1、专题12原电池原理及其应用题组1原电池工作原理1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6H2O6e=6OH3H2C中Fe作负极，电极反应式为Fe2e=Fe2D中Cu作正极，电极反应式为2H2e=H22已知金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池。相连时，外电路电流从流向；相连时，为正极；相连时，上有气泡逸出；相连时，的质量减少。据此判断这四种金属活动性由大到小的顺序是()A BC D3原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法中不正确的是()A由Al、Cu、稀H2SO4组成的原电池，负极反应式为Al
2、3e=Al3B由Mg、Al、NaOH溶液组成的原电池，负极反应式为Al3e4OH=AlO2H2OC由Fe、Cu、FeCl3溶液组成的原电池，负极反应式为Cu2e=Cu2D由Al、Cu、浓硝酸组成的原电池，负极反应式为Cu2e=Cu24根据下列事实：XY2=X2YZ2H2O(冷)=Z(OH)2H2Z2的氧化性比X2的弱由Y、W电极组成的原电池，电极反应分别为W22e=W、Y2e=Y2，由此可判断X、Y、Z、W的还原性由强到弱的顺序是()AXZYW BZWXYCZYXW DZXYW题组2常见的化学电源5有人设计出利用CH4和O2的反应，用铂电极在KOH溶液中构成原电池。电池的总反应类似于CH4在O
3、2中燃烧，则下列说法正确的是()在标准状况下，每消耗5.6 L CH4可以向外电路提供 2 mol e通过甲烷电极的电极反应式为CH410OH8e=CO7H2O通过甲烷的电极为电池的正极，通过氧气的电极为负极电池放电后，溶液pH不断升高A B C D6纽扣电池可作为计算器、电子表等的电源。有一种纽扣电池，其电极的组成分别为Zn和Ag2O，以KOH溶液为电解质溶液，电池的总反应为ZnAg2OH2O=Zn(OH)22Ag。下列关于该电池的叙述不正确的是()A电池工作时电子由Zn极经外电路流向Ag2O极，Zn是负极B电池工作时电子由Ag2O极经外电路流向Zn极，Ag2O是负极C正极的电极反应为Ag2
4、OH2O2e=2Ag2OHDZn极发生氧化反应，Ag2O极发生还原反应7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，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=Ni2O33H2O8某固体氧化物燃料电池(SOFC)以固体氧化物作为电解质，其中O2可以在其内部自由通过，其工作原理如图所示。下列关于固体燃料电池的有关说法正确的是()A电极b为电池负极，电极反应
5、式为O24e=2O2B固体氧化物的作用是让电子在电池内通过C若H2作为燃料气，则接触面上发生的反应为H22OH4e=2HH2OD若C2H4作为燃料气，则接触面上发生的反应为C2H46O212e=2CO22H2O题组3陌生电池剖析9研究人员最近发现了一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电，在海水中电池总反应可表示为5MnO22Ag2NaCl=Na2Mn5O102AgCl。下列有关“水”电池在海水中放电时的有关说法正确的是()A正极反应式：AgCle=AgClB每生成1 mol Na2Mn5O10转移2 mol电子CNa不断向“水”电池的负极移动DAgCl是还原产物10最近
6、，科学家研制出一种纸质电池，这种“软电池”采用薄层纸片作为载体和传导体，在一边附着锌，在另一边附着二氧化锰。电池总反应为Zn2MnO2H2O=ZnO2MnO(OH)。下列说法正确的是()A该电池Zn为负极，ZnO为正极，MnO2为催化剂B该电池的负极反应为MnO2eH2O=MnO(OH)OHC导电时外电路电子由Zn流向MnO2，内电路电子由MnO2流向ZnD电池工作时水分子和OH都能通过薄层纸片11人工光合作用能够借助太阳能，用CO2和H2O制备化学原料。如图是通过人工光合作用制备HCOOH的原理示意图，下列说法不正确的是()A该过程是将太阳能转化为化学能的过程B催化剂a表面发生氧化反应，有O
7、2产生C催化剂a附近酸性减弱，催化剂b附近酸性增强D催化剂b表面的反应是CO22H2e=HCOOH12研究人员研制出一种锂水电池，可作为鱼雷和潜艇的储备电源。该电池以金属锂和钢板为电极材料，以LiOH为电解质，使用时加入水即可放电。关于该电池的下列说法不正确的是()A水既是氧化剂又是溶剂B放电时正极上有氢气生成C放电时OH向正极移动D总反应为2Li2H2O=2LiOHH2题组4综合应用13锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是()A铜电极上发生氧化反应B电池工作一段时间后，甲池的c(SO)减小C电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加D阴阳离子分
8、别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡14某汽车尾气分析仪以燃料电池为工作原理测定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。下列说法正确的是()A负极的电极反应式为COO22e=CO2B工作时电子由电极b通过传感器流向电极aC工作时电极b作正极，O2由电极a流向电极bD传感器中通过的电流越大，尾气中CO的含量越低15ZnMnO2干电池应用广泛，其电解质溶液是ZnCl2NH4Cl 混合溶液。(1)该电池的负极材料是_。电池工作时，电子流向_(填“正极”或“负极”)。(2)若ZnCl2NH4Cl混合溶液中含有杂质Cu2，会加
9、速某电极的腐蚀，其主要原因是_。欲除去Cu2，最好选用下列试剂中的_(填代号)。aNaOH bZncFe dNH3H2O(3)MnO2的生产方法之一是以石墨为电极，电解酸化的MnSO4溶液。阴极的电极反应式是_。若电解电路中通过2 mol电子，MnO2的理论产量为_。16锂空气电池能够提供相当于普通锂离子电池10倍的能量，因此它是最有前途的电池技术。下图是锂空气电池放电和充电时的工作示意图。(1)图中电极a是_极。(2)用锂空气电池电解100 mL 0.5 molL1 CuSO4溶液，当电池中消耗1.4 g Li时，在阴极会析出_ g铜。(3)电池中间的固体电解质(含阳离子交换膜)还能阻止H2
10、O、N2、O2等物质通过，防止Li和这些物质反应。Li和水在常温下发生反应的化学方程式为_。(4)当给图中的锂空气电池充电时，d极应接电源的_极，该电极的电极反应式为_。答案精析1B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HNO3反应失去电子作负极，A、C错；中电池总反应为2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2，负极反应式为2Al8OH6e=2AlO4H2O，二者相减得到正极反应式为6H2O6e=6OH3H2，B正确；中Cu是正极，电极反应式为O22H2O4e=4OH，D错。2B3.C4D由题意知：中发生置换反应，说明
11、还原性：XY，中Z与H2O(冷)反应，说明Z的还原性很强，中Z2的氧化性比X2的弱，说明还原性：ZX，中Y、W构成的原电池中，Y发生氧化反应，Y为负极，说明还原性：YW，故X、Y、Z、W的还原性由强到弱的顺序为ZXYW。5A5.6 L为0.25 mol，故转移电子的物质的量为0.25 mol82 mol，正确；电极反应式正确；通过甲烷的一极为负极，氧气一极是正极，错误；CH42O2=CO22H2O，产生的二氧化碳被碱液吸收，消耗碱，pH降低，错误。6B由电池总反应可以看出，Zn为负极，Ag2O为正极，电池工作时电子由负极Zn经外电路流向正极Ag2O，A项正确，B项错误；负极失去电子发生氧化反应
12、，正极得到电子发生还原反应，C、D项正确。7C电池放电时，Fe为负极，电极反应式为Fe2e2OH=Fe(OH)2，Ni2O3为正极，电极反应式为Ni2O33H2O2e=2Ni(OH)22OH，故A、B正确；电池充电时，阴极反应为Fe(OH)22e=Fe2OH，阴极附近c(OH)增大，pH升高，故C错；阳极反应为2Ni(OH)22OH2e=Ni2O33H2O，D项正确。8DA项电极b上通入的空气或氧气，是得电子的物质，故b应为电池的正极；B项，电子无法通过电解质溶液(即电子只能通过外电路)；C项，由于该固体氧化物燃料电池中没有H2O，更没有H和OH，H2失电子后，与O2结合起来生成H2O，电极反
13、应式应为H2O22e=H2O；D项，C2H4作为燃料气，失去电子后，再与O2结合，会生成CO2和H2O两种物质。即：C2H46O212e=2CO22H2O。9B本题综合考查原电池和氧化还原反应的相关知识。正极应该得电子，因此A错；原电池中电解质溶液中的阳离子应该向正极移动，C错；Ag是反应的还原剂，因此AgCl是氧化产物，D错。10D根据反应，从化合价升降分析，Zn是负极，MnO2应为正极，A错；正极的电极反应为MnO2eH2O=MnO(OH)OH，B错；原电池内部是因为自由移动的离子导电，C错；根据电池反应及电极反应的特点，D正确。11C题中没有外加电源，应是原电池装置，由给出的反应物和生成
14、物得出电池反应为2CO22H2O=2HCOOHO2，再根据电子从a流向b，a为负极，电极反应式：2H2O4e=O24H，由于产生H，其附近酸性增强；b是正极，电极反应式：CO22H2e=HCOOH，由于消耗H，其附近酸性减弱。12C本题考查了原电池中的电极反应、溶液中离子的移动方向等原理问题，旨在考查学生对原电池原理的理解能力。根据题给信息锂水电池的反应方程式为2Li2H2O=2LiOHH2，D正确；在反应中氢元素化合价降低，因此H2O作氧化剂，同时又起到溶剂的作用，A项正确；放电时正极反应为2H2O2e=2OHH2，B项正确；溶液中的Li向正极移动，OH向负极移动，C项错误。13CA项，由锌
15、的活泼性大于铜，可知铜电极为正极，在正极上Cu2得电子发生还原反应生成Cu，错误；B项，由于阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，故甲池的c(SO)不变，错误；C项，在乙池中Cu22e=Cu，同时甲池中的Zn2通过阳离子交换膜进入乙池中，由于M(Zn2)M(Cu2)，故乙池溶液的总质量增加，正确；D项，阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，电解过程中Zn2通过阳离子交换膜移向正极保持溶液中电荷平衡，阴离子是不能通过交换膜的，错误。14A本题考查燃料电池，多孔电极a为负极，电极反应式为CO2eO2=CO2，多孔电极b为正极，电极反应式为O24e=2O2，工作时，电子由负极a流向正极b，故B错；O2由电极b流向电极a，故C错；传感器中通过的电流越大，尾气中CO的含量就越高，故D错。15(1)Zn(或锌)正极(2)锌与还原出来的铜构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀b(3)2H2e=H287 g解析(1)ZnMnO2干电池是锌皮作负极，碳棒作正极，外电路中，电子从负极流向正极。(2)构成原电池能加快化学反应的速率，锌与还原出来的铜构成铜锌原电池。除去杂质应该不引入新的杂质，故加入锌。(3)H，Mn2向阴极移动，H放电。Mn22eMnO2。故转移2 mol电子，生成87 g MnO2。16(1)负(2)3.2(3)2Li2H2O=2LiOHH2(4)正4OH4e=2H2OO2