2013年高考化學(xué)總復(fù)習(xí) 第二節(jié) 原電池和化學(xué)電源(含解析) 新人教版
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1、【高考總復(fù)習(xí)】2013高考化學(xué)專題復(fù)習(xí):第二節(jié) 原電池和化學(xué)電源(人教版) 1.(2011年北京理綜)結(jié)合下圖判斷,下列敘述正確的是( ) A.Ⅰ和Ⅱ中正極均被保護 B.Ⅰ和Ⅱ中負極反應(yīng)均是Fe-2e-===Fe2+ C.Ⅰ和Ⅱ中正極反應(yīng)均是O2+2H2O+4e-===4OH- D.Ⅰ和Ⅱ中分別加入少量K3[Fe(CN)6]溶液,均有藍色沉淀 解析:A項,電子從負極流向正極,抑制正極失電子,所以正極均被保護。B項,I中的負極反應(yīng)為Zn-2e-===Zn2+。C項,Ⅱ中的正極反應(yīng)為2H++2e-===H2↑。D項,由于Ⅰ中負極反應(yīng)產(chǎn)生Zn2+,不會與K3[Fe(
2、CN)6]溶液作用產(chǎn)生藍色沉淀。 答案:A 2.(2011年浙江理綜)將NaCl溶液滴在一塊光亮清潔的鐵板表面上,一段時間后發(fā)現(xiàn)液滴覆蓋的圓圈中心區(qū)(a)已被腐蝕而變暗,在液滴外沿形成棕色鐵銹環(huán)(b),如下圖所示。導(dǎo)致該現(xiàn)象的主要原因是液滴之下氧氣含量比邊緣處少。下列說法正確的是( ) A.液滴中的Cl-由a區(qū)向b區(qū)遷移 B.液滴邊緣是正極區(qū),發(fā)生的電極反應(yīng)為: O2+2H2O+4e-===4OH- C.液滴下的Fe因發(fā)生還原反應(yīng)而被腐蝕,生成的Fe2+由a區(qū)向b區(qū)遷移,與b區(qū)的OH-形成Fe(OH)2,進一步氧化、脫水形成鐵銹 D.若改用嵌有一銅螺絲釘?shù)蔫F板,在銅鐵接觸處滴加
3、NaCl溶液,則負極發(fā)生的電極反應(yīng)為:Cu-2e-===Cu2+ 解析:本題考查原電池、鋼鐵的吸氧腐蝕等知識。依題意,可判斷中心區(qū)a為原電池的負極,液滴邊緣O2含量較大,是原電池的正極,A中Cl-在電池工作時向負極(a)移動,A選項錯誤;B項顯然正確;C中Fe失電子被氧化而被腐蝕,故C項錯誤,D中因Fe比Cu活潑,充當(dāng)負極的是Fe,負極反應(yīng)為Fe-2e-===Fe2+,故D錯誤。 答案:B 3.(2012年四川卷)一種基于酸性燃料電池原理設(shè)計的酒精檢測儀,負極上的反應(yīng)為:CH3CH2OH-4e-+H2O===CH3COOH+4H+。下列有關(guān)說法正確的是( ) A.檢測時,電解質(zhì)溶液中
4、的H+向負極移動 B.若有0.4 mol電子轉(zhuǎn)移,則在標(biāo)準(zhǔn)狀況下消耗4.48 L氧氣 C.電池反應(yīng)的化學(xué)方程式為:CH3CH2OH+O2===CH3COOH+H2O D.正極上發(fā)生的反應(yīng)為:O2+4e-+2H2O===4OH- 解析:原電池中,陽離子向正極移動,A錯誤。因為電解質(zhì)溶液為酸性,故正極反應(yīng)為:O2+4e-+4H+===2H2O,轉(zhuǎn)移0.4 mol電子時,消耗標(biāo)況下2.24 L O2,B、D都錯。 答案:C 4.(2012年大綱全國卷)①②③④四種金屬片兩兩相連連浸入稀硫酸中都可組成原電池。①②相連時,外電路電流從②流向①;①③相連時,③為正極;②④相連時,②上有氣泡逸出
5、;③④相連時,③的質(zhì)量減少。據(jù)此判斷這四種金屬活動性由大到小的順序是 ( ) A.①③②④ B.①③④② C.③④②① D.③①②④ 解析:①②相連,外電路電流從②流向①,可知活潑性①>②;①③相連,③為正極,可知活潑性①>③;②④相連,②上有氣泡逸出,②上發(fā)生2H++2e-=H2↑,②為正極,可知活潑性④>②;③④相連,③質(zhì)量減小,因此③為負極,可知活潑性③>④,綜上分析,活潑性應(yīng)為①③④②,B正確。 答案:B 5.分析下圖所示的四個原電池裝置,結(jié)論正確的是( ) A.(1)(2)中Mg作
6、負極,(3)(4)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:(1)中Mg作負極;(2)中Al作負極,發(fā)生的反應(yīng)為2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑,Mg不與NaOH反應(yīng);(3)中鐵遇濃HNO3鈍化,Cu與濃HNO3反應(yīng),Cu+4HNO3===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O;(4)中鐵作負極。 答案:B 6.(2012年山東省鄆城一中高三4月檢測)據(jù)報道,以硼氫化合
7、物NaBH4(B元素的化合價為+3價)和H2O2作原料的燃料電池,負極材料采用Pt/C,正極材料采用MnO2,用作空軍通信衛(wèi)星電源,其工作原理如下圖所示。下列說法錯誤的是( ) A.電池放電時Na+從a極區(qū)移向b極區(qū) B.電極b采用MnO2,MnO2既作電極材料又有催化作用 C.該電池的負極反應(yīng)為: BH4-+8OH--8e-===BO2-+6H2O D.每消耗3 mol H2O2,轉(zhuǎn)移的電子為3 mol 答案:D 7.控制適合的條件,將反應(yīng)2Fe3++2I-2Fe2++I2設(shè)計成如圖所示的原電池。下列判斷不正確的是( ) A.反應(yīng)開始時,乙中石墨電極上發(fā)生氧化反應(yīng)
8、B.反應(yīng)開始時,甲中石墨電極上Fe3+被還原 C.電流計讀數(shù)為零時,反應(yīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài) D.電流計讀數(shù)為零后,在甲中溶入FeCl2固體,乙中的石墨電極為負極 解析:(1)裝置乙中I-失去電子放電,故乙中石墨電極上發(fā)生氧化反應(yīng),選項A正確;由總反應(yīng)化學(xué)方程式知,F(xiàn)e3+被還原成Fe2+,選項B正確;當(dāng)電流計讀數(shù)為零時,則說明電路中沒有電子發(fā)生轉(zhuǎn)移,可證明反應(yīng)達到平衡,選項C正確;加入FeCl2,電離產(chǎn)生Fe2+,該離子的存在導(dǎo)致平衡逆向移動,則Fe2+失去電子生成Fe3+,裝置甲中石墨作為負極,選項D錯。 答案:D 8.下列現(xiàn)象與電化學(xué)腐蝕無關(guān)的是( ) A.黃銅(銅鋅合金)制作
9、的銅鑼不易產(chǎn)生銅綠 B.生鐵比純鐵容易生銹 C.鐵質(zhì)器件附有銅質(zhì)配件,在接觸處易生銹 D.銀制獎牌久置后表面變暗 解析:A項,銅鋅合金構(gòu)成原電池被腐蝕的是鋅,而不是銅;B項,生鐵中含較多的碳,與鐵構(gòu)成原電池后促使鐵被腐蝕而生銹;C項,鐵銅兩器件在接觸處易構(gòu)成原電池,使鐵生銹;D項,銀制獎牌久置后表面變暗是由于生成了Ag2S,與電化學(xué)腐蝕無關(guān)。 答案:D 9.鎂-H2O2酸性電池采用海水作電解質(zhì)溶液(加入一定量的酸),下列說法正確的是( ) A.電池總反應(yīng)的離子方程式為: Mg+H2O2+2H+===Mg2++2H2O B.負極的電極反應(yīng)為:H2O2+2H++2e-===2H
10、2O C.工作時,正極周圍海水的pH減小 D.電池工作時,溶液中的H+向負極移動 解析:該電池中負極:Mg-2e-===Mg2+;正極:H2O2+2H++2e-===2H2O。故該電池總反應(yīng)的離子方程式為:Mg+H2O2+2H+===Mg2++2H2O,故A正確,B錯誤。工作時,由于正極消耗H+,而使c(H+)減小,c(OH-)增大,故正極附近的pH應(yīng)增大,且溶液中的H+會不斷的向正極移動,故C、D亦錯。 答案:A 10.(2012年南京模擬)堿性電池具有容量大、放電電流大的特點,故得到廣泛應(yīng)用。鋅錳堿性電池以KOH溶液為電解液,電池總反應(yīng)式為Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l
11、)===Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s),下列說法錯誤的是( ) A.電池工作時,鋅失去電子 B.電池正極的電極反應(yīng)式為2MnO2(s)+H2O(l)+2e-===Mn2O3(s)+2OH-(aq) C.電池工作時,電子由正極通過外電路流向負極 D.外電路中每通過0.2 mol電子,鋅的質(zhì)量理論上減小6.5 g 解析:根據(jù)題意,該電池的負極材料是鋅,電池工作時,鋅本身失去電子而發(fā)生氧化反應(yīng),失去的電子通過外電路移向另一極(正極),在該電極上,MnO2獲得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成Mn2O3:2MnO2+2e-===Mn2O3,從元素守恒的角度來看,左側(cè)還多1個O。一般規(guī)律是:在酸性
12、條件下H+結(jié)合氧變?yōu)镠2O,在堿性或者中性條件下H2O結(jié)合氧變?yōu)?OH-。正極反應(yīng)為2MnO2+H2O+2e-===Mn2O3+2OH-。反應(yīng)中轉(zhuǎn)移0.2 mol電子,消耗掉0.1 mol鋅,質(zhì)量為6.5 g。 答案:C 11.(2011年山東)右圖為鈉硫高能電池的結(jié)構(gòu)示意圖。該電池的工作溫度為320℃左右,電池反應(yīng)為2Na+xS===Na2Sx,正極的電極反應(yīng)式為________。M(由Na2O和Al2O3制得)的兩個作用是________。與鉛蓄電池相比,當(dāng)消耗相同質(zhì)量的負極活性物質(zhì)時,鈉硫電池的理論放電量是鉛蓄電池的________倍。 解析:正極上硫得電子被還原:xS+2e-==
13、=S;M的兩個作用:作固體電解質(zhì)和隔膜(隔離鈉與硫);鈉硫電池和鉛蓄電池的負極分別為Na和Pb,則消耗等質(zhì)量的Na和Pb時,鈉硫電池的放電量(轉(zhuǎn)移電子數(shù))是鉛蓄電池的=4.5倍。 答案:xS+2e-===S(或2Na++xS+2e-===Na2Sx) 離子導(dǎo)電(導(dǎo)電或電解質(zhì))和隔離鈉與硫 4.5 12.有甲、乙兩位同學(xué)均想利用原電池反應(yīng)檢測金屬的活動性順序,兩人均使用鎂片與鋁片作電極,但甲同學(xué)將電極放入6 mol/L H2SO4溶液中,乙同學(xué)將電極放入6 mol/L NaOH溶液中,如圖所示: 請回答: (1)寫出甲池
14、中正極的電極反應(yīng)式: ______________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)寫出乙池中負極的電極反應(yīng)式和總反應(yīng)的離子方程式。 負極反應(yīng)式:_________________________________________________________; 總反應(yīng)的離子方程式:____________________________________________________。 (3)如果甲、乙同學(xué)均認為“
15、構(gòu)成原電池的電極材料如果都是金屬,則構(gòu)成負極材料的金屬應(yīng)比構(gòu)成正極材料的金屬活潑”,則甲會判斷出________活動性更強,而乙會判斷出________活動性更強。(填寫元素符號) (4)由此實驗,可得到如下哪些正確結(jié)論是________(填寫數(shù)字序號)。 ①利用原電池反應(yīng)判斷金屬活動性順序時應(yīng)注意選擇合適的介質(zhì) ②鎂的金屬性不一定比鋁的金屬性強 ③該實驗說明金屬活動性順序表已過時,已沒有應(yīng)用價值 ④該實驗說明化學(xué)研究對象復(fù)雜,反應(yīng)受條件的影響較大,因此應(yīng)具體問題具體分析 (5)上述實驗也反過來證明了“直接利用金屬活動性順序表判斷電池的正負極”的這種說法________(填“可靠”
16、或“不可靠”)。如不可靠,請你提出另一個判斷原電池正負極的可行實驗方案___________________________________________。 (如可靠,此空不填) 解析:(1)甲中電解質(zhì)溶液為稀H2SO4溶液,由于金屬活潑性Mg>Al,故負極為Mg,正極為Al,正極的電極反應(yīng)式:2H++2e-===H2↑。(2)乙中電解質(zhì)溶液為NaOH溶液,該溶液不能與Mg反應(yīng),故Mg作正極,Al作負極,負極的電極反應(yīng)式:Al+4OH--3e-===AlO+2H2O,總反應(yīng)的離子方程式為:2Al+2OH-+2H2O===2AlO+3H2↑。(3)一般情況下,構(gòu)成原電池的兩極(都是金屬),
17、負極比正極活潑,所以甲會判斷出Mg的活動性更強,這是正確的,乙會判斷出Al的更強,這是錯誤的。(4)兩種相同的金屬在電解質(zhì)溶液不同時,得出兩種不同的結(jié)果,說明反應(yīng)條件對反應(yīng)結(jié)果的影響較大,故應(yīng)選a、d。(5)很明顯,這種方法不可靠;可以在兩極之間連一個電流計,測電流的方向,根據(jù)電流由正極流向負極來判斷。 如圖所示: 答案:(1)2H++2e-===H2↑ (2)Al+4OH--3e-===AlO+2H2O 2Al+2OH-+2H2O===2AlO+3H2↑ (3)Mg Al (4)①④ (5)不可靠 在兩電極之間連上一個電流計,測電流的方向,根據(jù)“電流由正極流向負極”來判斷
18、13.科學(xué)家預(yù)言,燃料電池將是21世紀(jì)獲得電能的重要途徑。近幾年開發(fā)的甲醇燃料電池是采用鉑作電極催化劑,電池中的質(zhì)子交換膜只允許質(zhì)子和水分子通過。其工作原理的示意圖如下: 請回答下列問題: (1)Pt(a)電極是電池的________極,電極反應(yīng)式為_________________________________ ________________________________________________________________________; Pt(b)電極發(fā)生________反應(yīng)(填“氧化”或“還原”),電極
19、反應(yīng)式為________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)電池的總反應(yīng)方程式為_______________________________________________。 (3)如果該電池工作時電路中通過2 mol電子,則消耗的CH3OH有________mol。 解析:Pt(a)原料為CH3OH和水,產(chǎn)物為CO2、H+,根據(jù)C化合價由
20、-2價升到+4價,失去6個電子,Pt(a)為負極;Pt(b)原料為O2、H+,產(chǎn)物為H2O,O化合價由0價降低為-2價,發(fā)生還原反應(yīng),為正極。 答案:(1)負 CH3OH+H2O-6e-===CO2+6H+ 還原 O2+4H++4e-===2H2O (2)2CH3OH+3O2===2CO2+4H2O (3) 14.現(xiàn)有如下兩個反應(yīng): (A)NaOH+HCl===NaCl+H2O (B)Cu+2Ag+===2Ag+Cu2+ (1)根據(jù)兩反應(yīng)本質(zhì),判斷能否設(shè)計成原電池________。 (2)如果不能,說明其原因____________________。 (3)如果可以,則寫出正、
21、負極材料、其電極反應(yīng)式及反應(yīng)類型(氧化或還原),電解質(zhì)溶液名稱: ①負極:________,____________________,________; ②正極:________,______________________,________; 若導(dǎo)線上轉(zhuǎn)移電子1 mol,則正極質(zhì)量增加________g,電解質(zhì)溶液為:________。 解析:(3)根據(jù)電池反應(yīng)式Cu+2Ag+===2Ag+Cu2+可知,Cu失電子作負極,負極材料是Cu,正極材料應(yīng)是比銅還不活潑的物質(zhì);Ag+得電子,所以此電解質(zhì)溶液只能為AgNO3溶液(因為Ag+只能與NO大量共存)。 答案:(1)(A)不能,(B)可以 (2)(A)的反應(yīng)非氧化還原反應(yīng),沒有電子轉(zhuǎn)移 (3)①Cu Cu-2e-===Cu2+ 氧化反應(yīng) ②碳棒、Ag、鉑、金(任選一種) 2Ag++2e-===2Ag 還原反應(yīng) 108 AgNO3溶液
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