高考化学二轮复习 专练十八 原电池 新人教版.doc

原电池考试说明主要考查原电池机构、原电池工作原理、正负极的判断、电极反应式的书写、原电池原理的应用、金属的电化学腐蚀及新型化学电源。考点透视1【2017天津卷】下列能量转化过程与氧化还原反应无关的是 a硅太阳能电池工作时，光能转化成电能b锂离子电池放电时，化学能转化成电能c电解质溶液导电时，电能转化成化学能d葡萄糖为人类生命活动提供能量时，化学能转化成热能【答案】a【解析】发生的反应中存在元素的化合价变化，则为氧化还原反应，以此来解答。a光能转化为电能，不发生化学变化，与氧化还原反应无关，故a选；b发生原电池反应，本质为氧化还原反应，故b不选；c发生电解反应，为氧化还原反应，故c不选；d发生氧化反应，故d不选。2【2017新课标卷】全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极a常用掺有石墨烯的s8材料，电池反应为：16li+xs8=8li2sx（2x8）。下列说法错误的是a电池工作时，正极可发生反应：2li2s6+2li+2e=3li2s4b电池工作时，外电路中流过0.02 mol电子，负极材料减重0.14 gc石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性d电池充电时间越长，电池中的li2s2量越多【答案】d【解析】a由电池反应16li+xs8=8li2sx（2x8）可知负极锂失电子发生氧化反应，电极反应为：lie=li+，li+移向正极，所以a是正极，发生还原反应：s8+2e=s82，s82+2li+=li2s8，3li2s8+2li+2e=4li2s6，2li2s6+2li+2e=3li2s4，li2s4+2li+2e=2li2s2，据分析可知正极可发生反应：2li2s6+2li+2e=3li2s4，故a正确；b负极反应为：lie=li+，当外电路流过0.02mol电子时，消耗的锂为0.02mol，负极减重的质量为0.02mol7g/mol=0.14g，故b正确；c硫作为不导电的物质，导电性非常差，而石墨烯的特性是室温下导电最好的材料，则石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性，故c正确；d充电时a为阳极，与放电时的电极反应相反，则充电时间越长，电池中的li2s2量就会越少，故d错误。3.【2016课标卷】mgagcl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误的是a负极反应式为mg-2e-=mg2+b正极反应式为ag+e-=agc电池放电时cl-由正极向负极迁移d负极会发生副反应mg+2h2o=mg(oh)2+h2【答案】b【解析】根据题意，电池总反应式为：mg+2agcl=mgcl2+2ag，正极反应为：2agcl+2e-= 2cl-+ 2ag，负极反应为：mg-2e=mg2+，a项正确，b项错误；对原电池来说，阴离子由正极移向负极，c项正确；由于镁是活泼金属，则负极会发生副反应mg+2h2o=mg(oh)2+h2，d项正确；答案选b。4.【2016课标卷】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【解析】a、充电时阳离子向阴极移动，故错误；b、放电时总反应为：2zn+o2+4koh+2h2o = 2k2zn(oh)4,，则充电时生成氢氧化钾，溶液中的c(oh)增大，故错误；c、放电时，锌在负极失去电子，故正确；d、标准状况下22.4 l氧气的物质的量为1 mol，对应转移4 mol电子，故错误。5.【2016天津卷】下列叙述正确的是a使用催化剂能够降低化学反应的反应热(h) b金属发生吸氧腐蚀时，被腐蚀的速率和氧气浓度无关 c原电池中发生的反应达平衡时，该电池仍有电流产生 d在同浓度的盐酸中，zns可溶而cus不溶，说明cus的溶解度比zns的小【答案】d【解析】a使用催化剂不能改变化学反应的反应热(h) ，错误；b金属发生吸氧腐蚀时，被腐蚀的速率和氧气浓度有关，氧气的浓度越大，腐蚀速率越快，错误；c原电池中发生的反应达到平衡时，两端就不存在电势差了，无法形成电压驱动电子移动，无法形成电流，错误；d根据ksp的计算公式，二者化学式形式相似，在同浓度的盐酸中，zns可溶而cus不溶，说明cus的溶解度比zns的小，正确；故选d。6【2015课标卷】微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是 a正极反应中有co2生成b微生物促进了反应中电子的转移c质子通过交换膜从负极区移向正极区d电池总反应为c6h12o6+6o2=6co2+6h2o【答案】a【解析】首先根据原电池反应判断出厌氧反应为负极侧，有氧反应为正极侧。a、根据厌氧反应中碳元素的化合价的变化：葡萄糖分子中碳元素平均为0价，二氧化碳中碳元素的化合价为+4价，所以生成二氧化碳的反应为氧化反应，所以在负极生成。错误；b、在微生物的作用下，该装置为原电池装置。原电池能加快氧化还原反应速率，故可以说微生物促进了电子的转移。正确；c、原电池中阳离子向正极移动。正确；d、电池的总反应实质是葡萄糖的氧化反应。正确。 7.【2015上海卷】研究电化学腐蚀及防护的装置如右图所示。下列有关说法错误的是 ad为石墨，铁片腐蚀加快bd为石墨，石墨上电极反应为：o2 + 2h2o + 4e 4ohcd为锌块，铁片不易被腐蚀dd为锌块，铁片上电极反应为：2h+ + 2e h2 【答案】d【解析】由于活动性：fe石墨，所以铁、石墨及海水构成原电池，fe为负极，失去电子被氧化变为fe2+进入溶液，溶解在海水中的氧气在正极石墨上得到电子被还原，比没有形成原电池时的速率快，正确。b.d为石墨，由于是中性电解质，所以发生的是吸氧腐蚀，石墨上氧气得到电子，发生还原反应，电极反应为：o2 + 2h2o + 4e 4oh，正确。c.若d为锌块，则由于金属活动性：znfe，zn为原电池的负极，fe为正极，首先被腐蚀的是zn，铁得到保护，铁片不易被腐蚀，正确。d. d为锌块，由于电解质为中性环境，发生的是吸氧腐蚀，在铁片上电极反应为：o2 + 2h2o + 4e 4oh，错误。8.【2015江苏卷】一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是 a反应ch4h2o 3h2co,每消耗1molch4转移12mol 电子b电极a上h2参与的电极反应为：h22oh2e=2h2oc电池工作时，co32向电极b移动 d电极b上发生的电极反应为：o22co24e=2co32【答案】d【解析】a、1molch4co，化合价由-4价+2上升6价，1molch4参加反应共转移6mol电子，故错误；b、环境不是碱性，否则不会产生co2，其电极反应式：coh22co324e=3co2h2o，故b错误；c、根据原电池工作原理，电极a是负极，电极b是正极，阴离子向负极移动，故c错误；d、根据电池原理，o2、co2共同参加反应，其电极反应式：o22co24e=2co32，故d正确。9【2015福建卷】某模拟人工树叶”电化学实验装置如右图所示，该装置能将h2o和co2转化为o2和燃料(c3h8o)。下列说法正确的是a该装置将化学能转化为光能和电能b该装置工作时，h从b极区向a极区迁移c每生成1 mol o2，有44 g co2被还原da电极的反应为：3co2 + 16h-18e= c3h8o+4h2o【答案】b【解析】a根据图示可知，该装置将电能和光能转化为化学能，错误。b根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引的原则，该装置工作时，h从正电荷较多的阳极b极区向负电荷较多的阴极a极区迁移，正确。c该反应的总方程式是：6co2+8h2o=2c3h8o+9o2。根据反应方程式可知，每生成1 mol o2，有2/3molco2被还原，其质量是88/3 g，错误。d根据图示可知与电源负极连接的a 电极为阴极，发生还原反应，电极的反应式为：3co2 + 18h+18e= c3h8o+5h2o，错误。10【2015天津卷】锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是a铜电极上发生氧化反应b电池工作一段时间后，甲池的c(so42)减小c电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加d阴阳离子离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡【答案】c【解析】由图像可知该原电池反应原理为zn+ cu2= zn2+ cu，故zn电极为负极失电子发生氧化反应，cu电极为正极得电子发生还原反应，故a项错误；该装置中为阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，故两池中c(so42)不变，故b项错误；电解过程中溶液中zn2由甲池通过阳离子交换膜进入乙池，乙池中cu2+2e= cu，故乙池中为cu2zn2，摩尔质量m(zn2)m(cu2)故乙池溶液的总质量增加，c项正确；该装置中为阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，电解过程中溶液中zn2由甲池通过阳离子交换膜进入乙池保持溶液中电荷平衡，阴离子并不通过交换膜，故d项错误；本题选c。考点突破1【2017届河南省天一大联考高三阶段性测试】金属染料电池是一类特殊的染料电池，具有成本低、无毒、无污染、比功率高、比能量高(比能量可用单位质量金属提供电子多少来表示)等优点。锌、铁、铝、锂等金属都可用在金属燃料电池中，电池的基本结构如图所示：下列说法正确的是a电池工作时，电子沿m电极电解质溶液r电极流动b电池工作时，正极附近溶液的ph增大c在锌、铁、铝、锂中，铝的比能量最高d若m为锌时，电池反应为 zn+2h2o=zn(oh)2+ h2【答案】b【解析】a、根据原电池的构成条件，金属m为负极，石墨r为正极，依据原电池的工作原理，电子从金属m外电路石墨r，故a错误；b、是金属燃料电池，因此氧气在正极上发生反应，即正极反应式为o22h2o4e=4oh，c(oh)增大,ph增大，故b正确；c、根据比能量的定义，四种金属的比能量依次为2/65、2/56、3/27、1/7，锂的比能量最大，故c错误；d、因为是金属燃料电池，因此电池反应是2zno22h2o=2zn(oh)2，故d错误。2【2017届山西省临汾一中、忻州一中、康杰中学等五校高三第五次联】直接尿素电池的结构如图所示，下列说法不正确的是a碳电极采用多孔并用触媒层可加快反应速率b电池工作时，化学能转化为电能cy极的电极反应式为h2nconh2+h2o-6e-=n2+co2+6h+d电池工作时，h+向y极区迁移，y极周围溶液的ph减小【答案】d【解析】a、触媒层相当于催化剂，加快反应速率，多孔增加接触面积，加快反应速率，故a说法正确；b、电池是把化学能转化成电能的装置，故b说法正确；c、y极是负极，根据装置图，负极反应式为：h2nconh2+h2o-6e=n2+co2+6h，故c说法正确；d、根据原电池的工作原理，阳离子向正极移动，即h向x电极移动，根据c选项电极反应式，y极周围溶液的ph减小，故d说法错误。3【2017届江西省赣州市高三第二次模拟考试】“银针验毒”在我国有上千年历史，银针主要用于检验是否有含硫元素的有毒物质。其反应原理之一为：ag2h2so2ag2sh2o。当银针变色后，将其置于盛有食盐水的铝制容器中一段时间后便可复原。以下说法不正确的是 a当银针变黑时，所检验的物质有毒b银针验毒时，ag被氧化c上述验毒反应的氧化产物和还原产物的物质的量之比为11d银针复原发生的反应可能为：3ag2s+2al=6ag+al2s3【答案】d【解析】a当银针变黑时，说明ag氧化为ag2s，则说明所检验的物质有毒，故a正确；b银针验毒时，ag元素化合价升高，被氧化，故b正确；c在反应4ag2h2so22ag2s2h2o中，氧化产物为ag2s，还原产物为h2o，两者的物质的量之比为11，故c正确；d将其置于盛有食盐水的铝制容器中一段时间后便可复原，说明发生原电池反应，正极为ag2s，负极为al，总反应式为3ag2s+2al+6h2o=6ag+al(oh)3+3h2s，故d错误；答案为d。4【2017届宁夏银川一中高三第二次模拟】随着大气污染的日趋严重，“节能减排”，减少全球温室气体排放，研究nox、so2、co等大气污染气体的处理具有重要意义。有学者想以如图所示装置用原电池原理将so2转化为重要的化工原料。下列说法不正确的是a溶液中h+的移动方向由a极到b极b电池总反应方程式为：2so2 + o2 + 2h2o = 2h2so4c正极电极反应式为：so2+ 2h2o2e-so4 2-+4h+d当有0.25mol so2被吸收时，通过h+交换膜的h+的物质的量为0.5mol【答案】c【解析】a、通氧气的一极为正极，通so2的一极为负极，根据原电池的工作原理，阳离子向正极移动，即h向b极移动，故a说法正确；b、负极反应式为so22h2o2e=so424h，正极反应式为o24h4e=2h2o，因此电池总反应式为：2so2 + o2 + 2h2o = 2h2so4，故b说法正确；c、根据选项b的分析，此电极反应式为负极反应式，故c说法错误；d、当有0.25molso2被吸收，产生h的物质跌量为40.25mol=1mol，转移电子物质的量为0.252mol=0.5mol，因此正极消耗的h的物质的量为0.5mol，因此有0.5molh通过交换膜，故d说法正确。5【2017届湖北省黄冈市高三第三次联考】已知lial/fes电池是一种新型的车载电池，对该电池充电时，阳极的电极反应式为：li2s+fe2e=2li+fes。下列有关该电池的说法中，正确的是a化合物lial具有强还原性，作负极材料b为了延长电池的使用寿命，可以隔一段时间添加含电解质的的水溶液c放电时，该电池的总反应式为2li+fes=li2s+fed放电时，当电路中0.1mol电子的电量时，有0.1molli+向lial移动【答案】c【解析】a、li和al都属于金属，所以li-al应该属于合金而不是化合物，故a错误；b、li是ia活泼金属，与水剧烈反应，不能加水溶液，故b错误；c、根据电解时阳极反应得正极反应2li+fes+2e=li2s+fe与负极反应2li-2e=2li相加可得反应的电池反应式为：2li+fes=li2s+fe，故c正确；d、根据c中电极反应，li 在正极消耗，故移向正极，lial为负极，d错误；故选c。6【2017届湖南省衡阳市十校高三调研冲刺模拟卷】我国“蛟龙”号载人潜水器的动力电源采用alag2o电池，其工作原理如图所示。下列说法正确的是aal电极是该电池的正极bag2o在ag2o/ag电极上发生氧化反应c该电池的负极反应为2al -6e-+8oh-=2alo2-+4h2od该电池工作时，正极区溶液的ph减小【答案】c【解析】该装置为原电池，活泼金属铝作负极，发生失电子氧化反应，电极反应为：al-3e-+4oh-=alo2-+2h2o，故a错误、c正确；ag2o为正极，发生得电子还原反应，电极反应式为：ag2o+2e-+h2o=2ag+2oh-，故b错误；放电时负极区消耗oh-，ph减小；正极生成oh-，ph增大，故d正确。综上，选c。7【2017届安徽省“江南十校”高三3月联考】高铁电池是一种可充电电池，其设计图如下所示：负极材料是zn，氧化产物是zn(oh)2，正极材料是k2feo4(易溶盐)，还原产物是fe(oh)3，电解质溶液是koh水溶液。下列有关说法正确的是a高铁电池放电时正极反应为：zn+2oh-2e-=zn(oh)2b高铁电池充电时阴极反应为fe(oh)3+5oh-3e-=feo42-+4h2oc高铁电池放电时的总反应为：2feo42-+8h2o+3zn=2 fe(oh)3+3 zn(oh)2+4oh-d高能碱性电池比高铁电池工作电压更稳定【答案】c【解析】a放电时正极发生还原反应，应是feo42-得电子，故a错误；b充电时阴极发生还原反应，故b错误；c 高铁电池放电时的总反应为2feo42-+8h2o+3zn=2 fe(oh)3+3 zn(oh)2+4oh-，故c正确；d高铁电池比高能碱性电池工作电压更稳定，故d错误；答案为c。 8【2017届山东省潍坊市高三下学期第一次模拟考试】通过no传感器可监测汽车排放尾气中no含量，其工作原理如图所示，下列说法正确的是ao2-向正极移动b负极的电极反应式为：no2e-+o2-=no2co2的电极反应产物是h2od反应消耗的no与o2的物质的量之比为1：2【答案】b【解析】根据图片知，铂电极上氧气得电子发生还原反应而作正极，nio电极上no失电子发生氧化反应，则nio为负极，正极上电极反应式为：o2+4e2o2，负极上电极反应式为：no-2e+o2no2，结合电池内部离子移动方向判断。a、由离子的定向移动可知nio极为原电池的负极，pt极为原电池的正极，故a错误；b、nio电极上no失电子和氧离子反应生成二氧化氮，所以电极反应式为：no+o2-2e=no2，故b正确 ；c、正极上电极反应式为：o2+4e2o2，故c错误；d、反应消耗的no与o2的物质的量之比为2：1，故d错误；故选b。9【2017届陕西省西安市长安区第一中学大学区高三第三次联考】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cm空气电池放电过程的正极反应式：正极反应式为o2+2h2o+4e=4ohd比较mg、al、zn三种金属空气电池，mg空气电池的理论比能量最高【答案】d b正确；c正极上氧气得电子和水反应生成oh-，因为是阴离子交换膜，所以阳离子不能进入正极区域，则正极反应式为o2+2h2o+4e=4oh，c正确；d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，则单位质量的电极材料失去电子的物质的量越多则得到的电能越多，假设质量都是1g时，这三种金属转移电子物质的量分别为1g/24g/mol2=1/12mol、1g/27g/mol3=1/9mol、1g/65g/mol2=1/32.5mol，所以al-空气电池的理论比能量最高，d错误；答案选d。10【2017届河北省保定市高三下学期第一次模拟考试】如图所示由锌片、铜片和稀h2so4(密度为1.25gcm-3)组成的原电池，一段时间后，若锌片只发生电化学反应，当在铜片上放出1.68l(标准状况下)气体时，h2so4怡好消耗一半。则原硫酸溶质的质量分数为a0.75% b2.94% c5.88% d11.76%【答案】c【解析】形成原电池时，锌为负极，发生氧化反应，电极方程式为zn-2e-=zn2+；cu为正极，铜电极方程式为2h+2e-=h2，n（h2）=1.68l/22.4l/mol=0.075mol，因此消耗硫酸是0.075mol，则原硫酸的物质的量是0.15mol，原硫酸溶质的质量分数为，答案选c。11【2017届四川省宜宾市高高三第二次诊断】氨硼烷（nh3bh3）电池可在常温下工作，装置如下图。该电池工作时的总反应为：nh3bh3+3h2o2=nh4bo2+4h2o。 下列说法正确的是 a电流从左侧电极经过负载后流向右侧电极bbo2通过质子交换膜向正极移动c负极附近溶液ph增大d正极的反应式为 3h2o2+6h+6e=6h2o【答案】d【解析】a、通入h2o2的电极为电池的正极，发生还原反应，电流从右侧电极经过负载后流向左侧电极，故a错误；b、质子交换膜只能让h 通过，故b错误；c、负极nh3bh3+2h2o6e=nh46hbo2-，负极附近溶液ph减小，故c错误；d、正极h2o2发生还原反应，正极的反应式为 3h2o2+6h+6e=6h2o，故d正确；故选d。12【2017届黑龙江省哈尔滨市第九中学高三二模】如图是一种锂钒氧化物热电池装置，电池总反应为xli+liv3o8=li1+xv3o8。工作时，需先引发铁和氯酸钾反应使共晶体熔化，下列说法不正确的是a组装该电池应当在无水、无氧的条件下进行b整个过程的能量转化涉及化学能转化为热能和电能c放电时liv3o8电极反应为：xli+liv3o8-xe-=li1+xv3o8d充电时cl移向liv3o8电极【答案】c【解析】a、li是活泼的金属，因此组装该电池应当在无水、无氧的条件下进行，a正确；b、整个过程的能量转化涉及化学能转化为电能以及化学能和热能之间的转化，b正确；c、放电时正极发生得电子的还原反应，即正极反应式为xli+liv3o8+xe-li1+xv3o8，c错误；d、放电时cl移向负极，移向锂电极，因此充电时cl移向liv3o8电极，d正确，答案选c。13【2017届内蒙古赤峰市宁城县高三一模】高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为：下列叙述错误的是a放电时正极附近溶液的碱性增强b充电时锌极与外电源正极相连c放电时每转移3 mol电子，正极有1mol k2feo4被还原d充电时阳极反应为：fe(oh)3 - 3e+ 5oh- =feo42- + 4 h2o【答案】b【解析】a放电时正极反应为feo42-+