高考化學(xué)總復(fù)習(xí) 第六章 化學(xué)反應(yīng)與能量 課時(shí)作業(yè)18 原電池 化學(xué)電源 新人教版

課時(shí)作業(yè)18原電池化學(xué)電源一、選擇題1.右圖為一原電池裝置，下列敘述中正確的是()銅離子在銅片表面被還原鹽橋中的K移向ZnSO4溶液電流從鋅片經(jīng)導(dǎo)線流向銅片銅是正極，銅片上有氣泡產(chǎn)生正極反應(yīng)為Cu22e=Cu實(shí)驗(yàn)過程中取出鹽橋，原電池仍繼續(xù)工作將鋅片浸入CuSO4溶液中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)與該原電池反應(yīng)相同A BC D解析：該原電池中，較活潑的金屬鋅作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，較不活潑的銅作正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電子由負(fù)極鋅流出，經(jīng)導(dǎo)線流向銅電極(電流的方向與之相反)，負(fù)極、正極的反應(yīng)分別為負(fù)極：Zn2e=Zn2，正極：Cu22e=Cu；鹽橋中的陽離子向正極區(qū)硫酸銅溶液中遷移，故、正確，、錯(cuò)誤；取出鹽橋后不能構(gòu)成閉合回路，原電池不能繼續(xù)工作，錯(cuò)誤；無論是否為原電池，反應(yīng)實(shí)質(zhì)相同，均為氧化還原反應(yīng)，正確。答案：A2有關(guān)下列四個(gè)常用電化學(xué)裝置的敘述中，正確的是()A.圖所示電池中，MnO2的作用是催化劑B圖所示電池放電過程中，硫酸濃度不斷增大C圖所示裝置工作過程中，電解質(zhì)溶液中Cu2濃度始終不變D圖所示電池中，Ag2O是氧化劑，電池工作過程中被還原為Ag解析：MnO2的作用是氧化劑，A錯(cuò)誤；PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O，H2SO4被消耗，濃度減小，B錯(cuò)誤；粗銅含雜質(zhì)，溶解的銅的量小于析出的銅，Cu2濃度減小，C錯(cuò)誤；負(fù)極ZnZn2發(fā)生氧化反應(yīng)，是還原劑；正極Ag2OAg發(fā)生還原反應(yīng)，Ag2O是氧化劑，D正確。答案：D3已知反應(yīng)Cu(s)2Ag(aq)=Cu2(aq)2Ag(s)為自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，將其設(shè)計(jì)成如圖所示的原電池。下列說法中正確的是()A銅電極是正極，其電極反應(yīng)為Cu2e=Cu2B銀電極上發(fā)生還原反應(yīng)，電極質(zhì)量增加C當(dāng)銅電極質(zhì)量減少0.64 g時(shí)，電解質(zhì)溶液中有0.02 mol電子通過D外電路中電子由銀電極流向銅電極解析：在該原電池中，Cu電極為負(fù)極，A錯(cuò)誤；銀電極為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為Age=Ag，電極質(zhì)量增加，B正確；電解質(zhì)溶液中沒有電子通過，C錯(cuò)誤；外電路中電子由負(fù)極流向正極，即由銅電極流向銀電極，D錯(cuò)誤。答案：B4根據(jù)下圖判斷，下列說法正確的是()A裝置和裝置中負(fù)極反應(yīng)均是Fe2e=Fe2B裝置和裝置中正極反應(yīng)均是O22H2O4e=4OHC裝置和裝置中鹽橋中的陽離子均向右側(cè)燒杯移動(dòng)D放電過程中，裝置左側(cè)燒杯和裝置右側(cè)燒杯中溶液的pH均增大解析：裝置中，由于Zn比Fe活潑，所以Zn作原電池的負(fù)極，電極反應(yīng)式為Zn2e=Zn2；Fe作正極，電極反應(yīng)式為O22H2O4e=4OH，由于正極有OH生成，因此溶液的pH增大。裝置中，F(xiàn)e作負(fù)極，電極反應(yīng)式為Fe2e=Fe2；Cu作正極，電極反應(yīng)式為2H2e=H2，正極由于不斷消耗H，所以溶液的pH逐漸增大，據(jù)此可知A、B皆錯(cuò)，D正確。在原電池的電解質(zhì)溶液中，陽離子移向正極，所以C錯(cuò)誤。答案：D5甲醇(CH3OH)是一種有毒物質(zhì)，檢測甲醇含量的測試儀工作原理示意圖如右。下列說法正確的是()A該裝置將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能Ba電極發(fā)生的電極反應(yīng)為CH3OH6eH2O=CO26HC當(dāng)電路中有1 mol電子轉(zhuǎn)移時(shí)，正極區(qū)n(H)增加1 molD將酸性電解質(zhì)溶液改為堿性電解質(zhì)溶液，該測試儀不可能產(chǎn)生電流解析：該裝置為原電池，是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，故A錯(cuò)誤；a電極是負(fù)極，發(fā)生的電極反應(yīng)為CH3OHH2O6e=CO26H，故B正確；正極的電極反應(yīng)是O24H4e=2H2O，當(dāng)電路中有1 mol電子轉(zhuǎn)移時(shí)，正極區(qū)n(H)減少1 mol，故C錯(cuò)誤；將酸性電解質(zhì)溶液改為堿性電解質(zhì)溶液，該測試儀還是原電池，同樣可以產(chǎn)生電流，故D錯(cuò)誤。答案：B6乙醇燃料電池中采用磺酸類質(zhì)子溶劑，在200 左右時(shí)供電，電池總反應(yīng)為C2H5OH3O2=2CO23H2O，電池示意圖如右所示。下列說法中正確的是()A電池工作時(shí)，質(zhì)子向電池的負(fù)極遷移B電池工作時(shí)，電子由b極沿導(dǎo)線流向a極Ca極上發(fā)生的電極反應(yīng)是：C2H5OH3H2O12e=2CO212HDb極上發(fā)生的電極反應(yīng)是：4HO24e=2H2O解析：原電池中，陽離子向正極移動(dòng)，所以質(zhì)子向電池的正極遷移，故A錯(cuò)誤；電池工作時(shí)，電子由負(fù)極經(jīng)外電路流向正極，在該電池中由a極沿導(dǎo)線流向b極，故B錯(cuò)誤；a極上是乙醇失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，乙醇被氧化生成CO2和H，電極反應(yīng)式為C2H5OH3H2O12e=2CO212H，故C錯(cuò)誤；b極氧氣得到電子被還原，電極反應(yīng)式為4HO24e=2H2O，故D正確。答案：D72016年8月，聯(lián)合國開發(fā)計(jì)劃署在中國首個(gè)“氫經(jīng)濟(jì)示范城市”江蘇如皋落戶。用吸附了H2的碳納米管等材料制作的二次電池的原理如圖所示。下列說法正確的是()A電池總反應(yīng)式為H22NiO(OH)2Ni(OH)2B放電時(shí)，甲電極為負(fù)極，OH移向乙電極C放電時(shí)，乙電極反應(yīng)為NiO(OH)H2Oe=Ni(OH)2OHD充電時(shí)，甲電極與直流電源的正極相連解析：放電時(shí)，H2在甲電極放電，負(fù)極的電極反應(yīng)式為H22OH2e=2H2O，正極的電極反應(yīng)式為2NiO(OH)2H2O2e=2Ni(OH)22OH，則兩式相加得總反應(yīng)式：H22NiO(OH)2Ni(OH)2，故A錯(cuò)誤；放電時(shí)，該電池為原電池，甲電極為負(fù)極，電解質(zhì)溶液中陰離子向負(fù)極移動(dòng)，所以O(shè)H向負(fù)極甲電極移動(dòng)，故B錯(cuò)誤；放電時(shí)，乙電極為正極，得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為NiO(OH)H2Oe=Ni(OH)2OH，故C正確；放電時(shí)，氫氣在甲電極發(fā)生氧化反應(yīng)，甲電極作負(fù)極，充電時(shí)，甲電極發(fā)生還原反應(yīng)，作陰極，應(yīng)與電源的負(fù)極相連，故D錯(cuò)誤。答案：C8用氟硼酸(HBF4，屬于強(qiáng)酸)代替硫酸作鉛蓄電池的電解質(zhì)溶液，可使鉛蓄電池在低溫下工作時(shí)的性能更優(yōu)良，其反應(yīng)方程式為PbPbO24HBF42Pb(BF4)22H2O， Pb(BF4)2為可溶于水的強(qiáng)電解質(zhì)，下列說法正確的是()A放電時(shí)的負(fù)極反應(yīng)為PbO24H2e=Pb22H2OB充電時(shí)，當(dāng)陽極質(zhì)量增加23.9 g時(shí)，溶液中有0.2 mol電子通過C放電時(shí)，正極區(qū)pH增大D充電時(shí)，Pb電極與電源的正極相連解析：放電時(shí)的負(fù)極反應(yīng)為Pb2e=Pb2，A錯(cuò)誤；電子不通過溶液，B錯(cuò)誤；放電時(shí)，正極區(qū)發(fā)生的反應(yīng)為PbO24H2e=Pb22H2O，消耗氫離子，pH增大，C正確；充電時(shí)，Pb電極與電源的負(fù)極相連，D錯(cuò)誤。答案：C9一種三室微生物燃料電池可用于污水凈化、海水淡化，其工作原理如圖所示。以下說法不正確的是()A中間室Cl移向左室BX氣體為CO2C處理后的含硝酸根廢水pH降低D電路中每通過1 mol電子，產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下氮?dú)獾捏w積為2.24 L解析：右側(cè)電極產(chǎn)生氮?dú)?，說明N元素的化合價(jià)從5價(jià)降低到0價(jià)，發(fā)生還原反應(yīng)，所以是原電池的正極，則左側(cè)為負(fù)極，所以氯離子向負(fù)極移動(dòng)，中間室Cl移向左室，A項(xiàng)正確；左側(cè)為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，則有機(jī)廢水中的C元素的化合價(jià)升高，在厭氧菌的作用下轉(zhuǎn)化為二氧化碳?xì)怏w，B項(xiàng)正確；正極發(fā)生的反應(yīng)是2NO12H10e=N26H2O，所以處理后的廢水氫離子濃度減小，則pH升高，C項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)硝酸根離子反應(yīng)的電極反應(yīng)式，每通過1 mol電子，則生成0.1 mol氮?dú)?，?biāo)準(zhǔn)狀況下的體積是2.24 L，D項(xiàng)正確。答案：C10利用反應(yīng)6NO28NH3=7N212H2O構(gòu)成電池的方法，既能實(shí)現(xiàn)有效消除氮氧化物的排放，減輕環(huán)境污染，又能充分利用化學(xué)能，裝置如圖所示，下列說法不正確的是()A電流從右側(cè)電極經(jīng)過負(fù)載后流向左側(cè)電極B為使電池持續(xù)放電，離子交換膜需選用陰離子交換膜C電極A極反應(yīng)式為2NH36e=N26HD當(dāng)有4.48 L NO2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)被處理時(shí)，轉(zhuǎn)移電子為0.8 mol解析：電極反應(yīng)式為：負(fù)極：8NH324e24OH=4N224H2O，正極：6NO224e12H2O=3N224OH，因?yàn)闉閴A性介質(zhì)，所以應(yīng)選用陰離子交換膜；C項(xiàng)，應(yīng)生成H2O，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，根據(jù)正極反應(yīng)式轉(zhuǎn)移電子為240.8 mol。答案：C二、非選擇題11某興趣小組做如下探究實(shí)驗(yàn)：(1)圖為依據(jù)氧化還原反應(yīng)設(shè)計(jì)的原電池裝置，該反應(yīng)的離子方程式為_。反應(yīng)前，兩電極質(zhì)量相等，一段時(shí)間后，兩電極質(zhì)量相差12 g，則導(dǎo)線中通過_mol電子。(2)如圖，其他條件不變，若將CuCl2溶液換為NH4Cl溶液，石墨電極的反應(yīng)式為_，這是由于NH4Cl溶液顯_(填“酸性”“堿性”或“中性”)，用離子方程式表示溶液顯此性的原因：_。(3)如圖，其他條件不變，將圖中鹽橋換成彎銅導(dǎo)線與石墨相連成n形，則乙裝置中石墨(1)為_(填“正”“負(fù)”“陰”或“陽”)極，乙裝置中與銅線相連的石墨(2)電極上發(fā)生反應(yīng)的反應(yīng)式為_。(4)將圖乙裝置中CuCl2溶液改為加入400 mL CuSO4溶液，一段時(shí)間后，若電極質(zhì)量增重1.28 g，則此時(shí)溶液的pH為_(不考慮反應(yīng)中溶液體積的變化)。解析：(1)Fe是活性電極，失電子被氧化生成Fe2，石墨是惰性電極，溶液中Cu2在石墨電極得電子被還原生成Cu，故該原電池的反應(yīng)為FeCu2=Fe2Cu。工作過程中，F(xiàn)e作負(fù)極，電極反應(yīng)式為Fe2e=Fe2，鐵電極質(zhì)量減少；石墨作正極，電極反應(yīng)式為Cu22e=Cu，石墨電極質(zhì)量增加；設(shè)兩電極質(zhì)量相差12 g時(shí)電路中轉(zhuǎn)移電子為x mol，則有x mol56 gmol1x mol64 gmol112 g，解得x0.2。(2)NH4Cl溶液中NH發(fā)生水解反應(yīng)：NHH2ONH3H2OH，使溶液呈酸性，故石墨電極(即正極)上發(fā)生的反應(yīng)為2H2e=H2。(3)其他條件不變，若將鹽橋換成彎銅導(dǎo)線與石墨相連成n形，則甲裝置為原電池，F(xiàn)e作負(fù)極，Cu作正極；乙裝置為電解池，則石墨(1)為陰極，石墨(2)為陽極，溶液中Cl在陽極放電生成Cl2，電極反應(yīng)式為2Cl2e=Cl2。(4)若將乙裝置中電解質(zhì)溶液改為加入400 mL CuSO4溶液，則陰極反應(yīng)式為Cu22e=Cu，當(dāng)電極質(zhì)量增重1.28 g(即析出0.02 mol Cu)時(shí)，電路中轉(zhuǎn)移0.04 mol電子。電解CuSO4溶液的總反應(yīng)方程式為2CuSO42H2O2H2SO42CuO2，則轉(zhuǎn)移0.04 mol電子時(shí)生成0.02 mol H2SO4，則有c(H)0.1 molL1，pHlg0.11，故此時(shí)溶液的pH為1。答案：(1)FeCu2=Fe2Cu0.2(2)2H2e=H2酸性NHH2ONH3H2OH(3)陰2Cl2e=Cl2(4)112某研究性學(xué)習(xí)小組根據(jù)反應(yīng)2KMnO410FeSO48H2SO4=2MnSO45Fe2(SO4)3K2SO48H2O設(shè)計(jì)如下原電池，其中甲、乙兩燒杯中各物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度均為1 molL1，溶液的體積均為200 mL，鹽橋中裝有飽和K2SO4溶液。回答下列問題：(1)此原電池的正極是石墨_(填“a”或“b”)，發(fā)生_反應(yīng)。(2)電池工作時(shí)，鹽橋中的SO移向_(填“甲”或“乙”)燒杯。(3)兩燒杯中的電極反應(yīng)式分別為甲_；乙_。(4)若不考慮溶液的體積變化，MnSO4濃度變?yōu)?.5 molL1，則反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子為_mol。解析：(1)根據(jù)題目提供的總反應(yīng)方程式可知，KMnO4作氧化劑，發(fā)生還原反應(yīng)，故石墨a是正極。(2)電池工作時(shí)，SO向負(fù)極移動(dòng)，即向乙燒杯移動(dòng)。(3)甲燒杯中的電極反應(yīng)式為MnO5e8H=Mn24H2O；乙燒杯中的電極反應(yīng)式為5Fe25e=5Fe3。(4)溶液中的MnSO4濃度由1 molL1變?yōu)?.5 molL1，由于溶液的體積未變，則反應(yīng)過程中生成的MnSO4的物質(zhì)的量為0.5 molL10.2 L0.1 mol，轉(zhuǎn)移的電子為0.1 mol50.5 mol。答案：(1)a還原(2)乙(3)MnO5e8H=Mn24H2O5Fe25e=5Fe3(4)0.513如圖所示，是原電池的裝置圖。請回答：(1)若C為稀H2SO4溶液，電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，B電極材料為Fe且做負(fù)極，則A電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為_；反應(yīng)進(jìn)行一段時(shí)間后溶液C的pH將_(填“升高”“降低”或“基本不變”)。(2)若需將反應(yīng)：Cu2Fe3=Cu22Fe2設(shè)計(jì)成如上圖所示的原電池裝置，則A(負(fù)極)極材料為_，B(正極)極材料為_，溶液C為_。(3)若C為CuCl2溶液，Zn是_極，Cu極發(fā)生_反應(yīng)，電極反應(yīng)為_。反應(yīng)過程溶液中c(Cu2)_(填“變大”“變小”或“不變”)。(4)CO與H2反應(yīng)還可制備CH3OH，CH3OH可作為燃料使用，用CH3OH和O2組合形成的質(zhì)子交換膜燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖如下：電池總反應(yīng)為2CH3OH3O2=2CO24H2O，則c電極是_(填“正極”或“負(fù)極”)，c電極的反應(yīng)方程式為_。若線路中轉(zhuǎn)移2 mol電子，則上述CH3OH燃料電池，消耗的O2在標(biāo)況下的體積為_L。解析：(1)鐵作負(fù)極，則該原電池反應(yīng)是鐵與稀硫酸置換氫氣的反應(yīng)，所以正極反應(yīng)是氫離子得電子生成氫氣，電極反應(yīng)式為2H2e=H2；溶液中氫離子放電，導(dǎo)致溶液中氫離子濃度減小，pH升高；(2)Cu2Fe3=Cu22Fe2設(shè)計(jì)成如題圖所示的原電池裝置，根據(jù)方程式中物質(zhì)發(fā)生的反應(yīng)類型判斷，Cu發(fā)生氧化反應(yīng)，作原電池的負(fù)極，所以A材料是Cu，B極材料是比Cu不活潑的導(dǎo)電物質(zhì)如石墨、Ag等即可。溶液C中含有Fe3，如FeCl3溶液；(3)Zn比較活潑，在原電池中做負(fù)極，Cu做正極，正極發(fā)生還原反應(yīng)，Cu2在正極得到電子變成Cu，電極反應(yīng)為Cu22e=Cu，Cu2發(fā)生了反應(yīng)，則c(Cu2)變小；(4)根據(jù)圖中的電子流向知c是負(fù)極，是甲醇發(fā)生氧化反應(yīng)：CH3OH6eH2O=CO26H，線路中轉(zhuǎn)移2 mol電子時(shí)消耗氧氣0.5 mol，標(biāo)況下體積為11.2 L。答案：(1)2H2e=H2升高(2)Cu石墨FeCl3溶液(3)負(fù)極還原Cu22e=Cu變小(4)負(fù)極CH3OH6eH2O=CO26H11.2我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入新常態(tài)，需要轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式，改變粗放式增長模式，不斷優(yōu)化經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)健康可持續(xù)發(fā)展進(jìn)區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展，推進(jìn)新型城鎮(zhèn)化，推動(dòng)城鄉(xiāng)發(fā)展一體化因：我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展還面臨區(qū)域發(fā)展不平衡、城鎮(zhèn)化水平不高、城鄉(xiāng)發(fā)展不平衡不協(xié)調(diào)等現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)。