20202021学年高二化学重难点训练原电池及化学电源pdf含解析

2020-2021学年高二化学重难点训练：原电池及化学电源一、选择题（每小题只有一个正确选项，共10*6分）1．（2020全国高考3卷真题）一种高性能的碱性硼化钒(VB2)—空气电池如下图所示，其中在VB2电极发生反应：--3--2442VB+16OH-11e=VO+2B(OH)+4HO该电池工作时，下列说法错误的是A．负载通过0.04mol电子时，有0.224L(标准状况)O2参与反应B．正极区溶液的pH降低、负极区溶液的pH升高C．电池总反应为3222444VB11O20OH6HO8B(OH)4VOD．电流由复合碳电极经负载、VB2电极、KOH溶液回到复合碳电极【答案】B【解析】A．当负极通过0.04mol电子时，正极也通过0.04mol电子，根据正极的电极方程式，通过0.04mol电子消耗0.01mol氧气，在标况下为0.224L，A正确；B．反应过程中正极生成大量的OH-使正极区pH升高，负极消耗OH-使负极区OH-浓度减小pH降低，B错误；C．根据分析，电池的总反应为4VB2+11O2+20OH-+6H2O=8-4B(OH)+43-4VO，C正确；D．电池中，电子由VB2电极经负载流向复合碳电极，电流流向与电子流向相反，则电流流向为复合碳电极→负载→VB2电极→KOH溶液→复合碳电极，D正确；故选B。2．下列有关电池的说法不正确的是A．手机上用的锂离子电池属于二次电池B．铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极C．甲醇燃料电池可把化学能转化为电能D．锌锰干电池中，锌电极是负极【答案】B【解析】A项，手机锂离子电池可以多次充放电，因此是二次电池，故A项正确；B项，铜锌原电池工作的时候，锌作负极，铜作正极，电子应该是从锌电极经导线流向铜电极，故B项错误；C项，甲醇燃料电池就是将甲醇内部的化学能转化为电能的装置，故C项正确；D项，锌的化学性质比锰要活泼，因此锌锰干电池中锌是负极，故D项正确。答案选B。3．某小组设计如图装置(盐桥中盛有浸泡了KNO3溶液的琼脂)研究电化学原理。下列叙述正确的是A．银片为负极，发生的反应为Ag＋＋e－=AgB．进行实验时，琼脂中K＋移向Mg(NO3)2溶液C．用稀硫酸代替AgNO3溶液，可形成原电池D．取出盐桥，电流表依然有偏转【答案】C【解析】A.银片为正极，发生的反应为Ag＋＋e－=Ag，A不正确；B.进行实验时，琼脂中K＋移向正极区，B不正确；C.用稀硫酸代替AgNO3溶液，正极上生成氢气，可形成原电池，C正确；D.取出盐桥，不能形成闭合回路，电流表不可能偏转，D不正确。综上所述，本题选C。4．锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高而重视，目前已研制成功多种锂电池。某种锂电池的总反应方程式为Li＋MnO2===LiMnO2，下列说法正确的是()A．Li是正极，电极反应式为Li－e－＝Li＋B．Li是负极，电极反应式为Li－e－＝Li＋C．MnO2是负极，电极反应式为MnO2＋e－＝MnO2-D．Li是负极，电极反应式为Li－2e－＝Li2＋【答案】B【解析】在原电池中，失电子的金属为负极，发生失电子的氧化反应，得电子的物质在正极发生还原反应，锂电池是一种体积小，储存能量较高的可反复充电的环保电池。A．根据锂电池的总反应式Li+MnO2=LiMnO2，失电子的金属Li为负极，电极反应为：Li-e-=Li+，故A错误；B．根据锂电池的总反应式Li+MnO2=LiMnO2，失电子的金属Li为负极，电极反应为：Li-e-=Li+，故B正确；C．MnO2是正极，电极反应为MnO2+e-=MnO2-，故C错误；D．负极电极反应为：Li-e-=Li+，故D错误；故答案为B。5．我国科学家在天然气脱硫研究方面取得了新进展，利用如图装置可发生反应：H2S＋O2===H2O2＋S，已知甲池中发生反应：。下列说法正确的是()A．甲池中碳棒上发生的电极反应为AQ＋2H＋－2e－===H2AQB．乙池溶液中发生的反应为H2S＋I3-===3I－＋S＋2H＋C．该装置中电能转化为光能D．H＋从甲池移向乙池【答案】B【解析】A、甲池中碳棒是正极，该电极上发生得电子的还原反应，即AQ+2H++2e-=H2AQ，A错误；B、在乙池中，硫化氢失电子生成硫单质，碘单质得电子生成I-，发生的反应为H2S+I3-＝3I-+S↓+2H+，B正确；C、根据图中信息知道是将光能转化为电能的装置，C错误；D、装置的是原电池装置，原电池中阳离子移向正极，甲池中碳棒是正极，所以氢离子从乙池移向甲池，D错误；答案选B。6．一铜空气燃料电池是一种“高容量、低成本”的新型电池。该电池通过一种复杂的铜腐蚀“现象”“产生电力，其中放电过程为+-222Li+CuO+HO=2Cu+2Li+2OH。下列说法不正确的是A．通空气时，铜腐蚀表面产生2CuOB．放电时，+Li透过固体电解质向Cu极移动C．放电时，负极的电极反应式为--22CuO+HO+2e=2Cu+2OHD．整个过程中，铜相当于催化剂【答案】C【解析】放电时，锂失电子作负极，Cu上O2得电子作正极，负极上电极反应式为Li-e-═Li+，正极上电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，电解质溶液中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。A．放电过程为2Li+Cu2O+H2O═2Cu+2Li++2OH-，可知通空气时，铜被腐蚀，表面产生Cu2O，故A正确；B．因为原电池放电时，阳离子移向正极，所以Li+透过固体电解质向Cu极移动，故B正确；C．该电池通过一种复杂的铜腐蚀而产生电力，由方程式可知负极的电极反应式为Li-e-═Li+，故C错误；D．由C项分析知，铜先与氧气反应生成Cu2O，放电时Cu2O重新生成Cu，则整个反应过程中，铜相当于催化剂，故D正确。故选C。7．化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法不正确．．．的是A．Zn2+向Cu电极方向移动，Cu电极附近溶液中H+浓度增加B．正极的电极反应式为Ag2O＋2e−＋H2O2Ag＋2OH−C．锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄D．使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降【答案】A【解析】A.Zn较Cu活泼，做负极，Zn失电子变Zn2+，电子经导线转移到铜电极，铜电极负电荷变多，吸引了溶液中的阳离子，因而Zn2+和H+迁移至铜电极，H+氧化性较强，得电子变H2，因而c(H+)减小，A项错误；B.Ag2O作正极，得到来自Zn失去的电子，被还原成Ag,结合KOH作电解液，故电极反应式为Ag2O＋2e−＋H2O2Ag＋2OH−，B项正确；C.Zn为较活泼电极，做负极，发生氧化反应，电极反应式为Zn-2e-=Zn2+，锌溶解，因而锌筒会变薄，C项正确；D.铅蓄电池总反应式为PbO2+Pb+2H2SO42PbSO4+2H2O，可知放电一段时间后，H2SO4不断被消耗，因而电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降，D项正确。故答案选A。8．“重油—氧气—熔融碳酸钠”燃料电池装置如图所示。下列说法错误的是A．O2在b极得电子，最终被还原为23COB．放电过程中，电子由电极a经导线流向电极bC．该电池工作时，23CO经“交换膜2”移向b极D．H2参与的电极反应为：-22322H-2eCO=HOCO++【答案】C【解析】在燃料电池中，通入O2的电极为正极，即b极为正极，a极为负极。A.O2在b极得电子，生成的O2-与CO2反应，最终O2被还原为23CO，A正确；B.放电过程中，电子由负极经导线流向正极，即由电极a经导线流向电极b，B正确；C.该电池工作时，因为b极不断生成23CO，所以23CO经“交换膜2”移向左侧，C错误；D.H2在负极失电子生成H+，与CO32-结合生成水和二氧化碳气体，参与的电极反应为：-22322H-2eCO=HOCO++，D正确。故选C。9．我国最近在太阳能光电催化一化学耦合分解硫化氢研究中获得新进展，相关装置如图所示。下列说法正确的是（）A．该工艺中光能最终转化为化学能B．该装置工作时，H+由b极区流向a极区C．a极上发生的电极反应为Fe3++e-=Fe2+D．a极区需不断补充含Fe3+和Fe2+的溶液【答案】D【解析】根据图示，b极上氢离子转化为氢气，得电子，发生还原反应，a极上亚铁离子转化为铁离子，失电子，发生氧化反应，氢离子通过质子交换膜向b电极移动。A．该制氢工艺中光能转化为化学能，最终转化为电能，故A错误；B．根据图示，该装置工作时，H+由b极区放电生成氢气，由a极区流向b极区，故B错误；C．a极上亚铁离子转化为铁离子，失电子，发生氧化反应，电极反应为Fe2+-e-=Fe3+，故C错误；D．该过程涉及两个反应步骤，第一步利用Fe2+-e-=Fe3+生成的氧化性强的Fe3+捕获H2S得到硫，所以a极区需不断补充含Fe3+和Fe2+的溶液，故D正确；答案选D。10．下图为一种利用原电池原理设计测定O2含量的气体传感器示意图，RbAg4I5是只能传导Ag+的固体电解质。O2可以通过聚四氟乙烯膜与AlI3反应生成Al2O3和I2，通过电池电位计的变化可以测得O2的含量。下列说法正确的是（）A．正极反应为：3O2+12e-+4Al3+=2Al2O3B．传感器总反应为：3O2+4AlI3+12Ag=2Al2O3+12AgIC．外电路转移0.01mol电子，消耗O2的体积为0.56LD．给传感器充电时，Ag+向多孔石墨电极移动【答案】B【解析】由图可知，传感器中发生4AlI3+3O2═2Al2O3+6I2，原电池反应为2Ag+I2=2AgI，所以原电池的负极发生Ag-e－=Ag＋，正极发生I2+2Ag＋+2e－=2AgI，充电时，阳极与外加电源正极相接、阴极阴极与外加电源负极相接，反应式与正极、负极反应式正好相反。A．原电池正极电极反应为I2+2Ag＋+2e－=2AgI，故A错误；B．由题中信息可知，传感器中首先发生①4AlI3+3O2═2Al2O3+6I2，然后发生原电池反应②2Ag+I2=2AgI，①+3②得到总反应为3O2+4AlI3+12Ag═2Al2O3+12AgI，故B正确；C．没有指明温度和压强，无法计算气体体积，故C错误；D．给传感器充电时，Ag＋向阴极移动，即向Ag电极移动，故D错误；故选B。二、主观题（共2小题，共40分）11．（18分）某研究性学习小组根据反应2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4=2MnSO4＋5Fe2(SO4)3＋K2SO4＋8H2O设计如下原电池，其中甲、乙两烧杯中各物质的物质的量浓度均为1mol·L－1，溶液的体积均为200mL，盐桥中装有饱和K2SO4溶液。回答下列问题：（1）此原电池的正极是石墨________(填“a”或“b”)，发生________反应。（2）电池工作时，盐桥中的SO42-移向________(填“甲”或“乙”)烧杯。（3）两烧杯中的电极反应式分别为甲__________________________________________________________________；乙________________________________________________________________。（4）若不考虑溶液的体积变化，MnSO4浓度变为1.5mol·L－1，则反应中转移的电子为____mol。【答案】（每空3分）（1）a还原（2）乙（3）MnO4-＋5e－＋8H＋=Mn2＋＋4H2O5Fe2＋－5e－=5Fe3＋（4）0.5【解析】(1)根据题目提供的总反应方程式可知，KMnO4作氧化剂，发生还原反应，故石墨a是正极。(2)电池工作时，SO42-向负极移动，即向乙烧杯移动。(3)甲烧杯中的电极反应式为MnO4-＋5e－＋8H＋=Mn2＋＋4H2O；乙烧杯中的电极反应式为5Fe2＋－5e－=5Fe3＋。(4)溶液中的MnSO4浓度由1mol·L－1变为1.5mol·L－1，由于溶液的体积未变，则反应过程中生成的MnSO4的物质的量为0.5mol·L－1×0.2L＝0