原电池练习二及答案.docx

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原电池练习二及答案

原电池练习

（二）答案

一、选择题

1．下列关于原电池的说法正确的是（　　）

A．所有的氧化还原反应都能设计成原电池

B．原电池的两极中较活泼的金属一定为负极

C．在原电池中，电子流出的一极是负极，发生氧化反应

D．原电池可以把物质内部的能量全部转化为电能

解析：

选C。

A项，必须是自发进行的氧化还原反应才能设计成原电池，错误；B项，原电池的两极中较活泼的金属一般为负极，但在某些特殊的电解质溶液中，如Mg-Al（NaOH）原电池，较活泼的金属Mg与NaOH不能反应，而Al与之反应，较不活泼的金属Al作负极，故错误；D项，原电池反应后，电极产物仍会具有一定的能量，且由于过程中放热，不可能100%进行转化，故原电池不能把物质中的能量全部转化为电能，错误。

2．（2017·泉州模拟）课堂学习中，同学们利用铝条、锌片、铜片、导线、电流计、橙汁、烧杯等用品探究原电池的组成。

下列结论错误的是（　　）

A．原电池是将化学能转化成电能的装置

B．原电池由电极、电解质溶液和导线等组成

C．图中a极为铝条、b极为锌片时，导线中会产生电流

D．图中a极为锌片、b极为铜片时，电子由铜片通过导线流向锌片

解析：

选D。

原电池是将化学能转化成电能的装置，A正确；原电池由电极、电解质溶液和导线等组成，B正确；图中a极为铝条、b极为锌片时，构成原电池，导线中会产生电流，C正确；图中a极为锌片、b极为铜片时，锌片作负极，电子由锌片通过导线流向铜片，D错误。

3．研究人员最近发明了一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电，在海水中电池总反应可表示为5MnO2＋2Ag＋2NaCl===Na2Mn5O10＋2AgCl。

下列“水”电池在海水中放电时的有关说法正确的是（　　）

A．正极反应式：

Ag＋Cl－－e－===AgCl

B．每生成1molNa2Mn5O10转移2mol电子

C．Na＋不断向“水”电池的负极移动

D．AgCl是还原产物

解析：

选B。

电池的正极得电子，A错误；阳离子向正极移动，C错误；Ag化合价升高形成AgCl，AgCl是氧化产物，D错误。

4．“天宫二号”飞行器白天靠太阳能帆板产生电流向镍氢电池充电，夜间镍氢电池向飞行器供电。

镍氢电池的结构示意图如图所示。

若电池总反应为2Ni（OH）2

2NiOOH＋H2。

则下列说法正确的是（　　）

A．放电时，NiOOH发生氧化反应

B．充电时，a电极的pH增大，K＋移向b电极

C．充电时，a电极的电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－

D．放电时，负极反应为NiOOH＋H2O＋e－===Ni（OH）2＋OH－

解析：

选C。

放电时，NiOOH在正极上放电，发生还原反应，A错误；充电时，a电极作阴极，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，pH增大，K＋移向a电极，B错误、C正确；放电时，负极上H2放电，D错误。

5．（2017·张家界模拟）液流电池是一种新的蓄电池，是利用正负极电解液分开，各自循环的一种高性能蓄电池，具有容量高、使用领域（环境）广、循环使用寿命长的特点。

如图是一种锌溴液流电池，电解液为溴化锌的水溶液。

下列说法正确的是（　　）

A．充电时阳极的电极反应式：

Zn－2e－===Zn2＋

B．充电时电极a为外接电源的负极

C．放电时Br－向右侧电极移动

D．放电时左侧电解质储罐中的离子总浓度增大

解析：

选D。

如图是一种锌溴液流电池，电解液为溴化锌的水溶液，所以该电池的负极为锌，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，溴为原电池的正极，电极反应式为Br2＋2e－===2Br－，充电时阳极的电极反应式与正极的电极反应式相反，所以充电时阳极的电极反应式为2Br－－2e－===Br2，故A错；在充电时，原电池的正极连接电源的正极，是电解池的阳极，而原电池的负极连接电源的负极，所以充电时电极a为外接电源的正极，故B错；放电时为原电池，在原电池中间隔着一个阳离子交换膜，所以Br－不能向右侧电极移动，故C错；放电时左侧生成溴离子，为平衡电荷，右侧的锌离子向左侧电极移动，所以放电时左侧电解质储罐中的离子总浓度增大，故D正确。

6．如图所示，最近美国医学家利用人体自身环境设计了心脏起搏器，其动力由人体体液中的能量物质提供。

下列有关说法正确的是（　　）

A．图中“？

”为人体中的脂肪

B．O2极为心脏起搏器的负极

C．产生的CO2使人体血液呈酸性，长期使用对人体有害

D．电池正极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－

解析：

选D。

本题将原电池原理进行拓展和创新，所以解答时首先要了解人体体液中的能量物质，其次要根据原电池原理来分析心脏起搏器的正、负极。

选项A，人体体液中的能量提供者是葡萄糖，不是脂肪。

选项B，体液中的葡萄糖为电池的负极。

选项C，人体自身呼吸作用也会产生二氧化碳，通过人体的呼吸和体液调节不会使人体的血液呈酸性。

选项D，O2获得电子为电池的正极，其电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。

7．如图所示，杠杆A、B两端分别挂有体积相同、质量相等的空心铜球和空心铁球，调节杠杆并使其在水中保持平衡，然后小心地向水槽中滴入浓CuSO4溶液，一段时间后，下列有关杠杆的偏向判断正确的是（实验过程中，不考虑两球的浮力变化）（　　）

A．杠杆为导体或绝缘体时，均为A端高B端低

B．杠杆为导体或绝缘体时，均为A端低B端高

C．当杠杆为导体时，A端低B端高

D．当杠杆为导体时，A端高B端低

解析：

选C。

当杠杆为导体时，构成原电池，Fe作负极，Cu作正极，电极反应式分别为负极：

Fe－2e－===Fe2＋，正极：

Cu2＋＋2e－===Cu，铜球增重，铁球质量减轻，杠杆A端低B端高。

8．热激活电池可用作火箭、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LiCl-KCl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＋Ca===CaCl2＋Li2SO4＋Pb。

下列有关说法正确的是（　　）

A．正极反应式：

Ca＋2Cl－－2e－===CaCl2

B．放电过程中，Li＋向负极移动

C．每转移0.1mol电子，理论上生成20.7gPb

D．常温时，在正、负极间接上电流表或检流计，指针不偏转

解析：

选D。

正极应是得电子发生还原反应，故为PbSO4＋2e－===Pb＋SO

，A错误；放电过程为原电池，阳离子向正极移动，B错误；每转移0.1mol电子，生成0.05molPb，为10.35g，C错误；由题意“热激活”表明该电池应在加热的条件下工作，故常温下电解质不能熔化，不能形成原电池，指针不偏转，D正确。

9．如图是将SO2转化为重要的化工原料H2SO4的原理示意图，下列说法不正确的是（　　）

A．该装置将化学能转化为电能

B．催化剂b表面O2发生还原反应，其附近的溶液酸性增强

C．催化剂a表面的反应是SO2＋2H2O－2e－===SO

＋4H＋

D．若得到的硫酸浓度仍为49%，则理论上参加反应的SO2与加入的H2O的质量比为8∶15

解析：

选B。

A项，该装置没有外加电源，是一个原电池，能把化学能转化为电能，正确；B项，催化剂b表面O2发生还原反应生成H2O，消耗H＋，其附近溶液酸性减弱，错误；C项，催化剂a表面SO2失去电子生成硫酸，电极反应式为SO2＋2H2O－2e－===SO

＋4H＋，正确；D项，催化剂a处的反应为SO2＋2H2O－2e－===SO

＋4H＋，催化剂b处的反应为

O2＋2H＋＋2e－===H2O，则总反应式为SO2＋H2O＋

O2===H2SO4。

设参加反应的SO2的质量为xg，加入的H2O的质量为yg，则生成硫酸的质量为

g，消耗水的质量为

g，因得到硫酸的浓度为49%，故有

＝

，可得x∶y＝8∶15，正确。

10．（教材改编题）镍镉（Ni-Cd）可充电电池在现代生活中有广泛应用。

已知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＋2NiOOH＋2H2O

Cd（OH）2＋2Ni（OH）2。

有关该电池的说法正确的是（　　）

A．放电时负极附近溶液的碱性不变

B．放电时电解质溶液中的OH－向正极移动

C．放电时正极反应：

NiOOH＋e－＋H2O===Ni（OH）2＋OH－

D．放电时Cd在正极上放电

解析：

选C。

放电时Cd作负极，发生Cd－2e－＋2OH－===Cd（OH）2，负极附近溶液碱性减弱，A、D错误；放电时电解质溶液中的OH－向负极移动，B错误；放电时正极反应：

NiOOH＋e－＋H2O===Ni（OH）2＋OH－，C正确。

11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2Zn＋O2＋4OH－＋2H2O===2Zn（OH）

。

下列说法正确的是（　　）

A．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Zn＋4OH－－2e－===Zn（OH）

D．放电时，电路中通过2mol电子，消耗氧气22.4L（标准状况）

[解析]　K＋带正电荷，充电时K＋应该向阴极移动，A项错误。

根据该电池放电的总反应可知，放电时消耗OH－，则充电时，OH－浓度应增大，B项错误。

放电时，Zn为负极，失去电子生成Zn（OH）

，其电极反应为Zn＋4OH－－2e－===Zn（OH）

，C项正确。

消耗1molO2转移4mol电子，故转移2mol电子时消耗0.5molO2，0.5molO2在标准状况下的体积为11.2L，D项错误。

[答案]　C

12．（2015·高考江苏卷）一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意图如下。

下列有关该电池的说法正确的是（　　）

A．反应CH4＋H2O

3H2＋CO，每消耗1molCH4转移12mol电子

B．电极A上H2参与的电极反应为H2＋2OH－－2e－===2H2O

C．电池工作时，CO

向电极B移动

D．电极B上发生的电极反应为O2＋2CO2＋4e－===2CO

解析：

选D。

A选项，甲烷中的C为－4价，一氧化碳中的C为＋2价，每个碳原子失去6个电子，因此每消耗1mol甲烷失去6mol电子，所以错误；B选项，熔融盐中没有氢氧根离子，因此氢氧根离子不能参与电极反应，电极反应式应为H2＋CO＋2CO

－4e－===3CO2＋H2O，所以错误；C选项，碳酸根离子应向负极移动，即向电极A移动，所以错误；D选项，电

2、非选择题

1．以甲烷燃料电池为例来分析不同环境下电极反应式的书写。

（1）酸性介质（如H2SO4）

负极：

_____________________________________________________________；

正极：

______________________________________________________________；

总反应式：

____________________________________________________________。

（2）碱性介质（如KOH）

负极：

__________________________________________________________________；

正极：

__________________________________________________________________；

总反应式：

_______________________________________________________________。

（3）固体电解质（高温下能传导O2－）

负极：

________________________________________________________________；

正极：

________________________________________________________________；

总反应式：

______________________________________________________________。

（4）熔融碳酸盐（如熔融K2CO3）环境下

负极：

__________________________________________________________________；

正极：

__________________________________________________________________；

总反应式：

_______________________________________________________________。

答案：

（1）CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋

2O2＋8e－＋8H＋===4H2O

CH4＋2O2===CO2＋2H2O

（2）CH4－8e－＋10OH－===CO

＋7H2O

2O2＋8e－＋4H2O===8OH－

CH4＋2O2＋2OH－===CO

＋3H2O

（3）CH4－8e－＋4O2－===CO2＋2H2O

2O2＋8e－===4O2－　CH4＋2O2===CO2＋2H2O

（4）CH4－8e－＋4CO

===5CO2＋2H2O

2O2＋8e－＋4CO2===4CO

CH4＋2O2===CO2＋2H2O

2．（14分）

（1）以Al和NiOOH为电极，NaOH溶液为电解质溶液组成一种新型电池，放电时NiOOH转化为Ni（OH）2，该电池反应的化学方程式是

__________________________________________________________。

（2）普通锌锰电池放电时发生的主要反应为Zn＋2NH4Cl＋2MnO2===Zn（NH3）2Cl2＋2MnOOH。

该电池中，负极材料主要是________，与普通锌锰电池相比，碱性锌锰电池的优点是__________________________________________________________。

（3）将氢氧燃料电池中的氢气换成氨气也可以构成燃料电池，其电池反应原理为4NH3＋3O2===2N2＋6H2O。

电解质溶液应该呈________（填¡°酸性¡±¡°碱性¡±或¡°中性¡±），负极的电极反应式：

________________________________________________________________。

解析：

（1）根据得失电子守恒有Al＋3NiOOH＋NaOH¨D¡úNaAlO2＋3Ni（OH）2，再由元素守恒得：

Al＋3NiOOH＋NaOH＋H2O===NaAlO2＋3Ni（OH）2。

（2）根据普通锌锰电池放电时发生的主要反应：

Zn＋2NH4Cl＋2MnO2===Zn（NH3）2Cl2＋2MnOOH，失去电子的为负极，材料为锌；金属易和酸发生反应，而在碱性条件下，金属的性质比较稳定，电池的使用寿命大大增加。

（3）NH3与酸反应生成盐，故该电池应选用碱性电解质溶液。

答案：

（1）Al＋3NiOOH＋NaOH＋H2O===NaAlO2＋3Ni（OH）2

（2）锌　在碱性条件下，金属的性质比较稳定，电池的使用寿命大大增加

（3）碱性　2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O

3．（14分）已知在酸性条件下发生的反应为AsO

＋2I－＋2H＋===AsO

＋I2＋H2O，在碱性条件下发生的反应为AsO

＋I2＋2OH－===AsO

＋H2O＋2I－。

设计如图装置（C1、C2均为石墨电极），分别进行下述操作：

Ⅰ.向B烧杯中逐滴加入浓盐酸；

Ⅱ.向B烧杯中逐滴加入40%NaOH溶液。

结果发现检流计指针均发生偏转，且偏转方向相反。

试回答下列问题：

（1）两次操作中指针为什么都发生偏转？

__________________________________________________________。

（2）两次操作过程中指针偏转方向为什么相反？

试用化学平衡移动原理解释：

__________________________________________________________。

（3）操作¢ñ过程中C1棒上发生的反应为__________________________________。

（4）操作¢ò过程中C2棒上发生的反应为__________________________________。

（5）操作¢ò过程中，盐桥中的K＋移向______烧杯溶液（填“A”或“B”）。

解析：

由于酸性条件下发生的反应为AsO

＋2I－＋2H＋===AsO

＋I2＋H2O，碱性条件下发生的反应为AsO

＋I2＋2OH－===AsO

＋H2O＋2I－，两反应都是氧化还原反应，而且满足构成原电池的三大要素：

①不同环境中的两电极（连接）；¢Ú电解质溶液（电极插入其中，并能自发发生氧化还原反应）；¢Û形成闭合回路。

当加酸时，c（H＋）增大，C1：

2I－－2e－===I2，为负极；C2：

AsO

＋2H＋＋2e－===AsO

＋H2O，为正极。

当加碱时，c（OH－）增大，C1：

I2＋2e－===2I－，为正极；C2：

AsO

＋2OH－－2e－===AsO

＋H2O，为负极。

答案：

（1）两次操作均能形成原电池，将化学能转变成电能

（2）¢Ù加酸时，c（H＋）增大，AsO

得电子，I－失电子，所以C1极是负极，C2极是正极；¢Ú加碱时，c（OH－）增大，AsO

失电子，I2得电子，此时，C1极是正极，C2极是负极。

故加入浓盐酸和NaOH溶液时发生不同方向的反应，电子流动方向不同，即检流计指针偏转方向不同

（3）2I－－2e－===I2　（4）AsO

＋2OH－－2e－===AsO

＋H2O　（5）A

4．（14分）（2017·济宁模拟）

（1）银锌碱性电池的电解质溶液为KOH溶液，电池放电时正极的Ag2O2转化为Ag，负极的Zn转化为K2Zn（OH）4，写出该电池的反应方程式：

__________________________________________________________。

（2）2Ag＋（aq）＋Cu（s）===Cu2＋（aq）＋2Ag（s）设计的原电池如图所示。

电极X的材料是________；电解质溶液Y是________；外电路中的电子是从________（填电极名称，下同）电极流向________电极。

（3）将两个铂电极插入KOH溶液中，向两极分别通入CH4和O2，构成甲烷燃料电池。

通入CH4的电极反应式是CH4＋10OH－－8e－===CO

＋7H2O，通入O2的电极反应式是

__________________________________________________________。

解析：

（1）根据原电池反应和氧化还原反应的对应关系，初步确定氧化剂是过氧化银，还原产物是银；还原剂是金属锌，氧化产物是四羟基合锌酸钾；同时注意所用的介质是氢氧化钾溶液。

（2）原电池正极发生还原反应，负极发生氧化反应，Ag＋作氧化剂，Ag＋＋e－===Ag的反应为正极反应式，Cu作负极，负极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，Y溶液为AgNO3溶液，外电路中的电子由负极（Cu）流向正极（Ag）。

（3）在原电池中，负极上发生氧化反应，正极上发生还原反应。

答案：

（1）Ag2O2＋2Zn＋4KOH＋2H2O===2K2Zn（OH）4＋2Ag

（2）铜　AgNO3溶液　铜　银

（3）2O2＋4H2O＋8e－===8OH－

5．（15分）

（1）熔融盐电池具有高的发电效率，因而受到重视，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为阳极燃气，空气与CO2的混合气为阴极助燃气，制得在650¡æ下工作的燃料电池，完成有关电池反应式。

负极反应式：

2CO＋2CO

－4e－===4CO2，正极反应式：

_____________________________________________________________________，电池总反应式：

_________________________________________________________。

（2）二甲醚（CH3OCH3）燃料电池具有启动快、效率高等优点，其能量密度高于甲醇燃料电池能量密度（5.93kW·h·kg－1）。

若电解质为酸性，二甲醚燃料电池的负极反应式为

__________________________________________________________，

一个二甲醚分子经过电化学氧化，可以产生________个电子的电量；该电池的理论输出电压为1.20V，能量密度E＝________________________________________（列式计算。

能量密度＝电池输出电能/燃料质量，1kW·h＝3.6¡Á106J，F＝96500C·mol－1）。

（3）NOx是汽车尾气中的主要污染物之一。

通过NOx传感器可监测NOx的含量，其工作原理示意图如下：

①Pt电极上发生的是________反应（填¡°氧化¡±或¡°还原¡±）。

②写出NiO电极的电极反应式：

_____________________________________________。

解析：

（1）本题中的电池是一种新型高能电池，电解质是熔融物，而不是电解质溶液，但有自由移动的CO

存在。

原电池的反应原理实质是氧化还原反应中的电子转移，燃料电池总反应实质是一个燃烧反应，故负极CO失去电子，而正极应为O2得到电子，再与阴极助燃气CO2结合生成电解质阴离子CO

。

（2）原电池中二甲醚在负极失去电子，所以负极电极反应式是CH3OCH3－12e－＋3H2O===2CO2＋12H＋；二甲醚中碳原子的化合价是－2价，反应后变为＋4价，每个碳原子失去6个电子，所以一个二甲醚分子经过电化学氧化，可以产生12个电子的电量；由于能量密度＝电池输出电能/燃料质量，若燃料质量为1kg，则该电池的能量密度E＝

÷（3.6¡Á106J·kW－1·h－1）¡Ö8.39kW·h·kg－1。

（3）¢Ù由工作原理示意图可知，O2在Pt电极发生还原反应生成O2－；¢Ú在O2－参加反应下，NO在NiO电极发生氧化反应生成NO2。

答案：

（1）O2＋2CO2＋4e－===2CO

　2CO＋O2===2CO2

（2）CH3OCH3－12e－＋3H2O===2CO2＋12H＋　12

÷（3.6¡Á106J·kW－1·h－1）¡Ö8.39kW·h·kg－1

（3）¢Ù还原　¢ÚNO＋O2－－2e－===NO2

6．

（1）酸性锌锰干电池是一种一次性电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是由碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等组成的糊状填充物。

该电池放电过程产生MnOOH。

回收处理该废电池可得到多种化工原料。

该电池的正极反应式为____________________，电池反应的离子方程式为__________________________________

__________________________________________________________。

（2）肼-双氧水燃料电池由于其较高的能量密度而广受关注，其工作原理如图所示。

请写出电池正极的电极反应式：

________________________________________，电池工作过程中，A极区溶液的pH________（填¡°增大¡±¡°减小¡±或¡°不变¡±）。

解析：

（1）酸性锌锰干电池