高中化学1.2.1原电池的工作原理和化学电源每课一练

1高中化学1.2.1原电池的工作原理和化学电源每课一练1．(对应考点一)中和热测定实验中，下列操作一定使测定结果偏低的是()A．量筒量取所用药品B．NaOH溶液在倒入小烧杯中时，有少量的溅出C．量热计的保温材料质量高D．测量HCl溶液温度时的温度计用水洗后，测NaOH溶液的温度解析：NaOH溶液溅出，导致反应的NaOH的量减小，使放出的热量减少，致使结果偏低。答案：B2．(对应考点二)已知在298K时下述反应的有关数据C(s)＋1/2O2(g)===CO(g)ΔH1＝－110.5kJ/molC(s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH2＝－393.5kJ/mol则C(s)＋CO2(g)===2CO(g)的ΔH为()A．＋283.5kJ/molB．＋172.5kJ/molC．－172.5kJ/molD．－504kJ/mol实验记录：①导线中电流方向：锌→铜。②铜极上有气泡产生。③锌片变薄。实验结论：④Zn为正极，Cu为负极。⑤铜比锌活泼。⑥H＋向铜片移动A．①②③B．④⑤⑥C．③④⑤D．②③⑥解析：由图可知，该电池反应为：Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑，活泼金属Zn作负极，Cu作正极；外电路电流的方向为正极流向负极，①、④、⑤错误；Zn失去电子被氧化，溶解成Zn2＋，失去的电子经外电路流向正极，溶液中的H＋在正极板上得到电子，析出H2，②、③、⑥正确。答案：D3．[双选题]锌锰电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：Zn(s)＋2MnO2(s)＋H2O(l)===Zn(OH)2(s)＋Mn2O3(s)。下列说法错误的是()A．电路中每通过0.2mol电子，锌的质量理论上减小6.5gB．电池负极的电极反应式为Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2C．电池工作时，电流由负极通过外电路流向正极D．碱性锌锰电池是二次电池解析：由电极反应式可知，1mol锌参加反应，转移2mol电子。则A项正确；负极上2锌失电子，与氢氧根结合生成Zn(OH)2，B项正确；电池工作时，电子由负极通过外电路流向正极，C项错误；碱性锌锰电池不能重复使用，属于一次电池，D项错误。答案：CD4．[双选题](2013·启东期末)燃料电池是燃料(例如CO，H2，CH4等)跟氧气或空气起反应，将此反应的化学能转变为电能的装置，电解质通常是KOH溶液。下列关于甲烷燃料电池的说法不．正确的是()A．正极反应式为CH4＋10OH－－8e－===CO2－3＋7H2OB．正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－C．随着不断放电，电解质溶液碱性不变D．甲烷燃料电池的能量利用率比甲烷燃烧的能量利用率大解析：CH4燃料电池中负极上CH4失电子与OH－结合生成CO2－3，A项错误；正极上氧气得电子生成OH－，B项正确；由正、负极的电极反应式可知，总反应消耗OH－，碱性减弱，C项错误；燃料电池将化学能直接转化为电能，能量利用率高，D项正确。答案：AC5．(2012·宁波八校联考)已知铅蓄电池：Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。下列的叙述正确的是()A．铅蓄电池在放电过程中硫酸溶液的浓度、密度均减少B．放电时正极重量增加，负极质量减少C．充电时电池的负极接电源的正极D．充电时PbO2极发生还原反应解析：由电池总反应式可以看出，电池放电的过程中消耗硫酸，其密度和浓度均减小，A项正确；放电时，正、负极都生成硫酸铅固体，质量都增加，B项错误；充电时电池的负极接外电源的负极，C项错误；放电时正极(PbO2)发生还原反应，则充电时PbO2极发生氧化反应，D项错误。答案：A6．(2012·合肥检测)下图甲和乙是双液原电池装置。由图可判断下列说法错误的是()A．甲图电池反应的离子方程式为：Cd(s)＋Co2＋(aq)===Co(s)＋Cd2＋(aq)B．2Ag(s)＋Cd2＋(aq)===Cd(s)＋2Ag＋(aq)反应能够发生C．盐桥的作用是形成闭合回路，并使两边溶液保持电中性3D．乙图当有1mol电子通过外电路时，正极有108gAg析出解析：原电池甲发生的反应的离子方程式为Cd＋Co2＋===Cd2＋＋Co，Cd作负极，金属活动性CdCo；原电池乙发生的反应方程式为Co＋2Ag＋===2Ag＋Co2＋，Co作负极，金属活动性CoAg，则反应B不能发生，B错误；根据电子守恒，1mole－恰好使1molAg＋析出，D正确。答案：B7．(2013·日照调研)如图所示，杠杆A、B两端分别挂有体积相同、质量相等的空心铜球和空心铁球，调节杠杆并使其在水中保持平衡，小心地向水槽中滴入CuSO4浓溶液。该过程中不考虑两球浮力的变化，则下列说法正确的是()A．若杠杆由绝缘体材料制成，一段时间后，杠杆一定B端高A端低B．若杠杆由导体材料制成，一段时间后，杠杆一定B端高A端低C．若杠杆由导体材料制成，一段时间后，杠杆一定A端高B端低D．无论杠杆由绝缘体材料还是由导体材料制成，一段时间后，杠杆一定A端高B端低解析：若杠杆由绝缘体材料，因此空心铁球可以把电解质液中的铜置换出来附着在表面上，质量增加。若杠杆由导体材料制成，空心铁球失电子经外导线，在铜极铜离子得电子附着在表面，空心铜球质量增加。答案：B二、非选择题(本题包括4小题，共39分)8．(8分)(2012·滨州质检)铁及铁的化合物应用广泛，如FeCl3可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。(1)写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式____________________________。(2)若将(1)中的反应设计成原电池，请画出原电池的装置图，标出正、负极，并写出电极反应式。正极反应_________________________________________________________________；负极反应_________________________________________________________________。解析：(1)利用Fe3＋氧化性的反应：2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2，然后改为离子方程式。(2)根据2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋氧化还原反应和原电池的工作原理进行设计，铜作负极，4石墨作正极，FeCl3溶液作电解质溶液。答案：(1)2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋Cu2＋(2)装置图如图所示正极反应：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋负极反应：Cu－2e－===Cu2＋9．(8分)Zn－MnO2干电池应用广泛，其电解质溶液是ZnCl2－NH4Cl混合溶液。(1)该电池的负极材料是________。电池工作时，电子经外电路流向________(填“正极”或“负极”)。(2)若ZnCl2－NH4Cl混合溶液中含有杂质Cu2＋，会加速某电极的腐蚀，其主要原因是_________________________________________________________________________。欲除去Cu2＋，最好选用下列试剂中的______(填代号)。a．NaOHb．Znc．Fed．NH3·H2O解析：(1)负极是失电子的一极，Zn失电子由负极经外电路流向正极。(2)锌与还原出来的Cu构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀。除杂的基本要求是不能引入新杂质，所以应选Zn将Cu2＋置换为单质而除去。答案：(1)Zn(或锌)正极(2)锌与还原出来的Cu构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀b10．(9分)(2013·日照调研)燃料电池将是21世纪获得电能的重要途径。近几年开发的丁烷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：请回答下列问题：(1)Pt(b)电极是电池的________极，电极反应式为_____________________________________________________________________________________________________；5Pt(a)电极发生________反应(填“氧化”或“还原”)，电极反应式为____________。(2)若电解质溶液改为KOH溶液，Pt(b)电极的电极反应式为_____________；Pt(a)电极的电极反应式为_____________________________________________________________。(3)如果该电池工作时电路中通过1.2mol电子，则消耗掉O2在标准状况下的体积为________L。解析：(1)通入氧化剂的一极为正极，正极上O2得电子与H＋结合生成H2O；负极上发生氧化反应，电极反应式为C4H10－26e－＋8H2O===4CO2＋26H＋。(2)改为碱性电解液后正极上O2得电子与H2O结合生成OH－，负极上C4H10失电子，OH－参与电极反应。(3)根据电极反应式，当有1molO2反应时，转移电子4mol，则通过1.2mole－时，消耗的氧气为0.3mol，V(O2)＝6.72L。答案：(1)正O2＋4H＋＋4e－===2H2O氧化C4H10＋8H2O－26e－===4CO2＋26H＋(2)O2＋2H2O＋4e－===4OH－C4H10＋34OH－－26e－===4CO2－3＋22H2O(3)6.7211．(14分)(2012·无锡辅仁中学期中)如图是某兴趣小组探究不同条件下化学能转变为电能的装置。(1)当电极a为Al、电极b为Cu、电解质溶液为稀硫酸时，正极的电极反应式为________________；当电解质溶液为浓硝酸时：Cu电极是____________极，其电极反应为__________________。(2)当电极a为Fe、电极b为石墨、电解质溶液为FeCl3溶液时，该装置__________(填“能”或“不能”)形成原电池，若不能，请说明理由，若能，请写出负极电极反应式__。(3)燃料电池工作原理是将燃料和氧化剂(如O2)反应放出的化学能直接转化为电能。现设计一燃料电池，电极a为正极，电极b为负极，甲烷为燃料，氢氧化钠溶液为电解液；则甲烷应通入________极(填a或b，下同)，电子从________极流出。解析：(1)在原电池中一般是活泼金属作负极，发生氧化反应。溶液中的阳离子在正极上得电子，发生还原反应。铝铜稀硫酸原电池中铜为正极，电极反应式为：2H＋＋2e－===H2↑。当电解质溶液为浓硝酸时，由于铝在浓硝酸中钝化，阻止了内部金属继续与酸反应，故铜作负极，其电极反应为：Cu－2e－===Cu2＋。(2)符合构成原电池的条件，负极的电极反应式为：Fe－2e－===Fe2＋。(3)燃料电池中负极通可燃物，正极通氧化剂，电子从负极流出，流入正极。答案：(1)2H＋＋2e－===H2↑负Cu－2e－===Cu2＋(2)Fe－2e－===Fe2＋(3)bb