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2019年高考化學一輪總復習 第二節(jié) 原電池化學電源課時檢測 1．(xx北京高考)下列設備工作時，將化學能轉(zhuǎn)化為熱能的是(　　) A B C D 硅太陽能電池 鋰離子電池 太陽能集熱器 燃氣灶 解析：選D　硅太陽能電池工作時將光能轉(zhuǎn)化為電能，A項錯誤；鋰離子電池是化學電池，工作時將化學能轉(zhuǎn)化為電能，B項錯誤；太陽能集熱器工作時將光能轉(zhuǎn)化為熱能，C項錯誤；燃氣灶工作時將化學能轉(zhuǎn)化為熱能，D項正確。 2．某一同學根據(jù)離子反應方程式2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋來設計原電池。下列設計方案中可行的是(　　) A．電極材料為鐵和鋅，電解質(zhì)溶液為FeCl3溶液 B．電極材料為鐵和銅，電解質(zhì)溶液為Fe(NO3)3溶液 C．電極材料為鐵和石墨，電解質(zhì)溶液為FeCl2溶液 D．電極材料為石墨，電解質(zhì)溶液為FeCl3溶液 解析：選B　氧化還原反應中的還原劑作原電池的負極，氧化劑(Fe3＋)存在于電解質(zhì)溶液中，故符合題意的選項為B。 3．(xx蘭州模擬)有關(guān)下列四個常用電化學裝置的敘述中，正確的是(　　) 圖Ⅰ 堿性鋅錳電池 圖Ⅱ 鉛－硫酸蓄電池 圖Ⅲ 電解精煉銅 圖Ⅳ 銀鋅紐扣電池 A．圖Ⅰ所示電池中，MnO2的作用是催化劑 B．圖Ⅱ所示電池放電過程中，硫酸濃度不斷增大 C．圖Ⅲ所示裝置工作過程中，電解質(zhì)溶液中Cu2＋濃度始終不變 D．圖Ⅳ所示電池中，Ag2O是氧化劑，電池工作過程中還原為Ag 解析：選D　A、MnO2的作用是氧化劑，錯誤；B、Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2 H2O，H2SO4被消耗，濃度減小，錯誤；C、粗銅含雜質(zhì)，溶解的銅小于析出的銅，Cu2＋濃度減??；D、負極Zn——Zn2＋ 氧化反應，做還原劑；正極Ag2O－Ag 還原反應，Ag2O是氧化劑，正確。 4．電子表所用的紐扣電池的兩極材料為鋅和氧化銀，電解質(zhì)溶液為KOH溶液，其電極反應式是：Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O；Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－?？偡磻綖椋篈g2O＋Zn===2Ag＋ZnO，下列說法正確的是(　　) A．Zn為正極，Ag2O為負極 B．Zn為負極，Ag2O為正極 C．原電池工作時，正極區(qū)溶液pH值減小 D．原電池工作時，負極區(qū)溶液pH值增大 解析：選B　從電極反應式可以看出：Zn失電子為負極，且該區(qū)消耗OH－溶液pH值減小；Ag2O得電子為正極，且該區(qū)產(chǎn)生OH－溶液pH值增大。 5．控制適合的條件，將反應Fe3＋＋AgFe2＋＋Ag＋設計成如圖所示的原電池(鹽橋裝有瓊脂－硝酸鉀溶液；靈敏電流計的0刻度居中，左右均有刻度)。已知，接通后，觀察到電流計指針向右偏轉(zhuǎn)。下列判斷正確的是(　　) A．在外電路中，電子從石墨電極流向銀電極 B．鹽橋中的K＋移向乙燒杯 C．一段時間后，電流計指針反向偏轉(zhuǎn)，越過0刻度，向左邊偏轉(zhuǎn) D．電流計指針居中后，往甲燒杯中加入一定量的鐵粉，電流計指針將向左偏轉(zhuǎn) 解析：選D　由題給電池反應可知，銀作負極，石墨作正極，在外電路中，電子從銀電極流向石墨電極，A錯誤；鹽橋中的K＋移向甲燒杯，B錯誤；一段時間后，電流計指針將居中，C錯誤。 6．把a、b、c、d四塊金屬浸入稀硫酸中，用導線兩兩連接組成多個原電池，若a、b相連， a為負極；c、d相連，d上有氣泡逸出；a、c相連，a極減輕；b、d相連，b為正極。則四種金屬的活潑性順序為(　　 ) A．a(chǎn)＞b＞c＞d　　　　 　B．a(chǎn)＞c＞b＞d C．a(chǎn)＞c＞d＞b D．b＞d＞c＞a 解析：選C　依據(jù)金屬的活潑性相對強弱的判斷及原電池的正、負極的判斷可知：a、b相連， a為負極，則a＞b；c、d相連，d上有氣泡逸出，則c為負極，即c＞d；a、c相連，a極減輕，a為負極，即a＞c；b、d相連，b為正極，則d＞b。 7．將氫氣、甲烷、乙醇等物質(zhì)在氧氣中燃燒時的化學能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置叫燃料電池。燃料電池的基本組成為電極、電解質(zhì)、燃料和氧化劑。此種電池能量利用率可高達80%(一般柴油發(fā)電機只有40%左右)，產(chǎn)物污染也少。下列有關(guān)燃料電池的說法錯誤的是(　　) A．上述燃料電池的負極反應材料是氫氣、甲烷、乙醇等物質(zhì) B．氫氧燃料電池常用于航天飛行器，原因之一是該電池的產(chǎn)物為水，經(jīng)過處理之后可供宇航員使用 C．乙醇燃料電池的電解質(zhì)常用KOH，該電池的負極反應為：C2H5OH－12e－===2CO2↑＋3H2O D．甲烷燃料電池的正極反應為O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 解析：選C　燃料電池總反應實質(zhì)是一個燃燒反應，形成的燃料電池中氫氣等燃料為負極反應物，空氣等氧化劑作正極反應物，一般發(fā)生反應O2＋2H2O＋4e－===4OH－，電解質(zhì)常用KOH, 乙醇作負極，反應生成的CO2與堿反應會生成CO，故反應為：C2H5OH＋16OH－－12e－===2CO＋11H2O 8．(xx沁陽一中)LiFePO4電池具有穩(wěn)定性高、安全、對環(huán)境友好等優(yōu)點，可用于電動汽車。電池反應為：FePO4＋LiLiFePO4，電池的正極材料是LiFePO4，負極材料是石墨，含U導電固體為電解質(zhì)。下列有關(guān)LiFePO4電池說法正確的是(　　) A．可加入硫酸以提高電解質(zhì)的導電性 B．放電時電池內(nèi)部Li向負極移動 C．充電過程中，電池正極材料的質(zhì)量增多 D．放電時電池正極反應為：FePO4＋Li＋＋e－===LiFePO4 解析：選D　放電時，負極：Li － e— ===Li＋，正極：FePO4＋Li＋＋e—=== LiFePO4；充電時，陽極：LiFePO4－e—=== FePO4＋Li＋ 陰極：Li＋＋e—=== Li，所以易知D正確。若加入硫酸，與Li單質(zhì)(固體)發(fā)生反應，所以A錯；放電時，Li＋應(正電荷)在電池內(nèi)部(電解質(zhì)中)向正極移動，故B錯；充電過程中，正極材料參加了反應質(zhì)量減少，故C錯。 9．(xx蘭州期末)空氣常參與設計原電池以方便人們的生活。 (1)我國首創(chuàng)以鋁—空氣—海水電池作為能源的新型的海水標志燈，以海水為電解質(zhì)溶液，靠空氣中的氧氣使鋁不斷氧化而產(chǎn)生電流，只要把燈放入海水數(shù)分鐘，就會發(fā)出耀眼的白光。則電源的負極材料是________，負極反應為________________________________；正極材料是__________，正極反應為______________________________________。 (2)熔鹽電池具有高的發(fā)電效率，因而受到重視， 可用Li2CO3和Na2CO3的熔融鹽混合物作電解質(zhì)，CO為陽極燃氣，空氣與CO2的混合氣為陰極助燃氣，制得在650℃下工作的燃料電池，完成有關(guān)電池反應式。陽極反應式：2CO＋2CO－4e－===4CO2，陰極反應式：______________，電池總反應式：_____________________________ 。 解析：(1)由鋁—空氣—海水電池靠空氣中的氧氣使鋁不斷氧化而產(chǎn)生電流可知，鋁為負極，電極反應式為4Al－12e－===4Al3＋，正極為石墨等惰性電極，反應為3O2＋6H2O＋12e－===12OH－。 (2)本題中的電池是一種新型高能電池，電解質(zhì)是熔融物，而不是電解質(zhì)溶液，但有自由移動的離子CO存在。原電池的反應原理實質(zhì)是氧化還原反應中的電子轉(zhuǎn)移，燃料電池總反應實質(zhì)是一個燃燒反應。故陽極(即負極)CO失去電子，而陰極(即正極)應為O2得到電子，再與陰極助燃氣CO2結(jié)合生成電解質(zhì)陰離子CO。 答案：(1)鋁　4Al－12e－===4Al3＋　石墨等惰性電極 3O2＋6H2O＋12e－===12OH－ (2)O2＋2CO2＋4e－===2CO　2CO＋O2＝2CO2 10．常見鉛蓄電池是二次電池，其電極材料分別為Pb和PbO2，電解液為稀H2SO4溶液，工作時的總反應式為Pb ＋PbO2 ＋ 2H2SO42PbSO4＋2H2O。請依據(jù)上述情況判斷：(1)鉛蓄電池的負極材料是________________。 (2)請依據(jù)兩極材料和總反應，寫出放電時正極反應是___________________________。 (3)請依據(jù)總反應式和正極反應式，寫出放電時負極反應是________________________。 (4)放電時，電解質(zhì)溶液中陰離子移向______極；電流方向從______極流向______極。 (5)放電時，電解質(zhì)溶液的酸性_________(填“增強”、“減弱”或“不變”)。 (6)充電時PbO2極發(fā)生_________反應，電極反應式____________________________；Pb極發(fā)生___________反應，電極反應式_________________________________。 解析：此題考查幾種常見電池的工作原理，結(jié)合各電極反應式及其總反應式解答。依據(jù)原電池的反應原理、鉛蓄電池的工作原理及其總反應式可得答案。 答案：(1)鉛(Pb)　(2)PbO2＋4H＋＋SO ＋2e－===PbSO4＋2H2O　(3)Pb ＋SO－2e－===PbSO4　(4)負　氧化鉛(PbO2)　鉛(Pb)　(5)減弱　(6)氧化　PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO　還原　PbSO4 ＋ 2e－===Pb ＋SO 11．某實驗小組同學對電化學原理進行了一系列探究活動。 (1)如圖為某實驗小組依據(jù)氧化還原反應：(用離子方程式表示)_____________________ 設計的原電池裝置，反應前，電極質(zhì)量相等，一段時間后，兩電極質(zhì)量相差12 g，導線中通過________ mol電子。 (2)其他條件不變，若將CuCl2溶液換為NH4Cl溶液，石墨電極反應式為________________________，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________________，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，寫出發(fā)生反應的離子方程式________________________，然后滴加幾滴硫氰化鉀溶液，溶液變紅，繼續(xù)滴加過量新制飽和氯水，顏色退去，同學們對此做了多種假設，某同學的假設是：“溶液中的＋3價鐵被氧化為更高的價態(tài)?！比绻?價鐵被氧化為FeO，試寫出該反應的離子方程式________________________________________________________________________。 (3)如圖其他條件不變，若將鹽橋換成彎銅導線與石墨相連成n型，如圖所示。 一段時間后，在甲裝置銅絲附近滴加酚酞試液，現(xiàn)象是________________，電極反應為__________________；乙裝置中石墨(1)為____________極(填“正”、“負”、“陰”或“陽”)，乙裝置中與銅絲相連石墨電極上發(fā)生的反應式為____________________________________________________________， 產(chǎn)物常用__________________檢驗，反應的離子方程式為_______________________。 解析：(1)設導線中通過的電子的物質(zhì)的量為x，則負極減少28 gmol－1x，正極增重32 gmol－1x， 28x＋32x＝12，x＝0.2 mol。 (2)NH4Cl水解溶液顯酸性，正極上H＋得電子，負極上Fe失電子生成Fe2＋。Cl2將Fe2＋氧化為 Fe3＋，Cl2過量時，發(fā)生的反應為：2Fe3＋＋3Cl2＋8H2O===2FeO＋6Cl－＋16H＋。 (3)將鹽橋改為銅絲和石墨后甲裝置成為原電池，乙裝置成為電解池。甲中Fe為負極，Cu為正極，正極電極反應式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－，滴加酚酞后變紅色。乙中石墨(1)為陰極，與銅絲相連的電極為陽極，電極反應式為2Cl－－2e－===Cl2↑，Cl2可用濕潤的淀粉碘化鉀試紙檢驗。 答案：(1)Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu　0.2 (2)2H＋＋2e－===H2↑　酸性 NH＋H2ONH3H2O＋H＋ 2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－ 2Fe3＋＋3Cl2＋8H2O===2FeO＋6Cl－＋16H＋ (3)溶液變紅　O2＋2H2O＋4e－===4OH－　陰 2Cl－－2e－===Cl2↑　濕潤淀粉碘化鉀試紙 Cl2＋2I－===2Cl－＋I2 12．(xx棗莊模擬)有一種新型的鋰電池，其制作是利用了金屬鋰和石墨作電極，其電解質(zhì)溶液是四氯合鋁酸鋰(LiAlCl4)溶解在二氯亞硫酰(其化學式是SOCl2)中形成的，原電池的電極總反應式是：8Li＋3SOCl2===6LiCl＋Li2SO3＋2S，下列關(guān)于這種新型電池的說法中錯誤的是(　　) A．電池工作過程中，SOCl2被還原為Li2SO3 B．鋰作為電池的負極，石墨作電池的正極 C．該電池內(nèi)環(huán)境應該是無水環(huán)境，否則影響電池的壽命 D．電池工作時，鋰提供的電子的物質(zhì)的量與析出硫的物質(zhì)的量之比是4∶1 解析：選A　A中SOCl2變?yōu)長i2SO3化合價不變，沒有被還原，A錯誤；鋰較石墨活潑，應作為電池的負極，B正確；鋰為活潑金屬，電池中不應有水，C正確；根據(jù)電子得失，D正確。 13. 據(jù)報道，最近摩托羅拉公司研發(fā)了一種由甲醇和氧氣以及強堿做電解質(zhì)溶液的新型手機電池，電量是現(xiàn)用鎳氫電池和鋰電池的10倍，可連續(xù)使用一個月才充電一次。假定放電過程中，甲醇完全氧化產(chǎn)生二氧化碳被充分吸收生成CO。 (1)該電池反應的離子方程式為____________________________________________。 (2)甲醇在________極發(fā)生反應(填“正”或“負”)，電池中放電過程中溶液pH將_____(填“下降”、“上升”或“不變”)；若有16克甲醇蒸氣被完全氧化產(chǎn)生電能，并利用該過程中釋放的電能電解足量的硫酸銅溶液，假設能量利用率為80%，則將產(chǎn)生標準狀況下氧氣________L。 (3)最近，又有科學家制造出一種固體電解質(zhì)的燃料電池，其效率更高。一個電極通入空氣，另一個電極通入汽油蒸氣。其中固體電解質(zhì)是摻雜了Y2O3的ZrO2固體，它在高溫下能傳導O2－離子(其中氧化反應發(fā)生完全)。以丁烷代表汽油。該電池的正極反應式為________________________________________________________________________。 (4)放電時固體電解質(zhì)里的O2－離子的移動方向是向______極移動(填“正”或“負”)。 解析：(1)該電池的總反應式可由下列二式合并得到：2CH3OH＋3O2―→2CO2＋4H2O，CO2＋2OH－===CO＋H2O。 (2)燃料電池中可燃物被氧化作負極，根據(jù)得失電子守恒建立關(guān)系式： 2CH3OH～ 3O2 64 g　　　 67.2 L 16 g80%　x解得x＝13.44 L 答案：(1)2CH3OH＋3O2＋4OH－―→2CO＋6H2O (2)負　下降　13.44 L　(3)O2＋4e－===2O2－　(4)負