2023年高考化学一轮复习课时练19《原电池 化学电源》(含答案)

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2023年高考化学一轮复习课时练19《原电池 化学电源》一 、选择题1.某溶液中含有Cu2＋、Fe2＋、Al3＋、Cl－、NO，且浓度均为0.1 mol/L，用石墨作电极进行电解时，肯定得不到的产物是(　　)A．Cl2          B．Al         C．Cu         D．H22.某小组为研究原电池原理，设计如图装置，下列叙述正确的是(　　)A．若X为Fe，Y为Cu，铁为正极B．若X为Fe，Y为Cu，电子由铜片流向铁片C．若X为Fe，Y为C，碳棒上有红色固体析出D．若X为Cu，Y为Zn，锌片发生还原反应3.按如图所示装置进行实验，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－2e－===Zn2＋4.某小组进行电化学研究，甲同学设计如图的原电池装置，乙同学利用甲设计的装置及提供的药品与材料，不能完成的实验是(　　)A．使甲同学的正极变为负极B．设计一个新的原电池C．在石墨电极上镀锌D．使锌电极受到保护5.下列示意图中能构成原电池的是(　　)6.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7.镁及其化合物一般无毒(或低毒)、无污染，且镁原电池放电时电压高而平稳，使镁原电池越来越成为人们研制绿色原电池的关注焦点。其中一种镁原电池的反应为xMg＋Mo3S4MgxMo3S4，下列说法正确的是(　　)A.电池放电时，正极反应为Mo3S4＋2xe－＋xMg2＋===MgxMo3S4B.电池放电时，Mg2＋向负极迁移C.电池充电时，阳极反应为xMg2＋＋2xe－===xMgD.电池充电时，阴极发生还原反应生成Mo3S48.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0.1 mol锌溶解时，流经电解质溶液的电子数为1.204×10239.中科院董绍俊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(pH＝2.5)中的葡萄糖作为燃料获得能量。下列说法正确的是(　　)A.a极为正极B.随着反应不断进行，负极区的pH不断增大C.b极的电极反应为MnO2＋2H2O＋2e－===Mn2＋＋4OH－D.若消耗0.01 mol葡萄糖，电路中转移0.02 mol电子10.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11.碳酸二甲酯[(CH3O)2CO]是一种具有发展前景的“绿色”化工产品，电化学合成碳酸二甲酯的工作原理如图所示(加入两极的物质均是常温常压下的物质)。下列说法正确的是(　　)A.H＋由石墨2极通过质子交换膜向石墨1极移动B.石墨1极发生的电极反应为2CH3OH＋CO－e－===(CH3O)2CO＋H＋C.石墨2极与直流电源正极相连D.电解一段时间后，阴极和阳极消耗的气体的物质的量之比为1∶212.世界某著名学术刊物近期介绍了一种新型中温全瓷铁—空气电池，其结构如图所示。下列有关该电池放电时的说法正确的是(　　)A.a极发生氧化反应B.正极的电极反应式为FeOx＋2xe－===Fe＋xO2－C.若有22.4 L(标准状况下)空气参与反应，则电路中有4 mol电子转移D.铁表面发生的反应为xH2O(g)＋Fe===FeOx＋xH2二 、非选择题13. (1)分析如图所示的四个装置，回答下列问题：①装置a和b中铝电极上的电极反应式分别为_______________、___________。②装置c中产生气泡的电极为________电极(填“铁”或“铜”)，装置d中铜电极上的电极反应式为______________________________。(2)观察如图所示的两个装置，图1装置中铜电极上产生大量的无色气泡，图2装置中铜电极上无气体产生，而铬电极上产生大量的有色气体。根据上述现象试推测金属铬具有的两种重要化学性质为______________________。三 、非选择题14. (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＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH①该电池放电时负极反应式为__________________。②放电时每转移3 mol电子，正极有________ mol K2FeO4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＋LixLiMnO4，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：Li1－xMnO4＋xLi＋＋xe－===LiMnO4B.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15.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＋＋H2OV2＋＋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______(多选；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________。
0.参考答案1.答案为：B；解析：阴极上Al3＋、Fe2＋的放电能力弱于H＋，而Cu2＋的放电能力比水电离出的H＋的放电能力强，阳极上Cl－放电能力强于OH－。2.答案为：C；解析：Fe比Cu活泼，Fe作负极，电子从Fe流向Cu，故A、B两项错误；若X为Fe，Y为C，电解质溶液为硫酸铜，则正极C上析出Cu，故C正确；Zn比Cu活泼，Zn作负极发生氧化反应，故D错误。3.答案为：B；解析：装置甲中锌与稀硫酸发生氧化还原反应，生成氢气，产生气泡，装置乙中形成铜锌原电池，且锌作负极，铜作正极，正极上H＋得电子生成氢气，A项正确；装置甲中没有形成原电池，不存在化学能与电能的转化，B项错误；装置乙形成了原电池，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，C项正确；装置乙中负极的电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，D项正确。4.答案为：C；解析：A项，将铜与石墨相连，以AgNO3溶液作电解质，铜为负极，正确；B项，铝－铜－AgNO3溶液、铝－铜－CuSO4溶液等均可以组成新的原电池，正确；C项，镀锌是电解池，错误；D项，锌、铝作电极，锌作正极，受到保护，正确。5.答案为：B；解析：Cu、C与稀硫酸不反应，A装置不能构成原电池；Al与氢氧化钠溶液发生氧化还原反应，B装置能构成原电池；C装置中的“导线”不是盐桥，不能构成原电池；D装置中缺少盐桥。6.答案为：B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三项错误，B项正确。7.答案为：A解析：电池放电时，正极发生还原反应，由电池反应可知，Mo3S4为正极，被还原，电极反应为Mo3S4＋2xe－＋xMg2＋===MgxMo3S4，A项正确；电池工作时，阳离子向正极移动，B项错误；充电时，阳极发生氧化反应，C项错误；电池充电时，阴极发生还原反应，Mg为阴极，生成金属镁，D项错误。8.答案为：D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。9.答案为：D解析：由已知结合图示，葡萄糖(C6H12O6)发生氧化反应生成葡萄糖内酯(C6H10O6)，所以a极为负极，故A项错误；电解质溶液显酸性，所以负极反应为C6H12O6－2e－===C6H10O6＋2H＋，随着反应不断进行，负极区的pH不断减小，故B项错误；b极为正极，电极反应为MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O，故C项错误；由负极反应C6H12O6－2e－===C6H10O6＋2H＋可得，1 mol葡萄糖失去2 mol电子，所以若消耗0.01 mol葡萄糖，电路中转移0.02 mol电子，故D项正确。10.答案为：C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。11.答案为：D解析：该装置有外接电源，是电解池，由图可知甲醇和一氧化碳失电子发生氧化反应生成碳酸二甲酯，则电极石墨1为阳极，阳极反应为2CH3OH＋CO－2e－===(CH3O)2CO＋2H＋，电极石墨2为阴极，阳极产生的氢离子通过质子交换膜移向阴极，氧气在阴极得电子与氢离子反应生成水，电极反应为O2＋4e－＋4H＋===2H2O。阳离子移向阴极，则氢离子由石墨1极通过质子交换膜向石墨2极移动，故A项错误；阳极上是甲醇和一氧化碳反应失电子发生氧化反应，电极反应为2CH3OH＋CO－2e－===(CH3O)2CO＋2H＋，故B项错误；石墨2为阴极，阴极与电源的负极相连，故C项错误；常温常压下甲醇是液体，电解池工作时转移电子守恒，根据关系式2CO～4e－～O2可知阴极消耗的氧气与阳极消耗的一氧化碳物质的量之比为1∶2，故D项正确。12.答案为：D解析：a极通入空气，O2在该电极发生得电子的还原反应，A项错误；O2在正极发生反应，电极反应式为O2＋4e－===2O2－，B项错误；由B项分析可知，电路中有4 mol电子转移时正极上消耗1 mol O2，在标准状况下的体积为22.4 L，则通入空气的体积约为22.4 L×5＝112 L，C项错误；由图可知，铁表面H2O(g)参与反应生成H2，则发生的反应为xH2O(g)＋Fe===FeOx＋xH2，D项正确。二 、非选择题13.答案为：(1)①2H＋＋2e－===H2↑　Al－3e－＋4OH－===AlO＋2H2O　②铁　O2＋2H2O＋4e－===4OH－(2)金属铬的活泼性比铜强且能和稀硫酸反应生成 H2、金属铬易被稀硝酸钝化解析：(1)在稀H2SO4溶液中，镁比铝活泼，铝电极作正极，正极的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑。在NaOH溶液中，铝比镁活泼，铝电极作负极，负极的电极反应式为Al－3e－＋4OH－===AlO＋2H2O。在浓硝酸中，铁被钝化，铁电极作正极，正极上发生NO的还原反应，产生气泡。装置d相当于金属铁发生吸氧腐蚀，铜电极作正极，正极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。(2)由图1可知还原性Cr＞Cu，但在稀硝酸中却出现了反常，结合稀硝酸的氧化性，不难推测铬被稀硝酸钝化，导致活性降低。三 、非选择题14.答案为：(1)C(2)①Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2　②1(3)C解析：(1)A项，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；B项，氢氧燃料电池中生成物为H2O，对环境无污染；C项，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；D项，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，2 mol K2FeO4被还原时有6 mol电子转移，所以放电时每转移3 mol电子，有1 mol K2FeO4被还原。(3)A项，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；B项，根据总反应式可判断石墨没有得失电子；C项，Li能与KOH溶液中的H2O反应，导致电池无法正常工作；D项，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。15.答案为：(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＋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。