2022高考化學(xué)一輪專題復(fù)習(xí)31原電池原理及應(yīng)用一含解析

PAGE專練31原電池原理及應(yīng)用一一、單項(xiàng)選擇題1．[2020·天津，11]熔融鈉-硫電池性能優(yōu)良，是具有應(yīng)用前景的儲能電池。下圖中的電池反應(yīng)為2Na＋xSeq\o(,\s\up7(放電),\s\do5(充電))Na2Sx(x＝5～3，難溶于熔融硫)。下列說法錯誤的是()A．Na2S4的電子式為Na＋[：eq\o(S,\s\up6(··),\s\do4(··))：eq\o(S,\s\up6(··),\s\do4(··))：eq\o(S,\s\up6(··),\s\do4(··))：eq\o(S,\s\up6(··),\s\do4(··))：]2－Na＋B．放電時正極反應(yīng)為xS＋2Na＋＋2e－=Na2SxC．Na和Na2Sx分別為電池的負(fù)極和正極D．該電池是以Na-β-Al2O3為隔膜的二次電池2．將金屬a放入b(NO3)2溶液中發(fā)生如下反應(yīng)：a＋b2＋=a2＋＋b，則下列說法正確的是()A．常溫下，a或b可以與水發(fā)生反應(yīng)B．a(chǎn)與b用導(dǎo)線連接插入稀H2SO4中，則形成原電池且b極上有H2放出C．a(chǎn)與b用導(dǎo)線連接插入b(NO3)2溶液中一定構(gòu)成原電池D．用惰性電極電解a(NO3)2與b(NO3)2的混合液，在陽極先析出b3．[2021·試題調(diào)研]某同學(xué)組裝了如圖所示的電化學(xué)裝置，電極Ⅰ為Al，其他電極均為Cu，則()A．電流方向：電極Ⅳ→?→電極ⅠB．電極Ⅰ的質(zhì)量減少2.7g時，電極Ⅳ的質(zhì)量減少9.6gC．c燒杯溶液的pH減小D．電極Ⅲ的電極反應(yīng)式為Cu2＋＋2e－=Cu4．觀察下列幾個裝置示意圖，則有關(guān)敘述正確的是()A．裝置甲中陽極上析出紅色固體B．裝置乙中銅片應(yīng)與電源負(fù)極相連C．裝置丙中外電路電流方向：b極→a極D．裝置丁中陰極反應(yīng)式為2Cl－－2e－=Cl2↑5．上海人張霞昌在芬蘭發(fā)明了“紙電池”，這種一面鍍鋅、一面鍍二氧化錳的超薄電池在使用印刷與壓層技術(shù)后，變成一張可任意裁剪大小的“電紙”，紙內(nèi)的離子“流過”水和氧化鋅組成的電解質(zhì)溶液，電池總反應(yīng)式為：Zn＋2MnO2＋H2O=ZnO＋2MnOOH。下列說法正確的是()A．該電池的正極材料為鋅B．該電池反應(yīng)中二氧化錳發(fā)生了氧化反應(yīng)C．電池的正極反應(yīng)式為MnO2＋H2O＋e－=MnOOH＋OH－D．當(dāng)有0.1mol鋅溶解時，流經(jīng)電解質(zhì)溶液的電子數(shù)為1.204×10236．[素材創(chuàng)新]手持技術(shù)的氧電化學(xué)傳感器可用于測定O2含量，如圖為某種氧電化學(xué)傳感器的原理示意圖。已知在測定O2含量過程中，電解質(zhì)溶液的質(zhì)量保持不變。一定時間內(nèi)，通過傳感器的待測氣體為aL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，某電極質(zhì)量增加了bg。下列說法正確的是()A．Pt電極為負(fù)極B．反應(yīng)過程中轉(zhuǎn)移OH－的物質(zhì)的量為0.125bmolC．Pb電極上發(fā)生的電極反應(yīng)為Pb－2e－＋2OH－=Pb(OH)2D．待測氣體中氧氣的體積分?jǐn)?shù)為eq\f(0.35b,a)二、不定項(xiàng)選擇題7．某化學(xué)課外活動小組擬用鉛蓄電池進(jìn)行電絮凝凈水的實(shí)驗(yàn)探究，設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，下列敘述正確的是()A．Y的電極反應(yīng)：Pb－2e－=Pb2＋B．鉛蓄電池工作時SOeq\o\al(2－,4)向X極移動C．電解池的反應(yīng)僅有2Al＋6H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2Al(OH)3＋3H2↑D．每消耗103.5gPb，理論上電解池陰極上有0.5molH2生成8．某同學(xué)按下圖所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。A、B為兩種常見金屬，它們的硫酸鹽可溶于水，當(dāng)K閉合時，Y極上產(chǎn)生黃綠色氣體。下列分析正確的是()A．溶液中c(A2＋)增大B．B極的電極反應(yīng)：B－2e－=B2＋C．Y電極上有Cl2產(chǎn)生，發(fā)生還原反應(yīng)D．反應(yīng)初期，X電極周圍出現(xiàn)白色膠狀沉淀9．[情境創(chuàng)新]常溫下，將除去表面氧化膜的Al、Cu片插入濃HNO3中組成原電池如圖1所示，測得原電池的電流強(qiáng)度(I)隨時間(t)的變化如圖2所示。反應(yīng)過程中有紅棕色氣體產(chǎn)生。下列說法錯誤的是()A．t1s前，Al片的電極反應(yīng)為：2Al＋3H2O－6e－=Al2O3＋6H＋B．t1s時，因Al在濃硝酸中鈍化，氧化膜阻礙了Al繼續(xù)反應(yīng)C．t1s之后，負(fù)極Cu失電子，電流方向發(fā)生改變D．t1s之后，左邊燒杯中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：2NO2＋2OH－=NOeq\o\al(－,3)＋NOeq\o\al(－,2)＋H2O10．電浮選凝聚法是工業(yè)上采用的一種污水處理方法，即保持污水的PH在5.0～6.0之間，通過電解生成Fe(OH)3膠體，F(xiàn)e(OH)3膠體具有吸附作用，可吸附水中的污物而使其沉淀下來，起到凈水的作用，其原理如圖所示。下列說法正確的是()A．石墨電極上發(fā)生氧化反應(yīng)B．根據(jù)圖示，物質(zhì)A為CO2C．為增強(qiáng)污水的導(dǎo)電能力，可向污水中加入適量乙醇D．甲烷燃料電池中COeq\o\al(2－,3)向空氣一極移動11．如圖是利用一種微生物將廢水中的有機(jī)物(如淀粉)和廢氣NO的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能，下列說法中一定正確的是()A．質(zhì)子透過陽離子交換膜由左向右移動B．與X相連接是用電器標(biāo)有“＋”的接線柱C．M電極反應(yīng)式：(C6H10O5)n＋7nH2O－24ne－=6nCO2↑＋24nH＋D．當(dāng)M電極微生物將廢水中16.2g淀粉轉(zhuǎn)化掉時，N電極產(chǎn)生134.4LN2(標(biāo)況下)三、非選擇題12．某興趣小組的同學(xué)用如圖所示裝置研究有關(guān)電化學(xué)的問題。當(dāng)閉合該裝置的電鍵時，觀察到電流計(jì)的指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。請回答下列問題：(1)甲池為________(填“原電池”“電解池”或“電鍍池”)，通入CH3OH一極的電極反應(yīng)式為____________________________________。(2)乙池中A(石墨)電極的名稱為________(填“正極”“負(fù)極”“陰極”或“陽極”)，總反應(yīng)式為__________________________________。(3)當(dāng)乙池中B極質(zhì)量增加5.40g時，甲池中理論上消耗O2的體積為__________mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，丙池中________極析出________g銅。(4)若丙池中電極不變，將其溶液換成NaCl溶液，電鍵閉合一段時間后，甲池中溶液的pH將________(填“增大”“減小”或“不變”，下同)；丙池中溶液的pH將________，若要將丙池中溶液復(fù)原，需加入________。13．[2021·云南玉溪通海二中高三月考]為探究原電池和電解池的工作原理，某研究性小組分別用如圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。(1)甲裝置中，a電極的反應(yīng)式為________________。(2)乙裝置中，陰極區(qū)產(chǎn)物為________。(3)丙裝置是一種家用環(huán)保型消毒液發(fā)生器。外接電源a為________(填“正”或“負(fù)”)極，該裝置內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____________________________________________。(4)若甲裝置作為乙裝置的電源，一段時間后，甲中消耗氣體與乙中產(chǎn)生氣體的物質(zhì)的量之比為________(不考慮氣體的溶解)。14．某小組同學(xué)利用如圖1所示裝置對電解氯化銅實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了研究。裝置現(xiàn)象電解一段時間后，陽極石墨表面產(chǎn)生氣體，陰極石墨上附著紅色物質(zhì)，燒杯壁變熱，溶液由藍(lán)色變?yōu)榫G色(1)甲認(rèn)為電解過程中陽極產(chǎn)生的________是溶液變綠的原因，寫出產(chǎn)生該物質(zhì)的電極反應(yīng)式：________。(2)乙查閱資料，CuCl2溶液中存在平衡Cu2＋＋4Cl－[CuCl4]2－(黃色)ΔH>0。據(jù)此乙認(rèn)為：電解過程中，[CuCl4]2－(黃色)濃度增大，與CuCl2藍(lán)色溶液混合呈綠色。乙依據(jù)平衡移動原理推測在電解過程中[CuCl4]2－濃度增大的原因是________________。(3)丙改用圖2裝置，在相同條件下電解CuCl2溶液，對溶液變色現(xiàn)象繼續(xù)探究。裝置現(xiàn)象電解相同時間后，陽極石墨表面產(chǎn)生氣泡，溶液仍為藍(lán)色；陰極石墨上附著紅色物質(zhì)，溶液由藍(lán)色變?yōu)榫G色；U形管變熱，冷卻后陰極附近溶液仍為綠色丙通過對現(xiàn)象分析證實(shí)了甲和乙的觀點(diǎn)均不是溶液變綠的主要原因。丙否定甲的依據(jù)是______________________，否定乙的依據(jù)是__________________。(4)丙通過查閱資料：ⅰ.電解CuCl2溶液時可能產(chǎn)生[CuCl2]－，[CuCl2]－摻雜Cu2＋后呈黃色；ⅱ.稀釋含[CuCl2]－的溶液生成CuCl白色沉淀，據(jù)此丙認(rèn)為：電解過程中，產(chǎn)生[CuCl2]－摻雜Cu2＋后呈黃色，與CuCl2藍(lán)色溶液混合呈綠色。繼續(xù)進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：a．取電解后綠色溶液2mL，加20mL水稀釋，靜置5分鐘后溶液中產(chǎn)生白色沉淀。b．另取少量氯化銅晶體和銅粉，向其中加2mL濃鹽酸，加熱獲得含[CuCl2]－的黃色溶液。c．冷卻后向上述溶液……d．取c中2mL溶液，加20mL水稀釋，靜置5分鐘后溶液中產(chǎn)生白色沉淀。①a的目的是________________。②寫出b中生成[CuCl2]－的離子方程式：__________________。③補(bǔ)充c中必要的操作及現(xiàn)象：____________________________。丙據(jù)此得出結(jié)論：電解時陰極附近生成[CuCl2]－是溶液變綠的原因。專練31原電池原理及應(yīng)用一1．CA項(xiàng)，Na2S4中有類似Na2O2中O原子間形成的非極性鍵，正確；B項(xiàng)，由電池的總反應(yīng)方程式可知，x個S原子得到2個電子，故放電時正極反應(yīng)為xS＋2Na＋＋2e－=Na2Sx(因Na2Sx難溶于熔融硫，故不拆)，正確；C項(xiàng)，由電池的總反應(yīng)方程式可知，放電時，鈉失去電子是負(fù)極反應(yīng)物，硫得到電子是正極反應(yīng)物，故Na和S分別作電池的負(fù)極和正極，錯誤；D項(xiàng)，由題圖可知Na-β-Al2O3是隔膜，且電池可以充電，屬于二次電池，正確。2．CA、金屬Fe放入鹽Cu(NO3)2的溶液中，發(fā)生鐵置換銅的反應(yīng)：a＋b2＋=a2＋＋b，但是金屬鐵和金屬銅和水都不反應(yīng)，故A錯誤；B、a與b用導(dǎo)線連接插入H2SO4中，不一定能發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，故B錯誤；C、a與b用導(dǎo)線連接插入b(NO3)2中，符合構(gòu)成原電池的條件，故C正確；D、用惰性電極電解a(NO3)2與b(NO3)2的混合液，在陰極先析出b，故D錯誤。3．A根據(jù)圖示可知電極Ⅰ為負(fù)極，電極Ⅱ?yàn)檎龢O，電極Ⅲ為陽極，電極Ⅳ為陰極。電流方向與電子流動方向相反，所以電流方向：電極Ⅳ→?→電極Ⅰ，A正確；電極Ⅳ的電極反應(yīng)式為Cu2＋＋2e－=Cu，所以電極Ⅰ的質(zhì)量減少2.7g時，電極Ⅳ的質(zhì)量增重9.6g，B錯誤；c燒杯相當(dāng)于電鍍裝置，溶液的pH不變，C錯誤；電極Ⅲ的電極反應(yīng)式為Cu－2e－=Cu2＋，D錯誤。4．C甲圖中陽極上生成Cl2，A項(xiàng)錯誤；乙圖中銅片應(yīng)作陽極，與電源正極相連，B項(xiàng)錯誤；丁圖中陰極反應(yīng)式應(yīng)為2H＋＋2e－=H2↑，D項(xiàng)錯誤。5．C鋅為活潑金屬，失去電子作負(fù)極，A項(xiàng)錯誤；二氧化錳得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)，B項(xiàng)錯誤；因電池的負(fù)極反應(yīng)式為：Zn＋2OH－－2e－=ZnO＋H2O，用總反應(yīng)式減去負(fù)極反應(yīng)式得出正極反應(yīng)式為：MnO2＋H2O＋e－=MnOOH＋OH－，C項(xiàng)正確；電子只能經(jīng)外電路流動，而不能在電解質(zhì)溶液中流動，電解質(zhì)溶液中應(yīng)為陰、陽離子的定向移動，D項(xiàng)錯誤。6．B結(jié)合圖示及電解質(zhì)溶液的質(zhì)量保持不變進(jìn)行如下分析：電極電極反應(yīng)正極(Pt電極)O2＋4e－＋2H2O=4OH－負(fù)極(Pb電極)2Pb＋4OH－－4e－=2PbO＋2H2O則該傳感器工作時發(fā)生的總反應(yīng)為2Pb＋O2=2PbO，Pb電極質(zhì)量增加。Pt電極通入O2，發(fā)生還原反應(yīng)，該電極為正極，Pb電極為負(fù)極，A項(xiàng)錯誤；根據(jù)上述分析可知，質(zhì)量增加的電極應(yīng)是Pb電極，且增加的為O元素的質(zhì)量，由電極反應(yīng)式可知Pb電極每增加16g，溶液中轉(zhuǎn)移OH－的物質(zhì)的量為2mol，則Pb電極質(zhì)量增加bg時，轉(zhuǎn)移OH－的物質(zhì)的量為0.125bmol，B項(xiàng)正確；Pb電極發(fā)生的電極反應(yīng)為2Pb＋4OH－－4e－=2PbO＋2H2O，C項(xiàng)錯誤；Pb電極質(zhì)量增加bg，消耗的n(O2)＝eq\f(b,32)mol，其在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為0.7bL，則氧氣的體積分?jǐn)?shù)為eq\f(0.7b,a)，D項(xiàng)錯誤。7．BDA、根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理，電絮凝凈水，讓Al轉(zhuǎn)化成氫氧化鋁膠體，即Al失電子，根據(jù)電解原理，Al為陽極，Y為PbO2，則X為Pb，Y電極反應(yīng)為：PbO2＋SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋＋2e－=PbSO4＋2H2O，故A錯誤；B、根據(jù)原電池的工作原理，SOeq\o\al(2－,4)向負(fù)極移動，即SOeq\o\al(2－,4)移向X電極，故B正確；C、電解過程中實(shí)際上發(fā)生兩個反應(yīng)，分別為2Al＋6H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2Al(OH)3＋3H2↑和2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2H2↑＋O2↑，故C錯誤；D、消耗103.5gPb，轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量為eq\f(103.5,207)×2mol＝1mol，陰極上的電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－=H2↑，通過電量相等，即產(chǎn)生氫氣的物質(zhì)的量為1/2mol＝0.5mol，故D正確。8．AD根據(jù)Y極有黃綠色氣體生成，Y極電極反應(yīng)式為2Cl－－2e－=Cl2↑，即Y為電解池的陽極，B為原電池的正極，A為原電池的負(fù)極。故A極的電極反應(yīng)為A－2e－=A2＋，溶液中c(A2＋)增大，A正確；B極為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，B錯誤；Y電極上有Cl2產(chǎn)生，發(fā)生氧化反應(yīng)，C錯誤；右邊U形管中最初為電解AlCl3溶液，X電極為H＋放電，c(H＋)減小，c(OH－)增大，且Al3＋移向X極，因此會產(chǎn)生Al(OH)3白色膠狀沉淀，D正確。9．Dt1s前，Al片作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，其電極反應(yīng)式為2Al＋3H2O－6e－=Al2O3＋6H＋，A項(xiàng)正確；t1s時，隨著反應(yīng)進(jìn)行鋁表面鈍化形成的氧化膜阻礙了Al繼續(xù)反應(yīng)，B項(xiàng)正確；t1s后Cu作負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，電流方向發(fā)生改變，C項(xiàng)正確；t1s之后，Al極生成NO2，NO2溶于NaOH溶液中生成NaNO3和NaNO2，即右邊燒杯中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2NO2＋2OH－=NOeq\o\al(－,3)＋NOeq\o\al(－,2)＋H2O，D項(xiàng)錯誤。10．B左裝置為電解池，右裝置為原電池。原電池工作時，通入甲烷一極為負(fù)極，發(fā)生反應(yīng)：CH4＋4COeq\o\al(2－,3)－8e－=5CO2＋2H2O，通入空氣一極為正極，發(fā)生反應(yīng)：O2＋2CO2＋4e－=2COeq\o\al(2－,3)。電解池工作時，F(xiàn)e為陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)：Fe－2e－=Fe2＋，石墨為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)：2H＋＋2e－=H2↑，A項(xiàng)錯誤；由電極反應(yīng)式知物質(zhì)A為CO2，B項(xiàng)正確；乙醇為非電解質(zhì)，加入以后不能增強(qiáng)導(dǎo)電性，C項(xiàng)錯誤；COeq\o\al(2－,3)在通入甲烷一極發(fā)生反應(yīng)，在通入空氣一極生成COeq\o\al(2－,3)，所以燃料電池中COeq\o\al(2－,3)向甲烷一極移動，故D項(xiàng)錯誤。11．AC根據(jù)題給信息知，該裝置是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的原電池，由圖可知，M是負(fù)極，N是正極，電解質(zhì)溶液為酸性溶液，負(fù)極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)，M是負(fù)極，N是正極，質(zhì)子透過離子交換膜由左M極移向右N極，故A正確；電子從M極(負(fù)極)流出，與X相連接處是電子流入端，則與X相連接是用電器標(biāo)有“—”的接線柱，故B錯誤；若有機(jī)廢水中含有葡萄糖，葡萄糖屬于燃料，在負(fù)極M上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：(C6H10O5)n＋7nH2O－24ne－=6nCO2↑＋24nH＋，故C正確；每轉(zhuǎn)化掉16.2g淀粉時，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為2.4mol，N電極產(chǎn)生0.6mol氮?dú)?，在?biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為13.44L，故D錯誤。12．(1)原電池CH3OH－6e－＋8OH－=COeq\o\al(2－,3)＋6H2O(2)陽極4AgNO3＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))4Ag＋O2↑＋4HNO3(3)280D1.6(4)減小增大HCl解析：(1)甲池為原電池，通入CH3OH的電極為負(fù)極，電極反應(yīng)式為CH3OH－6e－＋8OH－=COeq\o\al(2－,3)＋6H2O。(2)乙池中為用惰性電極電解AgNO3溶液，其中A作陽極，B作陰極，總反應(yīng)式為4AgNO3＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))4Ag＋O2↑＋4HNO3。(3)乙池中B極質(zhì)量增加5.40g為銀的質(zhì)量，則銀的物質(zhì)的量為eq\f(5.4g,108g/mol)＝0.05mol，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒n(Ag)＝4n(O2)＝2n(Cu)，故V(O2)＝eq\f(0.05mol,4)×22.4L/mol＝0.28L＝280mL，m(Cu)＝eq\f(0.05,2)×64g/mol＝1.6g。(4)若丙池中電極不變，將其溶液換成NaCl溶液，根據(jù)丙池中總反應(yīng)式2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑可知，溶液pH增大，而甲池中總反應(yīng)式為2CH3OH＋3O2＋4KOH=2K2CO3＋6H2O，溶液pH減小。13．(1)H2－2e－＋2OH－=2H2O(2)氫氧化鈉和氫氣(3)負(fù)2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通電))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，Cl2＋2NaOH=NaCl＋NaClO＋H2O(4)3:4解析：(1)甲裝置是氫氧燃料電池，a電極通入的是氫氣，a電極是負(fù)極，電極反應(yīng)式為H2－2e－＋2OH－=2H2O；(2)乙裝置是電解飽和食鹽水，陰極是溶液中的氫離子放電產(chǎn)生氫氣，同時使水的電離平衡正向移動，從而產(chǎn)生氫氧根離子，鈉離子向陰極移動，所以陰極區(qū)產(chǎn)物為NaOH和H2；(3)丙裝置是一種家用環(huán)保型消毒液發(fā)生器，電解飽和食鹽水生成氫氧化鈉和氯氣、氫氣，氯氣和氫氧化鈉反應(yīng)生成具有消毒作用的次氯酸鈉，為使氯氣與氫氧化鈉充分反應(yīng)，下端