2020届高考化学二轮复习专题十六原电池含解析

2020届高考化学二轮复习专题十六原电池含解析

专题十六 原电池 ‎1、海水电池的反应原理可表示为:5MnO2+2Ag+2NaCl=Na2Mn5O10+2AgCl,有关该反应的说法正确的是（ ）‎ A.反应中MnO2是还原剂 ‎ B. Ag的还原性比Na2Mn5O10强 C.该反应中MnO2具有催化作用 D.每生成1分子Na2Mn5O10,转移1个电子 ‎2、将反应Cu（s） + 2Ag + （aq）Cu 2+（aq） + 2Ag（s）设计成原电池，某一时刻的电子流向及电流计（G）指针偏转方向如图所示，有关叙述正确的是( )‎ A．KNO3盐桥中的K+移向Cu（NO3）2溶液 B．当电流计指针为0时，该反应达平衡，平衡常数K=0‎ C．若此时向AgNO3溶液中加入NaCl固体，随着NaCl量的增加，电流计指针向右偏转幅度减小→指针指向0→向左偏转 D．若此时向Cu（NO3）2溶液中加入NaOH固体，随着NaOH量的增加电流计指针向右偏转幅度减小→指针指向0→向左偏转 ‎3、如图所示是一种酸性燃料电池酒精检测仪,具有自动吹气流量侦测与控制的功能,非常适合进行现场酒精检测。下列说法正确的是(   )‎ A.O2所在的铂电极处发生氧化反应 B.H+‎ 14‎ 透过质子交换膜流向呼气所在的铂电极 C.电路中流过2mol电子时,消耗标准状况下11.2L O2 D.该电池的负极反应式为:CH3CH2OH+3H2O-12e-=2CO2+12H+‎ ‎4、高能锂离子电池总反应式为，为电解质，用该电池为电源电解含镍酸性废水并得到单质Ni的实验装置如图所示。下列说法正确的是( )‎ A.可用水溶液代替 B. 当转移1mol时，b室离子数增加个 C. 该电池充电时阳极反应式为 D. 若去除图阴离子膜，则电解反应总方程式发生改变 ‎5、新型NaBH4/H2O2燃料电池 (DBFC)的结构如图，该电池总反应方程式为NaBH4+4H2O2=‎ NaBO2+6H2O，下列有关说法错误的是（ ）‎ A.放电过程中，Na+向B极区迁移 B. 电池A极区的电极反应式为 +8OH-- 8e-=+6H2O C. 外电路中，电子的流向为B经过导线到A ‎ D.在电池反应中，每消耗1 L 6 mol •L-1H2O2溶液，理论上流过电路中的电子数为12NA ‎6、新型锂空气电池能量密度高、成本低，可作为未来电动汽车的动力源，其工作原理如图所示。下列有关该电池的说法正确的是( )‎ 14‎ A．充电时，金属锂为阳极 B．放电时，正负两极周围都有LiOH C．放电时，每消耗22.4L O2，转移4mol电子 D．放电和充电时，Li+迁移方向相反 ‎7、锂亚硫酰氯（Li/SOCl2）电池是实际应用电池系列中比能量最高的一种电池，剖视图如图所示，一种非水的LiAlCl4的SOCl2溶液为电解液。亚硫酸氯既是电解质，又是正极活性物质，其中碳电极区的电极反应式为2SOCl2+4e-=4Cl-+S+SO2↑，该电池工作时，下列说法错误的是（　　）‎ A. 锂电极区发生的电极反应：Li+e-=Li+ B. 放电时发生的总反应：4Li+2SoCl2=4LiCl+SO2↑+S C. 锂电极上的电势比碳电极上的低 D. 若采用水溶液代替SoCl2溶液，电池总反应和效率均不变 ‎8、传统接触法制取硫酸能耗大，污染严将燃料电池引人硫酸生产工艺可有效解决能耗和环境污染问题，同时提供电能。以燃料电池为电源电解硫酸铜溶液的工作原理示意图如下所示。‎ 14‎ 下列说法不正确的是（ ）‎ A. b极为正极，电极反应式为 B. H+由a极通过质子交换膜向b极移动 C. 该燃料电池的总反应式为 D. 若a极消耗2.24L（标准状况），理论上c极，有6.4g铜析出 ‎9、如图是利用一种微生物将废水中的有机物(如淀粉)和废气NO的化学能直接转化为电能,下列说法中一定正确的是(   ) ‎ A.质子透过阳离子交换膜由右向左移动 B.电子流动方向为N→Y→X→M C.M电极反应式:(C6H10O5)n+7nH2O-24ne-=6nCO2↑+24nH+ D.当M电极微生物将废水中16.2g淀粉转化掉时,N电极产生134.4L N2(标况下)‎ ‎10、水系锌离子电池是一种新型二次电池，工作原理如图。该电池以粉末多孔锌电极(锌粉、活性炭及粘结剂等)为负极，V2O5 为正极，三氟甲磺酸锌[Zn(CF3SO3)2]为电解液。下列叙述错误的是( )‎ A．放电时，Zn2＋向 V2O5 电极移动 B．充电时，阳极区电解液的浓度变大 C．充电时，粉末多孔锌电极发生还原反应 14‎ D．放电时，V2O5 电极上的电极反应式为V2O5＋x Zn2＋＋2x e－＝ ZnxV2O5‎ ‎11、利用如图所示装置一定条件下可实现有机物的电化学储氢（忽略其他有机物）。下列 说法不正确的是（ ）‎ A.A为电源的负极 B. E极的电极式为2H2O-4e-=4H++O2↑ ‎ C.D极生成目标产物的电极式为C6H6+6H++6e-=C6H12‎ D.该装置的电流功率，则b中环乙烷增加2.8mol ‎12、以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池的结构如图所示。下列关于该电池的叙述正确的是( )‎ A.该装置属于电解池 B.放电过程中,H+从正极区向负极区迁移 C.在电池反应中,每消耗1mol氧气,理论上能生成11.2L(标准状况)CO2‎ D.电池负极的电极反应式为C6H12O6+6H2O-24e-=6CO2↑+24H+‎ ‎13、液流电池是一种新型可充电的高性能蓄电池,其工作原理如图。两边电解液存储罐盛放的电解液分别是含有、的混合液和、酸性混合液,且两极电解液分开,各自循环。下列说法不正确的是(   )‎ 14‎ A.充电时阴极的电极反应是V3++e-=V2+ B.放电时,VO2+作氧化剂,在正极被还原,V2+作还原剂,在负极被氧化 C.若离子交换膜为质子交换膜,充电时当有1mol e-发生转移时,左槽电解液的H+物质的量增加了1mol D.若离子交换膜为阴离子交换膜,放电时阴离子由左罐移向右罐 ‎14、据报道,以硼氢化合物NaBH4(B元素的化合价为+3)和H2O2作原料的燃料电池可用作空军通信卫星电源,负极材料采用Pt/C,正极材料采用MnO2,其工作原理如图所示。下列说法正确的是（ ）‎ A.电池放电时Na+从b极区移向a极区 B.电极b采用MnO2,MnO2既作电极材料又有催化作用 C.每消耗1mol H2O2,转移的电子为1mol D.该电池的正极反应为: ‎ ‎15、(1)利用反应6NO2+8NH3= 7N2 + 12H2O构成电池的方法，既能实现有效消除氮氧 化物的排放，减轻环境污染，又能充分利用化学能，装置 如图所示。‎ ‎①A电极的电极反应式为 。‎ ‎② 下列关于该电池的说法正确的是 。‎ 14‎ A.电子从右侧电极经过负载后流向左侧电极 B.为使电池持续放电，离子交换膜需选用阴离子交换膜 C.电池工作一段时间，溶液的pH不变 D.当有4.48 L NO2被处理时，转移电子物质的量为0.8mol ‎ ‎(2)以甲烷为燃料的新型电池,其成本大大低于以氢气为燃料的传统燃料电池,目前得到广泛的研究,如图是目前研究较多的一类固体氧化物燃料电池工作原理示意图。回答下列问题:‎ ‎① B极上的电极反应式为 。‎ ‎②若用该燃料电池作电源,用石墨作电极电解硫酸銅溶液,肉阳极收集到5.6 L(标准状况)气体时,消耗中每的体积为 L（标准状况下)。‎ ‎(3)利用“Na —CO2”电池将CO2变废为宝。我国科研人员研制出的可充电“Na —CO2”电池,以钠箔和多壁碳纳米管(MWCNT)为电极材料,总反应为4Na + 3CO22Na2CO3+C。放电时该电池“吸入”CO2,其工作原理如图所示:‎ ‎① 放电时,正极的电极反应式为 。‎ ‎②选用高氯酸钠一四甘醇二甲醚做电解液的优点是 (至少写两点)。‎ ‎16、氢氧燃料电池是将H2通入负极，O2通入正极而发生电池反应的，其能量转换率高。‎ ‎（1）若电解质溶液为硫酸，其正极反应式为___________________________，负极反应式为_________________________;若在常温下转移2mol电子，可产生水质量为_________g。‎ ‎（2）若用氢氧燃料电池电解由NaCl和CuSO4组成的混合溶液，其中c（Na+）=3c（Cu2+）=3mol·L-1‎ 14‎ ‎，取该混合液100mL用石墨做电极进行电解，通电一段时间后，在阴极收集到1.12L（标准状况）气体。此时氢氧燃料电池中消耗H2的质量是_________，混合溶液中NaOH的物质的量浓度是________mol·L-1。‎ ‎（3）已知可逆反应：＋2I－＋2H＋＋I2＋H2O。‎ 如图所示，C1棒和C2棒都是石墨电极。‎ ‎(Ⅰ)若向B中逐滴加入浓盐酸，上述反应向右进行，发现检流计指针向左偏转。‎ ‎(Ⅱ)若改用向B中滴加40%的NaOH溶液，发现检流计指针与(Ⅰ)中偏转方向相反。‎ 试回答问题：‎ 操作(Ⅰ)中，C1棒上的反应式为_____________________________。‎ 操作(Ⅱ)中，C2棒上的反应式为______________________________。‎ ‎17、某化学兴趣小组同学设计如图装置:‎ 回答下列问题:‎ ‎（1）乙中铜片为________极 (填“正”或“负”），其电极反应式为_________________。 ‎ ‎（2）一段时间后，将甲和乙两池溶液混合，加入H2O2和一定量稀硫酸后，有Fe(OH)3沉淀出现，但没有Cu(OH)2沉淀出现，此时溶液中c(Fe3+)=2.6×10－18mol·L－1，求溶液中Cu2+的最大物质的量浓度________。（已知2Fe2＋＋H2O2＋2H＋＝2Fe3＋＋2H2O，Ksp【Fe(OH)3】=2.6×10－39，Ksp【Cu(OH)2】=2.2×10－20）。‎ ‎（3）丙中电源的A极为________极(填“正”或“负”）。‎ ‎（4）若丙池盛放足量的CuSO4溶液：‎ ‎①在丙池铁棒这极的现象是________________。‎ 14‎ ‎②在丙池中阳极的电极反应是_____________。‎ ‎（5）若丙池中盛放滴加少量酚酞的足量的饱和NaCl溶液1L（假设溶液体积电解前后无变化）。‎ ‎①丙池通电一段时间后，________极附近溶液呈红色（填Fe或C），总反应的离子方程式：__________________。‎ ‎②25℃时，当丙池中有0.1mol电子发生转移时切断电源，则理论上标准状况下共有________L气体生成。此时溶液的pH为________。‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 答案以及解析 ‎1答案及解析：‎ 答案：B 解析：‎ ‎ ‎ ‎2答案及解析：‎ 答案：C 解析：‎ ‎ ‎ ‎3答案及解析：‎ 答案：C 解析：‎ 14‎ ‎ ‎ ‎4答案及解析：‎ 答案：C 解析：A. Li是活泼金属可与水反应,故A不正确; B. 当转移1mol e-时,b室中从a过来1mol Na+,从b过来1mol Cl-,离子数应该增加2NA个,故B不正确;C.该电池充电时阳极反应式是正极反应的逆反应,故C正确;D.若去除图阴离子膜,则电解反应总方程式不会发生改变,依然是阳极氢氧根离子失电子,阴极镍离子得电子,故D不正确;正确答案:C ‎ ‎ ‎5答案及解析：‎ 答案：C 解析：A.放电时，阳离子向正极移动、阴离子向 负极移动，所以Na+从负极区向正极区迁移，A 正确；B.负极上失电子发生氧化反应，电极反应式为 BH4 +8OH--8e-= + 6H2O，故B正确；C.放电时，外电路中，电子由负极A经过导线 流向为正极B，故C错误。D.在电池反应中，每消耗1 L 6 mol/L H2O2溶液，消耗双氧水的物质的量为 6 mol，根据知H2O2 +2e- =2OH-，理论上流过 电路中的电子的物质的量为12 mol,电子数为数12NA，故D正确。‎ ‎ ‎ ‎6答案及解析：‎ 答案：D 解析：解析：由图可知，放电时是原电池原理，原电池放 电反应为自发的氧化还原反应，即4Li + O2+2H2O =4LiOH,锂为负极，失去电子发生氧化反应Li-e-=Li+，正极上发生得电子的还原反应O2 +4e- + 2H2O=4OH- ;充电时的原理是电解池原理，金 属锂电极为阴极，发生还原反应Li+ +e-=Li，阳 极反应为4OH--4e-=O2↑+2H2O。A.根据以 上分析，充电时，金属锂为阴极，故A错误；B.金属锂 电极周围为奋机电解液，非水溶液，放电时，该极周围 不会有LiOH,故B错误；C.没有标明是在标准状况 下，无法计箅22.4LO2的物质的量，故C错误；D.放 电时阳离子由负极向正极移动，充电时阳离子由阳极 向阴极移动，所以迁移方向相反，故D正确。‎ ‎ ‎ ‎7答案及解析：‎ 答案：D 解析：‎ A、负极发生氧化反应，电极反应式为：Li-e-═Li+，故A正确； B、电池的总反应可表示为4Li+2SOCl2═4LiCl+S+SO2，故B正确； C、锂为负极，碳为正极，所以锂电极上的电势比碳电极上的低，故C正确； ‎ 14‎ D、因为构成电池的材料Li能和水反应，且SOCl2也与水反应，所以必须在无水无氧条件下进行，故D错误； 故选：D ‎ ‎ ‎8答案及解析：‎ 答案：D 解析：燃料电池a端：二氧化硫生成硫酸根离子， 硫元素失电子化合价升高所以a为负极，电极反应式；b 为正极，电极反应式为,总反应式。电解池：c极和电源正极相连为阳极，失电子，电极反应式为，d极与电源负极相连为阴极，得电子，电极反应式为，总电极反应式为。A. b 为正极，看到稀硫酸作电解质溶液确定酸性环境，电极反应式为故不选A；B.原 内部阳离子极移动.阴离子向负极移动，故选B；C.由上面分析可知该燃料电池的总反应为，故不选 C；D. d 极与电源负极相连，为阴极得电子，有铜析出，所以应该是若a电极消耗标况下2. 24 L，理论上在d极上有 6.4 g铜析出，故选 D。‎ ‎ ‎ ‎9答案及解析：‎ 答案：C 解析：‎ A项,M为负极、N为正极,质子透过阳离子交换膜由负极区移动到正极区,即由左向右移动,故A错误;‎ B项,电子从负极(M极)流出,经外电路到X,经Y流入正极(N极),故B错误;‎ C项,有机物淀粉在负极(M极)失电子发生氧化反应,结合图示,电极反应式为:(C6H10O5)n+7nH2O-24ne-=6nCO2↑+24nH+,故C正确;‎ D项,16.2g淀粉(即0.1mol C6H10O5)反应,转移2.4mol电子,因为正极(N极)反应为:2NO+4H++4e-=N2+H2O,则N电极产生0.6mol氮气,在标准状况下的体积为13.44L,故D错误。‎ 综上所述,符合题意的选项为C。‎ ‎ ‎ ‎10答案及解析：‎ 答案：B 14‎ 解析：A.放电时，阳离子向正极移动，所以Zn2+ 向V2O5电极移动，故正确；B.充电时，阳极区发生氧化反应，锌离子通过阳离子交换膜向左移动，所以阳极区电解液的浓度变小，故错误；C.充电时，粉末多孔锌电极为阴极，发生还原反应，故正确；D.放电时， V2Os电极上的电极反应式为：V2O5+xZn2++2xe-=ZnxV2O5，故正确。‎ ‎ ‎ ‎11答案及解析：‎ 答案：D 解析：A.根据图知，在左侧D电极上苯中的碳得 电子生成环己烷，则D作阴极，E作阳极，所以A是 负极、B是正极，A正确；B.根据A选项分析可知，E 是阳极，在阳极上水电离产生的氢氧根离子放电生 成氧气，电极反应式为2H2O-4e-=4H+ + O2↑ ,B正确；C.该实验的目的是储氢，所以阴极上发生反应生成目标产物，阴极上苯得电子和氢离子 生成环己烷，电极反应式为C6H6 + 6H++6e-= C6H12，C正确；D.阳极上水电离产生的氢氧根离子放电生成氧气，阳极上生成2.8 mol氧气，转移电子 的物质的量n(e-) = 4n(O2) = 2. 8 mol= 11. 2 mol， 产生1 mol氧气时就会生成4 mol H+，则生成 2.8 mol氧气时产生环己烷的物质的量为n(C6H12) = (11.2 mol×75%) ÷ 6=1.4 mol，D 错误；故合理 选项是D。‎ ‎ ‎ ‎12答案及解析：‎ 答案：D 解析：‎ ‎ ‎ ‎13答案及解析：‎ 答案：B 解析：A.充电时,阴极上得电子发生还原反应,电极反应为被还原生成,即,正确;‎ B.放电时,正极上发生得电子的还原反应, , 作氧化剂,在正极被还原,负极上发生失电子的氧化反应, , 做还原剂,在负极被氧化,正确;‎ C.放电过程中,转移电子的物质的量和氢离子物质的量是相等的,充电时当有1mol 发生转移时,右槽电解液的的物质的量增加了1mol,错误;‎ D.放电过程中,电解质溶液中的阴离子向负极移动,即放电时阴离子由由左罐移向右罐,正确。‎ 14‎ ‎ ‎ ‎14答案及解析：‎ 答案：B 解析：‎ ‎ ‎ ‎15答案及解析：‎ 答案：（1）2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O ;B ‎(2)CH4-8e-+4O2-=CO2+2H2O;2.8 ‎ ‎(3)3CO2+4Na++4e-=2Na2CO3+C ;导电性 好、与金属钠不反应、难挥发等特点 ‎ 解析：(1)①根据电池反应的化学方程式可知氨气中 N元素的化合价升高，被氧化，所以通入氨气的一极 为负极，发生的反应是氨气失去电子生成氮气，因为 电解质溶液为KOH溶液，所以氨气失去电子与氢 氧根离子结合为水，电极反应式是2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O。②A项，电子从负极（左侧） 流出经过负栽后流向正极（右侧），故A错误；B项， 溶液中的OH-从右侧移动到左侧，参与负极的电极反应，为使电池持续放电.则必须用阴离子交换膜， 同时防止二氧化氮与城反应，生成硝酸盐与亚硝酸 盐，导致原电池不能正常工作，故B正确；C项，负极 区消耗OH- ，生成水，溶液pH减小，正极区消耗 水，生成OH-，溶液pH增大，故C项错误；D项，没告诉4.48 L NO2是否为标准状况下测得的教据，无 法利用标准状况下气体摩尔体积计算，故D错误。 综上，选B。‎ ‎(2)①由阴离子移动方向可知B为负极，负极发生氧 化反应，甲烷被氧化生成二氧化碳和水,电极方程式 为CH4-8e-+4O2-=CO2+2H2O。②若用该燃 料电池作电源.用石墨作电极电解硫酸铜溶液，当阳极收集到5. 6 L(标准状况）氧气时，反应转移1 mol 电子，由得失电子数目守恒可知消耗甲烷的物质的 量为0. 125 mol,则甲烷的体积为0. 125 mol×22. 4 mol/L=2. 8 L。‎ ‎(3)根据总反应方程式，正极CO2得电子变成C,电极反应式为3CO2+4Na++4e-=2Na2CO3+C不选择水做溶剂，而选择有机物做溶剂，因为Na不 和这种有机物发生反应，此外可以根据电解质溶液 的作用来答题，应该要有导电性好，难挥发等等 优点。‎ ‎ ‎ ‎16答案及解析：‎ 答案：(1)O2+4e-+4H+=2H2O; 2H2-4e- =4H+ ;18‎ ‎(2)0.3g； 1‎ 14‎ ‎(3)2I--2e-=I2‎ ‎-2e-+2OH-=+H2O 解析： ‎ ‎ ‎ ‎17答案及解析：‎ 答案：（1）正; Cu2++2e-＝Cu ‎（2） 2.2×10-6mol·L-1‎ ‎（3） 负 ‎（4）① 有红色物质析出 ‎② 4OH－-4e-=O2↑+2H2O ‎（5）① Fe ; ‎ ‎ ②2.24 ; 13‎ 解析：‎ ‎ ‎ 14‎