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2021高考化学一轮复习 第九章 化学反应与电能 第28讲 原电池 化学电源课时作业

2021高考化学一轮复习 第九章 化学反应与电能 第28讲 原电池 化学电源课时作业

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姓名：

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第28讲　原电池　化学电源
　　建议用时：40分钟　　　满分：100分
一、选择题(本题共6小题，每小题只有一个选项符合题意)
1．在如图所示的8个装置中，属于原电池的是(　　)

A．①④ B．③④⑤ C．④⑧ D．②④⑥⑦
答案　D
解析　根据原电池的构成条件可知：①中只有一个电极，③中两电极材料相同，⑤中酒精不是电解质，⑧中两电极材料相同且无闭合回路，故①③⑤⑧不能构成原电池。
2．(2019·北京朝阳高三期末)电动汽车(标志为“”)在改善城市交通、保护环境等方面的作用至关重要。下列说法不正确的是(　　)
A．电动汽车的使用有助于减少氮氧化物的排放
B．燃油汽车也可以悬挂该标志
C．电动汽车使用时涉及化学能与电能的转换
D．电动汽车充电、放电过程均有电子转移
答案　B
解析　电动汽车使用时化学能先转化为电能，然后电能再转化为机械能，不产生氮氧化合物，所以有助于减少氮氧化物的排放，A正确；电动汽车使用时首先是化学能转化为电能，电能转化为机械能，充电时电能转化为化学能，所以涉及化学能与电能的转换，C正确；电动汽车充电、放电过程有电能与化学能的转化过程，所以均有电子转移，D正确。
3．下列有关电池的说法不正确的是(　　)
A．太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅
B．铜锌原电池工作时，电子沿外电路从锌电极流向铜电极
C．氢氧燃料电池工作时，氢气在负极被氧化
D．原电池中一定发生了氧化还原反应
答案　A
解析　太阳能电池的主要材料是高纯硅，A错误；铜锌原电池工作时电子从锌极流出，沿外电路流入铜极，B正确；燃料电池中燃料在负极被氧化，C正确；原电池中一定发生氧化还原反应，D正确。
4．(2019·北京海淀高三期末)锌锰碱性干电池是依据原电池原理制成的化学电源。电池中负极与电解质溶液接触直接反应会降低电池的能量转化效率，称为自放电现象。

下列关于原电池和干电池的说法不正确的是(　　)
A．两者正极材料不同
B．MnO2的放电产物可能是KMnO4
C．两者负极反应式均为Zn失电子
D．原电池中Zn与稀H2SO4存在自放电现象
答案　B
解析　题左图为干电池，干电池的正极材料是碳棒，题右图为原电池，正极材料是铜单质，两者正极材料不同，故A正确；干电池中MnO2应作氧化剂，Mn的化合价降低，故B错误；所给装置中Zn为负极，Zn失去电子，故C正确；根据自放电现象的定义，Zn与稀硫酸能够发生反应，即原电池中Zn与稀硫酸存在自放电现象，故D正确。
5．M、N、P、E四种金属，已知：①M＋N2＋===N＋M2＋；②M、P用导线连接放入硫酸氢钠溶液中，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．P>M>N>E B．E>N>M>P
C．P>N>M>E D．E>P>M>N
答案　A
解析　由①知，金属活动性：M>N；M、P用导线连接放入硫酸氢钠溶液中，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。综合可知，A正确。
6. 锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过。下列有关叙述正确的是(　　)

A．铜电极上发生氧化反应
B．电池工作一段时间后，甲池的c(SO)减小
C．电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加
D．阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡
答案　C
解析　阳离子交换膜不允许阴离子通过，所以电池工作一段时间后，甲池的c(SO)不变，B、D错误；乙池发生的电极反应为：Cu2＋＋2e－===Cu，溶液中Cu2＋逐渐减少，为维持溶液中的电荷平衡，Zn2＋会不断移向乙池，使溶液质量增加，C正确。
二、选择题(本题共4小题，每小题有一个或两个选项符合题意)
7．将反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2设计成如图所示的原电池。

下列说法不正确的是(　　)
A．盐桥中的K＋移向FeCl3溶液
B．反应开始时，乙中石墨电极上发生还原反应
C．电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态
D．电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中石墨电极为负极
答案　BD
解析　甲中石墨为正极，乙中石墨为负极，盐桥中阳离子向正极移动，所以K＋移向FeCl3溶液，A正确；反应开始时，因乙中I－失去电子放电，元素的化合价升高，则发生氧化反应，B错误；当电流计为零时，说明没有电子发生转移，则反应达到平衡，C正确；当加入Fe2＋，导致平衡逆向移动，则Fe2＋失去电子生成Fe3＋，作为负极，而乙中石墨成为正极，D错误。

8．肼(N2H4)暴露在空气中容易爆炸，但是以其为燃料的燃料电池是一种理想的电池，具有容量大、能量转化效率高、产物无污染等特点，其工作原理如图所示，下列叙述正确的是(　　)

A．电池工作时，正极附近的pH降低
B．当消耗1 mol O2时，有2 mol Na＋由甲槽向乙槽迁移
C．负极反应式为4OH－＋N2H4－4e－===N2↑＋4H2O
D．若去掉阳离子交换膜，电池也能正常工作
答案　C
解析　电池工作时，O2在正极发生还原反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，由于生成OH－，溶液的pH增大，A错误；当消耗1 mol O2时，电路中转移4 mol电子，生成4 mol OH－，为保持溶液呈电中性，应有4 mol Na＋由甲槽向乙槽迁移，B错误；N2H4在负极上失电子发生氧化反应，则负极反应式为4OH－＋N2H4－4e－===N2↑＋4H2O，C正确；若撤走阳离子交换膜后，肼会与水中溶解的氧气直接接触发生爆炸，电池无法工作，D错误。
9．(2019·潍坊上学期统考)根据光合作用原理，设计如图原电池装置。下列说法正确的是(　　)

A．a电极为原电池的正极
B．外电路电流方向是b→a
C．b电极的电极反应式为：O2＋2e－＋2H＋===H2O2
D．a电极上每生成1 mol O2，通过质子交换膜的H＋为2 mol
答案　BC
解析　根据图示可知，a电极上H2O转化为H＋和O2，发生氧化反应，则a电极为原电池的负极，A错误；a电极为负极，b电极为正极，外电路电流方向应从正极到负极，即b→a，B正确；根据图示可知，b电极上O2得电子转化为H2O2，电极反应式为：O2＋2e－＋2H＋===H2O2，C正确；a电极上每生成1 mol O2，转移4 mol电子，则通过质子交换膜的H＋为4 mol，D错误。
10．氮的化合物可以通过电化学方法相互转化，如图为NO转化为NO2的工作原理示意图，下列说法正确的是(　　)

A．Pt电极上发生的是氧化反应
B．Pt电极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
C．每转化1 mol NO，消耗O2的体积为11.2 L
D．外电路中电子由NiO电极向Pt电极移动
答案　D
解析　根据装置图可知，Pt电极上氧气得到电子转化为O2－，所以Pt电极作正极，发生还原反应，A、B错误；不能确定氧气所处的状况，则不能计算氧气的体积，C错误；NiO是负极，NO在负极上失去电子，外电路中电子由NiO电极向Pt电极移动，D正确。
三、非选择题(本题共2小题)
11．如图所示，是原电池的装置图。请回答：

(1)若C为稀H2SO4溶液，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式为__________________________；反应进行一段时间后溶液C的pH将________(填“升高”“降低”或“基本不变”)。
(2)若需将反应：Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋设计成如图所示的原电池装置，则A极(负极)材料为________，B极(正极)材料为________，溶液C为________。
(3)若C为CuCl2溶液，Zn是________极，Cu极发生________反应，电极反应式为______________________________。反应过程溶液中c(Cu2＋)________(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________(填“正极”或“负极”)，c电极的反应方程式为__________________________________。
答案　(1)2H＋＋2e－===H2↑　升高
(2)Cu　石墨(其他合理答案也可)　FeCl3溶液(其他合理答案也可)
(3)负　还原　Cu2＋＋2e－===Cu　变小
(4)负极　CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋
解析　(1)铁作负极，则该原电池反应是铁与稀硫酸置换H2的反应，所以正极反应是H＋得电子生成H2，溶液中H＋放电，导致溶液中H＋浓度减小，pH升高。
(2)Cu发生氧化反应，作原电池的负极，所以A极材料是Cu，B极材料是比Cu不活泼的导电物质如石墨、Ag等即可。溶液C中含有Fe3＋，如FeCl3溶液。
(3)Zn比较活泼，在原电池中作负极，Cu作正极，正极发生还原反应，Cu2＋在正极得到电子变成Cu，电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，Cu2＋发生了反应，则c(Cu2＋)变小。
(4)根据图中的电子流向知c是负极，是甲醇发生氧化反应：CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋。
12．直接乙醇燃料电池(DEFC)具有很多优点，引起了人们的研究兴趣。现有以下三种乙醇燃料电池。

(1)三种乙醇燃料电池中正极反应物均为________。
(2)碱性乙醇燃料电池中，电极a上发生的电极反应式为____________________________________，使用空气代替氧气，电池工作过程中碱性会不断降低，其原因是____________________________________________。
(3)酸性乙醇燃料电池中，电极b上发生的电极反应式为______________________________，通过质子交换膜的离子是________。
(4)熔融盐乙醇燃料电池中若选择熔融碳酸钾为介质，电池工作时，CO向电极________(填“a”或“b”)移动，电极b上发生的电极反应式为____________________________。
答案　(1)氧气　
(2)C2H5OH＋16OH－－12e－===2CO＋11H2O　空气中的CO2会与KOH溶液反应，降低溶液的碱性，同时反应中也会消耗KOH　
(3)O2＋4H＋＋4e－===2H2O　H＋　
(4)a　O2＋2CO2＋4e－===2CO
解析　(1)燃料电池中通入燃料的一极为负极，通入氧气或空气的一极为正极，三种乙醇燃料电池中正极反应物均为氧气。
(2)使用空气代替氧气，空气中的CO2会与KOH溶液反应，降低溶液的碱性，同时反应中也会消耗KOH，所以电池工作过程中碱性会不断降低。
(4)根据图示可知，a为负极，原电池中阴离子由正极向负极移动，所以CO向电极a移动；电极b为正极，由图示可知，CO2也参与了正极的反应，电极反应式为O2＋2CO2＋4e－===2CO。