2022届高考化学一轮复习训练题：-第19讲-原电池-化学电源课时集训.doc

第19讲　原电池　化学电源
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原电池原理及应用
1,2
9

新型电源
3,4
6,7,8

综合
5
10
11

1.(2017·江西宜春模拟)铜锌原电池(如图)工作时,下列叙述正确的是(　B　)

A.正极反应为Zn-2e-Zn2+
B.电池反应为Zn+Cu2+Zn2++Cu
C.当有1 mol电子转移时,锌极减轻65 g
D.盐桥中的K+移向ZnSO4溶液
解析:铜为正极,发生Cu2++2e-Cu,故A错误;电池总反应为锌置换出铜,为Zn+Cu2+Zn2++Cu,故B正确;根据负极发生Zn-2e-Zn2+可知,当有2 mol电子转移时,消耗1 mol锌,即锌极减轻65 g,故C错误;在溶液中,阳离子往正极移动,K+移向CuSO4溶液,故D错误。
2.(2018·广东广州模拟)某小组为研究原电池原理,设计如图装置,下列叙述正确的是(　C　)

A.若X为Fe,Y为Cu,则铁为正极
B.若X为Fe,Y为Cu,则电子由铜片流向铁片
C.若X为Fe,Y为C,则碳棒上有红色固体析出
D.若X为Cu,Y为Zn,则锌片发生还原反应
解析:Fe比Cu活泼,Fe作负极,电子从Fe流向Cu,故A、B两项错误;若X为Fe,Y为C,电解质溶液为硫酸铜溶液,则正极C上析出Cu,故C正确;Zn比Cu活泼,Zn作负极发生氧化反应,故D错误。
3.(2017·陕西西藏民族学院附中月考)电化学在日常生活中用途广泛,如图是镁—次氯酸钠燃料电池,电池总反应为 Mg+ClO-+H2OCl-+
Mg(OH)2↓,下列说法不正确的是(　A　)

A.惰性电极上发生氧化反应
B.镁电极是该电池的负极
C.正极反应式为ClO-+H2O+2e-Cl-+2OH-
D.进料口加入NaClO溶液,出口流出的为NaCl溶液
解析:由总反应可知镁发生氧化反应,镁为负极,惰性电极上发生还原反应,故A不正确,B正确;负极反应为Mg-2e-+2OH-Mg(OH)2↓,正极反应为ClO-+2e-+H2OCl-+2OH-,故C、D正确。
4.一种锂钒氧化物热电池装置如图所示。其电池总反应为xLi+
LiV3O8Li1+xV3O8,工作时需先引发铁和氯酸钾反应使共晶盐熔化。下列说法正确的是(　D　)

A.LiSi合金为该热电池的正极
B.电池放电时Cl-移向LiV3O8电极
C.LiClKCl共晶盐可用LiCl和KCl的混合水溶液代替
D.放电时,正极反应式为LiV3O8+xLi++xe-Li1+xV3O8
解析:Li是活泼的金属,LiSi合金为该热电池的负极,A错误;放电时Cl-移向负极,即移向锂电极,B错误;Li是活泼的金属,能与水反应,则LiClKCl共晶盐不能用LiCl和KCl的混合水溶液代替,C错误;放电时正极发生得电子的还原反应,即正极反应式为LiV3O8+xLi++xe-
Li1+xV3O8,D正确。
5.(2018·甘肃兰州模拟)完成原电池问题。
Ⅰ.有甲、乙两位同学均想利用原电池反应检测金属的活动性,两人均使用相同镁片与铝片作电极,甲同学将电极放入 2 mol·L-1 H2SO4溶液中,乙同学将电极放入2 mol·L-1的NaOH溶液中,如图所示。

请回答:
(1)写出甲池中正极的电极反应式:　 。 
(2)写出乙池中负极的电极反应式和总反应的离子方程式:
负极:　 ; 
总反应:　 。 
(3)如果甲、乙同学均认为“构成原电池的电极材料如果都是金属,则构成负极材料的金属应比构成正极材料的金属活泼”,则甲会判断出　　　　(填元素符号,下同)活动性更强,而乙会判断出　　　　活动性更强。 
(4)由此实验,可得到如下哪些正确结论?　　　　(填字母)。 
a.利用原电池反应判断金属活动性顺序时应注意选择合适的介质
b.镁的金属性不一定比铝的金属性强
c.该实验说明金属活动性顺序已过时,已没有实用价值
d.上述实验反过来证明了“直接利用金属活动性顺序判断原电池中的正负极”的做法是不可靠的
Ⅱ.市场上出售的“热敷袋”其主要成分是铁屑、炭粉、木屑和少量氯化钠、水等。“热敷袋”启用之前用塑料袋使其与空气隔绝,启用时,打开塑料袋轻轻揉搓就会放出热量。使用完后,会发现有大量铁锈存在。“热敷袋”是利用了　　　　　　　　　　　　 　　而放出热量。 
解析:Ⅰ.(1)甲中镁易失电子作负极,Al作正极,负极上镁发生氧化反应,正极上氢离子发生还原反应,负极反应为Mg-2e-Mg2+,正极反应为2H++2e-H2↑。
(2)乙池中铝易失电子作负极,负极上铝失电子发生氧化反应,电极反应式为Al+4OH--3e-Al+2H2O,镁作正极,正极发生还原反应,总反应为2Al+2OH-+2H2O2Al+3H2↑。
(3)甲中镁作负极,乙中铝作负极,根据作负极的金属活泼性强判断,甲中镁活动性强,乙中铝活动性强。
(4)根据甲、乙中电极反应式知,原电池正负极与电解质溶液有关,a正确;镁的金属性强于铝,b错误;该实验说明电解质溶液性质影响电池的正、负极,不能说明金属活动性顺序没有实用价值,c错误;该实验说明化学研究对象复杂,反应与条件有关,电极材料相同反应条件不同导致其产物不同,应具体问题具体分析,d正确。
Ⅱ.该装置符合原电池构成条件,所以能构成原电池。其中炭粉作正极,正极上氧气得电子发生还原反应,NaCl溶液起电解质溶液作用,加速Fe的氧化。所以热敷袋放出的热量来自于原电池中的氧化还原反应。
答案:Ⅰ.(1)2H++2e-H2↑
(2)Al+4OH--3e-Al+2H2O
2Al+2OH-+2H2O2Al+3H2↑
(3)Mg　Al　(4)ad
Ⅱ.铁屑、炭粉、空气(氧气)、NaCl溶液构成原电池,铁被氧化(合理即可)

6.导学号 96656123氨氧燃料电池具有很大的发展潜力,其工作原理如图所示。下列有关该电池的说法错误的是(　A　)

A.该电池工作时,溶液的pH不变
B.a电极为负极,b电极为正极
C.电子从a电极流出,经过导线到达b电极
D.电池总反应为4NH3+3O22N2+6H2O
解析:反应一段时间后,由于电池反应生成水,所以电解质中OH-浓度减小,即碱性减弱,pH减小,故A错误;a电极通入的是氨气,为负极,b电极为正极,故B正确;原电池中电子从负极经导线流向正极,即由a电极流出,经过导线到达b电极,故C正确;a电极通入的是氨气,为负极,负极上燃料氨气失电子发生氧化反应,电极反应式为2NH3-6e-+
6OH-N2+6H2O,正极O2+4e-+2H2O4OH-,电池总反应为4NH3+3O2
2N2+6H2O,故D正确。
7.(2017·湖南衡阳模拟)一种新型钠硫电池结构示意图如图,下列有关该电池的说法正确的是(　A　)

A.B极中填充多孔的炭或石墨毡,目的是增加导电性
B.电池放电时,A极电极反应为2Na++xS+2e-Na2Sx
C.电池放电时,Na+向A极移动
D.电池放电的总反应为2Na+xSNa2Sx,每消耗1 mol Na转移2 mol电子
解析:根据图可知,放电时,Na发生氧化反应,所以A作负极,B作正极,负极反应式为2Na-2e-2Na+,正极反应式为xS+2e-,充电时A为阴极,B为阳极,阴极、阳极电极反应式与负极、正极反应式正好相反,放电时,电解质中阳离子向正极移动,阴离子向负极移动;B极中填充多孔的炭或石墨毡,目的是增加导电性,A正确;放电时,A为负极,电极反应为2Na-2e-2Na+,B错误;放电时,Na+向正极移动,即由A向B移动,C错误;由电池放电的总反应知,每消耗1 mol Na转移1 mol电子,D错误。
8.如图所示的锌溴液流电池是一种新型电化学储能装置,以溴化锌水溶液为电解液,电解液在电解质储罐和电池间不断循环。下列说法不正确的是(　C　)

A.放电时,负极的电极反应式为Zn-2e-Zn2+
B.阳离子交换膜可阻止Br2与Zn直接发生反应
C.充电时,Zn2+往离子交换膜左侧区域迁移
D.放电时左侧电解质储罐中的离子总浓度增大
解析:根据示意图,以及原电池的工作原理,失电子、化合价升高的作负极,即锌作负极,反应式为Zn-2e-Zn2+,A正确;阳离子交换膜只允许阳离子通过,因此避免锌和Br2之间接触,发生反应,B正确;充电时,电池的正极接电源的正极,电池的负极接电源的负极,根据电解池的工作原理,阳离子向阴极移动,即向右侧区移动,C不正确;根据示意图,Zn2+向左侧移动,形成ZnBr2,因此离子总浓度增大,D正确。
9.(2017·辽宁葫芦岛六校联考)废水中的乙酸钠和对氯酚
()可以利用微生物电池除去,其原理如图所示(设电极两边溶液均为1 L)。下列说法中不正确的是(　B　)

A.在微生物的作用下,该装置为原电池,B极是电池的负极
B.A极的电极反应式为+e-+Cl-
C.微生物相当于催化剂,促进了电子的转移
D.电池的总反应实质是对氯酚被乙酸钠还原
解析:由CH3COO-转化成CO2知,B极上发生了氧化反应,则B极为负极,
氢离子向A极迁移,A极为正极,A正确;A极的电极反应式为
+2e-+H++Cl-,B错误;微生物相当于催化剂,促进了电子的转移,C正确;对氯酚被还原,乙酸钠被氧化,D正确。
10.导学号 96656124氮元素的氢化物和氧化物在工业生产和国防建设中都有广泛应用,回答下列问题:
(1)肼可作为火箭发动机的燃料,与氧化剂N2O4反应生成N2和水蒸气。
已知:①N2(g)+2O2(g)N2O4(l)　ΔH1=-19.5 kJ·mol-1
②N2H4(l)+O2(g)N2(g)+2H2O(g)　ΔH2=-534.2 kJ·mol-1
写出肼和N2O4反应的热化学方程式:　　　　　　　　　　　　。 
(2)肼—空气燃料电池是一种碱性电池,该电池放电时,负极的反应式为　 。 
(3)科研人员开发出一种由甲醇和氧气以及强碱作电解质溶液的新型手机电池,可供手机连续使用一个月才充一次电,据此请回答以下问题:通入甲醇的是　　 (填“正”或“负”)极,写出该电池的负极反应式:　 。 
(4)ZnMnO2干电池应用广泛,电解质溶液是ZnCl2NH4Cl混合溶液。①该电池的负极材料是　　　　。电池工作时,电子流向　　　　(填“正极”或“负极”)。 
②若ZnCl2NH4Cl混合溶液中含有杂质Cu2+,会加速某电极的腐蚀,其主要原因是 
　 。 
③MnO2的生产方法之一是以石墨为电极,电解酸化的 MnSO4溶液。阳极的主要电极反应式是 
　 。 
若电解电路中通过4 mol电子,产生气体的物质的量为　　　　。 
解析:(1)肼与N2O4的反应是2N2H4+N2O43N2+4H2O(g),2×②-①得到:2N2H4(l)+N2O4(l)3N2(g)+4H2O(g)　ΔH=2ΔH2-ΔH1=
-1 048.9 kJ·mol-1。(2)肼在负极上参加反应,根据②以及环境是碱性,因此电极反应式:N2H4+4OH--4e-N2+4H2O。(3)通甲醇一极为负极,其电极反应式为:CH3OH-6e-+8OH-C+6H2O。(4)①锌是活泼金属,因此锌为负极,根据原电池的工作原理,电子从负极经外电路流向正极;②锌比铜活泼,锌把铜置换出来,锌、铜、电解质溶液构成原电池,加快反应速率;③阳极失电子化合价升高,因此阳极反应式为Mn2++2H2O-
2e-MnO2+4H+,阴极反应式为2H++2e-H2↑,因此通过4 mol e-,生成氢气物质的量为2 mol。
答案:(1)2N2H4(l)+N2O4(l)3N2(g)+4H2O(g)　ΔH=-1 048.9kJ·mol-1
(2)N2H4-4e-+4OH-N2+4H2O
(3)负　CH3OH-6e-+8OH-C+6H2O
(4)①锌　正极　②Zn与Cu2+生成Cu,Zn、Cu形成原电池加快反应速率　③Mn2+-2e-+2H2OMnO2+4H+　2 mol

11.(2017·河南郑州模拟)某实验小组同学对电化学原理进行了一系列探究活动。
(1)如图为某实验小组依据氧化还原反应: 
　 (用离子方程式表示) 
设计的原电池装置,反应前,电极质量相等,一段时间后,两电极质量相差12 g,导线中通过　　　　 mol电子。 

(2)其他条件不变,若将CuCl2溶液换为NH4Cl溶液,石墨电极反应式为　 , 
这是由于NH4Cl溶液显　　　　(填“酸性”“碱性”或“中性”),用离子方程式表示溶液显此性的原因:　　　　　　　　　　　　,用吸管吸出铁片附近溶液少许置于试管中,向其中滴加少量新制饱和氯水,写出发生反应的离子方程式:　 , 
然后滴加几滴硫氰化钾溶液,溶液变红,继续滴加过量新制饱和氯水,颜色褪去,同学们对此做了多种假设,某同学的假设是:“溶液中的+3价铁被氧化为更高的价态。”如果+3价铁被氧化为Fe,试写出该反应的离子方程式: 
　。 
(3)其他条件不变,若将盐桥换成与石墨相连成n型的弯铜导线,如图所示。

一段时间后,在甲装置铜丝附近滴加酚酞试液,现象是　　　　　,电极反应为　　　　　　　　　　;乙装置中石墨(1)为　　　　(填“正”“负”“阴”或“阳”)极,乙装置中与铜丝相连石墨(2)电极上发生的反应式为　　　　　　　　　　 　　　　　,产物常用
　  检验,反应的离子方程式为　 。 
解析:(1)设导线中通过x mol电子,则56×+64×=12。(2)其他条件不变,若将CuCl2溶液换为NH4Cl溶液,由于N水解,N+H2ONH3·
H2O+H+,所以NH4Cl溶液显酸性,石墨电极上H+得到电子,电极反应式为2H++2e-H2↑;铁电极反应式为Fe-2e-Fe2+,用吸管吸出铁片附近溶液少许置于试管中,向其中滴加少量新制饱和氯水,发生反应的离子方程式为2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-,然后滴加几滴硫氰化钾溶液,由于存在Fe3+,所以溶液变红,继续滴加过量新制饱和氯水,颜色褪去,如果原因是+3价铁被氧化为Fe,则该反应的离子方程式为2Fe3++3Cl2+
8H2O2Fe+6Cl-+16H+。(3)其他条件不变,若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n型,则甲池为原电池,铁电极反应为Fe-2e-Fe2+,铜电极反应为O2+2H2O+4e-4OH-;乙池为电解池,石墨(2)电极为阳极,电极反应为2Cl--2e-Cl2↑,石墨(1)电极为阴极,电极反应为Cu2++
2e-Cu;所以一段时间后,在甲装置铜丝附近滴加酚酞试液,溶液变红,乙装置中石墨(2)电极产物可以用湿润的淀粉碘化钾试纸检验,反应的离子方程式为Cl2+2I-2Cl-+I2,反应后试纸变蓝。
答案:(1)Fe+Cu2+Fe2++Cu　0.2
(2)2H++2e-H2↑　酸性　N+H2ONH3·H2O+H+　2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-
2Fe3++3Cl2+8H2O2Fe+6Cl-+16H+
(3)溶液变红　O2+2H2O+4e-4OH-　阴　2Cl--2e-Cl2↑　湿润的淀粉碘化钾试纸　Cl2+2I-2Cl-+I2
【教师备用】 (2017·河南南阳月考)我国科学家在天然气脱硫研究方面取得了新进展,利用如图装置可发生反应H2S+O2H2O2+S。已知甲池中发生的反应为

下列说法正确的是(　D　)
A.该装置中电能转化为光能
B.H+从甲池移向乙池
C.甲池中碳棒上发生的电极反应为AQ+2H+-2e-H2AQ
D.乙池溶液中发生的反应为H2S+3I-+S↓+2H+
解析:该装置是原电池装置,根据图中信息知道能将光能转化为电能,故A错误;原电池中阳离子移向正极,根据电子流向可知,甲池中碳棒是正极,所以氢离子从乙池移向甲池,故B错误;甲池中碳棒是正极,该电极上发生得电子的还原反应,即AQ+2H++2e-H2AQ,故C错误;
在乙池中,硫化氢失电子生成硫单质,得电子生成I-,发生的反应为H2S+3I-+S↓+2H+,故D正确。