第一节 原电池
课时1 原电池
1 下列装置的电流表指针能发生偏转的是( )
A B C D
2 [2025苏州中学月考]某原电池的总反应式为Cu+2Fe3+===Cu2+ + 2Fe2+,下列能实现该反应的原电池是( )
选项 A B C D
电极材料 Fe、Zn Cu、Ag Cu、Zn Cu、C
电解质溶液 CuSO4 FeSO4 FeCl3 FeCl3
3 某化学兴趣小组利用反应Zn+2FeCl3===ZnCl2+2FeCl2,设计了如图所示的原电池装置,下列说法正确的是( )
A. Zn为负极,发生还原反应
B. b电极反应式为Fe3++e-===Fe2+
C. 电子流动方向是a电极→FeCl3溶液→b电极
D. 电池的正极材料可以选用石墨、铂电极,也可以用铜
4 [2024盐城东台一中期中]盐桥中装的是琼脂饱和KCl溶液,下列关于该原电池的说法不正确的是( )
A. 盐桥的作用是使整个装置构成通路并保持溶液呈电中性
B. 理论上1 mol Cr溶解,盐桥中将有2 mol Cl- 进入左烧杯中,2 mol K+ 进入右烧杯中
C. 在原电池反应中H+得电子发生还原反应
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
5 下列有关图甲和图乙的叙述不正确的是( )
甲 乙
A. 均发生了化学能转化为电能的过程
B. Zn和Cu既是电极材料又是反应物
C. 工作过程中,电子均由Zn电极经导线流向Cu电极
D. 相同条件下,图乙比图甲的能量利用效率高
6 有a、b、c、d四个金属电极,有关的实验装置及部分实验现象如下:
实验装置
部分实验 现象 a极质量减小;b极质量增加 b极有气体产生;c极无变化 d极溶解;c极有气体产生 电流从a极流向d极
由此可判断这四种金属的活动性顺序是( )
A. a>b>c>d B. b>c>d>a
C. d>a>b>c D. a>b>d>c
7 某种熔融碳酸盐燃料电池以Li2CO3、K2CO3为电解质、以CH4为燃料时,该电池工作原理如图。下列说法正确的是( )
A. a为CH4,b为CO2
B. CO向正极移动
C. 此电池在常温下也能工作
D. 正极的电极反应式:O2+2CO2+4e-===2CO
8 控制合适条件,将反应2Fe3++2I- 2Fe2++I2设计成如图所示的原电池。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. 电流表读数为零时,反应达到化学平衡状态
D. 电流表读数为零后,向甲中加入FeCl2固体,乙中的石墨电极为负极
9 [2024连云港赣榆期中]某化学小组为了探究铝电极在原电池中的作用,进行了下列实验,实验结果记录如表。下列说法正确的是( )
编号 电极材料 电解质溶液 电流计指针偏转方向
① Mg、Al 稀盐酸 偏向Al
② Al、Cu 稀盐酸 偏向Cu
③ Al、石墨 稀盐酸 偏向________
④ Mg、Al NaOH溶液 偏向Mg
A. 实验①②中,Al电极的作用相同
B. 实验③中,电流表指针偏向Al
C. 实验④中,Mg为负极,电极反应式为Mg-2e-+2OH-===Mg(OH)2↓
D. 以上实验说明,铝在原电池中的作用,与另一个电极材料和电解质溶液有关
10 [2025南通、徐州、宿迁十校联考]负载有Pt和Ag的活性炭,可选择性去除Cl-实现废酸的纯化,其工作原理如图。下列说法正确的是( )
A. Ag作原电池正极
B. 电子由Pt经活性炭流向Ag
C. Pt表面发生的电极反应:O2+2H2O+4e-===4OH-
D. 每消耗标准状况下11.2 L O2,最多去除2 mol Cl-
11 [2024徐州三中学业质量检测]化学电源在生产、生活中有着广泛的应用,同学们常常通过设计实验和查阅资料的方式学习化学电源的相关知识。
(1) 甲同学为了解化学反应中的能量转化,设计了一组对比实验(实验装置如图Ⅰ和图Ⅱ)。预计产生气体的速率Ⅰ________Ⅱ(填“>”“<”或“=”,下同),温度计的示数Ⅰ________Ⅱ。
(2) 乙同学用如图装置推算铜锌原电池工作时产生的电流量。供选择的电极材料有纯铜片和纯锌片。则a电极的电极反应式为__________________,当量筒中收集到336 mL(标准状况下)气体时,通过导线的电子的物质的量为________。
(3) 丙同学了解到潜艇中使用的液氨液氧燃料电池的工作原理如图,电极b是________(填“正极”或“负极”)。电极a的电极反应式为____________________,该电池工作时消耗11.2 L NH3(标准状况下),则电极b通过________mol O2。
12 为避免锌片与Cu2+直接接触反应而影响原电池的放电效率设计了如图装置。按要求回答下列问题。
(1) 此装置工作时,可以观察到的现象是_______________________________
______________________________________________________________________,
电池总反应为______________________________。
(2) 以上电池中,锌和锌盐溶液组成________,铜和铜盐溶液组成________,中间通过盐桥连接起来。
(3) 电池工作时,硫酸锌溶液中SO向________移动,硫酸铜溶液中SO向________移动。
(4) 此盐桥内为饱和KCl溶液,盐桥是通过________的定向移动来导电的。在工作时,K+移向________。
13 某研究性学习小组根据反应:2KMnO4+10FeSO4+8H2SO4===2MnSO4+5Fe2(SO4)3+K2SO4+8H2O设计如下原电池,其中甲、乙两烧杯中各物质的物质的量浓度均为1 mol/L,溶液的体积均为200 mL,盐桥中装有饱和K2SO4溶液。
回答下列问题。
(1) 此原电池的正极是石墨________(填“a”或“b”),发生________(填“氧化”或“还原”)反应。
(2) 电池工作时,盐桥中的SO移向_________(填“甲”或“乙”)烧杯。
(3) 写出两烧杯中的电极反应式:
甲________________________________________________________________;
乙________________________________________________________________。
(4) 若不考虑溶液的体积变化,MnSO4浓度变为1.5 mol/L,则反应中转移的电子为________mol。
课时2 化学电源一
1 电子表和电子计算器的电源通常用微型银锌电池,其电极分别是Ag2O和Zn,电解质溶液为KOH溶液,总反应式为Ag2O+H2O+Zn===Zn(OH)2+2Ag。下列说法正确的是( )
A. Ag2O是正极,Zn是负极
B. Zn是正极,Ag2O是负极
C. 工作时,电池负极区溶液pH增大
D. 工作时,电子由Ag2O极经外电路流向Zn极
2 碱性电池具有容量大、放电电流大的特点,得到广泛应用。碱性锌锰电池以氢氧化钾溶液为电解液,电池总反应式为Zn(s)+2MnO2(s)+2H2O(l)===Zn(OH)2(s)+2MnO(OH)(s)。下列说法错误的是( )
A. 电池工作时,锌失去电子
B. 电池正极的电极反应式为MnO2(s)+H2O(l)+e-===MnO(OH)(s)+OH-(aq)
C. 电池工作时,电子由正极通过外电路流向负极
D. 外电路中每通过0.2 mol电子,锌的质量减少6.5 g
3 [2025苏州期初]普通锌锰干电池的构造如图所示。下列关于该电池及其工作原理的说法正确的是( )
A. 石墨作电池的负极
B. 电池工作时,NH向负极方向移动
C. 电池工作时,MnO2发生氧化反应
D. 环境温度过低,不利于电池放电
4 Li FeS2电池是目前电池中综合性能最好的一种电池,其结构如图所示。已知电池放电时的反应为4Li+FeS2===Fe+2Li2S。下列说法正确的是( )
A. Li为电池的负极,发生还原反应
B. 电池工作时,Li+向负极移动
C. 正极的电极反应式为FeS2+4e-===Fe+2S2-
D. 将熔融的LiCF3SO3改为LiCl的水溶液,电池性能更好
5 [2025南京期初]铅酸蓄电池的工作原理可表示为PbO2+Pb+2H2SO42PbSO4+2H2O,其构造示意图如图所示。下列有关说法不正确的是( )
A. 放电时,正、负电极质量均增大
B. 放电时,溶液的pH增大
C. 充电时,H+移向Pb极
D. 充电时,每消耗2 mol PbSO4,转移电子数为4×6.02×1023
6 一种新型镁硫电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是( )
A. 使用碱性电解质水溶液
B. 放电时,正极反应包括3Mg2++MgS8 - 6e-===4MgS2
C. 使用的隔膜是阳离子交换膜
D. 充电时,电子从Mg电极流出
7 研究人员发明了一种“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,下列关于“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-===AgCl
B. 每生成1 mol Na2Mn5O10转移2 mol电子
C. Na+不断向“水”电池的负极移动
D. AgCl是还原产物
8 [2024苏州期初]氨硼烷H2O2燃料电池装置如图所示,该电池在常温下即可工作,总反应为NH3·BH3+3H2O2===NH4BO2+4H2O,下列说法不正确的是( )
A. 氨硼烷与水分子间可形成氢键,故易溶于水
B. a电极上的反应为NH3·BH3+2H2O+6e-===NH+BO+6H+
C. 放电过程中1 mol H2O2参与反应时,转移的电子数约为2×6.02×1023
D. 其他条件不变,向H2O2溶液中加入适量硫酸能增大电流强度
9 二氧化硫空气质子交换膜燃料电池实现了制硫酸、发电、环保三位一体的结合,原理如图所示。下列说法正确的是( )
A. 该电池放电时质子从Pt2电极经过内电路移向Pt1电极
B. Pt1电极附近发生的反应为SO2+2H2O-2e-===H2SO4+2H+
C. Pt2电极附近发生的反应为O2+4e-+2H2O===4OH-
D. 相同条件下,放电过程中消耗的SO2和O2的体积比为2∶1
10 LiSOCl2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。如果把少量水滴入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_________________
______________________________________________________________________。
(5) 熔融状态下,钠的单质和FeCl2能组成可充电电池(装置示意图如图),反应原理为 2Na+FeCl2===Fe+2NaCl。
放电时,电池的正极反应式为__________________;该电池的电解质为______
________________。
课时3 化学电源二
1 [2025南通海安中学高三月考]某新型电池可以处理含CN-的碱性废水,同时还可以淡化海水,电池构造示意图如图所示。下列关于电池工作时的说法正确的是( )
A. a极发生还原反应
B. b极的电极反应式为2H2O-4e-===O2↑+4H+
C. Na+通过交换膜向左室迁移
D. 反应中每消耗1 mol CN-,转移电子数为5×6.02×1023
2 [2025镇江期中]电化学气敏传感器可用于监测环境中NH3的含量,其工作原理如图所示。下列说法正确的是( )
A. O2在电极b上发生氧化反应
B. 溶液中OH-向电极b移动
C. 反应消耗的O2与生成的N2的物质的量之比为3∶2
D. 负极反应式为2NH3-6e-===N2+6H+
3 科学家发明了一种新型Zn CO2水介质电池。电池示意图如图所示,电极为金属锌和选择性催化材料,放电时,温室气体CO2被转化为储氢物质甲酸等,为解决环境和能源问题提供了一种新途径。下列说法错误的是( )
A. 放电时,负极反应为Zn-2e-+4OH-===[Zn(OH)4]2-
B. 放电时,1 mol CO2转化为HCOOH,转移的电子为2 mol
C. 充电时,电池总反应为2[Zn(OH)4]2-===2Zn+O2↑+4OH-+2H2O
D. 充电时,正极溶液中OH-浓度升高
4 研究发现,在酸性乙醇燃料电池中加入硝酸,可使电池持续大电流放电,其工作原理如下图所示。下列说法错误的是( )
A. 加入HNO3降低了正极反应的活化能
B. 电池工作时正极区溶液的pH减小
C. 1 mol CH3CH2OH被完全氧化时有 3 mol O2被还原
D. 负极反应式为CH3CH2OH+3H2O-12e-===2CO2+12H+
5 一种熔融碳酸盐燃料电池原理如图所示。下列有关该电池的说法正确的是( )
A. 反应CH4+H2O3H2+CO,每消耗1 mol CH4转移12 mol电子
B. 电极A上H2参与的电极反应为H2+2OH--2e-===2H2O
C. 电池工作时,CO向电极B移动
D. 电极B上发生的电极反应为O2+2CO2+4e-===2CO
6 [2025南通期中]一种可植入体内的微型电池工作原理如图所示,通过CuO催化血糖反应,从而控制血糖浓度。下列有关说法正确的是( )
A. 电池工作时,化学能全部转化为电能
B. 电池工作时,电子由a电极沿导线流向b电极
C. a电极反应式为O2+4H++4e-===2H2O
D. 反应中每生成1 mol C6H12O7,转移电子数为2×6.02×1023
7 如图是甲醇燃料电池的结构示意图,甲醇在催化剂作用下提供质子(H+)和电子,电子经外电路、质子经内电路到达另一极与氧气反应,电池总反应为2CH3OH+3O2===2CO2+4H2O。下列说法不正确的是( )
A. 左电极为电池的负极,a处通入的物质是甲醇
B. 正极反应式为O2+2H2O+4e-===4OH-
C. 负极反应式为CH3OH+H2O-6e-===CO2+6H+
D. 该电池提供1 mol e-,消耗氧气0.25 mol
8 硼化钒(VB2)空气电池是一种储电能力很高的电池,电池示意图如下。该电池工作时反应为4VB2+11O2===4B2O3+2V2O5,下列说法正确的是( )
A. 电极a为电池负极,发生还原反应
B. 每消耗1 mol VB2转移6 mol电子
C. 电池工作时,OH-向电极a移动
D. VB2极发生的电极反应为2VB2+22OH--22e-===V2O5+2B2O3+11H2O
9 (1) 微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。某微生物燃料电池的工作原理如图所示。
①HS-在硫氧化菌作用下转化为SO的电极反应式为____________________。
②若维持该微生物电池中两种细菌的存在,则电池可以持续供电,原因是____
______________________________________________________________________。
(2) PbSO4热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。基本结构如图所示,其中作为电解质的无水LiCl KCl混合物受热熔融后,电池即可瞬间输出电能。该电池总反应为PbSO4+2LiCl+Ca===CaCl2+Li2SO4+Pb。
①放电过程中,Li+向________(填“负极”或“正极”)移动。
②负极电极反应式为_____________________________。
③电路中每转移0.2 mol电子,理论上生成________g Pb。
(3) 氨氧燃料电池具有很大的发展潜力。氨氧燃料电池工作原理如图所示。
①电极a的电极反应式为____________________________________________。
②一段时间后,需向装置中补充KOH,请依据反应原理解释原因:__________
______________________________________________________________________。
10 (1) [2025扬州扬大附中期初]一种电催化NO还原反应(NORR)制NH3的装置如图所示,两极区均采用NaOH与NaClO4的混合溶液作为电解质溶液,写出电极a上主要反应的电极反应式:_________________________________________
______________________________________________________________________。
(2) [2025镇江一中月考]利用微生物可实现含尿素[CO(NH2)2]的废水的净化,装置如图所示,a极的电极反应式为_______________________________________
______________________________________________________________________。
(3) [2025镇江中学期中]工业上含氮化合物污染物处理以NO2、O2、熔融NaNO3组成的燃料电池装置如图所示,在使用过程中石墨Ⅰ电极反应生成一种氧化物Y,则该电池的正极反应式为________________________________________。
(4) [2025苏州实验中学月考]一种熔融碳酸盐燃料电池的原理如图所示。电极A上H2参与的电极反应式为__________________________________________。
(5) [2024南通海安月考]尾气中少量SO2可用Na2CO3溶液“洗脱”处理,得到的洗脱液中含有Na2CO3、NaHCO3、Na2SO3,再利用生物电池技术,如图所示,将洗脱液中的Na2SO3转化为单质硫(S2)回收。生物电池装置中,正极的电极反应式为____________________________________。一段时间后,若洗脱液中SO减小了2 mol,则理论上HCO减小了________ mol。
第一节 原电池
课时1 原电池
1 C
2 D 总反应式为Cu+2Fe3+===Cu2+ + 2Fe2+,Cu是负极,则另外一个电极不能比Cu活泼,且电解质溶液中含有Fe3+。故选D。
3 D
4 D 电子只能在导线中移动,不能通过电解质溶液,故电子不能通过盐桥转移到左烧杯中,D错误。
5 B 6 C
7 D 负极反应式:CH4-8e-+4CO===5CO2+2H2O,正极反应式:O2+4e-+2CO2===2CO。根据图示中电子的移向,可以判断a处通入甲烷,b处通入O2和CO2的混合气,CO应移向负极,由于电解质是熔融盐,因此该电池在常温下不能工作。
8 D
9 D 实验①中,Al作正极,实验②中,Al作负极,Al电极的作用不同,A错误;电流表指针偏向正极,实验③中,Al作负极,故电流表指针偏向石墨,B错误;实验④中,电流表指针偏向Mg,则Mg为正极,C错误。
10 D 去除Cl-的反应为Cl-+Ag+===AgCl↓,则存在Ag―→Ag+的转化,则Ag作原电池负极,A错误;电子由Ag经活性炭流向Pt,B错误;实现废酸的纯化,说明电解质溶液显酸性,则Pt表面发生的电极反应为O2+4H++4e-===2H2O,C错误;由得失电子守恒知可得关系式:O2~4e-~4Ag+~4Cl-,则每消耗标准状况下11.2 L(即0.5 mol)O2,最多去除2 mol Cl-,D正确。
11 (1) < >
(2) Zn-2e-===Zn2+ 0.03 mol
(3) 正极 2NH3-6e-+6OH-===N2+6H2O 0.375
12 (1) 锌片逐渐溶解,铜片上有红色物质析出,电流表指针发生偏转 Zn+Cu2+===Zn2++Cu
(2) 锌半电池 铜半电池
(3) 锌电极(或负极) 盐桥
(4) 离子 正极区(或CuSO4溶液)
13 (1) a 还原 (2) 乙
(3) MnO+5e-+8H+===Mn2++4H2O
Fe2+-e-===Fe3+ (4) 0.5
课时2 化学电源一
1 A 2 C
3 D 锌筒作电池的负极,石墨棒作电池的正极,A错误;电池工作时,电子向正极移动,故NH向正极方向移动,B错误;电池工作时,锌筒发生氧化反应,MnO2发生还原反应,C错误;环境温度过低,反应速率减慢,不利于电池放电,D正确。
4 C 由→i2S发生氧化反应可知,Li为电池负极,A错误;电池工作时,阳离子(Li+)移向正极,B错误;由于2Li+2H2O===2LiOH+H2↑,故不能用LiCl的水溶液作为电解质溶液,D错误。
5 D 放电时,负极Pb转化为PbSO4,正极PbO2也转化为PbSO4,正、负电极质量均增大,A正确;放电时,电池总反应为PbO2+Pb+2H2SO42PbSO4+2H2O,消耗H2SO4、增加水,溶液的pH增大,B正确;充电时,电子移向Pb极,故H+也移向Pb极,C正确;充电时,每消耗2 mol PbSO4,转移电子数为2×6.02×1023,D错误。
6 C 7 B
8 B NH3·BH3中N原子上的H原子与H2O中O原子形成氢键,故NH3·BH3易溶于水,A正确;a电极为负极,应失去电子,B错误;b电极的电极反应式为H2O2+2e-+2H+===2H2O,1 mol H2O2参与反应时转移2 mol e-,C正确;加入适量硫酸能增大c(H+),加快b电极反应速率,且溶液中离子浓度增大,导电性增强,均有利于增大电流强度,D正确。
9 D 放电时为原电池,质子向正极移动,Pt1电极为负极,则该电池放电时质子从Pt1电极经过内电路移向Pt2电极,A错误;Pt1电极为负极,发生氧化反应,SO2被氧化为硫酸,电极反应式为SO2+2H2O-2e-===SO+4H+,硫酸应当拆为离子形式,B错误;酸性条件下,氧气得电子生成水,C错误;根据转移电子数相等可知,放电过程中消耗的SO2和O2的体积比为2∶1,D正确。
10 (1) Li Li-e-===Li+
(2) 2SOCl2+4e-===4Cl-+S+SO2↑
(3) 出现白雾,有刺激性气味气体生成
SOCl2+H2O===SO2↑+2HCl↑
(4) 构成电池的主要成分Li能与氧气、水反应,SOCl2也与水反应
(5) Fe2++2e-===Fe βAl2O3固体
课时3 化学电源二
1 D a极上CN-―→CO+N2,C、N元素的化合价均升高,则a极为负极,发生氧化反应,A错误;b极为正极,电极反应式为2H++2e-===H2↑,B错误;电池工作时阳离子向正极移动,则Na+通过交换膜向右室迁移,C错误;CN-~CO+N2~5e-,则反应中每消耗1 mol CN-,转移电子数为5×6.02×1023,D正确。
2 C 通入O2的一极是正极,O2在电极b上发生还原反应,A错误;放电时,电子由负极(a极)移向正极(b极),故溶液中K+向电极b移动,OH-向电极a移动,B错误;由得失电子守恒知,4n(O2)=6n(N2),n(O2)∶n(N2)=3∶2,C正确;电解质溶液显碱性,产物中不含H+,D错误。
3 D 由装置示意图可知,放电时负极反应为Zn-2e-+4OH-===[Zn(OH)4]2-,A正确;放电时CO2转化为HCOOH,C元素由+4价降为+2价,则 1 mol CO2转化为HCOOH时,转移的电子为 2 mol,B正确;由装置示意图可知充电时阳极产生O2,阴极产生Zn,C正确;充电时阳极上发生反应:2H2O-4e-===4H++O2↑,OH-浓度降低,D错误。
4 B 加入硝酸,可使电池持续大电流放电,电子转移速率增大,由图可知,HNO3先消耗后生成,为催化剂,降低了正极反应的活化能,加快了反应速率,A正确;正极区发生的总反应为O2+4e-+4H+===2H2O,生成水使c(H+)减小,pH增大,B错误;1 mol CH3CH2OH被氧化为CO2,失去12 mol e-,则会有3 mol O2被还原,C正确;负极上发生的电极反应是CH3CH2OH+3H2O-12e-===2CO2+12H+,D正确。
5 D
6 D 电池工作时,有部分化学能会转化为热能散失,并不能全部转化为电能,A错误;有O2参与反应的一极是正极(a电极),有葡萄糖参与反应的一极是负极(b电极),故电池工作时,电子由b电极沿导线流向a电极,B错误;a电极反应的产物是OH-,故电极反应式为O2+2H2O+4e-===4OH-,C错误;由C6H12O6―→C6H12O7~2e-知,反应中每生成1 mol C6H12O7,转移电子数为2×6.02×1023,D正确。
7 B 8 D
9 (1) ①HS-+4H2O-8e-===SO+9H+
②HS-、SO浓度不会发生变化,只要有两种细菌存在,就会循环把有机物氧化成CO2而放出电子
(2) ①正极 ②Ca+2Cl--2e-===CaCl2 ③20.7
(3) ①2NH3-6e-+6OH-===N2+6H2O
②总反应4NH3+3O2===2N2+6H2O,有水生成,使得溶液逐渐变稀,所以要补充KOH
10 (1) NO+5e-+4H2O===NH3+5OH-
(2) CO(NH2)2-6e-+H2O===CO2↑+6H++N2↑
(3) 2N2O5+O2+4e-===4NO
(4) H2+CO-2e-===H2O+CO2
(5) 2SO+8e-+12HCO===12CO+S2↓+6H2O或2SO+8e-+8H++4HCO===4CO+S2↓+6H2O 4