高考化学课时能力提升作业 91 原电池.docx

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高考化学课时能力提升作业91原电池

课时提升作业（二十七）

（45分钟　100分）

一、选择题（本题包括10小题,每小题6分,共60分）

1.下面是几种常见的化学电源示意图,有关说法不正确的是　（　　）

A.上述电池分别属于一次电池、二次电池和燃料电池

B.干电池在长时间使用后,锌筒被破坏

C.铅蓄电池工作过程中,每通过2mol电子,负极质量减轻207g

D.氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源

2.据报道，我国拥有完全自主产权的氢氧燃料电池车已经在奥运会期间为运动员提供服务。

某种氢氧燃料电池的电解液为KOH溶液。

下列有关电池的叙述不正确的是（）

A.负极反应式为2H2+4OH--4e-====4H2O

B.工作一段时间后，电解液中的KOH的物质的量不变

C.该燃料电池的总反应方程式为：

2H2+O2====2H2O

D.用该电池电解CuCl2溶液，产生2.24LCl2（标准状况）时，有0.1mol电子转移

3.分析如图所示的四个原电池装置,结论正确的是（　　）

A.

（1）

（2）中Mg作负极,（3）（4）中Fe作负极

B.

（2）中Mg作正极,电极反应式为6H2O+6e-====6OH-+3H2↑

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2H++2e-====H2↑

4.（2013·成都模拟）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++2S

====2PbSO4+2H2O。

下列有关说法正确的是（　　）

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相接时,所用电源的a极为负极

D.K与M相接时,阳极附近的pH逐渐增大

5.依据氧化还原反应:

2Ag+（aq）+Cu（s）

Cu2+（aq）+2Ag（s）,设计的原电池如图所示。

下列有关说法中错误的是（　　）

A.电解质溶液Y是CuSO4溶液

B.电极X的材料是Cu

C.银电极为电池的正极,其电极反应为Ag++e-====Ag

D.外电路中的电子是从X电极流向Ag电极

6.（2013·厦门模拟）普通水泥在固化过程中自由水分子减少并产生Ca（OH）2,溶液呈碱性。

根据这一特点科学家发明了电动势（E）法测水泥初凝时间,此法的原理如图所示。

反应的总方程式为2Cu+Ag2O====Cu2O+2Ag。

下列有关说法不正确的是（　　）

A.工业上制备普通水泥的主要原料是黏土和石灰石

B.测量原理装置图中,Ag2O/Ag极发生氧化反应

C.负极的电极反应式为2Cu+2OH--2e-====Cu2O+H2O

D.在水泥固化过程中,由于自由水分子的减少,溶液中各离子浓度的变化导致电动势变化

7.（2013·遂宁模拟）瓦斯分析仪（如图甲）工作原理类似燃料电池的工作原理,其装置如图乙所示,其中的固体电解质是Y2O3-Na2O,O2-可以在其中自由移动。

下列有关叙述中正确的是　（　　）

A.瓦斯分析仪工作时,电池内电路中电子由电极b流向电极a

B.电极b是正极,O2-由电极a流向电极b

C.电极a的反应式为CH4+4O2-―8e-====CO2+2H2O

D.当固体电解质中有1molO2-通过时,电子转移4mol

8.有如下3个实验:

实验1

将金属X与金属Y用导线连接,浸入电解质溶液中,Y不易腐蚀

实验2

将片状的金属X、W分别投入等浓度盐酸中都有气体产生,W比X反应剧烈

实验3

用惰性电极电解等物质的量浓度的Y和金属Z的硝酸盐混合溶液,在阴极上首先析出单质Z

依据上述实验现象,下列推测中正确的是　（　　）

A.金属的活动性顺序:

Y>Z>X>W

B.实验1中,Y作正极

C.Z放入CuSO4溶液中一定有Cu析出

D.用X、Z和稀硫酸可构成原电池,X作正极

9.（2013·安阳模拟）一种光化学电池的结构如图所示,电池总反应为AgCl（s）+

Cu+（aq）====Ag（s）+Cu2+（aq）+Cl-（aq）,下列关于该电池在工作时的说法中正确的是　（　　）

A.Cl-由负极迁移到正极

B.负极上物质发生还原反应

C.Cu+在负极发生氧化反应

D.生成108g银,转移电子个数为1mol

10.（能力挑战题）如图所示,装置（Ⅰ）是一种可充电电池的示意图,装置（Ⅱ）为电解池的示意图;装置（Ⅰ）的离子交换膜只允许Na+通过。

电池充、放电的化学方程式为2Na2S2+NaBr3

Na2S4+3NaBr

当闭合K时,X极附近溶液先变红色。

下列说法中正确的是　（　　）

A.装置（Ⅰ）中Na+从右到左通过离子交换膜

B.A电极的电极反应式为NaBr3+2Na++2e-====3NaBr

C.X电极的电极反应式为2Cl--2e-====Cl2↑

D.每有0.1molNa+通过离子交换膜,X电极上就放出标准状况下的气体1.12L

二、非选择题（本题包括3小题,共40分）

11.（12分）（2013·宜宾模拟）熔融碳酸盐燃料电池（MCFS），发明于1889年。

现有一个碳酸盐燃料电池，以一定比例Li2CO3和Na2CO3低熔混合物为电解质，操作温度为650℃，在此温度下以镍为催化剂，以煤气（CO、H2的体积比为1∶1）直接作燃料，其工作原理如图所示。

请回答下列问题：

（1）B极为_________极，发生_________（填“氧化”或“还原”）反应。

（2）电池总反应式为__________________________。

（3）以此电源电解足量的CuSO4溶液，阳极产生气体0.56L（已换算为标准状况），则阴极产物的质量为_________g。

电解后溶液体积为1L，溶液的pH约为________。

（4）电池中的电解质碳酸钠形成的水溶液体系不能用带玻璃塞的试剂瓶保存，其原因是_______________________________（用离子方程式表示）。

12.（14分）为节省药品和时间,甲、乙、丙三位同学用铜片、锌片、稀硫酸、CuSO4溶液、直流电源、石墨电极、导线、烧杯、试管等中学化学常见的药品和仪器（用品）,通过巧妙的构思,设计了比较铜、锌金属活动性相对强弱的系列实验。

试填写下列空白:

（1）甲同学分别将一小片铜片、锌片置于烧杯底部（铜与锌不接触）,向烧杯中小心加入稀硫酸,观察到的现象是 。

甲同学的设计思路是　。

（2）乙同学接着甲的实验,向烧杯中滴加　　　　溶液,进而观察到的现象

是　。

乙同学作出锌、铜金属活动性相对强弱的结论所依据的原理是　。

（3）丙同学使用直流电源、石墨电极组装好电解装置,向乙同学实验后的溶液中补充了必要的试剂 溶液（作为电解液）。

反应在调控下随即开始,实验中有关反应的化学方程式为　。

实验中的明显现象是　。

（4）请你再单独设计一个简单的实验（试剂、仪器自选）,探究和证实锌、铜金属活动性的相对强弱（简要说明操作和现象）　。

13.（14分）（能力挑战题）

（1）Ag2O2是银锌碱性电池的正极活性物质,其电解质溶液为KOH溶液,电池放电时正极的Ag2O2转化为Ag,负极的Zn转化为K2Zn（OH）4,写出该电池反应方程式:

　。

（2）如图为钠高能电池的结构示意图,该电池的工作温度为320℃左右,电池反应为2Na+xS====Na2Sx,正极的电极反应式为　。

M（由Na2O和Al2O3制得）的两个作用是　。

与铅蓄电池相比,当消耗相同质量的负极活性物质时,钠硫电池的理论放电量是铅蓄电池的　　　　倍。

（3）以甲醇为燃料的电池中,电解质溶液为酸性,负极的反应式为　　　　　　　　　,正极的反应式为　　　　　　　　　　。

理想状态下,该燃料电池消耗1mol甲醇所能产生的最大电能为702.1kJ,则该燃料电池的理论效率为　　　　（燃料电池的理论效率是指电池所产生的最大电能与燃料电池反应所能释放的全部能量之比,甲醇的燃烧热为ΔH=-726.5kJ·mol-1）。

答案解析

1.【解析】选C。

选项A正确;在干电池中,Zn作负极,被氧化,B正确;氢氧燃料电池不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内,且工作的最终产物是水,故氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源,D正确;C项忽略了硫酸铅在该极上析出,该极质量应该增加而非减少。

2.【解析】选D。

氢氧燃料电池负极反应物为H2，电解液为KOH，所以负极产物为H2O；氢氧燃料电池的总反应为2H2+O2====2H2O，KOH的物质的量不变；

2.24LCl2的物质的量为0.1mol，有0.2mol电子转移。

3.【解析】选B。

（1）中Mg作负极;

（2）中Al作负极,发生的反应为2Al+2NaOH+

2H2O====2NaAlO2+3H2↑,Mg不与NaOH反应;（3）中铁遇浓硝酸钝化,Cu与浓硝酸反应,Cu+4HNO3（浓）====Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O;（4）中Fe作负极,为中性环境,发生吸氧腐蚀。

【误区警示】本题易忽视镁与碱不反应,常温下Fe遇浓硝酸钝化,而单纯地认为原电池负极较为活泼进行判断,最终导致不选B而错选C。

4.【解析】选C。

K与N相接时,构成原电池,能量由化学能转化为电能,H+向正极区迁移,A、B错;K与M相接时,构成电解池,电源a极为负极,连接阴极Pb,阳极为PbO2,电解槽中的反应为2PbSO4+2H2O====PbO2+Pb+4H++2S

阳极附近的H+浓度逐渐增大,pH减小,故C对,D错。

【方法技巧】可充电电池的反应规律

（1）可充电电池有充电和放电两个过程,放电时是原电池,充电时是电解池。

（2）放电时的负极反应和充电时的阴极反应、放电时的正极反应和充电时的阳极反应在形式上可逆。

即将正（负）极反应改变方向即得阳（阴）极反应式。

（3）原电池充电时,负极作电解池的阴极,跟外接电源负极相连,正极作电解池的阳极,跟外接电源正极相连。

（4）放电总反应和充电总反应在形式上互逆,但不是可逆反应。

5.【解题指南】解答本题时应注意以下2点:

（1）由氧化还原反应拆成两个半反应可知,Cu作原电池负极。

（2）根据得电子的离子选取电解质溶液。

【解析】选A。

由电池反应可知,电解质溶液须为AgNO3溶液而不是CuSO4溶液。

6.【解析】选B。

负极的电极反应式为2Cu+2OH--2e-====Cu2O+H2O,发生氧化反应;正极的电极反应式为Ag2O+H2O+2e-====2Ag+2OH-,发生还原反应。

在水泥固化过程中,由于自由水分子的减少,溶液中各离子浓度的变化导致电动势变化。

7.【解析】选C。

电子不能在电池内电路流动,只能在外电路中流动,A错;电极b氧气得电子,生成O2-,而电极a需要O2-作为反应物,故O2-由正极（电极b）流向负极（电极a）,B错;甲烷所在电极a为负极,电极反应为CH4+4O2-―8e-====CO2+

2H2O,C正确;1molO2得4mol电子生成2molO2-,故当固体电解质中有1molO2-通过时,电子转移2mol,D错。

8.【解题指南】解答本题需要掌握以下几个关键的知识点:

（1）如何通过电化学现象判断金属活动性。

（2）电解时阳离子得电子顺序情况。

【解析】选B。

由实验1、2、3分别得到金属的活动性为X>Y,W>X,Y>Z,综合可得金属活动性:

W>X>Y>Z,故选项A错误;实验1中,Y作正极,故选项B正确;用X、Z和稀硫酸可构成原电池,X作负极,故选项D错误;Z和Cu的活泼性无法比较,选项C错误。

9.【解析】选C。

该装置是原电池,根据电池总反应中化合价的升降可推知:

AgCl在正极发生还原反应,Cu+在负极发生氧化反应,Cl-应从正极迁移到负极,生成108g银,转移电子数为NA,电子个数不能用mol表示,综上所述,选C。

10.【解析】选D。

原电池工作过程中,电解质溶液中阳离子向正极移动,负极失去电子,发生氧化反应,A、B不正确;X极附近溶液先变红色,说明溶液显碱性,H+放电,C不正确;每有0.1molNa+通过交换膜,则有0.1mole-转移,产生标准状况下的H20.05mol,即1.12L,D正确。

11.【解析】

（1）燃料电池中O2得电子，发生还原反应，故通入O2的一极为正极。

（2）CO+H2+O2====CO2+H2O。

（3）电解CuSO4溶液，阳极生成O2，阴极生成Cu，其质量为m=0.56L/22.4L·mol-1×2×64g·mol-1=3.2g，c（H+）=0.56L/22.4L·mol-1×4÷1L=0.1mol·L-1。

（4）碳酸钠水溶液中，

发生水解，使溶液显碱性。

答案：

（1）正极还原

（2）CO+H2+O2====CO2+H2O

（3）3.21（4）

12.【解析】从该题的实验目的来看,是要用实验证明锌和铜的金属活动性的相对强弱;从实验方法来看,有与酸反应产生气泡的快慢、构成原电池时负极比正极活泼、置换反应、金属离子在溶液中电解时的现象等。

甲同学用两种金属放到酸中观察是否产生气泡或产生气泡的快慢来比较。

乙同学在甲的基础上,加入CuSO4溶液观察现象。

锌与少量硫酸铜发生置换反应生成的铜附在锌表面形成微型原电池,加快了反应速率,产生气泡的速率加快,说明锌比铜活泼。

丙同学在乙同学的基础上运用电解原理,阴极有红色的铜析出说明锌比铜活泼。

最后要设计一种方案,可以从氧化还原反应的先后顺序去证明金属的活泼性,即与同种氧化剂接触时,活泼性强的金属先与氧化剂反应,活泼性弱的金属后与氧化剂反应,因此可以将锌、铜分别同时加入到少量浅绿色的氯化亚铁溶液中,加入锌的溶液褪色,说明锌比铜活泼。

答案:

（1）锌片上有气泡产生,铜片上无气泡　锌能置换出酸中的氢,而铜不能

（2）CuSO4　锌片上有红色的铜析出,锌片上产生气泡的速率明显加快　活泼金属可以把不活泼金属从其盐溶液中置换出来（或Zn、Cu、稀硫酸组成原电池,Zn为负极）

（3）CuSO4　2CuSO4+2H2O

2Cu+O2↑+2H2SO4

阴极上有红色的铜析出,阳极附近有气体产生

（4）分别取一小片铜片与锌片置于两支试管中,向试管中加入少量浅绿色的FeCl2溶液,片刻后,加锌片的试管中溶液的颜色褪去,溶液近乎无色（其他合理答案也可）

13.【解析】

（1）根据电池正、负极反应的物质和电解质溶液,分析反应物和生成物,根据电子守恒进行配平。

（2）正极的电极反应式为xS+2e-====

M的作用一是导电,二是因钠与硫易反应,故它起到隔离作用;钠高能电池中负极为钠,有23g钠消耗释放1mole-,则207g钠消耗时转移207/23mole-,铅蓄电池的电池反应为Pb+PbO2+2H2SO4====2PbSO4+2H2O,铅蓄电池中铅是负极,207g铅消耗时转移2mole-,故钠硫电池的理论放电量是铅蓄电池的207÷23÷2=4.5倍。

（3）该燃料电池的理论效率=702.1kJ÷726.5kJ×100%≈96.6%。

答案:

（1）Ag2O2+2Zn+4KOH+2H2O====2K2Zn（OH）4+2Ag

（2）xS+2e-====

（或2Na++xS+2e-====Na2Sx）

导电和隔离钠与硫　4.5

（3）CH3OH+H2O-6e-====CO2+6H+

3/2O2+6H++6e-====3H2O　96.6%

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