2020学年高中化学 1.2.1 原电池的工作原理 化学电源课时训练 苏教版选修4VIP

原电池的工作原理化学电源一、选择题1.下列有关电化学知识的描述正确的是() A.CaO+H2OCa(OH)2,可以放出大量的热,故可把该反应设计成原电池,把其中的化学能转化为电能B.某原电池反应为Cu+2AgNO3Cu(NO3)2+2Ag,装置中的盐桥中可以装有含KCl饱和溶液的琼脂C.因为铁的活动性强于铜,所以将铁、铜用导线连接后放入浓硝酸中,若能组成原电池,必是铁作负极,铜作正极D.理论上说,任何能自发进行的氧化还原反应都可设计成原电池解析:A项,CaO+H2OCa(OH)2不是氧化还原反应,不能设计成原电池;B项,会发生反应:KCl+AgNO3AgCl+KNO3,生成的AgCl会使盐桥的导电性减弱,所以盐桥中不能使用KCl饱和溶液,可换成KNO3饱和溶液,B项错误;C项,由于铁遇到浓硝酸会发生钝化,铁表面生成致密的氧化膜,阻止反应的发生,而铜和浓硝酸在常温下反应,所以组成的原电池中铜为负极,C项错误;D项正确。答案:D2.以锌片和铜片为电极,以稀硫酸为电解质溶液组成原电池,当导线中通过2 mol电子时,下列说法正确的是()A.锌片溶解了1 mol,铜片上析出1 mol H2B.两电极上溶解和析出的物质质量相等C.锌片溶解31 g,铜片上析出1 g H2D.锌片溶解了1 mol,硫酸消耗0.5 mol解析:在涉及原电池的有关计算中,关键是要把握住一点即两电极反应中得、失电子数相等。利用这一特点,我们从电极反应看:负极为Zn-2e-Zn2+;正极为2H+2e-H2。当溶解1 mol锌时失去2 mol电子,铜片上析出1 mol氢气也得到2 mol电子,得失电子守恒,这样即可推出A项正确。答案:A3.Mg-AgCl电池是一种能被海水激活的一次性储备电池,电池反应方程式为:2AgCl+MgMg2+2Ag+2Cl-。有关该电池的说法正确的是()A.Mg为电池的正极B.负极反应为AgCl+e-Ag+Cl-C.不能被KCl溶液激活D.可用于海上应急照明供电解析:正极AgCl发生得电子的还原反应生成Ag,负极Mg发生失电子的氧化反应转化为Mg2+,A、B两项均错;由“能被海水激活”可知C项错误;D项正确。答案:D4.四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,上有气泡逸出;相连时,的质量减少,据此判断这四种金属活动性由强到弱的顺序是()A.B.C.D.解析:由原电池原理判断金属活动性,外电路电流从流向,为正极,金属活动性;相连,为正极,金属活动性;相连,上有气泡(H2)逸出,为正极,金属活动性;相连,质量减少,则金属活动性,即金属活动性顺序为,B项正确。答案:B5.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OH-向正极移动D.总反应为2Li+2H2O2LiOH+H2解析:此题可迅速选出C项是错误的,因为原电池放电时OH-是向负极移动的。这种电池名称叫锂水电池,可推测其总反应为2Li+2H2O2LiOH+H2。再写出其电极反应如下:负极:2Li-2e-2Li+正极:2H2O+2e-2OH-+H2结合选项分析A、B、D三项都是正确的。答案:C6.银质器皿日久表面会逐渐变黑,这是生成了Ag2S的缘故。根据电化学原理可进行如下处理:在铝质容器中加入食盐溶液,再将变黑的银器浸入该溶液中,一段时间后发现黑色会褪去。下列说法正确的是()A.处理过程中银器一直保持恒重B.银器为正极,Ag2S被还原生成单质银C.该过程中总反应为2Al+3Ag2S6Ag+Al2S3D.黑色褪去的原因是黑色Ag2S转化为白色AgCl解析:由“电化学原理”可知正极反应式为Ag2S+2e-2Ag+S2-,负极反应式为Al-3e-Al3+;电解质溶液中发生反应Al3+3H2OAl(OH)3+3H+,S2-与H+结合生成H2S,使Al3+3H2OAl(OH)3+3H+的平衡右移,最终生成Al(OH)3沉淀,只有B选项正确。答案:B7.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CO2 +2H+2e-HCOOH解析:首先标化合价,看价变化,O2HOOH,CO2中C的化合价降低,得电子,由图示装置中电子转移的方向可知催化剂a表面发生失电子的反应,催化剂b表面发生得电子的反应,所以在催化剂b表面发生的电极反应为CO2+2H+2e-HCOOH;在催化剂a表面H2O失电子生成O2,电极反应为2H2O-4e-4H+O2,由电极反应式可知催化剂a极附近酸性增强,催化剂b极附近酸性减弱,C项错误。答案:C8.(2020课标全国,11)微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置,其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是()A.正极反应中有CO2生成B.微生物促进了反应中电子的转移C.质子通过交换膜从负极区移向正极区D.电池总反应为C6H12O6+6O26CO2+6H2O解析:C6H12O6中C的平均化合价为0价,二氧化碳中C的化合价为+4价,所以生成二氧化碳的反应为氧化反应,故CO2在负极生成,A项错误;在微生物的作用下,该装置为原电池装置,反应速率加快,所以微生物促进了反应的发生,B项正确;质子交换膜只允许质子(即H+)通过,原电池中阳离子向正极移动,C项正确;电池的总反应实质是C6H12O6的氧化反应,D项正确。答案:A二、非选择题9.某校化学兴趣小组进行探究性活动,将氧化还原反应:2Fe3+2I-2Fe2+I2,设计成盐桥原电池。提供的试剂:FeCl3溶液、KI溶液;其他用品任选。请回答下列问题。(1)请画出设计的原电池装置图,并标出电极材料、电极名称及电解质溶液。(2)发生氧化反应的电极为(填“正极”或“负极”),其电极反应式为。(3)反应平衡后向FeCl3溶液中加入少量FeCl2固体,当固体全部溶解后,则此时该溶液中电极变为(填“正”或“负”)极。解析:(1)先分析氧化还原反应,找出正、负极反应,即可确定正、负极区的电解质溶液。(2)发生氧化反应的电极是负极,负极上的电极反应为2I-2e-I2。(3)反应平衡后向FeCl3溶液中加入少量FeCl2固体,此时Fe2+失电子,该溶液中电极变成负极。答案:(1)如下图(2)负极2I-2e-I2(3)负10.科学家利用太阳能分解水生成的氢气在催化剂作用下与二氧化碳反应生成甲醇,并开发出直接以甲醇为燃料的燃料电池。已知H2(g)、CO(g)和CH3OH(l)的标准燃烧热H分别为-285.8 kJmol-1、-283.0 kJmol-1和-726.5 kJmol-1。请回答下列问题:(1)用太阳能分解10 mol水消耗的能量是kJ;(2)甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为;(3)在直接以甲醇为燃料的电池中,理想状态下,该燃料电池消耗1 mol甲醇所能产生的最大电能为702.1 kJ,则该燃料电池的理论效率为(燃料电池的理论效率是指电池所产生的最大电能占燃料电池反应所能释放的全部能量的百分比)。解析:(1)氢气的标准燃烧热H=-285.8 kJmol-1,即每生成1 mol 水就放出285.8 kJ的能量,反之分解1 mol水就要消耗285.8 kJ的能量,所以用太阳能分解10 mol 水消耗的能量是2 858 kJ;(2)由表示CO(g)和CH3OH(l)标准燃烧热的热化学方程式CO(g)+O2(g)CO2(g)H=-283.0 kJmol-1;CH3OH(l)+O2(g)CO2(g)+2H2O(l)H=-726.5 kJmol-1;可知-得到CH3OH(l)+O2(g)CO(g)+2H2O(l)H=-443.5 kJmol-1;(3)甲醇的标准燃烧热H=-726.5 kJmol-1,所以该燃料电池的理论效率为100%96.6%。答案:(1)2 858(2)CH3OH(l)+O2(g)CO(g)+2H2O(l)H=-443.5 kJmol-1(3)96.6%11.科学家预言,燃料电池将是21世纪获得电能的重要途径。近几年开发的甲醇燃料电池是采用铂作电极催化剂,电池中的质子交换膜只允许质子和水分子通过。其工作原理的示意图如下:甲醇燃料电池工作原理示意图请回答下列问题。(1)Pt(a)电极是电池的极,电极反应式为;Pt(b)电极上发生(填“氧化”或“还原”)反应,电极反应式为。(2)电池的总反应方程式为。(3)如果该电池工作时电路中通过2 mol电子,则消耗的CH3OH有mol。(4)使用该燃料电池的另一个好处是。解析:Pt