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1、学而不思则惘，思而不学则殆课时作业 32原电池原理及其应用时间： 45 分钟满分： 100 分一、选择题 (154 分 60 分) 1将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是() A两烧杯中铜片表面均无气泡产生B甲中铜片是正极，乙中铜片是负极C两烧杯中溶液的pH 均增大D产生气泡的速度甲比乙慢【解析】由题目所给图示可知，甲为原电池， 铜作正极， 发生反应：2H2e=H2，反应速率比乙快； 乙不能构成原电池(无闭合回路 )，只在 Zn 片上发生反应： Zn2H=Zn2H2，二者都消耗了H，故溶液中的pH 都增大。【答案】C 2有甲、乙、丙、丁四种金属，将甲、乙用导
2、线相连放入稀硫酸中可以看到乙慢慢溶解，而甲的表面有气泡逸出；把丁放到乙的硝酸盐溶液中后，丁表面覆盖一层乙的单质；用石墨电极电解含有相同物质的量浓度的甲和丙两种金属的盐溶液，丙的单质先析出；将甲放入稀盐酸中有H2析出，已知四种金属中有一种是铜，根据以上实验判断，铜是() A甲B乙C丙D丁【解析】甲、乙组成的原电池中，活动性强弱为乙甲；丁能从乙的硝酸盐中置换出乙，表明活动性强弱为丁乙；用惰性电极电解甲、丙的盐溶液时，丙先析出，表明活动性强弱为甲 丙；甲放在稀盐酸中产生H2，表明活动性强弱为甲H。综合上述分析，四种金属的活动性顺序为丁乙甲丙。【答案】C 3(2008 重庆理综 )如下图所示，将紧紧缠
3、绕不同金属的铁钉放入培养皿中，再加入含有适量酚酞和NaCl 的琼脂热溶液，冷却后形成琼胶(离子在琼胶内可以移动)。下列叙述正确的是() 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 7 页学而不思则惘，思而不学则殆Aa中铁钉附近呈现红色Bb 中铁钉上发生还原反应Ca 中铜丝上发生氧化反应Db 中铝条附近有气泡产生【解析】a 中铁钉作负极，铜丝作正极，正极反应为：O22H2O4e=4OH，正极周围先变红；b 中铝丝作负极，铝丝失电子发生氧化反应，铁钉作正极，发生还原反应。【答案】B 4原电池的正负极不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶
4、液有关，下列说法中不正确的是() A由 Al 、Cu、稀 H2SO4组成原电池，其负极反应式为：Al3e=Al3B由 C、Al 、NaOH 溶液组成原电池，其负极反应式为：Al 3e4OH=AlO22H2O C由 Fe、Cu、FeCl3溶液组成原电池，其负极反应式为：Cu2e=Cu2D由 Al 、Cu、浓 HNO3组成原电池，其负极反应式为：Cu2e=Cu2【解析】原电池中，在电解质溶液中失去电子的电极为负极。A 项， Al 与 H2SO4反应， Al 失电子作负极，电极反应式为Al 3e=Al3；B 项， Al 与 NaOH 溶液反应， Al失电子作负极， 电极反应式为Al 3e 4OH=A
5、lO22H2O；C 项，Fe 比 Cu 易失电子，Fe 作负极，电极反应式为Fe2e=Fe2；D 项， Al 在浓 HNO3中钝化， Cu 与浓 HNO3反应， Cu 作负极，电极反应式为Cu2e=Cu2。【答案】C 5(2010 绍兴质量检测 )在理论上不能用于设计原电池的化学反应是() AAl(OH)3(s)NaOH(aq)=NaAl(OH)4(aq)； H0 BCH3CH2OH(l) 3O2(g)2CO2(g) 3H2O(l) ； H0 DH2(g)Cl2(g)=2HCl(g) ； H0 【解析】原电池反应的原理是氧化还原反应，因此只有氧化还原反应才能设计为原电池，选项 A 不是氧化还原
6、反应。【答案】A 6(2010 南京调研 )下列叙述正确的是() A碱性锌锰干电池的负极材料为二氧化锰B碱性氢氧燃料电池工作时负极反应为：H22e2OH=2H2O C铅蓄电池放电时负极反应为：PbO22e4H=Pb22H2O D锌、铜、稀硫酸构成的原电池工作时，H向负极移动【解析】碱性锌锰干电池的负极材料为Zn；铅蓄电池放电时负极是Pb 失电子发生氧化反应；锌、铜、稀硫酸构成的原电池工作时，H移向正极发生还原反应。【答案】B 7某原电池原理为：2Fe3Fe 3Fe2，不能实现该反应的原电池是() A正极为 Cu，负极为Fe，电解质溶液为FeCl3溶液B正极为C，负极为Fe，电解质溶液为Fe(N
7、O3)3溶液C正极为Fe，负极为Zn，电解质溶液为Fe2(SO4)3D正极为 Ag ，负极为Fe，电解质溶液为CuSO4溶液【解析】C、D 错误，不能实现2Fe3Fe 3Fe2反应。 C 中 Zn 为负极，故Zn 失电精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 7 页学而不思则惘，思而不学则殆子。 D 中 Fe 为负极，反应方程式为Fe Cu2=CuFe2。【答案】CD 8铜片上铁铆钉处的吸氧腐蚀原理如下图所示，下列有关说法中，不正确的是() A正极电极反应式为2H2e=H2B此过程中还涉及反应：4Fe(OH)2 2H2OO2=4F
8、e(OH)3C此过程中铜并不被腐蚀D此过程中电子从Fe移向 Cu 【解析】吸氧腐蚀原理是电化学腐蚀的一种。铁为原电池的负极：Fe2e=Fe2，铜为原电池的正极：O22H2O4e=4OH，B、C、D 正确， A 错误。【答案】A 9一种新型熔融盐燃料电池具有高发电效率而倍受重视。现有以Li2CO3和 Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，一极通CO 气体，另一极通O2和 CO2的混合气体，制作650 时工作的燃料电池，其电池总反应是2COO2=2CO2。则下列说法中正确的是() A通 CO 的一极是电池的正极B负极电极反应是：O22CO24e=2CO23C熔融盐中CO23的物质的量在工作时保持不变
9、D正极发生氧化反应【解析】由电池总反应式知CO 失电子， O2得电子，故通CO 的电极为负极，电极反应式为2CO 2CO234e=4CO2；通 O2的电极为正极，电极反应式为O22CO24e=2CO23。总反应方程式为2COO2=2CO2。由总反应方程式可知，熔融盐中CO23的物质的量保持不变。【答案】C 10(2010 江苏宿迁 )一种新型燃料电池，它以多孔镍板为电极插入KOH 溶液中，然后分别向两极通入乙烷和氧气，其总反应为：2C2H67O28KOH=4K2CO3 10H2O，有关此电池的推断正确的是() A负极反应为：14H2O7O228e=28OHB放电一段时间后，负极周围pH 升高C
10、每消耗1 mol C2H6，则电路上转移的电子为14 mol D放电过程中KOH 的物质的量浓度不变【解析】A 项，负极发生氧化反应；B 项，负极周围的OH不断被消耗，电极周围的 pH 下降； D 项从总反应中可知KOH 被不断消耗。【答案】C 11下图所示装置中，观察到电流计指针偏转，M 棒变粗， N 棒变细，由此判断下表中所列 M、N、P物质，其中可以成立的是() M N P A 锌铜稀硫酸溶液B 铜铁稀盐酸C 银锌硝酸银溶液精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 7 页学而不思则惘，思而不学则殆D 锌铁硝酸铁溶液【解析】该
11、原电池中M 棒变粗， N 棒变细，说明原电池反应时N 棒溶解作负极，溶液中有金属析出在M 棒上。 M 棒作正极， A、B 选项中，电解质溶液分别为稀H2SO4和稀盐酸，原电池工作时，不会有金属析出，C 选项正极反应为Age=Ag。符合题意，而D 选项正极反应为Fe3e=Fe2，不会有金属析出。【答案】C 12关于右图装置的叙述，正确的是() A铝是负极，铝片上析出无色气体B石墨是负极，石墨棒上析出黄绿色气体C溶液中两电极间产生白色沉淀D溶液中先产生白色沉淀，最后沉淀溶解【解析】Al 作负极 4Al12e=4Al3正极： 3O26H2O12e=12OHn(Al3 n(OH)3即溶液中生成Al(O
12、H)3【答案】C 13(2009 广东六校联考)固体氧化物燃料电池(SOFC)以固体氧化物作为电解质，其工作原理如图所示。下列关于固体燃料电池的有关说法正确的是() A电极 b 为电池负极，电极反应式为O24e=2O2B固体氧化物的作用是让电子在电池内部通过C若 H2作为燃料气，则接触面上发生的反应为：H22OH2e=2H2O D 若 C2H4作为燃料气， 则接触面上发生的反应为：C2H46O212e=2CO22H2O 【解析】a 极为负极， b 极为正极， b 极上 O2发生还原反应生成O2，故选项A 错；固体氧化物的作用是让离子通过，选项B 错；电解质中无OH，故选项C 错。【答案】D 1
13、4镁及其化合物一般无毒(或低毒 )、无污染，且镁原电池放电时电压高而且平稳，使精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 7 页学而不思则惘，思而不学则殆镁原电池越来越成为人们研制绿色原电池的关注焦点。其中一种镁原电池的反应为：xMgMo3S4MgxMo3S4，在镁原电池放电时，下列说法错误的是() AMo3S4发生氧化反应B正极反应为：Mo3S4 2xe=Mo3S24CMg2向正极迁移D负极反应为：xMg 2xe=xMg2【解析】在原电池中，负极发生氧化反应，微粒失去电子；正极发生还原反应，微粒得到电子， 阳离子向正极移动。Mo3
14、S4在反应中得到电子，发生的是还原反应，故 A 项错误。【答案】A 15(2008 北京理综 )据报道， 我国拥有完全自主产权的氢氧燃料电池车将在北京奥运会期间为运动员提供服务。某种氢氧燃料电池的电解液为KOH 溶液，下列有关该电池的叙述不正确的是() A正极反应式为：O22H2O4e=4OHB工作一段时间后，电解液中KOH 的物质的量不变C该燃料电池的总反应方程式为：2H2O2=2H2O D用该电池电解CuCl2溶液，产生2.24 L Cl2(标准状况 )时，有 0.1 mol 电子转移【解析】把释放能量的氧化还原反应：2H2O2=2H2O 通过电池反应进行就制得氢氧燃料电池。 H2失去电子
15、，在负极上被氧化，产生H，由于电解液中有大量的OH，所以电极反应式为：2H24e4OH=4H2O，正极反应式为：O22H2O4e=4OH。工作一段时间KOH 的物质的量不变。对D 项， n(Cl2)0.1 mol，转移电子0.2 mol。本题考查电化学的基本原理。氢氧燃料电池把“能源 ”与“环保 ”两大主题紧密地结合在一起，是化学为社会服务的典型实例，应是相当长一段时间的热点。【答案】D 二、简答题 (40 分) 16(2008 海南化学 )如何防止铁的锈蚀是工业上研究的重点内容。为研究铁锈蚀的影响因素，某同学做了如下探究实验：序号内容实验现象1 常温下将铁丝放在干燥空气中一个月干燥的铁丝表面
16、依然光亮2 常温下将铁丝放在潮湿空气中一小时铁丝表面依然光亮3 常温下将铁丝放在潮湿的空气中一个月铁丝表面已变得灰暗4 将潮湿的铁丝放在常温的氧气流中一小时铁丝表面略显灰暗5 将潮湿的铁丝放在高于常温的氧气流中一小时铁线表面已变得灰暗6 将浸过氯化钠溶液的铁丝放在高于常温的氧气流中一小时铁丝表面灰暗程度比实验5 严重回答以下问题：(1)上述实验中发生了电化学腐蚀的是(填实验序号 )_；在电化学腐蚀中，负极反应是 _；正极反应是 _ ；(2)由该实验可知，可以影响铁锈蚀速率的因素是_；(3)为防止铁的锈蚀，工业上普遍采用的方法是_(答两种方法 )。【解析】由实验现象 (铁丝表面变灰暗)得出发生了
17、电化学腐蚀的实验为3、4、 5、6，负极 Fe 失电子变成Fe3被腐蚀，正极均为O2放电。从能否构成原电池的条件等方面来回答问题 (2)。从改变物质的内部结构方面，从覆盖保护层、原电池原理等方面进行思考来回精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 7 页学而不思则惘，思而不学则殆答问题 (3)。【答案】(1)3、4、5、6 2Fe4e=2Fe22H2OO24e=4OH(2)湿度、温度、O2的浓度、电解质存在(3)电镀、发蓝等表面覆盖保护层，牺牲阳极的阴极保护法等17肼(N2H4)又称联氨， 是一种可燃性液体，与氧气或氮氧化物反应均
18、可生成氮气和水，可用作火箭燃料。(1)写出肼与一氧化氮反应的化学方程式_ 。(2)肼空气燃料电池是一种碱性燃料电池，电解质溶液是20%30%的 KOH 溶液。该电池放电时，负极的电极反应式是_ 。(3)如下图是一个电化学装置示意图。用肼 空气燃料电池作此装置的电源。如果 A 为含有铁、银、金、碳等杂质的粗铜，B 为纯铜， C 为 CuSO4。通电一段时间后，溶液中Cu2的浓度将 _(填“增大”“减小”或“不变”)。 如 果A是 铂 电 极 ， B是 石 墨 电 极 ， C是 硫 酸 ， 阴 极 的 电 极 反 应 式 是_。利用该装置可制得少量过氧化氢：在阳极上SO24被氧化成S2O28(过二
19、硫酸根离子)。S2O28与 H2O 反应生成H2O2，S2O282H2O=2SO24H2O22H。若要制取1 mol H2O2，该燃料电池理论上需消耗_ mol N2H4。【解析】(1)根据得失电子守恒进行方程式的配平，N2H4 2NO=2N2 2H2O。(2)该燃料电池中，N2H4为负极，氧化产物为N2，故电极反应为：N2H44OH4e=N24H2O。(3)A 为阳极，首先是Fe 放电，然后是Cu 放电， B 为阴极，溶液中只有Cu2放电。故溶液中Cu2减少。 第一问为电解硫酸，实质是电解水，阴极反应为：2H 2e=H2；第二问根据电子转移守恒，2SO24S2O28 H2O2，制备 1 mo
20、l H2O2转移电子2 mol，根据 N2H4N2，消耗 1 mol N2H4转移电子4 mol，故消耗的N2H4为 0.5 mol。【答案】(1)N2H42NO=2N22H2O (2)N2H4 4OH4e=N2 4H2O (3)减小2H2e=H20.5 18(1)将锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池，两电极间连接一个电流计。锌片上发生的电极反应：_ ；银片上发生的电极反应：_ 。(2)若该电池中两电极的总质量为60 g，工作一段时间后，取出锌片和银片洗净干燥后称重，总质量为47 g，试计算：产生氢气的体积(标准状况 )；通过导线的电量。(已知 NA6.02 1023mol1，电子电荷为1.60
21、 1019 C) 【解析】(1)由锌片、银片、稀H2SO4组成的原电池中很显然锌片为负极，电极反应式为 Zn2e=Zn2；银片为正极，电极反应式为2H2e=H2。(2)两电极的总质量为60 g，工作一段时间后，取出洗净干燥称重为47 g 说明锌片反应掉 13 g，根据总反应式消耗的Zn 和产生的H2的物质的量的比为V(H2)13 g65 g mol122.4 L mol1 4.5 L 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 7 页学而不思则惘，思而不学则殆通过导线的总电量13 g65 g mol126.021023mol11.61019 C3.8104 C 【答案】(1)Zn 2e=Zn22H2e=H2(2)锌片与银片减少的质量等于生成氢气所消耗的锌的质量，设产生的氢气体积为x。Zn2H=Zn2H265g22.4 L 60 g47 g13 gxx13 g22.4 L65 g4.5 L. 反应消耗的锌为13 g 65 gmol10.20 mol 1 mol Zn 变为 Zn2时，转移2 mol e，则通过的电量为0.20 mol 26.021023mol11.61019 C3.8104 C 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 7 页