1、考点规范练17原电池化学电源一、选择题1.在如图所示的装置中,a是金属活动性顺序中氢前的金属(K、Ca、Na除外),b为石墨棒,关于此装置的各种叙述不正确的是()。A.石墨棒上有气体放出,溶液的pH变大B.a是正极,b是负极C.导线中有电子流动,电子从a极经导线流向b极D.a极上发生了氧化反应2.电化学气敏传感器可用于监测环境中NH3的含量,其工作原理如图所示,其中NH3被氧化为常见无毒物质。下列说法错误的是()。A.溶液中OH-向电极a移动B.电极b上发生还原反应C.负极的电极反应式为2NH3+6OH-6e-N2+6H2OD.理论上反应消耗的NH3与O2的物质的量之比为343.如图为利用电化
2、学方法处理有机废水的原理示意图。下列说法正确的是()。A.a、b极不能使用同种电极材料B.工作时,a极的电势低于b极的电势C.工作一段时间之后,a极区溶液的pH增大D.b极的电极反应式为CH3COO-+4H2O-8e-2HCO3-+9H+4.一种太阳能电池的工作原理如图所示,电解质为铁氰化钾和亚铁氰化钾的混合溶液,下列说法不正确的是()。A.K+移向催化剂bB.催化剂a表面发生的化学反应:Fe(CN)64-e-Fe(CN)63-C.Fe(CN)63-在催化剂b表面被氧化D.电解质溶液中的Fe(CN)64-和Fe(CN)63-的浓度基本保持不变5.如图是一种锂钒氧化物热电池装置,电池总反应为xL
3、i+LiV3O8Li1+xV3O8。工作时,需先引发铁与氯酸钾反应使共晶盐熔化,下列说法不正确的是()。A.组装该电池应当在无水、无氧的条件下进行B.整个过程的能量转化涉及化学能转化为热能和电能C.放电时LiV3O8电极反应为xLi+LiV3O8-xe-Li1+xV3O8D.充电时Cl-移向LiV3O8电极6.科学家设计出质子膜H2S燃料电池,实现了利用H2S废气资源回收能量并得到单质硫。质子膜H2S燃料电池的结构示意图如下图所示。下列说法错误的是()。A.电极a为电池的负极B.电极b上发生的电极反应:O2+4H+4e-2H2OC.电路中每通过4 mol电子,在正极消耗44.8 L H2SD.
4、每17 g H2S参与反应,有1 mol H+经质子膜进入正极区7.研究小组进行如下表所示的原电池实验:实验编号实验装置实验现象连接好装置5分钟后,灵敏电流表指针向左偏转,两侧铜片表面均无明显现象连接好装置,开始时左侧铁片表面持续产生气泡,5分钟后,灵敏电流表指针向右偏转,右侧铁片表面无明显现象下列关于该实验的叙述中,正确的是()。A.两装置的盐桥中,阳离子均向右侧移动B.实验中,左侧的铜被腐蚀C.实验中,连接装置5分钟后,左侧电极的电极反应式为2H+2e-H2D.实验和实验中,均有O2得电子的反应发生8.(2021河北石家庄外国语学校高三月考)某大学研发出一种新型的锌-碘水系液流电池,该电池
5、对环境友好,能量密度高,并且在弯曲、折叠情况下依旧可以保持原有能量密度,电池的工作原理如图所示。下列说法错误的是()。A.电子流向:石墨-Zn复合电极用电器石墨电极B.石墨电极的电极反应式为I3-+2e-3I-C.离子交换膜为阳离子交换膜D.若负极区电极质量减少13 g,则正极区质量减少3.81 g二、非选择题9.根据下图回答下列问题:.(1)若烧杯中溶液为稀硫酸,则观察到的现象是,负极的电极反应式为。(2)若烧杯中溶液为氢氧化钠溶液,则负极为(填“Mg”或“Al”),总反应的化学方程式为。.中国科学院长春应用化学研究所在甲醇燃料电池技术方面获得新突破,组装出了自呼吸电池及主动式电堆。甲醇燃料
6、电池的工作原理如图所示。(1)该电池工作时,b口通入的物质为,c口通入的物质为。(2)该电池负极的电极反应式为。(3)工作一段时间后,当12.8 g甲醇完全反应生成CO2时,有NA个电子转移。(设NA代表阿伏加德罗常数的值)10.酸性锌锰干电池和碱性锌锰干电池的构造简图如图所示,比较二者的异同,回答下列问题:化合物Zn(OH)2Fe(OH)2Fe(OH)3Ksp近似值10-1710-1710-39(1)酸性锌锰干电池的负极反应为。(2)碱性锌锰干电池在放电过程中产生MnOOH,写出正极反应式:。(3)维持电流为0.6 A,电池工作10分钟。理论消耗Zn g。(结果保留到小数点后两位,已知1 m
7、ol e-的电量为96 500 C)(4)用回收分离出的锌皮制作七水合硫酸锌,需去除少量杂质铁,除杂步骤如下(已知当离子浓度小于110-5 molL-1时,可认为该离子沉淀完全):加入足量稀硫酸和溶液将锌皮溶解,此时锌离子浓度为0.1 molL-1;调节溶液的pH为到之间(结果保留到小数点后一位),过滤除去含铁元素的沉淀。考点规范练17原电池化学电源1.Ba是金属活动性顺序中氢前的金属(K、Ca、Na除外),b为石墨棒,题中装置构成原电池,a为负极,b为正极,石墨棒上氢离子得电子生成氢气,溶液中氢离子浓度减小,溶液的pH增大,A项正确,B项错误;原电池中,电子从负极a沿导线流向正极b,C项正确
8、;a电极上金属失电子,发生氧化反应,D项正确。2.D电极a上NH3发生氧化反应生成N2,则电极a为负极,电极b为正极,原电池中,阴离子向负极移动,故A项正确;电极b为正极,正极上发生还原反应,B项正确;负极上NH3失电子生成N2和H2O,电极反应式为2NH3+6OH-6e-N2+6H2O,C项正确;由电池反应4NH3+3O22N2+6H2O可知,理论上反应消耗的NH3与O2的物质的量之比为43,D项错误。3.D根据图示:工作时,b极上CH3COO-HCO3-,碳元素从0价升至+4价,b极是原电池的负极,则a极是原电池的正极。a、b极上发生反应的为电解质溶液中的离子,电极材料可同可异,A项错误;
9、a极(正极)的电势高于b极(负极)的电势,B项错误;a极(正极)电极反应式为+H+2e-+Cl-,正极上每得到2mol电子时,为使溶液保持电中性,必有2molH+通过质子交换膜进入a极溶液,同时电极反应消耗1molH+,故工作一段时间之后,a极区溶液中H+浓度增大,pH减小,C项错误;据图中物质转化,考虑到质量守恒和电荷守恒关系,b极(负极)的电极反应为CH3COO-+4H2O-8e-2HCO3-+9H+,D项正确。4.C由题图可知,电子从负极流向正极,则a为负极,b为正极。b为正极,则K+移向催化剂b,A项正确;a为负极,发生氧化反应,则催化剂a表面发生反应:Fe(CN)64-e-Fe(CN
10、)63-,B项正确;b上发生还原反应,电极反应为Fe(CN)63-+e-Fe(CN)64-,Fe(CN)63-在催化剂b表面被还原,C项错误;由B、C中的电极反应可知,两者以11相互转化,电解质溶液中Fe(CN)63-和Fe(CN)64-浓度基本保持不变,D项正确。5.CLi是活泼的金属,因此组装该电池应当在无水、无氧的条件下进行,A项正确;整个过程的能量转化涉及化学能转化为电能以及化学能和热能之间的转化,B项正确;放电时正极发生得电子的还原反应,即正极反应式为xLi+LiV3O8+xe-Li1+xV3O8,C项错误;放电时Cl-移向负极,即移向锂电极(负极),因此充电时Cl-移向LiV3O8
11、电极(阳极),D项正确。6.C根据题目可知,该电池为燃料电池,根据燃料电池的特点,通氧气的一极为正极,故电极b为正极,电极a为负极,A项正确;电极b为正极,正极上氧气得电子,B项正确;从装置图可以看出,电池总反应为2H2S+O2S2+2H2O,电路中每通过4mol电子,正极上应该消耗1molO2,负极上应该有2molH2S反应,但是题目中没有给定标准状况下,所以不一定是44.8L,C项错误;17gH2S即0.5molH2S,0.5molH2S参与反应会消耗0.25molO2,根据正极反应式O2+4H+4e-2H2O,可知有1molH+经质子膜进入正极区,D项正确。7.D电子移动的方向是从负极流
12、向正极,即左侧铜为正极,右侧铜为负极,根据原电池工作原理,阳离子向正极移动,即向左侧移动;5分钟后,灵敏电流表指针向右偏转,说明左侧铁作负极,右侧铁作正极,根据原电池的工作原理,阳离子向正极移动,即向右侧移动,A项错误;根据A选项分析,实验中左侧铜没有被腐蚀,右侧铜被腐蚀,B项错误;实验中连接好装置5分钟后,灵敏电流表指针向右偏转,说明左侧铁作负极,右侧铁作正极,即左侧电极反应式为Fe-2e-Fe2+,C项错误;实验左侧电极反应式为O2+4H+4e-2H2O,实验5分钟后,右侧电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-,均是氧气得电子,D项正确。8.D由图示信息可知,Zn失电子,石墨-Zn电极
13、作负极,I3-在石墨电极上得电子生成碘离子,石墨电极作正极,电子由负极经导线、用电器流向正极,A项正确。由图示可知I3-在石墨电极上得电子生成碘离子,电极反应式为I3-+2e-3I-,B项正确。由图示可知Zn2+可通过离子交换膜进入右侧电极区,则离子交换膜为阳离子交换膜,C项正确。负极区电极Zn失电子生成锌离子,电极质量减少,正极区I3-得电子生成碘离子,为保持两侧电荷守恒,每生成1molZn2+,会有1molZn2+通过离子交换膜进入右侧电极区使右侧正极区质量增加,则负极区电极质量减少13g,则正极区质量增加13g,D项错误。9.答案.(1)Mg逐渐溶解,Al片上有气泡冒出,电流计指针偏转M
14、g-2e-Mg2+(2)Al2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2.(1)CH3OHO2或空气(2)CH3OH+H2O-6e-CO2+6H+(3)2.4解析.(1)若烧杯中溶液为稀硫酸,因Mg的活泼性比Al强,故Mg作负极,负极上发生反应Mg-2e-Mg2+,镁片溶解;Al作正极,正极上发生反应2H+2e-H2,故Al片上有气泡冒出;电路中产生电流,故电流计指针偏转。(2)若烧杯中溶液为氢氧化钠溶液,因为Mg不与NaOH溶液反应,所以Al是负极,Mg是正极,总反应为2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2。.由H+移动方向可知,左侧为负极,右侧为正极,故b口通入CH3OH
15、,c口通入O2或空气。负极反应式为CH3OH+H2O-6e-CO2+6H+。当12.8g甲醇(即0.4mol)完全反应生成CO2时,转移2.4mol电子,即转移2.4NA个电子。10.答案(1)Zn-2e-Zn2+(2)MnO2+H2O+e-MnOOH+OH-(3)0.12(4)H2O22.76解析(1)酸性锌锰干电池的负极是锌,正极为石墨棒,电解质为二氧化锰和氯化铵,负极发生氧化反应,电极反应式为Zn-2e-Zn2+。(2)在反应中锌元素化合价升高,被氧化,Zn为负极,电极反应式为Zn+2OH-2e-Zn(OH)2;锰元素化合价降低,被还原,MnO2为正极,电极反应式为MnO2+H2O+e-
16、MnOOH+OH-。(3)维持电流为0.6A,电池工作10分钟,则通过的电量是0.6A600s=360C,因此通过电子的物质的量是36096500mol3.7310-3mol,锌在反应中失去2个电子,则理论上消耗Zn的质量是3.7310-3mol265gmol-10.12g。(4)H2O2具有强氧化性,能把Fe2+氧化为Fe3+,因此加入足量稀硫酸和过氧化氢溶液,铁转化为硫酸铁。根据Fe(OH)3的溶度积知,当铁离子完全沉淀时溶液中c(OH-)=310-3910-5molL-10.510-11molL-1,因此加碱调节pH=2.7时Fe3+刚好完全沉淀。锌离子浓度为0.1molL-1,根据氢氧化锌的溶度积,开始沉淀时的c(OH-)=10-8molL-1,所以c(H+)=10-6molL-1,此时pH=6。
