2019届二轮复习原电池的电极方程式作业（全国通用）

2019届二轮复习原电池的电极方程式作业（全国通用）

原电池的电极方程式 一．原电池的电极方程式 ‎1．实验发现，298K时，在FeCl3酸性溶液中加少量锌粒后，Fe3立即被还原成Fe2。某夏令营兴趣小组根据该实验事实设计了如图所示原电池装置。下列有关说法正确的是（ ）‎ A．该原电池的正极反应是Zn－2e－===Zn2 B．左烧杯中溶液的红色逐渐褪去 C．该电池铂电极上有气泡出现 D．该电池总反应为3Zn+ 2Fe3===2Fe+ 3Zn2 ‎【解析】该电池的总反应为Zn+ 2Fe3 ===2Fe2+ Zn2，所以左烧杯Pt为正极，电极反应为Fe3+ e－===Fe2，右烧杯Zn为负极，电极反应为Zn－2e－===Zn2。由于左烧杯中的Fe3被还原为Fe2，所以左烧杯中溶液的红色逐渐褪去。‎ ‎【答案】B ‎2．一种三室微生物燃料电池污水净化系统原理如下图所示，图中有机废水中有机物可用C6H10O5表示。下列有关说法正确的是（ ）‎ A．b电极为该电池的负极 B．b电极附近溶液的pH减小 C．a电极反应式：C6H10O5－24e－+ 7H2O===6CO2↑+ 24H+ ‎ D．中间室：Na+ 移向左室，Cl－移向右室 ‎【解析】b电极上硝酸根离子得电子生成N2，发生还原反应，故b电极应为正极，A错误；b电极反应式：2NO+ 10e－+ 6H2O===N2↑+ 12OH－‎ ‎，故b电极附近溶液的pH增大，B错误；原电池工作时阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，D错误。‎ ‎【答案】C ‎3．一个完整的氧化还原反应方程式可以拆开，写成两个“半反应式”，一个是“氧化反应式”，一个是“还原反应式”。如2Fe3+ Cu===2Fe2+ Cu2，可拆写为氧化反应式：Cu－2e－===Cu2，还原反应式：2Fe3+2e－===2Fe2。据此，回答下列问题：‎ ‎（1）将反应3Cu+ 8H+2NO===3Cu2+ 2NO↑+ 4H2O拆写为两个“半反应式”，还原反应式：________‎ ‎____________________________________。‎ ‎（2）此原理可用于电化学。锌锰碱性电池广泛应用于日常生活，电池的总反应式为Zn(s)+ 2MnO2(s)+ 2H2O(l)===Zn(OH)2(s)+ 2MnOOH(s)。该电池的正极反应式为___________________________________。‎ ‎【解析】（1）反应3Cu+ 8H+ 2NO===3Cu2+ 2NO↑+ 4H2O，其中Cu元素的化合价升高，被氧化，N元素的化合价降低，被还原，还原反应式为8H+ 2NO+ 6e－===2NO↑+ 4H2O；（2）电池的总反应式为Zn(s)+ 2MnO2(s)+ 2H2O(l) ===Zn(OH)2(s)+ 2MnOOH(s)，其中锰元素的化合价降低，发生还原反应，该电池的正极反应式为2MnO2+ 2H2O+ 2e－===2MnOOH+ 2OH－‎ ‎【答案】（1）8H+ 2NO+ 6e－===2NO↑+ 4H2O ‎（2）2MnO2+ 2H2O+ 2e－===2MnOOH+ 2OH－‎ 二．对点增分集训 ‎1．某原电池装置如图所示。下列有关叙述中正确的是（ ）‎ ‎(盐桥中装有含琼胶的KCl饱和溶液)‎ A．Fe作正极，发生氧化反应 B．负极反应：2H+ 2e－===H2↑‎ C．工作一段时间后，两烧杯中溶液pH均不变 D．工作一段时间后，NaCl溶液中c(Cl－)增大 ‎【解析】此原电池的负极是铁，发生氧化反应，正极是石墨，H在此发生还原反应，右池中氢离子在石墨棒上被还原为H2不断逸出，使溶液酸性减弱，所以溶液的pH有变化。‎ ‎【答案】D ‎2．如图所示，杠杆AB两端分别挂有大小相同、质量相等的空心铜球和空心铁球，调节杠杆并使其在水中保持平衡，然后小心地向水槽中分别滴入CuSO4浓溶液和FeSO4浓溶液。一段时间后，下列有关杠杆的偏向判断正确的是(实验过程中，不考虑两球的浮力变化)（ ）‎ A．杠杆为导体或绝缘体时，均为A端高B端低 B．杠杆为导体或绝缘体时，均为A端低B端高 C．当杠杆为导体时，A端低B端高 D．当杠杆为导体时，A端高B端低 ‎【解析】当杠杆为导体时，构成原电池，Fe球作负极，Cu球作正极，电极反应式分别为负极：Fe－2e===Fe2，正极：Cu2+ 2e－===Cu，铜球质量增加，铁球质量减少，杠杆A端低B端高。‎ ‎【答案】D ‎3．某同学做如下实验：‎ 装置 图1‎ 图2‎ 现象 电流表指针未发生偏转 电流表指针发生偏转 下列说法正确的是（ ）‎ A．“电流表指针未发生偏转”，说明铁片Ⅰ、铁片Ⅱ均未被腐蚀 B．用K3[Fe(CN)3]溶液检验铁片Ⅲ、Ⅳ附近溶液，可判断电池的正、负极 C．铁片Ⅰ、Ⅲ所处的电解质溶液浓度相同，二者的腐蚀速率相等 D．铁片Ⅳ的电极反应式为Fe－3e－===Fe3+ ‎ ‎【解析】对比两个盐桥的双液装置，图1中因两溶液中氯化钠的浓度相等，因此发生的是普通的化学腐蚀，且腐蚀速率相等。图2中因两溶液中氯化钠的浓度不相等，因此发生的是电化学腐蚀，且浓度大的一极是负极，发生的反应是Fe－2e－===Fe2+ ‎ ‎，可以用K3[Fe(CN)3]检验Fe2+ 的存在，若产生蓝色沉淀，就证明含有Fe2+ ，B正确。‎ ‎【答案】B ‎4．利用人工光合作用合成甲酸的原理为2CO2+ 2H2O2HCOOH+ O2，装置如下图所示。下列说法不正确的是（ ）‎ A．该装置将太阳能转化为化学能和电能 B．电极1周围pH增大 C．电极2上发生的反应为CO2+2H+ +2e－===HCOOH D．H+ 由电极1室经过质子膜流向电极2室 ‎【解析】在太阳能作用下CO2和H2O转化为HCOOH和O2，并且有电子流动，太阳能转化为化学能和电能，A正确；电极1流出电子，反应式是2H2O－4e－===4H+ +O2↑，周围pH减小，B错误；根据总反应方程式推出电极2上发生的反应为CO2+2H+ +2e－===HCOOH，C正确；电极1反应产生H+ ，电极2反应消耗H+ ，故H+ 由电极1室经过质子膜进入电极2室，D正确。‎ ‎【答案】B ‎5．我国科学家研发出一种新型的锂离子电池，放电时有关离子转化关系如下图所示，下列说法正确的是（ ）‎ A．Li+ 透过膜除允许 Li+ 通过外，还允许H2O分子通过 B．放电时，进入贮罐的液体发生反应：S2O+ 2Fe2+ ===2Fe3+ + 2SO C．充电时，钛电极与外电源的负极相连 D．充电时，电池内部发生的总反应为 Li+ Fe3+ === Li+ + Fe2+ ‎ ‎【解析】Li+ 透过膜只允许Li+ ‎ 通过，故A错误；钛电极是电池的正极，充电时，应该与外电源的正极相连，故C错误；放电时电池总反应为Li+ Fe3+ ===Li+ +Fe2+ ，则充电时发生的总反应为Li+ +Fe2+ Li+Fe3+ ，故D错误。‎ ‎【答案】B ‎6．一种以NaBH4和H2O2为原料的新型电池的工作原理如图所示。下列说法错误的是（ ）‎ A．电池的正极反应为H2O2+ 2e－===2OH－‎ B．电池放电时Na+ 从a极区移向b极区 C．电子从电极b经外电路流向电极a D．b极室的输出液经处理后可输入a极室循环利用 ‎【解析】由图分析可知，通入a电极的为BH，其中的B失电子，化合价升高，生成BO，因此a为电池的负极。b为电池的正极，H2O2中O由−1价降到－2价发生还原反应，反应式为H2O2+ 2e===2OH，A正确；原电池工作时，电解质溶液中的阳离子由负极区向正极区移动，B正确；电子由负极流出，正极流入，即a→b，C错误；正极区产生的OH－经处理后输入a极室可循环使用，D正确。‎ ‎【答案】C ‎7．“直接煤燃料电池”能够将煤中的化学能高效、清洁地转化为电能。用熔融Na2CO3作电解质的直接煤燃料电池的工作原理如下图所示。下列有关说法正确的是（ ）‎ A．该电池的总反应为C+ O2===CO2‎ B．煤直接燃烧发电比直接煤燃料电池发电的能量利用率高 C．进入反应室的煤块粉碎成粉末状对反应速率和限度均无影响 D．电子由电极b沿导线流向电极a，入口A加入的物质为煤粉 ‎【解析】A项，在原电池中阴离子移向电源负极，由图中CO 移向左边可知a为负极，电极反应为C+2CO－4e－===3CO2，b为正极，电极反应为O2+ 2CO2+4e－===2CO，所以该电池的总反应为C+O2===CO2，故A正确；B项，煤直接燃烧发电会有部分化学能转变为热能、光能，所以比直接煤燃料电池发电的能量利用率低，故B错误；C项，将煤块粉碎成粉末状，有利于在电极a附近参与反应，加快了反应速率，故C错误；D项，a为负极，电子由负极a沿导线流向正极b，故D错误。‎ ‎【答案】A ‎8．液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小等优点。一种以液态肼(N2H4)为燃料的电池装置如下图所示。下列有关叙述正确的是（ ）‎ A．该燃料电池放电时，正极发生氧化反应，pH变大 B．a极的反应式：N2H4+ 4OH－－4e－===N2↑+ 4H2O C．放电时，电流从a极经过负载流向b极 D．其中的离子交换膜需选用阳离子交换膜 ‎【解析】根据原电池的工作原理，正极得电子，发生还原反应，通空气的一极为正极，反应式为O2+2H2O+ 4e－===4OH－，pH增大，故A错误；通肼的一极为负极，反应式为N2H4+4OH－－4e－===N2↑+4H2O，故B正确；根据原电池的工作原理，电子从负极经外电路流向正极，电流的方向和电子移动的方向相反，即电流从b极经过负载流向a极，故C错误；根据电极反应式，OH－应从正极流向负极，交换膜应选用阴离子交换膜，故D错误。‎ ‎【答案】B ‎9．微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，下图是利用一种微生物将废水中的尿素[CO(NH2)2]转化为对环境无害物质的装置。下列叙述错误的是（ ）‎ A．M电极有CO2和N2生成 B．H+ 透过质子交换膜由左向右移动 C．微生物促进了反应中电子的转移 D．N电极反应式为O2+2H2O+4e－===4OH－‎ ‎【解析】因为是质子交换膜，因此反应的环境呈酸性，有O2的一边(N)是正极反应区，即O2+ 4H+ + 4e===2H2O。尿素[CO(NH2)2]转化为对环境无害物质，M极反应为CO(NH2)2+ H2O－6e－===CO2↑+ N2↑+ 6H+ ，H+ 应该透过质子交换膜由左向右移动；在微生物的作用下，此装置构成原电池，加速了反应的进行，促进了反应中电子的转移。综上，A、B、C正确，D错误。‎ ‎【答案】D ‎10．科学家预言，燃料电池是21世纪获得电能的重要途径。甲醇燃料电池是采用铂或碳化钨作电极催化剂，在硫酸电解质溶液中直接加入纯化后的甲醇，同时向一个电极通入空气。试回答以下问题：‎ ‎（1）配平电池放电时发生的化学方程式：‎ CH3OH+____O2―→____CO2+____H2O。‎ ‎（2）在硫酸电解质溶液中，CH3OH失去电子，此电池的正极发生的反应是___________________，负极发生的反应是_____________。‎ ‎（3）电解质溶液中的H+ 向________极移动，向外电路释放电子的电极是________极。‎ ‎【解析】（1）根据得失电子守恒配平反应方程式，注意CH3OH中的H显+1价，O显－2价。（2）电极反应的书写应注意电解质溶液，本题给出的是酸性溶液。(3)由电极反应可知，H+ 在正极被消耗，在负极生成，所以H+ 向正极移动。‎ ‎【答案】（1）2　3　2　4　‎ ‎（2）3O2+12H+ +12e－===6H2O ‎2CH3OH+2H2O−12e－===2CO2+12H+ 　‎ ‎（3）正　负 ‎11．用零价铁(Fe)去除水体中的硝酸盐(NO)已成为环境修复研究的热点之一。‎ ‎（1）Fe还原水体中NO的反应原理如图所示。‎ 作负极的物质是________。正极的电极反应式是______________。‎ ‎（2）将足量铁粉投入水体中，经24小时测定NO的去除率和pH，结果如下：‎ 初始pH pH＝2.5‎ pH＝4.5‎ NO的去除率 接近100%‎ ‎<50%‎ ‎24小时pH 接近中性 接近中性 铁的最终物质形态 pH＝4.5时，NO的去除率低，其原因是_________________________。‎ ‎【解析】（1）根据图可知，Fe失电子，使NO还原为NH，故Fe作负极，结合电子守恒、电荷守恒和元素守恒写出正极的电极反应式：NO+8e－+10H+ ===NH+3H2O。（2）pH越大，Fe3+ 越容易水解生成不导电的FeO(OH)，阻碍反应进行，所以NO去除率低；pH越小，越容易生成疏松、能导电的Fe3O4，所以NO去除率高。‎ ‎【答案】（1）Fe　NO+8e－+10H+ ===NH+3H2O ‎（2）pH越大，Fe3+越易水解成FeO(OH)，FeO(OH)不导电，阻碍电子转移 ‎12．锂电池应用越来越广泛，大致可分为两类：锂金属电池和锂离子电池。锂空气电池比锂离子电池具有更高的能量密度，因为其正极(以多孔碳为主)很轻，且氧气从环境中获取而不用保存在电池里。其工作原理如图，电池总反应为4Li+O2+2H2O===4LiOH。‎ 请回答下列问题：‎ ‎（1）该电池的正极反应式是_____________________________________________。‎ ‎（2）在负极的有机电解液和正极的水性电解液之间，用只能通过锂离子的固体电解质隔开，使用该固 体电解质的优点有___________________________________。‎ ‎（3）正极使用水性电解液的优点是______________________________。‎ ‎【解析】（1）O2+2H2O+4e－===4OH－。（2）‎ 在负极的有机电解液和空气极的水性电解液之间，用只能通过锂离子的固体电解质隔开，既可防止两种电解液发生混合，又可防止水和氧气与负极的锂金属发生反应。‎ ‎（3）该电池正极若使用非水性电解液，则生成的是固体氧化锂(Li2O)，而使用水性电解液时，生成的氢氧化锂(LiOH)溶于水，这样就不会引起空气极的碳孔堵塞。‎ ‎【答案】（1）O2+2H2O+4e－===4OH－‎ ‎（2）既可防止两种电解液混合，又可防止水和氧气等和负极的锂金属发生反应 ‎（3）可防止正极的碳孔堵塞