1、第20讲 原电池 化学电源1(2020广州实验中学模拟)某小组为研究原电池原理，设计如图装置，下列叙述正确的是()A若X为Fe，Y为Cu，则铁为正极B若X为Fe，Y为Cu，则电子由铜片流向铁片C若X为Fe，Y为C，则碳棒上有红色固体析出D若X为Cu，Y为Zn，则锌片发生还原反应【答案】C【解析】Fe比Cu活泼，Fe做负极，电子从Fe流向Cu，故A、B错误；若X为Fe，Y为C，电解质为硫酸铜，则正极碳棒上析出Cu，故C正确；Zn比Cu活泼，Zn做负极，发生氧化反应，故D错误。2(2020 山东省潍坊市二中模拟)在超市里经常会看到一种外壳为纸层包装的电池，印有如图所示的文字。下列有关说法错误的是(
2、)A该电池是一次电池B该电池工作时，电子由负极通过外电路流入正极C该电池含有的金属元素中毒性最大的是HgD该电池工作时，外电路中每通过0.2 mol电子，锌的质量理论上减少3.25 g【答案】D【解析】电池工作时，锌失去电子，电极反应式为Zn2e=Zn2，所以外电路中每通过0.2 mol电子，锌的质量理论上应减少6.5 g，所以D项错误。3(2020江西省分宜中学模拟)根据下图判断，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
3、【答案】D【解析】装置中的负极为Zn，A项错误；装置中的正极反应为2H2e=H2，B项错误；阳离子向正极移动，装置中阳离子向左侧烧杯移动，C项错误。4(2020福建省厦门集美中学模拟)某学习小组的同学查阅相关资料知氧化性：Cr2OFe3，设计了盐桥式的原电池，如图所示。盐桥中装有琼脂与饱和K2SO4溶液。下列叙述中正确的是()A甲烧杯的溶液中发生还原反应B乙烧杯中发生的电极反应为2Cr37H2O6e=Cr2O14HC外电路的电流方向为从b到aD电池工作时，盐桥中的SO移向乙烧杯【答案】C【解析】A项，甲烧杯中发生的反应为Fe2e=Fe3，为氧化反应，错误；B项，乙烧杯中Cr2O发生还原反应，得
4、到电子，错误；C项，a极为负极，b极为正极，外电路的电流方向为从b到a，正确；D项，SO向负极移动，即移向甲烧杯，错误。5(2020山东济南质检)如图为以Pt为电极的氢氧燃料电池的工作原理示意图，稀H2SO4为电解质溶液。下列有关说法不正确的是()Aa极为负极，电子由a极经外电路流向b极Ba极的电极反应式：H22e=2HC电池工作一段时间后，装置中c(H2SO4)增大D若将H2改为CH4，消耗等物质的量的CH4时，O2的用量增多【答案】C【解析】a极通入的H2发生氧化反应，为负极，电子由a极经外电路流向b极；以稀H2SO4为电解质溶液时，负极的H2被氧化为H；电池总反应为2H2O2=2H2O，
5、电池工作一段时间后，装置中c(H2SO4)减小；根据电池总反应2H2O2=2H2O，CH42O2=CO22H2O可知，等物质的量的CH4比H2消耗O2多。6(2020安徽省旌德中学模拟)可充电氟镁动力电池比锂电池具有更高的能量密度和安全性，其电池反应为Mg2MnF3=2MnF2MgF2。下列有关说法不正确的是()A镁为负极材料B正极的电极反应式为MnF3e=MnF2FC电子从镁极流出，经电解质流向正极D每生成1 mol MnF2时转移1 mol电子【答案】C【解析】由电池反应可知，镁失去电子，发生氧化反应，为负极，A项正确；电池反应中，三氟化锰发生还原反应，为正极，B项正确；电子由负极(镁极)
6、流出经外电路流向正极，C项不正确；锰元素由3价降至2价，每生成1 mol MnF2转移1 mol电子，D项正确。7(2020四川雅安模拟)某种熔融碳酸盐燃料电池以Li2CO3、K2CO3为电解质，以CH4为燃料时，该电池工作原理如图所示，下列说法正确的是()Aa为空气，b为CH4BCO向正极移动C此电池在常温时也能工作D正极电极反应式为2CO2O24e=2CO【答案】D【解析】燃料电池中通入燃料的一极是负极，通入氧化剂的一极是正极，根据电子流向可知，左边电极是负极、右边电极是正极，所以a为CH4，b为空气，故A错误；原电池放电时，阴离子向负极移动，则CO向负极移动，故B错误；电解质为熔融碳酸盐
7、，需要高温条件，故C错误；正极上O2得到电子和CO2反应生成CO，电极反应式为O22CO24e=2CO，故D正确。8(2020安徽省蚌埠四中模拟)镁及其化合物一般无毒(或低毒)、无污染，且镁原电池放电时电压高且平稳，使镁原电池成为人们研制绿色原电池的关注焦点。其中一种镁原电池的反应为xMgMo3S4MgxMo3S4，下列说法正确的是()A电池放电时，正极反应为Mo3S42xexMg2=MgxMo3S4B电池放电时，Mg2向负极迁移C电池充电时，阳极反应为xMg22xe=xMgD电池充电时，阴极发生还原反应生成Mo3S4【答案】A【解析】电池放电时，正极发生还原反应，由电池反应可知，Mo3S4为
8、正极，被还原，电极反应为Mo3S42xexMg2=MgxMo3S4，A项正确；电池放电时，阳离子向正极移动，B项错误；电池充电时，阳极发生氧化反应，C项错误；电池充电时，阴极发生还原反应生成金属镁，D项错误。9(2020江苏省滨海中学模拟)我国最近在太阳能光电催化化学耦合分解硫化氢研究中获得新进展，相关装置如图所示。下列说法中正确的是()A该制氢工艺中光能最终转化为化学能B该装置工作时，H由b极区移向a极区Ca极上发生的电极反应为Fe3e=Fe2Da极区需不断补充含Fe3和Fe2的溶液【答案】A【解析】该制氢工艺中光能转化为电能，最终转化为化学能，A项正确；该装置工作时，H由a极区移向b极区，
9、B项错误；a极上发生氧化反应，失电子，所以a极上发生的电极反应为Fe2e=Fe3，C项错误；由题图可知，a极区Fe2和Fe3可相互转化，故不需补充含Fe3和Fe2的溶液，D项错误。10(2020浙江省三门中学模拟) 一种新型钠硫电池结构示意图如图，下列有关该电池的说法正确的是()AB极中填充多孔的炭或石墨毡，目的是为了增加导电性B电池放电时，A极电极反应为2NaxS2e=Na2SxC电池放电时，Na向电极A极移动D电池放电的总反应为2NaxS=Na2Sx，每消耗1 mol Na 转移2 mol电子【答案】A【解析】根据图可知，放电时，Na发生氧化反应，所以A作负极，B作正极，负极反应式为2Na
10、2e=2Na，正极反应式为xS2e=S，充电时A为阴极，B为阳极，阴极、阳极电极反应式与负极、正极反应式正好相反，放电时，电解质中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动；B极中填充多孔的炭或石墨毡，目的是为了增加导电性，A正确；放电时，A为负极，电极反应为2Na2e=2Na，B错误；放电时，Na向正极移动，即由A向B移动，C错误；由电池放电的总反应知，每消耗1 mol Na转移1 mol电子，D错误。11(2020黑龙江省大庆市二中模拟) 瓦斯爆炸是煤矿开采中的重大危害，一种瓦斯分析仪(图甲)能够在煤矿巷道中的甲烷达到一定浓度时，可以通过传感器显示。该瓦斯分析仪工作原理类似燃料电池的工作原理，其装
11、置如图乙所示，其中的固体电解质是Y2O3Na2O，O2可以在其中自由移动。下列有关叙述正确的是()A瓦斯分析仪工作时，电池内电路中电子由电极b流向电极aB电极b是正极，O2由电极a流向电极bC电极a的反应式为CH44O28e=CO22H2OD当固体电解质中有1 mol O2通过时，电子转移4 mol【答案】C【解析】电子不能在电池内电路流动，只能在外电路中流动，A错误；O2是阴离子，应向负极移动，即O2由正极(电极b)流向负极(电极a)，B错误；甲烷所在电极a为负极，电极反应为CH44O28e=CO22H2O，C正确；1 mol O2得4 mol 电子生成2 mol O2，故当固体电解质中有1
12、 mol O2通过时，电子转移2 mol，D错误。12.(2020辽宁省瓦房店市八中模拟) 利用反应6NO28NH3=7N212H2O构成电池的装置如图所示。此方法既能实现有效清除氮氧化物的排放，减轻环境污染，又能充分利用化学能。下列说法正确的是()A电流从左侧电极经过负载后流向右侧电极B为使电池持续放电，离子交换膜需选用阴离子交换膜C电极A极反应式为2NH36e=N26HD当有4.48 L NO2被处理时，转移电子数为0.8NA【答案】B【解析】该反应中，NO2发生还原反应，NH3发生氧化反应，通入NO2的电极是正极，通入NH3的电极是负极，放电时，电流从正极沿导线流向负极，所以电流从右侧电
13、极经过负载后流向左侧电极，A错误；电池工作时，阴离子向负极移动，为使电池持续放电，离子交换膜需选用阴离子交换膜，防止NO2反应生成硝酸盐和亚硝酸盐，导致电池不能正常工作，B正确；电解质溶液呈碱性，负极电极反应式为2NH36e6OH=N26H2O，C错误；温度和压强未知导致气体摩尔体积未知，所以无法计算，D错误。13(2020河北省廊坊市一中模拟) 一种微生物燃料电池如图所示，下列关于该电池说法正确的是()Aa电极发生还原反应，作电池的正极Bb电极反应式为2NO10e12H=N26H2OCH由右室通过质子交换膜进入左室D标准状况下，电路中产生6 mol CO2同时产生22.4 L的N2【答案】B
14、【解析】A项，在该燃料电池中通入燃料的电极为负极，故电极a为负极，电极b为正极，a电极发生氧化反应，错误；B项，b电极为正极，发生还原反应，反应式为2NO10e12H=N26H2O，正确；C项，溶液中H由负极移向正极，即由左室通过质子交换膜进入右室，错误；D项，不能确定有机物中碳元素的化合价，则不能计算转移的电子数，也不能通过二氧化碳计算氮气的体积，错误。14(2020山西省朔州市一中模拟) 下图、分别是甲、乙两组同学将反应“AsO2I2HAsOI2H2O”设计成的原电池装置，其中C1、C2均为碳棒。甲组向图烧杯中逐滴加入适量浓盐酸；乙组向图B烧杯中逐滴加入适量40% NaOH溶液。下列叙述中
15、正确的是()A甲组操作时，电流表(A)指针发生偏转B甲组操作时，溶液颜色变浅C乙组操作时，C2作正极D乙组操作时，C1上发生的电极反应为I22e=2I【答案】D【解析】装置中的反应，AsO2I2HAsOI2H2O，当加入适量浓盐酸时，平衡向右移动，有电子转移，但电子不会沿导线通过，所以甲组操作时，电流表(A)指针不会发生偏转，但由于I2浓度增大，所以溶液颜色变深；向装置B烧杯中加入NaOH溶液，C2上发生：AsO2e2OH=AsOH2O，电子沿导线到C1，I22e=2I，所以C2为负极，C1为正极。15(2020河北安平中学模拟) “ZEBRA”蓄电池的结构如图所示，电极材料多孔Ni/NiCl
16、2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【答案】B【解析】结合蓄电池装置图，利用原电池原理分析相关问题。A项，负极反应为Nae=Na，正极反应为NiCl22e=Ni2Cl，故电池反应中有NaCl生成；B项，电池的总反应是金属钠还原二价镍离子；C项，正极上NiCl2发生还原反应，电极反应为NiCl22e=Ni2Cl；D项，钠在负极失电子，被氧化生成Na，Na通过钠离子导体在两电极间移动。16(2020广西贵港市高级中学模拟)
17、如图所示为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【答案】C【解析】图示所给出的是原电池装置。A项，由图示分析，金属锂易失电子，由原电池原理可知，含有锂的一端为原电池的负极，即b为负极，a为正极，正确；B项，电池充电时为电解池，反应式为原电池反应的逆反应，正确；C项，放电时，a极为原电池的正极，发生还原反应的是Mn元素，锂元素的化合价没有变化，不正确；D项，放电时为原电池，锂离子应向正极(a极)迁移，正确。17(2020 广东省广州市南武中学模拟) “神舟7
18、号”宇宙飞船的能量部分来自太阳能电池，另外内部还配有高效的MCPC型燃料电池，该电池可同时供应电和水蒸气，所用燃料为氢气，电解质为熔融的碳酸钾，已知该电池的总反应为2H2O2=2H2O，负极反应为H2CO2e=CO2H2O，则下列推断中，正确的是()A电池工作时，CO向负极移动B电池放电时，外电路电子由通氧气的正极流向通氢气的负极C正极的电极反应：4OH4e=O22H2OD通氧气的电极为正极，发生氧化反应【答案】A【解析】A项，电池放电时，电解质中阴离子向负极移动、阳离子向正极移动，所以CO向负极移动，正确；B项，原电池放电时，电子从负极沿导线流向正极，即电子从通入氢气的负极沿导线流向通入氧气
19、的正极，错误；C项，正极上氧气得电子和二氧化碳反应生成碳酸根离子，电极反应式为O22CO24e=2CO，错误；D项，燃料电池中，通入燃料的电极是负极，通入氧化剂的电极是正极，正极上得电子发生还原反应，所以该燃料电池中，通入氢气的电极是负极，通入氧气的电极是正极，正极上得电子发生还原反应，错误。18(2020湖北省襄阳致远中学模拟) 铅蓄电池的主要构造如图所示，它是目前使用量最大的二次电池(设工作时固体生成物附集在电极板上)。(1)当某一电极反应式为PbO2(s)2eSO(aq)4H(aq)=PbSO4(s)2H2O(l)时，电池中的能量转化形式为_，此时另一个电极发生的反应类型为_。(2)充电
20、时PbO2(s)电极应与电源的_极相连，充电时总反应方程式为_。(3)放电生成的固体会附聚在电极表面，若工作中正极质量增重96 g时，理论上电路中转移的电子数为_NA，此过程中电池消耗_mol H2SO4。【答案】(1)化学能转化为电能氧化反应 (2)正2PbSO4(s)2H2O(l)PbO2(s)Pb(s)2H2SO4(aq)(3)33【解析】(1)由电池构造图知，铅是负极，PbO2是正极，故当PbO2得到电子时，表明此时电池处于放电过程，化学能转化为电能。此过程中，负极发生氧化反应。(3)放电时正极反应为PbO2(s)2eSO(aq)4H(aq)=PbSO4(s)2H2O(l)，由电极反应
21、式知，当有1 mol PbO2发生反应生成1 mol PbSO4时，正极质量增加了64 g，同时电路中转移2 mol电子。当正极质量增加96 g时，表明有1.5 mol PbO2发生了反应，转移的电子数为3NA，由电池总反应知共消耗3 mol H2SO4。19(2020河南省登封市一中模拟) 高铁酸钾(K2FeO4)不仅是一种理想的水处理剂，而且高铁电池的研制也在进行中。如图1是高铁电池的模拟实验装置：(1)该电池放电时正极的电极反应式为_；若维持电流强度为1 A，电池工作十分钟，理论消耗Zn_g(已知F96 500 Cmol1)。(2)盐桥中盛有饱和KCl溶液，此盐桥中氯离子向_(填“左”或
22、“右”)移动；若用阳离子交换膜代替盐桥，则钾离子向_(填“左”或“右”)移动。(3)图2为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线，由此可得出高铁电池的优点有_。【答案】(1)FeO4H2O3e=Fe(OH)35OH0.2(2)右左(3)使用时间长、工作电压稳定【解析】(1)放电时高铁酸钾为正极，正极发生还原反应，电极反应式为FeO4H2O3e=Fe(OH)35OH；若维持电流强度为1 A，电池工作十分钟，转移电子的物质的量为1106096 5000.006 217 6 mol。理论消耗Zn的质量0.006 217 6 mol2650.2 g(已知F96 500 Cmol1)。(2)电池工作时，
23、阴离子移向负极，阳离子移向正极，所以盐桥中氯离子向右移动；若用阳离子交换膜代替盐桥，则钾离子向左移动。(3)图2为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线，由此可得出高铁电池的优点是使用时间长、工作电压稳定。20(2020山东省北镇中学模拟)某兴趣小组做如下探究实验：(1)图为依据氧化还原反应设计的原电池装置，该反应的离子方程式为_。反应前，两电极质量相等，一段时间后，两电极质量相差12 g，则导线中通过_mol电子。(2)如图，其他条件不变，若将CuCl2溶液换为NH4Cl溶液，石墨电极的反应式为_，这是由于NH4Cl溶液显_(填“酸性”“碱性”或“中性”)，用离子方程式表示溶液显此性的原因：
24、_。(3)如图，其他条件不变，将图中的盐桥换成铜丝与石墨(2)相连成n形，则乙装置中石墨(1)为_(填“正”“负”“阴”或“阳”)极，乙装置中与铜丝相连的石墨(2)电极上的电极反应式为_。(4)将图乙装置中的CuCl2溶液改为400 mL CuSO4溶液，一段时间后，若电极质量增重1.28 g，则此时溶液的pH为_(不考虑反应中溶液体积的变化)。【解析】(1)Fe是活性电极，失电子被氧化生成Fe2，石墨是惰性电极，溶液中Cu2在石墨电极得电子被还原生成Cu，故该原电池反应为FeCu2=Fe2Cu。工作过程中，Fe做负极，电极反应式为Fe2e=Fe2，铁电极质量减少；石墨做正极，电极反应式为Cu
25、22e=Cu，石墨电极质量增加；设两电极质量相差12 g时电路中转移电子为x mol，则有x mol56 gmol1x mol64 gmol112 g，解得x0.2。(2)NH4Cl溶液中NH发生水解反应：NHH2ONH3H2OH，使溶液呈酸性，故石墨电极(即正极)上发生的反应为2H2e=H2。(3)其他条件不变，若将盐桥换成铜丝与(2)石墨相连成n形，则甲装置为原电池，Fe做负极，Cu做正极；乙装置为电解池，则石墨(1)为阴极，石墨(2)为阳极，溶液中Cl在阳极放电生成Cl2，电极反应式为2Cl2e=Cl2。(4)若将乙装置中的CuCl2溶液改为400 mL CuSO4溶液，电解CuSO4溶液的总反应方程式为2CuSO42H2O2H2SO42CuO2，当电极质量增重1.28 g(即析出0.02 mol Cu)时，生成0.02 mol H2SO4，则c(H)0.1 molL1，pHlg 0.11，故此时溶液的pH为1。【答案】(1)FeCu2=Fe2Cu0.2(2)2H2e=H2酸性NHH2ONH3H2OH(3)阴2Cl2e=Cl2(4)1
