2019人教版高三化學(xué)總復(fù)習(xí)練習(xí)：第六章-化學(xué)反應(yīng)與能量-課時作業(yè)18課時作業(yè)18-原電池-化學(xué)電源

課時作業(yè)18原電池化學(xué)電源一、選擇題1.右圖為一原電池裝置，下列敘述中正確的是()①銅離子在銅片表面被還原②鹽橋中的K＋移向ZnSO4溶液③電流從鋅片經(jīng)導(dǎo)線流向銅片④銅是正極，銅片上有氣泡產(chǎn)生⑤正極反應(yīng)為Cu2＋＋2e－=Cu⑥實驗過程中取出鹽橋，原電池仍繼續(xù)工作⑦將鋅片浸入CuSO4溶液中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)與該原電池反應(yīng)相同A．①⑤⑦ B．①③④C．②⑤⑦ D．④⑥⑦解析：該原電池中，較活潑的金屬鋅作負極，發(fā)生氧化反應(yīng)，較不活潑的銅作正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電子由負極鋅流出，經(jīng)導(dǎo)線流向銅電極(電流的方向與之相反)，負極、正極的反應(yīng)分別為負極：Zn－2e－=Zn2＋，正極：Cu2＋＋2e－=Cu；鹽橋中的陽離子向正極區(qū)硫酸銅溶液中遷移，故①、⑤正確，②、③、④錯誤；取出鹽橋后不能構(gòu)成閉合回路，原電池不能繼續(xù)工作，⑥錯誤；無論是否為原電池，反應(yīng)實質(zhì)相同，均為氧化還原反應(yīng)，⑦正確。答案：A2．有關(guān)下列四個常用電化學(xué)裝置的敘述中，正確的是()A.圖Ⅰ所示電池中，MnO2的作用是催化劑B．圖Ⅱ所示電池放電過程中，硫酸濃度不斷增大C．圖Ⅲ所示裝置工作過程中，電解質(zhì)溶液中Cu2＋濃度始終不變D．圖Ⅳ所示電池中，Ag2O是氧化劑，電池工作過程中被還原為Ag解析：MnO2的作用是氧化劑，A錯誤；Pb＋PbO2＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2O，H2SO4被消耗，濃度減小，B錯誤；粗銅含雜質(zhì)，溶解的銅的量小于析出的銅，Cu2＋濃度減小，C錯誤；負極Zn→Zn2＋發(fā)生氧化反應(yīng)，是還原劑；正極Ag2O→Ag發(fā)生還原反應(yīng)，Ag2O是氧化劑，D正確。答案：D3．已知反應(yīng)Cu(s)＋2Ag＋(aq)=Cu2＋(aq)＋2Ag(s)為自發(fā)進行的氧化還原反應(yīng)，將其設(shè)計成如圖所示的原電池。下列說法中正確的是()A．銅電極是正極，其電極反應(yīng)為Cu－2e－=Cu2＋B．銀電極上發(fā)生還原反應(yīng)，電極質(zhì)量增加C．當(dāng)銅電極質(zhì)量減少0.64g時，電解質(zhì)溶液中有0.02mol電子通過D．外電路中電子由銀電極流向銅電極解析：在該原電池中，Cu電極為負極，A錯誤；銀電極為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為Ag＋＋e－=Ag，電極質(zhì)量增加，B正確；電解質(zhì)溶液中沒有電子通過，C錯誤；外電路中電子由負極流向正極，即由銅電極流向銀電極，D錯誤。答案：B4．根據(jù)下圖判斷，下列說法正確的是()A．裝置Ⅰ和裝置Ⅱ中負極反應(yīng)均是Fe－2e－=Fe2＋B．裝置Ⅰ和裝置Ⅱ中正極反應(yīng)均是O2＋2H2O＋4e－=4OH－C．裝置Ⅰ和裝置Ⅱ中鹽橋中的陽離子均向右側(cè)燒杯移動D．放電過程中，裝置Ⅰ左側(cè)燒杯和裝置Ⅱ右側(cè)燒杯中溶液的pH均增大解析：裝置Ⅰ中，由于Zn比Fe活潑，所以Zn作原電池的負極，電極反應(yīng)式為Zn－2e－=Zn2＋；Fe作正極，電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－=4OH－，由于正極有OH－生成，因此溶液的pH增大。裝置Ⅱ中，F(xiàn)e作負極，電極反應(yīng)式為Fe－2e－=Fe2＋；Cu作正極，電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－=H2↑，正極由于不斷消耗H＋，所以溶液的pH逐漸增大，據(jù)此可知A、B皆錯，D正確。在原電池的電解質(zhì)溶液中，陽離子移向正極，所以C錯誤。答案：D5．甲醇(CH3OH)是一種有毒物質(zhì)，檢測甲醇含量的測試儀工作原理示意圖如右。下列說法正確的是()A．該裝置將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能B．a(chǎn)電極發(fā)生的電極反應(yīng)為CH3OH－6e－＋H2O=CO2↑＋6H＋C．當(dāng)電路中有1mol電子轉(zhuǎn)移時，正極區(qū)n(H＋)增加1molD．將酸性電解質(zhì)溶液改為堿性電解質(zhì)溶液，該測試儀不可能產(chǎn)生電流解析：該裝置為原電池，是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，故A錯誤；a電極是負極，發(fā)生的電極反應(yīng)為CH3OH＋H2O－6e－=CO2↑＋6H＋，故B正確；正極的電極反應(yīng)是O2＋4H＋＋4e－=2H2O，當(dāng)電路中有1mol電子轉(zhuǎn)移時，正極區(qū)n(H＋)減少1mol，故C錯誤；將酸性電解質(zhì)溶液改為堿性電解質(zhì)溶液，該測試儀還是原電池，同樣可以產(chǎn)生電流，故D錯誤。答案：B6．乙醇燃料電池中采用磺酸類質(zhì)子溶劑，在200℃左右時供電，電池總反應(yīng)為C2H5OH＋3O2=2CO2＋3H2A．電池工作時，質(zhì)子向電池的負極遷移B．電池工作時，電子由b極沿導(dǎo)線流向a極C．a(chǎn)極上發(fā)生的電極反應(yīng)是：C2H5OH＋3H2O＋12e－=2CO2＋12H＋D．b極上發(fā)生的電極反應(yīng)是：4H＋＋O2＋4e－=2H2O解析：原電池中，陽離子向正極移動，所以質(zhì)子向電池的正極遷移，故A錯誤；電池工作時，電子由負極經(jīng)外電路流向正極，在該電池中由a極沿導(dǎo)線流向b極，故B錯誤；a極上是乙醇失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，乙醇被氧化生成CO2和H＋，電極反應(yīng)式為C2H5OH＋3H2O－12e－=2CO2＋12H＋，故C錯誤；b極氧氣得到電子被還原，電極反應(yīng)式為4H＋＋O2＋4e－=2H2O，故D正確。答案：D7．2016年8月，聯(lián)合國開發(fā)計劃署在中國首個“氫經(jīng)濟示范城市”江蘇如皋落戶。用吸附了H2的碳納米管等材料制作的二次電池的原理如圖所示。下列說法正確的是()A．電池總反應(yīng)式為H2＋2NiO(OH)eq\o(,\s\up17(充電),\s\do15(放電))2Ni(OH)2B．放電時，甲電極為負極，OH－移向乙電極C．放電時，乙電極反應(yīng)為NiO(OH)＋H2O＋e－=Ni(OH)2＋OH－D．充電時，甲電極與直流電源的正極相連解析：放電時，H2在甲電極放電，負極的電極反應(yīng)式為H2＋2OH－－2e－=2H2O，正極的電極反應(yīng)式為2NiO(OH)＋2H2O＋2e－=2Ni(OH)2＋2OH－，則兩式相加得總反應(yīng)式：H2＋2NiO(OH)eq\o(,\s\up17(放電),\s\do15(充電))2Ni(OH)2，故A錯誤；放電時，該電池為原電池，甲電極為負極，電解質(zhì)溶液中陰離子向負極移動，所以O(shè)H－向負極甲電極移動，故B錯誤；放電時，乙電極為正極，得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為NiO(OH)＋H2O＋e－=Ni(OH)2＋OH－，故C正確；放電時，氫氣在甲電極發(fā)生氧化反應(yīng)，甲電極作負極，充電時，甲電極發(fā)生還原反應(yīng)，作陰極，應(yīng)與電源的負極相連，故D錯誤。答案：C8．用氟硼酸(HBF4，屬于強酸)代替硫酸作鉛蓄電池的電解質(zhì)溶液，可使鉛蓄電池在低溫下工作時的性能更優(yōu)良，其反應(yīng)方程式為Pb＋PbO2＋4HBF4eq\o(,\s\up17(放電),\s\do15(充電))2Pb(BF4)2＋2H2O，Pb(BF4)2為可溶于水的強電解質(zhì)，下列說法正確的是()A．放電時的負極反應(yīng)為PbO2＋4H＋＋2e－=Pb2＋＋2H2OB．充電時，當(dāng)陽極質(zhì)量增加23.9g時，溶液中有0.2mol電子通過C．放電時，正極區(qū)pH增大D．充電時，Pb電極與電源的正極相連解析：放電時的負極反應(yīng)為Pb－2e－=Pb2＋，A錯誤；電子不通過溶液，B錯誤；放電時，正極區(qū)發(fā)生的反應(yīng)為PbO2＋4H＋＋2e－=Pb2＋＋2H2O，消耗氫離子，pH增大，C正確；充電時，Pb電極與電源的負極相連，D錯誤。答案：C9．一種三室微生物燃料電池可用于污水凈化、海水淡化，其工作原理如圖所示。以下說法不正確的是()A．中間室Cl－移向左室B．X氣體為CO2C．處理后的含硝酸根廢水pH降低D．電路中每通過1mol電子，產(chǎn)生標準狀況下氮氣的體積為2.24L解析：右側(cè)電極產(chǎn)生氮氣，說明N元素的化合價從＋5價降低到0價，發(fā)生還原反應(yīng)，所以是原電池的正極，則左側(cè)為負極，所以氯離子向負極移動，中間室Cl－移向左室，A項正確；左側(cè)為負極，發(fā)生氧化反應(yīng)，則有機廢水中的C元素的化合價升高，在厭氧菌的作用下轉(zhuǎn)化為二氧化碳氣體，B項正確；正極發(fā)生的反應(yīng)是2NOeq\o\al(－,3)＋12H＋＋10e－=N2↑＋6H2O，所以處理后的廢水氫離子濃度減小，則pH升高，C項錯誤；根據(jù)硝酸根離子反應(yīng)的電極反應(yīng)式，每通過1mol電子，則生成0.1mol氮氣，標準狀況下的體積是2.24L，D項正確。答案：C10．利用反應(yīng)6NO2＋8NH3=7N2＋12H2O構(gòu)成電池的方法，既能實現(xiàn)有效消除氮氧化物的排放，減輕環(huán)境污染，又能充分利用化學(xué)能，裝置如圖所示，下列說法不正確的是()A．電流從右側(cè)電極經(jīng)過負載后流向左側(cè)電極B．為使電池持續(xù)放電，離子交換膜需選用陰離子交換膜C．電極A極反應(yīng)式為2NH3－6e－=N2＋6H＋D．當(dāng)有4.48LNO2(標準狀況)被處理時，轉(zhuǎn)移電子為0.8mol解析：電極反應(yīng)式為：負極：8NH3－24e－＋24OH－=4N2＋24H2O，正極：6NO2＋24e－＋12H2O=3N2＋24OH－，因為為堿性介質(zhì)，所以應(yīng)選用陰離子交換膜；C項，應(yīng)生成H2O，錯誤；D項，根據(jù)正極反應(yīng)式轉(zhuǎn)移電子為eq\f(0.2,6)×24＝0.8mol。答案：C二、非選擇題11．某興趣小組做如下探究實驗：(1)圖Ⅰ為依據(jù)氧化還原反應(yīng)設(shè)計的原電池裝置，該反應(yīng)的離子方程式為____________________。反應(yīng)前，兩電極質(zhì)量相等，一段時間后，兩電極質(zhì)量相差12g，則導(dǎo)線中通過________mol電子。(2)如圖Ⅰ，其他條件不變，若將CuCl2溶液換為NH4Cl溶液，石墨電極的反應(yīng)式為____________________，這是由于NH4Cl溶液顯________(填“酸性”“堿性”或“中性”)，用離子方程式表示溶液顯此性的原因：________________________。(3)如圖Ⅱ，其他條件不變，將圖Ⅰ中鹽橋換成彎銅導(dǎo)線與石墨相連成n形，則乙裝置中石墨(1)為________(填“正”“負”“陰”或“陽”)極，乙裝置中與銅線相連的石墨(2)電極上發(fā)生反應(yīng)的反應(yīng)式為________________________________________。(4)將圖Ⅱ乙裝置中CuCl2溶液改為加入400mLCuSO4溶液，一段時間后，若電極質(zhì)量增重1.28g，則此時溶液的pH為________(不考慮反應(yīng)中溶液體積的變化)。解析：(1)Fe是活性電極，失電子被氧化生成Fe2＋，石墨是惰性電極，溶液中Cu2＋在石墨電極得電子被還原生成Cu，故該原電池的反應(yīng)為Fe＋Cu2＋=Fe2＋＋Cu。工作過程中，F(xiàn)e作負極，電極反應(yīng)式為Fe－2e－=Fe2＋，鐵電極質(zhì)量減少；石墨作正極，電極反應(yīng)式為Cu2＋＋2e－=Cu，石墨電極質(zhì)量增加；設(shè)兩電極質(zhì)量相差12g時電路中轉(zhuǎn)移電子為xmol，則有xmol×eq\f(1,2)×56g·mol－1＋xmol×eq\f(1,2)×64g·mol－1＝12g，解得x＝0.2。(2)NH4Cl溶液中NHeq\o\al(＋,4)發(fā)生水解反應(yīng)：NHeq\o\al(＋,4)＋H2ONH3·H2O＋H＋，使溶液呈酸性，故石墨電極(即正極)上發(fā)生的反應(yīng)為2H＋＋2e－=H2↑。(3)其他條件不變，若將鹽橋換成彎銅導(dǎo)線與石墨相連成n形，則甲裝置為原電池，F(xiàn)e作負極，Cu作正極；乙裝置為電解池，則石墨(1)為陰極，石墨(2)為陽極，溶液中Cl－在陽極放電生成Cl2，電極反應(yīng)式為2Cl－－2e－=Cl2↑。(4)若將乙裝置中電解質(zhì)溶液改為加入400mLCuSO4溶液，則陰極反應(yīng)式為Cu2＋＋2e－=Cu，當(dāng)電極質(zhì)量增重1.28g(即析出0.02molCu)時，電路中轉(zhuǎn)移0.04mol電子。電解CuSO4溶液的總反應(yīng)方程式為2CuSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up17(通電))2H2SO4＋2Cu＋O2↑，則轉(zhuǎn)移0.04mol電子時生成0.02molH2SO4，則有c(H＋)＝eq\f(0.02mol×2,0.4L)＝0.1mol·L－1，pH＝－lg0.1＝1，故此時溶液的pH為1。答案：(1)Fe＋Cu2＋=Fe2＋＋Cu0.2(2)2H＋＋2e－=H2↑酸性NHeq\o\al(＋,4)＋H2ONH3·H2O＋H＋(3)陰2Cl－－2e－=Cl2↑(4)112．某研究性學(xué)習(xí)小組根據(jù)反應(yīng)2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4=2MnSO4＋5Fe2(SO4)3＋K2SO4＋8H2O設(shè)計如下原電池，其中甲、乙兩燒杯中各物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度均為1mol·L－1，溶液的體積均為200mL，鹽橋中裝有飽和K2SO4溶液?；卮鹣铝袉栴}：(1)此原電池的正極是石墨__________(填“a”或“b”)，發(fā)生________反應(yīng)。(2)電池工作時，鹽橋中的SOeq\o\al(2－,4)移向________(填“甲”或“乙”)燒杯。(3)兩燒杯中的電極反應(yīng)式分別為甲________________；乙______________。(4)若不考慮溶液的體積變化，MnSO4濃度變?yōu)?.5mol·L－1，則反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子為________mol。解析：(1)根據(jù)題目提供的總反應(yīng)方程式可知，KMnO4作氧化劑，發(fā)生還原反應(yīng)，故石墨a是正極。(2)電池工作時，SOeq\o\al(2－,4)向負極移動，即向乙燒杯移動。(3)甲燒杯中的電極反應(yīng)式為MnOeq\o\al(－,4)＋5e－＋8H＋=Mn2＋＋4H2O；乙燒杯中的電極反應(yīng)式為5Fe2＋－5e－=5Fe3＋。(4)溶液中的MnSO4濃度由1mol·L－1變?yōu)?.5mol·L－1，由于溶液的體積未變，則反應(yīng)過程中生成的MnSO4的物質(zhì)的量為0.5mol·L－1×0.2L＝0.1mol，轉(zhuǎn)移的電子為0.1mol×5＝0.5mol。答案：(1)a還原(2)乙(3)MnOeq\o\al(－,4)＋5e－＋8H＋=Mn2＋＋4H2O5Fe2＋－5e－=5Fe3＋(4)0.513．如圖所示，是原電池的裝置圖。請回答：(1)若C為稀H2SO4溶液，電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，B電極材料為Fe且做負極，則A電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為__________________；反應(yīng)進行一段時間后溶液C的pH將________(填“升高”“降低”或“基本不變”)。(2)若需將反應(yīng)：Cu＋2Fe3＋=Cu2＋＋2Fe2＋設(shè)計成如上圖所示的原電池裝置，則A(負極)極材料為________，B(正極)極材料為________，溶液C為________。(3)若C為CuCl2溶液，Zn是________極，Cu極發(fā)生________反應(yīng)，電極反應(yīng)為__________________________。反應(yīng)過程溶液中c(Cu2＋)________(填“變大”“變小”或“不變”)。(4)CO與H2反應(yīng)還可制備CH3OH，CH3OH可作為燃料使用，用CH3OH和O2組合形