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原電池 化學(xué)電源 A組全員必做題 1.各式各樣電池的迅速發(fā)展是化學(xué)對人類的一項重大貢獻(xiàn)。下列有關(guān)電池的敘述正確的是(　　) A．手機(jī)上用的鋰離子電池屬于一次電池 B．鋅錳干電池中，鋅電極是負(fù)極 C．氫氧燃料電池工作時氫氣在負(fù)極上被還原 D．太陽能電池的主要材料是高純度的二氧化硅 解析：手機(jī)上的電池可以充電，屬于二次電池；鋅錳干電池中鋅失去電子生成Zn2＋，故作為負(fù)極；氫氧燃料電池工作時氫氣在負(fù)極被氧化；太陽能電池的主要材料為硅。故A、C、D項錯誤，B項正確。 答案：B 2．如圖，在盛有稀硫酸的燒杯中放入用導(dǎo)線連接的電極X、Y，外電路中電子流向如圖所示，關(guān)于該裝置的下列說法正確的是(　　) A．外電路的電流方向為X→外電路→Y B．若兩電極分別為鐵和碳棒，則X為碳棒，Y為鐵 C．X極上發(fā)生的是還原反應(yīng)，Y極上發(fā)生的是氧化反應(yīng) D．若兩電極都是金屬，則它們的活動性順序為X>Y 解析：外電路電子流向為X→外電路→Y，電流方向與其相反，A項錯誤；X極失電子，作負(fù)極，X極發(fā)生的是氧化反應(yīng)，Y極發(fā)生的是還原反應(yīng)，C項錯誤；若兩電極分別為鐵和碳棒，則Y為碳棒，X為鐵，B項錯誤。 答案：D 3．(2016河北三市聯(lián)考)乙烷燃料電池的原理如圖所示，下列說法正確的是(　　) A．a(chǎn)為負(fù)極，電極反應(yīng)式為CH3CH3－14e－＋18OH－===2CO＋12H2O B．電子從a極經(jīng)導(dǎo)線移向b極，再經(jīng)溶液移向a極 C．電池工作一段時間后電解質(zhì)溶液的pH增大 D．用該電池電解硫酸銅溶液(電解池的電極為惰性電極)，消耗氧氣的物質(zhì)的量與析出銅的物質(zhì)的量之比為2∶1 解析：通入乙烷的a極為負(fù)極，乙烷失電子，A項正確；原電池中電子從負(fù)極經(jīng)導(dǎo)線流向正極，但電子不進(jìn)入溶液，B項錯誤；該電池的總反應(yīng)為2CH3CH3＋7O2＋8OH－===4CO＋10H2O，因為反應(yīng)中消耗OH－，所以電池工作一段時間后，電解質(zhì)溶液的pH減小，C項錯誤；1mol O2參與反應(yīng)轉(zhuǎn)移4 mol電子，而1mol Cu2＋放電需要2 mol電子，所以消耗氧氣的物質(zhì)的量與析出銅的物質(zhì)的量之比為1∶2，D項錯誤。 答案：A 4．有一種一面鍍鋅、一面鍍二氧化錳的超薄紙質(zhì)電池，在使用印刷與壓層技術(shù)后，變成一張可任意裁剪大小的“電紙”，紙內(nèi)的離子“流過”水和氧化鋅組成的電解質(zhì)溶液，電池總反應(yīng)式為Zn＋2MnO2＋H2O===ZnO＋2MnOOH。下列說法不正確的是(　　) A．該電池的負(fù)極材料為鋅 B．該電池反應(yīng)中二氧化錳發(fā)生了還原反應(yīng) C．電池的正極反應(yīng)式為MnO2＋H2O＋e－===MnOOH＋OH－ D．當(dāng)有0.1 mol鋅溶解時，流經(jīng)電解質(zhì)溶液的電子數(shù)為1.2041023 解析：鋅為活潑金屬，失去電子作負(fù)極，A項正確；二氧化錳得到了電子，發(fā)生還原反應(yīng)，B項正確；因電池的負(fù)極反應(yīng)式為Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O，用總反應(yīng)式減去負(fù)極反應(yīng)式得出正極反應(yīng)式為MnO2＋H2O＋e－===MnOOH＋OH－，C項正確；電子只能經(jīng)外電路流動，而不能在電解質(zhì)溶液中流動，電解質(zhì)溶液中應(yīng)為陰、陽離子的定向移動，D項錯誤。 答案：D 5．(2016山東濟(jì)南)下列關(guān)于反應(yīng)4Li＋2SOCl2===4LiCl＋S＋SO2的敘述中，不正確的是(　　) A．SOCl2是氧化劑，Li是還原劑 B．2 mol SOCl2參加反應(yīng)，共轉(zhuǎn)移4 mol電子 C．將該反應(yīng)設(shè)計成電池，SOCl2在正極發(fā)生反應(yīng) D．若將該反應(yīng)設(shè)計成電池，可用稀硫酸作電解質(zhì)溶液 解析：SOCl2中S的化合價由＋4降低為0，Li的化合價升高1，A選項正確；由方程式可知2 mol SOCl2參加反應(yīng)，一定有4 mol Li失4 mol電子，B選項正確；稀硫酸與Li會發(fā)生反應(yīng)，D選項錯誤。 答案：D 6．(2016北京延慶一模)LED產(chǎn)品的使用為城市增添色彩。下圖是氫氧燃料電池驅(qū)動LED發(fā)光的一種裝置示意圖。下列有關(guān)敘述正確的是(　　) A．b處通入H2 B．該裝置將化學(xué)能最終轉(zhuǎn)化為電能 C．通入H2的電極發(fā)生反應(yīng)：2H2－4e－===4H＋ D．a(chǎn)處為電池負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng) 解析：由電子流向可知a為負(fù)極通入H2，發(fā)生氧化反應(yīng)，b為正極通入O2，發(fā)生還原反應(yīng)，A錯誤、D正確；該裝置將化學(xué)能最終轉(zhuǎn)化為光能，B錯誤；電解質(zhì)為KOH溶液，所以電極反應(yīng)式中不能含有H＋，C錯誤。 答案：D 7．(2016石家莊高三調(diào)研檢測)某鋰離子二次電池裝置如圖所示，其放電時的總反應(yīng)為Li1－xCoO2＋LixC6===6C＋LiCoO2。下列說法正確的是(　　) A．石墨為正極 B．充電時，陽極質(zhì)量不變 C．充電時，陰極反應(yīng)式為xLi－xe－===xLi＋ D．放電時，正極反應(yīng)為xLi＋＋Li1－xCoO2＋xe－===LiCoO2 解析：根據(jù)Li＋移動的方向，石墨作負(fù)極，A錯誤；充電時陽極LiCoO2失去電子質(zhì)量發(fā)生變化，B錯誤；充電時，陰極要得電子，C錯誤。 答案：D 8．(2016武漢高三調(diào)研)下列燒杯中盛放的都是稀硫酸，在銅上能產(chǎn)生氣泡的是(　　) A　 B　 C　 D 解析：A選項是鋅銅原電池，銅作正極，銅上氫離子放電生成氫氣，有氣泡產(chǎn)生，正確；B、C選項均能形成銅銀原電池，銅比銀活潑，銅作負(fù)極，銅上沒有氣泡產(chǎn)生，錯誤；D選項中沒有形成閉合電路，錯誤。 答案：A 9．(2016沈陽六校聯(lián)考)綜合如圖判斷，下列說法正確的是(　　) A．裝置Ⅰ和裝置Ⅱ中負(fù)極反應(yīng)均是Fe－2e－===Fe2＋ B．裝置Ⅰ和裝置Ⅱ中正極反應(yīng)均是O2＋2H2O＋4e－===4OH－ C．裝置Ⅰ和裝置Ⅱ中鹽橋中的陽離子均向右側(cè)燒杯移動 D．放電過程中，裝置Ⅰ左側(cè)燒杯和裝置Ⅱ右側(cè)燒杯中溶液的pH均增大 解析：裝置Ⅰ中，由于Zn比Fe活潑，所以Zn作原電池的負(fù)極，電極反應(yīng)式為Zn－2e－===Zn2＋；Fe作正極，電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－。由于正極有OH－生成，因此溶液的pH增大。裝置Ⅱ中，F(xiàn)e作負(fù)極，電極反應(yīng)式為Fe－2e－===Fe2＋；Cu作正極，電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－===H2↑。正極由于不斷消耗H＋，所以溶液的pH逐漸增大。據(jù)此可知A、B皆錯，D項正確。在原電池的電解質(zhì)溶液中，陽離子移向正極，所以C項錯誤。 答案：D 10．(2016江西重點(diǎn)中學(xué)聯(lián)考)以熔融Li2CO3和K2CO3為電解質(zhì)，天然氣經(jīng)重整催化作用提供反應(yīng)氣的燃料電池如下圖。下列說法正確的是(　　) 內(nèi)重整碳酸鹽燃料電池的原理圖 A．以此電池為電源電解精煉銅，當(dāng)有0.1 mol e－轉(zhuǎn)移時，有3.2 g銅溶解 B．若以甲烷為燃料氣時負(fù)極反應(yīng)式：CH4＋5O2－－8e－===CO＋2H2O C．該電池使用過程中需補(bǔ)充Li2CO3和K2CO3 D．空氣極發(fā)生的電極反應(yīng)式為O2＋4e－＋2CO2===2CO 解析：因為電解精煉銅時，粗銅作陽極，粗銅中的Zn、Fe等活潑金屬均失電子，所以溶解的銅小于0.05 mol，質(zhì)量小于3.2 g，A錯誤；因為電解質(zhì)中無O2－，應(yīng)以CO配平電荷，正確的負(fù)極反應(yīng)式為CH4＋4CO－8e－===5CO2＋2H2O、正極反應(yīng)式為O2＋4e－＋2CO2===2CO，電池反應(yīng)式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O，不需要補(bǔ)充Li2CO3和K2CO3，B、C錯誤，D正確。 答案：D 11．(1)氫氧燃料電池汽車作為上海世博園中的交通工具之一，下列有關(guān)說法不正確的是________。 A．太陽光催化分解水制氫氣比電解水制氫氣更為科學(xué) B．氫氧燃料電池作為汽車動力更能保護(hù)環(huán)境 C．以稀H2SO4、KOH為介質(zhì)的氫氧燃料電池的負(fù)極電極反應(yīng)式相同 D．以稀H2SO4、KOH為介質(zhì)的氫氧燃料電池的總反應(yīng)式相同 (2)純電動車采用了高效耐用的一種新型可充電電池，該電池的總反應(yīng)式為： 3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH ①該電池放電時負(fù)極反應(yīng)式為____________________________。 ②放電時每轉(zhuǎn)移3 mol電子，正極有________ mol K2FeO4被還原。 (3)錳酸鋰離子電池在混合動力車等大型蓄電池應(yīng)用領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位。電池反應(yīng)式為Li1－xMnO4＋LixLiMnO4，下列有關(guān)說法不正確的是________。 A．放電時電池的正極反應(yīng)式為： 　Li1－xMnO4＋xLi＋＋xe－===LiMnO4 B．放電過程中，石墨沒有得失電子 C．該電池也能在KOH溶液的環(huán)境中正常工作 D．充電時電池上標(biāo)有“－”的電極應(yīng)與外接電源的負(fù)極相連 解析：(1)選項A，電解獲得H2消耗較多的能量，而在催化劑作用下利用太陽能來分解H2O獲得H2更為科學(xué)；選項B，氫氧燃料電池中生成物為H2O，對環(huán)境無污染；選項C，以稀H2SO4為介質(zhì)的電池負(fù)極反應(yīng)式為：H2－2e－===2H＋，以KOH為介質(zhì)的電池負(fù)極反應(yīng)式為：H2＋2OH－－2e－===2H2O；選項D，氫氧燃料電池的總反應(yīng)式均為：2H2＋O2===2H2O。 (2)①放電時，在堿性條件下，負(fù)極反應(yīng)式為：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2。 ②根據(jù)電池總反應(yīng)式可知，2 mol K2FeO4被還原時有6 mol電子轉(zhuǎn)移，所以放電時每轉(zhuǎn)移3 mol電子，有1 mol K2FeO4被還原。 (3)選項A，根據(jù)總反應(yīng)式可知Li失去電子，電池負(fù)極反應(yīng)式為：xLi－xe－===xLi＋，由總反應(yīng)式減去負(fù)極反應(yīng)式可得放電時電池的正極反應(yīng)式為：Li1－xMnO4＋xLi＋＋xe－===LiMnO4；選項B，根據(jù)總反應(yīng)式可判斷石墨沒有得失電子；選項C，Li能與KOH溶液中的H2O反應(yīng)，導(dǎo)致電池?zé)o法正常工作；選項D，充電過程是放電的逆向過程，外接電源的負(fù)極提供的電子使原電池負(fù)極獲得電子發(fā)生還原反應(yīng)，所以標(biāo)有“－”的電極應(yīng)與外接電源的負(fù)極相連。 答案：(1)C　(2)①Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2?、?　(3)C 12．全釩液流電池是一種活性物質(zhì)呈循環(huán)流動液態(tài)的電池，目前釩電池技術(shù)已經(jīng)趨近成熟。如圖是釩電池基本工作原理示意圖． 請回答下列問題： (1)硫酸在電池技術(shù)和實驗室中具有廣泛的應(yīng)用，在傳統(tǒng)的銅鋅原電池中，硫酸是________，實驗室中配制硫酸亞鐵時需要加入少量硫酸，硫酸的作用是____________________________________。 (2)釩電池是以溶解于一定濃度硫酸溶液中的不同價態(tài)的釩離子(V2＋、V3＋、VO2＋、VO)為正極和負(fù)極電極反應(yīng)的活性物質(zhì)，電池總反應(yīng)為VO2＋＋V3＋＋H2OV2＋＋VO＋2H＋。放電時的正極反應(yīng)式為____________________，充電時的陰極反應(yīng)式為__________________。放電過程中，電解液的pH________(選填“升高”“降低”或“不變”)。 (3)釩電池基本工作原理示意圖中“正極電解液”可能是________(填選項字母)。 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)能夠通過釩電池基本工作原理示意圖中“隔膜”的離子是________。 解析：(1)傳統(tǒng)的銅鋅原電池中，鋅與酸反應(yīng)生成氫氣，故硫酸為電解質(zhì)溶液；硫酸亞鐵容易水解，且水解顯酸性，加入少量硫酸，可以抑制其水解變質(zhì)。(2)正極反應(yīng)是還原反應(yīng)，由電池總反應(yīng)可知放電時的正極反應(yīng)為VO＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O；充電時，陰極反應(yīng)為還原反應(yīng)，故為V3＋得電子生成V2＋的反應(yīng)。(3)充電時陽極反應(yīng)式為VO2＋＋H2O－e－===VO＋2H＋，故充電完畢的正極電解液為VO溶液，而放電完畢的正極電解液為VO2＋溶液，故正極電解液可能是選項acd。(4)充電和放電過程中，正極電解液與負(fù)極電解液不能混合，起平衡電荷作用的是加入的酸，故H＋可以通過隔膜。 答案：(1)電解質(zhì)溶液　抑制硫酸亞鐵的水解 (2)VO＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O　V3＋＋e－===V2＋　升高　(3)acd (4)H＋ B組重點(diǎn)選做題 13.(2015浙江五校聯(lián)考)金屬鉻和氫氣在工業(yè)上都有重要的用途。已知：鉻能與稀硫酸反應(yīng)，生成氫氣和硫酸亞鉻(CrSO4)。 甲　乙 (1)銅、鉻構(gòu)成的原電池如圖甲，其中盛稀硫酸的燒杯中的現(xiàn)象為____________________________。鹽橋中裝的是飽和KCl瓊脂溶液，下列關(guān)于此電池的說法正確的是__________(填選項字母)。 A．鹽橋的作用是使整個裝置構(gòu)成通路、保持溶液呈電中性，凡是有鹽橋的原電池，鹽橋中均可以用飽和KCl瓊脂溶液 B．理論上1 mol Cr溶解，鹽橋中將有2 mol Cl－進(jìn)入左池，2 mol K＋進(jìn)入右池 C．此過程中H＋得電子，發(fā)生氧化反應(yīng) D．電子從鉻極通過導(dǎo)線到銅極，又通過鹽橋轉(zhuǎn)移到左燒杯中 (2)如果構(gòu)成圖乙電池，發(fā)現(xiàn)銅電極上不再有圖甲的現(xiàn)象，鉻電池上產(chǎn)生大量氣泡，遇空氣呈紅棕色。寫出正極的電極反應(yīng)式：__________________。 (3)某同學(xué)把已去掉氧化膜的鉻片直接投入氯化銅溶液時，觀察到了預(yù)料之外的現(xiàn)象：①鉻片表面上的銅沒有緊密吸附在鉻片的表面而是呈蓬松的海綿狀；②反應(yīng)一段時間后有大量氣泡逸出，且在一段時間內(nèi)氣泡越來越多，經(jīng)點(diǎn)燃能發(fā)出爆鳴聲，證明是氫氣。請解釋這兩種現(xiàn)象的原因：__________________________________________________。 解析：(1)銅由于鉻能與稀硫酸反應(yīng)，生成氫氣和硫酸亞鉻(CrSO4)，說明鉻電極是負(fù)極，銅電極是正極，氫離子在正極放電，所以盛稀硫酸的燒杯中的現(xiàn)象為銅電極上有氣泡產(chǎn)生。A項，鹽橋的作用是使整個裝置構(gòu)成通路、保持溶液呈電中性，若電解質(zhì)溶液中有與KCl發(fā)生反應(yīng)的離子，如當(dāng)電解質(zhì)溶液是AgNO3溶液時，鹽橋中的電解質(zhì)溶液就不能用KCl瓊脂溶液，錯誤；B項，理論上1 mol Cr溶解，Cr－2e－===Cr2＋，轉(zhuǎn)移2 mol 電子，同時正極消耗2 mol H＋，2H＋＋2e－===H2↑，根據(jù)溶液呈電中性可知，鹽橋中將有2 mol Cl－進(jìn)入左池，2 mol K＋進(jìn)入右池，正確；C項，此過程中H＋得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，錯誤；D項，電子不能在溶液中傳遞，溶液導(dǎo)電是通過離子的定向移動形成電流的，錯誤。 (2)稀硝酸作電解液時，鉻電極上產(chǎn)生大量氣泡，遇空氣呈紅棕色，說明溶液中的硝酸根離子得到電子，產(chǎn)生NO，NO被氧化生成NO2，因此銅是負(fù)極，鉻是正極，則正極的電極反應(yīng)式為4H＋＋NO＋3e－===NO↑＋2H2O。 (3)Cr比銅活潑，既能與銅鹽發(fā)生置換反應(yīng)生成Cu，又能與酸反應(yīng)生成氫氣，由于Cu2＋水解使溶液呈酸性，鉻與酸性溶液反應(yīng)生成氫氣，氣泡使生成的銅疏松；生成的銅和鉻形成原電池，因此使產(chǎn)生氫氣的速率加快。 答案：(1)銅電極上有氣泡產(chǎn)生　B (2)4H＋＋NO＋3e－===NO↑＋2H2O (3)Cu2＋水解使溶液呈酸性，鉻既能與Cu2＋發(fā)生置換反應(yīng)生成Cu，又能與酸性溶液反應(yīng)生成氫氣，氣泡使生成的銅疏松；生成的銅和鉻形成原電池，使產(chǎn)生氫氣的速率加快