高中化学必修2 专项03 原电池原理的综合判断20192020学年新解析版）

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2019-2020学年高一化学期末复习专项提升卷（人教版2019必修第二册）专项03  原电池原理的综合判断1．镍镉(Ni—Cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用，它的充放电反应按下式进行：Cd+2NiO(OH)+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2；由此可知，该电池放电时的负极材料是A．Cd B．Ni(OH)2 C．Cd(OH)2 D．NiO(OH)【答案】A【解析】从总反应式Cd+2NiO(OH)+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2可以看出，放电时，Cd由0价升高到+2价，Ni由+3价降低到+2价，所以负极材料是Cd，故选A。2．（2020·山东省滕州市第一中学新校高一月考）锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是A．两烧杯中铜片表面均无气泡产生B．甲中铜片是正极，乙中铜片是负极C．产生气泡的速度甲比乙慢D．两烧杯中溶液的 H＋的浓度均减小【答案】D【解析】【分析】甲中形成铜锌原电池，锌作负极，失电子，铜作正极，H+在铜极上得电子，生成H2，总反应式为：Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑；乙装置中只是锌片与稀硫酸间发生了置换反应：Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑，据此分析解答。【详解】A．甲中形成铜锌原电池，锌作负极，失电子，铜作正极，H+在铜极上得电子，生成H2，所以甲中铜片表面有气泡产生，故A错误；B．甲中铜为正极，乙中不构成原电池，铜片不是电极，故B错误；C．甲能形成原电池，乙不能构成原电池，所以产生气泡的速度甲比乙快，故C错误；D．甲中铜片上氢离子得电子生成氢气，乙中锌和稀硫酸发生置换反应生成氢气，所以两烧杯的溶液中氢离子浓度均减小，故D正确；故选D。3．（2019·上海交大附中高一月考）LED(Light Emitting Diode)即发光二极管，是一种能够将电能转化为光能的固态半导体器件。如图是某课外活动小组设计的用化学电源使 LED 灯发光的装置。下列说法不正确的是（    ）A．装置中存在“化学能→电能→光能”的转化B．溶液中 SO42-向负极移动C．铜为阳极，锌为阴极D．如果将锌片换成铁片，则电路中的电流方向不变【答案】C【解析】A．装置中通过发生原电池反应，将化学能转化为电能，然后发光二极管发光，将电能转化为光能，A正确； B．溶液中Zn为负极，Cu为正极，阴离子(SO42-)向负极移动，B正确；C．此装置为原电池，电极只讲正、负，不讲阴、阳，C错误；D．如果将锌片换成铁片，Fe的金属活动性仍大于Cu，则电路中的电流方向不变，D正确；故选C。4．在金属活动性顺序中a、b均排在氢前面，a可以从b的硝酸盐溶液中置换出b。将a、b用导线相连放入CuSO4溶液中，下列叙述不正确的是（    ）A．导线上有电流，电流方向由a到bB．a极质量减小，b极质量增大C．b极上析出氢气D．a极发生氧化反应，b极发生还原反应【答案】AC【解析】【分析】a可以从b的硝酸盐溶液中置换出b，说明金属活泼性：a>b。将a、b用导线相连放入CuSO4溶液中，构成原电池，a是负极、b是正极。【详解】A．导线上有电流，电流方向由b到a，符合题意，A正确；B．在该原电池中，a极为负极发生失电子的氧化反应，质量减小，b极为正极，发生得电子的还原反应生成Cu，质量增大，不符合题意，B错误；C．b极上发生电极反应为：Cu2++2e-=Cu，不会析出氢气，符合题意，C正确；D．a极为负极发生失电子的氧化反应，b极为正极发生得电子的还原反应，不符合题意，D错误；答案选AC。5．（2019·天津芦台二中高一月考）某小组为研究原电池原理，设计如图装置。下列叙述不正确的是（　　）A．无论a和b是否连接均可形成原电池B．a和b不连接时，铁片上会有金属铜析出C．a和b用导线连接时，铜片上发生的反应为Cu2＋＋2e－= CuD．无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液从蓝色逐渐变成浅绿色【答案】A【解析】A．a和b不连接时，不构成原电池，A错误；
B．a和b不连接时，铁片上会有金属铜析出，B正确；
C．a和b用导线连接时，铜片为正极，所以铜片上发生的反应为，C正确；
D．无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液从蓝色逐渐变成浅绿色，D正确。
答案选A。6．（2020·福建省福州三中高一期中）由质量均为 10 g 的铁片﹑铜片和足量的 CuSO4 溶液组成原电池装置，经过一段时间后，两电极的质量差变为 12 g，则下列说法正确的是（ ）A．铁片溶解了 12 g B．导线中通过了 0.2 mol 电子C．铜片上析出了 6 g Cu D．铜片溶解了 6.4 g【答案】B【解析】负极发生：Fe-2e-=Fe2+，正极发生：Cu2++2e-=Cu，设有xmolFe在负极上反应，则正极生成xmolCu，则(10+64x)-(10g-56x)=12，x=0.1mol，则A．m(Fe)=0.1mol×56g/mol=5.6g，故A错误；B．x=0.1mol，则转移的电子的物质的量为0.2mol，故B正确；C．m(Cu)=0.1mol×64g/mol=6.4g，故C错误；D．在正极上析出m(Cu)=0.1mol×64g/mol=6.4g，而不是溶解，故D错误；答案选B。7．一种新型环保电池是采用低毒的铝合金(丢弃的易拉罐)、家庭常用的漂白水、食盐、氢氧化钠(化学药品店常见试剂)等原料制作的。电池的总反应方程式为2Al＋3ClO－＋2OH－=3Cl－＋2AlO2-＋H2O。下列说法不正确的是（ ）A．该电池的优点是电极材料和电解质用完后可以更换B．该电池发生氧化反应的是金属铝C．电极的正极反应式为3ClO－＋3H2O＋6e－=3Cl－＋6OH－D．当有0.1 mol Al完全溶解时，流经电解液的电子个数为1.806×1023【答案】D【解析】A、该电池所用材料都是生活中常见的，电极材料和电解质用完后可以更换，A项正确；B、金属铝是原电池的负极发生氧化反应，B正确；C、在正极上，发生还原反应，电极反应为：3ClO－＋3H2O＋6e－=3Cl－＋6OH－，C正确；D、电子只能流经导线，不能流经电解液，D不正确；答案选D。8．铅蓄电池是最早使用的充电电池。目前汽车上使用的电瓶大多数仍是铅蓄电池，其电池反应为：Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O，下列说法正确的是A．该电池放电过程中，溶液的pH值增大B．放电时，电池的负极反应为：Pb－2e－= Pb2+C．该电池的充、放电过程互为可逆反应D．放电过程中，电子的流向为：负极→导线→正极→H2SO4溶液【答案】A【解析】A. 放电时有硫酸消耗，电解质溶液的pH值增大，A项正确；B. PbSO4是难溶物，正确的电池的负极反应为：Pb-2e－+ SO42-= PbSO4，B项错误；C. 该电池的充、放电过程条件不一样，不互为可逆反应，C项错误；D. 电子不会流过H2SO4溶液，D项错误；答案选A。9．（2020·河北省唐山一中高一月考）常温下，将除去表面氧化膜的Al、Cu片插入浓HNO3中组成原电池(图1)，测得原电池的电流强度(I)随时间(t)的变化如图2所示，反应过程中有红棕色气体产生。下列说法错误的是（   ）A．0~t1时，原电池的负极是Al片B．0~t1时，正极的电极反应式是+2H++e−=NO2↑+H2OC．t1后，原电池的正、负极发生互变D．t1后，正极上每得到0.3mol电子，则负极质量减少2.7g【答案】D【解析】【分析】0~t1时，铝为原电池的负极，铜为正极，到t1时，铝在浓硝酸中钝化后不再反应，此时铜又成了原电池的负极。【详解】0~t1时，铝为原电池的负极，铜为正极，到t1时，铝在浓硝酸中钝化后不再反应，此时铜又成了原电池的负极。A、0~t1时，原电池的负极是Al片，故A正确；B、0~t1时，硝酸根离子在正极得电子生成红棕色气体NO2，正极的电极反应式是NO3－+2H++e−=NO2↑+H2O，故B正确；C、t1后，铝发生钝化，铜作负极，所以，电池的正、负极发生互变，故C正确；D、t1后，铜是负极，每有0.3 mol电子发生转移，就有0.15 mol铜失去电子，负极质量减少9.6 g，故D错误。故选D。【点睛】本题考查原电池原理，通过图象判断不同时刻原电池的正负极为解答本题的关键，也是易错点。10．（2020·河南省林州市林虑中学高一月考）用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥（装有琼脂—KNO3的U形管）构成一个原电池（如图）。以下有关该原电池的叙述正确的是（    ）①在外电路中，电流由铜电极流向银电极；②正极反应为Ag++e-=Ag；③实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作；④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同；A．①② B．③④ C．②④ D．②③【答案】C【解析】由于活动性：Cu>Ag，则Cu作负极，电解质溶液为Cu(NO3)2溶液；Ag作正极，电解质溶液为AgNO3溶液，盐桥形成闭合回路；①在外电路中，电流由银电极流向铜电极，错误；②正极为溶液中Ag+得到电子被还原变为Ag，电极反应式为Ag++e-=Ag，正确；③实验过程中取出盐桥，因为不能形成闭合回路，所以原电池不能继续工作，错误；④将铜片浸入AgNO3溶液中，发生的化学反应与该原电池反应相同，正确；综上所述②④正确，故选C。【点睛】原电池中正极得电子发生还原反应，负极失电子发生氧化反应，电子通过导线由负极流向正极，电解质溶液中阳离子流向正极，阴离子流向负极。11．（2020·山西省高一月考）已知化学反应：a.b.请回答下列问题：（1）上述两个化学反应中有一个不可用于设计原电池，它是__________（填写代号），其原因是__________；另一个可用于设计原电池，该原电池中，负极反应式是____________，正极反应式是___________，电池总反应的离子方程式是_______________。（2）如果利用化学反应Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+，设计原电池，请在如图方框中标明电极材料和电解质溶液的名称（图中“I”表示电流）。______、______、______【答案】（1）a    a是复分解反应，不是自发的氧化原反应    Cu-2e－═Cu2＋    2Ag＋+2e－═2Ag    Cu＋2Ag＋=Cu2＋＋2Ag＋    Cu    （2）不如铜活泼的金属或石墨    氯化铁或硫酸铁    【解析】（1）上述两个化学反应中有一个不可用于设计原电池，它是a（填写代号），其原因是a是复分解反应，不是自发的氧化原反应；另一个可用于设计原电池，该原电池中，负极上铜失电子发生氧化反应，正极上银离子得电子发生还原反应，负极反应式是Cu-2e－═Cu2＋；正极反应式是2Ag＋+2e－═2Ag；电池总反应的离子方程式是：Cu＋2Ag＋=Cu2＋＋2Ag＋；故答案为：a；a是复分解反应，不是自发的氧化原反应；Cu-2e－═Cu2＋；2Ag＋+2e－═2Ag；Cu＋2Ag＋=Cu2＋＋2Ag＋；（2）根据电池反应式知，负极上铜失电子发生氧化反应，正极上铁离子得电子发生还原反应，所以负极材料应该是铜，正极材料应该是不如铜活泼的金属或石墨，电解质溶液应该是氯化铁或硫酸铁都可，故答案为：Cu；不如铜活泼的金属或石墨；氯化铁或硫酸铁。12．某研究性学习小组对Mg和Al的性质进行了下列的实验及研究。(1)以镁条、铝片为电极，稀NaOH溶液为电解质构成的原电池(如图1所示)时发现，刚开始时，电流表指针向右偏转，镁条做负极；但随后很快指针又向左偏转，镁条表面有极少量的气泡产生。①开始阶段，负极发生的电极反应式是________。②随后阶段，铝片发生的电极反应式是_______；则镁电极发生的电极反应式是________。(2)经研究测定，镁与不同浓度的硝酸反应，生成气体产物的含量随HNO3浓度变化曲线如图2所示，溶液中的产物有Mg(NO3)2、NH4NO3和H2O。96 mg Mg在1 L 4 mol•L−1的HNO3中完全溶解，并可收集到22.4 mL(标准状况下)气体(忽略反应过程中HNO3浓度的变化)，该反应的化学方程式是________。【答案】(1)①Mg+2OH−−2e−===Mg(OH)2↓  ②Al+4OH−−3e−===AlO2−+2H2O  2H++2e−===H2↑(或2H2O+2e−===H2↑+2OH−)(2)40Mg+100HNO3===5NO↑+H2↑+NO2↑+3N2↑+4NH4NO3+40Mg(NO3)2+41H2O【解析】(1)①镁较活泼所以做负极，Mg失电子变成Mg2+，负极反应为Mg+2OH−−2e−===Mg(OH)2↓；②Mg虽比Al活泼，但Mg不能与NaOH溶液反应，而Al可与NaOH溶液反应，故Al作负极，失电子生成Al3+，Al3+结合OH−生成AlO2−，镁做正极，H+在镁电极上得电子生成氢气，电极反应式分别是Al+4OH−−3e−===AlO2−+2H2O、2H++2e−=H2↑或2H2O+2e−===H2↑+2OH−；(2)金属镁的物质的量是0.004 mol，气体的物质的量是0.001 mol，Mg与总气体物质的量比值为4：1，由图知：NO2：H2：N2：NO=1：1：3：5，设NO2、H2、N2、NO系数分别为1，1，3，5，Mg为40。根据电子转移的数目：产生1 mol NO2，转移1 mol。同理H2：2 mol，N2：10 mol，NO：3 mol，因此总共转移电子为(1×1+1×2+3×10+5×3) mol=48 mol，但是40 mol的Mg，转移80 mol电子，还差了32 mol，所以一定是还有NH4NO3生成，生成1 mol NH4NO3，转移8 mol电子，现在有32 mol电子，所以是4 mol NH4NO3，再根据N守恒，H守恒可知反应为40Mg+100HNO3===5NO↑+H2↑+NO2↑+3N2↑+4NH4NO3+40Mg(NO3)2+41H2O。13．镍镉可充电电池在现代生活中有着广泛的应用，装置如图所示，它的充、放电反应为Cd+2NiOOH+2H2O Cd(OH)2+2Ni(OH)2。请回答下列问题：(1)放电时，还原反应在　　　　(填“a”或“b”)极进行，负极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　，在放电过程中，正极附近的电解质溶液碱性会　　　　(填“增强”或“减弱”)。(2)镍镉废旧电池必须进行回收并集中处理，最主要的原因是                                     　。【答案】(1)b　Cd−2e−+2OH−Cd(OH)2　增强(2)镍镉废旧电池中残留的Cd2+、Ni2+等重金属离子易对土壤和水源造成污染【解析】(1)由题给示意图知，镍镉电池中，电流方向是由b极流向a极，故a极为负极，b极为正极；放电时，正极发生反应NiOOH+H2O+e−Ni(OH)2+OH−，是还原反应；镉在负极发生氧化反应，分两步：Cd−2e−Cd2+，Cd2++2OH−Cd(OH)2，负极反应式为Cd−2e−+2OH−Cd(OH)2；正极附近电解质溶液的碱性增强，负极附近电解质溶液的碱性减弱。(2)镍镉废旧电池中残留的Cd2+、Ni2+等重金属离子易对土壤和水源造成污染。14．电子表所用的某种钮扣电池的电极材料为Zn和Ag2O，电解质溶液为KOH，其电极反应式为：Zn＋2OH-－2e-=ZnO＋H2O、Ag2O＋H2O＋2e-=2Ag＋2OH-。（1）原电池是一种__装置。（2）钮扣电池的负极材料是___。（3）钮扣电池正极发生的是___反应(填反应类型)。（4）钮扣电池总反应方程式为___。【答案】（1）将化学能转化为电能    （2）Zn    （3）还原反应    （4）Zn+Ag2O=2Ag+ZnO    【解析】（1）根据原电池的概念，原电池是将化学能转化为电能的装置；答案为将化学能转化为电能。（2）根据电极反应式知，Zn元素化合价由0价变为+2价，锌失电子发生氧化反应，所以锌作负极；答案为Zn。（3）根据电极反应式知，Ag元素化合价由+1价变为0价，氧化银得电子发生还原反应，所以氧化银作正极；答案为还原反应。（4）由电极反应式为：Zn＋2OH-－2e-=ZnO＋H2O、Ag2O＋H2O＋2e-=2Ag＋2OH-，两电极反应相加，得钮扣电池总反应方程式为Zn+Ag2O=2Ag+ZnO；答案为Zn+Ag2O=2Ag+ZnO。 15．Ⅰ.氢能是重要的新能源。他的开发、储存和应用，是当前人们关注的热点之一。(1)开发氢能的方法之一是分解水。开发特殊物质做催化剂，_______（填“能”或“不能”）降低水分解过程中所需能量。(2)用高压氢气、氧气制作的氢氧燃料电池是氢能源利用的一种重要方式。某氢氧燃料电池的两个电极的极性标志模糊不清，小明利用如图所示装置进行实验判断。①根据观察到的现象判断电极a(或b)极性：若石墨1表面覆盖一层红色固体，则a电极是_____极。,②写出U型管中阳极的电极反应式：______________，发生________反应（填“氧化”、“还原”）。电解一段时间后发现阴极增重6.4g，则外电路中通过的电子的物质的量是________mol。若该电解反应所需的电子全部由氢氧燃料电池提供，则至少需要消耗__________ L氢气（标准状况下）才能满足需要。Ⅱ.汽车行驶、某些化工厂生产过程，会向空气中排放出NOx、CO、SO2等有害气体。(1)NOx对环境的主要影响有___________（填字母标号）。A．硝酸型酸雨      B．温室效应      C． 破坏臭氧层     D． 光化学烟雾(2)为了减少重型柴油车排放NOx，向尾气处理装置内自动喷入的尿素溶液在一定条件下先转化为NH3，NH3再与NOx反应生成两种无污染的物质。其中NH3与NO2在一定条件下反应的化学方程式为____________________。(3)通过CO传感器可监测CO的含量，其工作原理为2CO+O22CO2，示意图如下：①通入CO的一极为_______极（填“正”或“负”、“阴”、“阳”），溶液中H+移向_____极（填“A”或“B”）。②写出B电极的电极反应式：_____________。【答案】Ⅰ. (1)不能(2)①负  ②2C1−−2e−Cl2↑  氧化  0.2  2.24Ⅱ. (1)ACD(2)8NH3+6NO27N2+12H2O(3)①负  A  ②CO−2e−+H2OCO2+2H+【解析】Ⅰ. (1)催化剂只能降低反应的活化能，不能改变ΔH；开发特殊物质做催化剂，不能降低水分解过程中所需能量。(2)①石墨1表面覆盖一层红色固体，石墨1的电极反应式为Cu2++2e−Cu，石墨1为阴极，阴极与氢氧燃料电池的负极相连，则a电极为负极。②由于Cl−放电能力大于OH−，U型管中阳极的电极反应式为2Cl−−2e−Cl2↑，电解池中阳极发生氧化反应。阴极析出n(Cu)==0.1 mol，阴极电极反应式为Cu2++2e−Cu，外电路中通过电子物质的量为0.1 mol2=0.2 mol。H2参与负极反应，1 mol H2失去2 mol电子，若该电解反应所需的电子全部由氢氧燃料电池提供，至少消耗H2物质的量为0.1 mol，在标准状况下H2的体积为0.1 mol22.4 L/mol=2.24 L。II. (1)NOx对环境的影响有：硝酸型酸雨、破坏O3层、光化学烟雾，答案选ACD。(2)NH3与NOx反应生成两种无污染的物质，根据原子守恒，生成N2和H2O，NH3与NO2在一定条件下反应的化学方程式为8NH3+6NO27N2+12H2O。(3)根据工作原理2CO+O22CO2，其中CO发生失电子的氧化反应，O2发生得电子的还原反应。①原电池中负极发生失电子的氧化反应，阳离子移向正极；通入CO的一极为负极，B极为负极，通入O2的一极为正极，A极为正极，溶液中H+移向A极。②B电极为负极，1 mol CO失去2 mol电子生成1 mol CO2，结合酸性电解质溶液以及原子守恒，B电极的电极反应式为CO−2e−+H2OCO2+2H+。