2022高考化学一轮复习-第6章-第17讲-原电池-化学电源-优化训练.docx

必考部分　第六章　第17讲

题组一　原电池正、负极推断及电极反应式的书写
1．(2021新课标Ⅰ卷)银质器皿日久表面会渐渐变黑，这是生成了Ag2S的缘由。依据电化学原理可进行如下处理：在铝质容器中加入食盐溶液，再将变黑的银器浸入该溶液中，一段时间后发觉黑色会褪去。下列说法正确的是(　　)
A．处理过程中银器始终保持恒重
B．银器为正极，Ag2S被还原生成单质银
C．该过程中总反应为2Al＋3Ag2S===6Ag＋Al2S3
D．黑色褪去的缘由是黑色Ag2S转化为白色AgCl
【答案】B
【解析】负极反应为2Al－6e－===2Al3＋；正极反应为3Ag2S＋6e－===6Ag＋3S2－。溶液中的Al3＋与S2－进一步发生反应2Al3＋＋3S2－＋6H2O===2Al(OH)3↓＋3H2S↑，故总反应为3Ag2S＋2Al＋6H2O===6Ag＋2Al(OH)3＋3H2S↑，C项错误；由总反应式可知Ag2S转化为Ag，银器质量减轻，A项错误；黑色褪去说明Ag2S转化为Ag，D项错误；银器为正极，Ag2S被还原为Ag，B项正确。
2．(2022福建卷)某原电池装置如下图所示，电池总反应为2Ag＋Cl2===2AgCl。下列说法正确的是(　　)

A．正极反应为AgCl＋e－===Ag ＋Cl－
B．放电时，交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成
C．若用NaCl溶液代替盐酸，则电池总反应随之转变
D．当电路中转移0.01 mol e－时，交换膜左侧溶液中约削减0.02 mol离子
【答案】D
【解析】A项正确的正极反应式为Cl2＋2e－===2Cl－，错误；B项由于阳离子交换膜只允许阳离子通过，故在左侧溶液中才会有大量白色沉淀生成，错误；C项若用NaCl溶液代替盐酸，但电池总反应不变，错误；D项当电路中转移0.01 mol e－时，交换膜左侧产生0.01 mol Ag＋与盐酸反应产生AgCl沉淀，同时约有0.01 mol H＋通过阳离子交换膜转移到右侧溶液中，故左侧溶液共约0.02 mol离子削减，正确。
3．某同学组装了下图所示的电化学装置Ⅰ和Ⅱ，下列叙述正确的是(　　)

A．装置Ⅰ：铁极会溶解，溶液从蓝色渐渐变成浅绿色
B．装置Ⅰ：电流方向由铁极→→铜极
C．装置Ⅱ：碳极上有无色气体产生
D．装置Ⅱ：铁极发生还原反应
【答案】A
【解析】装置Ⅰ：Cu－Fe原电池，铁作负极，失电子发生反应生成浅绿色的Fe2＋，铜作正极，电解质溶液中的铜离子得到电子发生还原反应，电流方向为正极→○A→负极，故A对B错；装置Ⅱ：金属铁发生吸氧腐蚀，碳极上是氧气得电子，发生还原反应，铁极失电子发生氧化反应，故C、D均错误。
4．有人设想以N2和H2为反应物，以溶有A物质的稀盐酸为电解质溶液，可制造出既能供应电能，又能固氮的新型燃料电池，装置如下图所示。

(1)电池正极的电极反应式是___________________________________。
(2)电解质溶液的pH________(填写“增大”、“减小”或“不变”)。
(3)A物质是______________________(写化学式)。
【答案】(1)N2＋8H＋＋6e－===2NH
(2)增大
(3)NH4Cl
题组二　原电池工作原理的综合分析与应用
5．(2022新课标Ⅱ卷)2021年3月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系。下列叙述错误的是(　　)

A．a为电池的正极
B．电池充电反应为LiMn2O4===Li1－xMn2O4＋xLi
C．放电时，a极锂的化合价发生变化
D．放电时，溶液中的Li＋从b向a迁移
【答案】C
【解析】依据题给装置图推断，b的电极材料中含有活泼金属Li，反应中易失电子，发生氧化反应，作原电池的负极，电极反应式为Li－e－===Li＋，电极a是原电池的正极，电极反应式为Li1－xMn2O4＋xLi＋＋xe－===LiMn2O4，电池反应为Li1－xMn2O4＋xLi===LiMn2O4。综上所述，a是原电池的正极，A正确；电池充电反应为原电池反应的逆反应，即LiMn2O4===Li1－xMn2O4＋xLi，B正确；放电时，a极锰的化合价发生变化，Li的化合价没有变化，C错误；放电时，溶液中的Li＋从b向a迁移，D正确。
6．(2021广东卷节选)(1)能量之间可以相互转化：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(见下图)，并作相应标注。
甲
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，工作一段时间后，可观看到负极________。
③甲、乙两种原电池中可更有效地将化学能转化为电能的是______，其缘由是________________________________________________________________________。
(2)依据牺牲阳极的阴极疼惜法原理，为减缓电解质溶液中铁片的腐蚀，在(1)的材料中应选__________作阳极。
【答案】(1)①装置图如下　②电极渐渐溶解　③甲　可以避开活泼金属与电解质溶液(如Zn和CuSO4)接触，从而供应稳定电流

(2)Zn
【解析】(1)由题给试剂，结合原电池的形成条件，可知可以组合的原电池有锌铜、锌铁、铁铜原电池。由图示所给电子移动方向，可知左边为负极(活泼金属)、右边为正极(不活泼金属)，则组装的原电池可以如下：

由所给的电极材料可知，当铜片作电极时，铜片确定是正极，则负极是活泼的金属(失电子发生氧化反应)，反应的现象是电极渐渐溶解。以Zn和Cu作电极为例，假如不用盐桥则Zn与CuSO4反应，置换出的XCu附着在Zn表面，阻碍Zn与CuSO4的接触，不能供应稳定电流。
(2)依据牺牲阳极的阴极疼惜法可知，被疼惜的金属作阴极，即Zn作为阳极。
7．铜在工农业生产中有着广泛的用途。
(1)配制CuSO4溶液时需加入少量稀H2SO4，其缘由是________________________ ________________________________________________(只写离子方程式)。
(2)某同学利用制得的CuSO4溶液，进行以下试验探究。
①图甲是依据反应Fe＋CuSO4===Cu＋FeSO4设计成铁铜原电池，请图甲中的横线上完成标注。

②图乙中，Ⅰ是甲烷燃料电池的示意图，该同学想在Ⅱ中实现铁上镀铜，则应在a处通入______ (填“CH4”或“O2”)，b处电极上发生的电极反应式为______________===4OH－； 若把Ⅱ中电极均换为惰性电极，电解液换为含有0.1 mol NaCl溶液400 mL，当阳极产生的气体为448 mL(标准状况下)时，溶液的pH为________(假设溶液体积变化忽视不计)。
【答案】(1)Cu2＋＋2H2OCu(OH)2＋2H＋
(2)①
②CH4　O2＋4e－＋2H2O　13
(2)②n(Cl2)＝448÷22 400＝0.02 mol
由2NaCl＋2H2O===Cl2↑＋H2↑＋2NaOH
　　　　　　　　　　　 1 　　2
电解产生n(OH－)＝0.02 mol×2＝0.04 mol
c(OH－)＝0.04 mol÷(400 mL /1 000 mL·L－1)＝0.1 mol·L－1
pOH＝－lg 0.1＝1，故pH＝14－1＝13。