2015届高考化学新一轮复习课时作业6-2原电池 化学电源
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回夺市安然阳光实验学校原电池化学电源电池续航是制约电动汽车发展的主要因素,而借助科学家发明的薄片式电池技术,这一难题有可能迎刃而解。
科学家正在研究一种新电池,它可以让电动汽车充电一次续航620英里(大约1 000公里)。
研究人员的做法是,剔除封装单个电池的外壳,用薄片式设计取代圆柱形设计。
金属片上涂有能源存储材料,它是用粉末陶瓷和聚合物黏合剂制造的。
金属片的一侧是正极,另一侧是负极。
然后将双极性电极一个一个堆叠起来,如同将一张张纸叠起来一样,电极之间用薄薄的电解液分开,里面还有一种材料防止电荷短路。
最终,科学家将叠起来的薄片封装为大约10平方英尺(约1平方米)的电池,并与汽车电力系统连接。
研究人员表示,这样的做法能够在相同的空间内安放更多的电极,从而存储更多的电能。
问题1.阅读材料分析薄片式电池增大电池容量的思路是怎样的?(素养角度——宏观辨识与微观探析)提示:薄片式电池采用薄片式设计,通过在相同的空间内安放更多的电极,从而存储更多的电能。
问题2.薄片式电池属于二次电池,分析其充电时电极与外接电源的正负极的连接方式。
(素养角度——证据推理与模型认知)提示:问题3.一种薄片式电池的设计原理如图所示。
该电池封装的电解质溶液为6 mol·L-1的KOH溶液。
(素养角度——宏观辨识与微观探析)(1)写出放电时的正、负极电极反应式。
提示:负极:H2-2e-+2OH -2H2O;正极:2NiO(OH)+2H2O+2e -2Ni(OH)2+2OH-。
(2)写出充电时的阴、阳极电极反应式。
提示:阴极:2H2O+2e -H2↑+2OH-;阳极:2Ni(OH)2+2OH--2e -2NiO(OH)+2H2O。
问题4.思考薄片式电池等新型电池的开发对社会发展的意义。
(素养角度——科学态度与社会责任)提示:减少传统能源的使用,对可持续发展有利;减少有害物质排放,对环境保护有利。
1.(2020·济南模拟)锂-铜空气燃料电池容量高、成本低,具有广阔的发展前景。
1.一种充电电池放电时的电极反应为: H2+2OH--2e-===2H2O;NiO(OH)+H2O+e-===Ni(OH)2+OH- 当为电池充电时,与外电源正极连接的电极上发生的反应是( ) A.H2O的还原 B.NiO(OH)的还原 C.H2的氧化 D.Ni(OH)2的氧化 2.下图为氢氧燃料电池原理示意图,按照此图的提示,下列叙述不正确的是( ) A.a电极是负极 B.b电极的电极反应为:4OH--4e-===2H2O+O2↑ C.氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源 D.氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置 3.下列关于实验现象的描述不正确的是( ) A.把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中,铜片表面出现气泡 B.用铜片作阳极,铁片作阴极,电解氯化铜溶液,铁片表面出现一层铜 C.把铜片插入三氯化铁溶液中,在铜片表面出现一层铁 D.把锌粒放入盛有盐酸的试管中,加入几滴氯化铜溶液,放出气泡速率加快 4.控制适合的条件,将反应2Fe3++2I-2Fe2++I2,设计成如下图所示的原电池。
下列判断不正确的是( ) A.反应开始时,乙中石墨电极上发生氧化反应 B.反应开始时,甲中石墨电极上Fe3+被还原 C.电流计读数为零时,反应达到化学平衡状态 D.电流计读数为零后,在甲中溶入FeCl2固体,乙中石墨电极为负极 5.铁镍蓄电池又称爱迪生电池,放电时的总反应为: Fe+Ni2O3+3H2O===Fe(OH)2+2Ni(OH)2。
下列有关该电池的说法不正确的是( ) A.电池的电解液为碱性溶液,正极为Ni2O3、负极为Fe B.电池放电时,负极反应为Fe+2OH--2e-===Fe(OH)2 C.电池充电过程中,阴极附近溶液的pH降低 D.电池充电时,阳极反应为2Ni(OH)2+2OH--2e-===Ni2O3+3H2O 充电时,阴极发生还原反应,电极反应为Fe(OH)2+2e-===Fe+2OH-,pH增大,C错误。
【2015考纲解读】 1.了解原电池的工作原理,能写出电极反应和电池反应方程式。
了解常见化学电源的种类及其工作原理。
1.(2014·浙江卷)镍氢电池(NiMH)目前已经成为混合动力汽车的一种主要电池类型,NiMH中的M表示储氢金属或合金,该电池在充电过程中的总反应方程式是Ni(OH)2+M===NiOOH+MH。
已知:6NiOOH+NH3+H2O+OH-===6Ni(OH)2+NO 下列说法正确的是( ) A.NiMH电池放电过程中,正极的电极反应式为NiOOH+H2O+e-===Ni(OH)2+OH- B.充电过程中OH-从阳极向阴极迁移 C.充电过程中阴极的电极反应式:H2O+M+e-===MH+OH-,H2O中的H被M还原 D.NiMH电池中可以用KOH溶液、氨水等作为电解质溶液 .(2014·天津卷)已知: 锂离子电池的总反应为 LixC+Li1-xCoO2C+LiCoO2 锂硫电池的总反应2Li+SLi2S 有关上述两种电池说法正确的是( ) A.锂离子电池放电时, Li+向负极迁移 B.锂硫电池充电时,锂电极发生还原反应 C.理论上两种电池的比能量相同 D.下图表示用锂离子电池给锂硫电池充电 3.2014·新课标全国卷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( ) A.a为电池的正极 B.电池充电反应为LiMn2O4===Li1-xMn2O4+xLi C.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 .2014·江苏卷)下列有关说法正确的是( ) A.若在海轮外壳上附着一些铜块,则可以减缓海轮外壳的腐蚀 B.2NO(g)+2CO(g)===N2(g)+2CO2(g)在常温下能自发进行,则该反应的ΔH>0 C.加热0.1 mol·L-1Na2CO3溶液,CO的水解程度和溶液的pH均增大 D.对于乙酸与乙醇的酯化反应(ΔH<0),加入少量浓硫酸并加热,该反应的反应速率和平衡常数均增大 C 【解析】海轮的外壳是钢铁,因铁比铜活泼,海轮外壳上附着铜块后形成原电池,铁作负极, .(2013·海南卷)Mg-AgCl电池是一种能被海水激活的一次性贮备电池,电池反应方程式为2AgCl+Mg===Mg2++ 2Ag +2Cl-。
Big new dream第 2 讲原电池化学电源[ 考纲要求 ] 1. 了解原电池的工作原理,能写出电极反应和电池反应方程式。
2. 了解常见化学电源的种类及其工作原理。
考点一原电池及其工作原理1.概念把化学能转化为电能的装置。
2.工作原理以锌铜原电池为例电极名称负极正极电极材料锌片铜片电极反应Zn- 2e- ===Zn2+Cu2++ 2e-===Cu反应类型氧化反应还原反应电子流向由 Zn 沿导线流向Cu+-3.原电池的构成条件(1) 一看反应:看是否有能自发进行的氧化还原反应发生( 一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应) 。
(2)二看两电极:一般是活泼性不同的两电极。
(3)三看是否形成闭合回路,形成闭合回路需三个条件:①电解质溶液;②两电极直接或间接接触;③两电极插入电解质溶液。
题组一原电池工作原理的考查1.下列装置中能构成原电池产生电流的是()Big new dream答案B解析 A 项,电极相同不能构成原电池; C 项,酒精不是电解质溶液,不能构成原电池; D 项,锌与电解质溶液不反应,无电流产生。
2.有关电化学知识的描述正确的是() A.CaO+ H2O===Ca(OH)2,可以放出大量的热,故可把该反应设计成原电池,把其中的化学能转化为电能B.某原电池反应为Cu+2AgNO3===Cu(NO3) 2+ 2Ag,装置中的盐桥中可以是装有含琼胶的KCl饱和溶液C.原电池的两极一定是由活动性不同的两种金属组成D.理论上说,任何能自发进行的氧化还原反应都可设计成原电池答案D解析 CaO+ H2O===Ca(OH)2不是氧化还原反应, KCl 和 AgNO3反应生成 AgCl 沉淀易阻止原电池反应的发生;作电极的不一定是金属,如石墨棒也可作电极。
规避原电池工作原理的 4 个易失分点(1)只有放热的氧化还原反应才能通过设计成原电池将化学能转化为电能。
(2)电解质溶液中阴、阳离子的定向移动,与导线中电子的定向移动共同组成了一个完整的闭合回路。
6.2原电池化学电源一、选择题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【答案】选D2.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【答案】选B3.如图是以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图。
关于该电池的叙述不正确的是 ()A.该电池不能在高温下工作B.电池的负极反应为C6H12O6+6H2O-24e-6CO2↑+24H+C.放电过程中,电子从正极区向负极区每转移1 mol,便有1 mol H+从阳极室进入阴极室D.微生物燃料电池具有高能量转换效率、原料广泛、操作条件温和、有生物相容性等优点,值得研究与推广【答案】选C4.某学习小组的同学查阅相关资料知氧化性:Cr2>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+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移向乙烧杯【答案】选C5.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+【答案】选C6.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。
第二讲 原电池 化学电源 一、选择题1.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( )。
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。
答案 D 2.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b D.图中N型半导体为正极,P型半导体为负极 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。
答案A 3.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)2 B.正极发生的电极反应为H2O2+2H++2e-===2H2O C.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 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。
答案 B 4.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( )。
卡片号:2 2012.8.15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0.5 mol电子流经导线,则可产生0.25 mol气体⑤电子的流向是:Cu→导线→Zn⑥正极反应式:Cu+2e-===Cu2+图乙 A.①②③ B.②④ C.④⑤⑥ D.③④⑤ 解析 ①中Cu为正极,Zn为负极,③中SO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。
第2讲原电池化学电源[考纲要求] 1.了解原电池的工作原理,能写出电极反应和电池反应方程式。
2.了解常见化学电源的种类及其工作原理。
考点一原电池及其工作原理1.概念把化学能转化为电能的装置。
2.工作原理以锌铜原电池为例电极名称负极正极电极材料锌片铜片电极反应Zn-2e-===Zn2+Cu2++2e-===Cu反应类型氧化反应还原反应电子流向由Zn沿导线流向Cu盐桥中离子移向盐桥含饱和KCl溶液,K+移向正极,Cl-移向负极3.原电池的构成条件(1)一看反应:看是否有能自发进行的氧化还原反应发生(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)。
(2)二看两电极:一般是活泼性不同的两电极。
(3)三看是否形成闭合回路,形成闭合回路需三个条件:①电解质溶液;②两电极直接或间接接触;③两电极插入电解质溶液。
题组一原电池工作原理的考查1.下列装置中能构成原电池产生电流的是( )答案 B解析A项,电极相同不能构成原电池;C项,酒精不是电解质溶液,不能构成原电池;D项,锌与电解质溶液不反应,无电流产生。
2.有关电化学知识的描述正确的是( ) A.CaO+H2O===Ca(OH)2,可以放出大量的热,故可把该反应设计成原电池,把其中的化学能转化为电能B.某原电池反应为Cu+2AgNO3===Cu(NO3)2+2Ag,装置中的盐桥中可以是装有含琼胶的KCl饱和溶液C.原电池的两极一定是由活动性不同的两种金属组成D.理论上说,任何能自发进行的氧化还原反应都可设计成原电池答案 D解析CaO+H2O===Ca(OH)2不是氧化还原反应,KCl和AgNO3反应生成AgCl沉淀易阻止原电池反应的发生;作电极的不一定是金属,如石墨棒也可作电极。
规避原电池工作原理的4个易失分点(1)只有放热的氧化还原反应才能通过设计成原电池将化学能转化为电能。
(2)电解质溶液中阴、阳离子的定向移动,与导线中电子的定向移动共同组成了一个完整的闭合回路。
(3)无论在原电池还是在电解池中,电子均不能通过电解质溶液。
第二讲 原电池 化学电源【真题速递】1.(2019.全国Ⅲ卷)为提升电池循环效率和稳定性,科学家近期利用三维多孔海绵状Zn (3D −Zn )可以高效沉积ZnO 的特点,设计了采用强碱性电解质的3D −Zn —NiOOH 二次电池,结构如下图所示。
电池反应为Zn(s)+2NiOOH(s)+H 2O(l)−−−→←−−−放充电电ZnO(s)+2Ni(OH)2(s)。
A. 三维多孔海绵状Zn 具有较高的表面积,所沉积的ZnO 分散度高B. 充电时阳极反应为Ni(OH)2(s)+OH −(aq)−e −NiOOH(s)+H 2O(l)C. 放电时负极反应为Zn(s)+2OH −(aq)−2e−ZnO(s)+H 2O(l)D. 放电过程中OH −通过隔膜从负极区移向正极区 【答案】D 【解析】A 、三维多孔海绵状Zn 具有较高的表面积,吸附能力强,所沉积的ZnO 分散度高,A 正确;B 、充电相当于是电解池,阳极发生失去电子的氧化反应,根据总反应式可知阳极是Ni(OH)2失去电子转化为NiOOH ,电极反应式为Ni(OH)2(s)+OH -(aq)-e -=NiOOH(s)+H 2O(l),B 正确;C 、放电时相当于是原电池,负极发生失去电子的氧化反应,根据总反应式可知负极反应式为Zn(s)+2OH -(aq)-2e -=ZnO(s)+H 2O(l),C 正确;D 、原电池中阳离子向正极移动,阴离子向负极移动,则放电过程中OH -通过隔膜从正极区移向负极区,D 错误。
2.(2019.全国1卷)利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成,电池工作时MV 2+/MV +在电极与酶之间传递电子,示意图如下所示。
下列说法错误的是A. 相比现有工业合成氨,该方法条件温和,同时还可提供电能B. 阴极区,氢化酶作用下发生反应H 2+2MV 2+2H ++2MV +C. 正极区,固氮酶催化剂,N 2发生还原反应生成NH 3D. 电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动 【答案】B 【解析】由生物燃料电池的示意图可知,左室电极为燃料电池的负极,MV +在负极失电子发生氧化反应生成MV 2+,电极反应式为MV +—e —= MV 2+,放电生成的MV 2+在氢化酶的作用下与H 2反应生成H +和MV +,反应的方程式为H 2+2MV 2+=2H ++2MV +;右室电极为燃料电池的正极,MV 2+在正极得电子发生还原反应生成MV +,电极反应式为MV 2++e —= MV +,放电生成的MV +与N 2在固氮酶的作用下反应生成NH 3和MV 2+,反应的方程式为N 2+6H ++6MV +=6MV 2++NH 3,电池工作时,氢离子通过交换膜由负极向正极移动。
课时3 原电池 化学电源 (时间:45分钟 分值:100分) 一、选择题(本题共9个小题,每题4分,共36分,每个小题只有一个选项符合题意。
) 1.下列有关电池的说法不正确的是( )。
A.手机上用的锂离子电池属于二次电池 B.铜锌原电池工作时,电子沿外电路从铜电极流向锌电极 C.甲醇燃料电池可把化学能转化为电能 D.锌锰干电池中,锌电极是负极 解析 锂离子电池可以充电再次使用,属于二次电池,A项正确;铜锌原电池中铜为正极,故电流从铜流向锌,而电子是沿外电路由锌流向铜,B项错;电池的实质即是将化学能转化成电能,C正确;Zn失去电子生成Zn2+,故作为负极,D项正确。
答案 B 2.(2013·广东揭阳质检,10)控制适当的条件,将反应2Fe3++2I-2Fe2++I2设计成如图所示的原电池。
下列判断不正确的是( )。
A.反应开始时,乙中电极反应为2I--2e-===I2 B.反应开始时,甲中石墨电极上Fe3+被还原 C.电流计读数为零时,反应达到化学平衡状态 D.平衡时甲中溶入FeCl2固体后,电流计读数为零 解析 A项,反应开始时,乙中石墨电极为负极,I-发生氧化反应;B项,甲中石墨电极为正极,Fe3+发生还原反应;C项,电流计读数为零时,各离子浓度不变,则该反应达到平衡状态;D项,平衡时甲中溶入FeCl2固体,平衡向逆反应方向移动,反应中有电子转移,电流计读数不为零。
答案 D 3.(2012·全国,11)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大到小的顺序是( )。
A.①③②④ B.①③④② C.③④②① D.③①②④ 解析 ①②相连时,外电路电流从②流向①,说明①为负极,②为正极,金属活动性:①>②;①③相连时,③为正极,①为负极,金属活动性:①>③;②④相连时,②上有气泡逸出,说明④为负极,②为正极,金属活动性:④>②;③④相连时,③的质量减小,说明③为负极,④为正极,金属活动性:③>④。
冠夺市安全阳光实验学校原电池 化学电源一次电池1.普通锌锰干电池的简图如图所示,它是用锌皮制成的锌筒作电极,插一根碳棒,碳棒顶端加一铜帽。
在石墨碳棒周围填满二氧化锰和炭黑的混合物,并用离子可以通过的长纤维纸包裹作隔膜,隔膜外是用氯化锌、氯化铵和淀粉等调成糊状作电解质溶液。
该电池工作时的总反应为Zn+2N H 4++2MnO 2[Zn(NH 3)2]2++Mn 2O 3+H 2O 。
下列关于锌锰干电池的说法中正确的是 ( ) A.当该电池电压逐渐下降后,利用电解原理能重新充电复原B.电池负极反应式为2MnO 2+2N H 4++2e-Mn 2O 3+2NH 3+H 2OC.原电池工作时,电子从负极通过外电路流向正极D.外电路中每通过0.1 mol 电子,锌的质量理论上减小6.5 g【解析】 选C 。
普通锌锰干电池是一次电池,不能充电复原,A 项错误;根据原电池工作原理,负极失电子,B 项错误;由负极的电极反应式可知,每通过0.1 mol 电子,消耗锌的质量是65 g ·mol -1×0.1mol 2=3.25 g ,D 项错误。
2.(双选)(2020·漳州模拟改编)锂亚硫酰氯(Li/SOCl 2)电池是实际应用电池系列中比能量最高的一种电池,剖视图如图所示,一种非水的LiAlCl 4的SOCl 2溶液为电解液。
亚硫酰氯既是电解质,又是正极活性物质,其中碳电极区的电极反应式为2SOCl 2+4e-4Cl -+S+SO 2↑,该电池工作时,下列说法错误的是( )A.锂电极区发生的电极反应:Li-e -Li +B.放电时发生的总反应:4Li+2SOCl 24LiCl+SO 2↑+SC.锂电极上的电势比碳电极上的高D.若采用水溶液代替SOCl 2溶液,电池总反应和效率均不变【解析】选C 、D 。
锂电池中锂为电池的负极,失电子生成锂离子,反应式:Li-e-Li +,A 正确;放电时的总反应式为电池正负极得失电子总数相等时电极反应相加,4Li+2SOCl 24LiCl+SO 2↑+S ,B 正确;锂电极为电池的负极,负极的电势比正极低,C 错误;若采用水溶液代替SOCl 2溶液,锂电极则与水反应生成氢氧化锂,造成电极的损耗,D 错误。
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: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.③④②① D.③①②④【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。
1.(2014·东城高三月考)关于原电池的叙述正确的是( )A.原电池工作时,电极上不一定都发生氧化还原反应B.某可充电电池充、放电时的反应式为Li1-x NiO2+x Li放电充电LiNiO2,放电时此电池的负极材料是Li1-x NiO2C.铅、银和盐酸构成的原电池工作时,铅板上有5.175 g铅溶解,正极上就有1 120 mL(标准状况)气体析出D.在理论上可将反应CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH<0设计成原电池解析:选D。
A中原电池工作时电极上一定都发生氧化还原反应;B中电池放电时,负极材料是Li;C中通过计算知正极上生成的气体在标准状况下应为560 mL。
2.(2014·成都毕业诊断)铁镍蓄电池又称爱迪生电池,放电时的总反应为:Fe+Ni2O3+3H2O===Fe(OH)2+2Ni(OH)2,下列有关该电池的说法不正确的是( )A.电池的电解液为碱性溶液,正极为Ni2O3、负极为FeB.电池放电时,负极反应为Fe+2OH--2e-===Fe(OH)2C.电池充电过程中,阴极附近溶液的pH降低D.电池充电时,阳极反应为2Ni(OH)2+2OH--2e-===Ni2O3+3H2O解析:选C。
A项,由电池反应可知,Ni2O3→Ni(OH)2,Ni的化合价由+3价→+2价,化合价降低,发生还原反应,故Ni2O3为正极,Fe→Fe(OH)2,Fe的化合价由0价→+2价,化合价升高,发生氧化反应,故Fe为负极,正确;B项,负极发生氧化反应,Fe+2OH--2e-===Fe(OH)2,正确;C项,阴极发生还原反应,Fe(OH)2+2e-===Fe+2OH-,c(OH-)增大,溶液的pH增大,故错误;D项,阳极发生氧化反应,电极反应为2Ni(OH)2+2OH--2e-===Ni2O3+3H2O,D正确。
3.(2014·南通调研)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减小解析:选D。
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,1 mol乙烷参与反应时转移14 mol电子,则参与反应的氧气的量为14 mol4=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。
4.(2014·黄冈质检)一种新型熔融盐燃料电池具有高发电效率。
现用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质,一极通CO气体,另一极通O2和CO2混合气体,其总反应为:2CO +O2===2CO2。
则下列说法中正确的是( )A.通CO的一极是电池的正极B.负极发生的电极反应是:O2+2CO2+4e-===2CO2-3C.负极发生的电极反应是:CO+CO2-3-2e-===2CO2D.正极发生氧化反应解析:选C。
据题意知通入CO的一极为电源的负极,CO失去电子转变为CO2,发生氧化反应,故A、B、D错误,C正确。
5.(2014·厦门期末)某固体酸燃料电池以CsHSO4固体为电解质传递H+,其基本结构见下图,电池总反应可表示为:2H2+O2===2H2O,下列有关说法正确的是( )A.电子通过外电路从b极流向a极B.b极上的电极反应式为:O2+2H2O+4e-===4OH-C.每转移0.1 mol电子,消耗1.12 L的H2D.H+由a极通过固体酸电解质传递到b极解析:选D。
由电池总反应方程式及原电池原理可知,充入H2的一极即a极是负极,充入O2的一极即b极是正极;电子由负极经外电路流向正极;电池内部阳离子即H+移向正极,正极即b极的电极反应式为:O2+4H++4e-===2H2O,故A项、B项错误,D项正确。
C 项没有指明标准状况,故C项错误。
6.(2014·吉林模拟)某小组为研究电化学原理,设计右图装置,下列叙述不正确的是( )A.a和b不连接时,铁片上会有金属铜析出B.a和b用导线连接时,铜片上发生的反应为:Cu2++2e-===CuC.无论a和b是否连接,铁片均会溶解,溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色D.a和b分别连接直流电源正、负极,电压足够大时,Cu2+向铜电极移动解析:选D。
a和b不连接时,铁与CuSO4溶液发生反应:Fe+Cu2+===Fe2++Cu,A项正确;a和b用导线连接时,组成了原电池,Fe作负极,Cu作正极,铜片上发生还原反应:Cu2++2e-===Cu,铁片上发生氧化反应:Fe-2e-===Fe2+,B项正确;通过以上分析可知,无论a和b是否连接,均发生反应:Fe+Cu2+===Fe2++Cu,故溶液均从蓝色(Cu2+的颜色)逐渐变成浅绿色(Fe2+的颜色),C项正确;a和b分别连接直流电源正、负极时,构成电解池,铜片作阳极,铁片作阴极,Cu 2+应向阴极(铁电极)移动,D 项错误。
7.(2014·哈尔滨月考)一种新型燃料电池,一极通入空气,另一极通入丁烷气体;电解质是掺杂氧化钇(Y 2O 3)的氧化锆(ZrO 2)晶体,在熔融状态下能传导O 2-。
下列对该燃料电池说法不正确的是( )A .在熔融电解质中,O 2-移向负极B .电池的总反应是:2C 4H 10+13O 2===8CO 2+10H 2OC .通入空气的一极是正极,电极反应为:O 2+4e -===2O 2-D .通入丁烷的一极是正极,电极反应为:C 4H 10+26e -+13O 2-===4CO 2↑+5H 2O解析:选D 。
由原电池原理知阴离子移向负极,A 正确;原电池反应就是一个氧化还原反应,只是氧化反应和还原反应分别在两极进行,由丁烷的燃烧反应知,该电池的总反应为:2C 4H 10+13O 2===8CO 2+10H 2O ,且丁烷失电子,O 2得电子,故选D 。
8.(2014·苏南四校联考)固体氧化物燃料电池是由美国西屋(Westinghouse)公司研制开发的。
它以固体氧化锆-氧化钇为电解质,这种固体电解质在高温下允许氧离子(O 2-)在其间通过。
该电池的工作原理如图所示,其中多孔电极a 、b 均不参与电极反应。
下列判断正确的是( )A .有O 2放电的a 极为电池的负极B .有H 2放电的b 极为电池的正极C .a 极对应的电极反应为:O 2+2H 2O +4e -===4OH -D .该电池的总反应方程式为:2H 2+O 2===2H 2O解析:选D 。
H 2在O 2中燃烧的方程式为2H 2+O 2=====点燃2H 2O ,所以氢氧燃料电池的总方程式为2H 2+O 2===2H 2O ,D 对;而O 2为氧化剂,在正极反应,所以a 极为正极,A 错;因反应介质中没有水,所以正极反应式为O 2+4e -===2O 2-,C 错;根据总反应写出负极反应式为2H 2+2O 2--4e -===2H 2O ,H 2为负极反应物,B 错。
9.(2014·河北省石家庄市模拟)综合如图判断,下列说法正确的是( )A.装置Ⅰ和装置Ⅱ中负极反应均是Fe-2e-===Fe2+B.装置Ⅰ和装置Ⅱ中正极反应均是O2+2H2O+4e-===4OH-C.装置Ⅰ和装置Ⅱ中盐桥中的阳离子均向右侧烧杯移动D.放电过程中,装置Ⅰ左侧烧杯和装置Ⅱ右侧烧杯中溶液的pH均增大解析:选D。
装置Ⅰ中,由于Zn比Fe活泼,所以Zn作原电池的负极,电极反应式为Zn-2e-===Zn2+;Fe作正极,电极反应式为O2+2H2O+4e-===4OH-。
由于正极有OH-生成,因此溶液的pH增大。
装置Ⅱ中,Fe作负极,电极反应式为Fe-2e-===Fe2+;Cu作正极,电极反应式为2H++2e-===H2↑。
正极由于不断消耗H+,所以溶液的pH逐渐增大。
据此可知A、B皆错,D正确。
在原电池的电解质溶液中,阳离子移向正极,所以C错误。
10. (2011·高考安徽卷)研究人员最近发明了一种“水”电池,这种电池能利用淡水和海水之间含盐量差别进行发电,在海水中电流总反应可表示为:5MnO2+2Ag+2NaCl===Na2Mn5O10+2AgCl,下列“水”电池在海水中放电时的有关说法正确的是( ) A.正极反应式:Ag+Cl--e-===AgClB.每生成1 mol Na2Mn5O10转移2 mol电子C.Na+不断向“水”电池的负极移动D.AgCl是还原产物解析:选B。
A项,Ag+Cl--e-===AgCl应为负极反应式,故错误;B项,负极只有Ag 失电子,根据电荷守恒,由总反应式可知B项正确;C项, Na+向正极移动,故错误;D项,AgCl为氧化产物,故错误。
11.(2014·天津联考) 金属镁在目前的汽车、航天、航空、机械制造、军事等产业中得到迅猛发展。
(1)目前市场上某些品牌笔记本电脑(如神舟电脑、IBM电脑等)的外壳一改以往的有机合成材料,而使用镁铝合金、钛铝合金等材料。
镁铝合金材料在电脑上代替有机合成材料的目的是________(多选)。
A.降低成本B.增强美观C.利于散热 D.增加强度E .增加运算速度(2)某学校研究性学习小组欲以镁条、铝片为电极,以稀NaOH 溶液为电解质溶液设计原电池。
①给你一只安培表,请你画出该原电池的示意图,并标出正负极。
②一段时间后,铝片发生的电极反应式是_______________;镁条表面只有极少量的气泡产生,则镁电极产生的主要反应的电极反应式为____________。
解析:(1)铝合金材料比有机合成材料在价格上要高,所以A 错;实际上铝合金材料在电脑外壳上的使用是从“增加强度”和“增强美观”的角度考虑的,当然铝合金作为电脑的外壳材料散热效果要比有机合成材料好的多;铝合金材料的应用与电脑的运算速度没有关系。
(2)铝能够与NaOH 溶液反应,所以作原电池的负极,而镁与NaOH 溶液不反应作正极。
答案:(1)BCD(2)①如图所示 ②Al +4OH --3e -===AlO -2+2H 2O 2H ++2e-===H 2↑12.(2014·江西八校联考) 氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。
如图所示为电池示意图,该电池电极表面均匀地镀一层细小的铂粉,铂吸附气体的能力强,性质稳定。
请回答下列问题:(1)氢氧燃料电池能量转化的主要形式是____________________,在导线中电子流动的方向为______________________(用a 、b 表示)。