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2019-2020年高考化學一輪復習 第3單元 第2節(jié) 原電池《化學電源》課時檢測 一、單項選擇題(本大題共24分，每小題4分，每小題只有一個正確選項) 1．(xx年全國新課標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)電化學原理可進行如下處理：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．該過程中總反應為：2Al＋3Ag2S===6Ag＋Al2S3 D．黑色褪去的原因是黑色Ag2S轉化為白色AgCl 2．(2011年廣東高考)可用于電動汽車的鋁－空氣燃料電池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液為電解液，鋁合金為負極，空氣電極為正極。下列說法正確的是(　　)。 A．以NaCl溶液或NaOH溶液為電解液時，正極反應都為：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ B．以NaOH溶液為電解液時，負極反應為Al＋3OH－－3e－===Al(OH)3↓ C．以NaOH溶液為電解液時，電池在工作過程中電解液的pH保持不變 D．電池工作時，電子通過外電路從正極流向負極 3．(xx年江蘇高考)Mg－H2O2電池可用于驅動無人駕駛的潛航器。該電池以海水為電解質(zhì)溶液，示意圖如下。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 C．石墨電極附近溶液的pH增大 D．溶液中Cl－向正極移動 4．(xx年全國新課標Ⅱ)“ZEBRA”蓄電池的結構如下圖所示，電極材料多孔Ni/NiCl2和金屬鈉之間由鈉離子導體制作的陶瓷管相隔。下列關于該電池的敘述錯誤的是(　　)。 A．電池反應中有NaCl生成 B．電池的總反應是金屬鈉還原三價鋁離子 C．正極反應為：NiCl2＋2e－===Ni＋2Cl－ D．鈉離子通過鈉離子導體在兩電極間移動 5．甲醇－空氣燃料電池(DMFC)是一種高效能、輕污染的車載電池，其工作原理如下圖。下列有關敘述正確的是(　　)。 A．H＋從正極區(qū)通過交換膜移向負極區(qū) B．負極的電極反應式為：CH3OH(l)＋H2O(l)－6e－===CO2(g)＋6H＋ C．d導出的是CO2 D．圖中b、c分別是O2、甲醇 6．一種燃料電池中發(fā)生的化學反應為：在酸性溶液中甲醇與氧作用生成水和二氧化碳。該電池負極發(fā)生的反應是(　　)。 A．CH3OH(g)＋O2(g)－2e－===H2O(l)＋CO2(g)＋2H＋(aq) B．O2(g)＋4H＋(aq)＋4e－===2H2O(l) C．CH3OH(g)＋H2O(l)－6e－===CO2(g)＋6H＋(aq) D．O2(g)＋2H2O(l)＋4e－===4OH－ 二、雙項選擇題(本大題共12分，每小題6分，每小題有二個正確選項。選對一個給3分，選錯一個不給分) 7．銅鋅原電池工作時，下列敘述正確的是(　　)。 A．正極反應為：Zn－2e－===Zn2＋ B．電池反應為：Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu C．在外電路中，電子從負極流向正極 D．鹽橋中的K＋移向ZnSO4溶液 8．燃料電池是利用燃料(如H2、CO、CH4等)跟氧氣反應從而將化學能轉化成電能的裝置。下列關于甲烷燃料電池(NaOH溶液作電解質(zhì))的說法中正確的是(　　)。 A．負極反應為：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ B．負極反應為：CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O C．放電時溶液中的陰離子向負極移動 D．隨著放電的進行，溶液的pH不發(fā)生改變 三、非選擇題(本大題共64分) 9．(16分)鐵及鐵的化合物應用廣泛，如FeCl3可用作催化劑、印刷電路銅板腐蝕劑和外傷止血劑等。 (1)寫出FeCl3溶液腐蝕印刷電路銅板的離子方程式：______________________。 (2)若將(1)中的反應設計成原電池，請在下面方框內(nèi)畫出原電池的裝置圖，標出正、負極，并寫出電極反應式。正極反應：______________________；負極反應：_____________________。 (3)腐蝕銅板后的混合溶液中，若Cu2＋、Fe3＋和Fe2＋的濃度均為0.10 molL－1。請參照下表給出的數(shù)據(jù)和藥品，簡述除去CuCl2溶液中Fe3＋和Fe2＋的實驗步驟：_____________ ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 離子 氫氧化物開始沉淀時的pH 氫氧化物沉淀完全時的pH Fe3＋ 1.9 3.2 Fe2＋ 7.0 9.0 Cu2＋ 4.7 6.7 提供的藥品：Cl2、濃硫酸、NaOHI溶液、CuO、Cu (4)某科研人員發(fā)現(xiàn)劣質(zhì)不銹鋼在酸中腐蝕緩慢，但在某些鹽溶液中腐蝕現(xiàn)象明顯。請從上表提供的藥品中選擇兩種(水可任選)，設計最佳實驗，驗證劣質(zhì)不銹鋼易被腐蝕。有關反應的化學方程式：______________________________________，劣質(zhì)不銹鋼腐蝕的實驗現(xiàn)象：____________________。 10．(16分)LiSOCl2電池可用于心臟起搏器。該電池的電極材料分別為鋰和碳，電解液是LiAlCl4SOCl2。電池的總反應可表示為：4Li＋2SOCl2===4LiCl＋S＋SO2↑。請回答下列問題： (1)電池的負極材料為________，發(fā)生的電極反應為：______________________； (2)電池正極發(fā)生的電極反應為：________________________________； (3)SOCl2易揮發(fā)，實驗室中常用NaOH溶液吸收SOCl2，有Na2SO3和NaCl生成。如果把少量水滴到SOCl2中，實驗現(xiàn)象是____________________，反應的化學方程式為：______________________； (4)組裝該電池必須在無水、無氧的條件下進行，原因是___________________________。 11．(16分)(1)以Al和NiO(OH)為電極，NaOH溶液為電解液組成一種新型電池，放電時NiO(OH)轉化為Ni(OH)2，該電池反應的化學方程式是：______________________________。 (2)普通鋅錳電池放電時發(fā)生的主要反應為：Zn＋2NH4Cl＋2MnO2===Zn(NH3)2Cl2＋2MnOOH。該電池中，負極材料主要是________，與普通鋅錳電池相比，堿性鋅錳電池的優(yōu)點是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)原電池可將化學能轉化為電能。設計兩種類型的原電池，探究其能量轉化效率。限選材料：ZnSO4(aq)、FeSO4(aq)、CuSO4(aq)、銅片、鐵片、鋅片和導線。 以銅片為電極之一，CuSO4(aq)為電解質(zhì)溶液，只在一個燒杯中組裝原電池乙，工作一段時間后，可觀察到負極______________________________。完成原電池甲的裝置示意圖(見圖)，并作相應標注。要求：在同一燒杯中，電極與溶液含相同的金屬元素。甲乙兩種原電池中可更有效地將化學能轉化為電能的是____，其原因是_______________________________。 (4)將氫氧燃料電池中的氫氣換成氨氣也可以構成燃料電池，其電池反應原理為：4NH3＋3O2===2N2＋6H2O。電解質(zhì)溶液應該呈______(填“酸性”“堿性”或“中性”)，負極的電極反應式：______________________。 12．(16分)(1)銀鋅堿性電池的電解質(zhì)溶液為KOH溶液，電池放電時正極的Ag2O2轉化為Ag，負極的Zn轉化為K2Zn(OH)4，寫出該電池的反應方程式：__________________。 (2)氫氧燃料電池是符合綠色化學理念的新型發(fā)電裝置。如下圖為電池示意圖，該電池電極表面鍍一層細小的鉑粉，鉑吸附氣體的能力強，性質(zhì)穩(wěn)定。氫氧燃料電池的能量轉化的主要形式是________________，在導線中電子流動方向為__________(用a、b表示)，負極反應式為：_______________。電極表面鍍鉑粉的原因是：______________________________。 (3)2Ag＋(aq)＋Cu(s)===Cu2＋(aq)＋2Ag(s)設計的原電池如下圖所示。電極X的材料是______；電解質(zhì)溶液Y是________，外電路中的電子是從________電極流向________電極。 (4)將兩個鉑電極插入KOH溶液中，向兩極分別通入CH4和O2，構成甲烷燃料電池。通入CH4的電極反應式是：CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O，通入O2的電極反應式是：______________。 第2節(jié)　原電池　化學電源 1．B　解析：銀器放在鋁制容器中，由于鋁的活潑性大于銀，故鋁為負極，失電子，銀為正極，銀表面的Ag2S得電子，析出單質(zhì)銀附著在銀器的表面，故銀器質(zhì)量增加，A錯誤； Al2S3在溶液中不能存在，會發(fā)生雙水解反應生成H2S和Al(OH)3，C錯誤；黑色褪去是Ag2S轉化為Ag而不是AgCl，從化合價變化也可推斷，S被氧化，Ag肯定被還原，D錯誤。 2．A　解析：電池工作時，正極上O2得到電子被還原，電極反應為：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，A正確；電解液為NaOH溶液時，在負極上產(chǎn)生的是NaAlO2而不是Al(OH)3，B錯誤；電池的總反應為：4Al＋3O2＋4NaOH===4NaAlO2＋2H2O，消耗NaOH，pH減小，C錯誤；電池工作時，電子通過外電路由負極流向正極，D錯誤。 3．C　解析：組成的原電池的負極被氧化，鎂為負極，而非正極，A錯誤；雙氧水作為氧化劑，在石墨上被還原變?yōu)樗芤簆H增大，B錯誤；溶液中Cl－移動方向同外電路電子移動方向一致，應向負極方向移動，D錯誤。 4．B　解析：根據(jù)此電池的構造可知，該電池的反應原理為：電池制備的初始原材料為Ni和NaCl(普通食鹽)，通過首次充電，Ni和NaCl反應在負極產(chǎn)生金屬Na，在正極形成Ni和NiCl2混合物，當電池放電時，Na和NiCl2又重新反應生成Ni和NaCl。原電池的總反應為：2Na＋NiCl2===2NaCl＋Ni，綜上分析B項是錯誤的。 5．B　解析：由H＋的遷移方向(從負極到正極)，可知甲為負極，乙為正極，故b、c分別通入甲醇、O2；a、d分別導出CO2、H2O。 6．C　解析：A項不是電極反應式；甲醇燃料電池是甲醇在負極發(fā)生氧化反應，氧氣在正極發(fā)生還原反應，故B項、D項錯誤。 7．BC　解析：Zn比Cu活潑，則Zn作負極，負極反應為：Zn－2e－===Zn2＋，A錯誤；Zn能置換出Cu，B正確；電流從正極經(jīng)過外電路流向負極，電子流向與電流相反，C正確；左燒杯中Zn是流出電子的負極，右燒杯中Cu作流入電子的正極，因此前者排斥陽離子、吸引陰離子，后者吸引陽離子、排斥陰離子，鹽橋中的K＋遠離負極區(qū)的ZnSO4溶液、移向正極區(qū)的CuSO4溶液，D錯誤。 8．BC　解析：燃料電池的正極一般通入氧氣，在堿性條件下正極反應為：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，A錯誤；隨著放電的進行，生成水而消耗OH－，故pH會降低，D錯誤。 9．(1)2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋ (2)裝置圖如下所示　2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋　Cu－2e－===Cu2＋ (3)①通入足量氯氣將Fe2＋氧化成Fe3＋；②加入CuO調(diào)節(jié)溶液的pH至3.2～4.7；③過濾[除去Fe(OH)3和多余的CuO] (4)CuO＋H2SO4===CuSO4＋H2O，CuSO4＋Fe===FeSO4＋Cu　不銹鋼表面有紅色物質(zhì)生成 解析：(1)FeCl3與Cu發(fā)生反應：2FeCl3＋Cu===CuCl2＋2FeCl2。(2)依據(jù)上述氧化還原反應，設計的原電池為：Cu作負極，C(石墨)為正極，F(xiàn)eCl3溶液作電解質(zhì)溶液。其中負極反應：Cu－2e－===Cu2＋，正極反應：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋。(3)根據(jù)沉淀Fe2＋、Fe3＋和Cu2＋的pH確定。首先將溶液中的Fe2＋氧化成Fe3＋，然后利用Fe3＋的水解：Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋，往溶液中加入CuO時，CuO與H＋作用從而使上述平衡右移。pH將逐漸增大，F(xiàn)e3＋轉化成Fe(OH)3沉淀而除去。(4)不銹鋼在CuSO4中發(fā)生置換反應：CuSO4＋Fe===FeSO4＋Cu。從而在不銹鋼的表面析出了紅色Cu，這樣構成了Cu－Fe原電池，加快了不銹鋼的腐蝕。驗證的方法是先使CuO與H2SO4作用生成CuSO4，然后把劣質(zhì)不銹鋼放入CuSO4溶液中，觀察表面是否有紅色物質(zhì)生成。 10．(1)鋰　Li－e－===Li＋ (2)2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2↑ (3)出現(xiàn)白霧，有刺激性氣體生成　SOCl2＋H2O===SO2↑＋2HCl↑ (4)因為該電池的電極Li能和氧氣、水反應，電解液的主要成分SOCl2也與水反應 解析：(1)由電池總反應式可分析出Li的化合價升高，被氧化，故鋰在電池反應中失去電子，作負極，發(fā)生的電極反應式為：Li－e－===Li＋；(2)SOCl2在電池反應中得電子，其為正極，發(fā)生的電極反應式為：2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2↑；(3)SOCl2遇水劇烈反應生成二氧化硫和HCl，HCl遇水形成大量的白霧，同時有具刺激性氣味的氣體生成，反應的化學方程式為：SOCl2＋H2O===2HCl↑＋SO2↑；(4)鋰是活潑的金屬，能與水、氧氣等反應；SOCl2也能與水反應，所以組裝該電池必須在無水、無氧的條件下進行。 11．(1)Al＋3NiO(OH)＋NaOH＋H2O===NaAlO2＋3Ni(OH)2 (2)鋅　在堿性條件下，金屬的性質(zhì)比較穩(wěn)定，電池的使用壽命大大增強 (3)電極逐漸溶解，有紅色固體析出　裝置圖如下　甲　電池乙的負極可與CuSO4溶液直接反應，導致部分化學能轉化為熱能；電池甲的負極不與所接觸的電解質(zhì)溶液反應，化學能在轉化為電能時損耗較小 或或 (4)堿性　2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O 解析：(1)根據(jù)得失電子守恒有：Al＋3NiO(OH)2＋NaOH===NaAlO2＋3Ni(OH)2，再由元素守恒得：Al＋3NiO(OH)＋NaOH＋H2O===NaAlO2＋3Ni(OH)2。(2)根據(jù)普通鋅錳電池放電時發(fā)生的主要反應：Zn＋2NH4Cl＋2MnO2===Zn(NH3)2Cl2＋2MnOOH，失去電子的為負極，材料為鋅；金屬易和酸發(fā)生反應，而在堿性條件下，金屬的性質(zhì)比較穩(wěn)定，電池的使用壽命大大增強。(3)由所給的電極材料可知，當銅片做電極時，銅片一定是正極，則負極是活潑的金屬(失電子發(fā)生氧化反應)，反應的現(xiàn)象是電極逐漸溶解。由題給試劑，結合原電池的形成條件可知可以組合的原電池可以是：鋅銅、鋅鐵、鐵銅原電池。由圖示所給電子移動方向可知左邊為負極(活潑金屬)。(4)NH3與酸反應生成鹽，故該電池應選用堿性電解質(zhì)溶液。 12．(1)Ag2O2＋2Zn＋4KOH＋2H2O===2K2Zn(OH)4＋2Ag (2)由化學能轉變?yōu)殡娔堋∮蒩到b　2H2＋4OH－－4e－===4H2O(或H2＋2OH－－2e－===2H2O)　增大電極單位面積吸附H2、O2分子數(shù)，加快電極反應速率 (3)銅　AgNO3溶液　銅　銀 (4)2O2＋4H2O＋8e－===8OH－ 解析：(1)根據(jù)原電池反應和氧化還原反應的對應關系，初步確定氧化劑是過氧化銀，還原產(chǎn)物是銀；還原劑是金屬鋅，氧化產(chǎn)物是四羥基合鋅酸鉀；同時注意所用的介質(zhì)是氫氧化鉀溶液。(2)氫氧燃料電池中，負極通H2，正極通O2，所以導線中電子由a到b。(3)原電池正極發(fā)生還原反應，負極發(fā)生氧化反應，Ag＋作氧化劑，Ag＋＋e－===Ag的反應為正極反應式，則Cu作負極，負極反應式為：Cu－2e－===Cu2＋，則Y溶液為AgNO3溶液，外電路中的電子由負極流向正極。(4)在原電池中，負極上發(fā)生氧化反應，正極上發(fā)生還原反應。