备战2021 高考化学 加餐练19 原电池化学电源

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加餐练 19 原电池 化学电源 基础题 1.如图是课外活动小组设计的用化学电源使 LED 灯发光的装置。下列说法错误的是 ( ) A．铜片表面有气泡生成 B．装置中存在“化学能→电能→光能”的转换 C．如果将硫酸换成柠檬汁，导线中不会有电子流动 D．如果将锌片换成铁片，电路中的电流方向不变 2．在超市里经常会看到一种外壳为纸层包装的电池，印有如图所示的文字。下列有关 说法错误的是( ) A．该电池是一次电池 B．该电池工作时，电子由负极通过外电路流入正极 C．该电池含有的金属元素中毒性最大的是 Hg D．该电池工作时，外电路中每通过 0.2 mol 电子，锌的质量理论上减少 3.25 g 3．控制适合的条件，将反应 2Fe3＋＋2I－ 2Fe2＋＋I2 设计成如下图所示的原电池。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 4．电化学在日常生活中用途广泛，下图是镁—次氯酸钠燃料电池，电池总反应为：Mg ＋ClO－＋H2O===Cl－＋Mg(OH)2↓，下列说法不正确的是( ) A．惰性电极上发生氧化反应 B．镁电极是该电池的负极 C．正极反应式为 ClO－＋H2O＋2e－===Cl－＋2OH－ D．进料口加入 NaClO 溶液，出口为 NaCl 溶液 5．普通水泥在固化过程中自由水分子减少，并产生 Ca(OH)2，溶液呈碱性。根据这一 特点，科学家发明了电动势(E)法测水泥初凝时间，此法原理如图所示。反应总方程式为： 2Cu＋Ag2O===Cu2O＋2Ag。 下列有关说法不正确的是( ) A．工业上制备水泥的原料有黏土、石灰石、石膏 B．测量原理装置图中 Ag2O/Ag 极发生还原反应 C．负极的电极反应式为 2Cu＋H2O－2e－===Cu2O＋2H＋ D．在水泥固化过程中，自由水分子减少，溶液中各离子浓度的变化导致电动势变化 6．利用碳纳米管能够吸附氢气，设计一种新型二次电池，其装置如图所示。关于该电 池的叙述不正确的是( ) A．电池放电时 K＋移向正极 B．电池放电时负极反应为：H2－2e－＋2OH－===2H2O C．电池充电时镍电极上 NiOOH 转化为 Ni(OH)2 D．电池充电时碳纳米管电极与电源的负极相连 7．电化学气敏传感器可用于监测环境中 NH3 的含量，其工作原理示意图如图。下列说 法不正确的是( ) A．O2 在电极 b 上发生还原反应 B．溶液中 OH－向电极 a 移动 C．反应消耗的 NH3 与 O2 的物质的量之比为 4:5 D．负极的电极反应式为 2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O 8．表面介导电池(SMCS)是一种新型充电电池，可使电动汽车的充电时间仅需几分钟， 该电池的电极材料为金属锂和氧化石墨烯。下列有关说法中不正确的是( ) A．放电时，氧化石墨烯作正极 B．放电时，负极电极反应式为 Li－e－===Li＋ C．充电时，该电池是将电能转化为化学能 D．充电时，电解质溶液中的 Li＋从阴极迁移到阳极 9．已知：锂离子电池的总反应为：LixC＋Li1－xCoO2 放电 充电 C＋LiCoO2；锂硫电池的 总反应为：2Li＋S 放电 充电 Li2S。 有关上述两种电池说法正确的是( ) A．锂离子电池放电时，Li＋向负极迁移 B．锂硫电池充电时，锂电极发生还原反应 C．理论上两种电池的比能量相同 D．如图表示用锂离子电池给锂硫电池充电 10．锌—空气燃料电池可用作电动车动力电源，电池的电解质溶液为 KOH 溶液，反应 为 2Zn＋O2＋4OH－＋2H2O===2Zn(OH)2－ 4 。下列说法正确的是( ) A．充电时，电解质溶液中 K＋向阳极移动 B．充电时，电解质溶液中 c(OH－)逐渐减小 C．放电时，负极反应为：Zn＋4OH－－2e－===Zn(OH)2－ 4 D．放电时，电路中通过 2 mol 电子，消耗氧气 22.4 L(标准状况) 11．微生物燃料电池因具有原料广泛、操作条件温和、资源利用率高、对环境无污染等 特点而被人们重视，以用葡萄糖作底物的燃料电池为例，其正、负极反应式如下： 正极 6O2＋24H＋＋24e－ ===== 催化剂 12H2O 负极 C6H12O6＋6H2O－24e－ ===== 催化剂 6CO2↑＋24H＋ 则下列有关该电池的说法正确的是( ) A．该电池的工作环境是高温条件 B．葡萄糖(C6H12O6)在变化中失去电子，被还原 C．该电池的电解质溶液是强酸性溶液，如浓硫酸等 D．该电池的总反应式为 C6H12O6＋6O2 ===== 催化剂 6CO2＋6H2O 能力题 12.金属锂燃料电池是一种新型电池，比锂离子电池具有更高的能量密度。它无电时也 无需充电，只需更换其中的某些材料即可，其工作示意图如图，下列说法正确的是( ) A．放电时，空气极为负极 B．放电时，电池反应为 4Li＋O2===2Li2O C．有机电解液可以是乙醇等无水有机物 D．在更换锂电极的同时，要更换水性电解液 13．一种微生物燃料电池如图所示，下列关于该电池说法正确的是( ) A．a 电极发生还原反应 B．H＋由右室通过质子交换膜进入左室 C．b 电极上的电极反应式为 2NO－ 3 ＋10e－＋12H＋===N2↑＋6H2O D．电池工作时，电流由 a 电极沿导线流向 b 电极 14．锂锰电池的体积小、性能优良，是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示，其 中电解质 LiClO4 溶于混合有机溶剂中，Li＋通过电解质迁移入 MnO2 晶格中，生成 LiMnO2。 回答下列问题： (1)外电路的电流方向是由________极流向________极(填字母)。 (2)电池正极反应式为 ________________________________________________________________________。 (3)是否可用水代替电池中的混合有机溶剂？______(填“是”或“否”)，原因是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 15．(1)PbSO4 热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。基本结构如图所示，其中作为 电解质的无水LiCl－KCl混合物受热熔融后，电池即可瞬间输出电能。该电池总反应为PbSO4 ＋2LiCl＋Ca===CaCl2＋Li2SO4＋Pb。 ①放电过程中，Li＋向________填(“负极”或“正极”)移动。 ②负极反应式为 ________________________________________________________________________。 ③电路中每转移 0.2 mol 电子，理论上生成_______g Pb。 (2)氨氧燃料电池具有很大的发展潜力。氨氧燃料电池工作原理如图所示。 ①a 电极的电极反应式是 ________________________________________________________________________。 ②一段时间后，需向装置中补充 KOH，请依据反应原理解释原因是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 加餐练 19 原电池 化学电源 1．解析：铜锌原电池中，Cu 作正极，溶液中的氢离子在正极上得电子生成氢气，所以 Cu 上有气泡生成，故 A 正确；原电池中化学能转化为电能，LED 灯发光时，电能转换为光 能，故 B 正确；柠檬汁显酸性也能作电解质溶液，所以将硫酸换成柠檬汁，仍然构成原电 池，所以导线中有电子流动，故 C 错误；金属性 Cu 比 Zn、Fe 弱，Cu 作正极，所以电路中 的电流方向不变，仍然由 Cu 流向负极，故 D 正确。 答案：C 2．解析：电池工作时，锌失去电子，电极反应式为 Zn－2e－===Zn2＋所以外电路中每通 过 0.2 mol 电子，锌的质量理论上应减少 6.5 g，所以 D 项错误。 答案：D 3．解析：由图示结合原电池原理分析可知，Fe3＋得电子变成 Fe2＋被还原，I－失去电子 变成 I2 被氧化，所以 A、B 正确；电流计读数为零时 Fe3＋得电子速率等于 Fe2＋失电子速率， 反应达到平衡状态，C 正确；D 项在甲中溶入 FeCl2 固体，平衡 2Fe3＋＋2I－ 2Fe2＋＋I2 向 左移动，I2 被还原为 I－，乙中石墨为正极，D 不正确。 答案：D 4．解析：由总反应可知镁发生氧化反应，“负氧正还原”，镁为负极，惰性电极上发生 还原反应，A 项错误，B 项正确；负极反应为：Mg－2e－＋2OH－===Mg(OH)2↓，正极反应为： ClO－＋2e－＋H2O===Cl－＋2OH－，C、D 项正确。 答案：A 5．解析：工业上制备普通水泥的原料有石灰石、黏土、石膏，故 A 项正确；根据电池 反应式 2Cu＋Ag2O===Cu2O＋2Ag 知，Ag2O/Ag 极作正极，正极上 Ag2O 得电子，发生还原 反应，故 B 项正确；根据电池反应式 2Cu＋Ag2O===Cu2O＋2Ag 知，铜失电子作负极，负 极上的电极反应式为：2Cu＋2OH－－2e－===Cu2O＋H2O，C 项错误；水泥固化过程中，自由 水分子减少，导致溶液中各离子浓度发生变化，从而引起电动势变化，故 D 项正确。 答案：C 6．解析：原电池放电时，阳离子向正极移动，A 项正确；该电池中 H2 在负极上失电子， 发生氧化反应，因电解质溶液为碱性溶液，故 OH－参与反应，B 项正确；放电时，正极(镍 电极)上发生化合价降低的还原反应，即由 NiOOH 转化为 Ni(OH)2，充电时正好相反，由 Ni(OH)2 转化为 NiOOH，C 项错误；充电时，该新型二次电池在外加电流的作用下，碳纳米 管电极上发生还原反应，故碳钠米管电极作阴极，与电源负极相连，D 项正确。 答案：C 7．解析：构成的原电池中，通入氧气的电极是正极，发生还原反应，A 正确；溶液中 阴离子氢氧根离子移向负极 a 极，B 正确；1 mol NH3 反应生成氮气转移 3 mol 电子，1 mol O2 反应转移 4 mol 电子，根据电子守恒，消耗的 NH3 与 O2 的物质的量之比为 4：3，C 错误； 负极的电极反应式为 2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O，D 正确。 答案：C 8．解析：放电时相当于原电池，锂是活泼金属，因此放电时锂作负极，氧化石墨烯作 正极，A 正确；放电时，Li 是负极，负极电极反应式为 Li－e－===Li＋，B 正确；充电时相当 于电解池，因此充电时，该电池是将电能转化为化学能，C 正确；电解池中阳离子向阴极移 动，所以充电时，电解质溶液中的 Li＋从阳极迁移到阴极，D 错误。 答案：D 9．解析：锂离子电池放电时 Li＋(阳离子)向正极迁移，A 项错误；锂硫电池放电时负极 反应为锂失去电子变为锂离子，发生氧化反应，则充电时，锂电极发生还原反应，B 项正确； 比能量是指参与电极反应的单位质量的电极材料放出电能的大小，二者的比能量不同，C 项 错误；充电时原电池的负极与电解池的阴极相连，故应为 C 与 Li 相连，D 项错误。 答案：B 10．解析：A 项，充电时，电解质溶液中 K＋向阴极移动，错误；B 项，充电时，总反 应方程式为 2Zn(OH)2－ 4 ===== 通电 2Zn＋O2＋4OH－＋2H2O，所以电解质溶液中 c(OH－)逐渐增大， 错误；C 项，在碱性环境中负极 Zn 失电子生成的 Zn2＋将与 OH－结合生成 Zn(OH)2－ 4 ，正确； D 项，O2～4e－，故电路中通过 2 mol 电子，消耗氧气 0.5 mol，在标准状况体积为 11.2 L， 错误。 答案：C 11．解析：题目中指出“条件温和”，A 错误；葡萄糖(C6H12O6)在变化中失去电子，被氧 化，B 错误；选项 C 中浓硫酸会使有机物炭化，C 错误；把正极和负极的反应式相加可以得 出该电池的总反应式为 C6H12O6＋6O2 ===== 催化剂 6CO2＋6H2O，D 正确。 答案：D 12．解析：A.放电时，Li 极为负极，错误；B.放电时，电池反应为 4Li＋O2＋2H2O=== 4LiOH，错误；C.因为有锂存在，就不能用乙醇，锂和乙醇反应，错误；D.水性电解液中有 沉淀生成，所以在更换锂电极的同时，要更换水性电解液，正确，所以选 D。 答案：D 13．解析：在 a 电极苯酚生成 CO2，被氧化，A 项错误；阳离子向正极移动，即 H＋向 b 电极移动，B 项错误；b 电极为正极，NO － 3 得到电子生成 N2，电极反应式为 2NO－ 3 ＋10e－ ＋12H＋===N2↑＋6H2O，C 项正确；a 电极是负极，b 电极是正极，电池工作时，电流由 b 电极沿导线流向 a 电极，D 项错误。 答案：C 14．解析：(1)结合所给装置图以及原电池反应原理，可知 Li 作负极材料，MnO2 作正 极材料，所以电子流向是从 a→b，那么电流方向则是 b→a。(2)根据题目中的信息“电解质 LiClO4 溶于混合有机溶剂中，Li＋通过电解质迁移入 MnO2 晶格中，生成 LiMnO2”，所以正 极的电极反应式为 MnO2＋e－＋Li＋===LiMnO2。(3)因为负极的电极材料 Li 是活泼的金属， 能够与水发生反应，故不能用水代替电池中的混合有机溶剂。 答案：(1)b a (2)MnO2＋e－＋Li＋===LiMnO2 (3)否 电极 Li 是活泼金属，能与水反应 15．解析：(1)根据方程式，电路中每转移 0.2 mol 电子，生成 0.1 mol Pb，即 20.7 g。 (2)a 电极是通入 NH3 的电极，失去电子，发生氧化反应，所以该电极作负极，电极反应 式是 2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O；一段时间后，需向装置中补充 KOH，是由于发生 4NH3 ＋3O2===2N2＋6H2O 反应，有水生成，使得溶液逐渐变稀，为了维持碱的浓度不变，所以 要补充 KOH。 答案：(1)①正极 ②Ca＋2Cl－－2e－===CaCl2 ③20.7 (2)①2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O ②由于发生 4NH3＋3O2===2N2＋6H2O 反应，有水生成，使得溶液逐渐变稀，所以要补 充 KOH