1、1课时作业 18 原电池 化学电源一、选择题1.右图为一原电池装置，下列叙述中正确的是( )铜离子在铜片表面被还原盐桥中的 K 移向 ZnSO4溶液 电流从锌片经导线流向铜片 铜是正极，铜片上有气泡产生 正极反应为 Cu2 2e =Cu 实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作 将锌片浸入 CuSO4溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同A BC D解析：该原电池中，较活泼的金属锌作负极，发生氧化反应，较不活泼的铜作正极，发生还原反应，电子由负极锌流出，经导线流向铜电极(电流的方向与之相反)，负极、正极的反应分别为负极：Zn2e =Zn2 ，正极：Cu 2 2e =Cu；盐桥中的阳离子向正极区硫酸
2、铜溶液中迁移，故、正确，、错误；取出盐桥后不能构成闭合回路，原电池不能继续工作，错误；无论是否为原电池，反应实质相同，均为氧化还原反应，正确。答案：A2有关下列四个常用电化学装置的叙述中，正确的是( )2A.图所示电池中，MnO 2的作用是催化剂B图所示电池放电过程中，硫酸浓度不断增大C图所示装置工作过程中，电解质溶液中 Cu2 浓度始终不变D图所示电池中，Ag 2O 是氧化剂，电池工作过程中被还原为 Ag解析：MnO 2的作用是氧化剂，A 错误；PbPbO 22H 2SO4=2PbSO42H 2O，H 2SO4被消耗，浓度减小，B 错误；粗铜含杂质，溶解的铜的量小于析出的铜，Cu 2 浓度减
3、小，C 错误；负极 ZnZn 2 发生氧化反应，是还原剂；正极 Ag2OAg 发生还原反应，Ag 2O 是氧化剂，D正确。答案：D3已知反应 Cu(s)2Ag (aq)=Cu2 (aq)2Ag(s)为自发进行的氧化还原反应，将其设计成如图所示的原电池。下列说法中正确的是( )A铜电极是正极，其电极反应为 Cu2e =Cu2B银电极上发生还原反应，电极质量增加C当铜电极质量减少 0.64 g 时，电解质溶液中有 0.02 mol 电子通过D外电路中电子由银电极流向铜电极3解析：在该原电池中，Cu 电极为负极，A 错误；银电极为正极，发生还原反应，电极反应为 Ag e =Ag，电极质量增加，B 正
4、确；电解质溶液中没有电子通过，C 错误；外电路中电子由负极流向正极，即由铜电极流向银电极，D 错误。答案：B4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 O22H 2O4e =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 均增大解析：装置中，由于 Zn 比 Fe 活泼，所以 Zn 作原电池的负极，电极反应式为Zn2e =Zn2 ；Fe 作正极，电极反应式为 O22H 2O4e =4OH ，由于正极有 OH 生成，因此溶液的 pH 增大。装置中，Fe 作负极，电极反应式为
5、 Fe2e =Fe2 ；Cu 作正极，电极反应式为 2H 2e =H2，正极由于不断消耗 H ，所以溶液的 pH 逐渐增大，据此可知 A、B 皆错，D 正确。在原电池的电解质溶液中，阳离子移向正极，所以 C 错误。答案：D5甲醇(CH 3OH)是一种有毒物质，检测甲醇含量的测试仪工作原理示意图如右。下列4说法正确的是( )A该装置将电能转化为化学能Ba 电极发生的电极反应为 CH3OH6e H 2O=CO26H C当电路中有 1 mol 电子转移时，正极区 n(H )增加 1 molD将酸性电解质溶液改为碱性电解质溶液，该测试仪不可能产生电流解析：该装置为原电池，是将化学能转化为电能的装置，故
6、 A 错误；a 电极是负极，发生的电极反应为 CH3OHH 2O6e =CO26H ，故 B 正确；正极的电极反应是O24H 4e =2H2O，当电路中有 1 mol 电子转移时，正极区 n(H )减少 1 mol，故 C 错误；将酸性电解质溶液改为碱性电解质溶液，该测试仪还是原电池，同样可以产生电流，故 D 错误。答案：B6乙醇燃料电池中采用磺酸类质子溶剂，在 200 左右时供电，电池总反应为C2H5OH3O 2=2CO23H 2O，电池示意图如右所示。下列说法中正确的是( )A电池工作时，质子向电池的负极迁移B电池工作时，电子由 b 极沿导线流向 a 极Ca 极上发生的电极反应是：C 2H
7、5OH3H 2O12e =2CO212H Db 极上发生的电极反应是：4H O 24e =2H2O解析：原电池中，阳离子向正极移动，所以质子向电池的正极迁移，故 A 错误；电池工作时，电子由负极经外电路流向正极，在该电池中由 a 极沿导线流向 b 极，故 B 错误；a 极上是乙醇失电子发生氧化反应，乙醇被氧化生成 CO2和 H ，电极反应式为C2H5OH3H 2O12e =2CO2 12H ，故 C 错误；b 极氧气得到电子被还原，电极反应式为4H O 24e =2H2O，故 D 正确。答案：D72016 年 8 月，联合国开发计划署在中国首个“氢经济示范城市”江苏如皋落户。用吸附了 H2的碳
8、纳米管等材料制作的二次电池的原理如图所示。下列说法正确的是( )5A电池总反应式为 H22NiO(OH) 2Ni(OH)2 充 电 放 电B放电时，甲电极为负极，OH 移向乙电极C放电时，乙电极反应为 NiO(OH)H 2Oe =Ni(OH)2OH D充电时，甲电极与直流电源的正极相连解析：放电时，H 2在甲电极放电，负极的电极反应式为 H22OH 2e =2H2O，正极的电极反应式为 2NiO(OH)2H 2O2e =2Ni(OH)22OH ，则两式相加得总反应式：H22NiO(OH) 2Ni(OH)2，故 A 错误；放电时，该电池为原电池，甲电极为负极， 放 电 充 电电解质溶液中阴离子向
9、负极移动，所以 OH 向负极甲电极移动，故 B 错误；放电时，乙电极为正极，得电子发生还原反应，电极反应式为 NiO(OH)H 2Oe =Ni(OH)2OH ，故C 正确；放电时，氢气在甲电极发生氧化反应，甲电极作负极，充电时，甲电极发生还原反应，作阴极，应与电源的负极相连，故 D 错误。答案：C8用氟硼酸(HBF 4，属于强酸)代替硫酸作铅蓄电池的电解质溶液，可使铅蓄电池在低温下工作时的性能更优良，其反应方程式为 PbPbO 24HBF 4 2Pb(BF4)22H 2O， 放 电 充 电Pb(BF4)2为可溶于水的强电解质，下列说法正确的是( )A放电时的负极反应为 PbO24H 2e =P
10、b2 2H 2OB充电时，当阳极质量增加 23.9 g 时，溶液中有 0.2 mol 电子通过C放电时，正极区 pH 增大D充电时，Pb 电极与电源的正极相连解析：放电时的负极反应为 Pb2e =Pb2 ，A 错误；电子不通过溶液，B 错误；放电时，正极区发生的反应为 PbO24H 2e =Pb2 2H 2O，消耗氢离子，pH 增大，C 正确；充电时，Pb 电极与电源的负极相连，D 错误。6答案：C9一种三室微生物燃料电池可用于污水净化、海水淡化，其工作原理如图所示。以下说法不正确的是( )A中间室 Cl 移向左室BX 气体为 CO2C处理后的含硝酸根废水 pH 降低D电路中每通过 1 mol
11、 电子，产生标准状况下氮气的体积为 2.24 L解析：右侧电极产生氮气，说明 N 元素的化合价从5 价降低到 0 价，发生还原反应，所以是原电池的正极，则左侧为负极，所以氯离子向负极移动，中间室 Cl 移向左室，A项正确；左侧为负极，发生氧化反应，则有机废水中的 C 元素的化合价升高，在厌氧菌的作用下转化为二氧化碳气体，B 项正确；正极发生的反应是2NO 12H 10e =N2 6H2O，所以处理后的废水氢离子浓度减小，则 pH 升高，C 项 3错误；根据硝酸根离子反应的电极反应式，每通过 1 mol 电子，则生成 0.1 mol 氮气，标准状况下的体积是 2.24 L，D 项正确。答案：C1
12、0利用反应 6NO28NH 3=7N212H 2O 构成电池的方法，既能实现有效消除氮氧化物的排放，减轻环境污染，又能充分利用化学能，装置如图所示，下列说法不正确的是( )7A电流从右侧电极经过负载后流向左侧电极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 =N26H D当有 4.48 L NO2(标准状况)被处理时，转移电子为 0.8 mol解析：电极反应式为：负极：8NH 324e 24OH =4N224H 2O，正极：6NO224e 12H 2O=3N224OH ，因为为碱性介质，所以应选用阴离子交换膜；C 项，应生成 H2O，错误；D 项，根据正
13、极反应式转移电子为 240.8 mol。0.26答案：C二、非选择题11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：_。8(3)如图，其他条件不变，将图中盐桥换成弯铜导线与石墨相连成 n 形，则乙装置中石墨(1)为_(填“正” “负” “阴”或“阳”)极，乙装置中与铜
14、线相连的石墨(2)电极上发生反应的反应式为_。(4)将图乙装置中 CuCl2溶液改为加入 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，故该原电池的反应为 FeCu 2 =Fe2 Cu。工作过程中，Fe 作负极，电极反应式为 Fe2e =Fe2 ，铁电极质量减少；石墨作正极，电极反应式为Cu2 2e =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
15、x mol 56 gmol1 x mol 64 gmol1 12 g，解得 x0.2。(2)12 12NH4Cl 溶液中 NH 发生水解反应：NH H 2ONH 3H2OH ，使溶液呈酸性，故石墨电 4 4极(即正极)上发生的反应为 2H 2e =H2。(3)其他条件不变，若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成 n 形，则甲装置为原电池，Fe 作负极，Cu 作正极；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2Cl 2e =Cl2。(4)若将乙装置中电解质溶液改为加入 400 mL CuSO4溶液，则阴极反应式为 Cu2 2e =Cu，当电
16、极质量增重 1.28 g(即析出 0.02 mol Cu)时，电路中转移0.04 mol 电子。电解 CuSO4溶液的总反应方程式为2CuSO42H 2O 2H2SO42CuO 2，则转移 0.04 mol 电子时生成 0.02 mol = = = = =通 电 H2SO4，则有 c(H ) 0.1 molL1 ，pH lg0.11，故此时溶液的 pH0.02 mol20.4 L为 1。答案：(1)FeCu 2 =Fe2 Cu 0.2(2)2H 2e =H2 酸性 NH H 2ONH 3H2OH 4(3)阴 2Cl 2e =Cl2 (4)112某研究性学习小组根据反应 2KMnO410FeSO
17、 48H 2SO4=2MnSO45Fe 2(SO4)93K 2SO48H 2O 设计如下原电池，其中甲、乙两烧杯中各物质的物质的量浓度均为 1 molL1 ，溶液的体积均为 200 mL，盐桥中装有饱和 K2SO4溶液。回答下列问题：(1)此原电池的正极是石墨_(填“a”或“b”)，发生_反应。(2)电池工作时，盐桥中的 SO 移向_(填“甲”或“乙”)烧杯。24(3)两烧杯中的电极反应式分别为甲_；乙_。(4)若不考虑溶液的体积变化，MnSO 4浓度变为 1.5 molL1 ，则反应中转移的电子为_mol。解析：(1)根据题目提供的总反应方程式可知，KMnO 4作氧化剂，发生还原反应，故石墨
18、 a 是正极。(2)电池工作时，SO 向负极移动，即向乙烧杯移动。(3)甲烧杯中的电极24反应式为 MnO 5e 8H =Mn2 4H 2O；乙烧杯中的电极反应式为 45Fe2 5e =5Fe3 。(4)溶液中的 MnSO4浓度由 1 molL1 变为 1.5 molL1 ，由于溶液的体积未变，则反应过程中生成的 MnSO4的物质的量为 0.5 molL1 0.2 L0.1 mol，转移的电子为 0.1 mol50.5 mol。答案：(1)a 还原 (2)乙(3)MnO 5e 8H =Mn2 4H 2O 45Fe2 5e =5Fe3(4)0.513如图所示，是原电池的装置图。请回答：10(1)
19、若 C 为稀 H2SO4溶液，电流表指针发生偏转，B 电极材料为 Fe 且做负极，则 A 电极上发生的电极反应式为_；反应进行一段时间后溶液 C 的 pH 将_(填“升高” “降低”或“基本不变”)。(2)若需将反应：Cu2Fe 3 =Cu2 2Fe 2 设计成如上图所示的原电池装置，则 A(负极)极材料为_，B(正极)极材料为_，溶液 C 为_。(3)若 C 为 CuCl2溶液，Zn 是_极，Cu 极发生_反应，电极反应为_。反应过程溶液中 c(Cu2 )_(填“变大” “变小”或“不变”)。(4)CO 与 H2反应还可制备 CH3OH，CH 3OH 可作为燃料使用，用 CH3OH 和 O2
20、组合形成的质子交换膜燃料电池的结构示意图如下：电池总反应为 2CH3OH3O 2=2CO24H 2O，则 c 电极是_(填“正极”或“负极”)，c 电极的反应方程式为_。若线路中转移 2 mol 电子，则上述 CH3OH 燃料电池，消耗的 O2在标况下的体积为_L。解析：(1)铁作负极，则该原电池反应是铁与稀硫酸置换氢气的反应，所以正极反应是氢离子得电子生成氢气，电极反应式为 2H 2e =H2；溶液中氢离子放电，导致溶液中氢离子浓度减小，pH 升高；11(2)Cu2Fe 3 =Cu2 2Fe 2 设计成如题图所示的原电池装置，根据方程式中物质发生的反应类型判断，Cu 发生氧化反应，作原电池的
21、负极，所以 A 材料是 Cu，B 极材料是比Cu 不活泼的导电物质如石墨、Ag 等即可。溶液 C 中含有 Fe3 ，如 FeCl3溶液；(3)Zn 比较活泼，在原电池中做负极，Cu 做正极，正极发生还原反应，Cu 2 在正极得到电子变成 Cu，电极反应为 Cu2 2e =Cu，Cu 2 发生了反应，则 c(Cu2 )变小；(4)根据图中的电子流向知 c 是负极，是甲醇发生氧化反应：CH3OH6e H 2O=CO26H ，线路中转移 2 mol 电子时消耗氧气 0.5 mol，标况下体积为11.2 L。答案：(1)2H 2e =H2 升高(2)Cu 石墨 FeCl 3溶液(3)负极 还原 Cu 2 2e =Cu 变小(4)负极 CH 3OH6e H 2O=CO26H 11.2
