2017屆高考化學一輪復習 第六章 化學反應與能量 第2節(jié) 原電池 化學電源課下限時集訓

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1、 原電池 化學電源 (限時：45分鐘) 一、選擇題 1．如圖為某原電池的結(jié)構(gòu)示意圖，下列說法中不正確的是(　　) A．原電池工作時的總反應為Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，該反應一定為放熱反應 B．原電池工作時，Zn電極流出電子，發(fā)生氧化反應 C．原電池工作時，銅電極上發(fā)生氧化反應，CuSO4溶液藍色變深 D．如果將Cu電極改為Fe電極，Zn電極依然作負極 2. 依據(jù)氧化還原反應：2Ag＋(aq)＋Cu(s)===Cu2＋(aq)＋2Ag(s)設(shè)計的原電池如圖所示。下列有關(guān)說法中錯誤的是(　　) A．電解質(zhì)溶液Y是CuSO4溶液 B．電極X的材料是Cu C

2、．銀電極為電池的正極，其電極反應為Ag＋＋e－===Ag D．外電路中的電子是從X電極流向Ag電極 3．氫氧燃料電池的突出優(yōu)點是把化學能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，而不?jīng)過熱能這一中間形式，已用于宇宙飛船及潛艇中，其電極反應為：負極：2H2＋4OH－－4e－===4H2O； 正極：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。所產(chǎn)生的水還可作為飲用水，今欲得常溫下1 L水，則電池內(nèi)電子轉(zhuǎn)移的物質(zhì)的量約為(　　) A．8.9×10－3 mol　　　　　　　B．4.5×10－2 mol C．1.1×102 mol D．5.6×10 mol 4．根據(jù)如圖，下列判斷中正確的是(　

3、　) A．燒杯a中的溶液pH降低 B．燒杯b中發(fā)生氧化反應 C．燒杯a中發(fā)生的反應為2H＋＋2e－===H2↑ D．燒杯b中發(fā)生的反應為2Cl－－2e－===Cl2↑ 5．研究人員最近發(fā)明了一種“水”電池，這種電池能利用淡水與海水之間含鹽量差別進行發(fā)電，在海水中電池總反應可表示為5MnO2＋2Ag＋2NaCl===Na2Mn5O10＋2AgCl。下列“水”電池在海水中放電時的有關(guān)說法正確的是(　　) A．正極反應式：Ag＋Cl－－e－===AgCl B．每生成1 mol Na2Mn5O10 轉(zhuǎn)移2 mol電子 C．Na＋不斷向“水”電池的負極移動 D．AgCl是還原產(chǎn)物

4、 6. 如圖是鉛蓄電池充、放電時的工作示意圖，已知放電時電池反應為PbO2＋Pb＋4H＋＋2SO===2PbSO4＋2H2O。下列有關(guān)說法正確的是(　　) A．K與N連接時，能量由電能轉(zhuǎn)化為化學能 B．K與N連接時，H＋向負極區(qū)遷移 C．K與M連接時，所用電源的a極為負極 D．K與M連接時，陽極附近的pH逐漸增大 7．利用反應6NO2＋8NH3===7N2＋12H2O構(gòu)成電池的方法，既能實現(xiàn)有效消除氮氧化物的排放，減輕環(huán)境污染，又能充分利用化學能，裝置如圖所示，下列說法不正確的是(　　) A．電流從右側(cè)電極經(jīng)過負載后流向左側(cè)電極 B．為使電池持續(xù)放電，離子交換膜需選用陰

5、離子交換膜 C．電極A極反應式為2NH3－6e－===N2＋6H＋ D．當有4.48 L NO2(標準狀況)被處理時，轉(zhuǎn)移電子為 0.8 mol 8．液體燃料電池相比于氣體燃料電池具有體積小等優(yōu)點。一種以液態(tài)肼(N2H4)為燃料的電池裝置如圖所示，該電池用空氣中的氧氣作為氧化劑，KOH溶液作為電解質(zhì)溶液。下列關(guān)于該電池的敘述正確的是(　　) A．b電極上發(fā)生氧化反應 B．a(chǎn)電極反應式：N2H4＋4OH－－4e－===N2↑＋4H2O C．放電時，電流從a電極經(jīng)過負載流向b電極 D．其中的離子交換膜需選用陽離子交換膜 9．CO無色無味有毒，世界各國每年均有不少人因CO中毒而失

6、去生命。一種CO分析儀的工作原理如圖所示，該裝置中電解質(zhì)為氧化釔-氧化鈉，其中O2－可以在固體介質(zhì) NASICON 中自由移動。下列說法中錯誤的是(　　) A．負極的電極反應式為CO＋O2－－2e－===CO2 B．工作時電極b作正極，O2－由電極a向電極b移動 C．工作時電子由電極a通過傳感器流向電極b D．傳感器中通過的電流越大，尾氣中CO的含量越高 10．市場上經(jīng)常見到的標記為Li-ion的電池稱為“鋰離子電池”。它的負極材料是金屬鋰和碳的復合材料(碳作為金屬鋰的載體)，電解質(zhì)為一種能傳導Li＋的高分子材料。這種鋰離子電池的電池反應式為 Li＋2Li0.35NiO2 2L

7、i0.85NiO2 下列說法不正確的是(　　) A．放電時，負極的電極反應式：Li－e－===Li＋ B．充電時，Li0.85NiO2既發(fā)生氧化反應又發(fā)生還原反應 C．該電池不能用水溶液作為電解質(zhì) D．放電過程中Li＋向負極移動 二、非選擇題 11．某研究性學習小組根據(jù)反應2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4===2MnSO4＋5Fe2(SO4)3＋K2SO4＋8H2O設(shè)計如下原電池，其中甲、乙兩燒杯中各物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度均為1 mol·L－1，溶液的體積均為200 mL，鹽橋中裝有飽和K2SO4溶液。 回答下列問題： (1)此原電池的正極是石墨________(

8、填“a”或“b”)，發(fā)生________反應。 (2)電池工作時，鹽橋中的SO移向________(填“甲”或“乙”)燒杯。 (3)兩燒杯中的電極反應式分別為甲_______________________________________； 乙________________________________________________________________________。 (4)若不考慮溶液的體積變化，MnSO4濃度變?yōu)?.5 mol·L－1，則反應中轉(zhuǎn)移的電子為________mol。 12．(2014·海南高考)鋰錳電池的體積小、性能優(yōu)良，是常用的一次電池。該電池

9、反應原理如圖所示，其中電解質(zhì)LiClO4溶于混合有機溶劑中，Li＋通過電解質(zhì)遷移入MnO2晶格中，生成LiMnO2?；卮鹣铝袉栴}： (1)外電路的電流方向是由________極流向________極。(填字母) (2)電池正極反應式為__________________________________________。 (3)是否可用水代替電池中的混合有機溶劑？________(填“是”或“否”)，原因是________________________________________________________________________。 (4)MnO2可與KOH和KCl

10、O3在高溫下反應，生成K2MnO4，反應的化學方程式為________________________________________________________________________。 K2MnO4在酸性溶液中歧化，生成KMnO4和MnO2的物質(zhì)的量之比為__________。 13．某實驗小組同學對電化學原理進行了一系列探究活動。 (1)如圖為某實驗小組依據(jù)氧化還原反應：(用離子方程式表示)_______________設(shè)計的原電池裝置，反應前，電極質(zhì)量相等，一段時間后，兩電極質(zhì)量相差12 g，導線中通過________mol電子。 (2)其他條件不變，若將CuC

11、l2溶液換為NH4Cl溶液，石墨電極反應式為____________________，這是由于NH4Cl溶液顯________(填“酸性”、“堿性”或“中性”)，用離子方程式表示溶液顯此性的原因_______________________________， 用吸管吸出鐵片附近溶液少許置于試管中，向其中滴加少量新制飽和氯水，寫出發(fā)生反應的離子方程式__________________，然后滴加幾滴硫氰化鉀溶液，溶液變紅，繼續(xù)滴加過量新制飽和氯水，顏色褪去，同學們對此做 了多種假設(shè)，某同學的假設(shè)是：“溶液中的＋3價鐵被氧化為更高的價態(tài)?！比绻?價鐵被氧化為FeO，試寫出該反應的離子方程式_

12、____________。 (3)如圖其他條件不變，若將鹽橋換成彎銅導線與石墨相連成n型，如圖所示。一段時間后，在甲裝置銅絲附近滴加酚酞試液，現(xiàn)象是________________，電極反應式為______________；乙裝置中石墨(1)為________極(填“正”、“負”、“陰”或“陽”)，乙裝置中與銅絲相連石墨電極上發(fā)生的反應式為________________________________________________________________________，產(chǎn)物常用___________檢驗，反應的離子方程式為________________。 參

13、考答案與詳解 1.解析：選C　由圖可知：原電池總反應式為Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，自發(fā)進行且放熱的反應才能設(shè)計成原電池，A正確；Zn比Cu活潑，故作負極，失電子發(fā)生氧化反應，B正確、C不正確；Fe不如Zn活潑，故Zn電極依然作負極，D正確。 2.解析：選A　由電極反應可知，電解質(zhì)溶液應為AgNO3溶液。 3.解析：選C　正負極反應合并得：2H2＋O2===2H2O，若轉(zhuǎn)移4 mol電子，則生成2 mol H2O，欲生成1 L水即 mol，轉(zhuǎn)移電子為×2 mol≈1.1×102 mol。 4.解析：選B　Zn比Fe活潑，所以Zn作負極，發(fā)生氧化反應，電極反應式為Zn－2e－==

14、= Zn2＋；Fe作正極，O2在該電極上發(fā)生還原反應，電極反應式為2H2O＋O2＋4e－===4OH－，反應后溶液pH升高。 5.解析：選B　電池的正極得電子，A錯誤；陽離子向正極移動，C錯誤；Ag化合價升高形成AgCl，AgCl是氧化產(chǎn)物，D錯誤。 6.解析：選C　A項錯誤，K與N相接時，是原電池，由化學能轉(zhuǎn)化為電能；B項錯誤，由于形成原電池時正極消耗H＋，所以H＋向正極移動；C項正確，充電時，二氧化鉛作為原電池的正極連接到電源的正極，所以b是正極，a是負極；D項錯誤，a極生成二氧化鉛和 H＋，pH減小。 7.解析：選C　電極反應式為：負極：8NH3－24e－＋24OH－===4N

15、2＋24H2O，正極：6NO2＋24e－＋12H2O===3N2＋24OH－，因為為堿性介質(zhì)，所以應選用陰離子交換膜；C項，應生成H2O，錯誤；D項，根據(jù)正極反應式轉(zhuǎn)移電子為 ×24＝0.8 mol。 8.解析：選B　A項，b電極上發(fā)生還原反應，錯誤；C項，放電時，電子從a電極經(jīng)過負載流向b電極，錯誤；D項，其中的離子交換膜需選用陰離子交換膜，錯誤。 9.解析：選B　根據(jù)題意可知，a電極為負極，電極反應式為CO＋O2－－2e－===CO2，b電極為正極，電極反應式為 O2＋4e－===2O2－，總反應為2CO＋O2===2CO2。工作時電子由電極a通過傳感器流向電極b，O2－由電極b向電極

16、a移動。傳感器中通過的電流越大，說明單位時間內(nèi)通過的電子越多，尾氣中CO的含量越高。 10.解析：選D　A項，Li從0價升至正價，失去電子，作負極，正確；B項，反應逆向進行時，反應物只有一種，故化合價既有升，又有降，所以既發(fā)生氧化反應又發(fā)生還原反應，正確；C項，由于Li可以與水反應，故該電池的電解質(zhì)應為非水材料，正確；D項，原電池中陽離子應遷移至正極，錯誤。 11.解析：(1)根據(jù)題目提供的總反應方程式可知，KMnO4作氧化劑，發(fā)生還原反應，故石墨a是正極。(2)電池工作時，SO向負極移動，即向乙燒杯移動。(3)甲燒杯中的電極反應式為MnO＋5e－＋8H＋===Mn2＋＋4H2O；乙燒杯中

17、的電極反應式為5Fe2＋－5e－===5Fe3＋。(4)溶液中的MnSO4濃度由1 mol·L－1變?yōu)?.5 mol·L－1，由于溶液的體積未變，則反應過程中生成的MnSO4的物質(zhì)的量為0.5 mol·L－1×0.2 L＝0.1 mol，轉(zhuǎn)移的電子為0.1 mol×5＝0.5 mol。 答案：(1)a　還原　(2)乙　(3)MnO＋5e－＋8H＋===Mn2＋＋4H2O　5Fe2＋－5e－===5Fe3＋　(4)0.5 12.解析：(1)結(jié)合所給裝置圖以及原電池反應原理，可知Li作負極材料，MnO2作正極材料，所以電子流向是從a→b，那么電流方向則是b→a。(2)根據(jù)題目中的信息“電解質(zhì)

18、LiClO4溶于混合有機溶劑中，Li＋ 通過電解質(zhì)遷移入MnO2晶格中，生成 LiMnO2”，所以正極的電極反應式MnO2＋e－＋Li＋===LiMnO2。(3)因為負極的電極材料Li是活潑的金屬，能夠與水發(fā)生反應，故不能用水代替電池中的混合有機溶劑。(4)由題目中的信息“MnO2可與KOH和KClO3在高溫條件下反應，生成K2MnO4”，可知該反應屬于氧化還原反應，Mn元素化合價升高(M→M )，則Cl元素的化合價降低(C→C)，所以化學方程式為3MnO2＋KClO3＋6KOH3K2MnO4＋KCl＋3H2O；根據(jù)“K2MnO4在酸性溶液中發(fā)生歧化反應，生成KMnO4(K2O4→K O4)和

19、MnO2(K2O4→O2)”，由電子得失守恒可知，生成的KMnO4和MnO2的物質(zhì)的量之比為 2∶1。 答案：(1)b　a　(2)MnO2＋e－＋Li＋===LiMnO2 (3)否　電極Li是活潑金屬，能與水反應 (4)3MnO2＋KClO3＋6KOH3K2MnO4＋KCl＋3H2O　2∶1 13.解析：(1)設(shè)導線中通過的電子的物質(zhì)的量為x，則負極減少28 g·mol－1·x，正極增重32 g·mol－1·x,28x＋32x＝12，x＝0.2 mol。(2)NH4Cl水解溶液顯酸性，正極上H＋得電子，負極上Fe失電子生成Fe2＋。Cl2將Fe2＋氧化為 Fe3＋，Cl2過量時，發(fā)生的

20、反應為：2Fe3＋＋3Cl2＋8H2O===2FeO＋6Cl－＋16H＋。(3)將鹽橋改為銅絲和石墨后甲裝置成為原電池，乙裝置成為電解池。甲中Fe為負極，Cu為正極，正極電極反應式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－，滴加酚酞后變紅色。乙中石墨(1)為陰極，與銅絲相連的電極為陽極，電極反應式為2Cl－－2e－===Cl2↑，Cl2可用濕潤的淀粉-KI 試紙檢驗。 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)溶液變紅　O2＋2H2O＋4e－===4OH－　陰 2Cl－－2e－===Cl2↑　濕潤淀粉-KI試紙 Cl2＋2I－===2Cl－＋I2 8