【名師一號】2021高考化學(蘇教版)一輪復習課時訓練：6-2原電池的工作原理

其次單元原電池的工作原理(計時：45分鐘滿分：100分)一、選擇題(本大題共10小題，每小題5分，共50分)1．(2022·茂名市第一中學?？?爭辯小組分別用鋅片、鋁片、銅片和稀硫酸進行原電池的相關(guān)探究，所得部分試驗數(shù)據(jù)如下表，下列說法正確的是()試驗電極甲電極乙ⅠZnCuⅡAlCuA.試驗Ⅰ中，甲電極的反應為2H＋＋2e－=H2↑B．試驗Ⅱ中，H＋向Al定向遷移C．兩組試驗溶液的pH均增大D．試驗Ⅱ中，電子由Cu轉(zhuǎn)移到Al解析A項，試驗Ⅰ中，Zn(甲)作負極，發(fā)生反應：Zn－2e－=Zn2＋，Cu(乙)作正極，發(fā)生反應：2H＋＋2e－=H2↑；B項，試驗Ⅱ中，Al(甲)作負極，Cu作正極，陽離子應由負極移向正極，即由Al極向Cu極遷移；C項，兩組試驗的正極反應都是2H＋＋2e－=H2↑，反應中消耗H＋，溶液的pH均增大；D項，試驗Ⅱ中電子由負極(Al)經(jīng)外電路移向正極(Cu)。答案C2．(2021·江蘇)Mg－H2O2電池可用于驅(qū)動無人駕駛的潛航器。該電池以海水為電解質(zhì)溶液，示意圖如圖。該電池工作時，下列說法正確的是()A．Mg電極是該電池的正極B．H2O2在石墨電極上發(fā)生氧化反應C．石墨電極四周溶液的pH增大D．溶液中Cl－向正極移動解析依據(jù)題意可知電池的總反應為：Mg＋H2O2＋2H＋=Mg2＋＋2H2O。Mg電極是該電池的負極，A項錯誤。H2O2在正極發(fā)生還原反應，B項錯誤。石墨電極的電極反應式為：H2O2＋2H＋＋2e－=2H2O，由于水電離出的H＋不斷被消耗，所以該電極四周溶液的pH增大，C項正確。在原電池中，陰離子向負極移動，D項錯誤。答案C3．(2022·烏魯木齊二診)將反應Cu(s)＋2Ag＋(aq)=Cu2＋(aq)＋2Ag(s)設(shè)計成原電池，某一時刻的電子流向及電流計(G)指針偏轉(zhuǎn)方向如圖所示，下列有關(guān)敘述正確的是()A．KNO3鹽橋中的K＋移向Cu(NO3)2溶液B．Ag作負極，Cu作正極C．工作一段時間后，Cu(NO3)2溶液中c(Cu2＋)增大D．取出鹽橋后，電流計的指針照舊發(fā)生偏轉(zhuǎn)解析此電池Cu作負極，Ag作正極，B項錯；K＋應向正極移動，A項錯；因負極發(fā)生反應Cu－2e－=Cu2＋，工作一段時間后，Cu(NO3)2溶液中c(Cu2＋)增大，C項正確；取出鹽橋，不能形成閉合回路，無電流通過，D項錯。答案C4．(2022·山東省試驗中學調(diào)研)鋰碘電池可用于心臟起搏器的電源。該電池反應為：2Li(s)＋I2(s)=2LiI(s)ΔH<0，已知：4Li(s)＋O2(g)=2Li2O(s)ΔH1＝－324kJ/mol,4LiI(s)＋O2(g)=2Li2O(s)＋2I2(s)ΔH＝－114kJ/mol。下列結(jié)論中，不正確的是()A．該電池反應2Li(s)＋I2(s)=2LiI(s)的ΔH＝－105kJ/molB．電池正極反應為Li－e－=Li＋C．當有14gLi消耗時，電路中轉(zhuǎn)移2mole－D．該電池放電過程中電池的總質(zhì)量保持不變解析Li作負極，所以負極反應為Li－e－=Li＋，B選項錯誤。答案B5．(2021·沈陽模擬)下列關(guān)于如圖所示裝置的敘述中正確的是()A．電流由鐵釘經(jīng)過導線流向石墨棒B．該裝置是一個簡易的電解飽和食鹽水的裝置C．石墨棒上發(fā)生的電極反應為：2H＋＋2e－=H2↑D．石墨棒上發(fā)生的電極反應為：2H2O＋O2＋4e－=4OH－解析題圖裝置是一個原電池裝置，B項錯；鐵釘為負極，電流由石墨棒經(jīng)過導線流向鐵釘，A項錯；中性條件下，鐵發(fā)生吸氧腐蝕，石墨棒上發(fā)生的電極反應為2H2O＋O2＋4e－=4OH－，C項錯，D項正確。答案D6．分析如圖所示的四個原電池裝置，其中結(jié)論正確的是()A．①②中Mg作為負極，③④中Fe作為負極B．②中Mg作為正極，電極反應式為6H2O＋6e－=6OH－＋3H2↑C．③中Fe作為負極，電極反應式為Fe－2e－=Fe2＋D．④中Cu作為正極，電極反應式為2H＋＋2e－=H2↑解析Mg比Al活潑，在①中Mg做負極，但在NaOH溶液中，Mg不反應，而Al可以反應，故②中Al是負極。在濃HNO3中鐵會鈍化，故Cu為負極，F(xiàn)e為正極。在④中由于不斷向Cu極四周通入空氣，而O2比溶液中的H＋得e－力量強，故Fe失去的電子在Cu極被O2得到。電極反應式應為：O2＋2H2O＋4e－=4OH－。答案B7．綜合如圖推斷，下列說法正確的是()A．裝置Ⅰ和裝置Ⅱ中負極反應均是Fe－2e－=Fe2＋B．裝置Ⅰ和裝置Ⅱ中正極反應均是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，電極反應式為Zn－2e－=Zn2＋；Fe作正極，電極反應式為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，電極反應式為Fe－2e－=Fe2＋；Cu作正極，電極反應式為2H＋＋2e－=H2↑。正極由于不斷消耗H＋，所以溶液的pH漸漸增大。據(jù)此可知A、B項皆錯，D項正確。在原電池的電解質(zhì)溶液中，陽離子移向正極，所以C項錯誤。答案D8．(2022·四川)一種基于酸性燃料電池原理設(shè)計的酒精檢測儀，負極上的反應為CH3CH2OH－4e－＋H2O=CH3COOH＋4H＋。下列有關(guān)說法正確的是()A．檢測時，電解質(zhì)溶液中的H＋向負極移動B．若有0.4mol電子轉(zhuǎn)移，則在標準狀況下消耗4.48L氧氣C．電池反應的化學方程式為CH3CH2OH＋O2=CH3COOH＋H2OD．正極上發(fā)生的反應為O2＋4e－＋2H2O=4OH－解析電解質(zhì)溶液中陽離子應向正極移動，A項錯誤；酸性溶液中，正極電極反應式為O2＋4e－＋4H＋=2H2O，D項錯誤；結(jié)合正極反應式，轉(zhuǎn)移0.4mol電子時，消耗O20.1mol，其在標準狀況下的體積為2.24L，B項錯誤；C項符合題目要求，正確。答案C9．(2022·福州一中月考)把握適合的條件，將反應Fe3＋＋AgFe2＋＋Ag＋設(shè)計成如圖所示的原電池(鹽橋裝有瓊脂-硝酸鉀溶液；靈敏電流計的0刻度居中，左右均有刻度)。已知，接通后，觀看到電流計指針向右偏轉(zhuǎn)。下列推斷正確的是()A．在外電路中，電子從石墨電極流向銀電極B．鹽橋中的K＋移向乙燒杯C．一段時間后，電流計指針反向偏轉(zhuǎn)，越過0刻度，向左邊偏轉(zhuǎn)D．電流計指針居中后，往甲燒杯中加入肯定量的鐵粉，電流計指針將向左偏轉(zhuǎn)解析由題給電池反應可知，銀作負極，石墨作正極，在外電路中，電子從銀電極流向石墨電極，A項錯誤；鹽橋中的K＋移向甲燒杯，B項錯誤；一段時間后，電流計指針將居中，C項錯誤。答案D10．(2022·黃山二檢)我國知名企業(yè)比亞迪公司開發(fā)了具有多項專利的鋰鋇氧化物二次電池，其成本較低，對環(huán)境無污染，能量密度遠遠高于其他材料的電池。電池總反應為V2O4＋xLieq\o(,\s\up15(放電),\s\do15(充電))LixV2O4，下列說法正確的是()A．該電池充電時，鋰極與外電源的負極相連B．該電池放電時，Li＋向負極移動C．該電池充電時陰極的反應為LixV2O4－xe－=V2O4＋xLi＋D．若放電時轉(zhuǎn)移0.2mol電子，則消耗鋰1.4xg解析A選項正確，放電時，鋰極是負極，鋰被氧化，充電時，鋰極連接外電源的負極作陰極，使化合態(tài)鋰還原為鋰單質(zhì)；B選項錯誤，放電時，負極是鋰被氧化，Li＋向正極移動；C選項錯誤，充電時陰極發(fā)生的是還原反應；D選項錯誤，放電時轉(zhuǎn)移0.2mol電子，將消耗0.2molLi，即1.4g。答案A二、非選擇題(本大題共4小題，共50分)11．(12分)為節(jié)省藥品和時間，甲、乙、丙三位同學用銅片、鋅片、稀硫酸、CuSO4溶液、直流電源、石墨電極、導線、燒杯、試管等中學化學常見的藥品和儀器(用品)，通過奇妙的構(gòu)思，設(shè)計了比較銅、鋅金屬活動性相對強弱的系列試驗。試填寫下列空白：(1)甲同學分別將一小片銅片、鋅片置于燒杯底部(銅與鋅不接觸)，向燒杯中當心加入稀硫酸，觀看到的現(xiàn)象是________。甲同學的設(shè)計思路是________。(2)乙同學接著甲的試驗，向燒杯中滴加________溶液，進而觀看到的現(xiàn)象是____________________。乙同學作出鋅、銅金屬活動性相對強弱的結(jié)論所依據(jù)的原理是__________________________。(3)丙同學使用直流電源、石墨電極組裝好電解裝置，向乙同學試驗后的溶液中補充了必要的試劑________溶液(作為電解液)。反應在調(diào)控下隨即開頭，試驗中有關(guān)反應的化學方程式為_____________。試驗中的明顯現(xiàn)象是________________。(4)請你再單獨設(shè)計一個簡潔的試驗(試劑、儀器自選)，探究和證明鋅、銅金屬活動性的相對強弱(簡潔說明操作和現(xiàn)象)__________。解析從該題的試驗目的來看，是要用試驗證明鋅和銅的金屬活動性的相對強弱；從試驗方法來看，有與酸反應產(chǎn)生氣泡的快慢，構(gòu)成原電池時負極比正極活潑，置換反應，金屬離子在溶液中電解時的現(xiàn)象等。甲同學用兩種金屬放到酸中是否產(chǎn)生氣泡或產(chǎn)生氣泡的快慢來比較。乙同學在甲的基礎(chǔ)上，加入CuSO4溶液觀看現(xiàn)象，鋅與少量硫酸銅發(fā)生置換反應生成的銅附著在鋅表面形成微型原電池，加快了反應速率，產(chǎn)生氣泡的速率加快，說明鋅比銅活潑。丙同學在乙同學的基礎(chǔ)上運用電解原理，陰極有紅色的銅析出說明鋅比銅活潑。最終要設(shè)計一種方案，可以將鋅、銅分別同時加入到少量淺綠色的氯化亞鐵溶液中，加入鋅的溶液褪色而加入銅的溶液顏色無變化，說明鋅比銅活潑。答案(1)鋅片上有氣泡產(chǎn)生，銅片上無氣泡鋅能置換出酸中的氫，而銅不能(2)CuSO4鋅片上有紅色的銅析出，鋅片上產(chǎn)生氣泡的速率明顯加快活潑金屬可以把不活潑金屬從其鹽溶液中置換出來(或Zn、Cu、稀硫酸組成原電池，Zn為負極)(3)CuSO42CuSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up15(電解))2Cu＋O2↑＋2H2SO4陰極上有紅色銅析出，陽極四周有氣體產(chǎn)生(4)分別取一小片銅片與鋅片置于兩支試管中，向試管中加入少量淺綠色的FeCl2溶液，片刻后，加鋅片的試管中溶液的顏色褪去，溶液近乎無色而加入銅的溶液顏色無變化(其他合理答案也可)12．(12分)(2022·福建質(zhì)檢)過氧化銀(Ag2O2)是銀鋅堿性電池正極的活性物質(zhì)，可由KOH、AgNO3、K2S2O8在溶液中加熱制得。(1)在制備過氧化銀的反應中，還生成了H2O和兩種鹽，完成下列方程式：________KOH＋________AgNO3＋________K2S2O8=________Ag2O2＋________＋________＋2H2O。(2)銀鋅堿性電池(相關(guān)材料為Ag2O2、Zn、KOH)放電時正極上生成銀，該電極反應式為________________，負極上生成K2Zn(OH)4，則該電池工作時的總反應方程式為____________________________。(3)用該電池作電源，在鐵上鍍銅，則鋅電極應與電鍍池中的___________(填電極材料名稱)電極相連接，電鍍池中另一個電極上的電極反應式為____________。解析(1)生成的兩種鹽分別是KNO3、K2SO4。(2)電極上有銀生成，說明反應物是Ag2O2，依電荷守恒原理及介質(zhì)是KOH知，還有OH－生成，電極反應式為Ag2O2＋4e－＋2H2O=2Ag＋4OH－；由負極產(chǎn)物有K2Zn(OH)4知，KOH也參與化學反應：Zn＋Ag2O2＋KOH→K2Zn(OH)4＋Ag，依得失電子守恒和質(zhì)量守恒可得總反應方程式。(3)電鍍時，待鍍金屬鐵作陰極，與原電池的負極(鋅)相連，Cu作陽極失去電子生成Cu2＋。答案(1)42112K2SO42KNO3(2)Ag2O2＋4e－＋2H2O=4OH－＋2Ag2Zn＋Ag2O2＋4KOH＋2H2O=2K2Zn(OH)4＋2Ag(3)鐵Cu－2e－=Cu2＋13．(13分)(1)堿性鋅錳干電池的剖面圖如圖所示，已知電池放電后的產(chǎn)物是Zn(OH)2和MnOOH，則其總反應式為_________________，正極反應式為_____________。電池中的鋅粉能和KOH發(fā)生反應，該反應類似于鋁粉與KOH的反應，其化學方程式是_________________，因此電池長時間不用會發(fā)生體積的膨脹和漏液。(2)用高鐵(Ⅵ)酸鹽設(shè)計的高鐵(Ⅵ)電池是一種新型可充電電池，電解質(zhì)溶液為KOH溶液，放電時的總反應為3Zn＋2K2FeO4＋8H2O=3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH。①寫出正極反應式：_______________________________。②用高鐵(Ⅵ)電池作電源，以Fe作陽極，以Cu作陰極，對足量KOH溶液進行電解，當電池中有0.2molK2FeO4反應時，則在電解池中生成H2________L(標準狀況)。解析(1)依據(jù)圖示可知堿性鋅錳干電池兩極材料分別是Zn和MnO2，放電后的產(chǎn)物為Zn(OH)2和MnOOH，因此易得總反應式和正極反應式。(2)以轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為橋梁建立K2FeO4和H2的物質(zhì)的量的關(guān)系：2K2FeO4～3H2，由此可知生成H20.3mol，在標準狀況下的體積為6.72L。答案(1)Zn＋2MnO2＋2H2O=Zn(OH)2＋2MnOOHMnO2＋e－＋H2O=MnOOH＋OH－Zn＋2KOH=K2ZnO2＋H2↑(2)①FeOeq\o\al(2－,4)＋4H2O＋3e－=Fe(OH)3＋5OH－②6.7214．(13分)某試驗小組同學對電化學原理進行了一系列探究活動。(1)如圖為某試驗小組依據(jù)氧化還原反應：(用離子方程式表示)____________________設(shè)計的原電池裝置，反應前，電極質(zhì)量相等，一段時間后，兩電極質(zhì)量相差12g，導線中通過________mol電子。(2)其他條件不變，若將CuCl2溶液換為NH4Cl溶液，石墨電極反應式為________________，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緣由________________，用吸管吸出鐵片四周溶液少許置于試管中，向其中滴加少量新制飽和氯水，寫動身生反應的離子方程式________，然后滴加幾滴硫氰化鉀溶液，溶液變紅，連續(xù)滴加過量新制飽和氯水，顏色褪去，同學們對此做了多種假設(shè)，某同學的假設(shè)是：“溶液中的＋3價鐵被氧化為更高的價態(tài)?！奔偃纾?價鐵被氧化為FeOeq\o\al(2－,4)，試寫出該反應的離子方程式____________________________。(3)如圖其他條件不變，若將鹽橋換成彎銅導線與石墨相連成n型，如圖所示。一段時間后，在甲裝置銅絲四周滴加酚酞試液，現(xiàn)象是_______，電極