高中化学原电池习题集.pdf

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1、 第1页(共31页)原电池 2 参考答案与试题解析 一选择题(共 13 小题)1(1993全国)如图中 x、y 分别是直流电源的两极,通电后发现 a 极板质量增加,b 极板处有无色无臭气体放出,符合这一情况的是()a 极板 b 极板 X 电极 电解质溶液 A 锌 石墨 负极 CuSO4 B 石墨 石墨 负极 NaOH C 银 铁 正极 AgNO3 D 铜 石墨 负极 CuCl2 AA BB CC DD【解答】解:通电后发现 a 极板质量增加,所以金属阳离子在 a 极上得电子,a极是阴极,溶液中金属元素在金属活动性顺序表中处于氢元素后边;b 极是阳极,b 极板处有无色无臭气体放出,即溶液中氢氧根

2、离子放电生成氧气,电极材料必须是不活泼的非金属,电解质溶液中的阴离子必须是氢氧根离子或含氧酸根离子 A、该选项符合条件,故A 正确 B、电解质溶液中金属阳离子在氢元素前边,故B 错误 C、铁是活泼金属,作阳极失电子,所以在B 极上得不到氧气,故C 错误 第2页(共31页)D、电解质溶液中氯离子失电子,在 B 极上得到有刺激性气味的气体,与题意不符,故 D 错误 故选 A 2(2000)在外界提供相同电量的条件下,Cu2+或 Ag+分别按 Cu2+2eCu,Ag+eAg 在电极上放电,若析出铜的质量为 1.92g,则析出银的质量为()A1.62g B6.48g C3.24g D12.96g【解答

3、】解:由 Cu2+2eCu,Ag+eAg 知,当得电子数相等时,析出铜和银的关系式为:CuAg设析出银的质量为 x Cu2Ag 64g (1082)g 1.92g x 所以 x=6.48g 故选 B 3(2011)研究人员研制出一种锂水电池,可作为鱼雷和潜艇的储备电源该电池以金属锂和钢板为电极材料,以 LiOH 为电解质,使用时加入水即可放电 关于该电池的下列说法不正确的是()A水既是氧化剂又是溶剂 B放电时正极上有氢气生成 C放电时 OH向正极移动 第3页(共31页)D总反应为:2Li+2H2O=2LiOH+H2【解答】解:A、金属锂和水之间反应生成氢氧化锂和氢气,该反应中,水是氧化剂,在电

4、池中还可以担当溶剂,故 A 正确;B、放电时正极上是水中的氢离子得电子,所以会有氢气生成,故 B 正确;C、原电池中,阴离子移向原电池的负极,即放电时 OH向负极移动,故 C 错误;D、锂水电池中,自发的氧化还原反应是金属锂和水之间反应生成氢氧化锂和氢气,即总反应为:2Li+2H2O=2LiOH+H2,故 D 正确 故选 C 4(2009)下列说确的是()A废旧电池应集中回收,并填埋处理 B充电电池放电时,电能转变为化学能 C放在冰箱中的食品保质期较长,这与温度对应速率的影响有关 D所有燃烧反应都是放热反应,所以不需吸收能量就可以进行【解答】解:A、废旧电池应集中回收但不能填埋处理,因为电池里

5、的重金属会污染土地,人吃了这些土地里的蔬菜后,就会引发疾病,故 A 错误;B、充电电池放电时,化学能转变为电能,故 B 错误;C、温度降低,化学反应速率减小,则放在冰箱中的食品保质期较长,故 C 正确;D、有的燃烧反应是需要吸收一定热量才可以反应的,比如碳的燃烧,故 D 错误 故选 C 第4页(共31页)5(2012)如图装置中发生反应的离子方程式为:Zn+2H+Zn2+H2,下列说法错误的是()Aa、b 不可能是同种材料的电极 B该装置可能是电解池,电解质溶液为稀盐酸 C该装置可能是原电池,电解质溶液为稀盐酸 D该装置可看作是铜锌原电池,电解质溶液是稀硫酸【解答】解:A如果该装置是电解池,如

6、锌作阴、阳极,电解质溶液是酸,阳极上锌失电子,阴极上氢离子得电子,符合离子反应方程式,所以两个电极可以相同,故 A 错误;B该装置可能是电解池,电解质溶液是稀盐酸,锌作阳极,电解时,阳极上锌失电子,阴极上氢离子得电子,符合离子反应方程式,故 B 正确;C、该装置可能是原电池,电解质溶液为稀盐酸,锌作负极,正极上氢离子得电子,发生的反应符合离子方程式,故 C 正确;D、该装置可看作是铜锌原电池,电解质溶液是稀硫酸,负极上锌失电子,正极氢离子得电子,符合离子方程式,故 D 正确 故选 A 6(2012)将如图所示实验装置的 K 闭合,下列判断正确的是()第5页(共31页)ACu 电极上发生还原反应

7、 B电子沿 ZnabCu 路径流动 C片刻后甲池中 c(SO42)增大 D片刻后可观察到滤纸 b 点变红色【解答】解:A,Zn 作原电池的负极,Cu 作原电池的正极,Cu 电极是发生还原反应;故 A 正确;B、电子流向是负极到正极,但 ab 这一环节是在溶液中导电,是离子导电,电子并没沿此路径流动;故 B 错误;C、选项中硫酸根离子浓度基本保持不变;故 C 错误;D、选项中是滤纸 a 点是阴极,氢离子放电,水电离平衡破坏附近氢氧根离子浓度增大,酚酞变红;b 做阳极氢氧根离子失电子生成氧气,附近氢离子浓度增大,故 D 错误;故选 A 7(2013)如图所示的电解池 I 和 II 中,a、b、c

8、和 d 均为 Pt 电极电解过程中,电极 b 和 d 上没有气体逸出,但质量均增大,且增重 bd符合上述实验结果的盐溶液是()选项 X Y 第6页(共31页)A MgSO4 CuSO4 B AgNO3 Pb(NO3)2 C FeSO4 Al2(SO4)3 D CuSO4 AgNO3 AA BB CC DD【解答】解:电极 b、d 均为阴极,在它们上面均没有气体逸出,但质量均增大,且增重 bd,则所电解的盐溶液中金属元素应该在金属活动顺序表中(H)以后,转移相同电子时,b 析出金属质量小于 d阳离子得电子能力如图所示:,前面的 H+表示酸溶液中的 H+,后面的H+表示盐溶液中的 H+A在金属活动

9、性顺序表中,Mg 在 H 之前,所以电解镁盐溶液时阴极上不能得到金属单质,故 A 错误;B 由阳离子得电子能力顺序表可以看出,盐溶液中 Ag+和 Pb2+的得电子能力均大于 H+,因此电解硝酸银溶液时阴极 b 电极上生成 Ag、电解硝酸铅溶液阴极 d上生成 Pb,两池中的电极上转移的电子是相等的,设转移 2mol 电子,b 增重216g,d 增重 207g,所以质量增加 bd,故 B 错误;C在金属活动性顺序表中,Fe、Al 都在 H 之前,电解亚铁盐、铝溶液溶液时阴极上都不能得到金属单质,故 C 错误;第7页(共31页)D两池中的电极上转移的电子是相等的,设转移 2mol 电子,b 增重 6

10、4g,d增重 216g,所以质量增加 bd,故 D 正确;故选 D 8(2014新课标)2013 年 3 月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系,下列叙述错误的是()Aa 为电池的正极 B电池充电反应为 LiMn2O4Li1xMn2O4+xLi C放电时,a 极锂的化合价发生变化 D放电时,溶液中 Li+从 b 向 a 迁移【解答】解:A、锂离子电池中,b 电极为 Li,放电时,Li 失电子为负极,LiMn2O4得电子为正极,所以 a 为电池的正极,故 A 正确;B、充电时,Li+在阴极得电子,LiMn2O4在阳极失电子,电池充电反应为LiMn2O4=Li1xMn2O4+xLi,故

11、B 正确;C、放电时,a 为正极,正极上 LiMn2O4中 Mn 元素得电子,所以锂的化合价不变,故 C 错误;D、放电时,溶液中阳离子向正极移动,即溶液中 Li+从 b 向 a 迁移,故 D 正确;故选 C 第8页(共31页)9(2015)研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示下列有关说法错误的是()Ad 为石墨,铁片腐蚀加快 Bd 为石墨,石墨上电极反应为:O2+2H2O+4e=4OH Cd 为锌块,铁片不易被腐蚀 Dd 为锌块,铁片上电极反应为:2H+2eH2【解答】解:A、d 为石墨,活泼金属铁片作负极,发生腐蚀,所以铁片腐蚀加快,故 A 正确;B、海水呈中性,所以发生吸氧腐蚀,所以石墨作

12、正极,电极反应:O2+2H2O+4e4OH,故 B 正确;C、锌比铁片活泼,所以腐蚀锌,所以铁片不易被腐蚀,故 C 正确;D、d 为锌块,作为负极,因海水呈中性,所以发生吸氧腐蚀,所以铁片上电极反应为:O2+2H2O+4e4OH,故 D 错误;故选 D 10(2016新课标)锌空气燃料电池可用作电动车动力电源,电池的电解质溶液为 KOH 溶液,反应为 2Zn+O2+4OH+2H2O2Zn(OH)42下列说确的是()第9页(共31页)A充电时,电解质溶液中 K+向阳极移动 B充电时,电解质溶液中 c(OH)逐渐减小 C放电时,负极反应为:Zn+4OH2eZn(OH)42 D放电时,电路过 2mo

13、l 电子,消耗氧气 22.4L(标准状况)【解答】解:A充电时阳离子向阴极移动,故 A 错误;B充电时,电池反应为 Zn(OH)42+2eZn+4OH,电解质溶液中 c(OH)逐渐增大,故 B 错误;C放电时,负极反应式为 Zn+4OH2eZn(OH)42,故 C 正确;D放电时,每消耗标况下 22.4L 氧气,转移电子 4mol,故 D 错误 故选 C 11(2016)图 1 是铜锌原电池示意图图 2 中,x 轴表示实验时流入正极的电子的物质的量,y 轴表示()A铜棒的质量 Bc(Zn2+)Cc(H+)Dc(SO42)【解答】解:铜锌原电池中,Zn 是负极,失去电子发生氧化反应,电极反应为Z

14、n2e=Zn2+,Cu 是正极,氢离子得电子发生还原反应,电极反应为 2H+2e=H2,ACu 是正极,氢离子得电子发生还原反应,Cu 棒的质量不变,故 A 错误;B由于 Zn 是负极,不断发生反应 Zn2e=Zn2+,所以溶液中 c(Zn2+)增大,故 B 错误;第10页(共31页)C由于反应不断消耗 H+,所以溶液的 c(H+)逐渐降低,故 C 正确;DSO42不参加反应,其浓度不变,故 D 错误;故选:C 12(2017新课标)全固态锂硫电池能量密度高、成本低,其工作原理如图所示,其中电极 a 常用掺有石墨烯的 S8材料,电池反应为:16Li+xS8=8Li2Sx(2x8)下列说法错误的

15、是()A电池工作时,正极可发生反应:2Li2S6+2Li+2e=3Li2S4 B电池工作时,外电路中流过 0.02 mol 电子,负极材料减重 0.14 g C石墨烯的作用主要是提高电极 a 的导电性 D电池充电时间越长,电池中的 Li2S2量越多【解答】解:A据分析可知正极可发生反应:2Li2S6+2Li+2e=3Li2S4,故 A正确;B负极反应为:Lie=Li+,当外电路流过 0.02mol 电子时,消耗的锂为0.02mol,负极减重的质量为 0.02mol7g/mol=0.14g,故 B 正确;C硫作为不导电的物质,导电性非常差,而石墨烯的特性是室温下导电最好的材料,则石墨烯的作用主要

16、是提高电极 a 的导电性,故 C 正确;D 充电时 a 为阳极,与放电时的电极反应相反,则充电时间越长,电池中的 Li2S2量就会越少,故 D 错误;第11页(共31页)故选 D 13(2017)银锌电池是一种常见化学电源,其原理反应:Zn+Ag2O+H2OZn(OH)2+2Ag,其工作示意图如图下列说法不正确的是()AZn 电极是负极 BAg2O 电极上发生还原反应 CZn 电极的电极反应式:Zn2e+2OHZn(OH)2 D放电前后电解质溶液的 pH 保持不变【解答】解:A、活泼金属 Zn 为负极,故 A 正确;B、正极反应为 Ag2O+H2O+2e=2Ag+2OH,发生还原反应,故 B

17、正确;C、负极反应为 Zn+2OH2e=Zn(OH)2,故 C 正确;D、氢氧根离子物质的量虽然不变,但水的量减少,KOH 的浓度增大,pH 增大,故 D 错误;故选 D 二填空题(共 6 小题)14(2014 春船营区校级期末)(1)如图所示,组成一种原电池试回答下列问题(灯泡功率合适):电解质溶液为稀 H2SO4时上述装置中灯泡亮,此时 Al 电极上发生反应的电极 第12页(共31页)反应式为:2H+2e=H2;电解质溶液为 NaOH 溶液时,灯泡 亮(填“亮”或“不亮”,填“亮”做 a 题,填“不亮”做 b 题)a若灯泡亮,则 Mg 电极上发生的电极反应式为:6H2O+6e=6OH+3H

18、2;Al 电极上发生反应的电极反应式为:2Al6e+8OH=2AlO2+4H2O;b若灯泡不亮,其理由为:此空不填 (2)原 电 池 原 理 的 应 用 之 一 是 可 以 设 计 原 电 池 请 利 用 反 应“Cu+2Fe3+=2Fe2+Cu2+”设制一个原电池(正极材料用碳棒)则该电池的负极材料是 Cu,若导线上转移电子 1.5mol,则溶解铜的质量是 48g 另外的重要应用是实验室在用锌与稀硫酸反应制备氢气时,可向溶液中滴加少量硫酸铜溶液其作用是:形成了 ZnCu 原电池,加快了化学反应的速率 (3)氢氧燃料电池(电解质为 KOH 溶液,惰性材料作电极)负极反应的电极反应式为:H2+2

19、OH2e=2H2O 【解答】解:(1)该装置为原电池,Mg 易失电子作负极、Al 作正极,正极上氢离子得电子发生还原反应,电极反应式为 2H+2e=H2,故答案为:2H+2e=H2;该装置中,铝能和氢氧化钠溶液发生氧化还原反应,该装置符合原电池构成条件,所以 Mg、Al 和 NaOH 溶液构成原电池,则灯泡亮;第13页(共31页)Al 易失电子作负极,负极上电极反应式为 2Al6e+8OH=2AlO2+4H2O,Mg 作正极,正极上水得电子生成氢气,正极上的电极反应为 6H2O+6e=6OH+3H2;故答案为:亮;6H2O+6e=6OH+3H2;2Al6e+8OH=2AlO2+4H2O;(2)

20、根据电池反应式知,Cu 元素化合价由 0 价变为+2 价、Fe 元素化合价由+3 价变为+2 价,所以 Cu 作负极、石墨作正极,电解质为可溶性的铁盐,负极上 Cu 失电子发生氧化反应,电极反应式为 Cu2e=Cu2+,正极上铁离子得电子发生还原反应,电极反应式为 Fe3+e=Fe2+;根据 Cu2e=Cu2+知,导线上转移电子 1.5mol,则溶解 m(Cu)=48g,Zn 和铜离子发生置换反应生成 Cu,Zn、Cu 和硫酸构成原电池,Zn 易失电子作负极、Cu 作正极,从而加速 Zn 的腐蚀,故答案为:Cu;48g;形成了 ZnCu 原电池,加快了化学反应的速率;(3)碱性条件下,负极上氢

21、气失电子生成水,负极的电极方程式为 H2+2OH2e=2H2O,故答案为:H2+2OH2e=2H2O 15(2014 秋邓州市校级月考)铅蓄电池是典型的可充型电池,电池总反应式为:Pb+PbO2+4H+2SO422PbSO4+2H2O 请回答下列问题(不考虑氢、氧的氧化还原):(1)放 电 时:正 极 的 电 极 反 应 式 是 PbO2+2e+4H+SO42=PbSO4+2H2O;电解液中 H2SO4的浓度将变 小;当外电路通过 1mol 第14页(共31页)电子时,理论上负极板的质量增加 48 g(2)在完全放电耗尽 PbO2和 Pb 时,若按图连接,电解一段时间后,则在 A电极上生成 P

22、b,电极反应:PbSO4+2e=Pb+SO42,B 电极上生成 PbO2,电极反应 PbSO4+2H2O2e=PbO2+4H+SO42,此时铅蓄电池的正负极的极性将 对换 【解 答】解:(1)电 池 总 反 应 式 为:Pb+PbO2+4H+2SO42 2PbSO4+2H2O,写出电极反应为:负极电解反应:Pb2e+SO42=PbSO4,正极电极反应:PbO2+2e+4H+2SO42=PbSO4+2H2O,放电时:正极的电极反应式是 PbO2+2e+4H+2SO42=PbSO4+2H2O;电解液中H2SO4的浓度将减少;当外电路通过 1mol 电子时,依据电子守恒计算理论上负极板的质量增加 0

23、.5mol303g/mol0.5mol207g/mol=48g,故答案为:PbO2+2e+4H+2SO42=PbSO4+2H2O;小;48;(2)在完全放电耗尽 PbO2和 Pb 时,电极上析出的是 PbSO4,若按题右图连接 B 为阳极应是失去电子发生氧化反应,A 为阴极是得到电子发生还原反应,实质是电解反应,B 电极上发生反应为:PbSO4+2H2O2e=PbO2+4H+2SO42,A 电极发生反应为:PbSO4=Pb2e+SO42,所以 A 电极上生成 Pb;此时铅蓄电池的正负极的极性将对换;故答案为:Pb;PbSO4+2e=Pb+SO42;PbO2;PbSO4+2H2O2e=PbO2+

24、4H+SO42;对换 第15页(共31页)16(2011潍坊一模)甲烷作为一种新能源在化学领域应用广泛,请回答下列问题:(1)高炉冶铁过程中,甲烷在催化反应室中产生水煤气(CO 和 H2)还原氧化铁,有关反应为:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)H=260kJmol1 已知:2CO(g)+O2(g)2CO2(g)H=566kJmol1则 CH4与 O2反应生成 CO 和 H2的热化学方程式为:2CH4(g)+O2(g)2CO(g)+4H2(g)H=46kJmol1 (2)如图所示,装置为甲烷燃料电池(电解质溶液为 KOH 溶液),通过装置实现铁棒上镀铜 a 处应通入 CH4

25、(填“CH4”或“O2”),a 处电极上发生的电极反应式是 CH4+10OH8e=CO32+7H2O;电镀结束后,装置中溶液的 pH 变小(填写“变大”“变小”或“不变”,下同),装置中 Cu2+的物质的量浓度 不变;电镀结束后,装置溶液中的阴离子除了 OH以外还含有 CO32(忽略水解);在此过程中若完全反应,装置中阴极质量变化 12.8g,则装置中理论上消耗甲烷 1.12 L(标准状况下)第16页(共31页)【解答】解:(1)CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)H=260kJmol1 2CO(g)+O2(g)2CO2(g)H=566kJmol1,将方程式 2+得 2CH4(

26、g)+O2(g)2CO(g)+4H2(g)H=46kJmol1,故答案为:2CH4(g)+O2(g)2CO(g)+4H2(g)H=46kJmol1;(2)II 中首先镀铜,则 Cu 作阳极、Fe 作阴极,I 中 a 处电极为负极、b 处电极为正极,负极上通入燃料、正极上通入氧化剂,所以 a 处通入的气体是甲烷;甲烷失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水,电极反应为 CH4+10OH8e=CO32+7H2O,故答案为:CH4;CH4+10OH8e=CO32+7H2O;根据 I 中电池反应为 CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O,KOH 参加反应导致溶液中 KOH 浓度降低,则溶液的

27、pH 减小;II 中发生电镀,阳极上溶解的铜质量等于阴极上析出铜的质量,则溶液中铜离子浓度不变,故答案为:变小;不变;I 中负极反应为 CH4+10OH8e=CO32+7H2O,所以还有碳酸根离子生成,故答案为:CO32;串 联 电 路 中 转 移 电 子 相 等,所 以 消 耗 甲 烷 的 体 积 第17页(共31页)=1.12L,故答案为:1.12 17(2013 春校级期末)现有如下两个反应:A、2NaOH+H2SO4Na2SO4+2H2O B、CH4+2O2CO2+2H2O(1)根据反应的本质,两个反应都为 放热 反应(放热或吸热),判断两个反应能否设计为原电池?(能或不能)A 不能

28、B 能 (2)如果不能,说明其理由 A 的反应为非氧化还原反应,无电子转移 (3)如果能,最好应选择 NaOH 电解质溶液(NaOH 或 H2SO4)则负极电极反应式:CH48e+10OHCO32+7H2O 正极电极反应式:2O2+8e+4H2O8OH 【解答】解:(1)中和反应、物质的燃烧反应均是放热反应,A 不是自发的氧化还原反应不能设计成原电池,B 是自发的氧化还原反应能设计成原电池,故答案为:放热;不能;能;(2)A 的反应为复分解反应,属于非氧化还原反应,无电子转移,只有自发的氧化还原反应能设计成原电池,故答案为:A 的反应为非氧化还原反应,无电子转移;(3)甲烷燃料电池中,负极是甲

29、烷燃料失电子的过程,正极是氧气得电子的过程,电极反应分别为:负极 CH48e+10 OHCO32+7H2O,正极 2O2+8e+4H2O8 OH,为了保证放电的充分进行,可以选择碱来作电解质溶液,故答案为:NaOH;CH48e+10OHCO32+7H2O;2O2+8e+4H2O8OH 第18页(共31页)18(2014 秋岐山县期末)如图是一个化学过程的示意图已知甲池的总反应式为:2CH3OH+3O2+4KOH2K2CO3+6H2O(1)写出下列电极反应式:通入 CH3OH 的电极的电极反应式 是:CH3OH6e+8OH6H2O+CO32,B(石墨)电极的电极反应式为:4OH4e=O2+2H2

30、O (2)乙池中反应的化学方程式为 4AgNO3+2H2O4Ag+O2+4HNO3 (3)当乙池中 A(Fe)极的质量增加 5.40g 时,甲池中理论上转移电子 0.05 mol 【解答】解:(1)甲池能自发的进行氧化还原反应,为原电池,通入甲醇的电极是负极,电极反应式为 CH3OH6e+8OH6H2O+CO32,乙池为电解池,石墨作阳极,阳极上氢氧根离子放电生成氧气,电极反应式为 4OH4e=O2+2H2O,故答案为:CH3OH6e+8OH6H2O+CO32;4OH4e=O2+2H2O;(2)乙池中阳极上氢氧根离子放电生成氧气、阴极上银离子放电生成银,所以 第19页(共31页)电池反应式为

31、4AgNO3+2H2O4Ag+O2+4HNO3,故答案为:4AgNO3+2H2O4Ag+O2+4HNO3;(3)铁 电 极 上 析 出 银,电 极 反 应 式 为 Ag+e=Ag,n(Ag)=0.05mol,根据银和转移电子之间的关系式知,转移电子的物质的量=n(Ag)=0.05mol,串联电路中转移电子相等,所以甲池中理论上转移电子 0.05mol,故答案为:0.05 19(2015 春延边州校级期中)原电池是一种 将化学能转变为电能 装置 电子表所用的某种钮扣电池的电极材料为 Zn 和 Ag2O,电解质溶液为 KOH,其电极反应式为:Zn+2OH2e=ZnO+H2O Ag2O+H2O+2e

32、=2Ag+2OH 电池的负极是 Zn,正极发生的是 还原反应 反应(填反应类型),总反应式为 Zn+Ag2O=2Ag+ZnO 【解答】解:原电池是将化学能转化为电能的装置,该原电池中,Zn 元素化合价由 0 价变为+2 价、Ag 元素化合价由+1 价变为 0 价,所以 Zn 是负极、Ag2O是正极,负极上失电子发生氧化反应、正极上得电子发生还原反应,负极电极反应式为 Zn+2OH2e=ZnO+H2O、正极电极反应式为 Ag2O+H2O+2e=2Ag+2OH,所以电池反应式为 Zn+Ag2O=2Ag+ZnO,故答案为:将化学能转变为电能;Zn;还原反应;Zn+Ag2O=2Ag+ZnO 三解答题(

33、共 11 小题)20(2014玉山县校级模拟)氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装 第20页(共31页)置 如图为电池示意图,该电池电极表面镀一层细小的铂粉,吸附气体的能力强,性质稳定请回答:(1)氢氧燃料电池的能量转化主要形式是 化学能转变为电能,在导线中电子流动方向为 a 到 b(用 a、b 表示)(2)负极反应式为 2H2+4OH4e4H2O (3)电极表面镀铂粉的原因为 增大电极单位面积吸附 H2、O2的分子数,加快电极反应速率 (4)该电池工作时,H2和 O2连续由外部供给,电池可连续不断提供电能因此,大量安全储氢是关键技术之一金属锂是一种重要的储氢材料,吸氢和放氢原理如下:I

34、2Li+H2 2LiH LiH+H2OLiOH+H2 反应 I 中的还原剂是 Li 反应中的氧化剂是 H2O 已知 LiH 固体密度为 0.82g/cm3用镁吸收 224L(标准状况)H2,生成的LiH 体积与被吸收的 H2体积比为 8.82104 由生成的 LiH 与 H2O 作用放出的 H2用作电池燃料,若能量转化率为 80%,则导线过电子的物质的量为 32 mol 【解答】解:(1)该装置是把化学物质中的能力转化为电能,所以是化学能转变 第21页(共31页)为电能;在原电池中,负极上失电子,正极上得电子,电子的流向是从负极流向正极,所以是 由 a 到 b,故答案为:化学能转变为电能;a

35、到 b;(2)碱性环境中,该反应中负极上氢气失电子生成氢离子,电极反应式为H2+2OH2e2H2O,故答案为:2H2+4OH4e4H2O;(3)电极表面镀铂粉,增大了电极单位面积吸附 H2、O2的分子数,使反应物的浓度增大,反应速率加快,故答案为:增大电极单位面积吸附 H2、O2的分子数,加快电极反应速率;(4)Li 从零价升至+1 价,作还原剂,H2O 的 H 从+1 降至 H2中的零价,作氧化剂,故答案为:Li;H2O;由 反 应I,当 吸 收10molH2时,则 生 成20molLiH,V=197.5103L=8.82104,故答案为:8.82104;20mol LiH 可生成 20mo

36、l H2,实际参加反应的 H2为 20mol80%=16mol,1molH2转化成 1molH2O,转移 2mol 电子,所以 16molH2可转移 32mol 的电子,故答案为:32 21(2008枣庄一模)如图是一个化学反应过程的示意图已知甲池的总反应式为:2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O 第22页(共31页)(1)请回答图中甲、乙两池的名称甲电池是 原电池(化学能转变为电能)装置,乙池是 电解池(电能转变为化学能)装置(2)请回答下列电极的名称:通入 CH3OH 的电极名称是 负极,B(石墨)电极的名称是 阳极 (3)写出电极反应式:通入 O2的电极的电极反应式是

37、O2+2H2O+4e=4OH A(Fe)电极的电极反应式为 4Ag+4e=4Ag,(4)乙池中反应的化学方程式为 4AgNO3+2H2O4Ag+O2+4HNO3 (5)当乙池中 A(Fe)极的质量增加 5.40g 时,甲池中理论上消耗 O2 280 mL(标准状况下)【解答】解:(1)根据反应方程式知,甲装置是一个燃料电池,所以甲是把化学能转变为电能的装置,是原电池;乙有外加电源,所以是电解池 故答案为:原电池(化学能转变为电能);电解池(电能转变为化学能)(2)根据 2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O 知,CH3OH 发生氧化反应,所以该电极是负极,O2 发生还原反应,所

38、以该电极是正极;石墨与原电池的正极相连,所以石墨电极是阳极 故答案为:负极;阳极 (3)根据 2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O 知,CH3OH 发生氧化反应,第23页(共31页)所以该电极是负极,O2 得电子和水反应生成氢氧根离子,发生还原反应,所以该电极是正极;石墨与原电池的正极相连,所以石墨电极是阳极该电极上发生氧化反应;铁电极是阴极,该电极上银离子得电子发生还原反应 故答案为:O2+2H2O+4e=4OH4Ag+4e=4Ag (4)乙池中离子放电顺序为:阳离子 Ag+H+,阴离子 OHNO3,故答案为:4AgNO3+2H2O 4Ag+O2+4HNO3(5)根据得失电

39、子数相等,氧气与银的关系式为:O24Ag 22.4L (4108)g 280mL 5.40g 故答案为 280 22(2010 春期末)由铜片、锌片和 100mL 稀硫酸溶液组成的原电池中,当铜片上产生 2.24L(标准状况)气体时,此时溶液中硫酸的物质的量浓度为1mol/L,试计算:(1)锌片质量减轻了多少克?(2)原稀硫酸溶液的物质的量浓度是多少?【解答】解:(1)Zn+H2SO4=ZnSO4+H2 65g 22.4L 6.5g 2.24L 故答案为:6.5g (2)Zn+H2SO4=ZnSO4+H2 第24页(共31页)1mol 22.4L 0.1mol 2.24L 所以反应的稀硫酸的物

40、质的量为 0.1mol;未反应的稀硫酸的物质的量为 1mol/L0.1L=0.1 mol;原溶液中稀硫酸的物质的量为 0.1mol+0.1 mol=0.2mol 所以原溶液中稀硫酸的物质的量浓度 C=2mol/L 故答案为 2mol/L 23(2013 春沂水县校级期中)由等质量的 Zn 片、Cu 片和稀 H2SO4组成的原电池,工作一段时间后,锌片的质量减少了 6.5g(1)原电池的正极反应式是 2H+2e=H2;(2)反应中生成氢气的体积是 2.24L;(标准状况);(3)若将电解质溶液改为 CuSO4溶液,也输出相同电量时,两极的质量差是 12.9g 【解答】解:(1)铜和稀硫酸构成原电

41、池时,锌易失电子而作负极,铜作正极,正极上氢离子得电子生成氢气,电极反应式为:2H+2e=H2,故答案为:2H+2e=H2;(2)根据转移电子相等得生成氢气体积=2.24L,故答案为:2.24L;(3)电 解 硫 酸 铜 溶 液 时,根 据 转 移 电 子 相 等 得 析 出 铜 的 质 量=6.4g,两个电极的差为减少的锌的质量与析出铜质量的和,所以两个电极的质量差=6.5g+6.4g=12.9g,故答案为:12.9g 第25页(共31页)24(2015 秋校级期末)(1)下列装置属于原电池的是 ;(2)在选出的原电池中,Fe 是负极,发生 氧化 反应,Cu 是正极,该极的现象 有气泡产生;

42、(3)此原电池反应的化学方程式为 Fe+H2SO4=FeSO4+H2 【解答】解:(1)中没有两个活泼性不同的电极,所以不能构成原电池,故错误;没有构成闭合回路,所以不能构成原电池,故错误;酒精为非电解质溶液,所以不能构成原电池,故错误;电极材料相同,所以不能构成原电池,故错误;符合原电池的构成条件,所以能构成原电池,故正确;故选;(2)该装置中,铁易失电子而作负极,铜作正极,负极上铁失电子生成亚铁离子发生氧化反应,正极上氢离子得电子发生还原反应而生成氢气,所以有气泡生成,故答案为:Fe;氧化;Cu;有气泡产生;(3)该原电池中,铁失电子生成亚铁离子,正极上氢离子得电子生成氢气,所以 电 池

43、反 应 式 为:Fe+H2SO4=FeSO4+H2,故 答 案 为:Fe+H2SO4=FeSO4+H2 第26页(共31页)25(2016 秋校级月考)铅蓄电池是化学电源,其电极材料分别是 Pb 和 PbO2,电解质溶液为稀硫酸,工作时该电池的总反应式为 Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O试根据上述情况判断:(1)蓄电池的负极材料是 Pb (2)工作时,正极反应为 PbO2+2e+4H+SO42=PbSO4+2H2O (3)工作时,电解质溶液的酸性 减小(填“增大”“减小”或“不变”)(4)工作时,电解质溶液中阴离子移向 负 极(5)电流方向从 正 极流向 负 极【解答】解:(

44、1)根据电池反应式知,Pb 元素化合价由 0 价、+4 价变为+2 价,失电子化合价升高的金属为负极,则 Pb 为负极,故答案为:Pb;(2)放电时,正极上 PbO2得电子和 H2SO4反应生成 PbSO4,电极反应式为PbO2+2e+4H+SO42=PbSO4+2H2O,故答案为:PbO2+2e+4H+SO42=PbSO4+2H2O;(3)放电时,H2SO4参加反应导致溶液中 c(H+)降低,则溶液 pH 增大、酸性减小,故答案为:减小;(4)放电时,电解质溶液中阳离子向正极移动、阴离子向负极移动,故答案为:负;(5)电流从正极 PbO2沿导线流向负极 Pb,故答案为:正;负 27(2016

45、 春大丰市校级期中)铜锌原电池(如图)工作时,回答下列问题:(1)Zn(选填“Zn”或“Cu”)为原电池负极 第27页(共31页)(2)在外电路中,电子从 Zn(选填“Zn”或“Cu”,下同)极流向 Cu 极(3)正极反应式为 Cu2+2eCu (4)电池反应的离子方程式为 Zn+Cu2+Zn2+Cu (5)盐桥中的 K+移向 CuSO4(选填“ZnSO4”或“CuSO4”)溶液 【解答】解:(1)活泼性强的金属作负极,活泼性弱的作正极,则 Zn 为负极;故答案为:Zn;(2)外电路中电子从负极移向正极,Zn 失电子为负极,Cu 为正极,则电子从Zn 流向铜;故答案为:Zn;Cu;(3)正极上

46、铜离子得电子,正极上的电极反应式为:Cu2+2eCu;故答案为:Cu2+2eCu;(4)电池反应为 Zn 与铜离子的置换反应,则电池反应的离子方程式为 Zn+Cu2+Zn2+Cu;故答案为:Zn+Cu2+Zn2+Cu;(5)溶液中阳离子向正极移动,所以盐桥中的 K+移向溶 CuSO4液,故答案为:CuSO4 28(2016 春校级期中)某同学用铁、铜作为电极,稀硫酸作为电解液组成原电池,如图所示,完成下列空格 第28页(共31页)(1)正极是 铜极(填“铜极”或“铁极”),现象是:有气泡产生,电极反应是:2H+2e=H2、,发生 还原 反应(填“氧化”或“还原”)(2)电流从 铜极 经导线流到

47、 铁极(填“铜极”或“铁极”)(3)若反应生成的氢气在标况下为 4.48L,则反应过程中有 0.4 mol 电子发生转移,溶解的铁质量为 11.2 g 【解答】解:(1)铁的活泼性大于铜,所以铜是正极;正极上氢离子得电子生成氢气,所以看到的现象是有气泡生成,发生还原反应 故答案为:铜极;有气泡产生;2H+2e=H2;还原;(2)电子的流向是从负极沿导线到正极,电流的方向与电子的流向相反,故答案为:铜极;铁极;(3)Fe+H2SO4=F eSO4+H2 转移电子 56g 22.4L 2mol 11.2g 4.48L 0.4mol 故答案为:0.4;11.2;29(2016 春期末)铅蓄电池是常用

48、的化学电源,其电极材料分别是 Pb 和PbO2,电解液为稀硫酸放电时,该电池总反应式为:Pb+PbO2+2H2SO4 第29页(共31页)2PbSO4+2H2O请根据上述情况判断:(1)该蓄电池的负极材料是 Pb,放电时发生 氧化(填“氧化”或“还原”)反应(2)该蓄电池放电时,电解质溶液的酸性 减小(填“增大”、“减小”或“不变”),电解质溶液中阴离子移向 负(填“正”或“负”)极(3)已知硫酸铅为不溶于水的白色沉淀,生成时附着在电极上试写出该电池放电时,正极的电极反应 PbO2+SO42+2e+4H+PbSO4+2H2O(用离子方程式表示)(4)氢氧燃料电池具有启动快、效率高等优点,其能量

49、密度高于铅蓄电池若电解质为 KOH 溶液,则氢氧燃料电池的负极反应式为 2H2+4OH4e=4H2O 该电池工作时,外电路每流过 1103 mol e,消耗标况下氧气 5.6 m3【解答】解:(1)铅蓄电池中,根据原电池反应式中元素化合价变化知,Pb 中Pb 元素化合价由 0 价变为+2 价,被氧化发生氧化反应,所以 Pb 作负极,故答案为:Pb;氧化;(2)铅蓄电池工作时,硫酸参加反应生成硫酸铅同时生成水,导致硫酸浓度降低、酸性减小,原电池放电时阴离子向负极移动,故答案为:减小;负;(3)工作时,该铅蓄电池正极上 PbO2得电子发生还原反应,电极反应为PbO2+SO42+2e+4H+PbSO

50、4+2H2O,答案为:PbO2+SO42+2e+4H+PbSO4+2H2O;(4)燃料与氧气燃烧的总化学方程式为 2H2+O2=2H2O,电解质溶液呈碱性,负极上氢气失电子生成水,则负极的电极方程式为 2H2+4OH4e=4H2O;第30页(共31页)该电池中正极上是氧气发生得电子的还原反应,其电极反应为:O2+2H2O+4e=4OH,则外电路每流过 1103 mol e,消耗氧气为 103 mol,所以氧气的体积为 103 mol22.4L/mol=5.6103L=5.6m3;故答案为:2H2+4OH=4H2O+4e;5.6 30(2016樟树市模拟)(1)下列反应中,属于放热反应的是 ,属

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