（通用版）2020高考化學一輪復習 跟蹤檢測（三十四）化學能與電能（1）原電池、化學電源（過基礎(chǔ)）（含解析）.doc

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跟蹤檢測（三十四）化學能與電能（1）——原電池、化學電源（過基礎(chǔ)） 1.某興趣小組設(shè)計的簡易原電池裝置如圖所示。該電池工作時，下列說法正確的是(　　) A．鋅片作正極 B．銅片上有氣泡產(chǎn)生 C．將電能轉(zhuǎn)化為化學能 D．電子由銅片經(jīng)導線流向鋅片 解析：選B　根據(jù)原電池的工作原理，活潑金屬作負極，鋅比銅活潑，鋅片作負極，A錯誤；銅片作正極，電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－===H2↑，銅片上有氣泡冒出，B正確；該裝置為原電池裝置，是將化學能轉(zhuǎn)化成電能的裝置，C錯誤；根據(jù)原電池的工作原理，電子從負極經(jīng)導線流向正極，即電子從鋅片經(jīng)導線流向銅片，D錯誤。 2．(2016上海高考)圖1是銅鋅原電池示意圖。圖2中，x軸表示實驗時流入正極的電子的物質(zhì)的量，y軸表示(　　) A．銅棒的質(zhì)量　　　　　 B．c(Zn2＋) C．c(H＋) D．c(SO) 解析：選C　該裝置構(gòu)成原電池，Zn是負極，Cu是正極。A項，在正極Cu上溶液中的H＋獲得電子變?yōu)闅錃?，Cu棒的質(zhì)量不變，錯誤；B項，由于Zn是負極，不斷發(fā)生反應(yīng)Zn－2e－===Zn2＋，所以溶液中c(Zn2＋)增大，錯誤；C項，由于反應(yīng)不斷消耗H＋，所以溶液的c(H＋)逐漸降低，正確；D項，SO不參加反應(yīng)，其濃度不變，錯誤。 3．原電池的電極名稱不僅與電極材料的性質(zhì)有關(guān)，也與電解質(zhì)溶液有關(guān)。下列說法中正確的是(　　) A．①②中Mg作負極，③④中Fe作負極 B．②中Mg作正極，電極反應(yīng)式為 6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑ C．③中Fe作負極，電極反應(yīng)式為Fe－2e－===Fe2＋ D．④中Cu作正極，電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－===H2↑ 解析：選B　①中Mg作負極；②中Al作負極；③中銅作負極；④是鐵的吸氧腐蝕，Cu作正極，電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－。 4．如圖所示為鋅銅原電池。下列敘述中，正確的是(　　) A．鹽橋的作用是傳導離子 B．外電路電子由銅片流向鋅片 C．鋅片上的電極反應(yīng)式為Zn2＋＋2e－===Zn D．外電路中有0.2 mol電子通過時，銅片表面質(zhì)量增加約3.2 g 解析：選A　“雙液”原電池中，鹽橋連接左、右兩個燒杯中的溶液，傳導離子，起到導電作用，A正確；鋅的活潑性強于銅，則鋅片作負極，銅片作正極；在外電路中，電子由負極流向正極，則電子由鋅片流向銅片，B錯誤；鋅片是負極，發(fā)生失去電子的氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Zn－2e－===Zn2＋，C錯誤；銅片是正極，電極反應(yīng)式為Cu2＋＋2e－===Cu，外電路中通過0.2 mol電子時，銅片上析出0.1 mol Cu，其質(zhì)量為0.1 mol64 gmol－1＝6.4 g，D錯誤。 5．(2016全國卷Ⅱ)MgAgCl電池是一種以海水為電解質(zhì)溶液的水激活電池。下列敘述錯誤的是(　　) A．負極反應(yīng)式為Mg－2e－===Mg2＋ B．正極反應(yīng)式為Ag＋＋e－===Ag C．電池放電時Cl－由正極向負極遷移 D．負極會發(fā)生副反應(yīng)Mg＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑ 解析：選B　MgAgCl電池的電極反應(yīng)：負極Mg－2e－===Mg2＋，正極2AgCl＋2e－===2Ag＋2Cl－，A項正確，B項錯誤；在原電池的電解質(zhì)溶液中，陽離子移向正極，陰離子移向負極，C項正確；Mg是活潑金屬，能和H2O發(fā)生反應(yīng)生成Mg(OH)2和H2，D項正確。 6．電子計算機所用紐扣電池的兩極材料為鋅和氧化銀，電解質(zhì)溶液為KOH溶液，其電極反應(yīng)式：Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O；Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－。下列判斷正確的是(　　) A．鋅為正極，Ag2O為負極 B．鋅為負極，Ag2O為正極 C．原電池工作時，將電能轉(zhuǎn)化成化學能 D．原電池工作時，負極區(qū)溶液的pH增大 解析：選B　根據(jù)化合價變化可知Zn被氧化，應(yīng)為原電池的負極，則正極為Ag2O，故A錯誤，B正確；原電池是將化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，故C錯誤；原電池工作時，負極發(fā)生反應(yīng)Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O，溶液的pH減小，故D錯誤。 7．等質(zhì)量的兩份鋅粉a、b，分別加入過量的稀H2SO4中，同時向a中放入少量的CuSO4溶液，如圖表示產(chǎn)生H2的體積(V)與時間(t)的關(guān)系，其中正確的是(　　) 解析：選D　a中Zn與CuSO4溶液反應(yīng)置換出Cu，Zn的量減少，產(chǎn)生H2的量減少，但ZnCu稀H2SO4形成原電池，加快反應(yīng)速率，D項圖示符合要求。 8.近年，科學家們發(fā)明了一種能夠給電子設(shè)備提供動力的生物燃料電池。該電池包括兩個涂覆著酶的電極，它們處于充滿空氣和少量氫氣的玻璃槽中。由于氣體可以混合從而省去了昂貴的燃料隔離膜，其工作原理如圖所示。下列說法正確的是(　　) A．左邊為該電池的負極 B．該電池可在高溫環(huán)境下使用 C．該電池負極反應(yīng)為H2－2e－===2H＋ D．該電池正極反應(yīng)為O2＋4e－===2O2－ 解析：選C　由電池示意圖可知，H2→H＋，是H2被氧化的過程，通入H2的一極為原電池的負極，發(fā)生反應(yīng)：H2－2e－===2H＋；O2→H2O，是O2被還原的過程，通入O2的一極為原電池的正極，發(fā)生反應(yīng)：O2＋4e－＋4H＋===2H2O，故A、D錯誤，C正確；該電池包括兩個涂覆著酶的電極，高溫下會使酶變性，不能在高溫下使用，B錯誤。 9．某校化學興趣小組進行探究性活動：將氧化還原反應(yīng)2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2，設(shè)計成帶鹽橋的原電池。提供的試劑：FeCl3溶液，KI溶液；其他用品任選。請回答下列問題： (1)請補充下面原電池的裝置圖，在括號內(nèi)填上正負極的材料、電解質(zhì)溶液。 (2)發(fā)生氧化反應(yīng)的電極反應(yīng)式為_______________________________________。 (3)反應(yīng)達到平衡時，外電路導線中__________(填“有”或“無”)電流通過。 (4)平衡后向FeCl3溶液中加入少量FeCl2固體，當固體全部溶解后，則此時該溶液中電極變?yōu)開_________(填“正”或“負”)極。 解析：(1)依據(jù)原電池原理分析，氧化還原反應(yīng)中Fe3＋在正極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)， I－在負極上發(fā)生氧化反應(yīng)，負極所在的電解質(zhì)溶液為KI溶液，正極所在的電解質(zhì)溶液為FeCl3溶液。電極材料可選取惰性電極，如石墨或其他不活潑的金屬。 (2)發(fā)生氧化反應(yīng)的電極是負極，I－失電子。 (3)反應(yīng)達到平衡時，從左到右和從右到左移動的電子數(shù)目相等，故無電流產(chǎn)生。 (4)平衡后向FeCl3溶液中加入少量FeCl2固體，反應(yīng)2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2的平衡逆向移動，此時Fe2＋失電子，電極變成負極。 答案：(1)如圖 (2)2I－－2e－ ===I2 (3)無　(4)負 10．(1)鋅錳(ZnMnO2)干電池應(yīng)用廣泛，其電解質(zhì)溶液是ZnCl2NH4Cl混合溶液。 ①該電池的負極材料是________。電池工作時，電子流向________(填“正極”或“負極”)。 ②若ZnCl2NH4Cl混合溶液中含有雜質(zhì)Cu2＋，會加速某電極的腐蝕，其主要原因是________________________________________________________________________。 (2)鉛蓄電池是常用的化學電源，其電極材料分別是Pb和PbO2，電解液為硫酸。該電池總反應(yīng)式為Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。 ①該蓄電池放電時，電解質(zhì)溶液中陰離子移向________(填“正極”或“負極”)；正極附近溶液的酸性__________(填“增強”“減弱”或“不變”)，負極的電極反應(yīng)式為______________________。(已知：硫酸鉛為不溶于水的白色沉淀，生成時附著在電極上) ②實驗室用鉛蓄電池作電源電解飽和食鹽水制取氯氣，今若制得0.050 mol Cl2，這時電池內(nèi)消耗的H2SO4的物質(zhì)的量至少是________mol。 (3)氫氧燃料電池具有啟動快、效率高等優(yōu)點，其能量密度高于鉛蓄電池。若電解液為KOH溶液，則氫氧燃料電池的負極反應(yīng)式為_________________________________。 該電池工作時，外電路每流過2 mol e－，消耗標準狀況下氧氣________L。 解析：(1)①負極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，則Zn失電子為負極，電子由負極流向正極。②電化學腐蝕較化學腐蝕更快，鋅與還原出來的Cu構(gòu)成銅鋅原電池而加快鋅的腐蝕。(2)①在鉛蓄電池中，根據(jù)原電池反應(yīng)式中元素化合價變化知，在Pb電極上Pb元素化合價由0價變?yōu)椋?價，發(fā)生氧化反應(yīng)：Pb－2e－＋SO===PbSO4，所以Pb作負極，PbO2作正極，電解質(zhì)溶液中陰離子移向負極。工作時，該鉛蓄電池正極上PbO2得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為PbO2＋SO＋2e－＋4H＋===PbSO4＋2H2O，正極附近溶液的酸性減弱。 ②設(shè)生成0.05 mol Cl2需轉(zhuǎn)移的電子為x mol。 2Cl－－2e－===Cl2↑ 2 mol　1 mol x mol　0.050 mol 解得x＝0.1， 設(shè)轉(zhuǎn)移0.1 mol e－時，消耗硫酸的物質(zhì)的量為y mol，放電時，鉛蓄電池的電池反應(yīng)式為 PbO2＋Pb＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O　轉(zhuǎn)移電子 2 mol　　　　　　　　　 2 mol y mol 0.1 mol y＝0.1，所以消耗硫酸的物質(zhì)的量為0.1 mol。 (3)燃料與氧氣反應(yīng)的總化學方程式為2H2＋O2===2H2O，電解質(zhì)溶液呈堿性，負極上氫氣失電子生成水，則負極的電極反應(yīng)式為H2＋2OH－－2e－===2H2O或2H2＋4OH－－4e－===4H2O；該電池中正極上是氧氣發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，其電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－，則外電路每流過2 mol e－，消耗氧氣為0.5 mol，所以消耗標準狀況下氧氣的體積為0.5 mol22.4 Lmol－1＝11.2 L。 答案：(1)①Zn　正極　②Zn與Cu2＋反應(yīng)生成Cu，Zn與Cu構(gòu)成原電池，加快反應(yīng)速率 (2)①負極　減弱　Pb－2e－＋SO===PbSO4?、?.1 (3)H2－2e－＋2OH－===2H2O　11.2