2021屆高考化學人教版一輪創(chuàng)新教學案：第9章第28講原電池　化學電源-學案下載-教習網(wǎng)

　　建議用時：40分鐘　　　滿分：100分　　　　　　　　　　　　　　　　　　　一、選擇題(每題7分，共70分)1．在如圖所示的8個裝置中，屬于原電池的是(　　)A．①④ B．③④⑤ C．④⑧ D．②④⑥⑦答案　D解析　根據(jù)原電池的構成條件可知：①中只有一個電極，③中兩電極材料相同，⑤中酒精不是電解質(zhì)，⑧中兩電極材料相同且無閉合回路，故①③⑤⑧不能構成原電池。2．(2019·北京朝陽高三期末)電動汽車(標志為“”)在改善城市交通、保護環(huán)境等方面的作用至關重要。下列說法不正確的是(　　)A．電動汽車的使用有助于減少氮氧化物的排放B．燃油汽車也可以懸掛該標志C．電動汽車使用時涉及化學能與電能的轉換D．電動汽車充電、放電過程均有電子轉移答案　B解析　電動汽車使用時化學能先轉化為電能，然后電能再轉化為機械能，不產(chǎn)生氮氧化合物，所以有助于減少氮氧化物的排放，A正確；電動汽車使用時首先是化學能轉化為電能，電能轉化為機械能，充電時電能轉化為化學能，所以涉及化學能與電能的轉換，C正確；電動汽車充電、放電過程有電能與化學能的轉化過程，所以均有電子轉移，D正確。3．下列有關電池的說法不正確的是(　　)A．太陽能電池的主要材料是高純度的二氧化硅B．銅鋅原電池工作時，電子沿外電路從鋅電極流向銅電極C．氫氧燃料電池工作時，氫氣在負極被氧化D．原電池中一定發(fā)生了氧化還原反應答案　A解析　太陽能電池的主要材料是高純硅，A錯誤；銅鋅原電池工作時電子從鋅極流出，沿外電路流入銅極，B正確；燃料電池中燃料在負極被氧化，C正確；原電池中一定發(fā)生氧化還原反應，D正確。4．(2019·北京海淀高三期末)鋅錳堿性干電池是依據(jù)原電池原理制成的化學電源。電池中負極與電解質(zhì)溶液接觸直接反應會降低電池的能量轉化效率，稱為自放電現(xiàn)象。下列關于原電池和干電池的說法不正確的是(　　)A．兩者正極材料不同B．MnO2的放電產(chǎn)物可能是KMnO4C．兩者負極反應式均為Zn失電子D．原電池中Zn與稀H2SO4存在自放電現(xiàn)象答案　B解析　題左圖為干電池，干電池的正極材料是碳棒，題右圖為原電池，正極材料是銅單質(zhì)，兩者正極材料不同，故A正確；干電池中MnO2應作氧化劑，Mn的化合價降低，故B錯誤；所給裝置中Zn為負極，Zn失去電子，故C正確；根據(jù)自放電現(xiàn)象的定義，Zn與稀硫酸能夠發(fā)生反應，即原電池中Zn與稀硫酸存在自放電現(xiàn)象，故D正確。5．M、N、P、E四種金屬，已知：①M＋N2＋===N＋M2＋；②M、P用導線連接放入硫酸氫鈉溶液中，M表面有大量氣泡逸出；③N、E用導線連接放入E的硫酸鹽溶液中，電極反應為E2＋＋2e－===E，N－2e－===N2＋。則這四種金屬的還原性由強到弱的順序是(　　)A．P>M>N>E B．E>N>M>PC．P>N>M>E D．E>P>M>N答案　A解析　由①知，金屬活動性：M>N；M、P用導線連接放入硫酸氫鈉溶液中，M表面有大量氣泡逸出，說明M作原電池的正極，故金屬活動性：P>M；N、E構成的原電池中，N作負極，故金屬活動性：N>E。綜合可知，A正確。6. 鋅銅原電池裝置如圖所示，其中陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過。下列有關敘述正確的是(　　)A．銅電極上發(fā)生氧化反應B．電池工作一段時間后，甲池的c(SO)減小C．電池工作一段時間后，乙池溶液的總質(zhì)量增加D．陰陽離子分別通過交換膜向負極和正極移動，保持溶液中電荷平衡答案　C解析　陽離子交換膜不允許陰離子通過，所以電池工作一段時間后，甲池的c(SO)不變，B、D錯誤；乙池發(fā)生的電極反應為：Cu2＋＋2e－===Cu，溶液中Cu2＋逐漸減少，為維持溶液中的電荷平衡，Zn2＋會不斷移向乙池，使溶液質(zhì)量增加，C正確。7．將反應2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2設計成如圖所示的原電池。下列說法不正確的是(　　)A．鹽橋中的K＋移向FeCl3溶液B．反應開始時，乙中石墨電極上發(fā)生氧化反應C．電流計讀數(shù)為零時，反應達到化學平衡狀態(tài)D．電流計讀數(shù)為零后，在甲中溶入FeCl2固體，乙中石墨電極為負極答案　D解析　甲中石墨為正極，乙中石墨為負極，鹽橋中陽離子向正極移動，所以K＋移向FeCl3溶液，A正確；反應開始時，因乙中I－失去電子放電，元素的化合價升高，則發(fā)生氧化反應，B正確；當電流計為零時，說明沒有電子發(fā)生轉移，則反應達到平衡，C正確；當加入Fe2＋，導致平衡逆向移動，則Fe2＋失去電子生成Fe3＋，作為負極，而乙中石墨成為正極，D錯誤。 8．肼(N2H4)暴露在空氣中容易爆炸，但是以其為燃料的燃料電池是一種理想的電池，具有容量大、能量轉化效率高、產(chǎn)物無污染等特點，其工作原理如圖所示，下列敘述正確的是(　　)A．電池工作時，正極附近的pH降低B．當消耗1 mol O2時，有2 mol Na＋由甲槽向乙槽遷移C．負極反應式為4OH－＋N2H4－4e－===N2↑＋4H2OD．若去掉陽離子交換膜，電池也能正常工作答案　C解析　電池工作時，O2在正極發(fā)生還原反應：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，由于生成OH－，溶液的pH增大，A錯誤；當消耗1 mol O2時，電路中轉移4 mol電子，生成4 mol OH－，為保持溶液呈電中性，應有4 mol Na＋由甲槽向乙槽遷移，B錯誤；N2H4在負極上失電子發(fā)生氧化反應，則負極反應式為4OH－＋N2H4－4e－===N2↑＋4H2O，C正確；若撤走陽離子交換膜后，肼會與水中溶解的氧氣直接接觸發(fā)生爆炸，電池無法工作，D錯誤。9．(2019·濰坊上學期統(tǒng)考)根據(jù)光合作用原理，設計如圖原電池裝置。下列說法正確的是(　　)A．a電極為原電池的正極B．外電路電流方向是a→bC．b電極的電極反應式為：O2＋2e－＋2H＋===H2O2D．a電極上每生成1 mol O2，通過質(zhì)子交換膜的H＋為2 mol答案　C解析　根據(jù)圖示可知，a電極上H2O轉化為H＋和O2，發(fā)生氧化反應，則a電極為原電池的負極，A錯誤；a電極為負極，b電極為正極，外電路電流方向應從正極到負極，即b→a，B錯誤；根據(jù)圖示可知，b電極上O2得電子轉化為H2O2，電極反應式為：O2＋2e－＋2H＋===H2O2，C正確；a電極上每生成1 mol O2，轉移4 mol電子，則通過質(zhì)子交換膜的H＋為4 mol，D錯誤。10．氮的化合物可以通過電化學方法相互轉化，如圖為NO轉化為NO2的工作原理示意圖，下列說法正確的是(　　)A．Pt電極上發(fā)生的是氧化反應B．Pt電極的電極反應式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－C．每轉化1 mol NO，消耗O2的體積為11.2 LD．外電路中電子由NiO電極向Pt電極移動答案　D解析　根據(jù)裝置圖可知，Pt電極上氧氣得到電子轉化為O2－，所以Pt電極作正極，發(fā)生還原反應，A、B錯誤；不能確定氧氣所處的狀況，則不能計算氧氣的體積，C錯誤；NiO是負極，NO在負極上失去電子，外電路中電子由NiO電極向Pt電極移動，D正確。二、非選擇題(共30分)11．(14分)如圖所示，是原電池的裝置圖。請回答：(1)若C為稀H2SO4溶液，電流表指針發(fā)生偏轉，B電極材料為Fe且作負極，則A電極上發(fā)生的電極反應式為__________________________；反應進行一段時間后溶液C的pH將________(填“升高”“降低”或“基本不變”)。(2)若需將反應：Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋設計成如圖所示的原電池裝置，則A極(負極)材料為________，B極(正極)材料為________，溶液C為________。(3)若C為CuCl2溶液，Zn是________極，Cu極發(fā)生________反應，電極反應式為______________________________。反應過程溶液中c(Cu2＋)________(填“變大”“變小”或“不變”)。(4)CO與H2反應還可制備CH3OH，CH3OH可作為燃料使用，用CH3OH和O2組合形成的質(zhì)子交換膜燃料電池的結構示意圖如下：電池總反應為2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O，則c電極是________(填“正極”或“負極”)，c電極的反應方程式為__________________________________。答案　(1)2H＋＋2e－===H2↑　升高(2)Cu　石墨(其他合理答案也可)　FeCl3溶液(其他合理答案也可)(3)負　還原　Cu2＋＋2e－===Cu　變小(4)負極　CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋解析　(1)鐵作負極，則該原電池反應是鐵與稀硫酸置換H2的反應，所以正極反應是H＋得電子生成H2，溶液中H＋放電，導致溶液中H＋濃度減小，pH升高。(2)Cu發(fā)生氧化反應，作原電池的負極，所以A極材料是Cu，B極材料是比Cu不活潑的導電物質(zhì)如石墨、Ag等即可。溶液C中含有Fe3＋，如FeCl3溶液。(3)Zn比較活潑，在原電池中作負極，Cu作正極，正極發(fā)生還原反應，Cu2＋在正極得到電子變成Cu，電極反應為Cu2＋＋2e－===Cu，Cu2＋發(fā)生了反應，則c(Cu2＋)變小。(4)根據(jù)圖中的電子流向知c是負極，是甲醇發(fā)生氧化反應：CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋。12．(16分)直接乙醇燃料電池(DEFC)具有很多優(yōu)點，引起了人們的研究興趣?，F(xiàn)有以下三種乙醇燃料電池。(1)三種乙醇燃料電池中正極反應物均為________。(2)堿性乙醇燃料電池中，電極a上發(fā)生的電極反應式為_______________，使用空氣代替氧氣，電池工作過程中堿性會不斷降低，其原因是____________________________________________。(3)酸性乙醇燃料電池中，電極b上發(fā)生的電極反應式為______________________________，通過質(zhì)子交換膜的離子是________。(4)熔融鹽乙醇燃料電池中若選擇熔融碳酸鉀為介質(zhì)，電池工作時，CO向電極________(填“a”或“b”)移動，電極b上發(fā)生的電極反應式為_____________。答案　(1)氧氣　(2)C2H5OH＋16OH－－12e－===2CO＋11H2O　空氣中的CO2會與KOH溶液反應，降低溶液的堿性，同時反應中也會消耗KOH　(3)O2＋4H＋＋4e－===2H2O　H＋　(4)a　O2＋2CO2＋4e－===2CO解析　(1)燃料電池中通入燃料的一極為負極，通入氧氣或空氣的一極為正極，三種乙醇燃料電池中正極反應物均為氧氣。(4)根據(jù)圖示可知，a為負極，原電池中陰離子由正極向負極移動，所以CO向電極a移動；電極b為正極，由圖示可知，CO2也參與了正極的反應，電極反應式為O2＋2CO2＋4e－===2CO。