【創新方案】高考化學大一輪復習原電池化學電源限時集訓卷[對應學生用書課下限時集訓(十九)]一、選擇題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化為電能D．鋅錳干電池中，鋅電極是負極解析：選B鋰離子電池可以充電后再次使用，屬于二次電池，A正確；銅鋅原電池中銅為正極，故外電路中電流由銅流向鋅，而電子是由鋅流向銅，B錯誤；電池的實質是化學能轉化成電能，C正確；Zn失去電子生成Zn2＋，故作為負極，D正確。2．X、Y、Z都是金屬，把X投入Z的硝酸鹽溶液中，X的表面有Z析出，X與Y組成原電池時，Y為電池的負極，X、Y、Z三種金屬的活潑性順序為()A．X>Y>ZB．X>Z>YC．Y>X>ZD．Y>Z>X解析：選CX投入Z的硝酸鹽溶液中，X的表面有Z析出，說明活潑性X>Z；X與Y組成原電池時，Y為電池的負極，說明Y>X，因此X、Y、Z三種金屬的活潑性順序為Y>X>Z。3．如圖所示是幾種常見的化學電源示意圖，有關說法不正確的是()A．上述電池分別屬于一次電池、二次電池和燃料電池B．干電池在長時間使用后，鋅筒被破壞C．鉛蓄電池工作過程中，每通過2mol電子，負極質量減輕207gD．氫氧燃料電池是一種具有應用前景的綠色電源解析：選C在干電池中，Zn作負極，被氧化，B正確；氫氧燃料電池不需要將還原劑和氧化劑全部儲藏在電池內，且工作的最終產物是水，故氫氧燃料電池是一種具有應用前景的綠色電源，D正確；C項忽略了硫酸鉛在負極上析出，負極質量應該增加而非減小，C錯誤。4．如圖，在盛有稀硫酸的燒杯中放入用導線連接的電極X、Y，外電路中電子流向如圖所示，關于該裝置的下列說法中正確的是()A．外電路的電流方向為X→外電路→YB．若兩電極分別為鐵和碳棒，則X為碳棒，Y為鐵C．X極上發生的是還原反應，Y極上發生的是氧化反應D．若兩電極都是金屬，則它們的活動性順序為X>Y解析：選D外電路電子流向為X→外電路→Y，電流方向與其相反；X極失電子，作負極，發生的是氧化反應，Y極發生的是還原反應；若兩電極分別為鐵和碳棒，則Y為碳棒，X為鐵。5．(·南通一模)如圖是鉛蓄電池充、放電時的工作示意圖，已知放電時電池反應為PbO2＋Pb＋4H＋＋2SOeq\o\al(2－,4)=2PbSO4＋2H2O。下列有關說法正確的是()A．K與N連接時，能量由電能轉化為化學能B．K與N連接時，H＋向負極區遷移C．K與M連接時，所用電源的a極為負極D．K與M連接時，陽極附近的pH逐漸增大解析：選CA項，K與N相接時，是原電池，由化學能轉化為電能，錯誤；B項，由于形成原電池時正極消耗氫離子，所以氫離子向正極移動，錯誤；C項，充電是二氧化鉛原電池的正極連接到電源的正極，所以b是正極，a是負極，正確；D項，a極生成二氧化鉛和氫離子，pH減小，錯誤。6．綜合如圖判斷，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燒杯移動D．放電過程中，裝置Ⅰ左側燒杯和裝置Ⅱ右側燒杯中溶液的pH均增大解析：選D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，Fe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逐漸增大，A、B錯誤，D正確；在原電池的電解質溶液中，陽離子移向正極，C錯誤。7．一種新型環保電池是采用低毒的鋁合金(丟棄的易拉罐)，家庭常用的漂白水，食鹽，氫氧化鈉(化學藥品店常見試劑)等原料制作的。電池的總反應方程式為2Al＋3ClO－＋2OH－=3Cl－＋2AlOeq\o\al(－,2)＋H2O。下列說法不正確的是()A．該電池的優點是電極材料和電解質用完后可以更換B．該電池發生氧化反應的是金屬鋁C．電極的正極反應式為3ClO－＋3H2O＋6e－=3Cl－＋6OH－D．當有0.1molAl完全溶解時，流經電解液的電子個數為1.806×1023解析：選D該電池所用材料都是生活中常見的，電極材料和電解質用完后可以更換，A正確；金屬鋁是原電池的負極，發生氧化反應，B正確；在正極上，發生還原反應，電極反應式為：3ClO－＋3H2O＋6e－=3Cl－＋6OH－，C正確；電子只能流經導線，不能流經電解液，D錯誤。8．甲醇燃料電池是目前開發最成功的燃料電池之一，這種燃料電池由甲醇、空氣(氧氣)、KOH(電解質溶液)構成。電池的總反應式為2CH3OH＋3O2＋4OH－=2COeq\o\al(2－,3)＋6H2O。則下列說法正確的是()A．電池放電時通入空氣的電極為負極B．電池放電時負極的電極反應式為CH3OH－6e－＋H2O=CO2↑＋6H＋C．由于COeq\o\al(2－,3)水解顯堿性，電池放電時，電解質溶液的pH逐漸增大D．電池放電時每消耗1molCH3OH轉移6mol電子解析：選D該燃料電池為原電池，從化合價判斷，氧氣在正極參與反應，A錯誤；甲醇在電池的負極參與反應，電極反應式為CH3OH－6e－＋8OH－=COeq\o\al(2－,3)＋6H2O，B錯誤；從電池的總反應式可知，反應過程中OH－濃度降低，溶液的pH減小，C錯誤；從電極反應來看，每消耗1molCH3OH轉移6mol電子，D正確。9．(·鄭州模擬)CO無色無味有毒，世界各國每年均有不少人因CO中毒而失去生命。一種CO分析儀的工作原理如圖所示，該裝置中電解質為氧化釔－氧化鈉，其中O2－可以在固體介質NASICON中自由移動。下列說法中錯誤的是()A．負極的電極反應式為：CO＋O2－－2e－=CO2B．工作時電極b作正極，O2－由電極a向電極b移動C．工作時電子由電極a通過傳感器流向電極bD．傳感器中通過的電流越大，尾氣中CO的含量越高解析：選B根據題意可知，a電極為負極，電極反應式為：CO＋O2－－2e－=CO2，b電極為正極，電極反應式為：O2＋4e－=O2－，總反應為2CO＋O2=2CO2。工作時電子由電極a通過傳感器流向電極b，O2－由電極b向電極a移動。傳感器中通過的電流越大，說明單位時間內通過的電子越多，尾氣中CO的含量越高。二、非選擇題10．某研究性學習小組根據反應2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4=2MnSO4＋5Fe2(SO4)3＋K2SO4＋8H2O設計如下原電池，其中甲、乙兩燒杯中各物質的物質的量濃度均為1mol/L，溶液的體積均為200mL，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”)，發生________反應。(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式分別為甲________________________________________________________________________，乙________________________________________________________________________。(4)若不考慮溶液的體積變化，MnSO4濃度變為1.5mol/L，則反應中轉移的電子為________mol。解析：(1)根據題目提供的總反應方程式可知，KMnO4作氧化劑，發生還原反應，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式為MnOeq\o\al(－,4)＋5e－＋8H＋=Mn2＋＋4H2O；乙燒杯中的電極反應式為5Fe2＋－5e－=5Fe3＋。(4)溶液中的MnSO4濃度由1mol/L變為1.5mol/L，由于溶液的體積未變，則反應過程中生成的MnSO4的物質的量為0.5mol/L×0.2L＝0.1mol，轉移的電子為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)0.511.最新研究發現，用隔膜電解法處理高濃度乙醛廢水具有工藝流程簡單、電耗較低等優點，其原理是使乙醛分別在陰、陽極發生反應，轉化為乙醇和乙酸，總反應為2CH3CHO＋H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))CH3CH2OH＋CH3COOH實驗室中，以一定濃度的乙醛－Na2SO4溶液為電解質溶液，模擬乙醛廢水的處理過程，其裝置示意圖如圖所示。(1)若以甲烷燃料電池為直流電源，則燃料電池中b極應通入________(填化學式)氣體。(2)電解過程中，兩極除分別生成乙酸和乙醇外，均產生無色氣體。電極反應如下：陽極：①4OH－－4e－=O2↑＋2H2O②________________________________________________________________________陰極：①_________________________________________________________②CH3CHO＋2e－＋2H2O=CH3CH2OH＋2OH－(3)電解過程中，陰極區Na2SO4的物質的量________(填“增大”、“減小”或“不變”)。(4)已知：乙醛、乙醇的沸點分別為20.8℃、78.4℃。從電解后陰極區的溶液中分離出乙醇粗品的方法是________。(5)在實際工藝處理中，陰極區乙醛的去除率可達60%。若在兩極區分別注入1m3解析：(3)電解過程中，Na＋，SOeq\o\al(2－,4)均沒有損耗，所以Na2SO4的物質的量不變。(4)分離兩種沸點相差較大，互溶的液體，用蒸餾的方法。(5)廢水中CH3CHO的質量3g/L×1000L＝3kg由關系CH3CHO～CH3CH2OH60623kg×60%mm＝1.9kg。答案：(1)CH4(2)CH3CHO－2e－＋H2O=CH3COOH＋2H＋4H＋＋4e－=2H2↑或4H2O＋4e－=2H2↑＋4OH－(寫成“2H＋＋2e－=H2↑”也可)(3)不變(4)蒸餾(5)1.912.某實驗小組同學對電化學原理進行了一系列探究活動。(1)如圖為某實驗小組依據氧化還原反應：___________________________________(用離子方程式表示)。設計的原電池裝置，反應前，電極質量相等，一段時間后，兩電極質量相差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原因________________________________，用吸管吸出鐵片附近溶液少許置于試管中，向其中滴加少量新制飽和氯水，寫出發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，繼續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，某同學的假設是：“溶液中的＋3價鐵被氧化為更高的價態。”如果＋3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，在甲裝置銅絲附近滴加酚酞試液，現象是__________，電極反應為____________________；乙裝置中石墨(1)為________極(填“正”、“負”、“陰”或“陽”)，乙裝置中與銅絲相連石墨電極上發生的反應式為_________________________________，產物常用__________________檢驗，反應的離子方程式為。解析：(1)設導線中通過的電子的物質的量為x，則負極減少28g/mol·x，正極增重32g/mol·x,28x＋32x＝12，x＝0.2mol。(2)NH4Cl水解溶液顯酸性，正極上H＋得電子，負極上Fe失電子生成Fe2＋。Cl2將Fe2＋氧化為Fe3＋，Cl2過量時，發生的反應為：2Fe3＋＋3Cl2＋8H2O=2FeOeq\o\al(2－,4)＋6Cl－＋16H＋。(3)將鹽橋改為銅導線和石墨后，甲裝置成為原電池，乙裝置成為電解池。甲中Fe為負極，Cu為正極，正極電極反應式為O2＋2H2O＋4e－=4OH－，滴加酚酞后變紅色。乙中石墨(1)為陰極，與銅導線相連的電極為陽極，電極反應式為2Cl－－2e－=Cl2↑，Cl2可用濕潤的淀粉碘化鉀試紙檢驗。答案：(1)Fe＋Cu2＋=Fe2＋＋Cu0.2(2)2H＋＋2e－=H2↑酸性NHeq\o\al(＋,4)＋H2ONH3·H2O＋H＋2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－2Fe3＋＋3Cl2＋8H2O=2FeOeq\o\al(2－,4)＋6Cl－＋16H＋(3)溶液變紅O2＋2H2O＋4e－=4OH－陰2Cl－－2e－=Cl2↑濕潤的淀粉碘化鉀試紙Cl2＋2I－=2Cl－＋I21．一種新型燃料電池，以鎳板為電極插入KOH溶液中，分別向兩極通入乙烷(C2H6)和氧氣，其中某一電極反應式為C2H6＋18OH－－14e－=2COeq\o\al(2－,3)＋12H2O。有關此電池的推斷不正確的是()A．通入氧氣的電極為正極B．參加反應的O2與C2H6的物質的量之比為7∶2C．放電一段時間后，KOH的物質的量濃度將下降D．放電一段時間后，正極區附近溶液的pH減小解析：選DA項，通入乙烷的一極為負極，通入氧氣的一極為正極，正確；B項，1mol乙烷參與反應時轉移14mol電子，則參與反應的氧氣的量為eq\f(14mol,4)＝eq\f(7,2)mol，正確；C項，根據電極反應式或總反應方程式可知，氫氧化鉀被消耗，正確；D項，放電時正極產生OH－，則pH增大，錯誤。2．如圖所示為某原電池的結構示意圖，下列說法不正確的是(鹽橋中裝滿用飽和KCl溶液和瓊膠做成的凍膠)()A．該原電池的總反應式為2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋B．該電池工作時，Cu2＋在電極上得到電子，發生還原反應C．若用此電池電解飽和氯化鈉溶液制取Cl2，當銅電極的質量減少6.4g時，產生氯氣的體積為2.24L(折算為標準狀況)D．電池工作過程中，電子由銅電極經過電流表流向石墨電極解析：選B由原電池的結構示意圖可知總反應式為2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋。其電極反應式分別為負極(銅電極)：Cu－2e－=Cu2＋(氧化反應)，正極(石墨電極)：2Fe3＋＋2e－=2Fe2＋(還原反應)。電池工作過程中，電子由負極(銅電極)經過電流表流向正極(石墨電極)。根據電子守恒知消耗的銅、生成的氯氣與轉移的電子數之間的關系為Cu～2e－～Cl2，當銅電極的質量減少6.4g時，產生氯氣的體積為2.24L(折算為標準狀況)。3．將兩個鉑電極放置在KOH溶液中，然后分別向兩極通入CH4和O2，即可產生電流，稱為燃料電池，下列敘述正確的是()①通入CH4的電極為正極②正極的電極反應式是O2＋2H2O＋4e－=4OH－③通入CH4的電極反應式是CH4＋2O2＋4e－=CO2＋2H2O④負極的電極反應式是CH4＋10OH－－8e－=COeq\o\al(2－,3)＋7H2O⑤放電時溶液中的陽離子向負極移動⑥放電時溶液中的陰離子向負極移動A．①③⑤B．②④⑥C．④⑤⑥D．①②③解析：選B據題意知，發生的反應為CH4＋2O2=CO2＋2H2O，反應產生的CO2處于KOH溶液中，又會轉化為COeq\o\al(2－,3)，④正確；O2得e－被還原，作正極，①錯誤，②正確；溶液中離子移動情況受溶液(原電池內電路)中電流方向影響，內電路電流方向是由負極流向正極，陽離子的移動方向與電流方向相同，故在溶液(原電池內電路)中陽離子向正極移動，陰離子向負極移動，⑤錯誤，⑥正確。4．如圖所示，電流表G發生偏轉，同時A極逐漸變粗，B極逐漸變細，C為電解質溶液。則A、B、C分別為()A．A是Zn，B是Cu，C是稀H2SO4B．A是Cu，B是Zn，C是稀H2SO4C．A是Fe，B是Ag，C是稀AgNO3溶液D．A是Ag，B是Fe，C是稀AgNO3溶液解析：選D由題意知，A為原電池正極，B為負極，故B金屬性強于A，且電解質溶液中金屬陽離子對應的單質的活潑性弱于B，則符合條件的是D。5．LiFePO4新型鋰離子動力電池以其獨特的優勢成為深圳大運會綠色能源的新寵。已知該電池放電時的電極反應式，正極：FePO4＋Li＋＋e－=LiFePO4，負極：Li－e－=Li＋。下列說法中正確的是()A．充電時電池反應為FePO4＋Li=LiFePO4B．充電時動力電池上標注“＋”的電極應與外接電源的正極相連C．放電時電池內部Li＋向負極移動D．放電時，在正極上是Li＋得到電子被還原解析：選B放電時的總反應式為FePO4＋Li=LiFePO4，充電時總反應式為放電時的逆反應，A錯誤；放電時，Li＋向正極移動，C錯誤；由放電時正極反應式可知Li＋價態不變，D錯誤。6．如圖為某原電池的結構示意圖，下列說法中不正確的是()A．原電池工作時的總反應為Zn＋Cu2＋=Zn2＋＋Cu，該反應一定為放熱反應B．原電池工作時，Zn電極流出電子，發生氧化反應C．原電池工作時，銅電極上發生氧化反應，CuSO4溶液藍色變深D．如果將Cu電極改為Fe電極，Zn電極依然作負極解析：選C由圖可知：原電池總反應為Zn＋Cu2＋=Zn2＋＋Cu，自發進行且放熱的反應才能設計成原電池，A正確，Zn比Cu活潑，故作負極，失電子發生氧化反應，B正確，C錯誤；Fe也不如Zn活潑，故Zn電極依然作負極，D正確。7．研究人員研制出一種鋰水電池，可作為魚雷和潛艇的儲備電源。該電池以金屬鋰和鋼板為電極材料，以LiOH為電解質，使用時加入水