（课标版）2021高考化学一轮复习 核心突破练案（18）原电池 化学电源（含解析）新人教版

第18讲原电池化学电源a组基础必做题1(2020河北唐山检测)铜锌电池原理如图所示，下列说法正确的是(c)aa电极发生还原反应b盐桥中k移向a电极cb电极反应式为cu22e=cud电子由zn电极流出，经盐桥流向b电极解析本题考查“双液铜锌原电池”的构成及工作原理。zn的金属活动性强于cu，则铜锌原电池中，zn作负极，发生氧化反应，a错误；b电极是正极，盐桥中阳离子向正极区移动，则盐桥中k移向b电极，b错误；溶液中cu2在b电极上发生还原反应生成cu，电极反应式为cu22e=cu，c正确；电子由负极经导线流向正极，则电子由zn电极流出，经电流计流向cu电极，电子不能经过盐桥，d错误。2(2020北京石景山区检测)在探究柠檬电池的工作原理时，某课外小组同学发现：当按图1所示连接一个柠檬时，二极管不发光；按图所示连接几个柠檬时，二极管发光。下列说法不正确的是(a)a图中二极管不发光，说明该装置不构成原电池b图中铁环为负极、铜线为正极，负极的电极反应为fe2e=fe2c图中二极管不发光的原因是单个柠檬电池的电压较小d图中所得的电池组的总电压是各个柠檬电池的电压之和解析本题通过实验探究柠檬电池的构成及工作原理。图连接一个柠檬时，形成原电池，二极管不发光的原因是单个柠檬电池的电压较小，a错误、c正确；图中多个柠檬电池串联，铁比铜活泼，则铁环是负极，负极上fe失电子被氧化生成fe2，电极反应式为fe2e=fe2，b正确；图所得的电池组是多个柠檬电池串联形成，故该电池组的总电压等于各个柠檬电池的电压之和，d正确。3(2020四川泸州一模)如图是一种可充电锂电池，反应原理是4lifes2fe2li2s，so(ch3)2是溶剂。下列说法正确的是(c)a放电时，a极被还原b放电时，电解质溶液中pf向b极区迁移c充电时，b极反应式为fe2li2s4e=fes24lid充电时，a极连接电源的正极解析本题考查可充电锂电池的构成及原理。放电时，该装置是原电池，li作负极，发生氧化反应，电极反应式为lie=li，a错误；放电时，a极是负极，b极是正极，电解质溶液中阴离子移向负极，则pf向a极区迁移，b错误；充电时，该装置是电解池，b极是阳极，发生氧化反应，电极反应式为fe2li2s4e=fes24li，c正确；充电时，a极是阴极，连接电源的负极，d错误。4(2020江西新干检测)实验发现，在fecl3酸性溶液中加入少量锌粉后，fe3立即被还原成fe2。某化学兴趣小组根据该实验事实设计了如图所示的原电池装置。下列有关说法中正确的是(d)a该原电池的正极反应是zn2e=zn2bpt电极表面生成大量气泡c生成的fe2通过盐桥可以和锌直接反应生成fed左烧杯中溶液的红色逐渐褪去5(2020山东滨州检测)如下图装置，下列说法正确的是(d)a装置和装置中负极反应均是fe2e=fe2b装置和装置中正极反应均是o22h2o4e=4ohc装置和装置中盐桥中的阳离子均向右侧烧杯移动d放电过程中，装置左侧烧杯和装置右侧烧杯中溶液的ph均增大解析装置中zn是负极，zn失去电子变为zn2，装置中fe是负极，负极反应式为fe2efe2，a错误；装置中正极是h获得电子变为h2逸出，b错误；装置中盐桥中的阳离子向左侧烧杯移动，装置中盐桥中的阳离子向右侧烧杯移动，c错误；放电过程中，装置左侧烧杯o2得e，生成oh，装置右侧烧杯中是h放电，使溶液中c(oh)增大，溶液ph增大，d正确。6(2019河南开封模拟)m、n、p、e四种金属，已知：mn2=nm2；m、p用导线连接放入nahso4溶液中，m表面有大量气泡逸出；n、e用导线连接放入e的硫酸盐溶液中，电极反应为e22e=e，n2e=n2。则这四种金属的还原性由强到弱的顺序是(a)apmnebenmpcpnmedepmn解析由知，金属活动性：mn；m、p用导线连接放入nahso4溶液中，m表面有大量气泡逸出，说明m作原电池的正极，故金属活动性：pm；n、e构成的原电池中，n作负极，故金属活动性：ne；综上所述，a项正确。7(2019四川绵阳模拟)下列表述不正确的是(c)ab盐桥中的cl移向znso4溶液a极附近产生的气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝cd粗铜的电极反应式为cu22e=cu正极反应式为o24e2h2o= 4oh解析根据原电池的工作原理，a装置中锌为负极，铜为正极，阴离子向负极移动，a正确；根据电解原理，b装置中a为阳极，其电极反应式为2cl2e=cl2，b为阴极，cu22e=cu，a极产生的气体能使淀粉碘化钾试纸变蓝。b正确；c装置中粗铜作阳极，粗铜上发生失电子反应，c错误；d装置所示为钢铁发生的吸氧腐蚀，正极电极反应式为o22h2o4e=4oh，d正确。8(2020广州模拟)某实验小组同学对电化学原理进行了一系列探究活动。(1)如图为某实验小组依据的氧化还原反应：(用离子方程式表示)fecu2=fe2cu。设计的原电池装置，反应前，电极质量相等，一段时间后，两电极质量相差12 g，导线中通过 0.2 mol电子。(2)其他条件不变，若将cucl2溶液换为nh4cl溶液，石墨电极反应式为2h2e=h2，这是由于nh4cl溶液显 酸性 (填“酸性”“碱性”或“中性”)，用离子方程式表示溶液显此性的原因nhh2onh3h2oh，用吸管吸出铁片附近溶液少许置于试管中，向其中滴加少量新制饱和氯水，写出发生反应的离子方程式2fe2cl2=2fe32cl，然后滴加几滴硫氰化钾溶液，溶液变红，继续滴加过量新制饱和氯水，颜色褪去，同学们对此做了多种假设，某同学的假设是：“溶液中的3价铁被氧化为更高的价态。”如果3价铁被氧化为feo，试写出该反应的离子方程式：2fe33cl28h2o=2feo6cl16h。(3)其他条件不变，若将盐桥换成弯铜丝与石墨相连成n形，如图所示，一段时间后，在甲装置铜丝附近滴加酚酞试液，现象是 溶液变红 ，电极反应为o22h2o4e=4oh；乙装置中石墨(1)为 阴 极(填“正”“负”“阴”或“阳”)，乙装置中与铜丝相连石墨(2)电极上发生的反应式为2cl2e=cl2，产物常用 湿润的淀粉碘化钾试纸 检验，反应的离子方程式为cl22i=2cli2。解析(1)若一段时间后，两电极质量相差12 g，消耗负极0.1 mol fe，同时正极生成0.1 mol cu，导线中通过0.2 mol电子。(2)其他条件不变，若将cucl2溶液换为nh4cl溶液，由于nh水解，nhh2onh3h2oh，所以nh4cl溶液显酸性，石墨电极上h得到电子，电极反应式为2h2e=h2；铁电极反应式为fe2e=fe2，用吸管吸出少许铁片附近溶液置于试管中，向其中滴加少量新制饱和氯水，发生反应的离子方程式为2fe2cl2=2fe32cl，然后滴加几滴硫氰化钾溶液，由于存在fe3，所以溶液变红，继续滴加过量新制饱和氯水，颜色褪去，如果原因是3价铁被氧化为feo，则该反应的离子方程式为2fe33cl28h2o=2feo6cl16h。(3)如题图其他条件不变，若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n形，则甲池为原电池，铁电极反应为fe2e=fe2，铜电极反应为o22h2o4e=4oh；乙池为电解池，石墨(2)电极为阳极，电极反应为2cl2e=cl2，石墨(1)电极为阴极，电极反应为cu22e=cu；所以一段时间后，在甲装置铜丝附近滴加酚酞试液，溶液变红，乙装置中石墨(2)电极产物可以用湿润的淀粉碘化钾试纸检验，反应的离子方程式为cl22i=2cli2。b组能力提升题9(2020甘肃兰州一中检测)某同学利用氧化还原反应：2kmno410feso48h2so4=2mnso45fe2(so4)3k2so48h2o设计如图所示原电池，盐桥中装有饱和溶液。下列说法正确的是(d)ab电极上发生还原反应b外电路电子的流向是从a到bc电池工作时，盐桥中的so移向甲烧杯da电极上发生的反应为mno8h5e=mn24h2o解析根据氧化还原反应方程式可知，氧化剂是kmno4，故a为正极，发生还原反应，a错误；a为正极，b为负极，电子沿外电路从负极流向正极，即电子从b流向a，b错误；原电池工作时，阴离子流向负极，即乙烧杯，c错误；a电极为正极，mno得电子生成mn2，d正确。10(2020河北保定调研考试)将以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池甲与盛有足量硫酸铜溶液的装置乙相连，起始电路接入状况如图，以电流0.1 a，通电10 min后，将电池的正、负极互换接入，移动滑动变阻器，以电流0.2 a，继续通电10 min，结束实验。下列有关说法正确的是(d)a葡萄糖在装置甲的正极参加反应，氧气在负极参加反应b在该电池反应中，每消耗1 mol氧气理论上能生成标准状况下二氧化碳11.2 lc电池工作20 min时，乙装置电极析出固体和电极上产生气体的质量之比为21d电池工作15 min时，乙装置中铜棒的质量与起始通电前相等解析本题考查电化学知识，考查的化学核心素养是证据推理与模型认知。由题意可知，装置甲是以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池，葡萄糖在负极失去电子发生氧化反应，氧气在正极得到电子发生还原反应，a项错误；在该电池中，发生的总反应为c6h12o66o2=6co26h2o，则每消耗1 mol氧气理论上能生成标准状况下二氧化碳22.4 l，b项错误；由题意知，010 min，铜棒与电源正极相连，发生反应cu2e=cu2，碳棒与电源负极相连，发生反应cu22e=cu，通电10 min后将电池的正、负极互换接入，由于1020 min时的电流是010 min时的2倍，则1015 min碳棒上发生反应cu2e=cu2，铜棒上发生反应cu22e=cu,15 min时乙装置中铜棒即可恢复到起始通电前的状态，1520 min碳棒上发生反应4oh4e=o22h2o，铜棒上发生反应cu22e=cu，生成1 mol o2的同时析出2 mol cu，则20 min时，乙装置电极析出固体和电极上产生气体的质量之比为41，c项错误、d项正确。点拨对于燃料电池，加入燃料的一极为负极，通入氧气或空气的一极为正极。11(2020河南郑州第一次质量预测)科学家设计了一种可以循环利用人体呼出的co2并提供o2的装置，总反应方程式为2co2=2coo2。下列说法正确的是(c)a由图分析n电极为正极boh通过离子交换膜迁向左室c阴极的电极反应为co2h2o2e=co2ohd反应完毕，该装置中电解质溶液的碱性增强解析本题考查电化学知识，考查的核心素养是证据推理与模型认知。由题图可知n电极为负极，p电极为正极，a项错误；oh通过阴离子交换膜迁向右室，b项错误；根据题图知，阴极发生的电极反应为：co2h2o2e=co2oh，c项正确；根据总反应2co2=2coo2，可知反应完毕装置中溶液的ph并无变化，故碱性不会增强，d项错误。12(2020山东济南质量评估)金属硫电池价格低廉，使用寿命长，能量密度高，因而在电池研究领域得到广泛关注。常温下新型mgs电池放电时的总反应为：mgns=mgsn。下列关于该电池的说法正确的是(d)a负极材料为金属镁，正极材料为固体硫b电解质溶液可选用硫酸铜溶液c放电时，溶液中的阳离子向负极移动d将金属镁换成金属钠或锂也可以形成原电池解析本题考查mgs电池的工作原理，考查的核心素养是证据推理与模型认知。该电池的负极材料为mg，但正极材料不是固体硫，因为固体硫不导电，a项错误；电解质溶液不能选用硫酸铜溶液，否则正极为cu2得电子而不是s得电子，b项错误；放电时溶液中的阳离子向正极移动，c项错误；若将金属镁换成金属钠或锂，则总反应为2nans=na2sn或2lins=li2sn，也可以形成原电池，d项正确。13(2020福建福州质量抽测)锂锰电池的体积小、性能优良，是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示，其中电解质liclo4溶于混合有机溶剂中，li通过电解质迁移至mno2晶格中，生成limno2。以下表述不正确的是(b)aa电极电势比b电极电势低b混合有机溶剂可用浓naoh溶液替代c电池工作时负极反应为lie=lid外电路未接通时，电解质溶液中离子不会定向移动解析本题考查锂锰电池的工作原理。根据li通过电解质迁移至mno2晶格中，可知b为正极，a为负极，故a电极电势比b电极电势低，a项正确；由于金属li能与水反应，故混合有机溶剂不能用浓naoh溶液替代，b项错误；a为负极，电池工作时负极上li发生氧化反应：lie=li，c项正确；外电路未接通时，电解质溶液中离子自由移动，不会定向移动，d项正确。14(2020新题预选)金属(m)空气电池的工作原理如图所示，下列说法不正确的是(b)a金属m作电池负极b电解质是熔融的moc正极的电极反应：o22h2o4e=4ohd电池反应：2mo22h2o=2m(oh)2解析金属m失去电子，作电池负极，a正确；oh向负极移动，根据电解质传递oh，所以电解质不可能是熔融的mo，b错误；氧气在正极发生得到电子的还原反应，正极的电极反应：o22h2o4e=4oh，c正确；根据以上分析可知电池反应：2mo22h2o=2m(oh)2，d正确。点拨原电池中较活泼的金属作负极，失去电子，发生氧化反应。电子经导线传递到正极，所以溶液中的阳离子向正极移动，正极得到电子，发生还原反应。金属空气电池的构造原理与干电池相似，不同的是它的氧化剂为空气中的氧气，负极为常见的金属材料，如li、zn、al等。15(2020经典习题选粹)铅蓄电池是典型的可充型电池，它的正负极格板是惰性材料，电池总反应式为pbpbo24h2so2pbso42h2o请回答下列问题(不考虑氢、氧的氧化还原)：(1)放电时，正极的电极反应式是pbo22e4hso=pbso42h2o；电解液中h2so4的浓度将变 小 ；当外电路通过1 mol电子时，理论上负极板的质量增加 48 g。(2)在完全放电耗尽pbo2和pb时，若按题图连接，电解一段时间后，则在a电极上生成 pb ，b电极上生成 pbo2 ，此时铅蓄电池的正负极的极性将 对换 。解析(1)根据装置和电池反应判断：负极是pb，正极是pbo2，放电时的电极反应为负极：pb2eso=pbso4；正极：pbo22e4hso=pbso42h2o，反应中h2so4不断被消耗，故浓度变小，又根据电极反应判断两极均有pbso4生成，每转移1 mol电子，两极均有0.5 mol pbso4生成，对于负极将增加0.5 mol so，质量为96 gmol10.5 mol48 g。(2)按题图连接后，变为电解池，a极上发生的反应为pbso42e=pbso，而b极上发生的反应为pbso42h2o2e=pbo24hso，故a、b两极上将分别生成pb和pbo2，且工作时蓄电池正负极的极性已对换。16(2020河北衡水检测)氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。如图为电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定。(1)氢氧燃料电池的能量转化形式主要是 化学能转化为电能 ，在导线中电子流动方向为 ab (用a、b和箭头表示)。(2)负极反应式为h22e2oh=2h2o。(3)电极表面镀铂粉的原因为 增大电极单位面积吸附h2和o2的分子数，加快电极反应速率 。(4)氢气的制备和存储是氢氧燃料电池能否有效推广的关键技术。有人提出利用光伏发电装置电解尿