第6章 第1节 重点突破练——原电池原理及其应用-【金版教程】2024-2025学年高中化学必修第二册作业与测评课件PPT（人教版2019）

0 第六章　化学反应与能量 第一节　化学反应 与能量变化 重点突破练——原电池 原理及其应用 (建议用时：40分钟) 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 难度 ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★★ ★★ ★★ ★ ★★ ★★ ★★★ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 2．下列各装置露置在空气中，能在外电路获得电流的是(　　) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 4 3．(2024·广东六校联考)贮备电池是日常将电池的一种组成部分(如电解质溶液)与其他部分隔离备用，使用时可迅速被激活并提供足量电能。Mg­AgCl电池是一种可被海水激活的贮备电池，电池放电时，下列说法不正确的是(　　) A．海水作电解质溶液 B．Mg作负极发生氧化反应 C．正极反应式为AgCl＋e－===Cl－＋Ag D．Cl－由负极向正极迁移 解析：原电池工作时阴离子向负极移动，故Cl－由正极向负极迁移，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 5 4．查处酒后驾驶采用的“便携式乙醇检测仪”以燃料电池为工作原理，其中一个电极的电极反应式为CH3CH2OH－2e－===X＋2H＋。下列说法正确的是(　　) A．电池内部H＋由正极向负极移动 B．另一个电极的电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－ C．乙醇在正极发生反应，电子由正极经过外电路流向负极 D．电池总反应为2CH3CH2OH＋O2===2CH3CHO＋2H2O 解析：配平题给电极反应式：CH3CH2OH－2e－===CH3CHO＋2H＋，可知X为CH3CHO，此电极为负极，另一电极应通入O2，电极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，则电池总反应为2CH3CH2OH＋O2===2CH3CHO＋2H2O，B错误，D正确；原电池中，阳离子向正极移动，所以电池内部H＋由负极向正极移动，A错误；乙醇在负极发生反应，电子由负极经过外电路流向正极，C错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 6 5．已知金属锈蚀的原理是在潮湿空气中金属表面形成水膜，金属与杂质和水膜中溶解的电解质组成原电池，从而使金属锈蚀加快，下列制品的镀层损坏后，金属腐蚀速率最快的是(　　) A．镀铝塑料扣 B．食品罐头盒(镀锡铁盒) C．白铁水桶(镀锌) D．镀银铜质奖章 解析：在构成原电池的反应中，两极的活泼性差别越大，活泼金属被腐蚀的速度越快，故镀锡铁盒镀层破坏后腐蚀最快。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 7 6．一种直接铁燃料电池(电池反应为3Fe＋2O2===Fe3O4)的装置如图所示，下列说法正确的是(　　) A．Fe极为电池正极 B．KOH溶液为电池的电解质溶液 C．电子由多孔碳极沿导线移向Fe极 D．5．6 g Fe参与反应，导线中转移1．204×1023个电子 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 8 7．水锂电池是当今锂电池研发的方向之一，其安全性能高，离子导电率高，且成本低。如图是一种水锂电池的工作原理示意图，下列有关说法错误的是(　　) A．装置中的固体电解质的作用是传导电子 B．石墨电极的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ C．锂电极为电池负极 D．该电池产生标准状况下1．12 L H2时，锂电极消耗0．7 g Li 解析：电子沿导线移动，固体电解质传导的是离子，A错误；石墨为正极，H2O在正极得电子生成H2，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，B正确；锂电极为电池负极，失电子生成Li＋，C正确；该电池产生标准状况下1．12 L H2时，电路中转移0．1 mol e－，锂电极消耗0．7 g Li，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 9 8．我国在太阳能光电催化－化学耦合分解硫化氢研究中获得新进展，相关装置如图所示。下列说法正确的是(已知质子交换膜只允许H＋通过)(　　) A．该制氢工艺中光能最终转化为化学能 B．该装置工作时，H＋由b极区流向a极区 C．a极上发生的电极反应为Fe3＋＋e－===Fe2＋ D．a极区需不断补充含Fe3＋和Fe2＋的溶液 解析：该制氢工艺中光能转化为电能，最终转化为化学能，A正确；该装置工作时，H＋由a极区流向b极区，B错误；a极上有电子流出，发生氧化反应，所以a极上发生的电极反应为Fe2＋－e－===Fe3＋，C错误；由图可知，a极区Fe2＋和Fe3＋可相互转化，故不需补充含Fe3＋和Fe2＋的溶液，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 10 9．微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。某微生物燃料电池的工作原理如图所示，下列说法正确的是(　　) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 12 10．科学家研制出一种新型短路膜化学电 池，利用这种电池可以消除空气中的CO2，该 装置的结构、工作原理如图所示。下列有关说 法错误的是(　　) A．短路膜和常见的离子交换膜不同，它 既能传递离子还可以传递电子 B．当负极生成1 mol CO2时，理论上需要转移1 mol电子 C．负极反应式为H2＋2OH－－2e－===2H2O D．当反应消耗22．4 L(标准状况)O2时，理论上需要转移4 mol电子 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 13 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 14 二、非选择题 11．分别按如图所示甲、乙装置进行实验，图中两个烧杯中的溶液为相同浓度的稀硫酸，甲中 为电流表。 (1)下列叙述正确的是______(填字母)。 A．两烧杯中铜片表面均无气泡产生 B．甲中铜片作正极，乙中铜片作负极 C．两烧杯中溶液中的H＋浓度均减小 D．产生气泡的速率：甲比乙慢 C 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 (2)甲装置中，某同学发现不仅铜片上有气泡产生，锌片上也产生了气体，原因可能是___________________________________。 (3)甲装置中，若把稀硫酸换成CuSO4溶液，试写出铜电极的电极反应式：____________________。 锌片不纯，锌与杂质构成原电池 Cu2＋＋2e－===Cu 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 16 解析：(1)铜不能与稀硫酸反应，则乙烧杯中铜片表面无气泡生成，甲装置中形成原电池，铜作正极，则甲烧杯中铜片表面有气泡产生，故A错误；乙装置没有形成闭合回路，不能形成原电池，故B错误；两烧杯中硫酸都参加反应，溶液中氢离子浓度均减小，故C正确；甲装置能形成原电池，其反应速率较一般化学反应的速率更大，所以甲中产生气泡的速率比乙中快，故D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 17 12．Ⅰ．根据提供的纯锌片、纯铜片和500 mL 0．2 mol·L－1的硫酸溶液、导线、1000 mL量筒等， 试用如图装置来测定锌和稀硫酸反应时在某段时间 内通过导线的电子的物质的量。 (1)如图所示，装置气密性良好，且1000 mL量筒中已充满了水，则开始实验时，首先要_______________________________。 (2)a电极材料为________，其电极反应式为__________________；b电极材料为________，其电极反应式为____________________。 (3)当量筒中收集672 mL气体时(已折算到标准状况下)，通过导线的电子的物质的量为__________。 用导线把a、b两电极连接起来 纯锌片 Zn－2e－===Zn2＋ 纯铜片 2H＋＋2e－===H2↑ 0．06 mol 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 18 Ⅱ．液氨储氢实际应用时的一种途径是作为氨燃料电池的原料： 写出氨燃料电池负极的电极反应式：________________________________。 2NH3－6e－＋3O2－===N2＋3H2O 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 19 13．(1)科研人员设想用如图所示装置生产硫酸。 ①上述生产硫酸的总反应方程式为___________________ _______，b是____极，b电极反应式为_____________________， 生产过程中H＋向_____(填“a”或“b”)电极区域运动。 ②该小组同学反思原电池的原理，其中观点正确的是 _____(填字母)。 A．原电池反应的过程中可能没有电子发生转移 B．原电池装置一定需要2个活泼性不同的金属电极 C．电极一定不能参加反应 D．氧化反应和还原反应可以拆开在两极发生 2SO2＋O2＋2H2O=== 2H2SO4 正 O2＋4e－＋4H＋===2H2O b D 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 20 (2)CO与H2反应还可制备CH3OH，CH3OH可作为燃料使用，用CH3OH和O2组合形成的含有质子交换膜(只允许H＋通过)的燃料电池的结构示意图如图： 质子交换膜左右两侧的溶液均为1 L 2 mol·L－1 H2SO4溶液。电池总反应式为2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O，c电极为______(填“正极”或“负极”)，c电极的电极反应式为________________________________。 负极 CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 21 解析：(1)①根据装置图可知，a电极通入SO2，SO2发生失 去电子的氧化反应，在b电极上通入O2，则生产硫酸的总反应方 程式为2SO2＋O2＋2H2O===2H2SO4；b电极是正极，O2在酸性 条件下得电子生成水，电极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O； 原电池中阳离子向正极移动，则生产过程中H＋向b电极区域运 动。②原电池反应为氧化还原反应，反应过程中一定有电子发 生转移，A错误；原电池装置不一定需要2个活泼性不同的金属电极，例如燃料电池两个电极活泼性可以相同，B错误；原电池中电极可以参加反应，例如铜、锌、稀硫酸组成的原电池，锌电极参加反应，C错误；原电池中氧化反应和还原反应拆开在两极发生，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 22 (2)根据装置图可知，电子从c电极流出，则c电极是负极，电池总反应式为2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O，所以CH3OH在负极(c电极)发生失去电子的氧化反应，电极反应式为CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 23 ①质子(H＋)的流动方向为________(填“从A到B”或 “从B到A”)。 ②负极的电极反应式为________________________________。 (2)氧化还原反应一般可以设计成原电池。若将反应Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋设计成原电池，则： ①该电池的电解质溶液可以是_____________________。 ②当外电路中转移1 mol e－时，电解质溶液增加的质量是_____g。 从A到B FeCl3溶液(合理即可) 28 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 24 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 25 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 26 　　　　　　　　　　　　　 R 一、选择题 1．下面是四个化学反应，你认为理论上不可用于设计原电池的化学反应是(　　) A．Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag B．Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O C．Zn＋CuSO4===Cu＋ZnSO4 D．C＋CO2eq \o(=====,\s\up16(高温))2CO 解析：由电池反应可知Fe极为电池负极，多孔碳极为电池正极，电子由负极移向正极，A、C错误；由电池反应知3Feeq \o(――→,\s\up16(8e－))Fe3O4，故5．6 g (0．1 mol) Fe参与反应，导线中转移eq \f(8,3)×0．1×6．02×1023个电子，D错误。 A．电子从b流出，经外电路流向a B．HS－在硫氧化菌作用下转化为SOeq \o\al(2－,4)的反应是HS－＋4H2O－8e－===SOeq \o\al(2－,4)＋9H＋ C．如果将反应物直接燃烧，能量的利用率不会变化 D．若该电池电路中有0．4 mol电子发生转移，则有0．5 mol H＋通过质子交换膜 解析：b电极通入氧气，是正极，a电极是负极，电子从a流出，经外电路流向b，A错误；a电极是负极，发生失去电子的氧化反应，即HS－在硫氧化菌作用下转化为SOeq \o\al(2－,4)，电极反应是HS－＋4H2O－8e－===SOeq \o\al(2－,4)＋9H＋，B正确；如果将反应物直接燃烧，会有部分化学能转化为光能，因此能量的利用率会变化，C错误；若该电池电路中有0．4 mol电子发生转移，根据电荷守恒可知有0．4 mol H＋通过质子交换膜与0．1 mol氧气结合转化为水，D错误。 解析：短路膜和常见的离子交换膜不同，根据图中信息得到短路膜既能传递离子还可以传递电子，A正确；负极反应式为H2＋2HCOeq \o\al(－,3)－2e－===2H2O＋2CO2↑，当负极生成1 mol CO2时，理论上需要转移1 mol电子，B正确，C错误；根据正极反应式O2＋2CO2＋4e－===2COeq \o\al(2－,3)，可知当反应消耗22．4 L(标准状况下物质的量为1 mol)O2时，理论上需要转移4 mol电子，D正确。 14．(1)二氧化硫－空气质子交换膜燃料电池是利用 空气将大气中所含SO2氧化成SOeq \o\al(2－,4)，其装置示意图如图： SO2－2e－＋2H2O===SOeq \o\al(2－,4)＋4H＋ 解析：(1)①二氧化硫发生氧化反应，氧气发生还原反应，则A电极为负极，B电极为正极，原电池中阳离子移向正极，则质子(H＋)的移动方向为从A到B。 ②二氧化硫在负极失去电子发生氧化反应，电极反应式为SO2－2e－＋2H2O===SOeq \o\al(2－,4)＋4H＋。 (2)①若将反应Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋设计成原电池，由于Fe失去电子，发生氧化反应，所以Fe为负极材料；活动性比Fe弱的金属或能够导电的非金属单质(如石墨)为正极材料，电解质溶液为含有Fe3＋的溶液，可以是FeCl3溶液；②根据方程式可知：每有1 mol Fe发生反应变为Fe2＋进入溶液时，溶液质量增加56 g，此时转移2 mol电子，则当外电路中转移1 mol e－时，电解质溶液增加的质量是eq \f(56 g,2)＝28 g。 $$