2020高考化学一轮复习第九章电化学课时作业25原电池化学电源（含解析） 练习

课时作业25　原电池　化学电源

时间：45分钟

1．(2019·福建泉州模拟)课堂学习中，同学们利用铝条、锌片、铜片、导线、电流计、橙汁、烧杯等用品探究原电池的组成。下列结论错误的是(　D　)

A．原电池是将化学能转化成电能的装置

B．原电池由电极、电解质溶液和导线等组成

C．图中a极为铝条、b极为锌片时，导线中会产生电流

D．图中a极为锌片、b极为铜片时，电子由铜片通过导线流向锌片

解析：D项，a极锌片为负极，电子由负极(锌片)沿导线流向铜片。

2．(2019·郑州模拟)如图是一套电化学实验装置，图中C、D均为铂电极，U为盐桥，G是灵敏电流计，其指针总是偏向电源正极；总反应为AsO＋2I－＋2H＋AsO＋I2＋H2O，下列判断正确的是(　B　)

A．当指针偏向右侧时，C电极上的反应式为I2＋2e－===2I－

B．当指针偏向右侧时，D电极上的电极反应式为AsO＋2H＋＋2e－===AsO＋H2O

C．向Q中加入一定量的NaOH后，C电极上的电极反应式为2I－－2e－===I2

D．若D是铁，C是铜，U用银片代替，则D上的电极反应式为Fe－3e－===Fe3＋

解析：指针偏向右侧表明D是正极，发生得到电子的还原反应，C是负极，发生失电子的氧化反应，A错误、B正确；向Q中加NaOH时，总反应向左移动，D上发生失电子的氧化反应，C中发生得电子的还原反应，C错误；D项中相应装置相当于P是电解池，Q是原电池，铁是负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋。

3．(2019·山西太原模拟)一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为CH3CH2OH－4e－＋H2O===CH3COOH＋4H＋。下列有关说法正确的是(　C　)

A．检测时，电解质溶液中的H＋向负极移动

B．若有0.4 mol电子转移，则在标准状况下消耗4.48 L氧气

C．电池反应的化学方程式为CH3CH2OH＋O2===CH3COOH＋H2O

D．正极上发生的反应是O2＋4e－＋2H2O===4OH－

解析：原电池正常工作时，电解质溶液中阳离子向正极移动，A项错误；酸性溶液中，正极电极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，D项错误；结合正极反应式，转移0.4 mol电子时，消耗O2 0.1 mol，其在标准状况下的体积为2.24 L，B项错误；C项符合题目要求，正确。

4．(2019·成都三诊)如图是某酸性酒精检测仪的工作示意图。下列有关分析正确的是(　B　)

A．该检测仪利用了电解原理

B．质子交换膜具有类似盐桥的平衡电荷作用

C．Pt(Ⅰ)电极的电极反应为CH3CH2OH＋3H2O－8e－===CH3COOH＋8H＋

D．工作中电子由Pt(Ⅰ)电极经过质子交换膜流向Pt(Ⅱ)电极

解析：由题图可知，该装置为原电池，A项错误；质子交换膜具有类似盐桥的平衡电荷作用，B项正确；由题图可知，CH3CH2OH在Pt(Ⅰ)电极上被氧化成CH3COOH，所以Pt(Ⅰ)电极的电极反应为CH3CH2OH－4e－＋H2O===CH3COOH＋4H＋，C项错误；原电池工作中，电子不通过电解质溶液，D项错误。

5．(2019·安徽A10联盟联考)用氟硼酸(HBF4，属于强酸)溶液代替硫酸溶液作铅蓄电池的电解质溶液，可使铅蓄电池在低温下工作时的性能更优良，反应方程式为Pb＋PbO2＋4HBF42Pb(BF4)2＋2H2O，Pb(BF4)2为可溶于水的强电解质，下列说法中正确的是(　C　)

A．放电时，负极反应为PbO2＋4HBF4－2e－===Pb(BF4)2＋2BF＋2H2O

B．充电时，当正极质量减少23.9 g时转移0.2 mol电子

C．放电时，PbO2电极附近溶液的pH增大

D．充电时，Pb电极的电极反应式为PbO2＋4H＋＋2e－===Pb2＋＋2H2O

解析：放电时，负极反应为Pb－2e－===Pb2＋，A项错误；充电时，Pb2＋－2e－＋2H2O===PbO2＋4H＋，当正极质量增加23.9 g时转移0.2 mol电子，B项错误；放电时，PbO2＋4H＋＋2e－===Pb2＋＋2H2O，PbO2电极附近溶液的pH增大，C项正确；充电时，Pb电极的电极反应式为Pb2＋＋2e－===Pb，D项错误。

6．(2019·浙江绍兴诸暨中学模拟)如图所示是一种酸性燃料电池酒精检测仪，具有自动吹气流量检测与控制的功能，非常适合进行现场酒驾检测。下列说法不正确的是(　C　)

A．电流由O2所在的铂电极流出

B．O2所在的铂电极处发生还原反应

C．该电池的负极反应式为CH3CH2OH＋3H2O－12e－===2CO2↑＋12H＋

D．微处理器通过检测电流大小可计算出被测气体中酒精的含量

解析：燃料电池中燃料在负极反应，氧气在正极反应。氧气在正极发生还原反应，电流由正极通过外电路流向负极，A、B正确；由图示可知，负极反应物为CH3CH2OH(碳元素的平均化合价可视为－2)，生成物为CH3COOH(碳元素的平均化合价可视为0)，由质子交换膜可知溶液呈酸性，负极电极反应式为CH3CH2OH－4e－＋H2O===CH3COOH＋4H＋，C项错误。

7．(2019·河北五个一联盟二模)某课题组以纳米Fe2O3作为电极材料制备锂离子电池(另一极为金属锂和石墨的复合材料)，通过在室温条件下对锂离子电池进行循环充放电，成功地实现了对磁性的可逆调控(如图所示)。以下说法中正确的是(　A　)

A．放电时，正极的电极反应式为Fe2O3＋6Li＋＋6e－===2Fe＋3Li2O

B．该电池可以用水溶液作电解质溶液

C．放电时，Fe作电池的负极，Fe2O3作电池的正极

D．充电时，电池被磁铁吸引

解析：由电池的示意图可知，电池放电的反应物为氧化铁和单质锂，生成物为单质铁和氧化锂，所以放电的总反应为Fe2O3＋6Li===2Fe＋3Li2O。电池的负极为单质锂，所以负极反应为6Li－6e－===6Li＋，总反应减去负极反应得到正极反应：Fe2O3＋6Li＋＋6e－===2Fe＋3Li2O，A项正确。因为单质锂可以与水反应(类似金属钠)，所以电解质溶液不能是水溶液，B项错误。放电时，Li作电池的负极，Fe2O3作电池的正极，C项错误。由题图可知，充电时，电池会远离磁铁，实际上是因为充电时电池中的单质铁转化为氧化铁，不能被磁铁吸引，D项错误。

8．(2019·江淮十校联考)LiFePO4电池广泛用于电动车。电池反应：FePO4＋LiLiFePO4，电池的正极材料是LiFePO4，负极材料是石墨，含Li＋导电固体为电解质。下列说法正确的是(　D　)

　　解析：A项，充电过程是电能转化为化学能的过程，错误；B项，Li属于活泼金属，加入磷酸，Li会与磷酸反应，错误；C项，根据原电池的工作原理，电子从负极经外电路流向正极，电子不通过电解质，错误；D项，负极反应式为Li－e－===Li＋，迁移n mo Li＋，说明通过的电子物质的量为n mol，即Li失去电子n mol，充电时，电池的负极接电源的负极，即阴极反应式为Li＋＋e－===Li，正确。

9．(2019·福建泉州质检)锂－空气电池是一种新型的二次电池，其放电时的工作原理如图所示。下列说法正确的是(　C　)

A．电解质溶液中，Li＋由多孔电极迁移向锂电极

B．该电池放电时，负极发生了还原反应

C．充电时，电池正极的反应式为Li2O2－2e－===2Li＋＋O2↑

D．电池中的电解质溶液可以是有机溶剂或稀盐酸等

解析：由图可知，金属锂作负极，多孔电极作正极，阳离子向正极移动，则Li＋由锂电极迁移向多孔电极，A错误；放电时，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，B错误；充电时，电池的正极与电源的正极相连，作电解池的阳极，电极反应式为Li2O2－2e－===2Li＋＋O2↑，C正确；由于锂是活泼金属，可与稀盐酸反应生成LiCl和H2，故电解质溶液不能用稀盐酸，D错误。

10．(2019·宁德模拟)熔融碳酸盐燃料电池是一种高温电池，具有效率高、噪音低、无污染、燃料多样化、余热利用价值高和电池构造材料价廉等诸多优点，是未来的绿色电站。某种熔融碳酸盐燃料电池以Li2CO3、K2CO3为电解质、以CH4为燃料时，该电池工作原理如图。下列说法正确的是(　C　)

A．Li＋、K＋移向左侧电极

B．外电路中电子由右侧电极移向左侧电极

C．通入1 mol气体A时，左侧电极上生成5 mol CO2

D．相同条件下通入气体B与气体C的体积比为2∶1

解析：该原电池为甲烷燃料电池，通入燃料的电极为负极、通入氧化剂的电极为正极，负极反应式为CH4＋4CO－8e－===5CO2＋2H2O，正极反应式为O2＋2CO2＋4e－===2CO，负极上产生的二氧化碳可以为正极所利用，所以A是负极，B是正极。燃料电池中通入燃料的电极是负极、通入氧化剂的电极是正极，原电池放电时，阳离子向正极移动，Li＋、K＋向右侧电极移动，A错误；外电路中电子由负极流向正极，即从左侧电极移向右侧电极，B错误；负极反应式为CH4＋4CO－8e－===5CO2＋2H2O，正极反应式为O2＋2CO2＋4e－===2CO，通入1 mol甲烷气体时，左侧电极上生成5 mol CO2，C正确；相同条件下通入气体B与气体C的体积比为1∶2，D错误。

11．(2019·山西大同等五地市联考)某污水处理厂利用微生物电池将镀铬废水中的Cr2O催化还原，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是(　C　)

A．电池工作过程中电子由a极流向b极

B．b极反应式为Cr2O＋14H＋＋6e－===2Cr3＋＋7H2O

C．电池工作过程中，a极区附近溶液的pH增大

D．每处理1 mol Cr2O，可生成33.6 L(标准状况下)CO2

解析：由图可知，Cr2O在b极被还原生成Cr3＋，CH3COOH在a极被氧化生成CO2，则a极为负极，b极为正极，故电池工作时电子由a极流向b极，A正确；Cr2O在b极被还原生成Cr3＋，结合得失电子守恒及质量守恒可得电极反应式：Cr2O＋14H＋＋6e－===2Cr3＋＋7H2O，B正确；a极反应式为CH3COOH＋2H2O－8e－===2CO2↑＋8H＋，由于生成H＋，则a极区附近溶液酸性增强，pH减小，C错误；处理1 mol Cr2O时转移6 mol e－，据得失电子守恒可知，负极上生成1.5 mol CO2，在标准状况下的体积为1.5 mol×22.4 L·mol－1＝33.6 L，D正确。

12．(2019·四川遂宁诊断)我国科研团队在“可充室温钠－二氧化碳电池”的研究中取得突破进展，该电池放电时工作情况如图所示。下列说法错误的是(　C　)

A．金属钠为电池的负极

B．放电时，电解液中Na＋向碳电极移动

C．充电时，碳电极发生的反应为4Na＋＋3CO2＋4e－===2Na2CO3＋C

D．放电时，每转移2 mol电子，消耗标准状况下的CO2 33.6 L

解析：由图可知，电池放电时钠被氧化生成Na＋，则钠为负极，碳电极为正极，A正确；放电时，该装置为原电池，阳离子向正极移动，则电解液中Na＋向碳电极移动，B正确；充电时，该装置为电解池，碳电极上发生氧化反应，电极反应式为2Na2CO3＋C－4e－===4Na＋＋3CO2↑，C错误；放电时，正极反应式为4Na＋＋3CO2＋4e－===2Na2CO3＋C，则转移2 mol电子时，消耗1.5 mol CO2，在标准状况下的体积为1.5 mol×22.4 L·mol－1＝33.6 L，D正确。

13．燃料电池是一种将燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置。

(1)以多孔铂为电极，如图甲装置中A、B口分别通入CH3CH2OH和O2构成乙醇燃料电池，则b电极是________(填“正极”或“负极”)，该电池的负极的电极反应式为

___________________________。

　　　　甲　　　　　　　　　　　　乙

(2)科学家研究了转化温室气体的方法，利用图乙所示装置可以将CO2转化为气体燃料CO，该电池负极反应式为________，工作时的总反应式为___________________________。

(3)绿色电源“二甲醚—氧气燃料电池”的工作原理如图丙所示。

①氧气应从c处通入，则电极Y为________极，发生的电极反应式为___________________________；

②二甲醚(CH3OCH3)应从b处加入，电极X上发生的电极反应式为___________________________；

③电池在放电过程中，电极X周围溶液的pH________(填“增大”“减小”或“不变”)。

　　　　　　　　　 　丙

(4)合成气(H2、CO)不仅是化工原料，也是清洁能源。如果H2和CO以体积比1∶1组成的混合气体与空气构成碱性燃料电池(KOH溶液为电解质溶液且足量)，假设CO和H2同时按比例发生反应，则燃料电池负极的电极反应式为___________________________。

(5)如图丁是甲烷燃料电池原理示意图。

①电池的负极是____________(填“a”或“b”)电极，该极的电极反应式为________。

②电池工作一段时间后电解质溶液的pH________(填“增大”“减小”或“不变”)。

　　　　　　　　　 　　丁

解析：(1)b电极通入O2，发生还原反应，则b电极为正极。乙醇(CH3CH2OH)在负极上发生氧化反应，电解质溶液为KOH溶液，负极反应式为CH3CH2OH＋16OH－－12e－===2CO＋11H2O。(2)由图乙可知，CO2在N极上发生还原反应生成CO，则N为正极，M为负极。H2O在负极上发生氧化反应生成O2，则电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑。H2O在M极上生成O2，CO2在N极上生成CO，则电池总反应式为2CO2===O2＋2CO。(3)①二甲醚－氧气燃料电池中，O2通入正极，发生还原反应生成H2O，电极反应式为4H＋＋O2＋4e－===2H2O。②二甲醚(CH3OCH3)在负极发生氧化反应生成CO2，电极反应式为CH3OCH3＋3H2O－12e－===2CO2＋12H＋。③放电过程中，电极X上CH3OCH3被氧化生成CO2和H＋，电极X周围溶液中c(H＋)增大，溶液的pH减小。(4)在碱性条件下，CO和H2均被氧化，则燃料电池负极的电极反应式为CO＋H2＋6OH－－4e－===CO＋4H2O。(5)①甲烷燃料电池中，CH4通人负极，发生失去电子的氧化反应，电极反应式为CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O。②O2通入正极，发生还原反应，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，结合负极反应式及得失电子守恒推知，电池总反应式为CH4＋2O2＋2OH－===CO＋3H2O，则甲烷燃料电池工作时不断消耗OH－，溶液中c(OH－)减小，溶液的pH减小。

答案：(1)正极　CH3CH2OH＋16OH－－12e－===2CO＋11H2O

(2)2H2O－4e－===4H＋＋O2↑　2CO2===O2＋2CO

(3)①正　4H＋＋O2＋4e－===2H2O 　②CH3OCH3＋3H2O－12e－===2CO2＋12H＋　③减小

(4)CO＋H2＋6OH－－4e－===CO＋4H2O

(5)①a　CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O

②减小