专题08 原电池（期中真题汇编，北京专用）高二化学上学期

专题08 原电池 高频考点概览 考点01 原电池的工作原理 考点02 化学电源和燃料电池 地 城 考点01 原电池的工作原理 1．(23-24高二上·北京昌平区·期中)铜锌原电池的装置如下图，下列说法正确的是 A．极发生还原反应 B．极电极反应式为 C．盐桥中进入溶液 D．电子由电极流向电极 2．(24-25高二上·北京师范大学附属实验中学·期中)下列装置或过程能实现化学能转化为电能的是 A B 风力发电 水果电池 C D 燃料燃烧 电动车充电 A．A B．B C．C D．D 3．(24-25高二上·北京·期中)我国某大学科研团队通过超快电脉冲热还原法开发了一种新型碳载钌镍合金纳米催化剂(RuNi/C)，并基于此催化剂制备出一种极具竞争力的高能量镍氢气()电池，其工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．放电时，向电极b移动 B．放电一段时间后，KOH溶液的浓度增大 C．放电时，电极a上的电极反应式为 D．外电路中每转移2mol ，理论上电极b上消耗2g 4．(24-25高二上·北京·期中)在通风橱中进行下列实验： 步骤 现象 Fe表面产生大量无色气泡，液面上方变为红棕色 Fe表面产生少量红棕色气泡后，迅速停止 Fe、Cu接触后，其表面均产生红棕色气泡 下列说法不正确的是 A．Ⅰ中气体由无色变红棕色的化学方程式：2NO＋O2=2NO2 B．Ⅱ中的现象说明Fe表面形成致密的氧化膜，阻止Fe进一步反应 C．对比Ⅰ、Ⅱ中现象，说明稀HNO3的氧化性强于浓HNO3 D．针对Ⅲ中现象，在Fe、Cu之间连接电流计，可判断Fe是否被氧化 5．(24-25高二上·北京·期中)我国科学家设计可同时实现H2制备和海水淡化的新型电池，装置示意图如图。 下列说法不正确的是 A．电极a是正极 B．电极b的反应式：N2H4-4e-+4OH-=N2↑+4H2O C．每生成1molN2，有2molNaCl发生迁移 D．离子交换膜c、d分别是阳离子交换膜和阴离子交换膜 6．(24-25高二上·北京海淀·期中)下图是“海水河水”浓差电池装置示意图(不考虑溶解氧的影响)，其中a、b均为复合电极，b的电极反应式为。下列说法正确的是 A．a的电极反应式为 B．内电路中，由b极区向a极区迁移 C．工作一段时间后，两极NaCl溶液的浓度差减小 D．电路中转移时，理论上a极区模拟海水的质量减少23g 7．(24-25高二上·北京海淀·期中)某同学研究FeSO4溶液和AgNO3溶液的反应，设计如下对比实验。 实验 Ⅰ   Ⅱ 现象 连通电路后，电流表指针向右偏转，分别取反应前和反应一段时间后甲烧杯中的溶液，滴加KSCN溶液，前者几乎无色,后者显红色 连通电路后，电流表指针向左发生微小的偏转，丙、丁烧杯中均无明显现象 下列说法正确的是 A．仅由Ⅰ中的现象可推知Ag+的氧化性强于Fe3+ B．Ⅱ中电流表指针向左偏转的原因是Fe2+氧化了银电极 C．Ⅱ中若将银电极换成石墨电极，电流表指针可能不再向左偏转 D．对比Ⅰ、Ⅱ可知，Ⅰ中NO3－氧化了Fe2+ 8．(24-25高二上·北京师范大学第二附属中学·期中)一种高性能的碱性硼化钒()—空气电池如下图所示。电池的总反应为：，该电池工作时，下列说法不正确的是 A．电子由电极经外电路流向复合碳电极 B．正极室溶液的pH降低、负极室溶液的pH升高 C．电极发生反应： D．若有0.112L(标准状况)参与反应，有0.02mol 通过阴离子交换膜移到负极 9．(24-25高二上·北京东城区·期中)氧化还原反应可拆分为氧化和还原两个“半反应”。某小组同学从“半反应”的角度探究反应规律。 (1)已知：的转化在酸性条件下才能发生。 ①该转化的还原半反应是，则相应的氧化半反应是 。 ②分析上述还原半反应可知：增大可促进得到电子，使其 性增强，进而与发生反应。 (2)探究与浓盐酸能否发生反应。 ①有同学认为与浓盐酸不能发生反应产生氢气，其依据是 。 用如下装置进行实验[硫酸与浓盐酸中接近]。 装置 序号 试管内药品 现象 甲 浓盐酸 24小时后仍无明显变化 乙 粉＋硫酸 24小时后仍无明显变化 丙 粉＋浓盐酸 24小时后气球变鼓 ②甲是对比实验，目的是排除 的干扰。 ③a．丙中气球变鼓是因为生成了 气体(填化学式)。 b．经检测，丙中反应后溶液中存在。从氧化还原性的角度分析丙中反应能够发生的原因： 。 (3)探究以下原电池的工作原理。 实验结果：产生电流，左侧电极表面有析出，右侧电极周围生成。 ①该装置中右侧电极作 (填“正”或“负”)极。 ②对该原电池的电极反应和总反应的反应类型进行分析，谈谈对原电池工作原理的认识： 。 ③结合上述实验思考，仅由以下实验用品能否设计成原电池。 片、浓溶液、蒸馏水、烧杯、盐桥、导线、电流表 (选做下列a或b，若两个都作答，按a计分) a．若不能，说明原因。 b．若能，在如下装置图中填写烧杯中的试剂，并标出电子的移动方向。 10．(24-25高二上·北京·期中)某小组实验验证“Ag++Fe2+Fe3++Ag↓”为可逆反应并测定其平衡常数。 (1)实验验证 实验I：将0.0100 mol/L Ag2SO4溶液与0.0400 mol/L FeSO4溶液(pH=1)等体积混合，产生灰黑色沉淀，溶液呈黄色。 实验II：向少量Ag粉中加入0.0100 mol/L Fe2(SO4)3溶液(pH=1)，固体完全溶解。 ①取I中沉淀，加入浓硝酸，证实沉淀为Ag。现象是 。 ②II中溶液选用Fe2(SO4)3，不选用Fe(NO3)3的原因是 。 综合上述实验，证实“Ag++Fe2+Fe3++Ag↓”为可逆反应。 ③小组同学采用电化学装置从平衡移动角度进行验证。补全电化学装置示意图,写出操作及现象 。 (2)测定平衡常数 实验Ⅲ：一定温度下，待实验Ⅰ中反应达到平衡状态时，取v mL上层清液，用c1 mol/L KSCN标准溶液滴定Ag+，至出现稳定的浅红色时消耗KSCN标准溶液v1 mL。 资料：Ag++SCN-AgSCN↓（白色） K=1012 Fe3++SCN-FeSCN2+（红色） K=102.3 ①滴定过程中Fe3+的作用是 。 ②测得平衡常数K= 。 (3)思考问题 ①取实验I的浊液测定c(Ag+)，会使所测K值 (填“偏高”“偏低”或“不受影响”)。 ②不用实验II中清液测定K的原因是 。 地 城 考点02 化学电源和燃料电池 11．(24-25高二上·北京清华大学附属中学·期中)碱性锌锰电池是普通锌锰电池的升级换代产品。图1、图2分别为碱性锌锰电池和普通锌锰电池的构造图。其总反应分别为：、。下列关于两种电池的说法中，不正确的是 A．两种电池中都是MnO2被还原 B．反应中每生成，转移电子数为 C．电池工作时，向正极移动 D．环境温度过低，不利于电池放电 12．(24-25高二上·北京丰台区·期中)铅蓄电池的结构示意图如下图所示，其充、放电时的电池反应为：Pb + PbO2 + 2H2SO42PbSO4 + 2H2O。下列说法正确的是 A．放电时Pb为负极，发生反应：Pb-2e-= Pb2+ B．充电时PbO2与外电源的负极相连，正极区域酸性增强 C．充电时阳极发生反应：PbSO4-2e-+ 2H2O = PbO2+SO+4H＋ D．放电时H+向负极移动 13．(24-25高二上·北京·期中)化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法错误的是 A．甲：反应时盐桥中的阳离子移向溶液 B．乙：正极的电极反应式为 C．丙：锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄 D．丁：使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降 14．(24-25高二上·北京·期中)目前我国已成功将氢氧燃料电池应用于新能源公交汽车中，氢氧燃料电池的反应原理如图。下列说法不正确的是 A．氢氧燃料电池是环保电池 B．该电池工作时电子从电极b移向电极a C．该电池总反应为 D．若离子导体选择稀硫酸溶液，则a极反应方程式为 15．(24-25高二上·北京·期中)直接燃料电池是一种新型化学电源，其工作原理如图所示。电池放电时，下列说法不正确的是 A．电极Ⅰ为负极 B．电极Ⅱ的反应式为： C．电池总反应为： D．该电池的设计利用了在酸碱性不同条件下氧化性、还原性的差异 16．(24-25高二上·北京清华附中朝阳学校·期中)利用如图装置将反应的化学能转化为电能，下列说法不合理的是 A．a处发生氧化反应 B．电子从a出发经过导线流向b，再经过盐桥流向a，形成闭合回路 C．X可以是或溶液 D．b可以是石墨或铂 17．(24-25高二上·北京丰台区·期中)甲醇(CH3OH)在作为内燃机燃料、制作燃料电池等方面具有重要的用途。 (1)25℃、101 kPa时，1 mol甲醇完全燃烧生成液态水释放的能量是762.5 kJ，写出该反应的热化学方程式 。 (2)工业上以CO和H2为原料合成甲醇：CO (g) + 2H2(g) = CH3OH(l)  ΔH= a kJ/mol，若要计算a，需要知道甲醇完全燃烧生成液态水的焓变，以及反应1 和反应2 的焓变(文字描述)。 (3)甲醇的另一种用途是制成燃料电池，装置图如下所示：采用铂作为电极材料，稀硫酸作电解质溶液，向其中一个电极直接加入纯化后的甲醇，同时向另一个电极通入空气。回答下列问题： ①电池的正极反应式为： 。 ②该电池工作时，理论上每消耗1molCH3OH，有 mol H+由 极经质子交换膜流向 极(填“a”或“b”)。 ③甲醇可作为内燃机燃料，也可用于制作燃料电池，其反应均为甲醇与氧气的反应，但能量转化形式不同，电池将化学能转化为电能的根本原因是 。 18．(24-25高二上·北京·期中)填空。 (1)将燃煤产生的二氧化碳回收利用，可达到低碳排放的目的。下图是通过人工光合作用，以和为原料制备和的原理示意图。电极b作 极，表面发生的电极反应为 。 (2)浓差电池中的电动势是由于电池中存在浓度差而产生的。某浓差电池的原理如下图所示，该电池从浓缩海水中提取的同时又获得了电能。 ①X为 极，Y极反应式为 。 ②Y极生成时， 移向 (填“X”或“Y”)极。 (3)一种以肼(N2H4)为液体燃料的电池装置如下图所示。该电池用空气中的氧气作氧化剂，作电解质。负极反应式为 ；正极反应式为 。 试卷第18页，共19页 试卷第19页，共19页 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题08 原电池 高频考点概览 考点01 原电池的工作原理 考点02 化学电源和燃料电池 地 城 考点01 原电池的工作原理 1．(23-24高二上·北京昌平区·期中)铜锌原电池的装置如下图，下列说法正确的是 A．极发生还原反应 B．极电极反应式为 C．盐桥中进入溶液 D．电子由电极流向电极 【答案】C 【分析】锌比铜活泼，铜锌原电池中锌发生失电子的氧化反应、为负极，Cu作正极，负极反应式为Zn-2e-=Zn2+，正极反应式为Cu2++2e-=Cu,原电池工作时，电子由负极经外电路流向正极，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，据此分析解答。 【详解】A．铜锌原电池中锌发生失电子的氧化反应生成Zn2+，故A错误； B．铜锌原电池工作时，Cu作正极，正极反应式为Cu2++2e-=Cu，故B错误； C．铜锌原电池工作时锌作负极，Cu作正极，阴离子向负极移动，即盐桥中Cl-进入ZnSO4溶液，故C正确； D．铜锌原电池工作时锌作负极，Cu作正极，电子由负极经外电路流向正极，即电子由Zn电极流向Cu电极，故D错误； 答案选C。 2．(24-25高二上·北京师范大学附属实验中学·期中)下列装置或过程能实现化学能转化为电能的是 A B 风力发电 水果电池 C D 燃料燃烧 电动车充电 A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【详解】A．风力发电是风能转化为电能，故A不符合题意； B．水果电池是将化学能转化为电能，故B符合题意； C．燃料燃烧是将化学能变为热能，故C不符合题意； D．电动车充电是将电能变为化学能，故D不符合题意； 故选B。 3．(24-25高二上·北京·期中)我国某大学科研团队通过超快电脉冲热还原法开发了一种新型碳载钌镍合金纳米催化剂(RuNi/C)，并基于此催化剂制备出一种极具竞争力的高能量镍氢气()电池，其工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．放电时，向电极b移动 B．放电一段时间后，KOH溶液的浓度增大 C．放电时，电极a上的电极反应式为 D．外电路中每转移2mol ，理论上电极b上消耗2g 【答案】B 【分析】由图可知，电极b为原电池的负极，碱性条件下氢气在负极失去电子发生氧化反应生成氢氧根离子，电极反应式为H2—2e—+2OH—=2H2O，电极a为正极，水分子作用下碱式氧化镍在正极得到电子发生还原反应生成氢氧化镍，电极反应式为NiOOH+e—+H2O=Ni(OH)2+OH—，电池总反应为H2+2NiOOH=2Ni(OH)2。 【详解】A．由分析可知，电极b为原电池的负极，电极a为正极，则氢氧根离子向电极b移动，故A正确； B．由分析可知，电池总反应为H2+2NiOOH=2Ni(OH)2，则放电一段时间后，氢氧化钾溶液的浓度基本不变，故B错误； C．由分析可知，放电时，电极a为正极，水分子作用下碱式氧化镍在正极得到电子发生还原反应生成氢氧化镍，电极反应式为NiOOH+e—+H2O=Ni(OH)2+OH—，故C正确； D．由分析可知，放电时，电极b为原电池的负极，碱性条件下氢气在负极失去电子发生氧化反应生成氢氧根离子，电极反应式为H2—2e—+2OH—=2H2O，则外电路中每转移2mol电子时，理论上电极b上消耗氢气的质量为2mol××2g/mol=2g，故D正确； 故选B。 4．(24-25高二上·北京·期中)在通风橱中进行下列实验： 步骤 现象 Fe表面产生大量无色气泡，液面上方变为红棕色 Fe表面产生少量红棕色气泡后，迅速停止 Fe、Cu接触后，其表面均产生红棕色气泡 下列说法不正确的是 A．Ⅰ中气体由无色变红棕色的化学方程式：2NO＋O2=2NO2 B．Ⅱ中的现象说明Fe表面形成致密的氧化膜，阻止Fe进一步反应 C．对比Ⅰ、Ⅱ中现象，说明稀HNO3的氧化性强于浓HNO3 D．针对Ⅲ中现象，在Fe、Cu之间连接电流计，可判断Fe是否被氧化 【答案】C 【分析】I中铁和稀硝酸生成一氧化氮，一氧化氮遇空气生成二氧化氮；Ⅱ中Fe遇浓硝酸钝化，表面形成致密的氧化层，阻止Fe进一步反应，所以产生少量红棕色气泡后，迅速停止；Ⅲ中构成原电池，Fe作为负极，且Fe与浓硝酸直接接触，会产生少量二氧化氮，Cu作为正极，发生得电子的反应，生成二氧化氮。 【详解】A．I中铁和稀硝酸生成一氧化氮，一氧化氮遇空气生成二氧化氮，化学方程式为: 2NO+O2=2NO2，A正确； B．常温下，Fe遇浓硝酸易钝化，表面形成致密的氧化层，阻止Fe进一步反应，B正确； C．对比Ⅰ、Ⅱ中现象，实验Ⅱ反应停止是因为发生了钝化，不能用来比较浓HNO3和稀HNO3的氧化性强弱，物质氧化性强弱只能通过比较物质得电子能力强弱来分析，C错误； D．Ⅲ中构成原电池，在Fe、Cu之间连接电流计，可判断Fe是否持续被氧化，D正确； 故选C。 5．(24-25高二上·北京·期中)我国科学家设计可同时实现H2制备和海水淡化的新型电池，装置示意图如图。 下列说法不正确的是 A．电极a是正极 B．电极b的反应式：N2H4-4e-+4OH-=N2↑+4H2O C．每生成1molN2，有2molNaCl发生迁移 D．离子交换膜c、d分别是阳离子交换膜和阴离子交换膜 【答案】C 【分析】该装置为原电池，电极a上氢离子得电子生成氢气，则a为正极，电极反应为2H++2e-=H2↑，电极b上，N2H4在碱性条件下失去电子生成N2，b为负极，电极反应为N2H4-4e-+4OH-=N2↑+4H2O，根据电解池中，阳离子移向正极，阴离子移向负极，则钠离子经c移向左侧（a），氯离子经d移向右侧（b），c、d分别是阳离子交换膜和阴离子交换膜，据此解答。 【详解】A．根据分析，电极a是正极，A正确； B．根据分析，电极b的反应式：N2H4-4e-+4OH-=N2↑+4H2O，B正确； C．根据N2H4-4e-+4OH-=N2↑+4H2O，每生成1molN2，转移4mol电子，根据电荷守恒，有4molNaCl发生迁移，C错误； D．根据分析，离子交换膜c、d分别是阳离子交换膜和阴离子交换膜，D正确； 故选C。 6．(24-25高二上·北京海淀·期中)下图是“海水河水”浓差电池装置示意图(不考虑溶解氧的影响)，其中a、b均为复合电极，b的电极反应式为。下列说法正确的是 A．a的电极反应式为 B．内电路中，由b极区向a极区迁移 C．工作一段时间后，两极NaCl溶液的浓度差减小 D．电路中转移时，理论上a极区模拟海水的质量减少23g 【答案】C 【详解】A．由图知，a为负极，Ag失去电子被氧化生成银离子、与氯离子结合得到氯化银，则a的电极反应式为，A错误； B． 内电路中，阳离子向正极移动，a为负极，b为正极，由a极区向b极区迁移，B错误； C．负极氯离子不断与银离子结合转变为氯化银、钠离子由a极区向b极区迁移，则工作一段时间后，两极NaCl溶液的浓度差减小，C正确； D． 电路中转移时，负极有1molCl-转变为氯化银、1mol由a极区向b极区迁移，则理论上a极区模拟海水的质量减少58.5g，D错误； 答案选C。 7．(24-25高二上·北京海淀·期中)某同学研究FeSO4溶液和AgNO3溶液的反应，设计如下对比实验。 实验 Ⅰ   Ⅱ 现象 连通电路后，电流表指针向右偏转，分别取反应前和反应一段时间后甲烧杯中的溶液，滴加KSCN溶液，前者几乎无色,后者显红色 连通电路后，电流表指针向左发生微小的偏转，丙、丁烧杯中均无明显现象 下列说法正确的是 A．仅由Ⅰ中的现象可推知Ag+的氧化性强于Fe3+ B．Ⅱ中电流表指针向左偏转的原因是Fe2+氧化了银电极 C．Ⅱ中若将银电极换成石墨电极，电流表指针可能不再向左偏转 D．对比Ⅰ、Ⅱ可知，Ⅰ中NO3－氧化了Fe2+ 【答案】C 【分析】由实验Ⅰ可知甲烧杯溶液在反应后生成Fe3+，电子有石墨电极流向银电极，则石墨电极为负极，银电极为正极，负极发生反应为：Fe2+-e-= Fe3+；由实验Ⅱ可知：银电极为负极，石墨电极为正极，负极发反应：Ag-e-=Ag+，而Fe3+的氧化性强于Ag，故正极溶液中的Fe2+不参与反应，所以正极发生吸氧腐蚀。 【详解】A.若Ag+的氧化性强于Fe3+，那么Ⅰ中原电池的总反应为Ag++Fe2+= Fe3++Ag，而实验Ⅱ随着反应进行丁烧杯中也能生成Ag+，也可以构成原电池，生成Fe3+，溶液颜色会改变，但是实验Ⅱ中无明显现象，故Ⅰ中的现象是空气中的氧气氧化Fe2+导致，A错误； B.由分析可知，是空气中的氧气氧化银电极，故B错误； C.Ⅱ中若将银电极换成石墨电极，石墨为惰性电极，不能失去电子，不能形成原电池，电流表指针可能不再向左偏转，C正确； D.若是NO3－氧化了Fe2+，那么Ⅱ中的Fe2+也会被NO3－氧化，故D错误； 故选C。 8．(24-25高二上·北京师范大学第二附属中学·期中)一种高性能的碱性硼化钒()—空气电池如下图所示。电池的总反应为：，该电池工作时，下列说法不正确的是 A．电子由电极经外电路流向复合碳电极 B．正极室溶液的pH降低、负极室溶液的pH升高 C．电极发生反应： D．若有0.112L(标准状况)参与反应，有0.02mol 通过阴离子交换膜移到负极 【答案】B 【分析】根据图示的电池结构，电池的总反应为：，左侧VB2发生失电子的反应生成和，为负极，反应的电极方程式为： ，右侧空气中的氧气发生得电子的反应生成OH-，为正极，反应的电极方程式为O2+4e-+2H2O=4OH-，据此分析。 【详解】A．原电池中，电子由负极流向正极，故电子由VB2电极经负载流向复合碳电极，A正确； B．反应过程中正极生成大量的OH-使正极区pH升高，负极消耗OH-使负极区OH-浓度减小pH降低，B错误； C．根据分析，电极发生反应：，C正确； D．若有0.112L(标准状况，为0.005mol)O2参与反应，由O2+4e-+2H2O=4OH-可知转移电子0.02mol，会有0.02molOH-通过阴离子交换膜移到负极，D正确； 故选B。 9．(24-25高二上·北京东城区·期中)氧化还原反应可拆分为氧化和还原两个“半反应”。某小组同学从“半反应”的角度探究反应规律。 (1)已知：的转化在酸性条件下才能发生。 ①该转化的还原半反应是，则相应的氧化半反应是 。 ②分析上述还原半反应可知：增大可促进得到电子，使其 性增强，进而与发生反应。 (2)探究与浓盐酸能否发生反应。 ①有同学认为与浓盐酸不能发生反应产生氢气，其依据是 。 用如下装置进行实验[硫酸与浓盐酸中接近]。 装置 序号 试管内药品 现象 甲 浓盐酸 24小时后仍无明显变化 乙 粉＋硫酸 24小时后仍无明显变化 丙 粉＋浓盐酸 24小时后气球变鼓 ②甲是对比实验，目的是排除 的干扰。 ③a．丙中气球变鼓是因为生成了 气体(填化学式)。 b．经检测，丙中反应后溶液中存在。从氧化还原性的角度分析丙中反应能够发生的原因： 。 (3)探究以下原电池的工作原理。 实验结果：产生电流，左侧电极表面有析出，右侧电极周围生成。 ①该装置中右侧电极作 (填“正”或“负”)极。 ②对该原电池的电极反应和总反应的反应类型进行分析，谈谈对原电池工作原理的认识： 。 ③结合上述实验思考，仅由以下实验用品能否设计成原电池。 片、浓溶液、蒸馏水、烧杯、盐桥、导线、电流表 (选做下列a或b，若两个都作答，按a计分) a．若不能，说明原因。 b．若能，在如下装置图中填写烧杯中的试剂，并标出电子的移动方向。 【答案】(1) 氧化 (2) 在金属活动性顺序中，位于H之后 浓盐酸挥发 ，使的还原性增强 (3) 负 两极上分别发生氧化和还原反应，总反应不一定是氧化还原反应 【详解】（1）①根据氧化还原可知中，得电子，I-失电子，还原半反应是，氧化半反应为； ②分析上述还原半反应为，可知增大可促进得到电子，使其氧化性增强，进而与发生反应； （2）①在金属活动性顺序中，位于H之后与浓盐酸不能发生反应产生氢气，其依据是在金属活动性顺序中，位于H之后； ②浓盐酸具有挥发性，甲是对比实验，目的是排除浓盐酸挥发； ③a.丙中气球变鼓是因为生成了；b.浓盐酸浓度大，，促使该反应进行，使的还原性增强； （3）①原电池中电子从负极流出，流向正极，如图从电子流向可知右侧Ag为负极，左侧Ag为正极，故右侧Ag为负极； ②正极发生Ag++e-=Ag，负极发生Ag-e-+Cl-=AgCl，该原电池的总反应不是氧化还原，有些原电池两极上分别发生氧化和还原反应，总反应不一定是氧化还原反应； ③仅由以下实验用品片、浓溶液、蒸馏水、烧杯、盐桥、导线、电流表，可以设计成浓差原电池： 10．(24-25高二上·北京·期中)某小组实验验证“Ag++Fe2+Fe3++Ag↓”为可逆反应并测定其平衡常数。 (1)实验验证 实验I：将0.0100 mol/L Ag2SO4溶液与0.0400 mol/L FeSO4溶液(pH=1)等体积混合，产生灰黑色沉淀，溶液呈黄色。 实验II：向少量Ag粉中加入0.0100 mol/L Fe2(SO4)3溶液(pH=1)，固体完全溶解。 ①取I中沉淀，加入浓硝酸，证实沉淀为Ag。现象是 。 ②II中溶液选用Fe2(SO4)3，不选用Fe(NO3)3的原因是 。 综合上述实验，证实“Ag++Fe2+Fe3++Ag↓”为可逆反应。 ③小组同学采用电化学装置从平衡移动角度进行验证。补全电化学装置示意图,写出操作及现象 。 (2)测定平衡常数 实验Ⅲ：一定温度下，待实验Ⅰ中反应达到平衡状态时，取v mL上层清液，用c1 mol/L KSCN标准溶液滴定Ag+，至出现稳定的浅红色时消耗KSCN标准溶液v1 mL。 资料：Ag++SCN-AgSCN↓（白色） K=1012 Fe3++SCN-FeSCN2+（红色） K=102.3 ①滴定过程中Fe3+的作用是 。 ②测得平衡常数K= 。 (3)思考问题 ①取实验I的浊液测定c(Ag+)，会使所测K值 (填“偏高”“偏低”或“不受影响”)。 ②不用实验II中清液测定K的原因是 。 【答案】(1) 灰黑色固体溶解，产生红棕色气体 防止酸性条件下，氧化性氧化Fe2+干扰实验结果 a：铂/石墨电极，b：FeSO4 或Fe2(SO4)3或二者混合溶液，c：AgNO3 溶液；操作和现象：闭合开关 K，Ag电极上固体逐渐溶解，指针向左偏转，一段时间后指针归零，再向左侧烧杯中加入滴加较浓的Fe2(SO4)3溶液，与之前的现象相同；或者闭合开关 K，Ag电极上有灰黑色固体析出，指针向右偏转，一段时间后指针归零，再向左侧烧杯中加入滴加较浓的Fe2(SO4)3溶液，Ag电极上固体逐渐减少，指针向左偏转 (2) 指示剂 (3) 偏低 Ag完全反应，无法判断体系是否达到化学平衡状态 【详解】（1）①由于Ag能与浓硝酸发生反应：Ag+2HNO3(浓)=AgNO3+NO2↑+H2O，故当观察到的现象为灰黑色固体溶解，产生红棕色气体，即可证实灰黑色固体是Ag，故答案为：灰黑色固体溶解，产生红棕色气体。 ②由于Fe(NO3)3溶液电离出将与溶液中的H+结合成由强氧化性的HNO3，能氧化Fe2+，而干扰实验，故实验II使用的是Fe2(SO4)3溶液，而不是Fe(NO3)3溶液，故答案为：防止酸性条件下，氧化性氧化Fe2+干扰实验结果。 ③由装置图可知，利用原电池原理来证明反应Fe2++Ag+Ag+Fe3+为可逆反应，两电极反应为：Fe2+-e-Fe3+，Ag++e-Ag，故另一个电极必须是与Fe3+不反应的材料，可用石墨或者铂电极，左侧烧杯中电解质溶液必须含有Fe3+或者Fe2+，采用FeSO4或Fe2(SO4)3或二者混合溶液，右侧烧杯中电解质溶液必须含有Ag+，故用AgNO3溶液，组装好仪器后，加入电解质溶液，闭合开关 K，装置产生电流，电流从哪边流入，指针则向哪个方向偏转，根据b中所加试剂的不同，电流方向可能不同，因此可能观察到的现象为：Ag电极逐渐溶解，指针向左偏转，一段时间后指针归零，说明此时反应达到平衡，再向左侧烧杯中加入滴加较浓的Fe2(SO4)3溶液，与之前的现象相同，表明平衡发生了移动；另一种现象为：Ag电极上有灰黑色固体析出，指针向右偏转，一段时间后指针归零，说明此时反应达到平衡，再向左侧烧杯中加入滴加较浓的Fe2(SO4)3溶液，Ag电极上固体逐渐减少，指针向左偏转，表明平衡发生了移动，故答案为：a：铂/石墨电极，b：FeSO4或Fe2(SO4)3或二者混合溶液，c：AgNO3溶液；操作和现象：闭合开关 K，Ag电极上固体逐渐溶解，指针向左偏转，一段时间后指针归零，再向左侧烧杯中加入滴加较浓的Fe2(SO4)3溶液，与之前的现象相同；或者闭合开关 K，Ag电极上有灰黑色固体析出，指针向右偏转，一段时间后指针归零，再向左侧烧杯中加入滴加较浓的Fe2(SO4)3溶液，Ag电极上固体逐渐减少，指针向左偏转。 （2）①Fe3+与SCN-反应生成红色FeSCN2+，因Ag+与SCN-反应相较于Fe3+与SCN-反应更加容易及彻底，当溶液变为稳定浅红色，说明溶液中的Ag+恰好完全滴定，且溶液中Fe3+浓度不变，说明上述反应答案平衡，故溶液中Fe3+的作用是滴定反应的指示剂，故答案为：指示剂。 ②取I中所得上清液vmL。用c1mol/L的KSCN溶液滴定，至溶液变为稳定浅红色时，消耗v1mL，已知：Ag++SCN-AgSCN，K=1012，说明反应几乎进行完全，故有I中上层清液中Ag+的浓度为：c(Ag+)=mol/L，根据平衡三段式进行计算如下：，故反应的平衡常数K== ，故答案为：指示剂；。 （3）①若取实验I所得浊液测定Ag+浓度，则浊液中还有Ag，因存在平衡Fe2++Ag+Ag+Fe3+，且随着反应Ag++SCN-AgSCN，使得上述平衡逆向移动，则测得平衡体系中的c(Ag+)偏大，即偏大，故所得到的K= 偏小，故答案为：偏小。 ②由于实验II中Ag完全溶解，故无法判断体系是否达到化学平衡状态，因而不用实验II所得溶液进行测定并计算K，故答案为：Ag完全反应，无法判断体系是否达到化学平衡状态。 地 城 考点02 化学电源和燃料电池 11．(24-25高二上·北京清华大学附属中学·期中)碱性锌锰电池是普通锌锰电池的升级换代产品。图1、图2分别为碱性锌锰电池和普通锌锰电池的构造图。其总反应分别为：、。下列关于两种电池的说法中，不正确的是 A．两种电池中都是MnO2被还原 B．反应中每生成，转移电子数为 C．电池工作时，向正极移动 D．环境温度过低，不利于电池放电 【答案】B 【详解】A．两种电池中，MnO2都转化为MnO(OH)，Mn元素都由+4价降低到+3价，所以都是MnO2作氧化剂，被还原，A正确； B．反应中，MnO2都转化为MnO(OH)，Mn元素都由+4价降低到+3价，则每生成，转移电子数为，B不正确； C．原电池工作时，阳离子向正极移动，则向正极移动，C正确； D．环境温度过低，反应速率过慢，不利于电池放电，D正确； 故选B。 12．(24-25高二上·北京丰台区·期中)铅蓄电池的结构示意图如下图所示，其充、放电时的电池反应为：Pb + PbO2 + 2H2SO42PbSO4 + 2H2O。下列说法正确的是 A．放电时Pb为负极，发生反应：Pb-2e-= Pb2+ B．充电时PbO2与外电源的负极相连，正极区域酸性增强 C．充电时阳极发生反应：PbSO4-2e-+ 2H2O = PbO2+SO+4H＋ D．放电时H+向负极移动 【答案】C 【分析】由铅蓄电池的总反应Pb + PbO2 + 2H2SO42PbSO4 + 2H2O可知，放电时，Pb被氧化，应为电池负极反应，电极反应式为Pb-2e-+=PbSO4，正极上PbO2得电子被还原，电极反应式为PbO2++2e-+4H+=PbSO4+2H2O，在充电时，阳极上发生氧化反应，电极反应式和放电时的正极反应互为逆反应，阴极上发生还原反应，电极反应式和放电时的负极反应互为逆反应，由此解答； 【详解】A．放电时Pb为负极，发生反应：Pb-2e-+=PbSO4，A错误； B．充电时为电解池，此时的PbO2外电源的正极相连，B错误； C．充电时，阳极上电极反应式为PbSO4-2e-+ 2H2O = PbO2++4H＋，C正确； D．放电时阳离子向正极移动，H+向正极移动，D错误； 答案选C。 13．(24-25高二上·北京·期中)化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法错误的是 A．甲：反应时盐桥中的阳离子移向溶液 B．乙：正极的电极反应式为 C．丙：锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄 D．丁：使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降 【答案】A 【详解】A．甲装置为原电池，左侧铜片为负极，右边银为正极，盐桥中阳离子向正极移动，即向AgNO3溶液移动，故A错误； B．氧化银得电子作正极，生成银和氢氧根离子，电极反应式为Ag2O+2e-+H2O═2Ag+2OH-，故B正确； C．石磨棒作正极，锌筒作负极，失电子生成锌离子，发生氧化反应，因锌被消耗，所以锌筒会变薄，故C正确； D．图为铅蓄电池，放电时的总反应为Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，所以使用一段时间后，酸性减弱，导电能力下降，故D正确。 答案选A。 14．(24-25高二上·北京·期中)目前我国已成功将氢氧燃料电池应用于新能源公交汽车中，氢氧燃料电池的反应原理如图。下列说法不正确的是 A．氢氧燃料电池是环保电池 B．该电池工作时电子从电极b移向电极a C．该电池总反应为 D．若离子导体选择稀硫酸溶液，则a极反应方程式为 【答案】B 【分析】氢氧燃料电池的反应物为H2、O2，产物为水。总反应式为，氢气失电子在负极发生失电子的氧化反应。 【详解】A．氢氧燃料电池的反应物为H2、O2，产物为水，不污染环境，则氢氧燃料电池是环保电池，A正确； B．电池工作时电子从负极移向正极，氢气在负极发生失电子的氧化反应，电极a为负极，该电池工作时电子从电极a移向电极b， B错误； C．氢氧燃料电池的反应物为H2、O2，产物为水，总反应式为，C正确； D．若离子导体选择稀硫酸溶液，则负极上氢气失电子生成氢离子，负极反应式为，D正确； 故选B。 15．(24-25高二上·北京·期中)直接燃料电池是一种新型化学电源，其工作原理如图所示。电池放电时，下列说法不正确的是 A．电极Ⅰ为负极 B．电极Ⅱ的反应式为： C．电池总反应为： D．该电池的设计利用了在酸碱性不同条件下氧化性、还原性的差异 【答案】C 【分析】由K+向电极Ⅱ所在区域迁移可知，电极Ⅱ为正极发生还原反应，电极Ⅰ为负极发生氧化反应；正极电极反应式：，负极电极反应式：。 【详解】A．电极Ⅰ为负极，A正确； B．电极Ⅱ为正极发生还原反应：，B正确； C．两极酸碱度不一样，氢离子和氢氧根离子不能电池总反应为：，C错误； D．该电池的设计利用了在酸碱性不同条件下氧化性、还原性的差异，D正确； 故选C。 16．(24-25高二上·北京清华附中朝阳学校·期中)利用如图装置将反应的化学能转化为电能，下列说法不合理的是 A．a处发生氧化反应 B．电子从a出发经过导线流向b，再经过盐桥流向a，形成闭合回路 C．X可以是或溶液 D．b可以是石墨或铂 【答案】B 【分析】①G表为电流表，原电池放电时，负极失去电子，发生氧化反应，正极得到电子，发生还原反应； ②根据电池反应，负极为Cu，负极液体可以用铜离子溶液或常规盐溶液； ③根据电池反应，正极电解质需要放置三价铁溶液，确保电子流通；正极得电子，需能导电的电极，且此电极不可以直接和三价铁反应。 【详解】A．根据装置图，a为负极，负极失去电子，发生氧化反应，A项正确； B．根据分析，电子从负极a出发经过导线流向正极b，但是电子不能经过电解质溶液，因此不能经过盐桥流向a，B项错误； C．a为负极，Cu失去电子生成铜离子，因此负极液体可以选择用铜离子溶液或常规盐溶液，C项正确； D．b极是正极，得到电子，需能导电的电极，且此电极不可以直接和三价铁反应，因此可以是石墨或铂，D项正确； 答案选B。 17．(24-25高二上·北京丰台区·期中)甲醇(CH3OH)在作为内燃机燃料、制作燃料电池等方面具有重要的用途。 (1)25℃、101 kPa时，1 mol甲醇完全燃烧生成液态水释放的能量是762.5 kJ，写出该反应的热化学方程式 。 (2)工业上以CO和H2为原料合成甲醇：CO (g) + 2H2(g) = CH3OH(l)  ΔH= a kJ/mol，若要计算a，需要知道甲醇完全燃烧生成液态水的焓变，以及反应1 和反应2 的焓变(文字描述)。 (3)甲醇的另一种用途是制成燃料电池，装置图如下所示：采用铂作为电极材料，稀硫酸作电解质溶液，向其中一个电极直接加入纯化后的甲醇，同时向另一个电极通入空气。回答下列问题： ①电池的正极反应式为： 。 ②该电池工作时，理论上每消耗1molCH3OH，有 mol H+由 极经质子交换膜流向 极(填“a”或“b”)。 ③甲醇可作为内燃机燃料，也可用于制作燃料电池，其反应均为甲醇与氧气的反应，但能量转化形式不同，电池将化学能转化为电能的根本原因是 。 【答案】(1)CH3OH(l) + O2(g) = CO2(g) + 2H2O(l) ΔH=-762.5 kJ/mol (2) 氢气与氧气反应生成液态水 一氧化碳与氧气反应生成二氧化碳 (3) O2 + 4H＋+ 4e-= 2H2O 6 a b 将氧化反应和还原反应分开在不同区域进行，并形成闭合回路，电子发生定向移动 【详解】（1）25℃、101 kPa时，1 mol甲醇完全燃烧生成液态水释放的能量是762.5 kJ，热化学方程式：CH3OH(l) + O2(g) = CO2(g) + 2H2O(l) ΔH=-762.5 kJ/mol，故答案为：CH3OH(l) + O2(g) = CO2(g) + 2H2O(l) ΔH=-762.5 kJ/mol； （2）根据盖斯定律，反应CO (g) + 2H2(g) = CH3OH(l)  ΔH= a kJ/mol，若要计算a，需要知道甲醇完全燃烧生成液态水的焓变，还需要氢气与氧气反应生成液态水以及一氧化碳与氧气反应生成二氧化碳的焓变； （3）甲醇燃料电池通入甲醇的一极为负极，发生氧化反应，通入空气的一极为正极，发生还原反应，质子交换膜允许H+通过； ①正极上O2得电子发生还原反应，在酸性条件下生成水，电极反应式为：O2 + 4H＋+ 4e-= 2H2O； ②CH3OH失去电子生成CO2，C的化合价由-2价升高到+4价，每消耗1molCH3OH，有6mol电子转移，有6mol H+转移，原电池中阳离子向正极移动，H+由a极经质子交换膜流向b极； ③电池将化学能转化为电能的根本原因是：将氧化反应和还原反应分开在不同区域进行，并形成闭合回路，电子发生定向移动。 18．(24-25高二上·北京·期中)填空。 (1)将燃煤产生的二氧化碳回收利用，可达到低碳排放的目的。下图是通过人工光合作用，以和为原料制备和的原理示意图。电极b作 极，表面发生的电极反应为 。 (2)浓差电池中的电动势是由于电池中存在浓度差而产生的。某浓差电池的原理如下图所示，该电池从浓缩海水中提取的同时又获得了电能。 ①X为 极，Y极反应式为 。 ②Y极生成时， 移向 (填“X”或“Y”)极。 (3)一种以肼(N2H4)为液体燃料的电池装置如下图所示。该电池用空气中的氧气作氧化剂，作电解质。负极反应式为 ；正极反应式为 。 【答案】(1) 正 CO2+2H++2e-=HCOOH (2) 正 2Cl--2e-=Cl2↑ 2 X (3) N2H4+4OH--4e-=N2+4H2O O2+2H2O+4e-=4OH- 【详解】（1）图中装置没有外加电源，属于原电池装置，CO2在电极b附近转化为HCOOH，发生还原反应，因此电极b作正极；结合得失电子守恒可知发生的电极反应式为CO2+2H++2e-=HCOOH； （2）①由图可知原电池装置电极X附近H+转化为H2，发生还原反应，则X为正极；Y电极为负极，电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑； ②由电极反应式2Cl--2e-=Cl2↑可知Y极生成1 mol Cl2时，转移电荷数为2mol，则有2mol Li+移向X极； （3）燃料在负极失电子，即负极反应式为N2H4+4OH--4e-=N2+4H2O；氧气在正极得电子，正极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-。 试卷第18页，共19页 试卷第19页，共19页 学科网（北京）股份有限公司 $