高考化学二轮专题大题练习专题24《原电池的基本原理》(含详解)

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1．（1）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。

①电极X的材料是____________；电解质溶液Y是__________；

②银电极发生的电极反应为_______________________。

（2）科学家预言,燃料电池将是21世纪获得电能的重要途径，美国已计划将甲醇（CH3OH）燃料电池用于军事。一种甲醇燃料电池采用铂或碳化钨作为电极催化剂，在稀硫酸电解液中直接加入纯化后的甲醇，同时向一个电极通入空气。

回答下列问题：

①这种电池放电时发生的化学反应方程式是_____________________________________。

②负极发生的电极反应式是_________________________________________。

③电解液中的H+向________极移动（填“正”或“负”）。

【答案】Cu     AgNO3     Ag+ + e-= Ag     2CH3OH+3O22CO2+4H2O

2CH3OH+2H2O-12e=2CO2+12H+    正   

【解析】

【详解】

（1）①根据总的反应式可知，铜失去电子，银离子得到电子，所以铜是负极。X电极插在硫酸铜溶液中，所以X电极是Cu，因此电解质溶液Y是AgNO3；

②银电极为电池的正极，发生的电极反应式是Ag+ + e－ ＝Ag；

（2）①甲醇燃料电池实质就是利用CH3OH燃料在氧气中反应来提供电能，CH3OH作负极，发生氧化反应，电极反应为2CH3OH+2H2O-12e-=2CO2↑+12H+；氧气在正极反应：3O2+12H++12e-=6H2O，两反应相加得总反应式，所以电池反应式为2CH3OH+3O2═2CO2+4H2O； 

【点睛】本题考查了原电池原理、燃料电池，根据正负极上发生的反应、电子移动方向、离子移动方向等知识点来分析解答，难点是电极反应式的书写，要结合电解质溶液酸碱性书写，为易错点。

2．（1）如图所示，是原电池的装置图。请回答：

若C为稀H2SO4溶液，电流表指针发生偏转，B电极材料为Fe且作负极，则A电极上发生的电极反应式为______；电子的移动方向是______________；反应进行一段时间后溶液C的氢离子浓度将________(填“升高”、“降低”或“基本不变”)。

（2）下图是一个双液原电池装置图，下列说法正确的是__________。

A．盐桥中的阴离子向CuSO4溶液中移动    B．盐桥的作用之一是平衡电荷

C．铜片作电池的负极                   D．该电池比单液原电池的电流更稳定

（3）甲醇是重要的化工原料，又可作为燃料使用，用CH3OH和O2组合形成的质子交换膜燃料电池的结构示意图如下：

电池总反应为2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O，则C电极是________(填“正极”或“负极”)，C电极的反应方程式为_______________；若线路中转移3 mol电子，则上述CH3OH燃料电池，消耗的CH3OH的质量为_____g。

【答案】2H＋＋2e－===H2↑由Fe电极沿导线流向A极降低B D负极CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋16

【解析】

【详解】

（3）根据电子的流向（或H+的流向），电极c为负极，电极d为正极。电池总反应为2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O，电极c上CH3OH发生失电子的氧化反应生成CO2，c电极的电极反应式为：CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+。根据电极反应式，负极每消耗1molCH3OH线路中转移6mol电子，线路中转移3mol电子，负极消耗CH3OH物质的量为0.5mol，消耗CH3OH的质量为0.5mol×32g/mol=16g。

【点睛】正确判断原电池的正、负极和理解原电池的工作原理是解答本题的关键。判断原电池的正、负极常用的方法有：①根据电子的流向，电子由负极经导线流向正极，如第（2）、（3）题；②根据离子的流向，阴离子流向负极、阳离子流向正极，如第（3）题；③根据反应的类型，负极发生氧化反应、正极发生还原反应；④根据金属活动性顺序表，一般较活泼金属为负极；⑤根据实验现象等。

3．人们应用原电池原理制作了多种电池，以满足不同的需要．以下每小题中的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，填写空格．

（1）FeCl3溶液常用于腐蚀印刷电路铜板，发生2FeCl3+Cu═2FeCl2+CuCl2，若将此反应设计成原电池，则负极所用电极材料为____________，当线路中转移0.2mol电子时，则被腐蚀铜的质量为______________ g．

（2）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

（3）燃料电池是一种高效、环境友好的供电装置，如图是电解质为稀硫酸溶液的氢氧燃料电池原理示意图，回答下列问题： 

①氢氧燃料电池的总反应化学方程式是：__________________．                             

②电池工作一段时间后硫酸溶液的浓度___________（填“增大”、“减小”或“不变”）．

【答案】Cu6.4gB2H2+O2=2H2O减小

【解析】

的氧化还原反应，此时金属铜做负极，金属铝做正极，插入氢氧化钠溶液中，金属铜和氢氧化钠溶液不反应，铝和氢氧化钠溶液发生自发的氧化还原反应，此时金属铝做负极，铜做正极。 （3） ①氢氧燃料电池中通入氧气的一极为正极，通入氢气的一极为负极，总反应为 2H2+O2=2H2O，②根据总反应分析，电池工作一段时间后，生成水，使溶液的体积增大，则硫酸的浓度减小。

【点睛】在原电池中实现的是自发的氧化还原反应，做原电池负极的金属不一定金属性比正极的强。根据存在的反应分析，发生氧化反应的金属，做原电池的负极，不反应的金属做正极。在燃料电池中，燃料永远在负极反应，氧气在正极反应。

4．化学电池一直是化学工作者研究的热点之一。

Ⅰ．早期的锌汞纽扣式电池，以锌和氧化汞为电极材料，氢氧化钾溶液为电解液的原电池，有效的解决电池使用寿命短、易发生漏液等问题。

电池总反应为：Zn+HgO = ZnO+Hg 。

（1）该电池的正极反应式是___________。

（2）但是该工厂的污水中会含有一定量的+2价的汞离子，通常采用向污水中通入一定量的硫化氢，反应的离子方程式为___________。

（3）该方法的缺点是产物的颗粒比较小，大部分悬浮于污水中，通常采用投入一定量的明矾晶体进行后续处理，请解释其原因___________。

II．锂离子电池由于轻便、比能量大等优点，成为当今社会最为常见的电池。其中的重要材料磷酸亚铁锂（LiFePO4）通常按照下列流程进行生产：

请回答下列问题：

（4）生产过程中“混合搅拌”的目的是__________。气体X除了水蒸气之外，还含有___________（填写化学式）。

（5）请写出一定条件下由LiH2PO4生成LiFePO4的化学方程式__________，当生成1mol磷酸亚铁锂时，转移的电子数目为___________。

【答案】HgO + 2e－ + H2O = Hg + 2OH－    Hg2+ + H2S = HgS + 2H+    水解产生的Al(OH)3胶体具有吸附性    加快反应速率    NH3    2LiH2PO4 + Fe2O3 + C =2LiFePO4 + CO ↑+ 2H2O    1NA   

【解析】

【详解】