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课时作业23原电池化学电源时间：45分钟分值：100分一、选择题(共48分，每小题4分)1．(2011·海南，6)一种充电电池放电时的电极反应为：H2＋2OH－－2e－===2H2O；NiO(OH)＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－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()A．H2O的还原B．NiO(OH)的还原C．H2的氧化D．Ni(OH)2的氧化[答案]D[解析]本题考查了原电池原理的应用中化学电源正负极反应的判断。由题中所给的两个电极反应可知，NiO(OH)在正极上反应，当给电池充电时，该极应连接电源的正极，故电极反应为Ni(OH)2－e－＋OH－===NiO(OH)＋H2O，故只有D正确。2．下图为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示，下列叙述不正确的是()A．a电极是负极B．b电极的电极反应为：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑C．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源D．氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置[答案]B[解析]从图中可看出a电极处进入的是H2，b电极处进入的是O2，该电池的总反应是2H2＋O2===2H2O，故a电极处H2失e－被氧化，a为负极；相对应的b极为正极，b极的电极反应是2H2O＋O2＋4e－===4OH－，故选项中只有B选项不正确，符合题意。3．下列关于实验现象的描述不正确的是()A．把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面出现气泡B．用铜片作阳极，铁片作阴极，电解氯化铜溶液，铁片表面出现一层铜C．把铜片插入三氯化铁溶液中，在铜片表面出现一层铁D．把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，放出气泡速率加快[答案]C[解析]A：形成Cu—Zn原电池，Cu为正极，H＋在Cu片上得电子生成H2，A正确。B：为电镀，正确。C：Cu＋2Fe3＋＝Cu2＋＋2Fe2＋，错误。D：Zn置换出铜附在Zn粒上，形成原电池加快了反应，正确。4．控制适合的条件，将反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2，设计成如下图所示的原电池。下列判断不正确的是()A．反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应B．反应开始时，甲中石墨电极上Fe3＋被还原C．电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态D．电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中石墨电极为负极[答案]D[解析]本题利用氧化还原反应设计成原电池，考查电池工作时两极发生的变化，A、B均正确，C项由于Fe3＋和I－反应是可逆反应，当电流为0时，说明处于平衡状态，故C正确，D项中加入FeCl2，增大了Fe2＋的浓度、平衡左移，故乙中石墨电极为正极，发生还原反应，故D错。5．(2011·新课标，11)铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应为：Fe＋Ni2O3＋3H2O===Fe(OH)2＋2Ni(OH)2。下列有关该电池的说法不正确的是()A．电池的电解液为碱性溶液，正极为Ni2O3、负极为FeB．电池放电时，负极反应为Fe＋2OH－－2e－===Fe(OH)2C．电池充电过程中，阴极附近溶液的pH降低D．电池充电时，阳极反应为2Ni(OH)2＋2OH－－2e－===Ni2O3＋3H2O[答案]C[解析]本题考查可充电电池的工作原理，电极反应式的书写、电极附近溶液酸碱性的变化等。由铁镍电池放电时的产物全部是碱，可知电解液为碱性溶液，放电时负极发生氧化反应，正极发生还原反应，故Fe为负极，Ni2O3为正极，A正确。放电时Fe失电子被氧化，负极反应为Fe＋2OH－－2e－===Fe(OH)2，B正确。充电时，阴极发生还原反应，电极反应为Fe(OH)2＋2e－===Fe＋2OH－，pH增大，C错误。充电时，阳极发生氧化反应，电极反应为2Ni(OH)2＋2OH－－2e－===Ni2O3＋3H2O，D正确。6．有一种新燃料的电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体，在熔融状态下能传导O2－。下列对该燃料的说法不正确的是()A．在熔融电解质中，O2－由负极移向正极B．电池的总反应是2C4H10＋13O2―→8CO2＋10H2OC．通入空气的一极是正极，电极反应为O2＋4e－―→2O2－D．通入丁烷的一极是负极，电极反应为C4H10＋13O2－―→4CO2＋5H2O＋26e－[答案]A[解析]在该电池中，O2－需要在负极与丁烷发生氧化反应，生成二氧化碳，所以O2－流动方向应该是由正极移向负极，A错；这个原电池的原理就是丁烷与氧气之间的氧化还原反应，B正确；通入空气，其中的氧气发生还原反应，生成O2－，该电极是正极，C正确；丁烷是还原剂，失电子，D正确。7．有一种锂电池，用金属锂和石墨作为电极材料，电解质溶液是由四氯化铝锂(LiAlCl4)溶解在亚硫酰氯()中形成的，电池反应方程式为8Li＋3SOCl2===6LiCl＋Li2SO3＋2S，下列叙述中正确的是()A．若电解质溶液中混入水，对电池反应无影响B．金属锂为电池的正极，石墨为电池的负极C．电池工作过程中，亚硫酰氯(SOCl2)被氧化为Li2SO3D．电池工作过程中，金属锂提供的电子与正极区析出硫的物质的量之比为4∶1[答案]D[解析]四氯化铝锂和亚硫酰氯都能水解，所以混入水，该电池将无法工作；该电池反应中，金属锂被氧化，为电池的负极；亚硫酰氯(SOCl2)被还原为S，故选项A、B、C都是错误的。8．下图是一种染料敏化太阳能电池的示意图，电池的一个电极由有机光敏染料(S)涂覆在TiO2纳米晶体表面制成，另一电极由导电玻璃镀铂构成，电池中发生的反应为：TiO2/S――→hvTiO2/S*(激发态)TiO2/S*―→TiO2/S＋＋e－I－3＋2e－―→3I－2TiO2/S＋＋3I－―→2TiO2/S＋I－3下列关于该电池叙述错误的是()A．电池工作时，I－离子在镀铂导电玻璃电极上放电B．电池工作时，是将太阳能转化为电能C．电池的电解质溶液中I－和I－3浓度不会减少D．电池中镀铂导电玻璃为正极[答案]A[解析]该题为信息给予题，以太阳能电池为例考查原电池的工作原理、电极的判断和电池内部离子的移动和转化。由题干所给电池中的反应可知，二氧化钛电极上的材料失去电子作太阳能电池的负极，则铂导电玻璃为电池的正极，电解质中的I－3到铂电极上得电子转化为I－，然后I－到二氧化钛电极上将部分电子失去，再次转化为I－3，故整个过程中I－3、I－浓度不会减少，综合题目中的四个方程式可知，该电池的能量转化过程为有机光敏燃料吸收光能变为激发态，激发态在电池内部转化为电能后又恢复原态，如此循环。9．一种新型的燃料电池，它以多孔镍板为电极插入KOH溶液中，然后分别向两极通入乙烷和氧气。有关此电池的推断正确的是()A．负极反应为14H2O＋7O2＋28e－===28OH－B．放电一段时间后，负极周围的pH升高C．每消耗1molC2H6，则电路上转移的电子为14molD．放电过程中KOH的物质的量浓度不变[答案]C[解析]在原电池中负极发生氧化反应，所以负极的电极反应式：C2H6－14e－＋18OH－===2CO2－3＋12H2O，在放电过程中负极区消耗OH－，所以pH减小，故A、B项叙述错误；根据负极的电极反应式，每消耗1molC2H6，则电路中转移14mole－，所以C项正确；放电过程中消耗KOH，所以KOH溶液的浓度减小，故D项错误。10．我国首创的海洋电池以铝板为负极，铂网为正极，海水为电解质溶液，空气中的氧气与铝反应产生电流。电池总反应为：4Al＋3O2＋6H2O＝4Al(OH)3，下列说法不正确的是()A．正极反应为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－B．电池工作时，电流由铝电极沿导线流向铂电极C．以网状的铂为正极，可增大与氧气的接触面积D．该电池通常只需更换铝板就可继续使用[答案]B[解析]此电池在工作时，电子是由铝电极沿导线流向铂电极的，电流方向是电子流动的反方向，应是由铂电极沿导线流向铝电极。11.(双选)一种新型的乙醇电池(DEFC)是用磺酸类质子溶剂作电解质，在200℃左右时供电(如图所示)，比甲醇电池效率高出32倍，且更安全。电池总反应为：C2H5OH＋3O2===2CO2＋3H2O。则有关这种乙醇电池的正确说法是()A．a极为电池的正极B．电池正极的电极反应：4H＋＋4e－＋O2===2H2OC．电池工作时电子由b极沿导线经灯泡再流到a极D．设每个电子所带电量为q库仑，则1mol乙醇被氧化产生12q×6.02×1023库仑的电量[答案]BD[解析]乙醇在a极失去电子发生氧化反应，电子沿着外电路流入b极，在b极O2得电子发生还原反应，即a、b电极分别作负极和正极；1摩尔乙醇发生氧化反应生成二氧化碳时，共转移电子12mol，折合电量12q×6.02×1023库仑。12．铅蓄电池的工作原理为：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O研读下图，下列判断不正确的是()A．K闭合时，d电极反应式：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO2－4B．当电路中转移0.2mol电子时，I中消耗的H2SO4为0.2molC．K闭合时，Ⅱ中SO2－4向c电极迁移D．K闭合一段时间后，Ⅱ可单独作为原电池，d电极为正极[答案]C[解析]本题考查了原电池原理、电极反应式的书写、离子移动方向等电化学知识。闭合K构成电解装置，Ⅰ为原电池，Ⅱ为电解池。铅为负极，氧化铅为正极，d为电解池阳极，c为阴极。则阳极上硫酸铅失电子生成氧化铅附着在d电极上，A选项正确；根据电池总反应式可知，每有2mol硫酸参与反应则转移电子2mol，B选项正确；闭合K时，Ⅱ中硫酸根向阳极移动，即向d电极移动，C选项错误；电解时在阴极生成铅，阳极生成氧化铅，故电解一段时间后，Ⅱ也可作原电池，D选项正确。二、非选择题(共52分)13．(10分)可以将氧化还原反应2H2＋O2===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________，正极通入的气体就是________，电极反应式为：正极________________，负极________________。(2)如把KOH改为稀硫酸作电解质，则电极反应式为：正极________________，负极___________________。(3)(1)和(2)的电解溶液不同，反应进行后，其溶液的pH各有何变化？___________________________________。(4)如把H2改为甲烷，KOH溶液作电解质溶液，则电极反应式为：正极__________，负极________________________________。[答案](1)H2O2O2＋2H2O＋4e－===4OH－H2＋2OH－===2H2O＋2e－(2)O2＋4H＋＋4e－===2H2OH2===2H＋＋2e－(3)前者变小，后者变大(4)2O2＋4H2O＋8e－===8OH－CH4＋10OH－→CO2－3＋7H2O＋8e－[解析](1)根据电池反应式可知在反应中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，又因为是碱性溶液，不可能有H＋参加或生成，故负极的电极反应为H2＋2OH－===2H2O＋2e－，正极的电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。(2)若将导电物质换为酸性溶液，此时应考虑不可能有OH－生成，故负极的电极反应为H2===2H＋＋2e－，正极的电极反应为O2＋4H＋＋4e－===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，pH将变小；而后者为酸溶液，H2SO4的量不变，H2O增多，故溶液变稀，pH将变大。(4)如把H2改为甲烷，KOH溶液作电解质，则正极为2O2＋4H2O＋8e－===8OH－，此时不会有CO2放出；负极为CH4＋10OH－===CO2－3＋7H2O＋8e－。14．(12分)Zn－MnO2干电池应用广泛，其电解质溶液是ZnCl2－NH4Cl混合