1、 课时规范练 18 原电池 化学电源基础巩固1.(2020 江苏泰州二模)下列说法错误的是( )A.铜丝缠在石墨棒上插入稀硝酸,可加快 NO 生成速率B.双液原电池中,可用浸有 CCl4 的滤纸作盐桥C.K FeO 可用作碱性 Zn-K FeO 电池的正极材料2424D.生铁发生吸氧腐蚀时的腐蚀速率与 O2 的浓度有关.电池是人类生产和生活中的重要能量来源,各式各样的电池的发明是化学对人类的一项重大贡献,2下列有关电池的叙述正确的是( )A.锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细B.氢氧燃料电池可将热能直接转变为电能C.氢氧燃料电池工作时氧气在正极被还原D.太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅3.
2、(双选)有关如图所示原电池的叙述不正确的是A.电子沿导线由 Ag 片流向 Cu 片( )B.正极的电极反应是 Ag+e-AgC.Cu 片上发生氧化反应,Ag 片上发生还原反应D.反应时盐桥中的阳离子移向 Cu(NO ) 溶液322CO23-4.甲醇、氧气和强碱溶液作为电解质溶液的手机电池中的反应为 2CH OH+3O +4OH-32+6H2O。有关说法正确的是( )A.放电时,CH3OH 参与反应的电极为正极B.放电时,负极电极反应:CH3OH+8OH-6e-CO2 +6H O-32C.标准状况下,通入 11.2 L O2 完全反应有 1 mol 电子转移D.充电时电解质溶液的 pH 逐渐减小
3、5.(2020 辽宁锦州模拟)肼(N H )暴露在空气中容易爆炸,但是以其为燃料的燃料电池是一种理想的电24池,该燃料电池具有容量大、能量转化率高、产物无污染等特点,其工作原理如图所示。下列叙述正确的是( ) A.电池工作时,正极附近的 pH 降低B.当消耗 1 mol O2 时,有 2 mol Na+由甲槽向乙槽迁移C.负极反应为 4OH-+N H -4e-N +4H O2422D.若去掉阳离子交换膜,电池也能正常工作.(2020 山东济宁三模)中国科学院深圳研究院成功研发出一种基于二硫化钼/碳纳米复合材料的钠型双离子电池,可充放电。其放电时工作原理如图所示。下列说法不正确的是( )6A.二
4、硫化钼/碳纳米复合材料为该电池的负极材料B.放电时正极的反应为 C (PF ) +xe- xPF-6+Cnn6 xC.充电时阴极的电极反应为 MoS2-C+xNa+xe-D.充电时石墨端铝箔连接外接电源的负极Na MoS -Cx27.(2020 江苏化学,20 节选)HCOOH 燃料电池。研究 HCOOH 燃料电池性能的装置如图所示,两电极区间用允许 K+、H+通过的半透膜隔开。(1)电池负极电极反应式为 ;放电过程中需补充的物质 A 为 (填化学式)。(2)图中所示的 HCOOH 燃料电池放电的本质是通过 HCOOH 与 O2 的反应,将化学能转化为电能,其反应的离子方程式为 。能力提升8.
5、(双选)(2020 海南六市联考)世界某著名学术刊物近期介绍了一种新型中温全瓷铁-空气电池,其结构如图所示。 下列有关该电池放电时的说法正确的是( )A.O2-由 a 极移向 b 极B.正极的电极反应为 FeOx+2xe-Fe+xO2-C.铁表面发生的反应为 xH2O(g)+FeFeOx+xH2D.若有 22.4 L(标准状况)空气参与反应,则电路中有 4 mol 电子转移9.(2020 山东淄博实验中学高考模拟)某研究小组进行如下表所示的原电池实验:实验编号实验装置实验现象连接好装置 5 分钟后,灵敏电流表指针向左偏 连接好装置,开始时左侧铁片表面持续产生气泡,5 分钟后,灵转,两侧铜片表面
6、均无明显现象 敏电流表指针向右偏转,右侧铁片表面无明显现象下列关于该实验的叙述正确的是( )A.两装置的盐桥中,阳离子均向右侧移动B.实验中,左侧的铜被腐蚀C.实验中,连接装置 5 分钟后,左侧电极的电极反应为 2H+2e-D.实验和实验中,均有 O2 得电子的反应发生H210.(2020 安徽合肥第一中学冲刺高考)锌溴液流电池用溴化锌溶液作为电解质溶液,并在电池中不断循环。下列有关说法正确的是( )A.充电时 n 接电源的负极,Zn2+通过阳离子交换膜由左侧流向右侧B.放电时每转移 1 mol 电子,负极区溶液质量减少 65 gC.充电时阴极的电极反应为 Br2+2e-2Br- D.若将阳离
7、子交换膜换成阴离子交换膜,放电时正、负极也随之改变11.(双选)(2020 山东日照校际联考)某新型水系钠离子电池工作原理如右图所示。TiO2 光电极能使电池在太阳光照下充电,充电时 Na S 转化为 Na S。下列说法正确的是( )242A.充电时,太阳能转化为化学能,化学能又转化为电能B.放电时,a 极为负极C.充电时,阳极的电极反应为I-3-2e-D.M 可以使用阳离子交换膜3I-12.如图为钠高能电池的结构示意图,该电池的工作温度为 320 左右,电池的总反应为 2Na+xSNa S ,正极的电极反应为 。2xM(由 Na O 和 Al O 制得)的两个作用是 。22313.(1)锂锰
8、电池的体积小,性能优良,是常用的一次电池。该电池的反应原理如图所示,其中电解质 LiClO4溶于混合有机溶剂中,Li+通过电解质迁移进入 MnO 晶格中,生成 LiMnO 。回答下列问题:22外电路的电流方向是由 (填“a”或“b”,下同)极流向 极。电池的正极反应为 。 (2)微生物燃料电池是一种利用微生物将化学能直接转化成电能的装置。已知某种甲醇微生物燃料电池中,电解质溶液为酸性,示意图如右:该电池中外电路电子的流动方向为 (填“从 A 到 B”或“从 B 到 A”)。工作结束后,B 电极室溶液的 pH 与工作前相比将 (填“增大”“减小”或“不变”,溶液体积变化忽略不计)。A 电极附近甲
9、醇发生的电极反应为 。拓展深化14.(1)用零价铁(Fe)去除水体中的硝酸盐(NO-3)已成为环境修复的研究热点之一。Fe 还原水体中 NO 的反应原理如图所示。-3负极材料是 ,正极的电极反应式是 。将足量铁粉投入水体中,经 24 小时测定 NO 的去除率和 pH,结果如下:-3初始 pH pH=2.5pH=4.550%-NO 的3去除率接近 100%2pH4 小时接近中性接近中性铁的最终物质形态pH=4.5 时,NO-3的去除率低,其原因是 。(2)锂空气电池比锂离子电池具有更高的能量密度,因为其正极(以多孔碳为主)很轻,且氧气从环境中获取而不用保存在电池里。其工作原理如图,电池总反应为
10、4Li+O +2H O4LiOH。22请回答下列问题:该电池的正极反应是 。在负极的有机电解液和正极的水性电解液之间,用只能通过锂离子的固体电解质隔开,使用该固体电解质的优点有 。正极使用水性电解液的优点是 。 课时规范练 18 原电池 化学电源1.B 铜丝和石墨棒在硝酸溶液中可构成原电池,从而加快反应速率,提高 NO 的生成速率,A 项正确;CCl 属于非电解质,不能导电,因此不能用其制作盐桥,B 项错误;K FeO 中424的 Fe 为+6 价,具有很强的氧化性,因此可以为正极材料,与 Zn(作为负极)构成电池,C 项正确;O2 浓度越大,发生吸氧腐蚀时腐蚀速率也就越大,这体现了浓度对反应
11、速率的影响,D项正确。2.C A 项,在锌锰干电池中,正极是碳棒,该电极上二氧化锰发生得电子的还原反应,该电极质量不会减少,错误;B 项,氢氧燃料电池属于原电池的一种,是将化学能转化为电能的装置,不能将热能直接转变为电能,错误;C 项,氢氧燃料电池中,燃料为负极反应物,发生失电子的氧化反应,氧气在正极被还原,正确;D 项,太阳能电池的主要材料是半导体单质硅,不是二氧化硅,错误。3.AD 该装置是原电池装置,实质上发生的是 Cu 与硝酸银的反应,所以 Cu 失去电子,发生氧化反应,则 Cu 是负极,Ag 是正极,电子从负极经外电路流向正极,A 项错误;正极是Ag+发生还原反应,Ag+得到电子生成
12、 Ag,B 项正确;根据以上分析,Cu 片上发生氧化反应,Ag 片上发生还原反应,C 项正确;原电池中,阳离子向正极移动,所以盐桥中的阳离子移向 AgNO3 溶液,D 项错误。4.B A 项,放电时,CH OH 发生氧化反应,所以 CH OH 参与反应的电极为负极,错误;B33项,放电时,负极为甲醇的氧化反应,结合电解质溶液,电极反应为 CH3OH+8OH-6e-C23-+6H O,正确;C 项,标准状况下,11.2 L O 的物质的量为 0.5 mol,所以 11.2 L O 完全反O222应有 0.5 mol4=2 mol 电子转移,错误;D 项,充电时,反应从右向左进行,OH-浓度增大,
13、溶液pH 逐渐升高,错误。5.C 电池工作时,O 在正极发生还原反应:O +2H O+4e- 4OH-,由于生成 OH-,溶液的222pH 增大,A 项错误;当消耗 1 mol O2 时,电路中转移 4 mol 电子,生成 4 mol OH-,为保持溶液呈电中性,应有 4 mol Na+由甲槽向乙槽迁移,B 项错误;N H 在负极上失电子发生氧化24反应,则负极反应为 4OH-+N H -4e- N +4H O,C 项正确;若去掉阳离子交换膜,正极产2422生的 OH-直接向负极移动,不能产生稳定的电流,D 项错误。6.D 原电池中电解质中的阴离子向负极移动,阳离子向正极移动,由图中信息可知,
14、钠离子向铝箔石墨电极移动,故铝箔石墨电极为正极,二硫化钼/碳纳米复合材料为负极,A 项正确;由装置图可知放电时正极产生 PF- ,电极反应为 C (PF ) +xe- xPF- +C ,B 项正确;6n6 x6n充电时原电池的负极接电源的负极,作为阴极,发生的反应为 MoS2-C+xNa+xe-Na MoS -C,C 项正确;充电时电池的正极接电源的正极,则石墨端铝箔应连接外接电源的x2正极,D 项错误。.答案 (1)HCOO-+2OH-2e- HC - +H O H SO47O322(2)2HCOOH+2OH-+O2 2HC - +2H O(或 2HCOO-+O2HC - )OO3322 解
15、析 (1)依据两极物质化合价变化可知,负极 HCOOH 发生氧化反应得到 HCO-3:HCOO-2e-+2OH- HC - +H O。正极反应式为 Fe3+e- Fe2+,而 Fe2+被 O2 氧化为 Fe3+,发生如O32下反应:4Fe2+4H+O2 4Fe3+2H O,再结合有 K SO 被分离出来,故需补充 H SO 。22424(2)总反应的离子方程式为 2HCOO-+O2 2HC - ,也可写为 2HCOOH+O +2OH-O322HC - +2H O。O328.AC a 极空气中氧气得电子发生还原反应,a 极为正极,铁与水反应生成氢气,氢气在 b极失电子发生氧化反应,b 极为负极。
16、在原电池中,阴离子向负极移动,O2-由 a 极移向 b极,A 项正确;a 极空气中氧气得电子发生还原反应为正极,电极反应为 O2+4e- 2O2-,B 项错误;由新型中温全瓷铁-空气电池的装置图可知,铁表面发生的反应为 xH2O(g)+FeFeO +xH ,C 项正确;有 22.4 L(标准状况)空气参与反应,则氧气约为 0.2 mol,电路中约转x2移 0.8 mol 电子,D 项错误。9.D 实验装置,电子移动的方向从负极流向正极,即左侧铜为正极,右侧铜为负极,根据原电池工作原理,阳离子向正极移动,即向左侧移动;实验装置连接好 5 min 后,灵敏电流表指针向右偏转,说明左侧铁为负极,右侧
17、铁为正极,根据原电池的工作原理,阳离子向正极移动,即向右侧移动,A 项错误。根据 A 选项分析,实验中左侧铜没有被腐蚀,右侧铜被腐蚀,B 项错误。实验中连接好装置 5 min 后,灵敏电流表指针向右偏转,说明左侧铁为负极,右侧铁为正极,即左侧电极反应为 Fe-2e- Fe2+,C 项错误。实验左侧电极反应为 O2+4H+4e- 2H O,实验5 min 后,右侧铁片电极反应为 O +2H O+4e- 4OH-,均222是吸氧腐蚀,D 项正确。10.A 充电时 n 接电源的负极,Zn2+通过阳离子交换膜向阴极定向迁移,故由左侧流向右侧,A 项正确;放电时,负极 Zn 溶解生成 Zn2+,Zn2+
18、通过阳离子交换膜向正极定向迁移,故负极区溶液质量不变,B 项错误;充电时阴极的电极反应为 Zn2+2e- Zn,C 项错误;若将阳离子交换膜换成阴离子交换膜,放电时正、负极不会改变,Zn 仍是负极,D 项错误。11.BD 充电时,太阳能转化为电能,电能又转化为化学能贮存起来,A 错误;放电时,a 极为负极,Na S 失电子被氧化为 Na S ,B 正确;充电时,阳极失电子被氧化,阳极的电极反应为224311I-2e- ,C 错误;根据装置图分析,M 是阳离子交换膜,D 正确。I32.答案 xS+2e-2-(或 2Na+xS+2e- Na S )导电和隔离钠与硫S2x3.答案 (1)b aMnO
19、2+Li+e- LiMnO2(2)从 A 到 B 不变CH OH+H O-6e- 6H+CO232解析 (1)结合所给装置图以及原电池反应原理可知,Li 为负极,MnO2 为正极,所以电子流向是 ab,电流方向则是 ba。根据题给信息“电解质 LiClO4 溶于混合有机溶剂中,Li+通过电解质迁移进入 MnO 晶格中,生成 LiMnO ”,所以正极的电极反应为22MnO2+Li+e- LiMnO2。(2)甲醇失去电子,A 电极为电池的负极,所以该电池外电路电子的流动方向为从A 到 B。B 电极上 O2 得电子并消耗 H+,同时溶液中的 H+移向 B 电极室,所以 B 电极室溶液的 pH 与工作
20、前相比未发生变化。CH OH 失电子生成 CO 和 H+,根据化合价变32化和元素守恒配平方程式即可得电极反应为 CH OH+H O-6e- 6H+CO2。3214.答案 (1)Fe N - +8e-+10H+ N +3H OOH432 pH 越大,Fe3+越易水解成 FeO(OH),FeO(OH)不导电,会阻碍电子转移(2)O +2H O+4e- 4OH-22既可防止两种电解液混合,又可防止水和氧气等与负极的金属锂发生反应可防止正极的碳孔堵塞解析 (1)根据图示原理可知,Fe 失电子,使 NO- 还原为 NH+,故 Fe 为负极,结合电子守34恒、电荷守恒和元素守恒写出正极的电极反应:NO-3+8e-+10H+ NH+3H O。pH 越42大,Fe3+越容易水解生成不导电的 FeO(OH),会阻碍反应进行,所以 NO-3去除率低;pH 越小,越容易生成疏松、能导电的 Fe O ,所以 NO- 去除率高。343(2)在负极的有机电解液和正极的水性电解液之间,用只能通过锂离子的固体电解质隔开,既可防止两种电解液发生混合,又可防止水和氧气与负极的金属锂发生反应。该电池正极若使用非水性电解液,则生成的是固体氧化锂(Li2O),而使用水性电解液时,生成的氢氧化锂(LiOH)溶于水,这样就不会引起正极的碳孔堵塞。
