03第27讲原电池化学电源【答案】听课手册

第27讲原电池化学电源考点一●夯实必备知识1.氧化还原2.锌铜减小增大氧化还原负正正负电能3.(1)负极正极(3)正极比铁活泼的常见金属如锌块锌块(4)负极正极电极材料【对点自测】(1)×(2)√(3)√(4)×(5)×[解析](1)将Zn和ZnSO4溶液与Cu和CuSO4溶液组成双液原电池,金属活动性:Zn>Cu,Zn作负极,电极反应为Zn-2e-Zn2+,Cu作正极,电极反应为Cu2++2e-Cu,连通后铜片上有固体沉积。(4)原电池工作时,电解质溶液中的阴离子向负极移动。(5)盐桥中的离子不能与电解质溶液中的离子发生反应。●提升关键能力题组一1.C[解析]甲同学的实验中,Zn作负极,失去电子变成Zn2+进入溶液,则盐桥中的氯离子向负极移动以保持溶液的电中性,硫酸锌溶液中的阴离子浓度增大,A错误;甲同学的实验中,Zn被氧化,铜离子被还原为Cu,B错误;乙同学将盐桥换成铜丝后,右侧烧杯中两个电极都是Cu,左侧烧杯中电极是Zn和Cu,根据原电池的构成条件推测,左池为原电池,C正确;左侧烧杯中形成原电池,阳离子移向正极,铜是正极,则ZnSO4溶液中Zn2+移向铜丝,D错误。2.B[解析]闭合开关K1时构成原电池,Zn电极质量减小,断开开关K1后,装置①仍然发生置换反应,Zn电极表面产生铜单质,质量减小,A正确;若溶液A为CuSO4溶液,溶液B为ZnSO4溶液,闭合开关K2不能构成原电池,小灯泡不能发光,B错误;装置②中,Zn无法与Cu2+接触,化学能转化成电能的效率更高,C正确;负极锌失去电子生成锌离子,正极铜离子得电子生成铜单质,盐桥中Cl-向负极移动,K+向正极移动,故装置②的溶液A中生成ZnCl2,溶液B中生成K2SO4,D正确。题组二3.C[解析]把四个实验从左到右分别编号为①②③④,则由实验①可知,a作原电池负极,b作原电池正极,金属活动性:a>b;由实验②可知,b极有气泡产生,c极无变化,则金属活动性:b>c;由实验③可知,d极溶解,则d作原电池负极,c作正极,金属活动性:d>c;由实验④可知,电流从a极流向d极,则d极为原电池负极,a极为原电池正极,金属活动性:d>a,综上所述可知金属活动性:d>a>b>c。4.(1)如下图(答案合理即可)(2)2I--2e-I2(3)无(4)负[解析](1)先分析氧化还原反应,找出正、负极反应,即可确定电极材料和正、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I-失电子变成I2。(3)反应达到平衡时,无电子移动,故无电流产生。(4)平衡后向FeCl3溶液中加入少量FeCl2固体,平衡逆向移动,此时Fe2+失电子,该溶液中的电极变为负极。考点二●夯实必备知识1.Zn+2OH--2e-Zn(OH)2MnO2+H2O+e-MnOOH+OH-Zn+2OH--2e-ZnO+H2OAg2O+H2O+2e-2Ag+2OH-2.①Pb-2e-+SO42-②PbSO4+2e-Pb+SO4③PbO2+4H++SO42-+2e-PbSO4+2H④PbSO4+2H2O-2e-PbO2+4H++SO43.(1)H2-2e-2H+H2+2OH--2e-2H2OO2+4H++4e-2H2OO2+2H2O+4e-4OH-2H2+O22H2O(2)①O2+4e-+4H+2H2OCO-2e-+H2OCO2+2H+2CO+O22CO2②O2+4e-+2H2O4OH-CO-2e-+4OH-CO32-+2H2O2CO+O2+4OH-2CO32-③O2+4e-2O2-CO-2e-+O2-CO22CO+O22CO2④O2+4e-+2CO22CO32-CO-2e-+CO32-2CO22CO+O【对点自测】(1)√(2)√(3)×(4)×(5)√[解析](3)铅酸蓄电池在充电时阳极失电子,其电极反应式为PbSO4+2H2O-2e-PbO2+4H++SO42(4)铅酸蓄电池放电时,二氧化铅为正极,酸性条件下,在硫酸根离子作用下二氧化铅得到电子发生还原反应生成硫酸铅和水,正极电极反应式为PbO2+4H++SO42-+2e-PbSO4+2H2●提升关键能力题组一1.C[解析]Zn为负极,电极反应式为Zn-2e-+2OH-ZnO+H2O,MnO2为正极,电极反应式为MnO2+e-+H2OMnOOH+OH-。电池工作时,MnO2为正极,得到电子,发生还原反应,故A错误;电池工作时,OH-通过隔膜向负极移动,故B错误;环境温度过低,化学反应速率下降,不利于电池放电,故C正确;由电极反应式MnO2+e-+H2OMnOOH+OH-可知,反应中每生成1molMnOOH,转移电子数为6.02×1023,故D错误。2.A[解析]铝为活泼金属,发生氧化反应,为负极,则石墨为正极,b电极为电池正极,A正确;电池工作时,阳离子向正极移动,故海水中的Na+向b电极移动,B错误;电池工作时,a电极反应为铝失去电子生成铝离子:Al-3e-Al3+,铝离子水解使溶液显酸性,C错误;消耗1kgAl(为100027mol),电池最多向外提供100027mol×3≈111mol电子的电量,D题组二3.C[解析]Zn具有比较强的还原性,MnO2具有比较强的氧化性,自发的氧化还原反应发生在Zn与MnO2之间,所以MnO2电极为正极、Zn电极为负极,则充电时MnO2电极为阳极、Zn电极为阴极。充电时该装置为电解池,电解池中阳离子向阴极迁移,即Zn2+向阴极方向迁移,A不正确;放电时,负极的电极反应为Zn-2e-Zn2+,则充电时阴极反应为Zn2++2e-Zn,即充电时Zn元素化合价应降低,而选项中Zn元素化合价升高,B不正确;放电时MnO2电极为正极,正极上检测到MnOOH和少量ZnMn2O4,则正极上主要发生的电极反应为MnO2+H2O+e-MnOOH+OH-,C正确;放电时,Zn电极质量减少0.65g(物质的量为0.010mol),电路中转移0.020mol电子,由正极的主要反应MnO2+H2O+e-MnOOH+OH-可知,若正极上只有MnOOH生成,则生成MnOOH的物质的量为0.020mol,但是正极上还有ZnMn2O4生成,因此,MnOOH的物质的量小于0.020mol,D不正确。4.C[解析]由图中信息可知,该新型水系锌电池的负极是锌、正极是超分子材料;负极的电极反应式为Zn-2e-Zn2+,则充电时,该电极为阴极,电极反应式为Zn2++2e-Zn;正极上发生I3-+2e-3I-,则充电时,该电极为阳极,电极反应式为3I--2e-I3-。标注框内所示结构属于配合物,配位体中存在多种共价键,还有由N提供孤电子对、Zn2+提供空轨道形成的配位键,A正确;由以上分析可知,该电池总反应为I3-+ZnZn2++3I-,B正确;充电时,阴极的电极反应式为Zn2++2e-Zn,被还原的Zn2+主要来自电解质溶液,C错误;放电时,负极的电极反应式为Zn-2e-Zn2+,因此消耗0.65gZn(物质的量为0.01mol),理论上转移0.02mol电子,D正确。题组三5.B[解析]燃料电池中,充入燃料一极为负极,充入氧气一极为正极,外电路中,电子从负极A流向正极B,A错误;该燃料电池中,甲醇失电子发生氧化反应,负极的电极反应式为CH3OH+H2O-6e-CO2↑+6H+,正极反应式为O2+4e-+4H+2H2O,电池工作一段时间后,转移相同物质的量的电子,产生的CO2和消耗的O2物质的量不同,B正确,C错误;负极产生的氢离子移向正极和氧气反应,B极室溶液中氢离子的物质的量不变,但是B极有水生成,氢离子的物质的量浓度会减小,pH变大,D错误。6.D[解析]由图可知,HCOO-发生氧化反应生成HCO3-,Fe3+发生还原反应生成Fe2+,则左侧电极是负极,电极反应为HCOO-+2OH--2e-HCO3-+H2O,A错误;左侧通入HCOOH、KOH溶液,右侧生成K2SO4,K+要透过隔膜向右侧迁移,故隔膜为阳离子交换膜,右侧储液池中发生反应:4Fe2++O2+4H+4Fe3++2H2O,反应中消耗H+并得到K2SO4,因此储液池中需补充的物质A为H2SO4,B错误;题目中未指明消耗11.2L氧气是否处于标准状况,不能计算,C错误;电路中转移1mol电子时,生成0.5molK2SO4,其质量为0.5mol×174g·mol-1=87g,教考衔接4【链接高考】1.D[解析]将正、负极反应式相加可得,放电时电池总反应为LiC6+Li1-xMO2LiMO2+Li1-xC6,推测充电时电池反应为LiMO2+Li1-xC6LiC6+Li1-xMO2,A错误;四种金属中锂的摩尔质量最小,比能量最大,故失去1mol电子,金属锂消耗的质量最小,B错误;锂离子电池放电时,电池内部Li+向正极移动,C错误;锂离子电池充电时,阴极反应与放电时负极反应互逆,故阴极反应为Li1-xC6+xLi++xe-LiC6,D正确。2.D[解析]负极是石墨+Li,锂与硫酸反应生成Li2SO4和H2,故不能加入硫酸,A错误;放电时,该电池为原电池,阳离子向正极移动,故电池内部Li+向正极移动,B错误;充电过程中,电池正极材料作电解池的阳极,发生氧化反应:LiFePO4-e-FePO4+Li+,Li+向阴极迁移,故电池正极材料的质量减小,C错误;放电时,电池的正极上FePO4被还原生成LiFePO4,电极反应为FePO4+Li++e-LiFePO4,D正确。经典真题·明考向1.B[解析]Ag失去电子发生氧化反应,作原电池负极,A错误;电子由负极Ag经活性炭流向正极Pt,B正确;溶液呈酸性,故Pt表面发生的电极反应为O2+4H++4e-2H2O,C错误;每消耗标准状况下11.2L的O2,转移电子2mol,依据负极反应Ag-e-+Cl-AgCl,可知最多去除2molCl-,D错误。2.C[解析]放电时CO2转化为MgC2O4,碳元素由+4价降低为+3价,发生还原反应,所以放电时,多孔碳纳米管电极为正极、Mg电极为负极,则充电时多孔碳纳米管电极为阳极、Mg电极为阴极。电极过程电极反应式Mg电极放电Mg-2e-Mg2+充电Mg2++2e-Mg多孔碳纳米管电极放电Mg2++2CO2+2e-MgC2O4充电MgC2O4-2e-Mg2++2CO2↑根据以上分析,放电时正极反应式为Mg2++2CO2+2e-MgC2O4、负极反应式为Mg-2e-Mg2+,将放电时正、负电极反应式相加,可得放电时电池总反应:Mg+2CO2MgC2O4,故A正确;充电时,多孔碳纳米管是阳极,与电源正极连接,故B正确;充电时,Mg电极为阴极,电子从电源负极经外电路流向Mg电极,同时Mg2+向阴极迁移,故C错误;根据放电时的总反应可知,每转移2mol电子,有2molCO2参与反应,因此每转移1mol电子,理论上可转化1molCO2,故D正确。3.C[解析]由题中信息可知,葡萄糖与CuO反应生成Cu2O与葡萄糖酸,Cu2O在b电极上失电子又生成CuO,则b电极为负极;O2在a电极上得电子转化为OH-,则a电极为正极,电池总反应为2C6H12O6+O22C6H12O7,A正确;在负极区葡萄糖被CuO氧化为葡萄糖酸,CuO被还原为Cu2O,Cu2O在b电极上失电子转化为CuO,因此,CuO通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转变起催化作用,B正确;根据总反应可知,1molC6H12O6参加反应时转移2mol电子,18mgC6H12O6的物质的量为0.1mmol,则消耗18mg葡萄糖时,理论上a电极有0.2mmol电子流入,C错误;原电池中阳离子从负极移向正极,故Na+迁移方向为b→a,D正确。4.B[解析]该储能电池放电时,Pb为负极,失电子结合硫酸根离子生成PbSO4,则多孔碳电极为