1、1第 19 讲 原电池 化学电源课时集训测控导航表知识点 基础题组 能力题组 挑战题组原电池原理及应用 1,2 9新型电源 3,4 6,7,8综合 5 10 111.(2017江西宜春模拟)铜锌原电池(如图)工作时,下列叙述正确的是( B )A.正极反应为 Zn-2e- Zn2+B.电池反应为 Zn+Cu2+ Zn2+CuC.当有 1 mol 电子转移时,锌极减轻 65 gD.盐桥中的 K+移向 ZnSO4溶液解析:铜为正极,发生 Cu2+2e- Cu,故 A 错误;电池总反应为锌置换出铜,为Zn+Cu2+ Zn2+Cu,故 B 正确;根据负极发生 Zn-2e- Zn2+可知,当有 2 mol
2、 电子转移时,消耗 1 mol 锌,即锌极减轻 65 g,故 C 错误;在溶液中,阳离子往正极移动,K +移向 CuSO4溶液,故 D 错误。2.(2018广东广州模拟)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( C )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:Fe 比 Cu 活泼,Fe 作负极,电子从 Fe 流向 Cu,故 A、B 两项错误;若 X 为 Fe,Y 为 C,电解质溶液为硫酸铜溶液,则正极 C
3、 上析出 Cu,故 C 正确;Zn 比 Cu 活泼,Zn 作负极发生氧化反应,故D 错误。3.(2017陕西西藏民族学院附中月考)电化学在日常生活中用途广泛,如图是镁次氯酸钠燃料电池,电池总反应为 Mg+ClO -+H2O Cl-+Mg(OH)2,下列说法不正确的是( A )2A.惰性电极上发生氧化反应B.镁电极是该电池的负极C.正极反应式为 ClO-+H2O+2e- Cl-+2OH-D.进料口加入 NaClO 溶液,出口流出的为 NaCl 溶液解析:由总反应可知镁发生氧化反应,镁为负极,惰性电极上发生还原反应,故 A 不正确,B 正确;负极反应为 Mg-2e-+2OH- Mg(OH)2,正极
4、反应为 ClO-+2e-+H2O Cl-+2OH-,故 C、D 正确。4.一种锂钒氧化物热电池装置如图所示。其电池总反应为 xLi+LiV3O8 Li1+xV3O8,工作时需先引发铁和氯酸钾反应使共晶盐熔化。下列说法正确的是( D )A.Li Si 合金为该热电池的正极B.电池放电时 Cl-移向 LiV3O8电极C.LiCl KCl 共晶盐可用 LiCl 和 KCl 的混合水溶液代替D.放电时,正极反应式为 LiV3O8+xLi+xe- Li1+xV3O8解析:Li 是活泼的金属,Li Si 合金为该热电池的负极,A 错误;放电时 Cl-移向负极,即移向锂电极,B 错误;Li 是活泼的金属,能
5、与水反应,则 LiCl KCl 共晶盐不能用 LiCl 和 KCl 的混合水溶液代替,C 错误;放电时正极发生得电子的还原反应,即正极反应式为 LiV3O8+xLi+xe-Li1+xV3O8,D 正确。5.(2018甘肃兰州模拟)完成原电池问题。.有甲、乙两位同学均想利用原电池反应检测金属的活动性,两人均使用相同镁片与铝片作电极,甲同学将电极放入 2 molL -1 H2SO4溶液中,乙同学将电极放入 2 molL-1的 NaOH溶液中,如图所示。请回答:(1)写出甲池中正极的电极反应式: 。 (2)写出乙池中负极的电极反应式和总反应的离子方程式:负极: ; 总反应: 。 (3)如果甲、乙同学
6、均认为“构成原电池的电极材料如果都是金属,则构成负极材料的金属应比构成正极材料的金属活泼”,则甲会判断出 (填元素符号,下同)活动性更强,而乙会判断出 活动性更强。 (4)由此实验,可得到如下哪些正确结论? (填字母)。 a.利用原电池反应判断金属活动性顺序时应注意选择合适的介质b.镁的金属性不一定比铝的金属性强c.该实验说明金属活动性顺序已过时,已没有实用价值d.上述实验反过来证明了“直接利用金属活动性顺序判断原电池中的正负极”的做法是不3可靠的.市场上出售的“热敷袋”其主要成分是铁屑、炭粉、木屑和少量氯化钠、水等。 “热敷袋”启用之前用塑料袋使其与空气隔绝,启用时,打开塑料袋轻轻揉搓就会放
7、出热量。使用完后,会发现有大量铁锈存在。 “热敷袋”是利用了 而放出热量。 解析:.(1)甲中镁易失电子作负极,Al 作正极,负极上镁发生氧化反应,正极上氢离子发生还原反应,负极反应为 Mg-2e- Mg2+,正极反应为 2H+2e- H2。(2)乙池中铝易失电子作负极,负极上铝失电子发生氧化反应,电极反应式为 Al+4OH-3e-Al +2H2O,镁作正极,正极发生还原反应,总反应为 2Al+2OH-+2H2O 2Al +3H2。(3)甲中镁作负极,乙中铝作负极,根据作负极的金属活泼性强判断,甲中镁活动性强,乙中铝活动性强。(4)根据甲、乙中电极反应式知,原电池正负极与电解质溶液有关,a 正
8、确;镁的金属性强于铝,b 错误;该实验说明电解质溶液性质影响电池的正、负极,不能说明金属活动性顺序没有实用价值,c 错误;该实验说明化学研究对象复杂,反应与条件有关,电极材料相同反应条件不同导致其产物不同,应具体问题具体分析,d 正确。.该装置符合原电池构成条件,所以能构成原电池。其中炭粉作正极,正极上氧气得电子发生还原反应,NaCl 溶液起电解质溶液作用,加速 Fe 的氧化。所以热敷袋放出的热量来自于原电池中的氧化还原反应。答案:.(1)2H +2e- H2(2)Al+4OH-3e- Al +2H2O2Al+2OH-+2H2O 2Al +3H2(3)Mg Al (4)ad.铁屑、炭粉、空气(
9、氧气)、NaCl 溶液构成原电池,铁被氧化(合理即可)6.导学号 96656123 氨氧燃料电池具有很大的发展潜力,其工作原理如图所示。下列有关该电池的说法错误的是( A )A.该电池工作时,溶液的 pH 不变B.a 电极为负极,b 电极为正极C.电子从 a 电极流出,经过导线到达 b 电极D.电池总反应为 4NH3+3O2 2N2+6H2O解析:反应一段时间后,由于电池反应生成水,所以电解质中 OH-浓度减小,即碱性减弱,pH 减小,故 A 错误;a 电极通入的是氨气,为负极,b 电极为正极,故 B 正确;原电池中电子从负极经导线流向正极,即由 a 电极流出,经过导线到达 b 电极,故 C
10、正确;a 电极通入的是氨气,为负极,负极上燃料氨气失电子发生氧化反应,电极反应式为 2NH3-6e-+46OH- N2+6H2O,正极 O2+4e-+2H2O 4OH-,电池总反应为 4NH3+3O22N2+6H2O,故 D 正确。7.(2017湖南衡阳模拟)一种新型钠硫电池结构示意图如图,下列有关该电池的说法正确的是( A )A.B 极中填充多孔的炭或石墨毡,目的是增加导电性B.电池放电时,A 极电极反应为 2Na+xS+2e- Na2SxC.电池放电时,Na +向 A 极移动D.电池放电的总反应为 2Na+xS Na2Sx,每消耗 1 mol Na 转移 2 mol 电子解析:根据图可知,
11、放电时,Na 发生氧化反应,所以 A 作负极,B 作正极,负极反应式为 2Na-2e- 2Na+,正极反应式为 xS+2e- ,充电时 A 为阴极,B 为阳极,阴极、阳极电极反应式与负极、正极反应式正好相反,放电时,电解质中阳离子向正极移动,阴离子向负极移动;B极中填充多孔的炭或石墨毡,目的是增加导电性,A 正确;放电时,A 为负极,电极反应为 2Na-2e- 2Na+,B 错误;放电时,Na +向正极移动,即由 A 向 B 移动,C 错误;由电池放电的总反应知,每消耗 1 mol Na 转移 1 mol 电子,D 错误。8.如图所示的锌溴液流电池是一种新型电化学储能装置,以溴化锌水溶液为电解
12、液,电解液在电解质储罐和电池间不断循环。下列说法不正确的是( C )A.放电时,负极的电极反应式为 Zn-2e- Zn2+B.阳离子交换膜可阻止 Br2与 Zn 直接发生反应C.充电时,Zn 2+往离子交换膜左侧区域迁移D.放电时左侧电解质储罐中的离子总浓度增大解析:根据示意图,以及原电池的工作原理,失电子、化合价升高的作负极,即锌作负极,反应式为 Zn-2e- Zn2+,A 正确;阳离子交换膜只允许阳离子通过,因此避免锌和 Br2之间接触,发生反应,B 正确;充电时,电池的正极接电源的正极,电池的负极接电源的负极,根据电解池的工作原理,阳离子向阴极移动,即向右侧区移动,C 不正确;根据示意图
13、,Zn 2+向左侧移动,形成 ZnBr2,因此离子总浓度增大,D 正确。9.(2017辽宁葫芦岛六校联考)废水中的乙酸钠和对氯酚( )可以利用微生物电池除去,其原理如图所示(设电极两边溶液均为 1 L)。下列说法中不正确的是( B )5A.在微生物的作用下,该装置为原电池,B 极是电池的负极B.A 极的电极反应式为 +e- +Cl-C.微生物相当于催化剂,促进了电子的转移D.电池的总反应实质是对氯酚被乙酸钠还原解析:由 CH3COO-转化成 CO2知,B 极上发生了氧化反应,则 B 极为负极,氢离子向 A 极迁移,A 极为正极,A 正确;A 极的电极反应式为+2e-+H+ +Cl-,B 错误;
14、微生物相当于催化剂,促进了电子的转移,C正确;对氯酚被还原,乙酸钠被氧化,D 正确。10.导学号 96656124 氮元素的氢化物和氧化物在工业生产和国防建设中都有广泛应用,回答下列问题:(1)肼可作为火箭发动机的燃料,与氧化剂 N2O4反应生成 N2和水蒸气。已知:N 2(g)+2O2(g) N2O4(l) H 1=-19.5 kJmol-1N 2H4(l)+O2(g) N2(g)+2H2O(g) H 2=-534.2 kJmol-1写出肼和 N2O4反应的热化学方程式: 。 (2)肼空气燃料电池是一种碱性电池,该电池放电时,负极的反应式为 。 (3)科研人员开发出一种由甲醇和氧气以及强碱作
15、电解质溶液的新型手机电池,可供手机连续使用一个月才充一次电,据此请回答以下问题:通入甲醇的是 (填“正”或“负”)极,写出该电池的负极反应式: 。 (4)Zn MnO2干电池应用广泛,电解质溶液是 ZnCl2 NH4Cl 混合溶液。该电池的负极材料是 。电池工作时,电子流向 (填“正极”或“负极”)。 若 ZnCl2 NH4Cl 混合溶液中含有杂质 Cu2+,会加速某电极的腐蚀,其主要原因是 。 MnO 2的生产方法之一是以石墨为电极,电解酸化的 MnSO 4溶液。阳极的主要电极反应式是 。若电解电路中通过 4 mol 电子,产生气体的物质的量为 。 解析:(1)肼与 N2O4的反应是 2N2
16、H4+N2O4 3N2+4H2O(g),2-得到:2N 2H4(l)+N2O4(l)3N2(g)+4H2O(g) H=2H 2-H 1=-1 048.9 kJmol-1。(2)肼在负极上参加反应,根据以及环境是碱性,因此电极反应式:N2H4+4OH-4e- N2+4H2O。(3)通甲醇一极为负极,其电极反应式为:CH 3OH-6e-+8OH- C+6H2O。(4)锌是活泼金属,因此锌为负极,根据原电池的工作原理,电子从负极经外电路流向正极;锌比铜活泼,锌把铜置换出来,锌、铜、电解质溶液构成原电池,加快反应速率;阳极失电子化合价升高,因此阳极反应式为 Mn2+2H2O-2e- MnO2+4H+,
17、阴极反应式为 2H+2e- H2,因此通过 4 mol e-,生成氢气物质的量为 2 6mol。答案:(1)2N 2H4(l)+N2O4(l) 3N2(g)+4H2O(g) H=-1 048.9kJmol -1(2)N2H4-4e-+4OH- N2+4H2O(3)负 CH 3OH-6e-+8OH- C +6H2O(4)锌 正极 Zn 与 Cu2+生成 Cu,Zn、Cu 形成原电池加快反应速率 Mn 2+-2e-+2H2OMnO2+4H+ 2 mol11.(2017河南郑州模拟)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
18、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 Fe ,试写出该反应的离子方程式:
19、 。 (3)其他条件不变,若将盐桥换成与石墨相连成 n 型的弯铜导线,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 (填“正” “负” “阴”或“阳”)极,乙装置中与铜丝相连石墨(2)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 。 解析:(1)设导线中通过 x mol 电子,则 56 +64 =12。(2)其他条件不变,若将 CuCl2溶液换为 NH4Cl 溶液,由于 N 水解,N +H2O NH37H2O+H+,所以 NH4Cl 溶液显酸性,石墨电极上 H+得到电子,电极反应式为 2H+2e- H2;铁电极反应式为 Fe-2e
20、- Fe2+,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,发生反应的离子方程式为 2Fe2+Cl2 2Fe3+2Cl-,然后滴加几滴硫氰化钾溶液,由于存在 Fe3+,所以溶液变红,继续滴加过量新制饱和氯水,颜色褪去,如果原因是+3 价铁被氧化为 Fe ,则该反应的离子方程式为 2Fe3+3Cl2+8H2O 2Fe +6Cl-+16H+。(3)其他条件不变,若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成 n 型,则甲池为原电池,铁电极反应为 Fe-2e- Fe2+,铜电极反应为 O2+2H2O+4e- 4OH-;乙池为电解池,石墨(2)电极为阳极,电极反应为 2Cl-2e- Cl2,石墨
21、(1)电极为阴极,电极反应为 Cu2+2e- Cu;所以一段时间后,在甲装置铜丝附近滴加酚酞试液,溶液变红,乙装置中石墨(2)电极产物可以用湿润的淀粉碘化钾试纸检验,反应的离子方程式为 Cl2+2I- 2Cl-+I2,反应后试纸变蓝。答案:(1)Fe+Cu 2+ Fe2+Cu 0.2(2)2H+2e- H2 酸性 N +H2O NH3H2O+H+ 2Fe 2+Cl2 2Fe3+2Cl-2Fe3+3Cl2+8H2O 2Fe +6Cl-+16H+(3)溶液变红 O 2+2H2O+4e- 4OH- 阴 2Cl -2e- Cl2 湿润的淀粉碘化钾试纸 Cl2+2I- 2Cl-+I2【教师备用】 (20
22、17河南南阳月考)我国科学家在天然气脱硫研究方面取得了新进展,利用如图装置可发生反应 H2S+O2 H2O2+S。已知甲池中发生的反应为下列说法正确的是( D )A.该装置中电能转化为光能B.H+从甲池移向乙池C.甲池中碳棒上发生的电极反应为 AQ+2H+-2e- H2AQD.乙池溶液中发生的反应为 H2S+ 3I-+S+2H +8解析:该装置是原电池装置,根据图中信息知道能将光能转化为电能,故 A 错误;原电池中阳离子移向正极,根据电子流向可知,甲池中碳棒是正极,所以氢离子从乙池移向甲池,故 B 错误;甲池中碳棒是正极,该电极上发生得电子的还原反应,即 AQ+2H+2e- H2AQ,故 C 错误;在乙池中,硫化氢失电子生成硫单质, 得电子生成 I-,发生的反应为 H2S+ 3I-+S+2H +,故 D 正确。
