高考化学一轮复习第九章第1节原电池化学电源课时作业(含解析)

高考化学一轮复习第九章第1节原电池化学电源课时作业（含解

析）

原电池化学电源

时间：45分钟满分：100分

一、选择题(每题8分，共72分)

1．下列电池工作时，O2在正极放电的是( )

答案 B

解析氢燃料电池中，负极上H2放电，正极上O2放电，A、C、D中均不存在O2放电，故选B。

2．按如图所示进行实验，下列说法不正确的是( )

A．装置甲的锌片上和装置乙的铜片上均可观察到有气泡产生

B．装置甲、乙中的能量变化均为化学能转化为电能

C．装置乙中的锌、铜之间用导线连接电流计，可观察到电流计指针发生偏转

D．装置乙中负极的电极反应式：Zn－2e－===Zn2＋

答案 B

解析甲中发生的反应为Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑，锌片表面产生气泡；乙中铜、锌接触放入稀硫酸中形成原电池，Cu作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，铜片表面产生气泡，A正确。乙中化学能转化为电能，但甲中未形成原电池，无化学能与电能的转化，B错误。乙中锌、铜之间用导线连接电流计，形成原电池，Zn作负极，Cu作正极，导线中有电流产生，电流计指针发生偏转，C正确。乙中Zn作负极，发生氧化反应，电极反应式为Zn －2e－===Zn2＋，D正确。

3．(2018·成都市高三诊断)最近浙江大学成功研制出具有较高能量密度的新型铝－石墨烯(Cn)电池(如图)。该电池分别以铝、石墨烯为电极，放电时，电池中导电离子的种类不

变。已知能量密度＝电池容量(J)÷负极质量(g)。下列分析正确的是( )

A．放电时，Cn (石墨烯)为负极

B．放电时，Al2Cl－7在负极转化为AlCl－4

C．充电时，阳极反应为4Al2Cl－7＋3e－===Al＋7AlCl－4

D．以轻金属为负极有利于提高电池的能量密度

答案 D

解析放电时，铝是活泼的金属，铝是负极，Cn(石墨烯)为正极，A错误；放电时，铝发生氧化反应生成铝离子，铝离子与AlCl－4结合生成Al2Cl－7，B错误；充电时，Al2Cl－7在阴极得电子发生还原反应，即阴极反应为4Al2Cl－7＋3e－===Al＋7AlCl－4，C错误；以轻金属为负极有利于提高电池的能量密度，D正确。

4．工业上常将铬镀在其他金属表面，同铁、镍组成各种性质的不锈钢，在如图装置中，观察到图1装置铜电极上产生大量的无色气泡，而图2装置中铜电极上无气体产生，铬电极上产生大量有色气体，则下列叙述正确的是( )

A．图1为原电池装置，Cu电极上产生的是O2

B．图2装置中Cu电极上发生的电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋

C．由实验现象可知：金属活动性Cu>Cr

D．两个装置中，电子均由Cr电极流向Cu电极

答案 B

解析图1为原电池装置，铜为正极，氢离子得电子生成氢气；图2装置中铜电极上无气体产生，铬电极上产生大量有色气体，说明铜为负极，铬电极为正极，负极发生Cu－2e－===Cu2＋；由图1根据原电池原理知金属铬的活动性比铜强；图1中，电子由Cr经导线流向Cu，图2中电子由Cu极经导线流向Cr。

5．通过NO传感器可监测汽车排放的尾气中NO含量，其工作原理如图所示，下列说法正确的是( )

A．O2－向正极移动

B．负极的电极反应式为NO－2e－＋O2－===NO2

C．O2的电极反应产物是H2O

D．反应消耗的NO与O2的物质的量之比为1∶2

答案 B

解析根据工作原理图知，Pt电极上氧气得电子发生还原反应，作正极，NiO电极上NO失电子发生氧化反应，则NiO为负极。由图可知O2－移向NiO电极，即向负极移动，故A 错误；NiO电极上NO失电子和O2－反应生成二氧化氮，所以负极反应式为NO＋O2－－2e－===NO2，故B正确；正极上电极反应式为O2＋4e－===2O2－，故C错误；反应消耗的NO与O2的物质的量之比为2∶1，故D错误。

6．(2018·兰州市高三诊断)下图为“甲醇燃料电池”的工作原理示意图，下列有关说法正确的是( )

A．该燃料电池工作过程中电流方向从a极流向b极

B．该燃料电池工作时电路中通过1 mol电子，消耗的O2的体积为5.6 L

C．Pt(a)电极的反应式为CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋

D．该燃料电池工作时H＋由b极室向a极室移动，电解质溶液的pH增大

答案 C

解析b电极通入氧气，b电极是正极，a电极是负极，该燃料电池工作过程中电流方向从b极流向a极，A项错误；1 mol氧气得到4 mol 电子，该燃料电池工作时电路中通过1 mol电子，消耗的O2的物质的量是0.25 mol，其体积在标准状况下为5. 6 L，题中没注明标准状况，B项错误；Pt(a)电极为负极，甲醇在负极失去电子，发生氧化反应，由于电解质溶液显酸性，则负极的反应式为：CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋，C项正确；原电池中阳离子向正极移动，该燃料电池工作时H＋由a极室向b极室移动，D项错误。

7．人工光合系统装置(如图)可实现以CO2和H2O合成CH4。下列说法不正确的是( )

A．该装置为原电池，且铜为正极

B．电池工作时，H＋向Cu电极移动

C ．GaN 电极表面的电极反应式为2H 2O －4e －===O 2＋4H ＋

D ．反应CO 2＋2H 2O=====光照

CH 4＋2O 2中每消耗1 mol CO 2转移4 mol e －

答案 D

解析 该装置中，根据电子流向知，GaN 是负极、Cu 是正极，负极反应式为2H 2O －4e －===4H ＋＋O 2，正极反应式为CO 2＋8e －＋8H ＋

===CH 4＋2H 2O ，电解质溶液中阳离子向正极移动，据此分析可知：铜为原电池正极，A 正确；电池工作时，H ＋向正极，即铜电极移动，B 正确；

负极表面发生氧化反应，电极反应式为2H 2O －4e －===O 2＋4H ＋

，C 正确；反应CO 2＋2H 2O=====光照

CH 4＋2O 2中每消耗1 mol CO 2，生成2 mol O 2，转移8 mol e －，D 错误。

8．NO 2、O 2和熔融KNO 3可制作燃料电池，其原理如图所示，该电池在放电过程中石墨Ⅰ电极上生成氧化物Y ，Y 可循环使用。下列说法正确的是( )

A ．放电时，NO －3向石墨Ⅱ电极迁移

B ．石墨Ⅱ附近发生的反应为NO ＋O 2＋e －===NO －3

C ．电池总反应式为4NO 2＋O 2===2N 2O 5

D ．当外电路通过4 mol e －，负极上共产生2 mol N 2O 5

答案 C

解析 以NO 2、O 2和熔融KNO 3制作的燃料电池，在使用过程中，O 2通入石墨Ⅱ电极，则石墨Ⅱ电极为原电池的正极，石墨Ⅰ电极为原电池的负极，NO 2被氧化，N 元素化合价升高，故生成的氧化物Y 为N 2O 5。放电时，NO －3向负极移动，即向石墨Ⅰ电极迁移，A 错误；由装置图可知，O 2和N 2O 5(Y)在石墨Ⅱ电极上发生还原反应，电极反应式为O 2＋2N 2O 5＋4e －===4NO －3，B 错误；电池的负极反应式为4NO 2＋4NO －3－4e －===4N 2O 5，故电池总反应式为4NO 2＋O 2===2N 2O 5，C 正确；当外电路中通过4 mol e －时，负极上产生4 mol N 2O 5，D 错误。

9．(2018·潍坊市高三一模)一种新型可逆电池的工作原理如下图所示。放电时总反应为：Al ＋3C n (AlCl 4)＋4AlCl －44Al 2Cl －

7＋3C n (C n 表示石墨)。

下列说法正确的是( )

A ．放电时负极反应为：2Al －6e －＋7Cl －===Al 2Cl －

7

B ．放电时AlCl －4移向正极

C．充电时阳极反应为：AlCl－4－e－＋C n===C n(AlCl4)

D．电路中每转移3 mol电子，最多有1 mol C n(AlCl4)被还原

答案 C

解析电解质是含AlCl－4的熔融盐，没有Cl－，放电时负极反应为：Al－3e－＋7AlCl－4 ===4Al2Cl－7，A项错误；放电时，阴离子移向负极，B项错误；充电时符合电解原理，阳极失电子，发生氧化反应，电极反应式为：AlCl－4－e－＋C n===C n(AlCl4)，C项正确；根据放电时总反应：Al＋3C n(AlCl4)＋4AlCl－44Al2Cl－7＋3C n，可以看出每转移3 mol 电子，消耗

1 mol Al，同时有3 mol C n(AlCl4) 被还原，D项错误。

二、非选择题(共28分)

10．(12分)(1)事实证明，能设计成原电池的反应通常是放热反应，下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是________(填字母)。

a．C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH>0

b．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH<0

c．NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l) ΔH<0

若以KOH溶液为电解质溶液，依据所选反应设计一个原电池，其正极的电极反应为__________________。

(2)CO与H2反应还可制备CH3OH，CH3OH可作为燃料使用，用CH3OH和O2组成的质子交换膜燃料电池的结构示意图如下：

电池总反应为2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O，则c电极是________(填“正极”或“负极”)，c电极的反应方程式为______________________________________。若线路中转移2 mol电子，则上述CH3OH燃料电池，消耗的O2在标况下的体积为________L。

答案(1)b O2＋4e－＋2H2O===4OH－

(2)负极CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋11.2

解析(1)根据题中信息，设计成原电池的反应通常是放热反应，排除a，根据已学知识，原电池反应必是自发进行的氧化还原反应，排除c。原电池正极发生还原反应，由于是碱性介质，则电极反应中不应出现H＋，故正极的电极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－。

(2)根据图中的电子流向知c是负极，是甲醇发生氧化反应：CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋，线路中转移2 mol电子时消耗氧气0.5 mol，标况下体积为11.2 L。

11．(16分)(1)以Al和NiOOH为电极，NaOH溶液为电解液，可以组成一种新型电池，放电时NiOOH转化为Ni(OH)2。

①该电池的负极反应式为______________________________ __________________________________________，

②电池总反应的化学方程式为______________________________ __________________________________________。

(2)高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定

放电

3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH。的放电电压。该电池的总反应为3Zn＋2K2FeO4＋8H2O

充电

①放电时负极反应为___________________________________ _____________________________________，

正极反应为________________________________________________________ ________________。

②放电时电子由________极流向________极。

③放电时1 mol K2FeO4发生反应，转移电子数是______。

答案(1)①Al＋4OH－－3e－===AlO－2＋2H2O

②Al＋3NiOOH＋NaOH＋H2O===NaAlO2＋3Ni(OH)2

(2)①Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2

2FeO2－4＋6e－＋8H2O===2Fe(OH)3＋10OH－

②负正

③1.806×1024

解析(1)①放电时Al失电子，生成的Al3＋与NaOH溶液反应生成AlO－2。②放电时，NiOOH 转化为Ni(OH)2，故电池的总反应式为Al＋3NiOOH＋NaOH＋H2O===NaAlO2＋3Ni(OH)2

(2)放电时锌在负极发生氧化反应，因为电解质是碱，故负极反应是Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2，正极反应为2FeO2－4＋6e－＋8H2O===2Fe(OH)3＋10OH－。电子由负极流出，通过外电路流向正极，每1 mol K2FeO4发生反应，转移电子是3 mol，数目是1.806×1024。