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2021届高考化学一轮复习 课时作业22 原电池 化学电源新人教版

2021届高考化学一轮复习 课时作业22 原电池 化学电源新人教版

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- 10 -

原电池　化学电源
1.

根据右图，可判断出下列离子方程式中错误的是(　　)
A．2Ag(s)＋Cd2＋(aq)===2Ag＋(aq)＋Cd(s)
B．Co2＋(aq)＋Cd(s)===Co(s)＋Cd2＋(aq)
C．2Ag＋(aq)＋Cd(s)===2Ag(s)＋Cd2＋(aq)
D．2Ag＋(aq)＋Co(s)===2Ag(s)＋Co2＋(aq)
A　[从两个原电池的电极可以判断出三种金属的活动性关系为：Cd>Co>Ag，则氧化性关系为：Cd2＋<Co2＋<Ag＋，根据氧化还原反应规律知A项错误。]
2．某位同学利用家中废旧材料制作了一个可使玩具扬声器发出声音的装置，如图所示。下列有关该电池工作时的说法错误的是(　　)

A．铝罐将逐渐被腐蚀
B．电子流向为铝制汽水罐→导线→扬声器→导线→木炭棒
C．食盐水中的Na＋向木炭棒移动
D．木炭棒上发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑
D　[该原电池中铝作负极被腐蚀，浸透食盐水的木炭棒作正极，A正确；在外电路中，电子由铝罐流出沿导线流向扬声器，再由扬声器沿导线流向木炭棒，B正确；食盐水中的阳离子向正极移动，即Na＋向木炭棒移动，C正确；木炭棒为正极，正极发生还原反应，在中性环境下，发生吸氧腐蚀，即O2＋4e－＋2H2O===4OH－，D错误。]
3．有关下图所示原电池的叙述不正确的是(　　)

A．电子沿导线由Cu片流向Ag片
B．正极的电极反应是Ag＋＋e－===Ag
C．Cu片上发生氧化反应，Ag片上发生还原反应
D．反应时盐桥中的阳离子移向Cu(NO3)2溶液
D
4．如图所示装置中，观察到电流计指针偏转，M棒变粗，N棒变细，由此判断表中所列M、N、P物质，其中可以成立的是(　　)

M
N
P
A
Zn
Cu
稀H2SO4
B
Cu
Fe
稀HCl
C
Ag
Zn
AgNO3溶液
D
Zn
Fe
Fe(NO3)3溶液
C　[在装置中电流计指针发生偏转，说明该装置构成了原电池，根据正负极的判断方法，溶解的一极为负极，增重的一极为正极，所以M棒为正极，N棒为负极，且电解质溶液能析出固体，则只有C项正确。]
5．分析下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是(　　)

A．①②中Mg作负极，③④中Fe作负极
B．②中Mg作正极，电极反应式为6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑
C．③中Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋
D．④中Cu作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑
B
6．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
A　[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。]
7．下面是几种常见的化学电源示意图，有关说法不正确的是(　　)

A．上述电池分别属于一次电池、二次电池和燃料电池
B．干电池在长时间使用后，锌筒被破坏
C．铅蓄电池工作过程中，每通过2 mol电子，负极质量减轻207 g
D．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源
C　[干电池为一次电池，铅蓄电池为二次电池，氢氧燃料电池为燃料电池，选项A正确；在干电池中，Zn作负极，被氧化，B正确；氢氧燃料电池不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内，且工作的最终产物是水，故氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源，D正确；C项忽略了硫酸铅在该极上析出，该极质量应该增加而非减小。]
8．下图Ⅰ、Ⅱ分别是甲、乙两组同学将反应“AsO＋2I－＋2H＋⇌AsO＋I2＋H2O”设计成的原电池装置，其中C1、C2均为碳棒。甲组向图Ⅰ烧杯中逐滴加入适量浓盐酸；乙组向图ⅡB烧杯中逐滴加入适量40% NaOH溶液。

下列叙述中正确的是(　　)
A．甲组操作时，电流表(A)指针发生偏转
B．甲组操作时，溶液颜色变浅
C．乙组操作时，C2作正极
D．乙组操作时，C1上发生的电极反应为I2＋2e－===2I－
D　[装置Ⅰ中的反应，AsO＋2I－＋2H＋⇌AsO＋I2＋H2O，当加入适量浓盐酸时，平衡向右移动，有电子转移，但电子不会沿导线通过，所以甲组操作时，电流表(A)指针不会发生偏转，但由于I2浓度增大，所以溶液颜色变深；向装置ⅡB烧杯中加入NaOH溶液中，C2上发生：AsO－2e－＋2OH－===AsO＋H2O，电子沿导线到C1棒，I2＋2e－===2I－，所以C2为负极，C1为正极。]
9．(2019·福建六校联考)某同学利用氧化还原反应：2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4===2MnSO4＋5Fe2(SO4)3＋K2SO4＋8H2O设计如图所示原电池，盐桥中装有饱和K2SO4溶液。下列说法正确的是 (　　)

A．b电极上发生还原反应
B．外电路电子的流向是从a电极到b电极
C．电池工作时，盐桥中的SO移向甲烧杯
D．a电极上发生的反应为MnO＋8H＋＋5e－===Mn2＋＋4H2O
D　[分析化学方程式，Fe2＋变成Fe3＋，失电子，所以在负极上Fe2＋发生反应，即b电极为负极，a电极为正极。b电极为负极，发生氧化反应，A项错误；外电路电子从负极b流出，流向正极a，B项错误；电池工作时，盐桥中的SO向负极移动，即移向乙烧杯，C项错误；a电极为正极，电极上发生的反应为MnO＋8H＋＋5e－===Mn2＋＋4H2O，D项正确。]
10．(2019·四川南充适应性考试)一种物质由高浓度向低浓度扩散而引发的一类电池称为浓差电池。如图是由Ag电极和硝酸银溶液组成的电池，工作时，b电极的质量不断增大。下列说法错误的是 (　　)

A．NO由交换膜右侧向左侧迁移
B．a极为负极，发生氧化反应
C．交换膜左侧溶液浓度最终会大于交换膜右侧溶液浓度
D．原电池的总反应不一定是氧化还原反应
C　[由于存在阴离子交换膜，所以NO会从交换膜右侧(浓度大)向左侧(浓度小)移动，原电池中阴离子向负极移动，则a极是负极，发生氧化反应，A、B项正确。电池工作一段时间后，两侧溶液浓度相等，电池将不再工作，C项错误。该原电池的负极反应式为：Ag－e－===Ag＋，正极反应式为：Ag＋＋e－===Ag，其总反应不是氧化还原反应，D项正确。]
11．(2019·湖北武汉部分市级示范高中联考)某化学小组拟设计微生物燃料电池将污水中的乙二胺[H2N(CH2)2NH2]氧化成环境友好的物质，工作原理如图所示(a、b均为石墨电极)。下列分析正确的是(　　)

A．a电极发生反应：H2NCH2CH2NH2＋16e－＋4H2O===2CO2↑＋N2↑＋16H＋
B．质子交换膜处H＋向右向左移动
C．该电池在微生物作用下将化学能转化为电能
D．开始放电时b电极附近溶液pH不变
C　[该微生物燃料电池可将污水中的乙二胺[H2N(CH2)2NH2]氧化成环境友好的物质，则产物为CO2和N2，根据氧化还原反应原理可知，a电极发生氧化反应，为负极，b电极发生还原反应，为正极。H2N(CH2)2NH2在a电极上失电子发生氧化反应，负极的电极反应式为H2N(CH2)NH2＋4H2O－16e－===2CO2↑＋N2↑＋16H＋，A项错误；原电池中阳离子向正极移动，a电极是负极，b电极是正极，所以H＋透过质子交换膜由左向右移动，B项错误；该装置是原电池，可将化学能转化为电能，C项正确；b电极发生反应：O2＋4e－＋4H＋===2H2O，所以b电极附近溶液的pH变大，D项错误。]
12．(2019·北京海淀区期中)全钒电池以惰性材料作电极，在电解质溶液中发生的原电池反应为：VO(黄色)＋V2＋(紫色)＋2H＋===VO2＋(蓝色)＋H2O＋V3＋(绿色)。

下列说法不正确的是 (　　)
A．正极反应为VO＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O
B．负极附近的溶液由紫色逐渐变为绿色
C．反应每生成1 mol H2O时转移电子的物质的量为0.5 mol
D．原电池使用过程中溶液的pH逐渐增大
C　[由电池总反应VO(黄色)＋V2＋(紫色)＋2H＋===VO2＋(蓝色)＋H2O＋V3＋(绿色)可得，VO为正极的活性物质，V2＋为负极的活性物质，所以左室为正极室，右室为负极室。正极反应为VO＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O，A项正确；负极反应为V2＋－e－===V3＋，所以负极附近溶液的颜色由紫色逐渐变为绿色，B项正确；由电极反应VO＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O可知，反应每生成1 mol H2O时转移电子的物质的量为1 mol，C项错误；由原电池总反应可知，反应过程中H＋被不断消耗，所以溶液的pH逐渐增大，D项正确。]
13．由A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验。
装置

现象
二价金属A不断溶解
C的质量增加
A上有气体产生
根据实验现象回答下列问题：
(1)装置甲中负极的电极反应式是
________________________________________________________________________。
(2)装置乙中正极的电极反应式是
________________________________________________________________________。
(3)装置丙中溶液的pH
________________________________________________________________________(填“变大”“变小”或“不变”)。
(4)四种金属活泼性由强到弱的顺序是
________________________________________________________________________。
解析：　甲、乙、丙均为原电池装置。依据原电池原理，甲中A不断溶解，则A为负极、B为正极，活泼性A>B；乙中C极增重，即析出Cu，则B为负极，活泼性B>C；丙中A上有气体即H2产生，则A为正极，活泼性D>A，随着H＋的消耗，pH变大。
答案：　(1)A－2e－===A2＋　(2)Cu2＋＋2e－===Cu
(3)变大　(4)D>A>B>C
14．根据下列叙述写出对应的电极反应式。
(1)LiFePO4是一种新型动力锂电池的电极材料。下图为某LiFePO4电池充、放电时正极局部放大示意图，则电池放电时正极反应式为________。

(2)以NO2、O2、熔融NaNO3组成的燃料电池装置如图，在使用过程中石墨Ⅰ电极反应生成一种氧化物Y，则该电极反应式为
________________________________________________________________________。

(3)Al－Ag2O2电池可用作水下动力电源，其原理如下图所示。该电池的负极反应式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。

解析：　(1)原电池放电时，正极上FePO4得电子生成LiFePO4，电极反应式为Li＋＋FePO4＋e－===LiFePO4。
(2)因为石墨Ⅱ电极上通入的O2得电子，故在石墨Ⅰ电极上NO2失电子，与迁移过来的NO结合生成＋5价氮的氧化物N2O5，电极反应式为NO2＋NO－e－===N2O5。
(3)该电池中铝为负极，失去电子，结合溶液中的OH－，最终生成AlO。
答案：　(1)Li＋＋FePO4＋e－===LiFePO4
(2)NO2＋NO－e－===N2O5
(3)Al－3e－＋4OH－===AlO＋2H2O
15．(2019·山西临汾八校联考)(1)利用电化学原理可将CO、SO2转化为重要化工原料，装置如图所示：

①若A为CO，B为H2，C为CH3OH，则通入CO的一极为________极。
②若A为SO2，B为O2，C为H2SO4，则负极的电极反应式为__________________。
(2)能量之间可相互转化：电解食盐水制备Cl2是将电能转化为化学能，而原电池可将化学能转化为电能。设计两种类型的原电池，探究其能量转化效率。
限选材料：ZnSO4(aq)，FeSO4(aq)，CuSO4(aq)；铜片，铁片，锌片和导线。

①完成原电池甲的装置示意图(见右图)，并作相应标注。
要求：在同一烧杯中，电极与溶液含相同的金属元素。
②以铜片为电极之一，CuSO4(aq)为电解质溶液，只在一个烧杯中组装原电池乙。甲乙两种原电池中可更有效地将化学能转化为电能的是__________，其原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案：　(1)①正　②SO2＋2H2O－2e－===SO＋4H＋
(2)①
②甲　Zn和Cu2＋不直接接触，避免两种物质直接发生反应，从而避免了化学能转化为热能，提高电池效率