1、3.1 电池探秘一、单选题(共 9 题;共 18 分)1.图是土豆电池的示意图土豆电池工作时,下列有关说法正确的是( )A. Fe 用作正极 B. Cu 片质量减少C. 电子由 Fe 并经导线流向 Cu 片 D. 实现了电能向化学能的转化2.某同学将 Fe+2FeCl3=3FeCl2 设计成原电池装置如图所示下列说法正确的是( )A. 电子由铁极经溶液向铂极迁移 B. 放电过程中交换膜右侧溶液颜色逐渐变浅C. 正极的电极反应式为 Fe3+3e =Fe D. 若转移 2mole , 交换膜右侧溶液中约减少 3mol 离子3.如图,在盛有稀硫酸的烧杯中放入用导线连接的电极 X、Y,外电路中电子流向
2、如图所示,下列 关于该装置的说法正确的是( )A. 外电路电流方向为:X外电路YB. 若两极分别为铁棒和碳棒,则 X 为碳棒,Y 为铁棒C. X 极上发生的是还原反应,Y 极上发生的是氧化反应D. 若两极都是金属,则它们的活动顺序为 XY4.如图中 X 为电源,Y 为浸透饱和硫酸钠溶液的滤纸,滤纸中央滴有一滴 KMnO4 溶液,通电后 Y 中央的紫红色斑向 d 端扩散,下列判断正确的是( )A. c 电极的电极反应式为:2H +2e =H2 B. Cu 电极质量减小, Pt 电极质量增大C. Z 中溶液的 pH 先减小,后增大 D. a 为电源正极, b 为电源负极5.甲醇质子交换膜燃料电池中
3、将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应原理是: CH 3OH(g)+H 2O(g)=CO2(g)+3H 2(g );H=+49.0 kJmol1CH 3OH(g)+1/2O 2(g)=CO 2(g)+2H 2(g);H=192.9 kJmol1 下列说法正确的是( ) A. 反应中的能量变化如图所示B. C. CH3OH 转变成 H2 的过程一定要吸收能量D. 根据推知反应: 的H192.9kJmol 16.下列说法不正确的是( ) A. 原电池外电路中电子由负极流向正极 B. 原电池中发生还原反应的电极是正极C. 电解池中发生还原反应的电极是阳极 D. 电解池中质量增加的电极是阴极7.热激活电池可用
4、作火箭、导弹的工作电源一种热激活电池的基本结构如图所示,其中作为电解质的无水 LiClKCl 混合物受热熔融后,电池即可瞬间输出电能该电池总反应为: PbSO4+2LiCl+CaCaCl2+Li2SO4+Pb下列有关说法正确的是( ) A. 正极反应式:Ca+2Cl 2e CaCl 2B. 放电过程中,Li +向负极移动C. 每转移 0.1 mol 电子,理论上生成 20.7 g PbD. 常温时,在正负极间接上电流表或检流计,指针不偏转8.对化学电源的叙述正确的是( ) A. 化学电源比火力发电对化学能的利用率高 B. 化学电源所提供的电能居于人类社会现阶段总耗电量的首位C. 化学电源均是安
5、全、无污染的 D. 化学电源即为可充电电池9.镁镍蓄电池放电时的总反应为 Mg+Ni2O3+3H2OMg(OH ) 2+2Ni(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 MgB. 电池放电时,负极反应为 Mg+2OH 2e Mg (OH ) 2C. 电池充电过程中,阴极附近溶液的 pH 降低D. 电池充电时,阳极反应为 2Ni(OH) 2+2OH 2e Ni 2O3+3H2O二、填空题(共 4 题;共 20 分)10.有人设想用 SO2 制取少量硫酸,其装置如图所示: H +移向_极(填“a”或“b”),c 极的电极名称是_,a
6、 极发生的电极反应式为_c 极发生的电极反应式为_标准状况下,A 装置吸收 3.36LSO2 时,B 装置中溶液最多减重_ g(装置中气体的溶解性忽略不计) 11.请根据氧化还原反应 Fe+2H+=Fe2+H2设计成原电池: 负极材料为:_发生的电极反应是:_,电流_(填“ 流出”或“流入”)正极发生的电极反应是:_该反应为_(填“ 氧化反应 ”或“ 还原反应”)若电路中转移 6.021022 个 e , 则产生标况下 H2 的体积为_ 12.已知:某原电池的总反应为:2Fe 3+Cu2Fe 2+Cu2+ 则: 该原电池的正极材料可以选用(填材料名称):_,该电极的电极反应式是:_,若负极质量
7、减少 1.28 克,那么电路中转移的电子数为:_ 13.由铜、锌和稀盐酸组成的原电池中,铜是_极,发生_反应,电极反应式是_;锌是_极,发生_反应,电极反应式是_ 三、综合题(共 2 题;共 18 分)14.按要求对下图中两极进行必要的连接并填空:(1 )在 A 图中,使铜片上冒 H2 气泡请加以必要连接,则连接后的装置叫_ 电极反应式:锌板:_;铜板:_ (2 )在 B 图中,使 a 极析出铜,则 b 析出:_加以必要的连接后,该装置叫 _电极反应式,a 极:_ b 极:_在经过一段时间后,停止反应并搅均溶液,溶液的pH_(升高、降低、不变),加入一定量的_ 后,溶液能恢复至与电解前完全一致
8、 15.化学能在一定的条件下可以转化为电能 (1 )现有如下两个反应:2FeBr 2+3Cl2=2FeCl3+2Br2 Na 2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2根据两个反应的本质判断,您认为可以设计成原电池的是_(填反应序号),理由是_ (2 )请根据 Fe+CuSO4=FeSO4+Cu 反应,选择适宜的材料和试剂设计一个原电池画出原电池装置图,并在图中标注出电极和电解质溶液的名称 (3 )写出该原电池电极反应式:正极:_;负极: _ 四、实验探究题(共 1 题;共 5 分)16.图是以 Zn 和 Cu 为电极,稀 H2SO4 为电解质溶液形成的原电池,某实验兴趣小组做完实验后,在
9、读书卡片上记录如下: Date:2015.03.06 实验后的记录:Zn 为阳极,Cu 为阴极 H+向负极移动 电子流动方向 ZnCuZn 极有 H2 产生 若有 1mol 电子流过导线,则产生 H2 为 0.5mol正极的电极反应式:Zn2e =Zn2+(1 )在卡片上,叙述合理的是_(填序号) (2 )在实验中,甲同学发现不仅在铜片上有气泡产生,而且在锌片上也产生了气体,分析原因可能是_ (3 )如果把锌片换成石墨,发现电流计指针几乎不能偏转,原因_ (4 )如果把硫酸换成硫酸铜溶液,猜测_(填“锌极”或“ 铜极”)变粗,原因是_(用电极方程式表示) 答案解析部分一、单选题1.【答案】C
10、【解析】【解答】解:A该原电池中,Fe 的活泼性比 Cu 强,Fe 作负极,故 A 错误;B铁为负极,发生氧化反应,正极上的金属 Cu 不会参加电极反应,故 B 错误;C Fe 作负极,铜作正极,电子从 Fe 沿导线流向 Cu,故 C 正确;D形成原电池反应,化学能转化为电能,故 D 错误;故选 C【分析】根据金属的活泼性知,Fe 作负极,Cu 作正极,负极上 Fe 失电子发生氧化反应,正极上发生得电子的还原反应,电子从负极沿导线流向正极,据此解答2.【答案】B 【解析】【解答】解:A、电子不能从溶液中转移,故 A 错误;B、Fe 3+在正极得到电子而被还原,Fe 3+浓度减小,左侧溶液中铁离
11、子不能通过阴离子交换膜,所以右侧溶液颜色变浅,故 B 正确;C、正极电极反应式为 Fe3+e =Fe2+ , 故 C 错误;D、右侧为正极,电极反应式为 Fe3+e =Fe2+ , 所以转移 2mole , 交换膜右侧溶液中约减少 2mol离子,故 D 错误;故选 B【分析】根据反应“Fe+2FeCl 33FeCl 2”可知,反应中 Fe 被氧化,应为原电池负极,失电子而被氧化,正极应为 Pt,Fe 3+在正极得到电子而被还原,电解质溶液为 FeCl3 , 原电池中阳离子移向正极,阴离子移向负极,电子从负极经导线流向正极,据此分析3.【答案】D 【解析】【解答】解:A、根据图片知该装置是原电池
12、,外电路中电子从 X 电极流向 Y 电极,电流的流向与此相反,即 Y外电路X,故 A 错误; B、原电池中较活泼的金属作负极,较不活泼的金属或导电的非金属作正极,若两电极分别为 Fe 和碳棒,则 Y 为碳棒, X 为 Fe,故 B 错误;C、 X 是负极,负极上发生氧化反应;Y 是正极,正极上发生还原反应,故 C 错误;D、原电池中较活泼的金属作负极,较不活泼的金属或导电的非金属作正极,该原电池中 X 是负极,Y 是正极,所以若两电极都是金属,则它们的活动性顺序为 XY ,故 D 正确;故选 D【分析】根据图片知,该装置是原电池,根据电子的流向判断正负极,电流的流向正好与电子的流向相反;较活泼
13、的金属作负极,不活泼的金属或导电的非金属作正极;负极上发生氧化反应,正极上发生还原反应4.【答案】A 【解析】【解答】由图可知,为电解装置,由通电后 Y 中央的紫红色色斑向 d 端扩散,则 d 为阳极极,b为电源的正极,a 为负极,Ac 为电解池的阴极,发生还原反应,电极方程式为 2H+2e =H2,所以 A 正确;BCu 为阴极,发生还原反应生成铜,电极质量增大,所以 B 错误;C Pt 电极上氢氧根离子失去电子,电解生成铜和硫酸,则烧杯中溶液的 pH 减小,所以 C 错误;D由以上分析可知 a 负极, b 为正极,所以 D 错误所以选 A【分析】本题考查电解原理,为高频考点,侧重于学生的分
14、析能力的考查,明确装置为电解池及通电后Y 中央的紫红色色斑向 d 端扩散是解答本题的关键5.【答案】D 【解析】【解答】解:A、根据图显示内容知道:反应物的能量高于生成物的能量,则反应是放热的过程,而是吸热的过程,故 A 错误; B、燃烧热是指完全燃烧 1mol 物质生成最稳定的产物的过程放出的热量,甲醇燃烧对应产物应该是二氧化碳气体和液态的水,不是氢气,故 B 错误;C、根据化学方程式知道,甲醇转化为氢气的过程就是放热的,故 C 错误;D、气体甲醇变为液态甲醇的过程是放热的过程,根据反应CH 3OH(g)+1/2O 2(g)=CO 2(g )+2H2(g);H= 192.9 kJmol1 知
15、道,液态甲醇发生此反应放出的热量会小于 192.9kJ,故 D 正确故选 D【分析】A、反应物的能量高于生成物的能量,则反应是放热的过程;B、燃烧热是指完全燃烧 1mol 物质生成最稳定的产物的过程所放出的热量;C、根据化学反应焓变的意义以及反应能量变化和反应物、产物能量的关系来回答判断;D、气体甲醇变为液态甲醇的过程是放热的过程6.【答案】C 【解析】【解答】解:A、原电池中负极失电子,正极上溶液中的离子得电子,所以外电路中电子由负极流向正极,故 A 正确; B、原电池中,正极上溶液中的离子得电子,化合价降低,发生还原反应,故 B 正确;C、电解池中,阳极上电极或溶液中的阴离子失电子,失电子
16、发生氧化反应,故 C 错误;D、电解池中,阴极上阳离子得电子,若电极的质量增加,说明该极有金属单质生成,则该极为阴极,故D 正确故选 C【分析】A、原电池中负极失电子,正极上溶液中的离子得电子;B、原电池中,正极上溶液中的离子得电子;C、电解池中,阳极上电极或溶液中的阴离子失电子;D、电解池中,阴极上阳离子得电子7.【答案】D 【解析】【解答】解:A正极发生还原反应,电极方程式为 PbSO4+2e +2Li+=Li2SO4+Pb,故 A 错误; B放电过程中阳离子向正极移动,故 B 错误;C根据电极方程式 PbSO4+2e +2Li+=Li2SO4+Pb,可知每转移 0.1 mol 电子,理论
17、上生成 0.05molPb,质量为 10.35g,故 C 错误;D常温下,电解质不是熔融态,离子不能移动,不能产生电流,因此连接电流表或检流计,指针不偏转,故 D 正确故选 D【分析】由原电池总反应可知 Ca 为原电池的负极,被氧化生成反应 H2(g )+Cl 2(g)=2HCl(g ),反应的电极方程式为 Ca+2Cl 2e =CaCl2 , 为原电池的正极,发生还原反应,电极方程式为PbSO4+2e +2Li+=Li2SO4+Pb,原电池工作时,阳离子向正极移动,阴离子向负极移动,结合电解方程式计算8.【答案】A 【解析】【解答】由于是化学能与电能的直接转化,节省了许多中间环节,所以化学电
18、源对化学能的利用率比火力发电高得多,但火力发电仍居世界耗电量的首位;化学电源一般较安全,但含重金属的电源如果随意丢弃,将会给环境带来严重的污染;有些化学电源是可充电电源(如镍镉电池) ,有些是不可充电的(如干电池) 。故答案为:A【分析】化学电源是利用氧还原反应原理将化学能转化为电能的装置,据此进行解答即可。9.【答案】C 【解析】【解答】解:A放电时,Mg 失电子作负极、正极为 Ni2O3 , Mg 和 Ni2O3 都生成氢氧化物,说明溶液呈碱性,故 A 正确; B放电时,Mg 失电子和氢氧根离子反应生成氢氧化镁,电极反应式为 Mg+2OH 2e Mg(OH) 2 , 故 B 正确;C充电过
19、程中,阴极反应式为 Mg(OH) 2+2e Mg+2OH , 有氢氧根离子生成,所以溶液的 pH 增大,故 C 错误;D充电时,阳极上失电子发生氧化反应,电极反应式为 2Ni(OH ) 2+2OH 2e Ni 2O3+3H2O,故 D 正确;故选 C【分析】根据电池反应式知,放电时,Mg 和 Ni2O3 都生成氢氧化物,说明溶液呈碱性,Mg 失电子作负极、正极为 Ni2O3 , 负极反应式为 Mg+2OH 2e Mg (OH ) 2 , 正极反应式为 Ni2O3+3H2O+2e 2Ni( OH) 2+2OH , 充电时,阴阳极与负极、正极反应式正好相反,据此分析解答二、填空题10.【 答案】b
20、 ;阳极; SO22e +2H2O=4H+SO42;4OH 4e =O2+2H2O;12 【解析】【解答】解:根据以上分析,A 装置为原电池,H +移向正极 b,与 b 相连的 c 为阳极,故答案为:b;阳极;a 通二氧化硫为负极发生氧化反应,电极反应式为 SO22e +2H2O=4H+SO42 , 故答案为:SO 22e +2H2O=4H+SO42 ;与 b 相连的 c 为阳极失电子发生氧化反应,电极反应式为4OH 4e =O2+2H2O,故答案为:4OH 4e =O2+2H2O;根据 a 通二氧化硫为负极发生氧化反应,电极反应式为 SO22e +2H2O=4H+SO42 , 当标准状况下,
21、 A 装置吸收 3.36LSO2 时,则转移电子数为: 2=0.3mol,B 属于电解池即惰性电极电极硫酸铜溶液,阳极电极反应式为4OH 4e =O2+2H2O 放出氧气,阴极 Cu2+2e =Cu 析出铜,所以 B 装置中溶液最多减重 32+ 64=12(g ),故答案为:12【分析】A 装置能自发的进行氧化还原反应且没有外接电源,所以原电池,则 a 通二氧化硫为负极发生氧化反应,b 通氧气为正极发生还原反应,B 属于电解池,与 a 相连的 d 为阴极得电子发生还原反应,与 b相连的 c 为阳极失电子发生氧化反应,据此分析解答11.【 答案】Fe;Fe2e Fe 2+;流出;2H +2e H
22、 2;还原反应;1.12L 【解析】【解答】解:由方程式可知,Fe 元素化合价由 0 价变为+2 价,则负极应为 Fe,发生氧化反应生成 Fe2+ , 电极反应式为 Fe2e Fe 2+ , 电子从负极沿导线流向正极,所以负极上电子流出,故答案为:Fe;Fe2e Fe 2+;流出;正极上氢离子得电子发生还原反应,电极反应式为 2H+2e H2,故答案为:2H +2e H2;还原反应;根据 2H+2e H 2知,生成 22.4L 氢气需要转移26.021023 个 e , 电子,则转移 6.021022 个 e 生成氢气体积= =1.12L,故答案为:1.12L 【分析】由方程式可知,Fe 元素
23、化合价由 0 价变为+2 价,则负极应为 Fe,发生氧化反应生成 Fe2+ , 正极为活泼性比铁弱的金属或非金属,发生还原反应,H +被还原生成 H2 , 则电解质溶液为稀盐酸或稀硫酸;根据氢气和转移电子之间的关系式计算氢气体积12.【 答案】不如 Cu 活泼的金属或石墨电极;2Fe 3+2e =2Fe2+;0.04N A 【解析】【解答】解:正极材料是不如 Cu 活泼的金属或石墨电极,Fe 3+在正极上得电子发生还原反应,电极反应式为:2Fe 3+2e =2Fe2+; 故答案为:不如 Cu 活泼的金属或石墨电极;2Fe 3+2e =2Fe2+; Cu2e =Cu2+;64g 2mol1.28
24、g nn= =0.04mol,转移电子个数为 0.04NA , 故答案为:0.04N A 【分析】原电池的总反应为:2Fe 3+Cu2Fe 2+Cu2+ , Cu 作负极,失电子发生氧化反应,正极材料是不如 Cu 活泼的金属或石墨电极,Fe 3+在正极上得电子发生还原反应,据负极的电极反应式计算有 1.28gCu反应时,转移电子的数目13.【 答案】正;还原;2H +2e =H2;负;氧化;Zn2e =Zn2+ 【解析】【解答】解:在铜、锌和稀盐酸组成的原电池中,锌的活泼性大于铜,所以铜作正极,铜上氢离子得电子反应还原反应生成气体 2H+2e =H2;锌作负极,锌失电子变成阳离子进入溶液,发生
25、氧化反应,电极反应式为 Zn2e =Zn2+ 故答案为:正; 还原; 2H+2e =H2;负; 氧化; Zn 2e =Zn2+ 【分析】铜、锌和稀盐酸组成的原电池中,根据金属的活泼性判断正负极,根据得失电子判断发生反应的反应类型并写出相应的电极反应式三、综合题14.【 答案】(1)原电池;Zn2e =Zn2+;2H 2+2e =H2(2 ) O2;电解池;Cu 2+2e =Cu;4OH 4e =O2+2H2O,;降低;CuO 【解析】【解答】解:(1)在 A 图中,使铜片上冒 H2 气泡可以用导线连接两极,锌做负极失电子发生氧化反应,电极反应为:Zn2e =Zn2+;溶液中氢离子在铜电极得到电
26、子发生还原反应;2H2+2e =H2; 故答案为:原电池,锌板:Zn2e =Zn2+ 铜板:2H 2+2e =H2;(2)在 B 图中,使a 极析出铜,则 b 析出物质,必须是电解池,a 电极为阴极,电极反应为:Cu 2+2e =Cu;b 电极为阳极,材料为惰性电极时,溶液中氢氧根离子失电子发生氧化反应;生成 O2 , 电极反应为:4OH 4e =O2+2H2O;电解反应过程中生成硫酸,溶液 PH 降低;恢复原硫酸铜溶液浓度需要加入氧化铜;故答案为:电解池,a 极:Cu 2+2e =Cu,b 极:4OH 4e =O2+2H2O,降低,CuO 【分析】(1)依据原电池的工作原理分析判断;失电子的
27、为负极,发生氧化反应;在正极得到电子发生还原反应;(2)若 b 电极析出物质则必须是电解池, a 做阴极, b 做阳极;依据电极硫酸铜过程离子的变化判断溶液 PH;依据电极产物和电极特征分析恢复原溶液浓度的方法,原则是电解析出什么,需要加入什么;15.【 答案】(1);反应是氧化还原反应,有电子转移(2 )(3 ) Cu2+2e =Cu;Zn2e =Zn2+ 【解析】【解答】解:(1)原电池是将化学能转变为电能的装置,只有氧化还原反应才有电子的转移,而为氧化还原反应,能设计成原电池,为非氧化还原反应,不可以设计成原电池,故答案为:;为氧化还原反应,可以设计成原电池;(2 )根据自发的氧化还原反
28、应:金属锌失电子,为负极,正极可以用活泼性较差的金属铜,溶液中的铜离子得电子,必须用可溶的铜盐作电解质,结合原电池的构成条件,装置为: ,故答案为: ;(3 )负极是失去电子的极,金属要比正极活泼,所以 Cu 为正极,正极是电解质中的阳离子发生得电子的还原反应,即 Cu2+2e =Cu;负极为锌,金属锌失电子生成锌离子,即 Zn2e =Zn2+;故答案为:Cu2+2e =Cu;Zn2e =Zn2+ 【分析】(1)从原电池反应必须是氧化还原反应的角度分析;(2 )原电池的构成条件:有活泼性不同的两个电极;有电解质溶液;形成闭合回路;自发的氧化还原反应;(3 )电极中负极比正极活泼,是失电子的极,
29、电解质中的阳离子在正极得电子四、实验探究题16.【 答案】(1)(2 )锌片不纯,在锌片上形成原电池(3 ) Cu 和石墨都不与硫酸反应,不会形成原电池(4 )铜极;Cu 2+2e =Cu 【解析】【解答】解:(1.)Zn、Cu、稀硫酸构成原电池, 锌易失电子作负极、Cu 作正极,故错误;氢离子向正极 Cu 移动,故错误; 电子经外电路流动方向 ZnCu,故正确;负极反应式为Zn 2e =Zn2+、正极反应式为 2H+2e =H2,Cu 电极上生成氢气,故错误;若有 1mol 电子流过导线,则产生氢气的物质的量为 0.5mol,故正确;正极反应式为 2H+2e =H2,故错误;故答案为:; (
30、2.)在乙实验中,某同学发现不仅在铜片上有气泡产生,而且在锌片上也产生了气体,是由于锌片不纯,在锌片上形成原电池导致,故答案为:锌片不纯,在锌片上形成原电池;(3.)如果把锌片换成石墨,该装置不能自发进行氧化还原反应,所以不能构成原电池,所以没有电流产生,故答案为:Cu 和石墨都不与硫酸反应,不会形成原电池;(4.)如果把硫酸换成硫酸铜溶液,正极 Cu 上析出 Cu,电极反应式为 Cu2+2e =Cu,故答案为:铜极;Cu2+2e =Cu【分析】(1)Zn、Cu 、稀硫酸构成原电池,锌易失电子作负极、Cu 作正极,负极反应式为Zn 2e =Zn2+、正极反应式为 2H+2e =H2,电子从负极沿导线流向正极,放电时,电解质溶液中阳离子向正极移动、阴离子向负极移动;(2)当锌片不纯时,在锌片上形成原电池;( 3)如果把锌片换成石墨,该装置不能自发进行氧化还原反应,所以不能构成原电池;(4)如果把硫酸换成硫酸铜溶液,正极上析出 Cu