红对勾高三总复习人教版化学秋高三课时作业18课时作业18 原电池 化学电源.docx

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红对勾高三总复习人教版化学秋高三课时作业18课时作业18原电池化学电源

课时作业18　原电池　化学电源

一、选择题

1.

右图为一原电池装置，下列叙述中正确的是（　　）

①铜离子在铜片表面被还原

②盐桥中的K＋移向ZnSO4溶液　③电流从锌片经导线流向铜片　④铜是正极，铜片上有气泡产生　⑤正极反应为Cu2＋＋2e－===Cu　⑥实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作　⑦将锌片浸入CuSO4溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同

A．①⑤⑦B．①③④

C．②⑤⑦D．④⑥⑦

解析：

该原电池中，较活泼的金属锌作负极，发生氧化反应，较不活泼的铜作正极，发生还原反应，电子由负极锌流出，经导线流向铜电极（电流的方向与之相反），负极、正极的反应分别为负极：

Zn－2e－===Zn2＋，正极：

Cu2＋＋2e－===Cu；盐桥中的阳离子向正极区硫酸铜溶液中迁移，故①、⑤正确，②、③、④错误；取出盐桥后不能构成闭合回路，原电池不能继续工作，⑥错误；无论是否为原电池，反应实质相同，均为氧化还原反应，⑦正确。

答案：

A

2．有关下列四个常用电化学装置的叙述中，正确的是（　　）

A.图Ⅰ所示电池中，MnO2的作用是催化剂

B．图Ⅱ所示电池放电过程中，硫酸浓度不断增大

C．图Ⅲ所示装置工作过程中，电解质溶液中Cu2＋浓度始终不变

D．图Ⅳ所示电池中，Ag2O是氧化剂，电池工作过程中被还原为Ag

解析：

MnO2的作用是氧化剂，A错误；Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，H2SO4被消耗，浓度减小，B错误；粗铜含杂质，溶解的铜的量小于析出的铜，Cu2＋浓度减小，C错误；负极Zn→Zn2＋发生氧化反应，是还原剂；正极Ag2O→Ag发生还原反应，Ag2O是氧化剂，D正确。

答案：

D

3．已知反应Cu（s）＋2Ag＋（aq）===Cu2＋（aq）＋2Ag（s）为自发进行的氧化还原反应，将其设计成如图所示的原电池。

下列说法中正确的是（　　）

A．铜电极是正极，其电极反应为Cu－2e－===Cu2＋

B．银电极上发生还原反应，电极质量增加

C．当铜电极质量减少0.64g时，电解质溶液中有0.02mol电子通过

D．外电路中电子由银电极流向铜电极

解析：

在该原电池中，Cu电极为负极，A错误；银电极为正极，发生还原反应，电极反应为Ag＋＋e－===Ag，电极质量增加，B正确；电解质溶液中没有电子通过，C错误；外电路中电子由负极流向正极，即由铜电极流向银电极，D错误。

答案：

B

4．根据下图判断，下列说法正确的是（　　）

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，由于Zn比Fe活泼，所以Zn作原电池的负极，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋；Fe作正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，由于正极有OH－生成，因此溶液的pH增大。

装置Ⅱ中，Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋；Cu作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，正极由于不断消耗H＋，所以溶液的pH逐渐增大，据此可知A、B皆错，D正确。

在原电池的电解质溶液中，阳离子移向正极，所以C错误。

答案：

D

5．甲醇（CH3OH）是一种有毒物质，检测甲醇含量的测试仪工作原理示意图如右。

下列说法正确的是（　　）

A．该装置将电能转化为化学能

B．a电极发生的电极反应为CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋

C．当电路中有1mol电子转移时，正极区n（H＋）增加1mol

D．将酸性电解质溶液改为碱性电解质溶液，该测试仪不可能产生电流

解析：

该装置为原电池，是将化学能转化为电能的装置，故A错误；a电极是负极，发生的电极反应为CH3OH＋H2O－6e－===CO2↑＋6H＋，故B正确；正极的电极反应是O2＋4H＋＋4e－===2H2O，当电路中有1mol电子转移时，正极区n（H＋）减少1mol，故C错误；将酸性电解质溶液改为碱性电解质溶液，该测试仪还是原电池，同样可以产生电流，故D错误。

答案：

B

6．乙醇燃料电池中采用磺酸类质子溶剂，在200℃左右时供电，电池总反应为C2H5OH＋3O2===2CO2＋3H2O，电池示意图如右所示。

下列说法中正确的是（　　）

A．电池工作时，质子向电池的负极迁移

B．电池工作时，电子由b极沿导线流向a极

C．a极上发生的电极反应是：

C2H5OH＋3H2O＋12e－===2CO2＋12H＋

D．b极上发生的电极反应是：

4H＋＋O2＋4e－===2H2O

解析：

原电池中，阳离子向正极移动，所以质子向电池的正极迁移，故A错误；电池工作时，电子由负极经外电路流向正极，在该电池中由a极沿导线流向b极，故B错误；a极上是乙醇失电子发生氧化反应，乙醇被氧化生成CO2和H＋，电极反应式为C2H5OH＋3H2O－12e－===2CO2＋12H＋，故C错误；b极氧气得到电子被还原，电极反应式为4H＋＋O2＋4e－===2H2O，故D正确。

答案：

D

7．2016年8月，联合国开发计划署在中国首个“氢经济示范城市”江苏如皋落户。

用吸附了H2的碳纳米管等材料制作的二次电池的原理如图所示。

下列说法正确的是（　　）

A．电池总反应式为H2＋2NiO（OH）

2Ni（OH）2

B．放电时，甲电极为负极，OH－移向乙电极

C．放电时，乙电极反应为NiO（OH）＋H2O＋e－===Ni（OH）2＋OH－

D．充电时，甲电极与直流电源的正极相连

解析：

放电时，H2在甲电极放电，负极的电极反应式为H2＋2OH－－2e－===2H2O，正极的电极反应式为2NiO（OH）＋2H2O＋2e－===2Ni（OH）2＋2OH－，则两式相加得总反应式：

H2＋2NiO（OH）

2Ni（OH）2，故A错误；放电时，该电池为原电池，甲电极为负极，电解质溶液中阴离子向负极移动，所以OH－向负极甲电极移动，故B错误；放电时，乙电极为正极，得电子发生还原反应，电极反应式为NiO（OH）＋H2O＋e－===Ni（OH）2＋OH－，故C正确；放电时，氢气在甲电极发生氧化反应，甲电极作负极，充电时，甲电极发生还原反应，作阴极，应与电源的负极相连，故D错误。

答案：

C

8．用氟硼酸（HBF4，属于强酸）代替硫酸作铅蓄电池的电解质溶液，可使铅蓄电池在低温下工作时的性能更优良，其反应方程式为Pb＋PbO2＋4HBF4

2Pb（BF4）2＋2H2O，Pb（BF4）2为可溶于水的强电解质，下列说法正确的是（　　）

A．放电时的负极反应为PbO2＋4H＋＋2e－===Pb2＋＋2H2O

B．充电时，当阳极质量增加23.9g时，溶液中有0.2mol电子通过

C．放电时，正极区pH增大

D．充电时，Pb电极与电源的正极相连

解析：

放电时的负极反应为Pb－2e－===Pb2＋，A错误；电子不通过溶液，B错误；放电时，正极区发生的反应为PbO2＋4H＋＋2e－===Pb2＋＋2H2O，消耗氢离子，pH增大，C正确；充电时，Pb电极与电源的负极相连，D错误。

答案：

C

9．一种三室微生物燃料电池可用于污水净化、海水淡化，其工作原理如图所示。

以下说法不正确的是（　　）

A．中间室Cl－移向左室

B．X气体为CO2

C．处理后的含硝酸根废水pH降低

D．电路中每通过1mol电子，产生标准状况下氮气的体积为2.24L

解析：

右侧电极产生氮气，说明N元素的化合价从＋5价降低到0价，发生还原反应，所以是原电池的正极，则左侧为负极，所以氯离子向负极移动，中间室Cl－移向左室，A项正确；左侧为负极，发生氧化反应，则有机废水中的C元素的化合价升高，在厌氧菌的作用下转化为二氧化碳气体，B项正确；正极发生的反应是2NO

＋12H＋＋10e－===N2↑＋6H2O，所以处理后的废水氢离子浓度减小，则pH升高，C项错误；根据硝酸根离子反应的电极反应式，每通过1mol电子，则生成0.1mol氮气，标准状况下的体积是2.24L，D项正确。

答案：

C

10．利用反应6NO2＋8NH3===7N2＋12H2O构成电池的方法，既能实现有效消除氮氧化物的排放，减轻环境污染，又能充分利用化学能，装置如图所示，下列说法不正确的是（　　）

A．电流从右侧电极经过负载后流向左侧电极

B．为使电池持续放电，离子交换膜需选用阴离子交换膜

C．电极A极反应式为2NH3－6e－===N2＋6H＋

D．当有4.48LNO2（标准状况）被处理时，转移电子为0.8mol

解析：

电极反应式为：

负极：

8NH3－24e－＋24OH－===4N2＋24H2O，正极：

6NO2＋24e－＋12H2O===3N2＋24OH－，因为为碱性介质，所以应选用阴离子交换膜；C项，应生成H2O，错误；D项，根据正极反应式转移电子为

×24＝0.8mol。

答案：

C

二、非选择题

11．某兴趣小组做如下探究实验：

（1）图Ⅰ为依据氧化还原反应设计的原电池装置，该反应的离子方程式为____________________。

反应前，两电极质量相等，一段时间后，两电极质量相差12g，则导线中通过________mol电子。

（2）如图Ⅰ，其他条件不变，若将CuCl2溶液换为NH4Cl溶液，石墨电极的反应式为____________________，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：

________________________。

（3）如图Ⅱ，其他条件不变，将图Ⅰ中盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n形，则乙装置中石墨

（1）为________（填“正”“负”“阴”或“阳”）极，乙装置中与铜线相连的石墨

（2）电极上发生反应的反应式为________________________________________。

（4）将图Ⅱ乙装置中CuCl2溶液改为加入400mLCuSO4溶液，一段时间后，若电极质量增重1.28g，则此时溶液的pH为________（不考虑反应中溶液体积的变化）。

解析：

（1）Fe是活性电极，失电子被氧化生成Fe2＋，石墨是惰性电极，溶液中Cu2＋在石墨电极得电子被还原生成Cu，故该原电池的反应为Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu。

工作过程中，Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，铁电极质量减少；石墨作正极，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，石墨电极质量增加；设两电极质量相差12g时电路中转移电子为xmol，则有xmol×

×56g·mol－1＋xmol×

×64g·mol－1＝12g，解得x＝0.2。

（2）NH4Cl溶液中NH

发生水解反应：

NH

＋H2ONH3·H2O＋H＋，使溶液呈酸性，故石墨电极（即正极）上发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑。

（3）其他条件不变，若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n形，则甲装置为原电池，Fe作负极，Cu作正极；乙装置为电解池，则石墨

（1）为阴极，石墨

（2）为阳极，溶液中Cl－在阳极放电生成Cl2，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑。

（4）若将乙装置中电解质溶液改为加入400mLCuSO4溶液，则阴极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，当电极质量增重1.28g（即析出0.02molCu）时，电路中转移0.04mol电子。

电解CuSO4溶液的总反应方程式为2CuSO4＋2H2O

2H2SO4＋2Cu＋O2↑，则转移0.04mol电子时生成0.02molH2SO4，则有c（H＋）＝

＝0.1mol·L－1，pH＝－lg0.1＝1，故此时溶液的pH为1。

答案：

（1）Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu　0.2

（2）2H＋＋2e－===H2↑　酸性　NH

＋H2ONH3·H2O＋H＋

（3）阴　2Cl－－2e－===Cl2↑　（4）1

12．某研究性学习小组根据反应2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4===2MnSO4＋5Fe2（SO4）3＋K2SO4＋8H2O设计如下原电池，其中甲、乙两烧杯中各物质的物质的量浓度均为1mol·L－1，溶液的体积均为200mL，盐桥中装有饱和K2SO4溶液。

回答下列问题：

（1）此原电池的正极是石墨__________（填“a”或“b”），发生________反应。

（2）电池工作时，盐桥中的SO

移向________（填“甲”或“乙”）烧杯。

（3）两烧杯中的电极反应式分别为甲________________；乙______________。

（4）若不考虑溶液的体积变化，MnSO4浓度变为1.5mol·L－1，则反应中转移的电子为________mol。

解析：

（1）根据题目提供的总反应方程式可知，KMnO4作氧化剂，发生还原反应，故石墨a是正极。

（2）电池工作时，SO

向负极移动，即向乙烧杯移动。

（3）甲烧杯中的电极反应式为MnO

＋5e－＋8H＋===Mn2＋＋4H2O；乙烧杯中的电极反应式为5Fe2＋－5e－===5Fe3＋。

（4）溶液中的MnSO4浓度由1mol·L－1变为1.5mol·L－1，由于溶液的体积未变，则反应过程中生成的MnSO4的物质的量为0.5mol·L－1×0.2L＝0.1mol，转移的电子为0.1mol×5＝0.5mol。

答案：

（1）a　还原　

（2）乙

（3）MnO

＋5e－＋8H＋===Mn2＋＋4H2O

5Fe2＋－5e－===5Fe3＋

（4）0.5

13．如图所示，是原电池的装置图。

请回答：

（1）若C为稀H2SO4溶液，电流表指针发生偏转，B电极材料为Fe且做负极，则A电极上发生的电极反应式为__________________；反应进行一段时间后溶液C的pH将________（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________，B（正极）极材料为________，溶液C为________。

（3）若C为CuCl2溶液，Zn是________极，Cu极发生________反应，电极反应为__________________________。

反应过程溶液中c（Cu2＋）________（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________（填“正极”或“负极”），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在标况下的体积为________L。

解析：

（1）铁作负极，则该原电池反应是铁与稀硫酸置换氢气的反应，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↑；溶液中氢离子放电，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，根据方程式中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不活泼的导电物质如石墨、Ag等即可。

溶液C中含有Fe3＋，如FeCl3溶液；

（3）Zn比较活泼，在原电池中做负极，Cu做正极，正极发生还原反应，Cu2＋在正极得到电子变成Cu，电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，Cu2＋发生了反应，则c（Cu2＋）变小；

（4）根据图中的电子流向知c是负极，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，标况下体积为11.2L。

答案：

（1）2H＋＋2e－===H2↑　升高

（2）Cu　石墨　FeCl3溶液

（3）负极　还原　Cu2＋＋2e－===Cu　变小

（4）负极　CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋　11.2