1、第二单元原电池的工作原理 化学电源一、选择题1将纯锌片和纯铜片按如图所示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是()A两烧杯中铜片表面均无气泡产生B甲中铜片是正极，乙中铜片是负极C两烧杯中溶液的pH均增大D产生气泡的速率甲比乙慢解析因乙杯中锌片和铜片没有接触，故不能构成原电池，A、B皆错；因甲烧杯中Zn、Cu用导线连接后构成原电池，加快了Zn的溶解，故D错；又因两杯中的Zn都能与稀H2SO4反应产生H2而消耗H，故C正确。答案C2铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应为：FeNi2O33H2O=Fe(OH)22Ni(OH)2下列有关该电池的说法不正确的是()A电池的电解液为碱性溶液
2、，正极为Ni2O3、负极为FeB电池放电时，负极反应为Fe2OH2e=Fe(OH)2C电池充电过程中，阴极附近溶液的pH降低D电池充电时，阳极反应为2Ni(OH)22OH2e=Ni2O33H2O解析A项，由电池反应可知，Ni2O3Ni(OH)2，Ni的化合价由3价2价，化合价降低，发生还原反应，故Ni2O3为正极，FeFe(OH)2，Fe的化合价由0价2价，化合价升高，发生氧化反应，故Fe为负极，正确；B项，负极发生氧化反应，Fe2OH2e=Fe(OH)2，正确；C项，阴极发生还原反应，Fe(OH)22e=Fe2OH，c(OH)增大，溶液的pH增大，故错误；D项，阳极发生氧化反应，电极反应为2
3、Ni(OH)22OH2e=Ni2O33H2O，D正确。答案C3将镁条、铝条平行插入盛有一定浓度NaOH溶液的烧杯中，用导线和电流表连接成原电池，装置如图所示。此电池工作时，下列叙述正确的是 ()AMg比Al活泼，Mg失去电子被氧化成Mg2B铝条表面虽有氧化膜，但可不必处理C该电池的内外电路中，电流均是由电子定向移动形成的DAl是电池负极，开始工作时溶液中会立即有白色沉淀析出解析电解质溶液为NaOH溶液，应为Al失电子，Al为负极，故A项错；铝条表面的氧化膜为Al2O3，Al2O3能与NaOH反应，故不必处理，B项正确；在内电路中是阴、阳离子定向移动，C项错；开始工作时AlAlO，无沉淀，D项错
4、。答案B4一种新型熔融盐燃料电池具有高发电效率。现用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，一极通CO气体，另一极通O2和CO2混合气体，其总反应为：2COO22CO2。则下列说法中正确的是（ ）A通CO的一极是电池的正极B负极发生的电极反应是：O22CO24e2CO2-3C负极发生的电极反应是：COCO2-32e2CO2D正极发生氧化反应解析据题意知通入CO的一极为电源的负极，CO失去电子转变为CO2，发生氧化反应，故A、B、D错误，C正确。答案C5某固体酸燃料电池以CsHSO4固体为电解质传递H，其基本结构见下图，电池总反应可表示为：2H2O2=2H2O，下列有关说法正确的是 (
5、)A电子通过外电路从b极流向a极Bb极上的电极反应式为：O22H2O4e=4OHC每转移0.1 mol电子，消耗1.12 L的H2DH由a极通过固体酸电解质传递到b极解析由电池总反应方程式及原电池原理可知，充入H2的一极即a极是负极，充入O2的一极即b极是正极；电子由负极经外电路流向正极；电池内部阳离子即H移向正极，正极即b极的电极反应式为：O24H4e=2H2O，故A项、B项错误，D项正确。C项没有指明标准状况，故C项错误。答案D6某小组为研究电化学原理，设计右图装置，下列叙述不正确的是 ()Aa和b不连接时，铁片上会有金属铜析出Ba和b用导线连接时，铜片上发生的反应为：Cu22e=CuC无
6、论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色Da和b分别连接直流电源正、负极，电压足够大时，Cu2向铜电极移动解析a和b不连接时，铁与CuSO4溶液发生反应：FeCu2=Fe2Cu，A项正确；a和b用导线连接时，组成了原电池，Fe作负极，Cu作正极，铜片上发生还原反应：Cu22e=Cu，铁片上发生氧化反应：Fe2e=Fe2，B项正确；通过以上分析可知，无论a和b是否连接，均发生反应：FeCu2=Fe2Cu，故溶液均从蓝色(Cu2的颜色)逐渐变成浅绿色(Fe2的颜色)，C项正确；a和b分别连接直流电源正、负极时，构成电解池，铜片作阳极，铁片作阴极，Cu2应向阴极(铁电极)移动，D项
7、错误。答案D7一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体，在熔融状态下能传导O2。下列对该燃料电池说法不正确的是()A在熔融电解质中，O2移向负极B电池的总反应是：2C4H1013O2=8CO210H2OC通入空气的一极是正极，电极反应为：O24e=2O2D通入丁烷的一极是正极，电极反应为：C4H1026e13O2=4CO25H2O解析由原电池原理知阴离子移向负极，A正确；原电池反应就是一个氧化还原反应，只是氧化反应和还原反应分别在两极进行，由丁烷的燃烧反应知，该电池的总反应为：2C4H1013O2=8CO210H2O，且丁烷失电
8、子，O2得电子，故选D。答案D8固体氧化物燃料电池是由美国西屋(Westinghouse)公司研制开发的。它以固体氧化锆氧化钇为电解质，这种固体电解质在高温下允许氧离子(O2)在其间通过。该电池的工作原理如图所示，其中多孔电极a、b均不参与电极反应。下列判断正确的是 ()A有O2放电的a极为电池的负极B有H2放电的b极为电池的正极Ca极对应的电极反应为：O22H2O4e=4OHD该电池的总反应方程式为：2H2O2=2H2O解析H2在O2中燃烧的方程式为2H2O22H2O，所以氢氧燃料电池的总方程式为2H2O2=2H2O，D对；而O2为氧化剂，在正极反应，所以a极为正极，A错；因反应介质中没有水
9、，所以正极反应式为O24e=2O2，C错；根据总反应写出负极反应式为2H22O24e=2H2O；H2为负极反应物，B错。答案D二、非选择题9铁及铁的化合物应用广泛，如FeCl3可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。(1)写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式_。(2)若将(1)中的反应设计成原电池，请画出原电池的装置图，标出正、负极，并写出电极反应式。正极反应： _；负极反应：_。解析(1)利用Fe3转化Fe2的反应：2FeCl3Cu2FeCl2CuCl2，然后改为离子方程式。(2)根据2Fe3Cu2Fe2Cu2氧化还原反应和原电池的工作原理进行设计，铜作负极，石墨作正极，F
10、eCl3溶液作电解质溶液。答案(1)2Fe3Cu2Fe2Cu2(2)装置图如图所示正极反应：2Fe32e2Fe2负极反应：Cu2eCu210Ag2O2是银锌碱性电池的正极活性物质，可通过下列方法制备：在KOH溶液中加入适量AgNO3溶液，生成Ag2O沉淀，保持反应温度为80 ，边搅拌边将一定量K2S2O8溶液缓慢加到上述混合物中，反应完全后，过滤、洗涤、真空干燥得固体样品。反应方程式为2AgNO34KOHK2S2O8Ag2O22KNO32K2SO42H2O回答下列问题：(1)上述制备过程中，检验洗涤是否完全的方法是_。(2)银锌碱性电池的电解质溶液为KOH溶液，电池放电时正极的Ag2O2转化为
11、Ag，负极的Zn转化为K2Zn(OH)4，写出该电池反应方程式：_。(3)准确称取上述制备的样品(设仅含Ag2O2和Ag2O)2.588 g，在一定的条件下完全分解为Ag和O2，得到224.0 mL O2(标准状况下)。计算样品中Ag2O2的质量分数(计算结果精确到小数点后两位)。解析(1)反应的产物中有K2SO4，只要洗涤液中不存在SO，即可证明沉淀已经洗涤完全(反应后溶液中有KOH，只要洗涤液中不存在OH，即可证明沉淀已洗涤完全)。答案(1)取少许最后一次洗涤滤液，滴入12滴Ba(NO3)2溶液，若不出现白色浑浊，表示已洗涤完全(或取少许最后一次洗涤滤液，滴入12滴酚酞溶液，若溶液不显红色
12、，表示已洗涤完全)(2)Ag2O22Zn4KOH2H2O=2K2Zn(OH)42Ag(3)n(O2)1.000102mol设样品中Ag2O2的物质的量为x，Ag2O的物质的量为y。解得w(Ag2O2)0.91。11金属镁在目前的汽车、航天、航空、机械制造、军事等产业中得到迅猛发展。(1)目前市场上某些品牌笔记本电脑(如神舟电脑、IBM电脑等)的外壳一改以往的有机合成材料，而使用镁铝合金、钛铝合金等材料。镁铝合金材料在电脑上代替有机合成材料的目的是_(多选)。A降低成本B增强美观C利于散热D增加强度E增加运算速度(2)某学校研究性学习小组欲以镁条、铝片为电极，以稀NaOH溶液为电解质溶液设计原电
13、池。给你一只安培表，请你画出该原电池的示意图，并标出正负极。一段时间后，铝片发生的电极反应式是_；镁条表面只有极少量的气泡产生，则镁电极产生的主要反应的电极反应式为_。解析(1)铝合金材料比有机合成材料在价格上要高，所以A错；实际上铝合金材料在电脑外壳上的使用是从“增加强度”和“增强美观”的角度考虑的，当然铝合金作为电脑的外壳材料散热效果要比有机合成材料好的多；铝合金材料的应用与电脑的运算速度没有关系。(2)铝能够与NaOH溶液反应，所以作原电池的负极，而镁与NaOH溶液不反应作正极。答案(1)BCD(2)如图所示Al4OH3e=AlO2H2O2H2O2e=H22OH12LiSOCl2电池可用
14、于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解质溶液是LiAlCl4SOCl2。电池的总反应可表示为：4Li2SOCl2=4LiClSSO2。请回答下列问题：(1)电池的负极材料为_，发生的电极反应式为_；(2)电池正极发生的电极反应式为_；(3)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_；(4)组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行，原因是_。解析(1)、(2)电池负极发生氧化反应，正极发生还原反应。(3)由NaOH与SOCl2反应的产物为Na2SO3、NaCl可知，SOCl2与水反应生成SO2和HCl。(4)由于电池材料易与水、O2反应。答案(1)锂Lie=Li(2)2SOCl24e=4ClSSO2(3)出现白雾，有刺激性气味的气体生成SOCl2H2O=2HClSO2(4)锂是活泼金属，易与H2O、O2反应；SOCl2也可与水反应
