2020届高考化学一轮复习原电池　化学电源作业(3)

2020届高考化学一轮复习原电池　化学电源作业(3)

原电池　化学电源 ‎(建议用时：40分钟)‎ ‎(对应考点集训第239页)‎ ‎[A级　基础达标])‎ ‎1．(2019·泉州模拟)课堂学习中，同学们利用铝条、锌片、铜片、导线、电流计、橙汁、烧杯等用品探究原电池的组成。下列结论错误的是(　　)‎ A．原电池是将化学能转化成电能的装置 B．原电池由电极、电解质溶液和导线等组成 C．图中a极为铝条、b极为锌片时，导线中会产生电流 D．图中a极为锌片、b极为铜片时，电子由铜片通过导线流向锌片 D　[D项，a极为负极，电子由负极(锌片)流出。]‎ ‎2．(2019·云南七校联考)铝—空气电池以高纯度铝(含铝99.99%)为负极，铂铁合金为正极，海水为电解质溶液，工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　)‎ A．铝—空气电池要及时回收处理，以免造成重金属污染 B．正极制成鱼鳃状的目的是增大铂铁合金与海水中溶解氧的接触面积 C．每消耗1 mol Al，电解质溶液中会有3 mol电子通过 D．该电池工作时，铂铁合金比高纯铝更容易被腐蚀 B　[选项A，铝不属于重金属，错误；选项B，正极制成鱼鳃状的目的是增大铂铁合金与海水中溶解氧的接触面积，从而加快反应速率，正确；选项C，电子只能沿导线转移，电解质溶液中移动的是离子，错误；选项D，该电池工作时铂铁合金是正极被保护，不易被腐蚀，错误。]‎ ‎3．锌—空气电池由活性炭(空气扩散极)、锌、苛性碱溶液构成，其中活性炭部分浸泡在苛性碱溶液中，其工作原理如图所示，负极产物是ZnO。下列有关锌—空气电池的说法正确的是(　　)‎ A．活性炭的作用是吸附空气，为电池提供氧化剂 B．原理图中的隔离膜为质子交换膜 C．负极反应式为Zn－2e－＋H2O===ZnO＋2H＋‎ D．电池工作时，外电路中流过0.2 mol电子，消耗3.2 g O2‎ A　[A项，活性炭具有多孔结构，可有效地吸附空气，正确；B项，该电池的电解质溶液为苛性碱溶液，且负极消耗OH－，故隔离膜是阴离子交换膜，错误；C项，因该电池的电解质溶液为碱性溶液，故不可能生成H＋，正确的负极反应式为Zn－2e－＋2OH－===ZnO ‎＋H2O，错误；D项，外电路流过0.2 mol电子时，消耗0.05 mol O2，错误。]‎ ‎4．(2019·唐山模拟)环境监察局常用“定电位”NOx传感器来监测化工厂的氮氧化物气体是否达到排放标准，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是(　　)‎ A．“对电极”是负极 B．“工作电极”上发生的电极反应为NO2＋2e－＋2H＋===NO＋H2O C．传感器工作时H＋由“工作电极”移向“对电极”‎ D．“对电极”的材料可能为活泼金属锌 C　[题图“工作电极”上通入NO2放出NO，说明NO2被还原，则“工作电极”为原电池的正极，“对电极”为原电池的负极，A项正确；在酸性条件下，“工作电极”上发生还原反应的电极反应式为NO2＋2e－＋2H＋===NO＋H2O，B项正确；原电池工作时阳离子向正极移动，即传感器工作时H＋由“对电极”移向“工作电极”，C项错误；“对电极”是负极，则“对电极”的材料可能为活泼金属锌，D项正确。]‎ ‎5．(2019·陕西名校联考)常温下，将除去表面氧化膜的Al片、Cu片插入浓硝酸中组成原电池(图1)，测得原电池的电流强度(I)随时间(t)的变化如图2所示。反应过程中有红棕色气体产生。下列说法错误的是(　　)‎ ‎　　　　　　　　　图1　　　　　　　　　　　图2‎ A．t1时刻前，Al片的电极反应为2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋‎ B．t1时，因Al在浓硝酸中钝化，氧化膜阻碍了Al继续反应 C．t1时刻后，负极Cu失电子，电流方向发生改变 D．烧杯中发生反应的离子方程式为2NO2＋2OH－===2NO＋H2O D　[由题图1、2知，t1时刻前，即铝钝化前，铝片作负极，发生反应：2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋，A项正确；t1时，因Al在浓硝酸中钝化，氧化膜阻碍了Al继续反应，B项正确；t1时刻后，Cu片作负极，失电子，电流方向发生改变，C项正确；烧杯中发生反应的离子方程式为2NO2＋2OH－===NO＋NO＋H2O，D项错误。]‎ ‎6．(2019·娄底模拟)有A、B、C、D、E五块金属片，进行如下实验：①A、B用导线相连后，同时浸入稀硫酸溶液中，A极为负极；②C、D用导线相连后，同时浸入稀硫酸溶液中，电流由D→导线→C；③A、C相连后，同时浸入稀硫酸溶液中，C极产生大量气泡；④B、D相连后，同时浸入稀硫酸溶液中，D极发生氧化反应；⑤用惰性电极电解含B离子和E离子的溶液，E先析出。据此，判断五种金属的活动性顺序是 (　　)‎ A．A>B>C>D>E B．A>C>D>B>E C．C>A>B>D>E D．B>D>C>A>E B　[金属与稀硫酸溶液组成原电池，活泼金属失去电子发生氧化反应，作负极，较不活泼的金属作正极。H＋在正极电极表面得到电子生成H2，电子运动方向由负极→正极，电流方向则由正极→负极。在题述原电池中，A—B原电池，A为负极；C—D原电池，C为负极；A—C原电池，A为负极；B—D原电池，D为负极；E先析出，E不活泼。综上可知，金属活动性A>C>D>B>E。]‎ ‎7．(2019·绵阳模拟)利用微生物可将废水中苯酚的化学能直接转化为电能，装置如图所示。电池工作时，下列说法正确的是(　　)‎ A．a极为正极，发生氧化反应 B．b极的电极反应式为2NO＋12H＋－10e－===N2↑＋6H2O C．中间室的Cl－向左室移动 D．左室消耗苯酚(C6H5OH)9.4 g时，用电器流过2.4 mol电子 C　[由题图可知，在b极上NO转化为N2，发生得电子的还原反应，故b极为正极，a极为负极，A项错误；b极的电极反应式为2NO＋12H＋＋10e－===N2↑＋6H2O，B项错误；原电池中阴离子向负极移动，故C项正确；左室消耗苯酚的电极反应式为C6H5OH－28e－＋11H2O===6CO2↑＋28H＋，9.4 g苯酚的物质的量为0.1 mol，故用电器应流过2.8 mol电子，D项错误。]‎ ‎8．(2019·昆明模拟)糖生物电池是一种酶催化燃料电池(EFC)，它使用便宜的酶代替贵金属催化剂，利用空气氧化糖类产生电流。下列有关判断不合理的是(　　)‎ A．该电池不宜在高温下工作 ‎ B．若该电池为酸性介质，正极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O C．放电过程中，电池内阳离子向正极迁移 D．若该电池为碱性介质，以葡萄糖为原料并完全氧化，负极反应式为C6H12O6－24e－＋6H2O===6CO2↑＋24H＋‎ D　[酶在高温下会失去生理活性，A项合理；若该电池为酸性介质，则H＋会在正极与O2发生反应，正极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，B项合理；根据原电池反应原理可知，放电过程中阳离子移向正极，C项合理；若该电池为碱性介质，则负极反应式为C6H12O6＋36OH－－24e－===6CO＋24H2O，D项不合理。]‎ ‎9．某传感器工作原理如图所示。利用该传感器可以测定空气中NO、CO、NH3、SO2等有害气体的含量。下列说法正确的是(　　)‎ A．若M为熔融KOH，X为NH3，Y为N2，则负极的电极反应式为2NH3－6e－===N2＋6H＋‎ B．若M是含O2－的固体电解质，X为NO，则正极的电极反应式为O2＋4e－===2O2－‎ C．传感器工作中，电子由Pt(Ⅰ)极经电流仪传到Pt(Ⅱ)极 D．若X为CO，M为KOH溶液，则电池总反应为2CO＋O2===2CO2‎ B　[由于M是熔融的KOH，即使放电生成H＋也会与OH－反应生成水，所以负极的电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O，A错误。若M是含O2－的固体电解质，则负极的电极反应式为2NO－4e－＋2O2－===2NO2，正极的电极反应式为O2＋4e－===2O2－，B正确。题述装置属于原电池，Pt(Ⅰ)极为正极，Pt(Ⅱ)极为负极，电子由负极经外电路流向正极，C错误。若X为CO，M为KOH溶液，则负极的电极反应式为CO－2e－＋4OH－===CO＋2H2O，电池总反应为2CO＋4KOH＋O2===2K2CO3＋2H2O，D错误。]‎ ‎10．用氟硼酸(HBF4，属于强酸)代替硫酸作铅蓄电池的电解质溶液，可使铅蓄电池在低温下工作时的性能更优良，反应方程式为Pb＋PbO2＋4HBF42Pb(BF4)2＋2H2O。Pb(BF4)2为可溶于水的强电解质，下列说法正确的是(　　)‎ A．放电时的负极反应为PbO2＋4H＋＋2e－===Pb2＋＋2H2O B．充电时，当阳极质量增加23.9 g时，溶液中有0.2 mol电子通过 C．放电时，正极区pH增大 D．充电时，Pb电极与电源的正极相连 C　[放电时，负极上应该是金属铅发生失电子的氧化反应，A错误；电子只能经过导线，不能经过电解质溶液，B错误；放电时正极上发生还原反应，PbO2＋4H＋＋2e－===Pb2＋＋2H2O，氢离子浓度减小，所以pH增大，C正确；充电时，Pb电极和电源的负极相连，D错误。]‎ ‎11．全钒液流电池是一种活性物质呈循环流动状态的电池，目前钒电池技术已经趋近成熟。下图是钒电池基本工作原理示意图：‎ 请回答下列问题：‎ ‎(1)钒电池是以溶解于一定浓度硫酸溶液中的不同价态的钒离子(V2＋、V3＋、VO2＋、VO)为正极和负极，电池总反应式为VO2＋＋V3＋＋H2OV2＋＋VO＋2H＋。放电时的正极反应式为 ‎________________________________________________________________________‎ ‎____________________，充电时的阴极反应式为 ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 放电过程中，电解液的pH________(填“升高”“降低”或“不变”)。‎ ‎(2)钒电池基本工作原理示意图中“正极电解液”可能是________(填字母)。‎ a．VO、VO2＋混合液　b．V3＋、V2＋混合液 c．VO溶液　d．VO2＋溶液　e．V3＋溶液 f．V2＋溶液 ‎(3)能够通过钒电池基本工作原理示意图中“隔膜”的离子是________。‎ ‎[解析]　(1)正极反应是还原反应，由电池总反应可知放电时的正极反应式为VO＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O；充电时，阴极反应为还原反应，故为V3＋得电子生成V2＋的反应。(2)充电时阳极反应式为VO2＋＋H2O－e－===VO＋2H＋，故充电完毕的正极电解液为VO溶液，而放电完毕的正极电解液为VO2＋溶液，故正极电解液可能是选项a、c、d。(3)充电和放电过程中，正极电解液与负极电解液不能混合，起平衡电荷作用的是加入的酸，故H＋可以通过隔膜。‎ ‎[答案]　(1)VO＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O　V3＋＋e－===V2＋　升高　(2)acd　(3)H＋‎ ‎[B级　能力提升]‎ ‎12．(1)浓差电池中的电动势是由于电池中存在浓度差而产生的。某浓差电池的原理如图所示，该电池从浓缩海水中提取LiCl的同时又获得了电能。‎ ‎①X为________极，Y电极反应式为________________________________________________________________________。‎ ‎②Y极生成1 mol Cl2时，________ mol Li＋移向________极(填“X”或“Y”)。‎ ‎(2)一种以肼(N2H4)为液体燃料的电池装置如图所示。该电池用空气中的氧气作氧化剂，KOH作电解质。‎ 负极反应式为________________________________________________________________________，‎ 正极反应式为________________________________________________________________________。‎ ‎[解析]　(1)根据装置可知生成H2的电极为正极，生成Cl2的电极为负极。‎ ‎(2)根据装置可知N2H4→N2为氧化反应，在负极上反应。‎ ‎[答案]　(1)①正　2Cl－－2e－===Cl2↑　②2　X ‎(2)N2H4－4e－＋4OH－===N2↑＋4H2O O2＋4e－＋2H2O===4OH－‎ ‎13．某氢氧燃料电池用固体金属化合物陶瓷作电解质(可电离出金属离子和O2－)，两极上发生的反应为A极：2H2＋2O2－－4e－===2H2O；B极：________________________________________________________________________。‎ 电子流动的方向是________；假设该燃料电池工作时，每生成1 mol H2O(l)时产生的最大电能为240 kJ，则该电池的能量转化效率为__________(H2的燃烧热为285 kJ·mol－1 ，最大电能与所能释放出的全部热量之比)。‎ ‎[解析]　该燃料电池中，因A极上发生的是失去电子的反应，故B极上是氧气得到电子变成O2－的反应，工作过程中A极失去电子而B极得到电子。能量转化效率为×100%≈84.2%。‎ ‎[答案]　O2＋4e－===2O2－　由A极流向B极　84.2%‎