高中化学选修四鲁科版-第一章 原电池　化学电源课后达标检测

原电池　化学电源课后达标检测

一、选择题

1．(2019·洛阳期末)下列有关电池的说法不正确的是(　　)

A．太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅

B．铜锌原电池工作时，电子沿外电路从锌电极流向铜电极

C．氢氧燃料电池工作时，氢气在负极被氧化

D．原电池中一定发生氧化还原反应

解析：选A。太阳能电池的主要材料是高纯度的晶体硅，A项错误；铜锌原电池工作时，电子沿外电路由负极(锌)流向正极(铜)，B项正确；氢氧燃料电池工作时，氢气在负极失去电子被氧化，C项正确；由原电池的工作原理可知原电池中一定发生氧化还原反应，D项正确。

2．(2019·大同质检)如图为以Pt为电极的氢氧燃料电池的工作原理示意图，稀H2SO4为电解质溶液。下列有关说法不正确的是(　　)

A．a极为负极，电子由a极经外电路流向b极

B．a极的电极反应式：H2－2e－===2H＋

C．电池工作一段时间后，装置中c(H2SO4)增大

D．若将H2改为CH4，消耗等物质的量的CH4时，O2的用量增多

解析：选C。a极通入的H2发生氧化反应，为负极，电子由a极经外电路流向b极；以稀H2SO4为电解质溶液时，负极的H2被氧化为H＋，总反应为2H2＋O2===2H2O，电池工作一段时间后，装置中c(H2SO4)减小；根据电池总反应2H2＋O2===2H2O，CH4＋2O2===CO2＋2H2O可知，等物质的量的CH4消耗O2较多。

3.(2019·广州模拟)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，则铁为正极

B．若X为Fe，Y为Cu，则电子由铜片流向铁片

C．若X为Fe，Y为C，则碳棒上有红色固体析出

D．若X为Cu，Y为Zn，则锌片发生还原反应

解析：选C。Fe比Cu活泼，Fe做负极，电子从Fe流向Cu，故A、B错误；若X为Fe，Y为C，电解质为硫酸铜，则正极碳棒上析出Cu，故C正确；Zn比Cu活泼，Zn做负极，发生氧化反应，故D错误。

4.如图是某同学设计的原电池装置，下列叙述中正确的是(　　)

A．电极Ⅰ上发生还原反应，做原电池的负极

B．电极Ⅱ上的电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu

C．该原电池的总反应为2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋

D．盐桥中装有含氯化钾的琼脂，其作用是传递电子

解析：选C。该原电池的总反应为2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋。电极Ⅰ上发生还原反应，做原电池的正极，电极反应式为2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋，电极Ⅱ为原电池的负极，发生氧化反应，电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋。盐桥中装有含氯化钾的琼脂，其作用是平衡正、负极两池的电荷，盐桥中离子的定向移动形成电流，电子不能通过电解质溶液。

5．十九大报告中提出要“打赢蓝天保卫战”，意味着对大气污染防治比过去要求更高。二氧化硫­空气质子交换膜燃料电池实现了制硫酸、发电、环保三位一体的结合，原理如图所示。下列说法正确的是(　　)

A．该电池放电时质子从Pt2电极经过内电路流到Pt1电极

B．Pt1电极附近发生的反应为SO2＋2H2O－2e－===H2SO4＋2H＋

C．Pt2电极附近发生的反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－

D．相同条件下，放电过程中消耗的SO2和O2的体积比为2∶1

解析：选D。放电时为原电池，质子向正极移动，Pt1电极为负极，则该电池放电时质子从Pt1电极移向Pt2电极，A错误；Pt1电极为负极，发生氧化反应，SO2被氧化为硫酸，反应为SO2＋2H2O－2e－===SO＋4H＋，硫酸应当拆为离子形式，B错误；酸性条件下，氧气得电子生成水， C错误；相同条件下，放电过程中负极发生氧化反应2SO2＋4H2O－4e－===2SO＋8H＋，正极发生还原反应O2＋4e－＋4H＋===2H2O，根据转移电子数相等可知，相同条件下，放电过程中消耗的SO2和O2的体积比为2∶1，D正确。

6．(2019·泉州普通高中毕业班第一次质检)某种浓差电池的装置如图所示，碱液室中加入电石渣浆液[主要成分为Ca(OH)2]，酸液室通入CO2(以NaCl为支持电解质)，产生电能的同时可生产纯碱等物质。下列叙述错误的是(　　)

A．电子由M极经外电路流向N极

B．N电极区的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑

C．在碱液室可以生成 NaHCO3、Na2CO3

D．放电一段时间后，酸液室溶液pH增大

解析：选C。氢气在电极M表面失电子得到氢离子，M为电池的负极，产生的氢离子透过阳离子交换膜进入碱液室。酸液室中的氢离子透过质子交换膜，在电极N表面得到电子生成氢气，电极N为电池的正极。同时，酸液室中的氯离子透过阴离子交换膜进入碱液室，补充负电荷。电极M为电池的负极，电子由M极经外电路流向N极，A正确。酸液室中的氢离子透过质子交换膜，在电极N表面得到电子生成氢气，N电极区的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，B正确。酸液室与碱液室之间为阴离子交换膜，钠离子不能进入碱液室，应在酸液室得到NaHCO3、Na2CO3，C错误。放电一段时间后，酸液室氢离子被消耗，最终得到NaHCO3、Na2CO3，溶液pH增大，D正确。

7．(2019·湖南H11教育联盟联考)我国最近在太阳能光电催化­化学耦合分解硫化氢研究中获得新进展，相关装置如图所示。下列说法中正确的是(　　)

A．该制氢工艺中光能最终转化为化学能

B．该装置工作时，H＋由b极区流向a极区

C．a极上发生的电极反应为Fe3＋＋e－===Fe2＋

D．a极区需不断补充含Fe3＋和Fe2＋的溶液

解析：选A。该制氢工艺中光能转化为电能，最终转化为化学能，A项正确；该装置工作时，H＋由a极区流向b极区，B项错误；a极上发生氧化反应，失电子，所以a极上发生的电极反应为Fe2＋－e－===Fe3＋，C项错误；由题图可知，a极区Fe2＋和Fe3＋可相互转化，故不需补充含Fe3＋和Fe2＋的溶液，D项错误。

8．(2019·兰州模拟)现有关于如图微生物燃料电池结构示意图的说法：①微生物促进了电子的转移；②微生物所在电极区放电时发生还原反应；③放电过程中，H＋从正极区移向负极区；④正极反应式为MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O。以上说法正确的是(　　)

A．④　　　　　　　　　　 B．①③

C．①④   D．②③

解析：选C。①在微生物作用下Cm(H2O)n转化为CO2，促进了电子的转移，正确；②微生物在右侧，右侧电极为电池的负极，所以微生物所在电极区放电时发生氧化反应，错误；③放电过程中，H＋从负极区移向正极区，错误；④电池左侧为电池的正极区，MnO2在酸性条件下发生得电子反应，所以正极反应式为MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O，正确。

9．科技工作者利用催化剂和电化学原理还原CO2，使其转化为可被利用的燃料。如图所示装置可以将CO2转化为燃料CO。下列有关判断正确的是(　　)

A．该装置为电解装置，M极发生氧化反应

B．该装置工作时，N电极的电极反应式为CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2O

C．质子由N电极区通过质子交换膜移向M电极区

D．外电路中流过10 mol电子时，理论上可收集70 g燃料

解析：选B。该电化学装置为原电池装置，A项错误；M为负极，N为正极，CO2得到电子被还原为CO，故N电极的电极反应式为CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2O，B项正确；电池工作时，H＋从负极移向正极，即从M电极区移向N电极区，C项错误；对比两个电极的反应物与生成物可知，外电路中流过2 mol电子时，生成1 mol CO，故外电路中流过10 mol电子时，理论上可生成5 mol CO，即140 g CO，D项错误。

二、非选择题

10．(2019·广州模拟)某实验小组同学对电化学原理进行了一系列探究活动。

(1)如图为某实验小组依据氧化还原反应_______________________________________

_________________________________________________________(用离子方程式表示)

设计的原电池装置，反应前，电极质量相等，一段时间后，两电极质量相差12 g，导线中通过______mol电子。

(2)其他条件不变，若将CuCl2溶液换为NH4Cl溶液，石墨电极反应式为________________________________________________________________________，

这是由于NH4Cl溶液显________(填“酸性”“碱性”或“中性”)，用离子方程式表示溶液显此性的原因：_____________________________________________________

________________________________________________________________________，

用吸管吸出铁片附近溶液少许置于试管中，向其中滴加少量新制饱和氯水，写出发生反应的离子方程式：_________________________________________________________

________________________________________________________________________，

然后滴加几滴硫氰化钾溶液，溶液变红，继续滴加过量新制饱和氯水，颜色褪去，同学们对此做了多种假设，某同学的假设是“溶液中的＋3价铁被氧化为更高的价态。”如果＋3价铁被氧化为FeO，试写出该反应的离子方程式：______________________。

(3)其他条件不变，若将盐桥换成弯铜丝与石墨相连成n形，如图所示，一段时间后，在甲装置铜丝附近滴加酚酞试液，现象是_________________________________________，

电极反应式为___________________________________________________________；

乙装置中石墨(1)为________极(填“正”“负”“阴”或“阳”)，乙装置中与铜丝相连石墨(2)电极上发生的电极反应式为________________________，产物常用________检验，反应的离子方程式为______________________________________________________。

答案：(1)Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu　0.2

(2)2H＋＋2e－===H2↑　酸性

NH＋H2ONH3·H2O＋H＋

2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－

2Fe3＋＋3Cl2＋8H2O===2FeO＋6Cl－＋16H＋

(3)溶液变红　O2＋2H2O＋4e－===4OH－　阴　2Cl－－2e－===Cl2↑　湿润的淀粉­碘化钾试纸　Cl2＋2I－===2Cl－＋I2

11．(1)高铁酸钾(K2FeO4)不仅是一种理想的水处理剂，而且高铁电池的研制也在进行中。如图1是高铁电池的模拟实验装置：

①该电池放电时正极的电极反应式为________________________________

________________________________________________________________________；

若维持电流强度为1 A，电池工作10 min，理论消耗Zn________g(已知F＝96 500 C·mol－1)。

②盐桥中盛有饱和KCl溶液，此盐桥中氯离子向______(填“左”或“右”)移动；若用阳离子交换膜代替盐桥，则钾离子向________(填“左”或“右”)移动。

③图2为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线，由此可得出高铁电池的优点有________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(2)有人设想以N2和H2为反应物，以溶有A的稀盐酸为电解质溶液，可制造出既能提供电能，又能固氮的新型燃料电池，装置如图所示，电池正极的电极反应式是________________________，A是________。

(3)利用原电池工作原理测定汽车尾气中CO的浓度，其装置如图所示。该电池中O2－可以在固体介质NASICON (固溶体)内自由移动，工作时O2－的移动方向为________(填“从a到b”或“从b到a”)，负极发生的电极反应式为_______________________。

解析：(1)①电池放电时石墨为正极，高铁酸钾在正极上发生还原反应，电极反应式为FeO＋4H2O＋3e－===Fe(OH)3↓＋5OH－；若维持电流强度为1 A，电池工作10 min，转移电子的物质的量为1×10×60÷96 500＝0.006 2(mol)，理论消耗Zn的质量为0.006 2 mol÷2×65 g·mol－1≈0.2 g。

②电池工作时，阴离子移向负极，阳离子移向正极，所以盐桥中氯离子向右移动；若用阳离子交换膜代替盐桥，则钾离子向左移动。

③由题图中高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线可知，高铁电池的优点有使用时间长、工作电压稳定。

(2)该电池的本质反应是合成氨反应，电池中氢气失电子在负极发生氧化反应，氮气得电子在正极发生还原反应，则正极反应式为N2＋8H＋＋6e－===2NH，氨与HCl反应生成氯化铵，则A为氯化铵。

(3)电池工作时电极b做正极，O2－由电极b移向电极a；该装置是原电池，通入一氧化碳的电极a是负极，负极上一氧化碳失去电子发生氧化反应，电极反应式为CO＋O2－－2e－===CO2。

答案：(1)①FeO＋4H2O＋3e－===Fe(OH)3↓＋5OH－　0.2　②右　左　③使用时间长、工作电压稳定

(2)N2＋8H＋＋6e－===2NH　氯化铵

(3)从b到a　CO＋O2－－2e－===CO2