高中化学原电池习题讲解学习.docx
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高中化学原电池习题讲解学习
原电池2
参考答案与试题解析
一•选择题(共13小题)
1.(1993?
全国)如图中x、y分别是直流电源的两极,通电后发现a极板质量增加,b极板处有无色无臭气体放出,符合这一情况的是()
a极板
b极板
X电极
电解质溶液
A
锌
石墨
负极
CuSQ
B
石墨
石墨
负极
NaOH
C
银
铁
正极
AgNQ
D
铜
石墨
负极
CuC2
A.AB.BC.CD.D
【解答】解:
通电后发现a极板质量增加,所以金属阳离子在a极上得电子,a极是阴极,溶液中金属元素在金属活动性顺序表中处于氢元素后边;b极是阳极,
b极板处有无色无臭气体放出,即溶液中氢氧根离子放电生成氧气,电极材料必须是不活泼的非金属,电解质溶液中的阴离子必须是氢氧根离子或含氧酸根离子.
A、该选项符合条件,故A正确.
B、电解质溶液中金属阳离子在氢元素前边,故B错误.
C、铁是活泼金属,作阳极失电子,所以在B极上得不到氧气,故C错误.
D、电解质溶液中氯离子失电子,在B极上得到有刺激性气味的气体,与题意不符,故D错误.
故选A.
2.(2000?
上海)在外界提供相同电量的条件下,C『+或Ag+分别按C『++2e「—Cu,
Ag+efAg在电极上放电,若析出铜的质量为1.92g,贝U析出银的质量为()
A.1.62gB.6.48gC.3.24gD.12.96g
【解答】解:
由C『+2e「—Cu,Ag++e「—Ag知,当得电子数相等时,析出铜和银的关系式为:
Cu--Ag.设析出银的质量为x.
Cu——2Ag
64g(108X2)g
1.92gx
所以x=='=6.48g
故选B.
3.(2011?
福建)研究人员研制出一种锂水电池,可作为鱼雷和潜艇的储备电源.该
电池以金属锂和钢板为电极材料,以LiOH为电解质,使用时加入水即可放电.关于该电池的下列说法不正确的是()
A、水既是氧化剂又是溶剂
B•放电时正极上有氢气生成
C.放电时OH向正极移动
D.总反应为:
2Li+2H2O=2LiOH+H2T
【解答】解:
A、金属锂和水之间反应生成氢氧化锂和氢气,该反应中,水是氧
化剂,在电池中还可以担当溶剂,故A正确;
B、放电时正极上是水中的氢离子得电子,所以会有氢气生成,故B正确;
C、原电池中,阴离子移向原电池的负极,即放电时OH向负极移动,故C错误;
D、锂水电池中,自发的氧化还原反应是金属锂和水之间反应生成氢氧化锂和氢
气,即总反应为:
2L+2H2O=2LiOH+H2T,故D正确.
故选C.
4.(2009?
广东)下列说法正确的是()
A.废旧电池应集中回收,并填埋处理
B.充电电池放电时,电能转变为化学能
C.放在冰箱中的食品保质期较长,这与温度对应速率的影响有关
D.所有燃烧反应都是放热反应,所以不需吸收能量就可以进行
【解答】解:
A、废旧电池应集中回收但不能填埋处理,因为电池里的重金属会
污染土地,人吃了这些土地里的蔬菜后,就会引发疾病,故A错误;
B、充电电池放电时,化学能转变为电能,故B错误;
C、温度降低,化学反应速率减小,则放在冰箱中的食品保质期较长,故C正确;
D、有的燃烧反应是需要吸收一定热量才可以反应的,比如碳的燃烧,故D错误.故选C.
5.(2012?
上海)如图装置中发生反应的离子方程式为:
Zn+2H+—Zn2++H2T,下
列说法错误的是()
A.a、b不可能是同种材料的电极
B.该装置可能是电解池,电解质溶液为稀盐酸
C.该装置可能是原电池,电解质溶液为稀盐酸
D.该装置可看作是铜-锌原电池,电解质溶液是稀硫酸
【解答】解:
A.如果该装置是电解池,如锌作阴、阳极,电解质溶液是酸,阳极上锌失电子,阴极上氢离子得电子,符合离子反应方程式,所以两个电极可以相同,故A错误;
B、该装置可能是电解池,电解质溶液是稀盐酸,锌作阳极,电解时,阳极上锌
失电子,阴极上氢离子得电子,符合离子反应方程式,故B正确;
C、该装置可能是原电池,电解质溶液为稀盐酸,锌作负极,正极上氢离子得电子,发生的反应符合离子方程式,故C正确;
D、该装置可看作是铜-锌原电池,电解质溶液是稀硫酸,负极上锌失电子,正极氢离子得电子,符合离子方程式,故D正确.
故选A.
6.(2012?
畐建)将如图所示实验装置的K闭合,下列判断正确的是()
川恤和取龍蜻、
的能地
jstffi-4-telUKClifift)Ts
1nwlLTZnSO(fl|?
SImolL'1CuSOjfrjft
T乙
A.Cu电极上发生还原反应
B.电子沿ZnfafbfCl路径流动
C.片刻后甲池中c(SO2「)增大
D.片刻后可观察到滤纸b点变红色
【解答】解:
A,Zn作原电池的负极,Cu作原电池的正极,Cu电极是发生还原反应;故A正确;
B、电子流向是负极到正极,但afb这一环节是在溶液中导电,是离子导电,电子并没沿此路径流动;故B错误;
C、选项中硫酸根离子浓度基本保持不变;故C错误;
D、选项中是滤纸a点是阴极,氢离子放电,水电离平衡破坏附近氢氧根离子浓度增大,酚酞变红;b做阳极氢氧根离子失电子生成氧气,附近氢离子浓度增大,故D错误;
故选A.
7.(2013?
海南)如图所示的电解池I和II中,a、b、c和d均为Pt电极.电解过程中,电极b和d上没有气体逸出,但质量均增大,且增重bvd.符合上述实验结果的盐溶液是()
选项
X
Y
A
MgSQ
CuSQ
B
AgNQ
Pb(NQ3)2
C
FeSO
Ab(SQ)3
D
CuSQ
AgNQ
电解池I电CF池口
A.AB.BC.CD.D
【解答】解:
电极b、d均为阴极,在它们上面均没有气体逸出,但质量均增大,且增重bvd,则所电解的盐溶液中金属元素应该在金属活动顺序表中(H)以后,
转移相同电子时,b析出金属质量小于d.阳离子得电子能力如图所示:
Ag+,FMJCifjPb2*、时、(IF)、APJ耳厂、gr、K*
,刖面
得电子能力由易到难"
的H+表示酸溶液中的H+,后面的H+表示盐溶液中的H+.
A.在金属活动性顺序表中,Mg在H之前,所以电解镁盐溶液时阴极上不能得到金属单质,故A错误;
B.由阳离子得电子能力顺序表可以看出,盐溶液中Ag+和Pb2+的得电子能力均大于H+,因此电解硝酸银溶液时阴极b电极上生成Ag、电解硝酸铅溶液阴极d上生成Pb,两池中的电极上转移的电子是相等的,设转移2mol电子,b增重216g,d增重207g,所以质量增加b>d,故B错误;
C•在金属活动性顺序表中,FeAl都在H之前,电解亚铁盐、铝溶液溶液时阴极上都不能得到金属单质,故C错误;
D.两池中的电极上转移的电子是相等的,设转移2mol电子,b增重64g,d增重216g,所以质量增加bvd,故D正确;
故选D.
8.(2014?
新课标U)2013年3月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系,下列叙述错误的是()
Li
Lt*快离子导协肇沖电解质
A.a为电池的正极
B.电池充电反应为LiMn2O4—Li-xMn2O4+xLi
C.放电时,a极锂的化合价发生变化
D.放电时,溶液中口+从b向a迁移
【解答】解:
A、锂离子电池中,b电极为Li,放电时,Li失电子为负极,LiM门2。
4
得电子为正极,所以a为电池的正极,故A正确;
B、充电时,Li+在阴极得电子,LiM门20在阳极失电子,电池充电反应为LiMn2O4=L1
-xMn2O4+XL,故B正确;
C、放电时,a为正极,正极上LiMn2O4中Mn元素得电子,所以锂的化合价不变,故C错误;
D、放电时,溶液中阳离子向正极移动,即溶液中Li+从b向a迁移,故D正确;故选C.
9.(2015?
上海)研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示.下列有关说法错误的
是()
海水弋
三卄电极d
铁片,
A.d为石墨,铁片腐蚀加快
B.d为石墨,石墨上电极反应为:
O2+2H2O+4e-=4OH
C.d为锌块,铁片不易被腐蚀
D.d为锌块,铁片上电极反应为:
2H++2e「—H2T
【解答】解:
A、d为石墨,活泼金属铁片作负极,发生腐蚀,所以铁片腐蚀加快,故A正确;
B、海水呈中性,所以发生吸氧腐蚀,所以石墨作正极,电极反应:
O2+2H2O+4e「一40H「,故B正确;
C、锌比铁片活泼,所以腐蚀锌,所以铁片不易被腐蚀,故C正确;
D、d为锌块,作为负极,因海水呈中性,所以发生吸氧腐蚀,所以铁片上电极
反应为:
Q+2H2O+4e「一40H「,故D错误;
故选D.
10.(2016?
新课标川)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)42「.下列说法正确的是()
A.充电时,电解质溶液中口向阳极移动
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「一Zn(OH)4若
D.放电时,电路中通过2mol电子,消耗氧气22.4L(标准状况)
【解答】解:
A.充电时阳离子向阴极移动,故A错误;
B.充电时,电池反应为Zn(OH)42「+2e「一Zn+4OH「,电解质溶液中c(OH-)逐渐增大,故B错误;
C.放电时,负极反应式为Zn+4OH-2e「一Zn(OH)42「,故C正确;
D.放电时,每消耗标况下22.4L氧气,转移电子4mol,故D错误.故选C.
11.
(2016?
上海)图1是铜锌原电池示意图.图2中,x轴表示实验时流入正极
的电子的物质的量,y轴表示(
A.铜棒的质量B.c(Zn2+)
【解答】解:
铜锌原电池中,Zn是负极,失去电子发生氧化反应,电极反应为Zn-2e=Zn2+,Cu是正极,氢离子得电子发生还原反应,电极反应为2H+2e
=甘,
A.Cu是正极,氢离子得电子发生还原反应,Cu棒的质量不变,故A错误;
B.由于Zn是负极,不断发生反应Zn-2e「=Zn2+,所以溶液中c(Zn2+)增大,故B错误;
C.由于反应不断消耗H+,所以溶液的c(H+)逐渐降低,故C正确;
D.SO2-不参加反应,其浓度不变,故D错误;
故选:
C.
12.(2017?
新课标川)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:
16L+xSf8L2S<(2A.电池工作时,正极可发生反应:
2L2Ss+2Li++2e-=3L20
B.电池工作时,外电路中流过0.02mol电子,负极材料减重0.14g
C•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,电池中的Li2^量越多
【解答】解:
A.据分析可知正极可发生反应:
2L2S6+2Li++2e-=3L2S4,故A正确;
B.负极反应为:
Li-e-=Li+,当外电路流过0.02mol电子时,消耗的锂为0.02mol,负极减重的质量为0.02molx7g/mol=0.14g,故B正确;
C.硫作为不导电的物质,导电性非常差,而石墨烯的特性是室温下导电最好的
材料,则石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性,故C正确;
D.充电时a为阳极,与放电时的电极反应相反,则充电时间越长,电池中的Li2&量就会越少,故D错误;
故选D.
13.(2017?
浙江)银锌电池是一种常见化学电源,其原理反应:
Zr+AgO+HzA
Zn(OH)2+2Ag,其工作示意图如图•下列说法不正确的是()
Zn电Ag:
O电根
KOH
蛙関溶液
A.Zn电极是负极
B.Ag2O电极上发生还原反应
C.Zn电极的电极反应式:
Zn-2e+2OH—Zn(OH)2
D.放电前后电解质溶液的pH保持不变
【解答】解:
A、活泼金属Zn为负极,故A正确;
B、正极反应为Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH「,发生还原反应,故B正确;
C、负极反应为Zn+20H「-2e-=Zn(OH)2,故C正确;
D、氢氧根离子物质的量虽然不变,但水的量减少,KOH的浓度增大,pH增大,故D错误;
故选D.
二.填空题(共6小题)
14.(2014春?
船营区校级期末)
(1)如图所示,组成一种原电池.试回答下列问题(灯泡功率合适):
1电解质溶液为稀H2SQ时上述装置中灯泡亮,此时Al电极上发生反应的电极
反应式为:
2H++2e=蛾T;
2电解质溶液为NaOH溶液时,灯泡亮(填亮”或不亮”填亮”做a题,填不亮”做b题).
a.若灯泡亮,则Mg电极上发生的电极反应式为:
_6!
±O+6e-=6OH+3IH4;Al电极上发生反应的电极反应式为:
2AI-6e-+80H「=2AIQ-+4HzO;
b.若灯泡不亮,其理由为:
此空不填
(2)原电池原理的应用之一是可以设计原电池.请利用反应
“C+2Fe3+=2F(2++Ci2+"设制一个原电池(正极材料用碳棒)则该电池的负极材料是Cu,若导线上转移电子1.5mol,则溶解铜的质量是48g•另外的重要
应用是实验室在用锌与稀硫酸反应制备氢气时,可向溶液中滴加少量硫酸铜溶液.其作用是:
形成了Zn-Cu原电池,加快了化学反应的速率•
(3)氢氧燃料电池(电解质为KOH溶液,惰性材料作电极)负极反应的电极反
应式为:
2+2OH-2e=2HbO.
<
-
A
1
一电解隅活谨
-—
-
■
—-
—-
--
J
【解答】解:
(1)①该装置为原电池,Mg易失电子作负极、Al作正极,正极上氢离子得电子发生还原反应,电极反应式为2H+2e=H21,
故答案为:
2H++2e-=H2?
;
2该装置中,铝能和氢氧化钠溶液发生氧化还原反应,该装置符合原电池构成条件,所以Mg、Al和NaOH溶液构成原电池,贝U灯泡亮;
Al易失电子作负极,负极上电极反应式为2Al-6e-+8OH=2AIC2-+4H2O,Mg作正极,正极上水得电子生成氢气,正极上的电极反应为6H2O+6e-=6OH+3HH;故答案为:
亮;6H2O+6e-=6OH+3H2f;2Al-6e-+8OH「=2AlO2-+4H2O;
(2)根据电池反应式知,Cu元素化合价由0价变为+2价、Fe元素化合价由+3价变为+2价,所以Cu作负极、石墨作正极,电解质为可溶性的铁盐,负极上Cu失电子发生氧化反应,电极反应式为Cu-2e-=CiT,正极上铁离子得电子发生还原反应,电极反应式为F^+e「二F^;
根据Cu-2e-=Ci?
+知,导线上转移电子1.5mol,则溶解m(Cu):
=48g,
Zn和铜离子发生置换反应生成Cu,Zn、Cu和硫酸构成原电池,Zn易失电子作负极、Cu作正极,从而加速Zn的腐蚀,
故答案为:
Cu;48g;形成了Zn-Cu原电池,加快了化学反应的速率;
(3)碱性条件下,负极上氢气失电子生成水,负极的电极方程式为H2+2OH--2e-=2H2O,故答案为:
H2+2OH「-2e-=2HzO.
15.(2014秋?
邓州市校级月考)铅蓄电池是典型的可充型电池,电池总反应式
为:
Pb+PbQ+4H++2SC42「2PbSQ+2H2O
充电
请回答下列问题(不考虑氢、氧的氧化还原):
(1)放电时:
正极的电极反应式是PbQ+2e「+4H++SQ2「=PbSQ+2H2。
;电解液中H2SO4的浓度将变小;当外电路通过1mol电子时,理论上负极板的质量增加48g.
(2)在完全放电耗尽PbO2和Pb时,若按图连接,电解一段时间后,则在A电极上生成Pb,电极反应:
PbSQ+2e「=Pb+SQ2「,B电极上生成PbQ,电极反应PbSQ+2H2O-2e「=PbO2+4H++SQ2「,此时铅蓄电池的正负极的极性将对换.
【解答】解:
(1)电池总反应式为:
Pb+PbO2+4H++2SQ2「丄生2PbSQ+2H2。
,写充电
出电极反应为:
负极电解反应:
Pb-2e「+SQ2「二PbSQ,正极电极反应:
PbQ+2e「+4H++2SQ2-=PbSQ+2H2O,放电时:
正极的电极反应式是PbQ+2e-+4H++2SQ2-=PbSQ+2H2O;电解液中H2SC4的浓度将减少;当外电路通过1mol电子时,依据电子守恒计算理论上负极板的质量增加0.5molx303g/mol-0.5molx
207g/mol=48g,
故答案为:
PbQ+2e-+4H++2SQ2-=PbSQ+2H2O;小;48;
(2)在完全放电耗尽PbQ和Pb时,电极上析出的是PbSQ,若按题右图连接B为阳极应是失去电子发生氧化反应,A为阴极是得到电子发生还原反应,实质是电解反应,B电极上发生反应为:
PbSQ+2H2O-2e-=PbQ+4H++2SQ2-,A电极发生反应为:
PbSQ=Pb-2e-+SQ2-,所以A电极上生成Pb;此时铅蓄电池的正负极的极性将对换;
故答案为:
Pb;PbSQ+2e-=Pb+SQ2-;PbQ;PbSQ+2H2O-2e-=PbQ+4H++SQ2-;对换.
16.(2011?
潍坊一模)甲烷作为一种新能源在化学领域应用广泛,请回答下列问
题:
(1)高炉冶铁过程中,甲烷在催化反应室中产生水煤气(CO和H2)还原氧化铁,有关反应为:
-1
CH4(g)+CC2(g)—2CO(g)+2H2(g)AH=260kJ?
mol
已知:
2CO(g)+O2(g)—2CQ(g)AH=-566kJ?
mo「1则Cf与O2反应生成CO和H2的热化学方程式为:
2CH4(g)+O2(g)—2CO(g)+4H2(□)△H=
-46kJ?
mo-1.
(2)如图所示,装置I为甲烷燃料电池(电解质溶液为KOH溶液),通过装置U实现铁棒上镀铜.
1a处应通入CHL(填“CH或“O),a处电极上发生的电极反应式是
CI~4+1OOH「-8e-=CQ2-+7HQ;
2电镀结束后,装置I中溶液的pH变小(填写变大”变小”或不变”下同),装置U中C『+的物质的量浓度不变;
3电镀结束后,装置I溶液中的阴离子除了OH以外还含有CQ2-(忽略水
解);
4在此过程中若完全反应,装置U中阴极质量变化12.8g,则装置I中理论上消
耗甲烷1.12L(标准状况下).
CuS<)4溶液
+CQ(g)—2CO(g)+2H2(g)^H=260kJ?
mo-1S
(g)
【解答】解:
(1)
2CO(g)+O2(g)—2CO2(g)^H=-566kJ?
mo「1②,
将方程式2①+②得2CH4(g)+O2(g)—2CO(g)+4H2(g)^H=-46kJ?
mo「1,故答案为:
2CU(g)+O2(g)—2CO(g)+4出(g)^H=-46kJ?
mo「;
(2)①II中首先镀铜,则Cu作阳极、Fe作阴极,I中a处电极为负极、b处电极为正极,负极上通入燃料、正极上通入氧化剂,所以a处通入的气体是甲烷;
甲烷失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水,电极反应为CH4+10OH-8e
「=CQ2「+7H2O,
故答案为:
CH4;CH4+10OH--8e「=CQ2「+7H2。
;
2根据I中电池反应为CH4+2O2+2KOH=KCC3+3H2O,KOH参加反应导致溶液中
KOH浓度降低,则溶液的pH减小;
II中发生电镀,阳极上溶解的铜质量等于阴极上析出铜的质量,则溶液中铜离子浓度不变,
故答案为:
变小;不变;
3I中负极反应为CH4+10OH「-8e-=CQ+7出0,所以还有碳酸根离子生成,故答案为:
CQ2-;
4串联电路中转移电子相等,所以消耗甲烷的体积