2023屆新高考一輪復(fù)習(xí)原電池化學(xué)電源作業(yè)

原電池化學(xué)電源一、選擇題1.某小組為研究電化學(xué)原理，設(shè)計(jì)如圖裝置。下列敘述不正確的是()A．a(chǎn)和b不連接時(shí)，鐵片上會(huì)有金屬銅析出B．a(chǎn)和b用導(dǎo)線連接時(shí)，銅片上發(fā)生的反應(yīng)為Cu2＋＋2e－=CuC．無(wú)論a和b是否連接，鐵片均會(huì)溶解，溶液從藍(lán)色逐漸變成淺綠色D．a(chǎn)和b分別連接直流電源正、負(fù)極，電壓足夠大時(shí)，Cu2＋向銅電極移動(dòng)解析：a和b不連接時(shí)，鐵和銅離子發(fā)生置換反應(yīng)，所以鐵片上有銅析出，故A項(xiàng)正確；a和b連接時(shí)，該裝置構(gòu)成原電池，鐵作負(fù)極，銅作正極，正極上銅離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Cu2＋＋2e－=Cu，故B項(xiàng)正確；無(wú)論a和b是否連接，鐵都失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，所以鐵片都會(huì)溶解，故C項(xiàng)正確；a和b分別連接直流電源正、負(fù)極，在電解池中陽(yáng)離子向負(fù)極移動(dòng)，銅離子向鐵電極移動(dòng)，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：D2.下列說(shuō)法正確的是()A．構(gòu)成原電池的兩個(gè)電極必須是活潑性不同的兩種金屬B．通過構(gòu)成原電池，能將反應(yīng)的化學(xué)能全部轉(zhuǎn)化為電能C．右圖所示原電池中，電池工作時(shí)，SOeq\o\al(2－,4)移向電池的正極D．銀鋅紐扣電池的放電反應(yīng)：Zn＋Ag2O＋H2O=Zn(OH)2＋2Ag，其中Ag2O作正極，發(fā)生還原反應(yīng)解析：構(gòu)成原電池的兩個(gè)電極不一定都是金屬，如一極為較活潑金屬，另一極為石墨棒，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；通過構(gòu)成原電池，能將反應(yīng)的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，由于存在能量損失，則不可能將化學(xué)能全部轉(zhuǎn)化為電能，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；題圖所示原電池中，鋅為負(fù)極，銅為正極，電池工作時(shí)，SOeq\o\al(2－,4)移向電池的負(fù)極，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；由電池總反應(yīng)可知該紐扣電池的反應(yīng)中Zn為還原劑、Ag2O為氧化劑，故Zn為負(fù)極被氧化，Ag2O為正極被還原、發(fā)生還原反應(yīng)，故D項(xiàng)正確。答案：D3．DBFC燃料電池的結(jié)構(gòu)如圖，該電池的總反應(yīng)為NaBH4＋4H2O2=NaBO2＋6H2O。下列關(guān)于該電池工作時(shí)的相關(guān)分析不正確的是()A．X極為正極，電流經(jīng)X流向外電路B．Y極發(fā)生的還原反應(yīng)為H2O2＋2e－=2OH－C．X極區(qū)溶液的pH逐漸減小D．每消耗1.0L0.50mol·L－1的H2O2電路中轉(zhuǎn)移1.0mole－解析：由題中工作原理裝置圖可知，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為BHeq\o\al(－,4)＋8OH－－8e－=BOeq\o\al(－,2)＋6H2O，正極H2O2發(fā)生還原反應(yīng)，得到電子被還原生成OH－，電極反應(yīng)式為H2O2＋2e－=2OH－；據(jù)此分析解答。由題圖知X極為負(fù)極，電子經(jīng)X流向外電路流入Y，A項(xiàng)錯(cuò)誤；Y極為正極，H2O2發(fā)生還原反應(yīng)H2O2＋2e－=2OH－，B項(xiàng)正確；X極發(fā)生氧化反應(yīng)BHeq\o\al(－,4)＋8OH－－8e－=BOeq\o\al(－,2)＋6H2O，故X極區(qū)溶液的pH逐漸減小，C項(xiàng)正確；由電極反應(yīng)式H2O2＋2e－=2OH－知，每消耗1.0L0.50mol·L－1的H2O2電路中轉(zhuǎn)移1.0mole－，D項(xiàng)正確。答案：A4．某濃差電池工作原理如圖。下列說(shuō)法不正確的是()A．負(fù)極的電極反應(yīng)式：Ag－e－＋Cl－=AgClB．Ag電極所處的電解質(zhì)環(huán)境會(huì)影響其失電子能力C．電池工作時(shí)，鹽橋中的K＋向右移，NOeq\o\al(－,3)向左移D．負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，電池總反應(yīng)為氧化還原反應(yīng)解析：負(fù)極Ag失去電子，與Cl－結(jié)合生成AgCl，電極反應(yīng)式為Ag－e－＋Cl－=AgCl，故A項(xiàng)正確；負(fù)極Ag失去電子，與Cl－結(jié)合生成難溶性AgCl，促使Ag反應(yīng)加快，金屬Ag的活潑性較差，若Ag＋不能轉(zhuǎn)化為沉淀，則Ag失電子能力減弱，所以Ag電極所處的電解質(zhì)環(huán)境會(huì)影響其失電子能力，故B項(xiàng)正確；電池內(nèi)電路中：電流由正極流向負(fù)極，即電池工作時(shí)，鹽橋中的K＋向右移動(dòng)到正極，NOeq\o\al(－,3)向左移動(dòng)到負(fù)極，故C項(xiàng)正確；負(fù)極Ag/AgCl發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Ag＋Cl－－e－=AgCl，正極Ag發(fā)生還原反應(yīng)，電極=AgCl↓，為非氧化還原反應(yīng)，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：D5．MgH2O2電池可用于驅(qū)動(dòng)無(wú)人駕駛的潛航器。該電池以海水為電解質(zhì)溶液，某工作原理示意圖如下。該電池工作時(shí)，下列說(shuō)法正確的是()A．Mg電極是該電池的正極B．H2O2在石墨電極上發(fā)生氧化反應(yīng)C．石墨電極附近溶液的pH增大D．溶液中Cl－向正極移動(dòng)解析：MgH2O2海水電池，活潑金屬作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)：Mg－2e－=Mg2＋，H2O2在正極發(fā)生還原反應(yīng)：H2O2＋2e－=2OH－，石墨電極附近溶液的pH增大，A項(xiàng)、B項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確，由于負(fù)極陽(yáng)離子(Mg2＋)增多，Cl－向負(fù)極移動(dòng)平衡電荷，D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：C6．2019年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予了鋰離子電池領(lǐng)域做出巨大貢獻(xiàn)的三位科學(xué)家。某鋰離子電池C6Li為負(fù)極，Li1－xMO2為正極，鋰鹽有機(jī)溶液作電解質(zhì)溶液，電池反應(yīng)為C6Li＋Li1－xMO2eq\o(,\s\up15(放電),\s\do20(充電))LiMO2＋C6Li1－x，則下列有關(guān)說(shuō)法正確的是()A．金屬鋰的密度、熔點(diǎn)和硬度均比同族的堿金屬低B．該鋰離子電池可用乙醇作有機(jī)溶劑C．電池放電時(shí)，Li＋從正極流向負(fù)極D．電池充電時(shí)，陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為L(zhǎng)iMO2－xe－=xLi＋＋Li1－xMO2解析：根據(jù)題干信息，結(jié)合電池反應(yīng)可知，電池放電時(shí)作原電池，C6Li為負(fù)極，失去電子、發(fā)生氧化反應(yīng)，Li1－xMO2為正極，得到電子、發(fā)生還原反應(yīng)；電池充電時(shí)為電解池，原電池的負(fù)極與外接電源負(fù)極相連作電解池的陰極，則C6Li1－x為陰極，原電池的正極與外接電源正極相連作電解池的陽(yáng)極，則LiMO2作陽(yáng)極。據(jù)此分析解答。堿金屬元素從上到下對(duì)應(yīng)單質(zhì)的熔、沸點(diǎn)逐漸降低，故金屬鋰的熔點(diǎn)均比同族的堿金屬的高，A項(xiàng)錯(cuò)誤；乙醇的氧化還原電位太低，容易被氧化，不能作該鋰離子電池的有機(jī)溶劑，B項(xiàng)錯(cuò)誤；電池放電時(shí)，為原電池，陽(yáng)離子(Li＋)從負(fù)極向正極移動(dòng)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；由上述分析可知，電池充電時(shí)，LiMO2作陽(yáng)極，失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為L(zhǎng)iMO2－xe－=xLi＋＋Li1－xMO2，D項(xiàng)正確。答案：D7．最近，科學(xué)家研發(fā)了“全氫電池”，其工作原理如圖所示。下列說(shuō)法不正確的是()A．右邊吸附層中發(fā)生了還原反應(yīng)B．負(fù)極的電極反應(yīng)是H2－2e－＋2OH－=2H2OC．電池的總反應(yīng)是2H2＋O2=2H2OD．電解質(zhì)溶液中Na＋向右移動(dòng)，ClOeq\o\al(－,4)向左移動(dòng)解析：由電子的流動(dòng)方向可以得知左邊為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)；右邊為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，故選項(xiàng)A、B正確；電池的總反應(yīng)沒有O2參與，總反應(yīng)方程式不存在氧氣，故選項(xiàng)C不正確；在原電池中，陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)，故選項(xiàng)D正確。答案：C8．獲得“863計(jì)劃和中科院一百人計(jì)劃”支持的環(huán)境友好型鋁＋3I2=2AlI3。下列說(shuō)法不正確的是()A．該電池負(fù)極的電極反應(yīng)為Al－3e－=Al3＋B．電池工作時(shí)，溶液中的鋁離子向正極移動(dòng)C．消耗相同質(zhì)量的金屬，用鋰作負(fù)極時(shí)，產(chǎn)生電子的物質(zhì)的量比鋁多D．正極的電極材料是單質(zhì)碘解析：該電池中Al作負(fù)極，失電子，生成的Al3＋向正極移動(dòng)，故A、B項(xiàng)正確；轉(zhuǎn)移1mole－時(shí)，消耗鋰、鋁的質(zhì)量分別為7g、9g，故C項(xiàng)正確；碘單質(zhì)能溶于水，是正極發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)，而不能作為電極材料，所以D項(xiàng)不正確。答案：D9．我國(guó)科研工作者研制出基于PANa(聚丙烯酸鈉)電解質(zhì)的Zn/NiCoLDMH可充電電池，該電池具＋5H2Oeq\o(,\s\up15(放電),\s\do20(充電))5ZnO＋6Co(OH)2＋4Ni(OH)2。PANa是一種超強(qiáng)吸水聚合物，吸收大量Zn(CH3COO)2和KOH溶液作為水和離子含量調(diào)節(jié)劑形成水凝膠電解質(zhì)，示意圖如下。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．PANa是一種有機(jī)高分子聚合物，在水溶液中不會(huì)發(fā)生電離B．PANa具有超強(qiáng)吸水性可避免電池充放電過程中因失水使離子導(dǎo)電率下降C．放電時(shí)，負(fù)極附近pH減小D．充電時(shí)，陽(yáng)極反應(yīng)為3Co(OH)2＋2Ni(OH)2－5e－＋5OH－=3CoOOH＋2NiOOH＋5H2O解析：由電池反應(yīng)分析可知，電池放電時(shí)，Zn的化合價(jià)升高，失去電子，作負(fù)極，發(fā)生的電極反應(yīng)為Zn－2e－＋2OH－=ZnO＋H2O，CoOOH和NiOOH中Co和Ni的化合價(jià)降低，得到電子，作正極，發(fā)生的電極反應(yīng)為3CoOOH＋2NiOOH＋5H2O＋5e－=3Co(OH)2＋2Ni(OH)2＋5OH－，充電時(shí)電極反應(yīng)為放電電極反應(yīng)的逆反應(yīng)，據(jù)此分析解答。PANa是一種有機(jī)高分子聚合物，在水溶液中會(huì)電離出聚丙烯酸根離子和鈉離子，A項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)題中信息，PANa是一種超強(qiáng)吸水聚合物，具有超強(qiáng)吸水性，可避免電池充放電過程中因失水使離子導(dǎo)電率下降，B項(xiàng)正確；放電時(shí)，負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)為Zn－2e－＋2OH－=ZnO＋H2O，OH－濃度降低，pH減小，C項(xiàng)正確；充電時(shí)，Co(OH)2和2Ni(OH)2在陽(yáng)極失去電子得到CoOOH和NiOOH，電極反應(yīng)式為3Co(OH)2＋2Ni(OH)2＋5OH－－5e－=3CoOOH＋2NiOOH＋5H2O，D項(xiàng)正確。答案：A10．ZulemaBorjas等設(shè)計(jì)的一種微生物脫鹽池的裝置如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．該裝置不可以在高溫下工作B．X、Y依次為陰離子、陽(yáng)離子選擇性交換膜C．負(fù)極反應(yīng)為CH3COO－＋2H2O＋8e－=2CO2↑＋7H＋D．該裝置工作時(shí)，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能解析：高溫能使微生物蛋白質(zhì)凝固變性，導(dǎo)致電池工作失效，所以該裝置不可以在高溫下工作，A項(xiàng)正確；負(fù)極CH3COO－失電子導(dǎo)致陰離子濃度減小，所以食鹽水中的Cl－向負(fù)極移動(dòng)，Na＋向正極移動(dòng)，X、Y依次為陰離子、陽(yáng)離子選擇性交換膜，B項(xiàng)正確；負(fù)極發(fā)＋2H2O－8e－=2CO2↑＋7H＋，C項(xiàng)錯(cuò)誤；該裝置工作時(shí)，通過化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電流，所以由化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，D項(xiàng)正確。答案：C二、非選擇題11．依據(jù)原電池原理，請(qǐng)回答下列問題：(1)利用反應(yīng)：Cu＋2FeCl3=CuCl2＋2FeCl2設(shè)計(jì)成如圖1所示的原電池。①寫出電極反應(yīng)式。正極：_________________________________________________；負(fù)極：________________________________________________；②圖中X是________，Y是________；③原電池工作時(shí)，鹽橋中的________(填“陽(yáng)”或“陰”)離子向X溶液方向移動(dòng)。(2)控制適合的條件，將反應(yīng)：2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I(xiàn)2設(shè)計(jì)成如圖2所示的原電池。①反應(yīng)開始時(shí)，乙中石墨電極上發(fā)生________反應(yīng)(填“氧化”或“還原”)，電極反應(yīng)式為__________________；甲中石墨電極上發(fā)生______反應(yīng)(填“氧化”或“還原”)，電極反應(yīng)式為____________；②電流表讀數(shù)為“0”時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，此時(shí)在甲中加入FeCl2固體，則乙中的石墨作________極(填“正”或“負(fù)”)，該電極的電極反應(yīng)式為_________________________________________。(3)利用反應(yīng)：2Cu＋O2＋2H2SO4=2CuSO4＋2H2O可制備CuSO4，若將該反應(yīng)設(shè)計(jì)為原電池，其正極反應(yīng)式為______________。－2e－=Cu2＋；石墨作正極，電極反應(yīng)式為2Fe3＋＋2e－=2Fe2＋。X溶液應(yīng)為FeCl3溶液，Y溶液應(yīng)為CuCl2溶液。原電池工作時(shí)，鹽橋中的陽(yáng)離子向正極移動(dòng)。(2)①根據(jù)反應(yīng)2Fe3＋＋2I－=2Fe2＋＋I(xiàn)2設(shè)計(jì)的原電池的電極反應(yīng)，負(fù)極：2I－－2e－=I2，發(fā)生氧化反應(yīng)；正極：2Fe3＋＋2e－=2Fe2＋，發(fā)生還原反應(yīng)；②當(dāng)電流表讀數(shù)為“0”時(shí)反應(yīng)達(dá)平衡，此時(shí)，在甲中加入FeCl2固體，2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I(xiàn)2－；左側(cè)石墨作負(fù)極，電極反應(yīng)式為2Fe2＋－2e－=2Fe3＋。(3)Cu作負(fù)極，O2在正極上得電子：O2＋4e－＋4H＋=2H2O。答案：(1)①2Fe3＋＋2e－=2Fe2＋Cu－2e－=Cu2＋②FeCl3CuCl2③陽(yáng)(2)①氧化2I－－2e－=I2還原2Fe3＋＋2e－=2Fe2＋②正I2＋2e－=2I－(3)O2＋4e－＋4H＋=2H2O12．依據(jù)原電池原理，請(qǐng)回答下列問題：(1)圖1是依據(jù)氧化還原反應(yīng)：Cu(s)＋2Fe3＋(aq)=Cu2＋(aq)＋2Fe2＋(aq)設(shè)計(jì)的原電池裝置。①電極X的材料是________(填化學(xué)名稱，下同)；電極Y的材料是__________；②Y電極發(fā)生的電極反應(yīng)式為___________________________。(2)圖2是使用固體電解質(zhì)的燃料電池，裝置中，以稀土金屬材料作惰性電極，在兩極上分別通入CH4和空氣，其中固體電解質(zhì)是摻雜了Y2O3的ZrO2固體，它在高溫下能傳導(dǎo)正極生成的O2－離子(O2＋4e－→2O2－)。①c電極為________極(填“正”或“負(fù)”)。②d電極上的電極反應(yīng)式為____________________