1、1第 3 节 化学能转化为电能原电池课后达标检测一、选择题1下列金属防腐的措施中，使用外加电流的阴极保护法的是( )A水中的钢闸门连接电源的负极B金属护栏表面涂漆C汽车底盘喷涂高分子膜D地下钢管连接镁块解析：选 A。外加电流的阴极保护法是指把要保护的金属连接在直流电源的负极上，使其作为电解池的阴极被保护，A 项符合题意；金属表面涂漆或喷涂高分子膜是防止金属与其他物质接触发生反应，B、C 选项不符合题意；钢管连接镁块利用的是原电池原理，镁为负极被氧化，钢管为正极被保护，D 项不符合题意。2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
2、化反应B电池工作一段时间后，甲池的 c(SO )减小24C电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加D阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡解析：选 C。ACu 作正极，电极上发生还原反应，错误；B电池工作过程中，SO不参加电极反应，故甲池的 c(SO )基本不变，错误；C电池工作时，甲池反应为24 24Zn2e =Zn2 ，乙池反应为 Cu2 2e =Cu，甲池中 Zn2 会通过阳离子交换膜进入乙池，以维持溶液中电荷平衡，由电极反应式可知，乙池中每有 64 g Cu 析出，则进入乙池的Zn2 为 65 g，溶液总质量略有增加，正确；D由题干信息可知，阴离子不能通过阳离子交换
3、膜，错误。3研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示。下列有关说法错误的是( )2Ad 为石墨，铁片腐蚀加快Bd 为石墨，石墨上电极反应为 O22H 2O4e =4OHCd 为锌块，铁片不易被腐蚀Dd 为锌块，铁片上电极反应为 2H 2e =H2解析：选 D。A由于活动性：Fe石墨，所以铁、石墨及海水构成原电池，Fe 为负极，失去电子被氧化变为 Fe2 进入溶液，溶解在海水中的氧气在正极石墨上得到电子被还原，比没有形成原电池时铁片的腐蚀速率快，正确。Bd 为石墨，由于是中性电解质，所以发生的是吸氧腐蚀，石墨上氧气得到电子，发生还原反应，电极反应为O22H 2O4e =4OH ，正确。 C若 d 为锌
4、块，则由于金属活动性：ZnFe，Zn 为原电池的负极，Fe 为正极，首先被腐蚀的是 Zn，铁得到保护，铁片不易被腐蚀，正确。Dd 为锌块，由于电解质为中性环境，发生的是吸氧腐蚀，在铁片上电极反应为O22H 2O4e =4OH ，错误。4(2019江南十校模拟)一种“海水”电池，其电池总反应可表示为5MnO22Ag2NaCl= =Na2Mn5O102AgCl，下列有关说法不正确的是( )A负极反应式：AgCl e =AgClB电子从电源的正极经外电路流向负极CCl 不断向“海水”电池的负极移动D每生成 1 mol Na2Mn5O10 转移 2 mol 电子解析：选 B。A 项，根据电池总反应可判
5、断出 Ag 为原电池的负极，负极的电极反应式为 AgCl e =AgCl，正确；B 项，电子从电源的负极经外电路流向正极，错误；C 项，在原电池中阴离子向负极移动，所以 Cl 不断向电池的负极移动，正确；D 项，根据5MnO22e Na 2Mn5O10得出，每生成 1 mol Na2Mn5O10转移 2 mol 电子，正确。5(2019贵阳调研)在世界海运史上曾发生过这样一个悲剧：一艘名叫“阿那吉纳”号的货轮满载着精铜砂，在向日本海岸行驶时突然发生大面积漏水，最终沉没。坚硬的钢制船体为什么会突然漏水呢？事后的事故调查结果表明导致沉船的原因与船上的精铜砂密切相关。下列对此调查结论的理解正确的是(
6、 )A精铜砂装载过多导致沉船B运输途中铜与空气中的氧气发生氧化反应导致质量增大，超过船的承载能力C在潮湿的环境中，船体与铜构成了原电池，加速了作为负极的船体的腐蚀D在潮湿的环境中，船体与铜构成了电解池，钢制船体作为阳极而被氧化腐蚀解析：选 C。潮湿环境中，Cu、Fe 形成原电池加快了轮船的腐蚀。6(2019北京海淀一模)燃料电池是目前电池研究的热点之一。现有某课外小组自制的氢氧燃料电池，如图所示，a、b 均为惰性电极。下列叙述不正确的是( )3Aa 电极是负极，该电极上发生氧化反应Bb 极反应式是 O24OH 4e =4H2OC总反应式为 2H2O 2=2H2OD使用过程中电解质溶液的 pH
7、逐渐减小解析：选 B。A 项，氢氧燃料电池工作时，通入氢气的一极(a 极)为电池的负极，发生氧化反应，正确；B 项，通入氧气的一极(b 极)为电池的正极，发生还原反应，电极反应式为 O24e 2H 2O=4OH ，错误；C 项，氢氧燃料电池的总反应式为 2H2O 2=2H2O，正确；D 项，电池工作时生成水， c(OH )减小，则 pH 减小，正确。7(2019西安八校联考)甲醇燃料电池被认为是 21 世纪电动汽车的最佳候选动力源，其工作原理如图所示。下列有关叙述正确的是( )A通氧气的一极为负极BH 从正极区通过交换膜移向负极区C通甲醇的一极的电极反应式为 CH3OHH 2O6e =CO26
8、H D甲醇在正极发生反应，电子经过外电路流向负极解析：选 C。燃料电池中通入燃料的一极为负极，通入氧气或空气的一极为正极，A 项错误；原电池中阳离子向正极移动，B 项错误；通甲醇的一极为负极，负极反应式为CH3OH6e H 2O=CO26H ，C 项正确；甲醇在负极发生反应，电子经过外电路流向正极，D 项错误。8. (2018高考全国卷)我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的 NaCO 2二次电池，将 NaClO4溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料，电池的总反应为 3CO24Na 2Na2CO3C。下列说法错误的是( )4A放电时，ClO 向负极移动 4B充电时释放
9、 CO2，放电时吸收 CO2C放电时，正极反应为 3CO24e = 2CO C23D充电时，正极反应为 Na e = Na解析：选 D。电池放电时，ClO 向负极移动，A 项正确；结合总反应可知放电时需吸 4收 CO2，而充电时释放 CO2，B 项正确；放电时，正极上 CO2得电子被还原生成单质 C，即电极反应式为 3CO24e =2CO C，C 项正确；充电时，阳极发生氧化反应，即 C 被氧化23生成 CO2，D 项错误。9(2019河南豫北模拟)H 2S 是一种剧毒气体，对 H2S 废气资源化利用的途径之一是回收能量并得到单质硫，反应原理为 2H2S(g)O 2(g)=S2(s)2H 2O
10、(l) H632 kJmol1 。如图为质子膜H 2S 燃料电池的示意图。下列说法正确的是( )A电池工作时，电流从电极 a 经过负载流向电极 bB电极 a 上的电极反应式为 2H2S4e =S24H C当反应生成 64 g S2时，电池内部释放 632 kJ 热量D当电路中通过 4 mol 电子时，有 4 mol H 经质子膜进入负极区解析：选 B。H 2S 发生氧化反应，电极 a 是负极，电子从电极 a 经过负载流向电极 b，电流方向与电子流向相反，A 错误；电极 a 上 H2S 发生氧化反应生成 S2，电极反应式为2H2S4e =S24H ，B 正确；燃料电池中化学能主要转化为电能，C
11、错误；当电路中通过 4 mol 电子时，有 4 mol H 经质子膜进入正极区，D 错误。二、非选择题10按如图所示装置进行实验，并回答下列问题：(1)判断装置的名称：A 池为_，B 池为_。5(2)锌极为_极，电极反应式为_；铜极为_极，电极反应式为_；石墨棒 C1为_极，电极反应式为_；石墨棒 C2附近的实验现象为_。(3)当 C2极析出 224 mL 气体(标准状况)时，锌的质量_(填“增加”或“减少”)_g，CuSO 4溶液的质量_(填“增加”或“减少”)_g。解析：(1)A 池中 Zn、Cu 放入 CuSO4溶液中构成原电池，B 池中两个电极均为石墨电极，在以 A 为电源的情况下构成
12、电解池，即 A 原电池为 B 电解池的电源。(2)A 池中 Zn 为负极，Cu 为正极，B 池中 C1为阳极，C 2为阴极，阴极区析出 H2，周围 OH 富集，酚酞变红。(3)n(H2)0.224 L/ 22.4 Lmol1 0.01 mol，故电路中转移电子的物质的量为 0.01 mol20.02 mol，根据得失电子守恒，锌极有 0.01 mol Zn 溶解，即 Zn 极质量减少0.01 mol65 gmol1 0.65 g，铜极上有 0.01 mol Cu 析出，即 CuSO4溶液增加了0.01 mol65 gmol1 0.01 mol64 gmol 1 0.01 g。答案：(1)原电池
13、 电解池 (2)负 Zn2e =Zn2 正 Cu 2 2e =Cu 阳 2Cl 2e =Cl2 有无色气体产生，附近溶液出现红色 (3)减少 0.65 增加 0.0111高铁酸盐在能源、环保等方面有着广泛的用途。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。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 10 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“右”)移动；若用阳离子交换膜代替盐桥，则钾离子向_(填“左
14、”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_。解析：(1)根据题图 1 知，该电池中 C 作正极，正极上 FeO 发生还原反应：24FeO 4H 2O3e =Fe(OH)35OH 。已知 1 A1 Cs1 ，则电流强度为 1 A 时，总246电荷 Q It1 A1060 s600 C，转移电子的物质的量为 mol，1 mol Zn 失去60096 5002 mol 电子，则 m(Zn) mol 65 gmol1 0.2 g。(3)根据题图 2 知，高铁电60096 500 12池具有使用时间长、工作电压稳定的优点。答案：(1)FeO 4
15、H 2O3e =Fe(OH)35OH 0.2 (2)右 左 (3)使用时间长、24工作电压稳定12应用电化学原理，回答下列问题：(1)甲中石墨作_(填“正”或“负”)极，当电流表指针偏移时，盐桥(装有含琼脂的 KNO3饱和溶液)中 NO 移向_(填“FeSO 4”或“AgNO 3”)溶液。写出电池反 3应的离子方程式：_。(2)乙中正极反应式为_；若将 H2换成 CH4，则负极反应式为_。(3)丙表示外加电源的阴极保护法示意图。图中钢闸门因连接电源的_极而被保护。(4)检验丁中阳极产物的方法是_。解析：(1)根据 Fe2 Ag =AgFe 3 ，甲中石墨作负极，阴离子移向负极。(2)乙中为碱性
16、条件的氢氧燃料电池，正极反应式为 O24e 2H 2O=4OH ，若换成甲烷燃料电池，正极反应式相同，总反应式为 CH42O 22OH =CO 3H 2O，负极反应式(总反应式减正23极反应式，消去 O2)为 CH410OH 8e =CO 7H 2O。(3)外加电源的阴极保护法原理23即被保护的金属作阴极，应与电源的负极相连。(4)检验氯气用湿润的淀粉碘化钾试纸。答案：(1)负 FeSO 4 Ag Fe 2 =AgFe 3(2)O24e 2H 2O=4OH CH 410OH 8e =CO 7H 2O23(3)负(4)将湿润的淀粉碘化钾试纸靠近阳极，观察湿润的淀粉碘化钾试纸是否变蓝713(201
17、9广西调研)如图装置甲是某可充电电池的示意图，该电池放电的化学方程式为 2K2S2KI 3=K2S43KI ，图中的离子交换膜只允许 K 通过，C、D、F 均为石墨电极，E 为铜电极。工作一段时间后，断开 K，此时 C、D 两电极产生的气体体积相同，E 电极质量减少 1.28 g。(1)装置甲的 A 电极为电池的_极，电解质的 K 从离子交换膜的_(填“左侧”或“右侧” ，下同)向离子交换膜的_迁移；B 电极的电极反应式为_。(2)装置乙中 D 电极析出的气体是_，体积为_mL(标准状况)。(3)若将装置丙中的 NaCl 溶液改换成 FeCl2和 FeCl3的混合溶液。从反应初始至反应结束，丙
18、装置溶液中金属阳离子物质的量浓度与转移电子的物质的量的变化关系如图所示。图中 b 表示的是_(填金属离子符号)的变化曲线。反应结束后，若用 0.5 molL1 NaOH 溶液沉淀丙装置溶液中的金属阳离子(设溶液体积为 100 mL)，则至少需要 0.5 molL1 NaOH 溶液_mL。解析：(1)由 E 电极(铜)的质量减少可知 E 为阳极，则 F 为阴极，A 为负极，B 为正极，C 为阳极，D 为阴极。原电池中阳离子从负极移向正极，即 K 由左侧透过离子交换膜移向右侧。根据电池放电的化学方程式知，I 在正极得电子发生还原反应，生成 I 。(2)D 电 3极上首先发生反应：Cu 2 2e =
19、Cu，当 Cu2 消耗尽时，发生反应：2H 2e =H2，根据得失电子守恒，该电极析出的 H2的体积为22 400 mLmol1 224 mL。(3)1.28 g64 gmol 12 0.1 L0.1 molL 122若将装置丙中的 NaCl 溶液改换成 FeCl2和 FeCl3的混合溶液，则电解时，阳极(E 电极)发生反应：Cu2e =Cu2 ，阴极 (F 电极)发生反应：Fe 3 e =Fe2 ，故 a、b、c 分别表示 Fe3 、Fe 2 、Cu 2 的变化曲线。由题图中曲线可以看出，反应后溶液中 c(Cu2 )210 2 molL1 ， c(Fe2 )510 2 molL1 ， c(Fe3 )0，要使溶液中的金属阳离子完全沉淀，需要 n(NaOH) n(Cu2 ) n(Fe2 )2(0.02 molL1 0.05 molL1 )80.1 L20.014 mol， V(NaOH) 0.028 L，即 28 mL。0.014 mol0.5 molL 1答案：(1)负 左侧 右侧 I 2e =3I 3(2)H2(或氢气) 224(3)Fe 2 28
