1、1第 20 讲 原电池 化学电源一、选择题1(2019洛阳期末)下列有关电池的说法不正确的是( )A太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅B铜锌原电池工作时，电子沿外电路从锌电极流向铜电极C氢氧燃料电池工作时，氢气在负极被氧化D原电池中一定发生氧化还原反应解析：选 A。太阳能电池的主要材料是高纯度的晶体硅，A 项错误；铜锌原电池工作时，电子沿外电路由负极(锌)流向正极(铜)，B 项正确；氢氧燃料电池工作时，氢气在负极失去电子被氧化，C 项正确；由原电池的工作原理可知原电池中一定发生氧化还原反应，D 项正确。2(2019泉州模拟)课堂学习中，同学们利用铝条、锌片、铜片、导线、电流计、橙汁、烧杯等
2、用品探究原电池的组成。下列结论错误的是( )A原电池是将化学能转化成电能的装置B原电池由电极、电解质溶液和导线等组成C图中电极 a 为铝条、电极 b 为锌片时，导线中会产生电流D图中电极 a 为锌片、电极 b 为铜片时，电子由铜片通过导线流向锌片解析：选 D。原电池是将化学能转化成电能的装置，A 正确；原电池由电极、电解质溶液和导线等组成，B 正确；图中电极 a 为铝条、电极 b 为锌片时，构成原电池，导线中会产生电流，C 正确；图中电极 a 为锌片、电极 b 为铜片时，锌片做负极，电子由锌片通过导线流向铜片，D 错误。3(2019大同质检)如图为以 Pt 为电极的氢氧燃料电池的工作原理示意图
3、，稀H2SO4为电解质溶液。下列有关说法不正确的是( )2Aa 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：H 22e =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，O 2的用量增多解析：选 C。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 ，总反应为 2H2O 2=2H2O，电池工作一段时间后，装置中 c(H2SO4)减小；根据电池总反应2H2O 2=2H2O，CH 42O 2=CO22H 2O 可知，等物质的量的 CH
4、4消耗 O2较多。4.(2019广州模拟)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解析：选 C。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。5.如图是某同学设计的原电池装置，下列叙述中正确的是(
5、 )A电极上发生还原反应，做原电池的负极B电极上的电极反应式为 Cu2 2e =CuC该原电池的总反应为 2Fe3 Cu= =Cu2 2Fe 2D盐桥中装有含氯化钾的琼脂，其作用是传递电子解析：选 C。该原电池的总反应为 2Fe3 Cu= =Cu2 2Fe 2 。电极上发生还原反应，做原电池的正极，电极反应式为 2Fe3 2e =2Fe2 ，电极为原电池的负极，发生氧化反应，电极反应式为 Cu2e =Cu2 。盐桥中装有含氯化钾的琼脂，其作用是平衡正、负3极两池的电荷，盐桥中离子的定向移动形成电流，电子不能通过电解质溶液。6十九大报告中提出要“打赢蓝天保卫战” ，意味着对大气污染防治比过去要求
6、更高。二氧化硫空气质子交换膜燃料电池实现了制硫酸、发电、环保三位一体的结合，原理如图所示。下列说法正确的是( )A该电池放电时质子从 Pt2 电极经过内电路流到 Pt1 电极BPt1 电极附近发生的反应为 SO22H 2O2e =H2SO42H CPt2 电极附近发生的反应为 O24e 2H 2O=4OHD相同条件下，放电过程中消耗的 SO2和 O2的体积比为 21解析：选 D。放电时为原电池，质子向正极移动，Pt1 电极为负极，则该电池放电时质子从 Pt1 电极移向 Pt2 电极，A 错误；Pt1 电极为负极，发生氧化反应，SO 2被氧化为硫酸，反应为 SO22H 2O2e =SO 4H ，
7、硫酸应当拆为离子形式，B 错误；酸性条件下，氧24气得电子生成水， C 错误；相同条件下，放电过程中负极发生氧化反应2SO24H 2O4e =2SO 8H ，正极发生还原反应 O24e 4H =2H2O，根据转移电24子数相等可知，相同条件下，放电过程中消耗的 SO2和 O2的体积比为 21，D 正确。7(2016高考四川卷)某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池，放电时电池总反应为 Li1 xCoO2Li xC6=LiCoO2C 6(x1)。下列关于该电池的说法不正确的是( )A放电时，Li 在电解质中由负极向正极迁移B放电时，负极的电极反应式为 LixC6 xe =xLi C 6C充电时，
8、若转移 1 mol e ，石墨(C 6)电极将增重 7x gD充电时，阳极的电极反应式为 LiCoO2 xe =xLi Li 1 xCoO2解析：选 C。电池放电时，阳离子由负极移向正极，A 项正确；由放电时的总反应看出，LixC6在负极发生失电子的氧化反应，B 项正确；充电反应是放电反应的逆反应，充电时阳极发生失电子的氧化反应：LiCoO 2 xe =xLi Li 1 xCoO2，D 项正确；充电时，阴极发生得电子的还原反应：C 6 xe xLi =LixC6，当转移 1 mol 电子时，阴极(C 6电极)增加1 mol Li ，即增重 7 g，C 项错误。8(2019湖南 H11 教育联盟
9、联考)我国最近在太阳能光电催化化学耦合分解硫化氢4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 极区流向 a 极区Ca 极上发生的电极反应为 Fe3 e =Fe2Da 极区需不断补充含 Fe3 和 Fe2 的溶液解析：选 A。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 极区流向 b 极区，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 Fe2 e =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 Fe
10、2 的溶液，D 项错误。9(2019兰州模拟)现有关于如图微生物燃料电池结构示意图的说法：微生物促进了电子的转移；微生物所在电极区放电时发生还原反应；放电过程中，H 从正极区移向负极区；正极反应式为 MnO24H 2e =Mn2 2H 2O。以上说法正确的是( )A BC D解析：选 C。在微生物作用下 Cm(H2O)n转化为 CO2，促进了电子的转移，正确；微生物在右侧，右侧电极为电池的负极，所以微生物所在电极区放电时发生氧化反应，错误；放电过程中，H 从负极区移向正极区，错误；电池左侧为电池的正极区，MnO 2在酸性条件下发生得电子反应，所以正极反应式为 MnO24H 2e =Mn2 2H
11、 2O，正确。10科技工作者利用催化剂和电化学原理还原 CO2，使其转化为可被利用的燃料。如图所示装置可以将 CO2转化为燃料 CO。下列有关判断正确的是( )5A该装置为电解装置，M 极发生氧化反应B该装置工作时，N 电极的电极反应式为 CO22H 2e =COH 2OC质子由 N 电极区通过质子交换膜移向 M 电极区D外电路中流过 10 mol 电子时，理论上可收集 70 g 燃料解析：选 B。该电化学装置为原电池装置，A 项错误；M 为负极，N 为正极，CO 2得到电子被还原为 CO，故 N 电极的电极反应式为 CO22H 2e =COH 2O，B 项正确；电池工作时，H 从负极移向正极
12、，即从 M 电极区移向 N 电极区，C 项错误；对比两个电极的反应物与生成物可知，外电路中流过 2 mol 电子时，生成 1 mol CO，故外电路中流过 10 mol电子时，理论上可生成 5 mol CO，即 140 g CO，D 项错误。二、非选择题11(2019广州模拟)某实验小组同学对电化学原理进行了一系列探究活动。(1)如图为某实验小组依据氧化还原反应_(用离子方程式表示)设计的原电池装置，反应前，电极质量相等，一段时间后，两电极质量相差 12 g，导线中通过_mol 电子。(2)其他条件不变，若将 CuCl2溶液换为 NH4Cl 溶液，石墨电极反应式为_，这是由于 NH4Cl 溶液
13、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：_，用吸管吸出铁片附近溶液少许置于试管中，向其中滴加少量新制饱和氯水，写出发生反应的离子方程式：_6_，然后滴加几滴硫氰化钾溶液，溶液变红，继续滴加过量新制饱和氯水，颜色褪去，同学们对此做了多种假设，某同学的假设是“溶液中的3 价铁被氧化为更高的价态。 ”如果3 价铁被氧化为 FeO ，试写出该反应的离子方程式：_。24(3)其他条件不变，若将盐桥换成弯铜丝与石墨相连成 n 形，如图所示，一段时间后，在甲装置铜丝附近滴加酚酞试液，现象是_，电极反应式为_；乙装置中石墨(1)为_极(填“正” “负” “阴”或“阳”)，乙装
14、置中与铜丝相连石墨(2)电极上发生的电极反应式为_，产物常用_检验，反应的离子方程式为_。答案：(1)FeCu 2 =Fe2 Cu 0.2(2)2H 2e =H2 酸性NH H 2ONH 3H2OH 42Fe2 Cl 2=2Fe3 2Cl 2Fe3 3Cl 28H 2O=2FeO 6Cl 16H 24(3)溶液变红 O 22H 2O4e =4OH 阴 2Cl 2e =Cl2 湿润的淀粉碘化钾试纸 Cl 22I =2Cl I 212(1)高铁酸钾(K 2FeO4)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：该电池放电时正极的电极反应式为_；若维持电
15、流强度为 1 A，电池工作 10 min，理论消耗 Zn_g(已知 F96 500 7Cmol1 )。盐桥中盛有饱和 KCl 溶液，此盐桥中氯离子向_(填“左”或“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。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_。(2)有人设想以 N2和 H2为反应物，以溶有 A 的稀盐酸为电解质溶液，可制造出既能提供电能，又能固氮的新型燃料电池，装置如图所示，电池正极的电极反应式是_，A 是_。(3)利用原电池工作原理测定汽车尾气中 CO 的浓度，其装置如图所示。该电池中 O2可以在固体介质 NASIC
16、ON (固溶体)内自由移动，工作时 O2 的移动方向为_(填“从 a 到 b”或“从 b 到 a”)，负极发生的电极反应式为_。解析：(1)电池放电时石墨为正极，高铁酸钾在正极上发生还原反应，电极反应式为FeO 4H 2O3e =Fe(OH)35OH ；若维持电流强度为 1 A，电池工作 10 min，转移24电子的物质的量为 1106096 5000.006 2(mol)，理论消耗 Zn 的质量为 0.006 2 mol265 gmol1 0.2 g。电池工作时，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。由题图中高铁电池和常用的高能
17、碱性电池的放电曲线可知，高铁电池的优点有使用8时间长、工作电压稳定。(2)该电池的本质反应是合成氨反应，电池中氢气失电子在负极发生氧化反应，氮气得电子在正极发生还原反应，则正极反应式为 N28H 6e =2NH ，氨与 HCl 反应生成氯 4化铵，则 A 为氯化铵。(3)电池工作时电极 b 做正极，O 2 由电极 b 移向电极 a；该装置是原电池，通入一氧化碳的电极 a 是负极，负极上一氧化碳失去电子发生氧化反应，电极反应式为COO 2 2e =CO2。答案：(1)FeO 4H 2O3e =Fe(OH)35OH 0.2 右 左 使用时间长、24工作电压稳定(2)N28H 6e =2NH 氯化铵 4(3)从 b 到 a COO 2 2e =CO2
