1、第1课时原电池的工作原理化学电源A组1.根据国家统计局公布数据,2014年8月全国原电池及原电池组(折R20标准只)行业累计完成产量34.51万只,同比增长7.18%。以下反应在理论上不能用于设计原电池的是()A.HCl(aq)+NaOH(aq)NaCl(aq)+H2O(l)H0B.2CH3OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+4H2O(l)H0C.Zn(s)+CuSO4(aq)ZnSO4(aq)+Cu(s)H0D.2H2(g)+O2(g)2H2O(l)H;相连,为正极,金属活动性;相连,上有气泡(H2)逸出,为正极,金属活动性;相连,质量减少,则金属活动性,即金属活动性顺序为,B正确。答案
2、:B6.一个原电池总反应为Zn+Cu2+Zn2+Cu,该电池材料及电解质溶液可能是()正极负极电解质溶液AZnCuCuCl2BCuZnH2SO4CCuZnCuSO4DAgCuCuSO4解析:原电池总反应为Zn+Cu2+Zn2+Cu,可得出其负极反应:Zn-2e-Zn2+(氧化反应),正极反应:Cu2+2e-Cu(还原反应),发生氧化反应的一极是原电池负极,发生还原反应的一极为原电池正极,因此负极材料只能是Zn。正极为Cu2+得电子还原成铜,电解质应为可溶性铜盐,正极材料为活泼性比Zn弱的Cu、Fe(或C、Pt)等。答案:C7.某蓄电池放电、充电时的反应为:Fe+Ni2O3+3H2OFe(OH)
3、2+2Ni(OH)2下列推断中正确的是()放电时,Fe为正极,Ni2O3为负极充电时,阴极上的电极反应式是Fe(OH)2+2e-Fe+2OH-充电时,Ni(OH)2为阳极蓄电池的电极必须是浸在某种碱性电解质溶液中A.B.C.D.解析:放电时Fe被氧化,Ni2O3被还原,Fe作负极,Ni2O3为正极。充电时,Ni(OH)2Ni2O3,Ni被氧化,Ni(OH)2为阳极,Fe(OH)2在阴极被还原。阴极反应式为Fe(OH)2+2e-Fe+2OH-,因反应中有OH-的消耗和生成,故应用碱性电解质溶液。答案:D8.可以将反应Zn+Br2ZnBr2设计成可充电电池,下列4个电极反应:Br2+2e-2Br-
4、2Br-2e-Br2Zn-2e-Zn2+Zn2+2e-Zn其中表示充电时的阳极反应和放电时的负极反应的分别是()A.和B.和C.和D.和解析:充电时的阳极和放电时的负极均发生氧化反应。答案:A9.某校化学兴趣小组进行了以下实验:剪约6 cm长、2 cm宽的铜片、铝片各一片,分别用接线柱平行地固定在一块塑料板上(间隔2 cm),将铜片和铝片分别和电流表的“+”“-”端相连接,电流表指针调到中间位置。取2个50 mL小烧杯,其中一个烧杯中注入约40 mL浓硝酸,另一烧杯中注入约40 mL 0.5 molL-1的稀硫酸。回答下列问题:(1)两电极同时插入稀硫酸中,电流表显示铜片是极,片上产生大量气泡
5、,铝片上的电极反应式是。(2)两电极同时插入浓硝酸中,电流表指针偏转,此时是正极。铝片上的电极反应式是,反应现象是。解析:(1)当稀硫酸作电解质溶液时铝作负极,铝失电子被氧化,发生的反应为Al-3e-Al3+;铜作正极,H+得电子被还原,发生的反应为2H+2e-H2;总反应方程式为2Al+6H+2Al3+3H2。(2)当浓硝酸作电解质溶液时,由于Al在浓硝酸中钝化,发生的氧化还原反应为Cu+4H+2NCu2+2NO2+2H2O。铜为负极,电极反应式为Cu-2e-Cu2+,铝为正极,电极反应式为2N+2e-+4H+2NO2+2H2O。答案:(1)正铜Al-3e-Al3+(2)铝2N+2e-+4H
6、+2NO2+2H2O产生大量红棕色气体,溶液变蓝10.氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。如图为电池示意图,该电池电极表面镀一层细小的铂粉,铂吸附气体的能力强,性质稳定。请回答:(1)氢氧燃料电池的能量转化主要形式是,在导线中电子流动方向为(用a、b表示)。(2)负极反应式为。(3)电极表面镀铂粉的原因为。(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:.2Li+H22LiH.LiH+H2OLiOH+H2反应 中的还原剂是,反应中的氧化剂是。解析:本题考查电化学知识。(1)原电池的
7、实质为化学能转化成电能。总反应为2H2+O22H2O,其中H2从0价升至+1价,失去电子,即电子从a流向b。(2)负极为失去电子的一极,即H2失电子生成H+,由于溶液是碱性的,可得到H2+2OH-2e-2H2O。(3)由题目的已知条件“铂吸附气体的能力强”,可知电极表面镀铂粉的原因是增大电极单位面积吸附H2、O2分子数,从而加快反应速率。(4).Li从0价升至+1价,作还原剂。.H2O中的部分氢元素从+1价降至H2中的0价,故H2O作氧化剂。答案:(1)由化学能转化为电能由a到b(2)2H2+4OH-4e-4H2O(或H2+2OH-2e-2H2O)(3)增大电极单位面积吸附H2、O2分子数,加
8、快电极反应速率(4)LiH2OB组1.将镁片、铝片平行插入一定浓度的NaOH溶液中,用导线连接成闭合回路,该装置在工作时,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解析:在NaOH溶液中,铝比镁活泼,铝失去电子被氧化,作负极,在过量NaOH溶液中,生成四羟基合铝酸钠溶液,得不到白色沉淀。答案:D2.镁-H2O2酸性电池采用海水作电解质溶液(加入一定量的酸),下列说法正确的是()A.电池总反应的离子方程式为:Mg+H2O2+2H+M
9、g2+2H2OB.负极的电极反应为H2O2+2H+2e-2H2OC.工作时,正极周围海水的pH减小D.电池工作时,溶液中的H+向负极移动解析:如果总反应式为Mg+H2O2Mg(OH)2,则产物为难溶的氢氧化镁,势必导致电池反应不能长久,正确的总反应式为Mg+H2O2+2H+Mg2+2H2O,故A正确;负极发生氧化反应,正极反应消耗H+,故电池工作时,正极周围海水的pH增大,且溶液中的H+向正极移动,故B、C、D错误。答案:A3.如图所示,将两烧杯用导线如图相连,Pt、Cu、Zn、C分别为四个电极,当闭合开关后,以下叙述正确的是()A.Cu极附近OH-浓度增大B.Cu极为原电池负极C.电子流向是
10、由C极流向Pt极D.当C极上有4 mol电子转移时,Pt极上有1 mol O2生成解析:闭合开关后,右侧装置中有自发的氧化还原反应,是原电池,Zn作原电池的负极,C作正极。左侧装置是电解池,Cu作阴极,Pt作阳极,B项错误。Cu电极的电极反应式为2H+2e-H2,OH-浓度增大,A项正确。电子流向应由电解池的阳极Pt流向原电池的正极C,C项错误。Pt电极的电极反应式为2Cl-2e-Cl2,当有4 mol电子转移时,Pt电极上有2 mol Cl2生成,D项错误。答案:A4.高铁电池是一种新型可充电电池,与普通高能电池相比,该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为3Zn+2K2FeO4
11、+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH,下列叙述不正确的是()A.放电时负极反应为Zn-2e-+2OH-Zn(OH)2B.充电时阳极发生氧化反应C.放电时每转移3 mol电子,正极有1 mol K2FeO4被氧化D.放电时正极附近溶液的碱性增强解析:该电池放电时负极发生氧化反应:Zn-2e-+2OH-Zn(OH)2,正极发生还原反应:Fe+3e-+4H2OFe(OH)3+5OH-,电极附近溶液碱性增强,A、D正确,C不正确;充电时阳极发生氧化反应,B正确。答案:C5.近几年开发的甲醇燃料电池是采用铂作电极催化剂,电池中的质子交换膜只允许质子和水分子通过,电解质溶液为稀硫酸。其工
12、作原理的示意图如下:甲醇燃料电池工作原理示意图请回答下列问题:(1)Pt(a)电极是电池的极,电极反应为;Pt(b)电极发生反应(填“氧化”或“还原”),电极反应为。(2)电池的总反应方程式为。(3)如果该电池工作时电路中通过2 mol电子,则消耗的CH3OH有 mol。解析:从示意图中可以看出电极Pt(a)原料是CH3OH和水,反应后产物为CO2和H+,CH3OH中碳元素化合价为-2价,升高到CO2中+4价,说明Pt(a)电极上CH3OH失去电子,电极Pt(a)是负极,则电极Pt(b)是正极,Pt(b)电极原料是O2和H+,反应后的产物为H2O,氧元素化合价由0价降低到-2价,发生还原反应,
13、因为电解质溶液是稀硫酸,可以写出电池总反应为2CH3OH+3O22CO2+4H2O,再写出较为简单的正极反应:3O2+12e-+12H+6H2O,用总反应减去正极反应即可得到负极电极反应为2CH3OH+2H2O-12e-2CO2+12H+。答案:(1)负CH3OH+H2O-6e-CO2+6H+还原O2+4H+4e-2H2O(2)2CH3OH+3O22CO2+4H2O(3)6.神舟九号飞船的电源系统共有3种,分别是太阳能电池帆板、镉镍蓄电池和应急电池。(1)飞船在光照区运行时,太阳能电池帆板将能转化为能,除供给飞船使用外,多余部分用镉镍蓄电池储存起来。其工作原理为Cd+2NiOOH+2H2OCd
14、(OH)2+2Ni(OH)2充电时,阳极的电极反应式为;当飞船运行到地影区时,镉镍蓄电池开始为飞船供电,此时负极附近溶液的碱性(填“增强”“减弱”或“不变”)。(2)紧急状况下,应急电池会自动启动,工作原理为Zn+Ag2O+H2O2Ag+Zn(OH)2,其负极的电极反应式为。(3)若用上述应急电池电解200 mL含有0.1 molL-1 NaCl和0.1 molL-1 CuSO4的混合溶液(电极均为惰性电极),当消耗1.3 g锌时,阳极产生的气体为(填化学式)。解析:(1)阳极是失电子发生氧化反应的一极,Ni(OH)2为阳极;放电时负极反应为Cd-2e-+2OH-Cd(OH)2,故溶液碱性减小。(3)阳极上阴离子放电:2Cl-2e-Cl2,4OH-4e-O2+2H2O;1.3 g Zn转移电子:2=0.04 mol,阴极只有Cu2+放电,故消耗n(OH-)=0.04 mol-0.2 L0.1 molL-1=0.02 mol,产生O2 0.005 mol。答案:(1)太阳电Ni(OH)2-e-+OH-NiOOH+H2O减弱(2)Zn-2e-+2OH-Zn(OH)2(3)Cl2、O2
