原电池化学电源专题训练及答案一、选择题(本题包括6小题,每题7分,共42分)1.如图为氢氧燃料电池驱动LED发光的一种装置示意图。
下列有关叙述正确的是( )A.b处通入H2B.该装置将化学能最终转化为电能C.通入H2的电极发生反应:2H2-4e-4H+D.a处为电池负极,发生氧化反应【解析】选D。
由电子流向可知a为负极通入H2, b为正极通入O2,发生还原反应,A错误、D正确;该装置将化学能最终转化为光能,B错误;电解质为KOH溶液,电极反应式中不能含有H+,C错误。
【加固训练】各式各样电池的迅速发展是化学对人类的一项重大贡献。
下列有关电池的叙述正确的是( )A.手机上用的锂离子电池可以用KOH溶液作电解液B.锌锰干电池中,锌电极是负极C.氢氧燃料电池工作时氢气在负极上被还原D.太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅【解析】选B。
锂能与水反应,不能用水溶液作电解液,A错误;锌锰干电池中锌失去电子生成Zn2+为负极,B正确;氢氧燃料电池工作时氢气在负极被氧化,C错误;太阳能电池的主要材料为硅,D错误。
2.(2018·哈尔滨模拟)“便携式乙醇测量仪”运用燃料电池的工作原理。
在酸性环境中,理论上乙醇可以被完全氧化为CO2,但实际乙醇被氧化为X,其中一个电极的反应式为CH3CH2OH-2e-X+2H+。
下列说法中正确的是( )A.另一极的电极反应式为O2+4e-+2H2O4OH-B.电池内部H+向负极移动C.电池总反应为2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2OD.乙醇在正极发生反应,电子经过外电路流向负极【解析】选C。
在酸性环境中,正极反应式为O2+4e-+4H+2H2O,A错误;氢离子为阳离子,应由负极向正极移动,B错误;根据元素守恒,可确定X为CH3CHO,电池总反应为2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O,C正确;乙醇被氧化,应在负极发生氧化反应,D错误。
3.某学习小组的同学查阅相关资料知氧化性:Cr2错误！未找到引用源。
>Fe3+,设计了盐桥式的原电池,如图,盐桥中装有琼脂与饱和K2SO4溶液。
下列叙述中正确的是( )A.甲烧杯的溶液中发生还原反应B.乙烧杯中发生的电极反应为2Cr3++7H2O-6e-Cr2错误！未找到引用源。
+14H+C.外电路的电流方向是从b到aD.电池工作时,盐桥中的S错误！未找到引用源。
移向乙烧杯【解析】选C。
因为氧化性:Cr2错误！未找到引用源。
>Fe3+,所以该原电池反应是Cr2错误！未找到引用源。
将Fe2+氧化为Fe3+,所以甲烧杯发生氧化反应,A错误;乙烧杯发生还原反应,电极反应为Cr2错误！未找到引用源。
+6e-+14H+2Cr3++7H2O,B错误;根据以上分析,a是负极,b是正极,则电流方向是从正极向负极流动,C正确;原电池中的阴离子向负极移动,所以S错误！未找到引用源。
向甲烧杯移动,D错误。
4.大功率的镍氢电池使用在油电混合动力车辆中。
镍氢电池(NiMH电池)正极板材料为NiOOH,负极板材料为吸氢合金,下列关于该电池的说法中正确的是( )A.放电电池内部H+向负极移动B.充电时,将电池的负极与外接电源的正极相连C.充电时阳极反应为Ni(OH)2+OH--e-NiOOH+H2OD.放电时负极的电极反应式为MH n-n e-M+n H+【解析】选C。
A项,根据原电池工作原理,阳离子向正极移动,错误;B项,充电时电池的负极要接电源的负极,电池的正极要接电源的正极,错误;C项,根据电池工作原理图,电池正极的电极反应式:NiOOH+H2O+e-Ni(OH)2+OH-,充电是电解池,发生的电极反应式与原电池的电极反应式是相反的,即阳极电极反应式:Ni(OH)2+OH--e-NiOOH+H2O,正确;D项,该电池的环境是碱性环境,不能有大量H+存在,电极反应式:MH n+n OH--n e-M+n H2O,错误。
5.银锌电池是一种常见化学电源,其反应原理:Zn+Ag2O+H2O Zn(OH)2+2Ag,其工作示意图如下。
下列说法不正确的是( )A.Zn电极是负极B.Ag2O电极发生还原反应C.Zn电极的电极反应式:Zn-2e-+2OH-Zn(OH)2D.放电前后电解质溶液的pH保持不变【解析】选D。
A.反应中锌失去电子,Zn电极是负极,A正确;B.Ag2O得到电子,发生还原反应,B正确;C.电解质溶液显碱性,Zn电极的电极反应式:Zn-2e-+2OH-Zn(OH)2,C正确;D.根据方程式可知消耗水,且产生氢氧化锌,氢氧根浓度增大,放电前后电解质溶液的pH升高,D错误。
6.(能力挑战题)H2S废气资源化利用途径之一是回收能量并得到单质硫。
反应原理为2H2S(g)+O2(g)S2(s)+2H2O(l) ΔH=-632 kJ·mol-1。
如图为质子膜H2S燃料电池的示意图。
下列说法正确的是( )A.电极a为电池的正极B.电极b上发生的电极反应为O2+2H2O+4e-4OH―C.电路中每流过4 mol电子,电池内部释放632 kJ热能D.每17 g H2S参与反应,有1 mol H+经质子膜进入正极区【解析】选D。
由2H2S(g)+O2(g)S2(s)+2H2O(l),可知H2S发生氧化反应生成S2,所以a为电池的负极,故A错误;氧气在b极得电子发生还原反应,电极反应为O2+4H++4e-2H2O,故B错误;原电池将化学能主要转化为电能,所以内部几乎不释放热能,故C错误;17 g H2S的物质的量是0.5 mol,每17 g H2S参与反应,反应中转移1 mol电子,则有1 mol H+经质子膜进入正极区,故D正确。
二、非选择题(本题包括3小题,共58分)7.(18分)某实验小组同学对电化学原理进行了一系列探究活动。
(1)如图为某实验小组依据的氧化还原反应:(用离子方程式表示)______________________________。
设计的原电池装置,反应前,电极质量相等,一段时间后,两电极质量相差12 g,导线中通过________mol电子。
(2)其他条件不变,若将CuCl2溶液换为NH4Cl溶液,石墨电极反应式为__________________,这是由于NH4Cl溶液显________(填“酸性”“碱性”或“中性”),用离子方程式表示溶液显此性的原因______________________________,用吸管吸出铁片附近溶液少许置于试管中,向其中滴加少量新制饱和氯水,写出发生反应的离子方程式____________________________,然后滴加几滴硫氰化钾溶液,溶液变红,继续滴加过量新制饱和氯水,颜色褪去,同学们对此做了多种假设,某同学的假设是:“溶液中的+3价铁被氧化为更高的价态。
”如果+3价铁被氧化为Fe错误！未找到引用源。
,试写出该反应的离子方程式_________________。
(3)其他条件不变,若将盐桥换成弯铜丝与石墨相连成n形,如图所示,一段时间后,在甲装置铜丝附近滴加酚酞试液,现象是____________________,电极反应为____________;乙装置中石墨(1)为_______________极(填“正”“负”“阴”或“阳”),乙装置中与铜丝相连石墨(2)电极上发生的反应式为______ ______________, 产物常用____________检验,反应的离子方程式为_____________________________________。
【解析】(1)若一段时间后,两电极质量相差12 g,消耗负极0.1 mol Fe,同时正极生成0.1 mol Cu,导线中通过0.2 mol 电子。
(2)其他条件不变,若将CuCl2溶液换为NH4Cl溶液,由于N错误！未找到引用源。
水解,N错误！未找到引用源。
+H2O NH3·H2O+H+,所以NH4Cl溶液显酸性,石墨电极上H+得到电子,电极反应式为2H++2e-H2↑;铁电极反应式为Fe-2e-F错误！未找到引用源。
,用吸管吸出铁片附近溶液少许置于试管中,向其中滴加少量新制饱和氯水,发生反应的离子方程式为2F错误！未找到引用源。
+Cl22F错误！未找到引用源。
+2Cl-,然后滴加几滴硫氰化钾溶液,由于存在F错误！未找到引用源。
,所以溶液变红,继续滴加过量新制饱和氯水,颜色褪去,如果原因是+3价铁被氧化为Fe错误！未找到引用源。
,则该反应的离子方程式为2F错误！未找到引用源。
+3Cl2+8H2O2Fe错误！未找到引用源。
+6Cl-+16H+。
(3)如图其他条件不变,若将盐桥换成弯铜丝与石墨相连成n形,则甲池为原电池,铁电极反应为Fe-2e-F错误！未找到引用源。
,铜电极反应为O2+2H2O+4e-4OH-;乙池为电解池,石墨(2)电极为阳极,电极反应为2Cl--2e-Cl2↑,石墨(1)电极为阴极,电极反应为C错误！未找到引用源。
+2e-Cu;所以一段时间后,在甲装置铜丝附近滴加酚酞试液,溶液变红,乙装置中石墨(2)电极产物可以用湿润的淀粉碘化钾试纸检验,反应的离子方程式为Cl2+2I-2Cl-+I2,反应后试纸变蓝。
答案:(1)Fe+C错误！未找到引用源。
F错误！未找到引用源。
+Cu0.2(2)2H++2e-H2↑酸性N错误！未找到引用源。
+H2O NH3·H2O+H+2F错误！未找到引用源。
+Cl22F错误！未找到引用源。
+2Cl-2F错误！未找到引用源。
+3Cl2+8H2O2Fe错误！未找到引用源。
+6Cl-+16H+(3)溶液变红O2+2H2O+4e-4OH-阴2Cl--2e-Cl2↑湿润的淀粉碘化钾试纸Cl2+2I-2Cl-+I28.(20分)(1)高铁酸钾(K2FeO4)不仅是一种理想的水处理剂,而且高铁电池的研制也在进行中。
如图1是高铁电池的模拟实验装置:①该电池放电时正极的电极反应式为 __;若维持电流强度为1 A,电池工作十分钟,理论消耗Zn________g(已知F=96 500 C·mol-1)。
②盐桥中盛有饱和KCl溶液,此盐桥中氯离子向____(填“左”或“右”)移动;若用阳离子交换膜代替盐桥,则钾离子向________(填“左”或“右”)移动。
③图2为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线,由此可得出高铁电池的优点有 __。
(2)有人设想以N2和H2为反应物,以溶有A的稀盐酸为电解质溶液,可制造出既能提供电能,又能固氮的新型燃料电池,装置如图所示,电池正极的电极反应式是________________,A是________。
(3)利用原电池工作原理测定汽车尾气中CO的浓度,其装置如下图所示。