高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第4節(jié) 原電池原理及應(yīng)用測試 大綱人教

第四節(jié)原電池原理及應(yīng)用1．在原電池構(gòu)成的閉合回路中，關(guān)于電子和陰、陽離子運(yùn)動(dòng)方向的描述正確的是()A．電子從原電池的負(fù)極通過導(dǎo)線移動(dòng)向正極B．電子從原電池的正極通過導(dǎo)線移動(dòng)向負(fù)極C．陰離子在電解質(zhì)溶液中向正極移動(dòng)D．陽離子在電解質(zhì)溶液中向正極移動(dòng)解析：根據(jù)同一閉合回路中，同性電荷運(yùn)動(dòng)方向一致，異性電荷運(yùn)動(dòng)方向相反的規(guī)律，在電解質(zhì)溶液中陰離子向負(fù)極移動(dòng)，陽離子向正極移動(dòng)。答案：AD2．(·重慶理綜，12)如圖所示，將緊緊纏繞不同金屬的鐵釘放入培養(yǎng)皿中，再加入含有適量酚酞和NaCl的瓊脂熱溶液，冷卻后形成瓊膠(離子在瓊膠內(nèi)可以移動(dòng))，下列敘述正確的是()A．a(chǎn)中鐵釘附近呈現(xiàn)紅色B．b中鐵釘上發(fā)生還原反應(yīng)C．a(chǎn)中銅絲上發(fā)生氧化反應(yīng)D．b中鋁條附近有氣泡產(chǎn)生解析：依據(jù)原電池原理分析可知：a中鐵釘作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，銅絲作正極發(fā)生O2＋2H2O＋4e－=4OH－的還原反應(yīng)，可知A、C錯(cuò)誤；b中鐵釘作正極，發(fā)生O2＋2H2O＋4e－=4OH－的還原反應(yīng)，而鋁條發(fā)生氧化反應(yīng)不會(huì)冒氣泡，D錯(cuò)誤。答案：B3．(·廣東)下列有關(guān)電池的說法不正確的是()A．手機(jī)上用的鋰離子電池屬于二次電池B．銅鋅原電池工作時(shí)，電子沿外電路從銅電極流向鋅電極C．甲醇燃料電池可把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能D．鋅錳干電池中，鋅電極是負(fù)極解析：本題考查實(shí)用電池的有關(guān)知識(shí)。手機(jī)用電池是可充電電池，A對；銅鋅原電池，Cu為正極，Zn為負(fù)極，外電路中電子由負(fù)極流向正極，B錯(cuò)；燃料電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，C對；鋅錳干電池，Zn為負(fù)極，D對。答案：B4．(·東城期末)摩托羅拉公司研發(fā)了一種由甲醇、氧氣以及強(qiáng)堿作電解質(zhì)溶液的新型手機(jī)電池，容量達(dá)氫鎳電池或鋰電池的十倍，可連續(xù)使用一個(gè)月才充電一次。其電池反應(yīng)為：2CH3OH＋3O2＋4OH－2CO32－＋6H2O，則下列說法不正確的是()A．充電時(shí)，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能B．充電時(shí)，電解質(zhì)溶液的pH逐漸增大C．放電時(shí)，CH3OH參與反應(yīng)的電極為負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng)D．放電時(shí)，負(fù)極的電極反應(yīng)為：CH3OH＋8OH－－6e－=CO32－＋6H2O解析：分析充放電反應(yīng)原理，可知，充電時(shí)，生成強(qiáng)堿，故pH逐漸增大；放電時(shí)，CH3OH被氧化，故參與負(fù)極反應(yīng)，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式見D選項(xiàng)。答案：C5．(·江蘇)以葡萄糖為燃料的微生物燃料電池結(jié)構(gòu)示意圖如下圖所示。關(guān)于該電池的敘述正確的是()A．該電池能夠在高溫下工作B．電池的負(fù)極反應(yīng)為：C6H12O6＋6H2O－24e－=6CO2↑＋24H＋C．放電過程中，H＋從正極區(qū)向負(fù)極區(qū)遷移D．在電池反應(yīng)中，每消耗1mol氧氣，理論上能生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下CO2氣體eq\f(22.4,6)L解析：高溫條件下，微生物失去生理活性，A不正確；B正確；放電過程中，H＋向正極移動(dòng),C不正確；結(jié)合B中負(fù)極反應(yīng)和電子守恒可得電池總反應(yīng)為：C6H12O6＋6O2→6CO2＋6H2O，消耗1mol氧氣，理論上生成CO21mol，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積應(yīng)為22.4L，D不正確。答案：B6．關(guān)于鉛蓄電池的說法正確的是()A．在放電時(shí)，正極發(fā)生的反應(yīng)是Pb(s)＋SO42－(aq)=PbSO4(s)＋2e－B．在放電時(shí)，該電池的負(fù)極材料是鉛板C．在充電時(shí)，電池中硫酸的濃度不斷變小D．在充電時(shí)，陽極發(fā)生的反應(yīng)是PbSO4(s)＋2e－=Pb(s)＋SO42－(aq)解析：A項(xiàng)中電池放電時(shí)正極應(yīng)發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為：PbO2＋4H＋＋SO42－＋2e－=PbSO4＋2H2O；C項(xiàng)中電池充電時(shí)硫酸的濃度應(yīng)不斷增大；D項(xiàng)中電池充電時(shí)陽極應(yīng)發(fā)生氧化反應(yīng)。答案：B7．(·北京理綜，5)據(jù)報(bào)道，我國擁有完全自主產(chǎn)權(quán)的氫氧燃料電池車將在北京奧運(yùn)會(huì)期間為運(yùn)動(dòng)員提供服務(wù)。某種氫氧燃料電池的電解液為KOH溶液，下列有關(guān)該電池的敘述不正確的是()A．正極反應(yīng)式為：O2＋2H2O＋4e－4OH－B．工作一段時(shí)間后，電解液中KOH的物質(zhì)的量不變C．該燃料電池的總反應(yīng)方程式為：2H2＋O22H2OD．用該電池電解CuCl2溶液，產(chǎn)生2.24LCl2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)時(shí),有0.1mol電子轉(zhuǎn)移解析：堿性氫氧燃料電池總反應(yīng)式是2H2＋O2=2H2O，不消耗和生成KOH，O2為正極反應(yīng)物，故A、B、C都正確；由Cl－生成0.1molCl2轉(zhuǎn)移0.2mol電子，D錯(cuò)誤。答案：D8．有關(guān)X、Y、Z、W四種金屬進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：①將X和Y用導(dǎo)線連接，浸入電解質(zhì)溶液中，Y不易腐蝕②將片狀的X、W分別投入等濃度鹽酸中都有氣體產(chǎn)生，W比X反應(yīng)劇烈③用惰性電極電解等物質(zhì)的量濃度的Y和Z的硝酸鹽混合溶液，在陰極上首先析出單質(zhì)Z根據(jù)以上事實(shí)，下列判斷或推測錯(cuò)誤的是()A．Z的陽離子氧化性最強(qiáng)B．W的還原性強(qiáng)于Y的還原性C．Z放入CuSO4溶液中一定有Cu析出D．用X、Z和稀硫酸可構(gòu)成原電池，且X做負(fù)極解析：由①得X>Y，②得W>X，③得Y>Z，則活潑性順序?yàn)閃>X>Y>Z。答案：C9．右圖裝置中，U形管內(nèi)為紅墨水，a、b試管內(nèi)分別盛有食鹽水和氯化銨溶液，各加入生鐵塊，放置一段時(shí)間。下列有關(guān)描述錯(cuò)誤的是()A．生鐵塊中的碳是原電池的正極B．紅墨水柱兩邊的液面變?yōu)樽蟮陀腋逤．兩試管中相同的電極反應(yīng)式是：Fe－2e－→Fe2＋D．a(chǎn)試管中發(fā)生了吸氧腐蝕，b試管中發(fā)生了析氫腐蝕解析：a中發(fā)生吸氧腐蝕，氣體壓強(qiáng)減小，b中發(fā)生析氫腐蝕，氣體壓強(qiáng)增大，所以紅墨水柱兩邊的液面變?yōu)樽蟾哂业?，故B項(xiàng)錯(cuò)。答案：B10．有關(guān)右圖裝置中的敘述正確的是()A．這是電解NaOH溶液的裝置B．溶液中發(fā)生了變化：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O4Fe(OH)3C．Fe為正極，電極反應(yīng)為：Fe－2e－＋2OH－Fe(OH)2D．NaOH溶液的堿性逐漸減弱解析：這是一個(gè)原電池裝置，也是一個(gè)吸氧腐蝕裝置。電極反應(yīng)的書寫應(yīng)與電解質(zhì)溶液的性質(zhì)相聯(lián)系。電解質(zhì)pH的變化應(yīng)與電極反應(yīng)相聯(lián)系。答案：B11．由A、B、C、D四種金屬按下表中裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。裝置現(xiàn)象二價(jià)金屬A不斷溶解C的質(zhì)量增加A上有氣體產(chǎn)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象回答下列問題：(1)裝置甲中負(fù)極的電極反應(yīng)式是_________________________________________。(2)裝置乙中正極的電極反應(yīng)式是_________________________________________。(3)裝置丙中溶液的pH________(填“變大”、“變小”或“不變”)。(4)四種金屬活潑性由強(qiáng)到弱的順序是_____________________________________。解析：甲、乙、丙均為原電池裝置。依據(jù)原電池原理，甲中A不斷溶解，則A為負(fù)極、B為正極，活潑性A>B；乙中C極增重，即析出Cu，則B為負(fù)極，活潑性B>C；丙中A上有氣體即H2產(chǎn)生，則A為正極，活潑性D>A，隨著H＋的消耗，pH變大。答案：(1)A－2e－A2＋(2)Cu2＋＋2e－Cu(3)變大(4)D>A>B>C12．有人設(shè)計(jì)以Pt和Zn為電極材料，埋入人體內(nèi)作為某種心臟病人的心臟起搏器的能源，它依靠人體內(nèi)體液中含有一定濃度的溶解氧、H＋和Zn2＋進(jìn)行工作，試分析其工作原理，并寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式。解析：根據(jù)構(gòu)成原電池的三個(gè)條件分析：Zn是較活潑金屬，與Pt組成了原電池的電極。體液中O2在Pt電極上發(fā)生反應(yīng)；依靠體液作電解質(zhì)溶液。答案：(1)相互連接的Pt和Zn作原電池的電極。(2)溶有O2、H＋和Zn2＋的人體體液作為電解質(zhì)溶液。因Zn活潑性大于Pt，故Zn是原電池的負(fù)極：Zn－2e－Zn2＋；Pt作為原電池的正極,由于人體體液不可能呈強(qiáng)酸性，故正極反應(yīng)類似吸氧腐蝕：O2＋2H2O＋4e－=4OH－，總反應(yīng)化學(xué)方程式是：2Zn＋O4e－2＋2H2O2Zn(OH)213．新型高能鈉硫電池以熔融的鈉、硫?yàn)殡姌O，以導(dǎo)電的陶瓷為固體電解質(zhì)。該電池放電時(shí)為原電池，充電時(shí)為電解池，反應(yīng)原理為：2Na＋xSeq\o(,\s\up7(放電),\s\do5(充電))Na2Sx。(1)放電時(shí)Na發(fā)生________反應(yīng)，S作________極。(2)充電時(shí)Na所在電極與直流電源的________極相連。(3)放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為___________________________________________________；充電時(shí)陽極反應(yīng)為______________________________________________________。(4)用此電池作電源電解飽和NaCl溶液，當(dāng)陽極產(chǎn)生33.6L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體時(shí)，消耗金屬Na的質(zhì)量為________。解析：該題考查化學(xué)“兩池”(原電池、電解池)的原理及應(yīng)用，以新的科技成果即新型高能鈉硫電池為背景，要求考生學(xué)會(huì)應(yīng)用原電池的原理解釋新問題、新現(xiàn)象。主要考查對知識(shí)的應(yīng)用能力、計(jì)算能力、推理能力等。解答本題要仔細(xì)審題，尋找突破口——“電池放電時(shí)為原電池”，根據(jù)原電池的知識(shí)，失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)的電極是負(fù)極；得電子，發(fā)生還原反應(yīng)的電極是正極。(1)Na作負(fù)極，S作正極。負(fù)極反應(yīng)為Na－e－=Na＋；(2)“充電時(shí)為電解池”，根據(jù)電解的知識(shí)，陽極失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)；陰極得電子，發(fā)生還原反應(yīng)。因此Na所在的電極是陰極，與直流電源的負(fù)極相連，S所在的電極是陽極，與直流電源的正極相連，陽極反應(yīng)式為Sx2－－2e－=xS。(4)電解飽和NaCl溶液陽極產(chǎn)生的氣體是Cl2，由2Cl－－2e－=Cl2，又2Na－2e－=2Na＋，可列式求得Na的質(zhì)量為69克。答案：(1)氧化正(2)負(fù)(3)Na－e－Na＋Sx2－－2e－xS(4)69g14．(·江蘇如皋高三期末)金屬鎂在目前的汽車、航天、航空、機(jī)械制造、軍事等產(chǎn)業(yè)中得到迅猛發(fā)展。(1)目前市場上某些品牌筆記本電腦(如神舟電腦、IBM電腦等)的外殼一改以往的有機(jī)合成材料，而使用鎂鋁合金、鈦鋁合金等材料。鎂鋁合金材料在電腦上代替有機(jī)合成材料的目的是________。(多選)A．降低成本B．增強(qiáng)美觀C．利于散熱D．增加強(qiáng)度E．增加運(yùn)算速度(2)某學(xué)校研究性學(xué)習(xí)小組欲以鎂條、鋁片為電極，以稀NaOH溶液為電解質(zhì)溶液設(shè)計(jì)原電池。①給你一只安培表，請你畫出該原電池的示意圖，并標(biāo)出正負(fù)極。②一段時(shí)間后，鋁片發(fā)生的電極反應(yīng)式是___________________________________；鎂條表面只有極少量的氣泡產(chǎn)生，其原因是：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，則鎂電極產(chǎn)生的主要反應(yīng)的電極反應(yīng)式為______________。解析：(1)鋁合金材料比有機(jī)合成材料在價(jià)格上要高，所以A錯(cuò)；實(shí)際上鋁合金材料在電腦外殼上的使用是從“增加強(qiáng)度”和“增強(qiáng)美觀”的角度考慮的，當(dāng)然鋁合金作為電腦的外殼材料散熱效果要比有機(jī)合成材料好的多；鋁合金材料的應(yīng)用與電腦的運(yùn)算速度沒有關(guān)系。(2)鋁能夠與NaOH溶液反應(yīng)，所以作為原電池的負(fù)極，而鎂則作為正極。答案：(1)BCD(2)①如圖所示②Al+4OH-AlO2-+2H2O+3e-O2+2H2O+4e-4OH-15．(重慶高考)鉛蓄電池是典型的可充型電池，它的正負(fù)極格板是惰性材料，電池總反應(yīng)式為：Pb＋PbO2＋4H＋＋2SO42－eq\o(,\s\up7(放電),\s\do5(充電))2PbSO4＋2H2O請回答下列問題(不考慮氫、氧的氧化還原)：(1)放電時(shí)：正極的電極反應(yīng)式是____________________________；電解液中H2SO4的濃度將變________；當(dāng)外電路通過1mol電子時(shí)，理論上負(fù)極板