2021届高考化学(广东专用)一轮总复习限时训练：第六章-课时3-原电池-化学电源.docx

课时3　原电池　化学电源

(时间：45分钟　分值：100分)
一、选择题(本题共9个小题，每题4分，共36分，每个小题只有一个选项符合题意。)
1．下列有关电池的说法不正确的是
(　　)。
A．手机上用的锂离子电池属于二次电池
B．铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极
C．甲醇燃料电池可把化学能转化为电能
D．锌锰干电池中，锌电极是负极
解析　锂离子电池可以充电再次使用，属于二次电池，A项正确；铜锌原电池中铜为正极，故电流从铜流向锌，而电子是沿外电路由锌流向铜，B项错；电池的实质即是将化学能转化成电能，C正确；Zn失去电子生成Zn2＋，故作为负极，D项正确。
答案　B
2．(2021·广东揭阳质检，10)把握适当的条件，将反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2设计成如图所示的原电池。下列推断不正确的是

(　　)。
A．反应开头时，乙中电极反应为2I－－2e－===I2
B．反应开头时，甲中石墨电极上Fe3＋被还原
C．电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态
D．平衡时甲中溶入FeCl2固体后，电流计读数为零
解析　A项，反应开头时，乙中石墨电极为负极，I－发生氧化反应；B项，甲中石墨电极为正极，Fe3＋发生还原反应；C项，电流计读数为零时，各离子浓度不变，则该反应达到平衡状态；D项，平衡时甲中溶入FeCl2固体，平衡向逆反应方向移动，反应中有电子转移，电流计读数不为零。
答案　D
3．(2022·全国，11)①②③④四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池。①②相连时，外电路电流从②流向①；①③相连时，③为正极；②④相连时，②上有气泡逸出；③④相连时，③的质量削减。据此推断这四种金属活动性由大到小的挨次是
(　　)。　　　　　　　　　　　　　　　　　　
A．①③②④ B．①③④②
C．③④②① D．③①②④
解析　①②相连时，外电路电流从②流向①，说明①为负极，②为正极，金属活动性：①＞②；①③相连时，③为正极，①为负极，金属活动性：①＞③；②④相连时，②上有气泡逸出，说明④为负极，②为正极，金属活动性：④＞②；③④相连时，③的质量减小，说明③为负极，④为正极，金属活动性：③＞④。由此可知，金属活动性：①＞③＞④＞②，B项正确。
答案　B
4．分析下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是
(　　)。

A．①②中Mg作负极，③④中Fe作负极
B．②中Mg作正极，电极反应式为6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑
C．③中Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋
D．④中Cu作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑
解析　②中Mg不与NaOH溶液反应，而Al能和NaOH溶液反应失去电子，故Al是负极；③中Fe在浓硝酸中易钝化，Cu和浓HNO3反应失去电子作负极，A错，C错。②中电池总反应为2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，负极电极反应式为2Al＋8OH－－6e－===2AlO＋4H2O，二者相减得到正极电极反应式为6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑，B正确。④中Cu是正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D错。
答案　B
5．某潜航器使用新型镁­过氧化氢燃料电池系统，其工作原理如图所示。以下说法中错误的是
(　　)。
A．当电路中有2 mol电子转移时，镁电极的质量减轻24 g
B．电池工作时，正极上有H2生成
C．工作过程中溶液的pH会增大
D．电池正极的反应式为H2O2＋2e－＋2H＋===2H2O
解析　该电池中Mg作负极，溶解1 mol Mg转移2 mol e－，A正确；在电池正极上，强氧化剂H2O2得到电子转化为H2O，由此可知C、D正确，B错误。
答案　B
6．(2022·福建理综，9)将如图所示试验装置的K闭合，下列推断正确的是
(　　)。

A．Cu电极上发生还原反应
B．电子沿Zn→a→b→Cu路径流淌
C．片刻后甲池中c(SO)增大
D．片刻后可观看到滤纸b点变红色
解析　将装置中K闭合，该装置构成原电池，其中Zn电极上发生氧化反应，Cu电极上发生还原反应，故A正确；电子沿Zn→a，在a上溶液中的H＋得到电子，在b上溶液中的OH－失去电子，失去的电子流向铜，但电子不能直接由a→b，故B错误；该装置工作过程中，甲乙两烧杯中的SO的浓度都不转变，只是盐桥中的Cl－和K＋分别向甲、乙两烧杯中移动，故C错误；在b处溶液中的OH－失去电子，c(OH－)减小，c(H＋)增大，b处滤纸不行能变红色，故D错误。
答案　A
7．(2011·海南，12改编)依据下图，下列推断中正确的是
(　　)。

A．烧杯a中的溶液pH上升
B．烧杯b中发生还原反应
C．烧杯a中发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑
D．烧杯b中发生的反应为2Cl－－2e－===Cl2↑
解析　由题给原电池装置可知，电子经过导线，由Zn电极流向Fe电极，则O2在Fe电极发生还原反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，烧杯a中c(OH－)增大，溶液的pH上升。烧杯b中，Zn发生氧化反应：Zn－2e－===Zn2＋。
答案　A
8．右图是一种可充电的锂离子电池充放电的工作示意图。放电时该电池的电极反应式如下。负极：LixC6－xe－===C6＋xLi＋(LixC6表示锂原子嵌入石墨中形成的复合材料)；正极：Li1－xMnO2＋xLi＋＋xe－===LiMnO2(LiMnO2表示含锂原子的二氧化锰)。下列有关说法中正确的是
(　　)。
①该电池的反应式为Li1－xMnO2＋LixC6LiMnO2＋C6　②K与M相接时，A是阳极，发生氧化反应　③K与N相接时，Li＋由A极区迁移到B极区　④在整个充、放电过程中至少存在3种形式的能量转化
A．①③ B．②③ C．①④ D．②④
解析　将负极反应式和正极反应式相加即得放电时的总反应式，①中所给电池反应式放电和充电方向正好相反，①错。K与M相接时，即对电池进行充电，A与外电源的正极相连作阳极，发生氧化反应，②正确。依据充电时的连接方式可推断，在放电时A为正极，B为负极，因此当K与N相接时，Li＋由B极区迁移到A极区，③错。在整个充、放电过程中存在着化学能向电能转化，电能转化为光能、化学能等能量转化，④正确。
答案　D
9．把握适合的条件，将反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2设计成如图所示的原电池。下列推断不正确的是
(　　)。

A．反应开头时，乙中石墨电极上发生氧化反应
B．反应开头时，甲中石墨电极上Fe3＋被还原
C．电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态
D．电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中的石墨电极为负极
解析　由图示结合原电池原理分析可知，Fe3＋得电子变成Fe2＋被还原，I－失去电子变成I2被氧化，所以A、B正确；电流计读数为零时Fe3＋得电子速率等于Fe2＋失电子速率，反应达到平衡状态；D项在甲中溶入FeCl2固体，平衡2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2向左移动，I2被还原为I－，乙中石墨为正极，D不正确。
答案　D
二、选择题(本大题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有两个选项符合题目要求，全部选对的得6分，只选一个且正确的得3分，有选错或不答的得0分)
10．科研人员设想用右图所示装置生产硫酸，下列说法正确的是
(　　)。

A．a为正极，b为负极
B．负极反应式为2H2O＋SO2－2e－===SO＋4H＋
C．电子从a极向b极移动
D．生产过程中H＋向a电极区域运动
解析　电池反应中SO2被氧化生成H2SO4，故a为负极，b为正极，A错。外电路中电子由负极动身流向正极，C正确。原电池工作时溶液中阳离子移向正极，D错。
答案　BC
11．据报道，以硼氢化合物NaBH4(B元素的化合价为＋3)和H2O2作原料的燃料电池可用作空军通信卫星电源，负极材料接受Pt/C，正极材料接受MnO2，其工作原理如图所示。下列说法正确的是

(　　)。

A．电池放电时Na＋从a极区移向b极区
B．电极b接受MnO2，MnO2既作电极材料又有催化作用
C．每消耗1 mol H2O2，转移的电子为1 mol
D．该电池的正极反应为：BH＋8OH－－8e－===BO＋6H2O
解析　由装置图可知，H2O2得电子化合价降低，所以b为正极，a为负极，原电池中阳离子向正极移动。负极反应为：BH＋8OH－－8e－===BO＋6H2O。每消耗1 mol H2O2，转移的电子为2 mol。
答案　AB
12．试验发觉，298 K时，在FeCl3酸性溶液中加少量锌粒后，Fe3＋马上被还原成Fe2＋。某夏令营爱好小组依据该试验事实设计了如图所示原电池装置。下列有关说法正确的是
(　　)。
A．该原电池的负极反应是Zn－2e－===Zn2＋
B．左烧杯中溶液的血红色渐渐褪去
C．该电池铂电极上有气泡消灭
D．该电池总反应为3Zn＋2Fe3＋===2Fe＋3Zn2＋
解析　该电池的总反应为Zn＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Zn2＋，所以左烧杯Pt为正极，电极反应为Fe3＋＋e－===Fe2＋，右烧杯Zn为负极，电极反应为Zn－2e－===Zn2＋。由于左烧杯中的Fe3＋被还原为Fe2＋，所以左烧杯中溶液的血红色渐渐褪去。
答案　AB
三、非选择题(本题共4个小题，共46分)
13．(10分)某争辩性学习小组欲探究原电池的形成条件，按如图所示装置进行试验并得到下表试验结果：

试验序号
A
B
烧杯中的液体
灵敏电流计指针是否偏转
1
Zn
Zn
乙醇
无
2
Zn
Cu
稀硫酸
有
3
Zn
Zn
稀硫酸
无
4
Zn
Cu
苯
无
5
Cu
C
氯化钠溶液
有
6
Mg
Al
氢氧化钠溶液
有

分析上述试验，回答下列问题：
(1)试验2中电流由________极流向________极(填“A”或“B”)。
(2)试验6中电子由B极流向A极，表明负极是________(填“镁”或“铝”)电极。
(3)试验5表明________。
A．铜在潮湿空气中不会被腐蚀
B．铜的腐蚀是自发进行的
(4)分析上表有关信息，下列说法不正确的是________。
A．相对活泼的金属肯定作负极
B．失去电子的电极是负极
C．烧杯中的液体必需是电解质溶液
D．原电池中，浸入同一电解质溶液中的两个电极，是活泼性不同的两种金属(或其中一种非金属导体)
解析　(1)电流是由正极流向负极，试验2中，Cu为正极，Zn为负极；(2)电子由负极流向正极，试验6中电子由B极流向A极，表明负极是B(Al)；(3)试验5是铜的吸氧腐蚀，说明铜的腐蚀是自发进行的；(4)推断原电池负极时，不能简洁地比较金属的活动性，要看反应的具体状况，如Al在强碱性溶液中比Mg更易失电子，Al作负极，Mg作正极；在原电池中负极失去电子，发生氧化反应；必需有电解质溶液形成闭合回路；活泼性不同的两种金属，或一种金属和一种能导电的非金属都可以作电极。
答案　(1)B　A　(2)铝　(3)B　(4)A

14．(13分)原电池是化学对人类的一项重大贡献。
(1)某爱好小组为争辩原电池原理，设计如图装置。
①a和b不连接时，烧杯中发生反应的离子方程式是________________________。
②a和b用导线连接，Cu极为原电池________极(填“正”或“负”)，电极反应式是________________________，Zn极发生________(填“氧化”或“还原”)反应，溶液中的H＋移向________(填“Cu”或“Zn”)极。
③无论a和b是否连接，Zn片均被腐蚀，若转移了0.2 mol电子，则理论上Zn片质量减轻________g。
(2)如图是甲烷燃料电池原理示意图，回答下列问题：

①电池的负极是________(填“a”或“b”)电极，该极的电极反应式为：________________________________________________________________________。
②电池工作一段时间后电解质溶液的pH________(填“增大”“减小”或“不变”)。
解析　分析本题装置，若a和b不连接，不能构成原电池；若a和b连接，则符合构成原电池的条件。(1)①若a、b不连接则发生的是Zn与H2SO4的置换反应；②a、b连接后，构成原电池，Cu的活泼性弱于Zn，Cu为正极，Zn为负极，Zn极发生氧化反应；③若转移0.2 mol电子，则消耗0.1 mol Zn，其质量为6.5 g。(2)CH4在反应时失去电子，故a电极是电池的负极。电极反应式可由总反应式CH4＋2OH－＋2O2===CO＋3H2O减去正极反应式O2＋2H2O＋4e－===4OH－，求得。由于电池工作过程中会消耗OH－，故一段时间后，电解质溶液的pH会减小。
答案　(1)①Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑　②正　2H＋＋2e－===H2↑　氧化　Cu　③6.5
(2)①a　CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O
②减小
15．(10分)某争辩性学习小组依据反应2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4===2MnSO4＋5Fe2(SO4)3＋K2SO4＋8H2O设计如下原电池，其中甲、乙两烧杯中各物质的物质的量浓度均为1 mol·L－1，溶液的体积均为200 mL，盐桥中装有饱和K2SO4溶液。

回答下列问题：
(1)此原电池的正极是石墨________(填“a”或“b”)，发生________反应。
(2)电池工作时，盐桥中的SO移向________(填“甲”或“乙”)烧杯。
(3)两烧杯中的电极反应式分别为
甲______________________________，
乙_______________________________。
(4)若不考虑溶液的体积变化，MnSO4浓度变为1.5 mol·L－1，则反应中转移的电子为________mol。
解析　(1)依据题目供应的总反应方程式可知，KMnO4作氧化剂，发生还原反应，故石墨a是正极。(2)电池工作时，SO向负极移动，即向乙烧杯移动。(3)甲烧杯中的电极反应式为MnO＋5e－＋8H＋===Mn2＋＋4H2O；乙烧杯中的电极反应式为5Fe2＋－5e－===5Fe3＋。(4)溶液中的MnSO4浓度由1 mol·L－1变为1.5 mol·L－1，由于溶液的体积未变，则反应过程中生成的MnSO4的物质的量为0.5 mol·L－1×0.2 L＝0.1 mol，转移的电子为0.1 mol×5＝0.5 mol。
答案　(1)a　还原　(2)乙
(3)MnO＋5e－＋8H＋===Mn2＋＋4H2O　5Fe2＋－5e－===5Fe3＋
(4)0.5
16．(13分)第三代混合动力车，可以用电动机、内燃机或二者结合推动车辆。汽车上坡或加速时，电动机供应推动力，降低汽油的消耗；在刹车或下坡时，电池处于充电状态。
(1)混合动力车的内燃机以汽油为燃料，汽油(以辛烷C8H18计)和氧气充分反应，生成1 mol水蒸气放热569.1 kJ。则该反应的热化学方程式为___________________。
(2)混合动力车目前一般使用镍氢电池，该电池中镍的化合物为正极，储氢金属(以M表示)为负极，碱液(主要为KOH)为电解质溶液。镍氢电池充放电原理示意如图，其总反应式为H2＋2NiOOH2Ni(OH)2。依据所给信息推断，混合动力车上坡或加速时，乙电极四周溶液的pH________(填“增大”、“减小”或“不变”)，该电极的电极反应式为_________________。

(3)Cu2O是一种半导体材料，可通过如图所示的电解装置制取，电解总反应式为2Cu＋H2Cu2O＋H2↑，阴极的电极反应式是_________________。
用镍氢电池作为电源进行电解，当电池中有1 mol H2被消耗时，Cu2O的理论产量为________g。

(4)远洋轮船的钢铁船体在海水中易发生电化学腐蚀中的________腐蚀。为防止这种腐蚀，通常把船体与浸在海水里的Zn块相连，或与像铅酸蓄电池这样的直流电源的________(填“正”或“负”)极相连。
解析　(2)混合动力车上坡或加速时需要动力，故反应为原电池放电反应，即乙电极为正极，发生反应NiOOH＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－，故乙电极四周溶液的pH增大。(3)电解池的阴极发生还原反应，即2H＋＋2e－===H2↑。当电池中有1 mol H2被消耗时有2 mol电子转移，依据电子守恒可知Cu2O的理论产量为144 g。(4)钢铁船体在海水中发生吸氧腐蚀，可利用牺牲阳极阴极爱护法或外加电源阴极爱护法防止其被腐蚀。
答案　(1)C8H18(l)＋O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(g)　ΔH＝－5 121.9 kJ·mol－1
(2)增大　NiOOH＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－
(3)2H＋＋2e－===H2↑　144　(4)吸氧　负