高考化学（人教）一轮复习全程构想（检测）-第六章　化学反应与能量 课时作业21 Word版含解析

课时作业21　原电池新型化学电源

授课提示：对应学生用书第333页]

基础题组]

1．(2017·北京质检)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．(2017·天津联考)M、N、P、E四种金属，已知：①M＋N2＋===N＋M2＋；②M、P用导线连接放入硫酸氢钠溶液中，M表面有大量气泡逸出；③N、E用导线连接放入E的硫酸盐溶液中，电极反应为E2＋＋2e－===E，N－2e－===N2＋。则这四种金属还原性由强到弱的顺序是(　　)

A．P>M>N>E　 B．E>N>M>P

C．P>N>M>E   D．E>P>M>N

解析：由①知，金属还原性：M>N；M、P用导线连接放入硫酸氢钠溶液中，M表面有大量气泡逸出，说明M作原电池的正极，故金属还原性：P>M；N、E构成的原电池中，N作负极，故金属还原性：N>E。

答案：A

3．(2017·沈阳检测)

如图是课外活动小组设计的用化学电源使LED灯发光的装置。下列说法错误的是(　　)

A．铜片表面有气泡生成

B．装置中存在“化学能→电能→光能”的转换

C．如果将硫酸换成柠檬汁，导线中不会有电子流动

D．如果将锌片换成铁片，电路中的电流方向不变

解析：铜锌原电池中，Cu作正极，溶液中的氢离子在正极上得电子生成氢气，所以Cu上有气泡生成，故A正确；原电池中化学能转化为电能，LED灯发光时，电能转换为光能，故B正确；柠檬汁显酸性也能作电解质溶液，所以将硫酸换成柠檬汁，仍然构成原电池，所以导线中有电子流动，故C错误；金属性Cu比Zn、Fe弱，Cu作正极，所以电路中的电流方向不变，仍然由Cu流向负极，故D正确。

答案：C

4．(2017·长春模拟)某原电池装置如图所示。下列有关叙述中，正确的是(　　)

A．Fe作正极，发生氧化反应

B．负极反应：2H＋＋2e－===H2↑

C．工作一段时间后，两烧杯中溶液pH均不变

D．工作一段时间后，NaCl溶液中c(Cl－)增大

解析：铁比石墨活泼，Fe为负极，发生氧化反应，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，石墨为正极，发生还原反应，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，A、B错误；工作一段时间后，左边烧杯中生成Fe2＋，水解使溶液呈酸性，右边烧杯消耗H＋，溶液酸性减弱，两烧杯中溶液的pH都发生变化，C错误；原电池工作时，阴离子向负极移动，则NaCl溶液中c(Cl－)增大，D正确。

答案：D

5．(2017·西安一模)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

6．(2017·青岛检测)根据下图，下列判断中正确的是(　　)

A．烧杯a中的溶液pH降低

B．烧杯b中发生氧化反应

C．烧杯a中发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑

D．烧杯b中发生的反应为2Cl－－2e－===Cl2↑

解析：Zn比Fe活泼，所以Zn作负极，发生氧化反应，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋；Fe作正极，氧气在该电极上发生还原反应，电极反应式为2H2O＋O2＋4e－===4OH－，反应后溶液pH升高。

答案：B

7．(2017·洛阳期中)(1)A、B、C三个烧杯中分别盛有相同物质的量浓度的稀硫酸。

①B中Sn极的电极反应式为________________，Sn极附近溶液的pH________(填“增大”、“减小”或“不变”)。

②C中总反应离子方程式为________________。比较A、B、C中铁被腐蚀的速率，由快到慢的顺序是________________。

(2)如图是甲烷燃料电池原理示意图，回答下列问题：

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

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”)。

解析：(1)B、C中均形成了原电池，在B中Fe作负极，腐蚀速率加快，在C中Zn作负极，而Fe被保护了起来，故被腐蚀的速率最慢。(2)CH4在反应时失去电子，故a电极是电池的负极。负极反应式可用总反应式CH4＋2OH－＋2O2===CO＋3H2O减去正极反应式O2＋2H2O＋4e－===4OH－而得。由于电池工作过程中会消耗OH－，故一段时间后，电解质溶液的pH会减小。

答案：(1)①2H＋＋2e－===H2↑　增大　②Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑　B>A>C

(2)①a　CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O　②减小

能力题组]

1．(2017·济南一模)Mg－AgCl电池是一种能被海水激活的一次性贮备电池，电池反应方程式为：2AgCl＋Mg===Mg2＋＋2Ag＋2Cl－。有关该电池的说法正确的是(　　)

A．Mg为电池的正极

B．负极反应为AgCl＋e－===Ag＋Cl－

C．不能被KCl溶液激活

D．可用于海上应急照明供电

解析：由电池反应方程式看出，Mg发生氧化反应，AgCl发生还原反应，故金属Mg作负极，其电极反应式为：Mg－2e－===Mg2＋，A、B错误；因为该电池能被海水激活，故KCl溶液也可以激活电池，C错误；电池是一种能被海水激活的一次性贮备电池，电池工作时，将化学能转化为电能，可用于海上应急照明供电，D正确。

答案：D

2．(2017·石家庄期中)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

3．(2017·银川检测)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，此法原理如图所示。反应总方程式为：2Cu＋Ag2O===Cu2O＋2Ag。

下列有关说法不正确的是(　　)

A．工业上制备水泥的原料有黏土、石灰石、石膏

B．测量原理装置图中Ag2O/Ag极发生还原反应

C．负极的电极反应式为2Cu＋H2O－2e－===Cu2O＋2H＋

D．在水泥固化过程中，自由水分子减少，溶液中各离子浓度的变化导致电动势变化

解析：工业上制备普通水泥的原料有石灰石、黏土、石膏，故A项正确；根据电池反应式2Cu＋Ag2O===Cu2O＋2Ag知，Ag2O/Ag极作正极，正极上Ag2O得电子，发生还原反应，故B项正确；根据电池反应式2Cu＋Ag2O===Cu2O＋2Ag知，铜失电子作负极，负极上的电极反应式为：2Cu＋2OH－－2e－===Cu2O＋H2O，C项错误；水泥固化过程中，自由水分子减少，导致溶液中各离子浓度发生变化，从而引起电动势变化，故D项正确。

答案：C

4．(2017·牡丹江一模)可用于电动汽车的铝－空气燃料电池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解质溶液，铝合金为负极，空气电极为正极。下列说法正确的是(　　)

A．以NaCl溶液或NaOH溶液为电解质溶液时，正极反应都为O2＋2H2O＋4e－===4OH－

B．以NaOH溶液为电解质溶液时，负极反应为Al＋3OH－－3e－===Al(OH)3

C．以NaOH溶液为电解质溶液时，电池在工作过程中电解质溶液的pH保持不变

D．电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极

解析：正极O2得电子，溶液显碱性或中性时，正极反应都为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，A项正确；铝作负极，铝失电子，碱性溶液(NaOH)中的负极反应为Al＋4OH－－3e－===AlO＋2H2O，B项错误；在碱性时总的电池反应式为4Al＋3O2＋4OH－===4AlO＋2H2O，溶液pH降低，C项错误；电池工作时，电子从负极流向正极，D项错误。

答案：A

5．(2017·齐齐哈尔一模)某兴趣小组同学利用氧化还原反应：2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4===2MnSO4＋5Fe2(SO4)3＋K2SO4＋8H2O设计如下原电池，盐桥中装有饱和K2SO4溶液。下列说法正确的是(　　)

A．b电极上发生还原反应

B．外电路电子的流向是从a到b

C．电池工作时，盐桥中的SO移向甲烧杯

D．a电极上发生的反应为MnO＋8H＋＋5e－===Mn2＋＋4H2O

解析：根据反应方程式判断b极是FeSO4发生氧化反应，为负极，A错误；由上述分析可知，a为正极，电子由负极流向正极，即从b流向a，B错误；原电池中阴离子向负极移动，则盐桥中的SO移向乙烧杯，C错误；甲烧杯中发生还原反应，Mn元素的化合价降低，电极反应为MnO＋8H＋＋5e－===Mn2＋＋4H2O，D正确。

答案：D

6．(2017·营口期末)电化学气敏传感器可用于监测环境中NH3的含量，其工作原理示意图如图。下列说法不正确的是(　　)

A．O2在电极b上发生还原反应

B．溶液中OH－向电极a移动

C．反应消耗的NH3与O2的物质的量之比为45

D．负极的电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O

解析：构成的原电池中，通入氧气的电极是正极，发生还原反应，A正确；溶液中阴离子氢氧根离子移向负极a极，B正确；1 mol NH3反应生成氮气转移3 mol电子，1 mol O2反应转移4 mol电子，根据电子转移守恒，消耗的NH3与O2的物质的量之比为43，C错误；负极的电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O，D正确。

答案：C

7．(2017·包头模拟)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　CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋　11.2

8．(2017·大同一模)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)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溶液，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)设导线中通过的电子的物质的量为x，则负极减少28 g·mol－1·x，正极增重32 g·mol－1·x,28x＋32x＝12，x＝0.2 mol。(2)NH4Cl水解溶液显酸性，正极上H＋得电子，负极上Fe失电子生成Fe2＋。Cl2将Fe2＋氧化为Fe3＋，Cl2过量时，发生的反应为2Fe3＋＋3Cl2＋8H2O===2FeO＋6Cl－＋16H＋。(3)将盐桥改为铜丝和石墨后甲装置成为原电池，乙装置成为电解池。甲中Fe为负极，Cu为正极，正极电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，滴加酚酞后变红色。乙中石墨(1)为阴极，与铜丝相连的电极为阳极，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，Cl2可用湿润的淀粉碘化钾试纸检验。

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↑　湿润淀粉－KI试纸

Cl2＋2I－===2Cl－＋I2