届高考化学大一轮复习19原电池化学电源配餐作业.docx

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届高考化学大一轮复习19原电池化学电源配餐作业

配餐作业（十九）　原电池　化学电源

A组·全员必做题

1．各式各样电池的迅速发展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．手机上用的锂离子电池属于一次电池

B．锌锰干电池中，锌电极是负极

C．氢氧燃料电池工作时氢气在负极上被还原

D．太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅

解析　手机上的电池可以充电，属于二次电池；锌锰干电池中锌失去电子生成Zn2＋，故作为负极；氢氧燃料电池工作时氢气在负极被氧化；太阳能电池的主要材料为硅。

故A、C、D项错误，B项正确。

答案　B

2．如图，在盛有稀硫酸的烧杯中放入用导线连接的电极X、Y，外电路中电子流向如图所示，关于该装置的下列说法正确的是（　　）

A．外电路的电流方向为X→外电路→Y

B．若两电极分别为铁和碳棒，则X为碳棒，Y为铁

C．X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应

D．若两电极都是金属，则它们的活动性顺序为X>Y

解析　外电路电子流向为X→外电路→Y，电流方向与其相反，A项错误；X极失电子，作负极，X极发生的是氧化反应，Y极发生的是还原反应，C项错误；若两电极分别为铁和碳棒，则Y为碳棒，X为铁，B项错误。

答案　D

3．（2017·河北三市联考）乙烷燃料电池的原理如图所示，下列说法正确的是（　　）

A．a为负极，电极反应式为CH3CH3－14e－＋18OH－===2CO

＋12H2O

B．电子从a极经导线移向b极，再经溶液移向a极

C．电池工作一段时间后电解质溶液的pH增大

D．用该电池电解硫酸铜溶液（电解池的电极为惰性电极），消耗氧气的物质的量与析出铜的物质的量之比为2∶1

解析　通入乙烷的a极为负极，乙烷失电子，A项正确；原电池中电子从负极经导线流向正极，但电子不进入溶液，B项错误；该电池的总反应为2CH3CH3＋7O2＋8OH－===4CO

＋10H2O，因为反应中消耗OH－，所以电池工作一段时间后，电解质溶液的pH减小，C项错误；1molO2参与反应转移4mol电子，而1molCu2＋放电需要2mol电子，所以消耗氧气的物质的量与析出铜的物质的量之比为1∶2，D项错误。

答案　A

4．有一种一面镀锌、一面镀二氧化锰的超薄纸质电池，在使用印刷与压层技术后，变成一张可任意裁剪大小的“电纸”，纸内的离子“流过”水和氧化锌组成的电解质溶液，电池总反应式为Zn＋2MnO2＋H2O===ZnO＋2MnOOH。

下列说法不正确的是（　　）

A．该电池的负极材料为锌

B．该电池反应中二氧化锰发生了还原反应

C．电池的正极反应式为MnO2＋H2O＋e－===MnOOH＋OH－

D．当有0.1mol锌溶解时，流经电解质溶液的电子数为1.204×1023

解析　锌为活泼金属，失去电子作负极，A项正确；二氧化锰得到了电子，发生还原反应，B项正确；因电池的负极反应式为Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O，用总反应式减去负极反应式得出正极反应式为MnO2＋H2O＋e－===MnOOH＋OH－，C项正确；电子只能经外电路流动，而不能在电解质溶液中流动，电解质溶液中应为阴、阳离子的定向移动，D项错误。

答案　D

5．（2017·沈阳二中高三月考）Mg—AgCl电池是一种用海水激活的一次电池，在军事上用作电动鱼雷的电池，电池的总反应可表示为Mg＋2AgCl===MgCl2＋2Ag。

下列关于该电池的说法错误的是（　　）

A．该电池工作时，正极反应为2AgCl＋2e－===2Cl－＋2Ag

B．该电池的负极材料可以用金属铝代替

C．有24gMg被氧化时，可还原得到108gAg

D．装有该电池的鱼雷在水中进行时，海水作为电解质溶液

解析　A项，由电池反应方程式看出，Mg是还原剂、AgCl是氧化剂，故金属Mg作负极，正极反应为2AgCl＋2e－===2Cl－＋2Ag，故A正确；B项，该电池的负极材料可以用金属铝代替，故B正确；C项，电极反应式：

Mg－2e－===Mg2＋，24gMg即1mol被氧化时，转移电子是2mol，正极反应为2AgCl＋2e－===2Cl－＋2Ag，可还原得到216gAg，故C错误；D项，因为该电池能被海水激活，海水可以作为电解质溶液，故D正确。

答案　C

6．（2017·北京延庆一模）LED产品的使用为城市增添色彩。

下图是氢氧燃料电池驱动LED发光的一种装置示意图。

下列有关叙述正确的是（　　）

A．b处通入H2

B．该装置将化学能最终转化为电能

C．通入H2的电极发生反应：

2H2－4e－===4H＋

D．a处为电池负极，发生氧化反应

解析　由电子流向可知a为负极通入H2，发生氧化反应，b为正极通入O2，发生还原反应，A错误、D正确；该装置将化学能最终转化为光能，B错误；电解质为KOH溶液，所以电极反应式中不能含有H＋，C错误。

答案　D

7．（2017·河南郑州高中质量预测）

电化学气敏传感器可用于监测环境中NH3的含量，其工作原理如图所示，其中NH3被氧化为常见无毒物质。

下列说法错误的是（　　）

A．溶液中OH－向电极a移动

B．电极b上发生还原反应

C．负极的电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O

D．理论上反应消耗的NH3与O2的物质的量之比为3∶4

解析　电极a上NH3发生氧化反应生成N2，则电极a为负极，电极b为正极，原电池中，阴离子向负极移动，故A项正确；电极b为正极，发生还原反应，B项正确；负极上NH3失电子生成N2和H2O，电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O，C项正确；由电池反应4NH3＋3O2===2N2＋6H2O可知，理论上反应消耗的NH3与O2的物质的量之比为4∶3，D项错误。

答案　D

8．（2017·陕西西安八校联考）甲醇燃料电池被认为是21世纪电动汽车的最佳候选动力源，其工作原理如图所示，下列有关叙述正确的是（　　）

A．通氧气的一极为负极

B．H＋从正极区通过交换膜移向负极区

C．通甲醇的一极的电极反应式为：

CH3OH＋H2O－6e－===CO2↑＋6H＋

D．甲醇在正极发生反应，电子经过外电路流向负极

解析　燃料电池中通入燃料的一极为负极，通入氧气或空气的一极为正极，A项错误；原电池中阳离子向正极移动，B项错误；通甲醇的一极为负极，负极反应式为CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋

6H＋，C项正确；甲醇在负极发生反应，电子经过外电路流向正极，D项错误。

答案　C

9．（2017·沈阳六校联考）综合如图判断，下列说法正确的是（　　）

A．装置Ⅰ和装置Ⅱ中负极反应均是Fe－2e－===Fe2＋

B．装置Ⅰ和装置Ⅱ中正极反应均是O2＋2H2O＋4e－===4OH－

C．装置Ⅰ和装置Ⅱ中盐桥中的阳离子均向右侧烧杯移动

D．放电过程中，装置Ⅰ左侧烧杯和装置Ⅱ右侧烧杯中溶液的pH均增大

解析　装置Ⅰ中，由于Zn比Fe活泼，所以Zn作原电池的负极，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋；Fe作正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。

由于正极有OH－生成，因此溶液的pH增大。

装置Ⅱ中，Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋；Cu作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑。

正极由于不断消耗H＋，所以溶液的pH逐渐增大。

据此可知A、B皆错，D项正确。

在原电池的电解质溶液中，阳离子移向正极，所以C项错误。

答案　D

10．（2017·江西重点中学联考）以熔融Li2CO3和K2CO3为电解质，天然气经重整催化作用提供反应气的燃料电池如下图。

下列说法正确的是（　　）

内重整碳酸盐燃料电池的原理图

A．以此电池为电源电解精炼铜，当有0.1mole－转移时，有3.2g铜溶解

B．若以甲烷为燃料气时负极反应式：

CH4＋5O2－－8e－===CO

＋2H2O

C．该电池使用过程中需补充Li2CO3和K2CO3

D．空气极发生的电极反应式为O2＋4e－＋2CO2===2CO

解析　因为电解精炼铜时，粗铜作阳极，粗铜中的Zn、Fe等活泼金属均失电子，所以溶解的铜小于0.05mol，质量小于3.2g，A错误；因为电解质中无O2－，应以CO

配平电荷，正确的负极反应式为CH4＋4CO

－8e－===5CO2＋2H2O、正极反应式为O2＋4e－＋2CO2===2CO

，电池反应式：

CH4＋2O2===CO2＋2H2O，不需要补充Li2CO3和K2CO3，B、C错误，D正确。

答案　D

11．

（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________（填选项字母）。

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________（填选项字母）。

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电池的正极反应式为：

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，外接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

12．全钒液流电池是一种活性物质呈循环流动液态的电池，目前钒电池技术已经趋近成熟。

如图是钒电池基本工作原理示意图。

请回答下列问题：

（1）硫酸在电池技术和实验室中具有广泛的应用，在传统的铜锌原电池中，硫酸是________，实验室中配制硫酸亚铁时需要加入少量硫酸，硫酸的作用是____________________________________。

（2）钒电池是以溶解于一定浓度硫酸溶液中的不同价态的钒离子（V2＋、V3＋、VO2＋、VO

）为正极和负极电极反应的活性物质，电池总反应为VO2＋＋V3＋＋H2O

V2＋＋VO

＋2H＋。

放电时的正极反应式为_______________，充电时的阴极反应式为__________________。

放电过程中，电解液的pH________（填“升高”“降低”或“不变”）。

（3）钒电池基本工作原理示意图中“正极电解液”可能是______（填选项字母）。

a．VO

、VO2＋混合液　　　b．V3＋、V2＋混合液

c．VO

溶液d．VO2＋溶液

e．V3＋溶液f.V2＋溶液

（4）能够通过钒电池基本工作原理示意图中“隔膜”的离子是________。

解析　

（1）传统的铜锌原电池中，锌与酸反应生成氢气，故硫酸为电解质溶液；硫酸亚铁容易水解，且水解显酸性，加入少量硫酸，可以抑制其水解变质。

（2）正极反应是还原反应，由电池总反应可知放电时的正极反应为VO

＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O；充电时，阴极反应为还原反应，故为V3＋得电子生成V2＋的反应。

（3）充电时阳极反应式为VO2＋＋H2O－e－===VO

＋2H＋，故充电完毕的正极电解液为VO

溶液，而放电完毕的正极电解液为VO2＋溶液，故正极电解液可能是选项acd。

（4）充电和放电过程中，正极电解液与负极电解液不能混合，起平衡电荷作用的是加入的酸，故H＋可以通过隔膜。

答案　

（1）电解质溶液　抑制硫酸亚铁的水解

（2）VO

＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O　V3＋＋e－===V2＋　升高

（3）acd　（4）H＋

B组·重点选做题

13.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）。

甲

乙

（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____________________________。

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__________（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1molCr溶解，盐桥中将有2molCl－进入左池，2molK＋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：

_______________________________________________________。

（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：

①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绵状；②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：

______________________________________。

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。

A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AgNO3溶液时，盐桥中的电解质溶液就不能用KCl琼脂溶液，错误；B项，理论上1molCr溶解，Cr－2e－===Cr2＋，转移2mol电子，同时正极消耗2molH＋，2H＋＋2e－===H2↑，根据溶液呈电中性可知，盐桥中将有2molCl－进入左池，2molK＋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）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NO2，因此铜是负极，铬是正极，则正极的电极反应式为4H＋＋NO

＋3e－===NO↑＋2H2O。

（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。

答案　

（1）铜电极上有气泡产生　B

（2）4H＋＋NO

＋3e－===NO↑＋2H2O

（3）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

14．锂锰电池的体积小、性能优良，是常用的一次电池。

该电池反应原理如图所示，其中电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li＋通过电解质迁移入MnO2晶格中，生成LiMnO2。

回答下列问题：

（1）外电路的电流方向是由________极流向________极。

（填字母）

（2）电池正极反应式为_______________________________。

（3）是否可用水代替电池中的混合有机溶剂？

_________________________________________________________

（填“是”或“否”），原因是__________________________。

（4）MnO2可与KOH和KClO3在高温下反应，生成K2MnO4，反应的化学方程式为_______________________。

K2MnO4在酸性溶液中歧化，生成KMnO4和MnO2的物质的量之比为________。

解析　

（1）结合所给装置图以及原电池反应原理，可知Li作负极材料，MnO2作正极材料，所以电子流向是从a→b，那么电流方向则是b→a。

（2）根据题目中的信息“电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li＋通过电解质迁移入MnO2晶格中，生成LiMnO2”，所以正极的电极反应式为MnO2＋e－＋Li＋===LiMnO2。

（3）因为负极的电极材料Li是活泼的金属，能够与水发生反应，故不能用水代替电池中的混合有机溶剂。

（4）由题目中的信息“MnO2可与KOH和KClO3在高温条件下反应，生成K2MnO4”，可知该反应属于氧化还原反，Mn元素化合价升高（

→

），则Cl元素的化合价降低（

→

），所以化学方程式为3MnO2＋KClO3＋6KOH

3K2MnO4＋KCl＋3H2O；根据“K2MnO4在酸性溶液中歧化，生成KMnO4（K2

O4→K

O4）和MnO2（K2

O4→

O2）”，根据得失电子守恒，可知生成的KMnO4和MnO2的物质的量之比为2∶1。

答案　

（1）b　a

（2）MnO2＋e－＋Li＋===LiMnO2

（3）否　电极Li是活泼金属，能与水反应

（4）3MnO2＋KClO3＋6KOH

3K2MnO4＋KCl＋3H2O　2∶1