1、课时训练26原电池化学电源一、选择题(本题包括12小题，每小题4分，共48分，每小题只有一个选项符合题目要求)1下列叙述中正确的是()A任何化学反应都能设计成原电池B任何氧化还原反应都能设计成原电池C原电池反应一定是氧化还原反应D两个不同的金属电极用导线连接插入到电解质溶液中一定能形成原电池解析：形成原电池的反应是氧化还原反应，A错。吸热的氧化还原反应一般不能设计为原电池，B错。根据原电池 的形成条件必须形成闭合回路，D错。答案：C2用a、b、c、d四种金属按表中所示的装置进行实验，下列叙述中正确的是()实验装置甲乙丙现象a不断溶解c的质量增加a上有气泡产生A.装置甲中的b金属是原电池的负极B
2、装置乙中的c金属是原电池的阴极C装置丙中的d金属是原电池的正极D四种金属的活泼性顺序：dabc解析：甲中a溶解说明a是负极，活泼性ab，A错误；原电池用正极或负极命名电极，B错误，由乙中现象知活泼性bc；丙中d是负极，活泼性da，C错误；综上可知D正确。答案：D3.下面是几种常见的化学电源示意图，有关说法不正确的是()A上述电池分别属于一次电池、二次电池和燃料电池B干电池在长时间使用后，锌筒被破坏C铅蓄电池工作过程中，每通过2 mol电子，负极质量减轻207 gD氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源解析：选项A正确。在干电池中，Zn作负极，被氧化，B正确。氢氧燃料电池不需要将还原剂和氧化剂
3、全部储藏在电池内，且工作的最终产物是水，故氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源，D正确。C项忽略了硫酸铅在该极上析出，该极质量应该增加而非减小。答案：C4“ZEBRA”蓄电池的结构如图所示，电极材料多孔Ni/NiCl2和金属钠之间由钠离子导体制作的陶瓷管相隔。下列关于该电池的叙述错误的是()A电池反应中有NaCl生成B电池的总反应是金属钠还原三价铝离子C正极反应为：NiCl22e=Ni2ClD钠离子通过钠离子导体在两电极间移动解析：该电池总反应为：2NaNiCl2=2NaClNi，因此有NaCl生成，A项正确；电池 总反应为Na还原Ni2，B项错误；正极为NiCl2发生还原反应：NiCl2
4、2e=Ni2Cl，C项正确；钠离子通过钠离子导体由负极移向正极，D项正确。答案：B5.烧过菜的铁锅未及时洗涤，会出现红棕色锈斑。整个过程中，不可能发生的变化为()A2H2OO24e=4OHBFe3e=Fe3CFe22OH=Fe(OH)2D4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3解析：铁锅是铁碳合金材料，烧过菜的铁锅未洗涤时，水膜中含有少量食盐，覆盖在铁锅表面，容易形成铁碳原电池，负极反应为Fe2e=Fe2，正极反应为2H2OO24e=4OH，Fe2与OH结合生成Fe(OH)2，Fe(OH)2易被氧化为Fe(OH)3，同时部分Fe(OH)3发生分解，得到的红棕色锈斑是Fe(OH)3和Fe2
5、O3的混合物。综上所述，B项错误。答案：B6.2013年3月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系。下列叙述错误的是()Aa为电池的正极B电池充电反应为LiMn2O4=Li1xMn2O4xLiC放电时，a极锂的化合价发生变化D放电时，溶液中Li从b向a迁移解析：本题考查锂离子电池及电极反应，意在考查学生对原电池原理的应用能力。根据原电池中的金属性更强的做负极，所以a为电池的正极，A项正确；电池的充电反应为电解池原理，B项正确；放电时，a做正极，锂不参与电极反应，C项错误；放电时，阳离子移向电池的正极，D项正确。考法点拨：锂电池、锂离子电池与人们日常生活密切相关，各种锂电池还将成为高考命
6、题热点，因此各备考时要理解掌握各种锂电池的反应原理及电极反应式。答案：C7.下图装置可用来监测空气中NO的含量，下列说法正确的是()A电子由Pt电极流出，经外电路流向NiO电极BPt电极上发生的是氧化反应CNiO电极的电极反应式为NOO2e=NO2D每流经1 m2空气(假设NO被完全吸收)，转移电子的物质的量为2107 mol，则该空气中NO的含量约为3102 mg/m3解析：O2在Pt电极上得电子变成O2，是正极，电子经外电路流入，A不正确；Pt电极上氧气发生还原反应，B不正确；NO在NiO电极上失电子，C正确；转移电子的物质的量为2107 mol时，由NOO22e=NO2，得n(NO)10
7、7 mol，m(NO)107 mol30103 mgmol13103 mg/m3，D不正确。答案：C8.某合作学习小组的同学利用下列氧化还原反应设计原电池：2KMnO410FeSO48H2SO4=2MnSO45Fe2(SO4)3K2SO48H2O，盐桥中装有饱和K2SO4溶液，下列叙述中正确的是()A乙烧杯中发生还原反应B甲烧杯中溶液的pH逐渐减小C电池工作时，盐桥中的SO移向甲烧杯D外电路的电流方向是从a到b解析：本题考查原电池的工作原理，意在考查学生对原电池工作原理的理解能力。乙烧杯中发生氧化反应：Fe2e=Fe3，A项错误；甲烧杯中发生还原反应：MnO8H5e=Mn24H2O，c(H)减
8、小，pH增大，B项错误；电池工作时，乙烧杯中正电荷增多，SO移向乙烧杯，C项错误；外电路的电流方向是从正极(a)到负极(b)，D项正确。答案：D9.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O2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=HCOOH解析：依题意，以二氧化碳和水为原料，在太阳能作用下生成HCOOH。A项，人工光合作用是借助太阳能由二氧化碳和水生成甲酸，将太阳能贮存在化学物质中，A项正确；
9、B项，由图示知，电子由催化剂a表面流向催化剂b表面，说明催化剂a为负极，催化剂b为正极，在原电池中，负极发生氧化反应，即水在催化剂a表面发生氧化反应，即2H2O4e=4HO2，催化剂a附近溶液酸性增强，B项正确，C项不正确；D项，二氧化碳在催化剂b表面发生还原反应，并结合H生成HCOOH，电极反应为CO22H2e=HCOOH，正确。答案：C10.如图是在航天用高压氢镍电池基础上发展起来的一种金属氢化物镍电池(MHNi电池)。下列有关说法不正确的是()A放电时正极反应为：NiOOHH2OeNi(OH)2OHB电池的电解液可为KOH溶液C充电时负极反应为：MHOHH2OMeDMH是一类储氢材料，其
10、氢密度越大，电池的能量密度越高解析：本题考查化学，考查学生的理解能力。C项，充电时，该电池负极做阴极，发生得电子还原反应，错误。答案：C11.某原电池装置如图所示，电池总反应为2AgCl2=2AgCl。下列说法正确的是()A正极反应为AgCle=AgClB放电时，交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成C若用NaCl溶液代替盐酸，则电池总反应随之改变D当电路中转移0.01 mol e时，交换膜左侧溶液中约减少0.02 mol离子解析：本题考查电化学知识，考查学生分析、综合应用能力。A项，正极上是Cl2得电子发生还原反应生成Cl，错误；B项，放电时，负极Ag失电子氧化为Ag，与电解质溶液中Cl生成Ag
11、Cl沉淀，在交换膜左侧生成大量白色沉淀，错误；C项，将电解质溶液换成NaCl溶液，电池总反应不变，错误；D项，当电路中转移0.01 mol e时，交换膜左侧消耗0.01 mol Cl与生成的Ag转化为AgCl沉淀，同时还有0.01 mol H移向右侧，故交换膜左侧溶液中约减少0.02 mol离子，正确。答案：D12.热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。一种热激活电池的基本结构如图所示，其中作为电解质的无水LiClKCl混合物受热熔融后，电池即可瞬间输出电能。该电池总反应为：PbSO42LiClCa=CaCl2Li2SO4Pb。下列有关说法正确的是()A正极反应式：Ca2Cl2e=CaCl2B
12、放电过程中，Li向负极移动C每转移0.1 mol电子，理论上生成20.7 g PbD常温时，在正负极间接上电流表或检流计，指针不偏转解析：本题考查热激活电池，意在考查学生对原电池工作原理的理解能力。正极上发生还原反应，A项错误；放电过程中Li向正极移动，B项错误；由电池总反应式可知，每转移0.1 mol电子，理论上生成0.05 mol Pb的质量为10.35 g，C项错误；常温下，电解质不是熔融态，离子不能移动，不能产生电流，因此连接电流表或检流计，指针不偏转。答案：D二、非选择题(本题共4小题，共52分)13(12分)科学家预言，燃料电池是21世纪获得电能的重要途径。一种甲烷燃料电池是采用铂
13、作电极催化剂，电池中的质子交换膜只允许质子和水分子通过。其工作原理的示意图为：请回答下列问题：(1)Pt(a)电极是电池的_极，其电极反应式为_。Pt(b)电极发生_(填“氧化”或“还原”)反应，其电极反应式为_。(2)如果该电池工作时电路中通过2 mol电子，则消耗CH4的物质的量为_mol。(3)25 、101 kPa时，若CH4在氧气中直接燃烧生成1 mol水蒸气放热401 kJ，写出该反应的热化学方程式：_；若1 g水蒸气转化成液态水放热2.44 5 kJ，则CH4的燃烧热为_kJ/mol。解析：(1)原电池的负极发生氧化反应，在Pt(a)电极CH4变为CO2被氧化，因此Pt(a)是负
14、极，电极反应式为CH48e2H2O=CO28H，Pt(b)是正极，发生还原反应，电极反应式为2O28e8H=4H2O。(2)2 mol CH4反应时电子转移8 mol，当有2 mol电子转移时消耗0.25 mol CH4。(3)25 、101 kPa，生成2 mol水蒸气放热为401 kJ2802 kJ，故该反应的H802 kJ/mol,1 mol CH4燃烧生成36 g水，由水蒸气转化为液态水放出热量为2.445 kJ3688 kJ，故燃烧热为890 kJ/mol。答案：(1)负CH48e2H2O=CO28H还原2O28e8H=4H2O(2)0.25(3)CH4(g)2O2(g)=CO2(g
15、)2H2O(g)H802 kJ/mol89014(14分)如图所示，在不同的电解质溶液中可以组成不同的电池。(1)当电解质溶液为稀硫酸时，Fe电极是_(填“正”或“负”)极，其电极反应式为_。当电解质溶液为NaOH溶液时，Al电极是_(填“正”或“负”)极，其电极反应式为_。(2)若把铝改为锌，电解质溶液为浓硝酸，则Fe电极是_(填“正”或“负”)极，其电极反应式为_。解析：(1)电解质溶液是稀硫酸时，Al电极是负极，Fe电极是正极，正极反应式为2H2e=H2。当电解质溶液是NaOH溶液时，铝与NaOH溶液反应，而Fe不反应，故铝作原电池的负极，电极反应式为Al3e4OH=AlO2H2O。(2
16、)把铝改为锌，用浓硝酸作电解质溶液，铁遇浓硝酸发生钝化，则Fe电极是正极，Zn电极是负极，Fe电极上的电极反应式为NO2He=NO2H2O。答案：(1)正2H2e=H2负Al3e4OH=AlO2H2O(2)正NO2He=NO2H2O15(12分)新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料，两电极上分别通入CH4和O2，电解质为KOH溶液。某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行饱和氯化钠溶液的电解实验，如图所示。回答下列问题：(1)甲烷燃料电池正极、负极的电极反应分别为_、_。(2)闭合K开关后，a、b电极上均有气体产生，其中b电极上得到的是_，电解氯化钠溶液的总反应方程式为_。(3)若每
17、个电池甲烷通入量为1 L(标准状况)，且反应完全，则理论上通过电解池的电量为_(法拉第常数F9.65104 Cmol1，列式计算)，最多能产生的氯气体积为_L(标准状况)。解析：(1)总反应式为CH42O22OH=CO3H2O，正极反应式为2O24H2O8e=8OH，则负极反应式可由总反应式减正极反应式得到；(2)由三个池可看出第一、二两池为串联的电源，其中甲烷与氧气反应所在电极为负极，因而与之相连的b电极为阴极，产生的气体为氢气；(3)1 mol甲烷氧化失去电子8 mol，电量为896 500 C，因题中虽有两个燃料电池，但电子的传递只能用一个池的甲烷量计算，可求电量；甲烷失电子是Cl失电子
18、数的8倍，则得到氢气4 L(CH48Cl4Cl2)。答案：(1)2O24H2O8e=8OHCH410OH8e=CO7H2O(2)H22NaCl2H2O2NaOHH2Cl2(3)89.65104 Cmol13.45104 C416(14分)已知铅蓄电池的工作原理为PbPbO22H2SO42PbSO42H2O，现用如图装置进行电解(电解液足量)，测得当铅蓄电池中转移0.4 mol电子时铁电极的质量减小11.2 g。请回答下列问题：(1)A是铅蓄电池的_(填“正”或“负”)极，铅蓄电池的正极反应式为_，放电过程中电解液的密度_(填“减小”、“增大”或“不变”)。(2)Ag电极的电极反应式为_，该电极
19、的电极产物共_g。(3)Cu电极的电极反应式为_，CuSO4溶液的浓度_(填“减小”、“增大”或“不变”)。(4)如图表示电解时某个量(纵坐标x)随时间变化的曲线，则x最有可能表示的是_(填序号)。a两个U形管中产生的气体体积b两个U形管中阳极质量的减少量c两个U形管中阴极质量的增加量解析：根据在电解过程中铁电极质量的减少可判断A是电源的负极，B是电池的正极，电解时Ag极作阴极，电极反应式为2H2e=H2，Fe作阳极，电极反应式为Fe2e=Fe2，左侧U形管中总反应式为Fe2H=Fe2H2。右侧U形管相当于电镀装置，Zn电极作阴极，电极反应式为Cu22e=Cu，铜电极作阳极，电极反应式为Cu2e=Cu2，电镀过程中CuSO4溶液的浓度保持不变，根据上述分析可得答案。答案：(1)负PbO24HSO2e=PbSO42H2O减小(2)2H2e=H20.4(3)Cu2e=Cu2不变(4)b