原电池-化学电源-电化学-经典习题及解析.doc
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1、 原电池化学电源题组一原电池工作原理的考查1以下装置中能构成原电池产生电流的是()答案B解析A项,电极一样不能构成原电池;C项,酒精不是电解质溶液,不能构成原电池;D项,锌与电解质溶液不反响,无电流产生。2有关电化学知识的描述正确的选项是()ACaOH2O=Ca(OH)2,可以放出大量的热,故可把该反响设计成原电池,把其中的化学能转化为电能B某原电池反响为Cu2AgNO3=Cu(NO3)22Ag,装置中的盐桥中可以是装有含琼胶的KCl饱和溶液C原电池的两极一定是由活动性不同的两种金属组成D理论上说,任何能自发进展的氧化复原反响都可设计成原电池答案D解析CaOH2O=Ca(OH)2不是氧化复原反
2、响,KCl和AgNO3反响生成AgCl沉淀易阻止原电池反响的发生;作电极的不一定是金属,如石墨棒也可作电极。题组二原电池正、负极的判断3以下有关原电池的说法中正确的选项是()A在电路中,电子由正极流向负极B在原电池中,相对较活泼的金属作负极,不活泼的金属作正极C原电池工作时,正极外表一定有气泡产生D原电池工作时,可能会伴随着热能变化答案D解析A项,电路中不存在电子的移动;B项,假设是由铝、镁、氢氧化钠溶液构成的原电池,那么负极是铝;C项,假设是由锌、铜、硫酸铜溶液构成的原电池,那么正极外表析出铜,没有气泡产生。4分析以下图所示的四个原电池装置,其中结论正确的选项是()A中Mg作负极,中Fe作负
3、极B中Mg作正极,电极反响式为6H2O6e=6OH3H2C中Fe作负极,电极反响式为Fe2e=Fe2D中Cu作正极,电极反响式为2H2e=H2答案B解析中Mg不与NaOH溶液反响,而Al能和NaOH溶液反响失去电子,故Al是负极;中Fe在浓硝酸中易钝化,Cu和浓HNO3反响失去电子作负极,A错,C错。中电池总反响为2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2,负极电极反响式为2Al8OH6e=2AlO4H2O,二者相减得到正极电极反响式为6H2O6e=6OH3H2,B正确。中Cu是正极,电极反响式为O22H2O4e=4OH,D错。题组训练原电池原理的应用1电工经常说的一句口头禅:“铜接铝,瞎
4、糊弄,所以电工操作上规定不能把铜导线与铝导线连接在一起使用,说明原因: _。答案铜、铝接触在潮湿的环境中形成原电池,加快了铝的腐蚀,易造成电路断路2请运用原电池原理设计实验,验证Cu2、Fe3氧化性的强弱。请写出电极反响式,负极_,正极_,并在方框画出实验装置图,要求用烧杯和盐桥,并标出外电路电子流向。答案Cu2e=Cu22Fe32e=2Fe23有A、B、C、D、E五块金属片,进展如下实验:A、B用导线相连后,同时浸入稀H2SO4溶液中,A极为负极;C、D用导线相连后,同时浸入稀H2SO4溶液中,电流由D导线C;A、C相连后,同时浸入稀H2SO4溶液中,C极产生大量气泡;B、D相连后,同时浸入
5、稀H2SO4溶液中,D极发生氧化反响;用惰性电极电解含B离子和E离子的溶液,E先析出。据此,判断五种金属的活动性顺序是 ()AABCDE BACDBECCABDE DBDCAE答案B解析金属与稀H2SO4溶液组成原电池,活泼金属为负极,失去电子发生氧化反响,较不活泼的金属为正极,H在正极电极外表得到电子生成H2,电子运动方向由负极正极,电流方向那么由正极负极。在题述原电池中,AB原电池,A为负极;CD原电池,C为负极;AC原电池,A为负极;BD原电池,D为负极;E先析出,E不活泼。综上可知,金属活动性:ACDBE。4把适合题意的图像填在横线上(用A、B、C、D表示)(1)将等质量的两份锌粉a、
6、b分别参加过量的稀硫酸,同时向a中参加少量的CuSO4溶液,产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系是_。(2)将过量的两份锌粉a、b分别参加定量的稀硫酸,同时向a中参加少量的CuSO4溶液,产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系是_(3)将(1)中的CuSO4溶液改成CH3COONa溶液,其他条件不变,那么图像是_。答案(1)A(2)B(3)C解析参加CuSO4溶液,Zn置换出Cu,形成原电池,加快反响速率,(1)a中Zn减少,H2体积减小;(2)中由于H2SO4定量,产生H2的体积一样多;(3)当把CuSO4溶液改成CH3COONa溶液时,由于CH3COOHCH3COOH,a
7、中c(H)减少,反响速率减小,但产生H2的体积不变,所以C项正确。1可充电电池充电时电极与外接电源的正、负极如何连接?答案2铅蓄电池是典型的可充电电池,它的正负极极板是惰性材料,请回答以下问题(不考虑氢、氧的氧化复原):(1)放电时电解液中H2SO4的浓度将变_;当外电路通过1 mol电子时,理论上负极板的质量增加_g。(2)在完全放电耗尽PbO2和Pb时,假设按右图连接,电解一段时间后,那么在A电极上生成_,B电极上生成_,此时铅蓄电池的正负极的极性将_。答案(1)小 48(2)PbPbO2对换解析(1)放电时为原电池,正极为PbO2,其电极反响式为PbO24HSO2e=PbSO42H2O。
8、从电池总反响式可知,随着电池放电,H2SO4不断被消耗,因此,其浓度逐渐变小;由PbSO2e=PbSO4可知,当外电路通过1 mol e时,理论上负极板有0.5 mol Pb变为0.5 mol PbSO4,即质量增加96 gmol10.5 mol48 g。(2)当完全放电耗尽PbO2和Pb时,两极均变为PbSO4,再按图电电解时,A极板发生反响:PbSO42e=PbSO,B极板发生反响:PbSO42H2O2e=PbO24HSO。此时铅蓄电池的正负极的极性将对换。3(1)氢氧燃料电池以KOH溶液作电解质溶液时,工作一段时间后,电解质溶液的浓度将_,溶液的pH_。(填“减小、“增大或“不变)(2)
9、氢氧燃料电池以H2SO4溶液作电解质溶液时,工作一段时间后,电解质溶液的浓度将_,溶液的pH_。(填“减小、“增大或“不变)答案(1)减小减小(2)减小增大题组一化学电源中电极反响式的书写1LiSOCl2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LiAlCl4SOCl2。电池的总反响可表示为4Li2SOCl2=4LiClSSO2。请回答以下问题:(1)电池的负极材料为_,发生的电极反响为_。(2)电池正极发生的电极反响为_。答案(1)锂Lie=Li(2)2SOCl24e=4ClSSO2解析分析反响的化合价变化,可知Li失电子,被氧化,为复原剂,SOCl2得电子,被复原,为氧化
10、剂。(1)负极材料为Li(复原剂),Lie=Li;(2)正极反响式可由总反响式减去负极反响式得到:2SOCl24e=4ClSSO2。2铝空气海水电池: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响产生电流。电池总反响为4Al3O26H2O=4Al(OH)3负极:_;正极:_。答案4Al12e=4Al33O26H2O12e=12OH题组二不同介质对燃料电池电极反响式书写的影响3以甲烷燃料电池为例来分析在不同的环境下电极反响式的书写方法: (3)固体电解质(高温下能传导O2)燃料电池总反响式:CH42O2=CO22H2O燃料电池正极反响式:O24e=2O22,得燃料电池负极反响式
11、:_。(4)熔融碳酸盐(如:熔融K2CO3)环境下电池总反响式:CH42O2=CO22H2O正极电极反响式:O22CO24e=2CO2,得燃料电池负极反响式:_。答案(3)CH44O28e=CO22H2O(4)CH44CO8e=5CO22H2O1能用金属代替盐桥吗?答案不可以,在电路接通的情况下,这个盐桥只是整个回路的一局部,随时要保持电中性,琼胶作为盐桥因其中含有两种离子,可以与溶液中的离子交换,从而达到传导电流的目的,而且琼胶本身可以容纳离子在其中运动;假设用金属作盐桥(已经不能叫做盐桥了),电子流向一极后不能直接从另一极得到补充,必然趋势就是向另一极释放金属阳离子或者溶液中的金属阳离子在
12、电子流出的那一极得电子析出金属,从而降低了整个电池的电势。所以,光有自由电子是不够的,应该有一个离子的通道即“盐桥。2在有盐桥的铜锌原电池中,电解质溶液的选择为什么要与电极材料的阳离子一样?如Zn极对应的是硫酸锌,能不能是氯化铜或者氯化钠?答案可以的,如果该溶液中溶质的阳离子对应的金属单质比电极强的话没有问题。反正这边发生的反响只是Zn的溶解而已。但是如果比电极弱的话,例如硫酸铜,锌就会置换出铜,在外表形成原电池,减少供电量。使用盐桥就是为了防止这种情况,至于电解液要跟电极一样那只是一个做题的技巧,具体问题具体分析就行。题组一有关原电池原理的考查1某原电池构造如以下图所示。以下有关表达正确的选
13、项是()A在外电路中,电子由银电极流向铜电极B取出盐桥后,电流表的指针仍发生偏转C外电路中每通过0.1 mol电子,铜的质量理论上减小6.4 gD原电池的总反响式为Cu2AgNO3=2AgCu(NO3)2答案D解析Cu作负极,Ag作正极,电极反响式分别为负极:Cu2e=Cu2正极:2Ag2e=2Ag总反响式:Cu2AgNO3=2AgCu(NO3)2,D正确。2如下图,杠杆AB两端分别挂有体积一样、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,然后小心地向水槽中滴入浓CuSO4溶液,一段时间后,以下有关杠杆的偏向判断正确的选项是(实验过程中,不考虑两球的浮力变化)()A杠杆为导体或
14、绝缘体时,均为A端高B端低B杠杆为导体或绝缘体时,均为A端低B端高C当杠杆为导体时,A端低B端高D当杠杆为导体时,A端高B端低答案C解析当杠杆为导体时,构成原电池,Fe作负极,Cu作正极,电极反响式分别为负极:Fe2e=Fe2正极:Cu22e=Cu铜球增重,铁球质量减轻,杠杆A低B高。题组二可逆反响与原电池的工作原理3控制适合的条件,将反响2Fe32I2Fe2I2设计成如以下图所示的原电池。以下判断不正确的选项是()A反响开始时,乙中石墨电极上发生氧化反响B反响开始时,甲中石墨电极上Fe3被复原C电流计读数为零时,反响达到化学平衡状态D电流计读数为零后,在甲中溶入FeCl2固体,乙中的石墨电极
15、为负极答案D解析由图示结合原电池原理分析可知,Fe3得电子变成Fe2被复原,I失去电子变成I2被氧化,所以A、B正确;电流计读数为零时Fe3得电子速率等于Fe2失电子速率,反响达到平衡状态;D项在甲中溶入FeCl2固体,平衡2Fe32I2Fe2I2向左移动,I2被复原为I,乙中石墨为正极,D不正确。4在酸性条件下发生的反响为AsO2I2H=AsOI2H2O,在碱性条件下发生的反响为AsOI22OH=AsOH2O2I。设计如图装置(C1、C2均为石墨电极),分别进展下述操作:.向B烧杯中逐滴参加浓盐酸.向B烧杯中逐滴参加40% NaOH溶液结果发现电流表指针均发生偏转。试回答以下问题:(1)两次
16、操作中指针为什么发生偏转?(2)两次操作过程中指针偏转方向为什么相反?试用化学平衡移动原理解释之。(3)操作过程中C1棒上发生的反响为_;(4)操作过程中C2棒上发生的反响为_。(5)操作过程中,盐桥中的K移向_烧杯溶液(填“A或“B)。答案(1)两次操作中均能形成原电池,化学能转变成电能。(2)()加酸,c(H)增大,AsO得电子,I失电子,所以C1极是负极,C2极是正极。()加碱,c(OH)增大,AsO失电子,I2得电子,此时,C1极是正极,C2极是负极。故发生不同方向的反响,电子转移方向不同,即电流表指针偏转方向不同。(3)2I2e=I2(4)AsO2OH2e=AsOH2O(5)A解析由
17、于酸性条件下发生反响AsO2I2H=AsOI2H2O,碱性条件下发生反响AsOI22OH=AsOH2O2I都是氧化复原反响。而且满足构成原电池的三大要素:不同环境中的两电极(连接);电解质溶液(电极插入其中并与电极自发反响);形成闭合回路。当加酸时,c(H)增大,C1:2I2e=I2,这是负极;C2:AsO2H2e=AsOH2O,这是正极。当加碱时,c(OH)增大,C1:I22e=2I,这是正极;C2:AsO2OH2e=AsOH2O,这是负极。1( 2011,12改编)根据以下图,以下判断中正确的选项是()A烧杯a中的溶液pH升高B烧杯b中发生复原反响C烧杯a中发生的反响为2H2e=H2D烧杯
18、b中发生的反响为2Cl2e=Cl2答案A解析由题给原电池装置可知,电子经过导线,由Zn电极流向Fe电极,那么O2在Fe电极发生复原反响:O22H2O4e=4OH,烧杯a中c(OH)增大,溶液的pH升高。烧杯b中,Zn发生氧化反响:Zn2e=Zn2。2(2011理综,11)研究人员研制出一种锂水电池,可作为鱼雷和潜艇的储藏电源。该电池以金属锂和钢板为电极材料,以LiOH为电解质,使用时参加水即可放电。关于该电池的以下说法不正确的选项是()A水既是氧化剂又是溶剂B放电时正极上有氢气生成C放电时OH向正极移动D总反响为2Li2H2O=2LiOHH2答案C解析根据题给信息知锂水电池的总反响为2Li2H
19、2O=2LiOHH2,D正确;在反响中氢元素的化合价降低,因此H2O作氧化剂,同时又起到溶剂的作用,A正确;放电时正极反响为2H2O2e=2OHH2,B正确;正极周围聚集大量OH,因此溶液中的阳离子Li向正极移动,负极周围聚集大量Li,因此溶液中的阴离子OH向负极移动,C错误。3(2011新课标全国卷,11)铁镍蓄电池又称爱迪生电池,放电时的总反响为FeNi2O33H2O=Fe(OH)22Ni(OH)2以下有关该电池的说法不正确的选项是()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,负极反响为Fe2OH2e=Fe(OH)2C电池充电过程中,阴极附近溶液的pH降低D电池充
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