高考化学课时跟踪检测(二十一)原电池化学电源讲解

课时跟踪检测(二十一) 原电池化学电源1．M、N、P、E四种金属，已知：①M＋N2＋===N＋M2＋；②M、P用导线连接放入硫酸氢钠溶液中，M表面有大量气泡逸出；③N、E用导线连接放入E的硫酸盐溶液中，电极反应为E2＋＋2e－===E，N－2e－===N2＋。

则这四种金属的还原性由强到弱的顺序是( ) A．P>M>N>E B．E>N>M>PC．P>N>M>E D．E>P>M>N解析：选A 由①知，金属还原性：M>N；M、P用导线连接放入硫酸氢钠溶液中，M表面有大量气泡逸出，说明M作原电池的正极，故金属还原性：P>M；N、E构成的原电池中，N作负极，故金属还原性：N>E。

2．(2016·深圳模拟)如图是课外活动小组设计的用化学电源使LED灯发光的装置。

下列说法错误的是( )A．铜片表面有气泡生成B．装置中存在“化学能→电能→光能”的转换C．如果将硫酸换成柠檬汁，导线中不会有电子流动D．如果将锌片换成铁片，电路中的电流方向不变解析：选C 铜锌原电池中，Cu作正极，溶液中的氢离子在正极上得电子生成氢气，所以Cu上有气泡生成，故A正确；原电池中化学能转化为电能，LED灯发光时，电能转化为光能，故B正确；柠檬汁显酸性也能作电解质溶液，所以将硫酸换成柠檬汁，仍然构成原电池，所以导线中有电子流动，故C错误；金属性Cu比Zn、Fe弱，Cu作正极，所以电路中的电流方向不变，仍然由Cu流向负极，故D正确。

3．可用于电动汽车的铝—空气燃料电池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解质溶液，铝合金为负极，空气电极为正极。

下列说法正确的是( )A．以NaCl溶液或NaOH溶液为电解质溶液时，正极反应都为O2＋2H2O＋4e－===4OH－B．以NaOH溶液为电解质溶液时，负极反应为Al＋3OH－－3e－===Al(OH)3↓C．以NaOH溶液为电解质溶液时，电池在工作过程中电解质溶液的pH保持不变D．电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极解析：选A 正极O2得电子，溶液显碱性或中性时，正极反应都为O2＋2H2O＋4e－===4OH －，A项正确；铝作负极，铝失电子，碱性溶液(NaOH)中的负极反应为Al＋4OH－－3e－===AlO－2＋2H2O，B项错误；在碱性时总的电池反应式为4Al＋3O2＋4OH－===4AlO－2＋2H2O，溶液pH降低，C项错误；电池工作时，电子从负极流向正极，D项错误。

4．根据右图，下列判断中正确的是( )A．烧杯a中的溶液pH降低B．烧杯b中发生氧化反应C．烧杯a中发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑D．烧杯b中发生的反应为2Cl－－2e－===Cl2↑解析：选B Zn比Fe活泼，所以Zn作负极，发生氧化反应，电极反应式为Zn－2e－===Zn2－===4OH－，反应＋；Fe作正极，氧气在该电极上发生还原反应，电极反应式为2H2O＋O2＋4e后溶液pH升高。

5．(2016·广州二模)某小组为研究原电池原理，设计如图装置，下列叙述正确的是( )A．若X为Fe，Y为Cu，铁为正极B．若X为Fe，Y为Cu，电子由铜片流向铁片C．若X为Fe，Y为C，碳棒上有红色固体析出D．若X为Cu，Y为Zn，锌片发生还原反应解析：选C Fe比Cu活泼，Fe作负极，电子从Fe流向Cu，故A、B两项错误；若X 为Fe，Y为C，电解质溶液为硫酸铜，则正极C上析出Cu，故C正确；Zn比Cu活泼，Zn 作负极发生氧化反应，故D错误。

6．(2016·潍坊二模)某兴趣小组同学利用氧化还原反应：2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4===2MnSO4＋5Fe2(SO4)3＋K2SO4＋8H2O设计如下原电池，盐桥中装有饱和K2SO4溶液。

下列说法正确的是( )A．b电极上发生还原反应B．外电路电子的流向是从a到bC．电池工作时，盐桥中的SO2－4移向甲烧杯D．a电极上发生的反应为MnO－4＋8H＋＋5e－===Mn2＋＋4H2O解析：选D 根据反应方程式判断b极是FeSO4发生氧化反应，为负极，A错误；由上述分析可知，a为正极，电子由负极流向正极，即从b流向a，B错误；原电池中阴离子向负极移动，则盐桥中的SO2－4移向乙烧杯中，C错误；甲烧杯中发生还原反应，Mn元素的化合价降低，电极反应为MnO－4＋8H＋＋5e－===Mn2＋＋4H2O，D正确。

7．(2016·漳州模拟)一种微生物燃料电池的结构示意图如右所示，关于该电池的叙述正确的是( )A．电池工作时，电子由a流向bB．微生物所在电极区放电时发生还原反应C．放电过程中，H＋从正极区移向负极区D．正极反应式为MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O解析：选D 因为右侧产生CO2，说明微生物所在的电极区C m(H2O)n失电子生成CO2，所以电池工作时电子由b经外电路流向a极，A项错误；微生物所在电极区放电时发生氧化反应，B项错误；放电时阳离子向正极移动，C项错误；放电时正极发生还原反应，D项正确。

8．(2016·松江区模拟)电化学气敏传感器可用于监测环境中NH3的含量，其工作原理示意图如右。

下列说法不正确的是( )A．O2在电极b上发生还原反应B．溶液中OH－向电极a移动C．反应消耗的NH3与O2的物质的量之比为4∶5D．负极的电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O解析：选C 构成的原电池中，通入氧气的电极是正极，发生还原反应，A正确；溶液中阴离子氢氧根离子移向负极a极，B正确；1 mol NH3反应生成氮气转移3 mol电子，1 mol O2反应转移4 mol电子，根据电子转移守恒，消耗的NH3与O2的物质的量之比为4∶3，C错误；负极的电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O，D正确。

9．(2016·绍兴模拟)利用反应6NO2＋8NH3===7N2＋12H2O构成电池的装置如图所示。

此方法既能实现有效清除氮氧化物的排放，减轻环境污染，又能充分利用化学能。

下列说法正确的是( )A．电流从左侧电极经过负载后流向右侧电极B．为使电池持续放电，离子交换膜需选用阴离子交换膜C．电极A极反应式为2NH3－6e－===N2＋6H＋D．当有4.48 L NO2被处理时，转移电子数为0.8N A解析：选B 该反应中，二氧化氮中N元素化合价由＋4价变为0价、氨气中N元素化合价由－3价变为0价，所以通入二氧化氮的电极是正极、通入氨气的电极是负极，放电时，电流从正极沿导线流向负极，所以电流从右侧电极经过负载后流向左侧电极，故A错误；原电池工作时，阴离子向负极移动，为使电池持续放电，离子交换膜需选用阴离子交换膜，防止二氧化氮反应生成硝酸盐和亚硝酸盐，导致原电池不能正常工作，故B正确；电解质溶液呈碱性，则负极电极方程式为2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O，故C错误；气体摩尔体积受温度和压强影响，温度和压强未知导致气体摩尔体积未知，所以无法计算，故D错误。

10．(2016·张家界模拟)液流电池是一种新的蓄电池，是利用正负极电解液分开，各自循环的一种高性能蓄电池，具有容量高、使用领域(环境)广、循环使用寿命长的特点。

如图是一种锌溴液流电池，电解液为溴化锌的水溶液。

下列说法正确的是( )A．充电时阳极的电极反应式：Zn－2e－===Zn2＋B．充电时电极a为外接电源的负极C．放电时Br－向右侧电极移动D．放电时左右两侧电解质储罐中的离子总浓度均增大解析：选D 如图是一种锌溴液流电池，电解液为溴化锌的水溶液，所以该电池的负极为锌，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，溴为原电池的正极，电极反应式为Br2＋2e－===2Br－，充电时阳极的电极反应式与正极的电极反应式相反，所以充电时阳极的电极反应式为2Br－－2e－===Br2，故A错；在充电时，原电池的正极连接电源的正极，是电解池的阳极，而原电池的负极连接电源的负极，所以充电时电极a为外接电源的正极，故B错；放电时为原电池，在原电池中间隔着一个阳离子交换膜，所以Br－不能向右侧电极移动，故C错；放电时左侧生成溴离子，右侧生成锌离子，所以放电时左右两侧电解质储罐中的离子总浓度均增大，故D正确。

11．(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，下同)。

a．C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH>0b．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH<0c．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)某同学用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥(装有琼脂－KNO3的U形管)设计成一个原电池，如图所示，下列判断中正确的是________。

a．实验过程中，左侧烧杯中NO－3浓度不变b．实验过程中取出盐桥，原电池能继续工作c．若开始时用U形铜代替盐桥，装置中无电流产生d．若开始时用U形铜代替盐桥，U形铜的质量不变解析：(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)该原电池的工作原理是Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋，盐桥起形成闭合回路和平衡电荷的作用，因此当电池工作时，盐桥中的NO－3向负极移动，因此左侧烧杯中NO－3的浓度将增大，a错误。

当取出盐桥，不能形成闭合回路，电池处于断路状态，不能继续工作，b错误。

若开始时用U 形铜代替盐桥，则左侧烧杯相当于电解装置，而右侧烧杯相当于原电池装置，电极反应从左往右依次为阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，阴极：Cu2＋＋2e－===Cu，负极：Cu－2e－===Cu2＋，正极Ag＋＋e－===Ag，由此可知c错误、d正确。

答案：(1)b O2＋2H2O＋4e－===4OH－(2)d12．(2016·深圳模拟)如图所示，是原电池的装置图。

请回答：(1)若C为稀H2SO4溶液，电流表指针发生偏转，B电极材料为Fe且做负极，则A电极上发生的电极反应式为____________________；反应进行一段时间后溶液C的pH将________(填“升高”“降低”或“基本不变”)。