（课标通用）山东省高考化学专题六第2讲原电池化学电源练习（含解析）.docx

第2讲原电池化学电源A组基础题组1.下列设备工作时,将化学能转化为热能的是() ABCD硅太阳能电池锂离子电池太阳能集热器燃气灶答案D硅太阳能电池是将太阳能转化为电能的装置,A项错误;锂离子电池是将化学能转化为电能的装置,B项错误;太阳能集热器是将太阳能转化为热能的装置,C项错误;燃气通过燃气灶发生燃烧反应,如CH4+2O2 CO2+2H2O,实现了化学能到热能的转化,D项正确。2.(2019山东潍坊期末)锂钒氧化物二次电池的特点是成本低,对环境无污染,能量密度高。电池总反应为V2O5+xLiLixV2O5。下列说法正确的是()A.电池在充电时,Li电极接电源正极B.电池放电过程中,Li+向负极移动C.电池放电时正极的反应为V2O5+xLi+xe-LixV2O5D.V2O5是锂发生反应的载体,不参与电池反应答案CA项,电池在充电时,Li电极连接电源的负极,错误;B项,电池放电时,该装置是原电池,Li+向正极移动,错误;C项,电池放电时,V2O5作正极得电子,电极反应式为V2O5+xLi+xe-LixV2O5,正确;D项,V2O5参与电池反应,错误。3.金属(M)-空气电池(如图)具有原料易得、能量密度高等优点,有望成为新能源汽车和移动设备的电源。该类电池放电的总反应方程式为:4M+nO2+2nH2O 4M(OH)n。已知:电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。下列说法不正确的是()A.采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积,并有利于氧气扩散至电极表面B.比较Mg、Al、Zn三种金属-空气电池,Al-空气电池的理论比能量最高C.M-空气电池放电过程的正极反应式:4Mn+nO2+2nH2O+4ne- 4M(OH)nD.在Mg-空气电池中,为防止负极区沉积Mg(OH)2,宜采用中性电解质及阳离子交换膜答案CA项,采用多孔电极可以提高电极与电解质溶液的接触面积,并有利于O2扩散至电极表面;B项,单位质量的Mg、Al、Zn反应,Al转移的电子数最多,故Al-空气电池的理论比能量最高;C项,由于电池中间为阴离子交换膜,故Mn+不能通过,则正极的电极反应式为O2+4e-+2H2O 4OH-;D项,在Mg-空气电池中,负极的电极反应式为Mg-2e- Mg2+,为防止负极区沉积Mg(OH)2,可采用阳离子交换膜阻止OH-进入负极区。4.把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中,用导线两两相连可以组成几个原电池。若a、b 相连时a为负极;c、d相连时电流由d到c;a、c相连时c极上产生大量气泡;b、d相连时d极质量减少,则四种金属的活动性顺序由强到弱为()A.abcdB.acdbC.cabdD.bdca答案Ba、b相连时a为负极,则活动性顺序ab;c、d相连时电流由dc,说明c是负极,则活动性顺序cd;a、c相连时c极上产生大量气泡,说明c是正极,则活动性顺序ac;b、d相连时d极质量减少,说明d是负极,b是正极,则活动性顺序db,故活动性顺序是acdb。5.(2018山东七校联合体第二次联考)某同学组装了如图所示的电化学装置。电极为Al,其他电极均为Cu,则()A.电极发生还原反应B.电极逐渐溶解C.电流方向:电极电极D.电极的电极反应:Cu2+2e- Cu答案C根据图示判断左边两池通过盐桥构成原电池,电极为负极,电极为正极,与负极相连的电极为电解池的阴极,与正极相连的电极为电解池的阳极。为负极,失去电子,发生氧化反应,故A错误;电极为正极,电解质溶液中的铜离子在正极得到电子生成铜单质,电极有铜析出,故B错误;电极为负极,电极为电解池的阴极,所以电流方向:电极电极,故C正确;电极为阳极,电极反应为Cu -2e- Cu2+,故D错误。6.某种甲烷燃料电池采用铂作电极,电池中的质子交换膜只允许质子和水分子通过,其基本结构如图,电池总反应为CH4+2O2CO2+2H2O。下列有关说法正确的是()A.电子由a极流出经过负载流向b极B.电解质溶液中H+移向a极C.每转移1 mol e-,消耗1.6 g CH4D.b极上的电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-答案AA项,由电池总反应可知,通甲烷的一极为燃料电池的负极,通O2的一极为燃料电池的正极,则a为负极,b为正极,在原电池中电子从负极经外电路流向正极,即由a极经负载流向b极,正确。B项,在原电池中,阳离子移向正极,所以电解质中的氢离子移向b极,错误。C项,由燃料电池的总反应式可知,甲烷中C元素从-4价变为+4价,则1 mol甲烷参加反应转移的电子的物质的量为8 mol,所以转移1 mol电子,消耗0.125 mol的甲烷,质量为2 g,错误。D项,由装置图可知,该燃料电池的电解质溶液为稀硫酸,所以正极的电极反应式为O2+4e-+4H+2H2O,错误。 7.已知锂离子电池的总反应:LixC+Li1-xCoO2 C+LiCoO2,锂硫电池的总反应:2Li+S Li2S,有关上述两种电池说法正确的是()A.锂离子电池放电时,Li+向负极迁移B.锂硫电池充电时,锂电极发生还原反应C.理论上两种电池的比能量相同D.上图表示用锂离子电池给锂硫电池充电答案B原电池中阳离子向正极移动,则锂离子电池放电时,Li+向正极迁移,故A错误;锂硫电池充电时,锂电极与外接电源的负极相连,锂电极上 Li+得电子发生还原反应,故B正确;比能量是参与电极反应的单位质量的电极材料放出电能的大小,锂硫电池放电时负极为 Li,锂离子电池放电时负极为 LixC,两种电池的负极材料不同,所以比能量不同,故C错误;题图表示用锂硫电池给锂离子电池充电,故D错误。8.(2018四川绵阳第三次诊断)近年来,尿素电氧化法处理富含尿素的工业废水和生活污水得到了广泛关注,该法具有操作简易、处理量大等优点,且该过程在碱性条件下产生无毒的CO2、N2,电池工作时,下列说法错误的是()A.负极发生的反应为CO(NH2)2+6OH-6e- N2+CO2+5H2OB.正极附近溶液的pH增大C.隔膜只允许阳离子通过D.处理掉废水中尿素1.0 g时消耗O2 0.56 L(标准状况)答案C由电池工作时的图像可知,通尿素的一极为负极,发生氧化反应,电极反应为CO(NH2)2+6OH-6e-N2+CO2+5H2O;通氧气的一极为正极,发生还原反应,电极反应为O2+4e-+2H2O 4OH-,A项正确;B项,正极附近发生电极反应:O2+4e-+2H2O 4OH-,产生OH-,使溶液的pH增大,正确;C项,为维持溶液的电中性,正极附近产生的OH-通过隔膜进入负极被消耗,隔膜允许阴离子通过,错误;D项,根据电极反应可知负极每消耗尿素1.0 g时转移的电子为110 mol,根据正极反应可得消耗的O2的体积为110 mol1422.4 L/mol-1=0.56 L,正确。9.某汽车尾气分析仪利用燃料电池的工作原理测定CO的浓度,其装置如图所示,该电池中电解质为氧化钇氧化钠,其中O2-可以在固体介质NASICON中自由移动。(1)负极反应式为; 正极反应式为。电池总反应为。(2)如果将上述电池中的电解质改为熔融的K2CO3,b极通入的气体为氧气和CO2,写出相关的电极反应式。负极:; 正极:。电池总反应:。答案(1)CO+O2-2e- CO2O2+4e- 2O2-2CO+O2 2CO2(2)2CO-4e-+2CO32- 4CO2O2+4e-+2CO2 2CO32-2CO+O2 2CO2解析(1)该装置是原电池,通入一氧化碳的电极a是负极,负极上一氧化碳失电子发生氧化反应,电极反应式为CO+O2-2e- CO2,b为正极,电极反应式为O2+4e- 2O2-,电池总反应式为2CO+O2 2CO2。(2)该电池的总反应式为2CO+O2 2CO2,正极反应式为O2+4e-+2CO2 2CO32-,负极反应式=总反应式-正极反应式,得出负极反应式为2CO-4e-+2CO32- 4CO2。10.某化学研究性学习小组针对原电池形成条件,设计了实验方案,进行如下探究。(1)请填写有关实验现象并得出相关结论。编号实验装置实验现象1锌棒逐渐溶解,表面有气体生成;铜棒表面无现象2两锌棒逐渐溶解,表面均有气体生成;电流计指针不偏转3铜棒表面的现象是,电流计指针通过实验2和3,可得出原电池的形成条件是。通过实验1和3,可得出原电池的形成条件是。若将实验3中硫酸溶液换成乙醇,电流计指针将不发生偏转,从而可得出原电池形成条件是。(2)分别写出实验3中Zn棒和Cu棒上发生的电极反应式:Zn棒:。Cu棒:。(3)实验3的电流是从棒流出(填“Zn”或“Cu”),反应过程中若有0.4 mol电子发生了转移,则Zn电极质量减轻g。答案(1)有气体生成发生偏转活泼性不同的两个电极形成闭合回路有电解质溶液(2)Zn-2e- Zn2+2H+2e- H2(3)Cu13.0解析(1)实验3中构成原电池,锌是负极,铜是正极,溶液中的氢离子在铜棒上放电,则铜棒表面的现象是有气体生成,电流计指针发生偏转。实验2和3相比电极不一样,因此可得出原电池的形成条件是有活泼性不同的两个电极。实验1和3相比实验3中构成闭合回路,由此可得出原电池的形成条件是形成闭合回路。若将实验3中硫酸溶液换成乙醇,电流计指针将不发生偏转,由于乙醇是非电解质,硫酸溶液是电解质溶液,因此可得出原电池形成条件是有电解质溶液。(2)锌是负极,发生失去电子的氧化反应,则Zn棒上发生的电极反应式为Zn-2e- Zn2+。铜是正极,溶液中的氢离子放电,则Cu棒上发生的电极反应式为2H+2e- H2。(3)实验3中锌是负极,铜是正极,则电流是从Cu棒流出,反应过程中若有0.4 mol电子发生了转移,根据Zn-2e- Zn2+可知消耗0.2 mol锌,则Zn电极质量减轻0.2 mol65 g/mol=13.0 g。B组提升题组11.(2016课标,11,6分)锌空气燃料电池可用作电动车动力电源,电池的电解质溶液为KOH溶液,反应为2Zn+O2+4OH-+2H2O 2Zn(OH)42-。下列说法正确的是() A.充电时,电解质溶液中K+向阳极移动B.充电时,电解质溶液中c(OH-)逐渐减小C.放电时,负极反应为:Zn+4OH-2e- Zn(OH)42-D.放电时,电路中通过2 mol电子,消耗氧气22.4 L(标准状况)答案C充电时为电解池,溶液中的阳离子向阴极移动,发生的反应为2Zn(OH)42- 2Zn+O2+4OH-+2H2O,电解质溶液中c(OH-)增大,故A项、B项均错误;放电时负极反应为Zn+4OH-2e- Zn(OH)42-,故C项正确;每消耗1 mol O2,电路中通过4 mol电子,故D项错误。12.铁碳微电解技术是利用原电池原理处理酸性污水的一种工艺,装置如图。若上端开口关闭,可得到具有强还原性的H(氢原子);若上端开口打开,并鼓入空气,可得到具有强氧化性的OH(羟基自由基)。下列说法错误的是()A.无论是否鼓入空气,负极的电极反应式均为Fe-2e-Fe2+B.不鼓入空气时,正极的电极反应式为H+e-HC.鼓入空气时,每生成1 molOH有2 mol电子发生转移D.处理含有草酸(H2C2O4)的污水时,上端开口应打开并鼓入空气答案C由铁碳微电解装置示意图可知,Fe在原电池负极发生氧化反应,电极反应式为Fe-2e-Fe2+,故A正确;由题意可知上端开口关闭,可得到强还原性的H,则不鼓入空气时,正极的电极反应式为H+e-H,故B正确;鼓入空气时,正极的电极反应式为O2+2H+2e-2OH,每生成1 molOH有1 mol电子发生转移,故C错误;处理含有草酸(H2C2O4)的污水时,草酸根离子具有较强的还原性,与氧化剂作用易被氧化为二氧化碳和水,则上端开口应打开并鼓入空气生成具有强氧化性的羟基自由基,以氧化草酸处理污水,故D正确。13.(2018天津理综,10节选)O2辅助的Al-CO2电池工作原理如图所示。该电池电容量大,能有效利用CO2,电池反应产物Al2(C2O4)3是重要的化工原料。电池的负极反应式:。电池的正极反应式:6O2+6e- 6O2-6CO2+6O2- 3C2O42-+6O2反应过程中O2的作用是。该电池的总反应式:。答案Al-3e-Al3+(或2Al-6e-2Al3+)催化剂2Al+6CO2Al2(C2O4)3解析观察原电池工作原理图知,铝电极作负极,多孔碳电极作正极,故负极反应式为Al-3e- Al3+;正极反应式为6O2+6e- 6O2-、6CO2+6O2- 3C2O42-+6O2,由此可知反应过程中O2的作用是催化剂;电池总反应式为2Al+6CO2 Al2(C2O4)3。14.肼(N2H4)是一种高能燃料,在工业生产中用途广泛。(1)0.5 mol肼中含有mol极性共价键。(2)工业上可用肼(N2H4)与新制Cu(OH)2反应制备纳米级Cu2O,同时放出N2,该反应的化学方程式为。(3)发射火箭时,肼为燃料,过氧化氢为氧化剂,两者反应生成氮气与水蒸气。已知1.6 g液态肼在上述反应中放出64.22 kJ的热量,写出