1、课时跟踪检测(二十一) 原电池 化学电源1M、N、P、E四种金属，已知：MN2=NM2；M、P用导线连接放入硫酸氢钠溶液中，M表面有大量气泡逸出；N、E用导线连接放入E的硫酸盐溶液中，电极反应为E22e=E，N2e=N2。则这四种金属的还原性由强到弱的顺序是()APMNEBENMPCPNME DEPMN解析：选A由知，金属还原性：MN；M、P用导线连接放入硫酸氢钠溶液中，M表面有大量气泡逸出，说明M作原电池的正极，故金属还原性：PM；N、E构成的原电池中，N作负极，故金属还原性：NE。2(2016深圳模拟)如图是课外活动小组设计的用化学电源使LED灯发光的装置。下列说法错误的是()A铜片表面有
2、气泡生成B装置中存在“化学能电能光能”的转换C如果将硫酸换成柠檬汁，导线中不会有电子流动D如果将锌片换成铁片，电路中的电流方向不变解析：选C铜锌原电池中，Cu作正极，溶液中的氢离子在正极上得电子生成氢气，所以Cu上有气泡生成，故A正确；原电池中化学能转化为电能，LED灯发光时，电能转化为光能，故B正确；柠檬汁显酸性也能作电解质溶液，所以将硫酸换成柠檬汁，仍然构成原电池，所以导线中有电子流动，故C错误；金属性Cu比Zn、Fe弱，Cu作正极，所以电路中的电流方向不变，仍然由Cu流向负极，故D正确。3可用于电动汽车的铝空气燃料电池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解质溶液，铝合金为负极，空气电极
3、为正极。下列说法正确的是()A以NaCl溶液或NaOH溶液为电解质溶液时，正极反应都为O22H2O4e=4OHB以NaOH溶液为电解质溶液时，负极反应为Al3OH3e=Al(OH)3C以NaOH溶液为电解质溶液时，电池在工作过程中电解质溶液的pH保持不变D电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极解析：选A正极O2得电子，溶液显碱性或中性时，正极反应都为O22H2O4e=4OH，A项正确；铝作负极，铝失电子，碱性溶液(NaOH)中的负极反应为Al4OH3e=AlO2H2O，B项错误；在碱性时总的电池反应式为4Al3O24OH=4AlO2H2O，溶液pH降低，C项错误；电池工作时，电子从负极流向正
4、极，D项错误。4根据右图，下列判断中正确的是()A烧杯a中的溶液pH降低B烧杯b中发生氧化反应C烧杯a中发生的反应为2H2e=H2D烧杯b中发生的反应为2Cl2e=Cl2解析：选BZn比Fe活泼，所以Zn作负极，发生氧化反应，电极反应式为Zn2e=Zn2；Fe作正极，氧气在该电极上发生还原反应，电极反应式为2H2OO24e=4OH，反应后溶液pH升高。5(2016广州二模)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：选C
5、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。6(2016潍坊二模)某兴趣小组同学利用氧化还原反应：2KMnO410FeSO48H2SO4=2MnSO45Fe2(SO4)3K2SO48H2O设计如下原电池，盐桥中装有饱和K2SO4溶液。下列说法正确的是()Ab电极上发生还原反应B外电路电子的流向是从a到bC电池工作时，盐桥中的SO移向甲烧杯Da电极上发生的反应为MnO8H5e=Mn24H2O解析：选D根据反应方程式判断b极是FeSO4发生氧化反应，为负极，
6、A错误；由上述分析可知，a为正极，电子由负极流向正极，即从b流向a，B错误；原电池中阴离子向负极移动，则盐桥中的SO移向乙烧杯中，C错误；甲烧杯中发生还原反应，Mn元素的化合价降低，电极反应为MnO8H5e=Mn24H2O，D正确。7(2016漳州模拟)一种微生物燃料电池的结构示意图如右所示，关于该电池的叙述正确的是()A电池工作时，电子由a流向bB微生物所在电极区放电时发生还原反应C放电过程中，H从正极区移向负极区D正极反应式为MnO24H2e=Mn22H2O解析：选D因为右侧产生CO2，说明微生物所在的电极区Cm(H2O)n失电子生成CO2，所以电池工作时电子由b经外电路流向a极，A项错误
7、；微生物所在电极区放电时发生氧化反应，B项错误；放电时阳离子向正极移动，C项错误；放电时正极发生还原反应，D项正确。8(2016松江区模拟)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右。下列说法不正确的是()AO2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负极的电极反应式为2NH36e6OH=N26H2O解析：选C 构成的原电池中，通入氧气的电极是正极，发生还原反应，A正确；溶液中阴离子氢氧根离子移向负极a极，B正确；1 mol NH3反应生成氮气转移3 mol电子，1 mol O2反应转移4 mol电子，根据电子转移守恒
8、，消耗的NH3与O2的物质的量之比为43，C错误；负极的电极反应式为2NH36e6OH=N26H2O，D正确。9(2016绍兴模拟)利用反应6NO28NH3=7N212H2O构成电池的装置如图所示。此方法既能实现有效清除氮氧化物的排放，减轻环境污染，又能充分利用化学能。下列说法正确的是()A电流从左侧电极经过负载后流向右侧电极B为使电池持续放电，离子交换膜需选用阴离子交换膜C电极A极反应式为2NH36e=N26HD当有4.48 L NO2被处理时，转移电子数为0.8NA解析：选B该反应中，二氧化氮中N元素化合价由4价变为0价、氨气中N元素化合价由3价变为0价，所以通入二氧化氮的电极是正极、通入
9、氨气的电极是负极，放电时，电流从正极沿导线流向负极，所以电流从右侧电极经过负载后流向左侧电极，故A错误；原电池工作时，阴离子向负极移动，为使电池持续放电，离子交换膜需选用阴离子交换膜，防止二氧化氮反应生成硝酸盐和亚硝酸盐，导致原电池不能正常工作，故B正确；电解质溶液呈碱性，则负极电极方程式为2NH36e6OH=N26H2O，故C错误；气体摩尔体积受温度和压强影响，温度和压强未知导致气体摩尔体积未知，所以无法计算，故D错误。10(2016张家界模拟)液流电池是一种新的蓄电池，是利用正负极电解液分开，各自循环的一种高性能蓄电池，具有容量高、使用领域(环境)广、循环使用寿命长的特点。如图是一种锌溴液
10、流电池，电解液为溴化锌的水溶液。下列说法正确的是()A充电时阳极的电极反应式：Zn2e=Zn2B充电时电极a为外接电源的负极C放电时Br向右侧电极移动D放电时左右两侧电解质储罐中的离子总浓度均增大解析：选D如图是一种锌溴液流电池，电解液为溴化锌的水溶液，所以该电池的负极为锌，电极反应式为Zn2e=Zn2，溴为原电池的正极，电极反应式为Br22e=2Br，充电时阳极的电极反应式与正极的电极反应式相反，所以充电时阳极的电极反应式为2Br2e=Br2，故A错；在充电时，原电池的正极连接电源的正极，是电解池的阳极，而原电池的负极连接电源的负极，所以充电时电极a为外接电源的正极，故B错；放电时为原电池，
11、在原电池中间隔着一个阳离子交换膜，所以Br不能向右侧电极移动，故C错；放电时左侧生成溴离子，右侧生成锌离子，所以放电时左右两侧电解质储罐中的离子总浓度均增大，故D正确。11(1)事实证明，能设计成原电池的反应通常是放热反应，下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是_(填字母，下同)。aC(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)H0b2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H0cNaOH(aq)HCl(aq)=NaCl(aq)H2O(l)H0若以KOH溶液为电解质溶液，依据所选反应设计一个原电池，其正极的电极反应为_。(2)某同学用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥(装有
12、琼脂KNO3的U形管)设计成一个原电池，如图所示，下列判断中正确的是_。a实验过程中，左侧烧杯中NO浓度不变b实验过程中取出盐桥，原电池能继续工作c若开始时用U形铜代替盐桥，装置中无电流产生d若开始时用U形铜代替盐桥，U形铜的质量不变解析：(1)根据题中信息，设计成原电池的反应通常是放热反应，排除a，根据已学知识，原电池反应必是自发进行的氧化还原反应，排除c。原电池正极发生还原反应，由于是碱性介质，则电极反应中不应出现H，故正极的电极反应为O24e2H2O=4OH。(2)该原电池的工作原理是Cu2Ag=2AgCu2，盐桥起形成闭合回路和平衡电荷的作用，因此当电池工作时，盐桥中的NO向负极移动，
13、因此左侧烧杯中NO的浓度将增大，a错误。当取出盐桥，不能形成闭合回路，电池处于断路状态，不能继续工作，b错误。若开始时用U形铜代替盐桥，则左侧烧杯相当于电解装置，而右侧烧杯相当于原电池装置，电极反应从左往右依次为阳极：4OH4e=2H2OO2，阴极：Cu22e=Cu，负极：Cu2e=Cu2，正极Age=Ag，由此可知c错误、d正确。答案：(1)bO22H2O4e=4OH(2)d12(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
14、”或“基本不变”)。(2)若需将反应：Cu2Fe3=Cu22Fe2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在标况
15、下的体积为_ L。解析：(1)铁作负极，则该原电池反应是铁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)
16、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CH3OH6eH2O=CO26H11.213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
17、_，这是由于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，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溶液，现象是_，电极反应为_；乙装置中石墨(1)为_极(填“正”“负”“阴”或“阳”)，乙
18、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)设导线中通过的电子的物质的量为x，则负极减少28 gmol1x，正极增重32 gmol1x，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。Cl2将Fe2氧化为 Fe3，Cl2过量时，发生的反应为2Fe33Cl28H2O=2FeO6Cl16H。(3)将盐桥改为铜丝和石墨后甲装置成为原电池，乙装置成为电解池。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(1)为阴极，与铜丝相连的电极为阳极，电极反应式为2Cl2e=Cl2，Cl2可用湿润的淀粉碘化钾试纸检验。答案：(1)FeCu2=Fe2Cu0.2(2)2H2e=H2酸性NHH2ONH3H2OH2Fe2Cl2=2Fe32Cl2Fe33Cl28H2O=2FeO6Cl16H(3)溶液变红O22H2O4e=4OH阴2Cl2e=Cl2湿润淀粉KI试纸Cl22I=2ClI2
