2019届高考化学一轮复习顶层设计配餐作业：19 《原电池　化学电源》 含解析 练习

配餐作业(十九)　原电池　化学电源

►►见学生用书P393

1．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

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。

答案　B

2．如图，在盛有稀硫酸的烧杯中放入用导线连接的电极X、Y，外电路中电子流向如图所示，关于该装置的下列说法正确的是(　　)

A．外电路的电流方向为X→外电路→Y

B．若两电极分别为铁和碳棒，则X为碳棒，Y为铁

C．X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应

D．若两电极都是金属，则它们的活动性顺序为X>Y

解析　外电路电子流向为X→外电路→Y，电流方向与其相反，A项错误；X极失电子，作负极，X极发生的是氧化反应，Y极发生的是还原反应，C项错误；若两电极分别为铁和碳棒，则Y为碳棒，X为铁，B项错误。

答案　D

3．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＋===MgxMo3S4

B．电池放电时，Mg2＋向负极迁移

C．电池充电时，阳极反应为xMg2＋＋2xe－===xMg

D．电池充电时，阴极发生还原反应生成Mo3S4

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。

答案　A

4．(2018·雅安模拟)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(　　)

A．a为O2，b为CH4

B．CO向正极移动

C．此电池在常温时也能工作

D．正极电极反应式为2CO2＋O2＋4e－===2CO

解析　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，根据电子流向知，a电极是负极，b电极是正极，所以a是CH4，b为O2，A项错误；电池放电时，阴离子向负极移动，则CO向负极移动，B项错误；电解质为熔融碳酸盐，需要高温条件，C项错误；正极上氧气得电子和二氧化碳反应生成碳酸根离子，电极反应式为O2＋2CO2＋4e－===2CO，D项正确。

答案　D

【素养立意】

燃料电池能提高能源的利用率，是当代社会研究的热点。在燃料电池中，燃料还可以是CH3OH、CH4、CO、N2H4等。

5．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1.204×1023

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。

答案　D

6．(2018·沈阳二中高三月考)Mg—AgCl电池是一种用海水激活的一次电池，在军事上用作电动鱼雷的电池，电池的总反应可表示为Mg＋2AgCl===MgCl2＋2Ag。下列关于该电池的说法错误的是(　　)

A．该电池工作时，正极反应为2AgCl＋2e－===2Cl－＋2Ag

B．该电池的负极材料可以用金属铝代替

C．有24 g Mg被氧化时，可还原得到108 g Ag

D．装有该电池的鱼雷在水中进行时，海水作为电解质溶液

解析　由电池反应方程式看出，Mg是还原剂、AgCl是氧化剂，故金属Mg作负极，正极反应为2AgCl＋2e－===2Cl－＋2Ag，故A项正确；该电池的负极材料可以用金属铝代替，故B项正确；电极反应式：Mg－2e－===Mg2＋，24 g Mg即1 mol被氧化时，转移电子是2 mol，正极反应为2AgCl＋2e－===2Cl－＋2Ag，可还原得到216 g Ag，故C项错误；因为该电池能被海水激活，海水可以作为电解质溶液，故D项正确。

答案　C

7．(2018·厦门质检)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

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。

答案　D

8．(2018·东莞质检)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∶2

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。

答案　D

9．(2018·陕西西安八校联考)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

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。

答案　C

10．(2018·河南、河北两省名校第二次省际联考)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

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。

答案　D

11．(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＋4KOH

①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－===LiMnO4

B．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

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。

答案　(1)C

(2)①Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2　②1

(3)C

12．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________。

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。

答案　(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＋