2019届二轮复习 原电池 化学电源 作业（全国通用） (2) 练习

原电池 化学电源

一、选择题

1．(2018·洛阳期末)下列有关电池的说法不正确的是(　　)

A．太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅

B．铜锌原电池工作时，电子沿外电路从锌电极流向铜电极

C．氢氧燃料电池工作时，氢气在负极被氧化

D．原电池中一定发生了氧化还原反应

解析：选A。太阳能电池的主要材料是高纯度的晶体硅，A项错误；铜锌原电池工作时，电子沿外电路由负极(锌)流向正极(铜)，B项正确；氢氧燃料电池工作时，氢气在负极失去电子被氧化，C项正确；由原电池的工作原理可知原电池中一定发生了氧化还原反应，D项正确。

2．(2016·高考上海卷)图1是铜锌原电池示意图。图2中，x轴表示实验时流入正极的电子的物质的量，y轴表示(　　)

A．铜棒的质量　　　　　　　 B．c(Zn2＋)

C．c(H＋)   D．c(SO)

解析：选C。该装置构成原电池，Zn是负极，Cu是正极。A.在正极Cu上溶液中的H＋获得电子变为氢气，Cu棒的质量不变，错误；B.由于Zn是负极，不断发生反应Zn－2e－===Zn2＋，所以溶液中 c(Zn2＋)逐渐增大，错误；C.由于反应不断消耗H＋，所以溶液中c(H＋)逐渐减小，正确；D.SO不参加反应，其浓度不变，错误。

3．如图所示进行实验，下列说法不正确的是(　　)

A．装置甲的锌片上和装置乙的铜片上均可观察到有气泡产生

B．甲、乙装置中的能量变化均为化学能转化为电能

C．装置乙中的锌、铜之间用导线连接电流计，可观察到电流计指针发生偏转

D．装置乙中负极的电极反应式：Zn－2e－===Zn2＋

解析：选B。装置甲为锌片与稀硫酸反应装置，可观察到锌片上有气泡；装置乙为铜锌原电池，锌片、铜片和硫酸形成的原电池中，铜片为原电池正极，该极上氢离子得电子生成氢气，电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，故装置乙的铜片上也可观察到有气泡产生，锌片为原电池负极，锌失电子，负极上的电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，电子由负极经导线流向正极，整个电路形成回路，产生电流，化学能转变为电能，锌、铜之间用导线连接电流计，可观察到电流计指针发生偏转。故A、C、D正确。甲装置不是原电池，没有产生电流，能量变化不是化学能转化为电能，而乙装置是原电池，原电池中的能量变化为化学能转化为电能，故B不正确。

4.(2018·广州模拟)某小组为研究原电池原理，设计如图装置，下列叙述正确的是(　　)

A．若X为Fe，Y为Cu，铁为正极

B．若X为Fe，Y为Cu，电子由铜片流向铁片

C．若X为Fe，Y为C，碳棒上有红色固体析出

D．若X为Cu，Y为Zn，锌片发生还原反应

解析：选C。Fe比Cu活泼，Fe作负极，电子从Fe流向Cu，故A、B错误；若X为Fe，Y为C，电解质为硫酸铜，则正极C上析出Cu，故C正确；Zn比Cu活泼，Zn作负极，发生氧化反应，故D错误。

5.利用反应6NO2＋8NH3===7N2＋12H2O构成电池的装置如图所示。此方法既能实现有效清除氮氧化物的排放，减轻环境污染，又能充分利用化学能。下列说法正确的是(　　)

A．电流从左侧电极经过负载后流向右侧电极

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极反应式为2NH3－6e－===N2＋6H＋

D．当有4.48 L NO2被处理时，转移电子数为0.8NA

解析：选B。题中反应NO2中N元素化合价由＋4价变为0价，NH3中N元素化合价由－3价变为0价，所以通入NO2的电极是正极，通入NH3的电极是负极。放电时，电流从正极沿导线流向负极，所以电流从右侧电极经过负载后流向左侧电极，故A错误；原电池工作时，负极消耗OH－，正极生成OH－，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，故B正确；电解质溶液呈碱性，则负极电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O，故C错误；气体摩尔体积受温度和压强影响，温度和压强未知导致气体摩尔体积未知，所以无法计算反应转移的电子数，故D错误。

6.如图是某同学设计的原电池装置，下列叙述中正确的是(　　)

A．电极Ⅰ上发生还原反应，作原电池的负极

B．电极Ⅱ上的电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu

C．该原电池的总反应为2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋

D．盐桥中装有含氯化钾的琼脂，其作用是传递电子

解析：选C。该原电池的总反应为2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋。电极Ⅰ上发生还原反应，作原电池的正极，电极反应式为2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋，电极Ⅱ为原电池负极，发生氧化反应，电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋。盐桥中装有含氯化钾的琼脂，其作用是传递离子。

7．(2018·孝义模拟)某充电宝锂离子电池的总反应为nLi＋Li1－nMn2O4 LiMn2O4，某手机镍氢电池总反应为NiO(OH)＋MHM＋Ni(OH)2(M为储氢金属或合金)，有关上述两种电池的说法不正确的是(　　)

A．锂离子电池放电时Li＋向正极迁移

B．锂离子电池充电时，阴极的电极反应式：LiMn2O4－ne－===Li1－nMn2O4＋nLi

C．如图表示用锂离子电池给镍氢电池充电

D．镍氢电池放电时，正极的电极反应式：NiO(OH)＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－

解析：选B。A项，锂离子电池放电时阳离子移向正极，所以Li＋向正极移动，正确；B项，锂离子电池充电时，阴极的电极反应式：Li＋＋e－===Li，错误；C项，根据所给电池反应可知题图所示为锂离子电池放电给镍氢电池充电，正确；D项，放电时，正极发生还原反应，电极反应式为NiO(OH)＋e－＋H2O===Ni(OH)2＋OH－，正确。

8．一种三室微生物燃料电池可用于污水净化、海水淡化，其工作原理如图所示，下列说法正确的是(　　)

A．该电池能在高温下工作

B．该电池工作时，中间室中的Cl－移向右室

C．正极上发生的电极反应：2NO＋6H2O＋10e－===N2↑＋12OH－

D．若有机废水中有机物用C6H12O6表示，每消耗1 mol C6H12O6转移4 mol电子

解析：选C。活性菌不能在高温下工作，故A错误；右室硝酸根生成氮气发生还原反应，右室为正极，Cl－移向左室，故B错误；右室为正极，正极上发生的电极反应：2NO＋6H2O＋10e－===N2↑＋12OH－，故C正确；若有机废水中有机物用C6H12O6表示，每消耗1 mol C6H12O6转移24 mol电子，故D错误。

9．(2018·兰州模拟)关于如图微生物燃料电池结构示意图的说法：①微生物促进了电子的转移；②微生物所在电极区放电时发生还原反应；③放电过程中，H＋从正极区移向负极区；④正极反应式为MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O。正确的是(　　)

A．④   B．①③

C．①④   D．②③

解析：选C。①在微生物作用下Cm(H2O)n转化为CO2促进电子的转移，正确；②微生物在右侧，右侧电极为电池的负极，所以微生物所在电极区放电时发生氧化反应，错误；③放电过程中，H＋从负极区移向正极区，错误；④电池左侧为电池的正极区，MnO2在H＋条件下发生得电子反应，所以正极反应式为MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O，正确。

二、非选择题

10．如图所示是原电池的装置图。请回答：

(1)若C为稀H2SO4溶液，电流表指针发生偏转，B电极材料为Fe且作负极，则A电极上发生的电极反应为________________；反应进行一段时间后溶液C的pH将________(填“升高”“降低”或“基本不变”)。

(2)若需将反应：Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋设计成如图所示的原电池装置，则A极(负极)材料为________________，B极(正极)材料为____________，溶液C为____________。

(3)若C为CuCl2溶液，A、B分别为Zn和Cu。Zn是________极，Cu极发生________反应，电极反应式为____________。反应过程溶液中c(Cu2＋)________(填“变大”“变小”或“不变”)。

(4)CO与H2反应还可制备CH3OH，CH3OH可作为燃料使用，用CH3OH和O2组合形成的质子交换膜燃料电池的结构示意图如下：

电池总反应为2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O，则c电极是________(填“正极”或“负极”)，c电极的反应式为_______________________________________________。

若线路中转移2 mol电子，则上述CH3OH燃料电池消耗的O2在标准状况下的体积为________L。

解析：(1)铁作负极，则该原电池反应是铁与稀硫酸置换H2的反应，所以正极反应是H＋得电子生成H2，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑；溶液中H＋放电，导致溶液中H＋浓度减小，pH升高。(2)Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋设计成如题图所示的原电池装置，根据方程式中物质发生的反应类型判断，Cu发生氧化反应，作原电池的负极，所以A极材料是Cu，B极材料是比Cu不活泼的导电物质如石墨、Ag等即可，溶液C中含有Fe3＋，如FeCl3溶液。(3)Zn比较活泼，在原电池中作负极，Cu作正极，正极发生还原反应，Cu2＋在正极得到电子变成Cu，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，Cu2＋发生了反应，则c(Cu2＋)变小。(4)根据图中的电子流向知c是负极，是甲醇发生氧化反应：CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋，线路中转移2 mol电子时，消耗氧气0.5 mol，标准状况下体积为11.2 L。

答案：(1)2H＋＋2e－===H2↑　升高

(2)Cu　石墨(合理即可)　FeCl3溶液(合理即可)

(3)负　还原　Cu2＋＋2e－===Cu　变小

(4)负极　CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋　11.2

11．以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构如图所示。

(1)判断电极名称：电极(Ⅰ)为________，理由是________________

______________________________________________________；

电极(Ⅱ)为__________，理由是__________________________。

(2)微生物燃料电池需要选择合适的温度，理由是______________

________________________________________________________________________。

(3)写出该微生物燃料电池的电极反应式：

电极(Ⅰ)反应式为___________________________________________________，

电极(Ⅱ)反应式为___________________________________________________。

(4)“质子交换膜”允许溶液中H＋向电极________区[填“(Ⅰ)”或“(Ⅱ)”]迁移，理由是________________________________________________________________________。

(5)若该电池生成2.24 L CO2(标准状况)，转移电子的物质的量为________。

(6)燃料电池中，助燃剂(氧化剂)不一定是氧气。例如，以铂为电极，氢气­氯气在KOH溶液中构成燃料电池，该燃料电池中负极反应式为_________________________________，

总反应方程式为________________________________________________________。

解析：(1)根据题图知，电极(Ⅰ)区域：通入O2，排出水。O2―→H2O：氧元素由0价降至－2价，氧元素的化合价降低，发生还原反应。在原电池中，正极发生还原反应，故电极(Ⅰ)为正极；电极(Ⅱ)区域：在微生物作用下，葡萄糖转化成CO2。C6H12O6―→CO2，葡萄糖中碳元素的平均化合价为0价，CO2中碳元素的化合价为＋4价，碳元素的化合价升高，发生了氧化反应，在原电池中，负极发生氧化反应，电极(Ⅱ)为负极。(2)微生物燃料电池工作效率由微生物的活性决定，在高温下微生物(主要由蛋白质组成)会发生变性，失去活性；温度太低也影响微生物的活性，导致电池工作效率低。(3)正极区，O2得电子变成O2－，O2－与H＋结合生成水；负极区，葡萄糖失去电子，生成CO2和H＋。(4)负极发生氧化反应，失去电子，电子经外电路流向正极，所以负极区带正电荷，正极区带负电荷，H＋向正极区迁移，即向电极(Ⅰ)区迁移。(5)该电池总反应式为C6H12O6＋6O2―→6CO2＋6H2O，生成1 mol CO2，转移4 mol电子，当生成n(CO2)＝＝0.1 mol时，则n(e－)＝0.4 mol。(6)氢气在负极发生氧化反应，KOH参与反应，电池的总反应方程式为H2＋Cl2＋2KOH===2KCl＋2H2O。

答案：(1)正极　氧气发生还原反应　负极　葡萄糖发生氧化反应

(2)微生物燃料电池的放电效率是由微生物的活性决定的，而微生物一般在30～50 ℃活性最高，温度过高或过低均影响其活性，从而导致电池工作效率低

(3)6O2＋24H＋＋24e－===12H2O　C6H12O6－24e－＋6H2O===6CO2↑＋24H＋

(4)(Ⅰ)　葡萄糖在电极(Ⅱ)失去电子，电子经外电路流向电极(Ⅰ)，使电极(Ⅰ)区带负电荷，因此H＋向电极(Ⅰ)区迁移

(5)0.4 mol

(6)H2－2e－＋2OH－===2H2O

H2＋Cl2＋2KOH===2KCl＋2H2O