备战高考化学课时作业18原电池化学电源.docx

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备战高考化学课时作业18原电池化学电源

课时作业（十八）

一、选择题

1．（2012·深圳沙头角中学月考）电池是人类生产和生活中的重要能量来源，各式各样电池的发展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

答案　C

解析　锌锰干电池中碳棒并不参加反应，A项错；氢氧燃料电池是将化学能直接转变为电能，B项错；太阳能电池的主要材料是高纯度的单质硅，故D项错。

2．（2012·北京101中学月考）将铂电极放置在KOH溶液中，然后分别向两极通入CH4和O2即可产生电流，称为燃料电池。

下列叙述正确的是（　　）

A．通甲烷的电极为正极

B．正极的电极反应式为4OH－－4e－===O2＋2H2O

C．通甲烷的电极反应式是CH4＋2O2＋4e－===CO2＋2H2O

D．负极的电极反应式是CH4＋10OH－－8e－===CO

＋7H2O

答案　D

解析　甲烷一极为负极，失电子，A、C项错误、D项正确；正极得电子，B项错。

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

答案　D

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

答案　D

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

答案　B

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

答案　B

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

答案　D

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

答案　B

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

O2＋2H2O＋4e－===4OH－

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）

正、负极判断

电极材料

电极反应式

X极

负极

铜

Cu－2e－===Cu2＋

Y极

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×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。