高一化学下学期暑假训练5原电池的工作原理含解析

这是一份高一化学下学期暑假训练5原电池的工作原理含解析，共12页。试卷主要包含了下列反应不可用于设计原电池的是等内容，欢迎下载使用。
1．下列关于四种装置的叙述不正确的是（）
A．电池Ⅰ：正极发生的反应为2H++2e−=H2↑
B．电池Ⅱ：锌筒做负极，发生氧化反应
C．电池Ⅲ：是最早使用的充电电池，又称为二次电池
D．电池Ⅳ：外电路中电子由电极b通过导线流向电极a
1．下列设备工作时，将化学能转化为电能的是（）
A．锂离子电池B．太阳能集热器
C．燃气灶D．硅太阳能电池
2．下列反应不可用于设计原电池的是（）
A．Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑B．2CH3OH+3O2eq \(―→,\s\up7())2CO2+4H2O
C．NaOH+HCl=NaCl+H2OD．4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3
3．下列图示的装置中可以构成原电池的是（）
B．
C．D．
4．某兴趣小组设计的简易原电池装置如图所示。该电池工作时，下列说法正确的是（）
A．锌片作正极，发生还原反应
B．电子由碳棒经导线流向锌片
C．每有1mlZn溶解，即有2NA的电子流经电解液
D．碳棒上有气泡产生
5．锌、稀硫酸和铜组成的原电池装置中，当导线中有1ml电子通过时，理论上两极的变化是（）
①锌片溶解32.5g；②锌片增重32.5g；③铜片上析出1g H2；④铜片上析出1ml H2
A．①和③B．①和④C．②和③ D．②和④
6．已知四种金属A、B、C、D，根据下列事实：①A+B2+=A2++B；②D+2H2O=D(OH)2+H2↑；③以B、E为电极与E的盐溶液组成原电池，电极反应为E2++2e−=E，B-2e−=B2+，由此可知，A2+、B2+、D2+、E2+的氧化性强弱关系是（）
A．D2+>A2+>B2+>E2+B．A2+>B2+>D2+>E2+C．D2+>E2+>A2+>B2+D．E2+>B2+>A2+>D2+
7．将过量的两份锌粉a、b分别加入盛有等体积等浓度的稀硫酸中，同时向加入锌粉a的稀硫酸中再加入少量CuSO4溶液，图中产生H2的体积V（L）与时间t(min)的关系，其中正确的是（）
A．B．
C．D．
8．按下图装置进行实验，若x轴表示流入正极的电子的物质的量，则y轴可以表示（）
①c(Ag+) ②c(NOeq \\al(−,3)) ③a棒的质量 ④b棒的质量 ⑤溶液的质量
A．①③B．②④C．①③⑤D．②④⑥
9．一种甲醇、氧气和强碱溶液组成的新型手机电池，可连续使用一个月，其电池反应为：2CH3OH+3O2+4OH−=2COeq \\al(2−,3)+6H2O，则有关说法正确的是（）
A．放电时CH3OH参与反应的电极为正极
B．放电一段时间后，通入氧气的电极附近溶液的pH降低
C．标准状况下，通入5.6 L O2并完全反应后，有0.5 ml电子转移
D．放电时负极的电极反应为CH3OH+8OH−-6e−=COeq \\al(2－,3)+6H2O
10．某科学探究小组为探究电化学原理，设计了如图所示的装置进行探究实验。下列对实验中观察到的现象或相关结论的叙述错误的是（）
A．a和b不连接时，该装置不能形成原电池，铁片上有红色的铜析出
B．a和b用导线连接时，铜片为负极，发生的反应为Cu2++2e−=Cu
C．无论a和b是否连接，铁片均会被氧化，溶液中均有Fe2+生成
D．a和b用导线连接时，溶液中的Cu2+向铜电极移动
11．汽车的启动电源常用铅蓄电池。其结构如下图所示，放电时的电池反应如下：
PbO2+Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O
根据此反应判断下列叙述中正确的是（）
A．PbO2是电池的负极B．Pb是电池的负极
C．PbO2得电子，被氧化D．电池放电时，溶液酸性增强
12．微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。某微生物燃料电池的工作原理如图所示，下列说法不正确的是（）
A．电子从a流出，经外电路流向b
B．HS−在硫氧化菌作用下转化为SOeq \\al(2−,4)的反应是HS−+4H2O-8e−=SOeq \\al(2−,4)+9H+
C．如果将反应物直接燃烧，能量的利用率不会变化
D．若该电池电路中有0.4ml电子发生转移，则有0.4mlH+通过质子交换膜
13．某锂电池的电池总反应为4Li+2SOCl2=4LiCl+S+SO2↑，下列有关说法正确的是（）
A．锂电极作电池负极，放电过程中发生还原反应
B．1ml SOCl2发生电极反应转移的电子物质的量为4 ml
C．组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行
D．电池的正极反应为2SOCl2+2e−=4Cl−+S+SO2↑
14．航天飞机常采用新型燃料电池作为电能来源，燃料电池一般指采用H2、CH4、CO、C2H5OH等可燃物质与O2一起构成的电池装置。它可直接将化学能转化为电能，甲烷燃料电池以KOH溶液为电解质，其总反应的化学方程式为：CH4+2O2+2OH−=COeq \\al(2−,3)+3H2O。
(1)负极上的电极反应为________。
(2)正极上的电极反应为________。
(3)消耗标准状况下的5.6L O2时，有________ ml电子发生转移。
(4)开始放电时，正极附近溶液的pH________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
15．有甲、乙两位学生利用原电池反应检测金属的活动性顺序，两人都使用镁片与铝片作电极，但甲同学将电极放入6ml·L−1硫酸溶液中，乙同学将电极放入6ml·L−1的氢氧化钠溶液中，如图所示。
（1）写出甲池中正极的电极反应式。
（2）写出乙池中负极的电极反应式。
（3）写出乙池中总反应的离子方程式。
（4）如果甲与乙同学均认为“构成原电池的电极材料如果都是金属，则构成负极材料的金属应比构成正极材料的金属活泼”，则甲会判断出活动性更强，而乙会判断出__活动性更强(填写元素符号)。
（5）由此实验，可得到如下哪些结论正确（）
A．利用原电池反应判断金属活动顺序时应注意选择合适的介质
B．镁的金属性不一定比铝的金属性强
C．该实验说明金属活动顺序已过时，已没有实用价值
D．该实验说明化学研究对象复杂、反应受条件影响较大，因此应具体问题具体分析
（6）上述实验也反过来证明了“直接利用金属活动顺序判断原电池中的正负极”这种做法__(可靠或不可靠)。如不可靠，请你提出另一个判断原电池正负极的可行实验方案__(如可靠，此空可不填)。
16．(1)目前常用的镍(Ni)镉(Cd)电池，其电池总反应可表示为：Cd+2NiO(OH)+2H2O2Ni(OH)2+
Cd(OH)2，已知Ni(OH)2和Cd(OH)2均难于溶水但能溶于酸。则负极的反应式是___________。放电时负极附近的溶液的碱性________(填“不变”、“变大”或“变小”)。
(2)一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图所示：
电池工作时，外电路上电流的方向应从电极________(填A或B)流向用电器。内电路中，COeq \\al(2−,3)向电极___________(填A或B)移动，电极A上CO参与的电极反应为___________。
(3)将两铂片插入KOH溶液中作为电极，在两极区分别通入甲醇(CH3OH)和氧气构成燃料电池，则通入甲醇的电极是原电池的____极，通入氧气的电极是原电池的____极，电极反应式是___________________。如果消耗甲醇160g，假设化学能完全转化为电能，则转移电子的数目为_______________(用NA表示)。
答案与解析
【答案】
1．D
【解析】
1．电池Ⅳ为燃料电池，通入燃料的一端为负极，通入氧气的一极为正极，则a为负极，b为正极，外电路中电子由负极流向正极，则由电极a通过导线流向电极b，答案选D。
【答案】
1．A
2．A
3．B
4．D
5．A
6．D
7．B
8．A
9．D
10．B
11．B
12．C
13．C
14．（1）CH4+10OH−-8e−=COeq \\al(2−,3)+7H2O
（2）2H2O+O2+4e−=4OH−
（3）1
（4）增大
15．（1）2H++2e−=H2↑
（2）2Al+8OH−-6e−=2AlOeq \\al(−,2)+4H2O
（3）2Al+2OH−+2H2O=2AlOeq \\al(−,2)+3H2↑
Mg Al
AD
不可靠 将两种金属作电极连上电流计后插入电解质溶液，构成原电池，利用电流计测定电流的方向，从而判断电子流动方向，再确定原电池正负极
16．（1）Cd-2e−+2OH−=Cd(OH)2 变小
B A CO-2e−+COeq \\al(2−,3)=2CO2
负极 正极 O2+4e−+2H2O=4OH− 30NA
【解析】
1．锂离子电池是将化学能转化成电能的装置，太阳能集热器是将太阳能转化为热能的装置，燃气灶是将化学能转化为热能的装置，硅太阳能电池是将太阳能转化为电能的装置，选A。
2．氢氧化钠和盐酸的反应不是氧化还原反应，所以不能设计成原电池，故选C。
3．A．该装置中没有自发的氧化还原反应发生，且两个电极都为铜电极，故A项错误；B．该装置中铁电极能与盐酸发生氧化还原反应，另一极石墨构成正极，并且形成的一个闭合的回路，故B项正确；C．该装置没有形成闭合回路，因此不能形成原电池，故C项错误；D．该装置中没有能够发生的氧化还原反应，且酒精为非电解质，故D项错误；答案选B。
4．由图可知，Zn为负极，负极上Zn失去电子，碳棒为正极，氢离子在正极上得到电子，电子由负极流向正极，原电池中化学能转化为电能。电池工作时，Zn失去电子，作负极，发生氧化反应，电子由锌片经导线流向碳棒，溶液导电是通过阴阳离子的定向移动进行，溶液中没有电子定向流动，碳棒为正极，氢离子在正极上得到电子生成氢气，有气泡产生，故选D。
5．由电池总反应Zn+2H+=Zn2++H2↑、正极反应2H++2e－=H2↑、负极反应Zn-2e−=Zn2+可知，每当1ml电子通过铜片时，会有0.5ml(即32.5g)锌溶解，铜片上析出0.5ml(即1g)H2。
6．由①知，A比B活泼；由②知，D的活泼性较强，能置换出H2O中的氢，故D的活泼性大于A；由③知，B作负极，活泼性大于E，则金属的活动性顺序是D>A>B>E，而金属单质的还原性越弱，其阳离子的氧化性越强，故D正确。
7．在a中加入少量CuSO4溶液，锌置换出铜可形成铜锌原电池，反应速率增大，先出现“拐点”，由于锌过量，硫酸完全反应完，生成氢气的量由硫酸决定，因为硫酸的量相等，故生成的氢气应相等，只有B符合。答案选B。
8．根据图中装置可知，Fe、Ag、AgNO3构成的原电池中，活泼金属Fe为负极，Ag为正极，Fe和硝酸银之间发生氧化还原反应，在负极上金属铁本身失电子，即a棒质量减轻，正极上银离子得电子析出金属Ag，所以正极质量增加，银离子浓度减小，硝酸根浓度不变，溶液的质量是增加了Fe，但是析出了Ag，在转移电子相等情况下，析出金属多，所以溶液质量减轻但不会为0。①③符合，答案选A。
9．由电池反应可知，CH3OH为原电池的负极，A选项错误；从正极反应可以看出，正极附近溶液中OH−的浓度增大，pH升高，B选项错误；正极反应为O2+2H2O+4e−=4OH−，标准状况下，5.6L O2为0.25ml，转移电子为1ml，C选项错误。
10．a和b不连接时，没有形成闭合回路，没有构成原电池，发生化学反应，铁把铜置换出来，A项正确；导线连接后，构成原电池，铁比铜活泼，铁作负极，发生的反应为Fe-2e−=Fe2+，B项错误；根据选项A、B分析可知，无论a和b是否连接，铁片均会被氧化，溶液中均有Fe2+生成，C项正确；构成原电池时，阳离子向正极移动，铜作正极，D项正确。
11．根据电池反应知放电过程中铅失去电子，因此它是原电池的负极，其电极反应式为Pb+SOeq \\al(2－,4)-2e−=PbSO4，B正确；PbO2在放电过程中得到电子被还原，所以它是原电池的正极，A、C错误；由于原电池放电的过程中消耗硫酸，所以溶液的酸性减弱，D错误。
12．A．b电极通入氧气，是正极，a电极是负极，电子从a流出，经外电路流向b，故A正确；B．a电极是负极，发生失去电子的氧化反应，即HS−在硫氧化菌作用下转化为SOeq \\al(2−,4)，电极反应是HS−+4H2O-8e−=SOeq \\al(2−,4)
+9H+，故B正确；C．如果将反应物直接燃烧，会有部分化学能转化为光能，因此能量的利用率会变化，C错误；D．若该电池电路中有0.4ml电子发生转移，根据电荷守恒可知有0.4mlH+通过质子交换膜与0.1ml氧气结合转化为水，故D正确；答案选C。
13．A．电池反应中锂元素的化合价由0价升高到+1价，故放电过程中锂电极发生氧化反应，错误；B．1ml SOCl2发生电极反应转移的电子物质的量为2ml，错误；C．锂为活泼金属，常温下能与氧气、水剧烈反应，故组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行，正确；D．电池的正极反应为2SOCl2+4e−=4Cl−+S+SO2↑，错误；答案选C。
14．(1)甲烷在负极失电子，则负极上的电极反应为CH4+10OH−-8e−=COeq \\al(2−,3)+7H2O；(2)氧气在正极得电子，正极上的电极反应为2H2O+O2+4e−=4OH−；(3)消耗标准状况下的5.6L O2时，转移电子的物质的量为=1ml；(4)开始放电时，正极上的电极反应为2H2O+O2+4e−=4OH−，则正极附近溶液的pH增大。
15．甲同学依据的化学反应原理是Mg+H2SO4=MgSO4+H2↑，乙同学依据的化学反应原理是2Al+2NaOH+2
H2O=2NaAlO2+3H2↑。由于铝与碱的反应是一个特例，不可作为判断金属性强弱的依据。（1）甲中镁与硫酸优先反应，甲池中正极上氢离子得电子产生氢气，电极反应式为：2H++2e−=H2↑；（2）乙池中负极上铝失电子在碱性条件下生成AlOeq \\al(−,2)，电极反应式为2Al+8OH−-6e−=2AlOeq \\al(−,2)+4H2O；（3）乙池中铝与氢氧化钠反应，镁与氢氧化钠不反应，总反应的离子方程式为：2Al+2OH−+2H2O=2AlOeq \\al(−,2)+3H2↑；（4）甲中镁作负极、乙中铝作负极，根据作负极的金属活泼性强判断，甲中镁活动性强、乙中铝活动性强，故答案为：Mg；Al；（5）A．根据甲、乙中电极反应式知，原电池正负极与电解质溶液有关，故A正确；B．镁的金属性大于铝，但失电子难易程度与电解质溶液有关，故B错误；C．该实验说明电解质溶液性质影响电极的正负极，不能说明金属活动性顺序没有使用价值，故C错误；D．该实验说明化学研究对象复杂，反应与条件有关，电极材料相同其反应条件不同导致其产物不同，所以应具体问题具体分析，故D正确；故选AD；（6）上述实验也反过来证明了“直接利用金属活动顺序表判断原电池中的正负极”这种做法不可靠。可行实验方案如：将两种金属作电极连上电流计后插入电解质溶液，构成原电池，利用电流计测定电流的方向，从而判断电子流动方向，再确定原电池正负极。
16．(1)放电过程为原电池反应，根据总反应化学方程式Cd+2NiO(OH)+2H2O2Ni(OH)2+Cd(OH)2可知：Cd作原电池负极，失电子在碱性溶液中生成Cd(OH)2，负极电极反应为：Cd-2e−+2OH−=Cd(OH)2，由于放电时负极不断消耗OH−，因此附近溶液在c(OH−)逐渐降低，溶液的碱性逐渐变小；(2)分析熔融碳酸盐燃料电池原理示意图，通入O2的一端为原电池正极，通入CO和H2的一端为负极，电流从正极流向负极，电池工作时，外电路上电流的方向应从电极B流向用电器，内电路中，COeq \\al(2−,3)向负极A电极移动，电极A上CO参与的电极反应，CO失电子发生氧化反应生成CO2，该电极反应为：CO-2e−+COeq \\al(2−,3)=2CO2；(3)CH3OH、O2和KOH溶液构成燃料电池，CH3OH易失电子发生氧化反应，通入CH3OH的电极为负极，CH3OH失去电子被氧化，与溶液中的OH−结合形成H2O，负极上电极反应式为CH3OH-6e−+8OH−=COeq \\al(2−,3)+6H2O；通入O2的电极为正极，O2得到电子，与溶液中的H2O结合形成OH−，正极上电极反应式为为O2+4e−+2H2O=4OH−。160g甲醇的物质的量是n(CH3OH)==5 ml，根据负极反应式可知：每1ml甲醇发生反应，转移电子的物质的量是6ml，则反应的甲醇物质的量是5ml，则转移电子数目为N(e−)=5 ml×6NA/ml=30NA。