2021版高中化学一轮复习练习：第06章 第2课时　原电池　化学电源 Word版含解析

课时2　原电池　化学电源

一、选择题

1．(2017·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．原电池中一定发生了氧化还原反应

解析　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了氧化还原反应，D项正确。

答案　A

2．下列示意图中能构成原电池的是(　　)

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。

答案　B

3．下列事实不能用原电池原理解释的是(　　)

A．将镁粉、铁粉和食盐一块加到水中迅速反应放热

B．铁被钝化处理后不易腐蚀

C．纯锌与稀硫酸反应时，滴入少量CuSO4溶液后反应速率加快

D．镀层破损后，镀锌铁比镀锡铁更耐用

解析　将镁粉、铁粉和食盐一块加到水中，构成原电池装置，金属镁是负极，镁和水的反应是放热反应，形成原电池可以加快化学反应速率，能用原电池原理解释，A不符合题意；铁被钝化后，在金属表面会形成一层致密的金属氧化膜，保护内部金属不易被腐蚀，不能用原电池原理解释，B符合题意；纯锌与稀硫酸反应时，滴入少量CuSO4溶液后，金属锌可以和硫酸铜反应置换出铜，Zn、Cu、硫酸会构成原电池装置，Zn为负极，使得Zn和硫酸的反应速率加快，能用原电池原理解释，C不符合题意；镀层破损后，镀锌铁和潮湿空气形成的原电池中，金属Zn为负极，Fe为正极，Fe被保护，镀锡铁和潮湿空气形成的原电池中，金属Fe为负极，Sn为正极，Fe被腐蚀速率加快，镀锌铁比镀锡铁更耐用，能用原电池原理解释，D不符合题意。

答案　B

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

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。

答案　C

5．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＋

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。

答案　B

6．(2016·湖北联考)将编号为①②③④的四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池。①②相连时，外电路电流从②流向①，①③相连时，③为正极；②④相连时，②上有气泡逸出，③④相连时，③的质量减少；据此判断这四种金属活动性由大到小的顺序是(　　)

A．①③②④　　　　　　　 B．①③④②

C．③④②①　　 D．③①②④

解析　①②相连时，外电路电流从②流向①，说明②是正极；①比较活泼；①③相连时，③为正极，说明①比③活泼；②④相连时，②上有气泡逸出，说明②是正极，④比②活泼；③④相连时，③的质量减少，说明③是负极，③比④活泼，所以金属的活动性顺序为：①③④②。

答案　B

7．(2017·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，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

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。

答案　C

8．如图是某同学设计的原电池装置，下列叙述中正确的是(　　)

A．氧化剂和还原剂必须直接接触才能发生反应

B．电极Ⅱ上发生还原反应，作原电池的正极

C．该原电池的总反应式为：2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋

D．盐桥中装有含氯化钾的琼脂，K＋移向负极区

解析　该原电池反应中氧化反应和还原反应在两个不同的烧杯中进行，因此氧化剂和还原剂没有直接接触，A项错误；B项，Cu电极为原电池的负极，发生氧化反应，电极反应式为：Cu－2e－===Cu2＋，错误；D项，正极发生反应：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋，正电荷数减小，K＋移向正极补充正电荷，错误。

答案　C

9．(2016·大连检测)电化学在日常生活中用途广泛，下图是镁—次氯酸钠燃料电池，电池总反应为：Mg＋ClO－＋H2O===Cl－＋Mg(OH)2↓，下列说法不正确的是(　　)

A．惰性电极上发生氧化反应

B．镁电极是该电池的负极

C．正极反应式为ClO－＋H2O＋2e－===Cl－＋2OH－

D．进料口加入NaClO溶液，出口流出的为NaCl溶液

解析　由总反应可知镁发生氧化反应，“负氧正还原”，镁为负极，惰性电极上发生还原反应，A项错误，B项正确；负极反应为：Mg－2e－＋2OH－===Mg(OH)2↓，正极反应为：ClO－＋2e－＋H2O===Cl－＋2OH－，C、D项正确。

答案　A

10．MCFC型燃料电池可同时供应电和水蒸气，其工作温度为600～700 ℃，所用燃料为H2，电解质为熔融的K2CO3。已知该电池的总反应为2H2＋O2===2H2O，下列有关该电池的说法正确的是(　　)

A．该电池的正极反应式为4OH－＋4e－===O2↑＋2H2O

B．该电池的负极反应式为H2－2e－===2H＋

C．放电时OH－向负极移动

D．当生成1 mol H2O时，转移2 mol电子

解析　该燃料电池的燃料为H2，电解质为熔融的K2CO3，总反应为2H2＋O2===2H2O，负极反应式为2H2＋2CO－4e－===2H2O＋2CO2，正极反应式为O2＋2CO2＋4e－===2CO，故A、B均错误；电解质中移动的阴离子为CO，不是OH－，故C错误；根据负极反应式知，生成1 mol H2O时转移2 mol电子，故D正确。

答案　D

11．(2017·兰州模拟)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正确的是(　　)

A．④　　 B．①③

C．①④　　 D．②③

解析　①在微生物作用下Cm(H2O)n转化为CO2促进电子的转移，正确；②微生物在右侧， 右侧电极为电源的负极，所以微生物所在电极区放电时发生氧化反应，错误；③根据电流的方向，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H＋条件下发生得电子反应，所以正极反应式为：MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O，④正确。

答案　C

12．钠离子电池具有资源广泛、价格低廉、环境友好、安全可靠的特点，特别适合于固定式大规模储能应用的需求。一种以Na2SO4水溶液为电解液的钠离子电池的总反应为：NaTi2(PO4)3＋2Na2NiFeⅡ(CN)6Na3Ti2(PO4)3＋2NaNiFeⅢ(CN)6(注：其中P的化合价为＋5，Fe的上标Ⅱ、Ⅲ代表其价态)。下列说法不正确的是(　　)

A．放电时NaTi2(PO4)3在正极发生还原反应

B．放电时负极材料中的Na＋脱离电极进入溶液，同时溶液中的Na＋嵌入到正极材料中

C．该电池在较长时间的使用过程中电解质溶液中Na＋的浓度基本保持不变

D．充电过程中阳极反应式为：2NaNiFeⅢ(CN)6＋2Na＋＋2e－===2Na2NiFeⅡ(CN)6

解析　由题给反应可知放电时，FeⅡ转化为FeⅢ，发生氧化反应，负极的电极反应式为：2Na2NiFeⅡ(CN)6－2e－===2NaNiFeⅢ(CN)6＋2Na＋(该反应为充电时阴极的逆反应)，正极为NaTi2(PO4)3发生还原反应：NaTi2(PO4)3＋2e－＋2Na＋===Na3Ti2(PO4)3(该反应为充电时阳极的逆反应)。

答案　D

二、填空题

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______________________。

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。

答案　(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

14.(2016·深圳模拟)如图所示，是原电池的装置图。请回答：

(1)若C为稀H2SO4溶液，电流表指针发生偏转，B电极材料为Fe且做负极，则A电极上发生的电极反应式为________________________；反应进行一段时间后溶液C的pH将________(填“升高”“降低”或“基本不变”)

(2)若需将反应：Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋设计成如上图所示的原电池装置，则A(负极)极材料为________，B(正极)极材料为________，溶液C为________。

(3)若C为CuCl2溶液，Zn是________极，Cu极发生________反应，电极反应为________________________。反应过程溶液中c(Cu2＋)________(填“变大”“变小”或“不变”)。

(4)CO与H2反应还可制备CH3OH，CH3OH可作为燃料使用，用CH3OH和O2组合形成的质子交换膜燃料电池的结构示意图如下：

电池总反应为2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O，则c电极是________(填“正极”或“负极”)，c电极的反应方程式为____________________________。

若线路中转移2 mol电子，则上述CH3OH燃料电池，消耗的O2在标准状况下的体积为________L。

解析　(1)铁作负极，则该原电池反应是铁与稀硫酸置换氢气的反应，所以正极反应是氢离子得电子生成氢气，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑；溶液中氢离子放电，导致溶液中氢离子浓度减小，pH升高；

(2)Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋设计成如题图所示的原电池装置，根据方程式中物质发生的反应类型判断，Cu发生氧化反应，作原电池的负极，所以A材料是Cu，B极材料是比Cu不活泼的导电物质如石墨、Ag等即可。溶液C中含有Fe3＋，如FeCl3溶液；

(3)Zn比较活泼，在原电池中做负极，Cu做正极，正极发生还原反应，Cu2＋在正极得到电子变成Cu，电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，Cu2＋发生了反应，则c(Cu2＋)变小；

(4)根据图中的电子流向知c是负极，是甲醇发生氧化反应：CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋，线路中转移2 mol电子时消耗氧气0.5 mol，标况下体积为11.2 L。

答案　(1)2H＋＋2e－===H2↑　升高

(2)Cu　石墨　FeCl3溶液

(3)负极　还原　Cu2＋＋2e－===Cu　变小

(4)负极　CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋　11.2

15．(能力挑战题)(2017·郑州模拟)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的氧化还原反应：(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)如图其他条件不变，若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n型，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)电极上发生的反应式为________________________，产物常用________检验，反应的离子方程式为________________________________________________________________。

解析　(1)若一段时间后，两电极质量相差12 g，消耗负极0.1 mol Fe，同时正极生成0.1 mol Cu，导线中通过0.2 mol电子。(2)其他条件不变，若将CuCl2溶液换为NH4Cl溶液，由于NH水解，NH＋H2ONH3·H2O＋H＋，所以NH4Cl溶液显酸性，石墨电极上H＋得到电子，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑；铁电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，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，发生反应的离子方程式为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，然后滴加几滴硫氰化钾溶液，由于存在Fe3＋，所以溶液变红，继续滴加过量新制饱和氯水，颜色褪去，如果原因是＋3价铁被氧化为FeO，则该反应的离子方程式为2Fe3＋＋3Cl2＋8H2O===2FeO＋6Cl－＋16H＋。(3)如图其他条件不变，若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n型，则甲池为原电池，铁电极反应为Fe－2e－===Fe2＋，铜电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－；乙池为电解池，石墨(2)电极为阳极，电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，石墨(1)电极为阴极，电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu；所以一段时间后，在甲装置铜丝附近滴加酚酞试液，溶液变红，乙装置中石墨(2)电极产物可以用湿润的淀粉碘化钾试纸检验，反应的离子方程式为Cl2＋2I－===2Cl－＋I2，反应后试纸变蓝。

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