第08練-以新型化學(xué)電源及電極反應(yīng)式的書寫突破原電池原理(解析版)

第08練以新型化學(xué)電源及電極反應(yīng)式的書寫突破原電池原理【知識(shí)結(jié)構(gòu)】【思維模型】【解題步驟】“三步”突破原電池電極反應(yīng)式的書寫:1．化學(xué)電源在日常生活和高科技領(lǐng)域中有廣泛應(yīng)用，下列說法錯(cuò)誤的是A．甲：正極的電極反應(yīng)式為Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-B．乙：鋅筒作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，鋅筒會(huì)變薄C．丙：使用一段時(shí)間后，電解質(zhì)溶液的酸性減弱，導(dǎo)電能力下降D．丁：Zn2+向Cu電極方向移動(dòng)，Cu電極附近溶液中H+濃度增加【答案】D【解析】【詳解】A．甲為紐扣電池，正極為Ag2O得電子發(fā)生還原反應(yīng)，反應(yīng)式為Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-，故A正確；B．乙為鋅錳干電池，鋅筒作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)被溶解，導(dǎo)致鋅筒變薄，故B正確；C．丙為氫氧燃料電池，放電過程中不斷生成水，故電解質(zhì)溶液的酸性減弱，導(dǎo)電能力下降，故C正確；D．丁中Zn為負(fù)極，Cu為正極，原電池工作時(shí)Zn2+向Cu電極方向移動(dòng)，硫酸中氫離子得電子生成氫氣，故溶液中H+濃度減小，故D錯(cuò)誤；故選D。2．將純鋅片和純銅片按圖示方式插入同濃度的稀硫酸中一段時(shí)間，以下敘述正確的是A．兩燒杯中銅片表面均無氣泡產(chǎn)生 B．甲中銅片是正極，乙中銅片是負(fù)極C．兩燒杯中溶液的c(H＋)均減小 D．產(chǎn)生氣泡的速率甲比乙慢【答案】C【解析】【詳解】A．甲燒杯中，銅、鋅用導(dǎo)線連接，甲構(gòu)成原電池，銅是正極，銅片表面有氫氣產(chǎn)生，A錯(cuò)誤；B．甲燒杯中，銅、鋅用導(dǎo)線連接，甲構(gòu)成原電池，銅是正極；乙中銅、鋅沒有連接，不構(gòu)成原電池，B錯(cuò)誤；C．兩燒杯中都發(fā)生反應(yīng)，溶液的c(H＋)均減小，C正確；D．甲燒杯中，銅、鋅用導(dǎo)線連接，甲構(gòu)成原電池，產(chǎn)生氣泡的速率甲比乙快，D錯(cuò)誤；故選C。3．現(xiàn)有X、Y、Z三種金屬。把X、Y分別放入稀鹽酸中，Y產(chǎn)生氣體的速率比X快；把Z放入硫酸銅溶液中，一段時(shí)間后，無明顯現(xiàn)象。根據(jù)以上事實(shí)，判斷三種金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱，正確的是A．X＞Y＞Z B．Y＞Z＞X C．Y＞X＞Z D．Z＞Y＞X【答案】C【解析】【詳解】把X、Y分別放入稀鹽酸中，Y產(chǎn)生氣體的速率比X快，得知金屬活動(dòng)性Y＞X；把Z放入硫酸銅溶液中，一段時(shí)間后，無明顯現(xiàn)象，得知金屬活動(dòng)性X＞Z，綜合起來，C項(xiàng)正確；答案為C。4．下列說法正確的是A．鋅錳干電池中，鋅筒作正極B．可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)，正、逆反應(yīng)的速率都變?yōu)?C．合成氨反應(yīng)時(shí)，溫度越高、壓強(qiáng)越大，氨的產(chǎn)率越高D．鉛酸蓄電池充電時(shí)也發(fā)生了氧化還原反應(yīng)【答案】D【解析】【詳解】A．鋅錳干電池中，鋅作負(fù)極，A錯(cuò)誤；B．化學(xué)平衡是“動(dòng)態(tài)平衡”，即達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正、逆反應(yīng)速率相等，且均不為零，B錯(cuò)誤；C．升高溫度，平衡N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)逆向移動(dòng)，氨氣的平衡產(chǎn)率減小，C錯(cuò)誤；D．蓄電池充電時(shí)，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，D正確；故選D。5．銀鋅電池是一種常見化學(xué)電源，其反應(yīng)原理為Zn＋Ag2O＋H2O=Zn(OH)2＋2Ag。其工作示意圖如圖所示。下列說法不正確的是A．Zn電極是負(fù)極，K＋向Ag2O電極遷移B．Ag2O電極發(fā)生還原反應(yīng)C．Zn電極的電極反應(yīng)式為Zn-2e-＋2OH-=Zn(OH)2D．放電前后電解質(zhì)溶液的pH保持不變【答案】D【解析】【分析】從電池總反應(yīng)Zn＋Ag2O＋H2O=Zn(OH)2＋2Ag來看，Zn由0價(jià)升高到+2價(jià)，Ag2O中的Ag由+1價(jià)降為0價(jià)，所以Zn電極為負(fù)極，Ag2O電極為正極?！驹斀狻緼．活潑金屬Zn為負(fù)極，Ag2O為正極，K＋向Ag2O電極遷移，選項(xiàng)A正確；B．Ag2O電極為正極，正極上得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)，選項(xiàng)B正確；C．Zn為負(fù)極，電極反應(yīng)式為：Zn－2e－＋2OH－＝Zn(OH)2，選項(xiàng)C正確；D．電極總反應(yīng)式為：Zn＋Ag2O＋H2O＝Zn(OH)2＋2Ag，放電后水消耗了，氫氧化鉀的濃度增大，電解質(zhì)溶液的pH增大，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；答案選D。6．燃料電池是目前電池研究的熱點(diǎn)之一、現(xiàn)有某課外小組自制的氫氧燃料電池，如下圖所示，a、b均為石墨電極。下列敘述不正確的是A．a(chǎn)電極是負(fù)極，該電極上發(fā)生氧化反應(yīng)B．b極反應(yīng)是C．總反應(yīng)方程式為D．使用過程中溶液的濃度逐漸減小【答案】B【解析】【分析】由圖可知，氫氣在反應(yīng)中失電子，故a極為負(fù)極，電極反應(yīng)式為H2+2OH--2e-=2H2O，b極為正極，電極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-=4OH-，據(jù)此分析解題?！驹斀狻緼．由分析可知，氫氣在反應(yīng)中失電子，故a極為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，A正確；B．由分析可知，b極為正極，電極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-=4OH-，B錯(cuò)誤；C．由兩極反應(yīng)可知，電池總反應(yīng)為2H2+O2=2H2O，C正確；D．由分析可知，電池總反應(yīng)為2H2+O2=2H2O，即放電過程中有H2O生成，故使用過程中KOH溶液的濃度逐漸減小，D正確；故答案為：B。7．中科院開發(fā)的一種新型電池的反應(yīng)原理如圖所示，其中電解質(zhì)LiCIO4溶于混合有機(jī)溶劑中，Li+通過電解質(zhì)可自由移動(dòng)，b極參與反應(yīng)的物質(zhì)是二氯亞砜(SOCl2)，且有刺激性氣味氣體產(chǎn)生。下列說法正確的是A．a(chǎn)極為正極，電極反應(yīng)式為L(zhǎng)iClO4+e-=Li+ClOB．可用水代替有機(jī)溶劑C．正極產(chǎn)生的有刺激性氣味氣體為Cl2D．用該電池電解飽和食鹽水(用惰性電極)，若消耗1mol鋰，則理論上陰陽兩極共產(chǎn)生氣體22.4L(標(biāo)況)【答案】D【解析】【詳解】A．負(fù)極為L(zhǎng)i失電子，生成鋰離子，a應(yīng)為負(fù)極，A項(xiàng)錯(cuò)誤；B．Li容易與水反應(yīng)，故不能用水代替有機(jī)溶劑，B項(xiàng)錯(cuò)誤；C．正極電極反應(yīng)式為2SOCl2+4e-=S+SO2↑+4Cl-，刺激性氣味是二氧化硫，C項(xiàng)錯(cuò)誤；D．消耗1mol鋰，說明轉(zhuǎn)移1mol電子，陰極產(chǎn)生氫氣0.5mol，陽極產(chǎn)生氯氣0.5mol，故產(chǎn)生氣體共22.4L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），D項(xiàng)正確；故答案選D。8．微生物脫鹽電池既可以處理廢水中CH3COOH和銨鹽，同時(shí)又能實(shí)現(xiàn)海水的淡化，原理如圖所示，其中陽離子交換膜只允許陽離子通過，陰離子交換膜只允許陰離子通過。下列說法正確的是A．電流從電極a流向電極bB．電極a的電極反應(yīng)式為CH3COOH-8e-+8OH-=2CO2↑+6H2OC．每生成2.24LN2，電路中轉(zhuǎn)移0.6mol電子D．X離子交換膜為陰離子交換膜，Y離子交換膜為陽離子交換膜【答案】D【解析】【分析】該裝置為原電池，有機(jī)廢水中的CH3COOH發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)生成CO2，則電極a為負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)式為CH3COOH+2H2O-8e-＝2CO2↑+8H+，電極b為正極，NO得電子生成N2，正極反應(yīng)式為2NO+8H++6e-＝N2↑+4H2O，原電池工作時(shí)，陰離子移向負(fù)極、陽離子移向正極，即海水中的Na+通過陽離子交換膜移向b極、Cl-通過陰離子交換膜移向a極，可實(shí)現(xiàn)海水淡化，則X離子交換膜為陰離子交換膜，Y離子交換膜為陽離子交換膜，據(jù)此分析解答?！驹斀狻緼．該原電池工作時(shí)，電極a為負(fù)極，電極b為正極，則電流從電極b流向電極a，故A錯(cuò)誤；B．電極a為負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)式為CH3COOH+2H2O-8e-＝2CO2↑+8H+，故B錯(cuò)誤；C．生成的氮?dú)獠灰欢ㄌ幱跇?biāo)況下，無法利用22.4L/mol計(jì)算轉(zhuǎn)移電子數(shù)，故C錯(cuò)誤；D．由上述分析可知，X離子交換膜為陰離子交換膜，Y離子交換膜為陽離子交換膜，故D正確；故選D。9．某氣敏傳感器用于檢測(cè)CO的工作原理如圖所示。下列說法正確的是A．電極I上發(fā)生反應(yīng)：CO+H2O—2e—=CO2+2H+B．電極II上發(fā)生反應(yīng)：O2+2H2O+4e—=4OH—C．工作過程中電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能D．工作一段時(shí)間后溶液的pH增大【答案】A【解析】【分析】由圖可知，電極I為負(fù)極，一氧化碳在水分子作用下失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成二氧化碳和氫離子，電極反應(yīng)式為CO+H2O—2e—=CO2+2H+，電極II為正極，酸性條件下，氧氣在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成水，電極反應(yīng)式為O2+4H++4e—=2H2O，電池的總反應(yīng)為2CO+O2=2CO2。【詳解】A．由分析可知，電極I為負(fù)極，一氧化碳在水分子作用下失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成二氧化碳和氫離子，電極反應(yīng)式為CO+H2O—2e—=CO2+2H+，故A正確；B．由分析可知，電極II為正極，酸性條件下，氧氣在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成水，電極反應(yīng)式為O2+4H++4e—=2H2O，故B錯(cuò)誤；C．由圖可知，該裝置為化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的原電池，故C錯(cuò)誤；D．由分析可知，電池的總反應(yīng)為2CO+O2=2CO2，反應(yīng)中沒有氫離子的生成，也沒有氫離子的消耗，所以工作一段時(shí)間后溶液的pH不變，故D錯(cuò)誤；故選A。10．某種熔融碳酸鹽燃料電池以、為電解質(zhì)，一極通入甲烷，另一極通入和的混合氣體，該電池工作原理如圖。下列說法正確的是A．電池工作時(shí)，向通入b的一極遷移B．通入a的一極為原電池的負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng)C．正極上的電極反應(yīng)式為D．理論上每消耗時(shí)，外電路流過的電子數(shù)目為【答案】C【解析】【詳解】A．電池工作時(shí)，負(fù)極上電子流出、陰離子向負(fù)極移動(dòng)，由圖知a為負(fù)極，則向通入a的一極遷移，A項(xiàng)錯(cuò)誤；B．通入a的一極為原電池的負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；C．正極上氧氣得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為，C項(xiàng)正確；D．未指明標(biāo)準(zhǔn)狀況，每消耗時(shí)，難以計(jì)算甲烷的物質(zhì)的量、難以計(jì)算外電路流過的電子數(shù)目，D項(xiàng)錯(cuò)誤；答案選C。11．和都是比較穩(wěn)定的分子，科學(xué)家利用電化學(xué)裝置實(shí)現(xiàn)兩種分子的耦合轉(zhuǎn)化，其原理如圖所示，兩電極均為惰性電極，下列說法正確的是A．電池工作時(shí)，往電極R移動(dòng)B．M為電源的負(fù)極C．電極R上發(fā)生的電極反應(yīng)為D．相同條件下，若生成的和的體積比為4∶3，則消耗的和的體積比為14∶11【答案】D【解析】【分析】根據(jù)裝置圖中CO2生成CO，得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，電極R為陰極，電極P為陽極，故N為負(fù)極，M為正極。【詳解】A．電池工作時(shí)，往陽極移動(dòng)，故向電極P移動(dòng)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；B．根據(jù)分析可知M為電源正極，B項(xiàng)錯(cuò)誤；C．電極R的反應(yīng)式為，C項(xiàng)錯(cuò)誤；D．若生成的和的體積比為4∶3，由得失電子守恒和原子守恒寫出反應(yīng)的總方程式為14CH4+11CO2=4C2H4+3C2H6+11CO+11H2O，所以消耗CH4和CO2的體積比為14：11，D項(xiàng)正確；故選D。12．某種酒駕檢測(cè)儀具有吹氣流量監(jiān)測(cè)與控制的功能，其結(jié)構(gòu)與工作原理如圖所示。下列有關(guān)說法正確的是A．該裝置將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能B．電流由電極Ⅱ經(jīng)顯示屏、處理器流向電極ⅠC．在電解液中遷移的微粒X可能是電子D．電極Ⅱ的電極反應(yīng)式可能是：O2+H2O+4e-→4OH-【答案】B【解析】【分析】從圖中可以看出，電極Ⅰ中CH3CH2OH轉(zhuǎn)化為CH3COOH，-CH2-中的C元素由-1價(jià)升高到+3價(jià)，則其為負(fù)極；電極Ⅱ中O2得電子產(chǎn)物與電解質(zhì)作用生成H2O，其為正極。負(fù)極反應(yīng)為CH3CH2OH-4e-+H2O→CH3COOH+4H+，正極反應(yīng)為O2+4e-+4H+=2H2O?！驹斀狻緼．由分析可知，電極Ⅰ為負(fù)極，電極Ⅱ?yàn)檎龢O，則該裝置為原電池，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，A不正確；B．在原電池中，電流由正極沿導(dǎo)線流入負(fù)極，則該裝置中，電流由電極Ⅱ經(jīng)顯示屏、處理器流向電極Ⅰ，B正確；C．在電解液中，負(fù)極產(chǎn)生H+，電解質(zhì)溶液中的H+通過分隔膜遷移到正極，所以微粒X是H+，電子不可能在溶液中遷移，C不正確；D．由分析知，電極Ⅱ的電極反應(yīng)式為：O2+4e-+4H+=2H2O，D不正確；故選B。13．一種新型電池結(jié)構(gòu)示意圖如圖，電池由三個(gè)不同區(qū)域(A、B、C)組成，所用電解質(zhì)分別為和，不同區(qū)域由離子交換膜隔開。下列關(guān)于該電池的說法不正確的是A．為電池的負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)B．a(chǎn)為陰離子交換膜，b為陽離子交換膜C．電極反應(yīng)：D．電池工作過程中，區(qū)域A、B、C溶液分別減小、不變、增大【答案】B【解析】【分析】根據(jù)元素化合價(jià)的變化可知Zn作負(fù)極，PbO2作正極，Zn電極發(fā)生的電極反應(yīng)為：，PbO2電極發(fā)生的電極反應(yīng)式為：；【詳解】A．由分析可知Zn為電源的負(fù)極，反應(yīng)氧化反應(yīng)，A項(xiàng)正確；B．電解質(zhì)溶解中陽離子移向正極，陰離子移向負(fù)極，故a為陽離子交換膜，b為陰離子交換膜，B項(xiàng)錯(cuò)誤；C．PbO2電極發(fā)生的電極反應(yīng)式為：，C項(xiàng)正確；D．電池工作過程中，區(qū)域A中OH-被消耗，pH減?。籄區(qū)域的K+移向B區(qū)域，C區(qū)域的移向B區(qū)域，故B區(qū)域pH不變；C區(qū)域H+被消耗，pH增大；D項(xiàng)正確；答案選B。1．（2022年全國甲卷）一種水性電解液Zn-MnO2離子選擇雙隔膜電池如圖所示(KOH溶液中，Zn2+以Zn(OH)存在)。電池放電時(shí)，下列敘述錯(cuò)誤的是A．Ⅱ區(qū)的K+通過隔膜向Ⅲ區(qū)遷移B．Ⅰ區(qū)的SO通過隔膜向Ⅱ區(qū)遷移C．MnO2電極反應(yīng)：MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2OD．電池總反應(yīng)：Zn+4OH-+MnO2+4H+=Zn(OH)+Mn2++2H2O【答案】A【解析】【分析】根據(jù)圖示的電池結(jié)構(gòu)和題目所給信息可知，Ⅲ區(qū)Zn為電池的負(fù)極，電極反應(yīng)為Zn-2e-+4OH-=Zn(OH)，Ⅰ區(qū)MnO2為電池的正極，電極反應(yīng)為MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O；電池在工作過程中，由于兩個(gè)離子選擇隔膜沒有指明的陽離子隔膜還是陰離子隔膜，故兩個(gè)離子隔膜均可以通過陰、陽離子，因此可以得到Ⅰ區(qū)消耗H+，生成Mn2+，Ⅱ區(qū)的K+向Ⅰ區(qū)移動(dòng)或Ⅰ區(qū)的SO向Ⅱ區(qū)移動(dòng)，Ⅲ區(qū)消耗OH-，生成Zn(OH)，Ⅱ區(qū)的SO向Ⅲ區(qū)移動(dòng)或Ⅲ區(qū)的K+向Ⅱ區(qū)移動(dòng)。據(jù)此分析答題?！驹斀狻緼．根據(jù)分析，Ⅱ區(qū)的K+只能向Ⅰ區(qū)移動(dòng)，A錯(cuò)誤；B．根據(jù)分析，Ⅰ區(qū)的SO向Ⅱ區(qū)移動(dòng)，B正確；C．MnO2電極的電極反應(yīng)式為MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O，C正確；D．電池的總反應(yīng)為Zn+4OH-+MnO2+4H+=Zn(OH)+Mn2++2H2O，D正確；故答案選A。2．（2022年湖南卷）海水電池在海洋能源領(lǐng)域備受關(guān)注，一種鋰-海水電池構(gòu)造示意圖如下。下列說法錯(cuò)誤的是A．海水起電解質(zhì)溶液作用B．N極僅發(fā)生的電極反應(yīng)：C．玻璃陶瓷具有傳導(dǎo)離子和防水的功能D．該鋰-海水電池屬于一次電池【答案】B【解析】【分析】鋰海水電池的總反應(yīng)為2Li+2H2O═2LiOH+H2↑，M極上Li失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，則M電極為負(fù)極，電極反應(yīng)為L(zhǎng)i-e-=Li+，N極為正極，電極反應(yīng)為2H2O+2e-=2OH-+H2↑，同時(shí)氧氣也可以在N極得電子，電極反應(yīng)為O2+4e-+2H2O=4OH-。【詳解】A．海水中含有豐富的電解質(zhì)，如氯化鈉、氯化鎂等，可作為電解質(zhì)溶液，故A正確；B．由上述分析可知，N為正極，電極反應(yīng)為2H2O+2e-=2