9-1原电池 化学电源一、选择题1．原电池电极的“正”与“负”不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法中正确的是( )A．由Fe、Cu和FeCl3溶液组成的原电池中，负极反应式为：Cu－2e－===Cu2＋B．由Al、Cu和稀硫酸组成的原电池中，负极反应式为：Cu－2e－===Cu2＋C．由Al、Mg和NaOH溶液组成的原电池中，负极反应式为：Al＋4OH－－3e－===AlO＋2H2OD．由Al、Cu和浓HNO3溶液组成的原电池中，负极反应式为：Al－3e－===Al3＋解析：前两项都按常规，应该是活泼金属作负极；C项中Al能与NaOH溶液反应，作负极，D项中Al在浓HNO3中钝化，而构不成原电池。答案：C2．如下图所示，铜片、锌片和石墨棒用导线连接后插入番茄里，电流计中有电流通过，则下列说法正确的是( )A．锌片是负极B．两个铜片上都发生氧化反应C．石墨是阴极D．两个番茄都形成原电池解析：由于蕃茄汁显酸性，Zn和Cu的活泼性不同，且Zn能与H＋反应，因此左侧为原电池，右侧为电解池。在左侧，Zn作负极，Cu作正极，在右侧C作阳极，Cu作阴极，故A正确。答案：A3．世博会中国馆、主题馆等建筑所使用的光伏电池，总功率达4兆瓦，是历届世博会之最。下列有关叙述正确的是( )11\nA．光伏电池是将太阳能转变为电能B．光伏电池是将化学能转变为电能C．电流从a流向bD．图中N型半导体为正极，P型半导体为负极解析：根据图示，光伏电池是将太阳能直接转变为电能的装置，A正确，B错误。外电路中，电流从b流向a，C错误。由于电流从P型半导体流出，因而P型半导体为正极，D错误。答案：A4．根据下图，可判断出下列离子方程式中错误的是( )A．2Ag(s)＋Cd2＋(aq)===2Ag＋(aq)＋Cd(s)B．Co2＋(aq)＋Cd(s)===Co(s)＋Cd2＋(aq)C．2Ag＋(aq)＋Cd(s)===2Ag(s)＋Cd2＋(aq)D．2Ag＋(aq)＋Co(s)===2Ag(s)＋Co2＋(aq)解析：第一图中Cd：Cd(s)－2e－===Cd2＋(aq)，Co：Co2＋(aq)＋2e－===Co(s)，故B正确；第二图中Co：Co(s)－2e－===Co2＋(aq)，Ag：2Ag＋(aq)＋2e－===2Ag(s)，故C、D正确，A错。答案：A5．(2012·百校联盟调研卷)已知氧化性：Au3＋>Ag＋>Cu2＋>Pb2＋>Cr3＋>Zn2＋>Ti2＋11\n。现有如图所示的电化学装置，下列叙述中正确的是( )A．若X为Ti，则Y极的电极反应式可能是Zn－2e－===Zn2＋B．若X为Cr，则Y可以选Zn或TiC．若Y为Cu，则X极的电极反应式可能是Cr－3e－===Cr3＋D．若Y为Pb，则Xn＋(aq)中阴离子数会减少解析：Y为正极，不可能失电子，A项错误；由氧化性顺序可知，还原性：Au<Ag<Cu<Pb<Cr<Zn<Ti，若负极(X)为Cr，则正极(Y)只能选Au、Ag、Cu、Pb，B项错误；Y为正极，X为负极，故盐桥中阴离子会移向Xn＋(aq)中，阳离子移向Ym＋(aq)中，D项错误。答案：C6．(2011·汕头模拟)镁及其化合物一般无毒(或低毒)、无污染，且镁原电池放电时电压高而平稳，使镁原电池越来越成为人们研制绿色原电池的关注焦点。其中一种镁原电池的反应为xMg＋Mo3S4MgxMo3S4；在镁原电池放电时，下列说法错误的是( )A．Mg2＋向正极迁移B．正极反应为：Mo3S4＋2xe－===Mo3SC．Mo3S4发生氧化反应D．负极反应为：xMg－2xe－===xMg2＋解析：正极反应为Mo3S4＋2xe－===Mo3S，发生还原反应，负极反应为xMg－2xe－===xMg2＋，负极产生的Mg2＋移向正极参加反应，C选项错误。答案：C7．(2012·大纲全国理综)①②③④四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池。①②相连时，外电路电流从②流向①：①③相连时，③为正极：②④相连时，②上有气泡逸出：③④相连时，③的质量减少，据此判断这四种金属活动性由大到小的顺序是( )A．①③②④B．①③④②11\nC．③④②①D．③①②④解析：由原电池原理判断金属活动性，外电路电流从②流向①，②为正极，金属活动性①>②；①③相连，③为正极，金属活动性①>③；②④相连，②上有气泡(H2)逸出，②为正极，金属活动性④>②，③④相连，③质量减少，则金属活动性③>④，即金属活动性顺序为①>③>④>②，B正确。答案：B8．(2012·山东莱芜期末)锂钒氧化物电池的能量密度远远超过其他材料电池，电池总反应式为V2O5＋xLi===LixV2O5，下列说法不正确的是( )A．向外供电时，锂离子向负极移动B．负极上反应的物质是锂，正极上反应的物质是V2O5C．正极的电极反应为：V2O5＋xe－＋xLi＋===LixV2O5D．负极的电极反应为：xLi－xe－===xLi＋解析：该电池的负极为锂，反应式为xLi－xe－===xLi＋，产生的Li＋移向正极，A项错误，D项正确；Li被氧化，则V2O5必定被还原，即在正极反应，反应式为V2O5＋xe－＋xLi＋===LixV2O5，B、C均正确。答案：A9．(2012·北京理综)人工光合作用能够借助太阳能，用CO2和H2O制备化学原料。下图是通过人工光合作用制备HCOOH的原理示意图，下列说法不正确的是( )A．该过程是将太阳能转化为化学能的过程B．催化剂a表面发生氧化反应，有O2产生C．催化剂a附近酸性减弱，催化剂b附近酸性增强D．催化剂b表面的反应是CO2＋2H＋＋2e－===HCOOH解析：首先标化合价，看价变化，O2―→HOOH，CO211\n中C的化合价降低，得电子，由图示装置中电子转移的方向可知催化剂a表面发生失电子的反应，催化b表面发生得电子的反应，所以在催化剂b表面发生的电极反应为CO2＋2H＋＋2e－===HCOOH；在a表面H2O失电子生成O2，电极反应为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，由电极反应式可知a极附近酸性增强，b极附近酸性减弱，C错误。答案：C10．(2012·合肥市高三第一次质检)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－。下列对该燃料电池说法正确的是( )A．在熔融电解质是，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＋5H2OD．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：本题以丁烷燃料电池为载体综合考查了原电池原理涉及的有关“电子流向、电极反应式、总反应式”等内容。难度中等。因正极上富集电子，根据电性关系，O2－不可能移向正极，A项错；通入O2的一极为正极，其正极反应式为O2＋4e－===2O2－，B项错；通入丁烷的一极应为负极，电极反应为C4H10－26e－＋13O2－===4CO2＋5H2O，C项错误；根据2C4H10＋13O2―→8CO2＋10H2O可知消耗1mol氧气，理论上能生成标准状况下CO2气体的体积为L，D项正确。答案：D11．(2011·威海质检)高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为：3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH。下列叙述不正确的是( )A．放电时锌作负极B．充电时氢氧化铁被氧化C．放电时溶液的碱性增强D．充电时转移3mole－，有2molFeO被还原解析：由电池反应知，Zn从0价变为＋2价，失去电子，Zn作原电池的负极，A项正确；充电时，Fe(OH)3中的＋3价的铁被氧化为K2FeO4中的＋6价的铁，B项正确；放电时，生成OH－，对应的溶液碱性增强，C项正确；放电时，此反应转移6mole－，对应有2molFeO被还原，D项错误。答案：D11\n12．(2011·福建)研究人员研制出一种锂水电池，可作为鱼雷和潜艇的储备电源。该电池以金属锂和钢板为电极材料，以LiOH为电解质，使用时加入水即可放电。关于该电池的下列说法不正确的是( )A．水既是氧化剂又是溶剂B．放电时正极上有氢气生成C．放电时OH－向正极移动D．总反应为：2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑解析：C项是错误的，因为原电池放电时OH－是向负极移动的。这种电池名称叫锂水电池，可推测其总反应为：2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑。再写出其电极反应如下：(－)2Li－2e－===2Li＋(＋)2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑结合选项分析A、B、D项都是正确的。答案：C13．(2012·哈尔滨市第二中学高三年级期末考试)用两根铂丝作电极插入KOH溶液中，再分别向两极通入甲烷气体和氧气，可形成燃料电池，下列说法错误的是( )A．通甲烷的一极为负极，通氧气的一极为正极B．放电时通入氧气的一极附近溶液的pH升高C．放电一段时间后，K＋的物质的量不变D．通甲烷的电极反应式是CH4＋8OH－－8e－===CO2＋6H2O解析：本题考查电化学。难度中等。涉及的电池反应：CH4＋2O2===CO2＋2H2O，CO2＋2KOH===K2CO3＋H2O，从化合价角度分析，碳从－4价升到＋4价，失去电子，故通CH4的一极为负极，氧从0价降至－2价，得到电子，故通O2的一极为正极，A项正确；通入O2的一极发生得电子反应，即O2＋4e－＋2H2O===4OH－，生成OH－，故pH升高，B项正确，K＋在整个反应过程中没有参与反应，故其物质的量不变，C项正确；在碱性溶液中不可能生成CO2，应生成CO，D项错。答案：D14．(2011·全国新课标)铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应为：Fe＋Ni2O3＋3H2O===Fe(OH)2＋2Ni(OH)2。下列有关该电池的说法不正确的是( )A．电池的电解液为碱性溶液，正极为Ni2O3、负极为FeB．电池放电时，负极反应为Fe＋2OH－－2e－===Fe(OH)2C．电池充电过程中，阴极附近溶液的pH降低D．电池充电时，阳极反应为2Ni(OH)2＋2OH－－2e－===Ni2O3＋3H2O解析：由放电时的反应可以得出铁作还原剂失去电子，Ni2O3作氧化剂得到电子，因此选项A、B均正确；充电可以看做是放电的逆过程，即阴极为原来的负极，因为电池放电时，负极反应为：Fe＋2OH－－2e－===Fe(OH)2，所以电池充电过程中阴极反应为Fe(OH)2＋2e－11\n===Fe＋2OH－，因此电池充电过程中，阴极附近溶液的pH会升高，选项C不正确；同理分析选项D正确。答案：C15．有4种燃料电池：A.固体氧化物燃料电池，B.碱性氢氧燃料电池，C.质子交换膜燃料电池，D.熔融盐燃料电池。下面是工作原理示意图，其中正极反应的产物为水的是( )解析：燃料电池通入燃料的电极为负极，通入氧气或空气的电极为正极。正极反应负极反应AO2＋4e－===2O2－2H2－4e－＋2O2－===2H2OBO2＋4e－＋2H2O===4OH－2H2－4e－＋4OH－===4H2OCO2＋4e－＋4H＋===2H2O2H2－4e－===4H＋DO2＋4e－＋2CO2===2CO2H2－4e－＋2CO===2H2O＋2CO2↑或CO－2e－＋CO===2CO2↑答案：C二、非选择题16．由A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验。装置现象二价金属A不断溶解C的质量增加A上有气体产生根据实验现象回答下列问题：( )(1)装置甲中负极的电极反应式是_________________________11\n__________________________________________________________。(2)装置乙中正极的电极反应式是___________________________________________________________________________________。(3)装置丙中溶液的pH________(填“变大”、“变小”或“不变”)。(4)四种金属活泼性由强到弱的顺序是________________________________________________________________________________。解析：甲、乙、丙均为原电池装置。依据原电池原理，甲中A不断溶解，则A为负极、B为正极，活泼性A>B；乙中C极增重，即析出Cu，则B为负极，活泼性B>C；丙中A上有气体即H2产生，则A为正极，活泼性D>A，随着H＋的消耗，pH变大。答案：(1)A－2e－===A2＋ (2)Cu2＋＋2e－===Cu(3)变大 (4)D>A>B>C17．(1)氢氧燃料电池汽车作为上海世博园中的交通工具之一，下列有关说法不正确的是________。A．太阳光催化分解水制氢气比电解水制氢气更为科学B．氢氧燃料电池作为汽车动力更能保护环境C．以稀H2SO4、KOH为介质的氢氧燃料电池的负极电极反应式相同D．以稀H2SO4、KOH为介质的氢氧燃料电池的总反应式相同(2)纯电动车采用了高效耐用的一种新型可充电电池，该电池的总反应式为：3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH。①该电池放电时负极反应式为___________________________。②放电时每转移3mol电子，正极有________molK2FeO4被还原。(3)锰酸锂离子电池在混合动力车等大型蓄电池应用领域占据主导地位。电池反应式为：Li1－xMnO4＋LixLiMnO4，下列有关说法不正确的是________。11\nA．放电时电池的正极反应式为：Li1－xMnO4＋xLi＋＋xe－===LiMnO4B．放电过程中，石墨没有得失电子C．该电池也能在KOH溶液的环境中正常工作D．充电时电池上标有“－”的电极应与外接电源的负极相连解析：(1)选项A，电解获得H2消耗较多的能量，而在催化剂作用下利用太阳能来分解H2O获得H2更为科学，选项B，氢氧燃料电池中生成物为H2O，对环境无污染，选项C，以稀H2SO4为介质的电池负极反应式为：H2－2e－===2H＋，以KOH为介质的电池负极反应式为H2＋2OH－－2e－===2H2O。选项D，氢氧燃料电池的总反应式均为：2H2＋O2===2H2O。(2)①放电时，在碱性条件下，负极反应式为：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2。②根据电池总反应式可知，2molK2FeO4被还原时有6mol电子转移，所以放电时每转移3mol电子，有1molK2FeO4被还原。(3)选项A，根据总反应式可知Li失去电子，电池负极反应式为：xLi－xe－===xLi＋，由总反应式减去负极反应式可得放电时的正极反应式为Li1－xMnO4＋xLi＋xe－===LiMnO4。选项B，根据总反应式可判断石墨没有得失电子。选项C，Li能与KOH溶液中的H2O反应，导致电池无法正常工作。选项D，充电过程是放电的逆向过程，外界电源的负极提供的电子使原电池负极获得电子发生还原反应，所以标有“－”的电极应与外接电源的负极相连。答案：(1)C (2)①Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2②1 (3)C18．某兴趣小组同学利用氧化还原反应：2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4===2MnSO4＋5Fe2(SO4)3＋K2SO4＋8H2O设计如下原电池，其中甲、乙两烧杯中各物质的物质的量浓度均为1mol·L－1，盐桥中装有饱和K2SO4溶液。回答下列问题：11\n(1)发生氧化反应的烧杯是________(填“甲”或“乙”)。(2)外电路的电流方向为：从________到________。(填“a”或“b”)(3)电池工作时，盐桥中的SO移向________(填“甲”或“乙”)烧杯。(4)甲烧杯中发生的电极反应为________。解析：根据氧化还原反应可知：甲烧杯中石墨作正极，发生还原反应，电极反应为：MnO＋8H＋＋5e－===Mn2＋＋4H2O；乙烧杯中石墨作负极，发生氧化反应，电极反应为Fe2＋－e－===Fe3＋，外电路电流方向从正极流向负极，即从a到b。电池工作时，盐桥中的阴离子移向负极，阳离子移向正极，即SO移向乙烧杯。答案：(1)乙 (2)a b (3)乙 (4)MnO＋8H＋＋5e－===Mn2＋＋4H2O19．(2011·江苏化学)Ag2O2是银锌碱性电池的正极活性物质，可通过下列方法制备：在KOH溶液中加入适量AgNO3溶液，生成Ag2O沉淀，保持反应温度为80℃，边搅拌边将一定量K2S2O8溶液缓慢加到上述混合物中，反应完全后，过滤、洗涤、真空干燥得固体样品。反应方程式为2AgNO3＋4KOH＋K2S2O8Ag2O2↓＋2KNO3＋2K2SO4＋2H2O回答下列问题：(1)上述制备过程中，检验洗涤是否完全的方法是________。(2)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：________________________________________。(3)准确称取上述制备的样品(设仅含Ag2O2和Ag2O)2.588g，在一定的条件下完全分解为Ag和O2，得到224.0mLO2(标准状况下)。计算样品中Ag2O2的质量分数(计算结果精确到小数点后两位)。解析：(1)考查实验基本操作，检查沉淀是否洗净的方法是取最后一滴洗涤液，滴加几滴Ba(NO3)2溶液，若有白色沉淀则证明未洗净。也可以滴加酚酞，检验OH－存在。还可以做焰色反应等。11\n(2)该电池正负极主要反应物、产物已知，再结合原子守恒可写出总电池反应式：Ag2O2＋2Zn＋4KOH＋2H2O===2Ag＋2K2Zn(OH)4(3)n(O2)＝＝0.01moln(Ag)＝＝0.021mol设Ag2O2、Ag2O的物质的量分别为x、y，则有x＝0.0095mol y＝0.001mol因此Ag2O2质量分数w(Ag2O2)＝≈0.91答案：(1)取少许最后一次洗涤滤液，滴入1～2滴Ba(NO3)2溶液，若不出现白色浑浊，表示已洗涤完全(或取少许最后一次洗涤滤液，滴入1～2滴酚酞溶液，若溶液不显红色，表示已洗涤完全)(2)Ag2O2＋2Zn＋4KOH＋2H2O===2K2Zn(OH)4＋2Ag(3)n(O2)＝＝1.000×10－2mol设样品中Ag2O2的物质的量为x，Ag2O的物质的量为y248g·mol－1×x＋232g·mol－1×y＝2.588gx＋y＝1.000×10－2molx＝9.500×10－3moly＝1.000×10－3molw(Ag2O2)＝＝＝0.9111
