1、1速练 15 原电池原理及应用针对选考第 17 题1.(2017温州新力量联盟高二下期末)关于如图所示装置的叙述，正确的是( )A.铜是负极，铜片上有气泡产生B.铜片质量逐渐减少 C.电流从锌片经导线流向铜片D.H 在铜片表面被还原答案 D解析 锌片、铜片和稀硫酸组成的原电池，锌片(负极)失去电子经导线流向铜片(正极)，H 在铜片表面得电子生成氢气，A 错误；铜片质量不改变，B 错误；电流与电子流向相反，应从铜片经导线流向锌片，C 错误；H 得电子生成氢气，被还原，D 正确。2.某固体酸燃料电池以 CsHSO4固体为电解质传递 H ，其基本结构见下图。下列有关说法错误的是( )2A.a 极为负
2、极，电极上发生氧化反应B.电池总反应可表示为 2H2O 2=2H2OC.外电路中电子由 b 电极通过导线流向 a 电极D.该装置工作时把化学能转化成电能答案 C解析 根据原电池工作原理，通氢气一极为负极，通氧气一极为正极，因此 a 极为负极，失去电子，发生氧化反应，A 正确；电解质传递 H ，因此 a 极电极反应式为H22e =2H ，b 极电极反应式为 O24H 4e =2H2O，电池总反应是2H2O 2=2H2O，B 正确；根据原电池的工作原理，电子从负极经外电路流向正极，即从 a极经外电路流向 b 极，C 错误；该装置为原电池，是化学能转化成电能的装置， D 正确。3.(2017温州十五
3、校联合体高二第二学期期末)甲醇燃料电池由于结构简单、能量转化率高、对环境无污染，可作为常规能源的替代品而越来越受到关注，其工作示意图如下，其总反应为 2CH3OH3O 2=2CO24H 2O。下列说法不正确的是( )A.电极 A 是负极，物质 a 为甲醇B.电池工作时，电解液中的 H 通过质子交换膜向 B 电极迁移C.放电前后电解质溶液的 pH 增大D.b 物质在电极上发生的电极反应式：O 24e 2H 2O=4OH答案 D解析 根据给出原电池原理反应，从得失电子的角度分析，A 失电子为负极，通入甲醇，A正确；电池工作时，阳离子向正极 B 电极迁移，B 正确；总反应显示反应过程中生成水，原溶液
4、显酸性，所以酸性减弱，pH 增大，C 正确；电解质为酸性，B 电极的电极反应式为O24e 4H =2H2O，D 错误。4.(2017湖州高一下学期期中)用疏松多孔的活性炭插入 KOH 溶液作电极，在两极上分别通入甲烷和氧气，形成燃料电池，有关该电池的描述错误的是( )A.电池总反应：CH 42O 22OH =CO 3H 2O23B.负极反应式：CH 48e 10OH =CO 7H 2O23C.正极反应式：O 24H 4e =2H2OD.CH4燃料电池比 CH4直接燃烧能量利用率高3答案 C解析 在碱性溶液中，负极上通入燃料甲烷，失电子发生氧化反应：CH48e 10OH =CO 7H 2O，正极
5、上通入氧气，发生得电子的还原反应：232O24H 2O8e =8OH ，燃料电池的总反应式为 CH42O 22OH =CO 3H 2O，A、B 正23确，C 错误；甲烷燃料电池实现化学能转化为电能，能量利用率比甲烷燃烧的大，D 正确。5.美国化学家诺塞拉研制出一种可以将水分解成氢气和氧气的催化剂，这将使氢气生产成为可能，并使太阳能使用步入新的时代，被称为“水发电技术” 。下列有关说法正确的是( )A.“水发电技术”是指水分解生成氢气和氧气，同时放出能量来发电B.“水发电技术”可实现发电过程中的零污染物排放C.若水分解产生的 H2、O 2分别通入燃料电池的两极，通 H2的电极上发生还原反应D.“
6、水发电技术”的能量转换形式为化学能电能热能答案 B解析 水分解的过程是吸热过程，A 错误；“水发电技术”可实现发电过程中的零污染物排放，B 正确； “水发电技术”的能量转换形式为太阳能化学能电能，D 错误；氢氧燃料电池中，通 H2的为电源负极，失去电子发生氧化反应，C 错误。6.乙烯催化氧化成乙醛可设计成如图所示的电化学装置，下列有关说法正确的是( )A.该电化学装置是电解池 B.a 极反应式：CH 2=CH22e H 2O=CH3CHO2H C.氧气在 b 极被氧化 D.电子移动方向：电极 a负载电极 b磷酸溶液电极 a答案 B解析 由题意可知 CH2=CH2被氧化，应在原电池的负极，因电解
7、质溶液呈酸性，则负极电极反应式为 CH2=CH22e H 2O=CH3CHO2H ，正极通入氧气，发生还原反应，电极反应式为 O24H 4e =2H2O。该电池属于燃料电池，是原电池，A 错误； a 极为负极，反应式为 CH2=CH22e H 2O=CH3CHO2H ，B 正确；氧气在 b 极被还原，C 错误；电子只能经过导线，不能经过溶液，D 错误。7.铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应：FeNi 2O33H 2O=Fe(OH)22Ni(OH) 2，下列有关该电池的说法不正确的是( )A.电池的电解液为碱性溶液，正极为 Ni2O3、负极为 Fe4B.电池放电时，负极反应为 Fe2OH
8、2e =Fe(OH)2C.电池放电过程中，阴离子向负极移动D.电池放电时，正极发生氧化反应答案 D解析 根据电池总反应产物 Fe(OH)2和 Ni(OH)2可判断，电解液为碱性溶液，根据原电池的工作原理，正极上得到电子，化合价降低，负极上失去电子，化合价升高，因此 Fe 为负极，Ni2O3为正极，A 正确；根据电池总反应，负极反应式为 Fe2e 2OH =Fe(OH)2，B 正确；根据原电池的工作原理，阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，C 正确；正极上得到电子，化合价降低，发生还原反应，D 错误。8.高功率 Ni/MH(M 表示储氢合金)电池已经用于混合动力汽车，总反应方程式为 Ni(OH)
9、2M NiOOHMH。下列叙述正确的是( )充 电 放 电A.放电时正极附近溶液的碱性增强B.放电时负极反应为 MH 2Oe =MHOH C.放电时阳极反应为 NiOOHH 2Oe =Ni(OH)2OH D.放电时每转移 1 mol 电子，正极有 1 mol NiOOH 被氧化答案 A解析 正极是得到电子的，根据总反应式可知，正极是 NiOOH 中的 Ni 得到电子被还原，生成 Ni(OH)2，负极反应式：NiOOHe H 2O=Ni(OH)2OH ，负极反应式：NiOOHe H 2O=Ni(OH)2OH ，碱性增强，A 正确、D 错误；原电池中负极失去电子，B 错误；放电相当于原电池，C 错
10、误。9.通过传感器可以监测空气中甲醛的含量。一种燃料电池型甲醛气体传感器的原理如图所示，下列说法错误的是( )A.a 为电池的正极，发生还原反应B.b 极的电极反应为 HCHOH 2O4e =CO24H C.传感器工作过程中，电解质溶液中硫酸的浓度减小D.当电路中转移 2104 mol 电子时，传感器内参加反应的 HCHO 为 3.0 mg答案 D解析 氧气得电子，a 为正极，发生还原反应，A 正确； b 极是负极，发生失去电子的氧化反应，故电极反应为 HCHOH 2O4e =CO24H ，B 正确；传感器工作过程中，氧化还5原反应生成水，电解质溶液中硫酸的浓度变小，C 正确；负极：HCHOH
11、 2O4e =CO24H ，当电路中转移 2104 mol 电子时，反应的甲醛物质的量为0.5104 mol，质量为 1.5 mg，D 错误。10.(2017浙江金华十校高二下期末)电子表所用的纽扣电池，两极材料为锌和氧化银，电解质溶液为 KOH 溶液，电池反应为 Ag2OZnH 2O=2AgZn(OH) 2，示意图如下。下列判断正确的是( )A.锌为负极，被还原B.纽扣电池工作时，OH 移向 Ag2OC.每 6.5 g 锌发生反应时，转移电子 0.1NAD.纽扣电池工作时，电解质溶液的碱性增强答案 D解析 根据化合价变化可知 Zn 被氧化，应为原电池的负极，则正极为 Ag2O，A 错误；原电
12、池工作时，电解质中的阴离子移向负极，即向锌电极移动，B 错误；每 6.5 g 锌发生反应时 ， 转 移 电 子 0.2NA， C 错 误 ； 原 电 池 工 作 时 ， 正 极 发 生 反 应 Ag2O H2O 2e =2Ag 2OH ，该极区溶液 pH 值增大，D 正确。11.以 H2、O 2、30%KOH 溶液为电解质溶液的这种氢氧燃料电池，已用于航天飞机。下列说法中错误是( )A.H2在负极发生氧化反应B.燃料电池的能量转化率可达 100%C.产物为无污染的水，属于环境友好电池D.供电时的总反应：2H 2O 2=2H2O答案 B解析 由电极反应式可知，通入氢气的一极为电池的负极，发生氧化
13、反应，A 正确；氢氧燃料电池是将化学能转化为电能的装置，还会伴有热能等能量的释放，能量转化率不会达100%，B 错误；氢氧燃料电池产物是水，对环境无污染，且能量转化率高，C 正确；电池总反 应 与 氢 气 在 氧 气 中 燃 烧 的 化 学 方 程 式 一 致 ， 供 电 时 的 总 反 应 为 2H2 O2=2H2O， D 正 确 。12.一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是( )6A.反应 CH4H 2O 3H2CO，每消耗 1 mol CH4转移 12 mol 电子= = = = =催 化 剂 B.电极 A 上 H2参与的电极反应为 H22OH 2e =2H2
14、OC.电池工作时，CO 向电极 B 移动23D.电极 B 上发生的电极反应为 O22CO 24e =2CO23答案 D解析 1 mol CH4CO，化合价由4 价2 上升 6 价， 1 mol CH4参加反应共转移 6 mol电子，A 错误；环境不是碱性，否则不会产生 CO2，其电极反应式：COH 22CO 4e =3CO2H 2O，B 错误；根据原电池工作原理，电极 A 是负极，电极23B 是正极，阴离子向负 极 移 动 ， C 错 误 ； 根 据 电 池 原 理 ， O2、 CO2共 同 参 加 反 应 ， 其 电 极 反 应式 ： O2 2CO2 4e =2CO ，D 正确。2313.液
15、体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小等优点。一种以液态肼(N 2H4)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 溶液作为电解质溶液。关于该电池的叙述正确的是( )A.b 极发生氧化反应B.a 极为该电池的正极C.放电时，电流从 a 极经过负载流向 b 极D.a 极的反应式：N 2H44OH 4e =N24H 2O答案 D解析 该燃料电池中，通入氧化剂空气的电极 b 为正极，正极上氧气得电子发生还原反应，A 错误；a 极为该电池的负极，B 错误；放电时，电流从正极 b 经过负载流向 a 极，C 错误；通 入 燃 料 的 电 极 为 负 极 ， 负 极 上 燃 料 失 电
16、 子 发 生 氧 化 反 应 ， 电 极 反 应 式 为N2H4 4OH 4e =N24H 2O，D 正确。14.一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为7CH3CH2OH4e H 2O=CH3COOH4H 。下列有关说法正确的是( )A.检测时，电解质溶液中的 H 向负极移动B.若有 0.4 mol 电子转移，则在标准状况下消耗 4.48 L 氧气C.电池反应的化学方程式：CH 3CH2OHO 2=CH3COOHH 2OD.正极上发生的反应：O 24e 2H 2O=4OH答案 C解析 在原电池中较活泼的金属作负极，失去电子，发生氧化反应。电子经导线传递到正极上，所以溶液中的阳
17、离子向正极移动，阴离子向负极移动，A 错误；1 mol 氧气在反应中得到 4 mol 电子，所以若有 0.4 mol 电子转移，则在标准状况下消耗 2.24 L 氧气，B 错误；正极和负极反应式相加可得总反应，C 正确；溶液显酸性，因此正极反应式是O24e 4H =2H2O，D 错误。15.锂水电池，可作为鱼雷和潜艇的储备电源。该电池以金属锂和钢板为电极材料，以LiOH 为电解质，使用时加入水即可放电。关于该电池的下列说法正确的是( )A.钢板中的铁作负极，电极反应为 Fe 2e =Fe2 B.放电时正极上有氧气生成C.放电时 OH 向正极移动 D.电池总反应：2Li2H 2O=2LiOHH
18、2答案 D解析 该原电池中，Li 失电子作负极、钢板作正极，正极上得电子发生还原反应，A 错误；放电时，负极上失电子、正极上得电子，正极上水得到电子生成氢气，B 错误；放电时，电解质溶液中氢氧根离子向负极移动、锂离子向正极移动，C 错误；电池反应式为2Li2H 2O=2LiOHH 2，D 正确。16.高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压，高铁电池的总反应：3Zn2K 2FeO48H 2O 3Zn(OH)22Fe(OH) 34KOH，下列放 电 充 电叙述不正确的是( )A.放电时负极反应式：Zn2e 2OH =Zn(OH)2B.放电时每转移 3 m
19、ol 电子，正极有 1 mol K2FeO4被还原C.放电时正极反应式：Fe(OH) 33e 5OH =FeO 4H 2O24D.放电时正极附近溶液的碱性增强答案 C解析 根据电池的总反应可知，高铁电池放电时必定是锌在负极失去电子，电极反应式为Zn 2e 2OH =Zn(OH)2， A 正 确 ； 放 电 时 正 极 反 应 为 FeO 4H2O 3e =Fe(OH)2 43 5OH ，每转移 3 mol 电子，正极有 1 mol K2 FeO4被还原，B 正确；放电时，正极上高铁酸根离子得电子发生还原反应，电极反应式为 2FeO 6e 8H 2O=2Fe(OH)310OH 248或 FeO
20、4H 2O3e =Fe(OH)35OH ，C 错误；高铁电池放电时是锌在负极失去电子，24电极反应式为 Zn2e 2OH =Zn(OH)2，负极附近溶液的碱性减弱，正极上高铁酸根离子得电子发生还原反应，电极反应式为 2FeO 6e 8H 2O=2Fe(OH)310OH ，正极附24近溶液的碱性增强，D 正确。17.瓦斯爆炸是煤矿开采中的重大危害，一种瓦斯分析仪(图甲)能够在煤矿巷道中的甲烷浓度达到一定浓度时，可以通过传感器显示。该瓦斯分析仪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 Y2O3Na 2O，O 2 可以在其中自由移动。下列有关叙述正确的是( )A.电极 a
21、 的反应式：CH 45O 2 8e =CO 2H 2O23B.电极 b 是正极，固体电解质中 O2 由电极 a 流向电极 bC.当固体电解质中有 1 mol O2 通过时，电子转移 4 molD.瓦斯分析仪工作时，外电路中电子由电极 b 流向电极 a答案 A解析 甲烷所在电极 a 为负极，电极反应为 CH45O 2 8e =CO 2H 2O，A 正确；电23极 b 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；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，电
22、子转移 2 mol，C 错误；该电池中 a 为负极，b 为正极，电子从负极流向正极，所以电池外电路中电子由电极 a 流向电极 b，D 错误。18.2011 年，麻省理工学院科研团队研发出一种人造树叶，它将一片半导体材料夹在两层特殊的催化剂的中间。若将人造树叶整体浸泡在溶液中，当光照在人造树叶上，就会分解水生成 H2和 O2，结构如图所示。下列有关人造树叶说法正确的是( )A.该装置最终将太阳能转变为电能9B.Ni、Mo、Zn 基催化剂极为阳极，发生氧化反应C.可以将人造树叶浸泡在碱性溶液中D.钴基催化剂上发生反应：2H 2O4e =4H O 2答案 D解析 该装置最终将太阳能转变为电能，再转化为化学能，A 错误；Ni、Mo、Zn 基催化剂极为正极，本身不反应，H 得电子，发生还原反应，B 错误；不可以将人造树叶浸泡在碱性溶液中，碱性条件下，负极不能产生 H ，C 错误；钴基催化剂在负极，负极发生氧化反应，发生反应：2H 2O4e =4H O 2，D 正确。
