（江苏选考）2021版新高考化学一轮复习 专题6 化学反应与能量变化 2 第二单元 原电池 化学电源

第二单元原电池化学电源一、单项选择题1．下列过程属于化学能转化为电能的是()A．行人踩踏发电瓷砖(原理是利用行人踩踏地板产生的振动来发电)B．智能手机电池放电C．汽车发电机中汽油燃烧D．氢氧化钠与盐酸反应解析：选B。A选项，动能转化为电能，错误；B选项，化学能转化为电能，正确；C选项，化学能转化为动能，错误；D选项，化学能转化为热能，错误。2．下列电池工作时，O2在正极放电的是()A.锌锰电池B.氢燃料电池C.铅蓄电池D.镍镉电池解析：选B。锌锰电池，正极反应：MnO2＋H2O＋e－===MnOOH＋OH－，MnO2在正极放电，A错误。氢燃料电池，正极反应(酸性条件下)：O2＋4H＋＋4e－===2H2O，O2在正极放电，B正确。铅蓄电池，正极反应：PbO2＋4H＋＋SO2－4＋2e－===PbSO4＋2H2O，PbO2在正极放电，C错误。镍镉电池，正极反应：NiOOH＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－，NiOOH在正极放电，D错误。3．图1是铜锌原电池示意图。图2中，x轴表示实验时流入正极的电子的物质的量，y轴表示()A．铜棒的质量B．c(Zn2＋)C．c(H＋)D．c(SO2－4)解析：选C。该装置构成原电池，Zn是负极，Cu是正极。A.在正极Cu上溶液中的H＋获得电子变为氢气，Cu棒的质量不变，错误；B.由于Zn是负极，不断发生反应Zn－2e－===Zn2＋，所以溶液中c(Zn2＋)逐渐增大，错误；C.由于反应不断消耗H＋，所以溶液中c(H＋)逐渐减小，正确；D.SO2－4不参加反应，其浓度不变，错误。4．(2020·广州模拟)某小组为研究原电池原理，设计如图装置，下列叙述正确的是()A．若X为Fe，Y为Cu，则铁为正极B．若X为Fe，Y为Cu，则电子由铜片流向铁片C．若X为Fe，Y为C，则碳棒上有红色固体析出D．若X为Cu，Y为Zn，则锌片发生还原反应解析：选C。Fe比Cu活泼，Fe做负极，电子从Fe流向Cu，故A、B错误；若X为Fe，Y为C，电解质为硫酸铜，则正极碳棒上析出Cu，故C正确；Zn比Cu活泼，Zn做负极，发生氧化反应，故D错误。5．(教材改编题)根据下图，下列判断中正确的是()A．烧杯a中的溶液pH降低B．烧杯b中发生氧化反应C．烧杯a中发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑D．烧杯b中发生的反应为2Cl－－2e－===Cl2↑解析：选B。据图示锌电极失去电子，该极上发生氧化反应，故B正确；烧杯a中O2得到电子，发生反应：O2＋4e－＋2H2O===4OH－，使pH升高，故A、C错；锌为负极，失去电子，发生反应：Zn－2e－===Zn2＋，故D错。6．(2020·泰州模拟)金属锂燃料电池是一种新型电池，比锂离子电池具有更高的能量密度。它无电时也无需充电，只需更换其中的某些材料即可，其工作示意图如下，下列说法正确的是()A．放电时，通入空气的一极为负极B．放电时，电池反应为4Li＋O2===2Li2OC．有机电解液可以是乙醇等无水有机物D．在更换锂电极的同时，要更换水性电解液解析：选D。A.放电时，Li电极为负极，错误；B.放电时，电池反应为4Li＋O2＋2H2O===4LiOH，错误；C.因为有锂存在，就不能用乙醇，锂和乙醇反应，错误；D.水性电解液中不断消耗水并有LiOH生成，随着反应的进行，形成LiOH的饱和溶液，不利于Li＋的流动，所以在更换锂电极的同时，要更换水性电解液，正确。二、不定项选择题7．十九大报告中提出要“打赢蓝天保卫战”，意味着对大气污染防治比过去要求更高。二氧化硫­空气质子交换膜电池将化学能转变成电能的同时，实现了制硫酸、发电、环保三位一体的结合，降低了成本，提高了效益，其原理如图所示。下列说法错误的是()A．Pt1电极附近发生的反应为SO2＋2H2O－2e－===SO2－4＋4H＋B．Pt2电极附近发生的反应为O2＋4e－===2O2－C．该电池放电时电子从Pt1电极经过外电路流到Pt2电极D．相同条件下，放电过程中消耗的SO2和O2的体积比为2∶1解析：选B。电池总反应是2SO2＋O2＋2H2O===2H2SO4，Pt1为负极，电极反应为SO2＋2H2O－2e－===SO2－4＋4H＋，Pt2为正极，电极反应为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，A、C、D正确，B错误。8．某学习小组的同学查阅相关资料知氧化性：Cr2O2－7＞Fe3＋，设计了盐桥式的原电池，如图所示。盐桥中装有琼脂与饱和K2SO4溶液。下列叙述中正确的是()A．甲烧杯的溶液中发生还原反应B．乙烧杯中发生的电极反应为2Cr3＋＋7H2O－6e－===Cr2O2－7＋14H＋C．外电路的电流方向为从b到aD．电池工作时，盐桥中的SO2－4移向乙烧杯解析：选C。A项，甲烧杯中发生的反应为Fe2＋－e－===Fe3＋，为氧化反应，错误；B项，乙烧杯中Cr2O2－7发生还原反应，得到电子，错误；C项，a极为负极，b极为正极，外电路的电流方向为由b到a，正确；D项，SO2－4向负极移动，即移向甲烧杯，错误。9．据报道，用甲酸提供氢气的燃料电池由瑞士科技工作者开发成功。燃料电池包括两个部分：甲(HYFORM)中使用钌(Ru)基催化剂从甲酸中产生氢气；乙(PEMFC)是以NaOH为电解质的氢氧燃料电池。装置的原理示意图如图。下列有关说法错误的是()A．该燃料电池使用的甲酸比氢气更易储存和运输B．Y室的电极反应式：O2＋4H＋＋4e－===2H2OC．X室为负极室，Y室为正极室D．甲中消耗1mol甲酸，乙中转移4mol电子解析：选BD。甲酸为液态，氢气为气态且易在空气中燃烧发生爆炸，因此该燃料电池使用的甲酸比氢气更易储存和运输，A正确；Y室为原电池的正极室，发生还原反应，在碱性环境中电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，B错误；通过装置图可知，X室为负极室，Y室为正极室，C正确；甲酸分解产生二氧化碳和氢气：HCOOH===CO2↑＋H2↑，反应转移2mol电子，因此甲中消耗1mol甲酸，乙中转移2mol电子，D错误。三、非选择题10．(1)理论上任何一个自发的氧化还原反应均可以设计成原电池。根据氧化还原反应Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋设计的原电池如图所示，其中盐桥内装有琼脂­饱和KNO3溶液。请回答下列问题：①电解质溶液X是______；电解质溶液Y是______。②写出两电极的电极反应式。铁电极：________________________________；碳电极：________________________________。③外电路中的电子是从________电极流向________电极。(填“铁”或“碳”)④盐桥中向X溶液中迁移的离子是________(填字母)。A．K＋B．NO－3(2)请将下列氧化还原反应3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O设计成原电池，在方框中画出类似(1)中的装置图，并写出相应的电极反应式。正极：___________________________________________；负极：__________________________________________。解析：(1)①根据反应，Fe做负极，C做正极，负极电解质溶液中应含有铁的阳离子且不与铁反应，所以X为含Fe2＋的电解质溶液；正极反应式为Fe3＋＋e－===Fe2＋，因而Y为含Fe3＋的电解质溶液。②负极反应式：Fe－2e－===Fe2＋，正极反应式：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋。③外电路电子由负极(Fe)流向正极(C)。④Fe是负极，因而向X溶液中迁移的是盐桥中的阴离子，即NO－3。(2)见答案中的装置图及电极反应式。答案：(1)①FeCl2(或FeSO4)FeCl3[或Fe2(SO4)3]②Fe－2e－===Fe2＋2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋③铁碳④B(2)NO－3＋3e－＋4H＋===NO↑＋2H2OCu－2e－===Cu2＋11．化学在能源开发与利用中起着十分关键的作用。Ⅰ.氢气是一种新型绿色能源，又是一种重要的化工原料。氢氧燃料电池能量转化率高，具有广阔的发展前景。现用氢氧燃料电池进行如图所示的实验(图中所用电极均为惰性电极)：(1)对于氢氧燃料电池，下列叙述不正确的是________。A.a电极是负极，OH－移向负极B．b电极的电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－C．电池总反应式为2H2＋O2=====点燃2H2OD．电解质溶液的pH保持不变E．氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置(2)上图右边装置中盛有100mL0.1mol·L－1AgNO3溶液，当氢氧燃料电池中消耗氢气112mL(标准状况下)时，此时AgNO3溶液的pH＝________(溶液体积变化忽略不计)。Ⅱ.已知甲醇的燃烧热ΔH＝－726.5kJ·mol－1，在直接以甲醇为燃料的电池中，电解质溶液为酸性，负极的反应式为______________________________，正极的反应式为________________________________________________________________________。理想状态下，该燃料电池消耗1mol甲醇所能产生的最大电能为702.1kJ，则该燃料电池的理论效率为________(燃料电池的理论效率是指电池所产生的最大电能与燃料电池反应所能释放的全部能量之比)。解析：Ⅰ.(1)C项，反应条件不是点燃，错误；D项，随着燃料电池的不断反应，水越来越多，KOH溶液浓度逐渐减小，pH逐渐降低，错误。(2)右池为电解池，其电极反应为阳极：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，阴极：4Ag＋＋4e－===4Ag，当氢氧燃料电池中消耗氢气112mL(标准状况下)时，转移电子数为0.01mol，右池中生成0.01molH＋，c(H＋)＝0.01mol0.1L＝0.1mol·L－1，pH＝1。Ⅱ.该燃料电池的理论效率＝702.1kJ726.5kJ×100%≈96.6%。答案：Ⅰ.(1)CD(2)1Ⅱ.CH3OH＋H2O－6e－===CO2↑＋6H＋O2＋4H＋＋4e－===2H2O96.6%12．某实验小组同学对电化学原理进行了一系列探究活动。(1)如图为某实验小组依据氧化还原反应：__________________(用离子方程式表示)，设计的原电池装置，反应前，电极质量相等，一段时间后，两电极质量相差12g，导线中通过________mol电子。(2)其他条件不变，若将CuCl2溶液换为NH4Cl溶液，石墨电极反应式为____________________，这是由于NH4Cl溶液显________(填“酸性”“碱性”或“中性”)，用离子方程式表示溶液显此性的原因：_____________________________________________________________________________________________________。用吸管吸出铁片附近溶液少许置于试管中，向其中滴加少量新制饱和氯水，写出发生反应的离子方程式：___________________________________________________，然后滴加几滴硫氰化钾溶液，溶液变为血红色，继续滴加过量新制饱和氯水，颜色褪去。同学们对此做了多种假设，某同学的假设是“溶液中的＋3价铁被氧化为更高的价态。”如果＋3价铁被氧化为FeO2－4，试写出该反应的离子方程式：___________________________。(3)其他条件不变，若将盐桥换成弯铜丝与石墨相连成n型，如图所示。一段时间后，在甲装置铜丝附近滴加酚酞溶液，现象是__________，电极反应式为_______________；乙装置中石墨(Ⅰ)为________极(填“正”“负”“阴”或“阳”)，乙装置中与铜丝相连石墨电极上发生的反应为________________________，产物常