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原电池

化学电源

A组·全员必做题

1.各式各样电池的迅速发展是化学对人类的一项重大贡献。下列有关电池的叙述正确的是(

) A．手机上用的锂离子电池属于一次电池

B．锌锰干电池中，锌电极是负极

C．氢氧燃料电池工作时氢气在负极上被还原

D．太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅

解析：手机上的电池可以充电，属于二次电池；锌锰干电池中锌失去电子生成Zn，故作为负极；氢氧燃料电池工作时氢气在负极被氧化；太阳能电池的主要材料为硅。故A、C、D项错误，B项正确。

答案：B 2．如图，在盛有稀硫酸的烧杯中放入用导线连接的电极X、Y，外电路中电子流向如图所示，关于该装置的下列说法正确的是(

) 2＋

A．外电路的电流方向为X→外电路→Y

B．若两电极分别为铁和碳棒，则X为碳棒，Y为铁

C．X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应

D．若两电极都是金属，则它们的活动性顺序为X>Y 解析：外电路电子流向为X→外电路→Y，电流方向与其相反，A项错误；X极失电子，作负极，X极发生的是氧化反应，Y极发生的是还原反应，C项错误；若两电极分别为铁和碳棒，则Y为碳棒，X为铁，B项错误。

答案：D 3．(2016·河北三市联考)乙烷燃料电池的原理如图所示，下列说法正确的是(

)

A．a为负极，电极反应式为CH3CH3－14e＋18OH===2CO3＋12H2O B．电子从a极经导线移向b极，再经溶液移向a极

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－－2－

C．电池工作一段时间后电解质溶液的pH增大

D．用该电池电解硫酸铜溶液(电解池的电极为惰性电极)，消耗氧气的物质的量与析出铜的物质的量之比为2∶1 解析：通入乙烷的a极为负极，乙烷失电子，A项正确；原电池中电子从负极经导线流向正极，但电子不进入溶液，B项错误；该电池的总反应为2CH3CH3＋7O2＋8OH===4CO3＋10H2O，因为反应中消耗OH，所以电池工作一段时间后，电解质溶液的pH减小，C项错误；1mol O2参与反应转移4 mol电子，而1mol Cu放电需要2 mol电子，所以消耗氧气的物质的量与析出铜的物质的量之比为1∶2，D项错误。

答案：A 4．有一种一面镀锌、一面镀二氧化锰的超薄纸质电池，在使用印刷与压层技术后，变成一张可任意裁剪大小的“电纸”，纸内的离子“流过”水和氧化锌组成的电解质溶液，电池总反应式为Zn＋2MnO2＋H2O===ZnO＋2MnOOH。下列说法不正确的是(

) A．该电池的负极材料为锌

B．该电池反应中二氧化锰发生了还原反应

C．电池的正极反应式为MnO2＋H2O＋e===MnOOH＋OH

D．当有0.1 mol锌溶解时，流经电解质溶液的电子数为1.204×10

解析：锌为活泼金属，失去电子作负极，A项正确；二氧化锰得到了电子，发生还原反应，B项正确；因电池的负极反应式为Zn＋2OH－2e===ZnO＋H2O，用总反应式减去负极反应式得出正极反应式为MnO2＋H2O＋e===MnOOH＋OH，C项正确；电子只能经外电路流动，而不能在电解质溶液中流动，电解质溶液中应为阴、阳离子的定向移动，D项错误。

答案：D 5．(2016·山东济南)下列关于反应4Li＋2SOCl2===4LiCl＋S＋SO2的叙述中，不正确的是(

) A．SOCl2是氧化剂，Li是还原剂

B．2 mol SOCl2参加反应，共转移4 mol电子

C．将该反应设计成电池，SOCl2在正极发生反应

D．若将该反应设计成电池，可用稀硫酸作电解质溶液

解析：SOCl2中S的化合价由＋4降低为0，Li的化合价升高1，A选项正确；由方程式可知2 mol SOCl2参加反应，一定有4 mol Li失4 mol电子，B选项正确；稀硫酸与Li会发生反应，D选项错误。

答案：D 6．(2016·北京延庆一模)LED产品的使用为城市增添色彩。下图是氢氧燃料电池驱动LED发光的一种装置示意图。下列有关叙述正确的是(

) －－－－23－－2＋－－2－第

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A．b处通入H2

B．该装置将化学能最终转化为电能

C．通入H2的电极发生反应：2H2－4e===4H

D．a处为电池负极，发生氧化反应

解析：由电子流向可知a为负极通入H2，发生氧化反应，b为正极通入O2，发生还原反应，A错误、D正确；该装置将化学能最终转化为光能，B错误；电解质为KOH溶液，所以电极反应式中不能含有H，C错误。

答案：D 7．(2016·石家庄高三调研检测)某锂离子二次电池装置如图所示，其放电时的总反应为Li1－xCoO2＋LixC6===6C＋LiCoO2。下列说法正确的是(

) ＋－＋

A．石墨为正极

B．充电时，阳极质量不变

C．充电时，阴极反应式为xLi－xe===xLi

D．放电时，正极反应为xLi＋Li1－xCoO2＋xe===LiCoO2

解析：根据Li移动的方向，石墨作负极，A错误；充电时阳极LiCoO2失去电子质量发生变化，B错误；充电时，阴极要得电子，C错误。

答案：D 8．(2016·武汉高三调研)下列烧杯中盛放的都是稀硫酸，在铜上能产生气泡的是(

) ＋＋－－＋A B C D 解析：A选项是锌铜原电池，铜作正极，铜上氢离子放电生成氢气，有气泡产生，正确；B、C选项均能形成铜银原电池，铜比银活泼，铜作负极，铜上没有气泡产生，错误；D选项中没有形成闭合电路，错误。

答案：A 9．(2016·沈阳六校联考)综合如图判断，下列说法正确的是(

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A．装置Ⅰ和装置Ⅱ中负极反应均是Fe－2e===Fe

B．装置Ⅰ和装置Ⅱ中正极反应均是O2＋2H2O＋4e===4OH

C．装置Ⅰ和装置Ⅱ中盐桥中的阳离子均向右侧烧杯移动

D．放电过程中，装置Ⅰ左侧烧杯和装置Ⅱ右侧烧杯中溶液的pH均增大

解析：装置Ⅰ中，由于Zn比Fe活泼，所以Zn作原电池的负极，电极反应式为Zn－2e－－－2＋－===Zn；Fe作正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e===4OH。由于正极有OH生成，因此溶－2＋2＋－－－液的pH增大。装置Ⅱ中，Fe作负极，电极反应式为Fe－2e===Fe；Cu作正极，电极反应式为2H＋2e===H2↑。正极由于不断消耗H，所以溶液的pH逐渐增大。据此可知A、B皆错，D项正确。在原电池的电解质溶液中，阳离子移向正极，所以C项错误。

答案：D 10．(2016·江西重点中学联考)以熔融Li2CO3和K2CO3为电解质，天然气经重整催化作用提供反应气的燃料电池如下图。下列说法正确的是(

) ＋－＋

内重整碳酸盐燃料电池的原理图

－A．以此电池为电源电解精炼铜，当有0.1 mol e转移时，有3.2 g铜溶解

B．若以甲烷为燃料气时负极反应式：CH4＋5O－8e===CO3＋2H2O C．该电池使用过程中需补充Li2CO3和K2CO3

D．空气极发生的电极反应式为O2＋4e＋2CO2===2CO3

解析：因为电解精炼铜时，粗铜作阳极，粗铜中的Zn、Fe等活泼金属均失电子，所以溶解的铜小于0.05 mol，质量小于3.2 g，A错误；因为电解质中无O，应以CO3配平电荷，正确的负极反应式为CH4＋4CO3－8e===5CO2＋2H2O、正极反应式为O2＋4e＋2CO2===2CO3，电池反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O，不需要补充Li2CO3和K2CO3，B、C错误，D正确。

答案：D 11．(1)氢氧燃料电池汽车作为上海世博园中的交通工具之一，下列有关说法不正确的是________。

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2－2－－－2－2－－2－2－－2－

A．太阳光催化分解水制氢气比电解水制氢气更为科学

B．氢氧燃料电池作为汽车动力更能保护环境

C．以稀H2SO4、KOH为介质的氢氧燃料电池的负极电极反应式相同

D．以稀H2SO4、KOH为介质的氢氧燃料电池的总反应式相同

(2)纯电动车采用了高效耐用的一种新型可充电电池，该电池的总反应式为：

3Zn＋2K2FeO4＋8H2O放电充电3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH

①该电池放电时负极反应式为____________________________。

②放电时每转移3 mol电子，正极有________ mol K2FeO4被还原。

(3)锰酸锂离子电池在混合动力车等大型蓄电池应用领域占据主导地位。电池反应式为Li1－xMnO4＋Lix放电充电LiMnO4，下列有关说法不正确的是________。

A．放电时电池的正极反应式为：

Li1－xMnO4＋xLi＋xe===LiMnO4

B．放电过程中，石墨没有得失电子

C．该电池也能在KOH溶液的环境中正常工作

D．充电时电池上标有“－”的电极应与外接电源的负极相连

解析：(1)选项A，电解获得H2消耗较多的能量，而在催化剂作用下利用太阳能来分解H2O获得H2更为科学；选项B，氢氧燃料电池中生成物为H2O，对环境无污染；选项C，以稀H2SO4为介质的电池负极反应式为：H2－2e===2H，以KOH为介质的电池负极反应式为：H2＋2OH－2e===2H2O；选项D，氢氧燃料电池的总反应式均为：2H2＋O2===2H2O。

(2)①放电时，在碱性条件下，负极反应式为：Zn－2e＋2OH===Zn(OH)2。

②根据电池总反应式可知，2 mol K2FeO4被还原时有6 mol电子转移，所以放电时每转移3 mol电子，有1 mol K2FeO4被还原。

(3)选项A，根据总反应式可知Li失去电子，电池负极反应式为：xLi－xe===xLi，由总反应式减去负极反应式可得放电时电池的正极反应式为：Li1－xMnO4＋xLi＋xe＋－－＋－－－－－＋＋－===LiMnO4；选项B，根据总反应式可判断石墨没有得失电子；选项C，Li能与KOH溶液中的第

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H2O反应，导致电池无法正常工作；选项D，充电过程是放电的逆向过程，外接电源的负极提供的电子使原电池负极获得电子发生还原反应，所以标有“－”的电极应与外接电源的负极相连。

答案：(1)C (2)①Zn－2e＋2OH===Zn(OH)2

②1 (3)C 12．全钒液流电池是一种活性物质呈循环流动液态的电池，目前钒电池技术已经趋近成熟。如图是钒电池基本工作原理示意图．

请回答下列问题：

－－

(1)硫酸在电池技术和实验室中具有广泛的应用，在传统的铜锌原电池中，硫酸是________，实验室中配制硫酸亚铁时需要加入少量硫酸，硫酸的作用是____________________________________。

(2)钒电池是以溶解于一定浓度硫酸溶液中的不同价态的钒离子(V、V、VO、VO2)为正极和负极电极反应的活性物质，电池总反应为VO＋V＋H2O2＋3＋2＋3＋2＋＋充电放电V＋VO2＋2H。2＋＋＋放电时的正极反应式为____________________，充电时的阴极反应式为__________________。放电过程中，电解液的pH________(选填“升高”“降低”或“不变”)。

(3)钒电池基本工作原理示意图中“正极电解液”可能是________(填选项字母)。

a．VO2、VO混合液

B．V、V混合液

c．VO2溶液 D．VO溶液

e．V溶液 f. V溶液

(4)能够通过钒电池基本工作原理示意图中“隔膜”的离子是________。

解析：(1)传统的铜锌原电池中，锌与酸反应生成氢气，故硫酸为电解质溶液；硫酸亚铁容易水解，且水解显酸性，加入少量硫酸，可以抑制其水解变质。(2)正极反应是还原反应，由电池总反应可知放电时的正极反应为VO2＋2H＋e===VO＋H2O；充电时，阴极反应为还原反应，故为V得电子生成V的反应。(3)充电时阳极反应式为VO＋H2O－e===VO2＋＋2＋3＋2＋2＋－＋＋＋－2＋3＋2＋＋2＋＋2＋3＋2＋＋2H，故充电完毕的正极电解液为VO2溶液，而放电完毕的正极电解液为VO溶液，故正极电解液可能是选项acd。(4)充电和放电过程中，正极电解液与负极电解液不能混合，起平衡电荷作用的是加入的酸，故H可以通过隔膜。

答案：(1)电解质溶液

抑制硫酸亚铁的水解

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＋

(2)VO2＋2H＋e===VO＋H2O V＋e===V

升高

(3)acd (4)H

B组·重点选做题

13.(2015·浙江五校联考)金属铬和氢气在工业上都有重要的用途。已知：铬能与稀硫酸反应，生成氢气和硫酸亚铬(CrSO4)。

＋＋＋－2＋3＋－2＋甲

乙

(1)铜、铬构成的原电池如图甲，其中盛稀硫酸的烧杯中的现象为____________________________。盐桥中装的是饱和KCl琼脂溶液，下列关于此电池的说法正确的是__________(填选项字母)。

A．盐桥的作用是使整个装置构成通路、保持溶液呈电中性，凡是有盐桥的原电池，盐桥中均可以用饱和KCl琼脂溶液

B．理论上1 mol Cr溶解，盐桥中将有2 mol Cl进入左池，2 mol K进入右池

C．此过程中H得电子，发生氧化反应

D．电子从铬极通过导线到铜极，又通过盐桥转移到左烧杯中

(2)如果构成图乙电池，发现铜电极上不再有图甲的现象，铬电池上产生大量气泡，遇空气呈红棕色。写出正极的电极反应式：__________________。

－＋＋(3)某同学把已去掉氧化膜的铬片直接投入氯化铜溶液时，观察到了预料之外的现象：①铬片表面上的铜没有紧密吸附在铬片的表面而是呈蓬松的海绵状；②反应一段时间后有大量气泡逸出，且在一段时间内气泡越来越多，经点燃能发出爆鸣声，证明是氢气。请解释这两种现象的原因：__________________________________________________。

解析：(1)铜由于铬能与稀硫酸反应，生成氢气和硫酸亚铬(CrSO4)，说明铬电极是负极，铜电极是正极，氢离子在正极放电，所以盛稀硫酸的烧杯中的现象为铜电极上有气泡产生。A项，盐桥的作用是使整个装置构成通路、保持溶液呈电中性，若电解质溶液中有与KCl发生反应的离子，如当电解质溶液是AgNO3溶液时，盐桥中的电解质溶液就不能用KCl琼脂溶液，错误；B项，理论上1 mol Cr溶解，Cr－2e===Cr，转移2 mol 电子，同时正极消耗2 mol H，2H＋2e===H2↑，根据溶液呈电中性可知，盐桥中将有2 mol Cl进入左池，2 mol K进入右池，正确；C项，此过程中H得电子，发生还原反应，错误；D项，电子不能在溶液中传递，溶液导电是通过离子的定向移动形成电流的，错误。

(2)稀硝酸作电解液时，铬电极上产生大量气泡，遇空气呈红棕色，说明溶液中的硝酸根离子得到电子，产生NO，NO被氧化生成NO2，因此铜是负极，铬是正极，则正极的电极反应式为4H＋NO3＋3e===NO↑＋2H2O。

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＋－－＋＋＋＋－－－2＋

(3)Cr比铜活泼，既能与铜盐发生置换反应生成Cu，又能与酸反应生成氢气，由于Cu＋2水解使溶液呈酸性，铬与酸性溶液反应生成氢气，气泡使生成的铜疏松；生成的铜和铬形成原电池，因此使产生氢气的速率加快。

答案：(1)铜电极上有气泡产生

B (2)4H＋NO3＋3e===NO↑＋2H2O (3)Cu水解使溶液呈酸性，铬既能与Cu发生置换反应生成Cu，又能与酸性溶液反应2＋2＋＋－－生成氢气，气泡使生成的铜疏松；生成的铜和铬形成原电池，使产生氢气的速率加快

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