（江蘇專用）高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)精練 第五章專題五 第二單元 原電池 化學(xué)電源

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1、第二單元 原電池 化學(xué)電源 (時(shí)間：45分鐘　滿分：100分) 考　點(diǎn) 題　號(hào) 原電池基本概念 1、2、3、6 新型電池分析 4、5、7、8 原電池原理綜合應(yīng)用 9、10、11 一、選擇題(本題包括4個(gè)小題，共24分，每小題只有1個(gè)選項(xiàng)符合題意) 1．(2013·蘇州模擬)為探究原電池的形成條件和反應(yīng)原理，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)，并記錄了實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象： ①向一定濃度的稀硫酸中插入鋅片，看到有氣泡生成； ②向上述濃度的稀硫酸中插入銅片，沒(méi)有氣泡生成； ③將鋅片與銅片上端接觸并捏住，一起插入上述濃度的稀硫酸中，看到銅片上有氣泡生成，且生成氣泡的速率比實(shí)驗(yàn)①中快；

2、④在鋅片和銅片中間接上電流計(jì)，再將鋅片和銅片插入上述濃度的稀硫酸中，發(fā)現(xiàn)電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)。 下列關(guān)于以上實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及現(xiàn)象的分析，不正確的是 (　　)。 A．實(shí)驗(yàn)①、②說(shuō)明鋅能與稀硫酸反應(yīng)而銅不能 B．實(shí)驗(yàn)③說(shuō)明發(fā)生原電池反應(yīng)時(shí)會(huì)加快化學(xué)反應(yīng)速率 C．實(shí)驗(yàn)③說(shuō)明在該條件下銅可以與稀硫酸反應(yīng)生成氫氣 D．實(shí)驗(yàn)③、④說(shuō)明該原電池中銅為正極、鋅為負(fù)極 解析　③中看到銅片上有氣泡生成，實(shí)質(zhì)上是Zn失去的電子傳到了銅片上，由H＋得到電子生成了H2，而銅并沒(méi)有參加反應(yīng)。 答案　C 2．下面是幾種常見的化學(xué)電源示意圖，有關(guān)說(shuō)法不正確的是 (　　)。 A．上述電池分別屬于一

3、次電池、二次電池和燃料電池 B．干電池在長(zhǎng)時(shí)間使用后，鋅筒被破壞 C．鉛蓄電池工作過(guò)程中，每通過(guò)2 mol電子，負(fù)極質(zhì)量減輕207 g D．氫氧燃料電池是一種具有應(yīng)用前景的綠色電源 解析　選項(xiàng)A正確。在干電池中，Zn作負(fù)極，被氧化，B正確。氫氧燃料電池不需要將還原劑和氧化劑全部?jī)?chǔ)藏在電池內(nèi)，且工作的最終產(chǎn)物是水，故氫氧燃料電池是一種具有應(yīng)用前景的綠色電源，D正確。C項(xiàng)忽略了硫酸鉛在該極上析出，該極質(zhì)量應(yīng)該增加而非減小。 答案　C 3．(2013·啟東中學(xué)模擬)如圖，在盛有稀H2SO4的燒杯中放入用導(dǎo)線連接的電極X、Y，外電路中電子流向如圖所示，關(guān)于該裝置的下列說(shuō)法正確的是

4、 (　　)。 A．外電路的電流方向?yàn)椋篨→外電路→Y B．若兩電極分別為鐵和碳棒，則X為碳棒，Y為鐵 C．X極上發(fā)生的是還原反應(yīng)，Y極上發(fā)生的是氧化反應(yīng) D．若兩電極都是金屬，則它們的活動(dòng)性順序?yàn)閄＞Y 解析　外電路電子流向?yàn)閄→外電路→Y，電流方向與其相反，X極失電子，作負(fù)極，X極發(fā)生的是氧化反應(yīng)，Y極發(fā)生的是還原反應(yīng)。若兩電極分別為鐵和碳棒，則Y為碳棒，X為鐵。 答案　D 4．右圖所示是一種酸性燃料電池酒精檢測(cè)儀，具有自動(dòng)吹氣流量偵測(cè)與控制的功能，非常適合進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)酒精檢測(cè)。下列說(shuō)法不正確的是 (　　)。 A．該電池的負(fù)極反應(yīng)式為：CH3CH

5、2OH＋3H2O－12e－===2CO2↑＋12H＋ B．該電池的正極反應(yīng)式為：O2＋4e－＋4H＋===2H2O C．電流由O2所在的鉑電極經(jīng)外電路流向另一電極 D．微處理器通過(guò)檢測(cè)電流大小而計(jì)算出被測(cè)氣體中酒精的含量 解析　本題的關(guān)鍵是讀圖。由圖示可知，呼氣時(shí)進(jìn)去的是CH3CH2OH出來(lái)的是CH3COOH，負(fù)極的電極反應(yīng)為：CH3CH2OH－4e－＋H2O===CH3COOH＋4H＋，A錯(cuò)誤；氧氣為正極，酸性條件下生成H2O，B正確；電流由正極流向負(fù)極，C正確；酒精含量高，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)多，電流大，D正確。 答案　A 二、選擇題(本題包括3個(gè)小題，共18分，每小題有1～2個(gè)選項(xiàng)符

6、合題意) 5．鎂燃料電池具有比能量高、使用安全方便、原材料來(lái)源豐富、成本低、燃料易于貯運(yùn)等特點(diǎn)。研究的燃料電池可分為鎂—空氣燃料電池，鎂—海水燃料電池，鎂—過(guò)氧化氫燃料電池，鎂—次氯酸鹽燃料電池。如圖為鎂—次氯酸鹽燃料電池的工作原理圖，下列有關(guān)說(shuō)法不正確的是 (　　)。 A．放電過(guò)程中OH－移向正極 B．電池的總反應(yīng)式為Mg＋ClO－＋H2O=== Mg(OH)2↓＋Cl－ C．鎂電池中鎂均為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng) D．鎂—過(guò)氧化氫燃料電池，酸性電解質(zhì)中正極反應(yīng)為：H2O2＋2H＋＋2e－ ===2H2O 解析　根據(jù)圖像判斷反應(yīng)過(guò)程，判斷正、負(fù)極，正確書寫電

7、極反應(yīng)式。鎂燃料電池，鎂作負(fù)極失電子，產(chǎn)物由電解質(zhì)溶液決定，若為酸性溶液，生成 Mg2＋，堿性溶液生成Mg(OH)2。ClO－在正極反應(yīng)，由圖可知有Cl－和OH－生成，OH－向負(fù)極移動(dòng)，生成Mg(OH)2。 答案　A 6．如圖所示，杠桿AB兩端分別掛有體積相同、質(zhì)量相等的空心銅球和空心鐵球，調(diào)節(jié)杠桿并使其在水中保持平衡，然后小心地向水槽中滴入濃CuSO4溶液，一段時(shí)間后，下列有關(guān)杠桿的偏向判斷正確的是(　　)。 A．杠桿為導(dǎo)體或絕緣體時(shí)，均為A端高B端低 B．杠桿為導(dǎo)體或絕緣體時(shí)，均為A端低B端高 C．當(dāng)杠桿為導(dǎo)體時(shí)，A端低B端高；杠桿為絕緣體時(shí)，A端高B端低 D．當(dāng)杠桿為導(dǎo)體時(shí)

8、，A端高B端低；杠桿為絕緣體時(shí)，A端低B端高 解析　當(dāng)杠桿為導(dǎo)體時(shí)，構(gòu)成了原電池，A端Cu球上會(huì)析出銅增重，A端低；當(dāng)杠桿為絕緣體時(shí)，加CuSO4溶液后溶液密度增大，對(duì)Cu球的浮力增大，所以A端上升。 答案　C 7．據(jù)報(bào)道，以硼氫化合物NaBH4(B元素的化合價(jià)為＋3價(jià))和H2O2作原料的燃料電池，負(fù)極材料采用Pt/C，正極材料采用MnO2，可用作空軍通信衛(wèi)星電源，其工作原理如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是 (　　)。 A．電池放電時(shí)Na＋從b極區(qū)移向a極區(qū) B．電極b采用MnO2，MnO2既作電極材料又有催化作用 C．該電池的負(fù)極反應(yīng)為：BH4－＋8OH－－8e－===

9、BO2－＋6H2O D．每消耗3 mol H2O2，轉(zhuǎn)移的電子為3 mol 解析　BH4－中H顯－1價(jià)，被氧化，電極a為負(fù)極，由圖電解質(zhì)溶液為OH－，負(fù)極的電極反應(yīng)式為：BH4－＋8OH－－8e－===BO2－＋6H2O，C正確；正極反應(yīng)為H2O2生成OH－，電極反應(yīng)式為：H2O2＋2e－===2OH－，生成OH－，Na＋移向正極，A錯(cuò)誤。燃料電池的電極不參與反應(yīng)，有很強(qiáng)的催化活性，起導(dǎo)電作用，B正確；由正極的電極反應(yīng)式可知消耗3 mol H2O2，轉(zhuǎn)移的電子為 6 mol。 答案　AD 三、非選擇題(本題共4個(gè)小題，共58分) 8．(12分)(2013·蘇錫常鎮(zhèn)二模)(1)高鐵電

10、池是一種新型可充電電池，與普通電池相比，該電池能較長(zhǎng)時(shí)間保持穩(wěn)定的放電電壓。高鐵電池的總反應(yīng)為： 3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH。請(qǐng)回答下列問(wèn)題： ①高鐵電池的負(fù)極材料是________。 ②放電時(shí)，正極發(fā)生________(填“氧化”或“還原”) 反應(yīng)：已知負(fù)極反應(yīng)為Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2，則正極反應(yīng)為________________________________________________________________。 ③放電時(shí)，________(填“正”或“負(fù)”)極附近溶液的堿性增強(qiáng)。 (2)某種燃料

11、電池的工作原理示意如圖所示，a、b均為惰性電極。 ①使用時(shí)，空氣從________口通入(填“A”或“B”)； ②假設(shè)使用的“燃料”是甲醇，a極的電極反應(yīng)式為_______________________________________； ③假設(shè)使用的“燃料”是水煤氣(成分為CO、H2)，如用這種電池電鍍銅，待鍍金屬的質(zhì)量增加6.4 g，則至少消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下水煤氣的體積為________。 解析　(1)電池的負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上發(fā)生還原反應(yīng)。由高鐵電池放電時(shí)總反應(yīng)化學(xué)方程式可知，負(fù)極材料應(yīng)為作還原劑的Zn。由電池的總反應(yīng)化學(xué)方程式－負(fù)極反應(yīng)式＝正極反應(yīng)式可知，正極反應(yīng)式為FeO4

12、2－＋3e－＋4H2O===Fe(OH)3＋5OH－，正極生成了OH－，堿性增強(qiáng)。(2)①?gòu)膱D上可以看出，電子由a流向b，因而a為負(fù)極，b為正極，空氣應(yīng)該通入正極區(qū)。②甲醇失去電子，生成的CO2與OH－反應(yīng)轉(zhuǎn)化為CO32－。③待鍍金屬的質(zhì)量增加6.4 g，即析出0.1 mol Cu，電子轉(zhuǎn)移0.2 mol，則消耗水煤氣0.1 mol，標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為2.24 L。 答案　(1)①Zn?、谶€原　FeO42－＋3e－＋4H2O===Fe(OH)3＋5OH－　 ③正　(2)①B?、贑H3OH－6e－＋8OH－===CO32－＋6H2O?、?.24 L 9．(16分)(1)分析如圖所示的四個(gè)裝置

13、，回答下列問(wèn)題： ①裝置a和b中鋁電極上的電極反應(yīng)式分別為________________、________________。 ②裝置c中產(chǎn)生氣泡的電極為________電極(填“鐵”或“銅”)，裝置d中銅電極上的電極反應(yīng)式為_____________________________________________ _________________________________________________________________。 (2)觀察如圖所示的兩個(gè)裝置，圖1裝置中銅電極上產(chǎn)生大量的無(wú)色氣泡，圖2裝置中銅電極上無(wú)氣體產(chǎn)生，而鉻電極上產(chǎn)生大量的有色氣體。根據(jù)上述

14、現(xiàn)象試推測(cè)金屬鉻具有的兩種重要化學(xué)性質(zhì)為________________、__________________。 (3)如圖是甲烷燃料電池原理示意圖，回答下列問(wèn)題： ①電池的負(fù)極是________(填“a”或“b”)電極，該極的電極反應(yīng)式為：________________________________________________________________。 ②電池工作一段時(shí)間后電解質(zhì)溶液的pH________(填“增大”“減小”或“不變”)。 解析　(1)在稀H2SO4溶液中，鎂比鋁活潑，鋁電極作正極，正極的電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－===H2↑。在NaOH溶液中

15、，鋁比鎂活潑，鋁電極作負(fù)極，負(fù)極的電極反應(yīng)式為Al－3e－＋4OH－===AlO2－＋2H2O。在濃硝酸中，鐵被鈍化，鐵電極作正極，正極上發(fā)生NO3－的還原反應(yīng)，產(chǎn)生氣泡。裝置d相當(dāng)于金屬鐵發(fā)生吸氧腐蝕，銅電極作正極，正極的電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－。(2)由圖1可知還原性Cr＞Cu，但在稀硝酸中卻出現(xiàn)了反常，結(jié)合稀硝酸的氧化性，不難推測(cè)鉻被稀硝酸鈍化，導(dǎo)致活性降低。(3)CH4在反應(yīng)時(shí)失去電子，故a電極是電池的負(fù)極。電極反應(yīng)式可由總反應(yīng)式CH4＋2OH－＋2O2===CO32－＋3H2O減去正極反應(yīng)式O2＋2H2O＋4e－===4OH－，求得。由于電池工作過(guò)程中會(huì)消耗O

16、H－，故一段時(shí)間后，電解質(zhì)溶液的pH會(huì)減小。 答案　(1)①2H＋＋2e－===H2↑　Al－3e－＋4OH－===AlO2－＋2H2O?、阼F　O2＋2H2O＋4e－===4OH－ (2)金屬鉻的活潑性比銅的強(qiáng)且能和稀硫酸反應(yīng)生成H2　金屬鉻易被稀硝酸鈍化 (3)①a　CH4＋10OH－－8e－===CO32－＋7H2O ②減小 10．(16分)(2013·蘇州模擬)金屬銅不溶于稀硫酸，可溶于鐵鹽溶液生成銅鹽與亞鐵鹽?，F(xiàn)將一定量的銅片加入到100 mL稀硫酸和硫酸鐵的混合液中，銅片完全溶解(不考慮鹽的水解及溶液體積的變化) (1)寫出銅溶解于上述混合液的離子方程式_________

17、____________________ _________________________________________________________________。 (2)若銅完全溶解時(shí)，溶液中的Fe3＋、Cu2＋、H＋三種離子的物質(zhì)的量濃度相等，且測(cè)得溶液的pH＝1，則溶解銅的質(zhì)量是________g，溶液中的c(SO42－)＝________mol·L－1。 (3)若欲在如圖所示的裝置中發(fā)生反應(yīng)，請(qǐng)判斷圖中的正、負(fù)極，并選出適當(dāng)?shù)奈镔|(zhì)作電極，寫出電極反應(yīng)式，填在相應(yīng)的表格中。 正、負(fù)極判斷 電極材料 電極反應(yīng)式 X極 Y極 解

18、析　(1)Cu與Fe2(SO4)3反應(yīng)生成CuSO4和FeSO4，可知離子方程式為 Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋； (2)溶液中的Fe3＋、Cu2＋、H＋三種離子的物質(zhì)的量濃度相等，且測(cè)得溶液的pH＝1，故c(H＋)＝c(Cu2＋)＝0.1 mol·L－1，故n(Cu2＋)＝0.1 mol·L－1×0.1 L＝0.01 mol，溶解銅的質(zhì)量為0.01 mol×64 g·mol－1＝0.64 g；反應(yīng)后溶液中的陽(yáng)離子為：Fe3＋、Fe2＋、Cu2＋、H＋，而Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋，可見Fe2＋的物質(zhì)的量濃度為Cu2＋的兩倍，依據(jù)溶液中的電荷守恒規(guī)律，故0.1

19、 mol·L－1×3＋0.2 mol·L－1×2＋0.1 mol·L－1×2＋0.1 mol·L－1×1＝c(SO42－)×2，解得c(SO42－)＝0.5 mol·L－1。 答案　(1)Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋ (2)0.64　0.5 (3) 正、負(fù)極判斷 電極材料 電極反應(yīng)式 X極 負(fù)極 銅 Cu－2e－===Cu2＋ Y極 正極 碳 2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋ 11.(14分)化學(xué)電池在通訊、交通及日常生活中有著廣泛的應(yīng)用。 (1)下列相關(guān)說(shuō)法正確的是________(填序號(hào))。 A．通過(guò)某種電池單位質(zhì)量或單位體積所能輸出能

20、量的多少，可以判斷該電池 的優(yōu)劣 B．二次電池又稱充電電池或蓄電池，這類電池可無(wú)限次重復(fù)使用 C．除氫氣外，甲醇、汽油、氧氣等都可用作燃料電池的燃料 D．近年來(lái)，廢電池必須進(jìn)行集中處理的問(wèn)題被提上日程，其首要原因是電池 外殼的金屬材料需要回收 (2)目前常用的鎳(Ni)鎘(Cd)電池，其電池總反應(yīng)式可表示為 2Ni(OH)2＋Cd(OH)2Cd＋2NiO(OH)＋2H2O 已知Ni(OH)2和Cd(OH)2均難溶于水，但能溶于酸，以下說(shuō)法正確的是________(填序號(hào))。 A．以上反應(yīng)是可逆反應(yīng) B．反應(yīng)環(huán)境為堿性 C．電池放電時(shí)Cd作負(fù)極 D．該電池是一

21、種二次電池 (3)在宇宙飛船和其他航天器上經(jīng)常使用的氫氧燃料電池是一種新型電源，其構(gòu)造如圖所示：a、b兩個(gè)電極均由多孔的碳?jí)K組成，通入的氫氣和氧氣由孔隙中逸入，并在電極表面發(fā)生反應(yīng)而放電。 ①a電極是電源的________極； ②若該電池為飛行員提供了360 kg的水，則電路中通過(guò) 了________mol電子。 (4)請(qǐng)運(yùn)用原電池原理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證Cu2＋、Fe3＋氧化性的強(qiáng)弱，請(qǐng)畫出實(shí)驗(yàn)裝置圖并寫出電極反應(yīng)式。 解析　(1)B項(xiàng)二次電池可以多次使用，但不可能無(wú)限次重復(fù)使用。C項(xiàng)氧氣可用作燃料電池的氧化劑，而不是燃料。D項(xiàng)廢舊電池進(jìn)行集中處理的主要原因是電池中含有汞、鎘和鉛等金屬離子，它們會(huì)對(duì)土壤、水源造成污染。(2)兩個(gè)方向的反應(yīng)條件不同，不能稱為可逆反應(yīng)。(3)電路中通過(guò)的電子的物質(zhì)的量為(360 000 g÷18 g·mol－1)×2＝40 000 mol。(4)三價(jià)鐵離子能夠氧化單質(zhì)銅生成銅離子，從而設(shè)計(jì)成原電池證明該結(jié)論。 答案　(1)A　(2)BCD　(3)負(fù)　40 000 (4)裝置如右圖。 正極的電極反應(yīng)式： 2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋ 負(fù)極的電極反應(yīng)式：Cu－2e－===Cu2＋