高二复习原电池和化学电源5.docx

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高二复习原电池和化学电源5

原电池和化学电源

一、原电池（分有、无盐桥）

1、原电池的工作原理（以铜锌原电池为例）

2、原电池的构成条件

3、原电池正、负极的判断

4、溶液（盐桥）中离子的移动方向

1．分析下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是（　　）

A．①②中Mg作负极，③④中Fe作负极

B．②中Mg作负极，电极反应式为6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑

C．③中Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋

D．④中Cu作正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－

答案　D

解析　②中Mg不与NaOH溶液反应，而Al能和NaOH溶液反应失去电子，故Al是负极；③中Fe在浓硝酸中钝化，Cu和浓HNO3反应失去电子作负极，A、C错；②中电池总反应为2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，负极反应式为2Al＋8OH－－6e－===2AlO

＋4H2O，二者相减得到正极反应式为6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑，B正确。

2．根据右图，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2H＋＋2e－===H2

D．烧杯b中发生的反应为2Cl－－2e－===Cl2

答案　B

解析　由题给原电池装置可知，电子经过导线，由Zn电极流向Fe电极，则O2在Fe电极发生还原反应：

O2＋2H2O＋4e－===4OH－，烧杯a中c（OH－）增大，溶液的pH升高。

烧杯b中，Zn发生氧化反应：

Zn－2e－===Zn2＋。

3．有A、B、C、D、E五块金属片，进行如下实验：

①A、B用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，A极为负极；②C、D用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，电流由D→导线→C；③A、C相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，C极产生大量气泡；④B、D相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，D极发生氧化反应；⑤用惰性电极电解含B离子和E离子的溶液，E先析出。

据此，判断五种金属的活动性顺序是（　　）　

A．A>B>C>D>EB．A>C>D>B>E

C．C>A>B>D>ED．B>D>C>A>E

答案　B

解析　金属与稀H2SO4溶液组成原电池，活泼金属为负极，失去电子发生氧化反应，较不活泼的金属为正极，H＋在正极电极表面得到电子生成H2，电子运动方向由负极→正极，电流方向则由正极→负极。

在题述原电池中，AB原电池，A为负极；CD原电池，C为负极；AC原电池，A为负极；BD原电池，D为负极；E先析出，E不活泼。

综上可知，金属活动性：

A>C>D>B>E。

4．某原电池总反应为Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋，下列能实现该反应的原电池是（　　）

A

B

C

D

电极材料

Cu、Zn

Cu、C

Fe、Zn

Cu、Ag

电解液

FeCl3

Fe（NO3）2

CuSO4

Fe2（SO4）3

答案　D

解析　根据Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋，Cu作负极，含有Fe3＋的溶液作为电解质溶液，比Cu活泼性弱的作为正极。

5．实验发现，298K时，在FeCl3酸性溶液中加少量锌粒后，Fe3＋立即被还原成Fe2＋。

某夏令营兴趣小组根据该实验事实设计了如图所示原电池装置。

下列有关说法正确的是（　　）

A．该原电池的负极反应是Fe3＋＋e－===Fe2＋B．左烧杯中溶液的血红色逐渐褪去

C．该电池铂电极上有气泡出现D．该电池总反应为3Zn＋2Fe3＋===2Fe＋3Zn2＋

答案　B

解析　该电池的总反应为Zn＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Zn2＋，所以左烧杯Pt为正极，电极反应为Fe3＋＋e－===Fe2＋，右烧杯Zn为负极，电极反应为Zn－2e－===Zn2＋。

由于左烧杯中的Fe3＋被还原为Fe2＋，所以左烧杯中溶液的血红色逐渐褪去。

6．如图所示，杠杆AB两端分别挂有体积相同、质量相等的空心铜球和空心铁球，调节杠杆并使其在水中保持平衡，然后小心地向水槽中滴入浓CuSO4溶液，一段时间后，下列有关杠杆的偏向判断正确的是（实验过程中，不考虑两球的浮力变化）（　　）

A．杠杆为导体或绝缘体时，均为A端高B端低

B．杠杆为导体或绝缘体时，均为A端低B端高

C．当杠杆为导体时，A端低B端高

D．当杠杆为导体时，A端高B端低

答案　C

解析　当杠杆为导体时，构成原电池，Fe作负极，Cu作正极，电极反应式分别为

负极：

Fe－2e－===Fe2＋，正极：

Cu2＋＋2e－===Cu，

铜球质量增加，铁球质量减少，杠杆A端低B端高。

7．铜锌原电池（如图）工作时，下列叙述正确的是（　　）

A．正极反应为：

Zn－2e－===Zn2＋B．电池反应为：

Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu

C．在外电路中，电流从负极流向正极D．盐桥中的K＋移向ZnSO4溶液

答案　B

解析　铜锌原电池工作时，负极反应：

Zn－2e－===Zn2＋，正极反应：

Cu2＋＋2e－===Cu，电池总反应：

Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，故A项错误，B项正确。

原电池工作时，电子从负极由外电路流向正极，由于左池阳离子增多、右池阳离子减少，为平衡电荷，则盐桥中的K＋移向CuSO4溶液，而Cl－则移向ZnSO4溶液，故C项错误，D项错误。

8．某兴趣小组的同学利用氧化还原反应：

2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4===2MnSO4＋5Fe2（SO4）3＋K2SO4＋8H2O设计的原电池如图所示，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。

下列判断正确的是（　　）

A．甲、乙两烧杯都有氧化反应发生

B．电池工作时，盐桥中的SO

向甲烧杯迁移

C．甲烧杯中发生的电极反应为MnO

＋8H＋＋5e－===Mn2＋＋4H2O

D．外电路的电流由b流向a

答案　C

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，电极反应式为MnO

＋8H＋＋5e－===Mn2＋＋4H2O；乙烧杯中石墨作负极，发生氧化反应，电极反应式为Fe2＋－e－===Fe3＋；外电路的电流是从正极流向负极，即从a流向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。

综上所述，选项C正确。

二、燃料电池

1、燃料电池的工作原理

2、溶液的酸、碱性对燃料电池的两电极反应造成的影响

9．某航空站安装了一台燃料电池，该电池可同时提供电和水蒸气。

所用燃料为氢气，电解质为熔融的碳酸钾。

已知该电池的总反应为2H2＋O2===2H2O，正极反应为O2＋2CO2＋4e－===2CO

，则下列推断正确的是（　　）

A．负极反应为H2＋2OH－－2e－===2H2O

B．该电池可在常温或高温时进行工作，对环境具有较强的适应性

C．该电池供应2mol水蒸气，同时转移2mol电子

D．放电时负极有CO2生成

答案　D

解析　由总反应式减去正极反应式得到负极反应式：

2H2＋2CO

－4e－===2H2O＋2CO2，则可判断负极有CO2生成，A项错误，D项正确；该电池使用的电解质是熔融的碳酸钾，在常温下无法工作，B项错误；该电池供应2mol水蒸气时，转移的电子为4mol，C项错误。

10．将两个铂电极放置在KOH溶液中，然后分别向两极通入CH4和O2，即可产生电流。

下列叙述正确的是（　　）

①通入CH4的电极为正极　②正极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－　③通入CH4的电极反应式为CH4＋2O2＋4e－===CO2＋2H2O　④负极的电极反应式为CH4＋10OH－－8e－===CO

＋7H2O　⑤放电时溶液中的阳离子向负极移动　⑥放电时溶液中的阴离子向负极移动

A．①③⑤B．②④⑥C．④⑤⑥D．①②③

答案　B

解析　根据题意知发生的反应为CH4＋2O2===CO2＋2H2O，反应产生的CO2在KOH溶液中会转化为CO

。

CH4为还原剂，应为电源的负极，所以①错误；正极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，故②、④正确，③错误；放电时溶液（原电池内电路）中的阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，⑤错误，⑥正确。

11．乙醇燃料电池中采用磺酸类质子溶剂，在一定温度下供电，电池总反应为C2H5OH＋3O2===2CO2＋3H2O，电池示意图如图。

下列说法中错误的是（　　）

A．电池工作时，质子向电池的正极迁移

B．电池工作时，电流由b极沿导线流向a极

C．a极上发生的电极反应是C2H5OH＋3H2O＋12e－===2CO2＋12H＋

D．b极上发生的电极反应是4H＋＋O2＋4e－===2H2O

答案　C

解析　a极上发生的是失电子的氧化反应，电极反应是C2H5OH＋3H2O－12e－===2CO2＋12H＋，C错。

12．一种新型的燃料电池，它以多孔镍板为电极插入KOH溶液中，然后分别向两极通入乙烷和氧气。

有关此电池的推断正确的是（　　）

A．负极反应为14H2O＋7O2＋28e－===28OH－

B．放电一段时间后，负极周围的pH升高

C．每消耗1molC2H6，则电路上转移的电子为14mol

D．放电过程中KOH的物质的量浓度不变

13．将两个铂电极插入KOH溶液中，向两极分别通入CH4和O2，构成甲烷燃料电池。

已知，通入CH4的一极，其电极反应式是：

CH4＋10OH－-8e－==CO

＋7H2O；通入O2的另一极，其电极反应式是：

2O2＋4H2O＋8e－==8OH－。

下列叙述不正确的是（　　）

A．通入CH4的电极为负极B．正极发生氧化反应

C．燃料电池工作时，溶液中的OH－向负极移动D．该电池使用一段时间后应补充KOH

14．一种新型的乙醇电池，它用磺酸类质子溶剂。

电池总反应为：

C2H5OH+3O2→2CO2+3H2O，电池示意如右图，下列说法正确的是（）

A．a极为电池的正极

B．电池工作时电流由a极沿导线经灯泡再到b极

C．电池负极的电极反应为：

4H++O2+4e－=2H2O

D．电池工作时，1mol乙醇被氧化时就有12mol电子转移

15、直接供氨式燃料电池是以NaOH溶液为电解质的。

电池反应为：

4NH3+3O2＝2N2+6H2O，则负极电极反应式为。

8、2NH3+6OH--6e-=N2+6H2O

16、甲醇燃料电池的电解质溶液是KOH溶液。

则通入甲醇的电极反应式为。

若通空气的电极上有32gO2参加反应，则反应过程中转移了______mole－。

9、CH3OH+8OH--6e－=CO32-+6H2O4

17、制成甲醇-空气-KOH溶液的燃料电池可以消除甲醇的危害，则电池正极的电极反应式:

____________________________，该电池工作时，溶液中的OH-向________极移动。

净化1mol甲醇，燃料电池转移电子____mol。

7、

或

负6

18、工作温度650℃的熔融盐燃料电池，用煤炭气（CO、H2）作负极反应物，空气与CO2的混合气体为正极反应物，催化剂镍作电极，用一定比例的Li2CO3和Na2CO3低熔点混合物作电解质。

负极的电极反应式为：

CO+H2－4e-+2CO32-=3CO2+H2O；则该电池的正极反应式为_______。

10、O2+4e-+2CO2=2CO32-

三、可充电电池（二次电池）

1、电池的放电与充电互为逆反应

2、充电时，电源的正极与电池的正极相连接

19．一种碳纳米管能够吸附氢气，可作二次电池（如下图所示）的碳电极。

该电池的电解质溶液为6mol·L－1的KOH溶液，下列说法正确的是（　　）

A．充电时阴极发生氧化反应

B．充电时将碳电极与电源的正极相连

C．放电时碳电极反应为H2－2e－===2H＋

D．放电时镍电极反应为NiO（OH）＋H2O＋e－===Ni（OH）2＋OH－

答案　D

解析　充电时，阴极得电子，发生还原反应，A错误；充电时，碳电极为阴极，与电源的负极相连，B错误；放电时碳电极的反应为H2＋2OH－－2e－===2H2O，C错误。

20．一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为CH3CH2OH－4e－＋H2O===CH3COOH＋4H＋。

下列有关说法正确的是（　　）

A．检测时，电解质溶液中的H＋向负极移动

B．若有0.4mol电子转移，则在标准状况下消耗4.48L氧气

C．电池反应的化学方程式为CH3CH2OH＋O2===CH3COOH＋H2O

D．正极上发生的反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－

答案　C

解析　解答本题时审题是关键，反应是在酸性电解质溶液中进行的。

在原电池中，阳离子要往正极移动，故A错；因电解质溶液是酸性的，不可能存在OH－，故正极的反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，转移4mol电子时消耗1molO2，则转移0.4mol电子时消耗2.24LO2，故B、D错；电池反应式即正负极反应式之和，将两极的反应式相加可知C正确。

21．镉镍可充电电池在现代生活中有广泛应用，它的充、放电反应按下式进行：

Cd＋2NiOOH＋2H2O

Cd（OH）2＋2Ni（OH）2由此可知，该电池放电时的负极是（　　）

A．Cd（OH）2　　　　　B．Ni（OH）2C．CdD．NiOOH

【解析】　充电电池的放电过程为原电池原理，故该反应是从左到右，被氧化的是Cd，作负极。

【答案】　C

22．某原电池装置如图所示，电池总反应为2Ag＋Cl2===2AgCl。

下列说法正确的是（　　）。

A．正极反应为AgCl＋e－===Ag＋Cl－

B．放电时，交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成

C．若用NaCl溶液代替盐酸，则电池总反应随之改变

D．当电路中转移0.01mole－时，交换膜左侧溶液中约减少0.02mol离子

解析　解析　A项，Pt为正极发生还原反应：

Cl2＋2e－===2Cl－，错误；B项，放电时，左侧的电极反应式Ag＋Cl－－e－===AgCl↓，有大量白色沉淀生成，错误；C项，由于H＋、Na＋均不参与电极反应，则用NaCl溶液代替盐酸，电池总反应不变，错误；D项，当电路中转移0.01mole－时，左侧产生0.01molAg＋与Cl－结合为AgCl沉淀，右侧产生0.01molCl－，为保持溶液的电中性，左侧约有0.01molH＋通过阳离子交换膜转移到右侧，故左侧溶液中约减少0.02mol离子，正确。

23．利用反应6NO2＋8NH3===7N2＋12H2O构成电池的方法，既能实现有效消除氮氧化物的排放，减轻环境污染，又能充分利用化学能，装置如图所示，下列说法不正确的是（　　）

A．电流从右侧电极经过负载后流向左侧电极

B．为使电池持续放电，离子交换膜需选用阴离子交换膜

C．电极A极反应式为2NH3－6e－===N2＋6H＋

D．当有4.48LNO2（标准状况）被处理时，转移电子为0.8mol

答案　C

24．（2018揭阳二模）如图为镁--次氯酸盐燃料电池的工作原理图，下列有关说法不正确的是

A．该燃料电池中镁为负极，发生还原反应

B．电池的总反应式为Mg＋ClO－＋H2O===Mg（OH）2↓＋Cl－

C．放电过程中OH－移向负极

D．酸性电解质的镁--过氧化氢燃料电池正极反应为：

H2O2＋2H＋＋2e－===2H2O

【答案】A

【解析】该原电池中，镁作负极，负极上镁失电子发生氧化反应，正极上次氯酸根离子得电子发生还原反应，电池反应式为：

Mg+ClO-+H2O=Mg（OH）2↓+Cl-，原电池放电时，电解质溶液中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。

A．负极发生氧化反应，故A错误；B．负极上镁失电子，正极上次氯酸根离子得电子，所以电池反应为Mg+ClO-+H2O=Mg（OH）2↓+Cl-，故B正确；C．原电池中，阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，故C正确；D.酸性电解质的镁--过氧化氢燃料电池中，正极上过氧化氢得到电子，反应是生成水，电极反应为：

H2O2＋2H＋＋2e－=2H2O，故D正确；故选A。

25.（2018茂名二模）H2S是一种剧毒气体，如图为质子膜H2S燃料电池的示意图，可对H2S废气资源化利用。

下列叙述错误的是

A.a是负极，电池工作时，电子的流动力向是：

电极a-负载一电极b-质子膜一电极a

B.电池工作时，化学能转化为电能和热能

C.电极b上发生的电极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O

D.当电路中通过4mol电子时，有4molH+经质子膜进入正极区

【答案】A

26.（2018陕西榆林）锂碘电池的正极材料是聚2-乙烯吡啶（简写为P2VP）和I2的复合物，电解质是熔融薄膜状的碘化锂,正极的电极反应式为P2VP•nI2+2e-+2Li+=P2VP•（n-1）I2+2LiI。

下列说法正确的是

A.该电池放电时，锂电极发生还原反应

B.P2VP和I2的复合物是绝缘体，不能导电

C.该电池工作时，碘离子移向正极

D.该电池发生的总反应为2Li+P2VP•nI2=P2VP•（n-1）I2+2LiI

【答案】D

【解析】A、该电池放电时，负极反应式为2Li-2e-=2Li+，锂电极发生氧化反应，故A错误；B、正极材料是聚2-乙烯吡啶（简写为P2VP）和I2的复合物，电极不可能是绝缘体，故B错误；C、原电池中碘离子移向负极Li，故C错误；D、锂碘电池的正极的电极反应式为P2VP•nI2+2Li++2e-=P2VP•（n-1）I2+2LiI，负极反应式为2Li-2e-=2Li+，总反应为2Li+P2VP•nI2═P2VP•（n-1）I2+2LiI，故D正确；故选D。

点睛：

本题考查了原电池原理，明确正负极、阴阳极上得失电子及电极反应是解本题关键。

本题中锂碘电池的正极的电极反应式为P2VP•nI2+2Li++2e-=P2VP•（n-1）I2+2LiI，负极反应式为2Li-2e-=2Li+。