高考化学二轮专题限时集训07《原电池与电解池》（含详解）

专题限时集训(七)　原电池与电解池

(对应学生用书第125页)

 (限时：40分钟)

1．(2017·泉州模拟)课堂学习中，同学们利用铝条、锌片、铜片、导线、电流计、橙汁、烧杯等用品探究原电池的组成。下列结论错误的是(　　)

【97184087】

A．原电池是将化学能转化成电能的装置

B．原电池由电极、电解质溶液和导线等组成

C．图中a极为铝条、b极为锌片时，导线中会产生电流

D．图中a极为锌片、b极为铜片时，电子由铜片通过导线流向锌片

D　[D项，a极为负极，电子由负极(锌片)流出。]

2．控制适合的条件，将反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2设计成如下图所示的原电池。下列判断不正确的是(　　)

A．反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应

B．反应开始时，甲中石墨电极上Fe3＋被还原

C．电流表读数为零时，反应达到化学平衡状态

D．电流表读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中的石墨电极为负极

D　[由图示结合原电池原理分析可知，Fe3＋得电子生成Fe2＋被还原，I－失去电子生成I2被氧化，所以A、B正确；电流表读数为零时，Fe3＋得电子速率等于Fe2＋失电子速率，反应达到平衡状态，所以C正确；D项，在甲中溶入FeCl2固体，平衡2Fe3＋＋2I2Fe2＋＋I2向左移动，I2被还原为I－，乙中石墨为正极，不正确。]

3．为了强化安全管理，某油库引进一台空气中汽油含量的测量仪，其工作原理如图所示(用强酸性溶液作电解质溶液)。下列说法不正确的是(　　)

A．石墨电极作正极，发生还原反应

B．铂电极的电极反应式为C8H18＋16H2O－50e－===8CO2↑＋50H＋

C．H＋由质子交换膜左侧向右侧迁移

D．每消耗5.6 L O2，电路中通过1 mol电子

D　[由图像知，石墨电极通入O2，发生还原反应O2＋4e－＋4H＋===2H2O，A项不符合题意。铂电极上发生氧化反应，电极反应式为C8H18＋16H2O－

50e－===8CO2↑＋50H＋，B项不符合题意。在原电池中，一般地，阳离子向正极迁移，阴离子向负极迁移，C项不符合题意。由于没有指明反应温度和压强，不能通过体积计算O2的物质的量，也就无法确定转移电子的物质的量，D项符合题意。]

4．(2017·太原模拟)如图是铅蓄电池充、放电时的工作示意图，已知放电时电池反应为PbO2＋Pb＋4H＋＋2SO===2PbSO4＋2H2O。下列有关说法正确的是

(　　)

A．K与N相接时，能量由电能转化为化学能

B．K与N相接时，H＋向负极区迁移

C．K与M相接时，所用电源的a极为负极

D．K与M相接时，阳极附近的pH逐渐增大

C　[A项，K与N相接时形成原电池，化学能转化为电能；B项，原电池工作时，H＋向正极迁移；D项，K与M相接时，为充电过程，阳极反应式为PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO，阳极附近的pH减小。]

5．纯碱工业排放的废水中含少量Na2CO3，用三室式电渗析法处理可以得到氢气、氧气、浓度较高的碳酸和氢氧化钠溶液。下列说法正确的是(　　)

A．出口B导出的气体是H2

B．制得的氢氧化钠溶液从出口A导出

C．通过阴离子交换膜的离子数小于通过阳离子交换膜的离子数

D．当有1 mol Na＋通过阳离子交换膜时，会有0.5 mol的O2生成

C　[电解Na2CO3溶液实质是电解水，阴极产生H2，阳极产生O2，出口B导出的气体是O2，A错误；Na＋通过阳离子交换膜向阴极区移动，制得的氢氧化钠溶液从出口D导出，B错误；1 mol的CO通过阴离子交换膜时，有2 mol Na＋通过阳离子交换膜，C正确；有1 mol Na＋通过阳离子交换膜时，此时电路中通过1 mol电子，有0.25 mol的O2生成，D错误。]

6．(2017·梅州模拟)如图是Zn­H2O2电池，该电池是以食盐水为电解质溶液，电池工作时可以用于照明，下列有关该电池说法错误的是(　　)

【97184088】

A．食盐溶液中Cl－向Pt电极移动

B．H2O2在Pt电极上发生的电极反应为H2O2＋2e－===2OH－

C．Zn电极发生氧化反应

D．电子从Zn电极沿导线流向Pt电极

A　[Zn­H2O2电池中锌是负极，发生氧化反应，电子从负极流向正极，原电池中的阴离子移向负极，A错误，C、D正确；H2O2得电子发生反应：H2O2＋2e－===2OH－，B正确。]

7．(2017·昆明模拟)糖生物电池是一种酶催化燃料电池(EFC)，它使用便宜的酶代替贵金属催化剂，利用空气氧化糖类产生电流。下列有关判断不合理的是

(　　)

A．该电池不宜在高温下工作

B．若该电池为酸性介质，正极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O

C．放电过程中，电池内阳离子向正极迁移

D．若该电池为碱性介质，以葡萄糖为原料并完全氧化，负极反应式为C6H12O6－24e－＋6H2O===6CO2↑＋24H＋

D　[酶在高温下会失去生理活性，A项合理；若该电池为酸性介质，则H＋会在正极与O2发生反应，正极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，B项合理；根据原电池反应原理可知，放电过程中阳离子移向正极，C项合理；若该电池为碱性介质，则负极反应式为C6H12O6＋36OH－－24e－===6CO＋24H2O，D项不合理。]

8．(2017·太原模拟)锌溴液流电池是一种新型电化学储能装置(如图所示)，电解液为溴化锌水溶液，其在电解质储罐和电池间不断循环。下列说法不正确的是

(　　)

A．放电时，负极反应为Zn－2e－===Zn2＋

B．充电时，电极a连接电源的负极

C．阳离子交换膜可阻止Br2与Zn直接发生反应

D．放电时，左侧电解质储罐中的离子总浓度增大

B　[由题知电解液为溴化锌水溶液，结合电解装置图分析可知充电时左侧电极上发生氧化反应：2Br－－2e－===Br2，则左侧电极为阳极，充电时电极a连接电源的正极；充电时右侧电极上发生还原反应：Zn2＋＋2e－===Zn，则右侧电极为阴极，充电时电极b连接电源的负极，B错误。该电池放电时负极反应为充电时阴极反应的逆反应，即为Zn－2e－===Zn2＋，A正确。阳离子交换膜只允许阳离子通过，可阻止Br2与Zn直接发生反应，C正确。该电池放电时正极反应为充电时阳极反应的逆反应，即为Br2＋2e－===2Br－，放电时作原电池，原电池中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，且该装置使用了阳离子交换膜，其只允许阳离子通过，即左侧电极上生成了Br－，同时Zn2＋不断移向左侧电极区，所以放电时左侧电解质储罐中的离子总浓度增大，D正确。]

9．下左图装置中的电解液是盐酸除去铁锈混合液，下右图是电解4 min时，混合溶液中金属阳离子的物质的量与转移电子的物质的量变化关系图。下列说法错误的是(　　)                          【97184089】

A．图中②线表示的是Fe2＋的变化

B．电解4 min时，Fe2＋生成速率为v(Fe2＋)＝0.1 mol·L－1·min－1

C．石墨极的电极反应式为Fe3＋＋e－===Fe2＋

D．反应结束后，要使混合液中金属阳离子恰好完全沉淀，需要280 mL 5.0 mol·L－1 NaOH溶液

B　[根据混合溶液中金属阳离子的物质的量与转移电子的物质的量变化关系图可知，电解4 min时n(Cu2＋)从0→0.2 mol，n(Fe3＋)从0.4 mol→0，则图中②线表示的是Fe2＋的变化，A正确；电解前n(Fe3＋)＝0.4 mol，n(Fe2＋)＝0.1 mol，当电解4 min时，Fe3＋完全反应，生成0.4 mol Fe2＋，v(Fe2＋)＝(0.4 mol÷0.1 L)÷4 min＝1 mol·L－1·min－1，B错误；电解混合液中Fe3＋在阴极放电，C正确；反应结束后，混合液中含0.5 mol Fe2＋和0.2 mol Cu2＋，需要加入NaOH溶液1.4 mol，则NaOH溶液的体积为1.4 mol÷5 mol·L－1＝0.28 L＝280 mL，D正确。]

10．(2017·莆田模拟)含乙酸钠和对氯苯酚()的废水可以利用微生物电池净化处理，其原理如图所示。下列说法正确的是  (　　)

A．电子从A极经导线流向B极

B．B极是阳极

C．每转移2 mol电子有1 mol CH3COO－被氧化

D．A极电极反应式为

D　[原电池中阳离子移向正极，根据图中H＋移动的方向可知，A是正极，B是负极，电子从负极经导线流向正极，A、B均错误；B极反应是CH3COO－－8e－＋4H2O===2HCO＋9H＋，每转移8 mol电子，有1 mol CH3COO－被氧化，C错误；A极是正极，得电子发生还原反应，D正确。]

11．我国预计在2020年前后建成自己的载人空间站。为了实现空间站的零排放，循环利用人体呼出的CO2并提供O2，我国科学家设计了一种装置(如图)，实现了“太阳能­电能­化学能”的转化，总反应方程式为2CO2===2CO＋O2。下列关于该装置的说法中正确的是(　　)

A．图中N型半导体为正极，P型半导体为负极

B．图中离子交换膜为阳离子交换膜

C．反应完毕，该装置中电解质溶液的碱性增强

D．人体呼出的气体参与X电极的反应：CO2＋2e－＋H2O===CO＋2OH－

D　[根据题图中左边电源内负电荷的移向，可知N型半导体为负极，P型半导体为正极，A错误；N型半导体为负极，X极为电解池的阴极，电极反应为CO2＋2e－＋H2O===CO＋2OH－，生成的氢氧根离子通过离子交换膜在Y极参加反应，所以图中的离子交换膜为阴离子交换膜，B错误，D正确；总反应方程式为2CO2===2CO＋O2，根据总反应可知，反应前后电解质溶液的碱性不变，C错误。]

12．(2017·葫芦岛协作体6月模拟)金属(M)­空气电池(如图)具有原料易得、能量密度高等优点，有望成为新能源汽车和移动设备的电源。该类电池放电的总反应方程式为4M＋nO2＋2nH2O===4M(OH)n。已知：电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。下列说法不正确的是

(　　)

A．采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积，并有利于氧

   气扩散至电极表面

B．比较Mg、Al、Zn三种金属­空气电池，Al­空气电池的理论比能量最高

C．M­空气电池放电过程的正极反应式：4Mn＋＋nO2＋2nH2O＋4ne－

    ===4M(OH)n

D．在Mg­空气电池中，为防止负极区沉积Mg(OH)2，宜采用中性电解质及

   阳离子交换膜

C　[反应物接触面积越大，反应速率越快，所以采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积，并有利于氧气扩散至电极表面，从而提高反应速率，  A正确；单位质量的电极材料失去电子的物质的量越多则得到的电能越多，假设质量都是1 g时，这三种金属转移电子物质的量分别为×2＝ mol、×3＝ mol、×2＝ mol，所以Al­空气电池的理论比能量最高，  B正确；正极上氧气得电子和水反应生成OH－，因为是阴离子交换膜，所以阳离子不能进入正极区域，则正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，  C错误；负极上Mg失电子生成Mg2＋，为防止负极区沉积Mg(OH)2，则阴极区溶液不能含有大量OH－，所以宜采用中性电解质及阳离子交换膜，  D正确。]

13．如图所示为用固体二氧化钛(TiO2)生产海绵钛的装置示意图，其原理是TiO2中的氧解离进入熔融盐中而得到纯钛。下列说法中正确的是(　　)

A．a极是正极，石墨极是阴极

B．反应后，石墨电极的质量不发生变化

C．电解过程中，O2－、Cl－均向a极移动

D．阴极的电极反应式为TiO2＋4e－===Ti＋2O2－

D　[TiO2发生还原反应得到纯钛，故加入高纯TiO2的电极是电解池的阴极，a极是电源的负极，石墨极是阳极，A项错误；O2－在阳极发生氧化反应生成O2，高温下，石墨与O2反应生成CO、CO2，导致石墨质量减少，B项错误；电解过程中，阴离子向阳极(石墨极)移动，C项错误；TiO2中的氧解离进入熔融盐而得到纯钛，发生了还原反应，生成了Ti和O2－，D项正确。]

14．电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法：保持污水的pH在5.0～6.0之间，通过电解生成Fe(OH)3。Fe(OH)3胶体有吸附性，可吸附水中的污染物而沉积下来，具有净化水的作用，其原理如图所示。下列说法正确的是

(　　) 【97184090】

A．石墨电极上发生氧化反应

B．根据图示，物质A为CO2

C．甲烷燃料电池中CO向空气一极移动

D．为增强污水的导电能力，可向污水中加入适量乙醇

B　[甲烷发生氧化反应，所在电极为电源的负极，故石墨为阴极，发生还原反应，A项错误；甲烷在负极的反应为CH4－8e－＋4CO===5CO2＋2H2O，A为CO2，B项正确；CO在工作过程中向负极移动，通入空气的一极为电源的正极，C项错误；乙醇为非电解质，不能增强水溶液的导电能力，D项错误。]