《（全國通用版）2022年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第六章 化學(xué)反應(yīng)與能量 課時梯級作業(yè)十八 6.2 原電池 化學(xué)電源》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（全國通用版）2022年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第六章 化學(xué)反應(yīng)與能量 課時梯級作業(yè)十八 6.2 原電池 化學(xué)電源（9頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、（全國通用版）2022年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第六章 化學(xué)反應(yīng)與能量 課時梯級作業(yè)十八 6.2 原電池 化學(xué)電源一、選擇題(本題包括6小題,每題7分,共42分)1.如圖為氫氧燃料電池驅(qū)動LED發(fā)光的一種裝置示意圖。下列有關(guān)敘述正確的是()A.b處通入H2B.該裝置將化學(xué)能最終轉(zhuǎn)化為電能C.通入H2的電極發(fā)生反應(yīng):2H2-4e-4H+D.a處為電池負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng)【解析】選D。由電子流向可知a為負(fù)極通入H2, b為正極通入O2,發(fā)生還原反應(yīng),A錯誤、D正確;該裝置將化學(xué)能最終轉(zhuǎn)化為光能,B錯誤;電解質(zhì)為KOH溶液,電極反應(yīng)式中不能含有H+,C錯誤?！炯庸逃?xùn)練】各式各樣電池的迅速發(fā)展是化學(xué)對人類的一

2、項重大貢獻(xiàn)。下列有關(guān)電池的敘述正確的是()A.手機(jī)上用的鋰離子電池可以用KOH溶液作電解液B.鋅錳干電池中,鋅電極是負(fù)極C.氫氧燃料電池工作時氫氣在負(fù)極上被還原D.太陽能電池的主要材料是高純度的二氧化硅【解析】選B。鋰能與水反應(yīng),不能用水溶液作電解液,A錯誤;鋅錳干電池中鋅失去電子生成Zn2+為負(fù)極,B正確;氫氧燃料電池工作時氫氣在負(fù)極被氧化,C錯誤;太陽能電池的主要材料為硅,D錯誤。2.(2018銅陵模擬)如圖是以葡萄糖為燃料的微生物燃料電池結(jié)構(gòu)示意圖。關(guān)于該電池的敘述不正確的是()A.該電池不能在高溫下工作B.電池的負(fù)極反應(yīng)為C6H12O6+6H2O-24e-6CO2+24H+C.放電過程

3、中,電子從正極區(qū)向負(fù)極區(qū)每轉(zhuǎn)移1 mol,便有1 mol H+從陽極室進(jìn)入陰極室D.微生物燃料電池具有高能量轉(zhuǎn)換效率、原料廣泛、操作條件溫和、有生物相容性等優(yōu)點,值得研究與推廣【解析】選C。高溫條件下微生物會死亡,該電池不能正常工作,A選項正確;電池的負(fù)極失電子,發(fā)生氧化反應(yīng),即葡萄糖失電子生成二氧化碳?xì)怏w,B選項正確;放電過程中,電子從負(fù)極區(qū)向正極區(qū)轉(zhuǎn)移,C選項錯誤;結(jié)合題給條件分析,D選項正確。3.某學(xué)習(xí)小組的同學(xué)查閱相關(guān)資料知氧化性:Cr2Fe3+,設(shè)計了鹽橋式的原電池,如圖,鹽橋中裝有瓊脂與飽和K2SO4溶液。下列敘述中正確的是 ()A.甲燒杯的溶液中發(fā)生還原反應(yīng)B.乙燒杯中發(fā)生的電極

4、反應(yīng)為2Cr3+7H2O-6e-Cr2+14H+C.外電路的電流方向是從b到aD.電池工作時,鹽橋中的S移向乙燒杯【解析】選C。因為氧化性:Cr2Fe3+,所以該原電池反應(yīng)是Cr2將Fe2+氧化為Fe3+,所以甲燒杯發(fā)生氧化反應(yīng),A錯誤;乙燒杯發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)為Cr2+6e-+14H+2Cr3+7H2O,B錯誤;根據(jù)以上分析,a是負(fù)極,b是正極,則電流方向是從正極向負(fù)極流動,C正確;原電池中的陰離子向負(fù)極移動,所以S向甲燒杯移動,D錯誤。4.大功率的鎳氫電池使用在油電混合動力車輛中。鎳氫電池(NiMH電池)正極板材料為NiOOH,負(fù)極板材料為吸氫合金,下列關(guān)于該電池的說法中正確的是 ()

5、A.放電電池內(nèi)部H+向負(fù)極移動B.充電時,將電池的負(fù)極與外接電源的正極相連C.充電時陽極反應(yīng)為Ni(OH)2+OH-e-NiOOH+H2OD.放電時負(fù)極的電極反應(yīng)式為MHn-ne-M+nH+【解析】選C。A項,根據(jù)原電池工作原理,陽離子向正極移動,錯誤;B項,充電時電池的負(fù)極要接電源的負(fù)極,電池的正極要接電源的正極,錯誤;C項,根據(jù)電池工作原理圖,電池正極的電極反應(yīng)式:NiOOH+H2O+e-Ni(OH)2+OH-,充電是電解池,發(fā)生的電極反應(yīng)式與原電池的電極反應(yīng)式是相反的,即陽極電極反應(yīng)式:Ni(OH)2+OH-e-NiOOH+H2O,正確;D項,該電池的環(huán)境是堿性環(huán)境,不能有大量H+存在,

6、電極反應(yīng)式:MHn+nOH-ne-M+nH2O,錯誤。5.(2017浙江4月選考真題)銀鋅電池是一種常見化學(xué)電源,其反應(yīng)原理:Zn+Ag2O+H2OZn(OH)2+2Ag,其工作示意圖如下。下列說法不正確的是 ()A.Zn電極是負(fù)極B.Ag2O電極發(fā)生還原反應(yīng)C.Zn電極的電極反應(yīng)式:Zn-2e-+2OH-Zn(OH)2D.放電前后電解質(zhì)溶液的pH保持不變【解析】選D。A.反應(yīng)中鋅失去電子,Zn電極是負(fù)極,A正確;B.Ag2O得到電子,發(fā)生還原反應(yīng),B正確;C.電解質(zhì)溶液顯堿性,Zn電極的電極反應(yīng)式:Zn-2e-+2OH-Zn(OH)2,C正確;D.根據(jù)方程式可知消耗水,且產(chǎn)生氫氧化鋅,氫氧根

7、濃度增大,放電前后電解質(zhì)溶液的pH升高,D錯誤。6.(能力挑戰(zhàn)題)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的性能更優(yōu)良,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.放電時的負(fù)極反應(yīng)為PbO2+4H+2e-Pb2+2H2OB.充電時,當(dāng)陽極質(zhì)量增加23.9 g時,溶液中有0.2 mol電子通過C.放電時,正極區(qū)pH增大D.充電時,Pb電極與電源的正極相連【解析】選C。放電時,負(fù)極上應(yīng)該是金屬鉛發(fā)生失電子的氧化反應(yīng),A錯誤;電子只能經(jīng)過導(dǎo)線,不能經(jīng)過電解質(zhì)溶液,B

8、錯誤;放電時正極上發(fā)生還原反應(yīng),PbO2 +4H+2e-Pb2+2H2O,氫離子濃度減小,所以pH增大,C正確;充電時,Pb電極和電源的負(fù)極相連,D錯誤?！净犹骄俊?1)充電時的陽極的電極反應(yīng)式為_。提示:Pb2+2H2O-2e-PbO2+4H+。充電時的陽極的電極反應(yīng)式和放電時的正極的電極反應(yīng)式相反。(2)該電池在放電過程中,負(fù)極質(zhì)量_,正極質(zhì)量_(填“減少”“增加”或“不變”)。提示:減少減少。因Pb(BF4)2為可溶于水的強(qiáng)電解質(zhì),該電池在放電過程中,正極、負(fù)極質(zhì)量都減少。(3)放電時,電解液中氟硼酸的濃度將_(填“減少”“增加”或“不變”)。提示:減少。放電時消耗氟硼酸生成水,氟硼酸

9、的濃度將變小。二、非選擇題(本題包括3小題,共58分)7.(18分)(2018廣州模擬)某實驗小組同學(xué)對電化學(xué)原理進(jìn)行了一系列探究活動。(1)如圖為某實驗小組依據(jù)的氧化還原反應(yīng):(用離子方程式表示)_。設(shè)計的原電池裝置,反應(yīng)前,電極質(zhì)量相等,一段時間后,兩電極質(zhì)量相差12 g,導(dǎo)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(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_,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(fā)生反應(yīng)的離子方程式_,然后滴加幾滴硫氰化鉀溶液,溶液

10、變紅,繼續(xù)滴加過量新制飽和氯水,顏色褪去,同學(xué)們對此做了多種假設(shè),某同學(xué)的假設(shè)是:“溶液中的+3價鐵被氧化為更高的價態(tài)?！比绻?3價鐵被氧化為Fe,試寫出該反應(yīng)的離子方程式_。(3)其他條件不變,若將鹽橋換成彎銅絲與石墨相連成n形,如圖所示,一段時間后,在甲裝置銅絲附近滴加酚酞試液,現(xiàn)象是_,電極反應(yīng)為_;乙裝置中石墨(1)為_極(填“正”“負(fù)”“陰”或“陽”),乙裝置中與銅絲相連石墨(2)電極上發(fā)生的反應(yīng)式為_,產(chǎn)物常用_檢驗,反應(yīng)的離子方程式為_?！窘馕觥?1)若一段時間后,兩電極質(zhì)量相差12 g,消耗負(fù)極0.1 mol Fe,同時正極生成0.1 mol Cu,導(dǎo)線中通過0.2 mol電子

11、。(2)其他條件不變,若將CuCl2溶液換為NH4Cl溶液,由于N水解,N+H2ONH3H2O+H+,所以NH4Cl溶液顯酸性,石墨電極上H+得到電子,電極反應(yīng)式為2H+2e-H2;鐵電極反應(yīng)式為Fe-2e-F,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,發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2F+Cl22F+2Cl-,然后滴加幾滴硫氰化鉀溶液,由于存在F,所以溶液變紅,繼續(xù)滴加過量新制飽和氯水,顏色褪去,如果原因是+3價鐵被氧化為Fe,則該反應(yīng)的離子方程式為2F+3Cl2+8H2O2Fe+6Cl-+16H+。(3)如圖其他條件不變,若將鹽橋換成彎銅絲與石墨相連成n形,則甲池為原電池,鐵

12、電極反應(yīng)為Fe-2e-F,銅電極反應(yīng)為O2+2H2O+4e-4OH-;乙池為電解池,石墨(2)電極為陽極,電極反應(yīng)為2Cl-2e-Cl2,石墨(1)電極為陰極,電極反應(yīng)為C+2e-Cu;所以一段時間后,在甲裝置銅絲附近滴加酚酞試液,溶液變紅,乙裝置中石墨(2)電極產(chǎn)物可以用濕潤的淀粉碘化鉀試紙檢驗,反應(yīng)的離子方程式為Cl2+2I-2Cl-+I2,反應(yīng)后試紙變藍(lán)。答案:(1)Fe+CF+Cu0.2(2)2H+2e-H2酸性N+H2ONH3H2O+H+2F+Cl22F+2Cl-2F+3Cl2+8H2O2Fe+6Cl-+16H+(3)溶液變紅O2+2H2O+4e-4OH-陰2Cl-2e-Cl2濕潤的

13、淀粉碘化鉀試紙Cl2+2I-2Cl-+I28.(20分)(1)高鐵酸鉀(K2FeO4)不僅是一種理想的水處理劑,而且高鐵電池的研制也在進(jìn)行中。如圖1是高鐵電池的模擬實驗裝置:該電池放電時正極的電極反應(yīng)式為 _;若維持電流強(qiáng)度為1 A,電池工作十分鐘,理論消耗Zn_g(已知F=96 500 Cmol-1)。鹽橋中盛有飽和KCl溶液,此鹽橋中氯離子向_(填“左”或“右”)移動;若用陽離子交換膜代替鹽橋,則鉀離子向_(填“左”或“右”)移動。圖2為高鐵電池和常用的高能堿性電池的放電曲線,由此可得出高鐵電池的優(yōu)點有 _。(2)有人設(shè)想以N2和H2為反應(yīng)物,以溶有A的稀鹽酸為電解質(zhì)溶液,可制造出既能提供

14、電能,又能固氮的新型燃料電池,裝置如圖所示,電池正極的電極反應(yīng)式是_,A是_。(3)利用原電池工作原理測定汽車尾氣中CO的濃度,其裝置如下圖所示。該電池中O2-可以在固體介質(zhì)NASICON(固溶體)內(nèi)自由移動,工作時O2-的移動方向_(填“從a到b”或“從b到a”),負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)式為_?！窘馕觥?1)放電時高鐵酸鉀為正極,正極發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為Fe+4H2O+3e-Fe(OH)3+5OH-;若維持電流強(qiáng)度為1 A,電池工作十分鐘,轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為1106096 500=0.006 217 6(mol)。理論消耗Zn的質(zhì)量為0.006 217 6 mol2650.2(g)。電池

15、工作時,陰離子移向負(fù)極,陽離子移向正極,所以鹽橋中氯離子向右移動;若用陽離子交換膜代替鹽橋,則鉀離子向左移動。圖2為高鐵電池和常用的高能堿性電池的放電曲線,由此可得出高鐵電池的優(yōu)點有使用時間長、工作電壓穩(wěn)定。(2)該電池的本質(zhì)反應(yīng)是合成氨反應(yīng),電池中氫氣失去電子,在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng),氮氣得電子在正極發(fā)生還原反應(yīng),則正極反應(yīng)式為N2+8H+6e-2N,氨氣與HCl反應(yīng)生成氯化銨,則電解質(zhì)溶液為氯化銨溶液。(3)工作時電極b作正極,O2-由電極b移向電極a;該裝置是原電池,通入一氧化碳的電極a是負(fù)極,負(fù)極上一氧化碳失去電子發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)式為CO+O2-2e-CO2。答案:(1)Fe+4H2

16、O+3e-Fe(OH)3+5OH-0.2右左使用時間長、工作電壓穩(wěn)定(2)N2+8H+6e-2N氯化銨(3)從b到aCO+O2-2e-CO29.(20分)(能力挑戰(zhàn)題)(1)某研究性學(xué)習(xí)小組為探究Fe3+與Ag反應(yīng),進(jìn)行如下實驗:按下圖連接裝置并加入藥品(鹽橋中的物質(zhì)不參與反應(yīng))。K閉合時,指針向左偏轉(zhuǎn),石墨作_(填“正極”或“負(fù)極”)。當(dāng)指針歸零后,向左側(cè)U形管中滴加幾滴FeCl2濃溶液,發(fā)現(xiàn)指針向右偏轉(zhuǎn),寫出此時銀電極的反應(yīng)式:_。結(jié)合上述實驗分析,寫出Fe3+和Ag反應(yīng)的離子方程式:_。丙同學(xué)進(jìn)一步驗證其結(jié)論:當(dāng)指針歸零后,向右側(cè)U形管中滴加數(shù)滴飽和NaCl溶液,可觀察到的現(xiàn)象是_。(2

17、)微生物燃料電池是指在微生物的作用下將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。某微生物燃料電池的工作原理如下圖所示:HS-在硫氧化菌作用下轉(zhuǎn)化為S的反應(yīng)式是_。若維持該微生物電池中兩種細(xì)菌的存在,則電池可以持續(xù)供電,原因是_。(3)PbSO4熱激活電池可用作火箭、導(dǎo)彈的工作電源。基本結(jié)構(gòu)如圖所示,其中作為電解質(zhì)的無水LiCl-KCl混合物受熱熔融后,電池即可瞬間輸出電能。該電池總反應(yīng)為PbSO4+2LiCl+CaCaCl2+Li2SO4+Pb。放電過程中,Li+向_(填“負(fù)極”或“正極”)移動。負(fù)極反應(yīng)式為_。電路中每轉(zhuǎn)移0.2 mol電子,理論上生成_g Pb。(4)氨氧燃料電池具有很大的發(fā)展?jié)摿?。氨氧燃?/p>

18、電池工作原理如下圖所示。a電極的電極反應(yīng)式是_;一段時間后,需向裝置中補(bǔ)充KOH,請依據(jù)反應(yīng)原理解釋原因是_?！窘馕觥?1)K閉合時,指針向左偏轉(zhuǎn),石墨作正極。當(dāng)指針歸零后,向左側(cè)U形管中滴加幾滴FeCl2濃溶液,發(fā)現(xiàn)指針向右偏轉(zhuǎn),說明銀棒作正極,此時銀電極的反應(yīng)式Ag+e-Ag。結(jié)合上述實驗分析,Fe3+和Ag反應(yīng)為可逆反應(yīng),離子方程式為Ag+Fe3+Ag+Fe2+。丙同學(xué)進(jìn)一步驗證其結(jié)論:當(dāng)指針歸零后,向右側(cè)U形管中滴加數(shù)滴飽和NaCl溶液,可觀察到的現(xiàn)象是出現(xiàn)白色沉淀,溶液中Ag+濃度減小,Ag+Fe3+Ag+Fe2+平衡正向移動,Ag發(fā)生氧化反應(yīng)為負(fù)極,電流表指針向左偏轉(zhuǎn)。(2)酸性環(huán)

19、境中反應(yīng)物為HS-,產(chǎn)物為S,利用質(zhì)量守恒和電荷守恒進(jìn)行配平,電極反應(yīng)式:HS-+4H2O-8e-S+9H+;從質(zhì)量守恒角度來說,HS-、S濃度不會發(fā)生變化,只要有兩種細(xì)菌存在,就會循環(huán)把有機(jī)物氧化成CO2放出電子。(3)根據(jù)方程式,電路中每轉(zhuǎn)移0.2 mol電子,生成0.1 mol Pb,即20.7 g。(4)a電極是通入NH3的電極,失去電子,發(fā)生氧化反應(yīng),所以該電極作負(fù)極,電極反應(yīng)式是2NH3-6e-+6OH-N2+6H2O;一段時間后,需向裝置中補(bǔ)充KOH,是由于發(fā)生4NH3+3O22N2+6H2O反應(yīng),有水生成,使得溶液逐漸變稀,為了維持堿的濃度不變,所以要補(bǔ)充KOH。答案:(1)正極Ag+e-AgAg+Fe3+Ag+Fe2+出現(xiàn)白色沉淀,電流表指針向左偏轉(zhuǎn)(2)HS-+4H2O-8e-S+9H+HS-、S濃度不會發(fā)生變化,只要有兩種細(xì)菌存在,就會循環(huán)把有機(jī)物氧化成CO2放出電子(3)正極Ca+2Cl-2e-CaCl220.7(4)2NH3-6e-+6OH-N2+6H2O由于發(fā)生4NH3+3O22N2+6H2O反應(yīng),有水生成,使得溶液逐漸變稀,所以要補(bǔ)充KOH