《2022届老高考化学(人教版)一轮总复习练习：第16讲 原电池 化学电源 (含解析).docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022届老高考化学(人教版)一轮总复习练习：第16讲 原电池 化学电源 (含解析).docx（11页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、练案 16第六章化学反应与能量第 16 讲原电池化学电源A 组基础必做题(40 分)一、选择题(本题包括 4 小题，每题 4 分，共 16 分)1(2021河北衡水检测)铜锌电池原理如图所示，下列说法正确的是(C)Aa 电极发生还原反应B盐桥中K移向 a 电极Cb 电极反应式为Cu22e=Cu D电子由Zn 电极流出，经盐桥流向b 电极解析 本题考查“双液-铜锌原电池”的构成及工作原理。Zn 的金属活动性强于Cu，则铜锌原电池中，Zn 作负极，发生氧化反应，A 错误；b 电极是正极，盐桥中阳离子向正极区移动，则盐桥中 K移向 b 电极，B 错误；溶液中 Cu2在 b 电极上发生还原反应生成Cu
2、，电极反应式为 Cu22e=Cu，C 正确；电子由负极经导线流向正极，则电子由 Zn 电极流出，经电流计流向Cu 电极，电子不能经过盐桥，D 错误。2(2021湖北武汉模拟)中科院某课题组将二氧化锰和生物质置于一个由滤纸制成的折纸通道内形成电池(如图所示)，该电池可将可乐(pH2.5)中的葡萄糖作为燃料获得能量。下列说法中正确的是( C )Aa 极为正极B随着反应不断进行，负极区的pH 不断增大C消耗 0.01 mol 葡萄糖，电路中转移 0.02 mol 电子Db 极电极反应式为MnO 2H O2e=Mn24OH22解析根据图知，葡萄糖 C6H12O6 转化为葡萄糖内酯 C6H10O6，C
3、元素化合价由 0 价转化为1，则该电极上失电子发生氧化反应，所以a 为负极，b 为正极，故A 错误；负极3区电极反应式为C HO 2e=C HO 2H，负极溶液中 c(H)增大，则溶液的pH 减6 12 66 10 6小，故 B 错误；根据 C HO 2e=C HO 2H知，消耗 1 mol 葡萄糖转移 2 mol 电子，6 12 66 10 622则消耗 0.01 mol 葡萄糖转移 0.02 mol 电子，C 正确；b 电极上二氧化锰得电子和氢离子反应生成水和锰离子，电极反应式为MnO 4H2e=Mn22H O，D 错误。3(2020山东等级考模拟)利用小粒径零价铁(ZVI)的电化学腐蚀处
4、理三氯乙烯，进行水体修复的过程如图所示。H、O 、NO等共存物的存在会影响水体修复效果，定义单位时间内ZVI 释放电子的23te物质的量为 n ，其中用于有效腐蚀的电子的物质的量为n 。下列说法错误的是(B) A反应均在正极发生B. 单位时间内，三氯乙烯脱去 a mol Cl 时 nea molC. 的电极反应式为NO10H8e=NH3H O342D. 增大单位体积水体中小微粒ZVI 的投入量，可使 nt 增大解析本题以利用小粒径零价铁(ZVI)的电化学腐蚀处理三氯乙烯进行水体修复为载 体，考查了原电池原理在生产中的应用，考点有正、负电极反应的判断，电极反应式的书写与计算，加快化学反应速率方法
5、的判断等；体现了考查要求中的综合性、应用性和创新性， 考查的学科核心素养有变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知等。A 项，由题图中各元素反应前后化合价的变化可知，反应均为得电子的反应，所以应在正极发生，正确；B 项，三氯乙烯脱氯时发生的反应为 CHCl=CCl 3H6eCH =CH 3Cl，故222e脱去 a mol Cl 时 n 2a mol，错误；C 项，由题图及 N 元素的化合价变化可写出的电极反应式为 NO10H8e=NH3H O，正确；D 项，增大单位体积水体中小粒径 ZVI342t的投入量，可以增大小粒径 ZVI 和正极的接触面积，加快 ZVI 释放电子的速率，使 n 增大， 正
6、确。4(2021山东泰安一模)中科院科学家设计出一套利用SO2 和太阳能综合制氢方案，其基本工作原理如图所示。下列说法错误的是(C)A该电化学装置中，Pt 电极作正极BPt 电极的电势高于BiVO4 电极的电势C电子流向：Pt 电极导线BiVO4 电极电解质溶液Pt 电极342DBiVO4 电极上的反应式为SO22e2OH=SO2H O4444解析 Pt 电极上H2O 得电子生成H2，发生还原反应，Pt 电极作正极，故A 正确；Pt 电极为正极，BiVO 电极为负极，所以Pt 电极的电势高于BiVO 电极的电势，故B 正确； 电子从BiVO 电极(负极)经导线流向Pt 电极(正极)，不能进入溶
7、液，故C 错误；BiVO 电极为负极，电极上发生氧化反应，电极反应式为SO22e2OH=SO2H O，故D 正342确。点拨本题的易错选项为C，要注意溶液通过自由移动的离子导电，电子不能进入溶液；难点为D，要注意电极反应式的书写与溶液的酸碱性有关。二、非选择题(本题包括 2 小题，共 24 分)5(2021河北衡水高三检测)(1)锌锰(ZnMnO2)干电池应用广泛，其电解质溶液是 ZnCl2NH4Cl 混合溶液。该电池的负极材料是Zn。电池工作时，电子流向正极(填“正极”或“负极”)。若 ZnCl2NH4Cl 混合溶液中含有杂质 Cu2，会加速某电极的腐蚀，其主要原因是Zn 与 Cu2反应生成
8、Cu，Zn 与 Cu 构成原电池，加快反应速率 。(2) 铅蓄电池是常用的化学电源，其电极材料分别是 Pb 和 PbO2，电解液为硫酸。该电池总反应式为PbPbO 2H SO放电2PbSO 2H O 。224充电42该蓄电池放电时，电解质溶液中阴离子移向 负极(填“正极”或“负极”)；正极附近溶液的酸性减弱(填“增强”“减弱”或“不变”)，负极的电极反应式为 Pb2e44SO2=PbSO。(已知：硫酸铅为不溶于水的白色沉淀，生成时附着在电极上)2实验室用铅蓄电池作电源电解饱和食盐水制取氯气，若制得 0.050 mol Cl ，这时电池内消耗的H2SO4 的物质的量至少是0.1mol。(3) 氢
9、氧燃料电池具有启动快、效率高等优点，其能量密度高于铅蓄电池。若电解液为KOH 溶液，则氢氧燃料电池的负极反应式为 H 2e2OH=2H O。该电池工作时，22外电路每流过 2 mol e，消耗标准状况下氧气 11.2 L。解析(1)负极上失电子发生氧化反应，则 Zn 失电子为负极，电子由负极流向正极。电化学腐蚀较化学腐蚀更快，锌与还原出来的Cu 构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀。2442(2) 在铅蓄电池中，根据原电池反应式中元素化合价变化知，在Pb 电极上 Pb 元素化合价由 0 变为2，发生氧化反应：Pb2eSO2=PbSO ，所以 Pb 作负极，PbO 作正极，电解质溶液中阴离子移向负极。工
10、作时，该铅蓄电池正极上 PbO 得电子发生还原反应，电极反应为PbO SO22e4H=PbSO 2H O，正极附近溶液的酸性减弱。24422设生成 0.05 mol Cl2 需转移的电子为 x mol。2Cl2e = Cl 2 mol1 molx mol0.050 mol解得 x0.1，设转移 0.1 mol e时，消耗硫酸的物质的量为 y mol，放电时，铅蓄电池的电池反应式为PbO2Pb2H2SO4=2PbSO42H2O转移电子2 mol2 moly mol0.1 moly0.1，所以消耗硫酸的物质的量为 0.1 mol。(3) 燃料与氧气反应的总化学方程式为2H2O2=2H2O，电解质溶
11、液呈碱性，负极上氢气失电子生成水，则负极的电极反应式为 H 2OH2e=2H O 或 2H 4OH4e222=4H2O；该电池中正极上是氧气发生得电子的还原反应，其电极反应式为 O22H2O4e=4OH，则外电路每流过 2 mol e，消耗氧气为 0.5 mol，所以消耗标准状况下氧气的体积为 0.5 mol22.4 Lmol111.2 L。6(2020北京等级考适应性测试，16)2019 年诺贝尔化学奖授予对锂电池及锂离子电池研究做出贡献的三位科学家。(1) 最早的可充电锂电池用金属锂作负极。锂在元素周期表中的位置是 第二周期第A族，属于活泼金属，使电池存在较大安全隐患。(2) 现在广泛使用
12、的锂离子电池有多种类型。某可充电钴酸锂电池的工作原理如下图所示：碳酸乙烯酯(EC)常用作电解液的溶剂，其结构为，熔点 35 ，可燃，可由二6该电池放电时，其中一极的电极反应式是 LixC xe=6CxLi，则该极应为上图中的A(填“A”或“B”)。氧化碳和有机物 X 在一定条件下合成。X 与乙醛互为同分异构体，核磁共振氢谱显示只有一组峰：写出合成EC 的化学方程式：从正极材料中回收钴和锂的流程如下：写出酸浸过程中发生反应的化学方程式：2LiCoO2 3H2SO4 H2O2=Li2SO4 2CoSO4O24H2O。拆解废旧电池前需进行放电处理，既可保证安全又有利于回收锂。有利于回收锂的原因是放电
13、可使 LixC6 失电子变为 Li，Li从负极移向正极，尽可能多的在正极处富集 。解析(1)由 Li 的核外电子排布可知其位于第二周期A 族。(2)根据 Li的移动方向可以判断出 A 为负极，B 为正极，电极反应式Li C xe=6CxLi为负极反应式，由题意可知，X 为。由流程图及氧化还原反应规律知，酸浸时的化学方程式为 2LiCoO2x 63H SO H O =Li SO 2CoSO 4H OO ；由题意可知，放电可使 Li从负极移242 224422B 组能力提升题(60 分)向正极，有利于回收锂。一、选择题(本题包括 4 小题，每题 6 分，共 24 分)21(2021山东潍坊高三检测
14、)银锌电池是一种常见化学电源，其反应原理：ZnAg2O H2O=Zn(OH) 2Ag。其工作示意图如图所示。下列说法不正确的是(D)A. Zn 电极是负极B. Ag2O 电极发生还原反应C. Zn 电极的电极反应式：Zn2e2OH=Zn(OH)2 D放电前后电解质溶液的 pH 保持不变解析A 项，由电池的总反应 ZnAg2OH2O=Zn(OH)22Ag 知，Zn 从 0 价变为22 价，化合价升高，失去电子，故 Zn 电极为负极，正确；B 项，Ag O 中 Ag 从1 价变为 0 价，化合价降低，得到电子，发生还原反应，正确；C 项，在碱性条件下，Zn2与 OH结合生成 Zn(OH) ，故 Z
15、n 电极的电极反应式为 Zn2e2OH=Zn(OH) ，正确；D 项，222根据总反应可知，反应中H O 被不断消耗，电解质溶液中OH浓度增大，所以放电后电解质溶液的 pH 增大，错误。点拨依据已知的电池总反应方程式，标出变价元素的化合价，结合原电池工作原理判断。2(2021河南平顶山月考)如图是盐桥中吸附有饱和 KCl 溶液的原电池示意图。下列说法错误的是(B)A该原电池的负极反应式为Cu2e=Cu2 B电子流向：Cu 棒盐桥Pt 棒电流表Cu 棒3C甲烧杯中的c(NO)逐渐减小D盐桥中的K移向甲烧杯解析 本题考查双液原电池的构成及工作原理。Cu 比 Pt 活泼，则 Cu 作原电池的负极，发
16、生氧化反应，电极反应式为Cu2e=Cu2，A 正确；电子只能在电极和导线中移动，不能进入电解质溶液，故电子流向为Cu 棒电流表Pt 棒，B 错误；Pt 电极作原电池的正极，发生还原反应，电极反应式为 NO4H3e=NO2H O，反应消耗 NO，3233则甲烧杯中c(NO)逐渐减小，C 正确；原电池中阳离子向正极移动，则盐桥中的 K移向甲烧杯，D 正确。3(2021四川广安月考)肼(N2H4)暴露在空气中容易爆炸，但利用其制作的燃料电池是一种理想的电池，具有容量大、能量转化效率高、产物无污染等特点，其工作原理如图所示， 下列叙述正确的是(C)A. 电池工作时，正极附近溶液的pH 降低B. 当消耗
17、 1 mol O2 时，有 2 mol Na由甲槽向乙槽迁移C. 负极反应为 4OHN H 4e=N 4H O2 422D. 若去掉离子交换膜，电池也能正常工作222解析 本题考查肼燃料电池的构成及工作原理。电池工作时，O2 在正极发生还原反应： O 2H O4e=4OH，由于生成 OH，溶液的pH 增大，A 错误；当消耗 1 mol O 时， 电路中转移 4 mol 电子，为保持溶液呈电中性，应有4 mol Na由甲槽向乙槽迁移，B 错误；N H 在负极失电子发生氧化反应，则负极反应为4OHN H 4e=N 4H O，C 正2 42 422确，若去掉离子交换膜，肼会与水中溶解的氧气直接接触，
18、有爆炸危险，D 错误。4(2021 贵州黔南州月考 )利用人工光合作用合成甲酸的原理为2CO 2H O太阳能22 光触媒22HCOOHO ，装置如图所示。下列说法不正确的是(B) A该装置将太阳能转化为化学能和电能B电极 1 周围溶液的pH 增大2C电极 2 上发生的反应为CO 2H2e=HCOOH DH由电极 1 室经过质子膜移向电极 2 室解析本题考查利用原电池原理制备HCOOH。在光触媒作用下，利用太阳能将CO222222和 H O 合成甲酸，同时电路中有电子转移，故可将太阳能转化为化学能和电能，A 正确； 电极 1 上发生失电子的氧化反应，则电极1 上发生的反应为 2H O4e=4HO
19、 ，反应中生成 H，故电极 1 周围溶液的 pH 减小，B 错误；电极 2 上 CO 发生还原反应生成HCOOH，电极反应式为 CO 2H2e=HCOOH，C 正确；原电池中阳离子向正极移动，电极 1 是负极，电极 2 是正极，则H由电极 1 室经过质子膜移向电极 2 室，D 正确。二、非选择题(本题包括 2 小题，共 36 分)5(2021湖北武汉模拟)金属铬和氢气在工业上都有重要的用途。已知：铬能与稀硫酸反应，生成氢气和硫酸亚铬(CrSO4)。(1) 铜、铬构成的原电池如图甲，其中盛稀硫酸的烧杯中的现象为铜电极上有气泡产生。盐桥中装的是饱和 KCl 琼脂溶液，下列关于此电池的说法正确的是
20、B(填选项字母)。A. 盐桥的作用是使整个装置构成通路、保持溶液呈电中性，凡是有盐桥的原电池，盐桥中均可以用饱和KCl 琼脂溶液B. 理论上 1 mol Cr 溶解，盐桥中将有 2 mol Cl进入左池，2 mol K进入右池C. 此过程中H得电子，发生氧化反应D. 电子从铬极通过导线到铜极，又通过盐桥转移到左烧杯中(2) 如果构成图乙电池，发现铜电极上不再有图甲的现象，铬电池上产生大量气泡，遇空气呈红棕色。写出正极的电极反应式： 4HNO3e=NO2H O。32(3) 某同学把已去掉氧化膜的铬片直接投入氯化铜溶液时，观察到了预料之外的现象：铬片表面上的铜没有紧密吸附在铬片的表面而是呈蓬松的海
21、绵状；反应一段时间后有大量气泡逸出，且在一段时间内气泡越来越多，经点燃能发出爆鸣声，证明是氢气。请解释这两种现象的原因： Cu2水解使溶液呈酸性，铬既能与 Cu2发生置换反应生成 Cu，又能与酸性溶液反应生成氢气，气泡使生成的铜疏松；生成的铜和铬形成原电池，使产生氢气的速率 加 快 。解析 (1)由于铬能与稀硫酸反应，生成氢气和硫酸亚铬(CrSO4)，说明铬电极是负极， 铜电极是正极，氢离子在正极放电，所以盛稀硫酸的烧杯中的现象为铜电极上有气泡产生。32A 项，盐桥的作用是使整个装置构成通路、保持溶液呈电中性，若电解质溶液中有与 KCl 发生反应的离子，如当电解质溶液是AgNO 溶液时，盐桥中
22、的电解质溶液就不能用KCl 琼脂溶液，错误；B 项，理论上 1 mol Cr 溶解，Cr2e=Cr2，转移 2 mol 电子，同时正极消耗 2 mol H，2H2e=H ，根据溶液呈电中性可知，盐桥中将有2 mol Cl进入左池，2 mol K进入右池，正确；C 项，此过程中 H得电子，发生还原反应，错误；D 项， 电子不能在溶液中传递，溶液导电是通过离子的定向移动形成电流的，错误。2(2) 稀硝酸作电解液时，铬电极上产生大量气泡，遇空气呈红棕色，说明溶液中的硝酸根离子得到电子，产生 NO，NO 被氧化生成 NO ，因此铜是负极，铬是正极，则正极的电极反应式为 4HNO3e=NO2H O。32
23、(3) Cr 比铜活泼，既能与铜盐发生置换反应生成Cu，又能与酸反应生成氢气，由于Cu2水解使溶液呈酸性，铬与酸性溶液反应生成氢气，气泡使生成的铜疏松；生成的铜和铬形成原电池，因此使产生氢气的速率加快。6(2021河北衡水检测)(1) 如图所示，若溶液 C 为浓硝酸，电流表指针发生偏转，B 电极材料为 Fe，A 电极材料为Cu，则B 电极的电极反应式为 4H2NO2e=2NO 2H O，A 电极的电322极反应式为Cu2e=Cu2；反应进行一段时间后溶液 C 的 pH 会升高(填“升高”“降低”或“基本不变”)。(2) 我国首创以铝空气海水电池作为能源的新型海水标志灯，以海水为电解质溶液， 靠
24、空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流，只要把灯放入海水数分钟，就会发出耀眼的白光。则电源的负极材料是铝(填物质名称)，负极反应为4Al12e=4Al3；正极反应为3O26H2O12e=12OH。(3) 熔融盐电池具有很高的发电效率，因而受到重视。可用 Li2CO3 和 Na2CO3 的熔融盐混合物作电解质，CO 为负极燃气，空气与CO2 的混合气为正极助燃气，制得在 650 下工作的燃料电池，其负极反应式为 2CO2CO24e=4CO ，则正极反应式为 O 2CO32223224e=2CO2，电池总反应式为2COO =2CO。3解析(1)常温下Fe在浓硝酸中发生钝化，作正极，B 电极的电极反应式为4H2NO2e=2NO 2H O，A 电极的电极反应式为Cu2e=Cu2；反应消耗 H，反应进22行一段时间后溶液C 的pH 会升高。(2) 电源的负极材料是铝，负极反应为 4Al12e=4Al3；正极反应为 3O26H2O 12e=12OH。3(3) 正极反应式为O22CO24e=2CO2，电池总反应式为 2COO2=2CO2。