原电池练习二答案一、选择题1．下列原电池的说法正确的是A．所有的氧化还原反应都能设计成原电池B．原电池的两极中较活泼的金属一定为负极C．在原电池中,电子流出的一极是负极,发生氧化反应D．原电池可以把物质内部的能量全部转化为电能解析：选C;A项,必须是自发进行的氧化还原反应才能设计成原电池,错误；B项,原电池的两极中较活泼的金属一般为负极,但在某些特殊的电解质溶液中,如Mg-AlNaOH原电池,较活泼的金属Mg与NaOH不能反应,而Al与之反应,较不活泼的金属Al作负极,故错误；D项,原电池反应后,电极产物仍会具有一定的能量,且由于过程中放热,不可能100%进行转化,故原电池不能把物质中的能量全部转化为电能,错误;2．2017·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解析：选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;3．研究人员最近发明了一种“水”电池,这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电,在海水中电池总反应可表示为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;电池的正极得电子,A错误；阳离子向正极移动,C错误；Ag化合价升高形成AgCl,AgCl是氧化产物,D错误;4．“天宫二号”飞行器白天靠太阳能帆板产生电流向镍氢电池充电,夜间镍氢电池向飞行器供电;镍氢电池的结构示意图如图所示;若电池总反应为2NiOH2错误!2NiOOH＋H2;则下列说法正确的是A．放电时,NiOOH发生氧化反应B．充电时,a电极的pH增大,K＋移向b电极C．充电时,a电极的电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－D．放电时,负极反应为NiOOH＋H2O＋e－===NiOH2＋OH－解析：选C;放电时,NiOOH在正极上放电,发生还原反应,A错误；充电时,a电极作阴极,电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－,pH增大,K＋移向a电极,B错误、C正确；放电时,负极上H2放电,D错误;5．2017·张家界模拟液流电池是一种新的蓄电池,是利用正负极电解液分开,各自循环的一种高性能蓄电池,具有容量高、使用领域环境广、循环使用寿命长的特点;如图是一种锌溴液流电池,电解液为溴化锌的水溶液;下列说法正确的是A．充电时阳极的电极反应式：Zn－2e－===Zn2＋B．充电时电极a为外接电源的负极C．放电时Br－向右侧电极移动D．放电时左侧电解质储罐中的离子总浓度增大解析：选D;如图是一种锌溴液流电池,电解液为溴化锌的水溶液,所以该电池的负极为锌,电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋,溴为原电池的正极,电极反应式为Br2＋2e－===2Br－,充电时阳极的电极反应式与正极的电极反应式相反,所以充电时阳极的电极反应式为2Br－－2e－===Br2,故A错；在充电时,原电池的正极连接电源的正极,是电解池的阳极,而原电池的负极连接电源的负极,所以充电时电极a为外接电源的正极,故B错；放电时为原电池,在原电池中间隔着一个阳离子交换膜,所以Br－不能向右侧电极移动,故C 错；放电时左侧生成溴离子,为平衡电荷,右侧的锌离子向左侧电极移动,所以放电时左侧电解质储罐中的离子总浓度增大,故D正确;6．如图所示,最近美国医学家利用人体自身环境设计了心脏起搏器,其动力由人体体液中的能量物质提供;下列有关说法正确的是A．图中“”为人体中的脂肪B．O2极为心脏起搏器的负极C．产生的CO2使人体血液呈酸性,长期使用对人体有害D．电池正极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－解析：选D;本题将原电池原理进行拓展和创新,所以解答时首先要了解人体体液中的能量物质,其次要根据原电池原理来分析心脏起搏器的正、负极;选项A,人体体液中的能量提供者是葡萄糖,不是脂肪;选项B,体液中的葡萄糖为电池的负极;选项C,人体自身呼吸作用也会产生二氧化碳,通过人体的呼吸和体液调节不会使人体的血液呈酸性;选项D,O2获得电子为电池的正极,其电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－;7．如图所示,杠杆A、B两端分别挂有体积相同、质量相等的空心铜球和空心铁球,调节杠杆并使其在水中保持平衡,然后小心地向水槽中滴入浓CuSO4溶液,一段时间后,下列有关杠杆的偏向判断正确的是实验过程中,不考虑两球的浮力变化A．杠杆为导体或绝缘体时,均为A端高B端低B．杠杆为导体或绝缘体时,均为A端低B端高C．当杠杆为导体时,A端低B端高D．当杠杆为导体时,A端高B端低解析：选C;当杠杆为导体时,构成原电池,Fe作负极,Cu作正极,电极反应式分别为负极：Fe－2e－===Fe2＋,正极：Cu2＋＋2e－===Cu,铜球增重,铁球质量减轻,杠杆A端低B端高;8．热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源;一种热激活电池的基本结构如图所示,其中作为电解质的无水LiCl-KCl混合物受热熔融后,电池即可瞬间输出电能;该电池总反应为PbSO4＋2LiCl＋Ca===CaCl2＋Li2SO4＋Pb;下列有关说法正确的是A．正极反应式：Ca＋2Cl－－2e－===CaCl2B．放电过程中,Li＋向负极移动C．每转移0.1 mol电子,理论上生成20.7 g PbD．常温时,在正、负极间接上电流表或检流计,指针不偏转解析：选D;正极应是得电子发生还原反应,故为PbSO4＋2e－===Pb＋SO错误!,A错误；放电过程为原电池,阳离子向正极移动,B错误；每转移0.1 mol电子,生成0.05 mol Pb,为10.35 g,C错误；由题意“热激活”表明该电池应在加热的条件下工作,故常温下电解质不能熔化,不能形成原电池,指针不偏转,D正确;9．如图是将SO2转化为重要的化工原料H2SO4的原理示意图,下列说法不正确的是A．该装置将化学能转化为电能B．催化剂b表面O2发生还原反应,其附近的溶液酸性增强C．催化剂a表面的反应是SO2＋2H2O－2e－===SO错误!＋4H＋D．若得到的硫酸浓度仍为49%,则理论上参加反应的SO2与加入的H2O的质量比为8∶15解析：选B;A项,该装置没有外加电源,是一个原电池,能把化学能转化为电能,正确；B项,催化剂b表面O2发生还原反应生成H2O,消耗H＋,其附近溶液酸性减弱,错误；C项,催化剂a表面SO2失去电子生成硫酸,电极反应式为SO2＋2H2O－2e－===SO错误!＋4H ＋,正确；D项,催化剂a处的反应为SO2＋2H2O－2e－===SO错误!＋4H＋,催化剂b处的反应为错误!O2＋2H＋＋2e－===H2O,则总反应式为SO2＋H2O＋错误!O2===H2SO4;设参加反应的SO2的质量为x g,加入的H2O的质量为y g,则生成硫酸的质量为错误!g,消耗水的质量为错误!g,因得到硫酸的浓度为49%,故有错误!＝错误!,可得x∶y＝8∶15,正确;10．教材改编题镍镉Ni-Cd可充电电池在现代生活中有广泛应用;已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液,其充、放电按下式进行：Cd＋2NiOOH＋2H2O错误!CdOH2＋2NiOH2;有关该电池的说法正确的是A．放电时负极附近溶液的碱性不变B．放电时电解质溶液中的OH－向正极移动C．放电时正极反应：NiOOH＋e－＋H2O===NiOH2＋OH－D．放电时Cd在正极上放电解析：选C;放电时Cd作负极,发生Cd－2e－＋2OH－===CdOH2,负极附近溶液碱性减弱,A、D错误；放电时电解质溶液中的OH－向负极移动,B错误；放电时正极反应：NiOOH＋e－＋H2O===NiOH2＋OH－,C正确;11锌-空气燃料电池可用作电动车动力电源,电池的电解质溶液为KOH溶液,反应为2Zn＋O2＋4OH－＋2H2O===2ZnOH错误!;下列说法正确的是A．充电时,电解质溶液中K＋向阳极移动B．充电时,电解质溶液中c OH－逐渐减小C．放电时,负极反应为Zn＋4OH－－2e－===ZnOH错误!D．放电时,电路中通过2 mol电子,消耗氧气22.4 L标准状况解析K＋带正电荷,充电时K＋应该向阴极移动,A项错误;根据该电池放电的总反应可知,放电时消耗OH－,则充电时,OH－浓度应增大,B项错误;放电时,Zn为负极,失去电子生成ZnOH错误!,其电极反应为Zn＋4OH－－2e－===ZnOH错误!,C项正确;消耗1 mol O2转移4 mol电子,故转移2 mol电子时消耗0.5 mol O2,0.5 mol O2在标准状况下的体积为11.2 L,D项错误;答案 C12．2015·高考江苏卷一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意图如下;下列有关该电池的说法正确的是A．反应CH4＋H2O错误!3H2＋CO,每消耗1 mol CH4转移12 mol电子B．电极A上H2参与的电极反应为H2＋2OH－－2e－===2H2OC．电池工作时,CO错误!向电极B移动D．电极B上发生的电极反应为O2＋2CO2＋4e－===2CO错误!解析：选D;A选项,甲烷中的C为－4价,一氧化碳中的C为＋2价,每个碳原子失去6个电子,因此每消耗1 mol甲烷失去6 mol电子,所以错误；B选项,熔融盐中没有氢氧根离子,因此氢氧根离子不能参与电极反应,电极反应式应为H2＋CO＋2CO错误!－4e－===3CO2＋H2O,所以错误；C选项,碳酸根离子应向负极移动,即向电极A移动,所以错误；D选项,电二、非选择题1．以甲烷燃料电池为例来分析不同环境下电极反应式的书写;1酸性介质如H2SO4负极：_____________________________________________________________；正极：______________________________________________________________；总反应式：____________________________________________________________;2碱性介质如KOH负极：__________________________________________________________________；正极：__________________________________________________________________；总反应式：_______________________________________________________________;3固体电解质高温下能传导O2－负极：________________________________________________________________；正极：________________________________________________________________；总反应式：______________________________________________________________;4熔融碳酸盐如熔融K2CO3环境下负极：__________________________________________________________________；正极：__________________________________________________________________；总反应式：_______________________________________________________________;答案：1CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋2O2＋8e－＋8H＋===4H2OCH4＋2O2===CO2＋2H2O2CH4－8e－＋10OH－===CO错误!＋7H2O2O2＋8e－＋4H2O===8OH－CH4＋2O2＋2OH－===CO错误!＋3H2O3CH4－8e－＋4O2－===CO2＋2H2O2O2＋8e－===4O2－CH4＋2O2===CO2＋2H2O4CH4－8e－＋4CO错误!===5CO2＋2H2O2O2＋8e－＋4CO2===4CO错误!CH4＋2O2===CO2＋2H2O2．14分1以Al和NiOOH为电极,NaOH溶液为电解质溶液组成一种新型电池,放电时NiOOH转化为NiOH2,该电池反应的化学方程式是__________________________________________________________;2普通锌锰电池放电时发生的主要反应为Zn＋2NH4Cl＋2MnO2===ZnNH32Cl2＋2MnOOH;该电池中,负极材料主要是________,与普通锌锰电池相比,碱性锌锰电池的优点是__________________________________________________________;3将氢氧燃料电池中的氢气换成氨气也可以构成燃料电池,其电池反应原理为4NH3＋3O2===2N2＋6H2O;电解质溶液应该呈________填“酸性”“碱性”或“中性”,负极的电极反应式：________________________________________________________________;解析：1根据得失电子守恒有Al＋3NiOOH＋NaOH―→NaAlO2＋3NiOH2,再由元素守恒得：Al＋3NiOOH＋NaOH＋H2O===NaAlO2＋3NiOH2;2根据普通锌锰电池放电时发生的主要反应：Zn＋2NH4Cl＋2MnO2===ZnNH32Cl2＋2MnOOH,失去电子的为负极,材料为锌；金属易和酸发生反应,而在碱性条件下,金属的性质比较稳定,电池的使用寿命大大增加;3NH3与酸反应生成盐,故该电池应选用碱性电解质溶液;答案：1Al＋3NiOOH＋NaOH＋H2O===NaAlO2＋3NiOH22锌在碱性条件下,金属的性质比较稳定,电池的使用寿命大大增加3碱性2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O3．14分已知在酸性条件下发生的反应为AsO错误!＋2I－＋2H＋===AsO错误!＋I2＋H2O,在碱性条件下发生的反应为AsO错误!＋I2＋2OH－===AsO错误!＋H2O＋2I－;设计如图装置C1、C2均为石墨电极,分别进行下述操作：Ⅰ.向B烧杯中逐滴加入浓盐酸；Ⅱ.向B烧杯中逐滴加入40% NaOH溶液;结果发现检流计指针均发生偏转,且偏转方向相反;试回答下列问题：1两次操作中指针为什么都发生偏转__________________________________________________________;2两次操作过程中指针偏转方向为什么相反试用化学平衡移动原理解释：__________________________________________________________;3操作Ⅰ过程中C1棒上发生的反应为__________________________________;4操作Ⅱ过程中C2棒上发生的反应为__________________________________;5操作Ⅱ过程中,盐桥中的K＋移向______烧杯溶液填“A”或“B”;解析：由于酸性条件下发生的反应为AsO错误!＋2I－＋2H＋===AsO错误!＋I2＋H2O,碱性条件下发生的反应为AsO错误!＋I2＋2OH－===AsO错误!＋H2O＋2I－,两反应都是氧化还原反应,而且满足构成原电池的三大要素：①不同环境中的两电极连接；②电解质溶液电极插入其中,并能自发发生氧化还原反应；③形成闭合回路;当加酸时,c H＋增大,C1：2I－－2e－===I2,为负极；C2：AsO错误!＋2H＋＋2e－===AsO错误!＋H2O,为正极;当加碱时,c OH－增大,C1：I2＋2e－===2I－,为正极；C2：AsO错误!＋2OH－－2e－===AsO错误!＋H2O,为负极;答案：1两次操作均能形成原电池,将化学能转变成电能2①加酸时,c H＋增大,AsO错误!得电子,I－失电子,所以C1极是负极,C2极是正极；②加碱时,c OH－增大,AsO错误!失电子,I2得电子,此时,C1极是正极,C2极是负极;故加入浓盐酸和NaOH溶液时发生不同方向的反应,电子流动方向不同,即检流计指针偏转方向不同32I－－2e－===I24AsO错误!＋2OH－－2e－===AsO错误!＋H2O5A4．14分2017·济宁模拟1银锌碱性电池的电解质溶液为KOH溶液,电池放电时正极的Ag2O2转化为Ag,负极的Zn转化为K2ZnOH4,写出该电池的反应方程式：__________________________________________________________;22Ag＋aq＋Cus===Cu2＋aq＋2Ags设计的原电池如图所示;电极X的材料是________；电解质溶液Y是________；外电路中的电子是从________填电极名称,下同电极流向________电极;3将两个铂电极插入KOH溶液中,向两极分别通入CH4和O2,构成甲烷燃料电池;通入CH4的电极反应式是CH4＋10OH－－8e－===CO错误!＋7H2O,通入O2的电极反应式是__________________________________________________________;解析：1根据原电池反应和氧化还原反应的对应关系,初步确定氧化剂是过氧化银,还原产物是银；还原剂是金属锌,氧化产物是四羟基合锌酸钾；同时注意所用的介质是氢氧化钾溶液;2原电池正极发生还原反应,负极发生氧化反应,Ag＋作氧化剂,Ag＋＋e－===Ag的反应为正极反应式,Cu作负极,负极反应式为Cu－2e－===Cu2＋,Y溶液为AgNO3溶液,外电路中的电子由负极Cu流向正极Ag;3在原电池中,负极上发生氧化反应,正极上发生还原反应;答案：1Ag2O2＋2Zn＋4KOH＋2H2O===2K2ZnOH4＋2Ag2铜AgNO3溶液铜银32O2＋4H2O＋8e－===8OH－5．15分1熔融盐电池具有高的发电效率,因而受到重视,可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质,CO为阳极燃气,空气与CO2的混合气为阴极助燃气,制得在650 ℃下工作的燃料电池,完成有关电池反应式;负极反应式：2CO＋2CO错误!－4e－===4CO2,正极反应式：_____________________________________________________________________,电池总反应式：_________________________________________________________;2二甲醚CH3OCH3燃料电池具有启动快、效率高等优点,其能量密度高于甲醇燃料电池能量密度5.93 kW·h·kg－1;若电解质为酸性,二甲醚燃料电池的负极反应式为__________________________________________________________,一个二甲醚分子经过电化学氧化,可以产生________个电子的电量；该电池的理论输出电压为1.20 V,能量密度E＝________________________________________列式计算;能量密度＝电池输出电能/燃料质量,1 kW·h＝3.6×106 J,F＝96 500 C·mol－1;3NO x是汽车尾气中的主要污染物之一;通过NO x传感器可监测NO x的含量,其工作原理示意图如下：①Pt电极上发生的是________反应填“氧化”或“还原”;②写出NiO电极的电极反应式：_____________________________________________;解析：1本题中的电池是一种新型高能电池,电解质是熔融物,而不是电解质溶液,但有自由移动的CO错误!存在;原电池的反应原理实质是氧化还原反应中的电子转移,燃料电池总反应实质是一个燃烧反应,故负极CO失去电子,而正极应为O2得到电子,再与阴极助燃气CO2结合生成电解质阴离子CO错误!;2原电池中二甲醚在负极失去电子,所以负极电极反应式是CH3OCH3－12e－＋3H2O===2CO2＋12H＋；二甲醚中碳原子的化合价是－2价,反应后变为＋4价,每个碳原子失去6个电子,所以一个二甲醚分子经过电化学氧化,可以产生12个电子的电量；由于能量密度＝电池输出电能/燃料质量,若燃料质量为1 kg,则该电池的能量密度E＝错误!÷3.6×106 J·kW－1·h－1≈8.39 kW·h·kg－1;3①由工作原理示意图可知,O2在Pt电极发生还原反应生成O2－；②在O2－参加反应下,NO在NiO电极发生氧化反应生成NO2;答案：1O2＋2CO2＋4e－===2CO错误!2CO＋O2===2CO22CH3OCH3－12e－＋3H2O===2CO2＋12H＋12错误!÷3.6×106 J·kW－1·h－1≈8.39 kW·h·kg－13①还原②NO＋O2－－2e－===NO26．1酸性锌锰干电池是一种一次性电池,外壳为金属锌,中间是碳棒,其周围是由碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等组成的糊状填充物;该电池放电过程产生MnOOH;回收处理该废电池可得到多种化工原料;该电池的正极反应式为____________________,电池反应的离子方程式为____________________________________________________________________________________________;2肼-双氧水燃料电池由于其较高的能量密度而广受关注,其工作原理如图所示;请写出电池正极的电极反应式：________________________________________,电池工作过程中,A极区溶液的pH________填“增大”“减小”或“不变”;解析：1酸性锌锰干电池中正极上发生还原反应,该电池放电过程中产生MnOOH,则正极反应式为MnO2＋H＋＋e－===MnOOH;金属锌作负极,发生氧化反应生成Zn2＋,则负极反应式为Zn－2e－===Zn2＋,结合得失电子守恒可得电池反应式为2MnO2＋2H＋＋Zn===2MnOOH＋Zn2＋;2燃料N2H4在负极放电,则H2O2在正极B极上发生还原反应：H2O2＋2e－===2OH －;电极A为负极,N2H4发生氧化反应：N2H4－4e－＋4OH－===N2↑＋4H2O,A极区c OH －减小,pH减小;答案：1MnO2＋H＋＋e－===MnOOH2MnO2＋Zn＋2H＋===2MnOOH＋Zn2＋注：式中Zn2＋可写为ZnNH3错误!、ZnNH32Cl2等,H＋可写为NH错误!2H2O2＋2e－===2OH－减小7．按要求写出电极反应式或总反应方程式;1肼N2H4-空气燃料电池是一种碱性电池,该电池放电时,负极的电极反应式为_______________________________________________________________;2铝电池性能优越,Al-Ag2O电池可用作水下动力电源,电解质溶液是NaOH和NaAlO2混合液,其原理如图所示;该电池反应的化学方程式为__________________________________________________________;解析：1肼-空气燃料电池是一种碱性电池,O2在正极反应,故负极是肼发生反应：N2H4－4e－＋4OH－===N2↑＋4H2O;2Al作负极,Ag2O/Ag作正极,NaOH和NaAlO2溶液是电解质溶液,所以生成物是NaAlO2、Ag、H2O;答案：1N2H4－4e－＋4OH－===N2↑＋4H2O22Al＋3Ag2O＋2NaOH===2NaAlO2＋6Ag＋H2O。
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