原电池化学电源跟踪检测.docx

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原电池化学电源跟踪检测

原电池化学电源跟踪检测

1．（2017·娄底模拟）有A、B、C、D、E五块金属片，进行如下实验：

①A、B用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，A极为负极；②C、D用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，电流由D→导线→C；③A、C相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，C极产生大量气泡；④B、D相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，D极发生氧化反应；⑤用惰性电极电解含B离子和E离子的溶液，E先析出。

据此，判断五种金属的活动性顺序是（　　）

A．A>B>C>D>E　　　　B．A>C>D>B>E

C．C>A>B>D>ED．B>D>C>A>E

解析：

选B　金属与稀H2SO4溶液组成原电池，活泼金属失去电子发生氧化反应，作负极，较不活泼的金属作正极。

H＋在正极电极表面得到电子生成H2，电子运动方向由负极→正极，电流方向则由正极→负极。

在题述原电池中，A―→B原电池，A为负极；C―→D原电池，C为负极；A―→C原电池，A为负极；B―→D原电池，D为负极；E先析出，E不活泼。

综上可知，金属活动性A>C>D>B>E。

2．（2017·吉林模拟）原电池中，B极逐渐变粗，A极逐渐变细，C为电解质溶液，则A、B、C应是下列各组中的（　　）

A．A是Zn，B是Cu，C为稀硫酸

B．A是Cu，B是Zn，C为稀硫酸

C．A是Fe，B是Ag，C为稀AgNO3溶液

D．A是Ag，B是Fe，C为稀AgNO3溶液

解析：

选C　在原电池中，一般活泼金属作负极，失去电子发生氧化反应（金属被氧化）而逐渐溶解（或质量减轻）；不活泼金属（或导电的非金属）作正极，发生还原反应有金属析出（质量增加）或有气体放出；依据题意可知A为负极、B为正极，即活泼性A大于B，且A能从电解质溶液中置换出金属单质。

所以，只有C选项符合题意。

3．（2017·厦门模拟）将反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2设计成如图所示的原电池。

下列说法不正确的是（　　）

A．盐桥中的K＋移向FeCl3溶液

B．反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应

C．电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态

D．电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中石墨电极为负极

解析：

选D　A项，甲池中石墨电极为正极，乙池中石墨电极为负极，盐桥中阳离子向正极移动，所以向FeCl3溶液迁移，正确；B项，反应开始时，乙中I－失去电子，发生氧化反应，正确；C项，当电流计为零时，说明没有电子发生转移，反应达到平衡，正确；D项，当加入Fe2＋，导致平衡逆向移动，则Fe2＋失去电子生成Fe3＋，作为负极，而乙中石墨成为正极，错误。

4．（2017·长春模拟）镁次氯酸盐燃料电池，具有比能量高、安全方便等优点。

该电池的正极反应式为ClO－＋H2O＋2e－===Cl－＋2OH－，关于该电池的叙述正确的是（　　）

A．该电池中镁为负极，发生还原反应

B．电池工作时，OH－向正极移动

C．该电池的总反应为Mg＋ClO－＋H2O===Mg（OH）2↓＋Cl－

D．电池工作时，正极周围溶液的pH将不断变小

解析：

选C　次氯酸盐在正极发生反应，则Mg为负极，发生氧化反应，A项错误；电池工作时，阴离子向负极移动，B项错误；负极反应式为Mg－2e－＋2OH－===Mg（OH）2↓，将正、负极反应式相加可得总反应，C项正确；根据正极反应式可知，电池工作时，正极周围溶液的c（OH－）增大，pH将增大，D项错误。

5．（2017·沧州模拟）某蓄电池反应式为Fe＋Ni2O3＋3H2O

Fe（OH）2＋2Ni（OH）2。

下列推断中正确的是（　　）

①放电时，Fe为正极，Ni2O3为负极

②充电时，阴极上的电极反应式是Fe（OH）2＋2e－===Fe＋2OH－

③充电时，Ni（OH）2为阳极

④蓄电池的电极必须是浸在某碱性溶液中

A．①②③B．①②④

C．①③④D．②③④

解析：

选D　由放电时的反应可知，Fe发生氧化反应，Ni2O3发生还原反应，即正极为Ni2O3，负极为Fe，①错误；充电可以看作是放电的逆过程，即阴极为原来的负极，放电时负极反应为Fe＋2OH－－2e－===Fe（OH）2，充电过程中阴极反应为Fe（OH）2＋2e－===Fe＋2OH－，②正确；充电是放电的逆过程，即阴极为原来的负极，阳极为原来的正极，因此充电时，Ni（OH）2为阳极，③正确；Fe（OH）2、2Ni（OH）2只能存在于碱性溶液中，在酸性条件下与H＋反应，④正确。

6．可用于电动汽车的铝—空气燃料电池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解质溶液，铝合金为负极，空气电极为正极。

下列说法正确的是（　　）

A．以NaCl溶液或NaOH溶液为电解质溶液时，正极反应都为O2＋2H2O＋4e－===4OH－

B．以NaOH溶液为电解质溶液时，负极反应为Al＋3OH－－3e－===Al（OH）3↓

C．以NaOH溶液为电解质溶液时，电池在工作过程中电解质溶液的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：

选A　正极O2得电子，溶液显碱性或中性时，正极反应都为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，A项正确；铝作负极，在碱性溶液（NaOH）中的负极反应为Al＋4OH－－3e－===AlO

＋2H2O，B项错误；在碱性电解质溶液中总的电池反应式为4Al＋3O2＋4OH－===4AlO

＋2H2O，溶液pH降低，C项错误；电池工作时，电子从负极流向正极，D项错误。

7．（2017·盐城模拟）一种新型钠硫电池结构示意图如图，下列有关该电池的说法正确的是（　　）

A．B极中填充多孔的炭或石墨毡，目的是为了增加导电性

B．电池放电时，A极电极反应为2Na＋＋xS＋2e－===Na2Sx

C．电池放电时，Na＋向电极A极移动

D．电池放电的总反应为2Na＋xS===Na2Sx，每消耗1molNa转移2mol电子

解析：

选A　根据图可知，放电时，Na发生氧化反应，所以A作负极，B作正极，负极反应式为2Na－2e－===2Na＋，正极反应式为xS＋2e－===S

，充电时A为阴极，B为阳极，阴极、阳极电极反应式与负极、正极反应式正好相反，放电时，电解质中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动；B极中填充多孔的炭或石墨毡，目的是为了增加导电性，A正确；放电时，A为负极，电极反应为2Na－2e－===2Na＋，B错误；放电时，Na＋向正极移动，即由A向B移动，C错误；由电池放电的总反应知，每消耗1molNa转移1mol电子，D错误。

8．（2017·襄阳模拟）瓦斯爆炸是煤矿开采中的重大危害，一种瓦斯分析仪（图甲）能够在煤矿巷道中的甲烷达到一定浓度时，可以通过传感器显示。

该瓦斯分析仪工作原理类似燃料电池的工作原理，其装置如图乙所示，其中的固体电解质是Y2O3－Na2O，O2－可以在其中自由移动。

下列有关叙述正确的是（　　）

A．瓦斯分析仪工作时，电池内电路中电子由电极b流向电极a

B．电极b是正极，O2－由电极a流向电极b

C．电极a的反应式为CH4＋4O2－－8e－===CO2＋2H2O

D．当固体电解质中有1molO2－通过时，电子转移4mol

解析：

选C　电子不能在电池内电路流动，只能在外电路中流动，A错误；O2－是阴离子，应向负极移动，即O2－由正极（电极b）流向负极（电极a），B错误；甲烷所在电极a为负极，电极反应为CH4＋4O2－－8e－===CO2＋2H2O，C正确；1molO2得4mol电子生成2molO2－，故当固体电解质中有1molO2－通过时，电子转移2mol，D错误。

9.（2017·绍兴模拟）利用反应6NO2＋8NH3===7N2＋12H2O构成电池的装置如图所示。

此方法既能实现有效清除氮氧化物的排放，减轻环境污染，又能充分利用化学能。

下列说法正确的是（　　）

A．电流从左侧电极经过负载后流向右侧电极

B．为使电池持续放电，离子交换膜需选用阴离子交换膜

C．电极A极反应式为2NH3－6e－===N2＋6H＋

D．当有4.48LNO2被处理时，转移电子数为0.8NA

解析：

选B　该反应中，NO2发生还原反应，NH3发生氧化反应，通入NO2的电极是正极，通入NH3的电极是负极，放电时，电流从正极沿导线流向负极，所以电流从右侧电极经过负载后流向左侧电极，A错误；电池工作时，阴离子向负极移动，为使电池持续放电，离子交换膜需选用阴离子交换膜，防止NO2反应生成硝酸盐和亚硝酸盐，导致电池不能正常工作，B正确；电解质溶液呈碱性，负极电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O，C错误；温度和压强未知导致气体摩尔体积未知，所以无法计算，D错误。

10．（2017·厦门模拟）一种微生物燃料电池如图所示，下列关于该电池说法正确的是（　　）

A．a电极发生还原反应，作电池的正极

B．b电极反应式为2NO

＋10e－＋12H＋===N2↑＋6H2O

C．H＋由右室通过质子交换膜进入左室

D．标准状况下，电路中产生6molCO2同时产生22.4L的N2

解析：

选B　A项，在该燃料电池中通入燃料的电极为负极，故电极a为负极，电极b为正极，a电极发生氧化反应，错误；B项，b电极为正极，发生还原反应，反应式为2NO

＋10e－＋12H＋===N2↑＋6H2O，正确；C项，溶液中H＋由负极移向正极，即由左室通过质子交换膜进入右室，错误；D项，不能确定有机物中碳元素的化合价，则不能计算转移的电子数，也不能通过二氧化碳计算氮气的体积，错误。

11．（2014·海南高考）锂锰电池的体积小、性能优良，是常用的一次电池。

该电池反应原理如图所示，其中电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li＋通过电解质迁移入MnO2晶格中，生成LiMnO2。

回答下列问题：

（1）外电路的电流方向是由________极流向________极。

（填字母）

（2）电池正极反应式为_______________________________________________。

（3）是否可用水代替电池中的混合有机溶剂？

________（填“是”或“否”），原因是________________________________________________________________________。

（4）MnO2可与KOH和KClO3在高温下反应，生成K2MnO4，反应的化学方程式为________________________________________________________________________。

K2MnO4在酸性溶液中歧化，生成KMnO4和MnO2的物质的量之比为__________。

解析：

（1）结合所给装置图以及原电池反应原理，可知Li作负极材料，MnO2作正极材料，电子流向是从a→b，电流方向则是b→a。

（2）根据题目中的信息“电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li＋通过电解质迁移入MnO2晶格中，生成LiMnO2”，所以正极的电极反应式MnO2＋e－＋Li＋===LiMnO2。

（3）因为负极的电极材料Li是活泼的金属，能够与水发生反应，故不能用水代替电池中的混合有机溶剂。

（4）由题目中的信息“MnO2可与KOH和KClO3在高温条件下反应，生成K2MnO4”，可知该反应属于氧化还原反应，Mn元素化合价升高（M

→M

），则Cl元素的化合价降低（C

→C

），所以化学方程式为3MnO2＋KClO3＋6KOH

3K2MnO4＋KCl＋3H2O；根据“K2MnO4在酸性溶液中歧化，生成KMnO4（K2

O4→

）和MnO2（K2

O4→

O2）”，结合电子得失守恒可得，生成KMnO4和MnO2的物质的量之比为2∶1。

答案：

（1）b　a　

（2）MnO2＋e－＋Li＋===LiMnO2　（3）否　电极Li是活泼金属，能与水反应　（4）3MnO2＋KClO3＋6KOH

3K2MnO4＋KCl＋3H2O　2∶1

12．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溶液，现象是____________，电极反应为______________________________；乙装置中石墨

（1）为________极（填“正”“负”“阴”或“阳”），乙装置中与铜丝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____________。

解析：

（1）负极反应Fe－2e－===Fe2＋，正极反应Cu2＋＋2e－===Cu，则原电池反应为Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu。

设导线中通过电子的物质的量为x，则负极减少28g·mol－1·x，正极增加32g·mol－1·x，

28x＋32x＝12，x＝0.2mol。

（2）NH4Cl水解溶液显酸性，正极上H＋得电子，负极上Fe失电子生成Fe2＋。

Cl2将Fe2＋氧化为Fe3＋，Cl2过量时，发生的反应为2Fe3＋＋3Cl2＋8H2O===2FeO

＋6Cl－＋16H＋。

（3）将盐桥改为铜丝和石墨后，甲装置为原电池，乙装置为电解池。

甲中Fe为负极，Cu为正极，正极电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，滴加酚酞后变红色。

乙中石墨

（1）为阴极，与铜丝相连的电极为阳极，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，Cl2可用湿润的淀粉碘化钾试纸检验。

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KI试纸

Cl2＋2I－===2Cl－＋I2

13．高铁酸盐在能源、环保等方面有着广泛的用途。

Ⅰ.高铁酸钾（K2FeO4）不仅是一种理想的水处理剂，而且高铁电池的研制也在进行中，如图1是高铁电池的模拟实验装置：

（1）该电池放电时正极的电极反应式为____________________；若维持电流强度为1A，电池工作10min，理论消耗Zn________g（已知F＝96500C·mol－1）。

（2）盐桥中盛有饱和KCl溶液，此盐桥中氯离子向______移动（填“左”或“右”）；若用阳离子交换膜代替盐桥，则钾离子向________移动（填“左”或“右”）。

（3）图2为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线，由此可得出高铁电池的优点有________________________________________________________________________。

Ⅱ.工业上湿法制备K2FeO4的工艺流程如图3。

（4）完成“氧化”过程中反应的化学方程式：

FeCl3＋____NaOH＋____NaClO===____Na2FeO4＋____NaCl＋____H2O

其中氧化剂是__________________________（填化学式）。

（5）加入饱和KOH溶液的目的是________________________________________。

（6）已知25℃时Ksp[Fe（OH）3]＝4.0×10－38，此温度下若在实验室中配制5mol·L－1100mLFeCl3溶液，为使配制过程中不出现浑浊现象，则至少需要加入____________mL2mol·L－1的盐酸（忽略加入盐酸体积）。

解析：

Ⅰ.

（1）根据电池装置，Zn为负极，C为正极，正极上高铁酸钾发生还原反应生成Fe（OH）3，正极电极反应式为FeO

＋4H2O＋3e－===Fe（OH）3↓＋5OH－，若维持电流强度为1A，电池工作十分钟，通过电子为

，则理论消耗Zn为

×

×65g·mol－1＝0.2g。

（2）盐桥中阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，即Cl－向右移动，K＋向左移动。

（3）由图可知高铁电池的优点有：

使用时间长、工作电压稳定。

Ⅱ.向FeCl3溶液中加入NaClO和NaOH，发生反应：

生成Na2FeO4，将Na2FeO4粗产品在40%NaOH溶液中溶解，过滤除去杂质NaCl，加入饱和KOH溶液后，将Na2FeO4转化为溶解度更小的K2FeO4，反应方程式为Na2FeO4＋2KOH===K2FeO4＋2NaOH，冷却结晶、过滤，K2FeO4易溶于水，难溶于异丙醇，用异丙醇代替水洗涤产品可以减少K2FeO4的损耗，同时洗去K2FeO4晶体表面的KOH和其他杂质，得到纯产品K2FeO4。

（4）反应中，Fe元素化合价由＋3价升高为＋6价，共升高3价，Cl元素化合价由＋1价降低为－1价，共降低2价，化合价升降最小公倍数为6，则FeCl3的系数为2，NaClO的系数为3，再根据原子守恒配平后反应方程式为2FeCl3＋10NaOH＋3NaClO===2Na2FeO4＋9NaCl＋5H2O，NaClO是氧化剂。

（5）加入饱和KOH溶液可以增大K＋的浓度，减小K2FeO4的溶解，促进K2FeO4晶体析出。

（6）溶液中c（Fe3＋）＝5mol·L－1，根据Ksp[Fe（OH）3]＝c（Fe3＋）×c3（OH－）＝4.0×10－38，可知开始沉淀时c（OH－）＝2×10－13mol·L－1，则溶液中c（H＋）＝

mol·L－1＝0.05mol·L－1，根据稀释规律，需要盐酸的体积为

＝2.5mL。

答案：

（1）FeO

＋4H2O＋3e－===Fe（OH）3↓＋5OH－　0.2　

（2）右　左

（3）使用时间长、工作电压稳定

（4）2FeCl3＋10NaOH＋3NaClO===2Na2FeO4＋9NaCl＋5H2O　NaClO

（5）增大K＋浓度，促进高铁酸钾晶体析出　（6）2.5