高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)強(qiáng)化訓(xùn)練：化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能——原電池(蘇教版)

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1、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 名校名師推薦 ,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 —— 原電池 一 、選擇題 1. 分析下圖所示的四個(gè)原電池裝置，其中結(jié)論正確的是 ( ) 。 A．①②中 Mg作負(fù)極，③④中 Fe 作負(fù)極 B．②中 Mg作正極，電極反應(yīng)式為 6H2O＋6e － － ===6OH ＋ 3H2↑ C．③中 Fe 作負(fù)極，電極反應(yīng)式

2、為 Fe－ 2e－ ===Fe2＋ D．④中 Cu作正極，電極反應(yīng)式為 ＋ － 2H ＋ 2e ===H ↑ 2 解析 ②中 Mg不與 NaOH溶液反應(yīng)，而 Al 能和 NaOH溶液反應(yīng)失去電子，故 Al 是負(fù)極；③ 中 Fe 在濃硝酸中易鈍化， Cu 和濃 HNO3反應(yīng)失去電子作負(fù)極， A 錯(cuò)， C錯(cuò)。②中電池總反應(yīng) 為 2Al ＋ 2NaOH＋ 2H O==2NaAlO ＋ － －

3、6e － ===2AlO － ＋4H O， 3H ↑，負(fù)極電極反應(yīng)式為 2Al ＋ 8OH 2 2 2 2 2 二者相減得到正極電極反應(yīng)式為 － － 是正極，電極反 6H2O＋ 6e ===6OH ＋3H2↑， B 正確。④中 Cu 應(yīng)式為 O2＋ 2HO＋ 4e － － ===4OH ， D 錯(cuò)。 答案 B 2. 有 4 種燃料電池： A. 固體氧化物燃料電池，

4、 B. 堿性氫氧燃料電池， C. 質(zhì)子交換膜燃料電池， D.熔融鹽燃料電池。下面是工作原理示意圖，其中正極反應(yīng)的產(chǎn)物為水的是 ( ) 解析：燃料電池通入燃料的電極為負(fù)極，通入氧氣或空氣的電極為正極。 1 ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 名校名師推薦 ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

5、 答案： C 3. 某潛航器使用新型鎂 - 過(guò)氧化氫燃料電池系統(tǒng)，其工作原理如圖所示。以下說(shuō)法中錯(cuò)誤的是 () 。 A．當(dāng)電路中有 2 mol 電子轉(zhuǎn)移時(shí)，鎂電極的質(zhì)量減輕24 g B．電池工作時(shí)，正極上有 H2 生成 C．工作過(guò)程中溶液的 pH 會(huì)增大 D．電池正極的反應(yīng)式為 H O＋ 2e －＋ ＋ 2H ===2HO 2 2 解析 該電池中 Mg作負(fù)極，溶解 1 mol Mg 轉(zhuǎn)

6、移 2 mol e － ， A 正確；在電池正極上，強(qiáng)氧化 劑 H2O2 得到電子轉(zhuǎn)化為 H2O，由此可知 C、 D 正確， B 錯(cuò)誤。答案 B 4. (2013 廣東揭陽(yáng)質(zhì)檢， 10) 控制適當(dāng)?shù)臈l件，將反應(yīng) 2Fe3＋ ＋2I － 2Fe2＋ ＋ I 2 設(shè)計(jì)成如 圖所示的原電池。下列判斷不正確的是 2 ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 名校名師推薦 ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

7、 ( ) 。 A．反應(yīng)開(kāi)始時(shí)，乙中電極反應(yīng)為 2I － － 2e－ ===I 2 B．反應(yīng)開(kāi)始時(shí)，甲中石墨電極上 Fe3＋被還原 C．電流計(jì)讀數(shù)為零時(shí)，反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài) D．平衡時(shí)甲中溶入 FeCl 2 固體后，電流計(jì)讀數(shù)為零 解析 A 項(xiàng)，反應(yīng)開(kāi)始時(shí)，乙中石墨電極為負(fù)極， I － 發(fā)生氧化反應(yīng)； B 項(xiàng)，甲中石墨電極為 3＋ 正極， Fe 發(fā)生還原反應(yīng)； C 項(xiàng)，電流計(jì)讀數(shù)為零時(shí)，各離子濃度不變，則該反應(yīng)達(dá)到平衡 狀態(tài)； D 項(xiàng)，平衡時(shí)甲中溶入 FeCl 2 固體，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，反應(yīng)中有電子轉(zhuǎn)移，電 流計(jì)讀數(shù)不為零。

8、 答案 D 5. 將氫氣、甲烷、乙醇等物質(zhì)在氧氣中燃燒時(shí)的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置叫燃料電池。 燃料電池的基本組成為電極、電解質(zhì)、燃料和氧化劑。此種電池能量利用率可高達(dá) 80%(一 般柴油發(fā)電機(jī)只有 40%左右 ) ，產(chǎn)物污染也少。下列有關(guān)燃料電池的說(shuō)法錯(cuò)誤的是 ( ) A．上述燃料電池的負(fù)極反應(yīng)材料是氫氣、甲烷、乙醇等物質(zhì) B．氫氧燃料電池常用于航天飛行器，原因之一是該電池的產(chǎn)物為水，經(jīng)過(guò)處理之后可供宇 航員使用 C．乙醇燃料電池的電解質(zhì)常用 KOH，該電池的負(fù)極反應(yīng)為： － C H OH－ 12e ===2CO↑＋ 3H O

9、 2 5 2 D．甲烷燃料電池的正極反應(yīng)為 － － O2＋ 2H2O＋ 4e ===4OH 解析：選 C 燃料電池總反應(yīng)實(shí)質(zhì)是一個(gè)燃燒反應(yīng)，形成的燃料電池中氫氣等燃料為負(fù)極反 應(yīng)物， 空氣等氧化劑作正極反應(yīng)物， 一般發(fā)生反應(yīng) － － O＋ 2H O＋ 4e ===4OH，電解質(zhì)常用 KOH, 2 2 乙醇作負(fù)極， 反應(yīng)生成的 CO與堿反應(yīng)會(huì)生成 2－ － － 2－ CO ，故反應(yīng)為： C H OH＋ 16OH － 12e

10、 ===2CO 2 3 2 5 3 ＋11H2O 6. (2013 全國(guó)課標(biāo)Ⅰ 10) 銀質(zhì)器皿日久表面會(huì)逐漸變黑，這是生成了 Ag2S 的緣故。根據(jù) 電化學(xué)原理可進(jìn)行如下處理：在鋁質(zhì)容器中加入食鹽溶液，再將變黑的銀器浸入該溶液中， 一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)黑色會(huì)褪去。下列說(shuō)法正確的是 ( ) A．處理過(guò)程中銀器一直保持恒重 B．銀器為正極， Ag2S 被還原生成單質(zhì)銀 3 ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 名校名師推薦 ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

11、 C．該過(guò)程中總反應(yīng)為 2Al ＋ 3Ag2S===6Ag＋ Al 2S3 D．黑色褪去的原因是黑色 Ag2S 轉(zhuǎn)化為白色 AgCl 解析：原電池原理及應(yīng)用。鋁質(zhì)容器、變黑的銀器及食鹽溶液構(gòu)成原電池裝置，鋁作負(fù)極， 變質(zhì)的銀器作正極。 負(fù)極反應(yīng)式為 Al － 3e－ ===Al3＋，正極反應(yīng)式為 Ag2S＋ 2e－===2Ag＋S2 －Al 3 ＋ 與 S2 －在溶液中不能共存，能發(fā)生水解相互促進(jìn)反應(yīng) 2Al 3＋ ＋ 3S2 －＋ 6H2O===2Al(OH)3↓＋ 2 2 2 3 2 3H S↑，故原電池總反應(yīng)為

12、 2Al ＋ 3Ag S＋ 6HO===6Ag＋ 2Al(OH) ↓＋ 3HS↑，故 B 項(xiàng)正確， C 項(xiàng)錯(cuò)誤。 A 項(xiàng)，原電池反應(yīng)是自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，銀器中 2 被還原成 Ag，質(zhì)量減 Ag S 輕， A 項(xiàng)錯(cuò)誤。 D 項(xiàng)，黑色褪去的原因是黑色的 Ag2S 轉(zhuǎn)化為 Ag， D 項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案： B 點(diǎn)撥：知識(shí)：原電池構(gòu)成、電極判斷及電極反應(yīng)式書(shū)寫(xiě)。試題難度：中等。 7. (2014 浙江省考試院抽校 11 月考試 ) 液體燃料電池相比于氣體燃料電池具有體積小， 無(wú) 需氣體存儲(chǔ)裝

13、置等優(yōu)點(diǎn)。一種以肼 (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作為電解質(zhì)。下列關(guān)于該燃料電池的敘述不正確的是 () A．電流從右側(cè)電極經(jīng)過(guò)負(fù)載后流向左側(cè)電極 B．負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)式為： － － N2H4＋ 4OH － 4e ===N＋ 4H O 2 2 C．該燃料電池的電極材料應(yīng)采用多孔導(dǎo)電材料， 以提高電極反應(yīng)物質(zhì)在電極表面的吸附量， 并使它們與電解質(zhì)溶液充分接

14、觸 D．該燃料電池持續(xù)放電時(shí)， K＋ 從負(fù)極向正極遷移，因而離子交換膜需選用陽(yáng)離子交換膜 答案： D 8. 電子表所用的紐扣電池的兩極材料為鋅和氧化銀， 電解質(zhì)溶液為 KOH溶液，其電極反應(yīng)式 － － 2e － ===ZnO＋H2O；Ag2O＋ H2O＋ 2e － － ?？偡磻?yīng)式為： Ag2O＋ Zn===2Ag 是：Zn＋ 2OH ===2Ag＋2OH ＋ZnO，下列說(shuō)法正確的是 ( ) A． Zn 為正極， Ag2O為負(fù)極 B． Zn 為負(fù)極， Ag2O為正極 C．原電池工作時(shí)，正極區(qū)溶液 pH 值減小

15、D．原電池工作時(shí)，負(fù)極區(qū)溶液 pH 值增大 4 ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 名校名師推薦 ,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 解析：選 B 從電極反應(yīng)式可以看出： Zn 失電子為負(fù)極，且該區(qū)消耗 － 溶液 pH 值減小； OH Ag2 O得電子為正極，且該區(qū)產(chǎn)生 － 溶液 pH 值增大。 OH 二 、非選擇題 9. (2013 東北育才中學(xué)高三化學(xué)質(zhì)檢) 金屬銅不溶于稀硫酸，可溶于鐵鹽溶液生成銅鹽與 亞鐵鹽。現(xiàn)將一定量的銅片加入到 100 mL稀硫酸和硫酸

16、鐵的混合液中，銅片完全溶解 ( 不考 慮鹽的水解及溶液體積的變化 ) 。 (1) 寫(xiě)出銅溶解于上述混合液的離子方程式：________________________________ 。 (2) 若銅完全溶解時(shí)，溶液中的 Fe3＋ 、Cu2＋ 、H＋ 三種離子的物質(zhì)的量濃度相等，且測(cè)得溶液 的 pH＝ 1，則溶解銅的質(zhì)量是 2 － ________g，溶液中的 c(SO4 ) ＝ ________mol/L 。 (3) 若欲在如圖所示的裝置中發(fā)生 (1) 中的反應(yīng)， 請(qǐng)判斷圖中的正、 負(fù)極， 并選出適當(dāng)?shù)奈镔|(zhì)

17、作電極，寫(xiě)出電極反應(yīng)式，填在相應(yīng)的表格中。 正、負(fù)極判斷 電極材料 電極反應(yīng)式 X 極 Y 極 解析： (1)Cu 與 Fe2(SO4 ) 3 反應(yīng)生成 CuSO4和 FeSO4，離子方程式為 Cu＋ 2Fe 3＋ 2＋ 2＋ 。 ===Cu ＋2Fe (2) 溶液中的 Fe3＋ 、Cu2＋ 、H＋ 三種離子的物質(zhì)的量濃度相等，且測(cè)得溶液的 pH＝ 1，故 c(H ＋) ＝ c(Cu2 ＋ )

18、 ＝ 0.1mol/L ， 故 n(Cu 2 ＋ ) ＝ 0.1mol/L 0.1 L ＝ 0.01mol ， 溶 解 銅 的 質(zhì) 量 為 0.01mol 64g/mol ＝ 0.64g ；反應(yīng)后溶液中的陽(yáng)離子為： Fe3＋、Fe2＋、 Cu2＋ 、H＋ ，而 Cu＋ 2Fe3 ＋ 2＋ 2＋ ，可見(jiàn) 2＋ 的物質(zhì)的量濃度為 2＋ 的兩倍， 依據(jù)溶液中的電荷守恒規(guī)律， 得 ===Cu ＋ 2Fe Fe Cu 0.1mol/L 3＋0.2mol/L 2＋0.1mol/L 2＋0.1mol/L 1＝ 2－

19、2－ ) ＝ c(SO4 ) 2，解得 c(SO4 0.5mol/L 。 答案： (1)Cu ＋ 2Fe 3＋ 2＋ ＋ 2Fe 2＋ (2)0.64 0.5 ===Cu (3) 正、負(fù)極判斷 電極材料 電極反應(yīng)式 5

20、 ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 名校名師推薦 ,,,,,,,,,,,,,,,,,,, X 極 負(fù)極 銅 Cu－ 2e －2＋ ===Cu Y 極 正極 碳 2Fe3＋ ＋ 2e－===2Fe2＋ 10. 原電池是化學(xué)對(duì)人類(lèi)的一項(xiàng)重大貢獻(xiàn)。 (1) 某興趣小組為研究原電池原理，設(shè)計(jì)如圖裝置。 ①a和 b 不連接時(shí)，燒杯中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是 ________________________ 。 ②a和 b 用導(dǎo)線連接， Cu 極為原電池 ________極 ( 填“正”或“負(fù)” ) ，電

21、極反應(yīng)式是 ________________________ ，Zn 極發(fā)生 ________( 填“氧化”或“還原” ) 反應(yīng)， 溶液中的 H ＋ 移向 ________( 填“ Cu”或“ Zn”) 極。 ③無(wú)論 a 和 b 是否連接， Zn 片均被腐蝕，若轉(zhuǎn)移了 0.2 mol 電子，則理論上 Zn 片質(zhì)量減輕 ________g。 (2) 如圖是甲烷燃料電池原理示意圖，回答下列問(wèn)題： ① 電 池 的 負(fù) 極 是 ________( 填 “a” 或

22、“b”)電 極 ， 該 極 的 電 極 反 應(yīng) 式 為 ： ________________________________________________________________________ 。 ②電池工作一段時(shí)間后電解質(zhì)溶液的 pH________(填“增大”“減小”或“不變” ) 。 解析 分析本題裝置，若 a 和 b 不連接， 不能構(gòu)成原電池； 若 a 和 b 連接，則符合構(gòu)成原電 池的條件。 (1) ①若 a、 b 不連接則發(fā)生的是 Zn 與 H SO的置換反應(yīng)；② a、 b 連接后，構(gòu)成

23、 2 4 原電池， Cu 的活潑性弱于 Zn，Cu 為正極， Zn 為負(fù)極， Zn 極發(fā)生氧化反應(yīng)； ③若轉(zhuǎn)移 0.2 mol 電子，則消耗 0.1 mol Zn ，其質(zhì)量為 6.5 g 。 (2)CH 4 在反應(yīng)時(shí)失去電子，故 a 電極是電池的 負(fù)極。電極反應(yīng)式可由總反應(yīng)式 － 2－ ＋ 3H O減去正極反應(yīng)式 － CH＋ 2OH ＋ 2O===CO O＋2H O＋ 4e 4 3 2 2 2 － ，求得。由于電池工作過(guò)程中會(huì)消耗

24、 － ，故一段時(shí)間后，電解質(zhì)溶液的 pH 會(huì)減小。 ===4OH OH 答案 ＋ 2＋ 2 ＋ － 2 (1) ①Zn＋ 2H ===Zn ＋ H↑ ②正 2H ＋2e ===H↑ 氧化 Cu ③6.5 － － 2－ (2) ①a CH＋10OH － 8e ===CO ＋ 7H O 4 3 2 ②減小

25、 11. (2013 南京模擬 ) 根據(jù)氧化還原反應(yīng)： ＋ 2＋ ＋2Ag(s) 設(shè)計(jì)的原 2Ag (aq) ＋ Cu(s)===Cu (aq) 電池如圖所示，其中鹽橋?yàn)榄傊柡? KNO3鹽橋。 6 ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 名校名師推薦 ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

26、 請(qǐng)回答下列問(wèn)題： (1) 電極 X的材料是 ________；電解質(zhì)溶液 Y 是________。 (2) 銀 電 極 為 電 池 的 ________ 極 ， 寫(xiě) 出 兩 電 極 的 電 極 反 應(yīng) 式 ： 銀 電 極 ： ________________________ ；X 電極： ________________________ 。 (3) 外電路中的電子是從 ________電極流向 ________電極。 (4) 鹽橋中向 CuSO4溶液中遷移的離子是 ________( 填序號(hào) ) 。 ＋ － A． K B

27、 ． NO3 ＋ 2－ C． Ag D． SO4 解析：由反應(yīng)方程式可知，該原電池的電極反應(yīng)式為：正極： 2Ag＋ ＋ 2e－ ===2Ag，負(fù)極： Cu － 2＋ － 2e ===Cu ，所以 X 極的材料應(yīng)為 Cu，電解質(zhì)溶液 Y 應(yīng)為 AgNO3溶液，外電路中的電子從 Cu 極流向 Ag 極。鹽橋中的 ＋ － 移向負(fù)極 (Cu 極 ) 。 K 移向正極 (Ag 極 ) ， NO 3 答案： (1)Cu AgNO3溶液 (2) 正 ＋ ＋2e － ===2A

28、g Cu－2e －2＋ 2Ag ===Cu (3)Cu Ag (4)B 7 ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 名校名師推薦 ,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 8