课时规范练18 原电池 化学电源基础巩固1.(2020江苏泰州二模)下列说法错误的是( )A.铜丝缠在石墨棒上插入稀硝酸,可加快NO生成速率B.双液原电池中,可用浸有CCl4的滤纸作盐桥C.K2FeO4可用作碱性Zn-K2FeO4电池的正极材料D.生铁发生吸氧腐蚀时的腐蚀速率与O2的浓度有关2.电池是人类生产和生活中的重要能量来源,各式各样的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氧气在正极被还原D.太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅3.(双选)有关如图所示原电池的叙述不正确的是( )A.电子沿导线由Ag片流向Cu片B.正极的电极反应是Ag++e-AgC.Cu片上发生氧化反应,Ag片上发生还原反应D.反应时盐桥中的阳离子移向Cu(NO3)2溶液4.甲醇、氧气和强碱溶液作为电解质溶液的手机电池中的反应为2CH3OH+3O2+4OH-2C+6H2O。有关说法正确的是( )A.放电时,CH3OH参与反应的电极为正极B.放电时,负极电极反应:CH3OH+8OH--6e-C+6H2OC.标准状况下,通入11.2LO2完全反应有1mol电子转移D.充电时电解质溶液的pH逐渐减小5.(2020辽宁锦州模拟)肼(N2H4)暴露在空气中容易爆炸,但是以其为燃料的燃料电池是一种理想的电池,该燃料电池具有容量大、能量转化率高、产物无污染等特点,其工作原理如图所示。下列叙述正确的是( )\nA.电池工作时,正极附近的pH降低B.当消耗1molO2时,有2molNa+由甲槽向乙槽迁移C.负极反应为4OH-+N2H4-4e-N2↑+4H2OD.若去掉阳离子交换膜,电池也能正常工作6.(2020山东济宁三模)中国科学院深圳研究院成功研发出一种基于二硫化钼/碳纳米复合材料的钠型双离子电池,可充放电。其放电时工作原理如图所示。下列说法不正确的是( )A.二硫化钼/碳纳米复合材料为该电池的负极材料B.放电时正极的反应为Cn(PF6)x+xe-xP+CnC.充电时阴极的电极反应为MoS2-C+xNa++xe-NaxMoS2-CD.充电时石墨端铝箔连接外接电源的负极7.(2020江苏化学,20节选)HCOOH燃料电池。研究HCOOH燃料电池性能的装置如图所示,两电极区间用允许K+、H+通过的半透膜隔开。(1)电池负极电极反应式为 ;放电过程中需补充的物质A为 (填化学式)。 (2)图中所示的HCOOH燃料电池放电的本质是通过HCOOH与O2的反应,将化学能转化为电能,其反应的离子方程式为 。 能力提升8.(双选)(2020海南六市联考)世界某著名学术刊物近期介绍了一种新型中温全瓷铁-空气电池,其结构如图所示。下列有关该电池放电时的说法正确的是( )\nA.O2-由a极移向b极B.正极的电极反应为FeOx+2xe-Fe+xO2-C.铁表面发生的反应为xH2O(g)+FeFeOx+xH2D.若有22.4L(标准状况)空气参与反应,则电路中有4mol电子转移9.(2020山东淄博实验中学高考模拟)某研究小组进行如下表所示的原电池实验:实验编号①②实验装置实验现象连接好装置5分钟后,灵敏电流表指针向左偏转,两侧铜片表面均无明显现象连接好装置,开始时左侧铁片表面持续产生气泡,5分钟后,灵敏电流表指针向右偏转,右侧铁片表面无明显现象下列关于该实验的叙述正确的是( )A.两装置的盐桥中,阳离子均向右侧移动B.实验①中,左侧的铜被腐蚀C.实验②中,连接装置5分钟后,左侧电极的电极反应为2H++2e-H2↑D.实验①和实验②中,均有O2得电子的反应发生10.(2020安徽合肥第一中学冲刺高考)锌溴液流电池用溴化锌溶液作为电解质溶液,并在电池中不断循环。下列有关说法正确的是( )A.充电时n接电源的负极,Zn2+通过阳离子交换膜由左侧流向右侧B.放电时每转移1mol电子,负极区溶液质量减少65gC.充电时阴极的电极反应为Br2+2e-2Br-D.若将阳离子交换膜换成阴离子交换膜,放电时正、负极也随之改变11.\n(双选)(2020山东日照校际联考)某新型水系钠离子电池工作原理如右图所示。TiO2光电极能使电池在太阳光照下充电,充电时Na2S4转化为Na2S。下列说法正确的是( )A.充电时,太阳能转化为化学能,化学能又转化为电能B.放电时,a极为负极C.充电时,阳极的电极反应为-2e-3I-D.M可以使用阳离子交换膜12.如图为钠高能电池的结构示意图,该电池的工作温度为320℃左右,电池的总反应为2Na+xSNa2Sx,正极的电极反应为 。 M(由Na2O和Al2O3制得)的两个作用是 。 13.(1)锂锰电池的体积小,性能优良,是常用的一次电池。该电池的反应原理如图所示,其中电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中,Li+通过电解质迁移进入MnO2晶格中,生成LiMnO2。回答下列问题:①外电路的电流方向是由 (填“a”或“b”,下同)极流向 极。 ②电池的正极反应为 。 (2)微生物燃料电池是一种利用微生物将化学能直接转化成电能的装置。已知某种甲醇微生物燃料电池中,电解质溶液为酸性,示意图如右:①该电池中外电路电子的流动方向为 (填“从A到B”或“从B到A”)。 ②工作结束后,B电极室溶液的pH与工作前相比将 (填“增大”“减小”或“不变”,溶液体积变化忽略不计)。 ③A电极附近甲醇发生的电极反应为 。 拓展深化14.\n(1)用零价铁(Fe)去除水体中的硝酸盐(N)已成为环境修复的研究热点之一。①Fe还原水体中N的反应原理如图所示。负极材料是 ,正极的电极反应式是 。 ②将足量铁粉投入水体中,经24小时测定N的去除率和pH,结果如下:初始pHpH=2.5pH=4.5N的去除率接近100%<50%24小时pH接近中性接近中性铁的最终物质形态pH=4.5时,N的去除率低,其原因是 。 (2)锂空气电池比锂离子电池具有更高的能量密度,因为其正极(以多孔碳为主)很轻,且氧气从环境中获取而不用保存在电池里。其工作原理如图,电池总反应为4Li+O2+2H2O4LiOH。请回答下列问题:①该电池的正极反应是 。 ②在负极的有机电解液和正极的水性电解液之间,用只能通过锂离子的固体电解质隔开,使用该固体电解质的优点有 。 ③正极使用水性电解液的优点是 。 课时规范练18 原电池 化学电源\n1.B 铜丝和石墨棒在硝酸溶液中可构成原电池,从而加快反应速率,提高NO的生成速率,A项正确;CCl4属于非电解质,不能导电,因此不能用其制作盐桥,B项错误;K2FeO4中的Fe为+6价,具有很强的氧化性,因此可以为正极材料,与Zn(作为负极)构成电池,C项正确;O2浓度越大,发生吸氧腐蚀时腐蚀速率也就越大,这体现了浓度对反应速率的影响,D项正确。2.C A项,在锌锰干电池中,正极是碳棒,该电极上二氧化锰发生得电子的还原反应,该电极质量不会减少,错误;B项,氢氧燃料电池属于原电池的一种,是将化学能转化为电能的装置,不能将热能直接转变为电能,错误;C项,氢氧燃料电池中,燃料为负极反应物,发生失电子的氧化反应,氧气在正极被还原,正确;D项,太阳能电池的主要材料是半导体单质硅,不是二氧化硅,错误。3.AD 该装置是原电池装置,实质上发生的是Cu与硝酸银的反应,所以Cu失去电子,发生氧化反应,则Cu是负极,Ag是正极,电子从负极经外电路流向正极,A项错误;正极是Ag+发生还原反应,Ag+得到电子生成Ag,B项正确;根据以上分析,Cu片上发生氧化反应,Ag片上发生还原反应,C项正确;原电池中,阳离子向正极移动,所以盐桥中的阳离子移向AgNO3溶液,D项错误。4.B A项,放电时,CH3OH发生氧化反应,所以CH3OH参与反应的电极为负极,错误;B项,放电时,负极为甲醇的氧化反应,结合电解质溶液,电极反应为CH3OH+8OH--6e-C+6H2O,正确;C项,标准状况下,11.2LO2的物质的量为0.5mol,所以11.2LO2完全反应有0.5mol×4=2mol电子转移,错误;D项,充电时,反应从右向左进行,OH-浓度增大,溶液pH逐渐升高,错误。5.C 电池工作时,O2在正极发生还原反应:O2+2H2O+4e-4OH-,由于生成OH-,溶液的pH增大,A项错误;当消耗1molO2时,电路中转移4mol电子,生成4molOH-,为保持溶液呈电中性,应有4molNa+由甲槽向乙槽迁移,B项错误;N2H4在负极上失电子发生氧化反应,则负极反应为4OH-+N2H4-4e-N2↑+4H2O,C项正确;若去掉阳离子交换膜,正极产生的OH-直接向负极移动,不能产生稳定的电流,D项错误。6.D 原电池中电解质中的阴离子向负极移动,阳离子向正极移动,由图中信息可知,钠离子向铝箔石墨电极移动,故铝箔石墨电极为正极,二硫化钼/碳纳米复合材料为负极,A项正确;由装置图可知放电时正极产生P,电极反应为Cn(PF6)x+xe-xP+Cn,B项正确;充电时原电池的负极接电源的负极,作为阴极,发生的反应为MoS2-C+xNa++xe-NaxMoS2-C,C项正确;充电时电池的正极接电源的正极,则石墨端铝箔应连接外接电源的正极,D项错误。7.答案(1)HCOO-+2OH--2e-HC+H2O H2SO4(2)2HCOOH+2OH-+O22HC+2H2O(或2HCOO-+O22HC)解析(1)依据两极物质化合价变化可知,负极HCOOH发生氧化反应得到HC:HCOO--2e-+2OH-HC+H2O。正极反应式为Fe3++e-Fe2+,而Fe2+被O2氧化为Fe3+,发生如下反应:4Fe2++4H++O24Fe3++2H2O,再结合有K2SO4被分离出来,故需补充H2SO4。(2)总反应的离子方程式为2HCOO-+O22HC,也可写为\n2HCOOH+O2+2OH-2HC+2H2O。8.AC a极空气中氧气得电子发生还原反应,a极为正极,铁与水反应生成氢气,氢气在b极失电子发生氧化反应,b极为负极。在原电池中,阴离子向负极移动,O2-由a极移向b极,A项正确;a极空气中氧气得电子发生还原反应为正极,电极反应为O2+4e-2O2-,B项错误;由新型中温全瓷铁-空气电池的装置图可知,铁表面发生的反应为xH2O(g)+FeFeOx+xH2,C项正确;有22.4L(标准状况)空气参与反应,则氧气约为0.2mol,电路中约转移0.8mol电子,D项错误。9.D 实验装置①,电子移动的方向从负极流向正极,即左侧铜为正极,右侧铜为负极,根据原电池工作原理,阳离子向正极移动,即向左侧移动;实验装置②连接好5min后,灵敏电流表指针向右偏转,说明左侧铁为负极,右侧铁为正极,根据原电池的工作原理,阳离子向正极移动,即向右侧移动,A项错误。根据A选项分析,实验①中左侧铜没有被腐蚀,右侧铜被腐蚀,B项错误。实验②中连接好装置5min后,灵敏电流表指针向右偏转,说明左侧铁为负极,右侧铁为正极,即左侧电极反应为Fe-2e-Fe2+,C项错误。实验①左侧电极反应为O2+4H++4e-2H2O,实验②5min后,右侧铁片电极反应为O2+2H2O+4e-4OH-,均是吸氧腐蚀,D项正确。10.A 充电时n接电源的负极,Zn2+通过阳离子交换膜向阴极定向迁移,故由左侧流向右侧,A项正确;放电时,负极Zn溶解生成Zn2+,Zn2+通过阳离子交换膜向正极定向迁移,故负极区溶液质量不变,B项错误;充电时阴极的电极反应为Zn2++2e-Zn,C项错误;若将阳离子交换膜换成阴离子交换膜,放电时正、负极不会改变,Zn仍是负极,D项错误。11.BD 充电时,太阳能转化为电能,电能又转化为化学能贮存起来,A错误;放电时,a极为负极,Na2S失电子被氧化为Na2S4,B正确;充电时,阳极失电子被氧化,阳极的电极反应为3I--2e-,C错误;根据装置图分析,M是阳离子交换膜,D正确。12.答案xS+2e-(或2Na++xS+2e-Na2Sx) 导电和隔离钠与硫13.答案(1)①b a ②MnO2+Li++e-LiMnO2(2)①从A到B ②不变 ③CH3OH+H2O-6e-6H++CO2↑解析(1)①结合所给装置图以及原电池反应原理可知,Li为负极,MnO2为正极,所以电子流向是a→b,电流方向则是b→a。②根据题给信息“电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中,Li+通过电解质迁移进入MnO2晶格中,生成LiMnO2”,所以正极的电极反应为MnO2+Li++e-LiMnO2。(2)①甲醇失去电子,A电极为电池的负极,所以该电池外电路电子的流动方向为从A到B。②B电极上O2得电子并消耗H+,同时溶液中的H+移向B电极室,所以B电极室溶液的pH与工作前相比未发生变化。③CH3OH失电子生成CO2和H+,根据化合价变化和元素守恒配平方程式即可得电极反应为CH3OH+H2O-6e-6H++CO2↑。14.答案(1)①Fe N+8e-+10H+N+3H2O②pH越大,Fe3+越易水解成FeO(OH),FeO(OH)不导电,会阻碍电子转移(2)①O2+2H2O+4e-4OH-②既可防止两种电解液混合,又可防止水和氧气等与负极的金属锂发生反应③可防止正极的碳孔堵塞\n解析(1)①根据图示原理可知,Fe失电子,使N还原为N,故Fe为负极,结合电子守恒、电荷守恒和元素守恒写出正极的电极反应:N+8e-+10H+N+3H2O。②pH越大,Fe3+越容易水解生成不导电的FeO(OH),会阻碍反应进行,所以N去除率低;pH越小,越容易生成疏松、能导电的Fe3O4,所以N去除率高。(2)②在负极的有机电解液和正极的水性电解液之间,用只能通过锂离子的固体电解质隔开,既可防止两种电解液发生混合,又可防止水和氧气与负极的金属锂发生反应。③该电池正极若使用非水性电解液,则生成的是固体氧化锂(Li2O),而使用水性电解液时,生成的氢氧化锂(LiOH)溶于水,这样就不会引起正极的碳孔堵塞。
