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课后限时集训（二十）原电池化学电源（建议用时：35分钟）A级基础达标1.（2019·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D[D项,a极为负极,电子由负极（锌片）流出。
]2.（2019·云南七校联考）铝—空气电池以高纯度铝（含铝99.99%）为负极,铂铁合金为正极,海水为电解质溶液,工作原理如图所示。
下列说法正确的是（）A.铝—空气电池要及时回收处理,以免造成重金属污染B.正极制成鱼鳃状的目的是增大铂铁合金与海水中溶解氧的接触面积C.每消耗1 mol Al,电解质溶液中会有3 mol电子通过D.该电池工作时,铂铁合金比高纯铝更容易被腐蚀B[选项A,铝不属于重金属,错误;选项B,正极制成鱼鳃状的目的是增大铂铁合金与海水中溶解氧的接触面积,从而加快反应速率,正确;选项C,电子只能沿导线转移,电解质溶液中移动的是离子,错误;选项D,该电池工作时铂铁合金是正极被保护,不易被腐蚀,错误。
]3.锌—空气电池由活性炭（空气扩散极）、锌、苛性碱溶液构成,其中活性炭部分浸泡在苛性碱溶液中,其工作原理如图所示,负极产物是ZnO。
下列有关锌—空气电池的说法正确的是（）A.活性炭的作用是吸附空气,为电池提供氧化剂B.原理图中的隔离膜为质子交换膜C.负极反应式为Zn－2e－＋H2O===ZnO＋2H＋D.电池工作时,外电路中流过0.2 mol电子,消耗3.2 g O2A[A项,活性炭具有多孔结构,可有效地吸附空气,正确;B项,该电池的电解质溶液为苛性碱溶液,且负极消耗OH－,故隔离膜是阴离子交换膜,错误;C项,因该电池的电解质溶液为碱性溶液,故不可能生成H＋,正确的负极反应式为Zn－2e－＋2OH－===ZnO＋H2O,错误;D项,外电路流过0.2 mol电子时,消耗0.05 mol O2,错误。
]4.（2019·唐山模拟）环境监察局常用“定电位”NO x传感器来监测化工厂的氮氧化物气体是否达到排放标准,其工作原理如图所示。
下列说法不正确的是（）A.“对电极”是负极B.“工作电极”上发生的电极反应为NO2＋2e－＋2H＋===NO＋H2OC.传感器工作时H＋由“工作电极”移向“对电极”D.“对电极”的材料可能为活泼金属锌C[题图“工作电极”上通入NO2放出NO,说明NO2被还原,则“工作电极”为原电池的正极,“对电极”为原电池的负极,A项正确;在酸性条件下,“工作电极”上发生还原反应的电极反应式为NO2＋2e－＋2H＋===NO＋H2O,B项正确;原电池工作时阳离子向正极移动,即传感器工作时H＋由“对电极”移向“工作电极”,C项错误;“对电极”是负极,则“对电极”的材料可能为活泼金属锌,D项正确。
]5.（2019·陕西名校联考）常温下,将除去表面氧化膜的Al片、Cu片插入浓硝酸中组成原电池（图1）,测得原电池的电流强度（I）随时间（t）的变化如图2所示。
反应过程中有红棕色气体产生。
下列说法错误的是（）图1图2A.t1时刻前,Al片的电极反应为2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋B.t1时,因Al在浓硝酸中钝化,氧化膜阻碍了Al继续反应C.t1时刻后,负极Cu失电子,电流方向发生改变D.烧杯中发生反应的离子方程式为2NO2＋2OH－===2NO－3＋H2OD[由题图1、2知,t1时刻前,即铝钝化前,铝片作负极,发生反应：2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋,A项正确;t1时,因Al在浓硝酸中钝化,氧化膜阻碍了Al继续反应,B项正确;t1时刻后,Cu片作负极,失电子,电流方向发生改变,C项正确;烧杯中发生反应的离子方程式为2NO2＋2OH－===NO－3＋NO－2＋H2O,D项错误。
] 6.（2019·娄底模拟）有A、B、C、D、E五块金属片,进行如下实验：①A、B 用导线相连后,同时浸入稀硫酸溶液中,A极为负极;②C、D用导线相连后,同时浸入稀硫酸溶液中,电流由D→导线→C;③A、C相连后,同时浸入稀硫酸溶液中,C极产生大量气泡;④B、D相连后,同时浸入稀硫酸溶液中,D极发生氧化反应;⑤用惰性电极电解含B离子和E离子的溶液,E先析出。
据此,判断五种金属的活动性顺序是（）A.A>B>C>D>EB.A>C>D>B>EC.C>A>B>D>ED.B>D>C>A>EB[金属与稀硫酸溶液组成原电池,活泼金属失去电子发生氧化反应,作负极,较不活泼的金属作正极。
H＋在正极电极表面得到电子生成H2,电子运动方向由负极→正极,电流方向则由正极→负极。
在题述原电池中,A—B原电池,A为负极;C—D原电池,C为负极;A—C原电池,A为负极;B—D原电池,D为负极;E先析出,E不活泼。
综上可知,金属活动性A>C>D>B>E。
]7.（2019·绵阳模拟）利用微生物可将废水中苯酚的化学能直接转化为电能,装置如图所示。
电池工作时,下列说法正确的是（）A.a极为正极,发生氧化反应B.b极的电极反应式为2NO－3＋12H＋－10e－===N2↑＋6H2OC.中间室的Cl－向左室移动D.左室消耗苯酚（C6H5OH）9.4 g时,用电器流过2.4 mol电子C[由题图可知,在b极上NO－3转化为N2,发生得电子的还原反应,故b极为正极,a极为负极,A项错误;b极的电极反应式为2NO－3＋12H＋＋10e－===N2↑＋6H2O,B项错误;原电池中阴离子向负极移动,故C项正确;左室消耗苯酚的电极反应式为C6H5OH－28e－＋11H2O===6CO2↑＋28H＋,9.4 g苯酚的物质的量为0.1 mol,故用电器应流过2.8 mol电子,D项错误。
]8.（2019·昆明模拟）糖生物电池是一种酶催化燃料电池（EFC）,它使用便宜的酶代替贵金属催化剂,利用空气氧化糖类产生电流。
下列有关判断不合理的是（）A.该电池不宜在高温下工作B.若该电池为酸性介质,正极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2OC.放电过程中,电池内阳离子向正极迁移D.若该电池为碱性介质,以葡萄糖为原料并完全氧化,负极反应式为C6H12O6－24e－＋6H2O===6CO2↑＋24H＋D[酶在高温下会失去生理活性,A项合理;若该电池为酸性介质,则H＋会在正极与O2发生反应,正极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O,B项合理;根据原电池反应原理可知,放电过程中阳离子移向正极,C项合理;若该电池为碱性介质,则负极反应式为C6H12O6＋36OH－－24e－===6CO2－3＋24H2O,D项不合理。
]9.某传感器工作原理如图所示。
利用该传感器可以测定空气中NO、CO、NH3、SO2等有害气体的含量。
下列说法正确的是（）A.若M为熔融KOH,X为NH3,Y为N2,则负极的电极反应式为2NH3－6e－===N2＋6H＋B.若M是含O2－的固体电解质,X为NO,则正极的电极反应式为O2＋4e－===2O2－C.传感器工作中,电子由Pt（Ⅰ）极经电流仪传到Pt（Ⅱ）极D.若X为CO,M为KOH溶液,则电池总反应为2CO＋O2===2CO2B[由于M是熔融的KOH,即使放电生成H＋也会与OH－反应生成水,所以负极的电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O,A错误。
若M是含O2－的固体电解质,则负极的电极反应式为2NO－4e－＋2O2－===2NO2,正极的电极反应式为O2＋4e－===2O2－,B正确。
题述装置属于原电池,Pt（Ⅰ）极为正极,Pt（Ⅱ）极为负极,电子由负极经外电路流向正极,C错误。
若X为CO,M为KOH溶液,则负极的电极反应式为CO－2e－＋4OH－===CO2－3＋2H2O,电池总反应为2CO＋4KOH ＋O2===2K2CO3＋2H2O,D错误。
]10.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,反应方程式为Pb＋PbO 2＋4HBF4放电充电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.放电时的负极反应为PbO2＋4H＋＋2e－===Pb2＋＋2H2OB.充电时,当阳极质量增加23.9 g时,溶液中有0.2 mol电子通过C.放电时,正极区pH增大D.充电时,Pb电极与电源的正极相连C[放电时,负极上应该是金属铅发生失电子的氧化反应,A错误;电子只能经过导线,不能经过电解质溶液,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。
]11.全钒液流电池是一种活性物质呈循环流动状态的电池,目前钒电池技术已经趋近成熟。
下图是钒电池基本工作原理示意图：请回答下列问题：（1）钒电池是以溶解于一定浓度硫酸溶液中的不同价态的钒离子（V2＋、V3＋、VO2＋、VO＋2）为正极和负极,电池总反应式为VO2＋＋V3＋＋H2O充电放电V2＋＋VO＋2＋2H＋。
放电时的正极反应式为,充电时的阴极反应式为。
放电过程中,电解液的pH （填“升高”“降低”或“不变”）。
（2）钒电池基本工作原理示意图中“正极电解液”可能是（填字母）。
a.VO＋2、VO2＋混合液b.V3＋、V2＋混合液c.VO＋2溶液d.VO2＋溶液e.V3＋溶液f.V2＋溶液（3）能够通过钒电池基本工作原理示意图中“隔膜”的离子是。
【试题解析】：（1）正极反应是还原反应,由电池总反应可知放电时的正极反应式为VO＋2＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O;充电时,阴极反应为还原反应,故为V3＋得电子生成V2＋的反应。
（2）充电时阳极反应式为VO2＋＋H2O－e－===VO＋2＋2H＋,故充电完毕的正极电解液为VO＋2溶液,而放电完毕的正极电解液为VO2＋溶液,故正极电解液可能是选项a、c、d。
（3）充电和放电过程中,正极电解液与负极电解液不能混合,起平衡电荷作用的是加入的酸,故H＋可以通过隔膜。
【参考答案】：（1）VO＋2＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O V3＋＋e－===V2＋升高（2）acd（3）H＋B级能力提升12.（1）浓差电池中的电动势是由于电池中存在浓度差而产生的。
某浓差电池的原理如图所示,该电池从浓缩海水中提取LiCl的同时又获得了电能。
