统考版2021届高考化学二轮复习备考提升指导与精练18原电池的电极方程式含解析

这是一份统考版2021届高考化学二轮复习备考提升指导与精练18原电池的电极方程式含解析，共8页。试卷主要包含了应用①，44MnO2+0，6g时，外电路中通过0，4g时，阳极产生6，4 L的N2等内容，欢迎下载使用。


1.应用①
查处酒后驾驶采用的“便携式乙醇测量仪”以燃料电池为工作原理，在酸性环境中，理论上乙醇可以被完全氧化为CO2，但实际乙醇被氧化为CH3CHO，即：2CH3CH2OH+O2=2
CH3CHO+2H2O。下列说法中不正确的是（ ）
A．O2发生的反应是还原反应
B．正极的电极反应式为O2+4e−+4H+=2H2O
C．乙醇在正极发生还原反应
D．其中一个电极的反应式为CH3CH2OH-2e−=CH3CHO+2H+
【解析】A．电池总反应2CH3CH2OH+O2=2CH3CHO+2H2O中，正极上O2得电子反应还原反应，故A正确；B．正极上O2得电子反应还原反应，电极反应式为O2+4e−+4H+=2H2O，故B正确；C．乙醇应该在负极上发生氧化反应，正极上是O2得电子发生还原反应，故C错误；D．乙醇在负极上发生氧化反应，电极反应式为CH3CH2OH-2e−=CH3CHO+2H+，故D正确；故答案为C。
【答案】C
例2．Mg—AgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误的是（ ）
A．负极反应式为Mg－2e−=Mg2+
B．正极反应式为AgCl+e−=Ag+Cl−
C．不能被KCl溶液激活
D．负极会发生副反应Mg+2H2O=Mg(OH)2+H2↑
【解析】Mg—AgCl电池中活泼金属镁是还原剂，氯化银是氧化剂，金属镁做负极。A．负电池中镁做负极，电极反应式为Mg-2e−=Mg2+，故正确；B．氯化银在正极反应，正极反应式为AgCl+e−=Ag+Cl−，故正确；C．由题中信息可知，氯化钾溶液中的水可以激活该电池，故错误；D．镁是活泼金属与水反应，即负极会发生副反应 Mg+2H2O=Mg(OH)2+H2↑，故正确。故选C。
【答案】C
例3．一个完整的氧化还原反应方程式可以拆开，写成两个“半反应式”，一个是“氧化反应式”，一个是“还原反应式”。如2Fe3eq \\al(+,)+Cu===2Fe2eq \\al(+,)+Cu2eq \\al(+,)，可拆写为氧化反应式：Cu-2e−===Cu2eq \\al(+,)，还原反应式：2Fe3eq \\al(+,)+2e−===2Fe2eq \\al(+,)。据此，回答下列问题：
（1）将反应3Cu+ 8Heq \\al(+,)+2NOeq \\al(－,3)===3Cu2eq \\al(+,)+2NO↑+4H2O拆写为两个“半反应式”，还原反应式：____________________________________________。
（2）此原理可用于电化学。锌­锰碱性电池广泛应用于日常生活，电池的总反应式为Zn(s)+2MnO2(s)+2H2O(l)===Zn(OH)2(s)+2MnOOH(s)。该电池的正极反应式为_____________
________________。
【解析】（1）反应3Cu+8Heq \\al(+,)+2NOeq \\al(－,3)===3Cu2eq \\al(+,)2NO↑+4H2O，其中Cu元素的化合价升高，被氧化，N元素的化合价降低，被还原，还原反应式为8Heq \\al(+,)+2NOeq \\al(－,3)+6e−===2NO↑+4H2O；（2）电池的总反应式为Zn(s)+2MnO2(s)+2H2O(l)===Zn(OH)2(s)+2MnOOH(s)，其中锰元素的化合价降低，发生还原反应，该电池的正极反应式为2MnO2+2H2O+2e−===2MnOOH+2OH−。
【答案】（1）8Heq \\al(+,)+2NOeq \\al(－,3)+6e−===2NO↑+4H2O
（2）2MnO2+2H2O+2e−===2MnOOH+2OH−
提分训练
1．将反应2Fe3++2I－=2Fe2++I2设计成如图所示的原电池。
下列说法不正确的是（ ）
A．盐桥中的K+移向FeCl3溶液
B．反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应
C．电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态
D．电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中石墨电极为负极
【解析】A项，甲池中石墨电极为正极，乙池中石墨电极为负极，盐桥中阳离子向正极移动，所以向FeCl3溶液迁移，正确；B项，反应开始时，乙中I－失去电子，发生氧化反应，正确；C项，当电流计为零时，说明没有电子发生转移，反应达到平衡，正确；D项，当加入Fe2+，导致平衡逆向移动，则Fe2+失去电子生成Fe3+，作为负极，而乙中石墨成为正极，错误。
【答案】D
2．根据下图，可判断出下列离子方程式中错误的是（ ）
A．2Ag(s)+Cd2+(aq)=2Ag+(aq)+Cd(s)
B．C2+(aq)+Cd(s)=C(s)+Cd2+(aq)
C．2Ag+(aq)+Cd(s)= 2Ag(s)+Cd2+(aq)
D．2Ag+(aq)+C(s)=2Ag(s)+C2+(aq)
【解析】根据图中电极标有“+”和“-”，可确定分别为正极和负极，且金属做电极，负极金属活动性强于正极金属，结合原电池装置可判断金属性分别为Cd＞C和C＞Ag，即Cd＞C＞Ag。A．由于金属性Cd强于Ag，则2Ag(s)+Cd2+(aq)=2Ag+(aq)+Cd(s)反应不可能发生，故A错误；B．由于金属性Cd强于C，则C2+(aq)+Cd(s)=C(s)+Cd2+(aq)反应可以发生，故B正确；C．由于金属性Cd强于Ag，则2Ag+(aq)+Cd(s)=2Ag(s)+Cd2+(aq)反应可以发生，故C正确；D．由于金属性C强于Ag，则2Ag+(aq)+C(s)=2Ag(s)+C2+(aq)反应可以发生，故D正确；答案选A。
【答案】A
3．钠离子电池成本低、安全性好，有望在未来取代锂离子电池，某新型可充电钠离子电池放电的工作原理如图所示。下列分析错误的是（ ）
A．出于环保考虑，应尽量避免使用重金属（如Pb）作为钠的合金化元素
B．放电时，Na+由右室移向左室
C．放电时，正极反应式为：Na0.44MnO2+0.56e−+0.56Na+＝NaMnO2
D．充电时，阴极质量变化4.6g时，外电路中通过0.1ml e−
【解析】Pb是重金属元素有毒，易造成环境污染，A正确；根据图示原电池放电时，左室Mn的化合价降低，得电子，发生还原反应，因此层状晶体做正极，钠合金做负极，Na+向正极移动，即Na+由右室移向左室，B正确；原电池放电时放电时，层状晶体做正极，根据图示，正极反应式为：Na0.44MnO2+0.56e−+0.56Na+＝NaMnO2，C正确；充电时，阴极质量变化4.6g时，即有4.6g的钠元素质量发生变化，为0.2ml的钠离子变成钠单质，外电路中通过0.2ml e−，D错误。
【答案】D
4．综合如图判断，下列说法正确的是（ ）
A．装置Ⅰ和装置Ⅱ中负极反应均是Fe－2e−=Fe2+
B．装置Ⅰ中正极反应是O2+2H2O+4e−=4OH−
C．装置Ⅰ和装置Ⅱ中盐桥中的阳离子均向右侧烧杯移动
D．放电过程中，装置Ⅰ左侧烧杯和装置Ⅱ右侧烧杯中溶液的pH分别增大和减小
【解析】装置Ⅰ中锌比铁活泼，则负极为锌，反应式为Zn-2e−=Zn2+，装置Ⅱ中负极为铁，反应式为Fe-2e－=Fe2+，A错误；装置Ⅰ中电解质溶液呈中性，为氧气得电子的反应，正极反应为O2+2H2O+4e－=4OH－，B正确；装置Ⅰ中盐桥中的阳离子向左侧烧杯移动，装置Ⅱ中盐桥中的阳离子向右侧烧杯移动，C错误；放电过程中，装置Ⅰ左侧烧杯和装置Ⅱ右侧烧杯中溶液的pH均增大，D错误。
【答案】B
5．可以将反应Zn+Br2ZnBr2设计成蓄电池，有下列四个电极反应：①Br2+2e−==2Br− ②2Br−−2e−==Br2 ③Zn−2e−==Zn2+ ④Zn2++2e−==Zn，其中表示放电时的正极反应（即充电时的阳极）和放电时的负极反应的分别是（ ）
A．②和③ B．②和① C．③和① D．④和①
【解析】充电时，阳极上电解质溶液中的阴离子失去电子发生氧化反应，所以是溴离子失去电子发生氧化反应生成溴单质，电极反应式为2Br−−2e−=Br2；放电时，较活泼的金属锌失去电子发生氧化反应，电极反应式为Zn−2e−=Zn2+，故选A。
【答案】A
6．镁原电池放电时电压高而平稳，使镁原电池越来越成为人们研制绿色原电池的关注焦点．已知一种镁原电池的反应为：；在镁原电池放电时，下列说法错误的是（ ）
A．电子从M3S4经导线流向Mg
B．负极反应为：xMg-2xe−=xMg2+
C．正极反应为：
D．电路中有0.2ml电子通过，负极消耗Mg的质量为2.4g
【解析】放电时Mg为负极，M3S4在正极上发生还原反应，电子从负极流向正极。A．电池放电时电子从负极流向正极，即从Mg经导线流向M3S4，故A错误；B．负极电极反应是镁失电子发生氧化反应，电极反应为：xMg-2xe−=xMg2+，故B正确；C．正极反应是元素化合价降低的物质发生还原反应为：M3S4+2xe−=M3S42x−，故C正确；D．电路中有0.2ml电子通过，负极消耗Mg的物质的量为=0.1ml，其质量为2.4g，故D正确；故答案为A。
【答案】A
7．被称之为“软电池”的纸质电池，采用一个薄层纸片作为传导体，在其一边镀锌，而在其另一边镀二氧化锰，在纸内的离子“流过”水和氧化锌组成的电解液，电池总反应为Zn+2MnO2+H2O=ZnO+2MnO(OH)。下列说法正确的是（ ）
A．该电池的正极为锌
B．该电池反应中二氧化锰起催化剂作用
C．当0.1ml Zn完全溶解时，流经电解液的电子个数为1.204×1023
D．电池正极反应式为MnO2+e−+H2O=MnO(OH)+OH−
【解析】A．从电池反应可知，锌失去电子被氧化，所以锌是负极，A不正确；B．由电池反应可知，MnO2被还原，MnO2为正极，B不正确；C．电子经外电路从负极流向正极，不经过电解质溶液，C不正确；D．电池正极上，MnO2被还原，其电极反应式为MnO2+e−+H2O= MnO(OH)+OH−，D正确。本题选D。
【答案】D
8．铝是地壳中含量最多的金属元素，它性能稳定，供应充足，铝—空气电池具有能量密度高、工作原理简单、成本低、无污染等优点。铝—空气电池工作原理示意图如图：
下列说法错误的是（ ）
A．若是碱性电解质溶液中，则电池反应的离子方程式为：4Al+3O2+6H2O+4OH−=4Al(OH)eq \\al(−,4)
B．若是中性电解质溶液中，则电池反应的方程式为：4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3
C．如果铝电极纯度不高，在碱性电解质溶液中会产生氢气
D．若用该电池电解氯化钠溶液（石墨作电极），当负极减少5.4g时，阳极产生6.72L气体
【解析】若是碱性电解质，铝失去电子后与碱液中的OH−反应，生成Al(OH)eq \\al(−,4)，反应方程式为4Al+3O2+6H2O+4OH−=4Al(OH)eq \\al(−,4)，故A正确；若是中性电解质，铝发生吸氧腐蚀失去电子，生成Al(OH)3，反应方程式为4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3，故B正确；在碱液电解质溶液中，因铝纯度不高会形成原电池，发生析氢腐蚀，正极反应式为2H2O+2e−=H2↑+2OH−，故C正确；若用该电池电解氯化钠溶液(石墨作电极)，当负极减少5.4g时，转移0.6ml电子，但由于没说标况，所以阳极产生的气体体积不可知，故D错误；故答案为D。
【答案】D
9．一种微生物燃料电池如图所示，下列关于该电池说法正确的是（ ）
A．a电极发生还原反应，作电池的正极
B．b电极反应式为2NOeq \\al(－,3)+10e－+12H+===N2↑+6H2O
C．H+由右室通过质子交换膜进入左室
D．标准状况下，电路中产生6ml CO2同时产生22.4 L的N2
【解析】A项，在该燃料电池中通入燃料的电极为负极，故电极a为负极，电极b为正极，a电极发生氧化反应，错误；B项，b电极为正极，发生还原反应，反应式为2NOeq \\al(－,3)+10e−+12H+==N2↑+6H2O，正确；C项，溶液中H+由负极移向正极，即由左室通过质子交换膜进入右室，错误；D项，不能确定有机物中碳元素的化合价，则不能计算转移的电子数，也不能通过二氧化碳计算氮气的体积，错误。
【答案】B
10．（1）科研人员设想用如图所示装置生产硫酸。
①上述生产硫酸的总反应方程式为____，b是____极（填“正”或“负”），b电极反应式为_____，a电极发生_____。（填“氧化反应”或“还原反应”）
②生产过程中H+向___(填a或b)电极区域运动。
（2）将两个铂电极插入氢氧化钾溶液中，向两极分别通入甲烷和氧气，可构成甲烷燃料电池，已知通入甲烷的一极，其电极反应式为：_______，该燃料电池总反应式为：
_____，电池在放电过程中溶液的pH将______（填“下降”或“上升”、“不变”）。
【解析】（1）①根据图像上述总反应为二氧化硫与氧气和水反应生成硫酸，反应式为：2SO2+O2+2H2O=2H2SO4；b为电池的正极，电极反应式为：O2+4e−+4H+=2H2O；a为负极，失电子，化合价升高，被氧化，发生氧化反应；②电池工作时，内电路中阳离子向正极移动，则氢离子向b极移动；（2）甲烷燃料电池，甲烷为电池的负极，甲烷失电子与溶液中的氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为：CH4+10OH−-8e−=COeq \\al(2−,3)+7H2O；正极为：O2+4e−+2H2O=4OH−，得失电子总数相等时两式相加，总反应为：CH4+2O2+2OH−=COeq \\al(2−,3)+
3H2O，消耗溶液中的氢氧根离子，pH值下降；
【答案】（1）2SO2+O2+2H2O=2H2SO4 正
O2+4e−+4H+=2H2O 氧化反应 b
（2）CH4+10OH−-8e−=COeq \\al(2−,3)+7H2O CH4+2O2+2OH−=COeq \\al(2−,3)+3H2O 下降
11．电池是人类生产和生活中重要的能量来源，电池的发明是化学对人类的一项重大贡献。
(1)依据NaOH与HCl的反应原理设计原电池，你认为是否可行？________填“是”或“否”），理由是_______________________________________________________________。
(2)理论上讲，任何自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。请利用反应“Fe+Cu2+＝Cu+Fe2+”设计一个化学电池（正极材料用碳棒），回答下列问题：
①电池的负极材料是__________，发生_____________反应（填“氧化”或“还原”），电解质溶液是_____________。
②正极上出现的现象是____________________________________________。
③若导线上转移电子1ml，则生成铜___________克。
(3)设计一个实验方案，使如图装置中的铁棒上析出铜，而铁不溶解（作图表示）。
____________
【解析】（1）NaOH与HCl的反应不能设计成原电池，NaOH与HCl的反应不是氧化还原反应。本小题答案为：否；NaOH与HCl的反应不是氧化还原反应。（2）①原电池中化合价升高失电子发生氧化反应的物质作负极，根据方程式可知，铁作负极，比铁活泼性小的金属或导电的非金属作正极；电解质是反应物中可溶性的、得电子的物质，所以电解质是可溶性的铜盐，可用硫酸铜作电解质。本小题答案为：Fe；氧化；CuSO4溶液。②正极上发生得电子的还原反应，电极反应式为Cu2++2e−=Cu，有红色物质析出。本小题答案为：碳棒上出现红色物质。③根据上述分析，正极电极反应式为Cu2++2e−=Cu，电子与铜单质的物质的量比为2∶1，若导线上转移电子1ml，则生成铜为0.5ml，铜的质量为0.5ml×64g/ml=32g。本小题答案为：32。（3）如图所示，若使铁棒上析出铜，而铁不溶解，则铁棒为正极，则另一极为负极，活动性比铁强，可以为锌，如图。本小题答案为：。
【答案】（1）否 NaOH与HCl的反应不是氧化还原反应
Fe 氧化 CuSO4溶液 碳棒上出现红色物质 32