2020届一轮复习人教通用版第18讲原电池　化学电源作业

2020届一轮复习人教通用版第18讲原电池　化学电源作业

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6.4 g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8 g 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6.4 g Cu析出时，转移0.2 mol e－，左侧生成1.6 g O2，同时有0.1 mol(9.6 g)SO进入左侧，则左侧溶液质量净增加9.6 g－1.6 g＝8 g，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6.4 g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12 g，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＋H2ONH3·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12 g，消耗负极0.1 mol Fe，同时正极生成0.1 mol Cu，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，由于NH水解，NH＋H2ONH3·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1 mol N2H4，转移6 mol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1 mol N2H4，转移4 mol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0.1 mol电子的电量时，有0.1 mol Li＋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0.02 mol电子，负极材料减重0.14 g 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0.02 mol电子，负极有0.02 mol Li(质量为0.14 g)被氧化为Li＋，则负极质量减少0.14 g，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2 mol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2 mol电子时消耗氧气0.5 mol，标准状况下的体积为11.2 L。‎