2018-2019版高中化学专题五电化学问题研究课题一原电池习题选修64

课题一原电池(时间：45分钟)1．下列说法正确的是( )A．构成原电池正极和负极的材料必须是金属B．在原电池中，电子流出的一极是负极，该电极被还原C．实验室欲快速制取氢气，可利用粗锌与稀H2SO4反应D．原电池可以把物质内部的能量全部转化为电能解析构成原电池电极的材料可以是导电非金属，如碳棒；电子流出的极为负极，发生氧化反应；粗锌可与稀H2SO4构成原电池加速反应的进行；原电池反应后，电极产物仍会具有一定的能量，故原电池不能把物质中的能量全部转化为电能。

答案 C2．如图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为( )A．②①③④⑤⑥ B．⑤④③①②⑥C．⑤④②①③⑥ D．⑤③②④①⑥解析①是铁发生电化学腐蚀。

②③④均为构成原电池，由金属的活动性可知，③中铁作正极，受到保护；②、④中铁作负极受到腐蚀，由于Fe和Cu的金属活泼性相差较Fe 和Sn的大，故Fe－Cu原电池中Fe被腐蚀更快。

⑤⑥为电解池，⑤中铁作阳极，加快了Fe的腐蚀，⑥中铁作阴极受到保护。

根据以上分析可知，铁其中被腐蚀由快到慢的顺序为⑤＞④＞②＞①＞③＞⑥。

答案 C3．关于如图所示的原电池，下列说法正确的是( )A．电子从锌电极通过电流计流向铜电极B．盐桥中的阴离子向硫酸铜溶液中迁移C．锌电极发生还原反应，铜电极发生氧化反应D．铜电极上发生的电极反应是2H＋＋2e－===H2↑解析由于锌比铜活泼，因此锌作负极失电子发生氧化反应，铜片上Cu2＋得电子发生还原反应，Cu2＋＋2e－===Cu。

在原电池中阴离子向着负极移动，而阳离子向着正极移动，故只有A正确。

答案 A4．上海世博会期间，氢氧燃料电池车进入世博园，园区内实现了公共交通“二氧化碳零排放”。

下列说法中正确的是( )A．CH4燃料电池车也能实现“二氧化碳零排放”B．燃料电池正极发生氧化反应C．通入氢气的一极为燃料电池的负极D．氢氧燃料电池把H2和O2燃烧放出的热能转化为电能解析CH4燃料电池工作时能够生成CO2，A项错误；在燃料电池正极，O2得电子发生还原反应，B项错误；氢氧燃料电池把贮存在H2和O2内部的化学能转化为了电能，D项错误。

答案 C5．铁是用途最广的金属材料之一。

为探究铁的化学性质，某同学将盛有铁屑的试管塞上蓬松的棉花，然后倒置在水中(如图所示)。

数天后，他观察到的现象是( )A．铁屑不生锈，试管内液面上升B．铁屑不生锈，试管内液面高度不变C．铁屑生锈，试管内液面上升D．铁屑生锈，试管内液面高度不变解析铁屑暴露在潮湿的空气中，发生电化学腐蚀，其电极反应为：负极：Fe－2e－===Fe2＋，正极：O2＋4e －＋2H2O===4OH－，生成的离子继续反应：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2，4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，2Fe(OH)3===Fe2O3＋3H2O。

由整个反应观察来看，最终铁屑表面会生成红色铁锈，由于反应消耗氧气，因此试管内水面上升，选C。

答案 C6．如图，在盛有稀H2SO4的烧杯中放入用导线连接的电极X、Y，外电路中电子流向如图所示。

下列关于该装置的判断正确的是( )A．外电路的电流方向为：X→外电路→YB．若两电极分别为Fe和碳棒，则X为Fe，Y为碳棒C．X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应D．溶液中阳离子向X极移动，阴离子向Y极移动解析电子由负极流向正极，可知X为负极，发生氧化反应，Y为正极发生还原反应。

电流流向与电子流向相反：Y→外电路→X，溶液中阳离子移向正极得电子。

答案 B7．如图所示是一种酸性燃料电池酒精检测仪，具有自动吹气流量侦测与控制的功能，非常适合进行现场酒精检测。

下列说法不正确的是( )A．电流由O2所在的铂电极流出B．O2所在的铂电极处发生还原反应C．该电池的负极反应式为：CH3CH2OH＋3H2O－12e－===2CO2↑＋12H＋D．微处理器通过检测电流大小而计算出被测气体中酒精的含量解析燃料电池，燃料在负极反应，氧气在正极反应。

A项，氧气在正极发生还原反应，电流由正极流向负极，A、B正确；由图可知负极反应物为CH3CH2OH(碳平均显－2价)，生成物为CH3COOH(碳平均显0价)，由质子交换膜可知溶液呈酸性，电极反应为：CH3CH2OH －4e－＋H2O===CH3COOH＋4H＋，C项错误。

答案 C8．依据氧化还原反应：2Ag＋(aq)＋Cu(s)===Cu2＋(aq)＋2Ag(s)设计的原电池如图所示。

请回答下列问题：(1)电极X的材料是________；电解质溶液Y是________；(2)银电极为电池的________极，发生的电极反应为_________________________________________________________________________________；X电极上发生的电极反应为_____________________________________；(3)外电路中的电子是从________电极流向________电极。

解析原电池中正极发生氧化反应，负极发生还原反应，盐桥起到平衡电荷的作用。

由总反应方程式可知电极X的材料是铜，发生氧化反应，电解质溶液Y是可溶性银盐，常用硝酸银溶液。

电极反应式表示为，负极：Cu－2e－===Cu2＋，正极Ag＋＋e－===Ag，电子由负极出发，经外电路流向正极。

答案(1)铜(或Cu) AgNO3溶液(2)正Ag＋＋e－===Ag Cu－2e－===Cu2＋(3)负(Cu) 正(Ag)9．如何防止铁的锈蚀是工业上研究的重点内容。

为研究铁锈蚀的影响因素，某同学做了如下探究实验：回答以下问题：(1)上述实验中发生了电化学腐蚀的是(填实验序号)________；在电化学腐蚀中，负极反应是__________________________________________________；正极反应是_________________________________________________。

(2)由该实验可知，可以影响铁锈蚀速率的因素是_____________________。

(3)为防止铁的锈蚀，工业上普遍采用的方法是_________________________________________________________________________(答两种方法)。

解析(1)根据实验现象，3、4、5、6都发生了腐蚀且符合电化学腐蚀的条件，实验条件下主要是吸氧腐蚀。

根据条件，实验2也应发生了电化学腐蚀，只是腐蚀的时间短不能看到罢了。

(2)比较实验1、3，可知湿度可以加快铁的锈蚀；比较实验2、4，可知较高浓度的O2会加速铁的锈蚀；比较实验4、5，可知较高的温度可加速铁的锈蚀；比较实验5、6，可知铁接触电解质溶液可大大加速铁的锈蚀。

(3)根据电化学原理防止铁的腐蚀：覆盖保护层可以阻断铁制品跟电解质溶液、潮湿空气的接触，无法形成原电池而不易腐蚀；牺牲阳极的阴极保护，是利用原电池原理，在钢铁制品的某一部位放置比铁活泼的金属，当形成原电池时该较活泼金属被腐蚀而保护了钢铁制品；改变金属的内部组织结构可以在形成原电池时Fe不做负极而被保护。

答案 (1)2、3、4、5、6 2Fe －4e －===2Fe 2＋ O 2＋2H 2O ＋4e －===4OH －(2)温度、O 2、介质(湿度、电解质)(3)牺牲阳极的阴极保护法、外加电流的阴极保护法(回答制不锈钢、加保护层等符合题意的都可以)10．化学在能源开发与利用中起着十分关键的作用。

氢气是一种新型的绿色能源，又是一种重要的化工原料。

Ⅰ.氢氧燃料电池能量转化率高，具有广阔的发展前景。

现用氢氧燃料电池进行如图所示的实验(图中所用电极均为惰性电极)：(1)对于氢氧燃料电池，下列叙述不正确的是________。

A ．a 电极是负极，OH －移向负极B ．b 电极的电极反应为：O 2＋2H 2O ＋4e －===4OH －C ．电池总反应式为：2H 2＋O 2=====点燃2H 2OD ．电解质溶液的pH 保持不变E ．氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置 (2)上图右边装置中盛有100 mL 0.1 mol·L －1 AgNO 3溶液，当氢氧燃料电池中消耗氢气112 mL(标准状况下)时，此时AgNO 3溶液的pH ＝________(溶液体积变化忽略不计)。

Ⅱ.已知甲醇的燃烧热ΔH ＝－726.5 kJ/mol ，在直接以甲醇为燃料的电池中，电解质溶液为酸性，负极的反应式为_____________________________，正极的反应式为______________________________________________。

理想状态下，该燃料电池消耗1 mol 甲醇所能产生的最大电能为702.1 kJ ，则该燃料电池的理论效率为________(燃料电池的理论效率是指电池所产生的最大电能与燃料电池反应所能释放的全部能量之比)。

解析 Ⅰ.(1)C 项反应条件不是点燃，C 项错；随着燃料电池的不断反应，水越来越多，KOH 溶液浓度逐渐减小，pH 逐渐降低，故D 错。

(2)右池为电解池，其电极反应为：阳极：4OH －－4e －===O 2↑＋2H 2O ，阴极：4Ag ＋＋4e －===4Ag ，当氢氧燃料电池中消耗氢气112 mL(标准状况下)时，转移电子为0.01 mol ，右池中共消耗0.01 mol OH －，故生成0.01 mol H ＋，c (H ＋)＝0.01 mol 0.1 L＝0.1 mol·L －1，pH ＝1。

Ⅱ.该燃料电池的理论效率＝702.1 kJ726.5 kJ×100%≈96.6%。

答案Ⅰ.(1)CD(2)1Ⅱ.CH3OH＋H2O－6e－===CO2↑＋6H＋O2＋4H＋＋4e－===2H2O 96.6%。