1、温馨提示： 此套题为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，答案解析附后。关闭Word文档返回原板块。课时提升作业 十八原电池化学电源(45分钟100分)一、选择题(本题包括7小题，每小题6分，共42分)1.(2016泉州模拟)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】选D。原电池是将化学能转化成电能的装置，A正确；
2、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错误。2.(2016聊城模拟)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，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以不必处理【解析】选D。铝、镁在氢氧化钠溶液中构成原电池，镁为正极，铝为负极，电子从铝极导出经
3、电路流向镁极，溶液中阴离子移向负极，阳离子向正极移动。氧化铝溶于氢氧化钠溶液。【易错提醒】原电池中判断电极的根本依据原电池中正负极的判断，最根本的依据是电极上发生的氧化或还原反应。在金属活动性顺序中镁虽然比铝活泼，但在强碱性环境中，铝能在NaOH的水溶液中失电子发生氧化反应，所以铝作负极。又如铁、铜和浓硝酸构成的原电池，由于铁钝化，铜作负极。3.根据下图判断，下列说法正确的是()A.装置和装置中负极反应均是Fe-2e-Fe2+B.装置和装置中正极反应均是O2+2H2O+4e-4OH-C.装置和装置中盐桥中的阳离子均向右侧烧杯移动D.放电过程中，装置左侧烧杯和装置右侧烧杯中溶液的pH均增大【解析
4、】选D。装置中，由于Zn比Fe活泼，所以Zn作原电池的负极，电极反应式为Zn-2e-Zn2+；Fe作正极，电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-，由于正极有OH-生成，因此溶液的pH增大。装置中，Fe作负极，电极反应式为Fe-2e-Fe2+；Cu作正极，电极反应式为2H+2e-H2，正极由于不断消耗H+，所以溶液的pH逐渐增大，据此可知A、B皆错，D正确。在原电池的电解质溶液中，阳离子移向正极，所以C错误。4.(2016成都模拟)利用如图所示原电池可测量空气中Cl2含量，其中电解质是Ag+可以自由移动的固体物质。下列分析不正确的是()A.电子经外电路流向Pt电极B.电池工作时，电解质中Ag
5、+数目减少C.正极反应：Cl2+2e+2Ag+2AgClD.空气中c(Cl2)越大，Ag极消耗速率越快【解析】选B。该电池的负极是Ag，反应是Ag-e-Ag+，正极反应是Cl2+2e-+2Ag+2AgCl，而且Ag+Cl-AgCl，电子由负极通过导线流向正极，A、C正确，B错误；c(Cl2)越大，单位时间转移电子数越多，则Ag极消耗速率越快，D正确。【加固训练】(2016合肥模拟)热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。一种热激活电池的基本结构如图所示，其中作为电解质的无水LiCl-KCl混合物受热熔融后，电池即可瞬间输出电能。该电池总反应为PbSO4+2LiCl+CaCaCl2+Li2SO4+
6、Pb。下列有关说法正确的是()A.正极反应式：Ca+2Cl-2e-CaCl2B.放电过程中，Li+向负极移动C.每转移0.1 mol电子，理论上生成20.7 g PbD.常温时，在正负极间接上电流表或检流计，指针不偏转【解析】选D。正极应是得电子发生还原反应，故为PbSO4+2e-Pb+S，A错误；放电过程为原电池，阳离子向正极移动，B错误；每转移0.1 mol电子，生成0.05 mol Pb，为10.35 g，C错误；由题意“热激活”表明该电池应在加热的条件下工作，故常温下电解质不能熔化，不能形成原电池，指针不偏转，D正确。5.(2016许昌模拟)将镉(Cd)浸在氯化钴(CoCl2)溶液中，
7、发生反应的离子方程式为Co2+(aq)+Cd(s)Co(s)+Cd2+(aq)(aq表示溶液)，如将该反应设计为如图的原电池，则下列说法一定错误的是()A.Cd作负极，Co作正极B.原电池工作时，电子从负极沿导线流向正极C.根据阴阳相吸原理，盐桥中的阳离子向负极(甲池)移动D.甲池中盛放的是CdCl2溶液，乙池中盛放的是CoCl2溶液【解析】选C。将该反应设计为原电池时，Cd作负极，电极反应为Cd-2e-Cd2+；Co作正极，电极反应为Co2+2e-Co，盐桥中的阳离子向正极(乙池)移动。【加固训练】某一同学根据离子反应方程式2Fe3+Fe3Fe2+来设计原电池。下列设计方案中可行的是()A.
8、电极材料为铁和锌，电解质溶液为FeCl3溶液B.电极材料为铁和铜，电解质溶液为Fe(NO3)3溶液C.电极材料为铁和石墨，电解质溶液为FeCl2溶液D.电极材料为石墨，电解质溶液为FeCl3溶液【解析】选B。氧化还原反应中的还原剂作原电池的负极，氧化剂(Fe3+)存在于电解质溶液中。6.(2016安阳模拟)甲醇(CH3OH)是一种有毒物质，检测甲醇含量的测试仪工作原理示意图如下。下列说法正确的是()A.该装置将电能转化为化学能B. a电极发生的电极反应为CH3OH-6e-+H2OCO2+6H+C.当电路中有1 mol电子转移时，正极区n(H+)增加1 molD.将酸性电解质溶液改为碱性电解质溶
9、液，该测试仪不可能产生电流【解析】选B。该装置为原电池，是将化学能转化为电能的装置，故A错误；a电极是负极，发生的电极反应为CH3OH+H2O-6e-CO2+6H+，故B正确；正极的电极反应是O2+4H+4e-2H2O，当电路中有1 mol电子转移时，正极区n(H+)减少1 mol，故C错误；将酸性电解质溶液改为碱性电解质溶液，该测试仪还是原电池，同样可以产生电流，故D错误。【互动探究】(1)写出b电极的电极反应式。提示：b电极为正极，发生还原反应，电极反应式为O2+4H+4e-H2O。(2)反应一段时间后，将阳离子交换膜两侧的电解质溶液充分混合，与反应前比较溶液的pH如何变化？提示：由反应的
10、总方程式2CH3OH+3O22CO2+4H2O知，溶液中n(H+)不变，但水增加，故c(H+)减小，pH增大。7.(能力挑战题)最近有研究人员发现了一种处理高浓度乙醛废水的新方法隔膜电解法，乙醛分别在阴、阳极发生反应，转化为乙醇和乙酸。实验室以一定浓度的乙醛-Na2SO4溶液为电解质溶液，模拟乙醛废水的处理过程，其装置如图所示。下列说法正确的是()A.若以CH4-空气燃料电池为直流电源，燃料电池的b极应通入空气B.电解过程中，阴极区Na2SO4的物质的量增大C.阳极反应CH3CHO-2e-+2H+CH3COOH+H2OD.电解过程中，两极除分别生成乙酸和乙醇外，均产生了无色气体，则阳极产生的是
11、O2【解析】选D。若以CH4-空气燃料电池为直流电源，根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引的原则，H+、Na+由阳极区向阴极区移动，说明a为正极，应通入空气；b是负极，通入甲烷气体，A错误；电解过程中，Na2SO4电离产生的离子在两个电极都不发生反应，故其物质的量不变，B错误；阳极反应应该为CH3CHO-2e-+H2OCH3COOH+2H+，C错误；电解过程中，两极除分别生成乙酸和乙醇外，均产生了无色气体，则阳极产生的是O2，阴极产生H2，D正确。【方法规律】四种燃料电池电极反应式的书写方法燃料电池中，正极上发生还原反应的物质一般是O2，根据电解质溶液的不同，正极反应式主要有以下四种情况：(
12、1)酸性电解质：O2+4H+4e-2H2O。(2)碱性电解质：O2+2H2O+4e-4OH-。(3)熔融氧化物(传导O2-)：O2+4e-2O2-。(4)熔融碳酸盐(传导C)：O2+2CO2+4e-2C。负极反应式=电池总反应-正极反应式。(注意：相减时，要将O2消除)二、非选择题(本题包括4小题，共58分)8.(14分)(1)Fe和KClO4反应放出的热量，能为熔融盐电池提供550660的温度，使低熔点盐熔化导电，从而激活电池。这类电池称为热电池。Li/FeS2热电池工作时，Li转变为硫化锂，FeS2转变为铁，该电池工作时，电池总反应为_。(2)铁是用途最广的金属材料之一，但生铁易生锈。请讨
13、论电化学实验中有关铁的性质。某原电池装置如图所示，右侧烧杯中的电极反应式为_，左侧烧杯中的c(Cl-)_(填“增大”“减小”或“不变”)。已知下图中甲、乙两池的总反应式均为Fe+H2SO4FeSO4+H2，且在同侧电极(指均在“左电极”或“右电极”)产生H2。请在两池上标出电极材料(填“Fe”或“C”)。(3)用铅蓄电池电解苦卤水(含Cl-、Br-、Na+、Mg2+)的装置如图所示(a、b为石墨电极)。下列说法中正确的是_(填序号)。A.铅蓄电池负极的反应式为Pb-2e-Pb2+B.铅蓄电池放电时，B极质量减轻，A极质量增加C.铅蓄电池充电时，A极应与外电源负极相连D.电解苦卤水时，a电极首先
14、放电的是Br-【解析】(1)依据信息可知反应物为FeS2、Li，生成物为Fe、Li2S，依据得失电子守恒配平即可。(2)原电池反应中Fe作负极，石墨棒作正极，右侧烧杯中电极反应为2H+2e-H2。由于平衡电荷的需要，盐桥中的Cl-向负极迁移，故NaCl溶液中c(Cl-)增大。装置乙是电解装置，阴极(右侧)产生H2，同时根据电池的总反应式可知Fe只能作阳极(左侧)。由已知条件知在装置甲中，Fe作原电池的负极，在左侧，C作原电池的正极，在右侧。(3)负极Pb失电子生成PbSO4，B极质量增大，A、B选项错误；A极为正极，充电时应与电源正极相连，C选项错误；a电极与电源正极相连为电解池阳极，阴离子失
15、电子，D选项正确。答案：(1)FeS2+4LiFe+2Li2S(2)2H+2e-H2增大甲中：左Fe，右C，乙中：左Fe，右C(3)D9.(12分)(1)以Al和NiO(OH)为电极，NaOH溶液为电解液组成一种新型电池，放电时NiO(OH)转化为Ni(OH)2，该电池反应的化学方程式是_。(2)普通锌锰电池放电时发生的主要反应为Zn+2NH4Cl+2MnO2Zn(NH3)2Cl2+2MnOOH。该电池中，负极材料主要是_，与普通锌锰电池相比，碱性锌锰电池的优点是_。(3)将氢氧燃料电池中的氢气换成氨气也可以构成燃料电池，其电池反应原理为4NH3+3O22N2+6H2O。电解质溶液应该呈_(填
16、“酸性”“碱性”或“中性”)，负极的电极反应式：_。【解析】(1)根据得失电子守恒有Al+3NiO(OH)+NaOHNaAlO2+3Ni(OH)2，再由元素守恒得：Al+3NiO(OH)+NaOH+H2ONaAlO2+3Ni(OH)2。(2)根据普通锌锰电池放电时发生的主要反应：Zn+2NH4Cl+2MnO2Zn(NH3)2Cl2+2MnOOH，失去电子的为负极，材料为锌；金属易和酸发生反应，而在碱性条件下，金属的性质比较稳定，电池的使用寿命大大增加。(3)NH3与酸反应生成盐，故该电池应选用碱性电解质溶液。答案：(1)Al+3NiO(OH)+NaOH+H2ONaAlO2+3Ni(OH)2(2
17、)锌在碱性条件下，金属的性质比较稳定，电池的使用寿命大大增加(3)碱性2NH3-6e-+6OH-N2+6H2O10.(14分)(2016梅州模拟)空气常参与设计原电池以方便人们的生活。(1)我国首创以铝-空气-海水电池作为能源的新型的海水标志灯，以海水为电解质溶液，靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流，只要把灯放入海水数分钟，就会发出耀眼的白光。则电源的负极材料是_，负极反应为_；正极材料是_，正极反应为_。(2)熔盐电池具有高的发电效率，因而受到重视，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为阳极燃气，空气与CO2的混合气为阴极助燃气，制得在650下工作的燃料电池，完成有关
18、电池反应式。负极反应式：2CO+2C-4e-4CO2，正极反应式：_，电池总反应式：_。【解析】(1)由铝-空气-海水电池靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流可知，铝为负极，电极反应式为4Al-12e-4Al3+，正极为石墨等惰性电极，反应为3O2+6H2O+12e-12OH-。(2)本题中的电池是一种新型高能电池，电解质是熔融物，而不是电解质溶液，但有自由移动的C存在。原电池的反应原理实质是氧化还原反应中的电子转移，燃料电池总反应实质是一个燃烧反应。故负极CO失去电子，而正极应为O2得到电子，再与阴极助燃气CO2结合生成电解质阴离子C。答案：(1)铝4Al-12e-4Al3+石墨等惰性电极3
19、O2+6H2O+12e-12OH-(2)O2+2CO2+4e-2C2CO+O22CO211.(能力挑战题)(18分)(2016郑州模拟)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的氧化还原反应：(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
20、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Fe，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试液，现象是_，电极反应为_；乙装置中石墨(1)为_极(填“正”“负”“阴”或“阳”)，乙装置中与铜丝相连石墨(2)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)若一段时间后，两电极质量相差12 g，消耗负极0.1 mol Fe，同时正极生
21、成0.1 mol Cu，导线中通过0.2 mol电子。(2)其他条件不变，若将CuCl2溶液换为NH4Cl溶液，由于N水解，N+ H2ONH3H2O + H+，所以NH4Cl溶液显酸性，石墨电极上H+得到电子，电极反应式为2H+ 2e-H2；铁电极反应式为Fe-2e-Fe2+，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，发生反应的离子方程式为2Fe2+Cl22Fe3+2Cl-，然后滴加几滴硫氰化钾溶液，由于存在Fe3+，所以溶液变红，继续滴加过量新制饱和氯水，颜色褪去，如果原因是+3价铁被氧化为Fe，则该反应的离子方程式为2Fe3+3Cl2+8H2O2Fe+6Cl-+16
22、H+。(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，则甲池为原电池，铁电极反应为Fe-2e-Fe2+，铜电极反应为O2+2H2O+4e-4OH-；乙池为电解池，石墨(2)电极为阳极，电极反应为2Cl-2e-Cl2，石墨(1)电极为阴极，电极反应为Cu2+2e-Cu；所以一段时间后，在甲装置铜丝附近滴加酚酞试液，溶液变红，乙装置中石墨(2)电极产物可以用湿润的淀粉碘化钾试纸检验，反应的离子方程式为Cl2+2I-2Cl-+I2，反应后试纸变蓝。答案：(1)Fe +Cu2+Fe2+Cu0.2(2)2H+2e-H2酸性N+ H2ONH3H2O + H+2Fe2+Cl22Fe3+2Cl-
23、2Fe3+3Cl2+8H2O2Fe+6Cl-+16H+(3)溶液变红O2+2H2O+4e-4OH-阴2Cl-2e-Cl2湿润的淀粉碘化钾试纸Cl2+2I-2Cl-+I2【加固训练】(1)Ag2O2是银锌碱性电池的正极活性物质，其电解质溶液为KOH溶液，电池放电时正极的Ag2O2转化为Ag，负极的Zn转化为K2Zn(OH)4，写出该电池反应方程式：_。(2)如图为钠高能电池的结构示意图，该电池的工作温度为320左右，电池反应为2Na+xSNa2Sx，正极的电极反应式为_。M(由Na2O和Al2O3制得)的两个作用是_。与铅蓄电池相比，当消耗相同质量的负极活性物质时，钠硫电池的理论放电量是铅蓄电池
24、的_倍。(3)以甲醇为燃料的电池中，电解质溶液为酸性，负极的反应式为_，正极的反应式为_。理想状态下，该燃料电池消耗1 mol甲醇所能产生的最大电能为702.1 kJ，则该燃料电池的理论效率为_(燃料电池的理论效率是指电池所产生的最大电能与燃料电池反应所能释放的全部能量之比，甲醇的燃烧热为H=-726.5 kJmol-1)。【解析】(1)根据电池正、负极反应的物质和电解质溶液，分析反应物和生成物，根据电子守恒进行配平。(2)正极的电极反应式为xS+2e-，M的作用一是导电，二是因钠与硫易反应，故起到隔离作用；钠高能电池中负极为钠，有23 g钠消耗释放1 mol e-，则207 g钠消耗时转移mol e-，铅蓄电池的电池反应为Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O，铅蓄电池中铅是负极，207 g铅消耗时转移2 mol e-，故钠硫电池的理论放电量是铅蓄电池的207232=4.5倍。(3)该燃料电池的理论效率=702.1 kJ726.5 kJ100%96.6%。答案：(1)Ag2O2+2Zn+4KOH+2H2O2K2Zn(OH)4+2Ag(2)xS+2e-(或2Na+xS+2e-Na2Sx)导电和隔离钠与硫4.5(3)CH3OH+H2O-6e-CO2+6H+O2+6H+6e-3H2O96.6%关闭Word文档返回原板块