【赢在高考】2013高三化学一轮复习 6.2原电池工作原理化学电源练习 苏教版

1 第第2 2讲讲 原电池工作原理原电池工作原理 化学电源化学电源 1 下图各装置中 不能构成原电池的是 解析 A B中 虽然没有导线连接两金属 但两金属电极相接触 相当于用导线连接 所以 可形成原电池 C中 能形成原电池 D中 不能形成闭合回路 因此不能形成原电池 答案 D 2 下列叙述中正确的是 A 构成原电池正极和负极的材料必须是两种 金属 B 由铜 锌作电极与硫酸铜溶液组成的原电池中铜是负极 C 马口铁 镀锡铁 破损时与电解质溶液接触锡先被腐蚀 D 铜锌原电池工作时 若有13 g锌被溶解 电路中就有0 4 mol 电子通过 解析 两种活泼性不同的金属与电解质溶液能够组成原电池 但不能因此说构成原电池 电极的材料一定都是金属 例如锌和石墨电极也能跟电解质溶液组成原电池 在原电池中 活泼性强的金属失去的电子沿导线流向不活泼的电极 因此活泼金属是负极 镀锡铁表皮破 损后与电解质溶液组成原电池 铁较锡活泼 铁先失电子被腐蚀 铜锌原电池工作时 锌作负 极失电子 电极反应为 mol Zn失去2 mol电子 0 2 mol锌 质量为13 g 2Zne 2 1Zn 被溶解 电路中有0 4 mol电子通过 故选D 答案 D 3 Li Al 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 22LiFeSe 2 Li SFe 有关该电池的下列说法中 正确的是 A Li Al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 2Li FeS 2 Li SFe C 负极的电极反应式为 3Ale 3 Al D 充电时 阴极发生的电极反应式为 2 2Li SFee 2LiFeS 解析 A中Li Al在电池中作为负极材料 但该材料中的Li是单质 化合价为0 该电池的负 极反应为 电池反应为2Li FeS 故B正确 C不正确 充电时 阴极Lie Li 2 Li SFe 上发生的电极反应为 2Li FeS 2 2 2Li SFee 答案 B 4 2011安徽理综 12 研究人员最近发现了一种 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 2 522MnOAgNaCl 2 下列 水 电池在海水中放电时的有关说法正确的是 2510 2Na Mn OAgCl A 正极反应式 AgCl AgCle B 每生成1 mol 转移2 mol电子 2510 Na Mn O C 不断向 水 电池的负极移动 Na D AgCl是还原产物 解析 由电池总反应可知Ag失去电子被氧化得AgCl 即Ag作负极 产物AgCl是氧化产物 A D都不正确 在原电池中阳离子在正极得电子发生还原反应 所以阳离子向电池的正极移 动 C错误 化合物中Mn元素的化合价是价 所以每生成1 mol 2510 Na Mn O 18 5 转移电子的物质的量为 mol 因此选项B正确 2510 Na Mn O 18 5 4 52mol 答案 B 5 依据氧化还原反应 设计的原电池如图所示 2 AgaqCu s 2 2 CuaqAg s 请回答下列问题 1 电极X的材料是 电解质溶液Y是 2 银电极为电池的 极 发生的电极反应为 X电极上发 生的电极反应为 3 外电路中的电子是从 电极流向 电极 解析 对于带有盐桥的电池 电极材料与电解质溶液中的阳离子是由同种金属元素形成 的 所以X电极为Cu 同理 Y为溶液 3 AgNO 答案 1 Cu 溶液 3 AgNO 2 正 Ag Age 2Cue 2 Cu 3 铜 银 课后作业夯基 时间 45分钟 满分 100分 一 单项选择题 本题包括5小题 每小题3分 共15分 每小题只有一个选项符合题目要求 1 下列有关化学电池的说法不正确的是 A 化学电池是将化学能变成电能的装置 B 一次电池的活性物质消耗到一定程度就不能使用了 3 C 二次电池又称充电电池或蓄电池 放电后可以再充电 故可多次重复使用 D 燃料电池是将燃料燃烧所放出的能量转化为化学能的装置 解析 燃料电池也属于原电池的范畴 故也是将化学能转化为电能的装置 答案 D 2 锌锰干电池在放电时 电池总反应方程式可表示为 24 22ZnMnONH 2 2332 2ZnMn ONHH O 在电池放电时 正极 碳棒 上发生反应的物质是 A Zn B 碳棒 C 和 D 和 2 MnO 4 NH 2 Zn 4 NH 解析 正极材料只作导体 正极上得电子的离子主要来自电解质 答案 C 3 把A B C D四块金属浸在稀硫酸中 用导线两两相连可以组成各种原电池 若A B相连 时 A为负极 C D相连 D上有气泡逸出 A C相连时A极质量减轻 B D相连 B为正极 则四 种金属的活泼性顺序由大到小排列为 A A B C D B A C B D C A C D B D B D C A 解析 原电池中作负极的金属的活泼性大于作正极的金属的活泼性 以稀硫酸为电解质 溶液 两金属相连时 通常较活泼金属失电子 质量减轻 在较不活泼金属表面上形成气泡 答案 C 4 埋在地下的输油管道 在下列各种情况下 被腐蚀速度最慢的是 A 含Fe较多的酸质土壤中 B 潮湿疏松透气的土壤中 C 干燥致密不透气的土壤中 D 含碳粒较多 潮湿透气的中性土壤中 解析 钢铁腐蚀需要空气和水 还应该有比铁不活泼的金属或其他导体作为正极 只有 同时具备上述条件的腐蚀速度快 否则腐蚀缓慢 干燥不透气的土壤 应该是腐蚀最 慢的 答案 C 5 一种燃料电池中发生的化学反应为 在酸性溶液中甲醇与氧气作用生成水和二氧化碳 该 电池负极发生的反应是 A 32 2CH OH gO ge 22 H O lCO g 2 Haq B 2 4 4O gHaqe 2 2 H O l C 32 6CH OH gH O le 2 6 CO gHaq D 22 2 4O gH O le 4OH 解析 甲醇在负极发生氧化反应 答案 C 二 不定项选择题 本题包括5小题 每小题7分 共35分 每小题有一个或两个选项符合题目 4 要求 6 2011福建理综 11 研究人员研制出一种锂水电池 可作为鱼雷和潜艇的储备电源 该电 池以金属锂和钢板为电极材料 以LiOH为电解质 使用时加入水即可放电 关于该电池的下 列说法不正确的是 A 水既是氧化剂又是溶剂 B 放电时正极上有氢气生成 C 放电时向正极移动 OH D 总反应为 2 22LiH O 2 2LiOHH 解析 解题时可迅速判断出C项是错误 因为原电池放电时是向负极移动的 可推OH 测其总反应为 再写出其电极反应如下 2 22LiH O 2 2LiOHH 负极 22Lie 2Li 正极 2 22H Oe 2 2OHH 结合选项分析A B D都是正确的 答案 C 7 日本产业技术综合研究所最近研发了一种新型的锂空气电池 它既可用作充电电池又可作 锂燃料电池 用作燃料电池时 更换正极的水性电解质溶液和卡盒以及负极的金属锂就可以 连续使用 分离出的氢氧化锂可回收锂而循环使用 下列叙述不正确的是 放电过程示意图 A 放电时负极的电极反应式为 Lie Li B 充电时 阳极的电极反应式为 22 24H OOe 4OH C 充电时 锂极与外电源的正极相连 D 熔融的氢氧化锂用惰性电极电解再生时 在阴极可得到金属锂 解析 该电池放电时 金属锂作为负极 电极反应为 对 该电池充电时 阳Lie LiA 极为放电 电极反应为 B错 充电时 金属锂在阴极产OH 44OHe 22 2H OO 生 因此锂极与电源负极相连 C错 电解熔融氢氧化锂在阴极放电 D对 Li 5 答案 BC 8 2012江苏常州高三一模 15 据报道 以硼氢化合物元素的化合价为 3价 和 4 NaBHB 作原料的燃料电池 负极材料采用Pt C 正极材料采用可用作空军通信卫星电 22 H O 2 MnO 源 其工作原理如图所示 下列说法错误的是 A 电池放电时从a极区移向b极区 Na B 电极b采用既作电极材料又有催化作用 22 MnO MnO C 该电池的负极反应为 4 88BHOHe 22 6BOH O D 每消耗3 mol 转移的电子为3 mol 22 H O 解析 该燃料电池中a极为产生的一极 为负极 b极为产生的一极 为正极 可判断 2 H 2 O A B C均正确 b极的电极反应为 每消耗3 mol 转移的电子 22 48H Oe 8OH 22 H O 为6 mol D项不正确 答案 D 9 新型锂离子动力电池以其独特的优势成为绿色能源的新宠 已知该电池放电时 4 LiFePO 的电极反应式为 正极 负极 下列说 4 FePOLie 4 LiFePO Lie Li 法中不正确的是 A 充电时电池反应为 4 LiFePO 4 FePOLi B 充电时动力电池上标注 的电极应与外接电源的正极相连 C 放电时向正极移动 Li D 放电时电池内部向负极移动 Li 解析 A项充电时电池反应跟放电时 相反 B项充电时动力电 4 FePOLi 4 LiFePO 池上标注 的电极为阳极 不能接反了 C项 D项放电时向正极移动 有别于外电Li 路 否则电池能量内耗 6 答案 D 10 MCFC型燃料电池可同时供应电和水蒸气 其工作温度为600 700 所用燃料为 电解质为熔融的已知该电池的总反应为 则下列有关该 2 H 23 K CO 22 2HO 2 2H O 电池的说法正确的是 A 该电池的负极的反应式为 44OHe 22 2OH O B 该电池正极的反应为 2 23 2HCOe 22 H OCO C 放电时向正极移动 2 3 CO D 该燃料电池能量转化率很高且比较适宜航空器的电能供应 解析 该原电池的负极反应式是 在电池工作过 2 23 2HCOe 2 223 H OCO CO 程中向负极移动 正极电极反应式是 22 42OeCO 2 3 2CO 答案 D 三 非选择题 本题包括4小题 共50分 11 12分 1 肼又称联氨 是一种可燃性的液体 可用作火箭燃料 已知在101 kPa 24 N H 时 32 0 g 在氧气中完全燃烧生成氮气 放出热量624 kJ 25 时完全燃烧 24 N H 24 N H 时反应的热化学方程式是 2 肼 空气燃料电池是一种碱性燃料电池 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 3 如图是一个电化学过程示意图 锌片上发生的电极反应是 假设使用肼 空气燃料电池作为本过程中的电源 铜片的质量变化是128 g 则肼 空气燃 料电池理论上消耗标准状况下的空气 L 假设空气中氧气体积含量为20 4 传统制备肼的方法是以NaClO氧化制得肼的稀溶液 该反应的离子方程式是 3 NH 解析 书写热化学方程式时 需要标出反应物和生成物的状态 反应的热效应 在书写电 极反应式时 需要考虑电解质溶液的性质 要保证电极产物在电解质溶液中能稳定存在 答案 H 624 242 1 N HlO g 22 2 NgH O l 1 kJ mol 22 2 24OH Oe 4OH 24 44N HOHe 22 4H ON 7 3 Cu 112 2 2Cue 3 4 2ClONH 242 N HClH O 12 8分 化学电池在通讯 交通及日常生活中有着广泛的应用 1 目前常用的镍镉 Ni Cd 电池 其电池总反应可以表示为 Cd 22 2 Ni OHCd OH 2 2 2NiO OHH O 已知和均难溶于水但能溶于酸 以下说法正确的是 2 Ni OH 2 Cd OH 以上反应是可逆反应 以上反应不是可逆反应 充电时化学能转变为电能 放电 时化学能转变为电能 A B C D 2 废弃的镍镉电池已成为重要的环境污染物 有资料表明一节废镍镉电池可以使一平方米 面积的耕地失去使用价值 在酸性土壤中这种污染尤为严重 这是因为 3 下图是废弃镍镉电池中的重金属渗入水体后 进入人体的一条途径 生物体D中重金属浓度 填 大于 等于 或 小于 生物体A中重金属浓度 这 是通过食物 链 作用所引起的 除上述途径外 被污染水体中的重金属还可以直接通过 途径 进入人体 4 另一种常用的电池锂电池 锂是一种碱金属元素 其相对原子质量为7 由于它的比容量 单位质量电极材料所能转换的电能 特别大而广泛应用于心脏起搏器 一般使用时间可长达 十年 它的负极用金属锂制成 电池总反应可表示为 2 LiMnO 2 LiMnO 试回答 锂电池比容量特别大的原因是 锂电池中的电解质溶液需用非水溶液配制 为 什么这种电池不能使用电解质的水溶液 请用化学方程式表示其原因 解析 1 该电池两个方向的反应虽然是互逆的 但是不能称为可逆反应 因为它们是在 不同条件下进行的 充电过程为外加电源条件下进行的 该过程中电能转化为化学能 而放电 过程中是依靠自发的氧化还原反应将化学能转化为电能 2 因为和 2 Ni OH 溶于酸 产生大量的重金属离子 对土壤污染严重 3 重金属渗入水体后 重金 2 Cd OH 属离子可以通过食物链在生物体中逐渐富集 最终进入人体 同时也可直接通过饮用水进入 人体 锂的摩尔质量为 7 较小 单位质量转移电子物质的量多 放电量大 锂 1 g mol 是活泼金属 若用水溶液 锂可与水反应 其方程式为 2 22LiH O 2 2LiOHH 答案 1 B 和能溶于酸性溶液生成有毒的重金属离子等 2 2 Cd OH 2 Ni OH 3 大于 富集 饮水 4 锂的摩尔质量小 2 22LiH O 2 2LiOHH 8 13 15分 新型锂离子电池在新能源的开发中占有重要地位 可用作节能环保电动汽车的动 力电池 磷酸亚铁锂 是新型锂离子电池的首选电极材料 它的制备方法如 4 LiFePO 下 方法一 将碳酸锂 乙酸亚铁 磷酸二氢铵按一定比例混合 充分研磨后 在 32 CH COOFe 800 左右 惰性气体氛围中煅烧制得晶态磷酸亚铁锂 同时生成的乙酸及其他产物均以气 体逸出 方法二 将一定浓度的磷酸二氢铵 氯化锂混合溶液作为电解液 以铁棒为阳极 石墨为阴极 电 解析出磷酸亚铁锂沉淀 沉淀经过滤 洗涤 干燥 在800 左右 惰性气体氛围中煅烧制 得晶态磷酸亚铁锂 在锂离子电池中 需要一种有机聚合物作为正负极之间锂离子迁移的介质 该有机聚合物的 单体之一 用M表示 的结构简式如下 请回答下列问题 1 上述两种方法制备磷酸亚铁锂的过程都必须在惰性气体氛围中进行 其原因是 2 在方法一所发生的反应中 除生成磷酸亚铁锂 乙酸外 还有 填化学式 生成 3 在方法二中 阳极生成磷酸亚铁锂的电极反应式为 4 写出M与足量氢氧化钠溶液反应的化学方程式 5 已知该锂离子电池在充电过程中 阳极的磷酸亚铁锂生成磷酸铁 则该电池放电时正极的 电极反应式为 解析 1 根据题给信息 磷酸亚铁锂中存在的是很容易被空气中的氧化 故灼 2 Fe 2 O 烧时需用惰性气体保护 2 因为其他物质为气体 结合质量守恒进行配平可知有 2 CO 生成 3 方法二中 阳极的电极反应包括Fe原子失去电子生成还有 2 H O 3 NH 2 Fe 与 形成沉淀的反应 4 M分子中含3个酯基 跟足量NaOH反应时 这3个 2 Fe 24 H PO Li 酯基都会水解 5 可充电电池充电时 发生的反应是电池放电时的逆过程 据此原理 原电 池放电时 正极是 3价铁得电子成为 2价铁 答案 1 为了防止亚铁化合物被氧化 2 2 CO 2 H O 3 NH 24 3 2FeH POLie 4 2LiFePOH 4 9 3NaOH 22233 HOCH CH OHNa COCH OH 4 5 FePOLie 4 LiFePO 14 15分 2011江苏化学 18 是银锌碱性电池的正极活性物质 可通过下列方法制 22 Ag O 备 在KOH溶液中加入适量溶液 生成沉淀 保持反应温度为80 边搅拌 3 AgNO 2 Ag O 边将一定量溶液缓慢加到上述混合物中 反应完全后 过滤 洗涤 真空干燥得固 228 K S O 体样品 反应方程式为 3228 24AgNOKOHK S O 223242 222Ag OKNOK SOH O 回答下列问