学能的过程

B．催化剂a表面发生氧化反应，有O2产生

C．催化剂a附近酸性减弱，催化剂b附近酸性增强

D．催化剂b表面的反应是CO2＋2H＋＋2e－===HCOOH

解析　题中没有外加电源，应是原电池装置，由给出的反应物和生成物得出电池反应为2CO2＋2H2O===2HCOOH＋O2，再根据电子从a流向b，a为负极，电极反应是2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，由于产生H＋，其附近酸性增强；b是正极，电极反应是CO2＋2H＋＋2e－===HCOOH，由于消耗H＋，其附近酸性减弱。

答案　C

9．再生氢氧燃料电池（RFC）是一种将水电解技术与氢氧燃料电池技术相结合的可充电电池。

图为RFC工作原理示意图，下列有关说法正确的是

A．图1把化学能转化为电能，图2把电能转化为化学能，水得到了循环使用

B．a极上发生氧化反应，产生的气体X是H2

C．图2溶液中阳离子从B极流向A极

D．c极上发生的电极反应是O2＋2H2O＋4e－===4OH－

解析　根据图示：

a为阴极，产生H2，b为阳极，产生O2，所以c为正极，d为负极。

A项，图1中电能转化为化学能，图2化学能转化为电能。

B项，a电极发生还原反应。

C项，在原电池中，阳离子移向正极，即A电极。

D项，c极电极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O。

答案　C

10．（2013·青岛模拟）瓦斯分析仪（如图甲）工作原理类似燃料电池的工作原理，其装置如图乙所示，其中的固体电解质是Y2O3Na2O，O2－可以在其中自由移动。

下列有关叙述中正确的是

A．瓦斯分析仪工作时，电池内电路中电子由电极b流向电极a

B．电极b是正极，O2－由电极a流向电极b

C．电极a的反应式为CH4＋4O2－－8e－===CO2＋2H2O

D．当固体电解质中有1molO2－通过时，电子转移4mol

解析　电子不能在电池内电路流动，只能在外电路中流动，A错；电极b氧气得电子，生成O2－，而电极a需要O2－作为反应物，故O2－由正极（电极b）流向负极（电极a），B错；甲烷所在电极a为负极，电极反应为CH4＋4O2－－8e－===CO2＋2H2O，C正确；1molO2得4mol电子生成2molO2－，故当固体电解质中有1molO2－通过时，电子转移2mol，D错。

答案　C

11．（2013·新课标全国Ⅱ）“ZEBRA”蓄电池的结构如图所示，电极材料多孔Ni/NiCl2和金属钠之间由钠离子导体制作的陶瓷管相隔。

下列关于该电池的叙述错误的是

A．电池反应中有NaCl生成

B．电池的总反应是金属钠还原三价铝离子

C．正极反应为：

NiCl2＋2e－===Ni＋2Cl－

D．钠离子通过钠离子导体在两电极间移动

解析　金属钠失电子变为钠离子，NiCl2中的Ni2＋被还原，剩余Cl－，故有氯化钠生成，A项正确；电池的总反应应该是金属钠还原Ni2＋，B项错误；正极反应为Ni2＋得电子生成金属镍，C项正确；钠离子导体可以传导钠离子，故钠离子可以在两极间移动，D项正确。

答案　B

12．“天宫一号”飞行器在太空工作期间必须有源源不断的电源供应。

其供电原理是：

白天太阳能帆板发电，将一部分电量直接供给天宫一号，另一部分电量储存在镍氢电池里，供黑夜时使用。

如图为镍氢电池构造示意图（氢化物电极为储氢金属，可看做H2直接参加反应）。

下列说法正确的是

A．充电时阴极区电解质溶液pH降低

B．在使用过程中此电池要不断补充水

C．放电时NiOOH在电极上发生氧化反应

D．充电时阳极反应为：

Ni（OH）2＋OH－－e－===NiOOH＋H2O

解析　根据题意和图示可知：

该电池放电时的电极反应为：

（负极）H2＋2OH－－2e－===2H2O；（正极）2NiOOH＋2H2O＋2e－===2Ni（OH）2＋2OH－，故充电时的电极反应为：

（阴极）2H2O＋2e－===H2＋2OH－；（阳极）2Ni（OH）2＋2OH－－2e－===2NiOOH＋2H2O。

根据上述电极反应可知，充电时阴极区电解质溶液pH升高，A不正确；在使用过程中此电池不需要不断补充水，B不正确；放电时NiOOH在电极上发生还原反应，C不正确；充电时的阳极反应为Ni（OH）2＋OH－－e－===NiOOH＋H2O，D正确。

答案　D

二、非选择题（共40分）

13．（12分）（2014·长春质检）金属铜不溶于稀硫酸，可溶于铁盐溶液生成铜盐与亚铁盐。

现将一定量的铜片加入到100mL稀硫酸和硫酸铁的混合液中，铜片完全溶解（不考虑盐的水解及溶液体积的变化）

（1）写出铜溶解于上述混合液的离子方程式______________________________________

________________________________________________________________________。

（2）若铜完全溶解时，溶液中的Fe3＋、Cu2＋、H＋三种离子的物质的量浓度相等，且测得溶液的pH＝1，则溶解铜的质量是________g，溶液中的c（SO

）＝________mol·L－1。

（3）若欲在如图所示的装置中发生

（1）中的反应，请判断图中的正、负极，并选出适当的物质作电极，写出电极反应式，填在相应的表格中。

正、负极判断

电极材料

电极反应式

X极

Y极

解析　

（1）Cu与Fe2（SO4）3反应生成CuSO4和FeSO4，可知离子方程式为Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋；

（2）溶液中的Fe3＋、Cu2＋、H＋三种离子的物质的量浓度相等，且测得溶液的pH＝1，故c（H＋）＝c（Cu2＋）＝0.1mol·L－1，故n（Cu2＋）＝0.1mol·L－1×0.1L＝0.01mol，溶解铜的质量为0.01mol×64g·mol－1＝0.64g；反应后溶液中的阳离子为：

Fe3＋、Fe2＋、Cu2＋、H＋，而Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋，可见Fe2＋的物质的量浓度为Cu2＋的两倍，依据溶液中的电荷守恒规律，故0.1mol·L－1×3＋0.2mol·L－1×2＋0.1mol·L－1×2＋0.1mol·L－1×1＝c（SO

）×2，解得c（SO

）＝0.5mol·L－1。

答案　

（1）Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋　

（2）0.64　0.5　（3）如下表

正、负极判断

电极材料

电极反应式

X极

负极

铜

Cu－2e－===Cu2＋

Y极

正极

碳

2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋

14.（14分）化学在能源开发与利用中起着十分关键的作用。

氢气是一种新型的绿色能源，又是一种重要的化工原料。

Ⅰ.氢氧燃料电池能量转化率高，具有广阔的发展前景。

现用氢氧燃料电池进行如图所示的实验（图中所用电极均为惰性电极）：

（1）对于氢氧燃料电池，下列叙述不正确的是________。

A．a电极是负极，OH－移向负极

B．b电极的电极反应为：

O2＋2H2O＋4e－===4OH－

C．电池总反应式为：

2H2＋O2

2H2O

D．电解质溶液的pH保持不变

E．氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置

（2）上图右边装置中盛有100mL0.1mol·L－1AgNO3溶液，当氢氧燃料电池中消耗氢气112mL（标准状况下）时，此时AgNO3溶液的pH＝________（溶液体积变化忽略不计）。

Ⅱ.已知甲醇的燃烧热ΔH＝－726.5kJ·mol－1，在直接以甲醇为燃料的电池中，电解质溶液为酸性，负极的反应式为_________________________________________________________，

正极的反应式为___________________________________________________________。

理想状态下，该燃料电池消耗1mol甲醇所能产生的最大电能为702.1kJ，则该燃料电池的理论效率为________________________________________________________________________

（燃料电池的理论效率是指电池所产生的最大电能与燃料电池反应所能释放的全部能量之比）。

解析　Ⅰ.

（1）C项反应条件不是点燃，C项错；随着燃料电池的不断反应，水越来越多，KOH溶液浓度逐渐减小，pH逐渐降低，故D错。

（2）右池为电解池，其电极反应为：

阳极：

4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，阴极：

4Ag＋＋4e－===4Ag，当氢氧燃料电池中消耗氢气112mL（标准状况下）时，转移电子数为0.01mol，右池中共消耗0.01molOH－，故生成0.01molH＋，c（H＋）＝

＝0.1mol·L－1，pH＝1。

Ⅱ.该燃料电池的理论效率＝

×100%≈96.6%。

答案　Ⅰ.

（1）CD　

（2）1　Ⅱ.CH3OH＋H2O－6e－===CO2↑＋6H＋　O2＋4H＋＋4e－===2H2O　96.6%

15．（14分）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氧化还原反应：

（用离子方程式表示）________________________________________________________________________。

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________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________________________________________________________________________，

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_____________________________________________________________，

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__________________________________________________________________，

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________________________________________。

（3）如图其他条件不变，若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n型，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

________________________________________________________________________，

电极反应为______________________________________________________________；

乙装置中石墨

（1）为________极（填“正”、“负”、“阴”或“阳”），乙装置中与铜丝相连石墨电极上发生的反应式为____________________________________________________，

产物常用________检验，反应的离子方程式为________________________________

________________________________________________________________________。

解析　

（1）设导线中通过的电子的物质的量为x，则负极减少28g·mol－1·x，正极增重32g·mol－1·x，28x＋32x＝12，x＝0.2mol。

（2）NH4Cl水解溶液显酸性，正极上H＋得电子，负极上Fe失电子生成Fe2＋。

Cl2将Fe2＋氧化为Fe3＋，Cl2过量时，发生的反应为：

2Fe3＋＋3Cl2＋8H2O===2FeO

＋6Cl－＋16H＋。

（3）将盐桥改为铜丝和石墨后甲装置成为原电池，乙装置成为电解池。

甲中Fe为负极，Cu为正极，正极电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，滴加酚酞后变红色。

乙中石墨

（1）为阴极，与铜丝相连的电极为阳极，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，Cl2可用湿润的淀粉碘化钾试纸检验。

答案　

（1）Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu　0.2　

（2）2H＋＋2e－===H2↑　酸性　NH

＋H2O

NH3·H2O＋H＋　

2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－　2Fe3＋＋3Cl2＋8H2O===2FeO

＋6Cl－＋16H＋　

（3）溶液变红　O2＋2H2O＋4e－===4OH－　阴　2Cl－－2e－===Cl2↑　湿润淀粉碘化钾试纸　Cl2＋2I－===2Cl－＋I2