高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 跟蹤檢測（十六）原電池 化學(xué)電源（含解析）-人教版高三化學(xué)試題

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1、跟蹤檢測（十六） 原電池 化學(xué)電源 1．某原電池總反應(yīng)為Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋，下列能實(shí)現(xiàn)該反應(yīng)的原電池是(　　) 選項(xiàng) A B C D 電極材料 Cu、Zn Cu、C Fe、Zn Cu、Ag 電解液 FeCl3 Fe(NO3)2 CuSO4 Fe2(SO4)3 解析：選D　由題意知，Cu為負(fù)極材料，正極材料的金屬活動(dòng)性必須弱于Cu，其中B、D項(xiàng)符合該條件；由Fe3＋得電子生成Fe2＋知，電解質(zhì)溶液中必須含有Fe3＋，同時(shí)符合上述兩條件的只有D項(xiàng)。 2．鎂-次氯酸鹽燃料電池，具有比能量高、安全方便等優(yōu)點(diǎn)。該電池的正極反應(yīng)式為 C

2、lO－＋H2O＋2e－===Cl－＋2OH－，關(guān)于該電池的敘述正確的是(　　) A．該電池中鎂為負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng) B．電池工作時(shí)，OH－向正極移動(dòng) C．該電池的總反應(yīng)為Mg＋ClO－＋H2O===Mg(OH)2↓＋Cl－ D．電池工作時(shí)，正極周圍溶液的pH將不斷變小 解析：選C　次氯酸鹽在正極發(fā)生反應(yīng)，則Mg為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；電池工作時(shí)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；負(fù)極反應(yīng)式為Mg－2e－＋2OH－===Mg(OH)2↓，將正、負(fù)極反應(yīng)式相加可得總反應(yīng)，C項(xiàng)正確；根據(jù)正極反應(yīng)式可知，電池工作時(shí)，正極周圍溶液的c(OH－)增大，pH將增大，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 3．由于具有超低

3、耗電量、壽命長的特點(diǎn)，LED產(chǎn)品越來越受人歡迎。下圖是氫氧燃料電池驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光的裝置。下列有關(guān)敘述正確的是(　　) A．a(chǎn)處通入氧氣，b處通入氫氣 B．該裝置中只涉及兩種形式的能量轉(zhuǎn)化 C．電池正極電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－ D．P-型半導(dǎo)體連接的是電池負(fù)極 解析：選C　根據(jù)電子移向，a處應(yīng)通H2，b處應(yīng)通O2，A錯(cuò)誤；在該裝置中化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，電能轉(zhuǎn)化為光能、熱能等，B錯(cuò)誤；P-型半導(dǎo)體連接的是電池正極，D錯(cuò)誤。 4．一種新型鈉硫電池結(jié)構(gòu)示意圖如圖，下列有關(guān)該電池的說法正確的是(　　) A．B極中填充多孔的炭或石墨氈，目的是為了增加導(dǎo)電性 B

4、．電池放電時(shí)，A極電極反應(yīng)為2Na＋＋xS＋2e－===Na2Sx C．電池放電時(shí)，Na＋向電極A極移動(dòng) D．電池放電的總反應(yīng)為2Na＋xS===Na2Sx，每消耗1 mol Na 轉(zhuǎn)移2 mol電子 解析：選A　根據(jù)圖可知，放電時(shí)，Na發(fā)生氧化反應(yīng)，所以A作負(fù)極，B作正極，負(fù)極反應(yīng)式為2Na－2e－===2Na＋，正極反應(yīng)式為xS＋2e－===S，充電時(shí)A為陰極，B為陽極，陰極、陽極電極反應(yīng)式與負(fù)極、正極反應(yīng)式正好相反，放電時(shí)，電解質(zhì)中陽離子向正極移動(dòng)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)；B極中填充多孔的炭或石墨氈，目的是為了增加導(dǎo)電性，A正確；放電時(shí)，A為負(fù)極，電極反應(yīng)為2Na－2e－===2Na＋，

5、B錯(cuò)誤；放電時(shí)，Na＋向正極移動(dòng)，即由A向B移動(dòng)，C錯(cuò)誤；由電池放電的總反應(yīng)知，每消耗1 mol Na轉(zhuǎn)移1 mol電子，D錯(cuò)誤。 5．肼(N2H4)空氣燃料電池是一種堿性燃料電池，電解質(zhì)溶液是20%～30%的KOH溶液。下列說法中，不正確的是(　　) A．該電池放電時(shí)，通入肼的一極為負(fù)極 B．電池每釋放1 mol N2轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為4NA C．通入空氣的一極的電極反應(yīng)式是O2＋2H2O＋4e－===4OH－ D．電池工作一段時(shí)間后，電解質(zhì)溶液的pH將不變 解析：選D　該電池中肼是燃料，在負(fù)極通入，A正確；肼中氮元素的化合價(jià)是－2價(jià)，氧化產(chǎn)物是N2，負(fù)極反應(yīng)為N2H4＋4OH－－4

6、e－===4H2O＋N2↑，所以每釋放1 mol N2 轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為4NA ，B正確；通入空氣的一極為正極，正極上O2發(fā)生還原反應(yīng)，反應(yīng)式是O2＋2H2O＋4e－===4OH－，C正確；電池總反應(yīng)為N2H4＋O2===N2↑＋2H2O，反應(yīng)生成水，溶液濃度降低，電解質(zhì)溶液的pH將降低，D錯(cuò)誤。 6．(2019·昆山模擬)如圖所示為以葡萄糖為燃料的微生物燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖。關(guān)于該電池的敘述不正確的是(　　) A．該電池不能在高溫下工作 B．電池的負(fù)極反應(yīng)為C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2↑＋24H＋ C．放電過程中，電子從正極區(qū)向負(fù)極區(qū)每轉(zhuǎn)移1 mol，便有1

7、 mol H＋從陽極室進(jìn)入陰極室 D．微生物燃料電池具有高能量轉(zhuǎn)換效率、原料廣泛、操作條件溫和、有生物相容性等優(yōu)點(diǎn)，值得研究與推廣 解析：選C　高溫條件下微生物會死亡，電池不能正常工作，A正確；電池的負(fù)極上燃料發(fā)生氧化反應(yīng)，即葡萄糖失電子生成CO2氣體，B正確；放電過程中，電子從負(fù)極沿導(dǎo)線移向正極，C錯(cuò)誤；結(jié)合題給條件分析，D正確。 7．(雙選)(2019·宿遷模擬)如圖所示為鎳鋅可充電電池放電時(shí)電極發(fā)生物質(zhì)轉(zhuǎn)化的示意圖，電池使用KOH 和K2Zn(OH)4為電解質(zhì)溶液，下列關(guān)于該電池說法正確的是(　　) A．放電時(shí)溶液中的K＋移向負(fù)極 B．充電時(shí)陰極附近的pH會升高 C．放電

8、時(shí)正極反應(yīng)為H＋＋NiOOH＋e－===Ni(OH)2 D．負(fù)極質(zhì)量每減少6.5 g，溶液質(zhì)量增加6.3 g 解析：選BD　根據(jù)題圖中電子的移動(dòng)方向可知，鋅為負(fù)極，失去電子生成K2Zn(OH)4，NiOOH為正極，得到電子生成Ni(OH)2。原電池中陽離子向正極移動(dòng)，故A錯(cuò)誤；充電時(shí)陰極發(fā)生的電極反應(yīng)是放電時(shí)負(fù)極的逆反應(yīng)，反應(yīng)后電極附近的pH會升高，故B正確；放電時(shí)NiOOH為正極，得到電子生成Ni(OH)2，電解質(zhì)溶液顯堿性，正極反應(yīng)為NiOOH＋ e－＋H2O===Ni(OH)2＋OH－，故C錯(cuò)誤；負(fù)極質(zhì)量每減少6.5 g，即0.1 mol鋅，轉(zhuǎn)移0.2 mol電子，正極上0.2 m

9、ol NiOOH轉(zhuǎn)化為0.2 mol Ni(OH)2，質(zhì)量增加0.2 g，溶液質(zhì)量增加6.5 g－0.2 g＝6.3 g，故D正確。 8.(2019·蘇州模擬)如圖所示為新型的甲酸/鐵離子燃料電池，具有原料安全、質(zhì)子電導(dǎo)率高、能量密度高的特點(diǎn)，適合應(yīng)用在規(guī)?；墓╇妶鏊?。電池外殼采用聚四氯乙烯板，石墨作電極，在M端加注甲酸鈉和氫氧化鈉的混合液，在N端加注氯化鐵和氯化鈉的混合液。下列說法錯(cuò)誤的是(　　) A．放電時(shí)，N端是正極 B．M端的電極反應(yīng)式為HCOO－＋OH－＋2e－===CO2↑＋H2O C．電池放電后，N端的Fe2＋通氯氣后轉(zhuǎn)化為Fe3＋，實(shí)現(xiàn)電解質(zhì)溶液的循環(huán)利用 D．采用

10、多孔納米電極的目的是提高電極與電解質(zhì)溶液的接觸面積，有利于擴(kuò)散至催化層 解析：選B　A項(xiàng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，F(xiàn)e3＋得到電子生成Fe2＋，N端是正極，正確；B項(xiàng)，M端的電極反應(yīng)式為HCOO－＋3OH－－2e－===CO＋2H2O，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，電池放電后，N端的Fe2＋通氯氣后，氯氣具有氧化性能氧化Fe2＋轉(zhuǎn)化為Fe3＋，F(xiàn)e3＋在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)電解質(zhì)溶液的循環(huán)利用，正確；D項(xiàng)，反應(yīng)物接觸面積越大，反應(yīng)速率越快，所以采用多孔電極的目的是提高電極與電解質(zhì)溶液的接觸面積，并有利于氧氣擴(kuò)散至電極表面，從而提高反應(yīng)速率，正確。 9．某傳感器工作原理如圖所示。利用該傳感器可以測定空氣中

11、NO、CO、NH3、SO2等有害氣體的含量。下列說法正確的是(　　) A．若M為熔融KOH，X為NH3，Y為N2，則負(fù)極的電極反應(yīng)式為2NH3－6e－===N2＋6H＋ B．若M是含O2－的固體電解質(zhì)，X為NO，則正極的電極反應(yīng)式為O2＋4e－===2O2－ C．傳感器工作中，電子由Pt(Ⅰ)極經(jīng)電流儀傳到Pt(Ⅱ)極 D．若X為CO，M為KOH溶液，則電池總反應(yīng)為2CO＋O2===2CO2 解析：選B　由于M是熔融的KOH，即使放電生成H＋也會與OH－反應(yīng)生成水，所以負(fù)極的電極反應(yīng)式為2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O，A項(xiàng)錯(cuò)誤；若M是含O2－的固體電解質(zhì)，則負(fù)極的電極

12、反應(yīng)式為2NO－4e－＋2O2－===2NO2，正極的電極反應(yīng)式為O2＋4e－===2O2－，B項(xiàng)正確；題述裝置屬于原電池，Pt(Ⅰ)極為正極，Pt(Ⅱ)極為負(fù)極，電子由負(fù)極經(jīng)外電路流向正極，C項(xiàng)錯(cuò)誤；若X為CO，M為KOH溶液，則負(fù)極的電極反應(yīng)式為CO－2e－＋4OH－===CO＋2H2O，電池總反應(yīng)為2CO＋4KOH＋O2===2K2CO3＋2H2O，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 10．最近我國科學(xué)家發(fā)明 “可充電鈉—二氧化碳電池”(如圖)，放電時(shí)電池總反應(yīng)為4Na＋3CO2===2Na2CO3＋C。下列說法錯(cuò)誤的是(　　) A．充電時(shí)，鈉箔與外接電源的負(fù)極相連 B．電池工作溫度可能在200 ℃以

13、上 C．放電時(shí)，Na＋向正極移動(dòng) D．放電時(shí)，正極的電極反應(yīng)為4Na＋＋3CO2＋4e－===2Na2CO3＋C 解析：選B　由放電時(shí)的電池反應(yīng)式可知，鈉箔作負(fù)極，故充電時(shí)作陰極，與電源的負(fù)極相連，A正確；四甘醇、二甲醚都易揮發(fā)，鈉的熔點(diǎn)低，故電池工作的溫度不能太高，B錯(cuò)誤；放電時(shí)陽離子向正極移動(dòng)，C正確；放電時(shí)正極上CO2得電子生成C，D正確。 11.如圖所示，是原電池的裝置圖。請回答： (1)若C為稀H2SO4溶液，電流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，B電極材料為Fe且作負(fù)極，則A電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為______________________；反應(yīng)進(jìn)行一段時(shí)間后溶液C的pH將_______

14、_(填“升高”“降低”或“基本不變”)。 (2)若需將反應(yīng)：Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋設(shè)計(jì)成如圖所示的原電池裝置，則A(負(fù)極)極材料為________，B(正極)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(yīng)，電極反應(yīng)式為________________________________________________________________________。 反應(yīng)過程溶液中c(Cu2＋)________(填“變大”“變小”或“不變”)。 解析：(1)鐵作負(fù)極，則該原電池反

15、應(yīng)是鐵與稀硫酸置換H2的反應(yīng)，所以正極反應(yīng)是H＋得電子生成H2，電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－===H2↑；溶液中H＋放電，導(dǎo)致溶液中H＋濃度減小，pH升高。(2)Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋設(shè)計(jì)成如題圖所示的原電池裝置，根據(jù)方程式中物質(zhì)發(fā)生的反應(yīng)類型判斷，Cu發(fā)生氧化反應(yīng)，作原電池的負(fù)極，所以A材料是Cu，B極材料是比Cu不活潑的導(dǎo)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(fù)極，Cu作正極，正極發(fā)生還原反應(yīng)，Cu2＋在正極得到電子變成Cu，電極反應(yīng)為Cu2＋＋2e－===Cu，Cu2＋發(fā)生了反應(yīng)，則c(Cu2＋)變小。 答案

16、：(1)2H＋＋2e－===H2↑　升高 (2)Cu　石墨(其他合理答案也可)　FeCl3溶液 (3)負(fù)　還原　Cu2＋＋2e－===Cu　變小 12.氫氧燃料電池是符合綠色化學(xué)理念的新型發(fā)電裝置。如圖為電池示意圖，該電池電極表面鍍一層細(xì)小的鉑粉，吸附氣體的能力強(qiáng)，性質(zhì)穩(wěn)定。請回答： (1)氫氧燃料電池的能量轉(zhuǎn)化的主要形式是__________________，在導(dǎo)線中電子移動(dòng)方向?yàn)開_______(用a、b表示)。 (2)負(fù)極反應(yīng)式為__________________________________________________。 (3)電極表面鍍鉑粉的原因?yàn)開_______

17、_________________________________。 (4)該電池工作時(shí)，H2和O2連續(xù)由外部供給，電池可連續(xù)不斷提供電能。因此，大量安全儲氫是關(guān)鍵技術(shù)之一，金屬鋰是一種重要的儲氫材料，吸氫和放氫原理如下： Ⅰ.2Li＋H22LiH Ⅱ.LiH＋H2O===LiOH＋H2↑ ①反應(yīng)Ⅰ中的還原劑是________，反應(yīng)Ⅱ中的氧化劑是________。 ②已知LiH固體密度為0.82 g·cm－3。用鋰吸收224 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)H2，生成的LiH體積與被吸收的H2體積比為____________。 ③由②生成的LiH與H2O作用放出的H2用作電池燃料，若能量轉(zhuǎn)化率為80

18、%，則導(dǎo)線中通過電子的物質(zhì)的量為__________mol。 解析：(1)電池的能量轉(zhuǎn)化形式為化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能?？偡磻?yīng)為2H2＋O2===2H2O，其中H2氫元素從零價(jià)升至＋1價(jià)，失去電子，即電子從a流向b。(2)負(fù)極為失去電子的一極，即H2失電子生成H＋，由于溶液是堿性的，故電極反應(yīng)式左右應(yīng)各加上OH－。(3)鉑粉的接觸面積大，可以加快反應(yīng)速率。(4)Ⅰ中Li從零價(jià)升至＋1價(jià)，作還原劑。ⅡH2O中的H從＋1價(jià)降至H2中的零價(jià)，作氧化劑。由反應(yīng)Ⅰ，當(dāng)吸收10 mol H2時(shí)，則生成20 mol LiH，V＝＝ L＝192.68×10－3 L，則＝＝≈8.60×10－4。20 mol LiH可

19、生成20 mol H2，實(shí)際參加反應(yīng)的H2為20×80%＝16 mol,1 mol H2轉(zhuǎn)化成1 mol H2O，轉(zhuǎn)移2 mol電子，所以16 mol H2可轉(zhuǎn)移32 mol電子。 答案：(1)由化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋∮蒩到b (2)2H2＋4OH－－4e－===4H2O或H2＋2OH－－2e－===2H2O (3)增大電極單位面積吸附H2、O2的分子數(shù)，加快電極反應(yīng)速率 (4)①Li　H2O　②1∶1 163或8.60×10－4?、?2 13．(1)Fe和KClO4反應(yīng)放出的熱量，能為熔融鹽電池提供550～660 ℃的溫度，使低熔點(diǎn)鹽熔化導(dǎo)電，從而激活電池，這類電池稱為熱電池。Li/F

20、eS2熱電池工作時(shí)，Li轉(zhuǎn)變?yōu)榱蚧?，F(xiàn)eS2轉(zhuǎn)變?yōu)殍F，該電池工作時(shí)，電池總反應(yīng)式為 ________________________________________________________________________。 (2)鋰離子電池的應(yīng)用很廣，其正極材料可再生利用。某鋰離子電池正極材料有鈷酸鋰(LiCoO2)、導(dǎo)電劑乙炔黑和鋁箔等。充電時(shí)，該鋰離子電池負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)為6C＋xLi＋＋xe－===LixC6。充放電過程中，發(fā)生LiCoO2與Li1－xCoO2之間的轉(zhuǎn)化，寫出放電時(shí)電池反應(yīng)方程式_________________________________________

21、_______。 (3)與MnO2—Zn電池類似，K2FeO4—Zn也可以組成堿性電池，K2FeO4在電池中作為正極材料，其電極反應(yīng)式為__________________________，該電池總反應(yīng)的離子方程式為________________________________________________________________________。 (4)CO與H2反應(yīng)可用于制備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(jié)構(gòu)示意圖如圖： 電池總反應(yīng)為2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O，則c電極是________(填“正

22、極”或“負(fù)極”)，c電極的反應(yīng)方程式為_________________________________________________。 若線路中轉(zhuǎn)移2 mol電子，則上述CH3OH燃料電池消耗的O2在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為________ L。 解析：(1)依據(jù)題意可知，反應(yīng)物為FeS2、Li，生成物為Fe、Li2S，反應(yīng)的化學(xué)方程式為FeS2＋4Li===Fe＋2Li2S。(2)由充電時(shí)陰極(題目中鋰離子電池的負(fù)極)的電極反應(yīng)式知，放電時(shí)LixC6是反應(yīng)物、Li＋是生成物，鋰的價(jià)態(tài)升高，故另一反應(yīng)物中鈷的價(jià)態(tài)降低，由此知該反應(yīng)物是Li1－xCoO2，相應(yīng)的反應(yīng)方程式為LixC6＋Li1－

23、xCoO2===LiCoO2＋6C。(3)根據(jù)題意可寫出題給原電池的負(fù)極反應(yīng)式為Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2，總反應(yīng)式為3Zn＋2FeO＋8H2O===3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4OH－。用總反應(yīng)式減去負(fù)極反應(yīng)式可得正極反應(yīng)式為FeO＋3e－＋4H2O===Fe(OH)3＋5OH－。(4)根據(jù)圖中的電子流向知c是負(fù)極，甲醇發(fā)生氧化反應(yīng)：CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋，線路中轉(zhuǎn)移2 mol電子時(shí)消耗氧氣0.5 mol，標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為11.2 L。 答案：(1)FeS2＋4Li===Fe＋2Li2S (2)Li1－xCoO2＋LixC6===LiCoO2＋6C (3)FeO＋3e－＋4H2O===Fe(OH)3＋5OH－ 3Zn＋2FeO＋8H2O===3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4OH－ (4)負(fù)極　CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋　11.2