第18讲-原电池-化学电源-练习

1、第18讲原电池化学电源1. 电池是人类生产和生活中的重要能量来源，各式各样电池的创造是化学对人类的一项重大奉献，以下有关电池的表达正确的选项是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氢气在负极被氧化D .太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅解析：A中碳棒是正极，工作中不会消耗；原电池是将化学 能转化为电能的装置，B错误；原电池工作时，氢气在负极上失 去电子被氧化，C正确；SiO2是制造光导纤维的材料，太阳能电 池的主要材料是晶体硅。答案：C2. 2022长春市调研用铜片、银片、CuNO32溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥装有琼脂K

2、NO 3的U形管构成一个原电池 如图。以下有关该原电池的表达中正确的选项是 CutNQ轴議屯二J 匕i“» 解液 在外电路中，电子由铜电极流向银电极 正极反响为： Ag + + e" =Ag 实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作 将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反响与该原电池反 应相同A .B. C. D .解析：该原电池中铜为负极，银为正极，电子由铜电极流向银电极，对；该原电池中 Ag +在正极上得电子，电极反响为 Ag + + e_ =Ag,对；实验中取出盐桥，不能形成通路，原电 池不能继续工作，错；该原电池的总反响为 Cu+ 2Ag + =Cu2 + + 2Ag

3、,对。答案：B3. 可用于电动汽车的铝一空气燃料电池， 通常以NaCI溶液 或NaOH溶液为电解液，铝合金为负极，空气电极为正极。以下 说法正确的选项是()A .以NaCI溶液或NaOH溶液为电解液时，正极反响都为： 02 + 2H2O+ 4e =4OHB. 以NaOH溶液为电解液时，负极反响为： AI + 3OH 3e" =AI(OH) 3C. 以NaOH溶液为电解液时，电池在工作过程中电解液的 pH保持不变D .电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极解析：B 项，负极反响为 AI 3e- + 4OH - =AI(OH) 4-, 总反响 4AI + 3O2 + 4NaOH + 6

4、H2O=4NaAI(OH) 4，从总反响 看，电池工作过程中电解液的 pH减小，B、C不正确；电池工 作时，电子通过外电路由负极到正极， D不正确。答案：A4. (2022全国理综I )以下列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纳米晶体外表制成，另一电极由导电玻璃镀铂构成，电池中发生的反响为：TiO2/S-JTiO2/S*激发态+ 一TiO2/S-> TQ2/S + eI3 + 2e =3I+ 2TQ2/S + 31> 2TQ2/S+ Is以下关于该电池表达错误的选项是 ()A .电池工作时，在镀铂导电玻璃电极上放电B. 电池工作时，

5、是将太阳能转化为电能C. 电池的电解质溶液中 和Is的浓度不会减少D .电池中镀铂导电玻璃为正极解析：此题考查原电池的工作原理， 意在考查化学根本原理 的分析和应用能力。根据电池反响，TiO2电极流出电子，镀铂导电玻璃电极流入电子，故镀铂导电玻璃作正极，I 在镀铂导电玻 璃电极上发生复原反响I + 2e- =3I- , A项错误，D项正确； 电池工作时，有机光敏染料吸收太阳能，最终转化为电能，B项正确；根据电池反响，电池工作时，1在负极放电和正极生成的 物质的量相等，I在正极放电和负极生成的物质的量相等，故二者在电解质溶液中的浓度不变，C项正确。答案：A5. 分析如下列图的四个原电池装置，其中

6、结论正确的选项是() ® ® ®A .中Mg作为负极，中Fe作为负极B. 中Mg作为正极，电极反响式为 6H2O+ 6e=60H + 3H2TC. 中Fe作为负极，电极反响式为 Fe=Fe2+ 一D .中Cu作为正极，电极反响式为 2H + 2e =出T解析：Mg比Al活泼，在中Mg做负极，但在NaOH溶液 中，Mg不反响，而Al可以反响，故中Al是负极。在浓HNO3 中铁会钝化，故Cu为负极，Fe为正极。在中由于不断向Cu 极附近通入空气，而 O2比溶液中的H +得e能力强，故Fe失去 的电子在 Cu极被O2得到。电极反响式应为： O2+ 2H2O+ 4e=40

7、H 。答案：B6. 控制适合的条件，将反响2Fe3+ + 22Fe2+ I2设计成如下列图的原电池。以下判断不正确的选项是电施讣r千:1A氏6.1-KI常港7;-甲乙A .反响开始时，乙中石墨电极上发生氧化反响B. 反响开始时，甲中石墨电极上 Fe3+被复原C. 电流计读数为零时，反响到达化学平衡状态D. 电流计读数为零时，在甲中溶入FeCb固体，乙中的石 墨电极为负极解析：此题考查原电池原理，意在考查考生对原电池原理的 理解及电极反响的判断。反响开始时，乙中反响为：2I-2e-=I2，是氧化反响，甲中反响为：2Fe3 + + 2e- =2Fe2 +, Fe3+被复原，应选项A、B正确；电流计

8、读数为0时，上述反响到达 平衡，参加FeCl2，平衡向逆反响方向移动，此时 Fe2+被氧化， 12被复原，故甲中的石墨电极为负极。答案：D7. 2022北京市崇文区期末2022年10月8日，美籍华裔 科学家钱永健获得2022年度诺贝尔化学奖。16岁时，他凭借一 个金属易受硫氰酸盐腐蚀的调查工程，荣获“美国西屋科学天才 奖。以下表达正确的选项是A .金属腐蚀就是金属失去电子被复原的过程B .将水库中的水闸钢板与外加直流电源的负极相连，正 极连接到一块废铁上可防止水闸被腐蚀C.合金的熔点都高于它的成分金属，合金的耐腐蚀性也比 其成分金属强D .铜板上的铁铆钉处在潮湿的空气中直接发生反响：Fe-3e

9、-=Fe3+ ,继而形成铁锈解析：A项，金属腐蚀是金属失去电子被氧化的过程，故不正确；C项，合金的熔点一般比其成分金属的熔点低，不正确；D项，铁铆钉处发生的反响为：Fe2e- =Fe2 +,不正确。答案：B8. (2022济南市模拟)镍镉(Ni Cd)可充电电池在现代生活 中有广泛应用。某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行：Cd(OH)2 + 2Ni(OH)Cd + 2NiOOH + 2出0。有关该电池的说法中，不正确的选项是()A .放电时，电解质溶液中的 OH 向负极移动B. 充电过程是电能转化为化学能的过程C. 放电时，负极附近溶液的碱性不变D .充电时阴极反响为：C

10、d(OH) 2+ 2e =Cd + 2OH 解析：该电池放电时是原电池，电解质溶液中的OH -向负极移动，与Cd2 +反响生成Cd(OH)2，负极附近溶液的碱性减弱。该电池充电时是电解池，是电能转化为化学能的过程，阴极Cd(OH) 2发生复原反响生成 Cd。答案：C9. (2022北京市海淀区期末)高功率Ni/MH(M 表示储氢合金) 电池已经用于混合动力汽车。总反响方程式如下：Ni(OH) 2 +5充M = NiOOH + MH，以下表达正确的选项是()A .放电时正极附近溶液的碱性增强B.放电时负极反响为：M + H2O + e =MH + OH C.放电时阳极反响为：NiOOH + H2

11、O+ e=Ni(OH) 2 + OHD. 放电时每转移1 mol电子，正极有1 mol NiOOH被氧化解析：放电时正极反响为： NiOOH + H2O + e =Ni(OH) 2 + OH ,正极附近c(OH )增大，溶液碱性增强，A对；放电时 负极反响为MH + OH e =M + H2O, B错；充电时阳极反响 为 Ni(OH)2+ OH e =NiOOH + H2O, C 错；放电时正极发 生复原反响，放电时每转移 1 mol电子，正极上有1 mol NiOOH 被复原，D错。答案：A10. 以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如以下列图所示。关于该电池的表达正确的选项是 A .该

12、电池能够在高温下工作B. 电池的负极反响为：C6H12O6+ 6H2O 24e"=6CO2 T + 24H +C. 放电过程中，H +从正极区向负极区迁移D. 在电池反响中，每消耗 1 mol氧气，理论上能生成标准22 4状况下CO2气体管L解析：A选项中，温度过高，不利于微生物的生存；C选项中，原电池工作时，电解质溶液中的阳离子H + 应从负极向正极做定向运动；D选项中，原电池工作的总反响为：C6H12O6 +6O2=6CO2 + 6H2O,所以每消耗 1 mol O2,就能生成 1 mol CO2 气体。答案：BAEII>熔港7於:录屮11. 2022福建省福州质量评估控制

13、适合的条件，将反响 Fe3+ Ag Fe2+ + Ag +设计成如下列图的原电池。以下判断正确 的选项是 A .反响开始时，石墨棒作阳极，银棒作阴极B. 灵敏电流计的读数由小变大，再变小C. 反响达化学平衡时，电流计读数最大D .反响达化学平衡时，在乙烧杯中滴入一定量的NaCI溶液，电流计指针又将偏转解析：原电池中两极称为正极和负极，A错。当反响到达平衡时，正逆反响的速率相等，此时电路中电流强度的和为0,故电流计的读数为0，B和C均错。答案：D12. (2022 东理综)对金属制品进行抗腐蚀处理， 可延长其 使用寿命。(1) 以下为铝材外表处理的一种方法：*4.脱脂輕水洗除灰电解 L 钻材一&

14、#187;> j,so4溶液2 4_>槽液 碱洗的目的是除去铝材外表的自然氧化膜，碱洗时常有气 泡冒出，原因是(用离子方程式表示)。为将碱洗槽液中的铝以沉淀形式回收， 最好向槽液中参加以下试剂中的 。a. NH3 b. CO2 c. NaOHd. HNO3 以铝材为阳极，在H2SO4溶液中电解，铝材外表形成氧化 膜，阳极电极反响式为。取少量废电解液，参加 NaHCO3溶液后产生气泡和白色沉 淀，产生沉淀的原因是(2) 镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用铜而不用石墨作阳极的 原因是(3) 利用右图装置，可以模拟铁的电化学防护。假设 X 为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关 K 应置于 处。假设

15、X 为锌，开关 K 置于 M 处，该电化学防护法称为 。解析：此题以金属铝和电化学知识为载体， 意在考查考生解 决实际问题的能力。(1) 题中指出在碱洗时有气泡产生，那么只有金属铝和碱反响才符合条件，故碱洗过程中发生反响的离子方程式为Al 2O320H- =2AI0，+ H2O、2AI + 20H一 + 2H2O=2AIO，+ 3H2T。 碱洗后溶液中含有大量 AlO 2，故最好通入 CO2 气体使 AlO 2转 化为 AI(OH) 3 沉淀以回收铝。活泼金属作阳极， 阳极材料本身失电子被氧化， 其氧化产 物为AI203,由此可得阳极反响式为 2AI + 3H2O=AI 2O3 + 6H +

16、+ 6e。参加NaHCO3溶液后，AI3+与HCO&发生双水解反响， 离子方程式可表示为 AI 3+ 3HCO"=AI(OH) 3 J + 3CO2 T。(2) 电镀时假设用石墨作阳极，那么电解过程中电解液中Cu2+浓度不断减小，导致铁外表不能镀上均匀的铜。(3) 假设 X 为碳棒，那么只能用外加电源的阴极保护法，此时 开关 K 应置于 N 处。假设 X 为 Zn ， K 置于 M 处，其保护原理 称为牺牲阳极的阴极保护法。答案：(1)2AI + 2OH + 6H2O=2AI(OH) 4+ 3出匸(或： 2AI + 2OH - + 2H2O=2AIO 2 + 3H2T ) b

17、 2AI + 3H2O=AI2O3+ 6H + + 6e" HCO3 与 H+反响使 H + 的浓度减小， 产生 AI(OH) 3沉淀(2) 补充溶液中消耗的Cu2+,保持溶液中Cu2+浓度恒定(3) N 牺牲阳极的阴极保护法 (或：牺牲阳极保护法 )13. (2022葫芦岛质检)目前移动设备迅猛开展的最大障碍恐 怕就是电池的问题，不管 、 MP3 还是笔记本电脑，如何延长 电池续航时间都是人们最头疼的问题。 当前， 大局部移动设备都使用锂离子充电电池，但锂电池的平安问题已经越来越受人关 注。而银锌材料电池在平安和能量密度上都比锂离子电池有优 势，据称，银锌材料电池的容量比同体积的锂

18、电池高30%，甚至可以在不危及平安的情况下过充以实现更高的容量。因此，未来的银锌电池可能替代现有锂离子电池。下面是一种银锌电池的充电、放电过程的表示式：2Ag + Zn (OH) 2 詈 AgzO + Zn + H2O。根据上述反响原理答复以下问题：(1) 这种电池属于 性电池(填“酸、“碱或“中)。(2) 电池在放电时，作负极的是 ;正极反响式为充电时，电池的正极应接电源的 极。写出充电时的阳极和阴极电极反响式： 阳极：阴极'解析：这是一道电化学题，电极材料的选择、电极反响式的 书写是这种题目的考查主题， 所以解答时要区分好原电池和电解 池发生氧化反响和复原反响的电极。原电池的负极发

19、生氧化反 应，而正极那么发生复原反响；在电解池中，阳极发生氧化反响， 而阴极那么发生复原反响。放电时这是一个原电池，其中锌作负极， Ag2O作正极；充电时是一个电解池，阳极Ag失电子，发生氧化反响：2Ag + 2OH -一2e" =Ag2O+ H2O;阴极 Zn(OH)2 得电 子，发生复原反响：Zn (OH) 2 + 2e_ =Z n+ 2OH 一。答案：碱 (2)Zn Ag2O+ H2O+ 2e"=2Ag + 2OH -(3) 正 (4)2Ag - 2e + 2OH-=Ag2O + 出0(或表示：2Ag + 2OH- =Ag2O + H2O+ 2e-) Zn(OH) 2+ 2e- =Zn + 2OH-14. 氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。如图为电池示意图，该电池电极外表镀一层细小的铂粉， 铂吸附气 体的能力强，性质稳定。请答复：(1) 氢氧燃料电池的能量转化主要形式是 ，在导线中电子流动方向为 (用a、b表示)。(2) 负极反响式为O电极外表镀铂粉的原因为(4) 该电池工作时，H2和02连续由外部供给，电池可连续不 断提供电能。因此，大量平安储氢是关键技术之一。金属锂是一