第18讲 原电池 化学电源 练习.docx
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第18讲原电池化学电源练习
第18讲 原电池 化学电源
1．电池是人类生产和生活中的重要能量来源，各式各样电池的发明是化学对人类的一项重大贡献，下列有关电池的叙述正确的是（ ）
A．锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细
B．氢氧燃料电池可将热能直接转变为电能
C．氢氧燃料电池工作时氢气在负极被氧化
D．太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅
解析：
A中碳棒是正极，工作中不会消耗；原电池是将化学能转化为电能的装置，B错误；原电池工作时，氢气在负极上失去电子被氧化，C正确；SiO2是制造光导纤维的材料，太阳能电池的主要材料是晶体硅。
答案：
C
2．（2010·长春市调研）用铜片、银片、Cu（NO3）2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥（装有琼脂－KNO3的U形管）构成一个原电池（如图）。
以下有关该原电池的叙述中正确的是（ ）
①在外电路中，电子由铜电极流向银电极
②正极反应为：
Ag＋＋e－===Ag
③实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作
④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同
A．①②
B．①②④
C．②③
D．①③④
解析：
该原电池中铜为负极，银为正极，电子由铜电极流向银电极，①对；该原电池中Ag＋在正极上得电子，电极反应为Ag＋＋e－===Ag，②对；实验中取出盐桥，不能形成通路，原电池不能继续工作，③错；该原电池的总反应为Cu＋2Ag＋===Cu2＋＋2Ag，④对。
答案：
B
3．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溶液为电解液时，正极反应都为：
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
B．以NaOH溶液为电解液时，负极反应为：
Al＋3OH－－3e－===Al（OH）3
C．以NaOH溶液为电解液时，电池在工作过程中电解液的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：
B项，负极反应为Al－3e－＋4OH－===[Al（OH）4]－，总反应4Al＋3O2＋4NaOH＋6H2O===4Na[Al（OH）4]，从总反应看，电池工作过程中电解液的pH减小，B、C不正确；电池工作时，电子通过外电路由负极到正极，D不正确。
答案：
A
4．（2010·全国理综Ⅰ）下图是一种染料敏化太阳能电池的示意图。
电池的一个电极由有机光敏染料（S）涂覆在TiO2纳米晶体表面制成，另一电极由导电玻璃镀铂构成，电池中发生的反应为：
TiO2/S
TiO2/S*（激发态）
TiO2/S*―→TiO2/S＋＋e－
I
＋2e－===3I－
2TiO2/S＋＋3I－―→2TiO2/S＋I
下列关于该电池叙述错误的是（ ）
A．电池工作时，I－在镀铂导电玻璃电极上放电
B．电池工作时，是将太阳能转化为电能
C．电池的电解质溶液中I－和I
的浓度不会减少
D．电池中镀铂导电玻璃为正极
解析：
本题考查原电池的工作原理，意在考查化学基本原理的分析和应用能力。
根据电池反应，TiO2电极流出电子，镀铂导电玻璃电极流入电子，故镀铂导电玻璃作正极，I
在镀铂导电玻璃电极上发生还原反应I
＋2e－===3I－，A项错误，D项正确；电池工作时，有机光敏染料吸收太阳能，最终转化为电能，B项正确；根据电池反应，电池工作时，I－在负极放电和正极生成的物质的量相等，I
在正极放电和负极生成的物质的量相等，故二者在电解质溶液中的浓度不变，C项正确。
答案：
A
5．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↑
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－。
答案：
B
6．控制适合的条件，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．反应开始时，甲中石墨电极上Fe3＋被还原
C．电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态
D．电流计读数为零时，在甲中溶入FeCl2固体，乙中的石墨电极为负极
解析：
本题考查原电池原理，意在考查考生对原电池原理的理解及电极反应的判断。
反应开始时，乙中反应为：
2I－－2e－===I2，是氧化反应，甲中反应为：
2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋，Fe3＋被还原，故选项A、B正确；电流计读数为0时，上述反应达到平衡，加入FeCl2，平衡向逆反应方向移动，此时Fe2＋被氧化，I2被还原，故甲中的石墨电极为负极。
答案：
D
7．（2010·北京市崇文区期末）2008年10月8日，美籍华裔科学家钱永健获得2008年度诺贝尔化学奖。
16岁时，他凭借一个金属易受硫氰酸盐腐蚀的调查项目，荣获“美国西屋科学天才奖”。
下列叙述正确的是（ ）
A．金属腐蚀就是金属失去电子被还原的过程
B．将水库中的水闸（钢板）与外加直流电源的负极相连，正极连接到一块废铁上可防止水闸被腐蚀
C．合金的熔点都高于它的成分金属，合金的耐腐蚀性也比其成分金属强
D．铜板上的铁铆钉处在潮湿的空气中直接发生反应：
Fe－3e－===Fe3＋，继而形成铁锈
解析：
A项，金属腐蚀是金属失去电子被氧化的过程，故不正确；C项，合金的熔点一般比其成分金属的熔点低，不正确；D项，铁铆钉处发生的反应为：
Fe－2e－===Fe2＋，不正确。
答案：
B
8．（2010·济南市模拟）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（OH）2＋2Ni（OH）2
Cd＋2NiOOH＋2H2O。
有关该电池的说法中，不正确的是（ ）
A．放电时，电解质溶液中的OH－向负极移动
B．充电过程是电能转化为化学能的过程
C．放电时，负极附近溶液的碱性不变
D．充电时阴极反应为：
Cd（OH）2＋2e－===Cd＋2OH－
解析：
该电池放电时是原电池，电解质溶液中的OH－向负极移动，与Cd2＋反应生成Cd（OH）2，负极附近溶液的碱性减弱。
该电池充电时是电解池，是电能转化为化学能的过程，阴极Cd（OH）2发生还原反应生成Cd。
答案：
C
9．（2010·北京市海淀区期末）高功率Ni/MH（M表示储氢合金）电池已经用于混合动力汽车。
总反应方程式如下：
Ni（OH）2＋M
NiOOH＋MH，下列叙述正确的是（ ）
A．放电时正极附近溶液的碱性增强
B．放电时负极反应为：
M＋H2O＋e－===MH＋OH－
C．放电时阳极反应为：
NiOOH＋H2O＋e－===Ni（OH）2＋OH－
D．放电时每转移1mol电子，正极有1molNiOOH被氧化
解析：
放电时正极反应为：
NiOOH＋H2O＋e－===Ni（OH）2＋OH－，正极附近c（OH－）增大，溶液碱性增强，A对；放电时负极反应为MH＋OH－－e－===M＋H2O，B错；充电时阳极反应为Ni（OH）2＋OH－－e－===NiOOH＋H2O，C错；放电时正极发生还原反应，放电时每转移1mol电子，正极上有1molNiOOH被还原，D错。
答案：
A
10．以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如下图所示。
关于该电池的叙述正确的是（ ）
A．该电池能够在高温下工作
B．电池的负极反应为：
C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2↑＋24H＋
C．放电过程中，H＋从正极区向负极区迁移
D．在电池反应中，每消耗1mol氧气，理论上能生成标准状况下CO2气体
L
解析：
A选项中，温度过高，不利于微生物的生存；C选项中，原电池工作时，电解质溶液中的阳离子（H＋）应从负极向正极做定向运动；D选项中，原电池工作的总反应为：
C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O，所以每消耗1molO2，就能生成1molCO2气体。
答案：
B
11．（2010·福建省福州质量评估）控制适合的条件，将反应Fe3＋＋AgFe2＋＋Ag＋设计成如图所示的原电池。
下列判断正确的是（ ）
A．反应开始时，石墨棒作阳极，银棒作阴极
B．灵敏电流计的读数由小变大，再变小
C．反应达化学平衡时，电流计读数最大
D．反应达化学平衡时，在乙烧杯中滴入一定量的NaCl溶液，电流计指针又将偏转
解析：
原电池中两极称为正极和负极，A错。
当反应达到平衡时，正逆反应的速率相等，此时电路中电流强度的和为0，故电流计的读数为0，B和C均错。
答案：
D
12．（2010·山东理综）对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命。
（1）以下为铝材表面处理的一种方法：
①碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜，碱洗时常有气泡冒出，原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
（用离子方程式表示）。
为将碱洗槽液中的铝以沉淀形式回收，最好向槽液中加入下列试剂中的________。
a．NH3 b．CO2 c．NaOH d．HNO3
②以铝材为阳极，在H2SO4溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应式为___________________________。
取少量废电解液，加入NaHCO3溶液后产生气泡和白色沉淀，产生沉淀的原因是
________________________________________________________________________。
（2）镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（3）利用右图装置，可以模拟铁的电化学防护。
若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于________处。
若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为________。
解析：
本题以金属铝和电化学知识为载体，意在考查考生解决实际问题的能力。
（1）①题中指出在碱洗时有气泡产生，则只有金属铝和碱反应才符合条件，故碱洗过程中发生反应的离子方程式为Al2O3＋2OH－===2AlO
＋H2O、2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO
＋3H2↑。
碱洗后溶液中含有大量AlO
，故最好通入CO2气体使AlO
转化为Al（OH）3沉淀以回收铝。
②活泼金属作阳极，阳极材料本身失电子被氧化，其氧化产物为Al2O3，由此可得阳极反应式为2Al＋3H2O===Al2O3＋6H＋＋6e－。
加入NaHCO3溶液后，Al3＋与HCO
发生双水解反应，离子方程式可表示为Al3＋＋3HCO
===Al（OH）3↓＋3CO2↑。
（2）电镀时若用石墨作阳极，则电解过程中电解液中Cu2＋浓度不断减小，导致铁表面不能镀上均匀的铜。
（3）若X为碳棒，则只能用外加电源的阴极保护法，此时开关K应置于N处。
若X为Zn，K置于M处，其保护原理称为牺牲阳极的阴极保护法。
答案：
（1）①2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al（OH）4]－＋3H2↑（或：
2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO
＋3H2↑） b ②2Al＋3H2O===Al2O3＋6H＋＋6e－ HCO
与H＋反应使H＋的浓度减小，产生Al（OH）3沉淀
（2）补充溶液中消耗的Cu2＋，保持溶液中Cu2＋浓度恒定
（3）N 牺牲阳极的阴极保护法（或：
牺牲阳极保护法）
13．（2010·葫芦岛质检）目前移动设备迅猛发展的最大障碍恐怕就是电池的问题，不论手机、MP3还是笔记本电脑，如何延长电池续航时间都是人们最头疼的问题。
当前，大部分移动设备都使用锂离子充电电池，但锂电池的安全问题已经越来越受人关注。
而银锌材料电池在安全和能量密度上都比锂离子电池有优势，据称，银锌材料电池的容量比同体积的锂电池高30%，甚至可以在不危及安全的情况下过充以实现更高的容量。
因此，未来的银锌电池可能替代现有锂离子电池。
下面是一种银锌电池的充电、放电过程的表示式：
2Ag＋Zn（OH）2
Ag2O＋Zn＋H2O。
根据上述反应原理回答下列问题：
（1）这种电池属于________性电池（填“酸”、“碱”或“中”）。
（2）电池在放电时，作负极的是________；正极反应式为
________________________________________________________________________。
（3）充电时，电池的正极应接电源的________极。
（4）写出充电时的阳极和阴极电极反应式：
阳极：
________________________________________________________________________；
阴极：
________________________________________________________________________。
解析：
这是一道电化学题，电极材料的选择、电极反应式的书写是这种题目的考查主题，所以解答时要区分好原电池和电解池发生氧化反应和还原反应的电极。
原电池的负极发生氧化反应，而正极则发生还原反应；在电解池中，阳极发生氧化反应，而阴极则发生还原反应。
放电时这是一个原电池，其中锌作负极，Ag2O作正极；充电时是一个电解池，阳极Ag失电子，发生氧化反应：
2Ag＋2OH－－2e－===Ag2O＋H2O；阴极Zn（OH）2得电子，发生还原反应：
Zn（OH）2＋2e－===Zn＋2OH－。
答案：
（1）碱
（2）Zn Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－
（3）正 （4）2Ag－2e－＋2OH－===Ag2O＋H2O（或表示：
2Ag＋2OH－===Ag2O＋H2O＋2e－） Zn（OH）2＋2e－===Zn＋2OH－
14．氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。
如图为电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定。
请回答：
（1）氢氧燃料电池的能量转化主要形式是________，在导线中电子流动方向为________（用a、b表示）。
（2）负极反应式为
________________________________________________________________________。
（3）电极表面镀铂粉的原因为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（4）该电池工作时，H2和O2连续由外部供给，电池可连续不断提供电能。
因此，大量安全储氢是关键技术之一。
金属锂是一种重要的储氢材料，吸氢和放氢原理如下：
Ⅰ.2Li＋H2
2LiH
Ⅱ.LiH＋H2O===LiOH＋H2↑
①反应Ⅰ中的还原剂是________，反应Ⅱ中的氧化剂是________。
②已知LiH固体密度为0.82g/cm3，用锂吸收224L（标准状况）H2，生成的LiH体积与被吸收的H2体积比为________。
③由②生成的LiH与H2O作用，放出的H2用作电池燃料，若能量转化率为80%，则导线中通过电子的物质的量为________mol。
解析：
（1）氢氧燃料电池中，负极通H2，正极通O2，所以导线中电子由a到b。
（2）负极H2被氧化，写反应式时要注意电解质溶液的组成。
（3）本题考查读题能力，铂粉的作用在题设中有说明，在学习中要注意自学能力的培养。
（4）②2Li＋H2
2LiH
22.4L16g
吸收224LH2时，生成的LiH的质量为160g，LiH的体积与被吸收的H2体积比为：
:
224L＝1:
1148
③LiH＋H2O===LiOH＋H2↑
8g1mol
160gLiH与H2O作用生成20molH2，H2完全被氧化失40mol电子，若能量转化率为80%，则导线中通过的电子的物质的量为40mol×80%＝32mol。
答案：
（1）由化学能转变为电能 由a到b
（2）2H2＋4OH－－4e－===4H2O或H2＋2OH－－2e－===2H2O
（3）增大电极单位面积吸附H2、O2分子数，加快电极反应速率
（4）①Li H2O ②
（或8.71×10－4） ③32
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