高中化学导学案-第三课时原电池、化学电源习题课

第四章原电池及化学电源习题课

1.固体氧化物燃料电池是以固体氧化错一氧化铝为电解质，这种固体电解质在高温下允许

氧离子行一）在其间通过。该电池的工作原理如下图所示，其中多孔电极a、b均不参与

电极反应。下列判断正确的是（）

A.有参加反应的a极为电池的负极

B.b极的电极反应式为压一2e,+0"=也0

C.a极对应的电极反应式为02+2上0+4鼠=40田

D.该电池的总反应式为2也+。2至遢2H*

2.有人设计出利用CH,和a的反应，用钳电极在KOH溶液中构成原电池。电池的总反应类

似于CH,在02中燃烧，则下列说法正确的是（）

①每消耗1molCH,可以向外电路提供8mole-②负极上CH」失去电子，电极反应式

为CHH100H--8屋=0）『+740③负极上是“获得电子，电极反应式为0z+2出0+4e

--40ir④电池放电后，溶液的pH不断升高

A.①②B.①③C.①④D.③④

3.乙醇燃料电池中采用磺酸类质子溶剂，在200℃左右时供电，电池

总反应式为C2HQH+302=2C02+3HQ,电池示意图，下列说法中正

确的是（）

A.电池工作时，质子向电池的负极迁移

B.电池工作时，电流由b极沿导线流向a极

-

C.a极上发生的电极反应是C2H50H+3H20+12e=2C02+12H*

D.b极上发生的电极反应是21IQ+02+4e-=40II

4.原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法中不正

确的是（）

A.由Al、Cu、稀硫酸组成原电池，其负极反应式为A1—3e-=Al"

B.由Mg、Al、NaOH溶液组成原电池，其负极反应式为A1—3屋+40日=人10「+2上0

C.由Fe、Cu、FeCk溶液组成原电池，其负极反应式为Cu—2-=0?+

D.由Al、Cu、浓硝酸组成原电池，其负极反应式为Cu—2e-=Ci?+

5.锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙

述正确的是（）

A.铜电极上发生氧化反应

B.电池工作一段时间后，甲池的c（SC>42-）减小

C.电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加

D.阴阳离子离子分别通过交换膜向负极和正极移动,保持溶液中电荷平衡

6.一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（）

电

A.反应CH4+H2O==太=3丛+（20,每消耗lmo1CH4转移12mo电子COHL\~

B.电极A上伍参与的电极反应为：H2+2OH-2e-=2H2O

C.电池工作时，CCh?一向电极B移动

2

D.电极B上发生的电极反应为：O2+2CO2+4e=2CO3CIL+HQ

2.用锌镒干电池在放电时总反应方程式可以表示为：Zn（s）+2MnO2

+2+

+2NH（=Zn+MnA（s）+2NH:if+H20,电池放电时正极（碳棒）上发生反应

的物质是（）

A.ZnB.碳C.MnO?和NHjD.Zn"和NH：；

3.目前人们正研究开发一种高能电池一一钠硫电池，它以熔融的钠、硫为两极,

以Na.导电的B"-AI2O3陶瓷作固体电解质，反应为2Na+xS兽里NaS,

以下说法正确的是（）充电

A.放电时，钠作正极，硫作负极B.放电时，Na+向负极移动

C.充电时，钠极与外电源正极相连，硫极与外电源的负极相连

D.放电时，负极发生的反应是：2Na-2e-=2Na+

4.镶(Ni)镉(Cd)可充电的电池，放电时，电极材料是Cd和NiO(OH),电解质是

-

KOH,电极反应分别是：Cd+20H-2e-=Cd(OH)2；2Ni0(0H)+2H20+2e

=2Ni(0H)2+20H-O下列说法不正确的是()

A.电池放电时，负极周围溶液的pH不断减小

B.电池放电时总反应是Cd+2Ni0(0H)+2H2O=Cd(OH)2+2Ni(OH)2

C.电池充电时，镉(Cd)元素被氧化

D.电池充电时，电池的正极和电源的正极相连接

5.锂离子电池的应用很广，其正极材料可再生利用。某锂离子电池正极材料有

钻酸锂(LiCoOz),导电剂乙烘黑和铝箔等。充电时，该锂离子电池负极发生

的反应为6C+ALi++xe-=LiG,充放电过程中，正极发生LiCoO?与Li—CoO?

之间的转化。下列有关说法不正确的是()

A.放电时的负极反应式为：LiA-^e=6CH-ALi+

B.钻酸锂(LiCoO?)中钻元素的化合价为+3

C.放电时正极发生LiC(A转化为Li-QA的反应

D.放电时锂离子向正极移动

6.美国《时代周刊》将氢燃料电池评为21世纪对人类生活具有重大影响的技术

之一。培根电池是一种碱性的氢氧燃料电池，已经应用在“阿波罗六号”太

空船上。将多个培根电池组合为电池组，向外供电，电池组工作稳定后，它

的电动势和内阻基本保持不变。电池所产生的水可以作为饮用水，今欲得常

温下水1L,则电池内电子转移的物质的量约为()mol

A.8.9X103B.4.5X102C.1.1X102D.5.6X10

7.右图是甲醇燃料电池的结构示意图，甲醇在催化剂作用下提供质子Of)和电

子，电子经外电路、质子经内电路到达另一极与氧气反应，电池总反应为

2CH30H+302==2C02+4H20O下列说法不正确的是()

做化剂负载卜佛化剂

A.左电极为电池的负极，a处通入的物质是甲醇(电极)[°-m(电极)

--

B.正极反应式为：02+2H20+4e==40H

-+

C.负极反应式为：CH30H+H20-6e=C02+6H

D.该电池提供1mole,消耗氧气0.25mol质子交换膜

8.美国海军海底战事中心与麻省理工大学共同研制成功了用于潜航器的镁一过

氧化氢燃料电池系统。其工作原理如图所示。以下说法中错误的是()

A.电池的负极反应为Mg—2e=Mg2‘6

B.电池工作时，射向负极移动

C.电池工作一段时间后，溶液的pH增大

业角子班:洛滋

+2+(曲水+屐性H2C2)

D.电池总反应式是Mg+H202+2H=Mg+2H20

17.原电池是化学对人类的一项重大贡献。

(1)某兴趣小组为研究原电池原理，设计如图装置。

①a和b不连接时，烧杯中发生反应的离子方程式o

②a和b用导线连接，Cu极为原电池极(填“正”或“负”)，

电极反应式是,Zn极发生_______(填“氧

化”或“还原”)反应，溶液中的仁移向—(填“Cu”或“Zn”)极。

③无论a和b是否连接，Zn片均被腐蚀，若转移了0.2mol电子，则

CIL人口耳卜戏J£Q人口

IOH1|

H忘极[b必裁

NaOH溶液

理论上Zn片质量减轻go

(2)如图是甲烷燃料电池原理示意图，回答下列问题：

①电池的负极是(填"a”或"b”)电极，该

极的电极反应式为：O

②电池工作一段时间后电解质溶液的pH(填“增大”“减小”或

“不变”)o

7.熔融盐燃料电池具有很高的发电效率，因而受到重视。可用Li£03和NazCCh的熔融盐混

合物作电解质，CO为负极燃气，空气与CO2的混合气为正极助燃气，制得在650℃下工

作的燃料电池。请完成有关的电池反应式：

负极反应式：2C0+2C03"—4e-=4C02；

正极反应式：；

总电池反应式：o

8.酸性锌镒干电池是一种一次电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是

碳粉，MnO2,ZnCL和NH4cl等组成的糊状填充物，该电池在放电过程产生MnOOH,

回收处理该废电池可得到多种化工原料，有关数据下表所示：

溶解度/(g/100g水)

020406080100

化合物

NH4C129.337.245.855.365.677.3

ZnCh343395452488541614

化合物Zn(OH)2Fe(OH)2Fe(OH)3

Ksp近似值1017101710-39

回答下列问题:

(1)该电池的正极反应式为,电池反应的离子方程式为2

(2)维持电流强度为0.5A,电池工作五分钟，理论上消耗Zn_g»(已经F=96500C/moD

(3)废电池糊状填充物加水处理后，过滤，滤液中主要有ZnCb和NHK1,二者可通

过一分离回收；滤渣的主要成分是MnC)2、和，欲从中得到较纯的

MnO2,最简便的方法是，其原理是。

(4)用废电池的锌皮制备ZnSOr7H2。的过程中，需去除少量杂质铁，其方法是：加

稀硫酸和H2O2溶解，铁变为，加碱调节至pH为一时，铁刚好完全沉淀(离子

浓度小于IxlO^moi/L时，即可认为该离子沉淀完全)；继续加碱调节至pH为时,

锌开始沉淀(假定Z/+浓度为O.lmol/L)。若上述过程不加H2O2后果是—，原因

是.

6.氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。下图为电池示意图，该电池电极表

面镀了一层细小的伯粉，钳吸附气体的能力强，性质稳定。请回答：

(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)负极反应式为»

(3)电极表面镀伯粉的原因为____________________________________

___________________________________________________________________________________________________________________________________O

(4)该电池工作时，乩和色连续由外部供给，电池可连续不断地提供电能。因

此，大量安全储氢是关键技术之一。

金属锂是一种重要的储氢材料，吸氢和放氢原理如下：

I.2Li+H2金=2LiH

II.LiH+H20=Li0H+H2t

①反应I中的还原剂是,反应II中的氧化剂是。

②已知LiH固体密度为0.82g•cm”，用锂吸收224L（标准状况）上,生成的LiH体积与

被吸收的乩体积比为________o

③由②生成的LiH与比0作用，放出的比用作电池燃料，若能量转化率为80%,则导线

中通过电子的物质的量为mol«

7.I.某化学活动小组利用如下甲装置对原电池进行研究，请回答下列问题：（其中盐桥为

含有饱和KC1溶液的琼脂）

（1）在甲图装置中，当电流计中指针发生偏转时，盐桥中的离子移动方向为：K+移向

烧杯，（填"A”或"B”）。

（2）锌电极为电池的极，发生的电极反应式为；

铜电极上发生的电极反应式为；

II.该小组同学提出设想：如果将实验中的盐桥换为导线（铜制），电流计指针是否也发生

偏转呢？带着疑问，该小组利用图乙装置进行了实验，发现电流计指针同样发生偏转。

回答下列问题：

（3）对于实验中产生电流的原因，该小组进了深入探讨，后经老师提醒注意到使用的是铜

导线，烧杯A实际为原电池，B成了用电器。对于图乙烧杯A实际是在原电池的问题上,

该小组成员发生了很大分歧：

①一部分同学认为是由于ZnSO,溶液水解显酸性，此时原电池实际是由Zn、Cu做电极，

H2sol溶液作为电解质溶液而构成的原电池。如果这个观点正确，那么原电池的正极反应

式为：«

②另一部分同学认为是溶液酸性较弱，由于溶解在溶液中的氧气的作用，使得Zn、Cu

之间形成原电池。如果这个观点正确，那么原电池的正极反应式为：

（4）若第⑶问中②观点正确，则可以利用此原理设计电池为在偏远褥岛工作的灯塔供电。

其具体装置为以金属铝和石墨为电极，以海水为电解质溶液，最终铝变成氢氧化铝。请

写出该电池工作时总反应的化学方程式_____________________________________。

8.某校化学研究性学习小组欲设计实验验证Fe、Cu金属活动性的相对强弱，他们提出了以

下两种方案。请你帮助他们完成有关实验项目：

方案I：有人提出将大小相等的铁片和铜片分别同时放入稀硫酸（或稀盐酸）中，观察产

生气泡的快慢，据此确定它们的活动性。该原理的离子方程式为

方案H：有人利用Fe、Cu作电极设计成原电池，以确定它们活动性的相对强弱。试在下

面的方框内画出原电池装置图，标出原电池的电极材料和电解质溶液，并写出电极反应

式。正极反应式:

负极反应式：一

方案III：结合你所学的知识，帮助他们再设计一个验证

Fe、Cu活动性相对强弱的简单实验方案（与方案I、II不能雷同）：

用离子方程式表示其反应原理：

9.化学电池在通讯、交通及日常生活中有着广泛的应用。

(1)下列相关说法正确的是(填序号)。

A.通过某种电池单位质量或单位体积所能输出能量的多少，可以判断该电池

的优劣

B.二次电池又称充电电池或蓄电池，这类电池可无限次重复使用

C.除氢气外，甲醇、汽油、氧气等都可用作燃料电池的燃料

D.近年来，废电池必须进行集中处理的问题被提上日程，其首要原因是电池

外壳的金属材料需要回收

(2)目前常用的锲(Ni)镉(Cd)电池，其电池总反