选修1主题3课题1电池探秘 同步练习 (含答案) (3)

电池探秘
同步练习
1．电池是人类生产和生活中的重要能量来源，各式各样电池的发明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．锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细
B．氢氧燃料电池可将热能直接转变为电能
C．氢氧燃料电池工作时氢气在负极被氧化
D．太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅
解析：选C。因为锌锰干电池中锌筒为负极，锌筒壁变薄，碳棒不变，故A错；燃料电池是将化学能直接转化为电能，所以B错；氢氧燃料电池负极反应为H2―→2H＋＋2e－，所以C正确；太阳能电池由硅材料制作如晶体硅等，不是二氧化硅，D错误。
2．由锌片、铁片、铜片、银片和稀硫酸可以构成原电池的数目是(　　)
A．3种　　　B．4种
C．5种
D．6种
解析：选C。根据构成原电池的条件知，以上原料可以构成：铁?锌?稀硫酸原电池、铜?锌?稀硫酸原电池、银?锌?稀硫酸原电池、铜?铁?稀硫酸原电池、银?铁?稀硫酸原电池；由于铜、银均不与稀H2SO4反应，所以无法构成银?铜?稀硫酸原电池，故选C项。
3．一个原电池总反应的离子方程式是：Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，该原电池的组成正确的是(　　)
　正极　　负极　　电解质
A．Zn
Cu
CuCl2
B．Cu
Zn
CuCl2
C．Zn
Cu
ZnCl2
D．Cu
Zn
ZnCl2
解析：选B。由Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu知Zn为负极，根据原电池的构成条件，电极材料为活动性不同的两种金属，正极材料的活动性比Zn弱，电解质溶液含Cu2＋，故选B。4.(2011年山东泰安第一中学高二质检)镉镍(Cd?Ni)可充电电池在现代生活中有广泛应用，它的充放电反应按下式进行：Cd(OH)2＋2Ni(OH)2Cd＋2NiO(OH)＋2H2O，由此可知，该电池放电时的负极材料是(　　)
A．Cd(OH)2　　　　　　
B．Ni(OH)2
C．Cd
D．NiO(OH)
解析：选C。由反应式可知，该电池放电时起原电池作用，负极上发生氧化反应，
―→
(OH)2。化合价升高发生氧化反应，负极材料为Cd。
5．现有如下两个反应：
(A)NaOH＋HCl===NaCl＋H2O
(B)Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑
(1)根据两反应本质，判断能否设计成原电池________________________________________________________________________。
(2)如果不能，说明其原因________________________________________________________________________。
(3)如果可以，则写出正、负极材料及其电极反应式、电解质溶液的名称：负极：________，________________________________________________________________________；正极：________________________________________________________________________________。电解质溶液：__________________。
解析：由于原电池的实质是发生氧化还原反应。所以，只有发生氧化还原反应才能设计成原电池。对于：Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑，Zn失去电子作原电池的负极，H＋得到电子在正极上发生还原反应，正极为活泼性比Zn弱的导电固体材料，如Cu、Ag、石墨等。
答案：(1)(A)不能；(B)能
(2)(A)的反应为非氧化还原反应，没有电子转移
(3)锌　Zn―→Zn2＋＋2e－　铜(银、石墨等)
2H＋＋2e－―→H2↑　稀硫酸
1．某种氢氧燃料电池的电解质溶液为KOH溶液，下列有关该电池的叙述不正确的是(　　)
A．正极反应式为：O2＋2H2O＋4e－―→4OH－
B．工作一段时间后，电解质溶液中KOH的物质的量浓度不变
C．该燃料电池的总反应方程式为：2H2＋O2===2H2O
D．当生成18
g
H2O时，转移2
mol
e－
解析：选B。该燃料电池的负极通入的是H2，发生氧化反应，正极通入O2，发生还原反应，因为电解质溶液为碱性，所以电极及电极反应式为：
负极：2H2＋4OH－―→4H2O＋4e－
正极：O2＋4e－＋2H2O―→4OH－
电池总反应式：2H2＋O2===2H2O，A、C正确，可以看出反应中只有水生成，所以KOH的物质的量未变化，但浓度变小，B不正确；生成18
g
H2O时，转移2
mol
e－，D正确。
2.
(2011年安徽蚌埠高二检测)关于如图所示装置的叙述，正确的是(　　)
①铜是正极，铜片上有气泡产生　②铜片质量逐渐减少　③电流从锌片经导线流向铜片　④氢离子在铜片表面被还原
A．①②
B．②③
C．③④
D．①④
解析：选D。如图所示，该原电池是铜锌原电池，锌做负极，铜做正极，电流从正极流向负极，H＋在正极上发生还原反应，电极反应式为2H＋＋2e－―→H2↑。故①④正确。
3．电池对环境的污染目前还没有被人们充分的认识到，下列有关电池污染及回收的有关叙述正确的是(　　)
A．电池一般比较小，即使埋到土壤中也不会造成太大危害
B．电池回收的主要目的是为了提取里面的铅、汞等金属
C．废旧电池可以直接通过燃烧的方式销毁
D．电池不仅污染土壤，也污染地下水
解析：选D。制造电池时需用到汞、镉、铅等重金属的单质或化合物，若混入生活垃圾会对环境造成污染。填埋时，废旧电池中的重金属会通过渗液污染水体和土壤。
4．把a、b、c、d四块金属片浸入稀酸中，用导线两两相连组成原电池。若
①a、b相连时，a为负极；
②c、d相连时，电流由d到c；
③a、c相连时，c极上产生大量气泡；
④b、d相连时，b上有大量气泡产生。
则四种金属的活泼性顺序由强到弱的是(　　)
A．a＞c＞d＞b
B．a＞b＞c＞d
C．c＞a＞b＞d
D．b＞d＞c＞a
解析：选A。根据原电池原理，作为负极的金属活泼性比正极金属的活泼性强，电流流向是由正极流向负极，由此可作出如下判断，活泼性：①a＞b；②c＞d；③a＞c；④d＞b，综合分析得，金属活泼性为：a＞c＞d＞b。
5．(2011年陕西榆林高二质检)将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是(　　)
A．两烧杯中铜片表面均无气泡产生
B．甲中铜片是正极，乙中铜片是负极
C．两烧杯中溶液的pH均增大
D．产生气泡的速率甲比乙慢
解析：选C。从图上知，甲是原电池，乙没有形成闭合回路，构不成原电池。所以，甲中铜极为正极，乙中铜片不是电极，甲中H＋在铜片上得到电子生成氢气，乙中发生Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑。故A、B错误。两个装置中c(H＋)都减小，pH都增大，C正确。由于甲构成原电池，反应速率大于乙中的反应速率。
6．用两根铂丝做电极插入KOH溶液中，再分别向两极通入甲烷气体和氧气，可形成燃料电池，该电池放电时发生的反应为CH4＋2KOH＋2O2===K2CO3＋3H2O，下列说法错误的是(双选)(　　)
A．通甲烷的一极为负极，通氧气的一极为正极
B．放电一段时间后，KOH的物质的量不发生变化
C．放电时溶液的酸碱性不发生变化
D．每消耗1
mol
CH4，则转移8
mol
e－
解析：选BC。从该燃料电池的放电反应可知碳元素化合价升高，氧元素化合价降低，因此CH4发生氧化反应，O2发生还原反应，A项正确；在放电时，KOH参加反应被消耗，物质的量减少且溶液碱性减弱，B、C两项均错误；碳元素化合价由－4―→＋4，1
mol
CH4失去8
mol
e－，D项正确。
7．关于铅酸蓄电池的说法正确的是(　　)
A．在放电时，正极发生的反应是Pb(s)＋SO(aq)―→PbSO4(s)＋2e－
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PbSO4(s)＋2e－―→Pb(s)＋SO(aq)
解析：选B。通过分析我们发现，解答本题应注意铅酸蓄电池在放电时为原电池，充电时为电解池，在解题时还要注意在放电、充电时电极的变化及相关反应的转变。因为铅酸蓄电池在放电时为原电池，正极材料为PbO2，正极反应为PbO2(s)＋SO(aq)＋4H＋(aq)＋2e－―→PbSO4(s)＋2H2O，负极材料为Pb，负极反应为Pb(s)＋SO(aq)―→PbSO4(s)＋2e－，由此判断A错误；B正确；在充电时为电解池，阳极反应为PbSO4(s)＋2H2O―→PbO2(s)＋SO(aq)＋4H＋(aq)＋2e－，总反应式为2PbSO4＋2H2O===PbO2＋Pb＋2H2SO4，因此，在充电时，电池中硫酸的浓度不断增大，C、D错误。
8．把铁棒和锌片用导线连接插入硫酸铜溶液中可构成原电池，当电路中有0.2
mol电子通过时，负极的质量变化是(　　)
A．增大6.5
g
B．增大6.4
g
C．减少5.6
g
D．减少6.5
g
解析：选D。负极的电极反应为：Zn―→Zn2＋＋2e－，故每产生2
mol电子，需消耗1
mol
Zn，故每产生0.2
mol电子，需消耗锌6.5
g。
9．(2009年高考福建卷)控制合适的条件，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．电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态
D．电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中石墨电极为负极
解析：选D。反应开始时，乙中电极反应为：2I－―→I2＋2e－，I－失去电子，发生氧化反应，故A项正确；反应开始时，甲中电极反应为：2Fe3＋＋2e－―→2Fe2＋，Fe3＋被还原成Fe2＋，故B项正确；当电流计读数为零时，即说明没有电子发生转移，可证明反应达到化学平衡，故C项正确；当达到化学平衡后，加入FeCl2，导致平衡逆向移动，此时Fe2＋失去电子生成Fe3＋，I2得到电子生成I－，所以甲中石墨为负极，乙中石墨为正极，故D项错。
10．下图中a为生铁，A、B两个烧杯中为海水，C烧杯中为1
mol·L－1的稀硫酸。
(1)C中Cu极的电极反应式为________________________________________________________________________。
(2)B中Zn极的电极反应式为________________________________________________________________________，
Fe极附近溶液的pH________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
比较A、B、C中铁被腐蚀的速率由快到慢的顺序是________。
解析：在原电池中活泼金属做负极，故C中Fe做负极被腐蚀，B中Fe做正极被保护。
答案：(1)2H＋＋2e－―→H2↑　(2)Zn―→Zn2＋＋2e－　增大　C>A>B
11.
将铁棒插入CuSO4溶液中，如右图所示。请回答相关问题：
(1)一段时间后，可观察到的实验现象是________________________________________________________________________________________________________________________________________________，
发生反应的离子方程式是________________________________________________________________________。
(2)要使图中的铁棒逐渐溶解而铜不在铁棒上析出，可以设计的实验是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)要使图中的铁棒上逐渐析出铜，而且铁棒不消耗，可以设计的实验是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(2)是将(1)设计成原电池，且另一电极材料比铁的活泼性差；(3)是将(1)设计成原电池，且另一电极材料比铁的活泼性强。
答案：(1)铁棒表面有红色固体析出，溶液颜色变浅
Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu
(2)找一种比铁不活泼的金属(如Cu)或非金属(如C)与铁棒用导线相连(或直接接触)插入该溶液中构成原电池
(3)找一种比铁活泼的金属(如Al)与铁棒接触(或用导线连接)，插入溶液中构成原电池
12．(2011年河南郑州高二月考)将锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池，两电极间连接一个电流计。
(1)锌片上发生的电极反应为________________________________________________________________________；
银片上发生的电极反应为________________________________________________________________________。
(2)若该电池中两电极的总质量为60
g，工作一段时间后，取出锌片和银片洗净干燥后称重，总质量为47
g，试计算：
①产生氢气的体积(标准状况)；
②通过导线的电量。(已知NA＝6.02×1023/mol，电子电量为1.60×10－19
C)
解析：(1)由锌片、银片、稀H2SO4组成的原电池中很显然锌片为负极，电极反应式为Zn―→Zn2＋＋2e－；银片为正极，电极反应式为2H＋＋2e－―→H2↑。
(2)两电极的总质量为60
g，工作一段时间后，取出洗净干燥后称重为47
g，说明锌片反应掉13
g，根据总反应式知消耗的Zn和产生的H2的物质的量的比为1∶1。
①V(H2)＝×22.4
L·mol－1＝4.48
L。
②通过导线的总电量＝×2×6.02×1023
mol－1×1.60×10－19
C＝3.85×104
C。
答案：(1)Zn―→Zn2＋＋2e－
2H＋＋2e－―→H2↑
(2)①锌片与银片减少的质量等于生成氢气所消耗的锌的质量，设产生的氢气体积为x。
Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑
65
g　　　　　　　
22.4
L
60
g－47
g＝13
g　　
x
65
g∶22.4
L＝13
g∶x，
x＝4.48
L。
②反应消耗的锌为：13
g÷65
g/mol＝0.20
mol，
1
mol
Zn变为Zn2＋时，转移2
mol
e－，则通过的电量为：
0．20
mol×2×6.02×1023
mol－1×1.60×10－19
C
＝3.85×104
C。