2019高考化學(xué)總復(fù)習(xí) 第六章 化學(xué)反應(yīng)與能量 課時(shí)作業(yè)18 原電池 化學(xué)電源 新人教版.doc

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課時(shí)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?、垭娏鲝匿\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－===Cu?、迣?shí)驗(yàn)過程中取出鹽橋，原電池仍繼續(xù)工作?、邔\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．①③④ C．②⑤⑦ D．④⑥⑦ 解析：該原電池中，較活潑的金屬鋅作負(fù)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(fù)極鋅流出，經(jīng)導(dǎo)線流向銅電極(電流的方向與之相反)，負(fù)極、正極的反應(yīng)分別為負(fù)極：Zn－2e－===Zn2＋，正極：Cu2＋＋2e－===Cu；鹽橋中的陽(yáng)離子向正極區(qū)硫酸銅溶液中遷移，故①、⑤正確，②、③、④錯(cuò)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(cuò)誤；無論是否為原電池，反應(yīng)實(shí)質(zhì)相同，均為氧化還原反應(yīng)，⑦正確。 答案：A 2．有關(guān)下列四個(gè)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(cuò)誤；Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，H2SO4被消耗，濃度減小，B錯(cuò)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(cuò)誤；負(fù)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：D 3．已知反應(yīng)Cu(s)＋2Ag＋(aq)===Cu2＋(aq)＋2Ag(s)為自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，將其設(shè)計(jì)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0.64 g時(shí)，電解質(zhì)溶液中有0.02 mol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(fù)極，A錯(cuò)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(cuò)誤；外電路中電子由負(fù)極流向正極，即由銅電極流向銀電極，D錯(cuò)誤。 答案：B 4．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(fù)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(yáng)離子均向右側(cè)燒杯移動(dòng) 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(fù)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(fù)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(cuò)，D正確。在原電池的電解質(zhì)溶液中，陽(yáng)離子移向正極，所以C錯(cuò)誤。 答案：D 5．甲醇(CH3OH)是一種有毒物質(zhì)，檢測(cè)甲醇含量的測(cè)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1 mol電子轉(zhuǎn)移時(shí)，正極區(qū)n(H＋)增加1 mol D．將酸性電解質(zhì)溶液改為堿性電解質(zhì)溶液，該測(cè)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(cuò)誤；a電極是負(fù)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1 mol電子轉(zhuǎn)移時(shí)，正極區(qū)n(H＋)減少1 mol，故C錯(cuò)誤；將酸性電解質(zhì)溶液改為堿性電解質(zhì)溶液，該測(cè)試儀還是原電池，同樣可以產(chǎn)生電流，故D錯(cuò)誤。 答案：B 6．乙醇燃料電池中采用磺酸類質(zhì)子溶劑，在200 ℃左右時(shí)供電，電池總反應(yīng)為C2H5OH＋3O2===2CO2＋3H2O，電池示意圖如右所示。下列說法中正確的是(　　) A．電池工作時(shí)，質(zhì)子向電池的負(fù)極遷移 B．電池工作時(shí)，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(yáng)離子向正極移動(dòng)，所以質(zhì)子向電池的正極遷移，故A錯(cuò)誤；電池工作時(shí)，電子由負(fù)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(cuò)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(cuò)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：D 7．2016年8月，聯(lián)合國(guó)開發(fā)計(jì)劃署在中國(guó)首個(gè)“氫經(jīng)濟(jì)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)2Ni(OH)2 B．放電時(shí)，甲電極為負(fù)極，OH－移向乙電極 C．放電時(shí)，乙電極反應(yīng)為NiO(OH)＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－ D．充電時(shí)，甲電極與直流電源的正極相連 解析：放電時(shí)，H2在甲電極放電，負(fù)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)2Ni(OH)2，故A錯(cuò)誤；放電時(shí)，該電池為原電池，甲電極為負(fù)極，電解質(zhì)溶液中陰離子向負(fù)極移動(dòng)，所以O(shè)H－向負(fù)極甲電極移動(dòng)，故B錯(cuò)誤；放電時(shí)，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(shí)，氫氣在甲電極發(fā)生氧化反應(yīng)，甲電極作負(fù)極，充電時(shí)，甲電極發(fā)生還原反應(yīng)，作陰極，應(yīng)與電源的負(fù)極相連，故D錯(cuò)誤。 答案：C 8．用氟硼酸(HBF4，屬于強(qiáng)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(shí)的性能更優(yōu)良，其反應(yīng)方程式為Pb＋PbO2＋4HBF42Pb(BF4)2＋2H2O， Pb(BF4)2為可溶于水的強(qiáng)電解質(zhì)，下列說法正確的是(　　) A．放電時(shí)的負(fù)極反應(yīng)為PbO2＋4H＋＋2e－===Pb2＋＋2H2O B．充電時(shí)，當(dāng)陽(yáng)極質(zhì)量增加23.9 g時(shí)，溶液中有0.2 mol電子通過 C．放電時(shí)，正極區(qū)pH增大 D．充電時(shí)，Pb電極與電源的正極相連 解析：放電時(shí)的負(fù)極反應(yīng)為Pb－2e－===Pb2＋，A錯(cuò)誤；電子不通過溶液，B錯(cuò)誤；放電時(shí)，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(shí)，Pb電極與電源的負(fù)極相連，D錯(cuò)誤。 答案：C 9．一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CO2 C．處理后的含硝酸根廢水pH降低 D．電路中每通過1 mol電子，產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下氮?dú)獾捏w積為2.24 L 解析：右側(cè)電極產(chǎn)生氮?dú)?，說明N元素的化合價(jià)從＋5價(jià)降低到0價(jià)，發(fā)生還原反應(yīng)，所以是原電池的正極，則左側(cè)為負(fù)極，所以氯離子向負(fù)極移動(dòng)，中間室Cl－移向左室，A項(xiàng)正確；左側(cè)為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，則有機(jī)廢水中的C元素的化合價(jià)升高，在厭氧菌的作用下轉(zhuǎn)化為二氧化碳?xì)怏w，B項(xiàng)正確；正極發(fā)生的反應(yīng)是2NO＋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(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)硝酸根離子反應(yīng)的電極反應(yīng)式，每通過1 mol電子，則生成0.1 mol氮?dú)?，?biāo)準(zhǔn)狀況下的體積是2.24 L，D項(xiàng)正確。 答案：C 10．利用反應(yīng)6NO2＋8NH3===7N2＋12H2O構(gòu)成電池的方法，既能實(shí)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(fù)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4.48 L NO2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)被處理時(shí)，轉(zhuǎn)移電子為0.8 mol 解析：電極反應(yīng)式為：負(fù)極：8NH3－24e－＋24OH－===4N2＋24H2O，正極：6NO2＋24e－＋12H2O===3N2＋24OH－，因?yàn)闉閴A性介質(zhì)，所以應(yīng)選用陰離子交換膜；C項(xiàng)，應(yīng)生成H2O，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，根據(jù)正極反應(yīng)式轉(zhuǎn)移電子為24＝0.8 mol。 答案：C 二、非選擇題 11．某興趣小組做如下探究實(shí)驗(yàn)： (1)圖Ⅰ為依據(jù)氧化還原反應(yīng)設(shè)計(jì)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(shí)間后，兩電極質(zhì)量相差12 g，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(fù)”“陰”或“陽(yáng)”)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400 mL CuSO4溶液，一段時(shí)間后，若電極質(zhì)量增重1.28 g，則此時(shí)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(fù)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12 g時(shí)電路中轉(zhuǎn)移電子為x mol，則有x mol56 gmol－1＋x mol64 gmol－1＝12 g，解得x＝0.2。(2)NH4Cl溶液中NH發(fā)生水解反應(yīng)：NH＋H2ONH3H2O＋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(fù)極，Cu作正極；乙裝置為電解池，則石墨(1)為陰極，石墨(2)為陽(yáng)極，溶液中Cl－在陽(yáng)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400 mL CuSO4溶液，則陰極反應(yīng)式為Cu2＋＋2e－===Cu，當(dāng)電極質(zhì)量增重1.28 g(即析出0.02 mol Cu)時(shí)，電路中轉(zhuǎn)移0.04 mol電子。電解CuSO4溶液的總反應(yīng)方程式為2CuSO4＋2H2O2H2SO4＋2Cu＋O2↑，則轉(zhuǎn)移0.04 mol電子時(shí)生成0.02 mol H2SO4，則有c(H＋)＝＝0.1 molL－1，pH＝－lg0.1＝1，故此時(shí)溶液的pH為1。 答案：(1)Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu　0.2 (2)2H＋＋2e－===H2↑　酸性　NH＋H2ONH3H2O＋H＋ (3)陰　2Cl－－2e－===Cl2↑　(4)1 12．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(jì)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1 molL－1，溶液的體積均為200 mL，鹽橋中裝有飽和K2SO4溶液。 回答下列問題： (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(shí)，鹽橋中的SO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)?.5 molL－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(shí)，SO向負(fù)極移動(dòng)，即向乙燒杯移動(dòng)。(3)甲燒杯中的電極反應(yīng)式為MnO＋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1 molL－1變?yōu)?.5 molL－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0.5 molL－10.2 L＝0.1 mol，轉(zhuǎn)移的電子為0.1 mol5＝0.5 mol。 答案：(1)a　還原　(2)乙 (3)MnO＋5e－＋8H＋===Mn2＋＋4H2O 5Fe2＋－5e－===5Fe3＋ (4)0.5 13．如圖所示，是原電池的裝置圖。請(qǐng)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(fù)極，則A電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為__________________；反應(yīng)進(jìn)行一段時(shí)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(jì)成如上圖所示的原電池裝置，則A(負(fù)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組合形成的質(zhì)子交換膜燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖如下： 電池總反應(yīng)為2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O，則c電極是________(填“正極”或“負(fù)極”)，c電極的反應(yīng)方程式為___________________________________________________。 若線路中轉(zhuǎn)移2 mol電子，則上述CH3OH燃料電池，消耗的O2在標(biāo)況下的體積為________L。 解析：(1)鐵作負(fù)極，則該原電池反應(yīng)是鐵與稀硫酸置換氫氣的反應(yīng)，所以正極反應(yīng)是氫離子得電子生成氫氣，電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－===H2↑；溶液中氫離子放電，導(dǎo)致溶液中氫離子濃度減小，pH升高； (2)Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋設(shè)計(jì)成如題圖所示的原電池裝置，根據(jù)方程式中物質(zhì)發(fā)生的反應(yīng)類型判斷，Cu發(fā)生氧化反應(yīng)，作原電池的負(fù)極，所以A材料是Cu，B極材料是比Cu不活潑的導(dǎo)電物質(zhì)如石墨、Ag等即可。溶液C中含有Fe3＋，如FeCl3溶液； (3)Zn比較活潑，在原電池中做負(fù)極，Cu做正極，正極發(fā)生還原反應(yīng)，Cu2＋在正極得到電子變成Cu，電極反應(yīng)為Cu2＋＋2e－===Cu，Cu2＋發(fā)生了反應(yīng)，則c(Cu2＋)變??； (4)根據(jù)圖中的電子流向知c是負(fù)極，是甲醇發(fā)生氧化反應(yīng)：CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋，線路中轉(zhuǎn)移2 mol電子時(shí)消耗氧氣0.5 mol，標(biāo)況下體積為11.2 L。 答案：(1)2H＋＋2e－===H2↑　升高 (2)Cu　石墨　FeCl3溶液 (3)負(fù)極　還原　Cu2＋＋2e－===Cu　變小 (4)負(fù)極　CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋　11.2