6.3.2化学电源
1.废电池处理不当不仅造成浪费,还会对环境造成严重污染,对人体健康也存在极大的危害。有同学想将其变废为宝,以下他的想法你认为不正确的是( )
A.把锌皮取下洗净用于实验室制取氢气
B.碳棒取出洗净用作电极
C.把铜帽取下洗净回收利用
D.电池内部填有NH4Cl等化学物质,将废电池中的黑色糊状物作化肥用
2.下列关于化学电源的说法正确的是( )
A.干电池放电之后还能再充电
B.充电电池在放电和充电时都将化学能转化为电能
C.充电电池可以无限制地反复放电、充电
D.氢氧燃料电池是一种环境友好型电池
3.茫茫黑夜中,航标灯为航海员指明了方向。航标灯的电源必须长效、稳定。我国科技工作者研制出以铝合金、Pt-Fe合金网为电极材料的海水电池。在这种电池中( )
①铝合金是负极 ②海水是电解质溶液 ③铝合金电极发生还原反应
A.①② B.②③ C.①③ D.①②③
4.铅蓄电池的两极分别为Pb、PbO2,电解质溶液为H2SO4溶液,电池放电时的反应为Pb+PbO2+2H2SO4===2PbSO4+2H2O,下列对电池放电时的分析正确的是( )
A.Pb为正极被氧化
B.电子从PbO2流向外电路
C.SO向PbO2处移动
D.电解质溶液pH不断增大
5.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( )
A.a处通入氧气,b处通入氢气
B.通入H2的电极发生反应:H2-2e-===2H+
C.通入O2的电极为电池的正极
D.该装置将化学能最终转化为电能
6.镍镉(Ni-Cd)可充电电池可以发生反应:Cd(OH)2+2Ni(OH)2Cd+2NiO(OH)+2H2O,由此可知,该电池的负极材料是( )
A.Cd B.NiO(OH)
C.Cd(OH)2 D.Ni(OH)2
7.(双选)如图是甲醇(CH3OH)燃料电池的化学原理示意图,下列判断不正确的是( )
A.电极A为电池负极
B.电极B表面上发生氧化反应
C.工作一段时间溶液pH保持不变
D.燃料电池工作时不会出现火焰
8.关于电解池的叙述不正确的是( )
A.与电源正极相连的是电解池的阳极
B.电解质溶液中的阳离子向阴极移动
C.在电解池的阳极发生氧化反应
D.电子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极,再经电解质溶液流入电解池的阳极
9.如图是电解CuCl2溶液的装置,其中c、d为石墨电极。则下列判断中正确的是( )
A.a为负极、b为正极
B.a为阳极、b为阴极
C.电解过程中,d电极质量增加
D.电解过程中,氯离子浓度不变
10.研究人员研制出一种锂水电池,可作为鱼雷和潜艇的储备电源。该电池以金属锂和钢板为电极材料,以LiOH为电解质,使用时加入水即可放电。总反应为2Li+2H2O===2LiOH+H2↑。
(1)该电池的负极是锂,负极反应式是 。
(2)正极现象是 。
(3)放电时OH-向 (填“正极”或“负极”)移动。
11.如图所示,A、B两个装置的烧杯中分别盛有足量的CuCl2溶液。
(1)A、B两个装置中属于原电池的是 ,属于电解池的是 。
(2)A池中Zn是负极,发生氧化反应,电极反应式为 。Cu是正极,发生还原反应,电极反应式为 。A池中总的化学方程式为 。
(3)B池中C是阴极,发生还原反应,电极反应式为 。Pt是 极,发生 反应,电极反应式为 。B池中总的化学方程式为 。
12.据报道,锌电池可能将会取代目前广泛使用的铅蓄电池,因为锌电池容量更大,而且没有铅污染。其电池反应为2Zn+O2===2ZnO,原料为锌粒、电解液和空气。则下列叙述正确的是( )
A.锌为正极,空气进入负极反应
B.负极反应为Zn-2e-===Zn2+
C.正极发生氧化反应
D.电解液为强酸
13.一种微生物燃料电池的结构示意图如下,关于该电池的叙述正确的是( )
A.电池工作时,电子由a流向b
B.微生物所在电极区放电时发生还原反应
C.放电过程中,H+从正极区移向负极区
D.正极反应式为MnO2+4H++2e-===Mn2++2H2O
14.若某电能与化学能的转化装置(电解池或原电池)中发生的总反应的离子方程式为Cu+2H+===Cu2++H2↑,则下列关于该装置的说法正确的是( )
A.该装置可能是原电池,也可能是电解池
B.该装置只能是原电池,且电解质溶液为硝酸
C.该装置只能是电解池,且金属铜为该装置的阳极
D.该装置只能是原电池,电解质溶液不可能是盐酸
15.下列有关电化学的说法,完全正确的是( )
A.工业上电解熔融的AlCl3制备Al
B.电解NaCl溶液可以得到金属钠
C.电解水制H2、O2,为了增强溶液的导电性,可以加少量NaCl
D.一些无法自发进行的反应通过电解可以实现
16.下列说法正确的是( )
A.用惰性电极电解稀硫酸溶液,实质上是电解水,故溶液的pH不变
B.用惰性电极电解稀NaOH溶液,要消耗OH-,故溶液的pH减小
C.用惰性电极电解Na2SO4溶液,在阴极和阳极上析出产物的物质的量之比为2?1
D.原电池是将电能转化为化学能的装置
17.(双选)Cu2O是一种半导体材料,基于绿色化学理念,设计制取Cu2O的电解池示意图如下,电解总反应:2Cu+H2OCu2O+H2↑。下列说法正确的是( )
A.石墨电极上产生氢气
B.铜电极发生氧化反应
C.铜电极接直流电源的负极
D.当有0.1 mol电子转移时,有0.1 mol Cu2O生成
18.(双选)图中,两电极上发生的电极反应为a极:Cu2++2e-===Cu;b极:Fe-2e-===Fe2+,下列说法中不正确的是( )
A.该装置可能是电解池
B.a极上一定发生还原反应
C.a、b不可能是同种电极材料
D.该过程中能量的转换一定是化学能转化为电能
19.如图为原电池装置示意图。
(1)将铝片和铜片用导线相连,一组插入浓硝酸中,一组插入烧碱溶液中,分别形成了原电池,在这两个原电池中,作负极的分别是 (填字母)。
A.铝片、铜片 B.铜片、铝片
C.铝片、铝片 D.铜片、铜片
写出插入烧碱溶液中形成的原电池的负极反应式: 。
(2)若A为Pb,B为PbO2,电解质溶液为H2SO4溶液,工作时的总反应为Pb+PbO2+2H2SO4===2PbSO4+2H2O。写出B电极反应式: ;该电池在工作时,A电极的质量将 (填“增加”“减小”或“不变”)。若该电池反应消耗了0.1 mol H2SO4,则转移电子的数目为 。
(3)若A、B均为铂片,电解质溶液为KOH溶液,分别从A、B两极分别通入H2和O2,该电池即为氢氧燃料电池,写出A电极反应式: ;该电池在工作一段时间后,溶液的碱性将 (填“增强”“减弱”或“不变”)。
6.3.2化学电源
1.废电池处理不当不仅造成浪费,还会对环境造成严重污染,对人体健康也存在极大的危害。有同学想将其变废为宝,以下他的想法你认为不正确的是( D )
A.把锌皮取下洗净用于实验室制取氢气
B.碳棒取出洗净用作电极
C.把铜帽取下洗净回收利用
D.电池内部填有NH4Cl等化学物质,将废电池中的黑色糊状物作化肥用
解析:虽然氯化铵是一种化学肥料,但电池内部还有其他有害物质,如果用作化肥,会污染土壤,进入生物链后,影响人体健康,故选D。
2.下列关于化学电源的说法正确的是( D )
A.干电池放电之后还能再充电
B.充电电池在放电和充电时都将化学能转化为电能
C.充电电池可以无限制地反复放电、充电
D.氢氧燃料电池是一种环境友好型电池
解析:A项,干电池是一次性电池,放电之后不能再充电,错误;B项,充电电池在放电时化学能转化为电能,充电时将电能转化为化学能,错误;C项,充电电池不能无限制地反复放电、充电,错误;D项,氢氧燃料电池的生成物是水,是一种环境友好型电池,正确。
3.茫茫黑夜中,航标灯为航海员指明了方向。航标灯的电源必须长效、稳定。我国科技工作者研制出以铝合金、Pt-Fe合金网为电极材料的海水电池。在这种电池中( A )
①铝合金是负极 ②海水是电解质溶液 ③铝合金电极发生还原反应
A.①② B.②③ C.①③ D.①②③
4.铅蓄电池的两极分别为Pb、PbO2,电解质溶液为H2SO4溶液,电池放电时的反应为Pb+PbO2+2H2SO4===2PbSO4+2H2O,下列对电池放电时的分析正确的是( D )
A.Pb为正极被氧化
B.电子从PbO2流向外电路
C.SO向PbO2处移动
D.电解质溶液pH不断增大
解析:根据元素化合价变化知,铅失电子作还原剂而被氧化,则铅作负极,故A错误;该原电池中,铅失电子作负极,二氧化铅得电子作正极,电子从铅沿导线流向正极二氧化铅,故B错误;该原电池放电时,硫酸根离子向负极铅移动,氢离子向正极二氧化铅移动,故C错误;根据电池反应式知,硫酸参加反应,则溶液中氢离子浓度逐渐减小,溶液的pH逐渐增大,故D正确。
5.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( C )
A.a处通入氧气,b处通入氢气
B.通入H2的电极发生反应:H2-2e-===2H+
C.通入O2的电极为电池的正极
D.该装置将化学能最终转化为电能
解析:A项,由电子流向可知a为负极,b为正极,负极上发生氧化反应,通入的是氢气,正极上发生还原反应,通入的是氧气,故错误;B项,a为负极,通入氢气,电解质溶液为碱性,因此发生的电极反应为H2-2e-+2OH-===2H2O,故错误;C项,氧气得电子,因此通入氧气的电极为电池的正极,故正确;D项,该装置的能量转换是化学能―→电能―→光能,故错误。
6.镍镉(Ni-Cd)可充电电池可以发生反应:Cd(OH)2+2Ni(OH)2Cd+2NiO(OH)+2H2O,由此可知,该电池的负极材料是( A )
A.Cd B.NiO(OH)
C.Cd(OH)2 D.Ni(OH)2
解析:放电时,元素化合价升高的物质为负极材料,故选A。
7.(双选)如图是甲醇(CH3OH)燃料电池的化学原理示意图,下列判断不正确的是( BC )
A.电极A为电池负极
B.电极B表面上发生氧化反应
C.工作一段时间溶液pH保持不变
D.燃料电池工作时不会出现火焰
解析:甲醇燃料电池中,甲醇在负极通入,氧气在正极通入,即A是负极,B是正极,O2在电极B表面发生还原反应,A正确、B错误;由于氧气和甲醇不直接接触,不可能产生火焰,D正确;因为反应后会生成碳酸钾,消耗氢氧化钾,因此溶液的碱性降低,C错误。
8.关于电解池的叙述不正确的是( D )
A.与电源正极相连的是电解池的阳极
B.电解质溶液中的阳离子向阴极移动
C.在电解池的阳极发生氧化反应
D.电子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极,再经电解质溶液流入电解池的阳极
解析:与电源正极相连的是电解池的阳极,电解池中的阳离子移向阴极、阴离子移向阳极,阳极发生氧化反应,A、B、C正确;电子由电源负极流向电解池阴极,不能经电解质溶液流向电解池的阳极,D错误。
9.如图是电解CuCl2溶液的装置,其中c、d为石墨电极。则下列判断中正确的是( C )
A.a为负极、b为正极
B.a为阳极、b为阴极
C.电解过程中,d电极质量增加
D.电解过程中,氯离子浓度不变
解析:由于电流从电源正极流出,故a为电源的正极,b为电源的负极,A项错误;电源称正、负极,B项错误;Cu2+向阴极移动,d电极反应为Cu2++2e-===Cu,在阴极上析出Cu,所以d电极质量增加,C项正确;Cl-向阳极移动,c电极反应为2Cl--2e-===Cl2↑,导致溶液中c(Cl-)降低,D项错误。
10.研究人员研制出一种锂水电池,可作为鱼雷和潜艇的储备电源。该电池以金属锂和钢板为电极材料,以LiOH为电解质,使用时加入水即可放电。总反应为2Li+2H2O===2LiOH+H2↑。
(1)该电池的负极是锂,负极反应式是Li-e-===Li+。
(2)正极现象是有无色气体产生。
(3)放电时OH-向负极(填“正极”或“负极”)移动。
解析:(1)金属锂比铁活泼,作原电池的负极,电极反应式为Li-e-===Li+;(2)LiOH溶液中的阳离子有Li+和H+,由于氧化性:H+>Li+,所以正极反应是2H++2e-===H2↑,正极产生无色气体;(3)在原电池的放电过程中,阳离子向正极移动,阴离子向负极移动,所以OH-向负极移动。
11.如图所示,A、B两个装置的烧杯中分别盛有足量的CuCl2溶液。
(1)A、B两个装置中属于原电池的是A,属于电解池的是B。
(2)A池中Zn是负极,发生氧化反应,电极反应式为Zn-2e-===Zn2+。Cu是正极,发生还原反应,电极反应式为Cu2++2e-===Cu。A池中总的化学方程式为Zn+CuCl2===ZnCl2+Cu。
(3)B池中C是阴极,发生还原反应,电极反应式为Cu2++2e-===Cu。Pt是阳极,发生氧化反应,电极反应式为2Cl--2e-===Cl2↑。B池中总的化学方程式为CuCl2Cu+Cl2↑。
解析:由装置图和题给条件知,A为原电池,B为电解池。对于原电池,活泼电极作负极,负极发生氧化反应,不活泼电极作正极,正极上发生还原反应。对于电解池,与电源负极相连为阴极,阴极上发生还原反应,与电源正极相连为阳极,阳极上发生氧化反应。
12.据报道,锌电池可能将会取代目前广泛使用的铅蓄电池,因为锌电池容量更大,而且没有铅污染。其电池反应为2Zn+O2===2ZnO,原料为锌粒、电解液和空气。则下列叙述正确的是( B )
A.锌为正极,空气进入负极反应
B.负极反应为Zn-2e-===Zn2+
C.正极发生氧化反应
D.电解液为强酸
解析:Zn与O2反应的电子转移情况为,所以Zn作负极,负极发生氧化反应:Zn-2e-===Zn2+。O2是正极反应物,发生还原反应。若电解液是强酸,电池的化学反应不是2Zn+O2===2ZnO,而是Zn+2H+===Zn2++H2↑,故选B。
13.一种微生物燃料电池的结构示意图如下,关于该电池的叙述正确的是( D )
A.电池工作时,电子由a流向b
B.微生物所在电极区放电时发生还原反应
C.放电过程中,H+从正极区移向负极区
D.正极反应式为MnO2+4H++2e-===Mn2++2H2O
解析:因为右侧产生CO2,说明微生物所在的电极区Cm(H2O)n失电子生成CO2,电池工作时电子由b极经外电路流向a极,A错误;微生物所在电极区放电时发生氧化反应,B错误;放电时阳离子向正极区移动,C错误;放电时正极发生还原反应,D正确。
14.若某电能与化学能的转化装置(电解池或原电池)中发生的总反应的离子方程式为Cu+2H+===Cu2++H2↑,则下列关于该装置的说法正确的是( C )
A.该装置可能是原电池,也可能是电解池
B.该装置只能是原电池,且电解质溶液为硝酸
C.该装置只能是电解池,且金属铜为该装置的阳极
D.该装置只能是原电池,电解质溶液不可能是盐酸
解析:该反应不能自发进行,因此该反应必须在电解池中发生,使电能转化为化学能。Cu被氧化,故金属铜作阳极,故选C。
15.下列有关电化学的说法,完全正确的是( D )
A.工业上电解熔融的AlCl3制备Al
B.电解NaCl溶液可以得到金属钠
C.电解水制H2、O2,为了增强溶液的导电性,可以加少量NaCl
D.一些无法自发进行的反应通过电解可以实现
解析:工业制备铝应电解熔融Al2O3,制备金属钠应电解熔融NaCl,电解水制H2、O2为了增强溶液导电性应加H2SO4或NaOH等,而加NaCl会产生Cl2,A、B、C错,故选D。
16.下列说法正确的是( C )
A.用惰性电极电解稀硫酸溶液,实质上是电解水,故溶液的pH不变
B.用惰性电极电解稀NaOH溶液,要消耗OH-,故溶液的pH减小
C.用惰性电极电解Na2SO4溶液,在阴极和阳极上析出产物的物质的量之比为2?1
D.原电池是将电能转化为化学能的装置
解析:用惰性电极电解稀硫酸溶液,氢离子和氢氧根离子放电,实质上是电解水,硫酸浓度增大,溶液的pH降低,A错误;用惰性电极电解稀NaOH溶液,氢离子和氢氧根离子放电,实质上是电解水,氢氧化钠浓度增大,故溶液的pH升高,B错误;用惰性电极电解Na2SO4溶液,氢离子和氢氧根离子放电,实质上是电解水,因此在阴极和阳极上析出产物的物质的量之比为2?1,C正确;原电池是将化学能转化为电能的装置,D错误。
17.(双选)Cu2O是一种半导体材料,基于绿色化学理念,设计制取Cu2O的电解池示意图如下,电解总反应:2Cu+H2OCu2O+H2↑。下列说法正确的是( AB )
A.石墨电极上产生氢气
B.铜电极发生氧化反应
C.铜电极接直流电源的负极
D.当有0.1 mol电子转移时,有0.1 mol Cu2O生成
解析:根据方程式可知,铜失去电子,发生氧化反应,所以铜和电源的正极相连,作阳极,则石墨是阴极。溶液中的氢离子得到电子,产生氢气,A、B项正确、C项不正确;当有0.1 mol电子转移时,有0.05 mol Cu2O生成,所以D项不正确。
18.(双选)图中,两电极上发生的电极反应为a极:Cu2++2e-===Cu;b极:Fe-2e-===Fe2+,下列说法中不正确的是( CD )
A.该装置可能是电解池
B.a极上一定发生还原反应
C.a、b不可能是同种电极材料
D.该过程中能量的转换一定是化学能转化为电能
解析:根据电极反应,该装置可能是原电池,a为正极,b为负极,化学能转化为电能;该装置也可能是电解池,a极为阴极,发生还原反应,b为阳极,电能转化为化学能,两极均为Fe,电解质为CuCl2溶液,是合理的,故C、D说法错误,选CD。
19.如图为原电池装置示意图。
(1)将铝片和铜片用导线相连,一组插入浓硝酸中,一组插入烧碱溶液中,分别形成了原电池,在这两个原电池中,作负极的分别是B(填字母)。
A.铝片、铜片 B.铜片、铝片
C.铝片、铝片 D.铜片、铜片
写出插入烧碱溶液中形成的原电池的负极反应式:Al-3e-+4OH-===AlO+2H2O。
(2)若A为Pb,B为PbO2,电解质溶液为H2SO4溶液,工作时的总反应为Pb+PbO2+2H2SO4===2PbSO4+2H2O。写出B电极反应式:PbO2+SO+4H++2e-===PbSO4+2H2O;该电池在工作时,A电极的质量将增加(填“增加”“减小”或“不变”)。若该电池反应消耗了0.1 mol H2SO4,则转移电子的数目为0.1NA。
(3)若A、B均为铂片,电解质溶液为KOH溶液,分别从A、B两极分别通入H2和O2,该电池即为氢氧燃料电池,写出A电极反应式:H2+2OH--2e-===2H2O;该电池在工作一段时间后,溶液的碱性将减弱(填“增强”“减弱”或“不变”)。
解析:(1)铝遇浓硝酸钝化,铜能与浓硝酸反应,故此时作负极的是铜片;铝能与烧碱溶液反应,铜不能,此时作负极的是铝片;铝在烧碱溶液中失去电子后结合OH-生成AlO。(2)B为PbO2,得到电子后结合溶液中的SO生成难溶的PbSO4:PbO2+SO+4H++2e-===PbSO4+2H2O;同样A极也生成PbSO4,故质量会增加;由总反应可知消耗2 mol H2SO4时,转移2 mol电子,故消耗0.1 mol H2SO4时转移电子的数目为0.1NA。(3)碱性条件下电极反应式中不能出现H+,只能出现OH-;因为电池反应最终生成了水,对KOH溶液有稀释作用,故溶液的碱性将减弱。