2019高考化学总复习第六章化学反应与能量课时作业18原电池化学电源新人教版.docx

课时作业18原电池化学电源一、选择题1.右图为一原电池装置，下列叙述中正确的是()铜离子在铜片表面被还原盐桥中的K移向ZnSO4溶液电流从锌片经导线流向铜片铜是正极，铜片上有气泡产生正极反应为Cu22e=Cu实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作将锌片浸入CuSO4溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同A BC D解析：该原电池中，较活泼的金属锌作负极，发生氧化反应，较不活泼的铜作正极，发生还原反应，电子由负极锌流出，经导线流向铜电极(电流的方向与之相反)，负极、正极的反应分别为负极：Zn2e=Zn2，正极：Cu22e=Cu；盐桥中的阳离子向正极区硫酸铜溶液中迁移，故、正确，、错误；取出盐桥后不能构成闭合回路，原电池不能继续工作，错误；无论是否为原电池，反应实质相同，均为氧化还原反应，正确。答案：A2有关下列四个常用电化学装置的叙述中，正确的是()A.图所示电池中，MnO2的作用是催化剂B图所示电池放电过程中，硫酸浓度不断增大C图所示装置工作过程中，电解质溶液中Cu2浓度始终不变D图所示电池中，Ag2O是氧化剂，电池工作过程中被还原为Ag解析：MnO2的作用是氧化剂，A错误；PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O，H2SO4被消耗，浓度减小，B错误；粗铜含杂质，溶解的铜的量小于析出的铜，Cu2浓度减小，C错误；负极ZnZn2发生氧化反应，是还原剂；正极Ag2OAg发生还原反应，Ag2O是氧化剂，D正确。答案：D3已知反应Cu(s)2Ag(aq)=Cu2(aq)2Ag(s)为自发进行的氧化还原反应，将其设计成如图所示的原电池。下列说法中正确的是()A铜电极是正极，其电极反应为Cu2e=Cu2B银电极上发生还原反应，电极质量增加C当铜电极质量减少0.64 g时，电解质溶液中有0.02 mol电子通过D外电路中电子由银电极流向铜电极解析：在该原电池中，Cu电极为负极，A错误；银电极为正极，发生还原反应，电极反应为Age=Ag，电极质量增加，B正确；电解质溶液中没有电子通过，C错误；外电路中电子由负极流向正极，即由铜电极流向银电极，D错误。答案：B4根据下图判断，下列说法正确的是()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，由于Zn比Fe活泼，所以Zn作原电池的负极，电极反应式为Zn2e=Zn2；Fe作正极，电极反应式为O22H2O4e=4OH，由于正极有OH生成，因此溶液的pH增大。装置中，Fe作负极，电极反应式为Fe2e=Fe2；Cu作正极，电极反应式为2H2e=H2，正极由于不断消耗H，所以溶液的pH逐渐增大，据此可知A、B皆错，D正确。在原电池的电解质溶液中，阳离子移向正极，所以C错误。答案：D5甲醇(CH3OH)是一种有毒物质，检测甲醇含量的测试仪工作原理示意图如右。下列说法正确的是()A该装置将电能转化为化学能Ba电极发生的电极反应为CH3OH6eH2O=CO26HC当电路中有1 mol电子转移时，正极区n(H)增加1 molD将酸性电解质溶液改为碱性电解质溶液，该测试仪不可能产生电流解析：该装置为原电池，是将化学能转化为电能的装置，故A错误；a电极是负极，发生的电极反应为CH3OHH2O6e=CO26H，故B正确；正极的电极反应是O24H4e=2H2O，当电路中有1 mol电子转移时，正极区n(H)减少1 mol，故C错误；将酸性电解质溶液改为碱性电解质溶液，该测试仪还是原电池，同样可以产生电流，故D错误。答案：B6乙醇燃料电池中采用磺酸类质子溶剂，在200 左右时供电，电池总反应为C2H5OH3O2=2CO23H2O，电池示意图如右所示。下列说法中正确的是()A电池工作时，质子向电池的负极迁移B电池工作时，电子由b极沿导线流向a极Ca极上发生的电极反应是：C2H5OH3H2O12e=2CO212HDb极上发生的电极反应是：4HO24e=2H2O解析：原电池中，阳离子向正极移动，所以质子向电池的正极迁移，故A错误；电池工作时，电子由负极经外电路流向正极，在该电池中由a极沿导线流向b极，故B错误；a极上是乙醇失电子发生氧化反应，乙醇被氧化生成CO2和H，电极反应式为C2H5OH3H2O12e=2CO212H，故C错误；b极氧气得到电子被还原，电极反应式为4HO24e=2H2O，故D正确。答案：D72016年8月，联合国开发计划署在中国首个“氢经济示范城市”江苏如皋落户。用吸附了H2的碳纳米管等材料制作的二次电池的原理如图所示。下列说法正确的是()A电池总反应式为H22NiO(OH)2Ni(OH)2B放电时，甲电极为负极，OH移向乙电极C放电时，乙电极反应为NiO(OH)H2Oe=Ni(OH)2OHD充电时，甲电极与直流电源的正极相连解析：放电时，H2在甲电极放电，负极的电极反应式为H22OH2e=2H2O，正极的电极反应式为2NiO(OH)2H2O2e=2Ni(OH)22OH，则两式相加得总反应式：H22NiO(OH)2Ni(OH)2，故A错误；放电时，该电池为原电池，甲电极为负极，电解质溶液中阴离子向负极移动，所以OH向负极甲电极移动，故B错误；放电时，乙电极为正极，得电子发生还原反应，电极反应式为NiO(OH)H2Oe=Ni(OH)2OH，故C正确；放电时，氢气在甲电极发生氧化反应，甲电极作负极，充电时，甲电极发生还原反应，作阴极，应与电源的负极相连，故D错误。答案：C8用氟硼酸(HBF4，属于强酸)代替硫酸作铅蓄电池的电解质溶液，可使铅蓄电池在低温下工作时的性能更优良，其反应方程式为PbPbO24HBF42Pb(BF4)22H2O， Pb(BF4)2为可溶于水的强电解质，下列说法正确的是()A放电时的负极反应为PbO24H2e=Pb22H2OB充电时，当阳极质量增加23.9 g时，溶液中有0.2 mol电子通过C放电时，正极区pH增大D充电时，Pb电极与电源的正极相连解析：放电时的负极反应为Pb2e=Pb2，A错误；电子不通过溶液，B错误；放电时，正极区发生的反应为PbO24H2e=Pb22H2O，消耗氢离子，pH增大，C正确；充电时，Pb电极与电源的负极相连，D错误。答案：C9一种三室微生物燃料电池可用于污水净化、海水淡化，其工作原理如图所示。以下说法不正确的是()A中间室Cl移向左室BX气体为CO2C处理后的含硝酸根废水pH降低D电路中每通过1 mol电子，产生标准状况下氮气的体积为2.24 L解析：右侧电极产生氮气，说明N元素的化合价从5价降低到0价，发生还原反应，所以是原电池的正极，则左侧为负极，所以氯离子向负极移动，中间室Cl移向左室，A项正确；左侧为负极，发生氧化反应，则有机废水中的C元素的化合价升高，在厌氧菌的作用下转化为二氧化碳气体，B项正确；正极发生的反应是2NO12H10e=N26H2O，所以处理后的废水氢离子浓度减小，则pH升高，C项错误；根据硝酸根离子反应的电极反应式，每通过1 mol电子，则生成0.1 mol氮气，标准状况下的体积是2.24 L，D项正确。答案：C10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，转移电子为0.8 mol解析：电极反应式为：负极：8NH324e24OH=4N224H2O，正极：6NO224e12H2O=3N224OH，因为为碱性介质，所以应选用阴离子交换膜；C项，应生成H2O，错误；D项，根据正极反应式转移电子为240.8 mol。答案：C二、非选择题11某兴趣小组做如下探究实验：(1)图为依据氧化还原反应设计的原电池装置，该反应的离子方程式为_。反应前，两电极质量相等，一段时间后，两电极质量相差12 g，则导线中通过_mol电子。(2)如图，其他条件不变，若将CuCl2溶液换为NH4Cl溶液，石墨电极的反应式为_，这是由于NH4Cl溶液显_(填“酸性”“碱性”或“中性”)，用离子方程式表示溶液显此性的原因：_。(3)如图，其他条件不变，将图中盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n形，则乙装置中石墨(1)为_(填“正”“负”“阴”或“阳”)极，乙装置中与铜线相连的石墨(2)电极上发生反应的反应式为_。(4)将图乙装置中CuCl2溶液改为加入400 mL CuSO4溶液，一段时间后，若电极质量增重1.28 g，则此时溶液的pH为_(不考虑反应中溶液体积的变化)。解析：(1)Fe是活性电极，失电子被氧化生成Fe2，石墨是惰性电极，溶液中Cu2在石墨电极得电子被还原生成Cu，故该原电池的反应为FeCu2=Fe2Cu。工作过程中，Fe作负极，电极反应式为Fe2e=Fe2，铁电极质量减少；石墨作正极，电极反应式为Cu22e=Cu，石墨电极质量增加；设两电极质量相差12 g时电路中转移电子为x mol，则有x mol56 gmol1x mol64 gmol112 g，解得x0.2。(2)NH4Cl溶液中NH发生水解反应：NHH2ONH3H2OH，使溶液呈酸性，故石墨电极(即正极)上发生的反应为2H2e=H2。(3)其他条件不变，若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n形，则甲装置为原电池，Fe作负极，Cu作正极；乙装置为电解池，则石墨(1)为阴极，石墨(2)为阳极，溶液中Cl在阳极放电生成Cl2，电极反应式为2Cl2e=Cl2。(4)若将乙装置中电解质溶液改为加入400 mL CuSO4溶液，则阴极反应式为Cu22e=Cu，当电极质量增重1.28 g(即析出0.02 mol Cu)时，电路中转移0.04 mol电子。电解CuSO4溶液的总反应方程式为2CuSO42H2O2H2SO42CuO2，则转移0.04 mol电子时生成0.02 mol H2SO4，则有c(H)0.1 molL1，pHlg0.11，故此时溶液的pH为1。答案：(1)FeCu2=Fe2Cu0.2(2)2H2e=H2酸性NHH2ONH3H2OH(3)阴2Cl2e=Cl2(4)112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 molL10.2 L0.1 mol，转移的电子为0.1 mol50.5 mol。答案：(1)a还原(2)乙(3)MnO5e8H=Mn24H2O5Fe25e=5Fe3(4)0.513如图所示，是原电池的装置图。请回答：(1)若C为稀H2SO4溶液，电流表指针发生偏转，B电极材料为Fe且做负极，则A电极上发生的电极反应式为_；反应进行一段时间后溶液C的pH将_(填“升高”“降低”或“基本不变”)。(2)若需将反应：Cu2Fe3=Cu22Fe2设计成如上图所示的原电池装置，则A(负极)极材料为_，B(正极)极材料为_，溶液C为_。(3)若C为CuCl2溶液，Zn是_极，Cu极发生_反应，电极反应为_。反应过程溶液中c(Cu2)_(填“变大”“变小”或“不变”)。(4)CO与H2反应还可制备CH3OH，CH3OH可作为燃料使用，用CH3OH和O2组合形成的质子交换膜燃料电池的结构示意图如下：电池总反应为2CH3OH3O2=2CO24H2O，则c电极是_(填“正极”或“负极”)，c电极的反应方程式为_。若线路中转移2 mol电子，则上述CH3OH燃料电池，消耗的O2在标况下的体积为_L。解析：(1)铁作负极，则该原电池反应是铁与稀硫酸置换氢气的反应，所以正极反应是氢离子得电子生成氢气，电极反应式为2H2e=H2；溶液中氢离子放电，导致溶液中氢离子浓度减小，pH升高；(2)Cu2Fe3=Cu22Fe2设计成如题图所示的原电池装置，根据方程式中物质发生的反应类型判断，Cu发生氧化反应，作原电池的负极，所以A材料