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1、第19讲原电池化学电源课时集训测控导航表知识点基础能力挑战原电池的构成条件1原电池原理及应用2,3,45,6,811二次电池710燃料电池91.(2019河南测试)原电池反应是释放能量的氧化还原反应,下列可设计成原电池的化学反应是(D)A.H2O(l)+CaO(s)Ca(OH)2(s)B.Ba(OH)28H2O+2NH4ClBaCl2+2NH3H2O+8H2OC.2KClO32KCl+3O2D.CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)解析:原电池反应必须是自发的氧化还原反应,通过对反应分析,只有选项D符合题意。2.某原电池的电池反应为Fe+2Fe3+3Fe2+,与此电池反应不符的
2、原电池是(C)A.铜片、铁片、FeCl3溶液组成的原电池B.石墨、铁片、Fe(NO3)3溶液组成的原电池C.铁片、锌片、Fe2(SO4)3溶液组成的原电池D.银片、铁片、Fe(NO3)3溶液组成的原电池解析:根据构成原电池的条件以及电池反应,Fe作负极,石墨或比铁活泼性弱的金属作正极,含有Fe3+的溶液为电解质溶液。因为锌比铁活泼,锌作负极,即C项与此电池反应不符。3.某些电子手表安装的纽扣电池由锌和氧化银、KOH溶液构成。放电时,电极反应分别为Zn+2OH-2e-Zn(OH)2;Ag2O+H2O+2e-2Ag+2OH-。下列说法中正确的是(B)A.锌为正极,电极上发生了氧化反应B.放电过程中
3、,电解质溶液的酸碱性基本保持不变C.溶液中的OH-向正极移动,K+和H+向负极移动D.常温下,该电池总反应为非自发的氧化还原反应解析:由电极反应式可知,Zn失电子化合价升高,发生氧化反应,Zn作负极,故A错误;由正、负极的电极反应式可得原电池总反应为Ag2O+H2O+ZnZn(OH)2+2Ag,则电解质溶液的酸碱性基本保持不变,故B正确;原电池工作时,阴离子向负极移动,阳离子向正极移动,所以溶液中OH-向负极移动,K+、H+向正极移动,故C错误;原电池反应为自发的氧化还原反应,则常温下,该电池总反应为自发的氧化还原反应,故D错误。4.(2018辽宁丹东五校联考).某化学活动小组利用如下甲装置对
4、原电池进行研究,请回答下列问题:(其中盐桥为含有饱和KCl溶液的琼脂)(1)在甲图装置中,当电流计中指针发生偏转时,盐桥中的离子移动方向为K+移向(填“A”或“B”)烧杯,装置中电子的移动路径和方向为。.该小组同学提出设想:如果将实验中的盐桥换为导线(铜制),电流表是否也发生偏转呢?带着疑问,该小组利用图乙装置进行了实验,发现电流计指针同样发生偏转。回答下列问题:(2)该小组的一位成员认为溶液中的阴阳离子能通过铜导线从而构成闭合回路形成电流,该装置仍然为原电池。你对该观点的评价 是(填“正确”或“不正确”)。(3)对于实验中产生电流的原因,该小组进行了深入探讨,后经老师提醒注意到使用的是铜导线
5、,烧杯A实际为原电池。那么在烧杯B中铜片上发生反应的电极反应式为。(4)对于图乙烧杯A实际是原电池的问题上,该小组成员发生了很大分歧:一部分同学认为是由于ZnSO4溶液水解显酸性,此时原电池实际是由Zn、Cu作电极,H2SO4溶液作为电解质溶液而构成的原电池。如果这个观点正确,那么原电池的正极反应式为。另一部分同学认为是溶液酸性较弱,由于溶解在溶液中的氧气的作用,使得Zn、Cu之间形成原电池。如果这个观点正确,那么原电池的正极反应式为 。(5)若第(4)问中观点正确,则可以利用此原理设计电池为在偏远海岛工作的灯塔供电。其具体装置为以金属铝和石墨为电极,以海水为电解质溶液,请写出该电池工作时总反
6、应的化学方程式: 。答案:(1)B由Zn电极沿导线流向Cu电极(2)不正确(3)Cu2+2e-Cu(4)2H+2e-H2O2+4e-+2H2O4OH-(5)4Al+3O2+6H2O4Al(OH)35.(2018黑龙江大庆中学期中)镁过氧化氢燃料电池具有比能量高、安全方便等优点。其结构示意图如图所示。关于该电池的叙述正确的是(D)A.该电池能在高温下正常工作B.电池工作时,H+向负极移动C.电池工作时,正极周围溶液的pH将不断变小D.该电池的总反应式为Mg+H2O2+H2SO4MgSO4+2H2O解析:高温下,过氧化氢分解,则该电池不可以在高温下正常工作,A错误;电池工作时,阳离子向正极移动,则
7、H+向正极移动,B错误;正极上发生H2O2+2H+2e-2H2O,氢离子减少,则pH增大,C错误;负极上Mg失去电子,正极上过氧化氢得到电子生成水,则该电池的总反应式为Mg+H2O2+H2SO4MgSO4+2H2O,D正确。6.(2018河南周口高三期末)垃圾假单胞菌株能够在分解有机物的同时分泌物质产生电能,其原理如图所示(有机物为C6H12O6)。下列说法正确的是(D)A.A为正极,H2PCA在该电极上发生氧化反应B.放电过程中,正极反应为2H2O-4e-4H+O2C.若1 mol O2参与电极反应,有2 mol H+穿过质子交换膜进入右室D.电池总反应为C6H12O6+6O26CO2+6H
8、2O解析:由图中信息可知,A为负极,B为正极,放电过程中,氢离子从负极区通过质子交换膜进入正极区,H2PCA是催化剂。A为负极,有机物在该电极上发生氧化反应,A不正确;放电过程中,正极反应为O2+4H+ 4e-2H2O,B不正确;若1 mol O2参与电极反应,有4 mol H+穿过质子交换膜进入右室,C不正确;电池总反应为C6H12O6+6O26CO2+6H2O,D正确。7.(2018湖南师大附中高三月考)已知LiAl/FeS电池是一种新型的车载电池,对该电池充电时,阳极的电极反应式为Li2S+Fe-2e-2Li+FeS。下列有关该电池的说法正确的是(C)A.化合物LiAl具有强还原性,作负
9、极材料B.为了延长电池的使用寿命,可以隔一段时间添加含电解质的水溶液C.放电时,该电池的总反应式为2Li+FeSLi2S+FeD.放电时,当电路中产生0.1 mol电子的电量时,有0.1 mol Li+向LiAl移动解析:Li和Al都属于金属,所以LiAl应该属于合金而不是化合物,故A错误;Li是A族活泼金属,与水剧烈反应,不能加水溶液,故B错误;根据电解时阳极反应得正极反应2Li+FeS+2e-Li2S+Fe与负极反应2Li-2e-2Li+相加可得电池的总反应式为2Li+FeSLi2S+Fe,故C正确;Li+带正电,移向电池正极,而LiAl为负极,D错误。8.(2018北京四中高三期中)利用
10、如图所示装置可以将温室气体CO2转化为燃料气体CO。下列说法正确的是(A)A.该过程是将太阳能转化为化学能的过程B.电极a表面发生还原反应C.该装置工作时,H+从b极区向a极区移动D.该装置中每生成1 mol CO,同时生成1 mol O2解析:该装置的负极(a电极)反应为2H2O-4e-4H+O2,正极(b电极)反应为2CO2+4e-+4H+2CO+2H2O,总反应为2CO22CO+O2,该反应明显吸热(逆反应是CO的燃烧,一定放热),所以吸收能量只能认为来自太阳能,即反应的过程将太阳能转化为化学能,选项A正确;电极a(负极)应该发生失电子的氧化反应,选项B错误;原电池中阳离子移向正极,所以
11、氢离子应该向b电极移动,选项C错误;根据总反应,每生成1 mol CO得到0.5 mol的O2,选项D错误。9.据报道,摩托罗拉(MOTOROLA)公司研发了一种由甲醇和氧气以及强碱作电解质溶液的新型手机电池,电量是现用镍氢电池和锂电池的10倍,可连续使用1个月充电一次。假定放电过程中,甲醇完全氧化产生的CO2被充分吸收生成CO32-。(1)该电池反应的总离子方程式为 。(2)甲醇在(填“正”或“负”)极发生反应,电池在放电过程中溶液的pH将(填“降低”或“上升”“不变”);若有16 g甲醇蒸气被完全氧化,产生的电能电解足量的CuSO4溶液(假设整个过程中能量利用率为80%),则将产生标准状况
12、下的O2L。(3)最近,又有科学家制造出一种固体电解质的燃料电池,其效率更高。一个电极通入空气,另一电极通入汽油蒸气。其中固体电解质是掺杂了Y2O3(Y:钇)的ZrO2(Zr:锆)固体,它在高温下能传导O2-(其中氧化反应发生完全)。以丁烷(C4H10)代表汽油。电池的负极反应式为 。放电时固体电解质里的O2-的移动方向是向(填“正”或“负”)极移动。解析:本题考查甲醇燃料电池和烃燃料电池的工作原理,有关电化学的计算。(1)放电过程中甲醇氧化生成的CO2被强碱液充分吸收生成CO32-,电池反应的总离子方程式为2CH3OH+3O2+4OH-2CO32-+6H2O。(2)甲醇发生失电子的氧化反应,
13、甲醇在负极发生反应。电池在放电过程中消耗OH-且生成H2O,所以放电过程中溶液的pH将降低。甲醇发生的电极反应为CH3OH-6e-+8OH-CO32-+6H2O,电解CuSO4溶液时生成O2的电极反应式为4OH-4e-O2+2H2O,根据电子守恒,16 g32 g/mol680%=V(O2)22.4 L/mol4,解得V(O2)=13.44 L。(3)电池总反应为2C4H10+13O28CO2+10H2O;由于固体电解质在高温下能传导O2-,电池的正极反应式为O2+4e-2O2-;负极反应式由电池总反应式减去正极反应式(消去O2),负极反应式为2C4H10-52e-+26O2- 8CO2+10
14、H2O,进一步化简为C4H10-26e-+13O2-4CO2+5H2O。O2-为阴离子,应向负极移动。答案:(1)2CH3OH+3O2+4OH-2CO32-+6H2O(2)负降低13.44(3)C4H10+13O2-26e-4CO2+5H2O负10.(2018贵州遵义第四中学高三月考)镍钴锰三元材料是近年来开发的一类新型锂离子电池正极材料,具有容量高、循环稳定性好、成本适中等重要优点。镍钴锰三元材料中Ni为主要活泼元素,通常可以表示为:LiNiaCobMncO2,其中a+b+c=1,可简写为LiAO2。放电时总反应为LiAO2+nCLi1-xAO2+LixCn(0x1),工作原理如图所示,则以下说法错误的是(C)A.放电时Ni元素最先失去电子B.放电时电子从a电极由导线移向b电极C.充电时的阳极反应式为LiAO2-xe-Li1-xAO2+xLi+D.充电时转移1 mol电子,理论上阴极材料质量增加7 g解析:根据Li+的移动方向可知,a为负极,b为正极。镍钴锰三元材料中Ni为主要活泼元素,放电时Ni元素最先失去电子,故A正确;放电时电子从负极,即a电极由导线移向正极,即b电极,故B正确;充电时的阳极反应式是放电时的正极反应式的逆反应,LixCn-xe-nC+xLi+,故C错误;充电时,阴极反应式为Li1-xAO2+xLi+xe-LiAO2,转移1 mo
