1、原电池 化学电源1.依据氧化还原反应：2Ag(aq)Cu(s)=Cu2(aq)2Ag(s)设计的原电池如图所示。下列有关说法中错误的是()A电解质溶液Y是CuSO4溶液B电极X的材料是CuC银电极为电池的正极，其电极反应为Age=AgD外电路中的电子是从X电极流向Ag电极【答案】A【解析】由电极反应可知，电解质溶液应为AgNO3溶液而不是CuSO4溶液。2一定条件下，碳钢腐蚀与溶液pH的关系如下：pH2466.5813.514腐蚀快慢较快慢较快主要产物Fe2Fe3O4Fe2O3FeO下列说法不正确的是()A在pH4溶液中，碳钢主要发生析氢腐蚀B在pH6溶液中，碳钢主要发生吸氧腐蚀C在pH14溶
2、液中，碳钢腐蚀的正极反应为O24H4e=2H2OD在煮沸除氧气后的碱性溶液中，碳钢腐蚀速率会减缓【答案】C【解析】 A项，酸性较强条件下，碳钢主要发生析氢腐蚀，正确；B项，在pH6的溶液中，酸性较弱，主要发生吸氧腐蚀，正确；C项，碳钢腐蚀的正极反应为O22H2O4e=4OH，错误；D项，除O2后，腐蚀速率减缓，正确。3四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池。相连时，外电路电流从流向；相连时，为正极；相连时，上有气泡逸出；相连时，的质量减少。据此判断这四种金属活动性由强到弱的顺序是()ABC D【答案】B【解析】相连时，外电路电流从流向，说明为负极；相连时，为负极；相连时，上有气泡，说明为
3、负极；相连时，的质量减少，说明为负极。综上所述可知，这四种金属活动性由强到弱的顺序为，【答案】项B正确。4.铅蓄电池的示意图如图所示。下列说法正确的是()A放电时，N为负极，其电极反应式为：PbO2SO4H2e=PbSO42H2OB放电时，c(H2SO4)不变，两极的质量增加C充电时，阳极反应式为：PbSO42e=PbSOD充电时，若N连电源正极，则该极生成PbO2【答案】D【解析】放电时，是原电池，M作负极，电极反应式为PbSO2e=PbSO4，A不正确；放电时，正负极均消耗硫酸，c(H2SO4)减小，B不正确；充电时阳极发生氧化反应，电极反应式为PbSO42e2H2O=PbO2SO4H，C
4、不正确；充电时，若N连电源正极，则该极为阳极，电极反应产物为PbO2，D正确。5下图为某原电池的结构示意图，下列说法中不正确的是()A原电池工作时的总反应为ZnCu2=Zn2Cu，该反应一定为放热反应B原电池工作时，Zn电极流出电子，发生氧化反应C原电池工作时，铜电极上发生氧化反应，CuSO4溶液蓝色变深D如果将Cu电极改为Fe电极，Zn电极依然作负极【答案】C【解析】由图可知：原电池总反应为ZnCu2=Zn2Cu，自发进行且放热的反应才能设计成原电池，A正确，Zn比Cu活泼，故作负极，失电子发生氧化反应，B正确，C不正确；Fe也不如Zn活泼，故Zn电极依然作负极，D正确。62013年3月我国
5、科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系。下列叙述错误的是()Aa为电池的正极B电池充电反应为LiMn2O4=Li1xMn2O4xLiC放电时，a极锂的化合价发生变化D放电时，溶液中Li从b向a迁移【答案】C【解析】图示所给出的是原电池装置。A项，由图示分析，金属锂易失电子，由原电池原理可知，含有锂的一端为原电池的负极，即b为负极，a为正极，故正确。B项，电池充电时为电解池，反应式为原电池反应的逆反应，故正确。C项，放电时，a极为原电池的正极，发生还原反应的是Mn元素，锂元素的化合价没有变化，故不正确。D项，放电时为原电池，锂离子为阳离子，应向正极(a极)迁移，故正确。7LiSO2电池具有输
6、出功率高且低温性能好的特点，其电解质为LiBr，溶剂是碳酸丙烯酯和乙腈，Li可在其中移动。电池总反应式为2Li2SO2Li2S2O4。下列有关该电池的说法正确的是()A放电时Li向正极移动B该电池溶剂可用水替代C该电池放电时，1 mol SO2参与反应，转移2 mol eD充电时，阳极发生还原反应【答案】A【解析】在原电池内部的电解质溶液中，阳离子向正极移动，A正确。Li能与水反应，不能用水作溶剂，B错误。根据化合价变化分析可知，该电池放电时，1 mol SO2参与反应转移1 mol e，C错误。充电时阳极发生氧化反应，D错误。8.如图是铅蓄电池充、放电时的工作示意图，已知放电时电池反应为Pb
7、O2Pb4H2SO=2PbSO42H2O。下列有关说法正确的是()AK与N连接时，能量由电能转化为化学能BK与N连接时，H向负极区迁移CK与M连接时，所用电源的a极为负极DK与M连接时，阳极附近的pH逐渐增大【答案】C【解析】 A项错误，K与N相接时，是原电池，由化学能转化为电能；B项错误，由于形成原电池时正极消耗氢离子，所以氢离子向正极移动；C项正确，充电时，二氧化铅作为原电池的正极连接到电源的正极，所以b是正极，a是负极；D项错误，a极生成二氧化铅和氢离子，pH减小。9瓦斯分析仪(如图甲)工作原理类似燃料电池的工作原理，其装置如图乙所示，其中的固体电解质是Y2O3Na2O，O2可以在其中自
8、由移动。下列有关叙述中正确的是()A瓦斯分析仪工作时，电池内电路中电子由电极b流向电极aB电极b是正极，O2由电极a流向电极bC电极a的反应式为CH44O28e=CO22H2OD当固体电解质中有1 mol O2通过时，转移4 mol电子【答案】C【解析】电子不能在电池内电路流动，只能在外电路中流动，A错误；电极b中氧气得电子，生成O2，而电极a需要O2作为反应物，故O2由正极(电极b)流向负极(电极a)，B错误；甲烷所在的电极a为负极，电极反应为CH44O28e=CO22H2O，C正确；1 mol O2得4 mol电子生成2 mol O2，故当固体电解质中有1 mol O2通过时，转移2 mo
9、l电子，D错误。10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AgCle=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【答案】D【解析】在原电池中负极发生氧化反应，正极发生还原反应，故由总反应式可知，负极反应为：2Ag2e2Cl=2AgCl，正极反应为：Cl22e=2Cl，A项错误；由于电解质溶液中含有大量Cl，故放电时，Ag在交换膜左侧即与Cl反应生成AgCl沉淀，B项错误；用NaCl溶液代替盐酸，电池总反应
10、不变，C项错误；电路中转移0.01 mol e时，交换膜左侧溶液有0.01 mol Cl参与反应生成AgCl沉淀，还有0.01 mol H通过阳离子交换膜进入右侧溶液，故D项正确。11下列装置中，都伴随有能量变化，其中是由化学能转变为电能的是()。【答案】D【解析】A项是将电能转化成化学能；B项是将水的势能转化成电能；C项是将太阳能转化成热能。12世博会中国馆、主题馆等建筑所使用的光伏电池，总功率达4兆瓦，是历届世博会之最。下列有关叙述正确的是()A光伏电池是将太阳能转变为电能B光伏电池是将化学能转变为电能C电流从a流向bD图中N型半导体为正极，P型半导体为负极【答案】A【解析】根据图示，光伏
11、电池是将太阳能直接转变为电能的装置，A正确，B错误。外电路中，电流从b流向a，C错误。由于电流从P型半导体流出，因而P型半导体为正极，D错误。13镁/H2O2酸性燃料电池采用海水作电解质(加入一定量的酸)，下列说法正确的是 ()。A电池总反应为MgH2O2=Mg(OH)2B正极发生的电极反应为H2O22H2e=2H2OC工作时，正极周围海水的pH减小D电池工作时，溶液中的H向负极移动【答案】B【解析】根据镁与H2O2两种物质的性质，容易知道负极发生镁失电子的反应，正极发生H2O2得电子的反应，电解质呈酸性，故电池总反应为MgH2O22H=Mg22H2O；正极消耗H，pH增大；原电池中阳离子向正
12、极移动，故溶液中的H向正极移动。14如图甲是Zn和Cu形成的原电池，某实验兴趣小组做完实验后，在读书卡上的记录如图乙所示，则卡片上的描述合理的是 ()。 卡片号：22012.8.15实验后的记录：Cu为阳极，Zn为阴极Cu极上有气泡产生SO42向Cu极移动若有0.5 mol电子流经导线，则可产生0.25 mol气体电子的流向是：Cu导线Zn正极反应式：Cu2e=Cu2图乙A BC D【答案】B【解析】中Cu为正极，Zn为负极，中SO向负极移动，中电子的流向是：Zn导线Cu，中正极反应式：2H2e=H2，故错。15某航空站安装了一台燃料电池，该电池可同时提供电和水蒸气。所用燃料为氢气，电解质为熔
13、融的碳酸钾。已知该电池的总反应为2H2O2=2H2O，正极反应为O22CO24e=2CO，则下列推断正确的是 ()。A负极反应为H22OH2e=2H2OB该电池可在常温或高温时进行工作，对环境具有较强的适应性C该电池供应2 mol水蒸气，同时转移2 mol电子D放电时负极有CO2生成【答案】D【解析】由总反应式减去正极反应式得到负极反应式：2H22CO4e=2H2O2CO2，则可判断负极有CO2生成，A项错误，D项正确。该电池使用的电解质是熔融的碳酸钾，在常温下无法工作，B错误。该电池供应2 mol水蒸气时，转移的电子为4 mol，C错误。16一种新型燃料电池，以镍板为电极插入KOH溶液中，分
14、别向两极通入乙烷(C2H6)和氧气，其中某一电极反应式为C2H618OH14e=2CO12H2O。有关此电池的推断不正确的是()A通入氧气的电极为正极B参加反应的O2与C2H6的物质的量之比为72C放电一段时间后，KOH的物质的量浓度将下降D放电一段时间后，正极区附近溶液的pH减小【答案】D【解析】A项，通入乙烷的一极为负极，通入氧气的一极为正极，正确；B项，1 mol乙烷参与反应时转移14 mol电子，则参与反应的氧气的量为 mol，故正确；C项，根据电极反应式或总反应方程式可知，氢氧化钾被消耗，故正确；D项，放电时正极产生OH，则pH增大，D错。17氢氧燃料电池以KOH溶液为电解质溶液，下
15、列有关该电池的叙述不正确的是()A正极反应式为：O22H2O4e=4OHB工作一段时间后，电解液中KOH的物质的量浓度不变C该燃料电池的总反应方程式为：2H2O2=2H2OD用该电池电解CuCl2溶液，产生2.24 L Cl2(标准状况)时，有0.2 mol电子转移【答案】 B【解析】 由于燃料电池的总反应式就是燃料燃烧时的化学方程式，所以该燃料电池的总反应式为：2H2O2=2H2O；由于水的生成，导致电解液中KOH的物质的量浓度减小；在KOH做电解液时，正极反应：O22H2O4e=4OH，根据电子转移相等知，当电解CuCl2溶液产生0.1 mol Cl2时，电池中转移电子0.2 mol。18
16、化学在能源开发与利用中起着十分关键的作用。氢气是一种新型的绿色能源，又是一种重要的化工原料。.氢氧燃料电池能量转化率高，具有广阔的发展前景。现用氢氧燃料电池进行如图所示的实验(图中所用电极均为惰性电极)：(1)对于氢氧燃料电池，下列叙述不正确的是_。A.a电极是负极，OH移向负极Bb电极的电极反应为：O22H2O4e=4OHC电池总反应式为：2H2O22H2OD电解质溶液的pH保持不变E氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置(2)上图右边装置中盛有100 mL 0.1 molL1 AgNO3溶液，当氢氧燃料电池中消耗氢气112 mL(标准状况下)时，此时AgNO
17、3溶液的pH_(溶液体积变化忽略不计)。.已知甲醇的燃烧热H726.5 kJ/mol，在直接以甲醇为燃料的电池中，电解质溶液为酸性，负极的反应式为_，正极的反应式为_。理想状态下，该燃料电池消耗1 mol甲醇所能产生的最大电能为702.1 kJ，则该燃料电池的理论效率为_(燃料电池的理论效率是指电池所产生的最大电能与燃料电池反应所能释放的全部能量之比)。【答案】.(1)CD(2)1.CH3OHH2O6e=CO26HO24H4e=2H2O96.6%【解析】.(1)C项反应条件不是点燃，C项错；随着燃料电池的不断反应，水越来越多，KOH溶液浓度逐渐减小，pH逐渐降低，故D错。(2)右池为电解池，其
18、电极反应为：阳极：4OH4e=O22H2O，阴极：4Ag4e=4Ag，当氢氧燃料电池中消耗氢气112 mL(标准状况下)时，转移电子数为0.01 mol，右池中共消耗0.01 mol OH，故生成0.01 mol H，c(H)0.1 molL1，pH1。.该燃料电池的理论效率100%96.6%。19高铁电池是一种新型可充电电池，与普通电池相比，该电池能较长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为：3Zn2K2FeO48H2O3Zn(OH)22Fe(OH)34KOH。请回答下列问题：(1)高铁电池的负极材料是_。(2)放电时，正极发生_(填“氧化”或“还原”)反应；已知负极反应为Zn2e2OH
19、=Zn(OH)2，则正极反应为_。(3)放电时，_(填“正”或“负”)极附近溶液的碱性增强。【答案】 (1)Zn(2)还原FeO3e4H2O=Fe(OH)35OH(3)正【解析】电池的负极上发生氧化反应，正极上发生还原反应。由高铁电池放电时总反应方程式可知，负极材料应为作还原剂的Zn。由电池的总反应方程式负极反应式正极反应式可知，正极反应式为FeO3e4H2O=Fe(OH)35OH，正极生成了OH，碱性增强。20近几年开发的甲醇燃料电池采用铂作电极催化剂，电池中的质子交换膜只允许质子和水分子通过。其工作原理的示意图如下：请回答下列问题：(1)Pt(a)电极是电池的_极，电极反应式为_；Pt(b
20、)电极发生_反应(填“氧化”或“还原”)，电极反应式为_。(2)电池的总反应方程式为_。(3)如果该电池工作时电路中通过2 mol电子，则消耗的CH3OH有_mol。【答案】 (1)负2CH3OH2H2O12e2CO212H3O212H12e=6H2O(2)2CH3OH3O2=2CO24H2O (3)【解析】从示意图中可以看出电极Pt(a)原料是CH3OH和水，反应后产物为CO2和H，CH3OH中碳元素化合价为2，CO2中碳元素化合价为4，说明Pt(a)电极上CH3OH失去电子，电极Pt(a)是负极，则电极Pt(b)是正极，Pt(b)电极原料是O2和H，反应后的产物为H2O，氧元素化合价由02
21、，发生还原反应，因为电解质溶液是稀H2SO4，可以写出电池总反应式为2CH3OH3O2=2CO24H2O，再写出较为简单的正极反应式：3O212e12H=6H2O，用总反应式减去正极反应式即可得到负极反应式为：2CH3OH2H2O12e=2CO212H。21碘被称为“智力元素”，科学合理地补充碘可防止碘缺乏病。碘酸钾(KIO3)是国家规定的食盐加碘剂，它的晶体为白色，可溶于水。碘酸钾在酸性介质中与过氧化氢或碘化物作用均生成单质碘。以碘为原料，通过电解制备碘酸钾的实验装置如图所示。(1)碘是_(填颜色)固体物质，实验室常用_的方法来分离提纯含有少量杂质的固体碘。(2)电解前，先将一定量的精制碘溶
22、于过量氢氧化钾溶液，溶解时发生反应：3I26KOH=5KIKIO33H2O，将该溶液加入阳极区。另将氢氧化钾溶液加入阴极区，电解槽用水冷却。电解时，阳极上发生反应的电极反应式为_；每生成1 mol KIO3，电路中通过的电子的物质的量为_。(3)电解过程中，为确定电解是否完成，需检验电解液中是否有I。请设计一个检验电解液中是否有I的实验方案，并按要求填写下表。要求：所需药品只能从下列试剂中【答案】择，实验仪器及相关用品自【答案】。试剂：淀粉溶液、淀粉KI试纸、过氧化氢溶液、稀硫酸。实验方法实验现象及结论(4)电解完毕，从电解液中得到碘酸钾晶体的实验过程如下：步骤的操作名称是_，步骤的操作名称是
23、_。步骤洗涤晶体的目的是_。【答案】(1)紫黑色升华(2)2I2e=I2(或I6OH6e=IO3H2O)6 mol(3)实验方法实验现象及结论取少量阳极区电解液于试管中，加稀硫酸酸化后加入几滴淀粉试液，观察是否变蓝如果不变蓝，说明无I(如果变蓝，说明有I)(4)冷却结晶干燥洗去吸附在碘酸钾晶体上的氢氧化钾等杂质【解析】(1)碘是紫黑色固体，实验室常利用碘易升华的特性来分离提纯含有少量杂质的固体碘。(2)电解时，溶液中的阴离子(I、IO、OH)向阳极移动，因为I的还原性最强，所以I在阳极失电子被氧化为单质碘：2I2e=I2。生成的I2再与KOH溶液反应生成KIO3：3I26KOH=5KIKIO3
24、3H2O，如此循环，最终I都转化为KIO3。1 mol I转化成1 mol IO时，转移6 mol电子。(3)阳极区溶液中会含有IO，如果其中含有I，在酸性条件下，IO和I会反应生成单质碘：IO5I6H=3I23H2O。据此可设计实验：取少量阳极区溶液于试管中，加入几滴稀硫酸和淀粉溶液，如果溶液变蓝，则说明其中含有I，否则没有I。(4)阳极电解液经过蒸发浓缩、冷却结晶后可得到碘酸钾晶体，过滤得到的碘酸钾晶体中含有KOH等杂质，需要进行洗涤除杂；洗涤后的晶体经干燥即得到纯净干燥的碘酸钾晶体。22第三代混合动力车，可以用电动机、内燃机或二者结合推动车辆。汽车上坡或加速时，电动机提供推动力，降低汽油
25、的消耗；在刹车或下坡时，电池处于充电状态。(1)混合动力车的内燃机以汽油为燃料，汽油(以辛烷C8H18计)和氧气充分反应，生成1 mol水蒸气放热569.1 kJ。则该反应的热化学方程式为_。(2)混合动力车目前一般使用镍氢电池，该电池中镍的化合物为正极，储氢金属(以M表示)为负极，碱液(主要为KOH)为电解质溶液。镍氢电池充放电原理示意如图，其总反应式为H22NiOOH2Ni(OH)2。根据所给信息判断，混合动力车上坡或加速时，乙电极周围溶液的pH_(填“增大”、“减小”或“不变”)，该电极的电极反应式为_。(3)Cu2O是一种半导体材料，可通过如图所示的电解装置制取，电解总反应式为2CuH
26、2OCu2OH2，阴极的电极反应式是_。用镍氢电池作为电源进行电解，当电池中有1 mol H2被消耗时，Cu2O的理论产量为_g。(4)远洋轮船的钢铁船体在海水中易发生电化学腐蚀中的_腐蚀。为防止这种腐蚀，通常把船体与浸在海水里的Zn块相连，或与像铅酸蓄电池这样的直流电源的_(填“正”或“负”)极相连。【答案】(1)C8H18(l)O2(g)=8CO2(g)9H2O(g)H5 121.9 kJmol1(2)增大NiOOHH2Oe=Ni(OH)2OH(3)2H2e=H2144(4)吸氧负【解析】(2)混合动力车上坡或加速时需要动力，故反应为原电池放电反应，即乙电极为正极，发生反应NiOOHH2O
27、e=Ni(OH)2OH，故乙电极周围溶液的pH增大。(3)电解池的阴极发生还原反应，即2H2e=H2。当电池中有1 mol H2被消耗时有2 mol电子转移，根据电子守恒可知Cu2O的理论产量为144 g。(4)钢铁船体在海水中发生吸氧腐蚀，可利用牺牲阳极保护法或外加电源阴极保护法防止其被腐蚀。23LiSOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解质是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易挥发，实验室中常用Na
28、OH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_。【答案】(1)LiLie=Li(2)2SOCl24e=4ClSSO2(3)出现白雾，有刺激性气味气体生成SOCl2H2O=SO22HCl(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【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)，电极反应式为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
29、给出有碱液吸收时的产物，则没有碱液吸收时的产物应为SO2和HCl，所以现象应该为出现白雾和有刺激性气味气体生成。(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。24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
30、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_，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，颜色退去，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_。(3)如图其他条件不变，若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n型，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_，电极反应为_；乙装置中石墨(1)为_极(填“正”、“负”、“阴”或“阳”)，乙装置中与铜丝相连石墨电极上发生的反应式为_，产物常用_检验，反应的离子方程式为_。【答案】(1)FeCu2=Fe2Cu0
31、.2(2)2H2e=H2酸性NHH2ONH3H2OH2Fe2Cl2=2Fe32Cl2Fe33Cl28H2O=2FeO6Cl16H(3)溶液变红O22H2O4e=4OH阴2Cl2e=Cl2湿润淀粉碘化钾试纸Cl22I=2ClI2【解析】(1)设导线中通过的电子的物质的量为x，则负极减少28 gmol1x，正极增重32 gmol1x，28x32x12，x0.2 mol。(2)NH4Cl水解溶液显酸性，正极上H得电子，负极上Fe失电子生成Fe2。Cl2将Fe2氧化为 Fe3，Cl2过量时，发生的反应为：2Fe33Cl28H2O=2FeO6Cl16H。(3)将盐桥改为铜丝和石墨后甲装置成为原电池，乙装置成为电解池。甲中Fe为负极，Cu为正极，正极电极反应式为O22H2O4e=4OH，滴加酚酞后变红色。乙中石墨(1)为阴极，与铜丝相连的电极为阳极，电极反应式为2Cl2e=Cl2，Cl2可用湿润的淀粉碘化钾试纸检验。 13