1、第18讲 原电池 化学电源1电池是人类生产和生活中的重要能量来源，各式各样的电池的发明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锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细B氢氧燃料电池可将热能直接转变为电能C氢氧燃料电池工作时氧气在正极被还原D太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅答案：C2下列电池工作时，O2在正极放电的是()A.锌锰电池B.氢氧燃料电池C.铅蓄电池D.镍镉电池答案：B3某原电池总反应为Cu2Fe3=Cu22Fe2，下列能实现该反应的原电池是()ABCD电极材料Cu、ZnCu、CFe、ZnCu、Ag电解液FeCl3Fe(NO3)2CuSO4Fe2(SO4)3解析：由题
2、意知，Cu为负极材料，正极材料的金属活动性必须弱于Cu，其中B、D项符合该条件；由Fe3得电子生成Fe2知，电解质溶液中必须含有Fe3，同时符合上述两条件的只有D项。答案：D4如图是用化学电源使LED灯发光的装置。下列说法错误的是()A铜片表面有气泡生成B装置中存在“化学能电能光能”的转换C.如果将稀硫酸换成柠檬汁，导线中不会有电子流动D如果将锌片换成铁片，电路中的电流方向不变解析：铜锌原电池中，Cu做正极，溶液中的氢离子在正极上得电子生成氢气，所以Cu上有气泡生成，故A正确；原电池中化学能转化为电能，LED灯发光时，电能转化为光能，故B正确；柠檬汁显酸性也能做电解质溶液，所以将稀硫酸换成柠檬
3、汁，仍然构成原电池，所以导线中有电子流动，故C错误；金属性Cu比Zn、Fe弱，Cu做正极，所以电路中的电流方向不变，仍然由Cu流向负极，故D正确。答案：C5铜锌原电池(如图)工作时，下列叙述正确的是()A正极反应为Zn2e=Zn2B电池反应为ZnCu2=Zn2CuC在外电路中，电子从Cu极流向Zn极D盐桥中的K移向ZnSO4溶液答案：B6设计的一种微生物脱盐池的装置如图所示。下列说法正确的是()A该装置工作时，电能转化为化学能B该装置可以在高温下工作CX为阳离子交换膜，Y为阴离子交换膜D负极反应为CH3COO2H2O8e=2CO27H解析：A.该装置工作时为原电池，是将化学能转化为电能的装置，
4、A错误；B.高温能使微生物蛋白质凝固变性，导致电池工作失效，所以该装置不能在高温下工作，B错误；C.原电池内电路中：阳离子移向正极、阴离子移向负极，从而达到脱盐目的，所以Y为阳离子交换膜、X为阴离子交换膜，C错误；D.由图片可知，负极为有机废水中的CH3COO，失电子发生氧化反应，电极反应为CH3COO2H2O8e=2CO27H，D正确。答案：D7铅蓄电池的总反应为PbPbO24H2SO 2PbSO42H2O，如图为铅蓄电池示意图，某状态下测得两电极的质量都增加。在该状态下，下列说法正确的是()Aa为铅蓄电池的正极B铅蓄电池正在充电C一段时间后，溶液的pH减小Db的电极反应为：PbO24HSO
5、2e=PbSO42H2O解析：A.放电时负极电极反应式为Pb2eSO=PbSO4，正极电极反应式为PbO22e4HSO=PbSO42H2O，可知a是铅蓄电池的负极，故A错误；B.图中的装置为原电池，则该铅蓄电池正在放电，故B错误；C.放电时，由电池总反应PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O可知，氢离子浓度减小，pH增大，故C错误；D.b为正极，正极电极反应PbO24HSO2e=PbSO42H2O，故D正确。答案：D8(2021福建省莆田月考)一种新型的锌碘单液流电池的原理如图所示。下列说法不正确的是()A放电时B电极反应式为：I22e=2IB放电时电解质储罐中离子总浓度增大CM为阳离
6、子交换膜，N为阴离子交换膜D充电时，A极增重65 g时，C区增加离子数为4NA解析：A.放电时，B电极为正极，I2得到电子生成I，电极反应式为I22e=2I，A正确；B.放电时，左侧即负极，电极反应式为Zn2e=Zn2，所以储罐中的离子总浓度增大，B正确；C.离子交换膜是防止正负极I2、Zn接触发生反应，负极区生成Zn2、正电荷增加，正极区生成I、负电荷增加，所以Cl通过M膜进入负极区，K通过N膜进入正极区，所以M为阴离子交换膜，N为阳离子交换膜，C错误；D.充电时，A极反应式为Zn22e=Zn，A极增重65 g转移2 mol电子，所以C区增加2 mol K、2 mol，离子总数为4NA，D正
7、确。答案：C9(双选)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O24e4H=2H2OB光照强度对电池的输出功率有影响C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，电池效率升高解析：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O24e4H=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错误
8、。答案：CD10.(双选)液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小等优点。一种以液态肼(N2H4)为燃料的电池装置如图所示，该电池用空气中的氧气作为氧化剂，KOH溶液作为电解质溶液。下列关于该电池的叙述错误的是()Ab极发生氧化反应Ba极的反应式：N2H44OH4e=N24H2OC放电时，电流从b极经过负载流向a极D其中的离子交换膜需选用阳离子交换膜解析：燃料电池燃料(N2H4)在负极(a极)发生氧化反应：N2H44OH4e=N24H2O，O2在正极(b极)发生还原反应：O24e2H2O=4OH，总反应为N2H4O2=N22H2O，A项错误，B项正确；放电时电流由正极流向负极，C项正确；OH在
9、正极生成，移向负极消耗，所以离子交换膜应让OH通过，故选用阴离子交换膜，D项错误。答案：AD11为体现节能减排的理念，中国研制出了新型固态氧化物燃料电池(SOFC)，该电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是()A电子从b极经导线流向a极B正极的电极反应式为O24e2H2O=4OHC.还可以选用NaOH固体作固态电解质D若反应中转移1 mol电子，则生成22.4 L(标准状况)CO2解析：燃料电池通入氧气的电极为正极，则a为正极，电子从b极经导线流向a极，故A正确；介质为固态熔融介质，不存在水溶液，则正极的电极反应式为O24e=2O2，故B错误；CO2能与NaOH反应生成Na2CO3，则不可选
10、用NaOH固体作固态电解质，故C错误；若反应中转移1 mol电子，参加反应的氧气为0.25 mol，生成CO2为0.5 mol，体积为11.2 L(标准状况)，故D错误。答案：A12(双选)一种电催化合成氨的装置如图所示。该装置工作时，下列说法错误的是()A图中涉及的能量转化方式共有4种B两极产生的气体的物质的量之比是11C电路中每通过1 mol电子，有1 mol H迁移至a极D.b极上发生的主要反应为N26H6e=2NH3解析：图中涉及的能量转化有太阳能电能，风能机械能电能，电能化学能等共4种，A项正确；若不考虑H2，O2和NH3的物质的量之比为34，B项错误；H应向b极迁移，C项错误；b极
11、上发生：N26H6e=2NH3(主要)、2H2e=H2(次要)，D项正确。答案：BC13某校化学研究性学习小组欲设计实验验证Fe、Cu的金属活动性，他们提出了以下两种方案。请你帮助他们完成有关实验项目：方案：有人提出将大小相等的铁片和铜片，分别同时放入稀硫酸(或稀盐酸)中，观察产生气泡的快慢，据此确定它们的活动性。该原理的离子方程式为_。方案：有人利用Fe、Cu做电极设计成原电池，以确定它们的活动性。试在下面的方框内画出原电池装置图，标出原电池的电极材料和电解质溶液，并写出电极反应式。正极反应式：_。负极反应式：_。方案：结合你所学的知识，帮助他们再设计一个验证Fe、Cu活动性的简单实验方案：
12、_(与方案、不能雷同)，用离子方程式表示其反应原理：_。解析：方案：铁与酸反应产生气泡，Fe2H=Fe2H2，而铜与酸不反应。方案：设计原电池时以铁、铜为电极，电解质溶液为稀硫酸或盐酸等溶液。实验现象是铁溶解，而铜极上有无色气泡产生。在负极：Fe失去电子变为Fe2，Fe2e=Fe2；在正极，溶液中的H获得电子变为H2，2H2e=H2。方案：设计简单实验时注意原理与方案及方案的原理不同，且现象明显，操作简单。将铁片置于CuSO4溶液中，若铁片表面覆盖一层铜，说明Fe比Cu活动性强，离子方程式为FeCu2=Fe2Cu。(合理即可)答案：方案：Fe2H=Fe2H2方案：装置如图所示2H2e=H2Fe
13、2e=Fe2方案：将铁片置于CuSO4溶液中，若铁片表面覆盖一层铜，说明Fe比Cu活动性强FeCu2=Fe2Cu14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_(填字母，下同)极流向_极。(2)电池正极反应式为_。(3)是否可用水代替电池中的混合有机溶剂？_(填“是”或“否”)，原因是_。答案：(1)ba(2)MnO2eLi=LiMnO2(3)否电极Li是活泼金属，能与水反应15按要求回答问题。(1)肼(N2H4)又称联氨，可看成是
14、氨气中的氢原子被氨基取代后的产物，常用作火箭的液体燃料。肼燃料电池的原理如图所示，则负极的电极反应式为_。(2)O2辅助的AlCO2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。电池的负极反应式为_。电池的正极反应式：3O26e=6O2；6CO26O2=3C2O3O2，反应过程中O2的作用是_。该电池的总反应式为_。(3)某乙烯熔融燃料电池工作原理如图所示。则负极的电极反应式为_。解析：(2)根据图示可知：铝为负极，失去电子变为Al3，离子液体为AlCl3，故负极反应式为Al3e=Al3；根据正极的两个反应式可知O2在反应中的作用是催化剂；将负极反应式和正极反应式相加，可得总电池总反应式：2Al6CO2=Al2(C2O4)3。(3)根据乙烯熔融盐燃料电池工作原理图可知，左侧电极发生氧化反应，左侧为电池负极，乙烯失电子生成二氧化碳和水，负极的电极反应式为C2H412e6CO=8CO22H2O。答案：(1)N2H44e4OH=N24H2O(2)Al3e=Al3催化剂2Al6CO2=Al2(C2O4)3(3)C2H412e6CO=8CO22H2O