2013届高考化学一轮复习随堂演练 第六单元第2讲 原电池原理及其应用

用心 爱心 专心1 第第 2 2 讲讲 原电池原理及其应用原电池原理及其应用 随堂演练巩固 1 2012 安徽黄山高三七校联考 根据右图 判断下列说法中错误的是 A 石墨电极为正极 Ag 电极为负极 B 负极电极反应式 3 Fee 2 Fe C 盐桥中阴离子移向 3 AgNO 溶液 D 总反应为 3 FeAg 2 Fe Ag 解析 根据图中电子的流向 可知 Ag 电极失电子为负极 则石墨电极为正极 负极的电 极反应式 Age Ag 由原电池的工作原理可知 电池工作时 电解质溶液中的阳 离子向正极移动 阴离子向负极移动 所以盐桥中阴离子向负极移动 总反应为 3 FeAg 2 FeAg 答案 B 2 关于下列各装置图的叙述中 不正确的是 A 用装置 精炼铜 则 a 极为粗铜 电解质溶液为 4 CuSO 溶液 B 装置 的总反应是 3 2CuFe 22 2CuFe C 装置 中钢闸门应与外接电源的负极相连 用心 爱心 专心2 D 装置 中的铁钉几乎没被腐蚀 解析 电流的方向是正极通过外电路到负极 故 中 a 为阳极 电解精炼铜时 粗铜作阳 极 A 项正确 铁比铜活泼 中铁作负极 发生失电子的氧化反应 2Fee 2 Fe 铜 作正极 3 Fe 在正极得电子 中总反应为 3 2FeFe 2 3FeB 项错误 C 项为外接 电源的阴极保护 被保护的金属与电源负极相连作阴极 C 项正确 装置 中铜和铁虽然相连 接 但所处环境非常干燥 很难形成原电池 金属不易被腐蚀 D 项正确 答案 B 3 一种光化学电池的结构如图所示 当光照在表面涂有氯化银的银片上时 AgCl s Ag s Cl AgCl Cl AgCl 表示生成的氯原子吸附在氯化银表面 接着 Cl AgCle Claq 若将光源移除 电池会立即回复至初始状态 下列说法正确 的是 A 光照时 电流由 Y 流向 X B 光照时 Pt 电极发生的反应为 2Cl 2e 2 Cl C 光照时 Cl 向 Ag 电极移动 D 光照时 电池总反应为 AgCl s Cuaq 2 Ag sCuaqClaq 解析 由题意 光照时 Cl 原子在 Ag 极得到电子形成Cl Cl 由 Ag 极向 Pt 极迁移 电 子来源于 Pt 极上的Cu 失去的电子 经导线流入 Ag 极 光照时电流的方向与电子的流向相 反 综上分析 A B C 错误 只有 D 项正确 答案 D 4 某同学利用家中废旧材料制作一个可使玩具扬声器发出声音的电池 装置如图所示 下列 说法正确的是 A 电流方向为 铝质易拉罐 导线 扬声器 导线 碳棒 用心 爱心 专心3 B 铝质易拉罐将逐渐得到保护 C 电池总反应为 22 436AlOH O 3 4 Al OH D 碳棒上发生的主要反应为 2 4He 2 H 解析 铝质易拉罐发生的是吸氧腐蚀 碳棒作正极 电极反应式为 0 22 3612OH Oe 12OH 铝作负极 电极反应式为4 1212AlOHe 3 4 Al OH 故电池总反 应为 22 436AlOH O 3 4 Al OH 电流方向应由正极 碳棒 流向负极 铝质易拉 罐 故 C 项正确 答案 C5 2011 山东理综 29 改编 如图为钠硫高能电池的结构示意图 该电池的工作温 度为 320 左右 电池反应原理为 2Na xS 2x Na S 1 放电时正极反应式为 若该电池为可充电电池 则充电时阴极反应式为 2 充电时 Na 所在电极与直流电源的 电极相连 3 M 由 2 Na O 和 23 Al O 制得 的两个作用是 4 与铅蓄电池相比 当消耗相同质量的负极活性物质时 钠硫电池的理论放电量是铅蓄电池 的 倍 解析 1 电池放电时为原电池 负极发生氧化反应 2 2Nae 2Na 正极发生 还原反应 x 2Se 2 x S 2 充电时为电解池 两极发生的反应为原电池的逆反应 故 Na 所在的电极发生还原反应 2 2Nae 2Na 因此 充电时 Na 所在电极与直流电 源的负极相连 4 在铅蓄电池中 铅作负极 当铅蓄电池消耗 a g Pb 时转移电子的物质的 量为 2a 207 mol 而钠硫电池消耗 a g Na 时转移电子的物质的量 a 23 mol 故钠硫电池的理论放 电量是铅蓄电池的 4 5 倍 答案 1 x 2Se 2 x S 或2Na x2Se 2x Na S 22Nae 2Na 2 负 3 离子导电 导电或电解质 和隔离钠与硫 4 4 5 课后作业夯基 时间 45 分钟 满分 100 分 用心 爱心 专心4 一 选择题 本题包括 10 小题 每小题 5 分 共 50 分 每小题只有一个选项符合题意 1 2012 安徽合肥一模 一种新型燃料电池 一极通入空气 另一极通入丁烷气体 电解质是 掺杂氧化钇 23 Y O 的氧化锆 2 ZrO 晶体 在熔融状态下能传导 2 O 下列对该燃料电池说 法正确的是 A 在熔融电解质中 2 O 由负极移向正极 B 通入空气的一极是正极 电极反应为 22 24OH Oe 4OH C 通入丁烷的一极是负极 电极反应为 2 410 2613C HeO 22 45COH O D 在电池反应中 每消耗 1 mol 氧气 理论上能生成标准状况下 2 CO 气体 179 2 13 L 解析 该电池反应的氧化剂为 2 O 还原剂为丁烷 故 2 O 应通入电池的正极 丁烷应通入 电池的负极 由原电池的工作原理可知 电池工作时 电解质溶液中的阳离子向正极移动 阴 离子向负极移动 故 A 选项错 D 选项错 通入空气的一极是正极 电极反应为 2 4Oe 2 2O 通入丁烷的一极是负极 负极是失去电子 B C 错 根据得失电子守恒可得 D 正 确 答案 D 2 说明 Al 的金属活动性比 Cu 强的事实是 A 以铝为阳极 铜为阴极电解硫酸铜溶液时 阳极铝溶解 B 与氯气反应时 铝失去 3 个电子 而铜失去 2 个电子 C 常温下 铝在浓硝酸中钝化而铜不发生钝化 D 常温下将铝与铜用导线连接放入到稀盐酸中 铝为负极 解析 电解时 金属作阳极 阳极优先失电子 A 项不符合题意 比较金属性的强弱 应该 根据得失电子的能力 而不是得失电子的多少 B 项不符合题意 铝和铁在浓硝酸中钝化 是 铝和铁的特性 不能说明铝的金属性强于铜 C 项不符合题意 D 项符合题意 答案 D 3 下图表示的是钢铁在海水中的锈蚀过程 以下有关说法正确的是 A 该金属腐蚀过程为析氢腐蚀 B 正极为 C 发生的反应为氧化反应 C 在酸性条件下发生的是吸氧腐蚀 D 正极反应为 22 24OH Oe 4OH 解析 钢铁在酸性条件下发生析氢腐蚀 在弱酸性 中性或碱性条件下发生吸氧腐蚀 A C 项错误 钢铁腐蚀的本质就是铁失去电子被氧化 作负极 而氧气在正极 钢铁中的碳 用心 爱心 专心5 发生还原反应 D 项正确 答案 D 4 甲醇空气燃料电池 DMFC 是一种高效能 轻污染的车载电池 其工作原理如下图 下列有 关叙述正确的是 A H 从正极区通过交换膜移向负极区 B 负极的电极反应式为 32 6CH OH lH O le 2 6CO gH C d 导出的是 2 CO D 图中 b c 分别是 2 O 甲醇 解析 由H 的迁移方向 从负极到正极 可知甲为负极 乙为正极 故 b c 分别通入甲 醇 2 O a d 分别导出 2 CO 2 H O 答案 B 5 改编题 2011 年 7 月 16 日国际动力传输巨头 SEW 中国公司在天津开发区集中发布了由 中国研发中心与德国研发中心共同合作专为中国市场开发的多款新型产品 其中 LiAl FeS 电池是一种正在开发的车载电池 该电池总反应式为 2Li FeS 2 Li SFe 有关该电 池的下列说法中 正确的是 A LiAl 在电池中作为负极材料 该材料中 Li 的化合价为 1 价 B 该电池的正极反应式为 2 2LiFeSe 2 Li SFe C 负极的电极反应式为 3Ale 3 Al D 充电时 阴极发生的电极反应式为 2 2Li SFee 2LiFeS 解析 根据题中给出的总反应可知 负极为 Li 其电极反应式为Li e Li 故 A C 项错误 利用总反应式减去负极反应式可得正极反应式 可判断 B 项正确 充电时应当 是阳极发生失电子氧化反应 D 项错误 答案 B 6 锂离子电池已经成为应用最广泛的可充电电池 如图是某种锂离子电池的结构示意图 其 中两极区间的隔膜只允许Li 通过 电池充电时的总反应化学方程式为 2 LiCoO 用心 爱心 专心6 1 x2 LiCoO xLi 关于该电池的推论错误的是 A 放电时 Li 主要从负极区通过隔膜移向正极区 B 放电时 负极反应 xLi xe xLi C 充电时 由电能转化为化学能 D 充电时 负极 C 上锂元素被氧化 解析 充电时 电能转化为化学能 C 项正确 充电时 负极 此时作阴极 即 C 极 发生还 原反应 D 项错误 放电时 Li 作负极被氧化 生成的Li 从负极移向正极 A B 项正确 答案 D 7 普通水泥在固化过程中自由水分子减少并形成碱性溶液 根据这一物理化学特点 科学家 发明了电动势法测水泥的初凝时间 此法的原理如图所示 反应的总方程式为 2 2CuAg O 2 2Cu OAg 下列有关说法正确的是 A 铜电极附近有黑色沉淀生成 B 负极的电极反应式为 2 22CuOHe 22 Cu OH O C 测量原理示意图中 电流方向从 Cu 经过导线流向 2 Ag O D 电池工作时 溶液中 OH 向正极移动 解析 由反应的总方程式看出 铜化合价升高 失去电子被氧化 作负极 形成的Cu 与 碱性介质中的OH 反应 B 项正确 原电池中阳离子移向正极 阴离子移向负极 D 项错误 电子的流向与电流的流向相反 C 项错误 铜电极附近有 2 Cu O 生成 不是黑色沉淀 A 项错误 用心 爱心 专心7 答案 B 8 大功率镍氢动力电池及其管理模块 是国家 十五 863 计划电动汽车专项中一项重要课 题 我国镍氢电池居世界先进水平 解放军潜艇将装备国产大功率镍氢动力电池 常见镍氢 电池的某极是储氢合金 5656 LaNi HLaNi H 中各元素化合价均为零 电池反应通常表示为 56 6 LaNi HNiO OH 52 6 LaNiNi OH 下列有关镍氢电池的说法 不正确的是 A 电池工作时 储氢合金作负极 B 电池充电时 阳极发生氧化反应 C 电池放电时 电子由正极通过外电路流向负极 D 电池工作时 负极反应式 56 66LaNi HOHe 52 6LaNiH O 解析 电池工作时储氢合金中的氢气失去电子 储氢合金作负极 电子由负极通过外电路 流向正极 A 项正确 C 项错误 电池充电时 阳极 即原电池的正极 发生氧化反应 阴极 即原 电池的负极 发生还原反应 B 项正确 根据题中所给总反应式可写出电池工作时负极反应式 为 56 66LaNi HOHe 52 6LaNiH O 正极反应式为 2 6 66NiO OHH Oe 2 6 6Ni OHOHD 项正确 答案 C 9 如图是一种可充电的锂离子电池充放电的工作示意图 放电时该电池的电极反应式为 负 极 x Li 6 C xe 6 C x x LiLi 6 C 表示锂原子嵌入石墨形成的复合材料 正极 1 x Li 2 MnO xLi xe 22 LiMnO LiMnO 表示含锂原子的二氧化锰 下列有关说法 错误的是 A 该电池的反应式为 1 x Li 2x MnOLi 6 C 26 LiMnOC B K 与 M 相接时 A 是阳极 发生氧化反应 C K 与 N 相接时 Li 由 A 极区迁移到 B 极区 D 在整个充 放电过程中至少存在 3 种形式的能量转化 解析 将放电时的正负极电极反应式相加可得总反应式 1 x Li 2x MnOLi 6 C 26 LiMnOC 充电时反应逆向进行 A 项正确 电池充电时 电池正极与电源正极相连接 电 用心 爱心 专心8 池负极与电源负极相连接 B 项正确 K 与 N 相接时 为电池放电 负极 B 极 发生氧化反应 生成阳离子向正极迁移 C 项错误 在整个过程中 能量在光能 化学能 电能 机械能等之 间转换 D 项正确 答案 C 10 2011 年 7 月 19 日 美国能源部西北太平洋国家实验室的科学家和来自中国武汉大学访 问学者组成的研究小组合作开发钠离子充电电池 研究人员采用廉价的钠离子同时使用纳米 氧化锰和锂材料作电极制作出了钠离子充电电池 其工作示意图如下 关于该电池的说法中 正确的是 A 放电时 A 极作正极 B 放电时Na 向负极移动 C 充电时是将化学能转化为电能 D 充电时阳极反应为 Li e Li 解析 放电时 A 极失电子作负极 放电时Na 向正极移动 A B 错 充电时是将电能转 化为化学能 C 错 答案 D 二 非选择题 本题包括 4 个小题 共 50 分 11 12 分 钢铁工业是国家工业的基础 请回答钢铁腐蚀与防护过程中的有关问题 1 生产中可用盐酸来除铁锈 现将一生锈的铁片放入盐酸中 当铁锈被除尽后 溶液中发生 的化合反应的化学方程式为 2 下列哪些装置可防止铁被腐蚀 填字母 3 在实际生产中 可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀 装置如图 A 电极对应的金属是 写元素名称 B 电极的电极反应式是 用心 爱心 专心9 若电镀前铁 铜两电极的质量相同 电镀完成后将它们取出洗净 烘干 称量 二者质量 之差为 5 12 g 则电镀时电路中通过的电子为 mol 镀层破损后 镀铜铁比镀锌铁更容易被腐蚀 请简要说明原因 解析 1 溶液中当铁锈除尽后发生的反应有 Fe 2HCl 22 FeClH 和 3 2FeClFe 2 3FeCl 2 A C 发生钢铁的吸氧腐蚀 B 是牺牲阳极的阴极保护法 D 是外加电源的阴极保护法 3 电镀时镀层金属作阳极 故 A 电极对应的金属是 Cu B 电极的电极反应式为 2 2Cue Cu 当两极质量之差为 5 12 g 阳极溶解的铜和阴极析出的铜均为 2 56 g 物质的量为 0 04 mol 故电路中通过的电子为 0 08 mol 答案 3 1 2FeClFe 2 3FeCl 2 BD 3 Cu 2 2Cue Cu 0 08 铁比铜活泼 镀层破坏后 在潮湿环境中形成原 电池 铁为负极 加速铁的腐蚀 答案合理即可 12 12 分 某反应中反应物与生成物有 2 FeCl 3 FeCl 2 CuCl Cu 1 已知 3 FeCl 在反应中得到电子 则该反应的还原剂是 2 将上述反应设计成的原电池如图甲所示 请回答下列问题 电解质溶液中 X 是 Cu 电极上发生的电极反应式为 原电池工作时 盐桥中的 离子 填 K 或 Cl 不断进入 X 溶液中 3 将上述反应设计成的电解池如图乙所示 乙烧杯中金属阳离子的物质的量与电子转移的 物质的量的变化关系如图丙 请回答下列问题 将该反应设计成电解池可 加快或减慢 反应的速率 M 为电源的 极 用心 爱心 专心10 图丙中的 线是 离子的变化 当电子转移 2 mol 时 向乙烧杯中加入 L 5 1 mol L NaOH 溶液才能使所有的金属阳离子沉淀完全 解析 1 根据氧化还原反应规律 可知发生的反应为 3 2CuFeCl 22 2FeClCuCl Cu 是还原剂 2 Cu 电极为原电池的负极 电极反应式为 2Cue 2 Cu 负极产生了阳离子 故阳离 子应由负极移向正极 盐桥中的K 向正极移动进入 X 溶液中 3 电解时 Cu 溶解发生氧化反应 故 Cu 电极为阳极 N 为电源的正极 M 为电源的负极 电解 时阳极 2Cue 2 Cu 阴极 3 22Fee 2 2Fe 电解质溶液中 2 Fe 2 Cu 的物质的量不断增大 电解开始时 2 Cu 的物质的量为 0 由 线表示的离子的物质的 量的变化等于转移的电子的物质的量可知其表示 2 Fe 的变化 当电子转移 2 mol 时 溶液中 n 3 4Fe mol 2 mol 2 mol n 2 1Fe mol 2 mol 3 mol n 2 1Cu mol 要使所 有的金属阳离子沉淀完全 则需 NaOH 的物质的量为 2 mol 33 22mol mol 14 mol 故 NaOH 溶液的体积为 1 14 5 2 mol mol L 8 L 答案 1 Cu 2 3 FeCl 2Cue 2 Cu K 3 加快 负 2 Fe 2 8 13 12 分 2012 安徽省城名校高三联考 我省合肥市大力发展清洁能源产业 以太阳能为代 表的新能源产业规模占全省的一半以上 试完成下列问题 1 现在电瓶车所用电池一般为铅蓄电池 如图所示 这是一种典型的可充电电池 电池总反 应式为 2 24 42PbPbOHSO 42 22PbSOH O 则电池放电时 溶液的 pH 会 填 增大 或 减小 写出负极反应式为 充电时 铅蓄 电池的负极应与充电器电源的 极相连 用心 爱心 专心11 2 为体现节能减排的理念 中国研制出了新型燃料电池汽车 该车装有 绿色心脏 质子交换膜燃料电池 如图是某种质子交换膜燃料电池原理示意图 该电池的正极是 填 a 或 b 下同 极 工作过程中 质子 H 透过质子交换膜移动到 极 写出 该电池的负极反应式为 3 最近 合肥开工建设大型太阳能电池板材料生产基地 这种材料主要是高纯度的硅 下面 关于硅的叙述中 正确的是 A 硅的非金属性比碳弱 只有在高温下才能跟氢气发生化合反应 B 2 SiO 与碳酸钠固体高温条件下反应 说明硅酸的酸性强于碳酸 C 2 SiO 是酸性氧化物 它不溶于任何酸 D 虽然硅的化学性质不活泼 但在自然界中以化合态存在 E 硅是构成矿物和岩石的主要元素 硅在地壳中的含量在所有的元素中居第一位 解析 1 铅蓄电池在放电时负极为 Pb 失去电子发生氧化反应 2 4 2PbeSO 4 PbSO 正极为 2 PbO 得到电子发生还原反应 铅蓄电池在充电时 是电解池的装置 与充电 器电源负极相连的是阴极 即它放电时的负极 阳极失去电子转移到充电器电源的正极 阳极 反应是 4 PbSO 2 22eH O 2 24 4PbOSOH 2 阳极即为原电池的负极 发生的反应为 2 2He 2H 阴极为正极 反应为 2 44OeH 2 2H O 用心 爱心 专心12 3 B 中 2 SiO 与碳酸钠固体高温条件下反应 由于不是水溶液中的反应 不能说明硅酸的酸 性强于碳酸 C 中 2 SiO 是酸性氧化物 它可溶于氢氟酸 E 中 硅是构成矿物和岩石的主要元 素 硅在地壳中的含量在所有的元素中居第二位 答案 1 增大 2 4 2PbeSO 4 PbSO 负极 2 b b 2 2He 2H 3 AD 14 14 分 某实验