2019高考化学二轮复习小题狂做专练十七原电池

2019高考化学二轮复习小题狂做专练十七原电池

‎17 原电池 主要考查原电池机构、原电池工作原理、正负极的判断、电极反应式的书写、原电池原理的应用、金属的电化学腐蚀及新型化学电源。‎ ‎1．【2018新课标3卷】一种可充电锂−空气电池如图所示。当电池放电时，O2与Li+在多孔碳材料电极处生成Li2O2−x（x=0或1）。下列说法正确的是（ ）‎ A．放电时，多孔碳材料电极为负极 B．放电时，外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极 C．充电时，电解质溶液中Li+向多孔碳材料区迁移 D．充电时，电池总反应为Li2O2−x===2Li+(1−)O2‎ ‎2．【2018新课标2卷】我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na-CO2二次电池，将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料，电池的总反应为：3CO2+4Na===2Na2CO3‎ ‎+C，下列说法错误的是（ ）‎ A． 放电时，ClO向负极移动 B． 充电时释放CO2，放电时吸收CO2‎ C． 放电时，正极反应为：3CO2+4e−===2CO+C D．充电时，正极反应为：Na++e−===Na ‎3．【2018新课标1卷】最近我国科学家设计了一种CO2+H2S协同转化装置，实现对天然气中CO2和H2S的高效去除。示意图如图所示，其中电极分别为ZnO—石墨烯（石墨烯包裹的ZnO）和石墨烯，石墨烯电极区发生反应为：‎ ① EDTA-Fe2+-e−===EDTA-Fe3+‎ ② ‎2EDTA-Fe3++H2S===2H++S+2EDTA-Fe2+‎ 该装置工作时，下列叙述错误的是 A．阴极的电极反应：CO2+2H++2e−===CO+H2O B．协同转化总反应：CO2+H2S===CO+H2O+S C．石墨烯上的电势比ZnO—石墨烯上的低 D．若采用Fe3+/Fe2+取代EDTA-Fe3+/EDTA-Fe2+，溶液需为酸性 ‎4．【2018北京卷】验证牺牲阳极的阴极保护法，实验如下（烧杯内均为经过酸化的3%NaCl溶液）。‎ ‎①‎ ‎②‎ ‎③‎ 在Fe表面生成蓝色沉淀 试管内无明显变化 试管内生成蓝色沉淀 下列说法不正确的是（ ）‎ A．对比②③，可以判定Zn保护了Fe B．对比①②，K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化 C．验证Zn保护Fe时不能用①的方法 D．将Zn换成Cu，用①的方法可判断Fe比Cu活泼 ‎5．【2018天津卷】CO2是一种廉价的碳资源，其综合利用具有重要意义。回答下列问题：‎ ‎（1）O2辅助的Al—CO2电池工作原理如图4所示。该电池电容量大，能有效利用CO2‎ ‎，电池反应产物Al2(C2O4)3是重要的化工原料。‎ 电池的负极反应式：________________________。‎ 电池的正极反应式：6O2+6e−===6O；6CO2+6O===‎3C2O；反应过程中O2的作用是___________。该电池的总反应式：________________________________。‎ ‎1.【2018江西临川二中高三第5次考试】有一种瓦斯分析仪能够在煤矿巷道中的甲烷达到一定浓度时，通过传感器将其显示出来。该瓦斯分析仪工作原理类似燃料电池的工作原理，其装置如图所示，其中的固体电解质是Y2O3-Na2O，O2-可以在其中自由移动。下列有关叙述正确的是（ ）‎ ‎ ‎ A．瓦斯分析仪工作时，电池内电路中电子由电极b流向电极a B．电极b是正极，O2-由电极a流向电极b C．当固体电解质中有1mol O2-通过时，电子转移4mol D．电极a的反应式为CH4+5O2−-8e−===CO+2H2O ‎2.【2018郑州高三1月一模】如图所示是一种正投入生产的大型蓄电系统。放电前，被膜隔开的电解质为Na2S2和NaBr3，放电后分别变为Na2S4和NaBr。下列叙述正确的是（ ）‎ A．放电时，负极反应为3NaBr-2e−===NaBr3+2Na+‎ B．充电时，阳极反应为2Na2S2-2e−===Na2S4+2Na+‎ C．放电时，Na+经过离子交换膜，由b池移向a池 D．用该电池电解饱和食盐水，产生‎2.24L H2时，b池生成‎17.40 g Na2S4‎ ‎3.【2018湖南五市十校教研共同体联合考试】某种熔融碳酸盐燃料电池以Li2CO3和K2CO3为电解质，以CH4为燃料，该电池的工作原理如图所示，下列说法正确的是（ ）‎ A．电极a为负极，发生氧化反应 B．放电时，CO向正极移动 C．正极电极反应式为O2+2H2O+4e−===4OH-‎ D．此电池在常温下也能工作 ‎4.【2018安徽联考】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，负极反应为PbO2+4HBF4-2e−===Pb(BF4)2+2BF+2H2O B．充电时，当阳极质量减少‎23.9g时转移0.2mol电子 C．放电时，PbO2电极附近溶液的pH增大 D．充电时，Pb电极的电极反应式为PbO2+4H++2e−===Pb2++2H2O ‎5.【2018广西柳州毕业班摸底考试】某课外小组运用电化学原理合成氨，其装置结构如图所示。下列有关说法不正确的是（ ）‎ A．放电时，b极表面H2和CO均被氧化 B．该电池工作时，H+由b极区迁移至a极区 C．a极的电极反应为N2+6H++6e−===2NH3‎ D．b极区发生反应CO+H2O===CO2+H2‎ ‎6.【2018武汉5月调研】某同学做了如下实验:‎ 装置 现象 电流计指针未发生偏转 电流计指针发生偏转 下列说法中正确的是（ ）‎ A．加热铁片Ⅰ所在的烧杯，电流计指针会发生偏转 B．用KSCN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的腐蚀速率相等 D．“电流计指针未发生偏转”，说明铁片Ⅰ、铁片Ⅱ均未被腐蚀 ‎7.【2018南昌3月联考】铝-空气燃料电池具有原料易得、能量密度高等优点，装置如图所示，电池的电解质溶液为KOH溶液。下列说法正确的是（ ）‎ A．放电时，消耗氧气‎22.4L(标准状况)，有4mol OH−从左往右通过阴离子交换膜 B．充电时，电解池阳极区的电解质溶液中c(OH−)逐渐增大 C．放电过程的负极反应式：Al+3OH−-3e−===Al(OH)3↓‎ D．充电时，铝电极上发生还原反应 ‎8.【2018阜阳二模】利用如图所示电池装置可以将温室气体CO2转化为燃料气体CO，其中含有的固体电解质能传导质子(H+)。下列说法正确的是（ ）‎ A．该过程中有两种形式的能量转化 B．a电极表面的反应为4OH−-4e−===2H2O+O2↑‎ C．该装置工作时，H+从b电极区向a电极区移动 D．该装置中每生成2mol CO，同时生成1mol O2‎ ‎9.【2018洛阳调研】已知:锂离子电池的总反应为LixC+Li1-xCoO‎2‎C+LiCoO2；锂硫电池的总反应为2Li+SLi2S。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.【2018乐山第二次质检】请回答下列问题。‎ ‎(1)高铁酸钾(K2FeO4)不仅是一种理想的水处理剂，而且高铁电池的研制也在进行中。如图1是高铁电池的模拟实验装置。‎ 图2‎ 图1‎ ‎ ‎ ‎①该电池放电时正极的电极反应式为 。‎ 若维持电流强度为‎1A，电池工作十分钟，理论消耗Zn的质量约为 g(已知F=‎96500C·mol-1，结果保 留小数点后一位)。‎ ‎②盐桥中盛有饱和KCl溶液，放电时此盐桥中氯离子向 (填“左”或“右”)移动；若用阳离子交换膜代替盐桥，则放电时钾离子向 (填“左”或“右”)移动。‎ ‎③图2为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线，由此可得出高铁电池的优点有 ‎ ‎ 。‎ ‎（2）有人设想以N2和H2‎ 为反应物，以溶有A的稀盐酸为电解质溶液，可制造出既能提供电能，又能固氮的新型燃料电池，装置如图3所示，电池正极发生的反应式是 ，A是 ‎ (填名称)。‎ 图3‎ ‎（3）利用原电池工作原理测定汽车尾气中CO的浓度，其装置如图4所示。该电池中O2-可以在固体介质NASICON(固溶体)内自由移动，工作时O2-的移动方向为 (填“从电极a到电极b”或“从电极b到电极a”)，负极发生的反应式为 。‎ 图4‎ 答案与解析 一、考点透视 ‎1.【答案】D ‎【解析】A．题目叙述为：放电时，O2与Li+在多孔碳电极处反应，说明电池内，Li+‎ 向多孔碳电极移动，因为阳离子移向正极，所以多孔碳电极为正极，选项A错误。B．因为多孔碳电极为正极，外电路电子应该由锂电极流向多孔碳电极（由负极流向正极），选项B错误。C．充电和放电时电池中离子的移动方向应该相反，放电时，Li+向多孔碳电极移动，充电时向锂电极移动，选项C错误。D．根据图示和上述分析，电池的正极反应应该是O2与Li+得电子转化为Li2O2−X，电池的负极反应应该是单质Li失电子转化为Li+，所以总反应为：2Li+(1−)O2===Li2O2−X，充电的反应与放电的反应相反，所以为Li2O2−X===2Li+(1－)O2，选项D正确。‎ ‎2.【答案】D ‎【解析】原电池中负极发生失去电子的氧化反应，正极发生得到电子的还原反应，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，充电可以看作是放电的逆反应，据此解答。A. 放电时是原电池，阴离子ClO向负极移动，A正确；B. 电池的总反应为3CO2+4Na2Na2CO3+C，因此充电时释放CO2，放电时吸收CO2，B正确；C. 放电时是原电池，正极是二氧化碳得到电子转化为碳，反应为：3CO2+4e−===2CO+C，C正确；D. 充电时是电解，正极与电源的正极相连，作阳极，发生失去电子的氧化反应，反应为2CO+C-4e−===3CO2，D错误。答案选D。‎ ‎3.【答案】C ‎【解析】A. CO2在ZnO—石墨烯电极上转化CO，发生得到电子的还原反应，为阴极，电极反应为CO2+2H++2e−===CO+H2O，A正确。B. 根据石墨烯电极上发生的电极反应可知①+②即得到H2S－2e－===2H＋+S，因此总反应式为CO2 +H2S===CO+H2O+S，B正确；C. 石墨烯电极为阳极，与电源的正极相连，因此石墨烯上的电势比ZnO—石墨烯电极上的高，C错误；D. 由于铁离子、亚铁离子均易水解，所以如果采用Fe3＋/Fe2＋取代EDTA-Fe3＋/EDTA-Fe2＋，溶液需要酸性，D正确。答案选C。‎ ‎4.【答案】D ‎【解析】A项，对比②③，②Fe附近的溶液中加入K3[Fe(CN)6]无明显变化，②Fe附近的溶液中不含Fe2+，③Fe附近的溶液中加入K3[Fe(CN)6]产生蓝色沉淀，③Fe附近的溶液中含Fe2+，②中Fe被保护，A项正确；B项，①加入K3[Fe(CN)6]在Fe表面产生蓝色沉淀，Fe表面产生了Fe2+，对比①②的异同，①可能是K3[Fe(CN)6]将Fe氧化成Fe2+，B项正确；C项，对比①②，①加入K3[Fe(CN)6]在Fe表面产生蓝色沉淀，①也能检验出Fe2+，不能用①的方法验证Zn保护Fe，C项正确；D项，由实验可知K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化成Fe2+，将Zn换成Cu不能用①的方法证明Fe比Cu活泼，D项错误；答案选D。‎ ‎5.【答案】（1）Al–3e−===Al3+（或2Al–6e−===2Al3+）；催化剂；2Al+6CO2===Al2(C2O4)3‎ ‎【解析】（1）明显电池的负极为Al，所以反应一定是Al失电子，该电解质为氯化铝离子液体，所以Al失电子应转化为Al3+，方程式为：Al–3e−===Al3+（或2Al–6e−===2Al3+）。根据电池的正极反应，氧气再第一步被消耗，又在第二步生成，所以氧气为正极反应的催化剂。将方程式加和得到，总反应为：2Al+6CO2===Al2(C2O4)3。‎ 二、考点突破 ‎1.【答案】D ‎【解析】类似燃料电池，甲烷在a电极失去电子(a极为负极)，被氧化有二氧化碳生成，二氧化碳与O2-结合生成碳酸根离子，负极电极反应式为CH4+5O2−-8e−===CO+2H2O，故D正确；由负极电极反应式可知，当固体电解质中有5mol O2-通过时，电子转移8mol，则当有1mol O2-通过时，电子转移1.6mol，故C错误；电极b是正极，氧气在此电极上得到电子生成O2-，O2-由正极b流向负极a，电池内电路中电子由负极a流向正极b，故A、B错误。‎ ‎2.【答案】C ‎【解析】由题意知，放电时电池反应式为2Na2S2+NaBr3===Na2S4+3NaBr，Na2S2在负极失电子，NaBr3在正极得电子；充电时，阴极发生的电极反应可以看成原电池负极反应的逆反应，阳极发生的电极反应可以看成原电池正极反应的逆反应。A项，放电时，负极Na2S2失电子，则负极的电极反应式为2S-2e−===S，错误；B项，充电时，阳极上NaBr失电子转化为NaBr3，则阳极的电极反应式为3Br--2e−===Br，错误；C项，由题 图可知a为正极，b为负极，放电时，阳离子移向正极，即Na+经过离子交换膜由b池移向a池，正确；D项，产生H2的体积没有注明气体的状态，无法进行计算，错误。‎ ‎3.【答案】A ‎【解析】燃料电池中通入燃料的电极是负极、通入氧化剂的电极是正极，根据电子流向知，左边电极a是负极、右边电极b是正极，所以c是CH4，d为空气，负极发生氧化反应，选项A正确；原电池放电时，CO向负极移动，选项B错误；正极上氧气得电子，与二氧化碳反应生成碳酸根离子，电极反应式为O2+2CO2+4e−===2CO，选项C错误；电解质为熔融碳酸盐，电池工作需要高温条件，选项D错误。‎ ‎4.【答案】C ‎【解析】放电时，负极反应式为Pb-2e−===Pb2+，故A错误；充电时，阳极反应式为Pb2+-2e-+2H2O===PbO2+4H+，当阳极质量增加‎23.9g时转移0.2mol电子，故B错误；放电时，PbO2+4H++2e−===Pb2++2H2O，PbO2电极附近溶液的pH增大，故C正确；充电时，Pb电极的电极反应式为Pb2++2e−===Pb，故D错误。‎ ‎5.【答案】D ‎【解析】电池工作时，电极b处CO失电子被氧化生成CO2，H2失电子被氧化生成H+，选项A正确；a极N2得到电子被还原生成NH3，a极为正极，原电池中阳离子向正极移动，则H+从b极区移向a极区，选项B正确；a极为正极，N2得到电子被还原生成NH3，电极反应为N2+6H++6e−===2NH3，选项C正确；b极为负极，CO和H2失去电子被氧化，分别生成CO2和H+，电极反应为CO+H2O-2e−===CO2+2H+，H2-2e−===2H+，选项D错误。‎ ‎6.【答案】A ‎【解析】加热铁片Ⅰ所在的烧杯，该烧杯中Na+和Cl−的自由移动速率加快，两烧杯中产生电势差，电流计指针发生偏转，A项正确；铁片作负极失去电子发生氧化反应，生成Fe2+，Fe2+与KSCN溶液不反应，故不能用KSCN溶液判断电池的正、负极，B项错误；由题给现象知，左图装置未构成原电池，右图装置构成原电池，且铁片Ⅲ作负极，加快了铁片Ⅲ的腐蚀速率，故铁片Ⅰ、Ⅲ的腐蚀速率一定不相等，C项错误；“电流计指针未发生偏转”，说明铁片Ⅰ、铁片Ⅱ未构成原电池，但两铁片表面均会发生吸氧腐蚀，D项错误。‎ ‎7.【答案】D ‎【解析】根据题图所示，该电池放电的总反应方程式为4Al+3O2+4KOH===4KAlO2+2H2O，离子方程式为4Al+3O2+4OH−===4AlO+2H2O，其中负极为Al，电极反应式为Al-3e−+4OH−===AlO+2H2O。正极为多孔电极，电极反应式为O2+4e−+2H2O===4OH−。标准状况下，‎22.4L氧气的物质的量为1mol，正极的电极反应式为O2+2H2O+4e−===4OH−，电解质溶液中的阴离子从正极区移向负极区，即OH−从右往左通过阴离子交换膜，故A错误；充电时，电解池阳极发生的电极反应可以看成原电池正极反应的逆反应，电极反应式为4OH−-4e−=== ‎ O2↑+2H2O，阳极区电解质溶液中c(OH−)逐渐减小，故B错误；根据上述分析，放电过程的负极反应式:Al-3e−+4OH−===AlO+2H2O，故C错误；充电时，铝电极作阴极，发生还原反应，故D正确。‎ ‎8.【答案】D ‎【解析】该过程中的能量转化形式有太阳能转化为化学能、化学能转化为电能、化学能转化为热能，A项错误。根据题图可知，a电极表面H2O被氧化为O2，a电极表面的反应为2H2O-4e−===4H++O2↑，B项错误。该原电池中，a电极为负极，b电极为正极，H+从a电极区向b电极区移动，C项错误。该装置中每生成2mol CO，转移4mol电子，根据a电极表面的反应可知，每转移4mol电子，同时生成1mol O2，D项正确。‎ ‎9.【答案】B ‎【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；题图中装置是锂硫电池给锂离子电池充电，D项错误。‎ ‎10.【答案】（1）①FeO+4H2O+3e-===Fe(OH)3↓+5OH−　0.2　②右；左　③使用时间长、工作电压稳定　‎ ‎（2）N2+8H++6e−===2NH　氯化铵　‎ ‎（3）从电极b到电极a　CO+O2--2e−===CO2‎ ‎【解析】（1）①放电时高铁酸钾为正极，正极发生还原反应，电极反应式为FeO+4H2O+3e-===Fe(OH)3↓+5OH−；若维持电流强度为‎1A，电池工作十分钟，转移电子的物质的量为(mol)。理论消耗Zn的质量为×1/2×65(g)≈0.2(g)。②电池工作时，阴离子移向负极，阳离子移向正极，所以盐桥中氯离子向右移动；若用阳离子交换膜代替盐桥，则钾离子向左移动。③题图2为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线，由此可得出高铁电池的优点有使用时间长、工作电压稳定。（2）该电池的本质反应是合成氨反应，电池中氢气失去电子，在负极发生氧化反应，氮气得电子在正极发生还原反应，则正极反应式为N2+8H++6e−===2NH；氨气与HCl反应生成氯化铵，则电解质溶液为氯化铵溶液。（3）工作时电极b作正极，电极a作负极，O2-由电极b移向电极a；该装置构成原电池，通入一氧化碳的电极a是负极，负极上一氧化碳失去电子发生氧化反应，电极反应式为CO+O2--2e−===CO2。‎