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1、课时2原电池化学电源一、选择题1(2017洛阳期末)下列有关电池的说法不正确的是()A太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅B铜锌原电池工作时，电子沿外电路从锌电极流向铜电极C氢氧燃料电池工作时，氢气在负极被氧化D原电池中一定发生了氧化还原反应解析太阳能电池的主要材料是高纯度的晶体硅，A项错误；铜锌原电池工作时，电子沿外电路由负极(锌)流向正极(铜)，B项正确；氢氧燃料电池工作时，氢气在负极失去电子被氧化，C项正确；由原电池的工作原理可知原电池中一定发生了氧化还原反应，D项正确。答案A2下列示意图中能构成原电池的是()解析Cu、C与稀硫酸不反应，A装置不能构成原电池；Al与氢氧化钠溶液发生氧化
2、还原反应，B装置能构成原电池；C装置中的“导线”不是盐桥，不能构成原电池；D装置中缺少盐桥。答案B3下列事实不能用原电池原理解释的是()A将镁粉、铁粉和食盐一块加到水中迅速反应放热B铁被钝化处理后不易腐蚀C纯锌与稀硫酸反应时，滴入少量CuSO4溶液后反应速率加快D镀层破损后，镀锌铁比镀锡铁更耐用解析将镁粉、铁粉和食盐一块加到水中，构成原电池装置，金属镁是负极，镁和水的反应是放热反应，形成原电池可以加快化学反应速率，能用原电池原理解释，A不符合题意；铁被钝化后，在金属表面会形成一层致密的金属氧化膜，保护内部金属不易被腐蚀，不能用原电池原理解释，B符合题意；纯锌与稀硫酸反应时，滴入少量CuSO4溶
3、液后，金属锌可以和硫酸铜反应置换出铜，Zn、Cu、硫酸会构成原电池装置，Zn为负极，使得Zn和硫酸的反应速率加快，能用原电池原理解释，C不符合题意；镀层破损后，镀锌铁和潮湿空气形成的原电池中，金属Zn为负极，Fe为正极，Fe被保护，镀锡铁和潮湿空气形成的原电池中，金属Fe为负极，Sn为正极，Fe被腐蚀速率加快，镀锌铁比镀锡铁更耐用，能用原电池原理解释，D不符合题意。答案B4某小组进行电化学研究，甲同学设计如图的原电池装置，乙同学利用甲设计的装置及提供的药品与材料，不能完成的实验是()A使甲同学的正极变为负极B设计一个新的原电池C在石墨电极上镀锌D使锌电极受到保护解析A项，将铜与石墨相连，以Ag
4、NO3溶液作电解质，铜为负极，正确；B项，铝铜AgNO3溶液、铝铜CuSO4溶液等均可以组成新的原电池，正确；C项，镀锌是电解池，错误；D项，锌、铝作电极，锌作正极，受到保护，正确。答案C5按如图所示装置进行实验，下列说法不正确的是()A装置甲的锌片上和装置乙的铜片上均可观察到有气泡产生B甲、乙装置中的能量变化均为化学能转化为电能C装置乙中的锌、铜之间用导线连接电流计，可观察到电流计指针发生偏转D装置乙中负极的电极反应式：Zn2e=Zn2解析装置甲中锌与稀硫酸发生氧化还原反应，生成氢气，产生气泡，装置乙中形成铜锌原电池，且锌作负极，铜作正极，正极上H得电子生成氢气，A项正确；装置甲中没有形成原
5、电池，不存在化学能与电能的转化，B项错误；装置乙形成了原电池，锌、铜之间用导线连接电流计，可观察到电流计指针发生偏转，C项正确；装置乙中负极的电极反应式为Zn2e=Zn2，D项正确。答案B6(2016湖北联考)将编号为的四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池。相连时，外电路电流从流向，相连时，为正极；相连时，上有气泡逸出，相连时，的质量减少；据此判断这四种金属活动性由大到小的顺序是()ABCD解析相连时，外电路电流从流向，说明是正极；比较活泼；相连时，为正极，说明比活泼；相连时，上有气泡逸出，说明是正极，比活泼；相连时，的质量减少，说明是负极，比活泼，所以金属的活动性顺序为：。答案B7(
6、2017广州模拟)某小组为研究原电池原理，设计如图装置，下列叙述正确的是()A若X为Fe，Y为Cu，铁为正极B若X为Fe，Y为Cu，电子由铜片流向铁片C若X为Fe，Y为C，碳棒上有红色固体析出D若X为Cu，Y为Zn，锌片发生还原反应解析Fe比Cu活泼，Fe作负极，电子从Fe流向Cu，故A、B两项错误；若X为Fe，Y为C，电解质溶液为硫酸铜，则正极C上析出Cu，故C正确；Zn比Cu活泼，Zn作负极发生氧化反应，故D错误。答案C8如图是某同学设计的原电池装置，下列叙述中正确的是()A氧化剂和还原剂必须直接接触才能发生反应B电极上发生还原反应，作原电池的正极C该原电池的总反应式为：2Fe3Cu=Cu
7、22Fe2D盐桥中装有含氯化钾的琼脂，K移向负极区解析该原电池反应中氧化反应和还原反应在两个不同的烧杯中进行，因此氧化剂和还原剂没有直接接触，A项错误；B项，Cu电极为原电池的负极，发生氧化反应，电极反应式为：Cu2e=Cu2，错误；D项，正极发生反应：2Fe32e=2Fe2，正电荷数减小，K移向正极补充正电荷，错误。答案C9(2016大连检测)电化学在日常生活中用途广泛，下图是镁次氯酸钠燃料电池，电池总反应为：MgClOH2O=ClMg(OH)2，下列说法不正确的是()A惰性电极上发生氧化反应B镁电极是该电池的负极C正极反应式为ClOH2O2e=Cl2OHD进料口加入NaClO溶液，出口流出
8、的为NaCl溶液解析由总反应可知镁发生氧化反应，“负氧正还原”，镁为负极，惰性电极上发生还原反应，A项错误，B项正确；负极反应为：Mg2e2OH=Mg(OH)2，正极反应为：ClO2eH2O=Cl2OH，C、D项正确。答案A10MCFC型燃料电池可同时供应电和水蒸气，其工作温度为600700 ，所用燃料为H2，电解质为熔融的K2CO3。已知该电池的总反应为2H2O2=2H2O，下列有关该电池的说法正确的是()A该电池的正极反应式为4OH4e=O22H2OB该电池的负极反应式为H22e=2HC放电时OH向负极移动D当生成1 mol H2O时，转移2 mol电子解析该燃料电池的燃料为H2，电解质为
9、熔融的K2CO3，总反应为2H2O2=2H2O，负极反应式为2H22CO4e=2H2O2CO2，正极反应式为O22CO24e=2CO，故A、B均错误；电解质中移动的阴离子为CO，不是OH，故C错误；根据负极反应式知，生成1 mol H2O时转移2 mol电子，故D正确。答案D11(2017兰州模拟)关于如图微生物燃料电池结构示意图的说法：微生物促进了电子的转移微生物所在电极区放电时发生还原反应放电过程中，H从正极区移向负极区正极反应式为：MnO24H2e=Mn22H2O正确的是()ABCD解析在微生物作用下Cm(H2O)n转化为CO2促进电子的转移，正确；微生物在右侧， 右侧电极为电源的负极，
10、所以微生物所在电极区放电时发生氧化反应，错误；根据电流的方向，放电过程中，H从负极区移向正极区，错误；电池左侧为电池的正极区，MnO2在H条件下发生得电子反应，所以正极反应式为：MnO24H2e=Mn22H2O，正确。答案C12钠离子电池具有资源广泛、价格低廉、环境友好、安全可靠的特点，特别适合于固定式大规模储能应用的需求。一种以Na2SO4水溶液为电解液的钠离子电池的总反应为：NaTi2(PO4)32Na2NiFe(CN)6Na3Ti2(PO4)32NaNiFe(CN)6(注：其中P的化合价为5，Fe的上标、代表其价态)。下列说法不正确的是()A放电时NaTi2(PO4)3在正极发生还原反应
11、B放电时负极材料中的Na脱离电极进入溶液，同时溶液中的Na嵌入到正极材料中C该电池在较长时间的使用过程中电解质溶液中Na的浓度基本保持不变D充电过程中阳极反应式为：2NaNiFe(CN)62Na2e=2Na2NiFe(CN)6解析由题给反应可知放电时，Fe转化为Fe，发生氧化反应，负极的电极反应式为：2Na2NiFe(CN)62e=2NaNiFe(CN)62Na(该反应为充电时阴极的逆反应)，正极为NaTi2(PO4)3发生还原反应：NaTi2(PO4)32e2Na=Na3Ti2(PO4)3(该反应为充电时阳极的逆反应)。答案D二、填空题13(1)分析如图所示的四个装置，回答下列问题：装置a和
12、b中铝电极上的电极反应式分别为_、_。装置c中产生气泡的电极为_电极(填“铁”或“铜”)，装置d中铜电极上的电极反应式为_。(2)观察如图所示的两个装置，图1装置中铜电极上产生大量的无色气泡，图2装置中铜电极上无气体产生，而铬电极上产生大量的有色气体。根据上述现象试推测金属铬具有的两种重要化学性质为_。解析(1)在稀H2SO4溶液中，镁比铝活泼，铝电极作正极，正极的电极反应式为2H2e=H2。在NaOH溶液中，铝比镁活泼，铝电极作负极，负极的电极反应式为Al3e4OH=AlO2H2O。在浓硝酸中，铁被钝化，铁电极作正极，正极上发生NO的还原反应，产生气泡。装置d相当于金属铁发生吸氧腐蚀，铜电极
13、作正极，正极的电极反应式为O22H2O4e=4OH。(2)由图1可知还原性CrCu，但在稀硝酸中却出现了反常，结合稀硝酸的氧化性，不难推测铬被稀硝酸钝化，导致活性降低。答案(1)2H2e=H2Al3e4OH=AlO2H2O铁O22H2O4e=4OH(2)金属铬的活泼性比铜强且能和稀硫酸反应生成 H2、金属铬易被稀硝酸钝化14.(2016深圳模拟)如图所示，是原电池的装置图。请回答：(1)若C为稀H2SO4溶液，电流表指针发生偏转，B电极材料为Fe且做负极，则A电极上发生的电极反应式为_；反应进行一段时间后溶液C的pH将_(填“升高”“降低”或“基本不变”)(2)若需将反应：Cu2Fe3=Cu2
14、2Fe2设计成如上图所示的原电池装置，则A(负极)极材料为_，B(正极)极材料为_，溶液C为_。(3)若C为CuCl2溶液，Zn是_极，Cu极发生_反应，电极反应为_。反应过程溶液中c(Cu2)_(填“变大”“变小”或“不变”)。(4)CO与H2反应还可制备CH3OH，CH3OH可作为燃料使用，用CH3OH和O2组合形成的质子交换膜燃料电池的结构示意图如下：电池总反应为2CH3OH3O2=2CO24H2O，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2 mol电子，则上述CH3OH燃料电池，消耗的O2在标准状况下的体积为_L。解析(1)铁作负极，则该原电池反应是铁
15、与稀硫酸置换氢气的反应，所以正极反应是氢离子得电子生成氢气，电极反应式为2H2e=H2；溶液中氢离子放电，导致溶液中氢离子浓度减小，pH升高；(2)Cu2Fe3=Cu22Fe2设计成如题图所示的原电池装置，根据方程式中物质发生的反应类型判断，Cu发生氧化反应，作原电池的负极，所以A材料是Cu，B极材料是比Cu不活泼的导电物质如石墨、Ag等即可。溶液C中含有Fe3，如FeCl3溶液；(3)Zn比较活泼，在原电池中做负极，Cu做正极，正极发生还原反应，Cu2在正极得到电子变成Cu，电极反应为Cu22e=Cu，Cu2发生了反应，则c(Cu2)变小；(4)根据图中的电子流向知c是负极，是甲醇发生氧化反
16、应：CH3OH6eH2O=CO26H，线路中转移2 mol电子时消耗氧气0.5 mol，标况下体积为11.2 L。答案(1)2H2e=H2升高(2)Cu石墨FeCl3溶液(3)负极还原Cu22e=Cu变小(4)负极CH3OH6eH2O=CO26H11.215(能力挑战题)(2017郑州模拟)某实验小组同学对电化学原理进行了一系列探究活动。(1)如图为某实验小组依据的氧化还原反应：(用离子方程式表示)_。设计的原电池装置，反应前，电极质量相等，一段时间后，两电极质量相差12 g，导线中通过_mol电子。(2)其他条件不变，若将CuCl2溶液换为NH4Cl溶液，石墨电极反应式为_，这是由于NH4C
17、l溶液显_(填“酸性”“碱性”或“中性”)，用离子方程式表示溶液显此性的原因_，用吸管吸出铁片附近溶液少许置于试管中，向其中滴加少量新制饱和氯水，写出发生反应的离子方程式_，然后滴加几滴硫氰化钾溶液，溶液变红，继续滴加过量新制饱和氯水，颜色褪去，同学们对此做了多种假设，某同学的假设是：“溶液中的3价铁被氧化为更高的价态。”如果3价铁被氧化为FeO，试写出该反应的离子方程式_。(3)如图其他条件不变，若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n型，如图所示，一段时间后，在甲装置铜丝附近滴加酚酞试液，现象是_，电极反应为_；乙装置中石墨(1)为_极(填“正”“负”“阴”或“阳”)，乙装置中与铜丝相连石墨(2
18、)电极上发生的反应式为_，产物常用_检验，反应的离子方程式为_。解析(1)若一段时间后，两电极质量相差12 g，消耗负极0.1 mol Fe，同时正极生成0.1 mol Cu，导线中通过0.2 mol电子。(2)其他条件不变，若将CuCl2溶液换为NH4Cl溶液，由于NH水解，NHH2ONH3H2OH，所以NH4Cl溶液显酸性，石墨电极上H得到电子，电极反应式为2H2e=H2；铁电极反应式为Fe2e=Fe2，用吸管吸出铁片附近溶液少许置于试管中，向其中滴加少量新制饱和氯水，发生反应的离子方程式为2Fe2Cl2=2Fe32Cl，然后滴加几滴硫氰化钾溶液，由于存在Fe3，所以溶液变红，继续滴加过量
19、新制饱和氯水，颜色褪去，如果原因是3价铁被氧化为FeO，则该反应的离子方程式为2Fe33Cl28H2O=2FeO6Cl16H。(3)如图其他条件不变，若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n型，则甲池为原电池，铁电极反应为Fe2e=Fe2，铜电极反应为O22H2O4e=4OH；乙池为电解池，石墨(2)电极为阳极，电极反应为2Cl2e=Cl2，石墨(1)电极为阴极，电极反应为Cu22e=Cu；所以一段时间后，在甲装置铜丝附近滴加酚酞试液，溶液变红，乙装置中石墨(2)电极产物可以用湿润的淀粉碘化钾试纸检验，反应的离子方程式为Cl22I=2ClI2，反应后试纸变蓝。答案(1)FeCu2=Fe2Cu0.2(2)2H2e=H2酸性NHH2ONH3H2OH2Fe2Cl2=2Fe32Cl2Fe33Cl28H2O=2FeO6Cl16H(3)溶液变红O22H2O4e=4OH阴2Cl2e=Cl2湿润的淀粉碘化钾试纸Cl22I=2ClI2