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-1-化学能与电能1．原电池产生电流的本质原因是()A．原电池中电解质能电离出自由移动的离子B．有两根导线将两个活泼性不同的电极连接C．电极上进行的氧化还原反应的生成物为电子D．电极上分别发生的氧化反应、还原反应通过导线转移电子答案：D2．理论上不能设计为原电池的化学反应是()A．2H2＋O2=====点燃2H2OB．HNO3＋NaOH===NaNO3＋H2OC．CH4＋2O2――→点燃CO2＋2H2OD．2FeCl3＋Fe===3FeCl2解析：原电池反应均是氧化还原反应，A、C、D均属氧化还原反应，可以设计成原电池，而B是非氧化还原反应，不能设计成原电池。答案：B3.如图所示装置，电流计指针发生偏转，同时A极逐渐变粗，B极逐渐变细，C为电解质溶液，则A、B、C应是下列各组中的()A．A是Zn，B是Cu，C为稀硫酸B．A是Cu，B是Zn，C为稀硫酸C．A是Fe，B是Ag，C为稀AgNO3D．A是Ag，B是Fe，C为稀AgNO3解析：A极逐渐变粗，说明A极为原电池的正极，溶液中的金属阳离子得到电子后在A极上析出；B极变细，说明B极为原电池的负极，失去电子后变成离子进入溶液中。A和B两项中的反应为Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑，则A选项中A极变细；B选项中A极不变。C和D两项中的反应为Fe＋2AgNO3===2Ag＋Fe(NO3)2，其中C选项中A极变细，D选项中A极变粗。答案：D4．下列各装置中，烧杯中盛有海水，能够形成原电池并且铁为正极的是()答案：C5．锂—二硫化亚铁电池是一种高容量电池，用途广泛，该电池放电时的总反应为：4Li＋-2-FeS2===Fe＋2Li2S。下列说法正确的是()A．放电时，负极反应为：Li－e－===Li＋B．放电时，正极发生氧化反应C．硫酸、羧酸及醇类物质都可以用作该锂电池的电解质D．放电时，正极Fe被氧化答案：A6．X、Y、Z都是金属，把X浸入Z的硝酸盐溶液中，X的表面有Z析出，X和Y组成原电池时，Y为电池的负极。X、Y、Z三种金属的活动性顺序为()A．XYZB．XZYC．YXZD．YZX解析：根据原电池原理，负极的金属比正极活泼，可知YX，根据金属活动性顺序和置换反应原理，可知XZ，故有YXZ。答案：C7．下列装置中，能构成原电池的是()A．只有甲B．只有乙C．只有丙D．除乙外均可以解析：甲装置不能构成闭合回路，乙装置两极材料相同，丁装置酒精不是电解质溶液，只有丙装置具备原电池的构成条件，故选C。答案：C8．将两极质量相同的铜棒和锌棒，用导线相连接后插入CuSO4溶液中，经过一段时间后，取出洗净后干燥并称重，两棒质量相差6.45g，导线中通过的电子的物质的量为()A．0.1molB．0.2molC．0.3molD．0.4mol解析：负极：Zn－2e－===Zn2＋，Zn失去2mol电子减重65g；正极：Cu2＋＋2e－===Cu，Cu2＋得到2mol电子增重64g。两极质量相差：65g＋64g＝129g，现在两棒质量相差6.45g，应转移0.1mol电子。答案：A9．燃料电池的基本组成为电极、电解质、燃料和氧化剂。此种电池的能量利用率可高达80%，产物污染也少。下列有关燃料电池说法错误的是()A．氢氧燃料电池的电解质用KOH溶液时，其负极电极反应为2H2－4e－＋4OH－===4H2OB．碱性甲烷燃料电池的正极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－-3-C．燃料电池负极燃料失电子，发生还原反应D．除纯氧外，空气中的氧气也可以做氧化剂解析：氢氧燃料电池的电解质用KOH溶液时，在负极H2失电子生成H＋能与OH－继续反应，故负极电极反应为2H2－4e－＋4OH－===4H2O，A正确；碱性甲烷燃料电池的正极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，B正确；燃料电池负极燃料失电子，发生氧化反应，C错误；燃料电池的正极是氧气得电子，可以是纯氧，也可以是空气中的氧气，D正确。答案：C10．在甲、乙、丙三个烧杯中分别盛有相同浓度的稀硫酸，如图所示：(1)甲中反应的离子方程式为_____________________________________________________。(2)乙中Sn极的电极反应式为________，Sn极附近溶液的pH________(填“增大”“减小”或“不变”)。(3)丙中被腐蚀的金属是____________，总反应式为______________________(写离子方程式)。解析：甲中铁发生的是化学腐蚀，其离子方程式为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。乙和丙装置构成原电池，乙中Sn极是正极，电极反应：2H＋＋2e－===H2↑，电极附近溶液由于H＋浓度不断减小导致pH增大；丙中Zn作负极被腐蚀，Zn－2e－===Zn2＋，电池总反应式为Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑。答案：(1)Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑(2)2H＋＋2e－===H2↑增大(3)ZnZn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑11．(1)把一块纯净的锌片插入装有稀硫酸的烧杯里，可观察到锌片上有气泡，再平行插入一块铜片，可观察到铜片上________(填“有”或“没有”)气泡产生，再用导线把锌片和铜片连接起来，组成一个原电池，负极为________，正极的电极反应式为______________________。(2)如果烧杯中最初装入的是500mL2mol·L－1的稀硫酸，构成铜锌原电池(假设产生的气体没有损失)，当在标准状况下收集到11.2L的氢气时，则此时烧杯内溶液中溶质的物质的量浓度应为(溶液体积变化忽略不计)________________________________________________。解析：(1)铜片插入稀硫酸中，二者不反应，没有气泡产生，但当把铜片和锌片用导线相连插入稀硫酸中，会构成原电池，铜做原电池正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，锌做原电池负极，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，电池总反应为Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑。(2)当收集到11.2LH2(标准状况)，即0.5molH2时，消耗的H2SO4为0.5mol，生成的ZnSO4为0.5mol，c(H2SO4)＝0.5L×2mol·L－1－0.5mol0.5L-4-＝1mol·L－1，c(ZnSO4)＝0.5mol0.5L＝1mol·L－1。答案：(1)没有锌片2H＋＋2e－===H2↑(2)c(H2SO4)＝1mol·L－1，c(ZnSO4)＝1mol·L－112．X为了探究原电池的工作原理，某化学学习小组设计了一组实验，其装置如下图：回答下列问题：(1)根据原电池原理填写下表：装置序号正极负极反应式阳离子移动方向甲乙丙丁戊(2)电极类型除与电极材料的性质有关外，还与________有关。(3)根据上述电池分析，负极材料是否一定参加电极反应？________(填“是”“否”或“不一定”)，请举例说明：__________________________________________________________。(4)指出下列电池的放电过程中，电解质溶液酸碱性的变化：甲________，丙________，戊________。[填“酸性(或碱性)增强(或减弱)”]解析：(1)电池甲：在稀硫酸中，镁比铝活泼，镁为负极，发生氧化反应，铝为正极，H＋在铝极上发生还原反应；乙电池：铁比铂活泼，铁为负极；丙电池：在氢氧化钠溶液中，铝与NaOH溶液反应，铝失去电子，发生氧化反应，铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸根离子和水；丁电池：常温下，浓硝酸使铝钝化，铜溶解，铜为负极；-5-戊电池是燃料电池，氢气与氧气反应，氢气发生氧化反应，在碱中生成水，氧气发生还原反应。所以，在负极区通入氢气，在正极区通入空气。(2)通过比较甲、丙电池可知，电极都是铝、镁，由于电解质溶液不同，故电极名称不同，即电极类型与电极材料、电解质溶液都有关。(3)大多数电池的负极材料参与反应发生氧化反应，燃料电池的负极材料不参与反应，可燃物如氢气、一氧化碳、甲烷、乙醇等在负极区发生氧化反应。(4)根据溶液中离子参加反应情况判断溶液酸碱性的变化。答案：(1)装置序号正极负极反应式阳离子移动方向甲AlMg－2e－===Mg2＋铝极乙PtFe－2e－===Fe2＋铂极丙MgAl－3e－＋4OH－===AlO－2＋2H2O镁极丁AlCu－2e－===Cu2＋铝极戊石墨H2＋2OH－－2e－===2H2O石墨(2)电解质溶液的性质(3)不一定(1)中的五个原电池中，戊装置的负极材料没有参与反应，其他电池的负极发生了氧化反应(4)酸性减弱碱性减弱碱性减弱13．减排是各个国家都在努力为之的事，CO2和SO2的处理是许多科学家都在着力研究的重点。有学者想以如图所示装置用原电池原理将CO2、SO2转化为重要的化工原料。(1)若A为CO2，B为H2，C为CH3OH，电池总反应式为CO2＋3H2===CH3OH＋H2O，则正极反应式为____________________________________________________________________。(2)若A为SO2，B为O2，C为H2SO4，则负极反应式为________________________________，电池总反应式为_______________________________________________________________。解析：(1)H2在负极失去电子，酸性条件下该电池负极反应式为3H2－6e－===6H＋，CO2在正极得到电子，由正、负极得失电子数相等：CO2＋6e－―→CH3OH，利用H＋使其两边电荷数相等：CO2＋6H＋＋6e－―→CH3OH，利用H2O使其两边原子数相等，可得正极反应式为CO2＋6H＋＋6e－-6-===CH3OH＋H2O。(2)SO2在负极失去电子：SO2－2e－―→SO2－4，利用H＋使其两边电荷数相等：SO2－2e－―→SO2－4＋4H＋，利用H2O使其两边原子数相等，可得负极反应式为SO2＋2H2O－2e－===SO2－4＋4H＋。O2在正极获得电子：O2＋4H＋＋4e－===2H2O，使正、负极得失电子总数相等并将正、负极电极反应相加可得电池总反应式为2SO2＋O2＋2H2O===4H＋＋2SO2－4。答案：(1)CO2＋6H＋＋6e－===CH3OH＋H2O(2)SO2＋2H2O－2e－===SO2－4＋4H＋2SO2＋O2＋2H2O===4H＋＋2SO2－4