2024届高三新高考化学大一轮专题训练题--原电池(含解析)

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名称 2024届高三新高考化学大一轮专题训练题--原电池(含解析)
格式 docx
文件大小 1001.6KB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 化学
更新时间 2023-12-24 18:52:39

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文档简介

2024届高三新高考化学大一轮专题训练题--原电池
一、单选题
1.(2022秋·云南文山·高三校考期末)关于锌铜原电池,下列说法正确的是
A.电解质溶液中阳离子向Zn极移动
B.电解质Y是硫酸锌溶液
C.电子从Zn电极→外电路流→Cu电极→电解质溶液→Zn电极
D.若电解质Y是硫酸铜溶液,正极上的电极反应式为:Cu2++2e-=Cu
2.(2022秋·内蒙古兴安盟·高三乌兰浩特一中校考期中)室温下,某兴趣小组设计了如图所示装置,已知左边烧杯中溶液的血红色逐渐褪去。下列说法中正确的是
①该装置为原电池
②铂电极为正极
③正极反应为Zn-2e-Zn2+
④总反应为Zn+2Fe3+=2Fe2++Zn2+
⑤右边电极材料的活动性必须比铁强
A.①②④ B.①②③ C.①②③④ D.①④⑤
3.(2023春·上海奉贤·高三校考期中)某同学按如图所示的装置做实验,并把实验情况记录于下面,其中叙述合理的是
①锌为正极,铜为负极 ②电解质溶液中H+浓度不变 ③电流表的指针发生偏转 ④铜极上有气泡产生 ⑤锌极上有大量气泡产生 ⑥溶液中的阳离子向正极移动
A.①②③ B.③④⑤ C.③④⑥ D.②③④
4.(2022秋·福建泉州·高三石狮市第一中学校考阶段练习)、、、代表四种金属元素,金属和用导线连接放入稀硫酸中,溶解,极上有氢气放出;的氧化性强于,弱于。则这四种金属的活动性由强到弱的顺序为
A. B. C. D.
5.(2022秋·江苏扬州·高三统考期中)硫及其化合物在生产生活中具有广泛应用。由自然界的硫磺和金属硫化物矿通过化学反应可得到SO2,SO2催化氧化生成SO3,其热化学方程式为2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) △H=-198kJ/mol。燃煤、金属冶炼和硫酸生产等产生的尾气中都含有SO2,用NaOH等碱性溶液吸收尾气中的SO2,可得到NaHSO3、Na2SO3等化工产品。热电厂尾气经处理得到较纯的SO2,可用于原电池法生产硫酸,其工作原理如图所示。电池工作时,下列说法不正确的是
A.电极b周围溶液pH变大
B.溶液中H+由a极区向b极区迁移
C.电极a的电极反应式为:SO2-2e-+2H2O=4H++SO
D.一段时间后,a极消耗的SO2与b极消耗的O2物质的量相等
6.(2022秋·吉林四平·高三四平市第一高级中学校考阶段练习)如图所示,铅蓄电池是一种典型的可充电电池,电池总反应式为:。下列说法正确的是
A.放电时,外电路中电子流动方向由A到B
B.放电时,铅蓄电池中硫酸浓度不断增大
C.充电时,B极反应式为
D.充电时,A、B两极电极材料均减重
7.(2022秋·山东枣庄·高三统考期中)执法交警最常用的一种酒精检测仪的工作原理示意图如图所示,其反应原理为,被测者呼出气体中所含的酒精被输送到电池中反应产生微小电流,该电流经电子放大器放大后在液晶显示屏上显示其酒精含量。下列说法不正确的
A.电解质溶液中的移向a电极
B.b为正极,电极反应式为
C.呼出气体中酒精含量越低,微处理器中通过的电流越大
D.a极上的电极反应式为
8.(2021秋·广东惠州·高三校考阶段练习)最近报道的一种处理垃圾渗透液并用其发电的示意图如图,装置工作时,下列说法正确的是
A.X作负极,该电极上发生氧化反应
B.该装置为电能转变为化学能
C.盐桥中Cl-向Y极移动
D.Y极发生的反应为2NO3- +10e-+12H+=N2↑+6H2O,周围pH减小
9.(2022·全国·模拟预测)锌电池具有成本低、安全性强、可循环使用等优点。一种新型锌电池的工作原理如图所示(凝胶中允许离子生成或迁移)。下列说法正确的是
A.放电过程中,a电极的电极反应式为2H2O + Mn2+ - 2e- = MnO2 + 4H+
B.放电过程中,转移 0.4 mol e-时,b电极消耗 0.8 mol OH-
C.充电过程中,b电极接外接电源的正极
D.充电过程中,b电极反应为:Zn2+ + 2e-= Zn
10.(2021·高三课时练习)结合图示判断,下列叙述中,正确的是
A.(a)和(b)中正极均被保护
B.(a)和(b)中负极反应均是
C.(a)和(b)中正极反应均是
D.(a)和(b)中均向铁电极方向移动
11.(2022秋·安徽合肥·高三合肥一中校考阶段练习)某实验小组依据反应设计如图所示的原电池装置,探究pH对氧化性的影响。测得电压与pH的关系如图。下列有关叙述错误的是
A.调节pH可以改变反应的方向 B.pH=0.68时,反应处于平衡状态
C.pH>0.68时,氧化性 D.pH=5时,负极电极反应式为
12.(2022秋·上海宝山·高三上海交大附中校考期中)下列关于银锌钮扣电池的说法正确的是(内部构造如图所示)
A.负极电极反应为: B.正极电极反应为:
C.电池工作时,正极附近pH增大 D.为了降低成本,可用铝制金属外壳
13.(2023·全国·高三专题练习)香港城市大学化学工作者首次提出了电池(如图),该电池使用为原料,以离子液体为电解质,既实现了能量的存储,又实现了的生产,和碱反应能产生,可进一步生产氮肥。下列说法错误的是
A.极为负极,发生氧化反应
B.电池总反应为
C.石墨烯电极反应式为
D.生成标准状况下,电池中转移电子
二、多选题
14.(2021秋·山东济南·高三校考阶段练习)微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置,其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是
A.正极反应中有CO2生成
B.微生物促进了反应中电子的转移
C.质子通过交换膜从正极区移向负极区
D.电池总反应为C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O
三、非选择题
15.(2021春·甘肃张掖·高三张掖市第二中学校考期中)(1)如图为某原电池装置示意图,若A为Cu,B为石墨,电解质为FeCl3溶液,工作时的总反应为:2FeCl3+Cu=FeCl2+CuCl2.写出B的电极反应式 ;该电池在工作时,A电极的质量将 (填“增加”或“减少”或“不变”)。
(2)一种新型燃料电池可用于制取乙醛(CH3CHO),总反应式为,电池的主要构成要素如图所示,请回答下列问题:
①该装置的能量转化形式为 。
②a电极为燃料电池的 极,该电极的电极反应式为 。
③电池工作时,H+由 电极(填“a”或“b”,下同)移向 电极。
④生成3.3g乙醛时,需要消耗标准状况下的氧气 mL。
16.(2021春·云南保山·高三统考期中)根据所学知识,按要求填空。
(1)化学电池在通讯、交通及家电中有着广泛的应用。原电池是将 能转化为 能的装置。
(2)我国首创以铝—空气—海水电池为能源的新型海水标志灯已研制成功,这种灯以海水为电解质溶液,靠空气中的铝不断被氧化而产生电流。试回答下列问题:
①通入空气的一极的电极反应式为 。
②电子从 (填“Al”或“空气”,下同)极流向 极。
③若将金属镁和铝设计成如图所示的原电池,镁作该原电池的 (填“正极”或“负极”),请写出该电极的电极反应式: 。
17.(2021·全国·高三专题练习)高纯硫酸锰在电池材料领域有重要用途。以软锰矿(主要成分为MnO2,含有少量铁和铝的氧化物)、硫铁矿(主要成分为FeS2)、钛白废酸(主要成分为H2SO4)为原料制备MnSO4·H2O的工艺流程如图:
在“酸浸”过程中,FeS2和MnO2颗粒组成两个原电池,如图所示:
其中,MnO2原电池反应迅速,而FeS2原电池由于生成的硫覆盖在FeS2颗粒表面,溶解速率受阻变慢。
①MnO2原电池中,MnO2为原电池的 (填“正极”或“负极”),每消耗1molMnO2,生成 molFe3+。
②FeS2原电池负极上的电极反应式为 。
18.(2021春·广东江门·高三江门市第二中学校考阶段练习)化学反应与能量,是学习和研究化学原理的重要内容。
(1)氢气与氧气反应方程式为:。反应过程中的能量变化如下图所示。由此说明,该反应是 反应填“吸热”或“放热”,氧气、氢气的总能量 填“”、“”或“”水的总能量。
(2)将氢气与氧气的反应设计成燃料电池,其利用率更高,装置如图所示、b为多孔碳棒其中 填A或处电极入口通氢气,其电极反应式为 。当消耗标准状况下氢气时,假设能量转化率为,则导线中转移电子的物质的量为 mol。
(3)恒温恒容下,将2molA气体和2molB气体通入体积为2L的密闭容器中发生如下反应: ,时反应达到平衡状态,此时剩余,并测得C的浓度为1.2mol/L。
①从开始反应至达到平衡状态,生成C的平均反应速率为 。
②x= ,A的转化率为 。
试卷第1页,共3页
试卷第1页,共3页
参考答案:
1.D
【分析】该装置是原电池,锌作负极,铜作正极,负极上失电子发生氧化反应,正极上得电子发生还原反应,电子从负极沿导线流向正极,电流的方向与电子方向相反,以此解答。
【详解】A.锌比铜活泼,形成原电池反应时,锌为负极,铜为正极,电解质溶液中阳离子向正极移动,故A错误;
B.若电解质Y是硫酸锌溶液,Zn和Cu不能和硫酸锌发生氧化还原反应,不可能构成原电池,电解质Y应该是稀硫酸等,故B错误;
C.锌比铜活泼,形成原电池反应时,锌为负极,铜为正极,电流由铜片流到锌片,电子不能在电解质溶液中移动,故C错误;
D.若电解质Y是硫酸铜溶液,该装置是原电池,锌作负极,铜作正极,正极上得电子发生还原反应,电极方程式为:Cu2++2e-=Cu,故D正确;
故选D。
2.A
【分析】该原电池反应为Zn+2FeCl3=2FeCl2+ZnCl2,Zn的化合价升高、发生失去电子的氧化反应,则负极为Zn,电极反应式为Zn-2e-=Zn2+,阳离子移动到正极,左边烧杯中发生Fe3++e-=Fe2+,则Pt电极为正极,据此分析解答。
【详解】①该装置将化学能转化为电能,是原电池,①正确;
②该原电池工作时,电池反应为Zn+2FeCl3=2FeCl2+ZnCl2,Zn电极为负极、Pt电极为正极,②正确;
③原电池中,Zn电极为负极、Pt电极为正极,负极反应式为Zn-2e-=Zn2+,正极反应式为Fe3++e-=Fe2+,③错误;
④该原电池中,负极反应式为Zn-2e-=Zn2+,正极反应式为Fe3++e-=Fe2+,所以总反应为Zn+2Fe3+=2Fe2++Zn2+,④正确;
⑤FeCl3有强氧化性,能氧化Cu、Fe、Zn等金属,所以右边电极材料可以为Cu或Fe或Zn等金属,⑤错误;
故选A。
3.C
【详解】图中装置形成了原电池,由于金属活动性Zn>Cu,所以Zn为负极,Cu为正极,电解质溶液中H+移向正极,得电子生成H2,H+消耗,导致溶液H+浓度减小,反应过程中有电流产生,电流表指针会发生偏转,正确叙述是③④⑥,故合理选项是C。
4.A
【详解】金属X和Z用导线连接放入稀硫酸中时,X溶解,Z极上有氢气放出,所以X是负极,Z是正极,所以金属的活动性X>Z,的氧化性强于,弱于,所以金属的活动性Z>Y>M,综上可知四种金属的活动性由强到弱的顺序为X>Z>Y>M;
答案为A。
5.D
【分析】该装置为原电池,由图可知,硫元素价态升高失电子,故a极为负极,电极反应式为:,b极为正极,电极反应式为:O2+4H++4e-=2H2O
,电池总反应为:,据此作答。
【详解】A.电极b为正极,氧气得电子,发生还原反应,电极反应式为:O2+4H++4e-=2H2O,pH变大,A正确;
B.电极b为正极,溶液中H+由a极区向b极区迁移,B正确;
C.电极a为负极,电极a的电极反应式为:C正确;
D.电池总反应为:,故一段时间后,a极消耗的SO2与b极消耗的O2物质的量为2:1,D错误;
故本题选D。
6.D
【分析】根据铅蓄电池总反应式,放电时Pb发生氧化反应,可知Pb是负极、PbO2是正极。
【详解】A.放电时,Pb是负极、PbO2是正极,外电路中电子流动方向由B到A,故A错误;
B.放电时,反应消耗硫酸,铅蓄电池中硫酸浓度不断降低,故B错误;
C.放电时,Pb是负极,充电时,B极是阴极,电极反应式为,故C错误;
D.充电时,A是阳极,发生反应;B是阴极,电极反应式为,两极电极材料均减重,故D正确;
选D。
7.C
【分析】如图,该装置为原电池装置,电极b通入空气,主要是其中的氧气参与反应,则电极b作为电池正极,环境为酸性,电极反应式为;电极a为负极,酒精在电极a失电子,被氧化,电极反应式为;
【详解】A.原电池中,阴离子向负极移动,电极a为负极,所以电解质溶液中的移向a电极,故A正确;
B.电极b通入空气,主要是其中的氧气参与反应,则电极b作为电池正极,环境为酸性,电极反应式为,故B正确;
C.呼出气体中酒精含量越低,根据电极反应式,产生的电子越少,电流越微弱,故C错误;
D.电极a为电池的负极,酒精在电极a失电子,被氧化,电极反应式为,故D正确;
故选C。
8.A
【分析】根据处理垃圾渗透液并用其发电的示意图可知:该装置属于原电池装置,X是负极,发生失电子的氧化反应,Y是正极,发生得电子的还原反应,电解质里的阳离子移向正极,阴离子移向负极,电子从负极流向正极。
【详解】A.X是负极,发生失电子的氧化反应,A正确;
B.该装置属于原电池装置,化学能转化为电能,B错误;
C.溶液中的阴离子移向负极,即氯离子向X极移动,C错误;
D.Y是正极,发生得电子的还原反应,消耗氢离子,周围pH增大,D错误;
故选A。
9.B
【分析】由图像可得该电池放电时,b电极为负极,电极反应式为:,a点击为正极,电极反应式为:,充电时则a电极做阳极,b电极做阴极。
【详解】A.放电时a电极做正极,发生还原反应,而不是失电子得氧化反应,A错误;
B.放电时b电极得反应为,则反应转移0.4mol电子时,b电极参与反应得氢氧根得物质的量,B正确;
C.放电时b电极做负极,充电时b电极做阴极,外接电源得负极,C错误;
D.b电极环境为碱性溶液,锌离子无法稳定存在,D错误;
故选B。
10.A
【分析】锌比铁活泼,装置(a)中锌做负极,负极反应为:Zn-2e-=Zn2+,铁做正极,溶液呈中性,发生吸氧腐蚀,正极反应为:O2+2H2O+4e-=4OH-;铁比铜活泼,装置 (b)中铁为负极,反应式为:Fe-2e-=Fe2+,正极为铜,电解质溶液呈酸性,所以正极的反应式为:2H++2e-=H2↑;原电池中阳离子定向移动到正极。
【详解】A.题给装置(a)、 (b)都是原电池,活泼金属作负极,首先被腐蚀,不活泼金属作正极,被保护,选项A正确;
B.(a)中的负极反应式为:Zn-2e-=Zn2+,而 (b)中负极是铁,反应式为:Fe-2e-=Fe2+,选项B错误;
C.(a)溶液显中性,其电极反应式为:O2+2H2O+4e-=4OH-,而 (b)溶液显酸性,电极反应式为:2H++2e-=H2↑,选项C错误;
D.原电池中阳离子定向移动到正极,(a)中向铁电极方向移动, (b)中向铜电极方向移动,选项D错误;
答案选A。
11.D
【详解】A.氢离子为该反应的反应物,减小pH,即增大氢离子浓度反应正向进行,增大pH,即减小氢离子浓度,反应逆向进行,A正确;
B.据图可知pH=0.68时电压为0,即此时不产生电流,说明处于平衡状态,B正确;
C.pH>0.68时,电压为负值,反应逆向进行,所以I2将AsO氧化为AsO,说明氧化性I2>AsO,C正确;
D.pH=5时,反应逆向进行,负极发生氧化反应,即AsO被氧化为AsO,电极反应为AsO-2e-+H2O=AsO+2H+,D错误;
综上所述答案为D。
12.C
【详解】A.负极上Zn被氧化在碱性条件下不能以锌离子形式存在,生成ZnO或Zn(OH)2,选项A错误;
B.正极上Ag2O得电子被还原,发生的电极反应为,选项B错误;
C.电池工作时,正极反应式为,正极附近pH增大,选项C正确;
D.铝与KOH溶液能反应,不能做为钮扣电池金属外壳,选项D错误;
答案选C。
13.D
【详解】A.根据图中原电池的结构,极为负极,极电极反应式为,发生氧化反应,故A正确;
B.石墨烯电极为正极,正极反应式为,极电极反应式为,所以电池总反应为,故B正确;
C.石墨烯电极为正极,正极发生还原反应,正极反应式为,故C正确;
D.标准状况下的物质的量为1.5mol,和碱反应产生的反应离子方程式为,生成1.5mol氨气消耗1.5molAlN,根据,电池中转移了电子,故D错误;
选D。
14.AC
【详解】A.根据装置可知C6H12O6中C失去电子,C元素变为+4价的二氧化碳,生成二氧化碳的反应为氧化反应,所以在负极生成,故A错误;
B.在微生物的作用下,该装置为原电池装置,反应速率加快,所以微生物促进了反应的发生,故B正确;
C.原电池中阳离子向正极移动,质子通过质子交换膜从负极区移向正极区,故C错误;
D.电池的总反应实质是葡萄糖的氧化反应,电池总反应为C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O,故D正确;
故答案为AC。
15. 2Fe3++2e-=2Fe2+(Fe3++e-=Fe2+) 减小 化学能转化为电能 正 b a 840
【分析】A为Cu,铜作还原剂,作原电池的负极,B为石墨,铁离子得电子,作正极,电解质为FeCl3溶液,工作时的总反应为:2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2;新型燃料电池可用于制取乙醛(CH3CHO),总反应式为,a电极为燃料电池的正极,氧气得电子,发生还原反应,乙烯失电子,b极作负极。
【详解】(1)若A为Cu,铜作还原剂,作原电池的负极,B为石墨,铁离子得电子,作正极,电解质为FeCl3溶液,工作时的总反应为:2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2,B的电极反应式2Fe3++2e-=2Fe2+(Fe3++e-=Fe2+);该电池在工作时,Cu-2e-=Cu2+,A电极的质量将减小(填“增加”或“减少”或“不变”)。故答案为:2Fe3++2e-=2Fe2+(Fe3++e-=Fe2+);减小;
(2)①该装置为燃料电池,能量转化形式为化学能转化为电能。故答案为:化学能转化为电能;
②a电极为燃料电池的正极,氧气得电子,发生还原反应,该电极的电极反应式为。故答案为:正;;
③a为正极,b为负极,电池工作时,阳离子移向正极,H+由b电极(填“a”或“b”,下同)移向a电极。故答案为:b;a;
④由方程 ,生成3.3g乙醛时,物质的量为=0.075mol,需要消耗标准状况下的氧气 =840mL,故答案为:840。
16. 化学 电 O2+4e-+2H2O=4OH- Al 空气 正极 2H2O+2e-=H2↑+2OH-
【详解】(1)化学电池在通讯、交通及家电中有着广泛的应用。原电池是将化学能转化为电能的装置。
(2)海水为电解质溶液,靠空气中的铝不断被氧化而产生电流:
①通入空气的一极为正极,O的化合价降低,被还原,电极反应式为:O2+4e-+2H2O=4OH-。
②空气的一极为正极,Al为负极,电子从负极流向正极,即电子从Al极流向空气极。
③若将金属镁和铝设计成如图所示的原电池,由于Al能与氢氧化钠反应,故Al为负极,镁作该原电池的正极,总反应为:2Al+2H2O+2OH-= 2AlO+3H2↑,负极反应式为:Al-3e-+4OH-=AlO+2H2O,正极(镁极)的电极反应式为:2H2O+2e-=H2↑+2OH-。
17. 正极 2 FeS2-2e-=Fe2++2S
【详解】①根据图示,MnO2中Mn元素得电子化合价降低生成Mn2+,所以MnO2作电源的正极,其电极反应式为,所以每消耗1mol MnO2时,电路中转移2mole-,Fe2+在负极的反应式为Fe2+-e-= Fe3+,当电路中转移2mole-时,生成2molFe3+;
②FeS2原电池生成的硫覆盖在FeS2颗粒表面,FeS2原电池中S元素失电子发生氧化反应生成S单质,FeS2作负极,其电极反应式为FeS2-2e-=Fe2++2S;
18. 放热 > 0.6mol/(L min) 3 80%
【详解】(1) 反应物总能量大于生成物总能量是放热反应。由反应过程中的能量变化图知,该反应是放热反应,氧气、氢气的总能量水的总能量。
(2) 燃料电池中,通入燃料的一极为负极,还原剂失去电子发生氧化反应,电子沿着导线流向正极,通入助燃物的一极为正极,正极上发生还原反应,内电路中阴离子移向负极、阳离子移向正极,酸性条件下生成水,正极电极反应式为:O2+4H++4e-=2H2O;燃料电池中化学能转化为电能,能量转化效率高 。则装置如图所示A处电极入口通氢气,其电极反应式为。当消耗标准状况下即1.5mol氢气时,假设能量转化率为,则导线中转移电子的物质的量为1.5×2×90%=2.7mol。
(3)①从开始反应至达到平衡状态,生成C的平均反应速率为。
②消耗B=2mol-1.2mol=0.8mol、生成C1.2mol/L ×2L=2.4mol,二者改变值之比为1:3,则化学计量数之比为1:3,x=3,耗B0.8mol、B和A改变值之比为2:1,消耗A0.8mol/L ×2=1.6mol,A的转化率。
答案第1页,共2页
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