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课时作业21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．下列示意图中能构成原电池的是()[答案]B[解析]本题考查原电池装置，意在考查考生对原电池原理的理解。Cu与稀硫酸不反应，A装置不能构成原电池；Al与氢氧化钠溶液发生氧化还原反应，B装置能构成原电池；C装置中的“导线”不是盐桥，不能构成原电池；D装置中缺少盐桥。2．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。3．某种氢氧燃料电池的电解质溶液为KOH溶液。下列有关该电池的叙述不正确的是()A．正极反应式为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－B．工作一段时间后，电解质溶液中的KOH的物质的量不变C．该燃料电池的总反应方程式为：2H2＋O2===2H2OD．用该电池电解CuCl2溶液，产生2.24LCl2(标准状况)时，有0.1mol电子转移[答案]D[解析]氢氧燃料电池的总反应式是：2H2＋O2===2H2O，电解质溶液为KOH溶液，故其正极的反应式为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，负极的反应式为：2H2＋4OH－－4e－===4H2O，反应过程中生成和消耗的OH－的量相等，故KOH的物质的量不变，A、B、C均正确；D中根据电解CuCl2溶液时各离子的放电顺序，可知阳极产生的是Cl2，电极反应式为：2Cl－－2e－===Cl2↑，故产生标准状况下2.24L氯气时转移电子应为0.2mol。4．(2011·安徽，12)研究人员最近发明了一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电，在海水中电池总反应可表示为：5MnO2＋2Ag＋2NaCl===Na2Mn5O10＋2AgCl。下列“水”电池在海水中放电时的有关说法正确的是()A．正极反应式：Ag＋Cl－－e－===AgClB．每生成1molNa2Mn5O10转移2mol电子C．Na＋不断向“水”电池的负极移动D．AgCl是还原产物[答案]B[解析]本题综合考查原电池和氧化还原反应的相关知识。正极反应应该得电子，因此A错；原电池中电解质溶液中的阳离子应该向正极移动，C错；Ag是反应的还原剂，因此AgCl是氧化产物，D错。5．Li－Al/FeS电池是一种正在开发的车载电池，该电池中正极的电极反应式为：2Li＋＋FeS＋2e－===Li2S＋Fe有关该电池的下列说法中，正确的是()A．Li－Al在电池中作为负极材料，该材料中Li的化合价为＋1价B．该电池的电池反应式为：2Li＋FeS===Li2S＋FeC．负极的电极反应式为：Al－3e－===Al3＋D．充电时，阴极发生的电极反应式为：Li2S＋Fe－2e－===2Li＋＋FeS[答案]B[解析]本题考查原电池知识，意在考查考生分析新型原电池的工作原理的能力。从组成材料看，负极应该是单质锂，电极反应为：Li－e－＝Li＋，A、C项不正确；充电时，阴极即为原电池的负极，但是反应恰好相反：Li＋＋e－＝Li，D项不正确。6．将铜片和铝片用导线连接后插入盛有浓硝酸的烧杯中组成原电池，此原电池的负极及其电极反应是()A．Al，Al－3e－===Al3＋B．Cu，Cu－2e－===Cu2＋C．Al,2H＋＋2e－===H2↑D．Cu,2H＋＋NO－3＋e－===NO2↑＋H2O[答案]B[解析]在浓硝酸中Al可以发生钝化，Al表面的氧化膜隔绝了Al与浓硝酸的进一步接触、反应，而Cu与浓硝酸则可以发生氧化还原反应，Cu失去电子(发生氧化反应)，作负极；Al作正极；H＋发生还原反应，生成氢气。7．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：O2＋2H2O＋4e－＝4OH－B．以NaOH溶液为电解液时，负极反应为：Al＋3OH－－3e－＝Al(OH)3↓C．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，电子通过外电路从正极流向负极[答案]A[解析]考查燃料电池的反应原理。无论以NaCl还是以NaOH溶液作电解液，在正极上都是O2得电子被还原，A对；生成的Al(OH)3在碱性介质中不存在，B错；Al(OH)3会与NaOH反应生成NaAlO2消耗电解液中的NaOH，使pH减小，C错；原电池中，电子从负极流出通过外电路流向正极，D错。8．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。9．(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。10．(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。11．(2012·北京，12)人工光合作用能够借助太阳能，用CO2和H2O制备化学原料。右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CO2＋2H＋＋2e－===HCOOH[答案]C[解析]本题考查原电池原理，旨在考查学生对原电池工作原理中的分析理解能力。从图示看，太阳光照射下，发生反应2CO2＋2H2O===2HCOOH＋O2↑有电子发生了转移，故太阳能转化成了化学能，A项正确；催化剂a失去电子，作负极，发生氧化反应，由CO2和H2O中元素化合价分析，只有O元素化合价能升高，生成O2，所以催化剂a处应有O2生成，B项正确；催化剂a处的电极反应式为：2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，生成H＋，酸性增强，C项错；H＋移向催化剂b处，CO2结合H＋得电子发生反应：CO2＋2H＋＋2e－===HCOOH，故生成HCOOH，D项正确。点评：解答此类问题重点是理解原电池的基本原理，尤其是电极反应式的书写和电解质溶液的酸碱性变化知识。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．(16分)金属镁在目前的汽车、航天、航空、机械制造、军事等产业中得到迅猛发展。(1)目前市场上某些品牌笔记本电脑(如神舟电脑、IBM电脑等)的外壳一改以往的有机合成材料，而使用镁铝合金、钛铝合金等材料。镁铝合金材料在电脑上代替有机合成材料的目的是________(多选)。A．降低成本B．增强美观C．利用散热D．增加强度E．增加运算速度(2)某学校研究性学习小组欲以镁条、铝片为电极，以稀NaOH溶液为电解质溶液设计原电池。①给你一只安培表，请你画出该原电池的示意图，并标出正负极。②一段时间后，铝片发生的电极反应式是__________________；镁条表面只有极少量的气泡产生，则镁电极产生的主要反应的电极反应式为________________________。[答案](1)BCD(2)①如图所示②Al＋4OH－－3e－===AlO－2＋2H2O2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－[解析](1)铝合金材料比有机合成材料在价格上要高，所以A错；实际上铝合金材料在电脑外壳上的使用是从“增加强度”和“增强美观”的角度考虑的，当然铝合金作为电脑的外壳材料散热效果要比有机合成材料好的多；铝合金材料的应用与电脑的运算速度没有关系。(2)铝能够与NaOH溶液反应，所以作为原电池的负极，而镁与NaOH溶液不反应作正极。14．(20分)Li－SOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4－SOCl2。电池的总反应可表示为：4Li＋2SOCl2===4LiCl＋S＋SO2。请回答下列问题：(1)电池的负极材料为__________________________________，发生的电极反应为____________________________________；(2)电池正极发生的电极反应为________；(3)SOCl2易挥发，实验室中常用NaOH溶液吸收SOCl2，有Na2SO3和NaCl生成。如果把少量水滴到SOCl2中，实验现象是________，反应的化学方程式为________；(4)组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行，原因是_______________________________________________________________________________