2019高考化學(xué)大一輪復(fù)習(xí) 第9章 電化學(xué)基礎(chǔ) 9-1 原電池 化學(xué)電源練習(xí) 新人教版.doc

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9-1 原電池 化學(xué)電源 板塊三 限時(shí)規(guī)范特訓(xùn) 　　時(shí)間：45分鐘　　　滿分：100分 一、選擇題(每題8分，共72分) 1．下列電池工作時(shí)，O2在正極放電的是(　　) A.鋅錳電池 B.氫燃料電池 C.鉛蓄電池 D.鎳鎘電池 答案　B 解析　氫燃料電池中，負(fù)極上H2放電，正極上O2放電，A、C、D中均不存在O2放電，故選B。 2．按如圖所示進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)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．裝置甲、乙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：Zn－2e－===Zn2＋ 答案　B 解析　甲中發(fā)生的反應(yīng)為Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑，鋅片表面產(chǎn)生氣泡；乙中銅、鋅接觸放入稀硫酸中形成原電池，Cu作正極，電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－===H2↑，銅片表面產(chǎn)生氣泡，A正確。乙中化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，但甲中未形成原電池，無(wú)化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化，B錯(cuò)誤。乙中鋅、銅之間用導(dǎo)線連接電流計(jì)，形成原電池，Zn作負(fù)極，Cu作正極，導(dǎo)線中有電流產(chǎn)生，電流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，C正確。乙中Zn作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Zn－2e－===Zn2＋，D正確。 3．如圖所示是一個(gè)水溶液鋰離子電池體系。下列敘述錯(cuò)誤的是(　　) A．a(chǎn)為電池的正極 B．電池充電反應(yīng)為L(zhǎng)iMn2O4===Li1－xMn2O4＋xLi C．放電時(shí)，a極鋰的化合價(jià)發(fā)生變化 D．放電時(shí)，溶液中Li＋從b向a遷移 答案　C 解析　由圖可知，b極(Li電極)為負(fù)極，a極為正極，放電時(shí)，Li＋從負(fù)極(b)向正極(a)遷移，A、D正確；該電池放電時(shí)，負(fù)極：xLi－xe－===xLi＋，正極：Li1－xMn2O4＋xLi＋＋xe－===LiMn2O4，a極Mn元素的化合價(jià)發(fā)生變化，C錯(cuò)誤；由放電反應(yīng)可得充電時(shí)的反應(yīng)，B正確。 4．工業(yè)上常將鉻鍍?cè)谄渌饘俦砻?，同鐵、鎳組成各種性質(zhì)的不銹鋼，在如圖裝置中，觀察到圖1裝置銅電極上產(chǎn)生大量的無(wú)色氣泡，而圖2裝置中銅電極上無(wú)氣體產(chǎn)生，鉻電極上產(chǎn)生大量有色氣體，則下列敘述正確的是(　　) A．圖1為原電池裝置，Cu電極上產(chǎn)生的是O2 B．圖2裝置中Cu電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為Cu－2e－===Cu2＋ C．由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知：金屬活動(dòng)性Cu>Cr D．兩個(gè)裝置中，電子均由Cr電極流向Cu電極 答案　B 解析　圖1為原電池裝置，銅為正極，氫離子得電子生成氫氣；圖2裝置中銅電極上無(wú)氣體產(chǎn)生，鉻電極上產(chǎn)生大量有色氣體，說(shuō)明銅為負(fù)極，鉻電極為正極，負(fù)極發(fā)生Cu－2e－===Cu2＋；由圖1根據(jù)原電池原理知金屬鉻的活動(dòng)性比銅強(qiáng)；圖1中，電子由Cr經(jīng)導(dǎo)線流向Cu，圖2中電子由Cu極經(jīng)導(dǎo)線流向Cr。 5．通過(guò)NO傳感器可監(jiān)測(cè)汽車排放的尾氣中NO含量，其工作原理如圖所示，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．O2－向正極移動(dòng) B．負(fù)極的電極反應(yīng)式為NO－2e－＋O2－===NO2 C．O2的電極反應(yīng)產(chǎn)物是H2O D．反應(yīng)消耗的NO與O2的物質(zhì)的量之比為1∶2 答案　B 解析　根據(jù)工作原理圖知，Pt電極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，作正極，NiO電極上NO失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，則NiO為負(fù)極；正極上電極反應(yīng)式為O2＋4e－===2O2－，負(fù)極上電極反應(yīng)式為NO－2e－＋O2－===NO2。由圖可知O2－移向NiO電極，即向負(fù)極移動(dòng)，故A錯(cuò)誤；NiO電極上NO失電子和O2－反應(yīng)生成二氧化氮，所以電極反應(yīng)式為NO＋O2－－2e－===NO2，故B正確；正極上電極反應(yīng)式為O2＋4e－===2O2－，故C錯(cuò)誤；反應(yīng)消耗的NO與O2的物質(zhì)的量之比為2∶1，故D錯(cuò)誤。 6．據(jù)報(bào)道，以硼氫化合物NaBH4(B元素的化合價(jià)為＋3價(jià))和H2O2作原料的燃料電池，其負(fù)極材料采用Pt/C，正極材料采用MnO2，可用作空軍通信衛(wèi)星電源，其工作原理如圖所示。下列說(shuō)法正確的是(　　) A．該電池的負(fù)極反應(yīng)為BH＋8OH－－8e－===BO＋6H2O B．電池放電時(shí)Na＋從b極區(qū)移向a極區(qū) C．每消耗3 mol H2O2，轉(zhuǎn)移的電子為3 mol D．電極a采用MnO2作電極材料 答案　A 解析　電池總反應(yīng)為BH＋4H2O2===BO＋6H2O，正極反應(yīng)為H2O2＋2e－===2OH－，總反應(yīng)減去正極反應(yīng)即可得到負(fù)極反應(yīng)，A正確；在電池中電極a為負(fù)極，電極b為正極，在電池放電過(guò)程中陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，B錯(cuò)誤；通過(guò)正極反應(yīng)方程式可知，每消耗3 mol H2O2轉(zhuǎn)移電子6 mol，C錯(cuò)誤；電極a作負(fù)極，電極b作正極，正極用MnO2作電極，D錯(cuò)誤。 7．人工光合系統(tǒng)裝置(如圖)可實(shí)現(xiàn)以CO2和H2O合成CH4。下列說(shuō)法不正確的是(　　) A．該裝置為原電池，且銅為正極 B．電池工作時(shí)，H＋向Cu電極移動(dòng) C．GaN電極表面的電極反應(yīng)式為2H2O－4e－===O2＋4H＋ D．反應(yīng)CO2＋2H2OCH4＋2O2中每消耗1 mol CO2轉(zhuǎn)移4 mol e－ 答案　D 解析　該裝置中，根據(jù)電子流向知，GaN是負(fù)極、Cu是正極，負(fù)極反應(yīng)式為2H2O－4e－===4H＋＋O2，正極反應(yīng)式為CO2＋8e－＋8H＋===CH4＋2H2O，電解質(zhì)溶液中陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，據(jù)此分析可知：銅為原電池正極，A正確；電池工作時(shí)，H＋向正極，即銅電極移動(dòng)，B正確；負(fù)極表面發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2H2O－4e－===O2＋4H＋，C正確；反應(yīng)CO2＋2H2OCH4＋2O2中每消耗1 mol CO2，生成2 mol O2，轉(zhuǎn)移8 mol e－，D錯(cuò)誤。 8．NO2、O2和熔融KNO3可制作燃料電池，其原理如圖所示，該電池在放電過(guò)程中石墨Ⅰ電極上生成氧化物Y，Y可循環(huán)使用。下列說(shuō)法正確的是(　　) A．放電時(shí)，NO向石墨Ⅱ電極遷移 B．石墨Ⅱ附近發(fā)生的反應(yīng)為NO＋O2＋e－===NO C．電池總反應(yīng)式為4NO2＋O2===2N2O5 D．當(dāng)外電路通過(guò)4 mol e－，負(fù)極上共產(chǎn)生2 mol N2O5 答案　C 解析　以NO2、O2和熔融KNO3制作的燃料電池，在使用過(guò)程中，O2通入石墨Ⅱ電極，則石墨Ⅱ電極為原電池的正極，石墨Ⅰ電極為原電池的負(fù)極，NO2被氧化，N元素化合價(jià)升高，故生成的氧化物Y為N2O5。放電時(shí)，NO向負(fù)極移動(dòng)，即向石墨Ⅰ電極遷移，A錯(cuò)誤；由裝置圖可知，O2和N2O5(Y)在石墨Ⅱ電極上發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為O2＋2N2O5＋4e－===4NO，B錯(cuò)誤；電池的負(fù)極反應(yīng)式為4NO2＋4NO－4e－===4N2O5，故電池總反應(yīng)式為4NO2＋O2===2N2O5，C正確；當(dāng)外電路中通過(guò)4 mol e－時(shí)，負(fù)極上產(chǎn)生4 mol N2O5，D錯(cuò)誤。 9．某原電池裝置如圖所示，電池總反應(yīng)為2Ag＋Cl2===2AgCl。下列說(shuō)法正確的是(　　) A．正極反應(yīng)為AgCl＋e－===Ag＋Cl－ B．放電時(shí)，交換膜右側(cè)溶液中有大量白色沉淀生成 C．若用NaCl溶液代替鹽酸，則電池總反應(yīng)隨之改變 D．當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.01 mol e－時(shí)，交換膜左側(cè)溶液中約減少0.02 mol離子 答案　D 解析　正極反應(yīng)式為Cl2＋2e－===2Cl－，A錯(cuò)誤；負(fù)極上電極反應(yīng)Ag－e－＋Cl－===AgCl，所以交換膜左側(cè)負(fù)極上產(chǎn)生大量白色沉淀，B錯(cuò)誤；用NaCl代替HCl，正、負(fù)極電極反應(yīng)式都不變，故電池總反應(yīng)也不變，C錯(cuò)誤；當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.01 mol e－時(shí)，左側(cè)產(chǎn)生0.01 mol Ag＋，會(huì)消耗0.01 mol Cl－，同時(shí)H＋通過(guò)交換膜轉(zhuǎn)移到右側(cè)的為0.01 mol，故左側(cè)共減少0.02 mol，D正確。 二、非選擇題(共28分) 10．(12分)(1)事實(shí)證明，能設(shè)計(jì)成原電池的反應(yīng)通常是放熱反應(yīng)，下列化學(xué)反應(yīng)在理論上可以設(shè)計(jì)成原電池的是________(填字母，下同)。 a．C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH>0 b．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH<0 c．NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)　ΔH<0 若以KOH溶液為電解質(zhì)溶液，依據(jù)所選反應(yīng)設(shè)計(jì)一個(gè)原電池，其正極的電極反應(yīng)為_(kāi)_________________。 (2)CO與H2反應(yīng)還可制備CH3OH，CH3OH可作為燃料使用，用CH3OH和O2組成的質(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2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O，則c電極是________(填“正極”或“負(fù)極”)，c電極的反應(yīng)方程式為_(kāi)_____________________________________。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)況下的體積為_(kāi)_______L。 答案　(1)b　O2＋4e－＋2H2O===4OH－ (2)負(fù)極　CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋　11.2 解析　(1)根據(jù)題中信息，設(shè)計(jì)成原電池的反應(yīng)通常是放熱反應(yīng)，排除a，根據(jù)已學(xué)知識(shí)，原電池反應(yīng)必是自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，排除c。原電池正極發(fā)生還原反應(yīng)，由于是堿性介質(zhì)，則電極反應(yīng)中不應(yīng)出現(xiàn)H＋，故正極的電極反應(yīng)為O2＋4e－＋2H2O===4OH－。 (2)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)：CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋，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。 11．(16分)(1)以Al和NiOOH為電極，NaOH溶液為電解液，可以組成一種新型電池，放電時(shí)NiOOH轉(zhuǎn)化為Ni(OH)2。 ①該電池的負(fù)極反應(yīng)式為_(kāi)________________________ _______________________________________________， ②電池總反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)________________________ _______________________________________________。 (2)高鐵電池是一種新型可充電電池，與普通高能電池相比，該電池能長(zhǎng)時(shí)間保持穩(wěn)定的放電電壓。該電池的總反應(yīng)為3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH。 ①放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為_(kāi)_________________________ ______________________________________________， 正極反應(yīng)為_(kāi)__________________________________________ _____________________________。 ②放電時(shí)電子由________極流向________極。 ③放電時(shí)1 mol K2FeO4發(fā)生反應(yīng)，轉(zhuǎn)移電子數(shù)是______。 答案　(1)①Al＋4OH－－3e－===AlO＋2H2O ②Al＋3NiOOH＋NaOH＋H2O===NaAlO2＋3Ni(OH)2 (2)①Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2 2FeO＋6e－＋8H2O===2Fe(OH)3＋10OH－ ②負(fù)　正 ③1.8061024 解析　(1)①放電時(shí)Al失電子，生成的Al3＋與NaOH溶液反應(yīng)生成AlO。②放電時(shí)，NiOOH轉(zhuǎn)化為Ni(OH)2，故電池的總反應(yīng)式為Al＋3NiOOH＋NaOH＋H2O===NaAlO2＋3Ni(OH)2 (2)放電時(shí)鋅在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，因?yàn)殡娊赓|(zhì)是堿，故負(fù)極反應(yīng)是Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2，正極反應(yīng)為2FeO＋6e－＋8H2O===2Fe(OH)3＋10OH－。電子由負(fù)極流出，通過(guò)外電路流向正極，每1 mol K2FeO4發(fā)生反應(yīng)，轉(zhuǎn)移電子是3 mol，數(shù)目是1.8061024。