高中化学 第1章 化学反应与能量转化 第3节 化学能转化为电能——电池 第1课时 原电池的工作原理、化学电源作业1 鲁科版选修4

1、第1课时 原电池的工作原理、化学电源基础达标1根据图示，下列判断中正确的是()a烧杯a中的溶液ph降低b烧杯b中发生氧化反应c烧杯a中发生的反应为2h2e=h2d烧杯b中发生的反应为2cl2e=cl2解析：选b。题中给出的物质表明，该电池的总反应是2zno22h2o=2zn(oh)2，a烧杯中电极反应为o22h2o4e=4oh，b中为zn2e=zn2。 2.用选项中的电极、溶液和如图所示的装置可组成原电池。下列现象或结论正确的是()选项电极a电极ba溶液b溶液现象或结论acuzncuso4溶液znso4溶液一段时间后，电极a增加的质量与电极b减少的质量相等bcuzn稀h2so4znso4溶液盐

2、桥中阳离子向电极b移动cfecnacl溶液fecl3溶液外电路电子流向：badccfecl3溶液ki、淀粉混合溶液若开始时只增大fecl3溶液的浓度，电极b附近溶液变蓝的速度加快解析：选d。本题将教材中的原电池进行了简化，解题时需要注意盐桥的作用。选项a构成了铜锌原电池，铜为正极，锌为负极，锌失电子，电极b质量减少，而a溶液中的cu2得到电子，使电极a质量增加，根据得失电子守恒知，负极减少的质量大于正极增加的质量，a错误。选项b中，锌是负极，铜是正极，锌失去电子形成锌离子进入溶液中，而a溶液中的h得到电子生成了氢气，根据电荷守恒，盐桥中的阳离子向a溶液移动，从而保证溶液的电中性，b错误。c选项

3、中，fe是负极，c是正极，故外电路中电子由电极a流向电极b，错误。d选项通过反应2fecl32ki=2fecl2i22kcl组合成原电池，增大fecl3溶液的浓度，反应加快且平衡正向移动，故电极b附近溶液变蓝的速度加快，正确。3可用于电动汽车的铝­空气燃料电池，通常以nacl溶液或naoh溶液为电解液，铝合金为负极，空气电极为正极。下列说法正确的是()a以nacl溶液或naoh溶液为电解液时，正极反应都为o22h2o4e=4ohb以naoh溶液为电解液时，负极反应为al3oh=al(oh)33ec以naoh溶液为电解液时，电池在工作过程中电解液的ph保持不变d电池工作时，电子通过外电

4、路从正极流向负极解析：选a。无论是naoh还是nacl，在正极上都是o2得到电子被还原，a项正确；生成的al(oh)3是两性氢氧化物，在碱溶液中发生反应生成al(oh)4，b项错误；生成的al(oh)3与naoh反应生成naal(oh)4，消耗电解质中的naoh，使ph减小，c项错误；原电池中，电子由外电路的负极流向正极，d项错误。4有关下图装置的叙述不正确的是()a这是电解naoh溶液的装置b该装置中pt为正极，电极反应为o22h2o4e=4ohc该装置中fe为负极，电极反应为fe2oh2e=fe(oh)2d溶液中会出现红褐色的沉淀解析：选a。a项错误，装置中没有外接直流电源，所以不是电解池

5、；b项正确，通入o2发生吸氧腐蚀，pt为正极，电极反应为o22h2o4e=4oh；c项正确，fe做负极，电极反应为fe2e2oh=fe(oh)2；d项正确，fe(oh)2和空气中的o2继续反应生成fe(oh)3：4fe(oh)2o22h2o=4fe(oh)3，出现白色沉淀变为灰绿色最终变成红褐色沉淀的现象。5下列关于铅蓄电池的说法正确的是()a在放电时，正极发生的反应是pb(s)so(aq)2e=pbso4(s)b在放电时，该电池的负极材料是铅板c在充电时，电池中硫酸的浓度不断减小d在充电时，阳极发生的反应是pbso4(s)2e=pb(s)so(aq)解析：选b。a项中电池放电时正极应发生还原

6、反应，电极反应为pbo24hso2e=pbso42h2o；c项中电池充电时硫酸的浓度应不断增大；d项中电池充电时阳极应发生pbso42h2o2e=pbo24hso。6人工光合作用能够借助太阳能，用co2和h2o制备化学原料。如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=hcooh解析：选c。电池总反应式为2co22h2o2hcooho2。负极：2h2o4e=o24h，正极：co22h2e=hcooh。a项，能量转换

7、过程是太阳能先转化为电能，再转化为化学能；c项，催化剂a附近生成h，酸性增强，催化剂b附近消耗h，酸性减弱，故c项错误。7以氨作为燃料的固体氧化物(含有o2)燃料电池，具有全固态结构、能量效率高的特点，其工作原理如图所示。下列说法正确的是()a该电池工作时的总反应式为4nh35o2=4no6h2ob固体氧化物作为电池工作时的电解质，其作用是让电子在电池内部移动c电池工作时，接触面上的电极反应式为2nh33o26e=n23h2od外电路的电流方向从电极a流向电极b解析：选c。no不稳定易被氧化，且有毒不可能做为电池反应产物，a错；电子不能在电解质中移动，b错；外电路中的电子从负极流向正极，通入燃

8、料气的一极为负极，所以d错。8由a、b、c、d四种金属按下表中装置进行实验。装置现象二价金属a不断溶解c的质量增加a上有气体产生根据实验现象回答下列问题：(1)装置甲中负极的电极反应式是_。(2)装置乙中正极的电极反应式是_。(3)装置丙中溶液的ph_(填“变大”、“变小”或“不变”)。(4)四种金属活泼性由强到弱的顺序是_。解析：(1)装置甲中二价金属a不断溶解，a极为原电池负极，电极反应式是a2e=a2。(2)装置乙中c的质量增加，则c极为原电池正极，溶液中的cu2得电子析出，电极反应式为cu22e=cu。(3)装置丙中a上有气体产生，则析出气体为h2，d为负极，原电池反应为dnh=dnh

9、2(设n为金属d的化合价数)，反应一段时间后溶液的ph变大。(4)三个装置中关于金属活泼性的比较分别为甲中：a>b，乙中：b>c，丙中：d>a，综上可知四种金属活泼性由强到弱的顺序是d>a>b>c。答案：(1)a2e=a2(2)cu22e=cu(3)变大(4)d>a>b>c能力提升9一种充电电池放电时的电极反应为h22oh2e=2h2o；nio(oh)h2oe=ni(oh)2oh，当为电池充电时，与外电源正极连接的电极上发生的反应是()ah2o的还原 bnio(oh)的还原ch2的氧化 dni(oh)2的氧化解析：选d。由题意知，电池总反应

10、为h22nio(oh)2ni(oh)2。可充电电池在充电时，实际上起一个电解池的作用，与外电源正极连接的电极是阳极，发生氧化反应，与放电时的正极反应相反，可知ni(oh)2在充电时失电子被氧化，发生氧化反应。10肼(n2h4)­空气燃料电池是一种环保碱性燃料电池，其电解质溶液是20%30%的koh溶液。电池总反应为n2h4o2=n22h2o。下列关于该燃料电池工作时的说法正确的是()a溶液中阴离子物质的量基本不变b正极的电极反应是n2h44oh4e=4h2on2c正极的电极反应是o24h4e=2h2od溶液中阴离子向正极移动解析：选a。a项正确，由电池的总反应式可知，阴离子物质的量基

11、本不变；b项错误，正极发生还原反应，即得电子的反应；c项错误，因为电解质溶液是koh溶液，电极反应应为o22h2o4e=4oh；d项错误，溶液中的阴离子向负极移动。11mg­h2o2电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。该电池以海水为电解质溶液，示意图如右。该电池工作时，下列说法正确的是()amg电极是该电池的正极bh2o2在石墨电极上发生氧化反应c石墨电极附近溶液的ph增大d溶液中cl向正极移动解析：选c。结合电池示意图及原电池原理进行分析。该原电池中，石墨电极为惰性电极，只能做正极，而mg电极为活性电极，做负极，a错。mg电极本身发生氧化反应，h2o2在石墨电极上应发生还原反应，b错。

12、石墨电极上发生的反应为h2o22e=2oh，由于生成oh，电极附近溶液oh增大，溶液的ph增大，c对。原电池电解质溶液中阴离子 cl向负极移动，d错。12一种新型燃料电池，以多孔镍为电极，电解质溶液为koh溶液，然后向两极通入乙烷和氧气，其总反应为2c2h67o28koh=4k2co310h2o。有关此电池的说法正确的是()a负极反应是7o214h2o28e=28ohb电解过程中，负极周围溶液的ph升高c每消耗1 mol c2h6，电路中转移的电子为14 mold放电过程中，koh的浓度保持不变解析：选c。以koh为电解质，负极反应为c2h618oh14e=2co12h2o，正极反应为o24e

13、2h2o=4oh，故负极区ph减小，正极区ph增大，放电过程中koh浓度减小，溶液ph减小，当1 mol c2h6完全放电生成co，失去14 mol电子，即电路中有14 mol电子转移，故c正确。13将氧化还原反应2h2o2=2h2o设计成原电池。(1)利用氢气和氧气、氢氧化钾溶液构成燃料电池，则负极通入的气体应是_，正极通入的气体是_，电极反应为正极：_，负极：_。(2)若把koh溶液改为稀硫酸，则电极反应为正极：_，负极：_。(3)(1)和(2)的电解质溶液不同，反应进行后，其溶液的酸碱性各有何变化？_。(4)若把h2改为ch3oh，koh溶液做电解质溶液，则电极反应为正极：_，负极：_，

14、电池反应为_。解析：(1)由电池反应可知在反应中h2被氧化，o2被还原。h2应该在负极上反应，o2应该在正极上反应，又因为是碱溶液，不可能有h参加或生成，故负极的电极反应为2h24oh4e=4h2o，正极的电极反应为o22h2o4e=4oh。(2)若将电解质溶液换为酸溶液，此时应考虑不可能有oh生成，故负极的电极反应为2h24e=4h，正极的电极反应为o24h4e=2h2o。(3)由于前者在碱性条件下反应，koh的量不变，但工作时h2o增多，故溶液变稀，碱性减弱；而后者为酸溶液，h2so4的量不变，h2o增多，故溶液变稀，酸性减弱。(4)如把h2改为ch3oh，koh溶液做电解质溶液，则正极反

15、应为3o26h2o12e=12oh，此时不会有co2放出，负极反应为2ch3oh16oh12e=2co12h2o。正、负极反应相加得电池反应：2ch3oh3o24koh=2k2co36h2o。答案：(1)h2o2o22h2o4e=4oh2h24oh4e=4h2o(2)o24h4e=2h2o2h24e=4h(3)前者碱性减弱，后者酸性减弱(4)3o26h2o12e=12oh2ch3oh16oh12e=2co12h2o2ch3oh3o24koh=2k2co36h2o14氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型电池。电池装置如图所示，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，铂粉吸附气体的能力强，性质稳定。请回答

16、下列问题：(1)氢氧燃料电池能量转化的主要形式是_，在导线中电子流动方向为_(用a、b表示)。(2)负极反应式为_。(3)电极表面镀铂粉的原因为_。(4)该电池工作时，h2和o2连续由外部供给，电池可连续不断地提供电能。因此大量安全储氢是关键技术之一。金属锂是一种重要的储氢材料，吸氢和放氢原理如下：.2lih22lih.lihh2o=liohh2反应中的还原剂是_，反应中的氧化剂是_。已知lih固体的密度为0.82 g/cm3。用锂吸收224 l(标准状况)h2，生成的lih体积与被吸收的h2体积之比约为_。由生成的lih与h2o作用，放出的h2用做电池燃料，若能量转化率为80%，则导线中通过

17、电子的物质的量为_mol。解析：本题考查电化学知识。(1)原电池的实质为化学能转化为电能。总反应为2h2o2=2h2o，其中h元素从0价升至1价，失去电子，即电子从a流向b。(2)负极为失去电子的一极，即h2失电子生成h，由于溶液呈碱性，故电极反应式左边应加上oh，右边生成h2o。(3)铂粉的接触面积大，可以加快反应速率。(4).li元素从0价升至1价，做还原剂。.h2o中的h元素的化合价从1降至h2中的0，做氧化剂。由反应，当吸收10 mol h2时，则生成20 mol lih，vm/×103192.68×103(l)。v(lih)/v(h2)192.68×103l/224 l8.6×104。20 mol lih可生成20 mol h2，实际参加反应的h2为20×80%16(mol)，1 mol