2020届高考化学总复习专题六原电池化学电源课时作业(含解析)苏教版

原电池 化学电源
1．原电池中， B 极逐渐变粗， A 极逐渐变细， C 为电解质溶液，则
A 、
B 、
C 应是下列各组
中的(
)
A ．A 是
Zn ， B 是
Cu ， C 为稀硫酸
B ．A 是
Cu ， B 是
Zn ， C 为稀硫酸
C ．A 是
Fe ， B 是
Ag ， C 为
稀
AgNO 3溶液
D ．A 是
Ag ， B 是
Fe ， C 为
稀
AgNO 3溶液
解析：选
C 在原电池中，一般活泼金属作负极，失去电子发生氧化反应
( 金属被氧化
)
而逐渐溶解 ( 或质量减轻 ) ；不活泼金属 ( 或导电的非金属
) 作正极，发生还原反应有金属析出
( 质量增加 ) 或有气体放出；依据题意可知
A 为负极、
B 为正极，即活泼性 A 大于 B ，且 A 能从
电解质溶液中置换出金属单质。

所以，只有
C 选项符合题意。

2．镁 - 次氯酸盐燃料电池，具有比能量高、安全方便等优点。

该电池的正极反应式为
ClO
－
＋ H 2O ＋ 2e －－
－
，关于该电池的叙述正确的是 ()
===Cl ＋ 2OH A ．该电池中镁为负极，发生还原反应
－
B ．电池工作时， OH 向正极移动
C ．该电池的总反应为
Mg ＋ ClO － ＋ H 2O===Mg(OH)2↓＋ Cl －
D ．电池工作时，正极周围溶液的
pH 将不断变小
解析：选 C 次氯酸盐在正极发生反应，则 Mg 为负极，发生氧化反应， A 项错误；电池
工作时，阴离子向负极移动， B 项错误；负极反应式为 Mg － 2e －
－ ＋ 2OH ===Mg(OH)↓，将正、
2
负极反应式相加可得总反应，
C 项正确；根据正极反应式可知，电池工作时，正极周围溶液的
c (OH － ) 增大，
pH 将增大，
D 项错误。

3．由于具有超低耗电量、寿命长的特点，
LED
产品越来越受人欢迎。

下图是氢氧燃料电
池驱动
LED 发光的装置。

下列有关叙述正确的
是
(
)
A ． a 处通入氧气， b 处通入氢气
B ．该装置中只涉及两种形式的能量转化
C ．电池正极电极反应式为 O 2＋ 2H 2O ＋4e －
－
===4OH D ．P-型半导体连接的是电池负极
解析：选 C 根据电子移向， a 处应通 H 2， b 处应通 O 2，A 错误；在该装置中化学能转化
为电能，电能转化为光能、热能等， B 错误； P-型半导体连接的是电池正极， D 错误。

4．一种新型钠硫电池结构示意图如图，下列有关该电池的说法正确的是()
A ．
B 极中填充多孔的炭或石墨毡，目的是为了增加导电性
B ．电池放电时， A 极电极反应为 2Na ＋ ＋ x S ＋2e －
===Na 2S x
C ．电池放电时， Na ＋
向电极 A 极移动
D ．电池放电的总反应为 2Na ＋ x S===NaS ，每消耗 1 mol Na 转移 2 mol 电子
2 x
解析：选 A
根据图可知，放电时， Na 发生氧化反应，所以
A 作负极，
B 作正极，负极反
应式为 2Na － 2e －
＋
－ 2－
，充电时 A 为阴极， B 为阳极，阴极、
===2Na ，正极反应式为 x S ＋ 2e ===S x 阳极电极反应式与负极、正极反应式正好相反，放电时，电解质中阳离子向正极移动，阴离 子向负极移动； B 极中填充多孔的炭或石墨毡，目的是为了增加导电性，
A 正确；放电时， A
为负极，电极反应为 2Na －2e －
＋
＋
向正极移动，即由 A 向 B 移动， ===2Na ， B 错误；放电时， Na C 错误；由电池放电的总反应知，每消耗
1 mol Na
转移 1 mol 电子， D 错误。

5．肼 (N 2H 4) 空气燃料电池是一种碱性燃料电池，电解质溶液是 20%～ 30%的 KOH 溶液。

下
列说法中，不正确的是 (
)
A ．该电池放电时，通入肼的一极为负极
B ．电池每释放 1 mol N 2 转移的电子数为 4N A
－
－
C ．通入空气的一极的电极反应式是
O 2＋ 2H 2O ＋4e ===4OH
D ．电池工作一段时间后，电解质溶液的
pH 将不变
解析：选 D 该电池中肼是燃料，在负极通入， A 正确；肼中氮元素的化合价是－
2 价，
－
－
===4H 2O ＋ N 2↑，所以每释放 1 mol N 2 转移的电子 氧化产物是 N 2，负极反应为 N 2 H 4＋ 4OH － 4e 数为 4N A ，B 正确；通入空气的一极为正极，正极上 O 2 发生还原反应，反应式是 O 2＋ 2H 2O ＋4e
－ － N H ＋ O===N ↑＋ 2H O ，反应生成水，溶液浓度降低，电解
===4OH ，C 正确；电池总反应为
2 4
2
2 2
质溶液的 pH 将降低， D 错误。

6．某兴趣小组同学利用氧化还原反应：
2KMnO 4＋10FeSO 4＋ 8H 2SO 4===2MnSO 4＋ 5Fe 2(SO 4) 3＋
K 2SO 4＋ 8H 2O 设计如下原电池，盐桥中装有饱和 K 2SO 4 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 b
C ．电池工作时，盐桥中的
2－
移向甲烧杯
SO
4
D ． a 电极上发生的反应为 －
＋
＋ 5e －
2＋
＋ 4H 2O
MnO 4 ＋ 8H ===Mn
解析：选 D 根据化学方程式和图示判断， b 极是 FeSO 发生氧化反应，为负极， A 错误；
4
b 为负极， a 为正极，电子从 b 流向 a ， B 错误；盐桥中的
2－
移向乙烧杯， C 错误； a 极上发
SO 4 生还原反应， Mn 元素的化合价降低，电极反应为 － ＋ ＋ 5e －
2＋ ＋4H O ， D 正确。

MnO 8H ＋ ===Mn
4
2
7．下图Ⅰ、Ⅱ分别是甲、乙两组同学将反应“ AsO
3－
＋ 2I － ＋
＋
3－ ＋ I ＋HO ”设
4 2H
3
2
2
计成的原电池装置，其中
C 1、C 2 均为碳棒。

甲组向图Ⅰ烧杯中逐滴加入适量浓盐酸；乙组向图
ⅡB 烧杯中逐滴加入适量
40% NaOH 溶液。

下列叙述中正确的是 (
)
A ．甲组操作时，电流表 (A) 指针发生偏转
B ．甲组操作时，溶液颜色变浅
C ．乙组操作时， C 作正极
2
D ．乙组操作时， C 1 上发生的电极反应为 I 2＋ 2e －
===2I －
解析：选 D 装置Ⅰ中的反应，
3－ ＋ 2I － ＋
3－
＋I ＋
AsO
＋ 2H
3
4
2
H 2O ，当加入适量浓盐酸时，平衡向右移动，有电子转移，但电子不会
沿导线通过， 所以甲组操作时， 电流表 (A) 指针不会发生偏转，
但由于
I 2 浓度增大， 所以溶液颜色变深； 向装置ⅡB 烧杯中加入
NaOH 溶液中，
3
－ － 2e －
3－
＋
，电子沿导线到 C 1 棒， I 2＋ 2e －
===2I －
， AsO 3 ＋ H 2O===AsO 4 ＋ 2H 所以 C 2 为负极， C 1 为正极。

8. 近年来 AIST 报告正在研制一种“高容量、低成本”锂 - 铜空气燃料电池，该电池通过
一种复杂的铜腐蚀“现象”产生电力，其中放电过程为
2Li ＋ Cu O ＋HO===2Cu ＋ 2Li
＋
－
，
＋ 2OH
2
2
如图所示。

下列说法不正确的是
( )
A ．放电时， Li ＋
透过固体电解质向
Cu 极移动
－
－
B ．放电时，负极的电极反应式为
Cu 2O ＋ H 2O ＋2e ===2Cu ＋ 2OH
C ．通空气时，铜被腐蚀，表面产生
Cu 2O
D ．整个反应过程中，铜相当于催化剂
解析：选
B
由题中装置图和放电时总反应可知，放电时
Li
为负极，
Cu 为正极，阳离子
向正极移动，
A 项正确； 放电时， 负极
Li
失电子转化成
Li ＋，B 项错误； 结合题中装置图可知，
通入空气铜被腐蚀，生成
Cu 2O ， C 项正确；铜被腐蚀生成
Cu 2O ，放电时
Cu 2O 又被还原成
Cu ，
所以整个反应过程中 Cu 相当于催化剂， D 项正确。

9. 某传感器工作原理如图所示。

利用该传感器可以测定空气中
NO 、
CO 、 NH 3、SO 2 等有害气体的含量。

下列说法正确的是 ( )
A ．若 M 为熔融 KOH ，X 为 NH ，Y 为 N ，则负极的电极反应式为
2NH
3 2
3
－ 6e －
===N 2＋ 6H
＋
2 －
的固体电解质， X 为 NO ，则正极的电极反应式为 O 2＋ 4e －
2－
B ．若 M 是含 O ===2O
C ．传感器工作中，电子由 Pt( Ⅰ) 极经电流仪传到 Pt( Ⅱ) 极
D ．若 X 为 CO ，M 为 KOH 溶液，则电池总反应为 2CO ＋ O===2CO
2
解析：选 B 由于 M 是熔融的 KOH ，即使放电生成
＋
－
反应生成水，所以负极的
H 也会与 OH 电极反应式为 2NH 3－6e －
－
2－
的固体电解质，则负极的 ＋ 6OH ===N 2＋ 6H 2O ，A 项错误；若 M 是含 O 电极反应式为 － 2－ ===2NO ，正极的电极反应式为 －2－ ，B 项正确；题述
2NO － 4e
＋ 2O O ＋ 4e ===2O
2
装置属于原电池， Pt( Ⅰ) 极为正极， Pt( Ⅱ) 极为负极，电子由负极经外电路流向正极， C 项错
误；若 X 为 CO ，M 为 KOH 溶液，则负极的电极反应式为
－ － 2－ CO － 2e ＋ 4OH ===CO 3 ＋ 2H 2O ，电池总 反应为 2CO ＋ 4KOH ＋ O 2===2KCO 3＋ 2H 2O ，D 项错误。

10．热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。

一种热激活电
池的基本结构如图所示， 其中作为电解质的无水
LiCl-KCl 混合物受
热熔融后，电池即可瞬间输出电能。

该电池总反应为
PbSO 4＋ 2LiCl
＋ Ca===CaCl 2＋Li 2SO 4＋ Pb 。

下列有关说法正确的是 (
)
A ．正极反应式： Ca ＋ 2Cl －－ 2e －===CaCl 2
B ．放电过程中， Li ＋
向负极移动
C ．常温时，在正、负极间接上电流表或检流计，指针发生偏转
D ．每转移 0.1 mol 电子，理论上生成
10.35 g Pb
解析：选 D 正极发生还原反应，电极反应式为
PbSO ＋ 2e － ＋ 2Li ＋ ===Li SO ＋ Pb ，故 A 项
4
2 4
＋
错误；放电过程中阳离子向正极移动，即
Li 向正极移动，故 B 项错误；常温下，电解质不是
熔融态，离子不能移动，不能产生电流，因此在正、负极间连接电流表或检流计，指针不偏
转，故 C 项错误；根据电极反应式
PbSO 4＋ 2e － ＋2Li ＋
===Li 2SO 4＋ Pb ，可知每转移
0.1 mol 电子，
理论上生成 0.05 mol Pb ，质量为 10.35 g ，故 D 项正确。

11. 如图所示，是原电池的装置图。

请回答：
(1) 若 C 为稀 H SO 溶液，电流表指针发生偏转，
B 电极材料为 Fe 且
2
4
作负极， 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”) 。

(2)
3＋
2＋
＋ 2Fe 2＋
设计成如图所示的原电池装置， 则 A(负极 ) 极材 若需将反应： Cu ＋ 2Fe ===Cu 料为 ________，B( 正极 ) 极材料为 ________，溶液 C 为____________ 。

(3) 若 C 为 CuCl 2 溶 液 ， Zn 是 ____ 极， Cu 极 发 生 ________ 反应 ， 电 极 反 应 式为
________________________________________________________________________ 。

反应过程溶液中 c (Cu 2＋
)________( 填“变大”“变小”或“不变” ) 。

(4)CO 与 H 2 反应还可制备 CH 3OH ，CH 3OH 可作为燃料使用， 用 CH 3OH 和 O 2 组合形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 2CH 3OH ＋ 3O 2===2CO ＋4H 2O ，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 CH 3OH 燃料电池消耗的 O 2 在标准状况下的体积为 ________ L 。

解析： (1) 铁作负极，则该原电池反应是铁与稀硫酸置换
H 2 的反应，所以正极反应是
H
＋
得电子生成 H ，电极反应式为 ＋ ＋ 2e － ===H ↑；溶液中
＋
＋
2H
H 放电， 导致溶液中 H 浓度减小， pH
2
2
升高。

(2)Cu ＋ 2Fe 3＋ 2＋
2＋
设计成如题图所示的原电池装置，根据方程式中物质发生
===Cu ＋ 2Fe
的反应类型判断， Cu 发生氧化反应，作原电池的负极，所以
A 材料是 Cu ，
B 极材料是比 Cu 不
活泼的导电物质如石墨、
Ag 等即可。

溶液 C 中含有 Fe 3＋
，如 FeCl 3 溶液。

(3)Zn 比较活泼，在
2＋
原电池中作负极， Cu 作正极，正极发生还原反应， Cu 在正极得到电子变成 Cu ，电极反应为Cu 2＋
＋ 2e －
===Cu ， Cu 2＋
发生了反应，则 c (Cu 2＋
) 变小。

(4) 根据图中的电子流向知 c 是负极，是甲醇发生氧化反应： CH 3OH － 6e －
＋ H 2O===CO 2＋6H ＋
，线路中转移 2 mol 电子时消耗氧气 0.5 mol ，
标准状况下体积为
11.2 L 。

＋
－
答案： (1)2H ＋ 2e ===H 2↑ 升高
(2)Cu
石墨 ( 其他合理答案也可 )
FeCl 3 溶液
(3) 负 还原 Cu 2＋
＋2e －
===Cu 变小
(4) 负极 CH 3OH － 6e －
＋ H 2O===CO 2＋ 6H ＋
11.2
12．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
12 g ，导线
中通过 ________mol
电子。

(2) 其 他 条 件 不 变 ， 若 将 CuCl 2 溶 液 换 为 NH 4Cl 溶 液 ， 石 墨 电 极 反 应 式 为
____________________ ，这是由于 NH 4Cl 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，同学们对此做了多种假设，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
2－
价铁被氧化为 FeO ，试写出该反
4
应的离子方程式： ____________________________________________________
________________________________________________________________________ 。

(3) 如图其他条件不变，若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成
n
型，如图所示。

一段时间后，在甲装置铜丝附近滴加酚酞溶液，现象
是 ____________，电极反应式为 ______________________________ ；
乙装置中石墨 ( Ⅰ) 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) 负极反应 Fe － 2e －
===Fe 2＋
，正极反应 Cu 2＋
＋2e －
===Cu ，则原电池反应为
Fe ＋ Cu 2
＋
===Fe 2＋
＋ Cu 。

设导线中通过电子的物质的量为 x ，则负极减少 28 g ·mol －
1· x ，正极增加 32
g ·mol －
1· x, 28
x ＋32 ＝12， ＝0.2 mol 。

x
x
4
＋
2＋ 2
将
Fe
2
(2)NH Cl 水解溶液显酸性， 正极上 H 得电子， 负极上 Fe 失电子生成 Fe 。

Cl
＋
氧化为 Fe 3＋
， Cl 2 过量时，发生的反应为 2Fe 3＋
2－
＋ 6Cl －
＋
＋ 3Cl 2＋ 8H 2O===2FeO 4 ＋16H 。

(3) 将盐桥改为铜丝和石墨后，甲装置为原电池，乙装置为电解池。

甲中
Fe 为负极， Cu
为正极， 正极电极反应式为 O ＋ 2H O ＋ 4e －
－
为阴极，
===4OH ，滴加酚酞后变红色。

乙中石墨 ( Ⅰ)
2
2
与铜丝相连的电极为阳极，电极反应式为
2Cl － － 2e － ===Cl ↑， Cl 可用湿润的淀粉 -KI 试纸检
2
2
验。

2＋
2 ＋
＋ Cu 0.2
答案： (1)Fe ＋ Cu ===Fe
(2)2H ＋ ＋2e － ===H ↑ 酸性
2
＋ ＋ H
＋
NH
·H O ＋H 4
2
3
2
2Fe 2＋ 2
3＋
＋ 2Cl －
＋ Cl ===2Fe
3＋2－－＋2Fe ＋ 3Cl ＋ 8H O===2FeO ＋ 6Cl ＋16H
2 2 4
(3) 溶液变红
－－
阴O2＋ 2H2O＋ 4e ===4OH
2Cl －－湿润淀粉 -KI 试纸
－ 2e ===Cl ↑
2
Cl 2＋ 2I － ===2Cl－＋ I 2
13． (1)Fe 和 KClO4反应放出的热量，能为熔融盐电池提供550～660 ℃的温度，使低熔
点盐熔化导电，从而激活电池，这类电池称为热电池。

Li/FeS 2 热电池工作时， Li 转变为硫化
锂， FeS 转变为铁，该电池工作时，电池总反应式为
2
________________________________________________________________________ 。

(2)铁是用途最广的金属材料之一，但生铁易生锈。

请讨论电化学实验中有关铁的性质。

①某原电池装置如图所示，右侧烧杯中的电极反应式为
________________________________________________________________________ 。

②已知图中甲、乙两池的总反应式均为Fe＋ H2SO4===FeSO4＋H2↑，且在同侧电极( 指均在“左电极”或“右电极”) 产生H2。

请在两池上标出电极材料( 填“ Fe”或“ C”) 。

(3) 用铅蓄电池电解苦卤水
－－＋2＋
) 的装置如图所示 (a 、b 为石墨电极 ) 。

( 含 Cl 、Br 、Na 、Mg
下列说法中正确的是________( 填字母 ) 。

－2＋A．铅蓄电池负极的反应式为Pb－ 2e ===Pb
B．铅蓄电池放电时， B 极质量减轻， A 极质量增加C．铅蓄电池充电时， A 极应与外电源负极相连
D．电解苦卤水时， a 电极首先放电的是Br－
解析： (1) 依据题意可知，反应物为FeS 、Li ，生成物为 Fe、 Li S，反应的化学方程式为
2 2
FeS2＋ 4Li===Fe＋2Li 2S。

(2) ①原电池中Fe 作负极，石墨棒作正极，烧杯右侧的电极反应为＋＋ 2e －===H↑。

②装置乙是电解装置，阴极( 右侧 ) 产生 H ，同时根据电池的总反应式可知
2H
2 2
Fe 只能作阳极 ( 左侧 ) 。

由已知条件知在装置甲中，Fe 作原电池的负极，在左侧， C 作原电池
A 极为正极，的正极，在右侧。

(3) 负极Pb 失电子生成PbSO4，
B 极质量增大，A、 B选项错
误；
充电时应与电源正极相连， C 选项错误； a 电极与电源正极相连为电解池阳极，阴离子失电子，因还原性： Br －>Cl －，则Br －首先放电，D选项正确。

答案： (1)FeS 2＋ 4Li===Fe ＋ 2Li 2S
(2) ①2H＋＋ 2e－ ===H2↑
②甲中：左—Fe，右— C乙中：左—Fe，右— C
(3)D。