62原电池化学电源练习解析版

1第2讲原电池化学电源1.依据氧化还原反应：2Ag＋(aq)＋Cu(s)===Cu2＋(aq)＋2Ag(s)设计的原电池如图所示。下列有关说法中错误的是()A．电解质溶液Y是CuSO4溶液B．电极X的材料是CuC．银电极为电池的正极，其电极反应为Ag＋＋e－===AgD．外电路中的电子是从X电极流向Ag电极【答案】A【解析】由电极反应可知，电解质溶液应为AgNO3溶液而不是CuSO4溶液。2．一定条件下，碳钢腐蚀与溶液pH的关系如下：pH2466.5813.514腐蚀快慢较快慢较快主要产物Fe2＋Fe3O4Fe2O3FeO－2下列说法不正确的是()A．在pH＜4溶液中，碳钢主要发生析氢腐蚀B．在pH＞6溶液中，碳钢主要发生吸氧腐蚀C．在pH＞14溶液中，碳钢腐蚀的正极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2OD．在煮沸除氧气后的碱性溶液中，碳钢腐蚀速率会减缓【答案】C【解析】A项，酸性较强条件下，碳钢主要发生析氢腐蚀，正确；B项，在pH＞6的溶液中，酸性较弱，主要发生吸氧腐蚀，正确；C项，碳钢腐蚀的正极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，错误；D项，除O2后，腐蚀速率减缓，正确。3．①②③④四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强到弱的顺序是()A．①③②④B．①③④②C．③④②①D．③①②④2【答案】B【解析】①②相连时，外电路电流从②流向①，说明①为负极；①③相连时，①为负极；②④相连时，②上有气泡，说明④为负极；③④相连时，③的质量减少，说明③为负极。综上所述可知，这四种金属活动性由强到弱的顺序为①③④②，【答案】项B正确。4.铅蓄电池的示意图如图所示。下列说法正确的是()A．放电时，N为负极，其电极反应式为：PbO2＋SO2－4＋4H＋＋2e－===PbSO4＋2H2OB．放电时，c(H2SO4)不变，两极的质量增加C．充电时，阳极反应式为：PbSO4＋2e－===Pb＋SO2－4D．充电时，若N连电源正极，则该极生成PbO2【答案】D【解析】放电时，是原电池，M作负极，电极反应式为Pb＋SO2－4－2e－===PbSO4，A不正确；放电时，正负极均消耗硫酸，c(H2SO4)减小，B不正确；充电时阳极发生氧化反应，电极反应式为PbSO4－2e－＋2H2O===PbO2＋SO2－4＋4H＋，C不正确；充电时，若N连电源正极，则该极为阳极，电极反应产物为PbO2，D正确。5．下图为某原电池的结构示意图，下列说法中不正确的是()A．原电池工作时的总反应为Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，该反应一定为放热反应B．原电池工作时，Zn电极流出电子，发生氧化反应C．原电池工作时，铜电极上发生氧化反应，CuSO4溶液蓝色变深D．如果将Cu电极改为Fe电极，Zn电极依然作负极【答案】C【解析】由图可知：原电池总反应为Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，自发进行且放热的反应才能设计成原电池，A正确，Zn比Cu活泼，故作负极，失电子发生氧化反应，B正确，C不正确；Fe也不如Zn活泼，故Zn电极依然作负极，D正确。6．2013年3月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系。下列叙述错误的是()3A．a为电池的正极B．电池充电反应为LiMn2O4===Li1－xMn2O4＋xLiC．放电时，a极锂的化合价发生变化D．放电时，溶液中Li＋从b向a迁移【答案】C【解析】图示所给出的是原电池装置。A项，由图示分析，金属锂易失电子，由原电池原理可知，含有锂的一端为原电池的负极，即b为负极，a为正极，故正确。B项，电池充电时为电解池，反应式为原电池反应的逆反应，故正确。C项，放电时，a极为原电池的正极，发生还原反应的是Mn元素，锂元素的化合价没有变化，故不正确。D项，放电时为原电池，锂离子为阳离子，应向正极(a极)迁移，故正确。7．LiSO2电池具有输出功率高且低温性能好的特点，其电解质为LiBr，溶剂是碳酸丙烯酯和乙腈，Li＋可在其中移动。电池总反应式为2Li＋2SO2放电充电Li2S2O4。下列有关该电池的说法正确的是()A．放电时Li＋向正极移动B．该电池溶剂可用水替代C．该电池放电时，1molSO2参与反应，转移2mole－D．充电时，阳极发生还原反应【答案】A【解析】在原电池内部的电解质溶液中，阳离子向正极移动，A正确。Li能与水反应，不能用水作溶剂，B错误。根据化合价变化分析可知，该电池放电时，1molSO2参与反应转移1mole－，C错误。充电时阳极发生氧化反应，D错误。8.如图是铅蓄电池充、放电时的工作示意图，已知放电时电池反应为PbO2＋Pb＋4H＋＋2SO2－4===2PbSO4＋2H2O。下列有关说法正确的是()A．K与N连接时，能量由电能转化为化学能B．K与N连接时，H＋向负极区迁移C．K与M连接时，所用电源的a极为负极4D．K与M连接时，阳极附近的pH逐渐增大【答案】C【解析】A项错误，K与N相接时，是原电池，由化学能转化为电能；B项错误，由于形成原电池时正极消耗氢离子，所以氢离子向正极移动；C项正确，充电时，二氧化铅作为原电池的正极连接到电源的正极，所以b是正极，a是负极；D项错误，a极生成二氧化铅和氢离子，pH减小。9．瓦斯分析仪(如图甲)工作原理类似燃料电池的工作原理，其装置如图乙所示，其中的固体电解质是Y2O3—Na2O，O2－可以在其中自由移动。下列有关叙述中正确的是()A．瓦斯分析仪工作时，电池内电路中电子由电极b流向电极aB．电极b是正极，O2－由电极a流向电极bC．电极a的反应式为CH4＋4O2－―8e－===CO2＋2H2OD．当固体电解质中有1molO2－通过时，转移4mol电子【答案】C【解析】电子不能在电池内电路流动，只能在外电路中流动，A错误；电极b中氧气得电子，生成O2－，而电极a需要O2－作为反应物，故O2－由正极(电极b)流向负极(电极a)，B错误；甲烷所在的电极a为负极，电极反应为CH4＋4O2－―8e－===CO2＋2H2O，C正确；1molO2得4mol电子生成2molO2－，故当固体电解质中有1molO2－通过时，转移2mol电子，D错误。10．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【答案】D【解析】在原电池中负极发生氧化反应，正极发生还原反应，故由总反应式可知，负极反应为：2Ag－2e－＋2Cl－===2AgCl，正极反应为：Cl2＋2e－===2Cl－，A项错误；由于电解质溶液中含有大量Cl－，故放电时，Ag＋在交换膜左侧即与Cl－反应生成AgCl沉淀，B项错误；用NaCl溶液代替盐酸，电池总反应不变，C项错误；电路中转移0.01mole－时，交换膜左侧溶液有0.01molCl－参与反应生成AgCl沉淀，还有0.01molH5＋通过阳离子交换膜进入右侧溶液，故D项正确。11．下列装置中，都伴随有能量变化，其中是由化学能转变为电能的是()。【答案】D【解析】A项是将电能转化成化学能；B项是将水的势能转化成电能；C项是将太阳能转化成热能。12．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()A．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【答案】A【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。13．镁/H2O2酸性燃料电池采用海水作电解质(加入一定量的酸)，下列说法正确的是()。A．电池总反应为Mg＋H2O2===Mg(OH)2B．正极发生的电极反应为H2O2＋2H＋＋2e－===2H2OC．工作时，正极周围海水的pH减小D．电池工作时，溶液中的H＋向负极移动【答案】B【解析】根据镁与H2O2两种物质的性质，容易知道负极发生镁失电子的反应，正极发生H2O2得电子的反应，电解质呈酸性，故电池总反应为Mg＋H2O2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O；正极消耗H＋，pH增大；原电池中阳离子向正极移动，故溶液中的H＋向正极移动。14．如图甲是Zn和Cu形成的原电池，某实验兴趣小组做完实验后，在读书卡上的记录如图乙所示，则卡片上的描述合理的是()。6卡片号：22012.8.15实验后的记录：①Cu为阳极，Zn为阴极②Cu极上有气泡产生③SO42－向Cu极移动④若有0.5mol电子流经导线，则可产生0.25mol气体⑤电子的流向是：Cu→导线→Zn⑥正极反应式：Cu＋2e－===Cu2＋图乙A．①②③B．②④C．④⑤⑥D．③④⑤【答案】B【解析】①中Cu为正极，Zn为负极，③中SO2－4向负极移动，⑤中电子的流向是：Zn→导线→Cu，⑥中正极反应式：2H＋＋2e－===H2↑，故①③⑤⑥错。15．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－===2CO2－3，则下列推断正确的是()。A．负极反应为H2＋2OH－－2e－===2H2OB．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＋2CO2－3－4e－===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错误。该电池供应2mol水蒸气时，转移的电子为4mol，C错误。16．一种新型燃料电池，以镍板为电极插入KOH溶液中，分别向两极通入乙烷(C2H6)和氧气，其中某一电7极反应式为C2H6＋18OH－－14e－===2CO2－3＋12H2O。有关此电池的推断不正确的是()A．通入氧气的电极为正极B．参加反应的O2与C2H6的物质的量之比为7∶2C．放电一段时间后，KOH的物质的量浓度将下降D．放电一段时间后，正极区附近溶液的pH减小【答案】D【解析】A项，通入乙烷的一极为负极，通入氧气的一极为正极，正确；B项，1mol乙烷参与反应时转移14mol电子，则参与反应的氧气的量为14mol4＝72mol，故正确；C项，根据电极反应式或总反应方程式可知，氢氧化钾被消耗，故正确；D项，放电时正极产生OH－，则pH增大，D错。17．氢氧燃料电池以KOH溶液为电解质溶液，下列有关该电池的叙述不．正确的是()A．正极反应式为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－B．工作一段时间后，电解液中KOH的物质的量浓度不变C．该燃料电池的总反应方程式为：2H2＋O2===2H2OD．用该电池电解CuCl2溶液，产生2.24LCl2(标准状况)时，有0.2mol电子转移【答案】B【解析】由于燃料电池的总反应式就是燃料燃烧时的化学方程式，所以该燃料电池的总反应式为：2H2＋O2===2H2O；由于水的生成，导致电解液中KOH的物质的量浓度减小；在KOH做电解液时，正极反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，根据电子转移相等知，当电解CuCl2溶液产生0.1molCl2时，电池中转移电子0.2mol。18．化学在能源开发与利用中起着十分关键的作用。氢气是一种新型的绿色能源，又是一种重要的化工原料。Ⅰ.氢氧燃料电池能量转化率高，具有广阔的发展前景。现用氢氧燃料电池进行如图所示的实验(图中所用电极均为惰性电极)：(1)对于氢氧燃料电池，下列叙述不正确的是_____