1、第三单元化学能与电能的转化第1课时化学能转化为电能化学电源基础巩固1.在理论上不能用于设计原电池的化学反应是()A.Al(OH)3(s)NaOH(aq)=NaAlO2(aq)2H2O(l) H0B.CH3CH2OH(l)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(l) H0C.4Fe(OH)2(s)2H2O(l)O2(g)=4Fe(OH)3(s) H0D.H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)H0解析原电池反应为自发的氧化还原反应，A为非氧化还原反应，不能设计为原电池。答案A2.科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池，利用细菌将有机物转化为氢气，氢气进入以磷酸为电解质的燃料电池发电。电池负极反应为(
2、)A.H22OH2e=2H2OB.O24H4e=2H2OC.H22e=2HD.O22H2O4e=4OH解析电池的负极发生氧化反应，元素的化合价升高，所以氢气作负极，又因为电解质溶液为磷酸，负极反应为H22e=2H。正极发生还原反应，元素的化合价降低，所以正极通入氧气，正极反应为O22H2O4e=4OH，又因为电解液为酸性，生成的OH还会发生如下反应：4H4OH=4H2O，所以正极上实际发生的反应为这两步反应的和：O24H4e=2H2O。答案C3.下图为铜锌原电池示意图，下列说法正确的是()A.锌片逐渐溶解B.烧杯中溶液逐渐呈蓝色C.电子由铜片通过导线流向锌片D.Zn为正极，Cu为负极解析在该原
3、电池中，Zn作负极，Zn溶解并失e，在外电路中e由ZnCu，在Cu电极表面，H得e生成H2，故Cu并没有参加任何反应，故A选项正确，B、C两项错误；锌的活动性大于铜，Zn为负极，Cu为正极，D选项错误。答案A4.李明在学完了原电池的知识之后，设计了如图所示的柠檬水果电池，观察到外电路上的电流从电极X流向电极Y。已知他选择了铁为X极，则Y极应该是()A.锌 B.石墨C.银 D.铜解析电流的方向与电子的流动方向相反，则电子由电极Y经导线流向电极X，因此Y电极的活泼性强于铁，故Y电极只能为锌。答案A5.某原电池装置如图所示，电池总反应为2AgCl2=2AgCl。下列说法正确的是()A.正极反应为Ag
4、Cle=AgClB.放电时，交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成C.若用NaCl溶液代替盐酸，则电池总反应随之改变D.当电路中转移0.01 mol e时，交换膜左侧溶液中约减少0.02 mol离子解析根据电池总反应为2AgCl2=2AgCl可知，Ag失电子作负极，氯气在正极上得电子生成氯离子。正极上氯气得电子生成氯离子，其电极反应为：Cl22e=2Cl，故A错误；放电时，交换膜左侧银为负极失电子形成银离子与溶液中的氯离子结合成AgCl沉淀，所以左侧溶液中有大量白色沉淀氯化银生成，故B错误；根据电池总反应为2AgCl2=2AgCl可知，用NaCl溶液代替盐酸，电池的总反应不变，故C错误；放电时，当
5、电路中转移0.01 mol e时，交换膜在左侧会有0.01 mol氢离子通过阳离子交换膜向正极移动，同时会有0.01 mol Ag失去0.01 mol电子生成银离子，银离子会与氯离子反应生成氯化银沉淀，所以氯离子会减少0.01 mol，则交换膜左侧溶液中共约减少0.02 mol离子，故D正确；故选D。答案D6.有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下：实验装置 部分实验现象a极质量减小，b极质量增大b极有气体产生，c极无变化d极溶解，c极有气体产生电流从a极流向d极由此可判断这四种金属的活动性顺序是()A.abcd B.bcdaC.dabc D.abdc解析装置一是原电池
6、，a极质量减小，说明a极金属失电子形成离子，故a极金属比b极金属活泼；装置二没有形成原电池，可知b比c活泼，且c位于金属活动性顺序表中氢的后面；装置三形成原电池，易知d比c活泼；装置四中，电流从a极流向d极，则电子是从d极流向a极，知d比a活泼。因此四种金属的活动性顺序为dabc。答案C7.原电池的电极反应不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法中不正确的是()A.由Al、Cu、稀硫酸组成原电池，其负极反应式为：Al3e=Al3B.由Mg、Al、NaOH溶液组成原电池，其负极反应式为Al3e4OH=AlO2H2OC.由Fe、Cu、FeCl3溶液组成原电池，其负极反应式为Cu2e=
7、Cu2D.由Al、Cu、浓硝酸组成原电池，其负极反应式为Cu2e=Cu2解析A项，铝比铜活泼，且可与稀硫酸反应，所以铝作负极，正确；B项，Mg和Al在NaOH中，只有Al与其反应，故Al为负极，正确；C项，Fe比Cu活泼，故Fe先于Cu与Fe3反应，而作负极，故错。D项，Al虽比Cu活泼，但由于其与浓硝酸钝化，故Cu作负极，正确。答案C8.下图是生活中常用的锌锰干电池的示意图，下列有关说法不正确的是()A.电池内部含有电解质B.锌是负极，碳棒是正极C.电池用完后可埋入土壤D.锌锰干电池属一次电池解析锌锰干电池是一种一次电池，负极材料是Zn，正极材料是碳棒，电解质溶液是NH4Cl溶液。因为废电池
8、中含有多种重金属和酸、碱等有害物质，随意丢弃对生态环境和公众健康危害很大，所以应该对废电池进行集中处理，不能埋入土壤。答案C9.液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小，无需气体存储装置等优点。一种以肼(N2H4)为燃料的电池装置如图所示。该电池用空气中的氧气作为氧化剂，KOH作为电解质。下列关于该燃料电池的叙述正确的是()A.电子从右侧电极经过负载后流向左侧电极B.负极发生的电极反应式为N2H44e=N24HC.该燃料电池的电极材料应采用多孔导电材料，以提高电极反应物质在电极表面的吸附量，并使它们与电解质溶液充分接触D.该燃料电池持续放电时，K从负极向正极迁移，因而离子交换膜需选用阳离子交换
9、膜解析A.通N2H4的一极为负极，通空气的一极为正极，根据原电池的工作原理，电子从负极经过电路流向正极，即从左侧流向右侧，故错误；B.因为环境是碱性，因此负极电极反应式为N2H44OH4e=N24H2O，故错误；C.该燃料电池的电极材料应采用多孔导电材料，以提高电极反应物质在电极表面的吸附量，并使它们与电解质溶液充分接触，故正确；D.根据原电池的工作原理，阳离子应移向正极，正极上产生OH，应用阴离子交换膜，故错误。答案C10.高铁电池是一种新型可充电电池，电解质溶液为KOH溶液，放电时的总反应式：3Zn2K2FeO48H2O=3Zn(OH)22Fe(OH)34KOH下列叙述正确的是()A.放电
10、时，负极反应式：3Zn6e6OH=3Zn(OH)2B.放电时，正极区溶液的pH减小C.充电时，每转移3 mol电子，阳极有1 mol Fe(OH)3被还原D.充电时，电池的锌电极接电源的正极解析放电时正极反应FeO3e4H2O=Fe(OH)35OH，正极区溶液碱性增强，选项B错误；充电时每转移3 mol电子，阳极有1 mol Fe(OH)3被氧化，选项C错误；充电时，电池的锌电极接电源的负极，发生还原反应，选项D错误。答案A能力提升11.将锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池，两电极间连接一个电流计。(1)锌片上发生的电极反应式为_；银片上发生的电极反应式为_。(2)若起始时该电池中两电极的总质量
11、为60 g，工作一段时间后，取出锌片和银片洗净干燥后称重，总质量为47g，则生成H2体积(标准状况)为_，电子转移数目是_。解析(1)因金属的活动性顺序为ZnAg，所以将锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池时，锌片作负极，发生氧化反应Zn2e=Zn2；银片作正极，发生还原反应2H2e=H2。(2)锌片与银片总质量减轻，是因为负极锌失去电子溶解，根据电子得失守恒，负极每有1 mol锌溶解，正极必产生1 mol H2，并转移2 mol电子。根据电子得失守恒有：Zn2H=Zn2H2转移电子6522.4 L2 mol60 g47 gV L x得V4.48 L，x0.4 mol，故N(e)0.4NA。答案(
12、1)Zn2e=Zn22H2e=H2(2)4.48 L0.4NA12.燃料电池是目前正在探索的一种新型电池。它主要是利用燃料在燃烧过程中把化学能直接转化为电能，目前已经使用的氢氧燃料电池的基本反应是x极：O2(气)2H2O(液)4e=4OHy极：H2(气)2OH2e=2H2O(液)回答下列问题：(1)x是_极，发生_反应。(填“氧化”或“还原”，下同)(2)y是_极，发生_反应。总反应方程式为_。(3)若反应后得到5.4 g液态水，此时氢氧燃料电池转移的电子数为_。解析(1)x极：O2得电子发生还原反应，所以为正极。(2)y极：H2失电子发生氧化反应，所以为负极。x极、y极得失电子应相同，故x极
13、电极方程式与y极电极方程式乘以2相加得总反应方程式为2H2O2=2H2O。(3)4 mol e2H2O 4 mol 218 g n(e) 5.4 gn(e)0.6 mol。答案(1)正还原(2)负氧化2H2O2=2H2O(3)0.6NA13.市场上出售的“热敷袋”其主要成分是铁屑、碳粉、木屑和少量氯化钠、水等。热敷袋启用之前用塑料袋密封与空气隔绝，启用时，打开塑料袋轻轻揉搓就会放出热量。使用完毕后，会发现有大量铁锈存在。据此回答：(1)热敷袋使用时，放出热量的原因是_。(2)碳粉的主要作用是_。(3)氯化钠的作用是_。(4)有关的电极反应为_。(5)总的化学方程式_。答案(1)铁屑发生电化腐蚀
14、而被氧化，而铁屑被氧化时放热(2)和铁粉、氯化钠溶液一起组成原电池，加速铁屑的氧化(3)氯化钠溶于水形成了电解质溶液(4)负极：2Fe4e=2Fe2、正极：O24e2H2O=4OH(5)2FeO22H2O=2Fe(OH)24Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)32Fe(OH)3=Fe2O3xH2O(3x)H2O14.LiSOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4SOCl2。电池的总反应可表示为4Li2SOCl2=4LiClSSO2。请回答下列问题：(1)电池的负极材料为_，发生的电极反应为_；(2)电池正极发生的电极反应为_；(3)SOCl2易挥
15、发，实验室中常用NaOH溶液吸收SOCl2，有Na2SO3和NaCl生成。如果把少量水滴到SOCl2中，实验现象是_，反应的化学方程式为_；(4)组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行，原因是_。解析分析反应的化合价变化，可得Li为还原剂 ，SOCl2为氧化剂。(1)负极材料为Li(还原剂)，发生反应：Lie=Li。(2)正极反应式可由总反应减去负极反应式得到：2SOCl24e=4ClSSO2。(3)题中给出有碱液吸收时的产物，则没有碱液而用水吸收时的产物应为SO2和HCl，所以现象应该为出现白雾和有刺激性气味的气体生成。(4)因为构成电池的两个主要成分Li能和氧气、水反应，且SOCl2也与水反应。答案(1)LiLie=Li(2)2SOCl24e=4ClSSO2(3)出现白雾，有刺激性气味的气体生成SOCl2H2O=SO2 2HCl(4)因为构成电池的主要成分Li能和氧气、水反应，且SOCl2也与水反应