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(全國通用)2014屆高考化學一輪復習方案 課時作業(yè)(十八) 第18講 原電池原理(含解析) 新人教版

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1、課時作業(yè)(十八) [第18講 原電池原理] 1.下列電極反應式與出現(xiàn)的環(huán)境相匹配的是(  ) 選項 電極反應式 出現(xiàn)的環(huán)境 A O2 +2H2O+4e-===4OH- 堿性環(huán)境下氫氧燃料電池的負極反應 B 4OH--4e-===O2↑+2H2O 酸性環(huán)境下鋼鐵的吸氧腐蝕 C 2H++2e-===H2↑ 用銅做電極電解NaOH溶液的陰極反應 D H2-2e-===2H+ 用惰性電極電解H2SO4溶液的陽極反應 2.下列裝置中發(fā)生的總反應為2Al+6H+===2Al3++3H2↑的是(鋁條表面的氧化膜均已除去)(  ) 圖K18-1 3.圖K18-

2、2表示的是鋼鐵在海水中的銹蝕過程,以下有關(guān)說法正確的是(  ) 圖K18-2 A.該金屬腐蝕過程為吸氫腐蝕 B.正極為C,發(fā)生的反應為氧化反應 C.在酸性條件下發(fā)生的是吸氧腐蝕 D.正極反應為:O2+2H2O+4e-===4OH- 4.實驗發(fā)現(xiàn),298 K時,在FeCl3酸性溶液中加入少量鋅粒后,F(xiàn)e3+立即被還原成Fe2+。某化學興趣小組根據(jù)該實驗事實設計了如圖K18-3所示的原電池裝置。下列有關(guān)說法中正確的是(  ) A.該原電池的正極反應是:Zn-2e-===Zn2+ B.左燒杯中溶液的紅色逐漸褪去 C.該電池鉑電極上有氣泡出現(xiàn) D.該電池總反應為:3Zn+2Fe

3、3+===2Fe+3Zn2+ 圖K18-3 5.用銅片、銀片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、導線和鹽橋(裝有瓊脂—KNO3的U形管)構(gòu)成一個原電池。以下有關(guān)該原電池的敘述正確的是(  ) ①在外電路中,電流由銅電極流向銀電極 ②正極反應為:Ag++e-===Ag ③實驗過程中取出鹽橋,原電池仍繼續(xù)工作 ④將銅片浸入AgNO3溶液中發(fā)生的化學反應與該原電池反應相同 A.①② B.②③ C.②④ D.③④ 圖K18-4 6.圖K18-4實驗為研究金屬腐蝕的實驗。下列相關(guān)說法正確的是(  ) A.該實驗研究的是金屬的吸氧腐蝕 B.鐵表面的反應為Fe-3e-===

4、Fe3+ C.紅色首先在食鹽水滴的中心出現(xiàn) D.食鹽水中有氣泡逸出 圖K18-5 7.如圖K18-5所示的原電池裝置,X、Y為兩個電極,電解質(zhì)溶液為稀硫酸,外電路中的電子流向如圖所示,對此裝置的下列敘述正確的是(  ) A.外電路中的電流方向為:X→外電路→Y B.若兩個電極分別為Zn和碳棒,則X為碳棒,Y為Zn C.若兩個電極都是金屬,則它們的活動性為X>Y D.X極上發(fā)生的是還原反應,Y極上發(fā)生的是氧化反應 8.原電池的電極名稱不僅與電極材料性質(zhì)有關(guān),也與電解質(zhì)溶液有關(guān)。下列不正確的是(  ) A.由Al、Cu、稀硫酸組成原電池,負極反應式為:Al-3e-===

5、Al3+ B.由Mg、Al、NaOH溶液組成原電池,負極反應式為:Al-3e-+4OH-===AlO+2H2O C.由Fe、Cu、FeCl3溶液組成原電池,負極反應式為:Cu-2e-===Cu2+ D.由Al、Cu、濃硝酸組成原電池,負極反應式為:Cu-2e-===Cu2+ 圖K18-6 9.[2012·安徽淮南二模] 圖K18-6是鋰—空氣電池的放電原理圖(隔膜只允許鋰離子通過)。電池放電時的反應可表示為:4Li+O2+2H2O===4LiOH。下列鋰—空氣電池放電時的有關(guān)說法正確的是(  ) A.正極反應式:Li-e-===Li+ B.每轉(zhuǎn)移2 mol電子,消耗11.2

6、L的O2 C.Li+不斷向電池的正極移動 D.可以去掉隔膜和有機電解液,讓金屬鋰與水性電解液直接接觸 10.圖K18-7表示利用碳納米管能夠吸附氫氣的原理設計的一種新型二次電池。下列敘述正確的是(  ) 圖K18-7 A.電池放電時K+移向負極 B.電池放電時負極反應為:H2-2e-+2OH-===2H2O C.電池充電時鎳電極NiO(OH)轉(zhuǎn)化為Ni(OH)2 D.電池充電時碳納米管電極與電源的正極相連 11.在一電解槽的中間加一鎂片將其分成隔開的兩部分,左側(cè)加適量的NaOH溶液, 圖K18-8 并插入一根鋁棒,右側(cè)加適量的濃鹽酸,并插入一根鋁棒。如圖K18-8

7、所示,下列有關(guān)說法中不正確的是(  ) A.當閉合S1打開S2時,鋁做負極 B.當閉合S2打開S1時,鎂做負極 C.當S1、S2都閉合時,鎂片上產(chǎn)生的氣泡速率比只閉合一個開關(guān)時更快 D.當S1、S2都打開時,仍存在金屬的腐蝕 12.(1)在以甲醇為燃料的電池中,電解質(zhì)溶液為酸性,負極的反應式為________________________________________________________________________, 正極的反應式為__________________________________________________________

8、______________。 已知CH3OH(l)的燃燒熱ΔH=-726.5 kJ·mol-1,理想狀態(tài)下,該燃料電池消耗1 mol甲醇所能產(chǎn)生的最大電能為702.1 kJ,則該燃料電池的理論效率為____________(燃料電池的理論效率是指電池所產(chǎn)生的最大電能與燃料電池反應所能釋放的全部能量之比)。 (2)用吸收H2后的稀土儲氫合金作為電池負極材料(用MH表示),NiO(OH)作為電池正極材料,KOH溶液作為電解質(zhì)溶液,可制得高容量,長壽命的鎳氫電池。電池充放電時的總反應為: NiO(OH)+MHNi(OH)2+M ①電池放電時,負極的電極反應式為_______________

9、_________________________________________________________。 ②充電完成時,Ni(OH)2全部轉(zhuǎn)化為NiO(OH)。若繼續(xù)充電將在一個電極產(chǎn)生O2,O2擴散到另一個電極發(fā)生電極反應被消耗,從而避免產(chǎn)生的氣體引起電池爆炸,此時,陰極的電極反應式為________________________________________________________________________。 13.某實驗小組同學對電化學原理進行了一系列探究活動。 (1)如圖K18-9為某實驗小組依據(jù)氧化還原反應:(用離子方程式表示)__________

10、______________________________________________________________ 設計的原電池裝置,反應前,電極質(zhì)量相等,一段時間后,兩電極質(zhì)量相差12 g,導線中通過________mol電子。 圖K18-9 (2)其他條件不變,若將CuCl2溶液換為NH4Cl溶液,石墨電極反應式為________________________________________________________________________, 這是由于NH4Cl溶液顯________(填“酸性”、“堿性”或“中性”)。用吸管吸出鐵片附近溶液少許置于試管

11、中,向其中滴加少量的氯水,然后滴加幾滴硫氰化鉀溶液,溶液變紅,繼續(xù)滴加過量新制飽和氯水,顏色褪去,同學們對此做了多種假設,某同學的假設是:“溶液中的+3價鐵被氧化為更高價態(tài)。”如果+3價鐵被氧化為FeO,試寫出反應的離子方程式________________________________________________________________________。 圖K18-10 (3)如圖K18-10所示,其他條件不變,若將鹽橋換成彎銅導線與石墨連成n形,一段時間后,在甲裝置銅絲附近滴加酚酞試液,現(xiàn)象是______________________________________

12、__________________________________, 電極反應為________________________________________________________________________; 乙裝置中石墨(1)為________(填“正”、“負”、“陰”或“陽”)。 課時作業(yè)(十八) 1.C [解析] A項為氫氧燃料電池的正極反應式,錯誤;在酸性環(huán)境下,鋼鐵主要發(fā)生析氫腐蝕,B項錯誤;用惰性電極電解H2SO4溶液的陽極反應為4OH--4e-===O2↑+2H2O,D項錯誤。 2.B [解析] A、B、C均為原電池,A中總反應為:2Al+2OH-+

13、2H2O===2AlO+3H2↑;B中總反應為2Al+6H+===2Al3++3H2↑;C中總反應為:Al+4H++NO===Al3++NO↑+2H2O;D項為電解池,其實質(zhì)是電解水,總反應為:2H2O2H2↑+O2↑。 3.D [解析] 鋼鐵在海水中發(fā)生的吸氧腐蝕,A項錯誤;鋼鐵在酸性條件下發(fā)生析氫腐蝕, C項錯誤;鋼鐵腐蝕的本質(zhì)就是鐵失去電子被氧化,作負極,而氧氣在正極(鋼鐵中的碳)發(fā)生還原反應,D項正確。 4.B [解析] Zn失去電子發(fā)生氧化反應,為負極反應,A項錯誤;Fe3+在正極得電子被還原為Fe2+,得不到單質(zhì)鐵,溶液紅色褪去,B項正確,C、D項錯誤。 5.C [解析] 該

14、原電池中Cu作負極,Ag作正極,負極反應式 Cu-2e-===Cu2+,正極反應式Ag++e-===Ag,因此②對;在外電路中,電子由Cu電極流向Ag電極,而電流方向與電子流向相反,所以①錯;沒有鹽橋,原電池不能繼續(xù)工作,所以③錯;無論是否為原電池,反應實質(zhì)相同,均為氧化還原反應,所以④對。 6.A [解析] NaCl溶液呈中性,發(fā)生吸氧腐蝕,A項正確;鐵為負極,發(fā)生反應為Fe-2e-===Fe2+,B項錯誤;鐵板中的碳作正極,電極反應為O2+4e-+2H2O===4OH-,因正極反應需要氧氣參加,故溶液周邊接觸空氣處顯堿性,首先變紅,C項錯誤;反應整個過程中沒有氣體生成,因此D項錯誤。

15、7.C [解析] 由圖可知電子的流動方向是X→外電路→Y,則電流的方向應該為Y→外電路→X;X為原電池的負極,Y為正極,X的活動性比Y強;X極上發(fā)生的是氧化反應,Y極上發(fā)生的是還原反應。 8.C [解析] Al比Cu活潑,在由Al、Cu、稀硫酸組成原電池中,Al作負極,其電極反應為Al-3e-===Al3+,A正確;雖然Mg比Al活潑,但由于Mg不與NaOH溶液反應,而Al能與NaOH溶液反應,所以由Mg、Al、NaOH溶液組成的原電池,Al為負極,其電極反應為Al-3e-+4OH-===AlO+2H2O,B正確;Fe比Cu活潑,由Fe、Cu、FeCl3溶液組成的原電池,F(xiàn)e為負極,電極反應

16、為Fe-2e-===Fe2+,C錯;Al在濃硝酸中被鈍化,因此Al、Cu、濃硝酸組成原電池,Cu為負極,D項正確。 9.C [解析] 分析總反應方程式看出Li化合價升高,被氧化,在負極失去電子,生成的Li+移向正極,A項錯誤,C項正確;B項11.2 L氧氣不一定是0.5 mol,錯誤;金屬鋰能與水反應,故D項錯誤。 10.B [解析] 原電池的負極發(fā)生失電子氧化反應,即產(chǎn)生陽離子或消耗陰離子,而溶液是呈電中性的,故陽離子會移向正極,而陰離子會移向負極,A項錯誤;電池充電的過程實質(zhì)上就是電解的過程,但要注意電池的正負極分別與電源的正負極連接,此時鎳電極做陽極,發(fā)生氧化反應,C、D項錯誤。

17、11.C [解析] A項當閉合S1打開S2時,左邊形成原電池,自發(fā)進行鋁與NaOH溶液的反應,故鋁作負極。B項當閉合S2打開S1時,右邊形成原電池,自發(fā)進行鎂與濃鹽酸的反應,鎂作負極。D項當S1、S2都打開時,左邊鋁插入NaOH溶液會溶解而腐蝕,右邊鎂鋁插入濃鹽酸都會溶解而腐蝕。 12.(1)CH3OH+H2O-6e-===CO2+6H+ O2+6H++6e-===3H2O 96.6% (2)①MH+OH--e-===M+H2O ②2H2O+O2+4e-===4OH- [解析] (1)酸性條件下甲醇燃料電池的總反應式為:CH3OH+O2===CO2+2H2O……①,酸性條件下該燃料電

18、池的正極反應式為O2+6H++6e-===3H2O……②,①-②得電池負極反應式為:CH3OH+H2O-6e-===CO2+6H+;該燃料電池的理論效率為×100%=96.6%。 (2)①蓄電池放電時是原電池、充電時是電解池。根據(jù)原電池中“負氧化、正還原”,電解池中“陽氧化、陰還原”的規(guī)律,在分清楚是原電池還是電解池的基礎(chǔ)上并結(jié)合電解質(zhì)溶液顯堿性,可寫出該蓄電池放電時負極的電極反應式為MH+OH--e-===M+H2O。 ②中陰極的電極反應有兩個,第一階段是充電時的反應式,由①中的方法不難確定為M+H2O+e-===MH+OH-,第二階段為吸收氧氣的電解反應式,由題意氧氣在陰極上被還原,結(jié)

19、合該蓄電池中電解質(zhì)溶液堿性可知氧氣被還原為OH-,所以其電解反應式為2H2O+O2+4e-===4OH-。 13.(1)Fe+Cu2+===Fe2++Cu 0.2 (2)2H++2e-===H2↑ 酸性 2Fe3++3Cl2+8H2O===2FeO+6Cl-+16 H+ (3)溶液變紅 O2+2H2O+4e-===4OH- 陰 [解析] (1)根據(jù)電池示意圖可知該原電池總反應為Fe+Cu2+===Fe2++Cu。 Fe+Cu2+===Fe2++Cu 兩極質(zhì)量之差 1 mol 120 g 0.1 mol 12 g 0.1 mol Fe參加反應,轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.1 mol×2=0.2 mol。 (2)若將CuCl2溶液換為NH4Cl溶液,NH4Cl溶液因NH水解而顯酸性,溶液中的H+在石墨電極上發(fā)生還原反應,電極反應式為2H++2e-===H2↑。 (3)甲裝置是原電池,發(fā)生的是鐵的吸氧腐蝕,銅絲作原電池的正極,電極反應式為O2+2H2O+4e-===4OH-,故在銅絲附近滴加酚酞試液,溶液變紅。乙裝置構(gòu)成電解池,與鐵相連的石墨(1)是電解池的陰極,與銅絲相連的石墨是陽極,電解CuCl2溶液,陽極的電極反應式為2Cl--2e-===Cl2↑。

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