高考化学 黄金易错点专题汇编 专题16 原电池原理及其化学电源(1).doc

2014年高考化学 黄金易错点专题汇编 专题16 原电池原理及其化学电源1 lial/fes电池是一种正在开发的车载电池，该电池中正极的电极反应式为：2lifes2e=li2sfe，有关该电池的下列说法中，正确的是()alial在电池中作为负极材料，该材料中li的化合价为1价b该电池的电池反应式为：2lifes=li2sfec负极的电极反应式为：al3e=al3 d充电时，阴极发生的电极反应式为：li2sfe2e=2lifes 2.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3.上海世博会上，使用了一种高效耐用的新型可充电电池作为电动车动力，该电池能长时间保持稳定的放电电压。该电池的总反应式为：3zn2k2feo48h2o 3zn(oh)22fe(oh)34koh，下列说法不正确的是()a放电时负极反应式为：zn2e2oh=zn(oh)2 b放电时正极反应式为：feo424h2o3e=fe(oh)35oh c放电时每转移3 mol电子，正极有1 mol k2feo4被氧化d充电时阳极附近溶液的碱性减弱4.某种氢氧燃料电池的电解液为koh溶液。下列有关该电池的叙述不正确的是()a正极反应式为：o22h2o4e=4oh b工作一段时间后，电解液中的koh的物质的量不变c该燃料电池的总反应方程式为：2h2o2=2h2od用该电池电解cucl2溶液，产生2.24l cl2(标准状况)时，有0.1 mol电子转移5. 铅蓄电池的工作原理为：pbpbo22h2so4=2pbso42h2o，研读下图，下列判断不正确的是()ak闭合时，d电极反应式：pbso42h2o2e=pbo24hso42 b当电路中转移0.2 mol电子时，中消耗的h2so4为0.2 molck闭合时，中so42向c电极迁移dk闭合一段时间后，可单独作为原电池，d电极为正极6碱性电池具有容量大，放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：zn2mno22h2o=zn(oh)22mnooh下列说法错误的是()a电池工作时，锌失去电子b电池正极的电极反应式为：2mno22h2o2e=2mnooh2ohc电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极d外电路中每通过0.2 mol电子，锌的质量理论上减少6.5 g7一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：2coo2=2co2。则下列说法中正确的是()aco32向正极移动b负极发生的电极反应是：o22co24e=2co32c负极发生的电极反应是：coco322e=2co2d正极发生氧化反应8某固体酸燃料电池以cshso4固体为电解质传递h，其基本结构如图，电池总反应可表示为：2h2o2=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bb极上的电极反应式为：o22h2o4e=4ohc每转移0.1 mol电子，消耗1.12 l的h2dh由a极通过固体酸电解质传递到b极9普通锌锰干电池是用锌皮制成的锌筒作电极兼作容器，中央插一根碳棒，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：zn2nh42mno2=zn(nh3)22mn2o3h2o。关于锌锰干电池的下列说法中正确的是()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电池正极的电极反应式为：2mno22nh42e=mn2o32nh3h2oc电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极d外电路中每通过0.1 mol电子，锌的质量理论上减小6.5 g10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：mgh2o2=mg(oh)2b正极发生的电极反应为：h2o22h2e=2h2oc电池工作时，正极周围海水的ph增大d电池工作时，溶液中的h向负极移动2.【错因分析】如果不理解“二次电池”的含义，会错选a项。 【正确解答】本题考查电池原理，涉及电池分类、电子流向、能量转化形式、电极判断等。二次电池也就是充电电池，a选项正确；铜锌原电池中，铜为正极，锌为负极，锌失电子，电子通过外电路导线流向铜电极(正极)，b选项错误；燃料电池将化学能转化为电能，对外放电，c选项正确；锌锰干电池中锌为负极，石墨为正极，d选项正确。答案：b7解析：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，co32由正极产生向负极移动，c正确。答案：c易错起源1、 原电池正负极的判断与电极反应式的书写 例1铜锌原电池(如图)工作时，下列叙述正确的是()a正极反应为：zn2e=zn2 b电池反应为：zncu2=zn2cuc在外电路中，电子从负极流向正极d盐桥中的k移向znso4溶液【解析】本题考查原电池，意在考查考生对原电池工作原理的分析能力。该电池中zn为负极，电极反应为：zn2e=zn2，cu为正极，电极反应为：cu22e=cu，a项错误；电池总反应为：zncu2=zn2cu，b项正确；原电池工作时，外电路中电子由负极流出经导线流向正极，c项正确；负极上由于zn放电，znso4溶液中zn2的浓度增大，故盐桥中的cl移向znso4溶液，d项错误。 【答案】bc1正负极的判断判断依据 负极 正极 电极材料 活泼性较强的金属 活泼性较差的金属或导电的非金属 电子流动方向 电子流出极 电子流入极 阴阳离子移动方向 阴离子移向的极 阳离子移向的极 发生的反应 氧化反应 还原反应 反应现象 不断溶解或质量不断减少 有气体生成、电极的质量不断增加 2.书写电极反应式(1)直接书写在判断出原电池的正、负极后，再搞清正、负极发生反应的物质或离子，结合得失电子数即可写出电极反应式。注意，若是正、负极得失电子后的粒子能与电解质溶液继续反应，则应加和写出总的反应方程式。 (2)按要求书写 若给出两电极方程式，只要依据得失电子守恒，将两极反应加和，即得总反应方程式。 若给出某一电极反应式和总反应方程式，则依据得失电子守恒，用总反应方程式减去某一电极反应式，即得另一电极反应式。 若根据给出的总反应方程式来分析两电极反应，只需根据氧化还原反应的知识，结合负极发生氧化反应(元素化合价升高)，正极发生还原反应(元素化合价降低)，即可作出分析。书写原电池的电极反应式的注意事项：,(1)明确电池的负极反应物是电极本身还是其他物质、反应产物及化合价的变化；,(2)确定电池的正极反应物是电解质溶液中的离子，还是其他物质(如溶有或通入的氧气)；,(3)判断是否存在特定的条件(如介质中的粒子h、oh非放电物质参加反应)，进而推断电解质溶液的酸碱性的变化；,(4)总的反应式是否满足质量守恒、得失电子守恒、电荷守恒。易错起源2、原电池原理在化工、农业生产及科研中的应用 例2 原电池原理广泛应用于科技、生产和生活中，请回答以下问题：(1)肼(n2h4)又称联氨，是一种可燃性的液体，可用作火箭燃料。肼空气燃料电池是一种碱性燃料电池，产物无污染，电解质溶液是20%30%的koh溶液。肼空气燃料电池放电时：正极的电极反应式是_；负极的电极反应式是_。(2)有人设想寻求合适的催化剂和电极材料，以n2、h2为电极反应物，以hclnh4cl为电解质溶液制造新型燃料电池。试写出该电池的正极反应式_。(3)请运用原电池原理设计实验，验证cu2、fe3氧化性的强弱。请画出实验装置图并写出电极反应式。【方法总结】原电池的设计关键是负极材料和电解质溶液的成分，一般来说，在总反应中失电子的物质作负极或在负极上失电子发生氧化反应，溶液的某离子或物质在正极上得电子，发生还原反应。 1加快氧化还原反应的速率：一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率增大。例如，在zn与稀h2so4反应时加入少量cuso4溶液能使产生h2的反应速率加快。2比较金属活动性强弱：两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属比作正极的金属活泼。3用于金属的防护：使被保护的金属制品作原电池正极而得到保护。例如，要保护一个铁制的输水管道或钢铁桥梁等，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。4设计制作化学电源设计原电池时要紧扣原电池的构成条件。具体方法是：(1)首先将已知的氧化还原反应拆分为两个半反应；(2)根据原电池的电极反应特点，结合两个半反应找出正、负极材料及电解质溶液。 电极材料的选择：在原电池中，选择还原性较强的物质作为负极；氧化性较强的物质作为正极。并且，原电池的电极必须导电。电池中的负极必须能够与电解质溶液或其中溶解的物质反应。电解质溶液的选择：电解质溶液一般要能够与负极发生反应，或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极发生反应(如空气中的氧气)。但如果两个半反应分别在两个容器中进行(中间连接盐桥)，则左右两个容器中的电解质溶液应选择与电极材料相同的阳离子。如在铜锌硫酸构成的原电池中，负极金属锌浸泡在含有zn2的电解质溶液中，而正极铜浸泡在含有cu2的电解质溶液中。应用原电池原理可以设计任一自发的氧化还原反应的电池，但有的电流相当微弱。同时要注意电解质溶液不一定参与反应，如燃料电池，水中一般要加入naoh、h2so4或na2so4等。 1将表面发黑（黑色物质为ag2s）的银器按下图方法处理，一段时间后银器光亮如新。下列说法正确的是a铝质容器为正极，银器为负极b反应前后银器质量不变cag2s被还原生成单质银d总反应为2al+3ag2s 6ag+ al2s32银制器皿表面日久因生成ag2s而变黑，可进行如下处理：将表面发黑的银器浸入盛有食盐水的铝质容器中（如图），一段时间后黑色褪去。有关说法正确的是a该处理过程中电能转化为化学能b银器为正极，ag2s还原为单质银cag2s溶解于食盐水生成了agcld铝质容器为阳极，其质量变轻3四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池，相连时，外电路电流从流向；相连时，为正极，相连时，有气泡逸出；相连时，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 b c d4一种新型燃料电池，是用两根金属铂做电极插入koh溶液中，然后向两极上分别通入ch3oh和o2，下解说法不正确的是a通入ch3oh的电极为负极b随着放电的进行，负极附近ph上升c每消耗1molch3oh可以向外电路提供6mol ed通入o2的一极电极反应为 4h2o+2o2-8e-=8oh- 5下列关于下图装置的说法正确的是a银电极是负极b铜电极上发生的反应为cu-2e=cu2c外电路中的电子是从银电极流向铜电极。d该装置能将电能转化为化学能6如图是一电池，下列有关说法正确的是a该电池负极反应为：2fe2+-2e-2fe3+b当有6.021023电子转移时，fe电极减少56gc石墨电极上发生氧化反应d盐桥中k+移向fecl3溶液7如图为番茄电池，下列有关说法中不正确的是a一段时间后，铜电极附近会出现蓝色b一段时间后，锌片质量会变少c锌电极是该电池的负极d电流由铜通过导线流向锌8生物燃料电池（bfc）是以有机物为燃料，直接或间接利用酶作为催化剂的一类特殊的燃料电池，其能量转化率高，是一种真正意义上的绿色电池，其工作原理如图所示。已知c1极的电极反应方程式为：c2h5oh+3h2o12e=2co2+12h+。下列说法不正确的是（ ）ac1极为电池负极，c2极为电池正极bc2极的电极反应式为o2+4h+4e=2h2oc该生物燃料电池的总反应方程式为c2h5oh+3o2=2co2+3h2od电池放电过程中电解质溶液的ph不变9人工光合作用能够借助太阳能，用co2和h2o制备化学原料下图是通过人工光合作用制备hcooh的原理示意图，下列说法不正确的是a该过程是将太阳能转化为化学能的过程b催化剂a表面发生氧化反应，有o2产生c催化剂a附近酸性减弱，催化剂b附近酸性增强d催化剂b表面的反应是co22h2e=hcooh10用气体传感器可以检测汽车尾气中co的含量。传感器是以燃料电池为工作原理，其装置如下图所示，该电池中电解质为氧化钇氧化钠，其中o2- 可以在固体介质nasicon中自由移动。下列说法正确的是 a燃料电池工作时，电极b作负极b工作时，电流由负极通过传感器流向正极cb电极的电极反应式为：o2+2h2o+4e-=4oh-d当消耗11.2l（标准状况下）co时，理论上传感器中会通过na个电子a11根据下图，下列判断中正确的是（ ）a向烧杯a中加入少量k3fe(cn)6溶液，有蓝色沉淀生成 b烧杯a中发生反应o2+4h+ +4e2h2o，溶液ph降低c电子从zn极流出，流入fe极，经盐桥回到zn极d烧杯b中发生反应为zn2ezn2+ 12我国科学家发明的一种可控锂水电池的工作原理如图所示。下列有关说法不正确的是a电池工作时，锂离子向正极移动b有机电解质可用水溶液代替c电池总反应为2li + 2h2o=2lioh + h2d该装置不仅可提供电能，还可得到清洁的氢气13下列事实解释准确的是a糕点包装中常见的脱氧剂组成为还原性铁粉、氯化钠、炭粉等，其脱氧原理与钢铁的吸氧腐蚀相同。脱氧过程中铁作原电池正极，电极反应为: fe-2e- = fe2+b酸性氢氧燃料电池的正极电极反应为: 2h2o十o2+4e-=4oh-c用石墨电极电解cuc12溶液:阳极上发生的反应:2c1-2e一=c12d铅蓄电池的正极反应为:pbo2 +4h+ +2e一=pb2+ +2h2o14理论上不能设计为原电池的化学反应是（ ）ach4(g)2o2(g)co2(g)2h2o(1)；h0bhno3(1)naoh(1)nano3(1)h2o(1)；h0c2h2(g)o2(g)2h2o(1)；h0d2fecl3(1)fe(s)3fecl2(1)；h015有a、b、c、d四种金属，当a、b组成原电池时，电子流动方向a b ；当a、d组成原电池时，a为正极；b与e构成原电池时，电极反应式为：e2+2e-=e，b-2e-=b2+则a、 b、d、e金属性由强到弱的顺序为（ ）a、dabe b、deab c、abde d、abed 16某同学设计在koh溶液中用铂作电极，利用ch3oh和o2的反应来构成原电池。下列说法正确的是( )：正极上o2得到电子，发生还原反应每消耗1molch3oh可以向外电路提供6mole-该电池的总反应为：2ch3oh+3o2=2co2+4h2o电池放电后，溶液的ph不断升高a b c d17下图为mgnaclo燃料电池结构示意图。下列说法正确的是（ ）a镁作y电极b电池工作时na+向负极移动c废液的ph大于naclo溶液的phdx电极上发生的反应为：clo+2h2o4e= clo3+4h18原电池正、负电极的极性不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列由不同材料组成的原电池，电极反应正确的是a由fe、cu与稀硫酸组成的原电池，其负极反应式为fe3efe3b由al、mg与氢氧化钠溶液组成的原电池，其负极反应式为:mg2e2ohmg(oh)2cpb、cu与氯化铁溶液组成的原电池，其正极反应式为cu2ecu2dal、cu与浓硝酸组成的原电池，其负极反应式为cu2ecu219一种新型的燃料电池，它以多孔镍板为电极插入koh溶液中，然后分别向两极通入乙烷和氧气，其总反应为：2c2h6+7o2+8koh=4k2co3+10h2o。有关此电池的推断正确的是（ ）a负极反应为：14h2o+7o2+28e=28ohb放电一段时间后，负极周围的ph升高c理论上消耗1mol c2h6，电路上转移的电子为14mold放电过程中，k+向负极移动20液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小，无需气体存储装置等优点。一种以肼（n2h4）为燃料的电池装置如图所示。该电池用空气中的氧气作为氧化剂，koh作为电解质。下列关于该燃料电池的叙述不正确的是a电流从右侧电极经过负载后流向左侧电极b负极发生的电极反应式为n2h4 + 4oh- - 4e - = n2+ 4h2oc该燃料电池的电极材料应采用多孔导电材料，以提高电极反应物质在电极表面的吸附量，并使它们与电解质溶液充分接触d该燃料电池持续放电时，k+从负极向正极迁移，因而离子交换膜需选用阳离子交换膜21al-ago电池可用作水下动力电源，其原理如图所示。该电池反应的化学方程式为：2al3 ago2naoh=2naalo23agh2o，则下列说法正确的是 ( )a当电极上析出0.54 g ag时，电路中转移的电子为0.01 molb该隔膜是阳离子交换膜cal电极的反应式为：al3e3oh=al(oh)3d正极的电极反应式为：ago2e2h+=agh2o22熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视。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，可制得在650下工作的燃料电池。已知该电池总反应为：2co+o22co2。则下列说法中正确的是( )a通co的一极是电池的正极 b该电池工作过程中需不断补充co和o2，co2可循环利用c负极反应式为：o2+2co2+4e2co32d正极反应式为：2co+2co324co2+4e23绿色电源“二甲醚-氧气燃料电池”的工作原理如下图所示下列说话正确的是：a氧气应从c处通入，电极y上发生的反应为o2+4e-+2h2o=4oh-b电池在放电过程中，电极x周围溶液的ph增大c二甲醚应从b处加入，电极x上发生