最新高考化学专题二十原电池的电极方程式精准培优专练.docx

1、最新高考化学专题二十原电池的电极方程式精准培优专练教学资料参考参考范本【2019最新】高考化学专题二十原电池的电极方程式精准培优专练_年_月_日_部门典例1实验发现，298K时，在FeCl3酸性溶液中加少量锌粒后，Fe3立即被还原成Fe2。某夏令营兴趣小组根据该实验事实设计了如图所示原电池装置。下列有关说法正确的是（ ）A该原电池的正极反应是Zn2e=Zn2B左烧杯中溶液的红色逐渐褪去C该电池铂电极上有气泡出现D该电池总反应为3Zn+ 2Fe3=2Fe+ 3Zn2【解析】该电池的总反应为Zn+ 2Fe3 =2Fe2+ Zn2，所以左烧杯Pt为正极，电极反应为Fe3+ e=Fe2，右烧杯Zn为负

2、极，电极反应为Zn2e=Zn2。由于左烧杯中的Fe3被还原为Fe2，所以左烧杯中溶液的红色逐渐褪去。【答案】B典例2一种三室微生物燃料电池污水净化系统原理如下图所示，图中有机废水中有机物可用C6H10O5表示。下列有关说法正确的是（ ）Ab电极为该电池的负极Bb电极附近溶液的pH减小Ca电极反应式：C6H10O524e+ 7H2O=6CO2+ 24H+ D中间室：Na+ 移向左室，Cl移向右室【解析】b电极上硝酸根离子得电子生成N2，发生还原反应，故b电极应为正极，A错误；b电极反应式：2NO+ 10e+ 6H2O=N2+ 12OH，故b电极附近溶液的pH增大，B错误；原电池工作时阳离子向正极

3、移动，阴离子向负极移动，D错误。【答案】C典例3一个完整的氧化还原反应方程式可以拆开，写成两个“半反应式”，一个是“氧化反应式”，一个是“还原反应式”。如2Fe3+ Cu=2Fe2+ Cu2，可拆写为氧化反应式：Cu2e=Cu2，还原反应式：2Fe3+2e=2Fe2。据此，回答下列问题：（1）将反应3Cu+ 8H+2NO=3Cu2+ 2NO+ 4H2O拆写为两个“半反应式”，还原反应式：_。（2）此原理可用于电化学。锌锰碱性电池广泛应用于日常生活，电池的总反应式为Zn(s)+ 2MnO2(s)+ 2H2O(l)=Zn(OH)2(s)+ 2MnOOH(s)。该电池的正极反应式为_。【解析】（1）

4、反应3Cu+ 8H+ 2NO=3Cu2+ 2NO+ 4H2O，其中Cu元素的化合价升高，被氧化，N元素的化合价降低，被还原，还原反应式为8H+ 2NO+ 6e=2NO+ 4H2O；（2）电池的总反应式为Zn(s)+ 2MnO2(s)+ 2H2O(l) =Zn(OH)2(s)+ 2MnOOH(s)，其中锰元素的化合价降低，发生还原反应，该电池的正极反应式为2MnO2+ 2H2O+ 2e=2MnOOH+ 2OH【答案】（1）8H+ 2NO+ 6e=2NO+ 4H2O（2）2MnO2+ 2H2O+ 2e=2MnOOH+ 2OH1某原电池装置如图所示。下列有关叙述中正确的是（ ）(盐桥中装有含琼胶的K

5、Cl饱和溶液)AFe作正极，发生氧化反应B负极反应：2H+ 2e=H2C工作一段时间后，两烧杯中溶液pH均不变D工作一段时间后，NaCl溶液中c(Cl)增大【解析】此原电池的负极是铁，发生氧化反应，正极是石墨，H在此发生还原反应，右池中氢离子在石墨棒上被还原为H2不断逸出，使溶液酸性减弱，所以溶液的pH有变化。【答案】D2如图所示，杠杆AB两端分别挂有大小相同、质量相等的空心铜球和空心铁球，调节杠杆并使其在水中保持平衡，然后小心地向水槽中分别滴入CuSO4浓溶液和FeSO4浓溶液。一段时间后，下列有关杠杆的偏向判断正确的是(实验过程中，不考虑两球的浮力变化)（ ）A杠杆为导体或绝缘体时，均为A

6、端高B端低B杠杆为导体或绝缘体时，均为A端低B端高C当杠杆为导体时，A端低B端高D当杠杆为导体时，A端高B端低【解析】当杠杆为导体时，构成原电池，Fe球作负极，Cu球作正极，电极反应式分别为负极：Fe2e=Fe2，正极：Cu2+ 2e=Cu，铜球质量增加，铁球质量减少，杠杆A端低B端高。【答案】D3某同学做如下实验：装置图1图2现象电流表指针未发生偏转电流表指针发生偏转下列说法正确的是（ ）A“电流表指针未发生偏转”，说明铁片、铁片均未被腐蚀B用K3Fe(CN)3溶液检验铁片、附近溶液，可判断电池的正、负极C铁片、所处的电解质溶液浓度相同，二者的腐蚀速率相等D铁片的电极反应式为Fe3e=Fe3

7、+ 【解析】对比两个盐桥的双液装置，图1中因两溶液中氯化钠的浓度相等，因此发生的是普通的化学腐蚀，且腐蚀速率相等。图2中因两溶液中氯化钠的浓度不相等，因此发生的是电化学腐蚀，且浓度大的一极是负极，发生的反应是Fe2e=Fe2+ ，可以用K3Fe(CN)3检验Fe2+ 的存在，若产生蓝色沉淀，就证明含有Fe2+ ，B正确。【答案】B4利用人工光合作用合成甲酸的原理为2CO2+ 2H2O2HCOOH+ O2，装置如下图所示。下列说法不正确的是（ ）A该装置将太阳能转化为化学能和电能B电极1周围pH增大C电极2上发生的反应为CO2+2H+ +2e=HCOOHDH+ 由电极1室经过质子膜流向电极2室【

8、解析】在太阳能作用下CO2和H2O转化为HCOOH和O2，并且有电子流动，太阳能转化为化学能和电能，A正确；电极1流出电子，反应式是2H2O4e=4H+ +O2，周围pH减小，B错误；根据总反应方程式推出电极2上发生的反应为CO2+2H+ +2e=HCOOH，C正确；电极1反应产生H+ ，电极2反应消耗H+ ，故H+ 由电极1室经过质子膜进入电极2室，D正确。【答案】B5我国科学家研发出一种新型的锂离子电池，放电时有关离子转化关系如下图所示，下列说法正确的是（ ）ALi+ 透过膜除允许 Li+ 通过外，还允许H2O分子通过B放电时，进入贮罐的液体发生反应：S2O+ 2Fe2+ =2Fe3+ +

9、 2SOC充电时，钛电极与外电源的负极相连D充电时，电池内部发生的总反应为 Li+ Fe3+ = Li+ + Fe2+ 【解析】Li+ 透过膜只允许Li+ 通过，故A错误；钛电极是电池的正极，充电时，应该与外电源的正极相连，故C错误；放电时电池总反应为Li+ Fe3+ =Li+ +Fe2+ ，则充电时发生的总反应为Li+ +Fe2+ Li+Fe3+ ，故D错误。【答案】B6一种以NaBH4和H2O2为原料的新型电池的工作原理如图所示。下列说法错误的是（ ）A电池的正极反应为H2O2+ 2e=2OHB电池放电时Na+ 从a极区移向b极区C电子从电极b经外电路流向电极aDb极室的输出液经处理后可输

10、入a极室循环利用【解析】由图分析可知，通入a电极的为BH，其中的B失电子，化合价升高，生成BO，因此a为电池的负极。b为电池的正极，H2O2中O由1价降到2价发生还原反应，反应式为H2O2+ 2e=2OH，A正确；原电池工作时，电解质溶液中的阳离子由负极区向正极区移动，B正确；电子由负极流出，正极流入，即ab，C错误；正极区产生的OH经处理后输入a极室可循环使用，D正确。【答案】C7“直接煤燃料电池”能够将煤中的化学能高效、清洁地转化为电能。用熔融Na2CO3作电解质的直接煤燃料电池的工作原理如下图所示。下列有关说法正确的是（ ）A该电池的总反应为C+ O2=CO2B煤直接燃烧发电比直接煤燃料

11、电池发电的能量利用率高C进入反应室的煤块粉碎成粉末状对反应速率和限度均无影响D电子由电极b沿导线流向电极a，入口A加入的物质为煤粉【解析】A项，在原电池中阴离子移向电源负极，由图中CO移向左边可知a为负极，电极反应为C+2CO4e=3CO2，b为正极，电极反应为O2+ 2CO2+4e=2CO，所以该电池的总反应为C+O2=CO2，故A正确；B项，煤直接燃烧发电会有部分化学能转变为热能、光能，所以比直接煤燃料电池发电的能量利用率低，故B错误；C项，将煤块粉碎成粉末状，有利于在电极a附近参与反应，加快了反应速率，故C错误；D项，a为负极，电子由负极a沿导线流向正极b，故D错误。【答案】A8液体燃料

12、电池相比于气体燃料电池具有体积小等优点。一种以液态肼(N2H4)为燃料的电池装置如下图所示。下列有关叙述正确的是（ ）A该燃料电池放电时，正极发生氧化反应，pH变大Ba极的反应式：N2H4+ 4OH4e=N2+ 4H2OC放电时，电流从a极经过负载流向b极D其中的离子交换膜需选用阳离子交换膜【解析】根据原电池的工作原理，正极得电子，发生还原反应，通空气的一极为正极，反应式为O2+2H2O+ 4e=4OH，pH增大，故A错误；通肼的一极为负极，反应式为N2H4+4OH4e=N2+4H2O，故B正确；根据原电池的工作原理，电子从负极经外电路流向正极，电流的方向和电子移动的方向相反，即电流从b极经过

13、负载流向a极，故C错误；根据电极反应式，OH应从正极流向负极，交换膜应选用阴离子交换膜，故D错误。【答案】B9微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，下图是利用一种微生物将废水中的尿素CO(NH2)2转化为对环境无害物质的装置。下列叙述错误的是（ ）AM电极有CO2和N2生成BH+ 透过质子交换膜由左向右移动C微生物促进了反应中电子的转移DN电极反应式为O2+2H2O+4e=4OH【解析】因为是质子交换膜，因此反应的环境呈酸性，有O2的一边(N)是正极反应区，即O2+ 4H+ + 4e=2H2O。尿素CO(NH2)2转化为对环境无害物质，M极反应为CO(NH2)2+ H2O6e

14、=CO2+ N2+ 6H+ ，H+ 应该透过质子交换膜由左向右移动；在微生物的作用下，此装置构成原电池，加速了反应的进行，促进了反应中电子的转移。综上，A、B、C正确，D错误。【答案】D10科学家预言，燃料电池是21世纪获得电能的重要途径。甲醇燃料电池是采用铂或碳化钨作电极催化剂，在硫酸电解质溶液中直接加入纯化后的甲醇，同时向一个电极通入空气。试回答以下问题：（1）配平电池放电时发生的化学方程式：CH3OH+_O2_CO2+_H2O。（2）在硫酸电解质溶液中，CH3OH失去电子，此电池的正极发生的反应是_，负极发生的反应是_。（3）电解质溶液中的H+ 向_极移动，向外电路释放电子的电极是_极。

15、【解析】（1）根据得失电子守恒配平反应方程式，注意CH3OH中的H显+1价，O显2价。（2）电极反应的书写应注意电解质溶液，本题给出的是酸性溶液。(3)由电极反应可知，H+ 在正极被消耗，在负极生成，所以H+ 向正极移动。【答案】（1）2324（2）3O2+12H+ +12e=6H2O2CH3OH+2H2O12e=2CO2+12H+ （3）正负11用零价铁(Fe)去除水体中的硝酸盐(NO)已成为环境修复研究的热点之一。（1）Fe还原水体中NO的反应原理如图所示。作负极的物质是_。正极的电极反应式是_。（2）将足量铁粉投入水体中，经24小时测定NO的去除率和pH，结果如下：初始pHpH2.5pH

16、4.5NO的去除率接近100%50%24小时pH接近中性接近中性铁的最终物质形态pH4.5时，NO的去除率低，其原因是_。【解析】（1）根据图可知，Fe失电子，使NO还原为NH，故Fe作负极，结合电子守恒、电荷守恒和元素守恒写出正极的电极反应式：NO+8e+10H+ =NH+3H2O。（2）pH越大，Fe3+ 越容易水解生成不导电的FeO(OH)，阻碍反应进行，所以NO去除率低；pH越小，越容易生成疏松、能导电的Fe3O4，所以NO去除率高。【答案】（1）FeNO+8e+10H+ =NH+3H2O（2）pH越大，Fe3+越易水解成FeO(OH)，FeO(OH)不导电，阻碍电子转移12锂电池应用

17、越来越广泛，大致可分为两类：锂金属电池和锂离子电池。锂空气电池比锂离子电池具有更高的能量密度，因为其正极(以多孔碳为主)很轻，且氧气从环境中获取而不用保存在电池里。其工作原理如图，电池总反应为4Li+O2+2H2O=4LiOH。请回答下列问题：（1）该电池的正极反应式是_。（2）在负极的有机电解液和正极的水性电解液之间，用只能通过锂离子的固体电解质隔开，使用该固体电解质的优点有_。（3）正极使用水性电解液的优点是_。【解析】（1）O2+2H2O+4e=4OH。（2）在负极的有机电解液和空气极的水性电解液之间，用只能通过锂离子的固体电解质隔开，既可防止两种电解液发生混合，又可防止水和氧气与负极的锂金属发生反应。（3）该电池正极若使用非水性电解液，则生成的是固体氧化锂(Li2O)，而使用水性电解液时，生成的氢氧化锂(LiOH)溶于水，这样就不会引起空气极的碳孔堵塞。【答案】（1）O2+2H2O+4e=4OH（2）既可防止两种电解液混合，又可防止水和氧气等和负极的锂金属发生反应（3）可防止正极的碳孔堵塞