1、复习：原电池化学电源1.下列设备工作时,将化学能转化为热能的是()ABCD硅太阳能电池锂离子电池太阳能集热器燃气灶1.答案D硅太阳能电池是将太阳能转化为电能的装置,A项错误;锂离子电池是将化学能转化为电能的装置,B项错误;太阳能集热器是将太阳能转化为热能的装置,C项错误;燃气通过燃气灶发生燃烧反应,如CH4+2O2 CO2+2H2O,实现了化学能到热能的转化,D项正确。2.分析下图所示的四个原电池装置,其中结论正确的是()A.中Mg作负极,中Fe作负极B.中Mg作正极,电极反应式为6H2O+6e- 6OH-+3H2C.中Fe作负极,电极反应式为Fe-2e- Fe2+D.中Cu作正极,电极反应式
2、为2H+2e- H22.答案B中Mg不与NaOH溶液反应,而Al能和NaOH溶液反应失去电子,故Al是负极;中Fe在浓硝酸中钝化,Cu和浓硝酸反应失去电子,作负极,A、C错误。中电池总反应为2Al+2NaOH+2H2O 2NaAlO2+3H2,负极反应式为2Al+8OH-6e- 2AlO2-+4H2O,则正极反应式为6H2O+6e- 6OH-+3H2,B正确。中Cu作正极,电极反应式为O2+2H2O+4e- 4OH-,D错误。3.沉积物微生物燃料电池可处理含硫废水,其工作原理如图所示。下列说法错误的是()A.碳棒b的电极反应式为O2+4e-+4H+ 2H2OB.光照强度对电池的输出功率有影响C
3、.外电路的电流方向:碳棒a碳棒bD.酸性增强不利于菌落存活,故工作一段时间后,电池效率降低3.答案C由题图可知,碳棒a作负极,碳棒b作正极。A项,正极O2得电子生成水,电极反应式为O2+4e-+4H+ 2H2O,故A正确;B项,CO2在光照和光合菌的作用下反应生成氧气,光照强度对电池的输出功率有影响,故B正确;C项,外电路电流由正极流向负极,即由碳棒b碳棒a,故C错误;D项,酸性增强会使菌落失活,工作一段时间后,电池效率降低,故D正确。4.把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中,用导线两两相连可以组成几个原电池。若a、b 相连时a为负极;c、d相连时电流由d到c;a、c相连时c极上产生大量气泡
4、;b、d相连时d极质量减少,则四种金属的活动性顺序由强到弱为() A.abcdB.acdbC.cabdD.bdca4.答案Ba、b相连时a为负极,则活动性顺序ab;c、d相连时电流由dc,说明c是负极,则活动性顺序cd;a、c相连时c极上产生大量气泡,说明c是正极,则活动性顺序ac;b、d相连时d极质量减少,说明d是负极,b是正极,则活动性顺序db,故活动性顺序是acdb。5.锌空气燃料电池可用作电动车动力电源,电池的电解质溶液为KOH溶液,反应为2Zn+O2+4OH-+2H2O 2Zn(OH)42-。下列说法正确的是() A.充电时,电解质溶液中K+向阳极移动B.充电时,电解质溶液中c(OH
5、-)逐渐减小C.放电时,负极反应为:Zn+4OH-2e- Zn(OH)42-D.放电时,电路中通过2 mol电子,消耗氧气22.4 L(标准状况)5.答案C充电时为电解池,溶液中的阳离子向阴极移动,发生的反应为2Zn(OH)42- 2Zn+O2+4OH-+2H2O,电解质溶液中c(OH-)增大,故A项、B项均错误;放电时负极反应为Zn+4OH-2e- Zn(OH)42-,故C项正确;每消耗1 mol O2,电路中通过4 mol电子,故D项错误。6.H2S废气资源化利用途径之一是回收能量并得到单质硫。反应原理为:2H2S(g)+O2(g) S2(s)+2H2O(l)H=-632 kJmol-1。
6、下图为质子膜H2S燃料电池的示意图。下列说法不正确的是()A.电路中每通过2 mol电子,电池内部释放316 kJ热能B.每34 g H2S参与反应,有2 mol H+经质子膜进入正极区C.电极a为电池的负极D.电极b上发生的电极反应为O2+4e-+4H+2H2O6.答案A原电池的能量转化形式主要是化学能转化为电能,A错误;34 g H2S的物质的量为1 mol,根据电极反应式可知有2 mol H+经质子膜进入正极区,与氧气结合生成水,B正确;题给电池属于燃料电池,通入燃料的一极为负极,通入氧气的一极为正极,电极a为电池的负极,C正确;根据图示,电极b上发生的电极反应为O2+4H+4e-2H2
7、O,D正确。7.如图是新型镁锂双离子二次电池。下列关于该电池的说法不正确的是()A.放电时,Li+由左向右移动B.放电时,正极的电极反应式为Li1-xFePO4+xLi+xe- LiFePO4C.充电时,外加电源的正极与Y相连D.充电时,导线上每通过1 mol e-,左室溶液质量减轻12 g7.答案DA项,放电时,阳离子移向正极,所以Li+由左向右移动,故A正确;B项,放电时,右边为正极,得电子发生还原反应,反应式为Li1-xFePO4+xLi+xe- LiFePO4,故B正确;C项,充电时,外加电源的正极与原电池正极相连,故C正确;D项,充电时,左室得电子发生还原反应,反应式为Mg2+2e-
8、 Mg,导线上每通过1 mol e-,右侧将有1 mol Li+移向左室,所以左室溶液质量减轻12 g-7 g=5 g,故D错误。8.一种新型的铝离子可充电电池的示意图如下,已知放电时电池反应为xAl+VO2 AlxVO2。下列说法正确的是()A.放电时,Al3+向铝极移动B.放电时,电能转化为化学能C.充电时,阳极发生的反应为AlxVO2-3xe- xAl3+VO2D.充电时,离子液体中Al3+的浓度不断变小8.答案C根据放电时电池反应可知,铝为负极,放电时,阳离子向正极迁移,A项错误;放电时,化学能转化为电能,B项错误;充电时,阳极发生氧化反应,AlxVO2在生成VO2的同时释放出Al3+
9、,C项正确;阳极释放的Al3+与阴极上还原的Al3+的数目相等,离子液体中Al3+的浓度不变,D项错误。9.某汽车尾气分析仪利用燃料电池的工作原理测定CO的浓度,其装置如图所示,该电池中电解质为氧化钇氧化钠,其中O2-可以在固体介质NASICON中自由移动。(1)负极反应式为 ; 正极反应式为 。电池总反应为 。(2)如果将上述电池中的电解质改为熔融的K2CO3,b极通入的气体为氧气和CO2,写出相关的电极反应式。负极: ; 正极: 。电池总反应: 。9.答案(1)CO+O2-2e- CO2O2+4e- 2O2-2CO+O2 2CO2(2)2CO-4e-+2CO32- 4CO2O2+4e-+2
10、CO2 2CO32-2CO+O2 2CO2解析(1)该装置是原电池,通入一氧化碳的电极a是负极,负极上一氧化碳失电子发生氧化反应,电极反应式为CO+O2-2e- CO2,b为正极,电极反应式为O2+4e- 2O2-,电池总反应式为2CO+O2 2CO2。(2)该电池的总反应式为2CO+O2 2CO2,正极反应式为O2+4e-+2CO2 2CO32-,负极反应式=总反应式-正极反应式,得出负极反应式为2CO-4e-+2CO32- 4CO2。10.某化学研究性学习小组针对原电池形成条件,设计了实验方案,进行如下探究。(1)请填写有关实验现象并得出相关结论。编号实验装置实验现象1锌棒逐渐溶解,表面有
11、气体生成;铜棒表面无现象2两锌棒逐渐溶解,表面均有气体生成;电流计指针不偏转3铜棒表面的现象是 ,电流计指针 。通过实验2和3,可得出原电池的形成条件是。通过实验1和3,可得出原电池的形成条件是。若将实验3中硫酸溶液换成乙醇,电流计指针将不发生偏转,从而可得出原电池形成条件是。(2)分别写出实验3中Zn棒和Cu棒上发生的电极反应:Zn棒:。Cu棒:。(3)实验3的电流是从棒流出(填“Zn”或“Cu”),反应过程中若有0.4 mol电子发生了转移,则Zn电极质量减轻g。10.答案(1)有气体生成发生偏转活泼性不同的两个电极形成闭合回路有电解质溶液 (2)Zn-2e- Zn2+2H+2e- H2(
12、3)Cu13.0解析(1)实验3中构成原电池,锌是负极,铜是正极,溶液中的氢离子在铜棒上放电,则铜棒表面的现象是有气体生成,电流计指针发生偏转。实验2和3相比电极不一样,因此可得出原电池的形成条件是有活泼性不同的两个电极。实验1和3相比实验3中构成闭合回路,由此可得出原电池的形成条件是形成闭合回路。若将实验3中硫酸溶液换成乙醇,电流计指针将不发生偏转,乙醇是非电解质,硫酸溶液是电解质溶液,因此可得出原电池形成条件是有电解质溶液。(2)锌是负极,发生失去电子的氧化反应,则Zn棒上发生的电极反应为Zn-2e- Zn2+。铜是正极,溶液中的氢离子放电,则Cu棒上发生的电极反应为2H+2e- H2。(
13、3)实验3中锌是负极,铜是正极,则电流是从Cu棒流出,反应过程中若有0.4 mol电子发生了转移,根据Zn-2e- Zn2+可知消耗0.2 mol锌,则Zn电极质量减轻0.2 mol65 g/mol=13.0 g。11. O2辅助的Al-CO2电池工作原理如图所示。该电池电容量大,能有效利用CO2,电池反应产物Al2(C2O4)3是重要的化工原料。电池的负极反应式:。电池的正极反应式:6O2+6e- 6O2-6CO2+6O2- 3C2O42-+6O2反应过程中O2的作用是。该电池的总反应式:。11.答案Al-3e-Al3+(或2Al-6e-2Al3+)催化剂2Al+6CO2Al2(C2O4)3
14、解析观察原电池工作原理图知,铝电极作负极,多孔碳电极作正极,故负极反应式为Al-3e- Al3+;正极反应式为6O2+6e- 6O2-、6CO2+6O2- 3C2O42-+6O2,由此可知反应过程中O2的作用是催化剂;电池总反应式为2Al+6CO2 Al2(C2O4)3。12.肼(N2H4)是一种高能燃料,在工业生产中用途广泛。(1)0.5 mol肼中含有mol极性共价键。(2)工业上可用肼(N2H4)与新制Cu(OH)2反应制备纳米级Cu2O,同时放出N2,该反应的化学方程式为。(3)发射火箭时,肼为燃料,过氧化氢为氧化剂,两者反应生成氮气与水蒸气。已知1.6 g液态肼在上述反应中放出64.
15、22 kJ的热量,写出该反应的热化学方程式:。(4)肼过氧化氢燃料电池由于其较高的能量密度而备受关注,其工作原理如图所示。该电池正极反应式为,电池工作过程中,A极区溶液的pH(填“增大”“减小”或“不变”)。12.答案(1)2(2)N2H4+4Cu(OH)2 2Cu2O+N2+6H2O(3)N2H4(l)+2H2O2(l) N2(g)+4H2O(g)H=-1 284.4 kJ/mol(4)H2O2+2e- 2OH-减小解析(1)肼的结构式为,0.5 mol肼中含有极性共价键的物质的量为2 mol。(2)工业上可用肼(N2H4)与新制Cu(OH)2反应制备纳米级Cu2O,同时放出N2,该反应的化
16、学方程式为N2H4+4Cu(OH)2 2Cu2O+N2+6H2O。(3)肼与过氧化氢反应生成氮气与水蒸气。1.6 g液态肼在反应中放出64.22 kJ的热量,则1 mol肼(32 g)燃烧放出321.664.22 kJ=1 284.4 kJ热量,反应的热化学方程式为N2H4(l)+2H2O2(l) N2(g)+4H2O(g)H=-1 284.4 kJ/mol。(4)肼过氧化氢燃料电池中正极发生还原反应,正极反应式为H2O2+2e- 2OH-,电池工作过程中,A极为负极,总反应式为N2H4+2H2O2 N2+4H2O,用总反应式减去正极反应式得到负极反应式为N2H4-4e-+4OH- N2+4H2O,负极区溶液的pH逐渐减小。