第3節(jié) 化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能原電池 課后達(dá)標(biāo)檢測(cè)一、選擇題1下列金屬防腐的措施中，使用外加電流的陰極保護(hù)法的是()A水中的鋼閘門連接電源的負(fù)極B金屬護(hù)欄表面涂漆C汽車底盤噴涂高分子膜D地下鋼管連接鎂塊解析：選A。外加電流的陰極保護(hù)法是指把要保護(hù)的金屬連接在直流電源的負(fù)極上，使其作為電解池的陰極被保護(hù)，A項(xiàng)符合題意；金屬表面涂漆或噴涂高分子膜是防止金屬與其他物質(zhì)接觸發(fā)生反應(yīng)，B、C選項(xiàng)不符合題意；鋼管連接鎂塊利用的是原電池原理，鎂為負(fù)極被氧化，鋼管為正極被保護(hù)，D項(xiàng)不符合題意。2(2015高考天津卷)鋅銅原電池裝置如圖所示，其中陽(yáng)離子交換膜只允許陽(yáng)離子和水分子通過，下列有關(guān)敘述正確的是()A銅電極上發(fā)生氧化反應(yīng)B電池工作一段時(shí)間后，甲池的c(SO)減小C電池工作一段時(shí)間后，乙池溶液的總質(zhì)量增加D陰陽(yáng)離子分別通過交換膜向負(fù)極和正極移動(dòng)，保持溶液中電荷平衡解析：選C。ACu作正極，電極上發(fā)生還原反應(yīng)，錯(cuò)誤；B電池工作過程中，SO不參加電極反應(yīng)，故甲池的c(SO)基本不變，錯(cuò)誤；C電池工作時(shí)，甲池反應(yīng)為Zn2e=Zn2，乙池反應(yīng)為Cu22e=Cu，甲池中Zn2會(huì)通過陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入乙池，以維持溶液中電荷平衡，由電極反應(yīng)式可知，乙池中每有64 g Cu析出，則進(jìn)入乙池的Zn2為65 g，溶液總質(zhì)量略有增加，正確；D由題干信息可知，陰離子不能通過陽(yáng)離子交換膜，錯(cuò)誤。3(2015高考上海卷)研究電化學(xué)腐蝕及防護(hù)的裝置如圖所示。下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是()Ad 為石墨，鐵片腐蝕加快Bd為石墨，石墨上電極反應(yīng)為O22H2O4e=4OHCd為鋅塊，鐵片不易被腐蝕Dd為鋅塊，鐵片上電極反應(yīng)為2H2e=H2解析：選D。A由于活動(dòng)性：Fe>石墨，所以鐵、石墨及海水構(gòu)成原電池，F(xiàn)e為負(fù)極，失去電子被氧化變?yōu)镕e2進(jìn)入溶液，溶解在海水中的氧氣在正極石墨上得到電子被還原，比沒有形成原電池時(shí)鐵片的腐蝕速率快，正確。Bd為石墨，由于是中性電解質(zhì)，所以發(fā)生的是吸氧腐蝕，石墨上氧氣得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為O22H2O4e=4OH，正確。C若d為鋅塊，則由于金屬活動(dòng)性：Zn>Fe，Zn為原電池的負(fù)極，F(xiàn)e為正極，首先被腐蝕的是Zn，鐵得到保護(hù)，鐵片不易被腐蝕，正確。Dd為鋅塊，由于電解質(zhì)為中性環(huán)境，發(fā)生的是吸氧腐蝕，在鐵片上電極反應(yīng)為O22H2O4e=4OH，錯(cuò)誤。4(2018江南十校模擬)一種“海水”電池，其電池總反應(yīng)可表示為5MnO22Ag2NaCl=Na2Mn5O102AgCl，下列有關(guān)說法不正確的是()A負(fù)極反應(yīng)式：AgCle=AgClB電子從電源的正極經(jīng)外電路流向負(fù)極CCl不斷向“海水”電池的負(fù)極移動(dòng)D每生成1 mol Na2Mn5O10 轉(zhuǎn)移2 mol電子解析：選B。A項(xiàng)，根據(jù)電池總反應(yīng)可判斷出Ag為原電池的負(fù)極，負(fù)極的電極反應(yīng)式為AgCle=AgCl，正確；B項(xiàng)，電子從電源的負(fù)極經(jīng)外電路流向正極，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，在原電池中陰離子向負(fù)極移動(dòng)，所以Cl不斷向電池的負(fù)極移動(dòng)，正確；D項(xiàng)，根據(jù)5MnO22eNa2Mn5O10得出，每生成1 mol Na2Mn5O10轉(zhuǎn)移2 mol電子，正確。5(2018邯鄲模擬)用鐵絲(電極a)、銅絲(電極b)和CuSO4溶液可以構(gòu)成原電池或電解池，如圖所示。則下列說法正確的是()A構(gòu)成原電池時(shí)b極反應(yīng)為Cu2e=Cu2B構(gòu)成電解池時(shí)a極質(zhì)量一定減少C構(gòu)成電解池時(shí)b極質(zhì)量可能減少也可能增加D構(gòu)成的原電池或電解池工作后均能產(chǎn)生大量氣體解析：選C。A項(xiàng)，構(gòu)成原電池時(shí)，銅作正極，電極反應(yīng)式為Cu22e=Cu，錯(cuò)誤。B項(xiàng)，構(gòu)成電解池時(shí)，如果a連接電源負(fù)極，則質(zhì)量增加，錯(cuò)誤。C項(xiàng)，構(gòu)成電解池時(shí)，如果b為陽(yáng)極，則質(zhì)量減少；如果b為陰極，則質(zhì)量增加，正確。6(2018海淀一模)燃料電池是目前電池研究的熱點(diǎn)之一?，F(xiàn)有某課外小組自制的氫氧燃料電池，如圖所示，a、b均為惰性電極。下列敘述不正確的是()Aa電極是負(fù)極，該電極上發(fā)生氧化反應(yīng)Bb極反應(yīng)式是O24OH4e=4H2OC總反應(yīng)式為2H2O2=2H2OD使用過程中電解質(zhì)溶液的pH逐漸減小解析：選B。A項(xiàng)，氫氧燃料電池工作時(shí)，通入氫氣的一極(a極)為電池的負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，正確；B項(xiàng)，通入氧氣的一極(b極)為電池的正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為O24e2H2O=4OH，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，氫氧燃料電池的總反應(yīng)式為2H2O2=2H2O，正確；D項(xiàng)，電池工作時(shí)生成水，c(OH)減小，則pH減小，正確。7(2018西安八校聯(lián)考)甲醇燃料電池被認(rèn)為是21世紀(jì)電動(dòng)汽車的最佳候選動(dòng)力源，其工作原理如圖所示。下列有關(guān)敘述正確的是()A通氧氣的一極為負(fù)極BH從正極區(qū)通過交換膜移向負(fù)極區(qū)C通甲醇的一極的電極反應(yīng)式為CH3OHH2O6e=CO26HD甲醇在正極發(fā)生反應(yīng)，電子經(jīng)過外電路流向負(fù)極解析：選C。燃料電池中通入燃料的一極為負(fù)極，通入氧氣或空氣的一極為正極，A項(xiàng)錯(cuò)誤；原電池中陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；通甲醇的一極為負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)式為CH3OH6eH2O=CO26H，C項(xiàng)正確；甲醇在負(fù)極發(fā)生反應(yīng)，電子經(jīng)過外電路流向正極，D項(xiàng)錯(cuò)誤。8(2015高考北京卷)在通風(fēng)櫥中進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn)：步驟現(xiàn)象Fe表面產(chǎn)生大量無(wú)色氣泡，液面上方變?yōu)榧t棕色Fe表面產(chǎn)生少量紅棕色氣泡后，迅速停止Fe、Cu接觸后，其表面均產(chǎn)生紅棕色氣泡下列說法中不正確的是()A中氣體由無(wú)色變紅棕色的化學(xué)方程式：2NOO2=2NO2B中的現(xiàn)象說明Fe表面形成致密的氧化層，阻止Fe進(jìn)一步反應(yīng)C對(duì)比、中現(xiàn)象，說明稀HNO3的氧化性強(qiáng)于濃HNO3D針對(duì)中現(xiàn)象，在Fe、Cu之間連接電流計(jì)，可判斷Fe是否被氧化解析：選C。A鐵放入稀HNO3中發(fā)生反應(yīng)Fe4HNO3(稀)=Fe(NO3)3NO2H2O，NO逸出，遇到O2生成NO2，氣體由無(wú)色變?yōu)榧t棕色。B鐵放入濃HNO3中，在常溫下會(huì)鈍化，即在Fe表面形成致密的氧化膜，阻止Fe進(jìn)一步反應(yīng)。C濃HNO3的氧化性強(qiáng)于稀HNO3。D在鐵、銅之間加一個(gè)電流計(jì)，根據(jù)電子的流向(與電流方向相反)，可判斷鐵是否被氧化。若電子由鐵移動(dòng)到銅，則鐵被氧化。9(2018河南豫北模擬)H2S是一種劇毒氣體，對(duì)H2S廢氣資源化利用的途徑之一是回收能量并得到單質(zhì)硫，反應(yīng)原理為2H2S(g)O2(g)=S2(s)2H2O(l)H632 kJmol1。如圖為質(zhì)子膜H2S燃料電池的示意圖。下列說法正確的是()A電池工作時(shí)，電流從電極a經(jīng)過負(fù)載流向電極bB電極a上的電極反應(yīng)式為2H2S4e=S24HC當(dāng)反應(yīng)生成64 g S2時(shí)，電池內(nèi)部釋放632 kJ熱量D當(dāng)電路中通過4 mol電子時(shí)，有4 mol H經(jīng)質(zhì)子膜進(jìn)入負(fù)極區(qū)解析：選B。H2S發(fā)生氧化反應(yīng)，電極a是負(fù)極，電子從電極a經(jīng)過負(fù)載流向電極b，電流方向與電子流向相反，A錯(cuò)誤；電極a上H2S發(fā)生氧化反應(yīng)生成S2，電極反應(yīng)式為2H2S4e=S24H，B正確；燃料電池中化學(xué)能主要轉(zhuǎn)化為電能，C錯(cuò)誤；當(dāng)電路中通過4 mol電子時(shí)，有4 mol H經(jīng)質(zhì)子膜進(jìn)入正極區(qū)，D錯(cuò)誤。二、非選擇題10按如圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并回答下列問題：(1)判斷裝置的名稱：A池為_，B池為_。(2)鋅極為_極，電極反應(yīng)式為_；銅極為_極，電極反應(yīng)式為_；石墨棒C1為_極，電極反應(yīng)式為_；石墨棒C2附近的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為_。(3)當(dāng)C2極析出224 mL氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況)時(shí)，鋅的質(zhì)量_(填“增加”或“減少”)_g，CuSO4溶液的質(zhì)量_(填“增加”或“減少”)_g。解析：(1)A池中Zn、Cu放入CuSO4溶液中構(gòu)成原電池，B池中兩個(gè)電極均為石墨電極，在以A為電源的情況下構(gòu)成電解池，即A原電池為B電解池的電源。(2)A池中Zn為負(fù)極，Cu為正極，B池中C1為陽(yáng)極，C2為陰極，陰極區(qū)析出H2，周圍OH富集，酚酞變紅。(3)n(H2)0224 L/ 224 Lmol1001 mol，故電路中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為001 mol2002 mol，根據(jù)得失電子守恒，鋅極有001 mol Zn溶解，即Zn極質(zhì)量減少001 mol65 gmol1065 g，銅極上有001 mol Cu析出，即 CuSO4溶液增加了001 mol65 gmol1001 mol64 gmol1001 g。答案：(1)原電池電解池(2)負(fù)Zn2e=Zn2正Cu22e=Cu陽(yáng)2Cl2e=Cl2有無(wú)色氣體產(chǎn)生，附近溶液出現(xiàn)紅色(3)減少065增加00111高鐵酸鹽在能源、環(huán)保等方面有著廣泛的用途。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。圖1是高鐵電池的模擬實(shí)驗(yàn)裝置：(1)該電池放電時(shí)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10分鐘，理論消耗Zn_g。(已知F96 500 Cmol1)(2)鹽橋中盛有飽和KCl溶液，此鹽橋中氯離子向_(填“左”或“右”)移動(dòng)；若用陽(yáng)離子交換膜代替鹽橋，則鉀離子向_(填“左”或“右”)移動(dòng)。(3)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(diǎn)有_。解析：(1)根據(jù)題圖1知，該電池中C作正極，正極上FeO發(fā)生還原反應(yīng)：FeO4H2O3e=Fe(OH)35OH。已知1 A1 Cs1，則電流強(qiáng)度為1 A時(shí)，總電荷QIt1 A1060 s600 C，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為 mol，1 mol Zn失去2 mol電子，則m(Zn) mol65 gmol102 g。(3)根據(jù)題圖2知，高鐵電池具有使用時(shí)間長(zhǎng)、工作電壓穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。答案：(1)FeO4H2O3e=Fe(OH)35OH02(2)右左(3)使用時(shí)間長(zhǎng)、工作電壓穩(wěn)定12應(yīng)用電化學(xué)原理，回答下列問題：(1)甲中石墨作_(填“正”或“負(fù)”)極，當(dāng)電流表指針偏移時(shí)，鹽橋(裝有含瓊脂的KNO3飽和溶液)中NO移向_(填“FeSO4”或“AgNO3”)溶液。寫出電池反應(yīng)的離子方程式：_。(2)乙中正極反應(yīng)式為_；若將H2換成CH4，則負(fù)極反應(yīng)式為_。(3)丙表示外加電源的陰極保護(hù)法示意圖。圖中鋼閘門因連接電源的_極而被保護(hù)。(4)檢驗(yàn)丁中陽(yáng)極產(chǎn)物的方法是_。解析：(1)根據(jù)Fe2Ag=AgFe3，甲中石墨作負(fù)極，陰離子移向負(fù)極。(2)乙中為堿性條件的氫氧燃料電池，正極反應(yīng)式為O24e2H2O=4OH，若換成甲烷燃料電池，正極反應(yīng)式相同，總反應(yīng)式為CH42O22OH=CO3H2O，負(fù)極反應(yīng)式(總反應(yīng)式減正極反應(yīng)式，消去O2)為CH410OH8e=CO7H2O。(3)外加電源的陰極保護(hù)法原理即被保護(hù)的金屬作陰極，應(yīng)與電源的負(fù)極相連。(4)檢驗(yàn)氯氣用濕潤(rùn)的淀粉碘化鉀試紙。答案：(1)負(fù)FeSO4AgFe2=AgFe3(2)O24e2H2O=4OHCH410OH8e=CO7H2O(3)負(fù)(4)將濕潤(rùn)的淀粉碘化鉀試紙靠近陽(yáng)極，觀察濕潤(rùn)的淀粉碘化鉀試紙是否變藍(lán)13(2018廣西調(diào)研)如圖裝置甲是某可充電電池的示意圖，該電池放電的化學(xué)方程式為2K2S2KI3=K2S43KI，圖中的離子交換膜只允許K通過，C、D、F均為石墨電極，E為銅電極。工作一段時(shí)間后，斷開K，此時(shí)C、D兩電極產(chǎn)生的氣體體積相同，E電極質(zhì)量減少 128 g。(1)裝置甲的A電極為電池的_極，電解質(zhì)的K從離子交換膜的_(填“左側(cè)”或“右側(cè)”，下同)向離子交換膜的_遷移；B電極的電極反應(yīng)式為_。(2)裝置乙中D電極析出的氣體是_，體積為_mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。(3)若將裝置丙中的NaCl溶液改換成FeCl2和FeCl3的混合溶液。從反應(yīng)初始至反應(yīng)結(jié)束，丙裝置溶液中金屬陽(yáng)離子物質(zhì)的量濃度與轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量的變化關(guān)系如圖所示。圖中b表示的是_(填金屬離子符號(hào))的變化曲線。反應(yīng)結(jié)束后，若用05 molL1NaOH溶液沉淀丙裝置溶液中的金屬陽(yáng)離子(設(shè)溶液體積為100 mL)，則至少需要05 molL1NaOH溶液_mL。解析：(1)由E電極(銅)的質(zhì)量減少可知E為陽(yáng)極，則F為陰極，A為負(fù)極，B為正極，C為陽(yáng)極，D為陰極。原電池中陽(yáng)離子從負(fù)極移向正極，即K由左側(cè)透過離子交換膜移向右側(cè)。根據(jù)電池放電的化學(xué)方程式知，I在正極得電子發(fā)生還原反應(yīng)，生成I。(2)D電極上首先發(fā)生反應(yīng)：Cu22e=Cu，當(dāng)Cu2消耗盡時(shí)，發(fā)生反應(yīng)：2H2e=H2，根據(jù)得失電子守恒，該電極析出的H2的體積為22 400 mLmol1224 mL。(3)若將裝置丙中的NaCl溶液改換成FeCl2和FeCl3的混合溶液，則電解時(shí)，陽(yáng)極(E電極)發(fā)生反應(yīng)：Cu2e=Cu2，陰極(F電極)發(fā)生反應(yīng)：Fe3e=Fe2，故a、b、c分別表示Fe3、Fe2、Cu2的變化曲線。由題圖中曲線可以看出，反應(yīng)后溶液中c(Cu2)2102 molL1，c(Fe2)5102 molL1，c(Fe3)0，要使溶液中的金屬陽(yáng)離子完全沉淀，需要n(NaOH)n(Cu2)n(Fe2)2(002 molL1005 molL1)01 L20014 mol，V(NaOH)0028 L，即28 mL。答案：(1)負(fù)左側(cè)右側(cè)I2e=3I(2)H2(或氫氣)224(3)Fe2286EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375