红对勾高三总复习人教版化学秋高三课时作业18课时作业18 原电池 化学电源Word格式文档下载.docx
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A.图Ⅰ所示电池中,MnO2的作用是催化剂
B.图Ⅱ所示电池放电过程中,硫酸浓度不断增大
C.图Ⅲ所示装置工作过程中,电解质溶液中Cu2+浓度始终不变
D.图Ⅳ所示电池中,Ag2O是氧化剂,电池工作过程中被还原为Ag
MnO2的作用是氧化剂,A错误;
Pb+PbO2+2H2SO4===2PbSO4+2H2O,H2SO4被消耗,浓度减小,B错误;
粗铜含杂质,溶解的铜的量小于析出的铜,Cu2+浓度减小,C错误;
负极Zn→Zn2+发生氧化反应,是还原剂;
正极Ag2O→Ag发生还原反应,Ag2O是氧化剂,D正确。
D
3.已知反应Cu(s)+2Ag+(aq)===Cu2+(aq)+2Ag(s)为自发进行的氧化还原反应,将其设计成如图所示的原电池。
下列说法中正确的是( )
A.铜电极是正极,其电极反应为Cu-2e-===Cu2+
B.银电极上发生还原反应,电极质量增加
C.当铜电极质量减少0.64g时,电解质溶液中有0.02mol电子通过
D.外电路中电子由银电极流向铜电极
在该原电池中,Cu电极为负极,A错误;
银电极为正极,发生还原反应,电极反应为Ag++e-===Ag,电极质量增加,B正确;
电解质溶液中没有电子通过,C错误;
外电路中电子由负极流向正极,即由铜电极流向银电极,D错误。
B
4.根据下图判断,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
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。
5.甲醇(CH3OH)是一种有毒物质,检测甲醇含量的测试仪工作原理示意图如右。
下列说法正确的是( )
A.该装置将电能转化为化学能
B.a电极发生的电极反应为CH3OH-6e-+H2O===CO2↑+6H+
C.当电路中有1mol电子转移时,正极区n(H+)增加1mol
D.将酸性电解质溶液改为碱性电解质溶液,该测试仪不可能产生电流
该装置为原电池,是将化学能转化为电能的装置,故A错误;
a电极是负极,发生的电极反应为CH3OH+H2O-6e-===CO2↑+6H+,故B正确;
正极的电极反应是O2+4H++4e-===2H2O,当电路中有1mol电子转移时,正极区n(H+)减少1mol,故C错误;
将酸性电解质溶液改为碱性电解质溶液,该测试仪还是原电池,同样可以产生电流,故D错误。
6.乙醇燃料电池中采用磺酸类质子溶剂,在200℃左右时供电,电池总反应为C2H5OH+3O2===2CO2+3H2O,电池示意图如右所示。
A.电池工作时,质子向电池的负极迁移
B.电池工作时,电子由b极沿导线流向a极
C.a极上发生的电极反应是:
C2H5OH+3H2O+12e-===2CO2+12H+
D.b极上发生的电极反应是:
4H++O2+4e-===2H2O
原电池中,阳离子向正极移动,所以质子向电池的正极迁移,故A错误;
电池工作时,电子由负极经外电路流向正极,在该电池中由a极沿导线流向b极,故B错误;
a极上是乙醇失电子发生氧化反应,乙醇被氧化生成CO2和H+,电极反应式为C2H5OH+3H2O-12e-===2CO2+12H+,故C错误;
b极氧气得到电子被还原,电极反应式为4H++O2+4e-===2H2O,故D正确。
7.2016年8月,联合国开发计划署在中国首个“氢经济示范城市”江苏如皋落户。
用吸附了H2的碳纳米管等材料制作的二次电池的原理如图所示。
A.电池总反应式为H2+2NiO(OH)
2Ni(OH)2
B.放电时,甲电极为负极,OH-移向乙电极
C.放电时,乙电极反应为NiO(OH)+H2O+e-===Ni(OH)2+OH-
D.充电时,甲电极与直流电源的正极相连
放电时,H2在甲电极放电,负极的电极反应式为H2+2OH--2e-===2H2O,正极的电极反应式为2NiO(OH)+2H2O+2e-===2Ni(OH)2+2OH-,则两式相加得总反应式:
H2+2NiO(OH)
2Ni(OH)2,故A错误;
放电时,该电池为原电池,甲电极为负极,电解质溶液中阴离子向负极移动,所以OH-向负极甲电极移动,故B错误;
放电时,乙电极为正极,得电子发生还原反应,电极反应式为NiO(OH)+H2O+e-===Ni(OH)2+OH-,故C正确;
放电时,氢气在甲电极发生氧化反应,甲电极作负极,充电时,甲电极发生还原反应,作阴极,应与电源的负极相连,故D错误。
C
8.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,其反应方程式为Pb+PbO2+4HBF4
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++2H2O
B.充电时,当阳极质量增加23.9g时,溶液中有0.2mol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
放电时的负极反应为Pb-2e-===Pb2+,A错误;
电子不通过溶液,B错误;
放电时,正极区发生的反应为PbO2+4H++2e-===Pb2++2H2O,消耗氢离子,pH增大,C正确;
充电时,Pb电极与电源的负极相连,D错误。
9.一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。
以下说法不正确的是( )
A.中间室Cl-移向左室
B.X气体为CO2
C.处理后的含硝酸根废水pH降低
D.电路中每通过1mol电子,产生标准状况下氮气的体积为2.24L
右侧电极产生氮气,说明N元素的化合价从+5价降低到0价,发生还原反应,所以是原电池的正极,则左侧为负极,所以氯离子向负极移动,中间室Cl-移向左室,A项正确;
左侧为负极,发生氧化反应,则有机废水中的C元素的化合价升高,在厌氧菌的作用下转化为二氧化碳气体,B项正确;
正极发生的反应是2NO
+12H++10e-===N2↑+6H2O,所以处理后的废水氢离子浓度减小,则pH升高,C项错误;
根据硝酸根离子反应的电极反应式,每通过1mol电子,则生成0.1mol氮气,标准状况下的体积是2.24L,D项正确。
10.利用反应6NO2+8NH3===7N2+12H2O构成电池的方法,既能实现有效消除氮氧化物的排放,减轻环境污染,又能充分利用化学能,装置如图所示,下列说法不正确的是( )
A.电流从右侧电极经过负载后流向左侧电极
B.为使电池持续放电,离子交换膜需选用阴离子交换膜
C.电极A极反应式为2NH3-6e-===N2+6H+
D.当有4.48LNO2(标准状况)被处理时,转移电子为0.8mol
电极反应式为:
负极:
8NH3-24e-+24OH-===4N2+24H2O,正极:
6NO2+24e-+12H2O===3N2+24OH-,因为为碱性介质,所以应选用阴离子交换膜;
C项,应生成H2O,错误;
D项,根据正极反应式转移电子为
×
24=0.8mol。
二、非选择题
11.某兴趣小组做如下探究实验:
(1)图Ⅰ为依据氧化还原反应设计的原电池装置,该反应的离子方程式为____________________。
反应前,两电极质量相等,一段时间后,两电极质量相差12g,则导线中通过________mol电子。
(2)如图Ⅰ,其他条件不变,若将CuCl2溶液换为NH4Cl溶液,石墨电极的反应式为____________________,这是由于NH4Cl溶液显________(填“酸性”“碱性”或“中性”),用离子方程式表示溶液显此性的原因:
________________________。
(3)如图Ⅱ,其他条件不变,将图Ⅰ中盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n形,则乙装置中石墨
(1)为________(填“正”“负”“阴”或“阳”)极,乙装置中与铜线相连的石墨
(2)电极上发生反应的反应式为________________________________________。
(4)将图Ⅱ乙装置中CuCl2溶液改为加入400mLCuSO4溶液,一段时间后,若电极质量增重1.28g,则此时溶液的pH为________(不考虑反应中溶液体积的变化)。
(1)Fe是活性电极,失电子被氧化生成Fe2+,石墨是惰性电极,溶液中Cu2+在石墨电极得电子被还原生成Cu,故该原电池的反应为Fe+Cu2+===Fe2++Cu。
工作过程中,Fe作负极,电极反应式为Fe-2e-===Fe2+,铁电极质量减少;
石墨作正极,电极反应式为Cu2++2e-===Cu,石墨电极质量增加;
设两电极质量相差12g时电路中转移电子为xmol,则有xmol×
56g·
mol-1+xmol×
64g·
mol-1=12g,解得x=0.2。
(2)NH4Cl溶液中NH
发生水解反应:
NH
+H2ONH3·
H2O+H+,使溶液呈酸性,故石墨电极(即正极)上发生的反应为2H++2e-===H2↑。
(3)其他条件不变,若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n形,则甲装置为原电池,Fe作负极,Cu作正极;
乙装置为电解池,则石墨
(1)为阴极,石墨
(2)为阳极,溶液中Cl-在阳极放电生成Cl2,电极反应式为2Cl--2e-===Cl2↑。
(4)若将乙装置中电解质溶液改为加入400mLCuSO4溶液,则阴极反应式为Cu2++2e-===Cu,当电极质量增重1.28g(即析出0.02molCu)时,电路中转移0.04mol电子。
电解CuSO4溶液的总反应方程式为2CuSO4+2H2O
2H2SO4+2Cu+O2↑,则转移0.04mol电子时生成0.02molH2SO4,则有c(H+)=
=0.1mol·
L-1,pH=-lg0.1=1,故此时溶液的pH为1。
(1)Fe+Cu2+===Fe2++Cu 0.2
(2)2H++2e-===H2↑ 酸性 NH
H2O+H+
(3)阴 2Cl--2e-===Cl2↑ (4)1
12.某研究性学习小组根据反应2KMnO4+10FeSO4+8H2SO4===2MnSO4+5Fe2(SO4)3+K2SO4+8H2O设计如下原电池,其中甲、乙两烧杯中各物质的物质的量浓度均为1mol·
L-1,溶液的体积均为200mL,盐桥中装有饱和K2SO4溶液。
回答下列问题:
(1)此原电池的正极是石墨__________(填“a”或“b”),发生________反应。
(2)电池工作时,盐桥中的SO
移向________(填“甲”或“乙”)烧杯。
(3)两烧杯中的电极反应式分别为甲________________;
乙______________。
(4)若不考虑溶液的体积变化,MnSO4浓度变为1.5mol·
L-1,则反应中转移的电子为________mol。
(1)根据题目提供的总反应方程式可知,KMnO4作氧化剂,发生还原反应,故石墨a是正极。
(2)电池工作时,SO
向负极移动,即向乙烧杯移动。
(3)甲烧杯中的电极反应式为MnO
+5e-+8H+===Mn2++4H2O;
乙烧杯中的电极反应式为5Fe2+-5e-===5Fe3+。
(4)溶液中的MnSO4浓度由1mol·
L-1变为1.5mol·
L-1,由于溶液的体积未变,则反应过程中生成的MnSO4的物质的量为0.5mol·
L-1×
0.2L=0.1mol,转移的电子为0.1mol×
5=0.5mol。
(1)a 还原
(2)乙
(3)MnO
+5e-+8H+===Mn2++4H2O
5Fe2+-5e-===5Fe3+
(4)0.5
13.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且做负极,则A电极上发生的电极反应式为__________________;
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+设计成如上图所示的原电池装置,则A(负极)极材料为________,B(正极)极材料为________,溶液C为________。
(3)若C为CuCl2溶液,Zn是________极,Cu极发生________反应,电极反应为__________________________。
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电极的反应方程式为___________________________________________________。
若线路中转移2mol电子,则上述CH3OH燃料电池,消耗的O2在标况下的体积为________L。
(1)铁作负极,则该原电池反应是铁与稀硫酸置换氢气的反应,所以正极反应是氢离子得电子生成氢气,电极反应式为2H++2e-===H2↑;
溶液中氢离子放电,导致溶液中氢离子浓度减小,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,在原电池中做负极,Cu做正极,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2mol电子时消耗氧气0.5mol,标况下体积为11.2L。
(1)2H++2e-===H2↑ 升高
(2)Cu 石墨 FeCl3溶液
(3)负极 还原 Cu2++2e-===Cu 变小
(4)负极 CH3OH-6e-+H2O===CO2+6H+ 11.2
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