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2019年高考化學(xué)大一輪復(fù)習(xí) 6.2 原電池 化學(xué)電源實(shí)效精練（含解析） 一、選擇題：本大題共10小題，在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的。 1．[xx江蘇化學(xué)卷]MgH2O2電池可用于驅(qū)動無人駕駛的潛航器。該電池以海水為電解質(zhì)溶液。示意圖如圖。該電池工作時，下列說法正確的是(　　) A．Mg電極是該電池的正極 B．H2O2在石墨電極上發(fā)生氧化反應(yīng) C．石墨電極附近溶液的pH增大 D．溶液中Cl－向正極移動 解析：MgH2O2電池中Mg電極作負(fù)極，石墨電極作正極，正極反應(yīng)為H2O＋2e－===2OH－，H2O2在該極發(fā)生還原反應(yīng)，石墨電極附近的pH增大，溶液中的Cl－向負(fù)極移動。 答案：C 2．[xx新課標(biāo)全國卷Ⅰ]銀質(zhì)器皿日久表面會逐漸變黑，這是生成了Ag2S的緣故。根據(jù)電化學(xué)原理可進(jìn)行如下處理：在鋁質(zhì)容器中加入食鹽溶液，再將變黑的銀器浸入該溶液中，一段時間后發(fā)現(xiàn)黑色會褪去。下列說法正確的是(　　) A．處理過程中銀器一直保持恒重 B．銀器為正極，Ag2S被還原生成單質(zhì)銀 C．該過程中總反應(yīng)為2Al＋3Ag2S===6Ag＋Al2S3 D．黑色褪去的原因是黑色Ag2S轉(zhuǎn)化為白色AgCl 解析：由“電化學(xué)原理”可知正極反應(yīng)式為Ag2S＋2e－===2Ag＋S2－，負(fù)極反應(yīng)式為Al－3e－===Al3＋；電解質(zhì)溶液中發(fā)生反應(yīng)Al3＋＋3H2OAl(OH)3＋3H＋，S2－與H＋結(jié)合生成H2S，使Al3＋＋3H2OAl(OH)3＋3H＋的平衡右移，最終生成Al(OH)3沉淀，只有B選項正確。 答案：B 3．[xx天津理綜卷]為增強(qiáng)鋁的耐腐蝕性，現(xiàn)以鉛蓄電池為外電源，以Al作陽極、Pb作陰極，電解稀硫酸，使鋁表面的氧化膜增厚。反應(yīng)原理如下： 電池：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)===2PbSO4(s)＋2H2O(l) 電解池：2Al＋3H2OAl2O3＋3H2↑ 電解過程中，以下判斷正確的是(　　) 選項 電池 電解池 A H＋移向Pb電極 H＋移向Pb電極 B 每消耗3 mol Pb 生成2 mol Al2O3 C 正極：PbO2＋4H＋＋2e－===Pb2＋＋2H2O 陽極：2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋6H＋ D 解析：電池中H＋移向正極即PbO2電極，電解池中H＋移向陰極即Pb電極，A項錯誤；每消耗3 mol Pb轉(zhuǎn)移6 mol e－，生成1 mol Al2O3，B項錯誤；電池正極反應(yīng)式為PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O，電解池中陽極反應(yīng)為2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋6H＋，C項錯誤；D中電池中負(fù)極上Pb生成PbSO4使其質(zhì)量增大，電解池中陰極上H＋生成H2，Pb電極質(zhì)量無變化，D正確。 答案：D 4．[xx上?；瘜W(xué)卷]糕點(diǎn)包裝中常用的脫氧劑組成為還原性鐵粉、氯化鈉、炭粉等，其脫氧原理與鋼鐵的吸氧腐蝕相同。下列分析正確的是(　　) A．脫氧過程是吸熱反應(yīng)，可降低溫度，延長糕點(diǎn)保質(zhì)期 B．脫氧過程是鐵作原電池正極，電極反應(yīng)為Fe－3e－―→Fe3＋ C．脫氧過程中碳作原電池負(fù)極，電極反應(yīng)為2H2O＋O2＋4e－―→4OH－ D．含有1.12 g鐵粉的脫氧劑，理論上最多能吸收氧氣336 mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況) 解析：鋼鐵腐蝕中鐵作負(fù)極、碳作正極，B、C錯誤； n(Fe)＝0.02 mol，負(fù)極電極反應(yīng)式Fe－2e－===Fe2＋，生成Fe2＋與正極生成的OH－結(jié)合生成Fe(OH)2，F(xiàn)e(OH)2被空氣中的氧氣氧化生成Fe(OH)3，所以0.02 mol Fe最終失去0.06 mol電子，消耗n(O2)＝＝0.015 mol，D選項正確。 答案：D 5．實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，298 K時，在FeCl3酸性溶液中加入少量鋅粒后，F(xiàn)e3＋立即被還原成Fe2＋。某化學(xué)興趣小組根據(jù)該實(shí)驗(yàn)事實(shí)設(shè)計了如下圖所示的原電池裝置。下列有關(guān)說法中正確的是(　　) A．該原電池的正極反應(yīng)是Zn－2e－===Zn2＋ B．左燒杯中溶液的紅色逐漸褪去 C．該電池鉑電極上有氣泡出現(xiàn) D．該電池總反應(yīng)為3Zn＋2Fe3＋===2Fe＋3Zn2＋ 解析：Zn失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，為負(fù)極反應(yīng)，A項錯誤；Fe3＋在正極得電子被還原為Fe2＋，得不到單質(zhì)鐵，溶液紅色褪去，B項正確，C、D項錯誤。 答案：B 6．利用生活中常見的材料可以進(jìn)行很多科學(xué)實(shí)驗(yàn)，甚至制作出一些有實(shí)際應(yīng)用價值的裝置來，下圖就是一個用廢舊材料制作的可用于驅(qū)動玩具的電池的示意圖。該電池工作時，有關(guān)說法正確的是(　　) A．鋁罐將逐漸被腐蝕 B．炭粒和炭棒上發(fā)生的反應(yīng)為O2＋4e－===2O2－ C．炭棒應(yīng)與玩具電機(jī)的負(fù)極相連 D．該電池工作一段時間后炭棒和炭粒的質(zhì)量會減輕 解析：該電池的反應(yīng)原理是：4Al＋3O2===2Al2O3，所以Al作電源負(fù)極，與玩具的負(fù)極相連，逐漸被腐蝕，A正確，C、D錯誤；B選項中正確的反應(yīng)式為：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。 答案：A 7．一種基于酸性燃料電池原理設(shè)計的酒精檢測儀，負(fù)極上的反應(yīng)為CH3CH2OH－4e－＋H2O===CH3COOH＋4H＋。下列有關(guān)說法正確的是(　　) A．檢測時，電解質(zhì)溶液中的H＋向負(fù)極移動 B．若有0.4 mol電子轉(zhuǎn)移，則在標(biāo)準(zhǔn)狀況下消耗4.48 L氧氣 C．電池反應(yīng)的化學(xué)方程式為CH3CH2OH＋O2===CH3COOH＋H2O D．正極上發(fā)生的反應(yīng)為：O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 解析：電解質(zhì)溶液中陽離子應(yīng)向正極移動，A項錯誤；酸性溶液中，正極電極反應(yīng)式為O2＋4e－＋4H＋===2H2O，D項錯誤；結(jié)合正極反應(yīng)式，轉(zhuǎn)移0.4 mol電子時，消耗O2 0.1 mol，其在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為2.24 L，B項錯誤；C項符合題目要求，正確。 答案：C 8．[xx湖北省武漢市部分學(xué)校高三調(diào)研考試]下列燒杯中盛放的都是稀硫酸，在銅上能產(chǎn)生氣泡的是(　　) A 　 B 　 C 　 D 解析：A選項是鋅銅原電池，銅作正極，銅上氫離子放電生成氫氣，有氣泡產(chǎn)生，正確；B、C選項均能形成銅銀原電池，銅比銀活潑，銅作負(fù)極，銅上沒有氣泡產(chǎn)生，錯誤；D選項中沒有形成閉合電路，錯誤。 答案：A 9．[xx沈陽六校聯(lián)考]綜合如圖判斷，下列說法正確的是(　　) A．裝置Ⅰ和裝置Ⅱ中負(fù)極反應(yīng)均是Fe－2e－===Fe2＋ B．裝置Ⅰ和裝置Ⅱ中正極反應(yīng)均是O2＋2H2O＋4e－===4OH－ C．裝置Ⅰ和裝置Ⅱ中鹽橋中的陽離子均向右側(cè)燒杯移動 D．放電過程中，裝置Ⅰ左側(cè)燒杯和裝置Ⅱ右側(cè)燒杯中溶液的pH均增大 解析：裝置Ⅰ中，由于Zn比Fe活潑，所以Zn作原電池的負(fù)極，電極反應(yīng)式為Zn－2e－===Zn2＋；Fe作正極，電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－。由于正極有OH－生成，因此溶液的pH增大。裝置Ⅱ中，F(xiàn)e作負(fù)極，電極反應(yīng)式為Fe－2e－===Fe2＋；Cu作正極，電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－===H2↑。正極由于不斷消耗H＋，所以溶液的pH逐漸增大。據(jù)此可知A、B皆錯，D項正確。在原電池的電解質(zhì)溶液中，陽離子移向正極，所以C項錯誤。 答案：D 10．[xx濟(jì)南期末]有一種新型燃料電池使用兩塊吸附氣體的海綿狀金屬作電極插入KOH溶液中，然后向兩極分別通入CH4和O2，其電極反應(yīng)為X極：CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O；Y極：2H2O＋O2＋4e－===4OH－。下列說法中，錯誤的是(　　) A．通入甲烷的一極為電池的負(fù)極 B．放電一段時間后，電解質(zhì)溶液中KOH的物質(zhì)的量濃度不變 C．在標(biāo)況下，通入5.6 L氧氣，完全反應(yīng)后，有1 mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移 D．放電時，1 mol甲烷在X極反應(yīng)時有2 mol氧氣在Y極反應(yīng) 解析：由題意知電池總反應(yīng)為CH4＋2O2＋2OH－===CO＋3H2O，反應(yīng)過程中消耗OH－，故KOH的物質(zhì)的量濃度減小，選B。 答案：B 二、非選擇題：本大題共3小題，將答案填在題中橫線上。 11．(1)氫氧燃料電池汽車作為上海世博園中的交通工具之一，下列有關(guān)說法不正確的是(　　) A．太陽光催化分解水制氫氣比電解水制氫氣更為科學(xué) B．氫氧燃料電池作為汽車動力更能保護(hù)環(huán)境 C．以稀H2SO4、KOH為介質(zhì)的氫氧燃料電池的負(fù)極電極反應(yīng)式相同 D．以稀H2SO4、KOH為介質(zhì)的氫氧燃料電池的總反應(yīng)式相同 (2)純電動車采用了高效耐用的一種新型可充電電池，該電池的總反應(yīng)式為： 3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH ①該電池放電時負(fù)極反應(yīng)式為____________________________。 ②放電時每轉(zhuǎn)移3 mol電子，正極有________ molK2FeO4被還原。 (3)錳酸鋰離子電池在混合動力車等大型蓄電池應(yīng)用領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位。電池反應(yīng)式為Li1－xMnO4＋LixLiMnO4，下列有關(guān)說法不正確的是________。 A．放電時電池的正極反應(yīng)式為： Li1－xMnO4＋xLi＋＋xe－===LiMnO4 B．放電過程中，石墨沒有得失電子 C．該電池也能在KOH溶液的環(huán)境中正常工作 D．充電時電池上標(biāo)有“－”的電極應(yīng)與外接電源的負(fù)極相連 解析：(1)選項A，電解獲得H2消耗較多的能量，而在催化劑作用下利用太陽能來分解H2O獲得H2更為科學(xué)；選項B，氫氧燃料電池中生成物為H2O，對環(huán)境無污染；選項C，以稀H2SO4為介質(zhì)的電池負(fù)極反應(yīng)式為：H2－2e－===2H＋，以KOH為介質(zhì)的電池負(fù)極反應(yīng)式為：H2＋2OH－－2e－===2H2O；選項D，氫氧燃料電池的總反應(yīng)式均為：2H2＋O2===2H2O。 (2)①放電時，在堿性條件下，負(fù)極反應(yīng)式為：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2。 ②根據(jù)電池總反應(yīng)式可知，2 mol K2FeO4被還原時有6 mol電子轉(zhuǎn)移，所以放電時每轉(zhuǎn)移3 mol電子，有1 mol K2FeO4被還原。 (3)選項A，根據(jù)總反應(yīng)式可知Li失去電子，電池負(fù)極反應(yīng)式為：xLi－xe－===xLi＋，由總反應(yīng)式減去負(fù)極反應(yīng)式可得放電時電池的正極反應(yīng)式為：Li1－xMnO4＋xLi＋＋xe－===LiMnO4；選項B，根據(jù)總反應(yīng)式可判斷石墨沒有得失電子；選項C，Li能與KOH溶液中的H2O反應(yīng)，導(dǎo)致電池?zé)o法正常工作；選項D，充電過程是放電的逆向過程，外界電源的負(fù)極提供的電子使原電池負(fù)極獲得電子發(fā)生還原反應(yīng)，所以標(biāo)有“－”的電極應(yīng)與外接電源的負(fù)極相連。 答案：(1)C (2)①Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2?、?　(3)C 12．[xx南昌調(diào)研]全釩液流電池是一種活性物質(zhì)呈循環(huán)流動液態(tài)的電池，目前釩電池技術(shù)已經(jīng)趨近成熟。如圖是釩電池基本工作原理示意圖： 請回答下列問題： (1)硫酸在電池技術(shù)和實(shí)驗(yàn)室中具有廣泛的應(yīng)用，在傳統(tǒng)的銅鋅原電池中，硫酸是________，實(shí)驗(yàn)室中配制硫酸亞鐵時需要加入少量硫酸，硫酸的作用是________________________________________。 (2)釩電池是以溶解于一定濃度硫酸溶液中的不同價態(tài)的釩離子(V2＋、V3＋、VO2＋、VO)為正極和負(fù)極電極反應(yīng)的活性物質(zhì)，電池總反應(yīng)為VO2＋＋V3＋＋H2OV2＋＋VO＋2H＋。放電時的正極反應(yīng)式為________________________，充電時的陰極反應(yīng)式為________________。放電過程中，電解液的pH________(選填“升高”、“降低”或“不變”)。 (3)釩電池基本工作原理示意圖中“正極電解液”可能是________。 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)能夠通過釩電池基本工作原理示意圖中“隔膜”的離子是________。 解析：(1)傳統(tǒng)的銅鋅原電池中，鋅與酸反應(yīng)生成氫氣，故硫酸為電解質(zhì)溶液；硫酸亞鐵容易水解，且水解顯酸性，加入少量硫酸，可以抑制其水解變質(zhì)。(2)正極反應(yīng)是還原反應(yīng)，由電池總反應(yīng)可知放電時的正極反應(yīng)為VO＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O；充電時，陰極反應(yīng)為還原反應(yīng)，故為V3＋得電子生成V2＋的反應(yīng)。(3)充電時陽極反應(yīng)式為VO2＋＋H2O－e－===VO＋2H＋，故充電完畢的正極電解液為VO溶液，而放電完畢的正極電解液為VO2＋溶液，故正極電解液可能是選項acd。(4)充電和放電過程中，正極電解液與負(fù)極電解液不能混合，起平衡電荷作用的是加入的酸，故H＋可以通過隔膜。 答案：(1)電解質(zhì)溶液　抑制硫酸亞鐵的水解 (2)VO＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O　V3＋＋e－===V2＋ 升高　(3)acd　(4)H＋ 13．(1)在以甲醇為燃料的電池中，電解質(zhì)溶液為酸性，負(fù)極的反應(yīng)式為____________________________________________________________ ____________， 正極的反應(yīng)式為__________________________________ ______________________________________。 已知CH3OH(l)的燃料熱ΔH＝－726.5 kJmol－1，理想狀態(tài)下，該燃料電池消耗1 mol甲醇所能產(chǎn)生的最大電能為702.1 kJ，則該燃料電池的理論效率為________(燃料電池的理論效率是指電池所產(chǎn)生的最大電能與燃料電池反應(yīng)所能釋放的全部能量之比)。 (2)用吸收H2后的稀土儲氫合金作為電池負(fù)極材料(用MH表示)，NiO(OH)作為電池正極材料，KOH溶液作為電解質(zhì)溶液，可制得高容量，長壽命的鎳氫電池。電池充放電時的總反應(yīng)為： NiO(OH)＋MHNi(OH)2＋M ①電池放電時，負(fù)極的電極反應(yīng)式為___________________________ _____________________________________________。 ②充電完成時，Ni(OH)2全部轉(zhuǎn)化為NiO(OH)。若繼續(xù)充電將在一個電極產(chǎn)生O2，O2擴(kuò)散到另一個電極發(fā)生電極反應(yīng)被消耗，從而避免產(chǎn)生的氣體引起電池爆炸，此時，陰極的電極反應(yīng)式為______________________。 解析：(1)酸性條件下甲醇燃料電池的總反應(yīng)式為：CH3OH＋O2===CO2＋2H2O……①，酸性條件下該燃料電池的正極反應(yīng)式為O2＋6H＋＋6e－===3H2O……②，①－②得電池負(fù)極反應(yīng)式為：CH3OH＋H2O－6e－===CO2＋6H＋；該燃料電池的理論效率為100%＝96.6%。 (2)①蓄電池放電時是原電池、充電時是電解池。根據(jù)原電池中“負(fù)氧化、正還原”，電解池中“陽氧化、陰還原”的規(guī)律，在分清楚是原電池還是電解池的基礎(chǔ)上并結(jié)合電解質(zhì)溶液顯堿性，可寫出該蓄電池放電時負(fù)極的電極反應(yīng)式為MH＋OH－－e－===M＋H2O。 ②中陰極的電極反應(yīng)有兩個，第一個階段是充電時的反應(yīng)式，由①中的方法不難確定為M＋H2O＋e－===MH＋OH－，第二階段為吸收氧氣的電解反應(yīng)式，由題意氧氣在陰極上被還原，結(jié)合該蓄電池中電解質(zhì)溶液堿性可知氧氣被還原為OH－，所以其電解反應(yīng)式為2H2O＋O2＋4e－===4OH－。 答案：(1)CH3OH＋H2O－6e－===CO2＋6H＋ O2＋6H＋＋6e－===3H2O　96.6% (2)①M(fèi)H＋OH－－e－===M＋H2O ②2H2O＋O2＋4e－===4OH－ 創(chuàng)新試題　教師備選 教學(xué)積累　資源共享 原電池的設(shè)計在例題中涉及但在課時作業(yè)中沒有涉及，在此供老師們選用。 1．利用反應(yīng)Zn＋2Fe3＋===Zn2＋＋2Fe2＋設(shè)計一個帶鹽橋的原電池。并在下面方框內(nèi)畫出實(shí)驗(yàn)裝置圖。并指出正極為________，電極反應(yīng)式為________________________，負(fù)極為________，電極反應(yīng)式為_______ _________________。此裝置中鹽橋的作用是_________________________。 解析：本題解題流程如下： 答案：Pt　2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋　Zn　Zn－2e－===Zn2＋　使兩個半電池連成一個通路；使兩溶液保持電中性 此題屬于中擋偏難試題，作為課時作業(yè)難度較大，供教師選用。 2．被稱之為“軟電池”的紙質(zhì)電池，采用一個薄層紙片作為傳導(dǎo)體，在其一邊鍍鋅，而在其另一邊鍍二氧化錳。紙內(nèi)的離子“流過”水與氯化鋅組成的電解液。電池總反應(yīng)為：Zn＋2MnO2＋H2O===ZnO＋2MnO(OH)。下列說法正確的是(　　) A．該電池的正極為鋅 B．該電池反應(yīng)中二氧化錳起催化劑作用 C．當(dāng)0.1 mol Zn完全溶解時，流經(jīng)電解液的電子個數(shù)為1.2041023 D．電池正極反應(yīng)式為2MnO2＋2e－＋2H2O===2MnO(OH)＋2OH－ 解析：由總反應(yīng)式可知，二氧化錳為氧化劑而不是催化劑，鋅為還原劑，應(yīng)為原電池的負(fù)極，A、B項錯誤；電子只能經(jīng)外電路流動，電解液內(nèi)電流的形成是陰、陽離子的定向移動，C項錯誤；電池負(fù)極反應(yīng)式為Zn＋H2O－2e－===ZnO＋2H＋，用總反應(yīng)式減去負(fù)極反應(yīng)式得正極反應(yīng)式為2MnO2＋2e－＋2H2O===2MnO(OH)＋2OH－。 答案：D