2022年高考化學(xué)一輪綜合復(fù)習(xí) 第6章 化學(xué)反應(yīng)與能量變化 課時(shí)2 原電池 化學(xué)電源練習(xí)

2022年高考化學(xué)一輪綜合復(fù)習(xí) 第6章 化學(xué)反應(yīng)與能量變化 課時(shí)2 原電池 化學(xué)電源練習(xí)一、選擇題1(2017·洛陽期末)下列有關(guān)電池的說法不正確的是()A太陽能電池的主要材料是高純度的二氧化硅B銅鋅原電池工作時(shí)，電子沿外電路從鋅電極流向銅電極C氫氧燃料電池工作時(shí)，氫氣在負(fù)極被氧化D原電池中一定發(fā)生了氧化還原反應(yīng)解析太陽能電池的主要材料是高純度的晶體硅，A項(xiàng)錯(cuò)誤；銅鋅原電池工作時(shí)，電子沿外電路由負(fù)極(鋅)流向正極(銅)，B項(xiàng)正確；氫氧燃料電池工作時(shí)，氫氣在負(fù)極失去電子被氧化，C項(xiàng)正確；由原電池的工作原理可知原電池中一定發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，D項(xiàng)正確。答案A2下列示意圖中能構(gòu)成原電池的是()解析Cu、C與稀硫酸不反應(yīng)，A裝置不能構(gòu)成原電池；Al與氫氧化鈉溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)，B裝置能構(gòu)成原電池；C裝置中的“導(dǎo)線”不是鹽橋，不能構(gòu)成原電池；D裝置中缺少鹽橋。答案B3下列事實(shí)不能用原電池原理解釋的是()A將鎂粉、鐵粉和食鹽一塊加到水中迅速反應(yīng)放熱B鐵被鈍化處理后不易腐蝕C純鋅與稀硫酸反應(yīng)時(shí)，滴入少量CuSO4溶液后反應(yīng)速率加快D鍍層破損后，鍍鋅鐵比鍍錫鐵更耐用解析將鎂粉、鐵粉和食鹽一塊加到水中，構(gòu)成原電池裝置，金屬鎂是負(fù)極，鎂和水的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，形成原電池可以加快化學(xué)反應(yīng)速率，能用原電池原理解釋，A不符合題意；鐵被鈍化后，在金屬表面會(huì)形成一層致密的金屬氧化膜，保護(hù)內(nèi)部金屬不易被腐蝕，不能用原電池原理解釋，B符合題意；純鋅與稀硫酸反應(yīng)時(shí)，滴入少量CuSO4溶液后，金屬鋅可以和硫酸銅反應(yīng)置換出銅，Zn、Cu、硫酸會(huì)構(gòu)成原電池裝置，Zn為負(fù)極，使得Zn和硫酸的反應(yīng)速率加快，能用原電池原理解釋，C不符合題意；鍍層破損后，鍍鋅鐵和潮濕空氣形成的原電池中，金屬Zn為負(fù)極，F(xiàn)e為正極，F(xiàn)e被保護(hù)，鍍錫鐵和潮濕空氣形成的原電池中，金屬Fe為負(fù)極，Sn為正極，F(xiàn)e被腐蝕速率加快，鍍鋅鐵比鍍錫鐵更耐用，能用原電池原理解釋，D不符合題意。答案B4某小組進(jìn)行電化學(xué)研究，甲同學(xué)設(shè)計(jì)如圖的原電池裝置，乙同學(xué)利用甲設(shè)計(jì)的裝置及提供的藥品與材料，不能完成的實(shí)驗(yàn)是()A使甲同學(xué)的正極變?yōu)樨?fù)極B設(shè)計(jì)一個(gè)新的原電池C在石墨電極上鍍鋅D使鋅電極受到保護(hù)解析A項(xiàng)，將銅與石墨相連，以AgNO3溶液作電解質(zhì)，銅為負(fù)極，正確；B項(xiàng)，鋁銅AgNO3溶液、鋁銅CuSO4溶液等均可以組成新的原電池，正確；C項(xiàng)，鍍鋅是電解池，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，鋅、鋁作電極，鋅作正極，受到保護(hù)，正確。答案C5按如圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，下列說法不正確的是()A裝置甲的鋅片上和裝置乙的銅片上均可觀察到有氣泡產(chǎn)生B甲、乙裝置中的能量變化均為化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能C裝置乙中的鋅、銅之間用導(dǎo)線連接電流計(jì)，可觀察到電流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)D裝置乙中負(fù)極的電極反應(yīng)式：Zn2e=Zn2解析裝置甲中鋅與稀硫酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成氫氣，產(chǎn)生氣泡，裝置乙中形成銅鋅原電池，且鋅作負(fù)極，銅作正極，正極上H得電子生成氫氣，A項(xiàng)正確；裝置甲中沒有形成原電池，不存在化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化，B項(xiàng)錯(cuò)誤；裝置乙形成了原電池，鋅、銅之間用導(dǎo)線連接電流計(jì)，可觀察到電流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，C項(xiàng)正確；裝置乙中負(fù)極的電極反應(yīng)式為Zn2e=Zn2，D項(xiàng)正確。答案B6(2016·湖北聯(lián)考)將編號(hào)為的四種金屬片兩兩相連浸入稀硫酸中都可組成原電池。相連時(shí)，外電路電流從流向，相連時(shí)，為正極；相連時(shí)，上有氣泡逸出，相連時(shí)，的質(zhì)量減少；據(jù)此判斷這四種金屬活動(dòng)性由大到小的順序是()ABCD解析相連時(shí)，外電路電流從流向，說明是正極；比較活潑；相連時(shí)，為正極，說明比活潑；相連時(shí)，上有氣泡逸出，說明是正極，比活潑；相連時(shí)，的質(zhì)量減少，說明是負(fù)極，比活潑，所以金屬的活動(dòng)性順序?yàn)椋骸４鸢窧7(2017·廣州模擬)某小組為研究原電池原理，設(shè)計(jì)如圖裝置，下列敘述正確的是()A若X為Fe，Y為Cu，鐵為正極B若X為Fe，Y為Cu，電子由銅片流向鐵片C若X為Fe，Y為C，碳棒上有紅色固體析出D若X為Cu，Y為Zn，鋅片發(fā)生還原反應(yīng)解析Fe比Cu活潑，F(xiàn)e作負(fù)極，電子從Fe流向Cu，故A、B兩項(xiàng)錯(cuò)誤；若X為Fe，Y為C，電解質(zhì)溶液為硫酸銅，則正極C上析出Cu，故C正確；Zn比Cu活潑，Zn作負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，故D錯(cuò)誤。答案C8如圖是某同學(xué)設(shè)計(jì)的原電池裝置，下列敘述中正確的是()A氧化劑和還原劑必須直接接觸才能發(fā)生反應(yīng)B電極上發(fā)生還原反應(yīng)，作原電池的正極C該原電池的總反應(yīng)式為：2Fe3Cu=Cu22Fe2D鹽橋中裝有含氯化鉀的瓊脂，K移向負(fù)極區(qū)解析該原電池反應(yīng)中氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)在兩個(gè)不同的燒杯中進(jìn)行，因此氧化劑和還原劑沒有直接接觸，A項(xiàng)錯(cuò)誤；B項(xiàng)，Cu電極為原電池的負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：Cu2e=Cu2，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，正極發(fā)生反應(yīng)：2Fe32e=2Fe2，正電荷數(shù)減小，K移向正極補(bǔ)充正電荷，錯(cuò)誤。答案C9(2016·大連檢測(cè))電化學(xué)在日常生活中用途廣泛，下圖是鎂次氯酸鈉燃料電池，電池總反應(yīng)為：MgClOH2O=ClMg(OH)2，下列說法不正確的是()A惰性電極上發(fā)生氧化反應(yīng)B鎂電極是該電池的負(fù)極C正極反應(yīng)式為ClOH2O2e=Cl2OHD進(jìn)料口加入NaClO溶液，出口流出的為NaCl溶液解析由總反應(yīng)可知鎂發(fā)生氧化反應(yīng)，“負(fù)氧正還原”，鎂為負(fù)極，惰性電極上發(fā)生還原反應(yīng)，A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確；負(fù)極反應(yīng)為：Mg2e2OH=Mg(OH)2，正極反應(yīng)為：ClO2eH2O=Cl2OH，C、D項(xiàng)正確。答案A10MCFC型燃料電池可同時(shí)供應(yīng)電和水蒸氣，其工作溫度為600700 ，所用燃料為H2，電解質(zhì)為熔融的K2CO3。已知該電池的總反應(yīng)為2H2O2=2H2O，下列有關(guān)該電池的說法正確的是()A該電池的正極反應(yīng)式為4OH4e=O22H2OB該電池的負(fù)極反應(yīng)式為H22e=2HC放電時(shí)OH向負(fù)極移動(dòng)D當(dāng)生成1 mol H2O時(shí)，轉(zhuǎn)移2 mol電子解析該燃料電池的燃料為H2，電解質(zhì)為熔融的K2CO3，總反應(yīng)為2H2O2=2H2O，負(fù)極反應(yīng)式為2H22CO4e=2H2O2CO2，正極反應(yīng)式為O22CO24e=2CO，故A、B均錯(cuò)誤；電解質(zhì)中移動(dòng)的陰離子為CO，不是OH，故C錯(cuò)誤；根據(jù)負(fù)極反應(yīng)式知，生成1 mol H2O時(shí)轉(zhuǎn)移2 mol電子，故D正確。答案D11(2017·蘭州模擬)關(guān)于如圖微生物燃料電池結(jié)構(gòu)示意圖的說法：微生物促進(jìn)了電子的轉(zhuǎn)移微生物所在電極區(qū)放電時(shí)發(fā)生還原反應(yīng)放電過程中，H從正極區(qū)移向負(fù)極區(qū)正極反應(yīng)式為：MnO24H2e=Mn22H2O正確的是()ABCD解析在微生物作用下Cm(H2O)n轉(zhuǎn)化為CO2促進(jìn)電子的轉(zhuǎn)移，正確；微生物在右側(cè)， 右側(cè)電極為電源的負(fù)極，所以微生物所在電極區(qū)放電時(shí)發(fā)生氧化反應(yīng)，錯(cuò)誤；根據(jù)電流的方向，放電過程中，H從負(fù)極區(qū)移向正極區(qū)，錯(cuò)誤；電池左側(cè)為電池的正極區(qū)，MnO2在H條件下發(fā)生得電子反應(yīng)，所以正極反應(yīng)式為：MnO24H2e=Mn22H2O，正確。答案C12鈉離子電池具有資源廣泛、價(jià)格低廉、環(huán)境友好、安全可靠的特點(diǎn)，特別適合于固定式大規(guī)模儲(chǔ)能應(yīng)用的需求。一種以Na2SO4水溶液為電解液的鈉離子電池的總反應(yīng)為：NaTi2(PO4)32Na2NiFe(CN)6Na3Ti2(PO4)32NaNiFe(CN)6(注：其中P的化合價(jià)為5，F(xiàn)e的上標(biāo)、代表其價(jià)態(tài))。下列說法不正確的是()A放電時(shí)NaTi2(PO4)3在正極發(fā)生還原反應(yīng)B放電時(shí)負(fù)極材料中的Na脫離電極進(jìn)入溶液，同時(shí)溶液中的Na嵌入到正極材料中C該電池在較長時(shí)間的使用過程中電解質(zhì)溶液中Na的濃度基本保持不變D充電過程中陽極反應(yīng)式為：2NaNiFe(CN)62Na2e=2Na2NiFe(CN)6解析由題給反應(yīng)可知放電時(shí)，F(xiàn)e轉(zhuǎn)化為Fe，發(fā)生氧化反應(yīng)，負(fù)極的電極反應(yīng)式為：2Na2NiFe(CN)62e=2NaNiFe(CN)62Na(該反應(yīng)為充電時(shí)陰極的逆反應(yīng))，正極為NaTi2(PO4)3發(fā)生還原反應(yīng)：NaTi2(PO4)32e2Na=Na3Ti2(PO4)3(該反應(yīng)為充電時(shí)陽極的逆反應(yīng))。答案D二、填空題13(1)分析如圖所示的四個(gè)裝置，回答下列問題：裝置a和b中鋁電極上的電極反應(yīng)式分別為_、_。裝置c中產(chǎn)生氣泡的電極為_電極(填“鐵”或“銅”)，裝置d中銅電極上的電極反應(yīng)式為_。(2)觀察如圖所示的兩個(gè)裝置，圖1裝置中銅電極上產(chǎn)生大量的無色氣泡，圖2裝置中銅電極上無氣體產(chǎn)生，而鉻電極上產(chǎn)生大量的有色氣體。根據(jù)上述現(xiàn)象試推測(cè)金屬鉻具有的兩種重要化學(xué)性質(zhì)為_。解析(1)在稀H2SO4溶液中，鎂比鋁活潑，鋁電極作正極，正極的電極反應(yīng)式為2H2e=H2。在NaOH溶液中，鋁比鎂活潑，鋁電極作負(fù)極，負(fù)極的電極反應(yīng)式為Al3e4OH=AlO2H2O。在濃硝酸中，鐵被鈍化，鐵電極作正極，正極上發(fā)生NO的還原反應(yīng)，產(chǎn)生氣泡。裝置d相當(dāng)于金屬鐵發(fā)生吸氧腐蝕，銅電極作正極，正極的電極反應(yīng)式為O22H2O4e=4OH。(2)由圖1可知還原性CrCu，但在稀硝酸中卻出現(xiàn)了反常，結(jié)合稀硝酸的氧化性，不難推測(cè)鉻被稀硝酸鈍化，導(dǎo)致活性降低。答案(1)2H2e=H2Al3e4OH=AlO2H2O鐵O22H2O4e=4OH(2)金屬鉻的活潑性比銅強(qiáng)且能和稀硫酸反應(yīng)生成 H2、金屬鉻易被稀硝酸鈍化14.(2016·深圳模擬)如圖所示，是原電池的裝置圖。請(qǐng)回答：(1)若C為稀H2SO4溶液，電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，B電極材料為Fe且做負(fù)極，則A電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為_；反應(yīng)進(jìn)行一段時(shí)間后溶液C的pH將_(填“升高”“降低”或“基本不變”)(2)若需將反應(yīng)：Cu2Fe3=Cu22Fe2設(shè)計(jì)成如上圖所示的原電池裝置，則A(負(fù)極)極材料為_，B(正極)極材料為_，溶液C為_。(3)若C為CuCl2溶液，Zn是_極，Cu極發(fā)生_反應(yīng)，電極反應(yīng)為_。反應(yīng)過程溶液中c(Cu2)_(填“變大”“變小”或“不變”)。(4)CO與H2反應(yīng)還可制備CH3OH，CH3OH可作為燃料使用，用CH3OH和O2組合形成的質(zhì)子交換膜燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖如下：電池總反應(yīng)為2CH3OH3O2=2CO24H2O，則c電極是_(填“正極”或“負(fù)極”)，c電極的反應(yīng)方程式為_。若線路中轉(zhuǎn)移2 mol電子，則上述CH3OH燃料電池，消耗的O2在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為_L。解析(1)鐵作負(fù)極，則該原電池反應(yīng)是鐵與稀硫酸置換氫氣的反應(yīng)，所以正極反應(yīng)是氫離子得電子生成氫氣，電極反應(yīng)式為2H2e=H2；溶液中氫離子放電，導(dǎo)致溶液中氫離子濃度減小，pH升高；(2)Cu2Fe3=Cu22Fe2設(shè)計(jì)成如題圖所示的原電池裝置，根據(jù)方程式中物質(zhì)發(fā)生的反應(yīng)類型判斷，Cu發(fā)生氧化反應(yīng)，作原電池的負(fù)極，所以A材料是Cu，B極材料是比Cu不活潑的導(dǎo)電物質(zhì)如石墨、Ag等即可。溶液C中含有Fe3，如FeCl3溶液；(3)Zn比較活潑，在原電池中做負(fù)極，Cu做正極，正極發(fā)生還原反應(yīng)，Cu2在正極得到電子變成Cu，電極反應(yīng)為Cu22e=Cu，Cu2發(fā)生了反應(yīng)，則c(Cu2)變?。?4)根據(jù)圖中的電子流向知c是負(fù)極，是甲醇發(fā)生氧化反應(yīng)：CH3OH6eH2O=CO26H，線路中轉(zhuǎn)移2 mol電子時(shí)消耗氧氣0.5 mol，標(biāo)況下體積為11.2 L。答案(1)2H2e=H2升高(2)Cu石墨FeCl3溶液(3)負(fù)極還原Cu22e=Cu變小(4)負(fù)極CH3OH6eH2O=CO26H11.215(能力挑戰(zhàn)題)(2017·鄭州模擬)某實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)對(duì)電化學(xué)原理進(jìn)行了一系列探究活動(dòng)。(1)如圖為某實(shí)驗(yàn)小組依據(jù)的氧化還原反應(yīng)：(用離子方程式表示)_。設(shè)計(jì)的原電池裝置，反應(yīng)前，電極質(zhì)量相等，一段時(shí)間后，兩電極質(zhì)量相差12 g，導(dǎo)線中通過_mol電子。(2)其他條件不變，若將CuCl2溶液換為NH4Cl溶液，石墨電極反應(yīng)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(yīng)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(xué)們對(duì)此做了多種假設(shè)，某同學(xué)的假設(shè)是：“溶液中的3價(jià)鐵被氧化為更高的價(jià)態(tài)?！比绻?價(jià)鐵被氧化為FeO，試寫出該反應(yīng)的離子方程式_。(3)如圖其他條件不變，若將鹽橋換成彎銅導(dǎo)線與石墨相連成n型，如圖所示，一段時(shí)間后，在甲裝置銅絲附近滴加酚酞試液，現(xiàn)象是_，電極反應(yīng)為_；乙裝置中石墨(1)為_極(填“正”“負(fù)”“陰”或“陽”)，乙裝置中與銅絲相連石墨(2)電極上發(fā)生的反應(yīng)式為_，產(chǎn)物常用_檢驗(yàn)，反應(yīng)的離子方程式為_。解析(1)若一段時(shí)間后，兩電極質(zhì)量相差12 g，消耗負(fù)極0.1 mol Fe，同時(shí)正極生成0.1 mol Cu，導(dǎo)線中通過0.2 mol電子。(2)其他條件不變，若將CuCl2溶液換為NH4Cl溶液，由于NH水解，NHH2ONH3·H2OH，所以NH4Cl溶液顯酸性，石墨電極上H得到電子，電極反應(yīng)式為2H2e=H2；鐵電極反應(yīng)式為Fe2e=Fe2，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，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2Fe2Cl2=2Fe32Cl，然后滴加幾滴硫氰化鉀溶液，由于存在Fe3，所以溶液變紅，繼續(xù)滴加過量新制飽和氯水，顏色褪去，如果原因是3價(jià)鐵被氧化為FeO，則該反應(yīng)的離子方程式為2Fe33Cl28H2O=2FeO6Cl16H。(3)如圖其他條件不變，若將鹽橋換成彎銅導(dǎo)線與石墨相連成n型，則甲池為原電池，鐵電極反應(yīng)為Fe2e=Fe2，銅電極反應(yīng)為O22H2O4e=4OH；乙池為電解池，石墨(2)電極為陽極，電極反應(yīng)為2Cl2e=Cl2，石墨(1)電極為陰極，電極反應(yīng)為Cu22e=Cu；所以一段時(shí)間后，在甲裝置銅絲附近滴加酚酞試液，溶液變紅，乙裝置中石墨(2)電極產(chǎn)物可以用濕潤的淀粉碘化鉀試紙檢驗(yàn)，反應(yīng)的離子方程式為Cl22I=2ClI2，反應(yīng)后試紙變藍(lán)。答案(1)FeCu2=Fe2Cu0.2(2)2H2e=H2酸性NHH2ONH3·H2OH2Fe2Cl2=2Fe32Cl2Fe33Cl28H2O=2FeO6Cl16H(3)溶液變紅O22H2O4e=4OH陰2Cl2e=Cl2濕潤的淀粉碘化鉀試紙Cl22I=2ClI2