2022-23学年人教版高二上学期化学考点解读与综合训练课题-原电池分层解读

4.1原电池分层解读考点一原电池工作原理i.将铜片和锌片用导线和电流计连接后，浸入一定浓度的稀硫酸中，如图所示，下面有关说法正确的是锢片锌片A.Zn是正极，Cu是负极监稀硫被B.电子从Cu片经导线流向Zn片Zn极有铜析出Cu极上有气泡产生【答案】D【解析】A.将铜片和锌片用导线和电流计连接后，浸入一定浓度的稀硫酸中构成原电池，由于金属性Zn>Cu,则Zn是负极，Cu是正极，A错误；Zn是负极，Cu是正极，电子从Zn片经导线流向Cu片，B错误；Zn是负极，Zn溶解，没有铜析出，C错误；Cu是正极，正极上氢离子放电，则Cu极上有气泡产生，D正确；答案选D。2.在盛有稀H2s04的烧杯中放入用导线连接锌片和铜片，下列叙述正确的是A.SO：向铜片移动B.电子通过导线由铜片流向锌片C.正极有02逸出D.铜片上有H2逸出【答案】D【解析】Zn、Cu、硫酸构成的原电池金属锌做负极，金属铜做正极。A.原电池中阳离子移向正极，阴离子移向负极，溶液中的SO：移向负极，即向锌片移动，故A错误;B.电子通过导线由锌片流向铜片，故B错误；C.正极上放电的是氢离子，正极有氢气逸出，故C错误;D.金属铜做正极，正极上放电的是氢离子，有氢气逸出，故D正确。故选D。.下列变化中属于原电池反应的是A.铁锈可用稀盐酸洗去B.在空气中金属铝表面迅速被氧化形成保护膜C.红热的铁丝与水接触表面形成蓝黑色保护层D.在Fe与稀H2s04反应时，加几滴CuSCk溶液，可加快H2的产生【答案】D【解析】A.铁锈可用稀盐酸洗去是因为铁锈能与HC1反应生成FeCh和水，没有形成原电池，故A错误:B.金属铝是比较活泼的金属，在空气中放置的时候能与氧气反应，表面迅速被氧化形成致密的保护膜，与原电池无关，故B错误；C.红热的铁丝和水直接反应生成黑色的四氧化三铁和氧气，不符合原电池构成条件，故C错误；D.加几滴CuSCh溶液后，铁与CuSC>4反应生成单质Cu,然后铁和铜在稀H2sCh溶液中形成原电池，加快了铁与稀H2sCU的反应速率，故D正确：故选Do.下列装置中，能构成原电池的是D.除（乙）均可以【答案】C【解析】A.没有用导线连接形成闭合回路，所以不能构成原电池，故A错误：B.两电极材料相同，所以不能构成原电池，故B错误；C.有两个活泼性不同的电极，且两电极插入电解质溶液中，两电极间构成闭合回路，能自发的进行氧化还原反应，所以该装置能构成原电池，故c正确；D.乙醇是非电解质，且电极和乙醇不能自发的发生氧化还原反应，所以不能构成原电池，故D错误；故选Co.如图所示是Zn和Cu形成的原电池，某实验兴趣小组做完实验后，在读书卡上的记录如下。则卡片上的描述合理的是CuI~IZn三7H1332021.6.18,实验后的记录:稀h：so,①Cu为正极，Zn为负极②Cu极上有气泡产生，发生还原反应③SOj向Cu极移动④若有0.5mol电子流经导线，则可产生0.25mol气体⑤电子的流向是：Cu——>Zn⑥正极反应式：Cu+2e=Cu2+,发生氧化反应A.①②④ B.②④ C.②③© D.③©⑤【答案】A【解析】①根据分析可知，Zn为负极，Cu为正极，故①正确；②根据分析，Cu电极上发生的电极反应为：2H++2e=H2t，所以Cu极上有气泡产生，发生还原反应，故②正确；③原电池中，阴离子向负极移动，Zn为负极，则SOj向Zn极移动，故③错误；④由2H++2e=H2t可知，有0.5mol电子流向导线，产生氢气O.25mol,故④正确；⑤原电池外电路，电子由负极经导线流向正极，电流与电子运动方向相反，电流由正极流向负极，Zn为负极，Cu为正极，则电流的流向是：Cu—>Zn,故⑤错误；⑥根据分析，负极反应式:Zn-2e=Zn%发生氧化反应，正极反应式：2H++2e=H",发生还原反应，故⑥错误；综上所述①②④正确，故选A。.南京工业大学IAM团队将蚕茧炭化形成氮掺杂的高导电炭材料，该材料作为微生物燃料电池的电极具

有较好的生物相容性，提升了电子传递效率。利用该材料制备的微生物电池可降解污水中的有机物（CH3CHO为例），其装置原理如图所示。下列判断错误的是b电极电极.友化三（CH3CHO为例），其装置原理如图所示。下列判断错误的是b电极电极.友化三JIA.该微生物电池在处理废水时还能输出电能B.该微生物电池工作时，电流由b极经负载流到a极C.该微生物电池原理图中的离子交换膜为阴离子交换膜D.该微生物电池的负极反应为CH£HO+3H2（M0e=2CO?T+10H【答案】C【解析】A.该微生物电池在处理废水时，将化学能转化为电能，能输出电能，故A正确；B.根据装置图分析，a电极为原电池的负极，b电极为正极，该微生物电池工作时，电子由负极a极经负载流到正极b极，电流的流向与电子的流向相反，电流由b极经负载流到a极，故B正确；C.由装置图可知，负极上乙醛放电生成的氢离子经离子交换膜流向正极，离子交换膜为质子交换膜，故C错误；D.微生物电池中，a电极为电池的负极，酸性条件下乙醛在负极失去电子发生氧化反应生成二氧化碳，电极反应式为CH，CHO+3Hq-10e=2CC>21+10H+,故D正确。故答案：Co.按要求完成下列各题。（1）氯气是制备系列含氯化合物的主要原料，可采用如图甲所示的装置来制取。装置中的离子膜只允许ab离子通过，氯气的逸出口是（填标号）。ab（2）HCOOH燃料电池。研究HCOOH燃料电池性能的装置如图乙所示，两精藤嘉溶液甲电极区间用允许K+、H，通过的半透膜隔开。

半透膜①电池负极电极反应式为乙;放电过程中需补充的半透膜①电池负极电极反应式为乙;放电过程中需补充的物质A为（填化学式）。②如图乙所示HCOOH燃料电池放电的本质是通过HCOOH与0?的反应，将化学能转化为电能，其反应的离了方程式为o【答案】（I）Na，a(2)HCOO+20H-2e=HCO3+H2OH2SO42HCOOH+2OH-+O2=2HCC)3+2HQ或2HCOO+O2=2HCO,【解析】（1）工业上常采川电解饱和食盐水的方法制备ci”该过程中，阳极的电极反应式为2C1--2e-=ChT,阴极的电极反应式为2HQ+2e-=H:T+2OH-,为防止生成的Cl?和。田发生反应，通常采用阳离子交换膜，则该装置中的离子膜只允许Na，通过；氯气在阳极产生，逸出口为a。故答案为：Na，；a；（2）①原电池工作时，负极发生失电子的氧化反应，根据图示中各电极上物质变化，负极上HCOO被氧化为HCO；,电极反应式为HCOO+2OH-2e=HCO,+H;O,根据图示，加入A发生的离子反应为4Fe2++4H++O2=4Fe,*+2H2O,消耗H*，K2sO,从装置中流出，故放电过程中加入的物质A为HA。,。故答案为：HCOO+2OH-2e=HCO,+H2O；H2SO4；②该燃料电池的正极Fe?+和Fe3+存在着循环，正极上本质是0?得到电子，故燃料电池本届是HCOOH和。2反应生成HCO；,结合原子守恒和电荷守恒，其反应的离了方程式为2HCOOH+2OH+O2=2HCO3+2HQ或2HCOO+O2=2HCO3,,故答案为：2HCOOH+2OH-+OL2HCO3+2H2O或2HCOCr+O2=2HCO3。8.应用原电池反应可以探究氧化还原反应进行的方向和程度。现连接如图装置并加入药品（盐桥中的物质不参与反

应)，进行实验:盐桥i.K闭合时，指针偏移。放置一段时间后，指针偏移减小。应)，进行实验:盐桥ii.随后向U形管左侧逐滴加入浓Fe^SOj溶液，发现电流表指针的变化依次为偏移减小一回到0刻度一逆向偏移。(1)实验i中银作极。(2)综合实验i、ii的现象，得出Ag+和Fe"反应的离子方程式是【答案】(1)正(2)Fe"+Ag+^^Fe3++Ag【解析】实验i,K闭合时，指针偏移，说明形成了原电池，放置一段时间后，指针偏移减小：实验ii,向U形管左侧逐滴加入浓Fe2(SO4)3溶液，电流表指针的变化依次为偏移减小一＞回到0刻度一＞逆向偏移，实验ii左侧的电极反应为Fe3++e=Fe2+；则实验i左侧的电极反应为Fe2+-e=Fe3+.根据分析，实验i左侧Fe2+失电子被氧化成Fe3+,则石墨电极为负极，银作正极；答案为：正。实验i中，石墨电极电极反应为Fe2+-e=Fe3+,银为正极，电极反应为Ag++e=Ag；而实验ii向U形管左侧加入浓硫酸铁溶液，指针先回到0刻度，最终指针的偏移方向与实验i相反，可知发生的反应为可逆反应,反应的离子方程式为Fe2++Ag+UFe"+Ag；答案为：Fe2++Ag+^Fe3++Ago9.回答下列问题(1)N02、02和熔融NaNCh可制作燃料电池，其原理见图1,石墨I为电池的极；该电池在图I又能发电，尿素燃料电池结构如图2所示:多孔碳电极回答下列问题:图I又能发电，尿素燃料电池结构如图2所示:多孔碳电极回答下列问题:图2使用过程中石墨I电极上生成氧化物Y,其电极反应式为(2)化学家正在研究尿素动力燃料电池。用这种电池直接去除城市废水中的尿素，既能产生净化的水,电池中的负极为(填“甲''或"乙")，甲的电极反应式为,电池工作时，理论上每净化1mol尿素，消耗02的体积(标准状况下)约为Lo【答案】负 NO2+NO3-LN2O5甲 CO(NH2)2+H2O-6e-CO2T+N21+6H* 33.6【解析】(1)该燃料电池中，正极上通入O”石墨II为正极，电极反应式为O2+2N2O5+4e=4NO3，负极上通入NO2.石墨I为负极，电极反应式为NCh+NO；-e=N2O5。(2)根据图示可知，甲电极上CO(NH2)2反应生成二氧化碳和氮气，N元素化合价升高，失电子，为电源的负极，电解质溶液为酸性，则其电极反应式为CO(NH2)2+H2O-6e=CO2f+N2T+6H"该反应的总方程式为2co(NH2)2+3Ch=2CO2+2N2+4H2O,根据关系式2co(NH2”〜3Ch可知，电池工作时，理论上每净化1mol尿素，消耗02的体积为1.5molx22.4Lmol'=33.6L。考点二化学电源10.直接碳燃料电池(DCFC)是一种以固体碳(煤、石墨、活性炭等)为原料的燃料电池，是一种具有现实意

义的节能减排新技术，如图是一种DCFC的结构示意图。下列有关法不正确的是

负我负我A.负极的电极反应为：C-4e+2COr=3CO2B.若电子由电极a沿导线经负载流向电极b,则入口A加入的物质为固体碳C.DCFC与煤直接燃烧发电能量的利用率相同D.放电过程中放出标准状况下CO211.2L时转移2moi电子【答案】C【解析】A.直接碳燃料电池(DCFC)是一种以固体碳(煤、石墨、活性炭等)为原料的燃料电池，碳为还原剂，在负极反应，因此负极的电极反应为：C-4e+2CO^=3CO2,故A正确；B.若电子由电极a沿导线经负载流向电极b,电极a为负极，根据A分析得到入口A加入的物质为固体碳，故B正确：C.DCFC与煤直接燃烧发电能量的利用率不相同，DCFC是化学能直接转化为电能，煤直接燃烧发电，有一部分化学能转化为了热能，其能量利用率比DCFC能量利用率低，故C错误；D.负极的电极反应为：C-4e+2CO*-=3CO2,正极电极反应式为O2+4e+2CO2=2COf,放电过程中放出1molCOz转移4moi电子，因此标准状况下CCM1.2L即物质的量0.5mol时，转移2moi电子，故D正确。综上所述，答案为C。11.微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。某微生物燃料电池的工作原理如下图所示，下列说法正确的是A.电子从下图所示，下列说法正确的是A.电子从b流出，经外电路流向aB.HS-在硫氧化菌作用下转化为SOj的反应是：HS-+4H2O—8e=S0f+9H+C.该电池在高温下进行效率更同D.若该电池有0.4mol电子转移，则有0.45molH+通过质子交换膜【答案】B【解析】A.由分析可知，电极b是电池的正极，a是负极，则电子从a流出，经外电路流向b,故A错误;B.由分析可知，电极a为微生物燃料电池的负极，在硫氧化菌作用下，硫氢根离子在负极失去电子发生氧化反应生成硫酸根离子，电极反应式为HS+4H2O—8e=S01+9H\故B正确：C.微生物的主要成分是蛋白质，若电池在高温下进行，蛋白质会发生变性，微生物的催化能力降低，电池的工作效率降低，故c错误；D.由分析可知，正极的电极反应式为Ch+4e—+4H+=2氏0,则当电池有0.4mol电子转移时，负极区有0.4mol氢离子通过质子交换膜加入正极区，故D错误；故选Bo一种三室微生物燃料电池污水净化系统原理如图所示，图中含酚废水中有机物可用C6H，OH表示，左、中、右室间分别以离子交换膜分隔。已知Ce&OH具有弱酸性和还原性，下列说法错误的是负载淡盐水7离子交换膜A低浓度含酚废水高浓度含酚废水淡盐水7离子交换膜A低浓度含酚废水高浓度含酚废水tL反硝落低浓度NO版水L高浓度广NO谖水、aCl溶液离广交换膜BA.左室中的电极反应为C6H5OH-28e-+11H2O=6co?T+28H+B.右室中的电板反应为2NO；+KV+6H2。=N2T+12OH-C.电池中每通过lmole\相同条件下产生CO?与N?的体积比为2：ID.A为阴离子交换膜，B为阳离子交换膜【答案】C【解析】A.由分析可知，左侧电极为负极，在厌氧菌作用"QH^OH在负极上失去电子发生&I化反应生成二氧化碳，电极反应式为C6H5OH-28e-+UHQ=6CO2f+28H*,故A正确；B.山分析可知，右侧电极为正极，在反厌氧菌作用卜，NO；在正极得到电子发生还原反应生成N?,电极反应式为2NO；+lOe-+6Hq=N2T+12OH，故B正确：C.由得失电子数目守恒可知，电池中每通过

Imole--产生相同条件下CO?与N?的体积比为94=15：7,故C错误；2810D.由分析可知，电池放电时，电解质溶液中Na，离;通过阳离子交换膜B移向正极，CP离子通过阴离子交换膜移向负极，氯化钠溶液变为淡盐水，故D正确：故选Co一种新型Na—CaFeCh可充电电池，其工作原理如图所示。下列说法正确的是Na电极/Na.—有Na电极/Na.—有机电解质'Na'/CaFcO、X有机电解侦CiiluO,电极M N钠离子交换腹A.放电时N为正极,电极反应为:2CaFeO3+2e=2CaFeO25+O2B.充电时，M应与电源的正极相连接C.放电时，Na+向M电极移动D.电极材料中，单位质量放出的电能大小：Na>Li【答案】A【解析】A.据分析可知，放电时N为正极，电极反应为：2CaFeO3+2e=2CaFeO25+O2,A正确：B.由分析可知，M极为原电池的负极，故充电时，M应与电源的负极相连接，B错误：C.放电时，M电极为负极带正电，Na+向N极移动，C错误；D.电极材料中，Na的单位质量放出的电能为《，Li的单位质量放出的电能为故Na<Li,D错误;答案选A。Na-CO?电池是一种二次电池。将NaC104溶于有机溶剂作为电解液，Na和负载碳纳米管的Ni网分别作电极材料，结构如图所示。电池的总反应：3CO2+4Na=2Na2CO3+C,下列说法正确的是A.放电时，CIOA.放电时，CIO；向正极移动B.放电时，Na作电池的负极C.放电时，电子从负极经电解液回到正极D.充电时，阳极反应为：2CO^+C+4e=3CO2【答案】B【解析】A.放电时，Na失电子作负极、Ni作正极，电解质溶液中阴离子向负极移动，所以CIO4向负极移动，A错误；B.放电时，Na失电子作负极、Ni作正极，B正确；C.放电时，电子从负极经导线回到正极，不能流经电解液，C错误；D.充电时，原来的正极Ni作电解池的阳极，Na作电解池阴极，则阳极发生的反应为原来正极反应式的逆反应：2CO；+C-4e=3CO2,D错误；答案选B。15.镁一次