2019-2020年高考化學一輪復習 第6章 基礎課時3 原電池原理及應用限時訓練（含解析）.doc

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2019-2020年高考化學一輪復習 第6章 基礎課時3 原電池原理及應用限時訓練（含解析） 1．下列有關電池的說法不正確的是 (　　)。 A．手機上用的鋰離子電池屬于二次電池 B．銅鋅原電池工作時，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能轉(zhuǎn)化為電能 D．鋅錳干電池中，鋅電極是負極 答案　B 2．下列反應沒有涉及原電池的是 (　　)。 A．生鐵投入稀鹽酸中 B．銅片與銀片用導線連接后，同時插入FeCl3溶液中 C．純鋅投入硫酸銅溶液中 D．含銅的鋁片投入濃硫酸中 答案　D 3.選用下列試劑和電極：稀 H2 SO4、Fe2(SO4)3溶液、鐵棒、銅棒、鉑棒，組成如圖所示的原電池裝置(只有兩個電極)，觀察到電流計?的指針均明顯偏轉(zhuǎn)，則其可能的組合共有 (　　)。 A．6種　 B．5種　 C．4種　 D．3種 解析　鐵棒、銅棒作電極，H2SO4、Fe2(SO4)3作電解質(zhì)可組成兩種原電池，鐵棒、鉑棒作電極，H2SO4、Fe2(SO4)3 作電解質(zhì)可組成兩種原電池，鉑棒、銅棒作電極，F(xiàn)e2(SO4)3作電解質(zhì)可組成一種原電池，一共能形成5種原電池，均能夠觀察到電流計指針明顯偏轉(zhuǎn)。 答案　B 4．(xx成都診斷)如圖所示，杠桿AB兩端分別掛有大小相同、質(zhì)量相等的空心銅球和空心鐵球，調(diào)節(jié)杠桿并使其在水中保持平衡，然后小心地向水槽中分別滴入濃CuSO4溶液和濃FeSO4 溶液，一段時間后，下列有關杠桿的偏向判斷正確的是(實驗過程中，不考慮兩球的浮力變化) (　　)。 A．杠桿為導體或絕緣體時，均為A端高B端低 B．杠桿為導體或絕緣體時，均為A端低B端高 C．當杠桿為導體時，A端低B端高 D．當杠桿為導體時，A端高B端低 解析　當杠桿為導體時，構成原電池，F(xiàn)e球作負極，Cu球作正極，電極反應式分別為 負極：Fe－2e－===Fe2＋， 正極：Cu2＋＋2e－===Cu， 銅球質(zhì)量增加，鐵球質(zhì)量減少，杠桿A端低B端高。 答案　C 5.實驗發(fā)現(xiàn)，298 K時，在FeCl3酸性溶液中加少量鋅粒后，F(xiàn)e3＋立即被還原成Fe2＋。某夏令營興趣小組根據(jù)該實驗事實設計了如圖所示原電池裝置。下列有關說法正確的是 (　　)。 A．該原電池的正極反應是Zn－2e－===Zn2＋ B．左燒杯中溶液的血紅色逐漸褪去 C．該電池鉑電極上有氣泡出現(xiàn) D．該電池總反應為3Zn＋2Fe3＋===2Fe＋3Zn2＋ 解析　該電池的總反應為Zn＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Zn2＋，所以左燒杯Pt為正極，電極反應為Fe3＋＋e－===Fe2＋，右燒杯Zn為負極，電極反應為Zn－2e－=== Zn2＋。由于左燒杯中的Fe3＋被還原為Fe2＋，所以左燒杯中溶液的血紅色逐漸褪去。 答案　B 6.燃料電池具有能量轉(zhuǎn)化率高、無污染等特點，如圖為MgNaClO燃料電池的結構示意圖。下列說法正確的是 (　　)。 A．鎂作Y電極 B．電池工作時，Na＋向負極移動 C．廢液的pH大于 NaClO 溶液的pH D．X 電極上發(fā)生的反應為ClO－ ＋ 2H2O － 4e－===ClO ＋ 4H＋ 解析　圖中 OH－向Y電極移動，那么Y為負極，故鎂作Y電極，A正確；電池工作時，Na＋向正極移動，B錯；X電極上發(fā)生的反應為ClO－ ＋ H2O＋2e－===Cl－ ＋ 2OH－，OH－移向負極與Mg2＋反應生成Mg(OH)2沉淀，廢液 NaCl 溶液的pH小于 NaClO 溶液的pH，故C、D錯誤。 答案　A 7．利用人工光合作用合成甲酸的原理為2CO2＋2H2O2HCOOH＋O2，裝置如下圖所示，下列說法不正確的是 (　　)。 A．該裝置將太陽能轉(zhuǎn)化為化學能和電能 B．電極1周圍pH增大 C．電極2上發(fā)生的反應為CO2＋2H＋＋2e－===HCOOH D．H＋由電極1室經(jīng)過質(zhì)子膜流向電極2室 解析　在太陽能作用下CO2和H2O轉(zhuǎn)化為HCOOH和O2，并且有電子流動，太陽能轉(zhuǎn)化為化學能和電能，選項A正確；電極1流出電子，反應式是2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，周圍pH減小，選項B錯誤；根據(jù)總反應方程式推出電極2上發(fā)生的反應為CO2＋2H＋＋2e－===HCOOH，選項C正確；電極1反應產(chǎn)生H＋，電極2反應消耗H＋，故H＋由電極1室經(jīng)過質(zhì)子膜進入電極2室，選項D正確。 答案　B 8．(xx呼和浩特測試)有關電化學知識的描述正確的是 (　　)。 A．理論上說，任何能自發(fā)進行的氧化還原反應都可設計成原電池 B．某原電池反應為Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag，裝置中的鹽橋內(nèi)可以是含瓊脂的KCl飽和溶液 C．因為鐵的活潑性強于銅，所以將鐵、銅用導線連接后放入濃硝酸中組成原電池，必是鐵作負極，銅作正極，其負極反應式為Fe－2e－===Fe2＋ D．由Al、Mg與氫氧化鈉溶液組成的原電池，其負極反應式為Mg－2e－＋ 2OH－===Mg(OH)2 解析　A項，原電池反應是自發(fā)進行的氧化還原反應；B項，因為電解質(zhì)溶液中有Ag＋，鹽橋內(nèi)不能有Cl－，因為二者反應會生成AgCl沉淀；C項，F(xiàn)e、Cu、濃硝酸組成的原電池，由于鐵遇濃硝酸鈍化，則Cu為負極，F(xiàn)e為正極，其負極反應式為Cu－2e－===Cu2＋；D項，由Al、Mg與氫氧化鈉溶液組成的原電池，電池總反應為2Al＋2H2O＋2NaOH===2NaAlO2＋3H2↑，Al作負極，負極反應式為Al－3e－＋4OH－===AlO＋2H2O，D錯。 答案　A 9．下圖Ⅰ、Ⅱ分別是甲、乙兩組同學將反應“AsO＋2I－＋2H＋AsO＋I2＋H2O”設計成的原電池裝置，其中C1、C2均為碳棒。甲組向圖Ⅰ燒杯中逐滴加入適量濃鹽酸；乙組向圖ⅡB燒杯中逐滴加入適量40%NaOH溶液。 下列敘述中正確的是 (　　)。 A．甲組操作時，電流計(A)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn) B．甲組操作時，溶液顏色變淺 C．乙組操作時，C2作正極 D．乙組操作時，C1上發(fā)生的電極反應為I2＋2e－===2I－ 解析　裝置Ⅰ中的反應，AsO＋2I－＋2H＋AsO＋I2＋H2O，當加入適量濃鹽酸時，平衡向右移動，有電子轉(zhuǎn)移，但電子不會沿導線通過，所以甲組操作，電流計(A)指針不會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，但由于I2濃度增大，所以溶液顏色變深。向裝置 Ⅱ 的B燒杯中加入NaOH溶液，發(fā)生反應AsO－2e－＋H2O===AsO＋2H＋，電子由C2棒沿導線到C1棒，發(fā)生反應I2＋2e－===2I－，所以C2為負極，C1為正極。 答案　D 10．(xx北京東城區(qū)期末)用選項中的電極、溶液和如圖所示裝置可組成原電池。下列現(xiàn)象或結論的敘述正確的是 (　　)。 選項 電極a 電極b A溶液 B溶液 現(xiàn)象或結論 A Cu Zn CuSO4 ZnSO4 一段時間后，a增加的質(zhì)量與b減少的質(zhì)量相等 B Cu Zn 稀 H2SO4 ZnSO4 鹽橋中陽離子向b極移動 C Fe C NaCl FeCl3 外電路電子轉(zhuǎn)移方向：b→a D C C FeCl3 KI、淀粉 混合液 若開始時只增大FeCl3溶液濃度，b極附近溶液變藍的速度加快 解析　對于A選項來說，電極b的電極反應為Zn－2e－===Zn2＋，電極a的電極反應為Cu2＋＋2e－===Cu，所以一段時間后，a增加的質(zhì)量小于b減少的質(zhì)量；B項，由于b極上鋅失電子，鹽橋中陰離子向b極移動；C項，F(xiàn)e作負極，C作正極，外電路電子轉(zhuǎn)移方向：a→b。 答案　D 11．(xx安慶一中摸底)依據(jù)氧化還原反應：2Ag＋(aq)＋Cu(s)===Cu2＋(aq)＋2Ag(s)設計的原電池如圖所示。 請回答下列問題： (1)電極X的材料是________；電解質(zhì)溶液Y是___________________ _________________________________________________。 (2)銀電極為電池的________極，發(fā)生的電極反應為__________________。 (3)外電路中的電子流向為__________________________________________。 (4)鹽橋中的Cl－向________極移動。 解析　設計原電池應將氧化還原反應2Ag＋(aq)＋Cu(s)===Cu2＋(aq)＋2Ag(s)拆分為氧化反應和還原反應兩個半反應(電極反應式)；根據(jù)原電池構成的條件確定原電池的正、負極材料和電解質(zhì)溶液，銅作負極，Ag作正極，AgNO3溶液作電解質(zhì)溶液。 答案　(1)銅(或Cu)　AgNO3溶液 (2)正　Ag＋＋e－===Ag (3)從負極(Cu)流向正極(Ag) (4)Cu(或負) 12．(xx石家莊模擬)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)，通過巧妙的構思，設計了比較銅、鋅金屬活動性相對強弱的系列實驗。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)，向燒杯中小心加入稀硫酸，觀察到的現(xiàn)象是 ________________________________________________________________。 甲同學的設計思路是______________________________________________。 (2)乙同學接著甲的實驗，向燒杯中滴加________溶液，進而觀察到的現(xiàn)象是______________________________________________________________。 乙同學作出鋅、銅金屬活動性相對強弱的結論所依據(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，向乙同學實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)控下隨即開始，實驗中有關反應的化學方程式為______________________________________。 實驗中的明顯現(xiàn)象是______________________________________________。 (4)請你再單獨設計一個簡單的實驗(試劑、儀器自選)，探究和證實鋅、銅金屬活動性的相對強弱(簡要說明操作和現(xiàn)象)___________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________。 解析　從該題的實驗目的來看，是要用實驗證明鋅和銅的金屬活動性的相對強弱；從實驗方法來看，有與酸反應產(chǎn)生氣泡的快慢、構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觀察是否產(chǎn)生氣泡或產(chǎn)生氣泡的快慢來比較。乙同學在甲同學的基礎上，加入CuSO4溶液觀察現(xiàn)象。鋅與少量硫酸銅發(fā)生置換反應生成的銅附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上運用電解原理，陰極有紅色的銅析出說明鋅比銅活潑。最后要設計一種方案，可以從氧化還原反應的先后順序去證明金屬的活潑性，即與同種氧化劑接觸時，活潑性強的金屬先與氧化劑反應，活潑性弱的金屬后與氧化劑反應，因此可以將鋅、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，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)CuSO4　2CuSO4 ＋ 2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4 陰極上有紅色的銅析出，陽極附近有氣體產(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(其他合理答案也可) 13．(xx麗水模擬)(1)觀察如圖所示的兩個裝置，圖1裝置中銅電極上產(chǎn)生大量的無色氣泡，圖2裝置中銅電極上無氣體產(chǎn)生，而鉻電極上產(chǎn)生大量的有色氣體。根據(jù)上述現(xiàn)象試推測金屬鉻具有的兩種重要化學性質(zhì)為 ________________________________________________________________。 (2)如圖是甲烷燃料電池原理示意圖，回答下列問題： ①電池的負極是________(填“a”或“b”)電極，該極的電極反應式為________________________________________________________________。 ②電池工作一段時間后電解質(zhì)溶液的pH________(填“增大”、“減小”或“不變”)。 解析　(1)由圖1可知還原性Cr>Cu，但在稀硝酸中卻出現(xiàn)了反常，結合稀硝酸的氧化性，不難推測鉻被稀硝酸鈍化，導致活性降低。(2)①CH4在反應時失去電子，故a電極是電池的負極。由總反應式 CH4＋2OH－＋2O2===CO＋3H2O減去正極反應式O2＋2H2O＋4e－===4OH－可得負極反應式。②由于電池工作過程中會消耗OH－，故一段時間后電解質(zhì)溶液的 pH 會減小。 答案　(1)金屬鉻的活潑性比銅強且能和稀硫酸反應生成 H2　金屬鉻易被稀硝酸鈍化 (2)①a 　　CH4＋10OH－－8e－===CO ＋ 7H2O ②減小 14．(1)第三代混合動力車，可以用電動機、內(nèi)燃機或二者結合推動車輛。汽車上坡或加速時，電動機提供推動力，降低汽油的消耗；在剎車或下坡時，電池處于充電狀態(tài)?；旌蟿恿嚹壳耙话闶褂面嚉潆姵?，該電池中鎳的化合物為正極，儲氫金屬(以M表示)為負極，堿液(主要為KOH)為電解質(zhì)溶液。鎳氫電池充放電原理如圖1所示，其總反應式為H2＋2NiOOH2Ni(OH)2。 圖1 根據(jù)所給信息判斷，混合動力車上坡或加速時，乙電極周圍溶液的pH將________(填“增大”、“減小”或“不變”)，該電極的電極反應式為_______________________________________________________________。 (2)圖2是一種新型燃料電池，以CO為燃料，一定比例的Li2CO3和Na2CO3的熔融混合物為電解質(zhì)，圖3是粗銅精煉的裝置圖，現(xiàn)用燃料電池為電源進行粗銅的精煉實驗。 回答下列問題： ①A極為電源________(填“正”或“負”)極，寫出A極的電極反應式：________________________________________________________________。 ②要用燃料電池為電源進行粗銅的精煉實驗，則B極應該與________極(填“C”或“D”)相連。 ③當消耗標準狀況下2.24 L CO時，C電極的質(zhì)量變化為________。 解析　(1)上坡或加速時，電動機工作，為原電池，乙電極中NiOOH→Ni(OH)2，Ni的化合價降低，乙電極為正極，電極反應式為NiOOH＋e－＋H＋===Ni(OH)2，周圍溶液的pH增大。(2)①在燃料電池中可燃性氣體作負極，即A為負極，根據(jù)所給新型燃料電池的構成原理裝置圖，結合原電池的工作原理，可直接寫出A極的電極反應式：CO－2e－＋CO===2CO2。②根據(jù)電解精煉原理，粗銅應與電源的正極相連，精銅應與電源的負極相連，因B極是正極，所以B極應與D極相連。③標準狀況下2.24 L CO失去0.2 mol e－，根據(jù)得失電子守恒，C極上增加Cu的質(zhì)量為6.4 g。 答案　(1)增大　NiOOH＋e－＋H＋===Ni(OH)2 (2)①負　CO－2e－＋CO===2CO2?、贒 ③增加6.4 g