专题6课时2原电池 化学电源.docx

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专题6课时2原电池化学电源

课后限时训练

（时间：

45分钟）

必考强化

1．（2016·浙江省绍兴一中高一下期末）下列设备工作时，将化学能转化为电能的是（　　）

解析　A项，硅太阳能电池是将太阳能转化为电能的装置，A不合题意；B项，锂离子电池是将化学能转化为电能的装置，B合题意；C项，太阳能热水器是将太阳能转化为热能的装置，C不合题意；D项，燃气灶是将化学能转化为热能的装置，D不符合题意。

答案　B

2．（2016·浙江金华、温州、台州部分学校高一下3月联考）对原电池的电极名称，下列叙述中错误的是（　　）

A．电子流入的一极为正极

B．较不活泼的一极一般为正极

C．电子流出的一极为负极

D．发生氧化反应的一极为正极

解析　A项，电子流入的一极为正极，A正确；B项，较不活泼的一极一般为正极，B正确；C项，电子流出的一极为负极，C正确；D项，发生氧化反应的一极为负极，D错误。

答案　D

3．（2016·浙江省台州中学高二上期中）若将反应：

Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑设计成原电池（如图），则下列说法不正确的是（　　）

A．该装置实现了化学能转化为电能

B．b极表面发生了还原反应

C．c溶液可以是ZnSO4溶液

D．盐桥中的Cl－移向右边烧杯

解析　A项，形成原电池，是化学能变成电能，正确，不选A；B项，根据电子移动方向确定，说明a为负极，b为正极，发生还原反应，正确，不选B；C项，锌做原电池的负极，所以c为硫酸锌，正确，不选C；D项，盐桥中氯离子向负极移动，即向左侧烧杯移动，错误，选D。

答案　D

4．（2015·浙江省桐乡一中联盟学校高一下期末）

某学生用锌片、铜片、发光二极管、滤纸、导线等在玻璃片制成如图所示的原电池，当滤纸用醋酸溶液润湿时，二极管发光。

下列有关该电池的说法正确的是（　　）

A．铜片上的电极反应：

Cu2＋＋2e－===Cu

B．外电路中电子由铜片经导线流向锌片

C．电池工作时电能直接转化为化学能

D．该电池工作时，若有13克锌被溶解，则铜片上产生标况下4.48LH2

解析　A项，在该装置图中，Zn、Cu及电解质溶液构成原电池。

由于金属活动性：

Zn>Cu，所以Zn为负极，失去电子，Cu为正极，在正极上溶液中的H＋得到电子，变为H2，错误；B项，外电路中电子由负极Zn片经导线流向Cu片，错误；C项，电池工作时，将化学能转化为电能，错误；D项，该电池工作时，若有13克锌被溶解，n（Zn）＝m÷M＝13g÷65g/mol＝0.2mol，则由于在整个闭合回路中电子转移数目相等，所以铜片上产生标况下V（H2）＝nVm＝0.2mol×22.4L/mol＝4.48L，正确。

答案　D

5．（2016·浙江乐成寄宿学校高一下3月月考）

在如图所示的原电池中，下列说法正确的是（　　）

A．Zn为负极，Cu为正极

B．正极反应为Zn－2e－===Zn2＋

C．负极反应为Cu－2e－===Cu2＋

D．该装置能将电能转化为化学能

解析　A项，该原电池中，较活泼的金属锌作负极，较不活泼的金属铜作正极，A正确；B项，正极上得电子发生还原反应，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，B错误；C项，负极上失电子发生氧化反应，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，C错误；D项，该装置是将化学能转变为电能的装置，属于原电池，D错误。

答案　A

6．（2016·金华十校高一下期末调研）燃料电池是燃料（如CO，H2，CH4等）跟氧气（或空气）起反应将化学能转变为电能的装置，电解质溶液是强碱溶液，下面关于甲烷燃料电池的说法正确的是（　　）

A．负极反应式：

O2＋2H2O＋4e－===4OH－

B．负极反应式：

CH4＋8OH－－8e－===CO2↑＋6H2O

C．随着放电的进行，溶液的pH值不变

D．放电时溶液中的阴离子向负极移动

解析　得电子发生还原反应是正极，失去电子发生氧化反应是负极。

O2＋2H2O＋4e－===4OH－应为正极反应式。

燃料氧化生成的二氧化碳不可能从强碱溶液中逸出，它将进一步反应转化成碳酸根。

所以负极反应式为：

CH4＋10OH－－8e－===CO

＋7H2O。

由于部分碱液和二氧化碳反应，所以溶液的pH值将减小。

放电时溶液中的阴离子OH－向负极移动。

答案　D

7．（2016·浙江余姚中学高二下期中）

某学习小组用如图所示装置进行实验，下列说法不正确的是（　　）

A．a和b不连接时，铁片上会有金属铜析出

B．a和b用导线连接时，铜片上发生的反应为Cu2＋＋2e－===Cu

C．无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色

D．a和b用导线连接时，电流从铁片经导线流向铜片

解析　A项，a和b不连接时，Fe与硫酸铜溶液发生置换反应，则在铁片上有金属铜析出，故A正确；B项，a和b用导线连接时，电解质溶液为硫酸铜，形成原电池，Cu作正极，发生还原反应，电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，故B正确；C项，无论a和b是否连接，都发生Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu，则溶液从蓝色逐渐变成浅绿色，故C正确；D项，a和b用导线连接时，易失电子的金属铁作负极，则铜作正极，电流由正极经导线流到负极，即由铜片到铁片，故D错误。

答案　D

8．（2016·浙江省湖州中学高二下期中）如图为某种甲醇燃料电池示意图，工作时电子流向如图所示。

下列判断正确的是（　　）

A．X为氧气

B．电极A反应式：

CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋

C．B电极附近溶液pH增大

D．电池工作时，溶液中电子由电极B流向电极A

解析　A项，根据图示中电子的流向可知左边A电极通入的是燃料甲醇；右边B电极通入的是氧气，A错误；B项，电极A是负极，失去电子，发生氧化反应，由于电解质溶液为碱性，所以电极反应式：

CH3OH－6e－＋8OH－===CO

＋6H2O，B错误；C项，B电极上发生的电极反应是：

O2＋4e－＋2H2O===4OH－，由于反应产生OH－，所以附近溶液碱性增强，溶液的pH增大，C正确；D项，电子只能通过导线传递，不能在溶液中传递，D错误。

答案　C

9．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　A项，充电时阳离子向阴极移动，故错误；B项，放电时总反应为：

2Zn＋O2＋4KOH＋2H2O===2K2Zn（OH）4，则充电时生成氢氧化钾，溶液中的氢氧根离子浓度增大，故错误；C项，放电时，锌在负极失去电子，故正确；D项，标准状况下22.4L氧气的物质的量为1摩尔，对应转移4摩尔电子，故错误。

答案　C

10．（2016·浙江省金华一中高二下期中）美国G－TEC燃料电池以利用民用燃气为原料气，其结构如下图，有关该电池的说法不正确的是（　　）

A．电池工作时，电流由负荷的a流向b

B．电池工作一段时间后，电解质物质的量理论上保持不变

C．通入空气的一极的电极反应式是：

O2＋2H2O＋4e－===4OH－

D．外电路中每通过0.2mol电子，所消耗的燃料体积不小于2.24L（标况下）

解析　外电路中电流由电池的正极流向负极，A项正确；电解质仅为传导作用，没有变化，B项正确；通入空气的一极是O2得到电子生成O2－，电极反应式为O2＋4e－===2O2－，C项错误；因2H2＋O2===2H2O，2CO＋O2===2CO，故外电路中每通过0.2mol电子时，需消耗的氢气或一氧化碳均为2.24L，D项正确。

答案　C

11．（2016·江西省丰城九中高一下学期期末）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是______________________

_________________________________________________________________。

②a和b用导线连接，Cu极为原电池________极（填“正”或“负”），该电极反应式是________________________________，溶液中的H＋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，则理论上Zn片质量减轻________g。

（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：

_________________________________________________________________。

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”）。

解析　分析本题装置，若a和b不连接，不能构成原电池；若a和b连接，则符合构成原电池的条件。

（1）①若a、b不连接则发生的是Zn和H2SO4的置换反应，离子方程式为：

Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑。

②a、b连接后，构成原电池，Cu的活泼性弱于Zn，Cu为正极，Zn为负极；正极电极反应为：

2H＋＋2e－===H2↑；溶液中的H＋移向Cu极。

③若转移0.2mol电子，则消耗0.1molZn，其质量为6.5g。

（2）CH4在反应时失去电子，故a电极是电池的负极。

电极反应式可由总反应式CH4＋2OH－＋2O2===CO

＋3H2O减去正极反应式O2＋2H2O＋4e－===4OH－，求得。

由于电池工作过程中会消耗OH－，故一段时间后，电解质溶液的pH会减小。

答案　

（1）①Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑　②正　2H＋＋2e－===H2↑　Cu　③6.5

（2）①a　CH4＋10OH－－8e－===CO

＋7H2O　②减小

选考提升

12．（2016·浙江省东阳中学高二上期中）钒（V）及其化合物广泛应用于工业催化、新材料和新能源等领域。

（1）V2O5是接触法制硫酸的催化剂。

①一定条件下，SO2与空气反应tmin后，SO2和SO3物质的量浓度分别为amol/L，bmol/L，则SO2起始物质的量浓度为________mol/L；生成SO3的化学反应速率为________mol/（L·min）。

②工业制硫酸，尾气SO2用________吸收。

（2）全钒液流储能电池是利用不同价态离子对氧化还原反应来实现化学能和电能相互转化的装置，其原理如图所示：

①当左槽溶液逐渐由黄变蓝，其电极反应式为__________________________

________________________________________________________________。

②充电过程中，右槽溶液颜色逐渐由________色变为________色。

③放电过程中氢离子的作用是________和________；充电时若转移的电子数为3.01×1023个，左槽溶液中n（H＋）的变化量为______________。

解析　

（1）①根据反应方程式：

2SO2＋O2

2SO3，消耗SO2的浓度为bmol·L－1，则SO2的起始浓度为（a＋b）mol·L－1，化学反应速率是单位时间内物质浓度的变化，v（SO3）＝b/tmol/（L·min）；②SO2用氨水吸收；

（2）①黄色变蓝，是由VO

→VO2＋，电极反应式为：

2H＋＋VO

＋e－===VO2＋＋H2O；②充电需要外加电源，右槽是阴极，得电子，化合价降低，应是V3＋→V2＋，颜色绿色变成紫色，③放电过程是原电池装置，H＋的作用：

根据①参与电极反应，导电，充电时，左槽发生的反应为VO2＋＋H2O－e－===VO

＋2H＋，当转移电子为3.01×1023个即为0.5mol电子时，生成H＋为1mol，此时H＋参与正极反应，通过交换膜定向移动，通过0.5mol电子，则通过0.5molH＋，左槽溶液中n（H＋）的变化量为（1－0.5）mol。

答案　

（1）a＋b　b/t　氨水

（2）VO

＋e－＋2H＋===VO2＋＋H2O　绿　紫　参与电极反应　导电　0.5mol

13．人们应用原电池原理制作了多种电池以满足不同的需要。

电池发挥着越来越重要的作用，如在宇宙飞船、人造卫星、电脑、照相机等，都离不开各式各样的电池，同时废弃的电池随便丢弃也会对环境造成污染。

请根据题中提供的信息，回答下列问题：

（1）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的差别进行发电，在海水中电池反应可表示为：

5MnO2＋2Ag＋2NaCl===Na2Mn5O10＋2AgCl

①该电池的负极反应式是___________________________________________；

②在电池中，Na＋不断移动到“水”电池的________极（填“正”或“负”）；

③外电路每通过4mol电子时，生成Na2Mn5O10的物质的量是________。

（2）中国科学院应用化学研究所在甲醇（CH3OH是一种可燃物）燃料电池技术方面获得新突破。

甲醇燃料电池的工作原理如图所示。

①该电池工作时，b口通入的物质为________________。

②该电池负极的电极反应式________________。

③工作一段时间后，当6.4g甲醇完全反应生成CO2时，有________NA个电子转移。

（3）Ag2O2是银锌碱性电池的正极活性物质，当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，写出该电池反应方程式：

____________________________________________。

解析　

（1）①根据电池总反应：

5MnO2＋2Ag＋2NaCl===Na2Mn5O10＋2AgCl，可判断出Ag应为原电池的负极，负极发生反应的电极方程式为：

Ag＋Cl－－e－===AgCl。

②在原电池中阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，所以钠离子向正极移动。

③根据方程式中5MnO2生成1Na2Mn5O10，化合价共降低了2价，所以每生成1molNa2Mn5O10转移2mol电子，则外电路每通过4mol电子时，生成Na2Mn5O10的物质的量是2mol。

（2）①据氢离子移动方向知，右侧电极为正极，左侧电极为负极，负极上通入燃料甲醇。

②正极上氧气得电子和氢离子反应生成水，电极反应式为：

3O2＋12H＋＋12e－===6H2O，负极上甲醇失电子和水反应生成二氧化碳和氢离子，电极反应式为CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋。

③根据2CH3OH－12e－＋2H2O===2CO2＋12H＋知，由甲醇和转移电子之间的关系式得，当6.4g甲醇完全反应生成CO2时，转移电子的物质的量＝

×6＝1.2mol，则转移电子个数为1.2NA。

（3）电池放电时正极的Ag2O2转化为Ag，负极的Zn转化为K2Zn（OH）4，正极电极反应式为Ag2O2＋4e－＋2H2O===2Ag＋4OH－，负极电极反应式为2Zn－4e－＋8OH－===2Zn（OH）

，反应还应有KOH参加，反应的总方程式为：

Ag2O2＋2Zn＋4KOH＋2H2O===2K2Zn（OH）4＋2Ag。

答案　

（1）①Ag－e－＋Cl－===AgCl　②正　③2mol

（2）①CH3OH　②CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋　③1.2

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