1、第2节化学能转化为电能电池第1课时原电池基础过关练 题组一原电池的形成条件1.(2020东北三省高二联考)从稀硫酸、Fe2(SO4)3溶液、铁棒、铜棒、铂棒中选择,组成下图所示的原电池装置(只有两个电极),观察到电流计的指针明显偏转,则其可能的组合共有()A.6种B.5种C.4种D.3种2.(2020山东德州高二月考)下列装置中,电流表指针不能发生偏转的是()3.(2020河北保定第三中学高二月考)如图,将镁片、铝片平行插入一定浓度的NaOH溶液中,用导线连接形成闭合回路。下列叙述正确的是()A.镁比铝活泼,镁失去电子被氧化成Mg2+B.铝是电池负极,开始工作时溶液中会立即有白色沉淀生成C.该
2、装置的内、外电路中,均是电子的定向移动形成电流D.该装置开始工作时,铝片表面的氧化膜可不必处理题组二原电池的工作原理4.在盛有稀硫酸的烧杯中放入用导线连接的电极X、Y,外电路中电子流向如图所示,下列关于该装置的说法正确的是()A.外电路的电流方向为X外电路YB.若两电极分别为铁棒和碳棒,则X为碳棒,Y为铁棒C.X极上发生的是还原反应,Y极上发生的是氧化反应D.若两电极都是金属,则它们的活动性:XY5.(2020浙江杭州高二月考)下列有关如图所示原电池的说法正确的是()A.随着反应进行,左烧杯中Zn2+浓度上升,右烧杯中H+浓度下降B.盐桥的作用是让电子通过,以构成闭合回路C.随着反应进行,右烧
3、杯中溶液pH变小D.总反应为2H+Zn H2+Zn2+,且为吸热反应题组三原电池原理的应用6.(2020江苏苏北三市高三模拟)依据Cd+Hg2SO4 2Hg+Cd2+SO42-反应原理,设计出一种标准电池,其简易装置如图所示。下列有关该电池的说法正确的是()A.电池工作时Cd2+向电极B移动B.电极A上发生反应:Hg2SO4+2e- 2Hg+SO42-C.电极B上发生还原反应D.反应中每生成a mol Hg转移3a mol电子能力提升练 题组一原电池的形成条件1.(2020山东安丘一中高二月考,)某化学兴趣小组探究发现水果汁中存在电解质,可以设计成如图所示的水果原电池。随后又进一步思考原电池工
4、作效率和其构成要素之间的一些关系如下表所示。实验次数电极材料水果品种电极间距/cm电压/mV1锌铜菠萝39002锌铜苹果36503锌铜西红柿37504锌铝菠萝36505锌铝苹果34506锌铝苹果2550由表中数据可知,下列说法不正确的是()A.实验1、4电流方向相反B.电极及其间距相同时,电压大小只与水果种类有关,与其他因素无关C.如果用锌、碳棒作电极,实验1中电压可能大于900 mVD.实验中小灯泡不太亮,可用铜、锌作电极,用菠萝作介质,并将多个此电池串联起来2.()在常温条件下,如图所示,烧杯中放入用导线相连的铁、铜两个电极,加入适量的浓硝酸,已知停止工作时,Fe、Cu均有剩余。下列说法正
5、确的是(深度解析)A.Fe在反应过程中始终作负极B.Cu能与浓硝酸反应,始终作负极C.反应过程中Cu电极表面被逐渐腐蚀D.Fe电极反应式:Fe-2e- Fe2+题组二原电池的工作原理3.(2020辽宁大连高二上期末,)下列关于图中装置的说法,正确的是()A.装置中,盐桥中的K+移向CuSO4溶液B.装置中,Zn为负极,发生还原反应C.装置中,Fe得电子D.装置中,电子由Fe流向石墨,然后再经溶液流向Fe4.(2020吉林松原油田高中月考,)下图所示原电池工作时,右烧杯中Y2O72-转化为Y3+,下列叙述正确的是()A.左烧杯中电极反应式:X4+2e- X2+B.每消耗1 mol Y2O72-,
6、转移3 mol电子C.左烧杯中阴离子数目增加D.左、右两烧杯中的阴、阳离子能通过盐桥转移5.()根据反应KMnO4+FeSO4+H2SO4 MnSO4+Fe2(SO4)3+K2SO4+H2O(未配平)设计如下原电池,其中甲、乙两烧杯中各物质的物质的量浓度均为1 molL-1,溶液的体积均为200 mL,盐桥中装有琼脂凝胶,内含K2SO4。下列说法不正确的是()A.石墨b是原电池的负极,发生氧化反应B.甲烧杯中的电极反应式:MnO4-+5e-+8H+ Mn2+4H2OC.电池工作时,盐桥中的阴、阳离子分别向乙、甲烧杯中移动,保持溶液中的电荷平衡D.忽略溶液体积变化,Fe2(SO4)3浓度变为1.
7、5 molL-1时,反应中转移的电子的物质的量为0.1 mol题组三原电池工作原理的应用6.()等质量的两份锌粉a、b中分别加入过量的稀硫酸,同时向a中滴入少量的CuSO4溶液,如图表示产生H2的体积(V)与时间(t)的关系,其中正确的是()7.(2019浙江六校联考,)根据反应IO3-+5I-+6H+ 3I2+3H2O设计成如下图所示的原电池。开始时向甲烧杯中加入少量浓硫酸,电流计指针发生偏转,一段时间后,电流计指针回到零,再向甲烧杯中滴入几滴浓NaOH溶液,电流计指针再次发生偏转。下列判断不正确的是()A.开始向甲烧杯中加入少量浓硫酸时,乙中石墨电极上发生氧化反应B.开始向甲烧杯中加入少量
8、浓硫酸,同时在甲、乙烧杯中都加入淀粉溶液时,只有乙烧杯中的溶液变蓝C.电流计读数为零时,反应达到化学平衡状态D.两次电流计指针偏转方向相反8.()电化学气敏传感器可用于监测环境中NH3的含量,其工作原理示意图如下。下列说法中不正确的是()A.O2在电极b上发生还原反应B.溶液中OH-向电极a移动C.反应消耗的NH3与O2的物质的量之比为45D.负极反应式为2NH3-6e-+6OH- N2+6H2O9.(2020山东淄博一中高二月考,).高铁酸盐在能源、环保等方面有着广泛的用途。高铁酸钾(K2FeO4)不仅是一种理想的水处理剂,而且在高铁电池的研制中也有应用。如图1是高铁电池的模拟实验装置:图1
9、(1)该电池放电时正极的电极反应式为;若电池工作过程中通过电子的物质的量为0.01 mol,理论上消耗Zn的质量为g(计算结果保留一位小数)。(2)盐桥中含有KCl,此盐桥中氯离子向(填“左”或“右”,下同)侧烧杯移动;若用阳离子交换膜代替盐桥,则钾离子向侧烧杯移动。(3)图2为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线,由此可得出高铁电池的优点有。图2.第三代混合动力车,可以用电动机、内燃机或二者结合推动车辆。汽车上坡或加速时,电动机提供推动力,降低汽油的消耗;在刹车或下坡时,电池处于充电状态。(4)混合动力车的内燃机以汽油为燃料,在25 、101 kPa条件下,汽油以辛烷C8H18(l)计和氧
10、气充分反应,生成1 mol水蒸气放热550 kJ,若1 g水蒸气转化为液态水放热2.5 kJ,则表示辛烷燃烧热的热化学方程式为。(5)混合动力车目前一般使用镍氢电池,该电池中镍的化合物为正极,储氢金属(以M表示)为负极,碱(主要为KOH)液为电解质溶液。镍氢电池充放电原理示意图如下,其总反应式为H2+2NiOOH 2Ni(OH)2。根据所给信息判断,混合动力车上坡或加速时,乙电极周围溶液的pH(填“增大”“减小”或“不变”),该电极的电极反应式为。答案全解全析基础过关练1.B2.A3.D4.D5.A6.B1.B符合条件的原电池组合:铁棒+铜棒+稀硫酸;铁棒+铜棒+Fe2(SO4)3溶液;铁棒+
11、铂棒+稀硫酸;铁棒+铂棒+Fe2(SO4)3溶液;铜棒+铂棒+Fe2(SO4)3溶液,共5种。2.A锌插入氯化铜溶液,锌置换出铜,电子不经过导线,没有电流产生,则电流表指针不发生偏转,故A选;可构成原电池,镁为负极,铝为正极,电流表指针发生偏转,故B不选;可构成原电池,锌为负极,铜为正极,电流表指针发生偏转,故C不选;可构成原电池,锌为负极,铜为正极,电流表指针发生偏转,故D不选。3.D由题意可知铝、镁在NaOH溶液中构成了原电池,镁与NaOH溶液不反应,铝与NaOH溶液反应,则镁为正极,铝为负极,负极反应为Al-3e-+4OH- Al(OH)4-,开始工作时溶液中没有白色沉淀生成,A、B错误
12、;电子从铝极流出经导线流向镁极,溶液中阴离子移向负极,阳离子移向正极,即外电路是由电子的定向移动形成电流,内电路是由阴、阳离子的定向移动形成电流,C错误;氧化铝能与氢氧化钠溶液反应,故铝片表面的氧化膜不必处理,D正确。4.D根据题图可知该装置为原电池,外电路中电子从X电极流向Y电极,电流的流向与其相反,即Y外电路X,故A错误;原电池中一般较活泼的金属作负极,较不活泼的金属或导电的非金属作正极,若两电极分别为铁棒和碳棒,则Y为碳棒,X为铁棒,故B错误;X是负极,负极上发生氧化反应,Y是正极,正极上发生还原反应,故C错误;该原电池中X是负极,Y是正极,若两电极都是金属,则它们的活动性:XY,D正确
13、。5.A锌作负极,铜作正极,负极反应式为Zn-2e- Zn2+,正极反应式为2H+2e- H2,A正确;盐桥中的离子能定向移动,不是电子,B错误;右烧杯中发生的电极反应为2H+2e- H2,溶液的pH增大,C错误;该电池的总反应为2H+Zn H2+Zn2+,为放热反应,D错误。6.B根据电池总反应式可知,电池工作时Cd失电子,发生氧化反应,故B为负极,电极反应式为Cd-2e- Cd2+,生成的Cd2+移向A极,A、C项错误;Hg2SO4在正极上得电子生成Hg,电极反应式为Hg2SO4+2e- 2Hg+SO42-,当生成a mol Hg时,转移a mol电子,B项正确,D项错误。能力提升练1.B
14、2.C3.A4.C5.D6.D7.B8.C1.B水果汁中存在酸性电解质,金属与酸构成的原电池中,一般活泼金属作负极,则实验1中Zn作负极,Cu作正极,实验4中Zn作正极,Al作负极,所以实验1、4电流方向相反,A正确;由题表中(如实验1、2、3)数据可知,电极及其间距相同时,电压大小与水果种类有关,但无法确定是否与其他因素有关,B错误;分析实验1和4、实验2和5可得,两电极活泼性差别越大,则构成的原电池电压越大,所以如果用锌、碳棒作电极,实验1中电压可能大于900 mV,C正确;由题表中数据可得,实验1电压最大,所以用铜、锌作电极,用菠萝作介质,并将多个此电池串联起来,电压会更大,可增加小灯泡
15、的亮度,D正确。2.C常温下,浓硝酸使铁发生钝化,Cu与浓硝酸发生反应,Fe作正极,Cu作负极,随反应的进行,浓硝酸变稀,此时Fe作负极,Cu作正极,故A、B错误。反应过程中Cu电极表面被逐渐腐蚀,故C正确。反应过程中,Fe作正极时,电极反应式为4H+2NO3-+2e- 2NO2+2H2O;Fe作负极时,电极反应式为Fe-3e- Fe3+,由于Fe剩余还会发生反应2Fe3+Fe 3Fe2+,故D错误。名师点睛本题涉及原电池正、负极的判断,其不仅跟电极材料有关,还与电解质溶液的性质有关。如Mg、Al在稀硫酸中构成原电池时,Mg作负极,Al作正极,但若以NaOH溶液为电解质溶液,则Al为负极,Mg
16、为正极。3.A装置为原电池,锌比铜活泼,锌为负极,铜为正极,盐桥中的K+移向CuSO4溶液,故A正确;装置中,Zn为负极,发生氧化反应,故B错误;装置中的电解质为氯化钠,溶液呈中性,铁为负极,失去电子,故C错误;电子只能在外电路中定向移动,不能在溶液中定向移动,故D错误。4.C右烧杯中Y2O72-转化为Y3+,说明右烧杯中的石墨为原电池正极,则左烧杯中发生氧化反应,阳离子所带电荷数增加,由溶液呈电中性可知,阴离子数目增加,A错误,C正确;每消耗1 mol Y2O72-,转移6 mol电子,B错误;盐桥不能转移电解质溶液中的离子,D错误。5.D根据题给反应可知,Fe2+的化合价升高,依据原电池工
17、作原理可知石墨b为负极,发生氧化反应,故A正确;石墨a为正极,发生还原反应,电极反应式为MnO4-+5e-+8H+ Mn2+4H2O,故B正确;盐桥的作用是形成闭合回路,同时保持溶液中的电荷平衡,根据原电池工作原理,阳离子向正极移动,即K+向甲烧杯移动,SO42-向乙烧杯移动,故C正确;负极反应式为Fe2+-e- Fe3+,生成Fe3+的物质的量为(20010-31.52-20010-312)mol=0.2 mol,因此外电路中转移电子的物质的量为0.2 mol,故D错误。6.D由于锌粉是一定量的,a中Zn与CuSO4溶液反应置换出Cu,Zn的量减少,产生H2的量减少,但a中Zn、Cu和稀硫酸
18、构成了原电池,加快了反应速率,D项图示符合题意。7.B开始时向甲烧杯中加入少量浓硫酸,由题给反应可知,反应正向进行,KI是还原剂,KIO3是氧化剂,故甲中石墨作正极,发生还原反应,电极反应式为2IO3-+10e-+12H+ I2+6H2O,乙中石墨作负极,发生氧化反应,电极反应式为10I-10e- 5I2,两烧杯中均有I2生成,在甲、乙两烧杯中都加入淀粉溶液,两烧杯中的溶液均变蓝,A正确,B错误;电流计读数为零时,表明反应达到化学平衡状态,C正确;由题给反应可知,电流计读数为零时,反应达到平衡状态,此时再向甲烧杯中滴入几滴浓NaOH溶液,则消耗了H+,反应逆向进行,电流计指针的偏转方向与第一次
19、相反,D正确。8.C根据原电池工作原理可知,a为负极,b为正极,正极反应式为O2+2H2O+4e- 4OH-,发生还原反应,故A项正确;根据原电池的工作原理,阴离子向负极移动,阳离子向正极移动,a为负极,b为正极,故B项正确;根据原电池工作原理可得电池总反应式为4NH3+3O2 2N2+6H2O,NH3与O2的物质的量之比为43,故C项错误;电池总反应式为4NH3+3O2 2N2+6H2O,正极反应式为O2+2H2O+4e- 4OH-,则负极反应式为2NH3+6OH-6e- N2+6H2O,D项正确。9.答案(1)FeO42-+4H2O+3e- Fe(OH)3+5OH-0.3(2)右左(3)使
20、用时间长、工作电压稳定(4)C8H18(l)+252O2(g) 8CO2(g)+9H2O(l)H=-5 355 kJ/mol(5)增大NiOOH+H2O+e- Ni(OH)2+OH-解析(1)C为正极,正极上高铁酸钾发生还原反应生成Fe(OH)3,正极的电极反应式为FeO42-+4H2O+3e- Fe(OH)3+5OH-;若通过电子的物质的量为0.01 mol,则理论上消耗Zn的质量为0.01 mol1265 g/mol0.3 g。(2)盐桥中阴离子向负极移动,则放电时盐桥中氯离子向右侧烧杯移动;用阳离子交换膜代替盐桥,阳离子向正极移动,则钾离子向左侧烧杯移动。(3)由题图可知高铁电池的优点有
21、使用时间长、工作电压稳定。(4)在25 、101 kPa条件下,辛烷C8H18(l)燃烧生成1 mol水蒸气放热550 kJ,所以辛烷燃烧生成9 mol水蒸气放热4 950 kJ,1 g水蒸气转化为液态水放热2.5 kJ,9 mol水蒸气转化为液态水放热405 kJ,综上可知,辛烷的燃烧热为5 355 kJ/mol,则表示辛烷燃烧热的热化学方程式为C8H18(l)+252O2(g) 8CO2(g)+9H2O(l)H=-5 355 kJ/mol。(5)镍氢电池的总反应式为H2+2NiOOH 2Ni(OH)2,混合动力车上坡或加速时,电池处于放电状态,乙电极是正极,电极反应式为NiOOH+H2O+e- Ni(OH)2+OH-,故乙电极周围溶液的碱性增强,pH增大。
