走向高考高考化学一轮总复习 91原电池 化学电源 新人教版必修部分.docx
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走向高考高考化学一轮总复习91原电池化学电源新人教版必修部分
9-1原电池 化学电源
一、选择题
1.原电池电极的“正”与“负”不仅与电极材料的性质有关,也与电解质溶液有关。
下列说法中正确的是( )
A.由Fe、Cu和FeCl3溶液组成的原电池中,负极反应式为:
Cu-2e-===Cu2+
B.由Al、Cu和稀硫酸组成的原电池中,负极反应式为:
Cu-2e-===Cu2+
C.由Al、Mg和NaOH溶液组成的原电池中,负极反应式为:
Al+4OH--3e-===AlO
+2H2O
D.由Al、Cu和浓HNO3溶液组成的原电池中,负极反应式为:
Al-3e-===Al3+
解析:
前两项都按常规,应该是活泼金属作负极;C项中Al能与NaOH溶液反应,作负极,D项中Al在浓HNO3中钝化,而构不成原电池。
答案:
C
2.如下图所示,铜片、锌片和石墨棒用导线连接后插入番茄里,电流计中有电流通过,则下列说法正确的是( )
A.锌片是负极
B.两个铜片上都发生氧化反应
C.石墨是阴极
D.两个番茄都形成原电池
解析:
由于蕃茄汁显酸性,Zn和Cu的活泼性不同,且Zn能与H+反应,因此左侧为原电池,右侧为电解池。
在左侧,Zn作负极,Cu作正极,在右侧C作阳极,Cu作阴极,故A正确。
答案:
A
3.世博会中国馆、主题馆等建筑所使用的光伏电池,总功率达4兆瓦,是历届世博会之最。
下列有关叙述正确的是( )
A.光伏电池是将太阳能转变为电能
B.光伏电池是将化学能转变为电能
C.电流从a流向b
D.图中N型半导体为正极,P型半导体为负极
解析:
根据图示,光伏电池是将太阳能直接转变为电能的装置,A正确,B错误。
外电路中,电流从b流向a,C错误。
由于电流从P型半导体流出,因而P型半导体为正极,D错误。
答案:
A
4.根据下图,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)
解析:
第一图中Cd:
Cd(s)-2e-===Cd2+(aq),Co:
Co2+(aq)+2e-===Co(s),故B正确;第二图中Co:
Co(s)-2e-===Co2+(aq),Ag:
2Ag+(aq)+2e-===2Ag(s),故C、D正确,A错。
答案:
A
5.(2012·百校联盟调研卷)已知氧化性:
Au3+>Ag+>Cu2+>Pb2+>Cr3+>Zn2+>Ti2+。
现有如图所示的电化学装置,下列叙述中正确的是( )
A.若X为Ti,则Y极的电极反应式可能是Zn-2e-===Zn2+
B.若X为Cr,则Y可以选Zn或Ti
C.若Y为Cu,则X极的电极反应式可能是Cr-3e-===Cr3+
D.若Y为Pb,则Xn+(aq)中阴离子数会减少
解析:
Y为正极,不可能失电子,A项错误;由氧化性顺序可知,还原性:
Au 答案: C 6.(2011·汕头模拟)镁及其化合物一般无毒(或低毒)、无污染,且镁原电池放电时电压高而平稳,使镁原电池越来越成为人们研制绿色原电池的关注焦点。 其中一种镁原电池的反应为xMg+Mo3S4 MgxMo3S4;在镁原电池放电时,下列说法错误的是( ) A.Mg2+向正极迁移 B.正极反应为: Mo3S4+2xe-===Mo3S C.Mo3S4发生氧化反应 D.负极反应为: xMg-2xe-===xMg2+ 解析: 正极反应为Mo3S4+2xe-===Mo3S ,发生还原反应,负极反应为xMg-2xe-===xMg2+,负极产生的Mg2+移向正极参加反应,C选项错误。 答案: C 7.(2012·大纲全国理综)①②③④四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池。 ①②相连时,外电路电流从②流向①: ①③相连时,③为正极: ②④相连时,②上有气泡逸出: ③④相连时,③的质量减少,据此判断这四种金属活动性由大到小的顺序是( ) A.①③②④B.①③④② C.③④②①D.③①②④ 解析: 由原电池原理判断金属活动性,外电路电流从②流向①,②为正极,金属活动性①>②;①③相连,③为正极,金属活动性①>③;②④相连,②上有气泡(H2)逸出,②为正极,金属活动性④>②,③④相连,③质量减少,则金属活动性③>④,即金属活动性顺序为①>③>④>②,B正确。 答案: B 8.(2012·山东莱芜期末)锂钒氧化物电池的能量密度远远超过其他材料电池,电池总反应式为V2O5+xLi===LixV2O5,下列说法不正确的是( ) A.向外供电时,锂离子向负极移动 B.负极上反应的物质是锂,正极上反应的物质是V2O5 C.正极的电极反应为: V2O5+xe-+xLi+===LixV2O5 D.负极的电极反应为: xLi-xe-===xLi+ 解析: 该电池的负极为锂,反应式为xLi-xe-===xLi+,产生的Li+移向正极,A项错误,D项正确;Li被氧化,则V2O5必定被还原,即在正极反应,反应式为V2O5+xe-+xLi+===LixV2O5,B、C均正确。 答案: A 9.(2012·北京理综)人工光合作用能够借助太阳能,用CO2和H2O制备化学原料。 下图是通过人工光合作用制备HCOOH的原理示意图,下列说法不正确的是( ) A.该过程是将太阳能转化为化学能的过程 B.催化剂a表面发生氧化反应,有O2产生 C.催化剂a附近酸性减弱,催化剂b附近酸性增强 D.催化剂b表面的反应是CO2+2H++2e-===HCOOH 解析: 首先标化合价,看价变化, O2―→H OOH,CO2中C的化合价降低,得电子,由图示装置中电子转移的方向可知催化剂a表面发生失电子的反应,催化b表面发生得电子的反应,所以在催化剂b表面发生的电极反应为CO2+2H++2e-===HCOOH;在a表面H2O失电子生成O2,电极反应为2H2O-4e-===4H++O2↑,由电极反应式可知a极附近酸性增强,b极附近酸性减弱,C错误。 答案: C 10.(2012·合肥市高三第一次质检)一种新型燃料电池,一极通入空气,另一极通入丁烷气体;电解质是掺杂氧化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体,在熔融状态下能传导O2-。 下列对该燃料电池说法正确的是( ) A.在熔融电解质是,O2-由负极移向正极 B.通入空气的一极是正极,电极反应为O2+2H2O+4e-===4OH- C.通入丁烷的一极是负极,电极反应为C4H10+26e-+13O2-===4CO2+5H2O D.在电池反应中,每消耗1mol氧气,理论上能生成标准状况下CO2气体 L 解析: 本题以丁烷燃料电池为载体综合考查了原电池原理涉及的有关“电子流向、电极反应式、总反应式”等内容。 难度中等。 因正极上富集电子,根据电性关系,O2-不可能移向正极,A项错;通入O2的一极为正极,其正极反应式为O2+4e-===2O2-,B项错;通入丁烷的一极应为负极,电极反应为C4H10-26e-+13O2-===4CO2+5H2O,C项错误;根据2C4H10+13O2―→8CO2+10H2O可知消耗1mol氧气,理论上能生成标准状况下CO2气体的体积为 L,D项正确。 答案: D 11.(2011·威海质检)高铁电池是一种新型可充电电池,与普通高能电池相比,该电池能长时间保持稳定的放电电压。 高铁电池的总反应为: 3Zn+2K2FeO4+8H2O 3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH。 下列叙述不正确的是( ) A.放电时锌作负极 B.充电时氢氧化铁被氧化 C.放电时溶液的碱性增强 D.充电时转移3mole-,有2molFeO 被还原 解析: 由电池反应知,Zn从0价变为+2价,失去电子,Zn作原电池的负极,A项正确;充电时,Fe(OH)3中的+3价的铁被氧化为K2FeO4中的+6价的铁,B项正确;放电时,生成OH-,对应的溶液碱性增强,C项正确;放电时,此反应转移6mole-,对应有2molFeO 被还原,D项错误。 答案: D 12.(2011·福建)研究人员研制出一种锂水电池,可作为鱼雷和潜艇的储备电源。 该电池以金属锂和钢板为电极材料,以LiOH为电解质,使用时加入水即可放电。 关于该电池的下列说法不正确的是( ) A.水既是氧化剂又是溶剂 B.放电时正极上有氢气生成 C.放电时OH-向正极移动 D.总反应为: 2Li+2H2O===2LiOH+H2↑ 解析: C项是错误的,因为原电池放电时OH-是向负极移动的。 这种电池名称叫锂水电池,可推测其总反应为: 2Li+2H2O===2LiOH+H2↑。 再写出其电极反应如下: (-)2Li-2e-===2Li+ (+)2H2O+2e-===2OH-+H2↑ 结合选项分析A、B、D项都是正确的。 答案: C 13.(2012·哈尔滨市第二中学高三年级期末考试)用两根铂丝作电极插入KOH溶液中,再分别向两极通入甲烷气体和氧气,可形成燃料电池,下列说法错误的是( ) A.通甲烷的一极为负极,通氧气的一极为正极 B.放电时通入氧气的一极附近溶液的pH升高 C.放电一段时间后,K+的物质的量不变 D.通甲烷的电极反应式是CH4+8OH--8e-===CO2+6H2O 解析: 本题考查电化学。 难度中等。 涉及的电池反应: CH4+2O2===CO2+2H2O,CO2+2KOH===K2CO3+H2O,从化合价角度分析,碳从-4价升到+4价,失去电子,故通CH4的一极为负极,氧从0价降至-2价,得到电子,故通O2的一极为正极,A项正确;通入O2的一极发生得电子反应,即O2+4e-+2H2O===4OH-,生成OH-,故pH升高,B项正确,K+在整个反应过程中没有参与反应,故其物质的量不变,C项正确;在碱性溶液中不可能生成CO2,应生成CO ,D项错。 答案: D 14.(2011·全国新课标)铁镍蓄电池又称爱迪生电池,放电时的总反应为: Fe+Ni2O3+3H2O===Fe(OH)2+2Ni(OH)2。 下列有关该电池的说法不正确的是( ) A.电池的电解液为碱性溶液,正极为Ni2O3、负极为Fe B.电池放电时,负极反应为Fe+2OH--2e-===Fe(OH)2 C.电池充电过程中,阴极附近溶液的pH降低 D.电池充电时,阳极反应为2Ni(OH)2+2OH--2e-===Ni2O3+3H2O 解析: 由放电时的反应可以得出铁作还原剂失去电子,Ni2O3作氧化剂得到电子,因此选项A、B均正确;充电可以看做是放电的逆过程,即阴极为原来的负极,因为电池放电时,负极反应为: Fe+2OH--2e-===Fe(OH)2,所以电池充电过程中阴极反应为Fe(OH)2+2e-===Fe+2OH-,因此电池充电过程中,阴极附近溶液的pH会升高,选项C不正确;同理分析选项D正确。 答案: C 15.有4种燃料电池: A.固体氧化物燃料电池,B.碱性氢氧燃料电池,C.质子交换膜燃料电池,D.熔融盐燃料电池。 下面是工作原理示意图,其中正极反应的产物为水的是( ) 解析: 燃料电池通入燃料的电极为负极,通入氧气或空气的电极为正极。 正极反应 负极反应 A O2+4e-===2O2- 2H2-4e-+2O2-===2H2O B O2+4e-+2H2O=== 4OH- 2H2-4e-+4OH-=== 4H2O C O2+4e-+4H+=== 2H2O 2H2-4e-===4H+ D O2+4e-+2CO2=== 2CO 2H2-4e-+2CO === 2H2O+2CO2↑ 或CO-2e-+CO === 2CO2↑ 答案: C 二、非选择题 16.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 17. (1)氢氧燃料电池汽车作为上海世博园中的交通工具之一,下列有关说法不正确的是________。 A.太阳光催化分解水制氢气比电解水制氢气更为科学 B.氢氧燃料电池作为汽车动力更能保护环境 C.以稀H2SO4、KOH为介质的氢氧燃料电池的负极电极反应式相同 D.以稀H2SO4、KOH为介质的氢氧燃料电池的总反应式相同 (2)纯电动车采用了高效耐用的一种新型可充电电池,该电池的总反应式为: 3Zn+2K2FeO4+8H2O 3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH。 ①该电池放电时负极反应式为___________________________。 ②放电时每转移3mol电子,正极有________molK2FeO4被还原。 (3)锰酸锂离子电池在混合动力车等大型蓄电池应用领域占据主导地位。 电池反应式为: Li1-xMnO4+Lix LiMnO4,下列有关说法不正确的是________。 A.放电时电池的正极反应式为: Li1-xMnO4+xLi++xe-===LiMnO4 B.放电过程中,石墨没有得失电子 C.该电池也能在KOH溶液的环境中正常工作 D.充电时电池上标有“-”的电极应与外接电源的负极相连 解析: (1)选项A,电解获得H2消耗较多的能量,而在催化剂作用下利用太阳能来分解H2O获得H2更为科学,选项B,氢氧燃料电池中生成物为H2O,对环境无污染,选项C,以稀H2SO4为介质的电池负极反应式为: H2-2e-===2H+,以KOH为介质的电池负极反应式为H2+2OH--2e-===2H2O。 选项D,氢氧燃料电池的总反应式均为: 2H2+O2===2H2O。 (2)①放电时,在碱性条件下,负极反应式为: Zn-2e-+2OH-===Zn(OH)2。 ②根据电池总反应式可知,2molK2FeO4被还原时有6mol电子转移,所以放电时每转移3mol电子,有1molK2FeO4被还原。 (3)选项A,根据总反应式可知Li失去电子,电池负极反应式为: xLi-xe-===xLi+,由总反应式减去负极反应式可得放电时的正极反应式为Li1-xMnO4+xLi+xe-===LiMnO4。 选项B,根据总反应式可判断石墨没有得失电子。 选项C,Li能与KOH溶液中的H2O反应,导致电池无法正常工作。 选项D,充电过程是放电的逆向过程,外界电源的负极提供的电子使原电池负极获得电子发生还原反应,所以标有“-”的电极应与外接电源的负极相连。 答案: (1)C (2)①Zn-2e-+2OH-===Zn(OH)2 ②1 (3)C 18.某兴趣小组同学利用氧化还原反应: 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1mol·L-1,盐桥中装有饱和K2SO4溶液。 回答下列问题: (1)发生氧化反应的烧杯是________(填“甲”或“乙”)。 (2)外电路的电流方向为: 从________到________。 (填“a”或“b”) (3)电池工作时,盐桥中的SO 移向________(填“甲”或“乙”)烧杯。 (4)甲烧杯中发生的电极反应为________。 解析: 根据氧化还原反应可知: 甲烧杯中石墨作正极,发生还原反应,电极反应为: MnO +8H++5e-===Mn2++4H2O;乙烧杯中石墨作负极,发生氧化反应,电极反应为Fe2+-e-===Fe3+,外电路电流方向从正极流向负极,即从a到b。 电池工作时,盐桥中的阴离子移向负极,阳离子移向正极,即SO 移向乙烧杯。 答案: (1)乙 (2)a b (3)乙 (4)MnO +8H++5e-===Mn2++4H2O 19.(2011·江苏化学)Ag2O2是银锌碱性电池的正极活性物质,可通过下列方法制备: 在KOH溶液中加入适量AgNO3溶液,生成Ag2O沉淀,保持反应温度为80℃,边搅拌边将一定量K2S2O8溶液缓慢加到上述混合物中,反应完全后,过滤、洗涤、真空干燥得固体样品。 反应方程式为 2AgNO3+4KOH+K2S2O8 Ag2O2↓+2KNO3+2K2SO4+2H2O 回答下列问题: (1)上述制备过程中,检验洗涤是否完全的方法是________。 (2)银锌碱性电池的电解质溶液为KOH溶液,电池放电时正极的Ag2O2转化为Ag,负极的Zn转化为K2Zn(OH)4,写出该电池反应方程式: ________________________________________。 (3)准确称取上述制备的样品(设仅含Ag2O2和Ag2O)2.588g,在一定的条件下完全分解为Ag和O2,得到224.0mLO2(标准状况下)。 计算样品中Ag2O2的质量分数(计算结果精确到小数点后两位)。 解析: (1)考查实验基本操作,检查沉淀是否洗净的方法是取最后一滴洗涤液,滴加几滴Ba(NO3)2溶液,若有白色沉淀则证明未洗净。 也可以滴加酚酞,检验OH-存在。 还可以做焰色反应等。 (2)该电池正负极主要反应物、产物已知,再结合原子守恒可写出总电池反应式: Ag2O2+2Zn+4KOH+2H2O===2Ag+2K2Zn(OH)4 (3)n(O2)= =0.01mol n(Ag)= =0.021mol 设Ag2O2、Ag2O的物质的量分别为x、y,则有 x=0.0095mol y=0.001mol 因此Ag2O2质量分数w(Ag2O2)= ≈0.91 答案: (1)取少许最后一次洗涤滤液,滴入1~2滴Ba(NO3)2溶液,若不出现白色浑浊,表示已洗涤完全(或取少许最后一次洗涤滤液,滴入1~2滴酚酞溶液,若溶液不显红色,表示已洗涤完全) (2)Ag2O2+2Zn+4KOH+2H2O===2K2Zn(OH)4+2Ag (3)n(O2)= =1.000×10-2mol 设样品中Ag2O2的物质的量为x,Ag2O的物质的量为y248g·mol-1×x+232g·mol-1×y=2.588g x+ y=1.000×10-2mol x=9.500×10-3mol y=1.000×10-3mol w(Ag2O2)= = =0.91
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