高考化学总复习 第二节 原电池和化学电源（含解析） 新人教版

【高考总复习】2013高考化学专题复习：第二节原电池和化学电源（人教版）1．(2011年北京理综)结合下图判断，下列叙述正确的是(　　)A．Ⅰ和Ⅱ中正极均被保护B．Ⅰ和Ⅱ中负极反应均是Fe－2e－===Fe2＋C．Ⅰ和Ⅱ中正极反应均是O2＋2H2O＋4e－===4OH－D．Ⅰ和Ⅱ中分别加入少量K3[Fe(CN)6]溶液，均有蓝色沉淀解析：A项，电子从负极流向正极，抑制正极失电子，所以正极均被保护。B项，I中的负极反应为Zn－2e－===Zn2＋。C项，Ⅱ中的正极反应为2H＋＋2e－===H2↑。D项，由于Ⅰ中负极反应产生Zn2＋，不会与K3[Fe(CN)6]溶液作用产生蓝色沉淀。答案：A2．(2011年浙江理综)将NaCl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后发现液滴覆盖的圆圈中心区(a)已被腐蚀而变暗，在液滴外沿形成棕色铁锈环(b)，如下图所示。导致该现象的主要原因是液滴之下氧气含量比边缘处少。下列说法正确的是(　　)A．液滴中的Cl－由a区向b区迁移B．液滴边缘是正极区，发生的电极反应为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－C．液滴下的Fe因发生还原反应而被腐蚀，生成的Fe2＋由a区向b区迁移，与b区的OH－形成Fe(OH)2，进一步氧化、脱水形成铁锈D．若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板，在铜铁接触处滴加NaCl溶液，则负极发生的电极反应为：Cu－2e－===Cu2＋解析：本题考查原电池、钢铁的吸氧腐蚀等知识。依题意，可判断中心区a为原电池的负极，液滴边缘O2含量较大，是原电池的正极，A中Cl－在电池工作时向负极(a)移动，A选项错误；B项显然正确；C中Fe失电子被氧化而被腐蚀，故C项错误，D中因Fe比Cu活泼，充当负极的是Fe，负极反应为Fe－2e－===Fe2＋，故D错误。答案：B-7-\n3．(2012年四川卷)一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为：CH3CH2OH－4e－＋H2O===CH3COOH＋4H＋。下列有关说法正确的是(　　)A．检测时，电解质溶液中的H＋向负极移动B．若有0.4mol电子转移，则在标准状况下消耗4.48L氧气C．电池反应的化学方程式为：CH3CH2OH＋O2===CH3COOH＋H2OD．正极上发生的反应为：O2＋4e－＋2H2O===4OH－解析：原电池中，阳离子向正极移动，A错误。因为电解质溶液为酸性，故正极反应为：O2＋4e－＋4H＋===2H2O，转移0.4mol电子时，消耗标况下2.24LO2，B、D都错。答案：C4．(2012年大纲全国卷)①②③④四种金属片两两相连连浸入稀硫酸中都可组成原电池。①②相连时，外电路电流从②流向①；①③相连时，③为正极；②④相连时，②上有气泡逸出；③④相连时，③的质量减少。据此判断这四种金属活动性由大到小的顺序是(　　)A．①③②④B．①③④②C．③④②①D．③①②④解析：①②相连，外电路电流从②流向①，可知活泼性①＞②；①③相连，③为正极，可知活泼性①＞③；②④相连，②上有气泡逸出，②上发生2H＋＋2e－＝H2↑，②为正极，可知活泼性④＞②；③④相连，③质量减小，因此③为负极，可知活泼性③＞④，综上分析，活泼性应为①③④②，B正确。答案：B5．分析下图所示的四个原电池装置，结论正确的是(　　)A．(1)(2)中Mg作负极，(3)(4)中Fe作负极B．(2)中Mg作正极，电极反应式为：6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑C．(3)中Fe作负极，电极反应式为：Fe－2e－===Fe2＋D．(4)中Cu作正极，电极反应式为：2H＋＋2e－===H2↑解析：(1)中Mg作负极；(2)中Al作负极，发生的反应为2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，Mg不与NaOH反应；(3)中铁遇浓HNO3钝化，Cu与浓HNO3反应，Cu＋4HNO3===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O；(4)中铁作负极。-7-\n答案：B6．(2012年山东省郓城一中高三4月检测)据报道，以硼氢化合物NaBH4(B元素的化合价为＋3价)和H2O2作原料的燃料电池，负极材料采用Pt/C，正极材料采用MnO2，用作空军通信卫星电源，其工作原理如下图所示。下列说法错误的是(　　)A．电池放电时Na＋从a极区移向b极区B．电极b采用MnO2，MnO2既作电极材料又有催化作用C．该电池的负极反应为：BH4－＋8OH－－8e－===BO2－＋6H2OD．每消耗3molH2O2，转移的电子为3mol答案：D7．控制适合的条件，将反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2设计成如图所示的原电池。下列判断不正确的是(　　)A．反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应B．反应开始时，甲中石墨电极上Fe3＋被还原C．电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态D．电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中的石墨电极为负极解析：(1)装置乙中I－失去电子放电，故乙中石墨电极上发生氧化反应，选项A正确；由总反应化学方程式知，Fe3＋被还原成Fe2＋，选项B正确；当电流计读数为零时，则说明电路中没有电子发生转移，可证明反应达到平衡，选项C正确；加入FeCl2，电离产生Fe2＋，该离子的存在导致平衡逆向移动，则Fe2＋失去电子生成Fe3＋，装置甲中石墨作为负极，选项D错。答案：D8．下列现象与电化学腐蚀无关的是(　　)A．黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿B．生铁比纯铁容易生锈C．铁质器件附有铜质配件，在接触处易生锈D．银制奖牌久置后表面变暗-7-\n解析：A项，铜锌合金构成原电池被腐蚀的是锌，而不是铜；B项，生铁中含较多的碳，与铁构成原电池后促使铁被腐蚀而生锈；C项，铁铜两器件在接触处易构成原电池，使铁生锈；D项，银制奖牌久置后表面变暗是由于生成了Ag2S，与电化学腐蚀无关。答案：D9．镁H2O2酸性电池采用海水作电解质溶液(加入一定量的酸)，下列说法正确的是(　　)A．电池总反应的离子方程式为：Mg＋H2O2＋2H＋===Mg2＋＋2H2OB．负极的电极反应为：H2O2＋2H＋＋2e－===2H2OC．工作时，正极周围海水的pH减小D．电池工作时，溶液中的H＋向负极移动解析：该电池中负极：Mg－2e－===Mg2＋；正极：H2O2＋2H＋＋2e－===2H2O。故该电池总反应的离子方程式为：Mg＋H2O2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O，故A正确，B错误。工作时，由于正极消耗H＋，而使c(H＋)减小，c(OH－)增大，故正极附近的pH应增大，且溶液中的H＋会不断的向正极移动，故C、D亦错。答案：A10．(2012年南京模拟)碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，故得到广泛应用。锌锰碱性电池以KOH溶液为电解液，电池总反应式为Zn(s)＋2MnO2(s)＋H2O(l)===Zn(OH)2(s)＋Mn2O3(s)，下列说法错误的是(　　)A．电池工作时，锌失去电子B．电池正极的电极反应式为2MnO2(s)＋H2O(l)＋2e－===Mn2O3(s)＋2OH－(aq)C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极D．外电路中每通过0.2mol电子，锌的质量理论上减小6.5g解析：根据题意，该电池的负极材料是锌，电池工作时，锌本身失去电子而发生氧化反应，失去的电子通过外电路移向另一极(正极)，在该电极上，MnO2获得电子发生还原反应生成Mn2O3：2MnO2＋2e－===Mn2O3，从元素守恒的角度来看，左侧还多1个O。一般规律是：在酸性条件下H＋结合氧变为H2O，在碱性或者中性条件下H2O结合氧变为2OH－。正极反应为2MnO2＋H2O＋2e－===Mn2O3＋2OH－。反应中转移0.2mol电子，消耗掉0.1mol锌，质量为6.5g。答案：C11．(2011年山东)右图为钠硫高能电池的结构示意图。该电池的工作温度为320℃左右，电池反应为2Na＋xS===Na2Sx，正极的电极反应式为________。M(由Na2O和Al2O3制得)的两个作用是________。与铅蓄电池相比，当消耗相同质量的负极活性物质时，钠硫电池的理论放电量是铅蓄电池的________倍。解析：正极上硫得电子被还原：xS＋2e－===S-7-\n；M的两个作用：作固体电解质和隔膜(隔离钠与硫)；钠硫电池和铅蓄电池的负极分别为Na和Pb，则消耗等质量的Na和Pb时，钠硫电池的放电量(转移电子数)是铅蓄电池的＝4.5倍。答案：xS＋2e－===S(或2Na＋＋xS＋2e－===Na2Sx)离子导电(导电或电解质)和隔离钠与硫　4.512．有甲、乙两位同学均想利用原电池反应检测金属的活动性顺序，两人均使用镁片与铝片作电极，但甲同学将电极放入6mol/LH2SO4溶液中，乙同学将电极放入6mol/LNaOH溶液中，如图所示：请回答：(1)写出甲池中正极的电极反应式：______________________________________________________________________________________________________________。(2)写出乙池中负极的电极反应式和总反应的离子方程式。负极反应式：_________________________________________________________；总反应的离子方程式：____________________________________________________。(3)如果甲、乙同学均认为“构成原电池的电极材料如果都是金属，则构成负极材料的金属应比构成正极材料的金属活泼”，则甲会判断出________活动性更强，而乙会判断出________活动性更强。(填写元素符号)(4)由此实验，可得到如下哪些正确结论是________(填写数字序号)。①利用原电池反应判断金属活动性顺序时应注意选择合适的介质②镁的金属性不一定比铝的金属性强③该实验说明金属活动性顺序表已过时，已没有应用价值④该实验说明化学研究对象复杂，反应受条件的影响较大，因此应具体问题具体分析(5)上述实验也反过来证明了“直接利用金属活动性顺序表判断电池的正负极”的这种说法________(填“可靠”或“不可靠”)。如不可靠，请你提出另一个判断原电池正负极的可行实验方案___________________________________________。(如可靠，此空不填)解析：(1)甲中电解质溶液为稀H2SO4溶液，由于金属活泼性Mg>Al，故负极为Mg，正极为Al，正极的电极反应式：2H＋＋2e－===H2↑。(2)乙中电解质溶液为NaOH溶液，该溶液不能与Mg反应，故Mg作正极，Al作负极，负极的电极反应式：Al＋4OH－－3e－===AlO-7-\n＋2H2O，总反应的离子方程式为：2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑。(3)一般情况下，构成原电池的两极(都是金属)，负极比正极活泼，所以甲会判断出Mg的活动性更强，这是正确的，乙会判断出Al的更强，这是错误的。(4)两种相同的金属在电解质溶液不同时，得出两种不同的结果，说明反应条件对反应结果的影响较大，故应选a、d。(5)很明显，这种方法不可靠；可以在两极之间连一个电流计，测电流的方向，根据电流由正极流向负极来判断。如图所示：答案：(1)2H＋＋2e－===H2↑(2)Al＋4OH－－3e－===AlO＋2H2O2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑(3)Mg　Al　(4)①④(5)不可靠　在两电极之间连上一个电流计，测电流的方向，根据“电流由正极流向负极”来判断13．科学家预言，燃料电池将是21世纪获得电能的重要途径。近几年开发的甲醇燃料电池是采用铂作电极催化剂，电池中的质子交换膜只允许质子和水分子通过。其工作原理的示意图如下：请回答下列问题：(1)Pt(a)电极是电池的________极，电极反应式为_________________________________________________________________________________________________________；Pt(b)电极发生________反应(填“氧化”或“还原”)，电极反应式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)电池的总反应方程式为_______________________________________________。-7-\n(3)如果该电池工作时电路中通过2mol电子，则消耗的CH3OH有________mol。解析：Pt(a)原料为CH3OH和水，产物为CO2、H＋，根据C化合价由－2价升到＋4价，失去6个电子，Pt(a)为负极；Pt(b)原料为O2、H＋，产物为H2O，O化合价由0价降低为－2价，发生还原反应，为正极。答案：(1)负　CH3OH＋H2O－6e－===CO2＋6H＋　还原　O2＋4H＋＋4e－===2H2O(2)2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O　(3)14．现有如下两个反应：(A)NaOH＋HCl===NaCl＋H2O(B)Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋(1)根据两反应本质，判断能否设计成原电池________。(2)如果不能，说明其原因____________________。(3)如果可以，则写出正、负极材料、其电极反应式及反应类型(氧化或还原)，电解质溶液名称：①负极：________，____________________，________；②正极：________，______________________，________；若导线上转移电子1mol，则正极质量增加________g，电解质溶液为：________。解析：(3)根据电池反应式Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋可知，Cu失电子作负极，负极材料是Cu，正极材料应是比铜还不活泼的物质；Ag＋得电子，所以此电解质溶液只能为AgNO3溶液(因为Ag＋只能与NO大量共存)。答案：(1)(A)不能，(B)可以(2)(A)的反应非氧化还原反应，没有电子转移(3)①Cu　Cu－2e－===Cu2＋　氧化反应　②碳棒、Ag、铂、金(任选一种)　2Ag＋＋2e－===2Ag　还原反应　108　AgNO3溶液-7-