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2022年高考化學(xué)一輪綜合復(fù)習(xí) 第6章 化學(xué)反應(yīng)與能量變化 課時(shí)2 原電池 化學(xué)電源練習(xí)

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2022年高考化學(xué)一輪綜合復(fù)習(xí) 第6章 化學(xué)反應(yīng)與能量變化 課時(shí)2 原電池 化學(xué)電源練習(xí)_第1頁(yè)
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1、2022年高考化學(xué)一輪綜合復(fù)習(xí) 第6章 化學(xué)反應(yīng)與能量變化 課時(shí)2 原電池 化學(xué)電源練習(xí) 一、選擇題 1.(2017·洛陽(yáng)期末)下列有關(guān)電池的說(shuō)法不正確的是(  ) A.太陽(yáng)能電池的主要材料是高純度的二氧化硅 B.銅鋅原電池工作時(shí),電子沿外電路從鋅電極流向銅電極 C.氫氧燃料電池工作時(shí),氫氣在負(fù)極被氧化 D.原電池中一定發(fā)生了氧化還原反應(yīng) 解析 太陽(yáng)能電池的主要材料是高純度的晶體硅,A項(xiàng)錯(cuò)誤;銅鋅原電池工作時(shí),電子沿外電路由負(fù)極(鋅)流向正極(銅),B項(xiàng)正確;氫氧燃料電池工作時(shí),氫氣在負(fù)極失去電子被氧化,C項(xiàng)正確;由原電池的工作原理可知原電池中一定發(fā)生了氧化還原反應(yīng),D項(xiàng)正確。

2、 答案 A 2.下列示意圖中能構(gòu)成原電池的是(  ) 解析 Cu、C與稀硫酸不反應(yīng),A裝置不能構(gòu)成原電池;Al與氫氧化鈉溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng),B裝置能構(gòu)成原電池;C裝置中的“導(dǎo)線”不是鹽橋,不能構(gòu)成原電池;D裝置中缺少鹽橋。 答案 B 3.下列事實(shí)不能用原電池原理解釋的是(  ) A.將鎂粉、鐵粉和食鹽一塊加到水中迅速反應(yīng)放熱 B.鐵被鈍化處理后不易腐蝕 C.純鋅與稀硫酸反應(yīng)時(shí),滴入少量CuSO4溶液后反應(yīng)速率加快 D.鍍層破損后,鍍鋅鐵比鍍錫鐵更耐用 解析 將鎂粉、鐵粉和食鹽一塊加到水中,構(gòu)成原電池裝置,金屬鎂是負(fù)極,鎂和水的反應(yīng)是放熱反應(yīng),形成原電池可以加快化學(xué)反應(yīng)速

3、率,能用原電池原理解釋?zhuān)珹不符合題意;鐵被鈍化后,在金屬表面會(huì)形成一層致密的金屬氧化膜,保護(hù)內(nèi)部金屬不易被腐蝕,不能用原電池原理解釋?zhuān)珺符合題意;純鋅與稀硫酸反應(yīng)時(shí),滴入少量CuSO4溶液后,金屬鋅可以和硫酸銅反應(yīng)置換出銅,Zn、Cu、硫酸會(huì)構(gòu)成原電池裝置,Zn為負(fù)極,使得Zn和硫酸的反應(yīng)速率加快,能用原電池原理解釋?zhuān)珻不符合題意;鍍層破損后,鍍鋅鐵和潮濕空氣形成的原電池中,金屬Zn為負(fù)極,F(xiàn)e為正極,F(xiàn)e被保護(hù),鍍錫鐵和潮濕空氣形成的原電池中,金屬Fe為負(fù)極,Sn為正極,F(xiàn)e被腐蝕速率加快,鍍鋅鐵比鍍錫鐵更耐用,能用原電池原理解釋?zhuān)珼不符合題意。 答案 B 4.某小組進(jìn)行電化學(xué)研究,甲同

4、學(xué)設(shè)計(jì)如圖的原電池裝置,乙同學(xué)利用甲設(shè)計(jì)的裝置及提供的藥品與材料,不能完成的實(shí)驗(yàn)是(  ) A.使甲同學(xué)的正極變?yōu)樨?fù)極 B.設(shè)計(jì)一個(gè)新的原電池 C.在石墨電極上鍍鋅 D.使鋅電極受到保護(hù) 解析 A項(xiàng),將銅與石墨相連,以AgNO3溶液作電解質(zhì),銅為負(fù)極,正確;B項(xiàng),鋁-銅-AgNO3溶液、鋁-銅-CuSO4溶液等均可以組成新的原電池,正確;C項(xiàng),鍍鋅是電解池,錯(cuò)誤;D項(xiàng),鋅、鋁作電極,鋅作正極,受到保護(hù),正確。 答案 C 5.按如圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),下列說(shuō)法不正確的是(  ) A.裝置甲的鋅片上和裝置乙的銅片上均可觀察到有氣泡產(chǎn)生 B.甲、乙裝置中的能量變化均為化學(xué)能轉(zhuǎn)

5、化為電能 C.裝置乙中的鋅、銅之間用導(dǎo)線連接電流計(jì),可觀察到電流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn) D.裝置乙中負(fù)極的電極反應(yīng)式:Zn-2e-===Zn2+ 解析 裝置甲中鋅與稀硫酸發(fā)生氧化還原反應(yīng),生成氫氣,產(chǎn)生氣泡,裝置乙中形成銅鋅原電池,且鋅作負(fù)極,銅作正極,正極上H+得電子生成氫氣,A項(xiàng)正確;裝置甲中沒(méi)有形成原電池,不存在化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化,B項(xiàng)錯(cuò)誤;裝置乙形成了原電池,鋅、銅之間用導(dǎo)線連接電流計(jì),可觀察到電流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn),C項(xiàng)正確;裝置乙中負(fù)極的電極反應(yīng)式為Zn-2e-===Zn2+,D項(xiàng)正確。 答案 B 6.(2016·湖北聯(lián)考)將編號(hào)為①②③④的四種金屬片兩兩相連浸入稀硫酸中都可組成原電

6、池。①②相連時(shí),外電路電流從②流向①,①③相連時(shí),③為正極;②④相連時(shí),②上有氣泡逸出,③④相連時(shí),③的質(zhì)量減少;據(jù)此判斷這四種金屬活動(dòng)性由大到小的順序是(  ) A.①③②④        B.①③④② C.③④②①   D.③①②④ 解析?、佗谙噙B時(shí),外電路電流從②流向①,說(shuō)明②是正極;①比較活潑;①③相連時(shí),③為正極,說(shuō)明①比③活潑;②④相連時(shí),②上有氣泡逸出,說(shuō)明②是正極,④比②活潑;③④相連時(shí),③的質(zhì)量減少,說(shuō)明③是負(fù)極,③比④活潑,所以金屬的活動(dòng)性順序?yàn)椋孩佗邰堍凇? 答案 B 7.(2017·廣州模擬)某小組為研究原電池原理,設(shè)計(jì)如圖裝置,下列敘述正確的是(  )

7、A.若X為Fe,Y為Cu,鐵為正極 B.若X為Fe,Y為Cu,電子由銅片流向鐵片 C.若X為Fe,Y為C,碳棒上有紅色固體析出 D.若X為Cu,Y為Zn,鋅片發(fā)生還原反應(yīng) 解析 Fe比Cu活潑,F(xiàn)e作負(fù)極,電子從Fe流向Cu,故A、B兩項(xiàng)錯(cuò)誤;若X為Fe,Y為C,電解質(zhì)溶液為硫酸銅,則正極C上析出Cu,故C正確;Zn比Cu活潑,Zn作負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng),故D錯(cuò)誤。 答案 C 8.如圖是某同學(xué)設(shè)計(jì)的原電池裝置,下列敘述中正確的是(  ) A.氧化劑和還原劑必須直接接觸才能發(fā)生反應(yīng) B.電極Ⅱ上發(fā)生還原反應(yīng),作原電池的正極 C.該原電池的總反應(yīng)式為:2Fe3++Cu===Cu2

8、++2Fe2+ D.鹽橋中裝有含氯化鉀的瓊脂,K+移向負(fù)極區(qū) 解析 該原電池反應(yīng)中氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)在兩個(gè)不同的燒杯中進(jìn)行,因此氧化劑和還原劑沒(méi)有直接接觸,A項(xiàng)錯(cuò)誤;B項(xiàng),Cu電極為原電池的負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)式為:Cu-2e-===Cu2+,錯(cuò)誤;D項(xiàng),正極發(fā)生反應(yīng):2Fe3++2e-===2Fe2+,正電荷數(shù)減小,K+移向正極補(bǔ)充正電荷,錯(cuò)誤。 答案 C 9.(2016·大連檢測(cè))電化學(xué)在日常生活中用途廣泛,下圖是鎂—次氯酸鈉燃料電池,電池總反應(yīng)為:Mg+ClO-+H2O===Cl-+Mg(OH)2↓,下列說(shuō)法不正確的是(  ) A.惰性電極上發(fā)生氧化反應(yīng) B.鎂電

9、極是該電池的負(fù)極 C.正極反應(yīng)式為ClO-+H2O+2e-===Cl-+2OH- D.進(jìn)料口加入NaClO溶液,出口流出的為NaCl溶液 解析 由總反應(yīng)可知鎂發(fā)生氧化反應(yīng),“負(fù)氧正還原”,鎂為負(fù)極,惰性電極上發(fā)生還原反應(yīng),A項(xiàng)錯(cuò)誤,B項(xiàng)正確;負(fù)極反應(yīng)為:Mg-2e-+2OH-===Mg(OH)2↓,正極反應(yīng)為:ClO-+2e-+H2O===Cl-+2OH-,C、D項(xiàng)正確。 答案 A 10.MCFC型燃料電池可同時(shí)供應(yīng)電和水蒸氣,其工作溫度為600~700 ℃,所用燃料為H2,電解質(zhì)為熔融的K2CO3。已知該電池的總反應(yīng)為2H2+O2===2H2O,下列有關(guān)該電池的說(shuō)法正確的是(  )

10、 A.該電池的正極反應(yīng)式為4OH-+4e-===O2↑+2H2O B.該電池的負(fù)極反應(yīng)式為H2-2e-===2H+ C.放電時(shí)OH-向負(fù)極移動(dòng) D.當(dāng)生成1 mol H2O時(shí),轉(zhuǎn)移2 mol電子 解析 該燃料電池的燃料為H2,電解質(zhì)為熔融的K2CO3,總反應(yīng)為2H2+O2===2H2O,負(fù)極反應(yīng)式為2H2+2CO-4e-===2H2O+2CO2,正極反應(yīng)式為O2+2CO2+4e-===2CO,故A、B均錯(cuò)誤;電解質(zhì)中移動(dòng)的陰離子為CO,不是OH-,故C錯(cuò)誤;根據(jù)負(fù)極反應(yīng)式知,生成1 mol H2O時(shí)轉(zhuǎn)移2 mol電子,故D正確。 答案 D 11.(2017·蘭州模擬)關(guān)于如圖微生

11、物燃料電池結(jié)構(gòu)示意圖的說(shuō)法:①微生物促進(jìn)了電子的轉(zhuǎn)移?、谖⑸锼陔姌O區(qū)放電時(shí)發(fā)生還原反應(yīng)?、鄯烹娺^(guò)程中,H+從正極區(qū)移向負(fù)極區(qū)?、苷龢O反應(yīng)式為:MnO2+4H++2e-===Mn2++2H2O正確的是(  ) A.④   B.①③ C.①④   D.②③ 解析?、僭谖⑸镒饔孟翪m(H2O)n轉(zhuǎn)化為CO2促進(jìn)電子的轉(zhuǎn)移,正確;②微生物在右側(cè), 右側(cè)電極為電源的負(fù)極,所以微生物所在電極區(qū)放電時(shí)發(fā)生氧化反應(yīng),錯(cuò)誤;③根據(jù)電流的方向,放電過(guò)程中,H+從負(fù)極區(qū)移向正極區(qū),錯(cuò)誤;④電池左側(cè)為電池的正極區(qū),MnO2在H+條件下發(fā)生得電子反應(yīng),所以正極反應(yīng)式為:MnO2+4H++2e-===Mn

12、2++2H2O,④正確。 答案 C 12.鈉離子電池具有資源廣泛、價(jià)格低廉、環(huán)境友好、安全可靠的特點(diǎn),特別適合于固定式大規(guī)模儲(chǔ)能應(yīng)用的需求。一種以Na2SO4水溶液為電解液的鈉離子電池的總反應(yīng)為:NaTi2(PO4)3+2Na2NiFeⅡ(CN)6Na3Ti2(PO4)3+2NaNiFeⅢ(CN)6(注:其中P的化合價(jià)為+5,F(xiàn)e的上標(biāo)Ⅱ、Ⅲ代表其價(jià)態(tài))。下列說(shuō)法不正確的是(  ) A.放電時(shí)NaTi2(PO4)3在正極發(fā)生還原反應(yīng) B.放電時(shí)負(fù)極材料中的Na+脫離電極進(jìn)入溶液,同時(shí)溶液中的Na+嵌入到正極材料中 C.該電池在較長(zhǎng)時(shí)間的使用過(guò)程中電解質(zhì)溶液中Na+的濃度基本保持不變

13、 D.充電過(guò)程中陽(yáng)極反應(yīng)式為:2NaNiFeⅢ(CN)6+2Na++2e-===2Na2NiFeⅡ(CN)6 解析 由題給反應(yīng)可知放電時(shí),F(xiàn)eⅡ轉(zhuǎn)化為FeⅢ,發(fā)生氧化反應(yīng),負(fù)極的電極反應(yīng)式為:2Na2NiFeⅡ(CN)6-2e-===2NaNiFeⅢ(CN)6+2Na+(該反應(yīng)為充電時(shí)陰極的逆反應(yīng)),正極為NaTi2(PO4)3發(fā)生還原反應(yīng):NaTi2(PO4)3+2e-+2Na+===Na3Ti2(PO4)3(該反應(yīng)為充電時(shí)陽(yáng)極的逆反應(yīng))。 答案 D 二、填空題 13.(1)分析如圖所示的四個(gè)裝置,回答下列問(wèn)題: ①裝置a和b中鋁電極上的電極反應(yīng)式分別為_(kāi)___________

14、________________、___________________________。 ②裝置c中產(chǎn)生氣泡的電極為_(kāi)_______電極(填“鐵”或“銅”),裝置d中銅電極上的電極反應(yīng)式為_(kāi)__________________________________。 (2)觀察如圖所示的兩個(gè)裝置,圖1裝置中銅電極上產(chǎn)生大量的無(wú)色氣泡,圖2裝置中銅電極上無(wú)氣體產(chǎn)生,而鉻電極上產(chǎn)生大量的有色氣體。根據(jù)上述現(xiàn)象試推測(cè)金屬鉻具有的兩種重要化學(xué)性質(zhì)為_(kāi)_____________________。 解析 (1)在稀H2SO4溶液中,鎂比鋁活潑,鋁電極作正極,正極的電極反應(yīng)式為2H++2e-===H2

15、↑。在NaOH溶液中,鋁比鎂活潑,鋁電極作負(fù)極,負(fù)極的電極反應(yīng)式為Al-3e-+4OH-===AlO+2H2O。在濃硝酸中,鐵被鈍化,鐵電極作正極,正極上發(fā)生NO的還原反應(yīng),產(chǎn)生氣泡。裝置d相當(dāng)于金屬鐵發(fā)生吸氧腐蝕,銅電極作正極,正極的電極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-===4OH-。(2)由圖1可知還原性Cr>Cu,但在稀硝酸中卻出現(xiàn)了反常,結(jié)合稀硝酸的氧化性,不難推測(cè)鉻被稀硝酸鈍化,導(dǎo)致活性降低。 答案 (1)①2H++2e-===H2↑ Al-3e-+4OH-===AlO+2H2O?、阼F O2+2H2O+4e-===4OH- (2)金屬鉻的活潑性比銅強(qiáng)且能和稀硫酸反應(yīng)生成 H2、金屬

16、鉻易被稀硝酸鈍化 14.(2016·深圳模擬)如圖所示,是原電池的裝置圖。請(qǐng)回答: (1)若C為稀H2SO4溶液,電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn),B電極材料為Fe且做負(fù)極,則A電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為_(kāi)_______________________;反應(yīng)進(jìn)行一段時(shí)間后溶液C的pH將________(填“升高”“降低”或“基本不變”) (2)若需將反應(yīng):Cu+2Fe3+===Cu2++2Fe2+設(shè)計(jì)成如上圖所示的原電池裝置,則A(負(fù)極)極材料為_(kāi)_______,B(正極)極材料為_(kāi)_______,溶液C為_(kāi)_______。 (3)若C為CuCl2溶液,Zn是________極,Cu極發(fā)生____

17、____反應(yīng),電極反應(yīng)為_(kāi)_______________________。反應(yīng)過(guò)程溶液中c(Cu2+)________(填“變大”“變小”或“不變”)。 (4)CO與H2反應(yīng)還可制備CH3OH,CH3OH可作為燃料使用,用CH3OH和O2組合形成的質(zhì)子交換膜燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖如下: 電池總反應(yīng)為2CH3OH+3O2===2CO2+4H2O,則c電極是________(填“正極”或“負(fù)極”),c電極的反應(yīng)方程式為_(kāi)___________________________。 若線路中轉(zhuǎn)移2 mol電子,則上述CH3OH燃料電池,消耗的O2在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為_(kāi)_______L。 解析 

18、(1)鐵作負(fù)極,則該原電池反應(yīng)是鐵與稀硫酸置換氫氣的反應(yīng),所以正極反應(yīng)是氫離子得電子生成氫氣,電極反應(yīng)式為2H++2e-===H2↑;溶液中氫離子放電,導(dǎo)致溶液中氫離子濃度減小,pH升高; (2)Cu+2Fe3+===Cu2++2Fe2+設(shè)計(jì)成如題圖所示的原電池裝置,根據(jù)方程式中物質(zhì)發(fā)生的反應(yīng)類(lèi)型判斷,Cu發(fā)生氧化反應(yīng),作原電池的負(fù)極,所以A材料是Cu,B極材料是比Cu不活潑的導(dǎo)電物質(zhì)如石墨、Ag等即可。溶液C中含有Fe3+,如FeCl3溶液; (3)Zn比較活潑,在原電池中做負(fù)極,Cu做正極,正極發(fā)生還原反應(yīng),Cu2+在正極得到電子變成Cu,電極反應(yīng)為Cu2++2e-===Cu,Cu2+

19、發(fā)生了反應(yīng),則c(Cu2+)變小; (4)根據(jù)圖中的電子流向知c是負(fù)極,是甲醇發(fā)生氧化反應(yīng):CH3OH-6e-+H2O===CO2+6H+,線路中轉(zhuǎn)移2 mol電子時(shí)消耗氧氣0.5 mol,標(biāo)況下體積為11.2 L。 答案 (1)2H++2e-===H2↑ 升高 (2)Cu 石墨 FeCl3溶液 (3)負(fù)極 還原 Cu2++2e-===Cu 變小 (4)負(fù)極 CH3OH-6e-+H2O===CO2+6H+ 11.2 15.(能力挑戰(zhàn)題)(2017·鄭州模擬)某實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)對(duì)電化學(xué)原理進(jìn)行了一系列探究活動(dòng)。 (1)如圖為某實(shí)驗(yàn)小組依據(jù)的氧化還原反應(yīng):(用離子方程式表示)______

20、________________________________________________________。 設(shè)計(jì)的原電池裝置,反應(yīng)前,電極質(zhì)量相等,一段時(shí)間后,兩電極質(zhì)量相差12 g,導(dǎo)線中通過(guò)________mol電子。 (2)其他條件不變,若將CuCl2溶液換為NH4Cl溶液,石墨電極反應(yīng)式為_(kāi)_________________________________________________________________,這是由于NH4Cl溶液顯________(填“酸性”“堿性”或“中性”),用離子方程式表示溶液顯此性的原因_______________________

21、______________,用吸管吸出鐵片附近溶液少許置于試管中,向其中滴加少量新制飽和氯水,寫(xiě)出發(fā)生反應(yīng)的離子方程式______________________________________,然后滴加幾滴硫氰化鉀溶液,溶液變紅,繼續(xù)滴加過(guò)量新制飽和氯水,顏色褪去,同學(xué)們對(duì)此做了多種假設(shè),某同學(xué)的假設(shè)是:“溶液中的+3價(jià)鐵被氧化為更高的價(jià)態(tài)?!比绻?價(jià)鐵被氧化為FeO,試寫(xiě)出該反應(yīng)的離子方程式_______________________________________________。 (3)如圖其他條件不變,若將鹽橋換成彎銅導(dǎo)線與石墨相連成n型,如圖所示, 一段時(shí)間后,在甲裝

22、置銅絲附近滴加酚酞試液,現(xiàn)象是________________,電極反應(yīng)為_(kāi)_______;乙裝置中石墨(1)為_(kāi)_______極(填“正”“負(fù)”“陰”或“陽(yáng)”),乙裝置中與銅絲相連石墨(2)電極上發(fā)生的反應(yīng)式為_(kāi)_______________________,產(chǎn)物常用________檢驗(yàn),反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)_______________________________________________________________。 解析 (1)若一段時(shí)間后,兩電極質(zhì)量相差12 g,消耗負(fù)極0.1 mol Fe,同時(shí)正極生成0.1 mol Cu,導(dǎo)線中通過(guò)0.2 mol電子。(2)其他條

23、件不變,若將CuCl2溶液換為NH4Cl溶液,由于NH水解,NH+H2ONH3·H2O+H+,所以NH4Cl溶液顯酸性,石墨電極上H+得到電子,電極反應(yīng)式為2H++2e-===H2↑;鐵電極反應(yīng)式為Fe-2e-===Fe2+,用吸管吸出鐵片附近溶液少許置于試管中,向其中滴加少量新制飽和氯水,發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-,然后滴加幾滴硫氰化鉀溶液,由于存在Fe3+,所以溶液變紅,繼續(xù)滴加過(guò)量新制飽和氯水,顏色褪去,如果原因是+3價(jià)鐵被氧化為FeO,則該反應(yīng)的離子方程式為2Fe3++3Cl2+8H2O===2FeO+6Cl-+16H+。(3)如圖其他條件不

24、變,若將鹽橋換成彎銅導(dǎo)線與石墨相連成n型,則甲池為原電池,鐵電極反應(yīng)為Fe-2e-===Fe2+,銅電極反應(yīng)為O2+2H2O+4e-===4OH-;乙池為電解池,石墨(2)電極為陽(yáng)極,電極反應(yīng)為2Cl--2e-===Cl2↑,石墨(1)電極為陰極,電極反應(yīng)為Cu2++2e-===Cu;所以一段時(shí)間后,在甲裝置銅絲附近滴加酚酞試液,溶液變紅,乙裝置中石墨(2)電極產(chǎn)物可以用濕潤(rùn)的淀粉碘化鉀試紙檢驗(yàn),反應(yīng)的離子方程式為Cl2+2I-===2Cl-+I(xiàn)2,反應(yīng)后試紙變藍(lán)。 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)溶液變紅 O2+2H2O+4e-===4OH- 陰 2Cl--2e-===Cl2↑ 濕潤(rùn)的淀粉碘化鉀試紙 Cl2+2I-===2Cl-+I(xiàn)2

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