届高考化学一轮复习 27原电池 化学电源练习文档格式.docx

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【解析】　根据电极反应可知，用盐桥连接时，锌做原电池的负极，发生反应：

Zn－2e－===Zn2＋，锌半电池的电解质溶液含Zn2＋，如ZnSO4等；

铁做原电池的正极，发生反应：

Fe2＋＋2e－===Fe，铁半电池的电解质溶液含Fe2＋，如FeSO4。

【答案】　

（1）锌铁原电池装置如图所示

（2）Zn－2e－===Zn2＋　Fe2＋＋2e－===Fe

B组　高考题组

4．（2013·

江苏高考）MgH2O2电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。

该电池以海水为电解质溶液，示意图如下图。

该电池工作时，下列说法正确的是（　　）

A．Mg电极是该电池的正极

B．H2O2在石墨电极上发生氧化反应

C．石墨电极附近溶液的pH增大

D．溶液中Cl－向正极移动

【解析】　结合电池示意图及原电池原理进行分析。

该原电池中，石墨电极为惰性电极，只能作正极，而Mg电极为活性电极，作负极，A错。

Mg电极本身发生氧化反应，H2O2在石墨电极上应发生还原反应，B错。

石墨电极上发生的反应为H2O2＋2e－===2OH－，由于生成OH－，电极附近溶液c（OH－）增大，溶液的pH增大，C对。

原电池电解质溶液中阴离子Cl－向负极移动，D错。

5．（2013·

海南高考）MgAgCl电池是一种能被海水激活的一次性贮备电池，电池反应方程式为：

2AgCl＋Mg===Mg2＋＋2Ag＋2Cl－。

有关该电池的说法正确的是（　　）

A．Mg为电池的正极

B．负极反应为AgCl＋e－===Ag＋Cl－

C．不能被KCl溶液激活

D．可用于海上应急照明供电

【解析】　根据氧化还原判断，Mg为还原剂是负极、失电子，所以A、B都错，C是指电解质溶液可用KCl溶液代替。

【答案】　D

6．（2012·

四川高考）一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为：

CH3CH2OH－4e－＋H2O===

CH3COOH＋4H＋。

下列有关说法正确的是（　　）

A．检测时，电解质溶液中的H＋向负极移动

B．若有0.4mol电子转移，则在标准状况下消耗4.48L氧气

C．电池反应的化学方程式为：

CH3CH2OH＋O2===CH3COOH＋H2O

D．正极上发生的反应为：

O2＋4e－＋2H2O===4OH－

【解析】　在原电池中，阳离子要往正极移动，故A错；

因电解质溶液为酸性的，不可能存在OH－，故正极的反应式为：

O2＋4H＋＋4e－===2H2O，转移4mol电子时消耗1molO2，则转移0.4mol电子时消耗2.24LO2，故B、D错；

电池反应式即正负极反应式的和，将两极的反应式相加可知C正确。

课后限时自测（二十七）

（时间：

45分钟　满分：

100分）

一、选择题（每小题5分，共50分）

1．下列有关原电池的叙述中错误的是（　　）

A．原电池是将化学能转化为电能的装置

B．用导线连接的两种不同金属同时插入液体中，能形成原电池

C．在原电池中，电子流出的一极是负极，发生氧化反应

D．在原电池放电时，电解质溶液中的阳离子向正极移动

【解析】　B选项，液体不一定导电、也不一定能形成自发进行的氧化还原反应，错误。

【答案】　B

2.

实验发现，在FeCl3酸性溶液中加入少量锌粉后，Fe3＋立即被还原成Fe2＋。

某化学兴趣小组根据该实验事实设计了如图所示的原电池装置。

下列有关说法中正确的是（　　）

A．该原电池的正极反应是Zn－2e－===Zn2＋

B．Pt电极表面生成大量气泡

C．生成的Fe2＋通过盐桥可以和锌直接反应生成Fe

D．左烧杯中溶液的红色逐渐褪去

【解析】　正极发生还原反应，2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋，故A、B项错误，D项正确；

盐桥中的阴离子移向负极区，Fe2＋不能通过盐桥，C项错误。

3.

某原电池装置如图所示。

下列有关叙述中，正确的是（　　）

A．Fe作正极，发生氧化反应

B．负极反应：

2H＋＋2e－===H2↑

C．工作一段时间后，两烧杯中溶液pH均不变

D．工作一段时间后，NaCl溶液中c（Cl－）增大

【解析】　A项，Fe作负极，发生氧化反应，不正确；

B项，负极反应为：

Fe－2e－===Fe2＋，故不正确；

C项，因为正极反应为：

2H＋＋2e－===H2↑，故右侧烧杯中溶液的pH增大，不正确；

D项，因为在原电池中阴离子向负极移动，故NaCl溶液中c（Cl－）增大，正确。

4.

镁过氧化氢燃料电池具有能量高、安全方便等优点，其总反应为Mg＋H2O2＋H2SO4===MgSO4＋2H2O，结构示意图如右图所示。

下列关于该电池的叙述正确的是（　　）

A．电池内部可以使用MnO2作填料

B．电池工作时，H＋向Mg电极移动

C．电池工作时，正极的电极反应式为Mg－2e－===Mg2＋

D．电池工作时，电解质溶液的pH将不断变大

【解析】　MnO2可催化H2O2分解，A项错误；

电解质溶液中的阳离子向正极移动，镁作为负极，B项错误；

此反应式为负极反应，C项错误；

硫酸参与正极反应，则电解质溶液的酸性减弱，pH增大，D项正确。

5．下列叙述正确的是（　　）

　图1　　　　　图2　　　　图3

A．如图1所示，若铜中含有杂质银，可形成原电池，且铜作负极

B．如图2所示当有0.1mol电子转移时，有0.1molCu2O生成

C．基于绿色化学理念设计的制取Cu2O的电解池示意图如图2所示，铜电极发生还原反应

D．若图3所示的装置中发生Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋的反应，则X极是负极，Y极的材料名称可以是铜

【解析】　A项，铜可与Fe3＋发生反应Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋，铜被氧化，发生失电子反应，若含有不活泼金属银，则可形成原电池，铜作负极，加快反应速率，正确；

B项，若有0.1mol电子转移时，有0.05molCu2O生成，错误；

C项，铜电极应发生失电子氧化反应，错误；

D项，X极应为铜，Y极不能为铜，错误。

【答案】　A

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。

A．K与N相接时，能量由电能转化为化学能

B．K与N相接时，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相接时，电子流向为Pb→a→b→PbO2→Pb

【解析】　K与N相接时，实际上是铅蓄电池的工作过程，能量由化学能转化为电能，负极发生失电子氧化反应，阳离子移向正极，A、B项错误；

K与M连接时，实际上为电池的充电过程，电池正极与外接电源正极相接，电池负极必须与外接电源负极相接，Pb电极为负极，故电源a极为负极，C项正确；

在原电池内部或电解池内部的电解质溶液中，只有阴、阳离子的定向移动，没有电子的流动，D项错误。

7．某新型碱性可充电电池能长时间保持稳定的放电电压。

该电池的总反应为3Zn＋2K2FeO4＋8H2O

3Zn（OH）2＋2Fe（OH）3＋4KOH，以下说法错误的是（　　）

A．电池放电是将化学能转化成电能的过程

B．放电时正极反应为FeO

＋4H2O＋3e－===Fe（OH）3＋5OH－

C．充电时电池的负极接外电源的正极

D．充电时电解质溶液中的阴离子向阳极定向移动

【解析】　由电池的总反应可知放电时的负极反应为Zn＋2OH－－2e－===Zn（OH）2，正极反应为FeO

＋4H2O＋3e－===Fe（OH）3＋5OH－，B正确。

充电时原电池的负极应接外电源负极，C错误。

充电是电解的过程，电解质溶液中的阴离子移向阳极，D正确。

8．（2014·

浙江省部分重点中学高三联考）高效能电池的研发制约电动汽车的推广。

有一种新型的燃料电池，它以多孔镍板为电极插入KOH溶液中，然后分别向两极通入乙烷和氧气，其总反应式为：

2C2H6＋7O2＋8KOH===4K2CO3＋10H2O，有关此电池的推断正确的是（　　）

A．负极反应为：

14H2O＋7O2＋28e－===28OH－

B．放电过程中KOH的物质的量浓度不变

C．每消耗1molC2H6，则电路上转移的电子为14mol

D．放电一段时间后，负极周围的pH升高

【解析】　从反应总方程式看，C2H6发生氧化反应为负极反应，O2发生还原反应为正极反应，反应过程中KOH浓度减小，A、B项错误；

7molO2得28mol电子，根据电子守恒消耗1molC2H6转移电子14mol，C项正确；

负极反应：

C2H6－14e－＋18OH－===2CO

＋12H2O，该极区pH降低。

9．（2014·

湖北八校高三第一次联考）镍镉（NiCd）可充电电池在现代生活中有广泛应用。

已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行：

Cd＋2NiO（OH）＋2H2O

A．充电时阳极反应：

Ni（OH）2－e－＋OH－===NiO（OH）＋H2O

B．充电过程是化学能转化为电能的过程

C．放电时负极附近溶液的碱性不变

D．放电时电解质溶液中的OH－向正极移动

【解析】　充电过程是电能转化为化学能的过程，B错。

放电时负极附近溶液的碱性减弱，因Cd2＋结合了溶液中OH－，同时溶液中的OH－向负极移动，C、D错。

10．（2014·

广东中山中学高三期末）燃料电池是利用燃料（如H2、CO、CH4等）跟氧气反应从而将化学能转化成电能的装置。

下列关于甲烷燃料电池（NaOH溶液作电解质溶液）的说法中正确的是（　　）

A．负极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－

B．负极反应为CH4＋10OH－－8e－===CO

＋7H2O

C．放电时正极发生氧化反应，外电路中电子从正极流向负极

D．随着放电的进行，溶液的pH保持不变

【解析】　负极为CH4放电，发生氧化反应，所给反应为正极反应，A项错误；

注意碱性条件下，生成的是CO

，而不是CO2，B项正确；

正极发生还原反应，电子从负极流向正极，C项错误；

电解质溶液参与了反应，则pH减小，D项错误。

二、非选择题（共50分）

11．（12分）

（1）A、B、C三个烧杯中分别盛有相同物质的量浓度的稀硫酸。

①B中Sn极的电极反应式为______________，Sn极附近溶液的pH________（填“增大”、“减小”或“不变”）。

②C中总反应离子方程式为_______________________________________。

比较A、B、C中铁被腐蚀的速率，由快到慢的顺序是__________。

（2）如图是甲烷燃料电池原理示意图，回答下列问题：

①电池的负极是________（填“a”或“b”）电极，该极的电极反应是：

________________。

②电池工作一段时间后电解质溶液的pH________（填“增大”、“减小”或“不变”）。

【解析】　

（1）B、C中均形成了原电池，在B中Fe作负极，腐蚀速率加快，在C中Zn作负极，而Fe被保护了起来，故被腐蚀的速率最慢。

（2）CH4在反应时失去电子，故a电极是电池的负极。

电极反应式可用总反应式CH4＋2OH－＋2O2===CO

＋3H2O和正极反应式：

O2＋2H2O＋4e－===4OH－做差而得。

由于电池工作过程中会消耗OH－，故一段时间后，电解质溶液的pH会减小。

【答案】　

（1）①2H＋＋2e－===H2↑　增大

②Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑　B>

A>

C

（2）①a　CH4＋10OH－－8e－===CO

＋7H2O　②减小

12．（12分）近几年开发的甲醇燃料电池是采用铂作电极催化剂，电池中的质子交换膜只允许质子和水分子通过。

其工作原理的示意图如下：

甲醇燃料电池工作原理示意图

请回答下列问题：

（1）Pt（a）电极是电池的________极，电极反应为______________________________；

Pt（b）电极发生________反应（填“氧化”或“还原”），电极反应为____________。

（2）电池的总反应方程式为_______________________________________________。

（3）如果该电池工作时电路中通过2mol电子，则消耗的CH3OH有________mol。

【解析】　从示意图中可以看出电极Pt（a）原料是CH3OH和水，反应后产物为CO2和H＋，CH3OH中碳元素化合价为－2价。

升高到CO2中＋4价，说明Pt（a）电极上CH3OH失去电子，电极Pt（a）是负极，则电极Pt（b）是正极，Pt（b）电极原料是O2和H＋，反应后的产物为H2O，氧元素化合价由0→－2，发生还原反应，因为电解质溶液是稀H2SO4，可以写出电池总反应为2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O，再写出较为简单的正极反应：

3O2＋12e－＋12H＋===6H2O，用总反应减去正极反应即可得到负极的电极反应为：

2CH3OH＋2H2O－12e－===2CO2↑＋12H＋。

【答案】　

（1）负　CH3OH＋H2O－6e－===CO2↑＋6H＋　还原　O2＋4H＋＋4e－===2H2O

（2）2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O

（3）

13．（12分）

（2014·

郑州市高三第一次模拟）氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。

如图为电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定。

请回答：

（1）氢氧燃料电池的能量转化的主要形式是_____________，在导线中电子流动方向为__________（用a、b表示）。

（2）负极反应式为____________________________________________。

（3）电极表面镀铂粉的原因是________________________________。

（4）该电池工作时，H2和O2连续由外部供给，电池可连续不断提供电能。

因此，大量安全储氢是关键技术之一。

金属锂是一种重要的储氢材料，吸氢和放氢原理如下：

Ⅰ.2Li＋H2

2LiH

Ⅱ.LiH＋H2O===LiOH＋H2↑

①反应Ⅰ中的还原剂是__________，反应Ⅱ中的氧化剂是________。

②已知LiH固体密度为0.82g/cm3，用锂吸收224L（标准状况）H2，生成的LiH体积与被吸收的H2体积比为_________。

③由②生成的LiH与H2O作用，放出的H2用作电池燃料，若能量转化率为80%，则导线中通过电子的物质的量为________mol。

【解析】　

（2）负极H2被氧化，写反应式时要注意电解质溶液的组成。

（4）②2Li＋H2

22．4L　　16g

吸收224LH2时，生成的LiH的质量为160g，LiH体积与被吸收的H2体积比为：

∶224L＝1∶1148。

③LiH＋H2O===LiOH＋H2↑

　8g　　　　　　　1mol

160gLiH与H2O作用生成20molH2，H2完全被氧化失40mol电子，若能量转化率为80%，则导线中通过的电子的物质的量为40mol×

80%＝32mol。

【答案】　

（1）由化学能转变为电能　由a到b

（2）2H2＋4OH－－4e－===4H2O（或H2＋2OH－－2e－===2H2O）

（3）增大电极单位面积吸附H2、O2分子数，加快电极反应速率

（4）①Li　H2O　②1∶1148或8.71×

10－4　③32

14．（14分）

以天然气（假设杂质不参与反应）为原料的燃料电池示意图如图所示。

（1）放电时，正极的电极反应式为_________________________________。

（2）假设装置中盛装100.0mL3.0mol·

L－1KOH溶液，放电时参与反应的氧气在标准状况下体积为8960mL。

放电完毕后，电解质溶液中各离子浓度的大小关系为__________________________________________。

（3）磷酸亚铁锂（LiFePO4）电池具有稳定性高、安全、对环境友好等优点。

电池总反应式为FePO4＋Li

LiFePO4，电池的正极材料是LiFePO4，负极材料是石墨，含Li＋导电固体为电解质。

①向电池中加入硫酸以提高电解质的导电性可行吗？

________（填“可行”或“不可行”），理由是___________；

②电池充电时，石墨电极应接直流电源的________极；

电池放电时的正极反应式为___________________。

【解析】　

（1）甲烷发生氧化反应，氧气发生还原反应，所以a极为负极，b极为正极。

正极的电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，负极氧化产物可能是碳酸钾，也可能是碳酸氢钾，所以负极反应式为CH4－8e－＋9OH－===HCO

＋6H2O或CH4－8e－＋10OH－===CO

＋7H2O。

（2）n（KOH）＝0.1L×

3.0mol·

L－1＝0.3mol，n（O2）＝

＝0.4mol，由CH4＋2O2＋2KOH===K2CO3＋3H2O或CH4＋2O2＋KOH===KHCO3＋2H2O知，需要甲烷0.2mol，则生成的碳酸钾和碳酸氢钾都为0.1mol。

因为碳酸氢钾以水解为主，溶液呈碱性。

放电完毕后，电解质溶液中各离子浓度大小关系为c（K＋）>

c（HCO

）>

c（CO

c（OH－）>

c（H＋）。

（3）锂能与硫酸反应，会破坏电池结构；

电池充电时，阴极发生还原反应，即可以使得Li＋＋e－===Li，说明石墨电极必须接直流电源负极。

根据电池总反应式，放电时正极上FePO4发生还原反应，可确定电池正极反应式为FePO4＋Li＋＋e－===LiFePO4。

【答案】　

（1）O2＋4e－＋2H2O===4OH－

（2）c（K＋）>

c（H＋）

（3）①不可行　锂会与硫酸发生反应，破坏电池结构

②负　FePO4＋Li＋＋e－===LiFePO4