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1、4.1原电池媒合训练一、单 选 题(共14小题，每小题只有一个选项符合题意)1.某金属能和盐酸反应放出氢气，该金属与锌组成原电池时，锌为负极，则该金属可能为A.铜 B.铝 C.镁 D.锡【答案】D【解析】铜和盐酸不反应，一般情况下原电池中活泼金属作负极，因金属活泼性为M g A l S n,该金属与锌组成原电池时，锌为负极，则该金属为Sn。故选D。2.腓(N2H4)空气燃料电池是一种环保型碱性燃料电池，电解质溶液是20%30%的 KOH溶液。电池总反应为：N2H4+02=N2+2H20O下列关于该燃料电池工作时的说法正确的是A.负极的电极反应式是：N2H4+4OH-4e=4H2O+N2tB.正
2、极的电极反应式是：O2+4H+4e-=2H2OC.溶液中阴离子向正极移动D.溶液中阴离子物质的量显著减少【答案】A【解析】A.由电池总反应：N2H4+O2=N2+2H2O 可知：在反应中N2H4中 N 元素由-2 价变为反应后N2中的0 价，化合价升高，失电子，发生氧化反应，所以通入N2H4的电极为负极，负极反应式为：N2H4+4OH-4e-4H2O+N2t，A 正确；B.通入O2的电极为正极，在正极上02得电子发生还原反应，由于电解质溶液为碱性，不能大量存在H+,则正极的电极反应式为：Ch+4e-+2H2O=4OH,B 错误；c.根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，所以负极失电子带正电，
3、使溶液中阴离子向负极移动，c错误；D.根据总反应式可知：溶液中(0 出)不变，但由于反应产生水起稀释作用，导致c(OH)降低，D 错误；故合理选项是Ao3.下 列关于图中所示原电池的说法正确的是A.当 a 为 Cu,b 为含有碳杂质的AL c 为稀硫酸时，b 极上不能观察到气体产生B.当 a 为石墨，b 为 Fe,c 为稀硫酸时，外电路中有电流C.当 a 为 Mg,b 为 Al,c 为 NaOH溶液时，根据现象可推知A1的活泼性强于M g的活泼性D.当 a 为石墨，b 为 Cu,c 为FeCl?溶液时，外电路中没有电流【答案】B【解析】A.因 b 为含有碳杂质的Al,C、A1在稀硫酸中可以构成
4、原电池，溶液中的H+在 b 极上得到电子而产生H 2,所以在b 极上可观察到有气体产生，故 A 错误；B.F e能与稀硫酸发生氧化还原反应，则石墨、Fe在稀硫酸中能形成原电池，外电路中有电流通过，故 B正确；C.A1可与NaOH溶液反应，Mg、A l在氢氧化钠溶液中可以构成原电池，A1做原电池的负极，但实际上M g的活泼性强于A1的活泼性，故 C 错误；D.C u能与Fed?溶液发生氧化还原反应，则石墨、C u在FeCh溶液能形成原电池而产生电流，故 D 错误；故选B。4.X、Y、Z、W 四块金属板分别作电极用导线两两相连浸入稀硫酸中构成原电池。X、Y 作电极时，X为负极；Z、W 作电极时，电
5、流方向是WZ；X、Z 作电极时，Z 极上产生大量气泡；W、Y 作电极时，W 极发生氧化反应。据此判断这四种金属的活动性顺序为A.XZWY B.ZXYW C.XYZW D.YWZX【答案】A【解析】由 X、Y 作电极时，x 为负极可知，金属的活动性为XY；由Z、W 作电极时，电流方向是W-Z可知，Z 为原电池的负极，金属的活动性为ZW；由 X、Z 作电极时，Z 极上产生大量气泡可知，H+在 Z极上得电子，X 为原电池的负极，金属的活动性为XZ；由 W、Y 作电极时，W 极发生氧化反应可知，W 极失电子，为原电池的负极，金属的活动性W Y,则四种金属的活动性顺序为XZW Y,故选A。5.“太阳水”
6、电池装置如图所示，该电池由三个电极组成，其中a 为 Ti(h电极，b 为 P t电极，c 为 WCh电极，电解质溶液为pH=3的 Li2SO4 H2sCM溶液。锂离子交换膜将电池分为A、B 两个区，A 区与大气相通，B 区为封闭体系并有N2保护。下列关于该电池的说法错误的是锂离子附近pH减小若用导线连接a、c,则 a 为负极，该电极B.若用导线连接a、c,则 c 电极的电极反应式为HxWCh-xe=WCh+xHC.若用导线先连接a、c,再连接b、c,可实现太阳能向电能转化D.若用导线连接b、c,b 电极的电极反应式为O?+4H+4e=2H2O【答案】B【解析】A.有图可知，连接a、c 时，a
7、极上水失去电子生成氧气，发生氧化反应，则 a 极是负极，电极反应式是2H9-4e=02+4H+,生成氢离子，a 极附近pH 减 少，故 A 不选；B.有图可知，用导线连接a、c,a 极上水失去电子生成氧气，发生氧化反应，则 a 极是负极，c 极是正极,则 c 电极的电极反应式为WCh+xH+xe=HxW03,故 B 选；C.若用导线先连接a、c,则 c 电极是正极，发生W03生成H.W 03,将太阳能转化为化学能储存，再连接 b、c,b 极发生氧气生成水，为正极，则 c 电极是负极，实现化学能转化为电能，对外供电，故 C 不选;D.用导线连接b、c,b 电极发生氧气生成水为正极，电极反应式为C
8、h+4H+4e=2比0 ,故 D 不选；故选：Bo6.下面是几种常见的化学电源示意图，下列说法错误的是锌镭i干电池铅蓄电池氢氧燃料电池学电源分别属于一次电池、二次电池和燃料电池B.锌镒干电池在长时间使用后，锌筒被破坏C.铅蓄电池可用于手提电脑等电子设备D.氢氧燃料电池中负极通入氢气，发生氧化反应【答案】C【解析】A.干电池是一次性电池，铅蓄电池是可充电电池属于二次电池，氢氧燃料电池属于燃料电池，故 A 正确；B.锌钵干电池中，Z n作负极，使用过程中失去电子变为ZM+,则长时间使用后锌筒被破坏，故 B 正确；C.铅蓄电池比能量低、笨重，手提电脑等电子设备需要小型化、工作寿命长、自放电率低、记忆
9、效应低、不需要维护的电池，所以铅蓄电池不可用于手提电脑等电子设备，故 C 错误；D.氢氧燃料电池中负极上通入氢气，失电子，发生氧化反应，故 D 正确；故选C。7.环境监测时，可通过NO传感器对空气中N O 的含量进行监测，其工作原理如图甲所示；NO对空气中臭氧层的破坏过程如图乙所示，则下列有关说法箱送的是NO+O2-2e-=N O2B.图甲中当有224L O?参与反应时，转移了 0.4mol e-C.图乙中NO在破坏臭氧层过程中起催化作用D.把 NO?通入水中，发生反应的离子方程式为3NO2+H2O=2NO；+2H+NO【答案】B【解析】A.由分析可知，NiO电极为负极，一氧化氮在氧离子作用下
10、失去电子发生氧化反应生成二氧化氮，电极反应式为NO+CP-2e=N O 2,故 A 正确；B,缺标准状况下，无法计算2.24L氧气的物质的量和转移电子的物质的量，故 B 错误；C.由分析可知，一氧化氮在破坏臭氧层过程中起催化作用I,使臭氧与原子态氧反应生成氧气，故 C 正确;D.二氧化氮通入水中发生的反应为二氧化氮与水反应生成硝酸和一氧化氮，反应的离子方程式为3N0,+H2O=2NO；+2H+NO,故 D 正确；故选 B。8.将 锌 片、铜片、盐桥、导线、电流计和ZnSCh溶液、CuSO4溶液连接成下图装置，下列各叙述中正确是的ZnSOJaq)CuSO4,放电过程P 元素的化合价未发生变化，D
11、 错误；综上所述答案为A。1 0.燃料电池是目前电池研究的热点之一。某课外小组自制的氢氧燃料电池如图所示，a、b均为惰性电极。下列叙述错误的是 0-A.a 极是负极，该电极上发生氧化反应一占 去.=-三!E h j bKOH溶液B.b极发生的电极反应是2HQ+2e-=H2T+2OH-C.电池总反应为2H2+O?=2凡0D.氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源【答案】B【解析】A.a 极通入H?,为负极，电极反应式为2H2+4（汨-4仁=4氏0,发生的是氧化反应，A 正确;B.b极通入。2，为正极，电极反应式为O2+2 H q +4e=4OH,B 错误：C.正、负极电极反应式相加可得，电池总
12、反应为2H2+。2=2凡0,C 正确；D.氢领燃料电池的能量高，且产物为水对环境无污染，故是具有应用前景的绿色电源，D 正确；故答案为：Bo1 1.用H?消除酸性废水中的NO；是一种常用的电化学方法，其反应原理如图所示 下列说法错误的是A.FeQ”在该反应中作催化剂B.Pd上发生的电极反应为H?-2 e-=2 H+C.总反应为 3 H2+2 NC)2=N2+2 OH+2 H qD.Fe(ll)与 Fe(III)之间的相互转化起到了传递电子的作用【答案】C【解析】A.Fe s O,在过程1 中作反应物、在过程2中作生成物，所以Fe 3 O4是整个反应的催化剂，A 正确；B.P d 电极上氢气失电
13、子生成H 电极反应式为H2-2 e-=2 H+,B 正确；C.电解质溶液呈酸性，则不能生成O H：负极上生成氢离子正极上NO2 一得电子和氢离子反应生成氮气和水，总反应为 3 H2+2 NO：+2 H+=N2+4 H2。，C 错误;D.+3 价 Fe 得到电子转化为+2 价 Fe、+2 价 Fe 失去电子转化为+3 价 Fe,所以Fe()与 Fe(II)之间的相互转化起到了传递电子的作用，D 正确.故选：Co1 2.银镉电池是二次电池，其工作原理示意图如下(L 为小灯泡，KH K2 为开关，a、b 为直流电源的两极)。下列说法不正确的是A.断开K2、合上肉，银镉电池能量转化形式：化学能一电能B
14、.断开Ki、合上K 2,电极A 为阴极，发生还原反应C.电极B 发生氧化反应过程中，溶液中K O H 浓度不变放电D.银镉二次电池的总反应式：Cd+2 Ni OOH+2 H2 Ou Cd(OH)2+2 Ni(OH)2充电【答案】C【解析】A.断开K2、合上K”为放电过程，镣镉电池能量转化形式：化学能-电能，A 正确：B.断开Ki、合上七，为充电过程，电极A 与直流电源的负极相连，电极A 为阴极，发牛.还原反应，电极反应式为Cd(OH)2+2 e =Cd+2 OH B 正确；C.电极B 发生氧化反应的电极反应式为2 Ni(OH)2-2 e +2 OH=2 Ni OOH+2 H2 0,则电极A 发
15、生还原反应的电极反应式为Cd(OH)2+2 e =Cd+2 OH-,此时为充电过程，总反应为Cd(OH)2+2 Ni(OH)2 Cd+2 Ni OOH+2 H2O,溶液中K O H 浓度减小，C 错误；D.根据分析，放电时总反应为Cd+2 Ni OOH+2 H2 O=Cd(OH)2+2 Ni(OH)2,则银镉二次电池总反应式为Cd+2 Ni OOH+2 H2 O=Cd(OH)2+2 Ni(OH)2,D 正确;答案选C。1 3.已知铜锌原电池(如图)工作时，下列叙述正确的是(灯泡盐桥(装有琼脂-饱和KC1溶液)A.正极反应为Z n 2 e-=Z d+B.电池反应为Z n+C#+：Zn2+二(SO
16、：=Z n2+C uC.在外电路中，电子从正极流向负极 D.盐桥中的K+移向Z n S CU 溶液【答案】B【解析】A.分析可知，C u 作正极，正极反应为Cu 2+2 e=Cu,A 叙述错误；B.Z n 极为负极，发生Z n-2 e=Z n 2+,C u 作正极，正极反应为Cu 2+2 e=Cu,电池反应为Z n+Cu 2+=Z n 2+Cu,B 叙述正确；C.在外电路中，电子从负极流向正极，C 叙述错误；D.盐桥中的K+移向正极区，即 Cu S 0 4 溶液，D 叙述错误；答案为B。1 4.近年来AIS T 报告正在研制一种“高容量、低成本”锂一铜空气燃料电池，该电池通过一种复杂的铜腐蚀“
17、现象”产生电力，其中放电过程为：2 Li+Cu 2 O+H2 O=2 Cu+2 Li+2 OH 如图所示，下列说法不正确的是有 机 错 酸 锌 锂 水 溶 液电解质固体电解质电解质A.放电时，Li+透过固体电解质向Cu极移动B.放电时，负极的电极反应式为Cu2O+H2O+2e=2Cu+2OHC.通空气时，铜被腐蚀，表面产生CU2。D.整个反应过程中，铜相当于催化剂【答案】B【解析】A.放电时，阳离子向正极移动，则 Li+透过固体电解质向Cu极移动，A 正确;B.放电时，锂失去电子为负极，负极的电极反应式为Li-e=Li+,B 错误；C.通空气时，铜被腐蚀，表面产生CsO,C 正确;D.通空气时
18、，铜被腐蚀，表面产生C s O,放电时C112O转化为C u,则整个反应过程中，铜相当于催化剂,D 正确;故合理选项是B。二、非选择题(共5 小题)1 5.回答下列问题:(1)将燃煤产生的二氧化碳回收利用，可达到低碳排放的目的。图是通过人工光合作用，以CO?和 H2O为原料制备HCOOH和 02的原理示意图。电极b 作 极，发生的电极反应式为(2)浓差电池中的电动势是由于电池中存在浓度差而产生的。某浓差电池的原理如图所示，该电池从浓缩海水中提取LiC l的同时又获得了电能。稀盐酸一二LiCI溶液十二X 为 极，Y 电极反应式为Y 极生成1 mol CL时，mol Li+移向X 极。(3)一种以
19、肺(N2HQ为液体燃料的电池装置如图所示。该电池用空气中的氧气作氧化剂，KOH溶液作电解质溶液。负极反应式为,正极反应式为(I)正极 CO2+2H+2e-HCOOH(2)正极 2Cl-2e=Cl2f 2(3)N2H4+4OH-4e-N2+4H2O O2+2H2O+4e-4OH【解析】(1)图中装置没有外加电源，属于原电池装置，CO?在电极b 附近转化为HCOOH,发生还原反应，因此电极b 作正极；结合得失电子守恒可知发生的电极反应式为CO2+2H+2e=HCOOH;(2)由图可知原电池装置电极X 附近H+转化为H 2,发生还原反应，则 X 为正极；Y 电极为负极，电极反应式为2Cl-2e-=C
20、12T；由电极反应式2Cl-2e=C12f可知Y 极生成1 mol C b时，转移电荷数为2 m o l,则有2moi Li+移向X 极；(3)燃料在负极失电子，即负极反应式为N2H4+4OH-4e=N2+4H2O；氧气在正极得电子，正极反应式为O2+2H2O+4e=4OHo1 6.我国科学家最近发明了一种Zn-PbO2电池，电解质为K?S。八 H2s0 和 K O H,由 a 和 b 两种离子交换膜隔开，形成A、B、C 三个电解质溶液区域，结构示意图如下:回答下列问题：电池中，Z n为 极，B 区 域 的 电 解 质 为(填“K 2soJ“H2soJ 或“KOH”)。(2)电 池 反 应 的
21、 离 子 方 程 式 为。(3)阳 离 子 交 换 膜 为 图 中 的(填“a”或b”)膜。【答案】负 K2s o4 PbO,+SO；-+Zn+2H2O=PbSO4+Zn(OH)J-a【解析】根据图示可知，Z n失去电子变成&2+,与溶液中的O H-结合形成Zn(OH)：,所以Z n 电极为负极;A 区域的电解质为K 0H,B 区域的电解质为K2sC4，C 区域的电解质为H A O,故答案为：负；K2s0 公负极的电极反应式为Zn-2e+4(汨 一 =Zn(OH)：,正极的电极反应式为PbO2+2己+4H+S0；-=PbSO4+2乩0 ,总反应的离子方程式为PbO2+SO；+Zn+2 H q
22、=PbSO4+Zn(OH)j ,故答案为：PbO2+SO；+Zn+2H2O=PbSO4+Zn(OH)j ；(3)A区域中，OH-发生反应变为Zn(OH)：,为了维持溶液呈电中性，多余的K+通过离子交换膜进入B区域，因此a 膜为阳离子交换膜，故答案为：a。17.(1)利用原电池装置可以验证Fe3+与CiP+氧化性相对强弱，如图所示 写出该氧化还原反应的离子方程式：。该 装 置 中 的 负 极 材 料 是(填 化 学 式)，正极反应式是 o(2)某研究性学习小组为证明2Fe3+2I*2Fe2+1,为可逆反应，设计如下两种方案(已知：酸性溶液中Fe2+易被空气氧化为Fe3+)方案一：取 5mL0.1
23、mol/LKI溶液，滴加2mL0.1mol/L的 FeCb济液，滴入5 滴稀盐酸，再继续加入2mLecLt,充分振荡、静置、分层，取上层清液，滴加KSCN溶液，现象是,即可证明该反应为可逆反应。你认为此方案(“不严密”或严密”)，理 由 是(用 离 子 方 程 式 表 示)。方案二：设计如图原电池装置，接通灵敏电流计，指针向右偏转，随着反应时间进行；电流计读数逐渐变小，最后读数变为零。当指针读数变零后，在右边的池了中加入I m o l/L F e C b 溶液，灵敏电流计指针向左偏转，即可证明该反应为可逆反应。你认为灵敏电流计“读数变为零”的原因是。【答案】C u+2F e3+=C u2+2F
24、 e2C uF e3+e-=F e2+溶液变为血红色 不严密 4 F e 2+C h+4 H+=2H 2O+4 F e 3+该可逆反应达到了化学平衡状态【解析】(1)利用原电池装置验证F e 3+与O P+氧化性相对强弱，则可以根据“氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性”规律设计发生F e?+与C u 反应生成C M+的反应，离子方程式为C u+2F e3+=C u2+2F e2+,其中C u 失去电子，做负极材料-，F e 3+在正极得到电子，电极反应式为F e 3+e-=F e 2+：故答案为：C u+2F e3+=C u2+2F e2+；C u；F e3+e-=F e2+；(2)取上层清液
25、，滴加K S C N 溶液，溶液呈血红色，有 F e 3+存在，说明反应不能完全进行，为可逆反应；但此方案不严密，因为振荡过程中，生成的F e 2+易被空气氧化为F/+,离子方程式为4 F e 2+C h+4 H*=2H 2O+4 F e 3+,所以并不能证明F e 3+已经完全反应；故答案为：溶液变为血红色；不严密；4 F e2+O 2+4 H+=2H2O+4 F e3+；(3)灵敏电流计“读数变为零”，说明可逆反应已经 停止”，即反应已经达到平衡状态。故答案为：该可逆反应达到了化学平衡状态。18.化学电源在生产生活中有着广泛的应用，请回答下列问题：(1)根据构成原电池的本质判断，下列化学反
26、应方程式正确且能设计成原电池A.KO H +H C 1=KC 1+H2o B.C u +F e,+=F e2+C u2+C.N a2O +H,O =2N a O H D.F e +H 2s o 产 F e SO4+H 2 T(2)为了探究化学反应中的能量变化，某同学设计了如图两个实验。有关实验现象，下列说法正确的是:计 7r泪H ill度稀 H,SO4图i稀 1LSO,图iiA.图I中温度计的示数高于图II的示数B.B.图I和图n中温度计的示数相等，且均高于室温C.图I和图II的气泡均产生于锌棒表面D.图I I中产生气体的速度比I慢(3)电动汽车上用的铅蓄电池是以一组充满海绵状态铜的铅板和另一
27、组结构相似的充满二氧化铅的铅板组成，用H2s04作电解质溶液。放电时总反应为：Pb+Pb02+2H2SO4=2PbSO4+2H2O写出放电时正极的电极反应式：;铅蓄电池放电时，负极质量将(填”增大”、减小”或 不变”)。当外电路上有2m oi电子通过时，溶液中消耗H 2 s的 物 质 的 量 为.【答案】D A PbO,+2e-+SO+4H+=PbSO4+2H,O 增大 2mol【解析】(1)A.自发进行的氧化还原反应在理论上可以设计成原电池：KOH+HC1=KC1+H2。是复分解反应，不是氧化还原反应，故A错误：B.Cu+Fe“=Fe2+Cu中的电荷不守恒，离子方程式不正确，故B错误；C.N
28、a,O+H,O=2NaOH不是氧化还原反应，故C错误；D.Fe+电SOkF eS O,+H j是自发进行的氧化还原反应，可以设计成原电池，故D正确：答案选D。(2)A.图I中发生的是锌的化学腐蚀，图II形成铜-锌原电池，图I上要将化学能转化为热能，而图II主要将化学能转化为电能，则图I中温度计的示数高于图II的示数，故A正确；B.由A中分析可知，图I和图II中温度计的示数不相等，但均高于室温，故B错误；C.图II中铜为正极，铜棒的表面有气泡产生，故C错误；D.利用原电池反应可以使金属与酸的反应速率加快，故图U中产生气体的速率比I快，故D错误。答案选A。依据放电时总反应为Pb+PbO2+2H2S
29、O,=2PbSO,+2H,O,正极上PbO)得电子发生还原反应，生成难溶于水的P b S O,故正极反应式为PbC)2 +2e+SO；+4H=PbSO4+2H2Oo依据放电时总反应为P b+P b O2+2 凡S O 产 2 P b s O +2Hq，负极上P b 失电子发生氧化反应，产生的P b2+结合S O：生成难溶于水的P b S O4,故负极质量将增大；根据总反应，当外电路上有2 m o i 电子通过时，溶液中消耗H 2 s O,的物质的量为2 m o l 1 9.(1)如图为氢氧燃料电池的构造示意图，根据电子运动方向，可知氧气从 口通入(填“a”或 b”),X极 为 电 池 的(填“
30、正”或 负”)极。V 1 V (2)某种氢氧燃料电池是用固体金属氧化物陶瓷作电解质，两极上发生的x-/-Y/-电解质(K O H)H2O -F H2O电极反应分别为A 极：2 H 2+2 0 2-4 屋=2 比0B 极:O 2+4 e-=2 O 2-则 A极是电池的 极；电 子 从 该 极(填“流入”或“流出(3)微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用，有一种银锌电池，其电极分别是A g 2 0 和 Z n,电解质溶液为K0H溶液，电极反应为：Z n+2 O H -2 e =Z n O+H2OA g2O+H20+2/=2 A g+2 0 H 一总反应为 A g2O+Z n=Z n O+2 A gZ
31、 n 是 极，A g 2 0 发生_ _ _ _ _ _ _ _ 反应。电子由 极流向 极(填“Z n”或“A g 2 0”)，当电路通过1 m o l 电子时，负极消耗物质的质量是-g。在使用过程中，电解质溶液中K0H的 物 质 的 量(填“增大”“减小”或“不变【答案】b 负 负 流出 负 还原 Z n A g：O 3 2.5 不变【解析】(1)氢氧燃料电池中，电子从负极向正极移动，X是负极；Y是正极，氧气得电子，氧气应通入正极。(2)根据电极反应可知，A极发生氧化反应，应该是电池的负极，电子从该极流出。(3)根据电极反应可知Z n 失电子被氧化而溶解,A g 2 O 得电子被还原发生还原反应。发生原电池反应时,电子由负极经外电路到正极，即电子从Z n极经外电路到Ag20极，当通过电路1 mol时，负极消耗Z n 的质量是32.5 go根据电极反应式，电池中KOH只起到增强导电的作用，不参与反应，故电池使用过程中KOH的量不变。