2020届一轮复习人教版原电池化学电源作业

2020届一轮复习人教版原电池化学电源作业

原电池 化学电源 一、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．iPhone 6s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．下列有关电化学知识的描述正确的是(　　)‎ A．任何氧化还原反应都可设计成原电池 B．某原电池反应为Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag，装置中的盐桥可以装有含琼胶的KCl饱和溶液 C．因为铁的活泼性强于铜，所以将铁、铜用导线连接后放入浓硝酸中，若能组成原电池，必是铁作负极、铜作正极 D．理论上，任何能自发进行的且能放出能量的氧化还原反应都可设计成原电池 解析：选D。理论上，任何能自发进行且放出能量的氧化还原反应都可设计成原电池，故A错、D正确；B项中会发生反应：KCl＋AgNO3===AgCl↓＋KNO3，生成的AgCl会使盐桥中溶液的导电性减弱，所以不能使用KCl饱和溶液，可换成KNO3饱和溶液，B错；铁遇到冷的浓硝酸会发生钝化，构成原电池时铁作正极、铜作负极，C错。‎ ‎3．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：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－，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＋＋SO＋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。‎ ‎4．下面是几种常见的化学电源示意图，有关说法不正确的是(　　)‎ A．上述电池分别属于一次电池、二次电池和燃料电池 B．干电池在长时间使用后，锌筒被破坏 C．铅蓄电池工作过程中，每通过2 mol电子，负极质量减轻‎207 g D．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源 解析：选C。在干电池中，Zn作负极，被氧化，B正确。氢氧燃料电池不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内，且工作的最终产物是水，故氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源，D正确。C项忽略了硫酸铅在该极上析出，该极质量应该增加而非减小，C不正确。‎ ‎5．一种新型环保电池是采用低毒的铝合金(丢弃的易拉罐)、家庭常用的漂白水、食盐、氢氧化钠(化学药品店常见试剂)等原料制作的。电池的总反应方程式为2Al＋3ClO－＋2OH－===3Cl－＋2AlO＋H2O。下列说法不正确的是(　　)‎ A．该电池的优点是电极材料和电解质用完后方便更换 B．该电池发生氧化反应的是金属铝 C．电极的正极反应式为3ClO－＋3H2O＋6e－===3Cl－＋6OH－‎ D．当有0.1 mol Al完全溶解时，流经电解质溶液的电子个数为1.806×1023‎ 解析：选D。该电池所用材料都是生活中常见的，电极材料和电解质用完后方便更换，A正确；金属铝是原电池的负极，发生氧化反应，B正确；在正极上发生还原反应，电极反应为3ClO－＋3H2O＋6e－===3Cl－＋6OH－，C正确；电子只能流经导线，不能流经电解质溶液，D不正确。‎ ‎6．利用生活中常见的材料可以进行很多科学实验，甚至制作出一些有实际应用价值的装置来，下图就是一个用废旧材料制作的可用于驱动玩具的电池的示意图。该电池工作时，有关说法正确的是(　　)‎ A．铝罐将逐渐被腐蚀 B．炭粒和炭棒上发生的反应为O2＋4e－===2O2－‎ C．炭棒应与玩具电机的负极相连 D．该电池工作一段时间后炭棒和炭粒的质量都会减轻 解析：选A。炭棒、铝罐、盐水构成了原电池，较活泼的Al作电源负极，与玩具的负极相连，逐渐被腐蚀，A对，C错；B选项中正确的反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，则炭棒和炭粒的质量不会改变，D错。‎ ‎7．一种光化学电池的结构如图所示，当光照在表面涂有氯化银的银片上时，发生反应：AgCl(s)Ag(s)＋Cl(AgCl)[Cl(AgCl)表示生成的氯原子吸附在氯化银表面]，Cl(AgCl)＋e－―→Cl－(aq)。下列说法正确的是(　　)‎ A．光照时，外电路电流由Y流向X B．光照时，Pt电极上发生的反应为2Cl－－2e－===Cl2↑‎ C．光照时，Cl－向Ag电极移动 D．光照时，电池总反应为AgCl(s)＋Cu＋(aq)Ag(s)＋Cu2＋(aq)＋Cl－(aq)‎ 解析：选D。该装置是原电池，光照时，涂在银片上的氯化银先见光分解生成Ag和Cl(AgCl)，然后Cl(AgCl)在银电极上得电子发生还原反应，所以涂有AgCl的银片作正极，Cu＋在铂电极上失电子发生氧化反应，铂作负极。光照时，Cu＋在铂电极上失去电子，电子经导线流向X，电流方向与电子的流向相反，所以外电路电流从X流向Y，A项说法错误；光照时，铂电极上发生的反应为Cu＋－e－===Cu2＋，B项说法错误；原电池中阴离子移向负极，该电池中铂作负极，所以氯离子向铂电极移动，C项说法错误；光照时，正极上AgCl分解产生的氯原子得电子发生还原反应，负极上Cu＋失电子发生氧化反应，所以电池总反应为AgCl(s)＋Cu＋(aq)Ag(s)＋Cu2＋(aq)＋Cl－(aq)，D项说法正确。‎ ‎8．结合如图所示装置，下列说法正确的是(　　)‎ ‎　‎ A．装置Ⅰ和装置Ⅱ中负极反应均是Fe－2e－===Fe2＋‎ B．装置Ⅰ和装置Ⅱ中正极反应均是O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ C．装置Ⅰ和装置Ⅱ中盐桥中的阳离子均向右侧烧杯移动 D．放电过程中，装置Ⅰ左侧烧杯和装置Ⅱ右侧烧杯中溶液的pH均增大 解析：选D。装置Ⅰ中，由于Zn比Fe活泼，所以Zn作原电池的负极，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋；Fe作正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。由于正极有OH－生成，因此溶液的pH增大。装置Ⅱ中，Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋；Cu作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑。正极由于不断消耗H＋，所以溶液的pH逐渐增大。据此可知A、B错，D正确。在原电池的电解质溶液中，阳离子移向正极，所以C错误。‎ ‎9．如图是将SO2转化为重要的化工原料H2SO4的原理示意图，下列说法不正确的是(　　)‎ A．该装置将化学能转化为电能 B．催化剂b表面O2发生还原反应，其附近的溶液酸性增强 C．催化剂a表面的反应是SO2＋2H2O－2e－===SO＋4H＋‎ D．若得到的硫酸浓度仍为49%，则理论上参加反应的SO2与加入的H2O的质量比为8∶15‎ 解析：选B。A项，该装置没有外加电源，是一个原电池，能把化学能转化为电能，正确；B项，催化剂b表面O2发生还原反应生成H2O，消耗H＋，其附近溶液酸性减弱，错误；C项，催化剂a表面SO2失去电子生成硫酸，电极反应式为SO2＋2H2O－2e－===SO＋4H＋，正确；D项，催化剂a处的反应为SO2＋2H2O－2e－===SO＋4H＋，催化剂b处的反应为O2＋2H＋＋2e－===H2O，则总反应式为SO2＋H2O＋O2===H2SO4。设加入的SO2为x g，H2O为y g。则生成硫酸的质量为 eq f(x×98,64) g，水的质量变化为 g，因得到硫酸的浓度为49%，故有＝，可得x∶y＝8∶15，正确。‎ 二、非选择题 ‎10．由A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验。‎ 装置 现象 二价金属A 不断溶解 C的质量增加 A上有气 体产生 根据实验现象回答下列问题：‎ ‎(1)装置甲中负极的电极反应式是_________________________________________‎ ‎(金属用对应字母表示)。‎ ‎(2)装置乙中正极的电极反应式是__________________________________________________。‎ ‎(3)装置丙中溶液的pH________(填“变大”“变小”或“不变”)。‎ ‎(4)四种金属活泼性由强到弱的顺序是____________________________________。‎ 解析：甲、乙、丙均为原电池装置。依据原电池原理，甲中A不断溶解，则A为负极、B为正极，活泼性A>B；乙中C极增重，即析出Cu，则B为负极，活泼性B>C；丙中A上有气体即H2产生，则A为正极，活泼性D>A，随着H＋的消耗，pH变大。‎ 答案：(1)A－2e－===A2＋　(2)Cu2＋＋2e－===Cu ‎(3)变大　(4)D>A>B>C ‎11．如图所示，在不同的电解质溶液中可以组成不同的电池。‎ ‎(1)①当电解质溶液为稀硫酸时，Fe电极是________(填“正”或“负”)极，其电极反应式为________________________________________________________________________。‎ ‎②当电解质溶液为NaOH溶液时，Al电极是________(填“正”或“负”)极，‎ 其电极反应式为________________________________________________________________________。‎ ‎(2)若把铝改为锌，电解质溶液为浓硝酸，则Fe电极是________(填“正”或“负”)极，其电极反应式为_______________________________________________________________。‎ 解析：(1)①电解质溶液是稀硫酸时，Al电极是负极，Fe电极是正极，正极反应式为2H＋＋2e－===H2↑。②当电解质溶液是NaOH溶液时，铝与NaOH溶液反应，而Fe不与NaOH溶液反应，故铝作原电池的负极，电极反应式为Al－3e－＋4OH－===AlO＋2H2O。‎ ‎(2)把铝改为锌，用浓硝酸作电解质溶液，铁遇浓硝酸发生钝化，则Fe电极是正极，Zn电极是负极，Fe电极上的电极反应式为NO＋2H＋＋e－===NO2↑＋H2O。‎ 答案：(1)①正　2H＋＋2e－===H2↑‎ ‎②负　Al－3e－＋4OH－===AlO＋2H2O ‎(2)正　NO＋2H＋＋e－===NO2↑＋H2O ‎12．金属镁在目前的汽车、航天、航空、机械制造、军事等产业中得到迅猛发展。‎ ‎(1)目前市场上某些品牌笔记本电脑(如神舟电脑、联想电脑等)的外壳一改以往的有机合成材料，而使用镁铝合金、钛铝合金等材料。镁铝合金材料在电脑上代替有机合成材料的目的是________(多选)。‎ A．降低成本　 B．增强美观　C．利于散热　 D．增加强度 E．增加运算速度 ‎(2)某学校研究性学习小组欲以镁条、铝片为电极，以稀NaOH溶液为电解质溶液设计原电池。‎ ‎①给你一只电流表，请你画出该原电池的示意图，并标出正负极。‎ ‎②一段时间后，铝片发生的电极反应式是 ‎________________________________________________________________________；‎ 镁条表面只有极少量的气泡产生，则镁电极发生的主要反应的电极反应式为________________________________________________________________________。‎ 解析：(1)镁铝合金材料比有机合成材料在价格上要高，所以A错；实际上镁铝合金材料在电脑外壳上的使用是从“增加强度”和“增强美观”的角度考虑的，当然镁铝合金作为电脑的外壳材料散热效果要比有机合成材料好的多；‎ 镁铝合金材料的应用与电脑的运算速度没有关系。‎ ‎(2)铝能够与NaOH溶液反应，所以作原电池的负极，而镁与NaOH溶液不反应，故作原电池的正极。‎ 答案：(1)BCD ‎(2)①如图所示 ‎②Al＋4OH－－3e－===AlO＋2H2O ‎2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－‎ ‎13．(1)锂离子电池的应用很广，其正极材料可再生利用。某锂离子电池正极材料有钴酸锂(LiCoO2)、导电剂乙炔黑和铝箔等。充电时，该锂离子电池负极发生的反应为‎6C＋xLi＋＋xe－===LixC6。充放电过程中，发生LiCoO2与Li1－xCoO2之间的转化，写出放电时电池反应方程式：________________________________________________________________________。‎ ‎(2)二甲醚(CH3OCH3)直接燃料电池具有启动快、效率高等优点，其能量密度高于甲醇直接燃料电池(5.93 kW·h·kg－1)。若电解质为酸性，二甲醚直接燃料电池的负极反应为________________________________________________________________________，‎ 一个二甲醚分子经过电化学氧化，可以产生________个电子的电量；该电池的理论输出电压为1.20 V，能量密度E＝____________________________________________________‎ ‎(列式计算。能量密度＝电池输出电能/燃料质量，1 kW·h＝3.6×106 J)。‎ ‎(3) NOx是汽车尾气中的主要污染物之一。通过NOx传感器可监测NOx的含量，其工作原理示意图如下：‎ ‎①Pt电极上发生的是________反应(填“氧化”或“还原”)。‎ ‎②写出NiO电极的电极反应式：_____________________________________________________。‎ 解析：(1)根据充电时，该锂离子电池负极发生的反应为‎6C＋xLi＋＋xe－===LixC6可知，放电时LixC6在负极失去电子，则Li1－xCoO2在正极得到电子，所以放电时电池反应方程式是Li1－‎ xCoO2＋LixC6===LiCoO2＋‎6C。‎ ‎(2)原电池中二甲醚在负极失去电子，所以负极电极反应式是CH3OCH3－12e－＋3H2O===2CO2＋12H＋；二甲醚中碳原子的化合价是－2价，反应后变为＋4价，每个碳原子失去6个电子，所以一个二甲醚分子经过电化学氧化，可以产生12个电子的电量；由于能量密度＝电池输出电能/燃料质量，若燃料质量为‎1 kg，则该电池的能量密度E＝‎ ÷(3.6×106 J·kW－1·h－1)≈8.39 kW·h·kg－1。‎ ‎(3)①由工作原理示意图可知，O2在Pt电极发生还原反应生成O2－；②在O2－参加反应下，NO在NiO电极发生氧化反应生成NO2。‎ 答案：(1)Li1－xCoO2＋LixC6===LiCoO2＋‎‎6C ‎(2)CH3OCH3－12e－＋3H2O===2CO2＋12H＋　12‎ ÷(3.6×106 J·kW－1·h－1)≈8.39 kW·h·kg－1‎ ‎(3)①还原　②NO＋O2－－2e－===NO2‎