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2019-2020年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第6章 基礎(chǔ)課時(shí)3 原電池原理及應(yīng)用限時(shí)訓(xùn)練（含解析） 1．下列有關(guān)電池的說(shuō)法不正確的是 (　　)。 A．手機(jī)上用的鋰離子電池屬于二次電池 B．銅鋅原電池工作時(shí)，電子沿外電路從銅電極流向鋅電極 C．甲醇燃料電池可把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 D．鋅錳干電池中，鋅電極是負(fù)極 答案　B 2．下列反應(yīng)沒(méi)有涉及原電池的是 (　　)。 A．生鐵投入稀鹽酸中 B．銅片與銀片用導(dǎo)線連接后，同時(shí)插入FeCl3溶液中 C．純鋅投入硫酸銅溶液中 D．含銅的鋁片投入濃硫酸中 答案　D 3.選用下列試劑和電極：稀 H2 SO4、Fe2(SO4)3溶液、鐵棒、銅棒、鉑棒，組成如圖所示的原電池裝置(只有兩個(gè)電極)，觀察到電流計(jì)?的指針均明顯偏轉(zhuǎn)，則其可能的組合共有 (　　)。 A．6種　 B．5種　 C．4種　 D．3種 解析　鐵棒、銅棒作電極，H2SO4、Fe2(SO4)3作電解質(zhì)可組成兩種原電池，鐵棒、鉑棒作電極，H2SO4、Fe2(SO4)3 作電解質(zhì)可組成兩種原電池，鉑棒、銅棒作電極，F(xiàn)e2(SO4)3作電解質(zhì)可組成一種原電池，一共能形成5種原電池，均能夠觀察到電流計(jì)指針明顯偏轉(zhuǎn)。 答案　B 4．(xx成都診斷)如圖所示，杠桿AB兩端分別掛有大小相同、質(zhì)量相等的空心銅球和空心鐵球，調(diào)節(jié)杠桿并使其在水中保持平衡，然后小心地向水槽中分別滴入濃CuSO4溶液和濃FeSO4 溶液，一段時(shí)間后，下列有關(guān)杠桿的偏向判斷正確的是(實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，不考慮兩球的浮力變化) (　　)。 A．杠桿為導(dǎo)體或絕緣體時(shí)，均為A端高B端低 B．杠桿為導(dǎo)體或絕緣體時(shí)，均為A端低B端高 C．當(dāng)杠桿為導(dǎo)體時(shí)，A端低B端高 D．當(dāng)杠桿為導(dǎo)體時(shí)，A端高B端低 解析　當(dāng)杠桿為導(dǎo)體時(shí)，構(gòu)成原電池，F(xiàn)e球作負(fù)極，Cu球作正極，電極反應(yīng)式分別為 負(fù)極：Fe－2e－===Fe2＋， 正極：Cu2＋＋2e－===Cu， 銅球質(zhì)量增加，鐵球質(zhì)量減少，杠桿A端低B端高。 答案　C 5.實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，298 K時(shí)，在FeCl3酸性溶液中加少量鋅粒后，F(xiàn)e3＋立即被還原成Fe2＋。某夏令營(yíng)興趣小組根據(jù)該實(shí)驗(yàn)事實(shí)設(shè)計(jì)了如圖所示原電池裝置。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是 (　　)。 A．該原電池的正極反應(yīng)是Zn－2e－===Zn2＋ B．左燒杯中溶液的血紅色逐漸褪去 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　該電池的總反應(yīng)為Zn＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Zn2＋，所以左燒杯Pt為正極，電極反應(yīng)為Fe3＋＋e－===Fe2＋，右燒杯Zn為負(fù)極，電極反應(yīng)為Zn－2e－=== Zn2＋。由于左燒杯中的Fe3＋被還原為Fe2＋，所以左燒杯中溶液的血紅色逐漸褪去。 答案　B 6.燃料電池具有能量轉(zhuǎn)化率高、無(wú)污染等特點(diǎn)，如圖為MgNaClO燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖。下列說(shuō)法正確的是 (　　)。 A．鎂作Y電極 B．電池工作時(shí)，Na＋向負(fù)極移動(dòng) C．廢液的pH大于 NaClO 溶液的pH D．X 電極上發(fā)生的反應(yīng)為ClO－ ＋ 2H2O － 4e－===ClO ＋ 4H＋ 解析　圖中 OH－向Y電極移動(dòng)，那么Y為負(fù)極，故鎂作Y電極，A正確；電池工作時(shí)，Na＋向正極移動(dòng)，B錯(cuò)；X電極上發(fā)生的反應(yīng)為ClO－ ＋ H2O＋2e－===Cl－ ＋ 2OH－，OH－移向負(fù)極與Mg2＋反應(yīng)生成Mg(OH)2沉淀，廢液 NaCl 溶液的pH小于 NaClO 溶液的pH，故C、D錯(cuò)誤。 答案　A 7．利用人工光合作用合成甲酸的原理為2CO2＋2H2O2HCOOH＋O2，裝置如下圖所示，下列說(shuō)法不正確的是 (　　)。 A．該裝置將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能和電能 B．電極1周圍pH增大 C．電極2上發(fā)生的反應(yīng)為CO2＋2H＋＋2e－===HCOOH D．H＋由電極1室經(jīng)過(guò)質(zhì)子膜流向電極2室 解析　在太陽(yáng)能作用下CO2和H2O轉(zhuǎn)化為HCOOH和O2，并且有電子流動(dòng)，太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能和電能，選項(xiàng)A正確；電極1流出電子，反應(yīng)式是2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，周圍pH減小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；根據(jù)總反應(yīng)方程式推出電極2上發(fā)生的反應(yīng)為CO2＋2H＋＋2e－===HCOOH，選項(xiàng)C正確；電極1反應(yīng)產(chǎn)生H＋，電極2反應(yīng)消耗H＋，故H＋由電極1室經(jīng)過(guò)質(zhì)子膜進(jìn)入電極2室，選項(xiàng)D正確。 答案　B 8．(xx呼和浩特測(cè)試)有關(guān)電化學(xué)知識(shí)的描述正確的是 (　　)。 A．理論上說(shuō)，任何能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)都可設(shè)計(jì)成原電池 B．某原電池反應(yīng)為Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag，裝置中的鹽橋內(nèi)可以是含瓊脂的KCl飽和溶液 C．因?yàn)殍F的活潑性強(qiáng)于銅，所以將鐵、銅用導(dǎo)線連接后放入濃硝酸中組成原電池，必是鐵作負(fù)極，銅作正極，其負(fù)極反應(yīng)式為Fe－2e－===Fe2＋ D．由Al、Mg與氫氧化鈉溶液組成的原電池，其負(fù)極反應(yīng)式為Mg－2e－＋ 2OH－===Mg(OH)2 解析　A項(xiàng)，原電池反應(yīng)是自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)；B項(xiàng)，因?yàn)殡娊赓|(zhì)溶液中有Ag＋，鹽橋內(nèi)不能有Cl－，因?yàn)槎叻磻?yīng)會(huì)生成AgCl沉淀；C項(xiàng)，F(xiàn)e、Cu、濃硝酸組成的原電池，由于鐵遇濃硝酸鈍化，則Cu為負(fù)極，F(xiàn)e為正極，其負(fù)極反應(yīng)式為Cu－2e－===Cu2＋；D項(xiàng)，由Al、Mg與氫氧化鈉溶液組成的原電池，電池總反應(yīng)為2Al＋2H2O＋2NaOH===2NaAlO2＋3H2↑，Al作負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)式為Al－3e－＋4OH－===AlO＋2H2O，D錯(cuò)。 答案　A 9．下圖Ⅰ、Ⅱ分別是甲、乙兩組同學(xué)將反應(yīng)“AsO＋2I－＋2H＋AsO＋I(xiàn)2＋H2O”設(shè)計(jì)成的原電池裝置，其中C1、C2均為碳棒。甲組向圖Ⅰ燒杯中逐滴加入適量濃鹽酸；乙組向圖ⅡB燒杯中逐滴加入適量40%NaOH溶液。 下列敘述中正確的是 (　　)。 A．甲組操作時(shí)，電流計(jì)(A)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn) B．甲組操作時(shí)，溶液顏色變淺 C．乙組操作時(shí)，C2作正極 D．乙組操作時(shí)，C1上發(fā)生的電極反應(yīng)為I2＋2e－===2I－ 解析　裝置Ⅰ中的反應(yīng)，AsO＋2I－＋2H＋AsO＋I(xiàn)2＋H2O，當(dāng)加入適量濃鹽酸時(shí)，平衡向右移動(dòng)，有電子轉(zhuǎn)移，但電子不會(huì)沿導(dǎo)線通過(guò)，所以甲組操作，電流計(jì)(A)指針不會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，但由于I2濃度增大，所以溶液顏色變深。向裝置 Ⅱ 的B燒杯中加入NaOH溶液，發(fā)生反應(yīng)AsO－2e－＋H2O===AsO＋2H＋，電子由C2棒沿導(dǎo)線到C1棒，發(fā)生反應(yīng)I2＋2e－===2I－，所以C2為負(fù)極，C1為正極。 答案　D 10．(xx北京東城區(qū)期末)用選項(xiàng)中的電極、溶液和如圖所示裝置可組成原電池。下列現(xiàn)象或結(jié)論的敘述正確的是 (　　)。 選項(xiàng) 電極a 電極b A溶液 B溶液 現(xiàn)象或結(jié)論 A Cu Zn CuSO4 ZnSO4 一段時(shí)間后，a增加的質(zhì)量與b減少的質(zhì)量相等 B Cu Zn 稀 H2SO4 ZnSO4 鹽橋中陽(yáng)離子向b極移動(dòng) C Fe C NaCl FeCl3 外電路電子轉(zhuǎn)移方向：b→a D C C FeCl3 KI、淀粉 混合液 若開始時(shí)只增大FeCl3溶液濃度，b極附近溶液變藍(lán)的速度加快 解析　對(duì)于A選項(xiàng)來(lái)說(shuō)，電極b的電極反應(yīng)為Zn－2e－===Zn2＋，電極a的電極反應(yīng)為Cu2＋＋2e－===Cu，所以一段時(shí)間后，a增加的質(zhì)量小于b減少的質(zhì)量；B項(xiàng)，由于b極上鋅失電子，鹽橋中陰離子向b極移動(dòng)；C項(xiàng)，F(xiàn)e作負(fù)極，C作正極，外電路電子轉(zhuǎn)移方向：a→b。 答案　D 11．(xx安慶一中摸底)依據(jù)氧化還原反應(yīng)：2Ag＋(aq)＋Cu(s)===Cu2＋(aq)＋2Ag(s)設(shè)計(jì)的原電池如圖所示。 請(qǐng)回答下列問(wèn)題： (1)電極X的材料是________；電解質(zhì)溶液Y是___________________ _________________________________________________。 (2)銀電極為電池的________極，發(fā)生的電極反應(yīng)為__________________。 (3)外電路中的電子流向?yàn)開_________________________________________。 (4)鹽橋中的Cl－向________極移動(dòng)。 解析　設(shè)計(jì)原電池應(yīng)將氧化還原反應(yīng)2Ag＋(aq)＋Cu(s)===Cu2＋(aq)＋2Ag(s)拆分為氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)兩個(gè)半反應(yīng)(電極反應(yīng)式)；根據(jù)原電池構(gòu)成的條件確定原電池的正、負(fù)極材料和電解質(zhì)溶液，銅作負(fù)極，Ag作正極，AgNO3溶液作電解質(zhì)溶液。 答案　(1)銅(或Cu)　AgNO3溶液 (2)正　Ag＋＋e－===Ag (3)從負(fù)極(Cu)流向正極(Ag) (4)Cu(或負(fù)) 12．(xx石家莊模擬)為節(jié)省藥品和時(shí)間，甲、乙、丙三位同學(xué)用銅片、鋅片、稀硫酸、CuSO4 溶液、直流電源、石墨電極、導(dǎo)線、燒杯、試管等中學(xué)化學(xué)常見(jiàn)的藥品和儀器(用品)，通過(guò)巧妙的構(gòu)思，設(shè)計(jì)了比較銅、鋅金屬活動(dòng)性相對(duì)強(qiáng)弱的系列實(shí)驗(yàn)。試填寫下列空白： (1)甲同學(xué)分別將一小片銅片、鋅片置于燒杯底部(銅與鋅不接觸)，向燒杯中小心加入稀硫酸，觀察到的現(xiàn)象是 ________________________________________________________________。 甲同學(xué)的設(shè)計(jì)思路是______________________________________________。 (2)乙同學(xué)接著甲的實(shí)驗(yàn)，向燒杯中滴加________溶液，進(jìn)而觀察到的現(xiàn)象是______________________________________________________________。 乙同學(xué)作出鋅、銅金屬活動(dòng)性相對(duì)強(qiáng)弱的結(jié)論所依據(jù)的原理是________________________________________________________________________。 (3)丙同學(xué)使用直流電源、石墨電極組裝好電解裝置，向乙同學(xué)實(shí)驗(yàn)后的溶液中補(bǔ)充了必要的試劑________溶液(作為電解液)。反應(yīng)在調(diào)控下隨即開始，實(shí)驗(yàn)中有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________________________________。 實(shí)驗(yàn)中的明顯現(xiàn)象是______________________________________________。 (4)請(qǐng)你再單獨(dú)設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)(試劑、儀器自選)，探究和證實(shí)鋅、銅金屬活動(dòng)性的相對(duì)強(qiáng)弱(簡(jiǎn)要說(shuō)明操作和現(xiàn)象)___________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________。 解析　從該題的實(shí)驗(yàn)?zāi)康膩?lái)看，是要用實(shí)驗(yàn)證明鋅和銅的金屬活動(dòng)性的相對(duì)強(qiáng)弱；從實(shí)驗(yàn)方法來(lái)看，有與酸反應(yīng)產(chǎn)生氣泡的快慢、構(gòu)成原電池時(shí)負(fù)極比正極活潑、置換反應(yīng)，金屬離子在溶液中電解時(shí)的現(xiàn)象等。甲同學(xué)用兩種金屬放到酸中觀察是否產(chǎn)生氣泡或產(chǎn)生氣泡的快慢來(lái)比較。乙同學(xué)在甲同學(xué)的基礎(chǔ)上，加入CuSO4溶液觀察現(xiàn)象。鋅與少量硫酸銅發(fā)生置換反應(yīng)生成的銅附在鋅表面形成微型原電池，加快了反應(yīng)速率，產(chǎn)生氣泡的速率加快，說(shuō)明鋅比銅活潑。丙同學(xué)在乙同學(xué)的基礎(chǔ)上運(yùn)用電解原理，陰極有紅色的銅析出說(shuō)明鋅比銅活潑。最后要設(shè)計(jì)一種方案，可以從氧化還原反應(yīng)的先后順序去證明金屬的活潑性，即與同種氧化劑接觸時(shí)，活潑性強(qiáng)的金屬先與氧化劑反應(yīng)，活潑性弱的金屬后與氧化劑反應(yīng)，因此可以將鋅、銅分別同時(shí)加入到少量淺綠色的氯化亞鐵溶液中，加入鋅的溶液褪色，說(shuō)明鋅比銅活潑。 答案　(1)鋅片上有氣泡產(chǎn)生，銅片上無(wú)氣泡　鋅能置換出酸中的氫，而銅不能 (2)CuSO4　鋅片上有紅色的銅析出，鋅片上產(chǎn)生氣泡的速率明顯加快　活潑金屬可以把不活潑金屬?gòu)钠潲}溶液中置換出來(lái)(或Zn、Cu、稀硫酸組成原電池，Zn為負(fù)極) (3)CuSO4　2CuSO4 ＋ 2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4 陰極上有紅色的銅析出，陽(yáng)極附近有氣體產(chǎn)生 (4)分別取一小片銅片與鋅片置于兩支試管中，向試管中加入少量淺綠色的FeCl2溶液，片刻后，加鋅片的試管中溶液的顏色褪去，溶液近乎無(wú)色(其他合理答案也可) 13．(xx麗水模擬)(1)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 ________________________________________________________________。 (2)如圖是甲烷燃料電池原理示意圖，回答下列問(wèn)題： ①電池的負(fù)極是________(填“a”或“b”)電極，該極的電極反應(yīng)式為________________________________________________________________。 ②電池工作一段時(shí)間后電解質(zhì)溶液的pH________(填“增大”、“減小”或“不變”)。 解析　(1)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。(2)①CH4在反應(yīng)時(shí)失去電子，故a電極是電池的負(fù)極。由總反應(yīng)式 CH4＋2OH－＋2O2===CO＋3H2O減去正極反應(yīng)式O2＋2H2O＋4e－===4OH－可得負(fù)極反應(yīng)式。②由于電池工作過(guò)程中會(huì)消耗OH－，故一段時(shí)間后電解質(zhì)溶液的 pH 會(huì)減小。 答案　(1)金屬鉻的活潑性比銅強(qiáng)且能和稀硫酸反應(yīng)生成 H2　金屬鉻易被稀硝酸鈍化 (2)①a 　　CH4＋10OH－－8e－===CO ＋ 7H2O ②減小 14．(1)第三代混合動(dòng)力車，可以用電動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)或二者結(jié)合推動(dòng)車輛。汽車上坡或加速時(shí)，電動(dòng)機(jī)提供推動(dòng)力，降低汽油的消耗；在剎車或下坡時(shí)，電池處于充電狀態(tài)?；旌蟿?dòng)力車目前一般使用鎳氫電池，該電池中鎳的化合物為正極，儲(chǔ)氫金屬(以M表示)為負(fù)極，堿液(主要為KOH)為電解質(zhì)溶液。鎳氫電池充放電原理如圖1所示，其總反應(yīng)式為H2＋2NiOOH2Ni(OH)2。 圖1 根據(jù)所給信息判斷，混合動(dòng)力車上坡或加速時(shí)，乙電極周圍溶液的pH將________(填“增大”、“減小”或“不變”)，該電極的電極反應(yīng)式為_______________________________________________________________。 (2)圖2是一種新型燃料電池，以CO為燃料，一定比例的Li2CO3和Na2CO3的熔融混合物為電解質(zhì)，圖3是粗銅精煉的裝置圖，現(xiàn)用燃料電池為電源進(jìn)行粗銅的精煉實(shí)驗(yàn)。 回答下列問(wèn)題： ①A極為電源________(填“正”或“負(fù)”)極，寫出A極的電極反應(yīng)式：________________________________________________________________。 ②要用燃料電池為電源進(jìn)行粗銅的精煉實(shí)驗(yàn)，則B極應(yīng)該與________極(填“C”或“D”)相連。 ③當(dāng)消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下2.24 L CO時(shí)，C電極的質(zhì)量變化為________。 解析　(1)上坡或加速時(shí)，電動(dòng)機(jī)工作，為原電池，乙電極中NiOOH→Ni(OH)2，Ni的化合價(jià)降低，乙電極為正極，電極反應(yīng)式為NiOOH＋e－＋H＋===Ni(OH)2，周圍溶液的pH增大。(2)①在燃料電池中可燃性氣體作負(fù)極，即A為負(fù)極，根據(jù)所給新型燃料電池的構(gòu)成原理裝置圖，結(jié)合原電池的工作原理，可直接寫出A極的電極反應(yīng)式：CO－2e－＋CO===2CO2。②根據(jù)電解精煉原理，粗銅應(yīng)與電源的正極相連，精銅應(yīng)與電源的負(fù)極相連，因B極是正極，所以B極應(yīng)與D極相連。③標(biāo)準(zhǔn)狀況下2.24 L CO失去0.2 mol e－，根據(jù)得失電子守恒，C極上增加Cu的質(zhì)量為6.4 g。 答案　(1)增大　NiOOH＋e－＋H＋===Ni(OH)2 (2)①負(fù)　CO－2e－＋CO===2CO2?、贒 ③增加6.4 g