高中化学原电池.docx

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高中化学原电池

高中化学原电池2019年4月4日

（考试总分：

140分考试时长：

120分钟）

一、填空题（本题共计10小题，共计40分）

1、（4分）

（1）从能量的角度看，断开化学键要______能量（填吸收或放出，下同），形成化学键要_____能量。

当反应物的总能量高于生成物时，该反应为_______反应（填吸热或放热，下同）；当反应物的总能量低于生成物时，该反应为__________反应。

（2）由铜、锌和稀硫酸组成的原电池中，正极是_______（填名称），发生_______反应；负极是_______（填名称），发生________反应，总反应的化学方程式是______________________。

2、（4分）氢气是未来最理想的能源，科学家最近研制出利用太阳能产生激光，使海水分解得到氢气的新技术：

2H2O

2H2↑＋O2↑。

制得的氢气可用于燃料电池。

试回答下列问题：

（1）分解海水时，实现了从________能转变为________能。

生成的氢气用于燃料电池时，实现________能转变为________能。

水分解时，断裂的化学键为________键，分解海水的反应属于_______反应（填“放热”或“吸热”）。

（2）某种氢氧燃料电池是用固体金属化物陶瓷作电解质，两极上发生的电极反应分别为：

A极：

2H2＋2O2－－4e－===2H2O；B极：

O2＋4e－===2O2－

则A极是电池的________极；电子从该极________（填“流入”或“流出”）。

（3）有人以化学反应：

2Zn＋O2＋4H＋===2Zn2＋＋2H2O为基础设计一种原电池，移入人体内作为心脏起搏器的能源，它们靠人体内血液中溶有一定浓度的O2、H＋、Zn2＋进行工作。

则原电池的负极材料是________，发生的电极反应为__________________。

3、（4分）理论上讲,任何自发的氧化还原反应都可以设计成原电池,请利用反应“

"设计一个化学电池（正极材料用碳棒）,回答下列问题:

1.①该电池的负极材料是________;

②若导线上转移电子2.5

则正极生成银________克。

2.现有

、

、

、

四种金属片,①把

、

用导线连接后同时浸入稀硫酸溶液中,

上有气泡产生;②把

、

用导线连接后同时侵入稀硫酸溶液中,

发生还原反应;③把

、

用导线连接后同时浸入稀硫酸溶液中,电子流动方向为

→导线→

。

根据上述情况,回答下列向题:

①在①中,金属片________发生氧化反应;

②在②中,金属片________作负极,

③如果把

、

用导线连接后同时侵入稀硫酸溶液,则金属片________上有气泡产生。

④上述四种金属的活动顺序是________。

4、（4分）如图所示，组成一种原电池．试回答下列问题：

（1）电解质溶液为稀H2SO4时，若灯泡亮，则Mg电极上发生的反应为：

______________；溶液的pH______（填“增大”、“减小”或“不变”）．

（2）电解质溶液为NaOH（aq）时，若灯泡亮,则Mg电极为电池的______极（填“正”或“负”）．若产生标况下33.6L气体，则溶液增重______g

（3）再次更换一种电解质溶液，组成原电池，使得溶液质量减少，请写出一种可能的电解质溶液_________。

5、（4分）根据右图铜锌原电池示意图，回答下列问题：

（1）该原电池总离子反应式是。

（2）外电路电流的方向是从（填Zn到Cu或Cu到Zn）。

（3）在电池的工作过程中，Zn极质量变化了3.25g，则Cu极质量（填“增加”、“不变”或“减少”），电路中转移电子为mol，铜表面析出了氢气L（标准状况下）。

6、（4分）

（1）将锌片和银片浸入稀H2SO4中组成原电池，两极间连接一个电流计，锌片上发生的电极反应为________，银片上发生的电极反应为_____________；

（2）若该电池中两电极的总质量为60g，工作一段时间后，取出锌片和银片洗净干燥后称量，总质量为47g，则产生标况下的氢气_____升，导线上转移的电子

_____NA；

（3）若将12.8g铜与一定量的浓HNO3混合反应，铜耗尽时共产生5.6L（标准状况）气体，则所消耗的HNO3的物质的量为_______，所得到的气体是（填化学式）__________，平均相对分子质量为_______。

7、（4分）CH3OH是一种无色有刺激性气味的液体，在生产生活中有重要用途，同时也是一种重要的化工原料。

（1）已知CH3OH（g）＋1/2O2（g）

CO2（g）＋2H2（g）能量变化如图，下列说法正确的是______

A．CH3OH转变成H2的过程是一个吸收能量的过程

B．H2的生成速率与CH3OH的消耗速率之比为1:

2

C．化学变化不仅有新物质生成，同时也一定有能量变化

D．1molH—O键断裂的同时2molC=O键断裂，则反应达最大限度

（2）某温度下，将5molCH3OH和2molO2充入2L的密闭容器中，经过4min反应达到平衡，测得c（O2）＝0.2mol·L－1，4min内平均反应速度v（H2）＝，则CH3OH的转化率为。

（3）CH3OH燃料电池是目前开发最成功的燃料电池之一，这种燃料电池由甲醇、空气（氧气）、KOH（电解质溶液）构成。

则下列说法正确的是。

A．电池放电时通入空气的电极为负极

B．电池放电时负极的电极反应式为CH3OH－6e－==CO2↑＋2H2O

C．电池放电时，电解质溶液的碱性逐渐减弱

D．电池放电时每消耗6.4gCH3OH转移1.2mol电子

（4）写出甲醇燃料电池在酸性条件下负极的反应式为_____________________。

8、（4分）据图回答下列问题：

（1）若烧杯中溶液为稀硫酸，则图1装置中观察到的现象是；

（2）美国阿波罗宇宙飞船上使用了一种新型装置，其构造如上图2所示：

A、B两个电极均由多孔的碳块组成。

该电池中A极发生反应（填“氧化”或“还原”）；如果将上述装置中通入的H2改成甲烷（CH4），也可以组成一个原电池装置，则该电池的负极反应式为。

9、（4分）某化学小组的同学为探究原电池原理，设计如图所示装置，将锌、铜通过导线相连，置于稀硫酸中．

（1）锌片上的电极反应式为_____．

（2）铜片上的现象是_____．

（3）若反应过程中有0.2mol电子发生转移，则生成的气体在标准状况下的体积为_____．

（4）该小组同学将稀硫酸分别换成下列试剂，电流计仍会偏转的是_____（填序号）．

A．无水乙醇B．醋酸溶液C．CuSO4溶液D．苯

（5）实验后同学们经过充分讨论，认为符合某些要求的化学反应都可以通过原电池来实现．下列反应可以设计成原电池的是_____（填字母代号）．

A．NaOH+HCl═NaCl+H2OB．2H2+O2═2H2O

C．Fe+2FeCl3═3FeCl2D．2H2O═2H2↑+2O2↑

10、（4分）氢氧燃料电池是燃料H2和O2起反应将化学能转变为电能的装置。

（1）

若电解质是KOH溶液，负极的电极反应式为；反应进行后，溶液的pH将（填“升高”“降低”或“基本不变”）。

（2）若改用稀硫酸溶液做导电物质，正极的电极反应式为；反应进行后，溶液pH将；（填“升高”“降低”或“基本不变”）。

（3）若需将反应Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+设计成原电池装置，则负极材料为；，正极材料为；，电解质溶液为_______。

（4）若电解质溶液为浓硫酸溶液，电极材料为Al、Cu，负极上发生的电极反式为。

二、单选题（本题共计20小题，共计100分）

11、（5分）分析如图所示的四个原电池装置。

其中结论正确的是（）

A．①②中Mg作负极，③④中Fe作负极

B．②中Mg作正极，OH-向Al 电极移动

C．③中Fe作负极，电极反应式为Fe-2e-=Fe2+

D．④中Cu作正极，电极反应式为2Na++2e-=2Na

12、（5分）电池是人类生产和生活中的重要能量来源，各式各样电池的发明是化学对人类的一项重大贡献。

下列有关电池的叙述正确的是（）

A．锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细

B．氢氧燃料电池可将热能直接转变为电能

C．氢氧燃料电池工作时氢气在负极被氧化

D．太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅

13、（5分）下列说法不正确的是（）

A．已知冰的熔化热为6.0kJ•mol-1，冰中氢键键能为20kJ•mol-1，假设1mol冰中有2mol氢键，且熔化热完全用于破坏冰的氢键，则最多只能破坏冰中15%的氢键

B．已知一定温度下，醋酸溶液的物质的量浓度为c，电离度为a,电离常数

。

若加水稀释，则CH3COOH

CH3C00-+H+向右移动，a增大，Ka不变

C．甲烷的标准燃烧热为-890.3kJ•mol-1，则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为：

CH4（g）+2O2（g）＝CO2（g）+2H2O（l）△H=-890.3kJ•mol-1

D．500℃、30MPa下，将0.5molN2和1.5molH2置于密闭的容器中充分反应生成NH3（g），放热19.3kJ，其热化学方程式为：

N2（g）+3H2（g）

2NH3（g）△H=-38.6kJ/mol

14、（5分）热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。

一种热激活电池的基本结构如图所示，其中作为电解质的无水LiCl-KCl混合物受热熔融后，电池即可瞬间输出电能。

该电池总反应为：

PbSO4＋2LiCl＋Ca=CaCl2＋Li2SO4＋Pb，下列说法不正确的是（）

A．工作时，电池的正极质量逐渐减轻

B．放电过程中，Li＋向正极移动

C．每转移0.1mol电子，理论上生成20.7gPb

D．常温时，在正负极间接上电流表，指针不偏转

15、（5分）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．正极反应：

2H++2e-=H2↑

C．工作一段时间后，两烧杯中溶解pH均不变

D．工作一段时间后，NaCl溶液中c（Cl-）减小

16、（5分）某蓄电池放电、充电时的反应为

Fe＋Ni2O3＋3H2O

Fe（OH）2＋2Ni（OH）2下列推断中正确的是

①放电时，Fe为正极，Ni2O3为负极

②充电时，阴极上的电极反应式是Fe（OH）2＋2e－==Fe＋2OH－

③充电时，Ni（OH）2为阳极

④蓄电池的电极必须是浸在某种碱性电解质溶液中

A．①②③B．①②④C．①③④D．②③④

17、（5分）下列实验能够达到预期目的的是（）

A．

实验室制取氨气并验满

B．

验证化学能转化为电能

C．

验证浓硫酸的脱水性

D．

向水槽中加入浓硫酸并打开止水夹引发喷泉

18、（5分）有A、B、C、D四块金属片，进行如下实验，①A、B用导线相连后，同时插入稀H2SO4中，A极为负极②C、D用导线相连后，同时浸入稀H2SO4中，电子由C→导线→D③A、C相连后，同时浸入稀H2SO4，C极产生大量气泡④B、D相连后，同时浸入稀H2SO4中，D极发生氧化反应，则四种金属的活动性顺序为（）

A．A＞B＞C＞DB．B＞D＞C＞A

C．C＞A＞B＞DD．A＞C＞D＞B

19、（5分）如图装置中,“→”表示电子的移动方向。

则电极材料A、B分别可能是（）

A．石墨、石墨B．Cu、Al

C．Mg、石墨D．Ag、Zn

20、（5分）（题文）如图所示的装置能够组成原电池产生电流的是（）

A．AB．BC．CD．D

21、（5分）现有X、Y、Z、W四种金属片，①把X、Y用导线连接后同时浸入稀硫酸溶液中，X上有气泡产生，Y溶解；②把Z、W用导线连接后同时浸入稀硫酸溶液中，W发生还原反应；③把X、Z用导线连接后同时浸入稀硫酸溶液中，电子流动方向为X→导线→Z。

根据上述情况判断正确的是（）

A．在①中金属片Y发生还原反应

B．在②中金属片W作负极

C．上述四种金属的活动性顺序为W﹤X﹤Z﹤Y

D．如果把Y、W用导线相连后同时浸入稀硫酸溶液，则电子流动方向为Y→导线→W

22、（5分）利用右图所示装置可以将温室气体CO2转化为燃料气体CO。

下列说法中，正确的是（）

A．该过程是将太阳能转化为化学能的过程

B．电极a表面发生还原反应

C．该装置工作时，H+从b极区向a极区移动

D．该装置中每生成1molCO，同时生成1molO2

23、（5分）某研究所研制的氢氧燃料电池，可同时提供电和水。

所用燃料为氢气，电解质为熔融的碳酸钾。

已知该电池的总反应为2H2+O2=2H2O，则下列推断正确的是

A．正极反应为O2＋4H+＋4e－=2H2O

B．该电池可在常温或高温时进行工作，对环境具有较强的适应性

C．该电池供应36g水，同时转移2mol电子

D．负极反应为2H2＋2CO32－－4e－=2H2O＋2CO2

24、（5分）A、B、C、D四种金属，当A、B和稀硫酸组成原电池时，电流流动方向为B→A；将A、C分别投入等浓度的盐酸中，C比A反应剧烈；用惰性电极电解含有相同浓度的B2＋、D2＋的溶液时，D先在电极上析出。

则A、B、C、D金属活泼性由强到弱的顺序为（）

A．A>B>D>CB．C>A>B>DC．C>D>A>BD．A>B>C>D

25、（5分）以N2和H2为反应物，盐酸酸化的NH4Cl溶液为电解质的原电池，工作原理如下图所示，下列说法不正确的是（）

A．b电极为负极

B．反应过程中，溶液中的Cl-向a电极移动

C．a电极的电极反应式为：

N2+6e-+8H+=2NH4+

D．电池反应为N2+3H2+2HCl=2NH4Cl

26、（5分）某学生进行如下图所示的锌铜原电池的实验。

（1）从理论上讲,预期看到的现象是________、 _________、_______。

（2）正极上的电极反应：

____________________________________ 。

27、（5分）下列叙述中能表明金属甲的活动性比金属乙的活动性强的是（）

A．在氧化还原反应中，甲失电子数比乙多

B．同价态阳离子甲比乙氧化性强

C．甲与盐酸缓慢反应放出氢气，而乙能与冷水剧烈反应放出氢气

D．甲、乙与硫酸溶液形成原电池，乙上冒气泡

28、（5分）如图所示进行实验，下列说法不正确的是（）

A．装置甲的锌片上和装置乙的铜片上均可观察到有气泡产生

B．甲、乙装置中的能量变化均为化学能转化为电能

C．装置乙中的锌、铜之间用导线连接电流计，可观察到电流计指针发生偏转

D．装置乙中负极的电极反应式：

Zn－2eˉ＝Zn2+

29、（5分）把a、b、c、d四块金属片浸在稀硫酸中，用导线两两连接可以组成原电池，若a、b相连时a为负极;a、c相连时c极上产生大量气泡;b、d相连时b为正极;c、d相连时，电流由d到c.则这四种金属的活动性顺序由大到小为（）

A．a>c>d>bB．a>b>c>dC．c>a>b>dD．b>d

>c>a

30、（5分）最近我国科学家发明“可充电钠-二氧化碳电池”（如图），放电时电池总反应为：

4Na+3CO2=2Na2CO3+C。

下列说法错误的是

A．电池工作温度可能在200℃以上

B．该装置可以将化学能转化为电能

C．放电时，Na+向正极移动

D

．放电时，正极的电极反应为：

4Na++3CO2+4e－=2Na2CO3+C

一、填空题（本题共计10小题，共计40分）

1、（4分）【答案】

吸收放出放热吸热铜还原锌氧化Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑

【解析】

（1）因断开化学键要吸收能量，形成化学键要放出能量，因化学发应中能量变化的宏观表现是反应物总能量和生成物总能量不相等，若为放热反应，反应物总能量高于生成物总能量，若为吸热反应，应物总能量低于生成物总能量，

（2）由铜、锌和稀硫酸组成的原电池中，锌较活泼，做负极，发生氧化反应；铜做正极，发生还原反应；总反应的化学方程式是：

Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑。

2、（4分）【答案】

太阳化学化学电H—O吸热负流出锌2Zn－4e－===2Zn2

【解析】

（1）太阳光分解海水时，太阳能转化为化学能；燃料电池是将化学能转变为电能的装置，水分解时，水分子中的H-O断裂生成氧原子和氢原子，该反应吸热；

（2）氢气具有还原性，在负极上被氧化而失去电子，电子从负极经外电路流向正极；

（3）由反应2Zn+O2+4H+═2Zn2++2H2O可知，Zn被氧化生成n2+，为负极反应，电极方程式为Zn-2e-=Zn2+。

3、（4分）【答案】

Cu270BCDB>A>C>D

【解析】

（1）①反应中铜失去电子，则该电池的负极材料是Cu；②生成1mol银转移1mol电子，则导线上转移电子2.5mol时正极生成银2.5mol×108g/mol＝270g。

（2）①把A、B用导线连接后同时浸入稀硫酸溶液中，A上有气泡产生，所以A是正极，B是负极，该极上发生氧化反应；②把C、D用导线连接后同时浸入稀硫酸溶液中，D发生还原反应，所以D是正极，C是负极；③根据①可知金属活泼性顺序为B＞A，根据②可知金属活泼性顺序为C＞D，根据③可知金属活泼性顺序为A＞C，所以金属活泼性顺序是B＞A＞C＞D，如果把B、D用导线连接后同时浸入稀H2SO4溶液，则D为正极，该电极上有气泡产生；④根据①可知金属活泼性顺序为B＞A，根据②可知金属活泼性顺序为C＞D，根据③可知金属活泼性顺序为A＞C，所以金属活泼性顺序是在原电池中，B＞A＞C＞D。

4、（4分）【答案】

Mg-2e-=Mg2+增大正24CuSO4溶液（合理即可）

【解析】

（1）镁的活泼性大于铝，电解质溶液为稀H2SO4时，镁是负极；

（2）铝能与氢氧化钠反应，电解质溶液为NaOH（aq）时，铝是负极、镁是正极；

（3）溶液质量减少，说明溶液中有金属析出，且析出金属的质量大于镁溶解的质量。

解析：

（1）①分析题给装置图，当电解质溶液为稀H2SO4时上述装置中灯泡亮，则形成原电池，镁较活泼，作原电池的负极，则Mg电极上发生的反应为Mg-2e-=Mg2+，铝电极上的反应是2H++2e-=H2↑，溶液中氢离子浓度降低，pH增大；

（2）电解质溶液为NaOH溶液时，Al片作负极，Mg片作正极，Mg电极上发生的电极反应式为6H2O+6e-=6OH-+3H2↑；

总反应为2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2；设溶液增重xg；

，x=24g

（3）溶液质量减少，说明溶液中有金属析出，且析出金属的质量大于镁溶解的质量，若溶质为硫酸铜，根据

，溶解24g镁生成64g铜，溶液质量减少。

5、（4分）【答案】

（1）Zn+2H+==Zn2++H2↑；

（2）Cu到Zn；

（3）不变，0.1mol，1.12L。

【解析】

在原电池中较活泼的金属作负极，失电子发生氧化反应，电子经导线传递到正极，电流与电子运动方向相反，溶液中阳离子移向正极，阴离子移向负极，Zn比Cu活泼，Zn做负极电极反应式为：

Zn-2e-=Zn2+，铜作正极，氢离子得电子，电极反应式为：

2H++2e-═H2↑，总反应离子方程式为：

Zn+2H+═Zn2++H2↑；

（1）在原电池中，较活泼金属Zn做负极，电极反应式为：

Zn-2e-=Zn2+，铜作正极，氢离子得电子，电极反应式为：

2H++2e-═H2↑，总反应离子方程式为：

Zn+2H+═Zn2++H2↑；

（2）在原电池中较活泼的金属作负极，不活泼金属作正级，负极失电子，电子经导线传递到正极，电流与电子运动方向相反，因为Zn比Cu活泼，Zn做负极，Cu作正极，所以电流方向是从Cu到Zn；

（3）由于正极是氢离子得到电子，所以Cu电极质量不变，根据电极反应式Zn-2e-=Zn2+，Zn极质量变化了3.25g，说明参加反应的锌为

=0.05mol，所以转移电子物质的量为：

0.05mol×2=0.1mol，铜作正极，氢离子得电子，电极反应式为：

2H++2e-═H2↑，2e-～H2，根据电子得失守恒可知：

转移电子物质的量为0.1mol时，产生氢气0.05mol，在标况下所占体积为：

0.05mol×22.4L•mol-1=1.12L。

6、（4分）【答案】

Zn－2e－＝Zn2＋2H＋＋2e－＝H2↑4.480.40.65molNO2和NO的混合物41.2

【解析】

（1）根据电极材料的活泼性知，锌作负极，银作正极，负极上锌失电子变成离子进入溶液；正极上，溶液中的氢离子得电子生成氢气，故答案为：

锌片上发生的电极反应为（-）Zn-2e－=Zn2＋，银片上发生的电极反应为（+）2H＋+2e－=H2↑；

（2）电极减少的质量是Zn的质量,是60-47=13g，Zn的物质的量是n=m/M=13/65=0.2mol

Zn+2H＋=Zn2＋+H2↑

11

0.2moln

n=0.2mol

标准状况下H2的体积是V=n*Vm=0.2*22.4=4.48L

Zn-2e－=Zn2＋

12

0.2n

n=0.4mol

故：

标准状况下生成氢气的体积是4.48L，电路中通过的电子的物质的量是0.4mol。

（3）n（气体）=0.25mol，n（Cu）=0.2mol，Cu~Cu（NO3）2，参加反应的硝酸：

n（HNO3）=n（Cu）×2+n（气体）=0.2×2+0.25=0.65mol。

反应转移电子数是0.2*2=0.4，每生成1molNO转移3mol电子.每生成1molNO2转移1mol电子，0.25mol气体，共转移0.4mol电子，则：

由十字交叉法

NO0.30.15

0.25

NO20.10.05

则比例为：

NO:

NO2=3：

1

则平均分子质量：

（3*30+14+32）/4=34

7、（4分）【答案】

（1）CD

（2）0.8mol/L.min64%（3）CD（4）负:

C2H6O+3H2O-12e=2CO2+12H+

【解析】

（1）由图像可知，A．反应物的总能量高于生成物的总能量，则CH3OH转变成H2的过程是一个放出能量的过程，A项错误；B．速率之比等于化学计量数之比，H2的生成速率与CH3OH的消耗速率之比为2:

1，B项错误；C．化学变化不仅有新物质生成，同时也一定有能量变化，C项正确；D．1molH—O键断裂的同时2molC=O键断裂，说明V（正）=V（逆）,反应达到平衡，即反应达最大限度，D项正确；选CD。

（2）将5molCH3OH和2molO2充入2L的密闭容器中，经过4min反应达到平衡，测得c（O2）＝0.2mol·L－1，说明氧气反应掉2-0.2×2=1.6mol，根据浓度的变化量等于化学计量数之比，氢气生成6.4mol，则4min内平均反应速度v（H2）＝6.4mol÷（2L×4min）=0.8mol/L.min，根据上述分析，反应掉甲醇3.2mol,则CH3OH的转化率为3.2÷5×100%=64%。

（3）甲醇燃料电池由甲醇、空气（氧气）、KOH（电解质溶液）构成，A．电池放电时