2019高中化学 第1章第3节电池 第1课时 原电池的工作原理、化学电源作业1 鲁科版选修4.doc

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1、1第第 1 1 课时课时 原电池的工作原理、化学电源原电池的工作原理、化学电源基础达标 1根据图示，下列判断中正确的是( )A烧杯 a 中的溶液 pH 降低 B烧杯 b 中发生氧化反应 C烧杯 a 中发生的反应为 2H2e=H2 D烧杯 b 中发生的反应为 2Cl2e=Cl2 解析：选 B。题中给出的物质表明，该电池的总反应是 2ZnO22H2O=2Zn(OH)2，a 烧杯中电极反应为 O22H2O4e=4OH，b 中为 Zn2e=Zn2。2.用选项中的电极、溶液和如图所示的装置可组成原电池。下列现象或结论正确的是 ( )选项电极 a电极 bA 溶液B 溶液现象或结论ACuZnCuSO4溶液Z

2、nSO4溶液一段时间后，电极 a 增 加的质量与电极 b 减少 的质量相等BCuZn稀 H2SO4ZnSO4溶液盐桥中阳离子向电极 b 移动 CFeCNaCl 溶液FeCl3溶液外电路电子流向：baDCCFeCl3溶液KI、淀粉混 合溶液若开始时只增大 FeCl3 溶液的浓度，电极 b 附 近溶液变蓝的速度加快 解析：选 D。本题将教材中的原电池进行了简化，解题时需要注意盐桥的作用。选项 A 构成了铜锌原电池，铜为正极，锌为负极，锌失电子，电极 b 质量减少，而 A 溶液中的 Cu2得到电子，使电极 a 质量增加，根据得失电子守恒知，负极减少的质量大于正极增加 的质量，A 错误。选项 B 中，

3、锌是负极，铜是正极，锌失去电子形成锌离子进入溶液中， 而 A 溶液中的 H得到电子生成了氢气，根据电荷守恒，盐桥中的阳离子向 A 溶液移动，从 而保证溶液的电中性，B 错误。C 选项中，Fe 是负极，C 是正极，故外电路中电子由电极 a 流向电极 b，错误。D 选项通过反应 2FeCl32KI=2FeCl2I22KCl 组合成原电池，增大 FeCl3溶液的浓度，反应加快且平衡正向移动，故电极 b 附近溶液变蓝的速度加快，正确。 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 Na

4、OH 溶液为电解液时，正极反应都为 O22H2O4e=4OH B以 NaOH 溶液为电解液时，负极反应为 Al3OH=Al(OH)33e 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2D电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极 解析：选 A。无论是 NaOH 还是 NaCl，在正极上都是 O2得到电子被还原，A 项正确；生 成的 Al(OH)3是两性氢氧化物，在碱溶液中发生反应生成Al(OH)4，B 项错误；生成的 Al(OH)3与 NaOH 反应生成 NaAl(OH)4，消耗电解质中的 NaOH，使 pH 减小，C 项错误；原 电池中，电子由外电路的负极流向正极，

5、D 项错误。 4有关下图装置的叙述不正确的是( )A这是电解 NaOH 溶液的装置 B该装置中 Pt 为正极，电极反应为 O22H2O4e=4OH C该装置中 Fe 为负极，电极反应为 Fe2OH2e=Fe(OH)2 D溶液中会出现红褐色的沉淀 解析：选 A。A 项错误，装置中没有外接直流电源，所以不是电解池；B 项正确，通入 O2发生吸氧腐蚀，Pt 为正极，电极反应为 O22H2O4e=4OH；C 项正确，Fe 做负极， 电极反应为 Fe2e2OH=Fe(OH)2；D 项正确，Fe(OH)2和空气中的 O2继续反应生成 Fe(OH)3：4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3，出现白色

6、沉淀变为灰绿色最终变成红褐色沉淀 的现象。 5下列关于铅蓄电池的说法正确的是( ) A在放电时，正极发生的反应是 Pb(s)SO(aq)2e=PbSO4(s)24 B在放电时，该电池的负极材料是铅板 C在充电时，电池中硫酸的浓度不断减小 D在充电时，阳极发生的反应是 PbSO4(s)2e=Pb(s)SO(aq)24 解析：选 B。A 项中电池放电时正极应发生还原反应，电极反应为 PbO24HSO2e=PbSO42H2O；C 项中电池充电时硫酸的浓度应不断增大；D 项24 中电池充电时阳极应发生 PbSO42H2O2e=PbO24HSO。24 6人工光合作用能够借助太阳能，用 CO2和 H2O

7、制备化学原料。如图是通过人工光合 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 CO22H2e=HCOOH解析：选 C。电池总反应式为 2CO22H2O2HCOOHO2。负极：=光能催化剂 2H2O4e=O24H，正极：CO22H2e=HCOOH。A 项，能量转换过程是太阳能 先转化为电能，再转化为化学能；C 项，催化剂 a 附近生成 H，酸性增强，催化剂 b 附近 消耗 H，酸性减弱，故 C 项错误。 7以氨作为燃

8、料的固体氧化物(含有 O2)燃料电池，具有全固态结构、能量效率高的 特点，其工作原理如图所示。下列说法正确的是( )3A该电池工作时的总反应式为 4NH35O2=4NO6H2O B固体氧化物作为电池工作时的电解质，其作用是让电子在电池内部移动 C电池工作时，接触面上的电极反应式为 2NH33O26e=N23H2O D外电路的电流方向从电极 a 流向电极 b 解析：选 C。NO 不稳定易被氧化，且有毒不可能做为电池反应产物，A 错；电子不能 在电解质中移动，B 错；外电路中的电子从负极流向正极，通入燃料气的一极为负极，所 以 D 错。 8由 A、B、C、D 四种金属按下表中装置进行实验。装置现象

9、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 _。 (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：(1)装置甲中二价金属 A 不断溶解，A 极为原电池负极，电极反应式是 A2e=A2。 (2)装置乙中 C 的质量增加，则 C 极为原电池正极，溶液中的 Cu2得电子析出，电极 反应式为 Cu22e=Cu。 (3)装置丙中 A 上有气体产生，则析出气体为 H2，D 为负极，原电池反应为DnH=Dn H2(设n为金属 D

10、 的化合价数)，反应一段时间后溶液的 pH 变大。n 2 (4)三个装置中关于金属活泼性的比较分别为甲中：AB，乙中：BC，丙中：DA，综 上可知四种金属活泼性由强到弱的顺序是 DABC。 答案：(1)A2e=A2 (2)Cu22e=Cu (3)变大 (4)DABC 能力提升 9一种充电电池放电时的电极反应为 H22OH2e=2H2O；NiO(OH) H2Oe=Ni(OH)2OH，当为电池充电时，与外电源正极连接的电极上发生的反应是( ) AH2O 的还原 BNiO(OH)的还原 CH2的氧化 DNi(OH)2的氧化解析：选 D。由题意知，电池总反应为 H22NiO(OH)2Ni(OH)2。可

11、充电电池在充放电充电 电时，实际上起一个电解池的作用，与外电源正极连接的电极是阳极，发生氧化反应，与 放电时的正极反应相反，可知 Ni(OH)2在充电时失电子被氧化，发生氧化反应。 10肼(N2H4)空气燃料电池是一种环保碱性燃料电池，其电解质溶液是 20%30%的 KOH 溶液。电池总反应为 N2H4O2=N22H2O。下列关于该燃料电池工作时的说法正确的4是( ) A溶液中阴离子物质的量基本不变 B正极的电极反应是 N2H44OH4e=4H2ON2 C正极的电极反应是 O24H4e=2H2O D溶液中阴离子向正极移动 解析：选 A。A 项正确，由电池的总反应式可知，阴离子物质的量基本不变；

12、B 项错误， 正极发生还原反应，即得电子的反应；C 项错误，因为电解质溶液是 KOH 溶液，电极反应 应为 O22H2O4e=4OH；D 项错误，溶液中的阴离子向负极移动。 11MgH2O2电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。该电 池以海水为电解质溶液，示意图如右。该电池工作时，下 列说法正确的是( ) AMg 电极是该电池的正极 BH2O2在石墨电极上发生氧化反应 C石墨电极附近溶液的 pH 增大 D溶液中 Cl向正极移动 解析：选 C。结合电池示意图及原电池原理进行分析。 该原电池中，石墨电极为惰性电极，只能做正极，而 Mg 电极为活性电极，做负极，A 错。Mg 电极本身发生氧化反应，H2O2

13、在石墨电极上应发生还原反应，B 错。石墨电极上发 生的反应为 H2O22e=2OH，由于生成 OH，电极附近溶液OH增大，溶液的 pH 增大， C 对。原电池电解质溶液中阴离子 Cl向负极移动，D 错。 12一种新型燃料电池，以多孔镍为电极，电解质溶液为 KOH 溶液，然后向两极通入 乙烷和氧气，其总反应为 2C2H67O28KOH=4K2CO310H2O。有关此电池的说法正确的是 ( ) A负极反应是 7O214H2O28e=28OH B电解过程中，负极周围溶液的 pH 升高 C每消耗 1 mol C2H6，电路中转移的电子为 14 mol D放电过程中，KOH 的浓度保持不变 解析：选 C

14、。以 KOH 为电解质，负极反应为 C2H618OH14e=2CO12H2O，正23 极反应为 O24e2H2O=4OH，故负极区 pH 减小，正极区 pH 增大，放电过程中 KOH 浓 度减小，溶液 pH 减小，当 1 mol C2H6完全放电生成 CO，失去 14 mol 电子，即电路中23 有 14 mol 电子转移，故 C 正确。 13将氧化还原反应 2H2O2=2H2O 设计成原电池。 (1)利用氢气和氧气、氢氧化钾溶液构成燃料电池，则负极通入的气体应是_， 正极通入的气体是_，电极反应为正极： _， 负极： _。 (2)若把 KOH 溶液改为稀硫酸，则电极反应为正极： _ _，负极

15、： _。 (3)(1)和(2)的电解质溶液不同，反应进行后，其溶液的酸碱性各有何变化？ _。 (4)若把 H2改为 CH3OH，KOH 溶液做电解质溶液，则电极反应为正极： _， 负极： _， 电池反应为 _。 解析：(1)由电池反应可知在反应中 H2被氧化，O2被还原。H2应该在负极上反应，O2 应该在正极上反应，又因为是碱溶液，不可能有 H参加或生成，故负极的电极反应为52H24OH4e=4H2O，正极的电极反应为 O22H2O4e=4OH。 (2)若将电解质溶液换为酸溶液，此时应考虑不可能有 OH生成，故负极的电极反应为 2H24e=4H，正极的电极反应为 O24H4e=2H2O。 (3

16、)由于前者在碱性条件下反应，KOH 的量不变，但工作时 H2O 增多，故溶液变稀，碱 性减弱；而后者为酸溶液，H2SO4的量不变，H2O 增多，故溶液变稀，酸性减弱。 (4)如把 H2改为 CH3OH，KOH 溶液做电解质溶液，则正极反应为 3O26H2O12e=12OH，此时不会有 CO2放出，负极反应为 2CH3OH16OH12e=2CO12H2O。正、负极反应相加得电池反应：23 2CH3OH3O24KOH=2K2CO36H2O。 答案：(1)H2 O2 O22H2O4e=4OH 2H24OH4e=4H2O (2)O24H4e=2H2O 2H24e=4H (3)前者碱性减弱，后者酸性减弱

17、 (4)3O26H2O12e=12OH 2CH3OH16OH12e=2CO12H2O23 2CH3OH3O24KOH=2K2CO36H2O 14氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型电池。电池装置如图所示，该电池电极 表面镀一层细小的铂粉，铂粉吸附气体的能力强，性质稳定。请回答下列问题： (1)氢氧燃料电池能量转化的主要形式是_，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，电池可连续不断地提供电能。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

18、：.2LiH22LiH=.LiHH2O=LiOHH2 反应中的还原剂是_，反应中的氧化剂是_。 已知 LiH 固体的密度为 0.82 g/cm3。用锂吸收 224 L(标准状况)H2，生成的 LiH 体 积与被吸收的 H2体积之比约为_。 由生成的 LiH 与 H2O 作用，放出的 H2用做电池燃料，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：本题考查电化学知识。(1)原电池的实质为化学能转化为电能。总反应为 2H2O2=2H2O，其中 H 元素从 0 价升至1 价，失去电子，即电子从 a 流向 b。(2)负极为 失去电子的一极，即 H2失电子生成 H，由于溶液呈碱

19、性，故电极反应式左边应加上 OH，右边生成 H2O。(3)铂粉的接触面积大，可以加快反应速率。(4).Li 元素从 0 价升6至1 价，做还原剂。.H2O 中的 H 元素的化合价从1 降至 H2中的 0，做氧化剂。由反 应，当吸收 10 mol H2时，则生成 20 mol LiH，Vm/103192.68103(L)。V(LiH)/V(H2)192.68103L/224 20 7.9 0.82 L8.6104。20 mol LiH 可生成 20 mol H2，实际参加反应的 H2为 2080%16(mol)， 1 mol H2转化成 1 mol H2O，转移 2 mol 电子，所以 16 mol H2可转移 32 mol 电子。 答案：(1)由化学能转化为电能 由 a 到 b (2)2H24OH4e=4H2O(或 H22OH2e=2H2O) (3)增大电极单位面积吸附 H2、O2的分子数，加快电极反应速率 (4)Li H2O 8.6104 32