1、课时作业 23 原电池 化学电源时间 ：45 分钟 分值：100 分一、选择题(共 48 分，每小题 4 分)1(2011海南，6) 一种充电电池放电时的电极反应为：H22OH 2e =2H2O；NiO(OH) H 2Oe =Ni(OH)2OH 当为电池充电时，与外电源正极连接的电极上发生的反应是( )AH 2O 的还原 BNiO(OH)的还原CH 2 的氧化 DNi(OH) 2 的氧化答案 D解析 本题 考查了原电池原理的应用中化学电源正负极反应的判断。由题 中所给的两个电极反应可知，NiO(OH)在正极上反应，当给电池充电时，该极应连接电源的正极，故电极反应为 Ni(OH)2e OH =N
2、iO(OH)H 2O，故只有 D 正确。2下图为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示，下列叙述不正确的是( )Aa 电极是负极B b 电极的电极反应为：4OH 4e =2H2OO 2C氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源D氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置答案 B解析 从图 中可看出 a 电极处进入的是 H2，b 电极处进入的是O2，该电池的 总反应是 2H2O 2=2H2O，故 a 电极处 H2失 e 被氧化，a 为负极；相对应的 b 极为正极， b 极的 电极反应是2H2OO 24e =4OH ，故选项中只有 B 选项不正确，符合题意。3下列关于实
3、验现象的描述不正确的是( )A把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面出现气泡B用铜片作阳极，铁片作阴极，电解氯化铜溶液，铁片表面出现一层铜C把铜片插入三氯化铁溶液中，在铜片表面出现一层铁D把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，放出气泡速率加快答案 C解析 A：形成 CuZn 原电池， Cu 为正极，H 在 Cu 片上得电子生成 H2，A 正确。 B：为电镀，正确。C：Cu 2Fe 3 Cu 2 2Fe 2 ，错误。 D：Zn 置换出铜 附在 Zn 粒上，形成原电池加快了反应，正确。4控制适合的条件，将反应 2Fe3 2I 2Fe2 I 2，设计成如下图所示的原电池。下列判断不正
4、确的是( )A反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应B反应开始时，甲中石墨电极上 Fe3 被还原C电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态D电流计读数为零后，在甲中溶入 FeCl2 固体，乙中石墨电极为负极答案 D解析 本题 利用氧化还原反应设计成原电池，考查电池工作时两极发生的变化，A、 B 均正确，C 项由于 Fe3 和 I 反应是可逆反应，当电流为 0 时，说明处于平衡状态，故 C 正确， D 项中加入 FeCl2，增大了 Fe2 的浓度、平衡左移，故乙中石墨 电 极为正极， 发生还原反应，故 D 错。5(2011新课标，11)铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应为：Fe Ni2O33
5、H 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 FeB电池放电时，负极反应为 Fe2OH 2e =Fe(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)22OH 2e =Ni2O33H 2O答案 C解析 本题 考查可充电电池的工作原理，电极反应式的书写、电极附近溶液酸碱性的变化等。由铁镍电池放电时的产物全部是碱，可知电解液为碱性溶液，放电时负极发生氧化反应，正极发生还原反应，故 Fe 为负极， Ni2O3为正极，A 正确。放电时 Fe 失电子被氧化，负极反应为 Fe
6、2OH 2e =Fe(OH)2，B 正确。充电时，阴极发生还原反应，电 极反应为 Fe(OH)22e =Fe2OH ，pH 增大，C 错误。充电时，阳极 发生氧化反应，电极反应为 2Ni(OH)22OH 2e =Ni2O33H 2O，D 正确。6有一种新燃料的电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇(Y 2O3)的氧化锆(ZrO 2)晶体，在熔融状态下能传导 O2 。下列对该燃料的说法不正确的是 ( )A在熔融电解质中，O 2 由负极移向正极B电池的总反应是 2C4H1013O 2 8CO 210H 2OC通入空气的一极是正极，电极反应为 O24e 2O 2D通入丁烷的一极是
7、负极，电极反应为C4H1013O 2 4CO 25H 2O26e 答案 A解析 在该电 池中，O 2 需要在负极与丁烷发生氧化反应，生成二氧化碳，所以 O2 流动方向应该是由正极移向负极，A 错；这个原电池的原理就是丁烷与氧气之间的氧化还原反应，B 正确；通入空气，其中的氧气发生还原反应，生成 O2 ，该电 极是正极，C 正确；丁烷是还原剂，失 电子， D 正确。7有一种锂电池，用金属锂和石墨作为电极材料，电解质溶液是由四氯化铝锂(LiAlCl 4)溶解在亚硫酰氯( )中形成的，电池反应方程式为8Li3SOCl 2=6LiClLi 2SO32S ，下列叙述中正确的是( )A若电解质溶液中混入水
8、，对电池反应无影响B金属锂为电池的正极，石墨为电池的负极C电池工作过程中，亚硫酰氯(SOCl 2)被氧化为 Li2SO3D电池工作过程中，金属锂提供的电子与正极区析出硫的物质的量之比为 41答案 D解析 四氯 化铝锂和亚硫酰氯都能水解，所以混入水，该电池将无法工作；该电池反应中，金属锂被氧化，为电池的负极；亚硫酰氯(SOCl2)被还原为 S，故 选项 A、B、C 都是错误 的。8下图是一种染料敏化太阳能电池的示意图，电池的一个电极由有机光敏染料(S)涂覆在 TiO2 纳米晶体表面制成，另一电极由导电玻璃镀铂构成，电池中发生的反应为：TiO2/S TiO2/S*(激发态) hv TiO2/S*
9、TiO 2/S e I 2e 3I 32TiO2/S 3I 2TiO 2/SI 3下列关于该电池叙述错误的是( )A电池工作时，I 离子在镀铂导电玻璃电极上放电B电池工作时，是将太阳能转化为电能C电池的电解质溶液中 I 和 I 浓度不会减少 3D电池中镀铂导电玻璃为正极答案 A解析 该题为 信息给予题，以太阳能电池为例考查原电池的工作原理、电极的判断和电池内部离子的移动和转化。由题干所给电池中的反应可知，二氧化钛电极上的材料失去电子作太阳能电池的负极，则铂导电玻璃为电池的正极，电解质中的 I 到铂电极上得电子转化 3为 I ，然后 I 到二氧化 钛电极上将部分电子失去，再次转化为 I ， 3故
10、整个过程中 I 、I 浓度不会减少， 综合题 目中的四个方程式可知， 3该电池的能量转化过程为有机光敏燃料吸收光能变为激发态，激发态在电池内部转化为电能后又恢复原态，如此循环。9一种新型的燃料电池，它以多孔镍板为电极插入 KOH 溶液中，然后分别向两极通入乙烷和氧气。有关此电池的推断正确的是( )A负极反应为 14H2O7O 228e =28OHB放电一段时间后，负极周围的 pH 升高C每消耗 1 mol C2H6，则电路上转移的电子为 14 molD放电过程中 KOH 的物质的量浓度不变答案 C解析 在原 电池中负极发生氧化反应，所以负极的电极反应式：C2H614e 18OH =2CO 12
11、H 2O，在放 电过程中负极区消23耗 OH ，所以 pH 减小，故 A、B 项叙述错误；根据负极的电极反应式，每消耗 1 mol C2H6，则电路中转移 14 mol e ，所以 C 项正确；放电过程中消耗 KOH，所以 KOH 溶液的浓度减小，故 D 项错误。10我国首创的海洋电池以铝板为负极，铂网为正极，海水为电解质溶液，空气中的氧气与铝反应产生电流。电池总反应为：4Al3O 26H 2O4Al(OH) 3，下列说法不正确的是( )A正极反应为：O 22H 2O4e =4OHB电池工作时，电流由铝电极沿导线流向铂电极C以网状的铂为正极，可增大与氧气的接触面积D该电池通常只需更换铝板就可继
12、续使用答案 B解析 此电 池在工作时，电子是由铝电极沿导线流向铂电极的，电流方向是电子流动的反方向，应是由铂电极沿导线流向铝电极。11.(双选) 一种新型的乙醇电池(DEFC)是用磺酸类质子溶剂作电解质，在 200 左右时供电(如图所示)，比甲醇电池效率高出 32 倍，且更安全。电池总反应为：C 2H5OH3O 2=2CO23H 2O。则有关这种乙醇电池的正确说法是( )Aa 极为电池的正极B电池正极的电极反应：4H 4e O 2=2H2OC电池工作时电子由 b 极沿导线经灯泡再流到 a 极D设每个电子所带电量为 q 库仑，则 1 mol 乙醇被氧化产生12q6.021023 库仑的电量答案
13、BD解析 乙醇在 a 极失去电子发生氧化反应，电子沿着外电路流入b 极，在 b 极 O2得电子发生还原反应，即 a、b 电极分别作负极和正极；1 摩尔乙醇发生氧化反应生成二氧化碳时，共转移电子 12 mol，折合电量 12q6.021023库仑。12铅蓄电池的工作原理为：PbPbO 22H 2SO4=2PbSO42H 2O 研读下图，下列判断不正确的是( )AK 闭合时，d 电极反应式：PbSO42H 2O2e =PbO24H SO 24B当电路中转移 0.2 mol 电子时，I 中消耗的 H2SO4 为 0.2 molCK 闭合时，中 SO 向 c 电极迁移24DK 闭合一段时间后，可单独作
14、为原电池，d 电极为正极答案 C解析 本题 考查了原电池原理、电极反应式的书写、离子移动方向等电化学知识。闭合 K 构成电解装置， 为原电池，为电解池。铅为负极，氧化铅为正极，d 为电解池阳极，c 为阴极。则阳极上硫酸铅失电子生成氧化铅附着在 d 电极上，A 选项正确；根据电池总反应式可知，每有 2 mol 硫酸参与反应则转移电 子 2 mol，B 选项正确；闭合 K 时， 中硫酸根向阳极移动，即向 d 电 极移动，C 选项错误；电解时在阴极生成铅，阳极生成氧化铅，故电解一段时间后，也可作原电池，D 选项正确。二、非选择题(共 52 分)13(10 分) 可以将氧化还原反应 2H2O 2=2H
15、2O 设计成原电池。(1)利用氢气和氧气、氢氧化钾溶液构成燃料电池，则负极通入的气体应是_，正极通入的气体就是_，电极反应式为：正极_，负极_。(2)如把 KOH 改为稀硫酸作电解质，则电极反应式为：正极_，负极_。(3)(1)和(2)的电解溶液不同，反应进行后，其溶液的 pH 各有何变化？_。(4)如把 H2 改为甲烷， KOH 溶液作电解质溶液，则电极反应式为：正极_，负极_。答案 (1)H2 O 2 O 22H 2O4e = 4OHH22OH = 2H2O2e (2)O24H 4e = 2H2O H 2= 2H 2e (3)前者变小，后者变大(4)2O24H 2O8e =8OH CH41
16、0OH CO 7H 2O8e 23解析 (1)根据 电池反应 式可知在反应中 H2被氧化，O 2被还原。H2应该在负极上反应，O 2应该在正极上反应，又因为是碱性溶液，不可能有 H 参加或生成，故负极的电极反应为H2 2OH =2H2O 2e ，正极的 电极反应为 O22H 2O4e = 4OH 。(2)若将 导电 物质换为酸性溶液，此时应考虑不可能有 OH 生成，故负极的电极反应为 H2= 2H 2e ，正极的电极反应为O2 4H 4e = 2H2O。(3)由于前者在碱性条件下反应，KOH 的量不 变，但工作时 H2O增多，故溶液变稀， pH 将变小；而后者为酸溶液， H2SO4的量不变，H
17、2O 增多，故溶液 变稀， pH 将变大。(4)如把 H2改为甲烷，KOH 溶液作电解质，则正极为2O24H 2O8e =8OH ，此时不会有 CO2放出；负极为CH410OH =CO 7H 2O8e 。2314(12 分)ZnMnO 2 干电池应用广泛，其电解质溶液是ZnCl2NH 4Cl 混合溶液。(1)该电池的负极材料是_。电池工作时，电子流向_(填 “正极”或“负极”)。(2)若 ZnCl2NH 4Cl 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_。欲除去 Cu2 ，最好选用下列试剂中的_(填代号)。aNaOH bZncFe dNH 3H2O(3)MnO2 的生产方
18、法之一是以石墨为电极，电解酸化的 MnSO4溶液。阴极的电极反应式是_。若电解电路中通过 2mol 电子，MnO2 的理论产量为_。答案 (1)Zn(或锌) 正极 (2)锌与还原出来的 Cu 构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀 b(3)2H 2e =H2 87 g解析 (1)负 极上是失电 子的一极， Zn 失电子由负极经外电路流向正极。(2)锌与还原出来的 Cu 构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀。除杂的基本要求是不能引入新杂质，所以应选 Zn 将 Cu2 置换为单质而除去。(3)阴极上得电子，发生还原反应，H 得电子生成氢气。因为MnSO4MnO 22e ，通过 2mol 电子产生 1mol MnO2
19、，质量为 87 g。15(14 分)LiSOCl 2 电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是 LiAlCl4SOCl 2。电池的总反应可表示为：4Li 2SOCl2=4LiClSSO 2。请回答下列问题：(1)电池的负极材料为_，发生的电极反应为_；(2)电池正极发生的电极反应为_；(3)SOCl2 易挥发，实验室中常用 NaOH 溶液吸收 SOCl2，有Na2SO3 和 NaCl 生成。 如果把少量水滴到 SOCl2 中，实验现象是_，反应的化学方程式为_；(4)组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行，原因是_。答案 (1)Li Lie Li (2)2SOCl 24e
20、4Cl S SO 2 (3)出现白雾，有刺激性气体生成SOCl2H 2OSO 22HCl(4)构成电池的两个主要成份 Li 能和氧气、水反应，且 SOCl2也与水反应解析 分析反 应的化合价变化，可得 Li 为还原剂 ，SOCl2为氧化剂。(1)负极材料为 Li(还原 剂)，Lie Li (2)正极反 应 式可由总反应减去负极反应式得到：2SOCl24e 4Cl S SO 2(3)题 中给 出有碱液吸收时的产物，则没有碱液吸收时的产物应为 SO2和 HCl，所以 现象应该为出现白雾和有刺激性气体生成。(4)因为 构成 电池的两个主要成份 Li 能和氧气、水反应，且SOCl2也可与水反 应。16
21、(16 分)(2011山东，29)科研、生产中常涉及钠、硫及其化合物。(1)实验室可用无水乙醇处理少量残留的金属钠，化学反应方程式为_。要清洗附着在试管壁上的硫，可用的试剂是_。(2)下图为钠硫高能电池的结构示意图，该电池的工作温度为320 左右，电池反应为 2Nax SNa 2Sx，正极的电极反应式为_。M(由 Na2O 和 Al2O3 制得) 的两个作用是 _。与铅蓄电池相比，当消耗相同质量的负极活性物质时，钠硫电池的理论放电量是铅蓄电池的_倍。(3)Na2S 溶液中离子浓度由大到小的顺序为_，向该溶液中加入少量固体 CuSO4，溶液 pH_(填“增大” “减小”或“不变”)， Na2S
22、溶液长期放置有硫析出，原因为_(用离子方程式表示) 。答案 (1)2CH3CH2OH2Na 2CH 3CH2ONaH 2 热的氢氧化钠溶液( 或 CS2)(2)xS2e =S (或 2Na xS2e =Na2Sx) 离子导电2x(导电或电解质) 和隔离钠和硫 4.5(3)c(Na )c(S 2 )c(OH )c (HS )c(H ) 减小 2S2 O 2 2H2O=2S4OH 解析 本题 考查了实验室常见仪器的洗涤方法、氧化还原反应原理与原电池、溶液中离子浓度大小比较以及常见溶液变质原理的分析。(1)结合常 见实验 室知 识，乙醇与金属钠的反应方程式为：2CH3CH2OH2Na 2CH 3CH2ONaH 2；可用热的烧碱溶液或CS2溶剂来清洗 试管中附着的 S 单质。(2)根据原 电 池反应原理，在负极上失电子，发生氧化反应，电极反应式为：xS 2e =S 。2x(3)在 Na2S 溶液，S 2 水解 显碱性，存在离子 浓度大小顺序：c(Na )c(S 2 )c(OH )c(H )；向溶液中加入 CuSO4固体后，生成 CuS 沉淀，使得溶液中 H 浓度增大， pH 减小；若溶液长期在空气中放置，S 2 溶液被氧气氧化，发生2S2 O 2 2H2O=2S4OH 反应。
