2017届高考化学一轮复习 第六章 化学反应与能量 第2节 原电池 化学电源课下限时集训

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1、 原电池 化学电源 (限时：45分钟) 一、选择题 1．如图为某原电池的结构示意图，下列说法中不正确的是(　　) A．原电池工作时的总反应为Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，该反应一定为放热反应 B．原电池工作时，Zn电极流出电子，发生氧化反应 C．原电池工作时，铜电极上发生氧化反应，CuSO4溶液蓝色变深 D．如果将Cu电极改为Fe电极，Zn电极依然作负极 2. 依据氧化还原反应：2Ag＋(aq)＋Cu(s)===Cu2＋(aq)＋2Ag(s)设计的原电池如图所示。下列有关说法中错误的是(　　) A．电解质溶液Y是CuSO4溶液 B．电极X的材料是Cu C

2、．银电极为电池的正极，其电极反应为Ag＋＋e－===Ag D．外电路中的电子是从X电极流向Ag电极 3．氢氧燃料电池的突出优点是把化学能直接转变为电能，而不经过热能这一中间形式，已用于宇宙飞船及潜艇中，其电极反应为：负极：2H2＋4OH－－4e－===4H2O； 正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。所产生的水还可作为饮用水，今欲得常温下1 L水，则电池内电子转移的物质的量约为(　　) A．8.9×10－3 mol　　　　　　　B．4.5×10－2 mol C．1.1×102 mol D．5.6×10 mol 4．根据如图，下列判断中正确的是(　

3、　) A．烧杯a中的溶液pH降低 B．烧杯b中发生氧化反应 C．烧杯a中发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑ D．烧杯b中发生的反应为2Cl－－2e－===Cl2↑ 5．研究人员最近发明了一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电，在海水中电池总反应可表示为5MnO2＋2Ag＋2NaCl===Na2Mn5O10＋2AgCl。下列“水”电池在海水中放电时的有关说法正确的是(　　) A．正极反应式：Ag＋Cl－－e－===AgCl B．每生成1 mol Na2Mn5O10 转移2 mol电子 C．Na＋不断向“水”电池的负极移动 D．AgCl是还原产物

4、 6. 如图是铅蓄电池充、放电时的工作示意图，已知放电时电池反应为PbO2＋Pb＋4H＋＋2SO===2PbSO4＋2H2O。下列有关说法正确的是(　　) A．K与N连接时，能量由电能转化为化学能 B．K与N连接时，H＋向负极区迁移 C．K与M连接时，所用电源的a极为负极 D．K与M连接时，阳极附近的pH逐渐增大 7．利用反应6NO2＋8NH3===7N2＋12H2O构成电池的方法，既能实现有效消除氮氧化物的排放，减轻环境污染，又能充分利用化学能，装置如图所示，下列说法不正确的是(　　) A．电流从右侧电极经过负载后流向左侧电极 B．为使电池持续放电，离子交换膜需选用阴

5、离子交换膜 C．电极A极反应式为2NH3－6e－===N2＋6H＋ D．当有4.48 L NO2(标准状况)被处理时，转移电子为 0.8 mol 8．液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小等优点。一种以液态肼(N2H4)为燃料的电池装置如图所示，该电池用空气中的氧气作为氧化剂，KOH溶液作为电解质溶液。下列关于该电池的叙述正确的是(　　) A．b电极上发生氧化反应 B．a电极反应式：N2H4＋4OH－－4e－===N2↑＋4H2O C．放电时，电流从a电极经过负载流向b电极 D．其中的离子交换膜需选用阳离子交换膜 9．CO无色无味有毒，世界各国每年均有不少人因CO中毒而失

6、去生命。一种CO分析仪的工作原理如图所示，该装置中电解质为氧化钇­氧化钠，其中O2－可以在固体介质 NASICON 中自由移动。下列说法中错误的是(　　) A．负极的电极反应式为CO＋O2－－2e－===CO2 B．工作时电极b作正极，O2－由电极a向电极b移动 C．工作时电子由电极a通过传感器流向电极b D．传感器中通过的电流越大，尾气中CO的含量越高 10．市场上经常见到的标记为Li­ion的电池称为“锂离子电池”。它的负极材料是金属锂和碳的复合材料(碳作为金属锂的载体)，电解质为一种能传导Li＋的高分子材料。这种锂离子电池的电池反应式为 Li＋2Li0.35NiO2 2L

7、i0.85NiO2 下列说法不正确的是(　　) A．放电时，负极的电极反应式：Li－e－===Li＋ B．充电时，Li0.85NiO2既发生氧化反应又发生还原反应 C．该电池不能用水溶液作为电解质 D．放电过程中Li＋向负极移动 二、非选择题 11．某研究性学习小组根据反应2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4===2MnSO4＋5Fe2(SO4)3＋K2SO4＋8H2O设计如下原电池，其中甲、乙两烧杯中各物质的物质的量浓度均为1 mol·L－1，溶液的体积均为200 mL，盐桥中装有饱和K2SO4溶液。 回答下列问题： (1)此原电池的正极是石墨________(

8、填“a”或“b”)，发生________反应。 (2)电池工作时，盐桥中的SO移向________(填“甲”或“乙”)烧杯。 (3)两烧杯中的电极反应式分别为甲_______________________________________； 乙________________________________________________________________________。 (4)若不考虑溶液的体积变化，MnSO4浓度变为1.5 mol·L－1，则反应中转移的电子为________mol。 12．(2014·海南高考)锂锰电池的体积小、性能优良，是常用的一次电池。该电池

9、反应原理如图所示，其中电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li＋通过电解质迁移入MnO2晶格中，生成LiMnO2。回答下列问题： (1)外电路的电流方向是由________极流向________极。(填字母) (2)电池正极反应式为__________________________________________。 (3)是否可用水代替电池中的混合有机溶剂？________(填“是”或“否”)，原因是________________________________________________________________________。 (4)MnO2可与KOH和KCl

10、O3在高温下反应，生成K2MnO4，反应的化学方程式为________________________________________________________________________。 K2MnO4在酸性溶液中歧化，生成KMnO4和MnO2的物质的量之比为__________。 13．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CuC

11、l2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FeO，试写出该反应的离子方程式_

12、____________。 (3)如图其他条件不变，若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n型，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________________，电极反应式为______________；乙装置中石墨(1)为________极(填“正”、“负”、“阴”或“阳”)，乙装置中与铜丝相连石墨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________________。 参

13、考答案与详解 1.解析：选C　由图可知：原电池总反应式为Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，自发进行且放热的反应才能设计成原电池，A正确；Zn比Cu活泼，故作负极，失电子发生氧化反应，B正确、C不正确；Fe不如Zn活泼，故Zn电极依然作负极，D正确。 2.解析：选A　由电极反应可知，电解质溶液应为AgNO3溶液。 3.解析：选C　正负极反应合并得：2H2＋O2===2H2O，若转移4 mol电子，则生成2 mol H2O，欲生成1 L水即 mol，转移电子为×2 mol≈1.1×102 mol。 4.解析：选B　Zn比Fe活泼，所以Zn作负极，发生氧化反应，电极反应式为Zn－2e－==

14、= Zn2＋；Fe作正极，O2在该电极上发生还原反应，电极反应式为2H2O＋O2＋4e－===4OH－，反应后溶液pH升高。 5.解析：选B　电池的正极得电子，A错误；阳离子向正极移动，C错误；Ag化合价升高形成AgCl，AgCl是氧化产物，D错误。 6.解析：选C　A项错误，K与N相接时，是原电池，由化学能转化为电能；B项错误，由于形成原电池时正极消耗H＋，所以H＋向正极移动；C项正确，充电时，二氧化铅作为原电池的正极连接到电源的正极，所以b是正极，a是负极；D项错误，a极生成二氧化铅和 H＋，pH减小。 7.解析：选C　电极反应式为：负极：8NH3－24e－＋24OH－===4N

15、2＋24H2O，正极：6NO2＋24e－＋12H2O===3N2＋24OH－，因为为碱性介质，所以应选用阴离子交换膜；C项，应生成H2O，错误；D项，根据正极反应式转移电子为 ×24＝0.8 mol。 8.解析：选B　A项，b电极上发生还原反应，错误；C项，放电时，电子从a电极经过负载流向b电极，错误；D项，其中的离子交换膜需选用阴离子交换膜，错误。 9.解析：选B　根据题意可知，a电极为负极，电极反应式为CO＋O2－－2e－===CO2，b电极为正极，电极反应式为 O2＋4e－===2O2－，总反应为2CO＋O2===2CO2。工作时电子由电极a通过传感器流向电极b，O2－由电极b向电极

16、a移动。传感器中通过的电流越大，说明单位时间内通过的电子越多，尾气中CO的含量越高。 10.解析：选D　A项，Li从0价升至正价，失去电子，作负极，正确；B项，反应逆向进行时，反应物只有一种，故化合价既有升，又有降，所以既发生氧化反应又发生还原反应，正确；C项，由于Li可以与水反应，故该电池的电解质应为非水材料，正确；D项，原电池中阳离子应迁移至正极，错误。 11.解析：(1)根据题目提供的总反应方程式可知，KMnO4作氧化剂，发生还原反应，故石墨a是正极。(2)电池工作时，SO向负极移动，即向乙烧杯移动。(3)甲烧杯中的电极反应式为MnO＋5e－＋8H＋===Mn2＋＋4H2O；乙烧杯中

17、的电极反应式为5Fe2＋－5e－===5Fe3＋。(4)溶液中的MnSO4浓度由1 mol·L－1变为1.5 mol·L－1，由于溶液的体积未变，则反应过程中生成的MnSO4的物质的量为0.5 mol·L－1×0.2 L＝0.1 mol，转移的电子为0.1 mol×5＝0.5 mol。 答案：(1)a　还原　(2)乙　(3)MnO＋5e－＋8H＋===Mn2＋＋4H2O　5Fe2＋－5e－===5Fe3＋　(4)0.5 12.解析：(1)结合所给装置图以及原电池反应原理，可知Li作负极材料，MnO2作正极材料，所以电子流向是从a→b，那么电流方向则是b→a。(2)根据题目中的信息“电解质

18、LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li＋ 通过电解质迁移入MnO2晶格中，生成 LiMnO2”，所以正极的电极反应式MnO2＋e－＋Li＋===LiMnO2。(3)因为负极的电极材料Li是活泼的金属，能够与水发生反应，故不能用水代替电池中的混合有机溶剂。(4)由题目中的信息“MnO2可与KOH和KClO3在高温条件下反应，生成K2MnO4”，可知该反应属于氧化还原反应，Mn元素化合价升高(M→M )，则Cl元素的化合价降低(C→C)，所以化学方程式为3MnO2＋KClO3＋6KOH3K2MnO4＋KCl＋3H2O；根据“K2MnO4在酸性溶液中发生歧化反应，生成KMnO4(K2O4→K O4)和

19、MnO2(K2O4→O2)”，由电子得失守恒可知，生成的KMnO4和MnO2的物质的量之比为 2∶1。 答案：(1)b　a　(2)MnO2＋e－＋Li＋===LiMnO2 (3)否　电极Li是活泼金属，能与水反应 (4)3MnO2＋KClO3＋6KOH3K2MnO4＋KCl＋3H2O　2∶1 13.解析：(1)设导线中通过的电子的物质的量为x，则负极减少28 g·mol－1·x，正极增重32 g·mol－1·x,28x＋32x＝12，x＝0.2 mol。(2)NH4Cl水解溶液显酸性，正极上H＋得电子，负极上Fe失电子生成Fe2＋。Cl2将Fe2＋氧化为 Fe3＋，Cl2过量时，发生的

20、反应为：2Fe3＋＋3Cl2＋8H2O===2FeO＋6Cl－＋16H＋。(3)将盐桥改为铜丝和石墨后甲装置成为原电池，乙装置成为电解池。甲中Fe为负极，Cu为正极，正极电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，滴加酚酞后变红色。乙中石墨(1)为阴极，与铜丝相连的电极为阳极，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，Cl2可用湿润的淀粉­KI 试纸检验。 答案：(1)Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu　0.2 (2)2H＋＋2e－===H2↑　酸性 NH＋H2ONH3·H2O＋H＋ 2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－ 2Fe3＋＋3Cl2＋8H2O===2FeO＋6Cl－＋16H＋ (3)溶液变红　O2＋2H2O＋4e－===4OH－　阴 2Cl－－2e－===Cl2↑　湿润淀粉­KI试纸 Cl2＋2I－===2Cl－＋I2 8