备战高考化学课时作业18原电池化学电源Word文档格式.docx
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3.分析如图所示的四个原电池装置,其中结论正确的是( )
A.①②中Mg作为负极,③④中Fe作为负极
B.②中Mg作为正极,电极反应式为6H2O+6e-===6OH-+3H2↑
C.③中Fe作为负极,电极反应式为Fe-2e-===Fe2+
D.④中Cu作为正极,电极反应式为2H++2e-===H2↑
答案 B
解析 Mg比Al活泼,在①中Mg做负极,但在NaOH溶液中,Mg不反应,而Al可以反应,故②中Al是负极。
在浓HNO3中铁会钝化,故Cu为负极,Fe为正极。
在④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。
电极反应式应为:
O2+2H2O+4e-===4OH-。
4.(2012·
湖南师大附中月考)如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,电池反应原理为2Na+xS
Na2Sx。
下列有关叙述正确的是( )
A.充电过程中,Na+在正极得电子被还原成Na
B.充电过程中,Na+由Na电极向硫电极移动
C.放电过程中,正极的电极反应式为2Na++xS-2e-===Na2Sx
D.M(由Na2O和Al2O3制得)的主要作用是导电和隔离S和Na
解析 本题重点考查电化学,意在考查考生电池充、放电过程中离子的移动问题和电极反应式的书写。
充电过程中,Na+在阴极得电子被还原,A项错误;
充电过程中,Na电极的Na+得电子形成Na,Na+应向Na电极区移动,B项错误;
放电过程中,正极为S得电子形成S
并结合Na+形成Na2Sx,C项错误;
M需连接两个电极同时隔离两个电极以防止二者直接反应,D项正确。
5.(2012·
西城期末)铅蓄电池的结构示意图如图。
下列说法正确的是( )
A.放电时,N为负极,其电极反应式为PbO2+SO
+4H++2e-===PbSO4+2H2O
B.放电时,c(H2SO4)不变,两极的质量增加
C.充电时,阳极反应式为PbSO4+2e-===Pb+SO
D.充电时,若N连电源正极,则该极生成PbO2
解析 铅蓄电池放电时,负极(Pb)的电极反应式为Pb+SO
-2e-===PbSO4,正极(PbO2)的电极反应式为PbO2+4H++SO
+2e-===PbSO4+2H2O,总反应为Pb+PbO2+2H2SO4===2PbSO4+2H2O。
因此,放电时N为正极,A项错误。
放电时,c(H2SO4)减小,B项错误。
充电是放电的逆过程,则充电时阳极反应式为PbSO4+2H2O-2e-===PbO2+4H++SO
,故C项错误,D项正确。
6.(2012·
河北省普通高中教学质量监测)镁-H2O2酸性燃料电池采用海水作为电解质(加入一定量的酸),下列结论不正确的是( )
A.电池总反应式为Mg+H2O2===Mg(OH)2
B.该电池的正极反应式为H2O2+2H++2e-===2H2O
C.工作时,正极周围海水的pH增大
D.电池工作时,负极的镁被氧化
答案 A
解析 在酸性电解质溶液中,镁-H2O2酸性燃料电池的总反应式为Mg+2H++H2O2===Mg2++2H2O,故A项错误;
正极反应式为H2O2+2H++2e-===2H2O,故B项正确;
正极氢离子不断反应,pH增大,C项正确;
镁是活泼金属,作为电池的负极,化合价升高,被氧化,D项正确。
7.(2012·
大连双基)有如表所示三个实验
实验1
将金属X与金属Y用导线连接,浸入电解质溶液中,Y不易被腐蚀
实验2
将片状的金属X、W分别投入等体积、等物质的量浓度的盐酸中,都有气体产生,W比X反应剧烈
实验3
用惰性电极电解等物质的量浓度的Y和Z的硝酸盐混合溶液,在阴极上首先析出单质Z
依据上述实验现象,下列推测正确的是( )
A.金属的活动性顺序:
Y>
Z>
X>
W
B.实验1中,Y作正极
C.Z放入CuSO4溶液中一定有Cu析出
D.用X、Z和稀硫酸可构成原电池,X作正极
解析 实验表明X的活泼性大于Y,Y为原电池的正极;
实验2表明W比X活泼;
实验3表明Y比Z活泼。
据此可知A项错误、B项正确。
如果Z位于金属活动性顺序表中Cu以后,则Z不能置换出Cu,C项错误。
用X、Z和稀硫酸构成原电池时,X为负极,D项错误。
8.(2012·
南京联考)用吸附了氢气的碳纳米管等材料制作的二次电池的原理如图所示。
下列说法正确的是( )
A.放电时,负极的电极反应式为H2-2e-+2OH-===2H+
B.充电时,阳极的电极反应式为Ni(OH)2+OH--e-===NiO(OH)+H2O
C.放电时,OH-移向镍电极
D.充电时,将电池的碳电极与外电源的正极相连
解析 根据题图中用电器上的电子流向可知碳电极是负极,镍电极是正极。
A项,负极发生氧化反应,但在碱溶液中应生成H2O,电极反应式:
H2-2e-+2OH-===2H2O,故错误;
B项,放电时的正极在充电时与电源的正极相连,即为阳极,阳极发生氧化反应,充电过程即补充电极材料的过程,故正确;
C项,放电时,阴离子向负极移动,即向碳电极移动,故不正确;
D项,充电时应将碳电极与外电源的负极相连,不正确。
9.(2012·
合肥质检)一种新型燃料电池,一极通入空气,另一极通入丁烷气体;
电解质是掺杂氧化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体,在熔融状态下能传导O2-。
下列有关该燃料电池的说法正确的是( )
A.在熔融电解质中,O2-由负极移向正极
B.通入空气的一极是正极,电极反应为O2+2H2O+4e-===4OH-
C.通入丁烷的一极是负极,电极反应为C4H10+26e-+13O2-===4CO2+5H2O
D.在电池反应中,每消耗1mol氧气,理论上能生成标准状况下的CO2气体
L
解析 在原电池的内部,阴离子移向负极,故A项错误。
该电池的电解质为晶体,故正极的电极反应式应为O2+4e-===2O2-,故B项错误。
丁烷发生氧化反应,应失去电子,故C项错误。
燃料电池的总反应相当于燃料的燃烧,即2C4H10+13O2===8CO2+10H2O。
据此可知,每消耗1mol氧气,理论上能生成标准状况下的CO2气体
×
22.4L=
L,D项正确。
10.(2012·
洛阳统考)控制适当的条件,将反应2Fe3++2I-2Fe2++I2设计成如图所示的原电池。
下列判断不正确的是( )
A.反应开始时,乙中石墨电极上发生氧化反应
B.电流计读数为零后,在甲中加入FeCl2固体,乙中石墨电极为负极
C.电流计读数为零时,反应达到化学平衡状态
D.反应开始时,甲中石墨电极上Fe3+被还原
解析 利用题干中给出的方程式可知,反应开始时,乙中I-在石墨电极上发生氧化反应生成I2,甲中Fe3+在石墨电极上发生还原反应;
电流计读数为零时,说明反应2Fe3++2I-I2+2Fe2+已达到平衡状态,若再向甲中加入FeCl2固体,则平衡逆向移动,乙中I2被还原为I-,则乙中石墨电极为正极。
二、非选择题
11.
(1)以丙烷为燃料制作新型燃料电池,电池的正极通入O2和CO2,负极通入丙烷,电解质是熔融碳酸盐。
电池反应方程式为________________________;
放电时,CO
移向电池的________(填“正”或“负”)极。
(2)现用氢氧燃料电池进行下图所示实验:
①请写出氢氧燃料电池中的电极反应式:
负极:
________________________________________________________;
正极:
________________________________________________________。
②右图装置中,某一铜电极的质量减轻了3.2g,则a极上消耗的O2在标准状况下体积为_____________________________________________________L。
③若将图中的H2换成CH3OH时,所构成的甲醇燃料电池中总反应为:
__________________________________________________________________。
a极电极反应式为:
_____________________________________________
b极电极反应式为:
答案
(1)C3H8+5O2===3CO2+4H2O 负
(2)①H2+2OH--2e-===2H2O
O2+2H2O+4e-===4OH-
②0.56
③2CH3OH+3O2+4KOH===2K2CO3+6H2O
CH3OH+8OH--6e-===CO
+6H2O
12.金属铜不溶于稀硫酸,可溶于铁盐溶液生成铜盐与亚铁盐。
现将一定量的铜片加入到100mL稀硫酸和硫酸铁的混合溶液中,铜片完全溶解(不考虑盐的水解及溶液体积的变化)
(1)写出铜溶解于上述混合液的离子方程式__________________________
______________________________________________________________。
(2)若铜完全溶解时,溶液中的Fe3+、Cu2+、H+三种离子的物质的量浓度相等,且测得溶液的pH=1,则溶解铜的质量是________g,溶液中的c(SO
)=________mol/L。
(3)若欲在如图所示的装置中发生
(1)中的反应,请判断图中的正、负极,并选出适当的物质作电极,写出电极反应式,填在相应的表格中。
正、负极判断
电极材料
电极反应式
X极
Y极
答案
(1)Cu+2Fe3+===Cu2++2Fe2+
(2)0.64 0.5
(3)
负极
铜
Cu-2e-===Cu2+
正极
碳
2Fe3++2e-===2Fe2+
解析
(1)Cu与Fe2(SO4)3反应生成CuSO4和FeSO4,可知离子方程式为Cu+2Fe3+===Cu2++2Fe2+;
(2)溶液中的Fe3+、Cu2+、H+三种离子的物质的量浓度相等,且测得溶液的pH=1,故c(H+)=c(Cu2+)=0.1mol/L,故n(Cu2+)=0.1mol/L×
0.1L=0.01mol,溶解铜的质量为0.01mol×
64g/mol=0.64g;
反应后溶液中的阳离子为:
Fe3+、Fe2+、Cu2+、H+,而Cu+2Fe3+===Cu2++2Fe2+,可见Fe2+的物质的量浓度为Cu2+的两倍,依据溶液中的电荷守恒规律,故0.1mol/L×
3+0.2mol/L×
2+0.1mol/L×
1=c(SO
)×
2,解得c(SO
)=0.5mol/L。
13.某实验小组同学对电化学原理进行了一系列探究活动。
(1)如图为某实验小组依据氧化还原反应:
(用离子方程式表示)__________________设计的原电池装置,反应前,电极质量相等,一段时间后,两电极质量相差12g,导线中通过________mol电子。
(2)其他条件不变,若将CuCl2溶液换为NH4Cl溶液,石墨电极反应式为________________,这是由于NH4Cl溶液显________(填“酸性”“碱性”或“中性”),用离子方程式表示溶液显此性的原因__________________,用吸管吸出铁片附近溶液少许置于试管中,向其中滴加少量新制饱和氯水,写出发生反应的离子方程式________________,然后滴加几滴硫氰化钾溶液,溶液变红,继续滴加过量新制饱和氯水,颜色褪去,同学们对此做了多种假设,某同学的假设是:
“溶液中的+3价铁被氧化为更高的价态。
”如果+3价铁被氧化为FeO
,试写出该反应的离子方程式______________________。
(3)如图其他条件不变,若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n型,如图所示,一段时间后,在甲装置铜丝附近滴加酚酞试液,现象是________________,电极反应为________________;
乙装置中石墨
(1)为________极(填正、负、阴、阳),乙装置中与铜线相连石墨电极上发生的反应式为________________,产物常用________检验,反应的离子方程式为
答案
(1)Fe+Cu2+===Fe2++Cu 0.2
(2)2H++2e-===H2↑ 酸性
NH
+H2ONH3·
H2O+H+
2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-
2Fe3++3Cl2+8H2O===2FeO
+6Cl-+16H+
(3)溶液变红
O2+2H2O+4e-===4OH- 阴
2Cl--2e-===Cl2↑
湿润淀粉碘化钾试纸
Cl2+2I-===2Cl-+I2
14.(2012·
南昌调研)全钒液流电池是一种活性物质呈循环流动液态的电池,目前钒电池技术已经趋近成熟。
如图是钒电池基本工作原理示意图:
请回答下列问题:
(1)硫酸在电池技术和实验室中具有广泛的应用,在传统的铜锌原电池中,硫酸是________,实验室中配制硫酸亚铁时需要加入少量硫酸,硫酸的作用是__________________________________________________________________。
(2)钒电池是以溶解于一定浓硫酸溶液中的不同价态的钒离子(V2+、V3+、VO2+、VO
)为正极和负极电极反应的活性物质,电池总反应为VO2++V3++H2O
V2++VO
+2H+。
放电时的正极反应式为_____________________,
充电时的阴极反应式为__________________________________________。
放电过程中,电解液的pH________(选填“升高”“降低”或“不变”)。
(3)钒电池基本工作原理示意图中“正极电解液”可能是________。
a.VO
、VO2+混合液 b.V3+、V2+混合液
c.VO
溶液d.VO2+溶液
e.V3+溶液f.V2+溶液
(4)能够通过钒电池基本工作原理示意图中“隔膜”的离子是________。
答案
(1)电解质溶液 抑制硫酸亚铁的水解
(2)VO
+2H++e-===VO2++H2O V3++e-===V2+ 升高
(3)acd (4)H+
解析
(1)传统的铜锌原电池中,锌与酸反应生成氢气,故硫酸为电解质溶液;
硫酸亚铁容易水解,且水解显酸性,加入少量硫酸,可以抑制其水解变质。
(2)正极反应是还原反应,由电池总反应可知放电时的正极反应为VO
+2H++e-===VO2++H2O;
充电时,阴极反应为还原反应,故为V3+得电子生成V2+的反应。
(3)充电时阳极反应式为VO2++H2O-e-===VO
+2H+,故充电完毕的正极电解液为VO
溶液,而放电完毕的正极电解液为VO2+溶液,故正极电解液可能是选项acd。
(4)充电和放电过程中,正极电解液与负极电解液不能混合,起平衡电荷作用的是加入的酸,故H+可以通过隔膜。