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1、第 1818 讲 原电池 化学电源 A A 组 基础题组 1.下列装置不能形成原电池的是( ) 2.将镉(Cd)浸在氯化钴(CoCl2)溶液中,发生反应的离子方程式为:Co2+(aq)+Cd(s) Co(s)+Cd2+(aq)(aq表示溶液),若将该反应设计为如图的原电池,则下列说法一定错误的是 ( ) A.Cd 作负极,Co 作正极 B.原电池工作时,电子从负极沿导线流向正极 C.根据阴阳相吸原理,盐桥中的阳离子向负极(甲池)移动 D.甲池中盛放的是 CdCl2溶液,乙池中盛放的是 CoCl2溶液 3.(2016 福建泉州模拟)课堂学习中,同学们利用铝条、锌片、铜片、导线、电流计、橙汁、烧
2、杯等用品探究原电池的组成。下列结论错误的是( ) A.原电池是将化学能转化成电能的装置 B.原电池由电极、电解质溶液和导线等组成 C.图中 a 极为铝条、b 极为锌片时,导线中会产生电流 D.图中 a 极为锌片、b 极为铜片时,电子由铜片通过导线流向锌片 4.(2016 北京海淀模拟)高效能电池的研发制约电动汽车的推广。有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,其总反应式 为:2C2H6+7O2+8KOH 4K2CO3+10H2O,有关此电池的推断正确的是( ) A.负极反应为:14H2O+7O2+28e- 28OH- 1 B.放电过程中 KO
3、H的物质的量浓度不变 C.每消耗 1 mol C2H6,则电路中转移的电子为 14 mol D.放电一段时间后,负极周围的 pH 升高 5.(2015课标 ,11,6 分)微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置,其工 作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是( ) A.正极反应中有 CO2生成 B.微生物促进了反应中电子的转移 C.质子通过交换膜从负极区移向正极区 D.电池总反应为 C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O 6.如下图装置,下列说法中正确的是( ) + A.装置 和装置 中负极反应均是 Fe-2e- Fe2 B.装置 和装置 中正极反应均是 O2+2H
4、2O+4e- 4OH- C.装置 和装置 中盐桥中的阳离子均向右侧烧杯移动 D.放电过程中,装置 左侧烧杯和装置 右侧烧杯中溶液的 pH 均增大 7.(2016 河北唐山三模)用氟硼酸(HBF4,属于强酸)代替硫酸作铅蓄电池的电解质溶液,可使铅蓄 电池在低温下工作时的性能更优良,总反应方程式为:Pb+PbO2+4HBF4 2Pb(BF4)2+2H2O,Pb(BF4)2为可溶于水的强电解质。下列说法正确的是( ) A.放电时,负极反应为:PbO2+4H+2e- Pb2+2H2O B.充电时,当阳极质量增加 23.9 g 时转移 0.4 mol电子 C.放电时,正极区电解质溶液的 pH 增大 2
5、D.充电时,Pb 电极与电源的正极相连 8.利用反应 6NO2+8NH3 7N2+12H2O 设计电池,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.A 极电极反应式为 2NH3-6e- N2+6H+ D.当有 4.48 L(标准状况)NO2被处理时,转移电子为 0.8 mol B B 组 提升题组 9.流动电池是一种新型电池。其主要特点是可以通过电解质溶液的循环流动,在电池外部调节 电解质溶液,以保持电池内部电极周围溶液浓度的稳定。北
6、京化工大学新开发的一种流动电池 如图所示,电池总反应为 Cu+PbO2+2H2SO4 CuSO4+PbSO4+2H2O。下列说法不正确的是( ) A.a 为负极,b为正极 B.该电池工作时 PbO2电极附近溶液的 pH增大 C.a 极的电极反应为 Cu-2e- Cu2+ D.调节电解质溶液的方法是补充 CuSO4 10.随着各地“限牌”政策的推出,电动汽车成为汽车界的“”新宠 。特斯拉全电动汽车使用的 是钴酸锂(LiCoO2)电池,其工作原理如图,A 极材料是金属锂和碳的复合材料(碳作为金属锂的 载体),电解质为一种能传导 Li+的高分子材料,隔膜只允许特定的离子通过,电池总反应为 LixC6
7、+Li1-xCoO2 C6+LiCoO2。下列说法不正确的是( ) 3 A.据题意分析可知该隔膜只允许 Li+通过,放电时 Li+从左边流向右边 B.充电时,A 为阴极,发生还原反应 C.放电时,B 为正极,电极反应式为:Li1-xCoO2+xLi+xe- LiCoO2 D.废旧钴酸锂(LiCoO2)“”电池进行 放电处理 让 Li+进入石墨中而有利于回收 11.SO2、CO、CO2、NOx是对环境影响较大的几种气体,对它们的合理控制和治理是优化我们生存 环境的有效途径。 (1)利用电化学原理将 CO、SO2转化为重要化工原料,装置如图所示: 若 A 为 CO,B为 H2,C 为 CH3OH,
8、则通入 CO 的一极为 极。 若 A 为 SO2,B 为 O2,C为 H2SO4,则负极的电极反应式为 。 若 A 为 NO2,B 为 O2,C为 HNO3,则正极的电极反应式为 。 (2)碳酸盐燃料电池,以一定比例 Li2CO3和 Na2CO3低熔混合物为电解质,操作温度为 650,在此 温度下以镍为催化剂,以煤气(CO、H2的体积比为 11)直接作燃料,其工作原理如图所示。 电池总反应为 。 4 以此电源电解足量的硝酸银溶液,若阴极产物的质量为 21.6 g,则阳极产生的气体在标准状 况下的体积为 L。电解后溶液体积为 2 L,溶液的 pH约为 。 (3)某研究小组利用下列装置用 N2O4
9、生产新型硝化剂 N2O5。 现以 H2、O2、熔融盐 Na2CO3组成燃料电池,采用电解法制备 N2O5,装置如图所示,其中 Y 为 CO2。在该电极上同时还引入 CO2的目的是 。 电解过程中,生成N2O5的电极反应式为 。 5 答案全解全析 A A 组 基础题组 1.C C 项中酒精不导电,不能构成原电池。 2.C 在电池反应中,Co2+得电子发生还原反应,则 Co作正极、Cd作负极,A正确;放电时,电子从 负极 Cd沿导线流向正极 Co,B 正确;盐桥中阳离子向正极区域乙移动、阴离子向负极区域甲移 动,C 错误;甲中失电子发生氧化反应,电解质溶液为 CdCl2溶液,乙池中盛放的是 CoC
10、l2溶液,D 正确。 3.D 原电池是将化学能转化成电能的装置,A正确;原电池由电极、电解质溶液和导线等组成,B 正确;图中 a 极为铝条、b 极为锌片时,构成原电池,导线中会产生电流,C 正确;图中 a 极为锌片、 b 极为铜片时锌片作负极,电子由锌片通过导线流向铜片,D 错误。 4.C 负极上乙烷失电子发生氧化反应,电极反应为 C2H6+18OH-14e- 2CO 2 - +12H 2O,故 A 错 3 误;该反应中有水生成,导致溶液体积增大,KOH 参加反应导致物质的量减少,所以 KOH 浓度降低, 故 B 错误;根据 C2H6+18OH-14e- 2CO 2 - +12H 2O 可知,
11、每消耗 1 mol C2H6,则电路中转移的电子 3 为 14 mol,故 C 正确;放电过程中,负极上氢氧根离子参加反应导致浓度降低,所以碱性减弱,pH 降低,故 D 错误。 5.A 根据微生物电池工作原理示意图可知:C6H12O6在负极上发生氧化反应,电极反应式为 C6H12O6 -24e-+6H2O 6CO2+24H+;O2在正极上发生还原反应,电极反应式为 6O2+24e-+24H+ 12H2O。负极有 CO2生成,A项错误;B项,微生物促进了反应中电子的转移,正确;C项,质子通 过交换膜从负极区移向正极区,正确;D项,电池总反应为 C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O,正确。
12、6.D 装置 中 Zn 是负极,Zn 失去电子变为 Zn2+,装置 中 Fe是负极,负极反应式为 Fe-2e- + Fe 2 ,A 错误;装置 和装置 中正极均是 H+获得电子变为 H2逸出,B 错误;装置 中盐桥中的阳 离子向左侧烧杯移动,装置 中盐桥中的阳离子向右侧烧杯移动,C错误;放电过程中,装置 左 侧烧杯和装置 右侧烧杯中均是 H+放电,使溶液中 c(OH-)增大,溶液 pH 增大,D 正确。 7.C 放电时,负极上应该是金属铅失电子发生氧化反应,A 错误;充电时阳极发生氧化反 应:Pb2+2H2O-2e- PbO2+4H+,产生 1 mol PbO2,增重 1 mol239 g/m
13、ol=239 g,转移电子 2 mol, 当阳极质量增加 23.9 g 时转移 0.2 mol 电子,B错误;放电时正极上发生还原反应:PbO2+4H+2e- Pb2+2H2O,氢离子浓度减小,所以pH 增大,C 正确;充电时,Pb电极和电源的负极相连,D 错误。 8.C 由反应 6NO2+8NH3 7N2+12H2O 可知,NO2为氧化剂,NH3为还原剂,则电极 A 为负极,电极 B 为正极。电流由正极经导线流向负极,故 A 正确;原电池工作时,阴离子向负极移动,为使电池持 续放电,离子交换膜需选用阴离子交换膜,防止二氧化氮和氢氧化钾反应,故 B 正确;电解质溶液 6 呈碱性,则负极电极反应
14、式为 2NH3-6e-+6OH- N2+6H2O,故 C 错误;当有 4.48 L(标准状况)即 0.2 mol NO2被处理时,转移电子为 0.2 mol(4-0)=0.8 mol,故 D 正确。 B B 组 提升题组 9.D A 项,根据电池总反应可知铜作负极,PbO2作正极,正确;B项,该电池工作时 PbO2电极发生 的反应为 PbO2+4H+SO 2 - +2e- PbSO4+2H2O,消耗了溶液中的 H+,故溶液的 pH 增大,正确;C项, 4 铜电极的电极反应为 Cu-2e- Cu2+,正确;D 项,通过总反应可以看到 H2SO4参加了反应,故应补 充 H2SO4,错误。 10.D
15、 A 是负极、B 是正极,放电时,Li+向正极移动,则 Li+从左边流向右边,A项正确;放电时,A 是负极,则充电时,A是阴极,发生还原反应,B 项正确;放电时,B为正极,电极反应式 为:Li1-xCoO2+xLi+xe- LiCoO2,C项正确;根据电池总反应知,充电时Li+进入石墨中,D项错误。 11. 答案 (1) 正 SO2-2e-+2H2O SO 2 - +4H+ O 2+4e -+4H+ 2H2O 4 (2)CO+H2+O2 CO2+H2O 1.12 1 (3) 在电极上与 O2共同转化为 CO 2 - ,保持熔融盐成分不变 N 2O4+2HNO3-2e - 2N2O5+2H+ 3
16、 解析 (1)一氧化碳和氢气反应转化为甲醇的过程中氢元素的化合价升高,碳元素的化合价 降低,因此氢气被氧化,通 H2的一极为负极,一氧化碳被还原,通 CO的一极为正极。二氧化硫、 氧气和水反应生成硫酸的过程中,硫元素化合价升高,二氧化硫被氧化,通 SO2的一极为负极。 二氧化氮、氧气和水反应生成硝酸的过程中,氧元素的化合价降低,氧气被还原,通 O2的一极为 正极。 (2)一氧化碳和氢气按物质的量之比 11 混合,再与氧气反应生成二氧化碳和水。电解硝酸银 溶液阴极反应式为 Ag+e- Ag,阳极反应式为 4OH-4e- 2H2O+O2,生成 21.6 g 银时转移 0.2 mol 电子,根据得失电子守恒可知,阳极生成氧气 0.05 mol,其在标准状况下的体积为 1.12 0.2m ol L。生成氢离子 0.2 mol,c(H+)= =0.1 molL-1,溶液的 pH=1。 2 L (3)燃料电池工作时燃料失电子,作负极,因此氢气作负极,失去电子被氧化,转化为氢离子,氢 离子和碳酸根离子结合,最终转化为二氧化碳和水,氧气作正极,得到电子被还原,转化为氧负 离子,氧负离子和二氧化碳结合,最终转化为碳酸根离子,进而保证熔融盐的成分不变。四氧化 二氮转化为五氧化二氮,氮元素化合价升高,发生氧化反应。 7