【推荐精选】2018届高考化学三轮冲刺 核心突破 电池连接问题的分析考前特训

电池连接问题的分析

1．空间实验室“天宫一号”的供电系统中有再生氢氧燃料电池(RFC)，RFC是一种将水电解技术与氢氧燃料电池技术相结合的可充电电池。下图为RFC工作原理示意图，有关说法正确的是

A．当有0.1 mol电子转移时，a极产生1.12 L O2(标准状况下)

B．b极上发生的电极反应是：4H2O+4e?===2H2↑+4OH?

C．c极上进行还原反应，B中的H+可以通过隔膜进入

D．d极上发生的电极反应是：O2+4H++4e?===2H2O

【答案】C

【解析】电解池中的电极反应为：b电极为阳极失电子发生氧化反应：4OH??4e?===2H2O+O2↑；a电极为阴极得到电子发生还原反应：4H++4e?===2H2↑；原电池中是酸性溶液，电极反应为：d为负极失电子发生氧化反应：2H2?4e?===4H+；c电极为正极得到电子发生还原反应：O2+4H++4e

?===2H

2O；A．阳极电极反应计算，当有0.1 mol电子转移时，a电极产生标况下1.12 L H2，故A错误；B．b电极上发生的电极反应是4OH??4e?===2H2O+O2↑；故B错误；C．c电极上进行还原反应，B池中的H+可以通过隔膜进入A池，故C正确；D．d电极上发生的电极反应是：2H2?4e?===4H+；故D错误；故选C。

2．如下图所示，下列说法正确的是

A．甲池是电能转化为化学能的装置，乙、丙池是化学能转化电能的装置

B．甲池通入CH3OH的电极反应式为CH3OH?6e?+2H2O===CO32?+8H+

C ．反应一段时间后，向乙池中加入一定量Cu(OH)2固体能使CuSO 4溶液恢复到原浓度

D ．甲池中消耗280 mL(标准状况下)O 2，此时丙池中理论上最多产生14. 5 g 固体

【答案】D

【解析】A.甲池是原电池，是化学能转化为电能的装置；乙、丙池是电能转化为化学能的装置，A 错误；B. 甲池通入CH 3OH 的电极是原电池的负极，发生氧化反应，其电极反应式为：CH 3OH ?6e ?+8OH ?===CO 32?+6H 2O ，B 错误；C.乙池中，石墨与原电池的正极相连，为电解池的阳极，发生失去电子的氧化反应，其电极反应式为：2H 2O ?4e ?===4H ++O 2↑；Ag 电极与原电池的负极相连，为电解池的阴极，发生得到电子的还原反应，其电极反应式为：Cu 2++2e ?===Cu ；整个反应中消耗了不仅消耗了Cu 2+，而且消耗了溶质水，因此反应一段时间后，只向乙池中加入一定量Cu(OH)2固体不能使CuSO 4溶液恢复到原浓度，C 错误；D. 甲池中消耗280 mL(标

准状况下)O 2，O 2量为2(e )4(O )40.0125mol=0.05mol n n -==?，丙池中阴极的电极反应式为：2H 2O+2e ?===H 2↑+2OH ?，产生固体的化学方程式为：2OH ?+Mg 2+===Mg(OH)2↓，故产生Mg(OH)2的物质的

量为，产生固体的质量为2[Mg(OH)]0.25mol 58g/mol=14.5g m =?，D 正确。故答案D 。

3、某同学组装了如图所示的电化学装置，电极Ⅰ为Al ，其他均为Cu ，则

A ．电流方向：电极Ⅳ→→电极Ⅰ

B ．电极Ⅰ发生还原反应

C ．电极Ⅱ逐渐溶解

D ．电极Ⅲ的电极反应：Cu 2++2e ?

===Cu

【答案】A

【解析】首先应根据图示判断左边两池通过盐桥构成原电池，产生电流对右边硫酸铜溶液进行电解(相当于精炼铜)。电极Ⅰ为负极，电极Ⅱ为正极，所以电流方向：电极Ⅳ→→电极Ⅰ(电流方向与电子流动方向相反)，A 正确。电极Ⅰ上铝失电子发生氧化反应，B 错。电极

Ⅱ上有铜析出，C 错。电极Ⅲ的电极反应：Cu ?2e ?===Cu 2+

，D 错。

4、如下图所示，某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X 为阳离子交换膜。下列有关说法正确的是

A ．反应一段时间后，乙装置中生成的氢氧化钠在铁极区

B ．乙装置中铁电极为阴极，电极反应式为Fe ?2e ?===Fe 2+

C ．通入氧气的一极为正极，发生的电极反应为O 2?4e ?+2H 2O===4OH ?

D ．反应一段时间后，丙装置中硫酸铜溶液浓度保持不变

【答案】A

【解析】甲装置为甲醚燃料电池，充入氧气的一极发生还原反应，为电极的正极，充入燃料的一极为电极的负极；乙装置为电解饱和氯化钠溶液的装置，根据串联电池中电子的转移，可知Fe 电极为阴极，C 极为阳极；丙装置为电解精炼铜的装置，精铜为阴极，粗铜为阳极。

5、下图装置(Ⅰ)是一种可充电电池，装置(Ⅱ)为电解池。装置(Ⅰ)的离子交换膜只允许Na +通过，已知电池充、放电的化学方程式为2Na 2S 2+NaBr 3???→←???放电

充电Na 2S 4+3NaBr ，当闭合开关K 时，X 电极附近溶液变红。

下列说法正确的是

A ．闭合开关K 时，Na +

从右到左通过离子交换膜

B ．闭合开关K 时，负极反应式为3NaBr ?2e ?===NaBr 3+2Na +

C ．闭合开关K 时，X 电极反应式为2Cl ??2e ?===Cl 2↑

D ．闭合开关K 时，当有0.1 mol Na +通过离子交换膜时，X 电极上放出标准状况下气体

1.12 L

【答案】D

【解析】选“当闭合开关K 时，X 电极附近溶液变红”说明X 是阴极，Y 为阳极，则电池的左侧是负极，右侧为正极，Na +

从左到右通过离子交换膜，A 错误；放电时，X 电极反应式为2Na 2S 2?2e ?===Na 2S 4+2Na +，B 错误；X 极是阴极，发生的电极反应式为2H ++2e ?===H 2↑，C 错误；“当有0.1 mol Na +通过离子交换膜时”说明转移了0.1 mol 电子，则X 电极生成0.05 mol H 2，在标准状况下体积为1.12 L ，D 正确。 6、我国科研人员以Zn 和尖晶石百锰酸锂(ZnMn2O4)为电极材料，研制出一种水系锌离

子电池。该电池的总反应方程式：x Zn +Zn 1?x Mn 2O 4???→←???放电

充电ZnMn 2O 4(0

A ．ZnMn 2O 4是负极材料

B ．充电时，Zn 2+

向ZnMn 2O 4电极迁移

C ．充电时，阳极反应：ZnMn 2O 4?x Zn 2+?2x e ?===Zn 1?x Mn 2O 4

D ．充放电过程中，只有Zn 元素的化合价发生变化

【答案】C

【解析】A. 原电子放电是Zn 失电子发生氧化反应，为负极材料，故A 错误；B. 充电时其原理为电解原理，充电时原来的负极连接电源的负极变为Zn 极，Zn2+向阴极即Zn 电极迁移，故B 错误；C. 充电时，阳极ZnMn2O4发生氧化生成Zn1?x Mn2O4，其电极反应为ZnMn2O4?xZn2+?2xe ?===Zn1?xMn2O4，故C 正确；D. 充放电过程中，只有Zn 元素的化合价降低，Mn 元素的化合价升高，故D 错误；答案为C 。

7、．高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为：3Zn+2K 2FeO 4+8H 2O ???→←???放电

充电 3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH ，下列叙述不正确的是

A ．放电时负极反应为：Zn ?2e ?+2OH ?

===Zn(OH)2

B ．充电时阳极反应为：Fe(OH)3?3e ?+5OH ?===FeO 42?+4H 2O

C ．充电时，蓄电池的负极应与外接电源正极相连

D ．放电时负极附近溶液的碱性减弱

【答案】C

【解析】A ．根据电池的总反应可知，高铁电池放电时必定是锌在负极失去电子，电极反应式为Zn ?2e ?+2OH ?===Zn(OH)2，故A 正确；B ．充电时阳极发生Fe(OH)3失电子的氧化反应，即反应为：Fe(OH)3?3e ?+5OH ?===FeO 42?+4H 2O ，故B 正确；C ．充电时蓄电池的负极应与外接电源

负极相连，故C错误；D．高铁电池放电时必定是锌在负极失去电子，电极反应式为Zn?2e?+2OH?===Zn(OH)2，所以负极附近溶液的碱性减弱，故D正确；故选C。

8、某兴趣小组的同学用下图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合该装置的电键时，观

察到电流计的指针发生了偏转。

请回答下列问题：

(1)甲池为________(填“原电池”“电解池”或“电镀池”)，通入CH3OH电极的电极反应式为____________。

(2)乙池中A(石墨)电极的名称为________(填“正极”“负极”“阴极”或“阳极”)，总反应式为_________________________________________。

(3)当乙池中B极质量增加5.40 g时，甲池中理论上消耗O2的体积为________mL(标准状况)，丙池中________极析出________g铜。

(4) 若丙池中电极不变，将其溶液换成NaCl溶液，电键闭合一段时间后，甲中溶液的pH 将________(填“增大”“减小”或“不变”)；丙中溶液的pH将________(填“增大”“减小”或“不变”)，若将丙中溶液复原，需加入________。

【答案】(1)原电池CH3OH?6e?+8OH?===2

3

CO-+6H2O

(2)阳极4AgNO3+2H2O 电解

4Ag+O2↑+4HNO3

(3)280 D 1.6

(4)减小增大HCl

【解析】(1)甲池为原电池，通入CH3OH的电极为负极，电极反应式为CH3OH?6e?+8OH?

===2

3

CO-+6H2O。

(2)乙池中为用惰性电极电解AgNO3溶液，其中A作阳极，B作阴极，总反应式为

4AgNO3+2H2O 电解

4Ag+O2↑+4HNO3。

(4)若丙池中电极不变，将其溶液换成NaCl溶液，根据丙中总反应式为

2NaCl+2H2O 电解

2NaOH+H2↑+Cl2↑，溶液pH增大，而甲中总反应式为

2CH3OH+3O2+4KOH===2K2CO3+6H2O，溶液pH减小。

9．某化学兴趣小组在实验室利用质子酸甲醇燃料电池作电源，电解硫酸铜溶液。

请回答下列问题：

(1)通入氧气的电极为______(填“正极”或“负极”)，通入甲醇一极的电极反应式为

_________。

(2)b电极上的现象为________________。

(3)假设硫酸铜溶液的体积为600 mL(电解前后溶液的体积变化忽略不计)，若消耗336

mL(标准状况)O2，则电解后硫酸铜溶液的pH为________。

(4)若a、b均换成铜电极，则电解一段时间后硫酸铜溶液的浓度_____(填“增大”“减小”或“不变”)。

【答案】(1)正极 CH3OH?6e?+H2O===CO2↑+6H+

(2)石墨电极表面有紫红色固体析出 1

(3)不变

【解析】(1)氧气得到电子，通入氧气的电极为正极，通入甲醇一极是负极，甲醇失去电子，由于存在质子交换膜，所以电极反应式为CH3OH?6e?+H2O===CO2↑+6H+。

(2)b电极与电源的负极相连，作阴极，溶液中的铜离子放电析出铜，电极上的现象为石墨电极表面有紫红色固体析出。

(3)假设硫酸铜溶液的体积为600 mL(电解前后溶液的体积变化忽略不计)，336 mL(标准状况)O2的物质的量是0.015 mol，转移0.06 mol电子，则有0.06 mol氢氧根放电，产生0.06 mol氢离子，浓度是0.1 mol/L，则电解后硫酸铜溶液的pH为1。

(4)若a、b均换成铜电极，相当于电镀，则电解一段时间后硫酸铜溶液的浓度不变。

10、认真观察下列装罝，回答下列问题：

(1)装置B中Cu上发生的电极反应方程式为__________________________；电池工作时，

对盐桥中的K+、Cl?的移动方向的表述正确的是________ 。

A．盐桥中的K+向左侧烧杯移动、Cl?向右侧烧杯移动

B．盐桥中的K+向右侧烧杯移动、Cl?向左侧烧杯移动

C．盐桥中的K+、Cl?都向左侧烧杯移动

D．盐桥中的K+、 Cl?几乎都不移动

(2)装置A中总反应的离子方程式为________________________。

(3)若装置E的目的是在Cu材料上镀银，则X为___________，极板N的材料为

___________；若装置E的目的是电解精炼铜，则极板___________(填“M”或“N”)的材料为粗铜板(含少量锌、金和银)，该电极发生的电极反应式为___________。

(4)当装置A中Cu电极质量改变6.4 g时，装置D中产生的气体体积为_______L(标准状况下)。

【答案】(1)Cu2++2e?===Cu A

(1)Cu+2H+===Cu2++H2↑

(3)AgNO3 Ag N Zn?2e?===Zn2+ Cu?2e?===Cu2+3.92

【解析(1)B和C装置形成原电池，锌作负极，铜作正极，正极上铜离子得电子生成铜，电极反应式为：Cu2++2e?===Cu，盐桥中的K+、Cl?的移动方向为K+移向左侧正极，Cl?移向右侧负极；

(2)A连接电源，则A是电解池，左边Pt作阴极，右边Cu作阳极，阳极上Cu放电，阴极上

氢离子放电，装置A中总反应的离子方程式为Cu+2H+电解

Cu2++H2↑；

(3)镀时，镀层作阳极，镀件作阴极，电解质溶液中阳离子和镀层金属相同，若装置D的目

的是在某镀件上镀银，则X为硝酸银溶液，N作阳极，应该是银，若装置E电解精炼铜，则阳极N的材料为粗铜板发生氧化反应，反应式为Zn?2e?===Zn2+，Cu?2e?===Cu2+；

(4)当装置A中Cu电极质量改变6.4 g时，n(Cu)=0.1 mol，则转移0.2 mol电子，装置D中n(NaCl)=0.1 mol，阳极首先发生2Cl?2e?===Cl2↑、其次发生4OH?4e?===2H2O+O2↑，则阳极首先生成0.05 molCl2，其次生成0.025 mol O2，阴极只发生2H++2e?===H2↑，生成0.1 molH2，则总共生成0.175 mol气体，体积为0.175 mol×22.4 L/mol=3.92 L。