2020-2021学年高二化学鲁科版（2019）选择性必修1第一章第二节化学能转化为电能-电池练习题

第 1 页，共 28 页 高中化学鲁科版选择性必修 1 第一章第二节化学能转化 为电能-电池练习题 一、单选题 1. 有 a、b、c、d 四个金属电极，有关的反应装置及部分反应现象如下： 实验装置 部分实验现象 实验装置 部分实验现象 a 极质量减小， b 极质量增加 b 极有气体产生， c 极无变化 d 极溶解， c 极有气体产生 电流计指示在导线中电流从 a 极流向 d 极 由此可判断这四种金属的活动性顺序是 ( )A. d > a > b > c B. b > c > d > a C. a > b > c > d D. a > b > d > c2. 通过 NO 传感器可监测 NO 的含量，其工作原理如图所示。下列说法错误的是 ( ) A. Pt 电极为该电池正极 B. 外电路中，电子从 NiO 电极流出 C. Pt 电极的电极反应为 O2 + 4e − = 2O 2 − D. 当有 2.24L NO 参与反应时，转移了 0.2mol 电子 3. 下列有关图 1 和图 2 的叙述不正确的是 ( ) 第 2 页，共 28 页 A. 均发生了化学能转化为电能的过程 B. Zn 和 Cu 既是电极材料又是反应物 C. 工作过程中，电子均由 Zn 经导线流向 Cu D. 相同条件下，图 2 比图 1 的能量利用效率高 4. 锌空气燃料电池广泛用于铁路、航海灯标以及助听器中，其装置示意图如下图，下 列说法错误的是 ( ) A. 放电时，负极的电极反应式为 2Zn + 2OH − − 2e − = ZnO + H2OB. 放电时， K + 向活性炭电极方向移动 C. 充电时， Zn/ZnO 电极上的电势比活性炭电极上的高 D. 充电时阴极质量减小 16g，理论上阳极生成 16g 气体 5. 查处酒后驾驶采用的“便携式乙醇测量仪”以燃料电池为工作原理，在酸性环境中， 乙醇被氧化为 CH3CHO ，即： 2CH3CH2OH + O2 = 2CH3CHO + 2H2O 。下列说法中 不正确的是 ( )A. O2 发生还原反应 B. 该电池工作时能量变化：化学能→电能 C. 其中负极的电极反应式为 CH3CH2OH + 2e − = CH3CHO + 2H + D. H + 移向正极 6. 流动电池是一种新型电池，其主要特点是可以通过电解质溶液的循环流动，在电池 外部调节电解质溶液的浓度，以保持电池内部电极周围溶液浓度的稳定。北京化工 第 3 页，共 28 页 大学新开发的一种流动电池的结构如图所示，电池总反 应为 Cu + PbO2 + 2H2SO4 = CuSO4 + PbSO4 + 2H2O 。 下列说法不正确的是 ( )A. a 为负极，b 为正极 B. 该电池工作时， PbO2 电极附近溶液的 pH 增大 C. a 极的电极反应式为 Cu − 2e − = Cu 2+ D. 调节电解质溶液的方法是补充 CuSO47. 某种利用垃圾渗透液实现发电装置示意图如下，当该装置工作时，下列说法不正确 的是 ( ) A. 盐桥中 K + 向 Y 极移动 B. 电路中流过 7.5mol 电子时，共产生标准状况下 N2 的体积为 16.8LC. 电子流由 X 极沿导线流向 Y 极 D. Y 极发生的反应为 2NO3 − + 10e − + 6H2O = N2 ↑ + 12OH −，周围 pH 增大 8. 净化含尿素和酸性 废水的微生物燃料电池工作原理如图。下列说法错误的 是 A. 放电时，M 室电极的电势低于 N 室电极 B. 放电时，负极的电极反应为 CO(NH2)2 + H2O − 6e − = CO2 ↑ + N2 ↑ + 6H + 第 4 页，共 28 页 C. 当废水中 的浓度或酸性过大时，电池的效率都会降低 D. 被净化时，有 8 mol H + 从 M 室迁移到 N 室 9. 微生物燃料电池在污水处理中有着广泛的应用，如图是某微生物电池处理污水的工 作原理图，其中 M、N 为厌氧微生物电极，下列有关叙述正确的是 A. N 电极上的电极反应： 2NO3 − + 10e − + 12H + = N2 ↑ + 6H2OB. M 电极是负极，发生还原反应 C. 电路中转移的电子数目与通过质子膜的 H + 数目相等 D. 随着反应的进行，好氧微生物反应器中溶液的 pH 增大 10. 二甲醚 (CH3OCH3) 直接燃料电池具有启动快、效率高等优点，用二甲醚燃料电池电 解甲基肼 (CH3 — NH — NH2) 制氢的装置如图所示，其中 X、Y、M、N 均为惰性电 极。下列说法正确的是 ( ) A. M 极的电极反应式为 CH3 − NH − NH2 + 12OH − − 10e − = CO3 2 − + N2 ↑ + 9H2OB. 图 1 中电解质溶液的 pH 减小，图 2 中电解质溶液的 pH 增大 C. 图 2 中的交换膜是阴离子交换膜， OH −透过交换膜向 N 极移动 D. 理论上，当生成 6.72L H2 时，消耗 CH3OCH3 的质量为 2.3g二、多选题 11. 燃料电池在工作的整个过程中具有环保高效的特点，是目 前最清洁、高效的发电方式之一。如图是某公司设计的 CH3OH − O2 酸性燃料电池结构示意图。下列说法不正确的 是 A. 电极 A 是负极，发生还原反应 B. 电解质溶液中 H + 由 A 极流向 B 极 第 5 页，共 28 页 C. 电极 B 的电极反应式为 O2 + 4e − + 4H + = 2H2OD. 外电路中通过 6 mol 电子，生成 22.4 L CO2 12. 下图为利用电化学方法处理有机废水的原理示意图。下列说法正确的是 A. a、b 极不能使用同种电极材料 B. 工作时，a 极的电势高于 b 极的电势 C. 工作一段时间之后，a 极区溶液的 pH 增大 D. b 极的电极反应式为： CH3COO − + 4H2O − 8e − = 2HCO 3 − + 9H + 13. 如图甲是利用一种微生物将废水中的尿素 的化学能直接转化为电能， 并生成对环境友好物质的装置，同时利用此装置产生的电能对乙装置进行铁上镀铜 的实验，下列说法中不正确的是 ( ) A. 透过质子交换膜由左向右移动 B. M 电极反应式： C. 铁电极应与 Y 相连接 D. 当 N 电极消耗 0.5mol 气体时，则铁电极增重 32g 14. 微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置，利用微生物处理有机废水获得电能， 同时可实现海水淡化。现以 NaCl 溶液模拟海水，采用惰性电极，用下图装置处理 有机废水 ( 以含 CH3COO −的溶液为例 ) 。下列说法错误的是 第 6 页，共 28 页 A. 负极反应为 CH3COO − + 2H2O − 8e − = 2CO2 ↑ + 7H + B. 隔膜 1 为阳离子交换膜，隔膜 2 为阴离子交换膜 C. 当电路中转移 1mol 电子时，模拟海水理论上除盐 58.5gD. 电池工作一段时间后，正、负极产生气体的物质的量之比为 1:2三、填空题 15. Ⅰ . 某研究性学习小组根据反应 2KMnO4 + 10FeSO4 + 8H2SO4 = 2MnSO4 + 5Fe2(SO4)3 + K2SO4 + 8H2O 设计如图原电池，其中甲、乙两烧杯中各物质的物质 的量浓度均为 1mol/L ，溶液的体积均为 200mL，盐桥中装有饱和 K2SO4 溶液。 回答下列问题： (1) 此原电池的负极是石墨________ ( 填“a”或“b” ) ，电池工作时，盐桥中的 SO4 2 − 移向________ ( 填“甲”或“乙” ) 烧杯。 (2) 正极反应式为：_______________。 (3) 若不考虑溶液的体积变化， MnSO4 浓度变为 1.5mol/L ，则反应中转移的电子为 _____mol。 Ⅱ . 某甲醇燃料电池的工作原理如图所示，质子交换膜 ( 只有质子能够通过 ) 左右两侧 的溶液均为 1L2mol/LH2SO4 溶液。电极 a 的电极反应式为____________，当导线 中有 2mole −发生转移时，左右两侧溶液的质量差为________ g( 假设反应物耗尽， 忽略气体的溶解 ) 。 第 7 页，共 28 页 16. 人们应用原电池原理制作了多种电池，以满足不同的需要。以下各种电池广泛使用 于日常生活、生产和科学技术等方面，请根据题中提供的信息填空： (1) 铅蓄电池在放电时起原电池作用，放电时发生的电池反应式为： Pb + PbO2 + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O 。 负极反应式为_______________________，正极反应式为 ________________________________。 (2) 铁、铜、铝是生活中使用广泛的金属， FeCl3 溶液常用于腐蚀印刷电路铜板，其 反应过程的离子方程式为______________，若将此反应设计成原电池，则负极所用 电极材料为_________，正极反应式为___________________。 (3) 将铝片和铜片用导线相连，一组插入浓硝酸中，一组插入烧碱溶液中，分别形 成了原电池，在这两个原电池中，负极分别为_____________。 A.铝片、铜片 B. 铜片、铝片 C. 铝片、铝片 D. 铜片、铜片 写出插入烧碱溶液中形成原电池的负极反应式： __________________________________。 (4) 燃料电池是一种高效、环境友好的供电装置，如图是甲烷燃料电池原理示意图， 回答下列问题： 第 8 页，共 28 页 ①电池的负极是__________ ( 填“a”或“b” ) ，该极的电极反应式是： ________________。 ②标准状况下， 2.24L 甲烷全部反应后，转移的电子数为____________。 17. 燃料电池是一种将燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置。 (1) 以多孔铂为电极，如图甲装置中 A、B 口分别通入 CH3CH2OH 和 O2 构成乙醇燃 料电池，则 b 电极是______ ( 填“正极”或“负极” ) ，该电池的负极电极反应式为 ___________。 (2) 科学家研究了转化温室气体的方法，利用图乙所示装置可以将 CO2 转化为气体 燃料 CO，该电池负极反应式为___________。 (3) 铅蓄电池是常用的化学电源，其电极材料分别是 Pb 和 PbO2 ，电解液为硫酸。 该电池总反应式为 Pb + PbO2 + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O 。 ( 已知：硫酸铅为不 溶于水的白色沉淀，生成时附着在电极上 ) ①该蓄电池放电时，电解质溶液中阴离子移向________ ( 填“正极”或“负极” ) ； 正极附近溶液的酸性__________ ( 填“增强”“减弱”或“不变” ) ，当外电路通过 1mol 电子时，理论上正极板的质量增加____________g。 第 9 页，共 28 页 18. 为了探究原电池和电解池的工作原理，某研究性学习小组分别用如图所示的装置进 行实验，回答下列问题。 Ⅰ . 用甲装置进行第一组实验： (1) 在保证电极反应不变的情况下，下列材料不能代替左侧 Cu 电极的是 ________ ( 填序号 ) 。 A.石墨 B. 镁 C. 银 D. 铂 (2) 实验过程中， SO4 2 −________ ( 填“从左向右”“从右向左”或“不” ) 移动；滤 纸上能观察到的现象有 ______________________________________________________________。 Ⅱ . 该小组同学用乙装置进行第二组实验时发现，两极均有气体产生，且 Y 极溶液 逐渐变成紫红色，停止实验后观察到铁电极明显变细，电解液仍然澄清。查阅资料 知，高铁酸根离子 (FeO4 2 − ) 在溶液中呈紫红色。请根据实验现象及所查信息，填写 下列空白： (3) 电解过程中，X 极溶液的 pH________ ( 填“增大”“减小”或“不变” ) 。 (4) 电解过程中，Y 极发生的电极反应为 4OH − − 4e − = 2H2O + O2 ↑和 _________________。 (5) 已知 K2FeO4 和 Zn 可以构成碱性电池，其中 K2FeO4 在电池中作正极材料，电池 总反应为 2K2FeO4 + 3Zn = Fe2O3 + ZnO + 2K2ZnO2 ，则该电池正极发生的电极反 应为___________________________________。 四、实验题 第 10 页，共 28 页 19. K2Cr2O7 是实验室常用试剂。回答下列问题： (1) 实验室配制一定浓度的 K2Cr2O7 溶液 ( 橙红色 ) 并标定的实验步骤如下： 步骤 I. 称取约 5 g K2Cr2O7 于烧杯中，加入少量蒸馏水溶解，配制成 1 L 溶液； 步骤 II. 移取 30.00 mL 已配制的 K2Cr2O7 溶液于碘量瓶中，加入 2 g 过量 KI，再加 20 mL20% 的硫酸，摇匀 还原为亮绿色的 Cr 3+ ) ，在暗处放置 10 min ，加 水稀释，用 c mol · L − 1 的 Na2S2O3 标准溶液滴定 (I2 + 2Na2S2O3 = 2NaI + Na2S4O6) ， 接近终点时，加入几滴淀粉溶液，继续滴定至终点，消耗 V mL Na2S2O3 溶液。 ①步骤 I 需要的玻璃仪器除烧杯、量筒、玻璃棒外，还需要___________、胶头滴 管。 ② K2Cr2O7 溶液的物质的量浓度为___________ ( 用含 c、V 的代数式表示 ) 。 (2) 为验证 Cu 与 Cr 3+ 的氧化还原能力，利用下列电池装置进行实验。 ①电池装置中，盐桥用于连接两电极电解质溶液，盐桥中的阴、阳离子应满足下列 条件： i. 不与溶液中的物质发生化学反应； ii. 离子的电迁移率 (u ∞ ) 应尽可能地相近。根据下表数据，盐桥中应选择___________ 作为电解质。 25 ℃无限稀溶液中离子的电迁移率 第 11 页，共 28 页 阳离子 u ∞ /m 2 · s − 1 · V − 1 阴离子 u ∞ /m 2 · s − 1 · V − 1 H + 36.30 × 10 − 8 OH − 20.52 × 10 − 8 K + 7.62 × 10 − 8 8.27 × 10 − 8 Ba 2+ 6.59 × 10 − 8 Cl − 7.91 × 10 − 8 Na + 5.19 × 10 − 8 7.40 × 10 − 8 Li + 4.01 × 10 − 8 4.61 × 10 − 8 ②电流表显示电子由铜电极流向铂电极可知，盐桥中的阴离子进入_______电极溶 液中。 ③一段时间后铜电极溶液中 Cu 2+ 变为 1.03 mol · L − 1 ，铂电极溶液中 Cr 3+ 的浓度为 ______ mol · L − 1 ( 假设两边溶液体积相等且不变化 ) ；铂电极的电极反应式为 ___________。 ④由实验结果可确定还原性：Cu___________ ( 填“大于”或“小于” )Cr 3+ 。 20. 某同学为了探究原电池产生电流的过程，设计了如图实验。 CuSO4 溶液 (1) 打开 K，观察到的现象为________。 (2) 关闭 K，观察到的现象是________。此电池的负极的电极反应式为________。 总反应式为________。 (3) 关闭 K，溶液中阳离子向________ ( 填“Zn”或“C” ) 极移动，外电路中，电子 流动方向是________。 五、计算题 21. 在由铜片、锌片和 200 mL 稀硫酸组成的原电池中，若锌片只发生电化学腐蚀，当 在铜片上放出 3.36 L( 标准状况 ) 的 H2 时，硫酸恰好用完，则：①产生这些气体消耗 的锌的质量是多少？ ②原稀硫酸的物质的量浓度是多少？ 第 12 页，共 28 页 22. 利用碳棒、锌片和 200mL 稀硫酸组成原电池，将化学能转化为电能，当碳棒上共 产生 3.36L( 标准状况 ) 气体时，硫酸恰好全部被消耗。试计算： (1) 锌片的质量减少了多少？ (2) 原稀硫酸溶液的物质的量浓度。 (3) 有多少个电子通过了导线？ 第 13 页，共 28 页 答案和解析 1.【答案】A 【解析】 【分析】 本题主要考查了金属的活动性比较，侧重于考查学生对原电池原理的应用能力，掌握金 属的腐蚀原理和原电池原理及正负极的判断方法是解题的关键，题目难度不大。 【解答】 中发生电化学腐蚀，a 极质量减小，b 极质量增加，a 极为负极，b 极为正极， 所以金属的活动性顺序 a > b ； 中发生化学腐蚀，b 极有气体产生，c 极无变化，所以金属的活动性顺序 b > c ； 中发生电化学腐蚀，d 极溶解，所以 d 是负极，c 极有气体产生，所以 c 是正 极，所以金属的活动性顺序 d > c ； 中发生电化学腐蚀，电流从 a 极流向 d 极，a 极为正极，d 极为负极，所以金 属的活动性顺序 d > a ； 所以这四种金属的活动性顺序 d > a > b > c ， 故选：A。 2.【答案】D 【解析】 【分析】 本题考查原电池知识，为高考常见题型和高频考点，注意把握原电池的工作原理，本题 第 14 页，共 28 页 解答的关键是离子的定向移动，以此可确定电源的两极和反应类型，注意体会答题思路， 难度中等。 【解答】 原电池工作时，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，由离子的定向移动可知 NiO 极为原电池的负极，Pt 极为原电池的正极，正极发生还原反应，负极发生氧化反应，以 此解答该题。 A.由离子的定向移动可知 NiO 极为原电池的负极，Pt 极为原电池的正极，故 A 正确； B.由离子的定向移动可知 NiO 极为原电池的负极，Pt 极为原电池的正极，外电路中， 电子从负极 NiO 电极流出回到正极，故 B 正确； C.Pt 电极为正极，电极反应为 O2 + 4e − = 2O 2 −，故 C 正确； D.没有说明在标准状况下， 2.24L 的 NO 的物质的量无法计算，故无法计算转移的电子 数，故 D 错误。 故选 D。 3.【答案】B 【解析】 【分析】 本题考查原电池的工作原理，为高考常见题型，注意把握工作原理以及学生要清楚带有 盐桥的原电池装置能产生持续的电流，能量利用率高，题目难度中等。 【解答】 A、图 1 为锌铜原电池，图 2 为含有盐桥的锌铜原电池，所以图 1 和图 2 均发生了化学 能转化为电能的过程，故 A 正确； B、锌是电极材料又是反应物，而铜只是电极材料不是反应物，故 B 错误； C、原电池中电子由负极沿导线流向正极，所以工作过程中，电子均由 Zn 经导线流向 Cu，故 C 正确； D、有盐桥装置的能产生持续的电流，能量利用率高，则图 2 比图 1 的能量利用效率高， 故 D 正确； 故选 B。 4.【答案】C 【解析】 【试题解析】 第 15 页，共 28 页 【分析】 本题考查新型燃料电池、电极方程式的书写、阴阳极的判断、电解的相关计算等，题目 难度中等，熟练掌握充电电池的工作原理是解题的关键。 【解答】 根据锌−空气碱性燃料电池工作原理图可知：Zn 发生失去电子的氧化反应生成 ZnO、 Zn/ ZnO 电极为负极，电极反应式为 Zn + 2OH − − 2e − = ZnO + H2O ，则通入 O2 的活性炭电 极为正极，正极上 O2 发生得电子的还原反应生成 OH −，电池工作时，电子由负极 Zn 经 过导线流向正极石墨，阳离子移向正极活性炭；充电时，为电解池，原电池的正极与外 加电源正极相接，活性炭电极作阳极，负极与外加电源负极相接， Zn/ZnO 电极作阴极， 阴极反应式为 ZnO + H2O + 2e − = Zn + 2OH −。 A.由装置图知，放电时活性炭为正极、 Zn/ZnO 负极，则放电时，负极由 Zn 失电子结合 OH −转化为 ZnO，电极反应式为 Zn + 2OH − − 2e − = ZnO + H2O ，故 A 正确； B.放电时，阳离子 K + 向正极 ( 活性炭电极 ) 方向移动，故 B 正确； C.充电时， Zn/ZnO 接外加电源负极、活性炭接外加电源正极，故电势 Zn/ZnO 电极上 的电势比活性炭电极上的低，故 C 错误； D.充电时 Zn/ZnO 电极作阴极，反应式为 ZnO + H2O + 2e − = Zn + 2OH −，则阴极减少 的质量为 O 原子的质量，质量减少 16g 即减少 1molO，电路中转移 2mol 电子，阳极反 应式为 4OH − − 4e − = O2 ↑ + 2H2O ，阳极生成 0.5molO2 、质量为 0.5mol × 32g/mol = 16g ，故 D 正确。 5.【答案】C 【解析】 【分析】 本题考查了原电池原理，意在考查学生的知识应用能力，根据反应物的变化判断电极的 正负极和电极反应，注意电极反应书写时要考虑电解质的环境，难度较易。 【解答】 A.乙醇燃料电池中，乙醇被氧化，在负极反应，则氧气是正极反应物，得到电子，发生 还原反应，故 A 正确； B.燃料电池工作时能量变化：化学能→电能，故 B 正确； C.酸性环境中，乙醇所在的电极 ( 负极 ) 发生的反应是 CH3CH2OH − 2e − = CH3CHO + 2H + ， 故 C 错误； 第 16 页，共 28 页 D.原电池中阳离子向正极移动，故 D 正确； 故选 C。 6.【答案】D 【解析】 【分析】 本题考查了化学电源新型电池，根据原电池原理来分析解答，知道电极上发生的反应即 可解答，电极反应式的书写是学习难点，总结归纳书写规律，难度中等。 【解答】 A.根据电池总反应式可知，Cu 是还原剂，发生氧化反应，故 a 为负极，b 为正极，A 项 正确； BC.a 极的电极反应式为 Cu − 2e − = Cu 2+ ，b 极的电极反应式为 ，消耗 H + ，故该电池工作时， PbO2 电极 附近溶液的 pH 增大，B、C 项正确； D.根据电池总反应知，电池工作时消耗 H2SO4 ，调节电解质溶液的方法是补充 H2SO4 ，D 项错误。 故选 D。 7.【答案】B 【解析】 【试题解析】 【分析】 本题考查原电池的相关知识、电极反应式书写、原电池计算、微粒移动方向等，解答这 类问题应熟练掌握原电池的工作原理等，试题难度一般。 【解答】 根据处理垃圾渗滤液并用其发电的示意图可知，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，电极反应式为 2NO3 − + 10e − + 6H2O = N2 + 12OH −，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。 A.处理垃圾渗滤液的装置属于原电池装置，溶液中的钾离子移向正极，即钾离子向 Y 极移动，故 A 正确； 第 17 页，共 28 页 B.电池总反应为： 5NH3 + 3NO3 − = 4N2 + 6H2O + 3OH −，该反应转移了 15 个电子，即 转移 15 个电子生成 4 个氮气分子，故电路中流过 7.5 mol 电子时，产生 2 mol 氮气，标 准状况下体积为 44.8 L ，故 B 错误； C.电子由负极流向正极，即 X 极沿导线流向 Y 极，故 C 正确； D.Y 是正极，发生得电子的还原反应，电极反应式为 2NO3 − + 10e − + 6H2O = N2 + 12OH −， 周围 pH 增大，故 D 正确； 8.【答案】D 【解析】 【分析】 本题考查原电池原理，为高频考点，侧重考查学生分析判断、获取信息解答问题的能力， 明确各个电极上发生的反应是解本题关键。 【解答】 A.放电时，M 发生氧化反应为负极，N 为正极，故 M 室电极的电势低于 N 室电极，故 A 正确； B.负极发生氧化反应，尿素在微生物作用下分解生成二氧化碳、氮气和氢离子，其电极 反应式为： CO(NH2)2 + H2O − 6e − = CO2 ↑ + N2 ↑ + 6H + ，故 B 正确； C. 浓度过大或氢离子浓度过高不利于生成 Cr(OH)3 ，电池效率都会降低，故 C 正确。 D.正极电极反应式为： Cr2O7 2 − + 14H + + 6e − = 2Cr 3+ + 7H2O ， 被净化时， 有 14 mol H + 从 M 室迁移到 N 室，故 D 错误。 9.【答案】A 【解析】 【分析】 本题考查原电池工作原理，正负极的判断，电极反应式书写，离子的移动，掌握原电池 的工作原理即可解答，难度一般。 【解答】 第 18 页，共 28 页 A.N 电极 NO3 −得到电子生成 N2 为正极，电极反应为 2NO3 − + 10e − + 12H + = N2 ↑ + 6H2O ， 故 A 正确； B.M 电极 CH3COO −反应变成了 CO2 ，失去电子 C 的化合价升高作负极，发生氧化反应， 故 B 错误； C.负极反应为： CH3COO − + 2H2O − 8e − = 2CO2 ↑ + 7H + ，由于 M 电极上转移的电子数 目与生成的 H + 数目不相等，故电路中转移的电子数目与通过质子膜的 H + 数目不相等， 故 C 错误； D.好氧微生物反应器中的反应为： NH4 + + 2O2 = NO3 − + H2O + 2H + ，随着反应的进行， 好氧微生物反应器中溶液 H + 浓度增大，pH 减小，故 D 错误。 10.【答案】A 【解析】 【分析】 本题考查燃料电池和电解池的工作原理应用以及电极反应的书写和计算知识，注意知识 的迁移应用是关键，难度中等。 【解答】 A. 根据氢离子的流向可知 X 为负极，Y 为正极。图 2 为电解池，M 为阳极， CH3 − NH − NH2 在阳极失去电子生成 N2 、 H2O ，生成的 CO2 与 OH ―反应生成 CO3 2 ―，电极反应为： CH3 − NH − NH2 + 12OH − − 10e − = CO3 2 ― + N2 ↑ + 9H2O ，故 A 正确； B.图 1 为二甲醚燃料电池，电池总反应为： CH3OCH3 + 3O2 = 2CO2 + 3H2O ，生成的水 会稀释溶液中的 H + ，使电解质溶液的酸性减弱，pH 增大，图 2 中 N 电极反应为： 10H2O + 10e − = 5H2 ↑ + 10OH −，M 电极消耗 OH ―大于 N 电极产生的 OH ―，溶液 pH 减小，故 B 错误； C.图 2 是交换 OH ―，为阴离子交换膜，但 OH ―透过交换膜向 M 极移动，故 C 错误； D.生成 6.72L H2 不一定是标准状况，无法得出消耗 CH3OCH3 的质量，故 D 错误。 故选 A。 11.【答案】AD 【解析】 【分析】 本题考查原电池原理，根据燃料电池的反应方程式判断正负极和书写电极反应式，注意 书写电极反应式时要结合电解质特点。 第 19 页，共 28 页 【解答】 A. 电极 A 是负极，失电子，发生氧化反应，故 A 错误； B. 电解质溶液中 H + 移向正极，由 A 极流向 B 极，故 B 正确； C. 电极 B为正极，得电子，发生还原反应，酸性条件下，电极反应式为： O2 + 4e − + 4H + = 2H2O ，故 C 正确； D. 没有说明气体所处的状况，故无法计算二氧化碳的体积，故 D 错误。 12.【答案】BD 【解析】 【分析】 本题考查新型电池，为高频考点，明确基本概念及原电池原理是解本题关键，把握电极 反应式的书写方法、正负极的判断，题目难度不大。 【解答】 图示分析可知：b 电极 CH3 COO −失电子生成 HCO3 −，说明 b 为原电池的负极，所以 a 为 原电池的正极发生还原反应，据此分析解答； A.根据图知，该装置是燃料电池，能使用同种电极材料，故 A 错误； B.b 电极 CH3 COO −失电子生成 HCO3 −，说明 b 为原电池的负极，所以 a 为原电池的正极， 所以 a 极电势比 b 极电势高，故 B 正确； C.b 电极 CH3 COO −失电子生成 HCO3 −，电极反应式为： CH3 COO − + 4H2O − 8e − = 2HCO3 − + 9H + ，生成的氢离子通过质子交换膜进入 a 电极，导致 a 极区溶液的 pH 减小， 故 C 错误； D.图示分析可知：b 电极 CH3 COO −失电子生成 HCO3 −，电极反应式为： CH3 COO − + 4H2O − 8e − = 2HCO3 − + 9H + ，故 D 正确； 故选 BD。 13.【答案】CD 【解析】 【分析】 本题考查了原电池原理以及电镀原理，为高频考点，侧重于学生的分析、计算能力的考 查，明确原电池正负极上得失电子、电解质溶液中阴阳离子移动方向即可解答，题目难 度中等． 【解答】 第 20 页，共 28 页 甲图中装置是将化学能转化为电能的原电池，M 是负极，N 是正极，电解质溶液为酸性 溶液，负极上失电子发生氧化反应，正极上得电子发生还原反应，铁上镀铜，图乙中 Fe 为阴极，Cu 为阳极，乙的 Fe 极要与甲的 X 极相连接， A.N 极是正极，M 极是负极，原电池中，阳离子向正极区移动，则 透过质子交换膜 由左向右移动，故 A 正确； B.M 极是负极，负极区发生氧化反应，电极反应式为 ，故 B 正确； C.图乙装置为铁上镀铜的装置，铁作阴极，应与 X( 负极 ) 相连接，故 C 错误； D.当 N 电极消耗 时，转移电子的物质的量为 ，根据得失电子守恒，铁电 极上则会镀上 铜，则铁电极增重 ，故 D 错误。 14.【答案】BD 【解析】 【分析】 本题考查原电池工作原理及其应用，明确各个电极上发生的反应、交换膜作用是解本题 关键，侧重考查基础知识灵活运用能力，注意结合电解质特点书写电极反应式，题目难 度不大。 【解答】 该装置为原电池，有机废水中的 CH3COO −发生失电子的氧化反应生成 CO2 ，则 a 极为负 极，b 极为正极，正极上 H + 得电子生成 H2 ，反应式为 2H + + 2e − = H2 ↑， A.该原电池中 a 极为负极，b 极为正极，有机废水中的 CH3COO −在负极失电子生成 CO2 ， 电极反应式为 CH3COO − + 2H2O − 8e − = 2CO2 ↑ + 7H + ，故 A 正确； B.原电池工作时，阴离子移向负极、阳离子移向正极，即 NaCl 溶液中的 Na + 通过阳离 子交换膜移向 b 极、 Cl −通过阴离子交换膜移向 a 极，达到海水淡化目的，所以隔膜 1 为阴离子交换膜，隔膜 2 为阳离子交换膜，故 B 错误； C.由于电子与 Na + 、 Cl −所带电荷数相等，所以电路中转移 1mol 电子时，通过离子交换 膜的 Na + 、 Cl −物质的量均为 1mol，质量为 1mol × 58.5g/mol = 58.5g ，即模拟海水理 论上除盐 58.5g ，故 C 正确； 第 21 页，共 28 页 D.负极反应式为 CH3COO − + 2H2O − 8e − = 2CO2 ↑ + 7H + ，正极反应式为 2H + + 2e − = H2 ↑，转移 8mole −电子时正极得到 4molH2 、负极得到 2molCO2 ，即正、负极产生气 体的物质的量之比为 2：1，故 D 错误。 15.【答案】Ⅰ .(1)b ；乙； (2)MnO4 − + 8H + + 5e − = Mn 2+ + 4H2O ； (3)0.5 ； Ⅱ . CH3OH − 6e − + H2O = CO2 ↑ + 6H + ；24。 【解析】 【试题解析】 【分析】 本题综合考查原电池知识，侧重于学生的分析能力的考查，为高考常见题型和高频考点， 注意把握原电池的工作原理，答题时注意体会电极方程式的书写方法，难度一般。 【解答】 Ⅰ .(1) 根据题目提供的总反应方程式可知， FeSO4 作还原剂，发生氧化反应，故石墨 b 是负极， 电池工作时， SO4 2 −向负极移动，即向乙烧杯移动； (2) 甲烧杯中的电极反应式为 MnO4 − + 5e − + 8H + = Mn 2+ + 4H2O ，即为正极反应式； (3) 溶液中的 MnSO4 浓度由 1mol L − 1 变为 1.5mol L − 1 ，由于溶液的体积未变，则反应 过程中生成的 MnSO4 的物质的量为 0.5mol L − 1 × 0.2L = 0.1mol ，转移的电子为 0.1mol × 5 = 0.5mol ； Ⅱ . 甲醇通入到电极 a 端，故电极 a 为负极，负极反应式为 CH3OH − 6e − + H2O = CO2 + 6H + ，当转移 2mol 电子时，左侧质量减轻 2 6 × 12g = 4g ，还要有 2molH + 通过质子交换 膜进入右侧，质量减少 2g，正极反应式为 O2 + 4H + + 4e − = 2H2O ，右侧质量增加 32g × 2 4 = 16g ，加上转移过来的 2gH + ，因此左右两侧溶液的质量之差为 16g + 2g + 4g + 2g = 24g 。 16.【答案】 (1) Pb + SO4 2 −– 2e − = PbSO4 ； PbO2 + SO4 2 − + 4H + + 2e − = PbSO4 + 2H2O (2) 2Fe 3+ + Cu = 2Fe 2+ + Cu 2+ ； Cu； Fe 3+ + e − = Fe 2+ (3)B ； Al + 4OH −– 3e − = AlO2 − + 2H2O (4) ① a ； CH4 + 10OH −– 8e − = CO3 2 − + 7H2O 第 22 页，共 28 页 ② 0.8NA 【解析】 【分析】 该题是高考中的常见题型，属于中等难度的试题。试题注重基础，难易适中，侧重对学 生基础知识的巩固与训练，有利于培养学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力。该 题的关键是明确原电池的工作原理，并能结合题意具体问题、具体分析即可。 【解答】 (1) 原电池中较活泼的金属是负极，失去电子，发生氧化反应，电子经导线传递到正极， 所以溶液中的阳离子向正极移动，正极得到电子，发生还原反应。所以根据总的反应式 可知，Pb 是负极，失去电子，二氧化铅是正极，得到电子，因此电极反应式分别是负 极： Pb + SO4 2 −– 2e − = PbSO4 ，正极： PbO2 + SO4 2 − + 4H + + 2e − = PbSO4 + 2H2O ； 故答案为： Pb + SO4 2 −– 2e − = PbSO4 ； PbO2 + SO4 2 − + 4H + + 2e − = PbSO4 + 2H2O ； (2) 氯化铁和铜反应的离子方程式是 2Fe 3+ + Cu = 2Fe 2+ + Cu 2+ ，所以如果要将该反应 设计成原电池，则负极应该是铜，正极是铁离子得到电子，则正极反应式为 Fe 3+ + e − = Fe 2+ ； 故答案为： 2Fe 3+ + Cu = 2Fe 2+ + Cu 2+ ； Cu； Fe 3+ + e − = Fe 2+ ； (3) 铝在浓硝酸中发生钝化，所以此时铝是正极，铜是负极；而在氢氧化钠溶液中，铜 和氢氧化钠不反应，所以铝是负极，铜是正极，答案选 B；其中插入烧碱溶液中形成原 电池的负极反应式 Al + 4OH −– 3e − = AlO2 − + 2H2O ； 故答案为： B； Al + 4OH −– 3e − = AlO2 − + 2H2O ； (4) ①甲烷失去电子，所以在负极通入，因此电池的负极是 a；由于电解质是氢氧化钠溶 液，所以电极反应式是 CH4 + 10OH −– 8e − = CO3 2+ + 7H2O ； ② 1mol 甲烷全部反应转移 8mol 电子，标准状况下， 2.24L 甲烷为 0.1mol ，所以转移电 子数为 0.8NA ； 故答案为： ① a ； CH4 + 10OH −– 8e − = CO3 2 − + 7H2O ；② 0.8NA 。 17.【答案】 (1) 正极； CH3CH2OH + 16OH − − 12e − = 2CO3 2 − + 11H2O (2)2H2O − 4e − = 4H + + O2 ↑ (3) 负极；减弱； 32 【解析】 第 23 页，共 28 页 【分析】 本题考查原电池的工作原理的应用，题目难度中等，注意把握电极方程式的书写方法， 首先考虑原电池反应所依据的氧化还原反应，再考虑产物与电解质溶液的反应。 【解答】 (1) 根据题意，燃料在负极发生氧化反应，氧化剂在正极作还原剂，B 口通入 O2 ，则 b 电极是正极，负极上甲醇失电子和 KOH 反应生成碳酸钾和水，负极反应式为 CH3 CH2OH − 12e − + 16OH − = 2CO3 2 − + 11H2O ； (2) 根据电子移动方向知，M 为负极、N 为正极，交换膜为质子交换膜，负极上水失电 子生成氧气和氢离子，电极反应式为： 2H2O − 4e − = 4H + + O2 ↑； (3) ①铅蓄电池中，根据原电池反应式中元素化合价变化知，Pb 中 Pb 元素化合价由 0 价变为 + 2 价，被氧化发生氧化反应 Pb − 2e − + SO4 2 − = PbSO4 ，所以 Pb 作负极， PbO2是正极，电解质溶液中阴离子移向负极，工作时，该铅蓄电池正极上 PbO2 得电子发生 还原反应，电极反应为 PbO2 + SO4 2 − + 2e − + 4H + = PbSO4 + 2H2O ，附近溶液的酸性减 弱；根据方程式转移 2mol 电子，正极由 1mol PbO2 变为 1mol PbSO4 ，增加的质量相当 于 1molSO2 即 64g，因此当外电路通过 1 mol 电子时，理论上正极板的质量增加 32g。 18.【答案】Ⅰ .(1)B (2) 从右向左；滤纸上有蓝色沉淀产生 ( 答出“蓝色沉淀”或“蓝色斑点”即可 ) Ⅱ .(3) 增大 【解析】 【分析】本题考查了原电池和电解池原理的应用，整体难度中等，掌握原电池电极材料 的选择、离子移动方向、溶液酸碱度的判断、电极方程式的书写等是解答本题的关键。 【解答】 第 24 页，共 28 页 Ⅰ .(1) 甲装置中左侧为原电池装置，锌作负极，铜作正极，由于需保证电极反应不变， 故正极材料的活泼性不能大于 Zn，因此不能用镁代替铜。 (2) 硫酸根离子向负极移动，移动方向为从右向左。M 极作阳极，失去电子有铜离子生 成，铜离子结合氢氧根离子生成氢氧化铜沉淀。 Ⅱ .(3)X 极作阴极， H2O 得到电子生成氢气和氢氧根离子，故 X 极溶液的 pH 逐渐增大。 (4) 由题意可知，铁作阳极，铁失去电子生成 FeO4 2 −，电极反应为 。 (5)K2FeO4 − Zn 碱性电池中锌作负极，失去电子， FeO4 2 −在正极得到电子转化为氧化铁， 电极反应为 。 19.【答案】 (1) ① 1000mL 容量瓶 ② cV 180 mol · L − 1 (2) ①硝酸钾②铜③ 1.02 ； 大于 【解析】 【分析】 本题考查一定物质的量浓度溶液的配制、原电池原理的应用等，比较综合，难度一般， 解题的关键是对基础知识的灵活运用。 【解答】 (1) ①根据配制一定物质的量浓度溶液的步骤可知，步骤Ⅰ需要的玻璃仪器除烧杯、量 筒、玻璃棒外，还需要 1000mL 容量瓶、胶头滴管； ②根据电子守恒： Cr2O7 2 − ∼ 3I2 ∼ 6S2O3 2 − 1mol 6mol n( K2Cr2O7) c mol · L − 1 × VmL × 10 − 3 则 K2Cr2O7 溶液的物质的量浓度为 cmol/L × VmL × 10 − 3 6 × 30mL × 10 − 3 = cV 180 mol · L − 1 ； (2) ①盐桥中的离子不与溶液中的物质反应，排除了 HCO3 −和 OH −、 Cl −，电迁移率尽可 能的接近，故选：硝酸钾； ②电流表显示电子由铜电极流向铂电极可知，则铜电极是负极，铂电极是正极，原电池 内部阴离子向负极移动，所以盐桥中的阴离子进入铜电极溶液中； ③铜电极反应： Cu − 2e − = Cu 2+ ， Cu 2+ 变为 1.03 mol · L − 1 ，铜电极溶液中增加 0.03mol/L ， 第 25 页，共 28 页 铂电极反应式为： Cr2O7 2 − + 14H + + 6e − = 2Cr 3+ + 7H2O ，根据电荷守恒，则铂电极增 加 0.02 mol/L ，变为 1.02 mol/L ； ④铜电极为负极，电极反应： Cu − 2e − = Cu 2+ ，铂电极是正极，电极反应反应： Cr2O7 2 − + 14H + + 6e − = 2Cr 3+ + 7H2O ，电池的总反应式为： 3Cu + Cr2O7 2 − + 14H + = 3Cu 2+ + 2Cr 3+ + 7H2O ，根据还原剂的还原性大于还原产物的还原性，所以还原性 Cu > Cr 3+ 。 20.【答案】 (1) 锌棒上附着有红色固体 (2) 碳棒上附着有红色固体； Zn − 2e − = Zn 2+ ； Zn + Cu 2+ = Zn 2+ + Cu (3)C ； Zn → C( 或负极→正极 ) 【解析】 【分析】 本题考查原电池产生电流的实验、原电池电极判断和电极方程式的书写等，题目难度不 大。 【解答】 (1) 打开 K，锌与硫酸铜接触，置换出铜，所以可以看到锌棒上附着有红色固体。 (2) 关闭 K，形成原电池，锌作负极，碳作正极，溶液中的铜离子在碳棒上得到电子生 成铜，看到碳棒上附着有红色固体；其正极反应为 Cu 2+ + 2e − = Cu ；负极反应为 Zn − 2e − = Zn 2+ ；总反应为 Zn + Cu 2+ = Zn 2+ + Cu 。 (3) 关闭 K，溶液中的阳离子向正极移动，即向碳棒移动，电子从锌出来经过导线流向 碳。 21.【答案】解：①铜片、锌片和稀硫酸组成的原电池中，金属锌为负极，电极反应为： Zn − 2e − → Zn 2+ ， 金属铜为正极，电极反应为： 2H + + 2e − → H2 ↑，当在铜片上放出 3.36L( 标准状况 )即 0.15mol 的 H2 时，转移电子为 0.3mol ，在负极消耗金属锌为 0.15mol ，质量为 0.15mol × 65g/mol = 9.75g ， 第 26 页，共 28 页 答：产生 33.6L 气体消耗的锌的质量是 9.75 g ； ②金属铜为正极，电极反应为： 2H + + 2e − → H2 ↑，当在铜片上放出 3.36L( 标准状况 )即 0.15mol 的 H2 时，消耗氢离子的物质的量为 0.3mol ，即 200mL 稀硫酸中硫酸的物质 的量为 0.15mol ，稀硫酸的物质的量浓度 c = 0.15mol 0.2L = 0.75mol/L ， 答：原稀硫酸的物质的量浓度是 0.75mol/L 。 【解析】 【分析】 本题考查原电池的电极反应该的判断和计算。在原电池中较活泼的金属是负极，失去电 子，发生氧化反应，因此锌是负极，铜是正极，溶液中的氢离子放电。正确运用守恒法 是解决此类问题的关键，题目难度不大。 【解答】 ①铜片、锌片和稀硫酸组成的原电池中，金属锌为负极，电极反应为： Zn − 2e − → Zn 2+ ， 金属铜为正极，电极反应为： 2H + + 2e − → H2 ↑，当在铜片上放出 3.36L( 标准状况 )即 0.15mol 的 H2 时，转移电子为 0.3mol ，在负极消耗金属锌为 0.15mol ，质量为 0.15mol × 65g/mol = 9.75g ， 答：产生 33.6L 气体消耗的锌的质量是 9.75 g ； ②金属铜为正极，电极反应为： 2H + + 2e − → H2 ↑，当在铜片上放出 3.36L( 标准状况 )即 0.15mol 的 H2 时，消耗氢离子的物质的量为 0.3mol ，即 200mL 稀硫酸中硫酸的物质 的量为 0.15mol ，稀硫酸的物质的量浓度 c = 0.15mol 0.2L = 0.75mol/L ， 答：原稀硫酸的物质的量浓度是 0.75mol/L 。 22.【答案】 (1) 设锌片的质量减少了 x， 第 27 页，共 28 页 Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2 ↑ 65g 22.4Lx 3.36L所以 x = 9.75g答：锌片的质量减少了 9.75g ； (2) 设硫酸的物质的量为 y， Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2 ↑ 1mol 22.4Ly 3.36L所以 y = 0.15mol c = n V = 0.15mol 0.2L = 0.75mol/L答：原稀硫酸溶液的物质的量浓度为 0.75mol/L ； (3) 设转移电子物质的量为 z，则 Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2 ↑ 转移电子 22.4L 2mol 3.36L z 所以 z = 0.3mol ，通过导线的电子个数为： 0.3mol × 6.02 × 10 23 /mol = 1.806 × 10 23 答：有 1.806 × 10 23 个电子通过了导线。 【解析】 【分析】 本题考查原电池反应的计算，注意计算题的步骤书写，难度不大。 【解答】 利用碳棒、锌片和 200mL 稀硫酸组成原电池，总反应为 Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2 ↑， (1) 设锌片的质量减少了 x， Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2 ↑ 65g 22.4Lx 3.36L所以 x = 9.75g答：锌片的质量减少了 9.75g ； (2) 设硫酸的物质的量为 y， 第 28 页，共 28 页 Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2 ↑ 1mol 22.4Ly 3.36L所以 y = 0.15mol c = n V = 0.15mol 0.2L = 0.75mol/L答：原稀硫酸溶液的物质的量浓度为 0.75mol/L ； (3) 设转移电子物质的量为 z，则 Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2 ↑ 转移电子 22.4L 2mol 3.36L z 所以 z = 0.3mol ，通过导线的电子个数为： 0.3mol × 6.02 × 10 23 /mol = 1.806 × 10 23 答：有 1.806 × 10 23 个电子通过了导线。