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2018-2019学年高二下学期鲁科版化学选修四课时跟踪检测(五) 原电池的工作原理、化学电源 Word版含解析.doc

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资源描述

1、课时跟踪检测(五) 原电池的工作原理、化学电源1一个原电池总反应为 ZnCu 2 =Zn2 Cu,该电池材料及电解质溶液可能是( )选项 正极 负极 电解质溶液A Zn Cu CuCl2B Cu Zn H2SO4C Cu Zn CuSO4D Ag Cu CuSO4解析:选 C 原电池总反应为 ZnCu 2 =Zn2 Cu ,可得出其负极反应:Zn2e =Zn2 (氧化反应) ,正极反应:Cu 2 2e =Cu(还原反应),因此负极材料只能是 Zn。正极为 Cu2 得电子还原成铜,电解质应为可溶性铜盐,正极材料为活泼性比 Zn弱的 Cu、Fe(或 C、Pt) 等。2下列各装置中,在铜电极上不能产

2、生气泡的是 ( )解析:选 B A 项和 C 项装置中无外接电源,则构成原电池,铜电极均作正极,发生的电极反应均为 2H 2e =H2,均放出 H2。B 项装置是电解池,铜电极作阳极,电极反应为 Cu 2e =Cu2 ,铜电极上无气体生成。D 项装置是电解池,铜电极作阴极,电极反应为 2H 2e =H2,有 H2放出。3目前常见的燃料电池主要有四种,下面是这四种燃料电池的工作原理示意图,其中正极的反应产物为水的是 ( )解析:选 C A 中通空气的一极为正极,电极反应式为 O24e =2O2 。B 中通 O2的一极为正极,电极反应式为 2H2OO 24e =4OH 。C 中通空气的一极为正极,

3、电极反应式为 4H O 24e =2H2O。D 中通 CO2和 O2的一极为正极,电极反应式为2CO2O 24e =2CO 。234(2016全国卷)MgAgCl 电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误的是 ( )A负极反应式为 Mg2e =Mg2B正极反应式为 Ag e =AgC电池放电时 Cl 由正极向负极迁移D负极会发生副反应 Mg2H 2O=Mg(OH)2H 2解析:选 B MgAgCl 电池的电极反应:负极 Mg2e =Mg2 ,正极2AgCl2e =2Ag2Cl ,A 项正确,B 项错误。在原电池的电解质溶液中,阳离子移向正极,阴离子移向负极,C 项正确。Mg 是活

4、泼金属,能和 H2O 发生反应生成 Mg(OH)2和 H2,D 项正确。5.如图所示是 Zn 和 Cu 组成的原电池,某实验兴趣小组做完实验后,在读书卡上的记录如下,则卡片上描述合理的是 ( )Cu 为负极,Zn 为正极Cu 极上有气泡产生,发生还原反应SO 向 Cu 极移动24若有 0.5 mol 电子流经导线,则可产生 0.25 mol 气体正极反应式:Cu2e =Cu2 ,发生氧化反应电子的流向:CuZnA B C D解析:选 D 锌和铜组成原电池,锌为负极,铜为正极,错误;铜为正极,溶液中的 H 得到电子生成氢气,发生还原反应, 正确;SO 向锌极移动,错误;当有 2 24mol 电子

5、转移时,生成 1 mol 氢气,所以当有 0.5 mol 电子转移时,生成 0.25 mol 氢气,正确;铜为正极,H 在正极发生还原反应,电极反应式为 2H 2e =H2,错误;电子从锌电极经过导线流向铜电极,错误。6(2016全国卷)锌空气燃料电池可用作电动车动力电源,电池的电解质溶液为KOH 溶液,反应为 2ZnO 24OH 2H 2O=2Zn(OH) 。下列说法正确的是 ( )24A充电时,电解质溶液中 K 向阳极移动B充电时,电解质溶液中 c(OH )逐渐减小C放电时,负极反应为 Zn4OH 2e =Zn(OH)24D放电时,电路中通过 2 mol 电子,消耗氧气 22.4 L(标准

6、状况)解析:选 C A 项,充电时装置为电解池,溶液中的阳离子向阴极移动。 B 项,充电时的总反应为放电时的逆反应:2Zn(OH) =2ZnO 24OH 2H 2O,c(OH )逐渐增24大。C 项,放电时负极失电子发生氧化反应,由放电时的总反应可知,负极反应式为Zn4OH 2e =Zn(OH) 。D 项,由放电时的总反应可知,电路中通过 2 mol 电子24时,消耗 0.5 mol O2,其体积为 11.2 L(标准状况) 。7由 A、B、C、D 四种金属按下表中装置图进行实验。装置现象 二价金属 A 不断溶解 C 极质量增加 A 上有气泡产生根据实验现象回答下列问题:(1)装置甲中负极的电

7、极反应式是 。(2)装置乙中正极的电极反应式是 。(3)装置丙中溶液的 c(H )_(填“变大” “变小”或“不变”)。(4)四种金属活动性由强到弱的顺序是 。解析:甲、乙、丙均为原电池装置。依据原电池原理,甲中 A 不断溶解,则 A 为负极、B 为正极,活动性 AB;乙中 C 极增重,即析出 Cu,则 B 为负极,活动性 BC;丙中 A上有气体即产生 H2,则 A 为正极,活动性 DA,随着 H 的消耗,c(H )减小。答案:(1)A2e =A2 (2)Cu 2 2e =Cu (3)变小 (4)DABC8某实验室备有如下实验用品:铁片、铜片、锌片、碳棒、FeCl 3 溶液、ZnCl 2 溶液

8、、CuCl2 溶液、NaCl 溶液以及部分导线。试回答下列问题:(1)若选用铜片、碳棒、FeCl 3 溶液及导线,_(填“能”或“否”)构成原电池。若能,请画出其装置图。判断该电池的正极材料是_,负极材料是_,正极反应为 。负极反应为 。电池反应为 。若不能,请说明原因: 。(2)若选用铜片、铁片、NaCl 溶液及导线并外加电流计,_(填“能”或“否”)组成原电池装置。解析:在分析构成条件时,要特别注意三个因素:活泼程度不同的金属作电极(也可以是金属和导电非金属);要有电解质溶液;要形成闭合电路。(1) 、(2)中所涉及的装置均符合条件,能组成原电池。答案:(1)能碳棒 铜片 2Fe 3 2e

9、 =2Fe2 Cu2e =Cu2 2Fe 3 Cu= =2Fe2 Cu 2(2)能1已知:AB 2 =A2 B ;C2H 2O=C(OH)2H 2;以 B、D 为电极,与 D 的盐溶液组成原电池,电极反应式为 D2 2e =D、B2e =B2 。下列说法正确的是 ( )A氧化性:D 2 B2 A2 C2B氧化性:C 2 D2 A2 B2C反应 DA 2 =AD 2 能够进行D提取某废水中含有的少量 A2 时可以选用 C解析:选 A 同一化学反应中,氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性。AB 2 =A2 B ,该反应中氧化剂是 B2 ,氧化产物是 A2 ,所以氧化性:B2 A2 ;C2H 2O=C

10、(OH)2H 2,该反应中氧化剂是 H2O,氧化产物是 C(OH)2,所以氧化性:H 2OC2 ,说明 C 为活泼金属,C 2 的氧化性非常弱; 以 B、D 为电极与 D 的盐溶液组成原电池,电极反应为 D2 2e =D、B 2e =B2 ,该电池的总反应式为 D2 B= =DB 2 ,氧化剂是 D2 ,氧化产物是 B2 ,所以氧化性:D 2 B2 ,所以各离子的氧化性强弱关系为 D2 B2 A2 C2 ,A 项正确,B 项错误;根据化学反应DA 2 =AD 2 ,说明氧化性:A 2 D2 ,与前面的结论不符, C 项错误;因为 C 可与水反应,则提取某废水中含有的少量 A2 时不可以选用 C

11、,D 项错误。2将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间,以下叙述正确( )A两烧杯中铜片表面均无气泡产生B甲中铜片是正极,乙中铜片是负极C两烧杯中溶液的 pH 均增大D产生气泡的速度甲比乙慢解析:选 C 甲、乙中发生的反应均为 ZnH 2SO4=ZnSO4H 2,故 pH 均增大;甲形成原电池,铜片是正极,表面有气泡产生;乙中 Zn 与稀硫酸反应,在 Zn 表面产生气泡,产生气泡的速度比甲慢。3某同学组装了如图所示的电化学装置。电极为 Al,其他电极均为 Cu,则 ( )A电流方向:电极 电极B电极发生还原反应C电极逐渐溶解D电极的电极反应:Cu 2 2e =Cu解析:选 A

12、首先应根据图示判断左边两池通过盐桥构成原电池,产生电流对右边硫酸铜溶液进行电解(相当于精炼铜 )。电极为负极,电极 为正极,所以电流方向:电极 电极,A 正确。电极上铝失电子发生氧化反应, B 错。电极上有铜析出,C 错。电极的电极反应:Cu 2e =Cu2 ,D 错。4.某小组为研究电化学原理,设计如图装置。下列叙述不正确的是( )Aa 和 b 不连接时,铁片上会有金属铜析出Ba 和 b 用导线连接时,铜片上发生的反应为 Cu2 2e =CuC无论 a 和 b 是否连接,铁片均会溶解,溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色Da 和 b 分别连接直流电流正、负极,电压足够大时,Cu 2 向铜电极移动解析:

13、选 D a 和 b 不连接时,不能构成原电池,铁与铜发生置换反应,生成的铜附着在铁片上,A 项正确;a 和 b 用导线连接,构成原电池,溶液中的 Cu2 得到电子生成铜在铜片上析出,B 项正确;无论 a 和 b 是否连接,都是铁片不断溶解生成 Fe2 ,溶液中的Cu2 不断得到电子生成 Cu,溶液颜色从蓝色逐渐变成浅绿色,C 项正确;a 和 b 分别连接直流电源正、负极时,铜片做阳极,失电子生成铜离子,溶液中 Cu2 向阴极移动,在阴极上得电子,D 项错误。5某可充电的锂离子电池 LiMn2O4 为正极,嵌入锂的碳材料为负极,含 Li 导电固体为电解质。放电时的电池反应为 LiLiMn 2O4

14、=Li2Mn2O4。下列说法正确的是 ( )A放电时,LiMn 2O4 发生氧化反应B放电时,正极反应为 Li LiMn 2O4e =Li2Mn2O4C充电时,LiMn 2O4 发生氧化反应D充电时,阳极反应为 Li e =Li解析:选 B 根据电池反应可写出电极反应式为负极:Li e =Li正极:LiMn 2O4Li e =Li2Mn2O4则充电时的电极反应式为阴极:Li e =Li阳极:Li 2Mn2O4e =LiMn2O4Li 可知 B 正确,D 错误;放电时,LiMn 2O4发生还原反应生成 Li2Mn2O4,充电时,Li2Mn2O4发生氧化反应生成 LiMn2O4,A、C 均不正确。

15、6某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池,放电时电池总反应为Li1x CoO2Li xC6=LiCoO2C 6(x1) 。下列关于该电池的说法不正确的是 ( )A放电时,Li 在电解质中由负极向正极迁移B放电时,负极的电极反应式为 LixC6xe =xLi C 6C充电时,若转移 1 mol e ,石墨(C 6)电极将增重 7x gD充电时,阳极的电极反应式为 LiCoO2xe =Li1x CoO2xLi 解析:选 C A原电池中阳离子由负极向正极迁移,正确; B.放电时,负极发生氧化反应,电极反应式为 LixC6xe =xLi C 6,正确;C.充电时,若转移 1 mol 电子,石墨电极质量

16、将增重 7 g,错误;D. 充电时阳极发生氧化反应,电极反应式为LiCoO2xe =Li1x CoO2xLi ,正确。7(2017全国卷)全固态锂硫电池能量密度高、成本低,其工作原理如图所示,其中电极 a 常用掺有石墨烯的 S8 材料,电池反应为 16LixS 8=8Li2Sx(2x8) 。下列说法错误的是 ( )A电池工作时,正极可发生反应: 2Li2S62Li 2e =3Li2S4B电池工作时,外电路中流过 0.02 mol 电子,负极材料减重 0.14 gC石墨烯的作用主要是提高电极 a 的导电性D电池充电时间越长,电池中 Li2S2 的量越多解析:选 D 原电池工作时,正极发生一系列得

17、电子的还原反应,即:Li2S8 Li2S6 Li2S4Li 2S2,其中可能有 2Li2S62Li 2e =3Li2S4,A 项正确;该电池工作时,每转移 0.02 mol 电子,负极有 0.02 mol Li(质量为 0.14 g)被氧化为 Li ,则负极质量减少 0.14 g,B 项正确;石墨烯能导电,利用石墨烯作电极,可提高电极 a 的导电性,C 项正确;充电过程中,Li 2S2的量逐渐减少,当电池充满电时,相当于达到平衡状态,电池中 Li2S2的量趋于不变,故不是电池充电时间越长,电池中 Li2S2的量越多,D 项错误。8下图是一个化学过程的示意图。已知甲池的总反应式为2CH3OH3O

18、 24NaOH= =2Na2CO36H 2O请回答下列问题:(1)图中甲、乙两池的名称:甲池是_装置,乙池是 _装置;(2)下列电极的名称:通入 CH3OH 的电极名称是_,B(石墨)电极的名称是_;(3)写出电极反应式:通入 O2 的电极的电极反应式是 ;A(石墨 )电极的电极反应式为 ;(4)乙池中反应的化学方程式为_ ;(5)若反应结束后乙池中 A(石墨 )电极上共收集到气体 0.050 mol,则甲池中理论上消耗O2_mL(标准状况下) 。解析:甲池是以 CH3OH 为燃料的燃料电池,乙池是以石墨为电极电解饱和食盐水的电解装置。根据电子守恒O24e 2H 21 mol 2 moln(O2) 0.050 moln(O2)0.025 mol V(O 2) 0.56 L560 mL答案:(1)原电池 电解池 (2)负极 阳极(3)O 22H 2O4e =4OH 2H 2e =H2(4)2NaCl2H 2O 2NaOHH 2Cl 2 (5)560= = = = =通 电

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