1、原电池原电池 化学电源化学电源 1课堂学习中，同学们利用铝条、锌片、铜片、导线、电流计、橙汁、烧杯等用品探 究原电池的组成。下列结论错误的是( ) A原电池是将化学能转化成电能的装置 B原电池由电极、电解质溶液和导线等组成 C图中 a 极为铝条、b 极为锌片时，导线中会产生电流 D图中 a 极为锌片、b 极为铜片时，电子由铜片通过导线流向锌片 解析：原电池是将化学能转化成电能的装置，A 正确；原电池由电极、电解质溶液和导 线等组成，B 正确；图中 a 极为铝条、b 极为锌片时，构成原电池，导线中会产生电流，C 正确；图中 a 极为锌片、b 极为铜片时，锌片作负极，电子由锌片通过导线流向铜片，D
2、 错 误。 答案：D 2如图，在盛有稀 H2SO4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，关于该装置的下列说法正确的是( ) A外电路的电流方向为 X外电路Y B若两电极分别为铁和碳棒，则 X 为碳棒，Y 为铁 CX 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，则它们的活动性强弱为 XY 解析：外电路电子流向为 X外电路Y，电流方向与其相反，X 极失电子，作负极，发 生氧化反应，Y 极得电子，作正极，发生还原反应。若两电极分别为铁和碳棒，则 Y 为碳棒， X 为铁。 答案：D 3(2019福州质检)某些电子手表安装的纽扣电池由锌和氧化银、KOH
3、 溶液构成。放 电时，电极反应分别为 Zn2OH 2e=Zn(OH) 2；Ag2OH2O2e =2Ag2OH下列说法正 确的是( ) A锌为正极，电极上发生了氧化反应 B放电过程中，电解质溶液的酸碱性基本保持不变 C溶液中的 OH 向正极移动，K和 H向负极移动 D常温下，该电池总反应为非自发的氧化还原反应 解析：A 项，由电极方程式可知，Zn 失电子化合价升高，发生氧化反应，Zn 作负极， 错误；B 项，由正负极的电极方程式可得原电池总反应为 Ag2OH2OZn=Zn(OH)22Ag， 则电解质溶液的酸碱性基本保持不变，正确；C 项，原电池工作时，阴离子向负极移动，阳 离子向正极移动，所以溶
4、液中 OH 向负极移动，K、H向正极移动，错误；D 项，原电池反 应为自发的氧化还原反应，则常温下，该电池总反应为自发的氧化还原反应，错误；故选 B。 答案：B 4锂电池的构造如图所示，电池内部“”表示放电时 Li 的迁移方向，电池总反应 可表示为 Li1xCoO2LixC6 充电 放电 LiCoO26C，下列说法错误的是( ) A该电池的负极为 LiCoO2 B电池中的固体电解质可以是熔融的氯化钠、干冰等 C充电时的阴极反应为 Li1xCoO2xLi xe=LiCoO 2 D外电路上的“”表示放电时的电子流向 解析：根据锂离子的移动方向，确定 LiCoO2是负极，碳电极是正极，电子从负极经外
5、 电路移向正极，充电时为电解池，阴极发生得电子的还原反应，故 A、C、D 正确。干冰是固 体二氧化碳，属于非电解质，故 B 错误。 答案：B 5十九大报告中提出要“打赢蓝天保卫战” ，意味着对大气污染防治比过去要求更高。 二氧化硫空气质子交换膜燃料电池实现了制硫酸、发电、环保三位一体的结合，原理如图 所示。下列说法正确的是( ) A该电池放电时质子从 Pt2 电极经过内电路流到 Pt1 电极 BPt1电极附近发生的反应为SO22H2O2e =H 2SO42H CPt2 电极附近发生的反应为 O24e 2H 2O=4OH D相同条件下，放电过程中消耗的 SO2和 O2的体积比为 21 解析： 放
6、电时为原电池， 质子向正极移动， Pt1 电极为负极， 则该电池放电时质子从 Pt1 电极移向 Pt2 电极，A 错误；Pt1 电极为负极，发生氧化反应，SO2被氧化为硫酸，电极反应 为 SO22H2O2e =SO2 44H ，硫酸应当拆为离子形式，B 错误；酸性条件下，氧气得电 子生成水，C 错误；相同条件下，放电过程中，负极发生氧化反应：2SO24H2O4e =2SO2 4 8H ，正极发生还原反应：O 24e 4H=2H 2O，根据转移电子数相等规律可知：放电过 程中消耗的 SO2和 O2的体积比为 21，D 正确；正确选项 D。 答案：D 6 乙烯催化氧化成乙醛可设计成如图所示的燃料电
7、池， 能在制备乙醛的同时获得电能， 其总反应为 2CH2=CH2O2 2CH3CHO。下列有关说法正确的是( ) Aa 电极发生还原反应 B放电时，每转移 2 mol 电子，理论上需要消耗 28 g 乙烯 Cb 电极反应式为 O24e 2H 2O=4OH D电子移动方向：电极 a磷酸溶液电极 b 解析：由题图可以看出 a 极通入乙烯，作负极，放电时乙烯发生氧化反应生成乙醛，A 项错误；CH2=CH2 CH3CHO 中碳元素化合价发生变化，可以看出每转移 2 mol 电子有 1 mol 乙烯被氧化，B 项正确；电解质溶液显酸性，b 极通入氧气，放电后生成水，电极反应式为 O24e 4H=2H 2
8、O，C 项错误；放电时电子从负极通过外电路向正极移动，电解质溶液中 阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，D 项错误。 答案：B 7(2019盐城模拟)一种新型太阳光电化学电池贮能时电解质溶液中离子在两极发生 如下图所示的转化。下列说法正确的是( ) A贮能时，电能转变为化学能和光能 B贮能和放电时，电子在导线中流向相同 C贮能时，氢离子由 a 极区迁移至 b 极区 D放电时，b 极发生：VO 22H e=VO2H 2O 解析：光照时贮能 VO 2失电子转化为 VO 2，b 极为阳极，a 极为阴极，放电时 b 极为正 极，a 极为负极。贮能时，光能转变为化学能，选项 A 错误；贮能时电子由 b
9、极流出，放电 时电子由 a 极流出，在导线中流向不相同，选项 B 错误；贮能时，氢离子由阳极 b 极区迁移 至阴极 a 极区，选项 C 错误；放电时，b 极为正极，发生电极反应：VO 22H e=VO2 H2O，选项 D 正确。 答案：D 8目前科学家已开发出一种新型燃料电池固体氧化物电池，该电池用辛烷(C8H18) 作燃料，电池中间部分的固体氧化物陶瓷可传递氧离子，下列说法正确的是( ) A电池工作时，氧气发生氧化反应 B电池负极的电极反应：O22H2O4e =4OH C电池负极的电极反应：C8H1825O 250e=8CO 29H2O D若消耗的 O2为 11.2 L(标准状况)，则电池中
10、有 1 mol 电子发生转移 解析：该电池工作时，正极上氧气得电子发生还原反应，A 项错误；负极上燃料辛烷失 电子发生氧化反应， 电极反应式为 C8H1825O 250e=8CO 29H2O， B 项错误， C 项正确； 标准状况下 11.2 L 氧气的物质的量为 0.5 mol，根据 O24e =2O2，当消耗 0.5 mol 氧气 转移电子的物质的量为氧气的 4 倍，所以转移电子的物质的量为 2 mol，D 项错误。 答案：C 9一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意图如下。下列有关该电池的说法正确的是( ) A反应 CH4H2O = 催化剂 3H2CO，每消耗 1 mol CH4转移 12 mo
11、l 电子 B电极 A 上 H2参与的电极反应为 H22OH 2e=2H 2O C电池工作时，CO 2 3向电极 B 移动 D电极 B 上发生的电极反应为 O22CO24e =2CO2 3 解析：A 项，CH4中的 C 为4 价，CO 中的 C 为2 价，每个碳原子失去 6 个电子，因此 每消耗 1 mol CH4失去 6 mol 电子，错误；B 项，熔融盐中没有 OH ，因此 OH不能参与电极 反应，电极反应式应为 H2CO2CO 2 34e =3CO 2H2O，错误；C 项，2CO 2 3应向负极移动， 即向电极 A 移动，错误；D 项，电极 B 上 O2得电子和 CO2结合生成 CO 2
12、3，正确。 答案：D 10.LiSOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是 LiAlCl4SOCl2。电池的总反应可表示为 4Li2SOCl2=4LiClSSO2。 (1)电池正极发生的电极反应为_ _。 (2)SOCl2易挥发，实验室中常用 NaOH 溶液吸收 SOCl2，有 Na2SO3和 NaCl 生成。如果把 少量水滴到 SOCl2中，实验现象是 _ _， 反应的化学方程式为_ _。 .熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视。某燃料电池以熔融的 K2CO3为电 解质， 以丁烷为燃料， 以空气为氧化剂， 以具有催化作用和导电性能的稀土金属材料为电极。 (
13、3)该燃料电池负极电极反应式为_ _。 (4)该燃料电池正极电极反应式为_ _。 解析：(1)原电池的负极发生氧化反应，则电极反应式为4Li4e 4Cl=4LiCl，则正极 的电极反应式用总反应方程式减去负极反应得 2SOCl24e =4ClSSO 2。 (2)用 NaOH 溶液吸收 SOCl2，有 Na2SO3和 NaCl 生成，说明反应过程中 S 元素的化合价仍 是4 价，未发生氧化还原反应，所以 SOCl2与水反应的产物是二氧化硫与氯化氢，氯化氢 与水结合形成白雾，则实验现象是出现白雾，有刺激性气味气体生成；化学方程式为 SOCl2 H2O=SO22HCl。 (3)燃料电池的负极发生氧化
14、反应，所以丁烷在负极发生氧化反应，失去电子，因为熔 融的 K2CO3为电解质，所以生成二氧化碳和水，电极反应式为 C4H1013CO 2 326e =17CO 2 5H2O。 (4)正极是氧气发生还原反应，并与二氧化碳结合生成碳酸根离子，电极反应式为 O2 2CO24e =2CO2 3。 答案：(1)2SOCl24e =4ClSSO 2 (2)出现白雾，有刺激性气体生成 SOCl2H2O=SO22HCl (3)C4H1013CO 2 326e =17CO 25H2O (4)O22CO24e =2CO2 3 11 (1)高铁酸钾(K2FeO4)不仅是一种理想的水处理剂， 而且高铁电池的研制也在进
15、行中。 如图 1 是高铁电池的模拟实验装置。试回答下列问题： 该电池放电时正极的电极反应式为_ _； 若维持电流强度为 1 A， 电池工作十分钟， 理论消耗 Zn_g(已知 F96 500 Cmol 1)。 盐桥中盛有饱和 KCl 溶液，此盐桥中氯离子向_(填“左”或“右”)移动；若用阳 离子交换膜代替盐桥，则钾离子向_(填“左”或“右”)移动。 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 _。 (2)有人设想以 N2和 H2为反应物，以溶有 A 的稀盐酸为电解质溶液，可制造出既能提供 电能，又能固氮的新型燃料电池，装置如图 3 所示，电池正极的电极反应式是
16、_， A 是_。 (3)利用原电池工作原理测定汽车尾气中 CO 的浓度，其装置如图 4 所示。该电池中 O 2 可以在固体介质 NASICON(固溶体)内自由移动，工作时 O 2的移动方向_(填“从 a 到 b”或“从 b 到 a”)，负极发生的电极反应式为_。 解析：(1)放电时石墨为正极，高铁酸钾在正极上发生还原反应，电极反应式为 FeO 2 4 4H2O3e =Fe(OH) 35OH ；若维持电流强度为 1 A，电池工作十分钟，转移电子的物 质的量为 1106096 5000.006 2(mol)。理论消耗 Zn 的质量为 0.006 2 mol265 gmol 10.2 g。电池工作时
17、，阴离子移向负极，阳离子移向正极，所以盐桥中氯离子 向右移动；若用阳离子交换膜代替盐桥，则钾离子向左移动。由题图中高铁电池和常用的 高能碱性电池的放电曲线，可知高铁电池的优点有使用时间长、工作电压稳定。 (2)该电池的本质反应是合成氨反应，电池中氢气失电子在负极发生氧化反应，氮气得 电子在正极发生还原反应，则正极反应式为 N28H 6e=2NH 4，氨气与 HCl 反应生成氯 化铵，则电解质溶液为氯化铵溶液。 (3)工作时电极 b 作正极，O 2由电极 b 移向电极 a；该装置是原电池，通入一氧化碳的 电极 a 是负极， 负极上一氧化碳失去电子发生氧化反应， 电极反应式为 COO 22e=CO
18、 2。 答案：(1)FeO 2 44H2O3e =Fe(OH) 35OH 0.2 右 左 使用时间长、 工作电压稳定 (2)N28H 6e=2NH 4 氯化铵 (3)从 b 到 a COO 22e= CO 2 12某实验小组同学对电化学原理进行了一系列探究活动。试回答下列问题： (1)如图 1 为某实验小组依据氧化还原反应(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
19、是由于 NH4Cl 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 2 4，试写出该反应的离子方程式：_。 (3)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 2 所示。一段时间 后，在甲装置铜丝附近滴加酚酞溶液，现象是 _ _， 电极反应式为_；
20、 乙装置中石墨()为_极(填“正” “负” “阴”或“阳”)，乙装置中与铜丝相连 石墨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)负极反应 Fe2e =Fe2，正极反应 Cu22e=Cu，则原电池反应为 Fe Cu 2=Fe2Cu。设导线中通过电子的物质的量为x，则负极减少质量为28 gmol1x，正极 增加质量为32 gmol 1x，28x32x12，x0.2 mol。 (2)NH4Cl 水解溶液显酸性，正极上 H 得电子，负极上 Fe 失电子生成Fe2。Cl 2将Fe 2氧 化为Fe 3，Cl 2过量时，发生的反应为2Fe 33Cl 28H2O=2FeO
21、 2 46Cl 16H。 (3)将盐桥改为铜丝和石墨后，甲装置为原电池，乙装置为电解池。甲中 Fe 为负极，Cu 为正极， 正极电极反应式为O22H2O4e =4OH， 滴加酚酞后变红色。 乙中石墨()为阴极， 与铜丝相连的电极为阳极，电极反应式为 2Cl 2e=Cl 2，Cl2可用湿润的淀粉KI 试纸 检验。 答案：(1)FeCu 2=Fe2Cu 0.2 (2)2H 2e=H 2 酸性 NH 4H2ONH3H2OH 2Fe2Cl 2=2Fe 3 2Cl 2Fe33Cl 28H2O=2FeO 2 46Cl 16H (3)溶液变红 O22H2O4e =4OH 阴 2Cl 2e=Cl 2 湿润淀粉KI 试纸 Cl22I =2ClI 2
