第3节 化学能转化为电能——电池
第1课时 原电池的工作原理 化学电源
一、选择题（本题包括7小题，每小题6分，共42分）
1. 下列各装置中，不能构成原电池的是（电解质都为稀硫酸）( )
A. ( http: / / www.21cnjy.com ) B.
C. ( http: / / www.21cnjy.com ) D. ( http: / / www.21cnjy.com )
答案：D
解析：原电池的构成条件：（1）有活泼性不 ( http: / / www.21cnjy.com )同的两种材料作为电极材料；（2）两电极和电解质溶液共同构成一个闭合电路；（3）必须有能够自发的氧化还原反应发生。D没有形成闭合回路，故选D。
2. 关于下图所示的装置叙述正确的是（ ）
A．装置A 是电解池，装置B是原电池
B．装置A 是原电池，装置B是电解池
C．电子由装置A中碳棒流向B 装置中碳棒
D．工作一段时间后，A 装置中稀H2SO4溶液质量减轻，B装置中CuCl2溶液质量减轻
【答案】B
【解析】依据电极可推知A是原电池，则B为电解池，
A池中Fe为负极，Fe溶解，失去电子，电子由A池中Fe流向B 装置中碳棒，而溶液的质量增加。
3.关于如下图所示装置的叙述，正确的是（ ）
( http: / / www.21cnjy.com )
A．铜是阳极，铜片上有气泡产生
B．铜片质量逐渐减少
C．电流从锌片经导线流向铜片
D．氢离子在铜片表面被还原
答案：D
解析：从图中可以看出这是原电池，原电池的电 ( http: / / www.21cnjy.com )极名称应说是正、负极，故A错；而原电池是活泼金属被消耗，故B错；负极（Zn）的电子经导线流向正极（Cu），故电流方向与电子流向相反，故C错。
4.下列说法中，正确的是（ ）
A.构成原电池两个电极的材料必须是两种金属
B.由铜，锌作电极与硫酸铜溶液组成的原电池中铜是正极
C.电子通过外导线由锌流向铜，通过硫酸溶液被氢离子得到放氢气
D.铜、锌原电池工作时，若有13g锌溶解，电路中有0.2mol电子通过
答案：B
解析：构成原电池电极的材料也可以是碳棒，A ( http: / / www.21cnjy.com )错； 原电池中金属性弱的做原电池的正极，B正确；电子由锌流向铜，H+在铜电极上得电子放出氢气，C错；铜、锌原电池工作时，若有13g锌溶解，电路中有0.4mol电子通过，D错。
5.关于铅蓄电池的说法正确的是( )
A．在放电时，正极发生的反应是
B．在放电时，该电池的负极材料是铅板
C．在充电时，电池中硫酸的浓度不断变小
D．在充电时，阳极发生的反应是
答案：B
解析：铅蓄电池的放电和充电反应为：，放电过程是原电池原理，充电过程是电解池原理，选B。
6.氧化反应和还原反应分别 ( http: / / www.21cnjy.com )在两个电极上自发进行时，便能构成原电池反应，下列氧化还原反应在一定条件下不能构成原电池反应的是( )
A.2FeCl2＋Cl2===2FeCl3
B.Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag
C.Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋S↓＋SO2↑＋H2O
D.2H2＋O2===2H2O
答案：C
解析：A、B、D项所示反应均为氧化还原 ( http: / / www.21cnjy.com )反应，且氧化剂和还原剂分别属于不同的物质，符合题意.C项虽是氧化还原反应，但氧化剂和还原剂均为Na2S2O3，不合题意。
7. 甲乙两位同学一起做水果电池的实验，测得数据如下：
甲同学提出的问题，乙同学解释不正确的是
【答案】C
【解析】水果电池的电压与电极的材料也有很大的关系，C错。
二、非选择题（本题包括4个大题，共58分）
8.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，电子流向 （填“正极”或“负极”）。
（2）若ZnCl2-NH4Cl混合 ( http: / / www.21cnjy.com )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.NaOH b.Zn c.Fe d.NH3·H2O
(3)MnO2的生产方法之一是以石墨为电极，电解酸化的MnSO4溶液。阴极的电极反应式是
。若电解电路中通过2mol电子，MnO2的理论产量为 。
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 b
（3）2H++2e-→H2 ,87g
解析：（1）负极上是失电子的一极 Zn失电子有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。
（3）阴极上得电子，发生还原反应， ( http: / / www.21cnjy.com ) H+得电子生成氢气。因为MnSO4～MnO2～2 e-,通过2mol电子产生1molMnO2，质量为87g。
9.燃料电池是使气体燃料氧化直接产生电流的装 ( http: / / www.21cnjy.com )置，燃料电池的研究是本世纪最具挑战性的课题之一。最近有人制造了一种燃料电池，一个电极通入空气，另一电极通入丁烷，电池的电解质是掺杂了Y2O3(三氧化二钇)的ZrO2(二氧化锆)晶体，它在高温下能传导O2－。试回答下列问题：
(1)该电池放电时的化学反应方程式为：
________________________________________________________________________。
(2)该燃料电池的电极反应式为：
正极：13O2＋52e－―→26O2－
负极：2C4H10＋26O2－－52e－―→8CO2＋10H2O
则固体电解质中的O2－向________极移动(填“正”或“负”)。
(3)某金属的相对原子质 ( http: / / www.21cnjy.com )量为52.00，用上述电池电解该金属的一种含氧酸盐的酸性水溶液时，阳极每放出3 360 mL(标准状况)氧气，阴极析出金属10.4 g，在该含氧酸盐中金属的化合价为________，在该实验中，若不考虑能量的损失，电池中消耗丁烷的质量最少是____________g(结果精确至0.01 g)。
答案：(1)2C4H10＋13O2===8CO2＋10H2O (2)负 (3)＋3 1.34
解析：(1)2C4H10＋13O2===8CO2＋10H2O；
(2)根据电极反应式可知氧离子由正极移向负极；
(3)设金属的化合价为x，则根据得失电子守恒关系可得×4＝x
所以可得x＝3，故此过程中转移的电子的物质的量为0.6 mol，所以消耗的丁烷的质量为1.34 g。
10.新型高能钠 硫电池以熔融的钠、硫为电极，以导电的陶瓷为固体电解质。该电池放电时为原电池，充电时为电解池，反应原理为：2Na＋xSNa2Sx。
(1)放电时Na发生________反应，S作________极。
(2)充电时Na所在电极与直流电源的________极相连。
(3)放电时负极反应为
________________________________________________________________________；
充电时阳极反应为
________________________________________________________________________。
(4)用此电池作电源电解饱和NaCl溶液，当阳极产生33.6 L(标准状况)气体时，消耗金属Na的质量为______。
答案： (1)氧化 正 (2)负 (3)Na－e－―→Na＋ S－2e－―→xS (4)69 g
解析：该题考查化学“两池”(原电池 ( http: / / www.21cnjy.com )、电解池)的原理及应用，以新的科技成果即新型高能钠 硫电池为背景，要求考生学会应用原电池的原理解释新问题、新现象。主要考查对知识的应用能力、计算能力、推理能力等。解答本题要仔细审题，寻找突破口——“电池放电时为原电池”，根据原电池的知识，失电子，发生氧化反应的电极是负极；得电子，发生还原反应的电极是正极。(1)Na作负极，S作正极。负极反应为Na－e－―→Na＋；(2)“充电时为电解池”，根据电解的知识，阳极失电子，发生氧化反应；阴极得电子，发生还原反应。因此Na所在的电极是阴极，与直流电源的负极相连，S所在的电极是阳极，与直流电源的正极相连，阳极反应式为
S－2e－―→xS。(4)电解饱和Na ( http: / / www.21cnjy.com )Cl溶液阳极产生的气体是Cl2，由2Cl－－2e－―→Cl2，又2Na－2e－―→2Na＋，可列式求得Na的质量为69克。
11.依据氧化还原反应：2Fe3＋(aq)＋Fe(s) ＝ 3Fe2＋(aq)，设计原电池并完成如图所示实验。
( http: / / www.21cnjy.com )
请回答下列问题：
(1)电极X的材料是 ；石墨电极为电池的 极。
(2)B装置中发生的电极反应方程式为 ( http: / / www.21cnjy.com ) ；（2分）表面皿中溶质Na2SO4的作用是 。
(3)铜丝b与滤纸接触处的现象为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；此处电极反应方程式为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
答案：(1)铁 正 (2)Fe3＋＋e－＝Fe2＋ 增强溶液的导电性 (3)滤纸变为红色 O2＋2H2O＋4e－＝4OH－
解析：将2Fe3＋(aq)＋Fe(s) ( http: / / www.21cnjy.com ) ＝ 3Fe2＋(aq)拆成两个半反应，氧化反应Fe－2e－＝Fe2＋，还原反应F2e3＋＋2e－＝2Fe2＋，可知负极材料为铁，则X为铁，石墨电极为原电池的正极。铜丝a为阳极，b为阴极，活性电极作阳极，阴极水中的H＋放电生成H2和OH－。
■反思总结—自我学习评价
□错题序号xx
□错因分析及对策第一章 第三节 化学能转化为电能—原电池
第2课时 金属的腐蚀与防护
一、选择题（本题包括7小题，每小题6分，共42分）
1. 以下现象与电化腐蚀无关的是
A．黄铜（铜锌合金）制作的铜锣不易产生铜绿
B．生铁比软铁芯（几乎是纯铁）容易生锈
C．铁质器件附有铜质配件，在接触处易生铁锈
D．银质奖牌久置后表面变暗
答案：D
解析：电化腐蚀不可能在纯物质中产生，因为电化腐蚀需要一种物质做阴极，另一种物质做阳极
2. 如图所示，装置中都盛有0.1mol/ ( http: / / www.21cnjy.com )L 的NaCl 溶液，放置一定时间后，装置中的四块相同的锌片腐蚀速率由快到慢的正确顺序是（ ）
A．①②③④ B．①②④③ C．③①④② D．②①④③
答案：D
解析：由作电解池阳极引起的腐蚀＞作原电池负极引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防护措施的腐蚀可知答案。
3. 家用炒菜铁锅用水清洗后，放置一会出现红棕色的铁锈，在此变化过程中不会发生的化学变化是（ ）
A．2Fe＋ O2 ＋ 2H2O＝2Fe（OH）2
B．4Fe（OH）2＋O2 ＋2H2O＝4Fe（OH）3
C．O2 ＋ 2H2O ＋ 4e－ → 4OH－
D．Fe → Fe3＋＋3e－
答案：D
解析：依据铁在弱酸性或中性的条件下发生吸氧腐蚀的原理可得答案
4.自来水管与下列材料做成的水龙头连接，锈蚀最快的铁水管连接的是
A．铜水龙头 B．铁水龙头
C．塑料水龙头 D．陶瓷水龙头
答案：B
解析：Cu－Fe形成原电池，Fe的活动性强于Cu，故使Fe锈蚀更快，其他选项都不形成原电池。
5. 下列关于钢铁腐蚀的叙述正确的是（ ）
A．钢铁插入水中，水下部分比空气与水交界处更容易腐蚀
B．钢铁在海水中比在河水中更易腐蚀，主要是由于海水中有大量电解质
C．钢铁设备上连接铜块可以防止钢铁腐蚀
D．钢铁设备与外加直流电源的负极相连可以防止钢铁腐蚀
答案：BD
解析：本题考查金属的腐蚀和防护，中等题。由于 ( http: / / www.21cnjy.com )水中溶解氧含量较少，因此钢柱在空气与水交界处更容易腐蚀，A错；海水中有大量电解质，钢铁在海水中形成原电池，比在河水中更易腐蚀，B对；钢铁设备上连接铜块时，形成原电池，钢铁作为负极，更容易腐蚀，C错；钢铁设备与外加直流电源的负极相连；钢铁作为阴极，发生还原反应，可以防止腐蚀，D对。
6.下列说法正确的是( )
A.钢铁因含杂质而容易发生电化学腐蚀，所以合金都不耐腐蚀
B.原电池反应是导致金属腐蚀的主要原因，故不能用来减缓金属的腐蚀
C.钢铁电化腐蚀的两种类型主要区别在于水膜的pH不同，引起的正极反应不同?
D.无论哪种类型的腐蚀，其实质都是金属被氧化
答案：CD
解析：金属的腐蚀就是金属失电子而被氧化的过程 ( http: / / www.21cnjy.com )，因此D是正确的。依据电化学腐蚀中析氢腐蚀和吸氧腐蚀的原理，可知C也是正确的。原电池反应既可以加快金属的腐蚀，也可用以防止金属的腐蚀。例如不锈钢、镀锌铁等中的Fe均不易腐蚀所以A、B是不正确的。
7. 2008年10月8日， ( http: / / www.21cnjy.com )美籍华裔科学家钱永健获得2008年度诺贝尔化学奖。16岁时，他凭借一个金属易受硫氰酸盐腐蚀的调查项目，荣获“美国西屋科学天才奖”。下列叙述正确的是
A．金属腐蚀就是金属失去电子被还原的过程
B．将水库中的水闸（钢板）与外加直流电源的负极相连，正极连接到一块废铁上可防止水闸被腐蚀
C．合金的熔点都高于它的成分金属，合金的耐腐蚀性也都比其成分金属强
D．铜板上的铁铆钉处在潮湿的空气中直接发生反应：Fe-3e- = Fe3+，继而形成铁锈
【答案】B
【解析】金属腐蚀就是金属失去电子 ( http: / / www.21cnjy.com )被氧化的过程，Ａ错；将水库中的水闸（钢板）与外加直流电源的负极相连，则受到保护，Ｂ正确；合金的熔点都低于它的成分金属，Ｃ错；铜板上的铁铆钉处在潮湿的空气中发生反应：Fe-２e- = Fe２+，Ｄ错。
二、非选择题（本题包括4个大题，共58分）
8.如图所示，水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：
⑴铁钉在逐渐生锈，则铁钉的腐蚀属于 腐蚀。
⑵若试管内液面上升，则原溶液是 性，发生 腐蚀，电极反应：负极： ，正极： 。
⑶若试管内液面下降，则原溶液是 ( http: / / www.21cnjy.com ) 性，发生 腐蚀，电极反应：负极： ，正极： 。
⑷若溶液甲为水，溶液乙为海水，则铁钉在 （填“甲”或“乙”）溶液中腐蚀的速度快
答案：⑴电化学；⑵弱酸性或中性 ( http: / / www.21cnjy.com ) 吸氧 2Fe → 2Fe2＋＋4e－ O2 ＋ 2H2O＋4e－ →4OH－ ；⑶较强的酸性 析氢 Fe → Fe2＋＋2e－ 2 H＋ ＋ 2e－ → H2↑； ⑷乙。
解析：铁钉是铁合金，易发生电化学 ( http: / / www.21cnjy.com )腐蚀。依据腐蚀的条件、原理、结果及速度可知答案。铁钉是铁合金，主要由铁和炭组成，外加电解质溶液，可构成原电池，此时发生的腐蚀属于电化学腐蚀。依据腐蚀的条件、原理及结果可知：试管内液面上升，说明试管压强减小，气体被吸收，是发生吸氧腐蚀的结果，据此写出电极反应。试管内液面下降，说明试管压强增大，产生气体所致，是发生析氢腐蚀的结果，据此写出电极反应。对于同一金属来说，在强电解质溶液中腐蚀速度＞在弱电解质溶液中腐蚀速度
9. 钢铁工业是国家工业的基础。请回答钢铁冶炼、腐蚀、防护过程中的有关问题。
(1)工业用热还原法炼铁，写出由CO还原赤铁矿(主要成分为Fe2O3)的化学方程式：____ ______________。
(2)铁在潮湿的空气中容易被腐蚀为铁锈 ( http: / / www.21cnjy.com )(Fe2O3·xH2O)，反应的化学方程式为_____________ ___ _________。
(3)生产中可用盐酸来除铁锈。现 ( http: / / www.21cnjy.com )将一生锈的铁片放入盐酸中，当铁锈被完全除尽后，溶液中继续发生的化合反应的化学方程式为____________________________。
答案：（1)3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2
解析：依据钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀。
(2)4Fe＋3O2＋2xH2O＝2Fe2O3·xH2O (3)2FeCl3＋Fe＝3FeCl2
10. 钢铁很容易生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢材占世界钢铁年产量的1/4。
（1）钢铁腐蚀主要是吸氧腐蚀，该腐蚀过程中的电极反应式。
正极： ；负极： 。
（2）为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的 ( http: / / www.21cnjy.com )速率，可以采用下图所示甲的方案，其中焊接在铁闸门的固体材料R可以采用 。（请写出具体金属名称）
（3）下图中乙方案也可降低铁闸门腐蚀速率，其中铁闸门应该连接在直流电源的 极。
答案：（1）正极：O2+2H2O+4e－＝4OH—；负极：Fe－2e－＝Fe2+。（2） 锌 （3）负
解析：图甲为牺牲阳极的阴极保护法，图乙为外加电源的阴极保护法。
■反思总结—自我学习评价
□错题序号
□错因分析及对策
