（浙江選考）2020版高考化學大一輪復習 第9講 原電池的工作原理 化學電源課時作業(yè).docx

課后作業(yè)9原電池的工作原理化學電源(時間:45分鐘滿分:100分)一、選擇題(本題包括8小題,每小題6分,共48分,每小題只有一個選項符合題目要求)1.(2018嘉興一中高三期末考試)某玩具所用紐扣電池的兩極材料分別為鋅和氧化銀,電解質(zhì)溶液為NaOH溶液,電池的總反應式為Ag2O+Zn2Ag+ZnO,下列判斷正確的是()A.鋅為正極,Ag2O為負極B.鋅為負極,Ag2O為正極C.原電池工作時,負極附近溶液的pH增大D.原電池工作時,電流由負極流向正極答案B解析根據(jù)元素化合價變化可知Zn被氧化,應為原電池的負極,則正極為Ag2O,故A錯誤,B正確;原電池工作時,負極上發(fā)生反應Zn+2OH-2e-ZnO+H2O,溶液pH減小,C錯誤;原電池工作時,電流由正極流向負極,D錯誤。2.下列敘述錯誤的是()A.生鐵中含有碳,抗腐蝕能力比純鐵弱B.用錫焊接的鐵質(zhì)器件,焊接處易生銹C.在鐵制品上鍍銅時,鍍件為陽極,銅鹽為電鍍液D.鐵管上鑲嵌鋅塊,鐵管不易被腐蝕答案C解析C項中鍍件應為陰極,銅為陽極,C項錯誤。3.(2018溫州十五校聯(lián)考)如圖為甲醇燃料電池。下列說法不正確的是()A.c處通入氣體為氧氣,在正極參與反應B.b處加入的物質(zhì)為甲醇,發(fā)生氧化反應C.正極反應式為O2+4e-+4H+2H2OD.外電路通過3 mol 電子,生成 11.2 L CO2氣體答案D解析根據(jù)溶液中質(zhì)子的移動方向可知,左邊電極為負極,右邊電極為正極。右邊電極為正極,C處通入氣體為氧氣,故A正確;左邊電極為負極,b處加入的物質(zhì)為甲醇,在負極發(fā)生氧化反應,故B正確;該原電池中電解質(zhì)溶液顯酸性,正極反應為:O2+4e-+4H+2H2O,C正確;未注明是否為標準狀況,外電路通過3mol電子時,無法判斷生成CO2氣體的體積,故D錯誤。4.(2018金華十校高三期末聯(lián)考)某高能電池以稀硫酸作為電解質(zhì)溶液,其總反應式為CH2CH2+O2CH3COOH。下列說法正確的是()A.在電池工作過程中,溶液中的SO42-向正極移動B.隨著反應的進行,正極區(qū)域附近溶液的pH變小C.當轉移4 mol電子時,溶液中的CH3COOH分子數(shù)為NA(NA為阿伏加德羅常數(shù)的值)D.負極上的電極反應為CH2CH2-4e-+2H2OCH3COOH+4H+答案D解析根據(jù)原電池的工作原理,陰離子向負極移動,即SO42-向負極移動,故A錯誤;電解質(zhì)是硫酸,正極反應為O2+4H+4e-2H2O,正極區(qū)域pH增大,故B錯誤;負極反應為CH2CH2+2H2O-4e-CH3COOH+4H+,當轉移4mol電子時,生成1molCH3COOH,但CH3COOH部分電離,因此溶液中CH3COOH分子的物質(zhì)的量小于1mol,故C錯誤;根據(jù)電池總反應,電解質(zhì)是硫酸,負極反應為CH2CH2+2H2O-4e-CH3COOH+4H+,故D正確。5.鋅銅原電池裝置如圖所示,其中陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過。下列有關敘述正確的是()A.銅電極上發(fā)生氧化反應B.電池工作一段時間后,甲池的c(SO42-)減小C.電池工作一段時間后,乙池溶液的總質(zhì)量增加D.陰、陽離子分別通過交換膜向負極和正極移動,保持溶液中電荷平衡答案C解析由圖示可知,該原電池反應原理為Zn+Cu2+Zn2+Cu,故Zn電極為負極,失電子發(fā)生氧化反應,Cu電極為正極,Cu2+得電子發(fā)生還原反應,A項錯誤;該裝置中的陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過,故兩池中c(SO42-)不變,B項錯誤;電解過程中,溶液中Zn2+由甲池通過陽離子交換膜進入乙池,乙池中發(fā)生反應Cu2+2e-Cu,由于摩爾質(zhì)量M(Zn2+)>M(Cu2+),故乙池溶液的總質(zhì)量增加,C項正確;該裝置中的陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過,電解過程中,溶液中Zn2+由甲池通過陽離子交換膜進入乙池保持溶液電荷平衡,陰離子并不通過交換膜,故D項錯誤。6.下圖是將SO2轉化為重要的化工原料H2SO4的原理示意圖,下列說法不正確的是()A.該裝置將化學能轉化為電能B.催化劑b表面O2發(fā)生還原反應C.催化劑a表面的反應是SO2+2H2O-2e-SO42-+4H+D.生產(chǎn)過程中H+向a電極區(qū)域運動答案D解析該裝置是原電池,將化學能轉化為電能,A項正確;由電子流向可判斷a為負極,b為正極,SO2在負極發(fā)生氧化反應,C項正確;O2在正極發(fā)生還原反應,B項正確;陽離子應由負極移向正極,即由a電極區(qū)域移向b電極區(qū)域,D項錯誤。7.根據(jù)如圖實驗裝置判斷,下列說法正確的是()A.該裝置能將電能轉化為化學能B.活性炭為正極,其電極反應式為 2H+2e-H2C.電子從鋁箔流出,經(jīng)電流表、活性炭、濾紙回到鋁箔D.裝置內(nèi)總反應方程式為4Al+3O2+6H2O4Al(OH)3答案D解析該裝置發(fā)生的反應為鋁的吸氧腐蝕,將化學能轉化為電能,A項錯誤;鋁作負極,電極反應為Al-3e-Al3+,活性炭作正極,其電極反應為O2+4e-+2H2O4OH-,負極產(chǎn)物Al3+與正極產(chǎn)物OH-結合可生成Al(OH)3,故總反應為4Al+3O2+6H2O4Al(OH)3,B項錯誤,D項正確;被NaCl溶液浸泡的濾紙?zhí)峁╇娊赓|(zhì)溶液,在電解質(zhì)溶液中沒有電子的定向移動,只有離子的定向移動,C項錯誤。8.一種熔融碳酸鹽燃料電池如圖所示。下列有關該電池的說法正確的是()A.反應CH4+H2O3H2+CO,每消耗1 mol CH4轉移12 mol電子B.電極A上H2參與的電極反應為H2+2OH-2e-2H2OC.電池工作時,CO32-向電極B移動D.電極B上發(fā)生的電極反應為O2+2CO2+4e-2CO32-答案D解析CH4中的C為-4價,反應后生成的CO中C為+2價,1molCH4轉移6mole-,A項錯誤;由示意圖可以看出,熔融碳酸鹽中沒有OH-,B項錯誤;該燃料電池中,O2在正極反應,CO和H2在負極反應,原電池中CO32-移向負極,C項錯誤;由示意圖可看出,電極B處CO2和O2結合,轉化為CO32-,D項正確。二、非選擇題(本題包括3小題,共52分)9.(16分)原電池是化學對人類的一項重大貢獻。(1)某興趣小組為研究原電池工作原理,設計如圖所示裝置。a和b不連接時,燒杯中發(fā)生反應的離子方程式是。a和b用導線連接,Cu極為原電池(填“正”或“負”)極,電極反應式是,Zn極發(fā)生(填“氧化”或“還原”)反應,溶液中的H+移向(填“Cu”或“Zn”)電極。無論a和b是否連接,Zn片均被腐蝕,若轉移了0.2 mol 電子,則理論上Zn片質(zhì)量減輕 g。(2)如圖是甲烷燃料電池原理示意圖,回答下列問題:電池的負極是(填“a”或“b”)電極,該極的電極反應式為。電池工作一段時間后電解質(zhì)溶液的pH(填“增大”“減小”或“不變”)。答案(1)Zn+2H+Zn2+H2正2H+2e-H2氧化Cu6.5(2)aCH4+10OH-8e-CO32-+7H2O減小解析(1)若a、b不連接則發(fā)生的是Zn與H2SO4的置換反應;a、b連接后,構成原電池,Cu的活潑性比Zn弱,Cu為正極,Zn為負極,Zn極發(fā)生氧化反應;若轉移0.2mol電子,則消耗0.1molZn,其質(zhì)量為6.5g。(2)CH4在反應中失去電子,故a電極是電池的負極。1molCH4失去8mol電子,在堿性條件下生成CO32-和H2O,根據(jù)電荷守恒可以寫出電極反應式,也可由總反應式CH4+2OH-+2O2CO32-+3H2O減去正極反應式O2+2H2O+4e-4OH-求得負極反應式。由于電池工作過程中會消耗OH-,故一段時間后,電解質(zhì)溶液的pH減小。10.(18分)鈉硫電池作為一種新型儲能電池,其應用逐漸得到重視和發(fā)展。(1)Al(NO3)3是制備鈉硫電池的原料之一。由于Al(NO3)3容易吸收環(huán)境中的水分,需要對其進行定量分析。具體步驟如下圖所示:加入試劑a后發(fā)生反應的離子方程式為。操作b為,操作c為。Al(NO3)3待測液中,c(Al3+)= molL-1(用m、V表示)。(2)鈉硫電池以熔融金屬鈉、熔融硫和多硫化鈉(Na2Sx)分別作為兩個電極的反應物,固體Al2O3陶瓷(可傳導Na+)為電解質(zhì),其反應原理如圖所示:根據(jù)下表數(shù)據(jù),請你判斷該電池工作的適宜溫度應控制在(填字母序號)范圍內(nèi)。物質(zhì)NaSAl2O3熔點/97.81152050沸點/892444.62980a.100 以下b.100300 c.300350 d. 3502 050 放電時,電極A為極。放電時,內(nèi)電路中Na+的移動方向為(填“從A到B”或“從B到A”)。充電時,總反應為Na2Sx2Na+xS(3<x<5),則陽極的電極反應式為。答案(1)Al3+3NH3H2OAl(OH)3+3NH4+過濾、洗滌灼燒(或加熱)、冷卻1000m51V(2)c負從A到BSx2-2e-xS解析(1)因氫氧化鋁溶于強堿溶液,所以試劑a選擇氨水。Al3+與氨水反應生成氫氧化鋁和NH4+。操作b是過濾、洗滌,操作c是灼燒、冷卻。由氧化鋁的質(zhì)量可得n(Al)=m51mol,由Al守恒得c(Al3+)=1000m51VmolL-1。(2)因鈉和硫熔融,所以溫度應控制在115444.6,c項符合題意。放電時,鈉在負極失去電子,S在正極得電子,則A是負極,B是正極。原電池內(nèi)部,陽離子向正極遷移,陰離子向負極遷移。充電時,陽極發(fā)生氧化反應,即Sx2-失電子生成S。11.(18分)(1)高鐵酸鉀(K2FeO4)不僅是一種理想的水處理劑,而且高鐵電池的研制也在進行中。如圖1是高鐵電池的模擬實驗裝置:圖1圖2該電池放電時正極的電極反應式為;若維持電流強度為1 A,電池工作十分鐘,理論消耗Zng(已知F=96 500 Cmol-1)。鹽橋中盛有飽和KCl溶液,此鹽橋中氯離子向(填“左”或“右”)移動;若用陽離子交換膜代替鹽橋,則鉀離子向(填“左”或“右”)移動。圖2為高鐵電池和常用的高能堿性電池的放電曲線,由此可得出高鐵電池的優(yōu)點有。(2)有人設想以N2和H2為反應物,以溶有A的稀鹽酸為電解質(zhì)溶液,可制造出既能提供電能,又能固氮的新型燃料電池,裝置如下圖所示,電池正極的電極反應式是,A是。(3)利用原電池工作原理測定汽車尾氣中CO的濃度,其裝置如下圖所示。該電池中O2-可以在固體介質(zhì)NASICON(固溶體)內(nèi)自由移動,工作時O2-的移動方向(填“從a到b”或“從b到a”),負極發(fā)生的電極反應為。答案(1)FeO42-+4H2O+3e-Fe(OH)3+5OH-0.2右左使用時間長、工作電壓穩(wěn)定(2)N2+8H+6e-2NH4+氯化銨(3)從b到aCO+O2-2e-CO2解析(1)放電時高鐵酸鉀在正極上發(fā)生還原反應,電極反應式為FeO42-+4H2O+3e-Fe(OH)3+5OH-;若維持電流強度為1A,電池工作十分鐘,轉移電子的物質(zhì)的量為1A1060s96500Cmol-1=0.0062176mol。理論消耗Zn的質(zhì)量0.0062176mol1265gmol-10.2g。電池工作時,陰離子移向負極,陽離子移向正極,所以鹽橋中氯離子向右移動;若用陽離子交換膜代替鹽橋,則鉀離子向左移動。由高鐵電池和常用的高能堿性電池的放電曲線可得出高鐵電池的優(yōu)點有使用時間長、工作電壓穩(wěn)定。(2)該電池反應的本質(zhì)是合成氨反應,電池中氫氣失去電子,在負極發(fā)生氧化反應,氮氣得電子在正極發(fā)生還原反應,則正極反應為N2+8H+6e-2NH4+;氨氣與HCl反應生成氯化銨,則電解質(zhì)溶液為氯化銨溶液。(3)工作時電極b作正極,O2-由電極b移向電極a;該裝置是原電池,通入一氧化碳的電極a是負極,負極上一氧化碳失去電子發(fā)生氧化反應,電極反應式為CO+O2-2e-CO2。