届人教版原电池化学电源单元测试1.docx
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届人教版原电池化学电源单元测试1
原电池 化学电源
[基础题]
1.原电池电极的“正”与“负”不仅与电极材料的性质有关,也与电解质溶液有关。
下列说法中正确的是( )
A.由Fe、Cu和FeCl3溶液组成的原电池中,负极反应式为:
Cu-2e-===Cu2+
B.由Al、Cu和稀硫酸组成的原电池中,负极反应式为:
Cu-2e-===Cu2+
C.由Al、Mg和NaOH溶液组成的原电池中,负极反应式为:
Al+4OH--3e-===AlO
+2H2O
D.由Al、Cu和浓HNO3溶液组成的原电池中,负极反应式为:
Al-3e-===Al3+
解析:
前两项都按常规,应该是活泼金属作负极;C项中Al能与NaOH溶液反应,作负极。
D项中Al在浓HNO3中钝化,Cu能与浓HNO3溶液反应,Cu作负极。
答案:
C
2.某原电池装置如图所示。
下列有关叙述中,正确的是( )
A.Fe作正极,发生氧化反应
B.负极反应:
2H++2e-===H2↑
C.工作一段时间后,两烧杯中溶液pH均不变
D.工作一段时间后,NaCl溶液中c(Cl-)增大
解析:
铁比石墨活泼,Fe为负极,发生氧化反应,电极反应式为Fe-2e-===Fe2+,石墨为正极,发生还原反应,电极反应式为2H++2e-===H2↑,A、B错误;工作一段时间后,左边烧杯中生成Fe2+,水解使溶液呈酸性,右边烧杯消耗H+,溶液酸性减弱,两烧杯中溶液的pH都发生变化,C错误;原电池工作时,阴离子向负极移动,则NaCl溶液中c(Cl-)增大,D正确。
答案:
D
3.(2018·沈阳检测)
如图是课外活动小组设计的用化学电源使LED灯发光的装置。
下列说法错误的是( )
A.铜片表面有气泡生成
B.装置中存在“化学能→电能→光能”的转换
C.如果将硫酸换成柠檬汁,导线中不会有电子流动
D.如果将锌片换成铁片,电路中的电流方向不变
解析:
铜锌原电池中,Cu作正极,溶液中的氢离子在正极上得电子生成氢气,所以Cu上有气泡生成,故A正确;原电池中化学能转化为电能,LED灯发光时,电能转换为光能,故B正确;柠檬汁显酸性也能作电解质溶液,所以将硫酸换成柠檬汁,仍然构成原电池,所以导线中有电子流动,故C错误;金属性Cu比Zn、Fe弱,Cu作正极,所以电路中的电流方向不变,仍然由Cu流向负极,故D正确。
答案:
C
4.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:
Fe比Cu活泼,Fe作负极,电子从Fe流向Cu,故A、B两项错误;若X为Fe,Y为C,电解质溶液为硫酸铜,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。
答案:
C
5.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,乙中的石墨电极为负极
解析:
由图示结合原电池原理分析可知,Fe3+得电子变成Fe2+被还原,I-失去电子变成I2被氧化,所以A、B正确;电流计读数为零时Fe3+得电子速率等于Fe2+失电子速率,反应达到平衡状态,C正确;D项在甲中溶入FeCl2固体,平衡2Fe3++2I-2Fe2++I2向左移动,I2被还原为I-,乙中石墨为正极,D不正确。
答案:
D
6.电化学在日常生活中用途广泛,下图是镁——次氯酸钠燃料电池,电池总反应为:
Mg+ClO-+H2O===Cl-+Mg(OH)2↓,下列说法不正确的是( )
A.惰性电极上发生氧化反应
B.镁电极是该电池的负极
C.正极反应式为ClO-+H2O+2e-===Cl-+2OH-
D.进料口加入NaClO溶液,出口为NaCl溶液
解析:
由总反应可知镁发生氧化反应,“负氧正还原”,镁为负极,惰性电极上发生还原反应,A项错误,B项正确;负极反应为:
Mg-2e-+2OH-===Mg(OH)2↓,正极反应为:
ClO-+2e-+H2O===Cl-+2OH-,C、D项正确。
答案:
A
7.普通水泥在固化过程中自由水分子减少,并产生Ca(OH)2,溶液呈碱性。
根据这一特点,科学家发明了电动势(E)法测水泥初凝时间,此法原理如图所示。
反应总方程式为:
2Cu+Ag2O===Cu2O+2Ag。
下列有关说法不正确的是( )
A.工业上制备水泥的原料有黏土、石灰石、石膏
B.测量原理装置图中Ag2O/Ag极发生还原反应
C.负极的电极反应式为2Cu+H2O-2e-===Cu2O+2H+
D.在水泥固化过程中,自由水分子减少,溶液中各离子浓度的变化导致电动势变化
解析:
工业上制备普通水泥的原料有石灰石、黏土、石膏,故A项正确;根据电池反应式2Cu+Ag2O===Cu2O+2Ag知,Ag2O/Ag极作正极,正极上Ag2O得电子,发生还原反应,故B项正确;根据电池反应式2Cu+Ag2O===Cu2O+2Ag知,铜失电子作负极,负极上的电极反应式为:
2Cu+2OH--2e-===Cu2O+H2O,C项错误;水泥固化过程中,自由水分子减少,导致溶液中各离子浓度发生变化,从而引起电动势变化,故D项正确。
答案:
C
8.电化学气敏传感器可用于监测环境中NH3的含量,其工作原理示意图如图。
下列说法不正确的是( )
A.O2在电极b上发生还原反应
B.溶液中OH-向电极a移动
C.反应消耗的NH3与O2的物质的量之比为4:
5
D.负极的电极反应式为2NH3-6e-+6OH-===N2+6H2O
解析:
构成的原电池中,通入氧气的电极是正极,发生还原反应,A正确;溶液中阴离子氢氧根离子移向负极a极,B正确;1molNH3反应生成氮气转移3mol电子,1molO2反应转移4mol电子,根据电子转移守恒,消耗的NH3与O2的物质的量之比为4:
3,C错误;负极的电极反应式为2NH3-6e-+6OH-===N2+6H2O,D正确。
答案:
C
9.某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池,放电时电池的总反应为Li1-xCoO2+LixC6,LiCoO2+C6(x<1)。
下列关于该电池的说法不正确的是( )
A.放电时,Li+在电解质中由负极向正极迁移
B.放电时,负极的电极反应式为LixC6-xe-,xLi++C6
C.充电时,若转移1mole-,石墨(C6)电极将增重7xg
D.充电时,阳极的电极反应式为LiCoO2-xe-,Li1-xCoO2+xLi+
解析:
放电时,负极反应为LixC6-xe-===xLi++C6,正极反应为Li1-xCoO2+xe-+xLi+===LiCoO2,A、B正确;充电时,阴极反应为:
xLi++C6+xe-===LixC6,转移1mole-时,石墨C6电极将增重7g,C项错误;充电时,阳极反应为放电时正极反应的逆反应:
LiCoO2-xe-===Li1-xCoO2+xLi+,D项正确。
答案:
C
10.金属锂燃料电池是一种新型电池,比锂离子电池具有更高的能量密度。
它无电时也无需充电,只需更换其中的某些材料即可,其工作示意图如图,下列说法正确的是( )
A.放电时,空气极为负极
B.放电时,电池反应为4Li+O2===2Li2O
C.有机电解液可以是乙醇等无水有机物
D.在更换锂电极的同时,要更换水性电解液
解析:
A.放电时,Li极为负极,错误;B.放电时,电池反应为4Li+O2+2H2O===4LiOH,错误;C.因为有锂存在,就不能用乙醇,锂和乙醇反应,错误;D.水性电解液中有沉淀生成,所以在更换锂电极的同时,要更换水性电解液,正确,所以选D。
答案:
D
11.高铁电池是一种新型可充电电池,与普通高能电池相比,该电池能长时间保持稳定的放电电压。
高铁电池的总反应为
3Zn+2K2FeO4+8H2O
3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH
下列叙述正确的是( )
A.放电时Zn是正极
B.放电时负极反应为Zn-2e-+2OH-===Zn(OH)2
C.充电时Fe(OH)3被还原
D.充电时电解液的碱性增强
解析:
放电时,Zn失去电子,发生氧化反应,所以Zn作负极,A错误;根据电池总反应可知,放电时负极发生的反应是Zn-2e-+2OH-===Zn(OH)2,B正确;充电时,Fe(OH)3中Fe元素的化合价从+3价升高到+6价(K2FeO4),被氧化,C错误;充电时,消耗OH-,则溶液的碱性减弱,D错误。
答案:
B
12.锌溴液流电池用溴化锌溶液作电解液,并在电池间不断循环。
下列有关说法正确的是( )
A.充电时Zn2+通过阳离子交换膜由左侧流向右侧
B.放电时每转移2mol电子,负极增重130g
C.充电时阴极的电极反应式为Br2+2e-===2Br-
D.若将电解液改为氯化锌溶液,放电效果更好、更安全
解析:
根据装置示意图可判断,右侧是负极区,故充电时Zn2+通过阳离子交换膜由左侧流向右侧,A项正确;放电时负极溶解,质量减少,B项错误;充电时阴极发生还原反应,电极反应式为Zn2++2e-===Zn,C项错误;若将电解液改为氯化锌溶液,电解产生Cl2,会污染环境,D项错误。
答案:
A
13.
(1)A、B、C三个烧杯中分别盛有相同物质的量浓度的稀硫酸。
①B中Sn极的电极反应式为________________,Sn极附近溶液的pH________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
②C中总反应离子方程式为________________。
比较A、B、C中铁被腐蚀的速率,由快到慢的顺序是________________。
(2)如图是甲烷燃料电池原理示意图,回答下列问题:
①电池的负极是________(填“a”或“b”)电极,该极的电极反应是________________。
②电池工作一段时间后电解质溶液的pH________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
解析:
(1)B、C中均形成了原电池,在B中Fe作负极,腐蚀速率加快,在C中Zn作负极,而Fe被保护了起来,故被腐蚀的速率最慢。
(2)CH4在反应时失去电子,故a电极是电池的负极。
负极反应式可用总反应式CH4+2OH-+2O2===CO
+3H2O减去正极反应式O2+2H2O+4e-===4OH-而得。
由于电池工作过程中会消耗OH-,故一段时间后,电解质溶液的pH会减小。
答案:
(1)①2H++2e-===H2↑ 增大 ②Zn+2H+===Zn2++H2↑ B>A>C
(2)①a CH4+10OH--8e-===CO
+7H2O ②减小
[能力题]
14.锂锰电池的体积小、性能优良,是常用的一次电池。
该电池反应原理如图所示,其中电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中,Li+通过电解质迁移入MnO2晶格中,生成LiMnO2。
回答下列问题:
(1)外电路的电流方向是由________极流向________极。
(填字母)
(2)电池正极反应式为__________________________________。
(3)是否可用水代替电池中的混合有机溶剂?
________(填“是”或“否”),原因是_______________________________________
________________________________________________。
(4)MnO2可与KOH和KClO3在高温下反应,生成K2MnO4,反应的化学方程式为______________________________________
______________。
K2MnO4在酸性溶液中歧化,生成KMnO4和MnO2的物质的量之比为________。
解析:
(1)结合所给装置图以及原电池反应原理,可知Li作负极材料,MnO2作正极材料,所以电子流向是从a→b,那么电流方向则是b→a。
(2)根据题目中的信息“电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中,Li+通过电解质迁移入MnO2晶格中,生成LiMnO2”,所以正极的电极反应式为MnO2+e-+Li+===LiMnO2。
(3)因为负极的电极材料Li是活泼的金属,能够与水发生反应,故不能用水代替电池中的混合有机溶剂。
(4)由题目中的信息“MnO2可与KOH和KClO3在高温条件下反应,生成K2MnO4”,可知该反应属于氧化还原反应,Mn元素化合价升高(
→
),则Cl元素的化合价降低(
→
),所以化学方程式为3MnO2+KClO3+6KOH
3K2MnO4+KCl+3H2O;根据“K2MnO4在酸性溶液中歧化,生成KMnO4(K2
O4→K
O4)和MnO2(K2
O4→
O2)”,根据得失电子守恒,可知生成的KMnO4和MnO2的物质的量之比为2∶1。
答案:
(1)b a
(2)MnO2+e-+Li+===LiMnO2
(3)否 电极Li是活泼金属,能与水反应
(4)3MnO2+KClO3+6KOH
3K2MnO4+KCl+3H2O 2∶1
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