1、1第二单元 原电池 化学电源1.下列电池工作时,负极上有 H2参与反应的是( )A.氢氧燃料电池 B.锌锰碱性电池C.铅蓄电池 D.银锌纽扣电池答案 A 氢氧燃料电池放电时,负极上氢气失电子发生氧化反应,故 A 正确;锌锰碱性电池放电时,负极上锌失电子发生氧化反应,故 B 错误;铅蓄电池放电时,负极上铅失电子发生氧化反应,故 C 错误;银锌纽扣电池放电时,负极上锌失电子发生氧化反应,故 D 错误。2.图 1 是铜锌原电池示意图。图 2 中,x 轴表示实验时流入正极的电子的物质的量,y 轴表示( )A.铜棒的质量 B.c(Zn2+)C.c(H+) D.c(S )O2-4答案 C 铜锌原电池正极(
2、Cu)和负极(Zn)的电极反应式分别是 2H+2e- H2、Zn-2e - Zn2+。由于铜棒上生成的氢气逸出,铜棒不参与反应,故铜棒的质量保持不变,A 项错误;随着放电的进行,溶液中c(Zn2+)逐渐增大,c(H +)逐渐减小,故 B 项错误,C 项正确;铜锌原电池的总反应为 Zn+2H+ Zn2+H2,放电过程中 c(S )保持不变,故 D 项错误。O2-43.碱性电池具有容量大、放电电流大的特点,因而得到广泛应用。锌锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液,电池总反应式为:Zn+2MnO 2+H2O Zn(OH)2+Mn2O3。下列说法正确的是 ( )A.电池工作时,锌失去电子,发生还原反应B.
3、电池工作时,电子由正极通过外电路流向负极C.电池正极的电极反应式为:2MnO 2+H2O+2e- Mn2O3+2OH-D.当锌的质量理论上减小 6.5 g 时,溶液中通过 0.2 mol 电子答案 C 电池工作时,锌失去电子,发生氧化反应,A 错误;电池工作时,电子由负极通过外电路流向正极,B错误;电池正极发生还原反应,电极反应式为:2MnO 2+H2O+2e- Mn2O3+2OH-,C 正确;溶液中无电子通过,D错误。24.全钒液流电池是一种新型的绿色环保储能电池。其电池总反应为 V3+VO2+H2O V +2H+V2+。下O+2列说法正确的是( )A.放电时正极反应为:V +2H+e- V
4、O2+H2OO+2B.充电时阴极反应为:V 2+-e- V3+C.放电过程中电子由负极经外电路移向正极,再由正极经电解质溶液移向负极D.充电过程中,H +由阴极区向阳极区迁移答案 A 放电时,负极氧化正极还原,负极反应为:V 2+-e- V3+,正极反应为:V +2H+e- VO2+H2O,AO+2正确;充电时,阴极反应为:V 3+e- V2+,B 错误;阳极反应 :VO2+H2O-e- V +2H+,H+在阳极区生成,O+2由阳极区向阴极区迁移,D 错误;C 项中电解质溶液导电是靠离子的定向移动,错误。5.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
5、( )A.铜电极上发生反应 Cu-2e- Cu2+B.电池工作一段时间后,乙池的 c(S )减小O2-4C.电子从锌极经过导线移向铜极D.电池工作一段时间后,甲池的 c(Zn2+)增大答案 C 由图像可知,锌铜原电池的反应式为:Zn+Cu 2+ Zn2+Cu,Zn 为负极,发生氧化反应,Cu 为正极,铜电极上发生反应 Cu2+2e- Cu,故 A 错误;阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过 ,故两池中 c(S)不变,B 错误;电子从负极流向正极,即电子从锌极经过导线移向铜极,故 C 正确;甲池中 Zn 失电子O2-4生成 Zn2+,Zn2+通过阳离子交换膜进入乙池,以保持溶液呈电中性,所以甲池
6、的 c(Zn2+)不变,D 错误。6.微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用。有一种纽扣式银锌电池,其电极分别是 Ag2O 和 Zn,电解质溶液为 KOH 溶液,电极反应为:Zn+2OH -2e- ZnO+H2O,Ag2O+H2O+2e- 2Ag+2OH-。根据上述反应式,判断下列叙述中正确的是 ( )A.使用过程中,电池负极区溶液的 pH 增大B.使用过程中,电子由 Ag2O 极经外电路流向 Zn 极C.Zn 是负极,Ag 2O 是正极3D.Zn 电极发生还原反应,Ag 2O 电极发生氧化反应答案 C 由电极反应可知 Zn 发生氧化反应,故作负极,Ag 2O 发生还原反应,故作正极。7.利用如图
7、所示装置可以将温室气体 CO2转化为燃料气体 CO。下列说法中,正确的是( )A.a 极反应式为 2H2O-4e- 4H+O2B.电极 a 表面发生还原反应C.该装置工作时,H +从 b 极区向 a 极区移动D.该装置中每生成 1 mol CO,同时生成 1 mol O2答案 A B 项,据电子的运动方向可知,a 是负极,发生氧化反应,错误;C 项,根据图示,a 为负极,b 为正极,该装置工作时,电解质溶液中阳离子向正极移动,H +从 a 极区向 b 极区移动,错误;D 项,a 是负极,b 是正极,负极反应式为 2H2O-4e- 4H+O2,正极反应式为 CO2+2e-+2H+ CO+H2O,
8、据得失电子守恒可知每生成 1 mol CO,同时生成 0.5 mol O2,错误。8.利用反应 6NO2+8NH3 7N2+12H2O 构成电池的方法既能有效减少氮氧化物的排放 ,减轻环境污染,又能充分利用化学能,装置如图所示。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 的电极反应式为 2NH3-6e- N2+6H+D.当有 4.48 L NO2被处理时,转移电子数为 0.8NA答案 B 该反应中,二氧化氮中 N 的化合价由+4 价变为 0 价、氨气中 N 的化合价由-3 价变为 0 价,所以通入二氧化氮的电极是
9、正极,通入氨气的电极是负极,放电时,电流从正极沿导线流向负极,所以电流从右侧电极经过负载后流向左侧电极,A 项错误;原电池工作时,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,防止二氧化氮与 OH-反应生成硝酸盐和亚硝酸盐,导致原电池不能正常工作,B 项正确;电解质溶液呈碱性,则负极反应式为 2NH3-6e-+6OH- N2+6H2O,C 项错误;气体摩尔体积受温度和压强影响,温度和压强未知则气体摩尔体积未知,所以无法计算转移电子数,D 项错误。49.钠-CO 2电池的工作原理如图所示,吸收的 CO2转化为 Na2CO3固体和碳,沉积在多壁碳纳米管(MWCNT)电极表面,下
10、列说法不正确的是 ( )A.多壁碳纳米管(MWCNT)作电池的正极B.可以用乙醇代替四甘醇二甲醚作有机溶剂C.负极反应:Na-e - Na+D.电池总反应:4Na+3CO 2 2Na2CO3+C答案 B 钠为活泼金属,容易失电子,作电池的负极,多壁碳纳米管(MWCNT)作电池的正极,A 正确;因钠与乙醇会发生反应,故不能用乙醇代替四甘醇二甲醚作有机溶剂,B 错误;负极反应为 Na-e- Na+,C 正确;由题给信息知,原电池工作时,吸收的 CO2转化为 Na2CO3固体和碳,故可得电池总反应为 4Na+3CO2 2Na2CO3+C,D 正确。10.已知反应:2FeCl 3+Cu 2FeCl2+
11、CuCl2,下列分析合理的是 ( )A.由于此反应属于放热反应,因此能设计成原电池B.上述反应设计成原电池时两极材料可以是铁和铜C.上述反应设计成原电池时 Cu 为正极D.上述反应设计成原电池时电解质溶液选用 FeCl3溶液答案 D 原电池反应原理是氧化还原反应,而放热反应不一定是氧化还原反应,故不能作为设计为原电池的依据,故 A 错误;若两极材料为铁和铜,那么活泼金属铁为负极,不可能发生反应 2FeCl3+Cu 2FeCl2+CuCl2,故 B 错误;反应 2FeCl3+Cu 2FeCl2+CuCl2设计成原电池,Cu 被氧化,应作负极,故 C 错误;电解质溶液为 FeCl3溶液,正极材料可
12、以使用 Pt 等。11.(2016 浙江 4 月选考,17,2 分)Mg-H 2O2电池是一种化学电源,以 Mg 和石墨为电极,海水为电解质溶液,示意图如下。下列说法不正确的是( )5A.石墨电极是该电池的正极B.石墨电极上发生还原反应C.Mg 电极的电极反应式:Mg-2e - Mg2+D.电池工作时,电子从 Mg 电极经导线流向石墨电极,再从石墨电极经电解质溶液流向 Mg 电极答案 D 在 Mg-H2O2电池中,Mg 为负极,石墨为正极。电池工作过程中,镁失去电子,所产生的电子经导线流向石墨电极,H 2O2在石墨电极表面得到电子转变成 OH-,负极生成的 Mg2+移向正极,溶液中的阴离子移向
13、负极,在电解质溶液中不存在电子的流动。综上分析,D 项错误。12.甲醇燃料电池(简称 DMFC)由于其结构简单、能量转化率高、对环境无污染,可作为常规能源的替代品而越来越受到人们的关注。DMFC 的工作原理如下图所示,下列说法不正确的是( )A.通入 a 的电极是电池的负极B.负极反应式为 CH3OH-6e-+H2O CO2+6H +C.正极反应式为 O2+6e-+3H2O 6OH-32D.负极上甲醇失去电子,发生氧化反应答案 C 根据题图知,交换膜是质子交换膜,则电解质溶液呈酸性,根据 H+移动方向知,通入 a 的电极为负极、通入 b 的电极为正极,负极上甲醇失去电子,发生氧化反应,负极反应
14、式为 CH3OH-6e-+H2O CO2+6H +,正极上氧气得电子,发生还原反应,电极反应式为 O2+4e-+4H+ 2H2O,故 C 不正确。13.(2017 浙江 4 月选考,17,2 分)银锌电池是一种常见化学电源,其反应原理:Zn+Ag 2O+H2O Zn(OH)2+2Ag,其工作示意图如下。下列说法不正确的是( )A.Zn 电极是负极6B.Ag2O 电极发生还原反应C.Zn 电极的电极反应式:Zn-2e -+2OH- Zn(OH)2D.放电前后电解质溶液的 pH 保持不变答案 D 由电池总反应可知该电池的反应中 Zn 为还原剂、氧化银为氧化剂,故 Zn 为负极被氧化、氧化银为正极被
15、还原,故 A、B、C 正确。放电时,根据电池反应式 Zn+Ag2O+H2O Zn(OH)2+2Ag 知反应中消耗水,电解质溶液的 pH 增大。14.(2017 课标,11,6 分)全固态锂硫电池能量密度高、成本低,其工作原理如图所示,其中电极 a 常用掺有石墨烯的 S8材料,电池反应为:16Li+xS 8 8Li2Sx(2x8) 。下列说法错误的是( )A.电池工作时,正极可发生反应:2Li 2S6+2Li+2e- 3Li2S4B.电池工作时,外电路中流过 0.02 mol 电子,负极材料减重 0.14 gC.石墨烯的作用主要是提高电极 a 的导电性D.电池充电时间越长,电池中 Li2S2的量
16、越多答案 D 电池工作时,电极 a 为正极,得到电子,由题图可知,工作过程中可发生反应 2Li2S6+2Li+2e-3Li2S4;外电路中流过 0.02 mol 电子时,负极消耗 0.02 mol Li,即减重 0.14 g;石墨烯可导电,能提高电极 a 的导电性;放电时 Li2S8不断转化为 Li2S2,充电时 Li2S2不断转化为 Li2S8;故 D 不正确,A、B、C均正确。15.中美专家研制出可在一分钟内完成充电的超常性能铝离子电池,该电池以金属铝和石墨为电极,用AlC 、Al 2C 和有机阳离子组成电解质溶液,其放电工作原理如图所示。下列说法正确的是( )l-4 l-77A.放电时,
17、电子由石墨电极经用电器流向 Al 电极B.充电时,铝电极上发生氧化反应C.充电时,AlC 向铝电极方向移动l-4D.放电时,负极的电极反应为 Al-3e-+7AlC 4Al2Cl-4 l-7答案 D Al 作负极,发生 Al-3e- Al2C ,利用 AlC 平衡电荷,得电极反应式为 Al-3e-+7AlCl-7 l-4 l-44Al2C ,石墨作正极,电子由负极流向正极,A 项错误、D 项正确;B 项,充电时,Al 为阴极,发生还原l-7反应,错误;C 项,放电时,AlC 向 Al 电极移动,则充电时 AlC 向石墨电极移动,错误。l-4 l-416.铁碳微电解技术是利用原电池原理处理酸性污
18、水的一种工艺,装置如图。若上端开口关闭,可得到具有强还原性的 H(氢原子);若上端开口打开,并鼓入空气,可得到具有强氧化性的OH(羟基自由基)。下列说法错误的是( )A.无论是否鼓入空气,负极的电极反应式均为 Fe-2e- Fe2+B.不鼓入空气时,正极的电极反应式为 H+e- HC.鼓入空气时,每生成 1 molOH 有 2 mol 电子发生转移D.处理含有草酸(H 2C2O4)的污水时,上端开口应打开并鼓入空气答案 C 由铁碳微电解装置示意图可知,Fe 在原电池负极发生氧化反应,电极反应式为 Fe-2e- Fe2+,故 A 正确;由题意可知上端开口关闭,可得到强还原性的 H,则不鼓入空气时
19、,正极的电极反应式为H+e- H,故 B 正确;鼓入空气时,正极的电极反应式为 O2+2H+2e- 2OH,每生成 1 molOH 有 1 mol 电子发生转移,故 C 错误;处理含有草酸(H 2C2O4)的污水时,草酸根离子具有较强的还原性,与氧化剂作用易被氧化为二氧化碳和水,则上端开口应打开并鼓入空气生成具有强氧化性的羟基自由基,以氧化草酸处理污水,故 D 正确。17.某种甲烷燃料电池采用铂作电极,电池中的质子交换膜只允许质子和水分子通过,其基本结构如图,电池总反应为 CH4+2O2 CO2+2H2O。下列有关说法正确的是 ( )8A.电子由 a 极流出经过负载流向 b 极B.电解质溶液中
20、 H+移向 a 极C.每转移 1 mol e-,消耗 1.6 g CH4D.b 极上的电极反应式为 O2+2H2O+4e- 4OH-答案 A A 项,由电池总反应可知,通甲烷的一极为燃料电池的负极,通 O2的一极为燃料电池的正极,则a 为负极,b 为正极,在原电池中电子从负极经外电路流向正极,即由 a 极经负载流向 b 极,正确。B 项,在原电池中,阳离子移向正极,所以电解质中的氢离子移向 b 极,错误。C 项,由燃料电池的总反应式可知,甲烷中 C 元素从-4 价变为+4 价,则 1 mol 甲烷参加反应转移的电子的物质的量为 8 mol,所以转移 1 mol 电子,消耗 0.125 mol 的甲烷,质量为 2 g,错误。D 项,由装置图可知,该燃料电池的电解质溶液为稀硫酸,所以正极的电极反应式为 O2+4e-+4H+ 2H2O,错误。
