届人教版 原电池 化学电源 单元测试.docx
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届人教版原电池化学电源单元测试
原电池化学电源
(计时:
45分钟 满分:
100分)
一、选择题(本大题共10小题,每小题5分,共50分)
1.某含有铝电极的原电池工作时,电子从铝电极上流出,下列有关该电池另一电极的材料与电解质溶液的说法中肯定错误的是( )
A.镁、NaOH溶液B.铜、稀硫酸
C.锌、浓硝酸D.铁、FeCl3
解析 铝能与NaOH溶液反应而镁不能、铝能与稀硫酸反应而铜不能,A、B项中铝为负极;铝能被浓硝酸钝化而锌不能,C项中锌是负极;铝、铁均能与FeCl3反应,但铝更活泼,铝为负极,D项正确。
答案 C
2.如图为锌铜原电池装置图,下列说法不正确的是( )
A.电子经导线由Zn极流向Cu极
B.该装置的总反应Zn+Cu2+===Zn2++Cu
C.一段时间后,A池带正电荷,B池带负电荷
D.取出盐桥,电流计指针不再偏转
解析 盐桥中阳离子移向B池,阴离子移向A池,起到平衡电荷的作用,故A池和B池中溶液仍然保持电中性。
答案 C
3.某电化学装置如图,下列说法正确的是( )
A.若X是盐桥,则电子由B电极经外电路流向A电极
B.若X是铜条,则A电极的电极反应式是:
Zn2++2e-===Zn
C.若X是石墨条,则乙池溶液的pH会减小
D.若X是锌条,则A电极的质量会增加
解析 当X是盐桥,该装置可构成原电池,锌是负极,电子由锌流向铜,A项错误;当X是铜或石墨时,甲烧杯中是原电池,乙烧杯相当于电解池,A电极是负极,锌失去电子,乙中Cu2+在铜电极上得到电子,当X是石墨时,OH-在另一电极上失去电子导致溶液酸性增强,B项错误,C项正确;若X是锌条,则乙烧杯为原电池,甲烧杯是电解池,A为阳极,质量减小,D项错误。
答案 C
4.对于如图所示装置,下列叙述中正确的是( )
A.该装置为电解NaCl溶液的装置
B.Pt为正极,电极反应式为:
2H++2e-===H2↑
C.该装置会导致铁被快速腐蚀
D.Fe为负极,其电极反应式为:
4OH--4e-===2H2O+O2↑
解析 该装置为原电池装置,铁是负极,铁失去电子,空气中的氧气在铂电极上得到电子。
故只有C项是正确的。
答案 C
5.研究人员最近发明了一种“水”电池,这种电池能利用淡水与海水之间含盐量的差别进行发电。
在海水中电池总反应可表示为:
5MnO2+2Ag+2NaCl===Na2Mn5O10+2AgCl,下列有关“水”电池在海水中放电时的说法中正确的是( )
A.正极反应式为Ag+Cl--e-===AgCl
B.每生成1molNa2Mn5O10转移2mol电子
C.Na+不断向“水”电池的负极移动
D.AgCl是还原产物
解析 由电池总反应式知,反应中银作还原剂,在负极上发生氧化反应,AgCl是氧化产物,故A、D项错误;Na+应该移向正极,C项错误。
答案 B
6.某锂离子二次电池装置如图所示,其放电时的总反应为Li1-xCoO2+LixC6===6C+LiCoO2。
下列说法正确的是( )
A.石墨为正极
B.充电时,阳极质量不变
C.充电时,阴极反应式为xLi-xe-===xLi+
D.放电时,正极反应为xLi++Li1-xCoO2+xe-===LiCoO2
解析 根据图示中Li+移动方向,可知石墨为负极,A项错误;充电时阳极由LiCoO2变为Li1-xCoO2,质量减小,B项错误;充电时,阴极反应式为6C+xLi++xe-===LixC6,C项错误;放电时,正极的电极反应式为xLi++Li1-xCoO2+xe-===LiCoO2,D项正确。
答案 D
7.利用如图所示原电池可测量空气中Cl2的含量,其中电解质是Ag+可以自由移动的固体物质。
下列分析不正确的是( )
A.电子经外电路流向Pt电极
B.电池工作时,电解质中Ag+数目减少
C.正极反应:
Cl2+2e-+2Ag+===2AgCl
D.空气中c(Cl2)越大,Ag极消耗速率越快
解析 这是一个原电池装置,反应原理为2Ag+Cl2===2AgCl。
工作时,电解质中Ag+数目不变,B选项错误。
答案 B
8.甲醇燃料电池被认为是21世纪电动汽车的最佳候选动力源,其工作原理如图所示,下列有关叙述正确的是( )
A.通氧气的一极为负极
B.H+从正极区通过交换膜移向负极区
C.通甲醇的一极的电极反应式为CH3OH+H2O-6e-===CO2↑+6H+
D.甲醇在正极发生反应,电子经过外电路流向负极
解析 通氧气的一极发生还原反应,为正极,A项错误;H+从负极区通过交换膜移向正极区,B项错误;通甲醇的一极为负极,发生氧化反应:
CH3OH+H2O-6e-===CO2↑+6H+,C项正确;甲醇在负极上发生反应,电子由负极经外电路流向正极,D项错误。
答案 C
9.某准晶体X由一定比例的Al、Fe、Cu组成,取两小块该准晶体:
一块投入到盛KOH溶液的烧杯①中;另一块投入到盛稀硫酸的烧杯②中,两烧杯中固体均被液体浸没。
下列分析合理的是( )
A.烧杯①中若构成微型电池,正极反应式为4OH--4e-===2H2O+O2↑
B.烧杯①中若铝、铜作电极构成微型电池,负极反应式为Al-3e-+3OH-===Al(OH)3
C.烧杯②中可能构成三种微型电池,且正极反应式相同
D.烧杯②溶液最终呈蓝色
解析 烧杯①中若铝、铜作电极构成微型电池,则金属Al作负极,发生失电子反应,电极反应式为Al-3e-+4OH-===AlO
+2H2O,B项错误;烧杯①中若构成微型电池,则正极反应式为2H2O+2e-===H2↑+2OH-,A项错误;烧杯②中可构成Al-Fe原电池、Al-Cu原电池、Fe-Cu原电池,三种原电池的正极反应式均为2H++2e-===H2↑,C项正确;烧杯②中Cu不会溶解,溶液不会呈蓝色,D项错误。
答案 C
10.乙烷燃料电池的原理如图所示,下列说法正确的是( )
A.a为负极,电极反应式为CH3CH3-14e-+18OH-===2CO
+12H2O
B.电子从a极经导线移向b极,再经溶液移向a极
C.电池工作一段时间后电解质溶液的pH增大
D.用该电池电解硫酸铜溶液(电解池的电极为惰性电极),消耗氧气的物质的量与析出铜的物质的量之比为2∶1
解析 通入乙烷的a极为负极,乙烷失电子,A项正确;原电池中电子从负极经导线流向正极,但电子不进入溶液,B项错误;该电池的总反应为2CH3CH3+7O2+8OH-===4CO
+10H2O,因为反应中消耗OH-,所以电池工作一段时间后,电解质溶液的pH减小,C项错误;1molO2参与反应转移4mol电子,而1molCu2+放电需要2mol电子,所以消耗氧气的物质的量与析出铜的物质的量之比为1∶2,D项错误。
答案 A
二、非选择题(本大题共4小题,共50分)
11.(12分)
(1)观察如图所示的两个装置,图1装置中铜电极上产生大量的无色气泡,图2装置中铜电极上无气体产生,而铬电极上产生大量的有色气体。
根据上述现象试推测金属铬具有的两种重要化学性质为_____________________、______________________。
(2)如图是甲烷燃料电池原理示意图,回答下列问题:
①电池的负极是________(填“a”或“b”)电极,该极的电极反应式为________________________________________。
②电池工作一段时间后电解质溶液的pH_________(填“增大”“减小”或“不变”)。
解析
(1)由图1可知还原性Cr>Cu,但在稀硝酸中却出现了反常,结合稀硝酸的氧化性,不难推测铬被稀硝酸钝化,导致活性降低。
(2)CH4在反应时失去电子,故a电极是电池的负极。
由总反应式CH4+2OH-+2O2===CO
+3H2O减去正极反应式O2+2H2O+4e-===4OH-,可得负极反应式。
由于电池工作过程中会消耗OH-,故一段时间后,电解质溶液的pH会减小。
答案
(1)金属铬的活泼性比铜强且能和稀硫酸反应生成H2 金属铬易被稀硝酸钝化
(2)①a CH4+10OH--8e-===CO
+7H2O
②减小
12.(12分)铅蓄电池是一种传统的目前使用量最大的二次电池,其放电时的总反应方程式为:
PbO2+Pb+2H2SO4
2PbSO4+2H2O,请回答下列问题:
(1)该铅蓄电池工作时的负极材料是________,正极上的电极反应式为________________。
若使该电池实现电能转化为化学能的变化,则电极连接方式为________。
(2)放电时生成的固体会附聚在电极表面,若工作中正极质量增加96g,理论上电路中转移的电子数为________NA,此过程中电池消耗________molH2SO4。
解析 由总反应方程式知,铅是还原剂,故铅是负极,对该电池进行充电可将电能转化为化学能,此时铅蓄电池的铅电极应与电源的负极相连。
PbO2在正极上得到电子转化为硫酸铅,当有1molPbO2变成1molPbSO4时,正极质量增加了64g,同时电路中转移2mole-,故当正极质量增加96g时,表明有1.5molPbO2发生了反应,转移的电子数为3NA,由总电极反应式知共消耗3molH2SO4。
答案
(1)铅 PbO2+4H++SO
+2e-===PbSO4+2H2O 铅电极与电源负极相连(其他合理答案也对)
(2)3 3
13.(13分)为探究Ag+与Fe3+氧化性的相关问题,某小组同学进行如下实验:
已知:
相关物质的溶解度(20℃)
AgCl:
1.5×10-4g
Ag2SO4:
0.796g
(1)甲同学的实验如下:
序号
操作
现象
实验Ⅰ
将2mL1mol·L-1AgNO3溶液加入到1mL1mol·L-1FeSO4溶液中
产生白色沉淀,随后有黑色固体产生
取上层清液,滴加KSCN溶液
溶液变红
注:
经检验黑色固体为Ag
①白色沉淀的化学式是________________。
②甲同学得出Ag+氧化了Fe2+的依据是_________________。
(2)乙同学为探究Ag+和Fe2+反应的程度,进行实验Ⅱ。
a.按下图连接装置并加入药品(盐桥中的物质不参与反应),发现电压表指针偏移。
偏移的方向表明:
电子由石墨经导线流向银。
放置一段时间后,指针偏移减小。
b.随后向甲烧杯中逐滴加入浓Fe2(SO4)3溶液,发现电压表指针的变化依次为:
偏移减小→回到零点→逆向偏移。
①a中甲烧杯里的电极反应式是______________。
②b中电压表指针逆向偏移后,银为________(填“正”或“负”)极。
③由实验得出Ag+和Fe2+反应的离子方程式是____________。
解析
(1)分析溶液中的离子可知只能生成白色微溶于水的Ag2SO4沉淀,Fe2+生成Fe3+,所以化合价降低的只能是Ag+,黑色固体是单质银(注意金属只有在形成晶体时,才能表现出金属光泽)。
(2)由电子流向可知a中石墨为负极,Fe2+失电子生成Fe3+,Ag为正极,Ag+得电子生成Ag,则Ag+的氧化性大于Fe3+;b中Ag为负极失电子生成Ag+,石墨为正极Fe3+得电子生成Fe2+,则Fe3+的氧化性大于Ag+,分析可知Fe3+、Ag+的氧化性强弱与其浓度大小有关。
答案
(1)①Ag2SO4 ②有黑色固体(Ag)生成,加入KSCN溶液后变红
(2)①Fe2+-e-===Fe3+ ②负 ③Fe2++Ag+Fe3++Ag
14.(13分)某实验小组同学对电化学原理进行了一系列探究活动。
(1)如图为某实验小组依据氧化还原反应:
(用离子方程式表示)____________________设计的原电池装置,反应前,电极质量相等,一段时间后,两电极质量相差12g,导线中通过________mol电子。
(2)其他条件不变,若将CuCl2溶液换为NH4Cl溶液,石墨电极反应式为________________,这是由于NH4Cl溶液显________(填“酸性”“碱性”或“中性”),用离子方程式表示溶液显此性的原因________________,用吸管吸出铁片附近溶液少许置于试管中,向其中滴加少量新制饱和氯水,写出发生反应的离子方程式________________,然后滴加几滴硫氰化钾溶液,溶液变红,继续滴加过量新制饱和氯水,颜色褪去,同学们对此作了多种假设,某同学的假设是:
“溶液中的+3价铁被氧化为更高的价态。
”如果+3价铁被氧化为FeO
,试写出该反应的离子方程式____________________________。
(3)其他条件不变,若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n型。
一段时间后,在甲装置铜丝附近滴加酚酞试液,现象是______________,电极反应为________________;乙装置中石墨为________极(填“正”“负”“阴”或“阳”),乙装置中与铜丝相连石墨电极上发生的反应式为____________,产物常用________________检验,反应的离子方程式为________________________________。
解析
(1)设导线中通过的电子的物质的量为x,则负极减少28g·mol-1·x,正极增重32g·mol-1·x,28x+32x=12,x=0.2mol。
(2)NH4Cl水解,溶液显酸性,正极上H+得电子,负极上Fe失电子生成Fe2+。
Cl2将Fe2+氧化为Fe3+,Cl2过量时,发生的反应为:
2Fe3++3Cl2+8H2O===2FeO
+6Cl-+16H+。
(3)将盐桥改为铜丝和石墨后甲装置成为原电池,乙装置成为电解池。
甲中Fe为负极,Cu为正极,正极电极反应式为O2+2H2O+4e-===4OH-,滴加酚酞后变红色。
乙中石墨
(1)为阴极,与铜丝相连的电极为阳极,电极反应式为2Cl--2e-===Cl2↑,Cl2可用湿润的淀粉碘化钾试纸检验。
答案
(1)Fe+Cu2+===Fe2++Cu 0.2
(2)2H++2e-===H2↑ 酸性
NH
+H2O
NH3·H2O+H+
2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-
2Fe3++3Cl2+8H2O===2FeO
+6Cl-+16H+
(3)溶液变红 O2+2H2O+4e-===4OH- 阴
2Cl--2e-===Cl2↑ 湿润淀粉碘化钾试纸
Cl2+2I-===2Cl-+I2
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