1、配餐作业(十九)原电池化学电源A组全员必做题1各式各样电池的迅速发展是化学对人类的一项重大贡献。下列有关电池的叙述正确的是()A手机上用的锂离子电池属于一次电池B锌锰干电池中，锌电极是负极C氢氧燃料电池工作时氢气在负极上被还原D太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅解析手机上的电池可以充电，属于二次电池；锌锰干电池中锌失去电子生成Zn2，故作为负极；氢氧燃料电池工作时氢气在负极被氧化；太阳能电池的主要材料为硅。故A、C、D项错误，B项正确。答案B2如图，在盛有稀硫酸的烧杯中放入用导线连接的电极X、Y，外电路中电子流向如图所示，关于该装置的下列说法正确的是()A外电路的电流方向为X外电路YB若两
2、电极分别为铁和碳棒，则X为碳棒，Y为铁CX极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应D若两电极都是金属，则它们的活动性顺序为XY解析外电路电子流向为X外电路Y，电流方向与其相反，A项错误；X极失电子，作负极，X极发生的是氧化反应，Y极发生的是还原反应，C项错误；若两电极分别为铁和碳棒，则Y为碳棒，X为铁，B项错误。答案D3(2017河北三市联考)乙烷燃料电池的原理如图所示，下列说法正确的是()Aa为负极，电极反应式为CH3CH314e18OH=2CO12H2OB电子从a极经导线移向b极，再经溶液移向a极C电池工作一段时间后电解质溶液的pH增大D用该电池电解硫酸铜溶液(电解池的电极为惰性电极)
3、，消耗氧气的物质的量与析出铜的物质的量之比为21解析通入乙烷的a极为负极，乙烷失电子，A项正确；原电池中电子从负极经导线流向正极，但电子不进入溶液，B项错误；该电池的总反应为2CH3CH37O28OH=4CO10H2O，因为反应中消耗OH，所以电池工作一段时间后，电解质溶液的pH减小，C项错误；1mol O2参与反应转移4 mol电子，而1 mol Cu2放电需要2 mol电子，所以消耗氧气的物质的量与析出铜的物质的量之比为12，D项错误。答案A4有一种一面镀锌、一面镀二氧化锰的超薄纸质电池，在使用印刷与压层技术后，变成一张可任意裁剪大小的“电纸”，纸内的离子“流过”水和氧化锌组成的电解质溶液
4、，电池总反应式为Zn2MnO2H2O=ZnO2MnOOH。下列说法不正确的是()A该电池的负极材料为锌B该电池反应中二氧化锰发生了还原反应C电池的正极反应式为MnO2H2Oe=MnOOHOHD当有0.1 mol锌溶解时，流经电解质溶液的电子数为1.2041023解析锌为活泼金属，失去电子作负极，A项正确；二氧化锰得到了电子，发生还原反应，B项正确；因电池的负极反应式为Zn2OH2e=ZnOH2O，用总反应式减去负极反应式得出正极反应式为MnO2H2Oe=MnOOHOH，C项正确；电子只能经外电路流动，而不能在电解质溶液中流动，电解质溶液中应为阴、阳离子的定向移动，D项错误。答案D5(2017沈
5、阳二中高三月考)MgAgCl电池是一种用海水激活的一次电池，在军事上用作电动鱼雷的电池，电池的总反应可表示为Mg2AgCl=MgCl22Ag。下列关于该电池的说法错误的是()A该电池工作时，正极反应为2AgCl2e=2Cl2AgB该电池的负极材料可以用金属铝代替C有24 g Mg被氧化时，可还原得到108 g AgD装有该电池的鱼雷在水中进行时，海水作为电解质溶液解析A项，由电池反应方程式看出，Mg是还原剂、AgCl是氧化剂，故金属Mg作负极，正极反应为2AgCl2e=2Cl2Ag，故A正确；B项，该电池的负极材料可以用金属铝代替，故B正确；C项，电极反应式：Mg2e=Mg2，24 g Mg即
6、1 mol被氧化时，转移电子是2 mol，正极反应为2AgCl2e=2Cl2Ag，可还原得到216 g Ag，故C错误；D项，因为该电池能被海水激活，海水可以作为电解质溶液，故D正确。答案C6(2017北京延庆一模)LED产品的使用为城市增添色彩。下图是氢氧燃料电池驱动LED发光的一种装置示意图。下列有关叙述正确的是()Ab处通入H2B该装置将化学能最终转化为电能C通入H2的电极发生反应：2H24e=4HDa处为电池负极，发生氧化反应解析由电子流向可知a为负极通入H2，发生氧化反应，b为正极通入O2，发生还原反应，A错误、D正确；该装置将化学能最终转化为光能，B错误；电解质为KOH溶液，所以电
7、极反应式中不能含有H，C错误。答案D7(2017河南郑州高中质量预测)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2NH36e6OH=N26H2OD理论上反应消耗的NH3与O2的物质的量之比为34解析电极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，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2NH36e6OH=N26H2O，C项正确；由电池反应4NH33O2
8、=2N26H2O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。答案D8(2017陕西西安八校联考)甲醇燃料电池被认为是21世纪电动汽车的最佳候选动力源，其工作原理如图所示，下列有关叙述正确的是()A通氧气的一极为负极BH从正极区通过交换膜移向负极区C通甲醇的一极的电极反应式为：CH3OHH2O6e=CO26HD甲醇在正极发生反应，电子经过外电路流向负极解析燃料电池中通入燃料的一极为负极，通入氧气或空气的一极为正极，A项错误；原电池中阳离子向正极移动，B项错误；通甲醇的一极为负极，负极反应式为CH3OH6eH2O=CO26H，C项正确；甲醇在负极发生反应，电子经过外电路流向正
9、极，D项错误。答案C9(2017沈阳六校联考)综合如图判断，下列说法正确的是()A装置和装置中负极反应均是Fe2e=Fe2B装置和装置中正极反应均是O22H2O4e=4OHC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Zn2e=Zn2；Fe作正极，电极反应式为O22H2O4e=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Fe2e=Fe2；Cu作正极，电极反应式为2H2e=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
10、错，D项正确。在原电池的电解质溶液中，阳离子移向正极，所以C项错误。答案D10(2017江西重点中学联考)以熔融Li2CO3和K2CO3为电解质，天然气经重整催化作用提供反应气的燃料电池如下图。下列说法正确的是()内重整碳酸盐燃料电池的原理图A以此电池为电源电解精炼铜，当有0.1 mol e转移时，有3.2 g铜溶解B若以甲烷为燃料气时负极反应式：CH45O28e=CO2H2OC该电池使用过程中需补充Li2CO3和K2CO3D空气极发生的电极反应式为O24e2CO2=2CO解析因为电解精炼铜时，粗铜作阳极，粗铜中的Zn、Fe等活泼金属均失电子，所以溶解的铜小于0.05 mol，质量小于3.2
11、g，A错误；因为电解质中无O2，应以CO配平电荷，正确的负极反应式为CH44CO8e=5CO22H2O、正极反应式为O24e2CO2=2CO，电池反应式：CH42O2=CO22H2O，不需要补充Li2CO3和K2CO3，B、C错误，D正确。答案D11(1)氢氧燃料电池汽车作为上海世博园中的交通工具之一，下列有关说法不正确的是_(填选项字母)。A太阳光催化分解水制氢气比电解水制氢气更为科学B氢氧燃料电池作为汽车动力更能保护环境C以稀H2SO4、KOH为介质的氢氧燃料电池的负极电极反应式相同D以稀H2SO4、KOH为介质的氢氧燃料电池的总反应式相同(2)纯电动车采用了高效耐用的一种新型可充电电池，
12、该电池的总反应式为：3Zn2K2FeO48H2O3Zn(OH)22Fe(OH)34KOH该电池放电时负极反应式为_。放电时每转移3 mol电子，正极有_ mol K2FeO4被还原。(3)锰酸锂离子电池在混合动力车等大型蓄电池应用领域占据主导地位。电池反应式为Li1xMnO4LixLiMnO4，下列有关说法不正确的是_(填选项字母)。A放电时电池的正极反应式为：Li1xMnO4xLixe=LiMnO4B放电过程中，石墨没有得失电子C该电池也能在KOH溶液的环境中正常工作D充电时电池上标有“”的电极应与外接电源的负极相连解析(1)选项A，电解获得H2消耗较多的能量，而在催化剂作用下利用太阳能来分
13、解H2O获得H2更为科学；选项B，氢氧燃料电池中生成物为H2O，对环境无污染；选项C，以稀H2SO4为介质的电池负极反应式为：H22e=2H，以KOH为介质的电池负极反应式为：H22OH2e=2H2O；选项D，氢氧燃料电池的总反应式均为：2H2O2=2H2O。(2)放电时，在碱性条件下，负极反应式为：Zn2e2OH=Zn(OH)2。根据电池总反应式可知，2 mol K2FeO4被还原时有6 mol电子转移，所以放电时每转移3 mol电子，有1 mol K2FeO4被还原。(3)选项A，根据总反应式可知Li失去电子，电池负极反应式为：xLixe=xLi，由总反应式减去负极反应式可得放电时电池的正
14、极反应式为：Li1xMnO4xLixe=LiMnO4；选项B，根据总反应式可判断石墨没有得失电子；选项C，Li能与KOH溶液中的H2O反应，导致电池无法正常工作；选项D，充电过程是放电的逆向过程，外接电源的负极提供的电子使原电池负极获得电子发生还原反应，所以标有“”的电极应与外接电源的负极相连。答案(1)C(2)Zn2e2OH=Zn(OH)21(3)C12全钒液流电池是一种活性物质呈循环流动液态的电池，目前钒电池技术已经趋近成熟。如图是钒电池基本工作原理示意图。请回答下列问题：(1)硫酸在电池技术和实验室中具有广泛的应用，在传统的铜锌原电池中，硫酸是_，实验室中配制硫酸亚铁时需要加入少量硫酸，
15、硫酸的作用是_。(2)钒电池是以溶解于一定浓度硫酸溶液中的不同价态的钒离子(V2、V3、VO2、VO)为正极和负极电极反应的活性物质，电池总反应为VO2V3H2OV2VO2H。放电时的正极反应式为_，充电时的阴极反应式为_。放电过程中，电解液的pH_(填“升高”“降低”或“不变”)。(3)钒电池基本工作原理示意图中“正极电解液”可能是_(填选项字母)。aVO、VO2混合液bV3、V2混合液cVO溶液 dVO2溶液eV3溶液 f. V2溶液(4)能够通过钒电池基本工作原理示意图中“隔膜”的离子是_。解析(1)传统的铜锌原电池中，锌与酸反应生成氢气，故硫酸为电解质溶液；硫酸亚铁容易水解，且水解显酸
16、性，加入少量硫酸，可以抑制其水解变质。(2)正极反应是还原反应，由电池总反应可知放电时的正极反应为VO2He=VO2H2O；充电时，阴极反应为还原反应，故为V3得电子生成V2的反应。(3)充电时阳极反应式为VO2H2Oe=VO2H，故充电完毕的正极电解液为VO溶液，而放电完毕的正极电解液为VO2溶液，故正极电解液可能是选项acd。(4)充电和放电过程中，正极电解液与负极电解液不能混合，起平衡电荷作用的是加入的酸，故H可以通过隔膜。答案(1)电解质溶液抑制硫酸亚铁的水解(2)VO2He=VO2H2OV3e=V2升高(3)acd(4)HB组重点选做题13.金属铬和氢气在工业上都有重要的用途。已知：
17、铬能与稀硫酸反应，生成氢气和硫酸亚铬(CrSO4)。甲乙(1)铜、铬构成的原电池如图甲，其中盛稀硫酸的烧杯中的现象为_。盐桥中装的是饱和KCl琼脂溶液，下列关于此电池的说法正确的是_(填选项字母)。A盐桥的作用是使整个装置构成通路、保持溶液呈电中性，凡是有盐桥的原电池，盐桥中均可以用饱和KCl琼脂溶液B理论上1 mol Cr溶解，盐桥中将有2 mol Cl进入左池，2 mol K进入右池C此过程中H得电子，发生氧化反应D电子从铬极通过导线到铜极，又通过盐桥转移到左烧杯中(2)如果构成图乙电池，发现铜电极上不再有图甲的现象，铬电池上产生大量气泡，遇空气呈红棕色。写出正极的电极反应式：_。(3)某
18、同学把已去掉氧化膜的铬片直接投入氯化铜溶液时，观察到了预料之外的现象：铬片表面上的铜没有紧密吸附在铬片的表面而是呈蓬松的海绵状；反应一段时间后有大量气泡逸出，且在一段时间内气泡越来越多，经点燃能发出爆鸣声，证明是氢气。请解释这两种现象的原因：_。解析(1)由于铬能与稀硫酸反应，生成氢气和硫酸亚铬(CrSO4)，说明铬电极是负极，铜电极是正极，氢离子在正极放电，所以盛稀硫酸的烧杯中的现象为铜电极上有气泡产生。A项，盐桥的作用是使整个装置构成通路、保持溶液呈电中性，若电解质溶液中有与KCl发生反应的离子，如当电解质溶液是AgNO3溶液时，盐桥中的电解质溶液就不能用KCl琼脂溶液，错误；B项，理论上
19、1 mol Cr溶解，Cr2e=Cr2，转移2 mol 电子，同时正极消耗2 mol H，2H2e=H2，根据溶液呈电中性可知，盐桥中将有2 mol Cl进入左池，2 mol K进入右池，正确；C项，此过程中H得电子，发生还原反应，错误；D项，电子不能在溶液中传递，溶液导电是通过离子的定向移动形成电流的，错误。(2)稀硝酸作电解液时，铬电极上产生大量气泡，遇空气呈红棕色，说明溶液中的硝酸根离子得到电子，产生NO，NO被氧化生成NO2，因此铜是负极，铬是正极，则正极的电极反应式为4HNO3e=NO2H2O。(3)Cr比铜活泼，既能与铜盐发生置换反应生成Cu，又能与酸反应生成氢气，由于Cu2水解使
20、溶液呈酸性，铬与酸性溶液反应生成氢气，气泡使生成的铜疏松；生成的铜和铬形成原电池，因此使产生氢气的速率加快。答案(1)铜电极上有气泡产生B(2)4HNO3e=NO2H2O(3)Cu2水解使溶液呈酸性，铬既能与Cu2发生置换反应生成Cu，又能与酸性溶液反应生成氢气，气泡使生成的铜疏松；生成的铜和铬形成原电池，使产生氢气的速率加快14锂锰电池的体积小、性能优良，是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示，其中电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li通过电解质迁移入MnO2晶格中，生成LiMnO2。回答下列问题：(1)外电路的电流方向是由_极流向_极。(填字母)(2)电池正极反应式为_。(3)是否可
21、用水代替电池中的混合有机溶剂？_(填“是”或“否”)，原因是_。(4)MnO2可与KOH和KClO3在高温下反应，生成K2MnO4，反应的化学方程式为_。K2MnO4在酸性溶液中歧化，生成KMnO4和MnO2的物质的量之比为_。解析(1)结合所给装置图以及原电池反应原理，可知Li作负极材料，MnO2作正极材料，所以电子流向是从ab，那么电流方向则是ba。(2)根据题目中的信息“电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li通过电解质迁移入MnO2晶格中，生成LiMnO2”，所以正极的电极反应式为MnO2eLi=LiMnO2。(3)因为负极的电极材料Li是活泼的金属，能够与水发生反应，故不能用水代替电池中的混合有机溶剂。(4)由题目中的信息“MnO2可与KOH和KClO3在高温条件下反应，生成K2MnO4”，可知该反应属于氧化还原反，Mn元素化合价升高()，则Cl元素的化合价降低()，所以化学方程式为3MnO2KClO36KOH3K2MnO4KCl3H2O；根据“K2MnO4在酸性溶液中歧化，生成KMnO4(K2O4KO4)和MnO2(K2O4O2)”，根据得失电子守恒，可知生成的KMnO4和MnO2的物质的量之比为21。答案(1)ba(2)MnO2eLi=LiMnO2(3)否电极Li是活泼金属，能与水反应(4)3MnO2KClO36KOH3K2MnO4KCl3H2O21
