高考化学总复习单元检测(十四)　原电池与新型化学电源

单元检测(十四)原电池与新型化学电源一、基础落实训练1.依据氧化还原反应：2Ag(aq)Cu(s)=Cu2(aq)2Ag(s)设计的原电池如图所示。下列有关说法中错误的是()A电解质溶液Y是CuSO4溶液B电极X的材料是CuC银电极为电池的正极，其电极反应为Age=AgD外电路中的电子是从X电极流向Ag电极解析：选A由电极反应可知，电解质溶液应为AgNO3溶液。2现有2FeCl3Cu=2FeCl2CuCl2，由此下列分析合理的是()A由于此反应属于放热反应因此能设计成原电池B上述反应设计成原电池时两极材料可以是铁和铜C上述反应设计成原电池时Cu为正极D上述反应设计成原电池时电解质溶液选用FeCl3溶液解析：选DA项，原电池反应原理是氧化还原反应，发生电子转移，而放热反应不一定是氧化还原反应，故不能作为设计成原电池的依据，错误；B项，若两极材料为铁和铜，那么活泼金属铁失电子被氧化为负极，不可能发生2FeCl3Cu=2FeCl2CuCl2，错误；C项，反应2FeCl3Cu=2FeCl2CuCl2设计成原电池，Cu失电子被氧化为负极，错误；D项，电解质溶液为FeCl3溶液，正极材料可以使用C或Pt，正确。3将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是()A两烧杯中溶液的pH均增大B甲中铜片是正极，乙中铜片是负极C两烧杯中铜片表面均无气泡产生D产生气泡的速度甲比乙慢解析：选AA项，甲烧杯中可以形成原电池，乙烧杯不能形成原电池，但是两烧杯中的反应均为ZnH2SO4=ZnSO4H2，随着H2SO4的消耗，溶液酸性减弱，pH均增大，正确；B项，甲烧杯形成的原电池，Zn失去电子作负极，Cu作正极；乙烧杯不能形成原电池，错误；C项，甲烧杯中Cu极反应为2H2e=H2，所以Cu表面有气泡产生，乙烧杯Zn直接参加反应产生H2，Cu表面无明显现象，错误；D项，甲烧杯形成原电池使反应更迅速，所以产生气泡速度甲比乙快，错误。4有关如图所示原电池的叙述不正确的是()A电子沿导线由Cu片流向Ag片B正极的电极反应式是Age=AgCCu片上发生氧化反应，Ag片上发生还原反应D反应时盐桥中的阳离子移向Cu(NO3)2溶液解析：选DA项，该装置是原电池，Cu作负极，Ag作正极，电子从Cu片沿导线流向Ag片，正确；B项，正极电极反应式为Age=Ag，正确；C项，Cu片上失电子发生氧化反应，Ag片上得电子发生还原反应，正确；D项，原电池工作时，电解质溶液以及盐桥中的阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，所以反应时盐桥中的阳离子移向AgNO3溶液，错误。5“类推”是思维的一种形式，但往往也有不对的，下列“类推”中正确的是()AFe、Cu连接插在稀硫酸中形成的原电池，Fe为负极；那么Fe、Cu连接插在浓硝酸溶液中形成的原电池，Fe也为负极BCl2H2OHClHClO是氧化还原反应，则IClH2OHClHIO也是氧化还原反应C镁比铝活泼，工业上用电解熔融氧化铝制铝，所以工业上也用电解熔融氧化镁制镁D硝酸银溶液通常保存在棕色的试剂瓶中，是因为硝酸银见光易分解，那么浓硝酸溶液也要保存在棕色试剂瓶中解析：选DA项，Fe遇浓硝酸会发生钝化，因此Fe、Cu连接插在浓硝酸溶液中形成的原电池，Fe为正极，错误；B项，IClH2OHClHIO反应中各元素化合价没有发生变化，因此不是氧化还原反应，错误；C项，工业上电解氯化镁制取镁，错误；D项，浓硝酸在光照条件下也易分解，故也要保存在棕色试剂瓶中，正确。6干电池模拟实验装置如图。下列说法不正确的是()A锌片作负极，碳棒作正极B电子从锌片流向碳棒，电流方向则相反CNH4Cl是电解质，在锌片逐渐消耗过程中MnO2不断被氧化D该电池是一次性电池，该废旧电池中锌可回收解析：选CA项，锌是活泼金属，则锌片作负极，碳棒作正极，正确；B项，原电池中电子从负极沿导线流向正极，电流从正极流向负极，电流从碳棒流到锌片上，正确；C项，以糊状NH4Cl作电解质，其中加入MnO2氧化吸收H2，错误；D项，该电池是一次性电池，该废旧电池中锌可回收，正确。7已知某原电池的电极反应是Fe2e=Fe2，Cu22e=Cu，据此设计该原电池，并回答问题。(1)若原电池装置为左上图：电极材料A是_，B是_(写名称)。A电极观察到的现象是_。(2)若原电池装置为右上图：电极材料X是_。(填字母，下同)a铁b铜c石墨电解质Y是_。aFeSO4 bCuSO4 cCuCl2解析：(1)由Cu22e=Cu可推A极为正极，电极材料为铜或碳棒，B是铁。(2)电极材料X的活泼性应小于铁，则X可为铜或石墨；电解质为含有Cu2的溶液。答案：(1)铜(或碳棒)铁有红色物质析出(2)b、cb、c8如图是某同学设计的一个简易的原电池装置，回答下列问题。(1)若a为镁、b为CuCl2，则正极材料为_，负极上的电极反应式为_。(2)若a为镁、b为NaOH，则Mg极上发生_反应(填“氧化”或“还原”)，负极上的电极反应式为_。(3)若a为铜、b为浓硝酸，则电流的方向为_，正极上的电极反应式为_。(4)上述事实表明，确定原电池中电极的类型时，不仅要考虑电极材料本身的性质，还要考虑_。解析：(1)镁、铝均能与CuCl2溶液反应，但镁比铝活泼，故镁失去电子作负极。(2)铝能与NaOH溶液反应而镁不能，铝作负极失去电子变成AlO，电极反应式为Al3e4OH=AlO2H2O。(3)常温下铝在浓硝酸中发生钝化，故铜失去电子作负极，正极上是NO得到电子生成NO2。答案：(1)AlMg2e=Mg2(2)还原Al3e4OH=AlO2H2O(3)从铝电极流向铜电极2HNOe=H2ONO2(4)电解质的性质9(1)AlAg2O2电池可用作水下动力电源，其原理如图甲所示。该电池的负极反应式为_。(2)用CO、O2和KOH溶液可以制成碱性燃料电池，则该电池反应的离子方程式为_。用CO、O2和固体电解质还可以制成如图乙所示的燃料电池，则电极d的电极反应式为_。解析：(1)负极发生氧化反应，Al失去3 mol电子转化为AlO，结合电荷守恒和电解质溶液的酸碱性即得。(2)CO的燃烧产物CO2在碱性条件下以CO的形式呈现；电解质为熔融物，d极为负极，为CO发生氧化反应生成CO2。答案：(1)Al3e4OH=AlO2H2O(2)2COO24OH=2CO2H2OCOO22e=CO2二、能力提升训练1(2019台州市联考)乙烯催化氧化成乙醛可设计成如图所示的电化学装置，下列有关说法正确的是()A该电化学装置是电解池Ba极反应式为CH2=CH22eH2O=CH3CHO2HC氧气在b极被氧化D电子移动方向：电极a负载电极b磷酸溶液电极a解析：选BCH2=CH2被氧化成CH3CHO，应为原电池的负极反应，因电解质溶液呈酸性，则负极电极反应式为CH2=CH22eH2O=CH3CHO2H，正极通入氧气，发生还原反应，电极反应式为O24H4e=2H2O。A项，该电池属于燃料电池，是原电池，错误；B项，a极为负极，正确；C项，氧气在b极被还原，错误； D项，电子只能经过导线，不能经过溶液，错误。2新型NaCO2电池工作原理为4Na3CO2=2Na2CO3C，下列说法不正确的是()ANa是还原剂作负极BCO2在反应中失去电子CCO2部分被还原D每生成1 mol Na2CO3转移2 mol电子解析：选BA项，Na的化合价的变化为01，Na是还原剂作负极，正确；B项，C的化合价的变化为40，CO2在反应中得到电子，错误；C项，C的化合价降低，CO2部分被还原，正确；D项，每生成1 mol Na2CO3转移2 mol电子，正确。3MgAgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池，电池总反应为Mg2AgCl=MgCl22Ag。下列有关该电池说法正确的是()A镁为正极BAgCl发生了氧化反应C电池工作时电能转化为化学能D可用于海上应急照明供电解析：选DA项，镁是活泼金属，根据构成原电池的条件知镁作负极，错误；B项，AgCl作正极，正极反应式为AgCle=AgCl，化合价降低发生还原反应，错误；C项，电池是化学能转化成电能，错误；D项，该电池以海水为电解质溶液，因此可用于海上应急照明供电，正确。4研究人员最近发明了一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电，在海水中电池总反应可表示为5MnO22Ag2NaCl=Na2Mn5O102AgCl。下列“水”电池在海水中放电时的有关说法正确的是()A正极反应式：AgCle=AgClB每生成1 mol Na2Mn5O10 转移2 mol电子CNa不断向“水”电池的负极移动DAgCl是还原产物解析：选BA项，电池的正极得电子，错误；C项，阳离子向正极移动，错误；D项，Ag化合价升高形成AgCl，AgCl是氧化产物，错误。5(2019浙江严州中学月考)高铁酸盐在能源、环保等方面有着广泛的用途。高铁酸钾(K2FeO4)不仅是一种理想的水处理剂，而且高铁电池的研制也在进行中。如图是高铁电池的模拟实验装置，下列说法不正确的是()A该电池放电时正极的电极反应式为FeO4H2O3e=Fe(OH)35OHB若维持电流强度为1 A，电池工作10 min，理论消耗Zn 0.2 g(已知F96 500 Cmol1) C盐桥中盛有饱和KCl溶液，此盐桥中氯离子向右池移动D若用阳离子交换膜代替盐桥，则钾离子向右移动解析：选DA项，根据电池装置，Zn作负极，C为正极，高铁酸钾的氧化性很强，正极上高铁酸钾发生还原反应生成 Fe(OH)3，正极电极反应式：FeO4H2O3e=Fe(OH)35OH，正确；B项，若维持电流强度为1 A，电池工作 10 min，通过电子为，则理论消耗Zn的质量为65 gmol10.2 g，正确；C项，盐桥中阴离子向负极移动，盐桥起的作用是使两个半电池连成一个通路，使两溶液保持电中性，起到平衡电荷，构成闭合回路的作用，放电时盐桥中氯离子向右池移动，正确；D项，用某种高分子材料制成阳离子交换膜代替盐桥，则钾离子向左移动，错误。6SO2是大气污染物，是造成酸雨的主要原因，用如图所示装置可以既吸收工厂排放的废气中的SO2，又可以生成一定量的硫酸，下列说法正确的是()Aa为正极，b为负极B生产过程中氢离子由右移向左C从左下口流出的硫酸的质量分数一定大于50%D负极反应式为SO22H2O2e=SO4H解析：选DA项，a电极上SO2发生氧化反应生成硫酸，则a为负极，b为正极，错误；B项，质子膜只允许H通过，向正极移动，即氢离子由左向右移动，错误；C项，负极区有硫酸生成，但同时在增加水的量，则硫酸的质量分数不一定大于50%，甚至还可能小于50%，错误；D项，负极上发生的是氧化反应，其电极反应式为SO22H2O2e=SO4H，正确。7利用反应6NO28NH3=7N212H2O构成电池的方法，既能实现有效消除氮氧化物的排放，减轻环境污染，又能充分利用化学能，装置如图所示，下列说法不正确的是()A电流从右侧电极经过负载后流向左侧电极B为使电池持续放电，离子交换膜需选用阴离子交换膜C电极A极反应式为2NH36e=N26HD当有4.48 L NO2(标准状况)被处理时，转移电子的物质的量为0.8 mol解析：选CA项，电极反应式为负极：8NH324e24OH=4N224H2O，正极：6NO224e12H2O=3N224OH，电流从正极流向负极，正确；B项，因为是碱性介质，所以应选用阴离子交换膜，正确；C项，应生成H2O，错误；D项，根据正极反应式转移电子的物质的量为 240.8 mol，正确。8氢氧燃料电池所耗原料为H2和O2，电极为多孔镍，电解质溶液为30%的KOH溶液。下列有关叙述正确的是()A负极反应式：O24e2H2O=4OHB正极反应式：2H24OH4e=4H2OC工作时正极区pH升高，负极区pH降低D工作时，溶液中阴离子移向正极解析：选C燃料电池中，通入氧气的一极为正极，通氢气的电极是负极，负极反应为2H24e4OH=4H2O，A项错误；正极发生还原反应，电极方程式为O22H2O4e=4OH，B项错误；正极电极方程式为O22H2O4e=4OH，反应生成OH，则正极区pH升高，负极反应为2H24e4OH=2H2O，消耗OH，所以负极区溶液pH减小，C项正确；放电时，溶液中的阴离子向负极移动，D项错误。9CO无色无味有毒，世界各国每年均有不少人因CO中毒而失去生命。一种CO分析仪的工作原理如图所示，该装置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。下列说法中错误的是()A负极的电极反应式为COO22e=CO2B工作时电极b作正极，O2由电极a向电极b移动C工作时电子由电极a通过传感器流向电极bD传感器中通过的电流越大，尾气中CO的含量越高解析：选B根据题意可知，a电极为负极，电极反应式为COO22e=CO2，b电极为正极，电极反应式为 O24e=2O2，总反应为2COO2=2CO2。工作时电子由电极a通过传感器流向电极b，O2由电极b向电极a移动。传感器中通过的电流越大，说明单位时间内通过的电子越多，尾气中CO的含量越高。10.液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小等优点。一种以液态肼(N2H4)为燃料的电池装置如图所示，该电池用空气中的氧气作为氧化剂，KOH溶液作为电解质溶液。下列关于该电池的叙述正确的是()Ab电极上发生氧化反应Ba电极反应式：N2H44OH4e=N24H2OC放电时，电流从a电极经过负载流向b电极D其中的离子交换膜需选用阳离子交换膜解析：选BA项，b电极上发生还原反应，错误；C项，放电时，电子从a电极经过负载流向b电极，错误；D项，其中的离子交换膜需选用阴离子交换膜，错误。11“高分八号”高分辨率对地观测系统光学遥感卫星在我国太原成功发射，如图示为某卫星的能量转化示意图，其中燃料电池以 KOH 溶液为电解液，下列说法不正确的是()A整个系统实现了物质零排放及能量间的完全转化B燃料电池的负极反应式为 H22OH2e=2H2OC水电解系统中加入 Na2SO4 可增加溶液导电性D该系统的总反应式为 2H2O22H2O解析：选A能量间不能完全转化，故A错误；该燃料电池放电时的负极发生氧化反应，在碱性环境下，反应式为2OHH22e=2H2O，故B正确；Na2SO4在水中电离生成Na和SO，增加溶液导电性，故C正确；放电时氢气与氧气反应生成水，充电时，水分解生成氢气和氧气，故D正确。12如图所示的水溶液锂离子电池体系。下列叙述错误的是()Aa为电池的正极B电池充电反应为LiMn2O4=Li1xMn2O4xLiC放电时，a极锂的化合价发生变化D放电时，溶液中Li从b向a迁移解析：选C图示所给出的是原电池装置。A项，由图示分析，金属锂易失电子，由原电池原理可知，含有锂的一端为原电池的负极，即b为负极，a为正极，故正确。B项，电池充电时为电解池，反应式为原电池反应的逆反应，故正确。C项，放电时，a极为原电池的正极，发生还原反应的是Mn元素，锂元素的化合价没有变化，故不正确。D项，放电时为原电池，Li为阳离子，应向正极(a极)迁移，故正确。13一种微生物燃料电池的结构示意图如图所示，关于该电池的叙述正确的是()A电池工作时，电子由a流向bB微生物所在电极区放电时发生还原反应C放电过程中，H从正极区移向负极区D正极反应式为MnO24H2e=Mn22H2O解析：选D由a极上MnO2Mn2知，a极上发生还原反应，a作正极，b作负极，电池工作时电子由b极经外电路流向a极，A项错误；微生物所在电极区放电时发生氧化反应，B项错误；H向正极移动，C项错误；放电时正极发生还原反应，D项正确。14某手机电池采用了石墨烯电池，可充电5分钟，通话2小时。一种石墨烯锂硫电池(2LiS8=Li2S8)工作原理示意图如图。已知参与电极反应的单位质量的电极材料放出电能的大小称为该电池的比能量。下列有关该电池说法不正确的是()A金属锂是碱金属中比能量最高的电极材料BA电极为该电源的负极，发生氧化反应CB电极的反应：2LiS82e=Li2S8D电子从A电极经过外电路流向B电极，再经过电解质流回A电极解析：选D石墨烯锂硫电池总反应式为2LiS8=Li2S8，Li失电子发生氧化反应，Li是负极材料。A项，金属锂的摩尔质量小，单位质量的Li放出电能明显比其他金属大，正确；B项，电池内部阳离子向正极移动，则A电极为该电源的负极，发生氧化反应，正确；C项，B为电源的正极，发生的电极的反应为2LiS82e=Li2S8，正确；D项，原电池的外电路中有电子转移，而电池的内部只有阴、阳离子的移动，没有电子的移动，错误。15某研究性学习小组根据反应2KMnO410FeSO48H2SO4=2MnSO45Fe2(SO4)3K2SO48H2O设计如下原电池，其中甲、乙两烧杯中各物质的物质的量浓度均为1 molL1，溶液的体积均为200 mL，盐桥中装有饱和K2SO4溶液。回答下列问题：(1)此原电池的正极是石墨_(填“a”或“b”)，发生_反应。(2)电池工作时，盐桥中的SO移向_(填“甲”或“乙”)烧杯。(3)两烧杯中的电极反应式分别为甲：_；乙：_。(4)若不考虑溶液的体积变化，MnSO4浓度变为1.5 molL1，则反应中转移的电子为_mol。解析：(1)根据题目提供的总反应方程式可知，KMnO4作氧化剂，发生还原反应，故石墨a是正极。(2)电池工作时，SO向负极移动，即向乙烧杯移动。(3)甲烧杯中的电极反应式为MnO5e8H=Mn24H2O；乙烧杯中的电极反应式为5Fe25e=5Fe3。(4)溶液中的MnSO4浓度由1 molL1变为1.5 molL1，由于溶液的体积未变，则反应过程中生成的MnSO4的物质的量为0.5 molL