原電池練習(xí)(二)及答案

原電池練習(xí)（二）答案一、選擇題1．下列關(guān)于原電池的說(shuō)法正確的是()A．所有的氧化還原反應(yīng)都能設(shè)計(jì)成原電池B．原電池的兩極中較活潑的金屬一定為負(fù)極C．在原電池中，電子流出的一極是負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)D．原電池可以把物質(zhì)內(nèi)部的能量全部轉(zhuǎn)化為電能解析：選C。A項(xiàng)，必須是自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)才能設(shè)計(jì)成原電池，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，原電池的兩極中較活潑的金屬一般為負(fù)極，但在某些特殊的電解質(zhì)溶液中，如Mg-Al(NaOH)原電池，較活潑的金屬M(fèi)g與NaOH不能反應(yīng)，而Al與之反應(yīng)，較不活潑的金屬Al作負(fù)極，故錯(cuò)誤；D項(xiàng)，原電池反應(yīng)后，電極產(chǎn)物仍會(huì)具有一定的能量，且由于過(guò)程中放熱，不可能100%進(jìn)行轉(zhuǎn)化，故原電池不能把物質(zhì)中的能量全部轉(zhuǎn)化為電能，錯(cuò)誤。2．(2017·泉州模擬)課堂學(xué)習(xí)中，同學(xué)們利用鋁條、鋅片、銅片、導(dǎo)線、電流計(jì)、橙汁、燒杯等用品探究原電池的組成。下列結(jié)論錯(cuò)誤的是()A．原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的裝置B．原電池由電極、電解質(zhì)溶液和導(dǎo)線等組成C．圖中a極為鋁條、b極為鋅片時(shí)，導(dǎo)線中會(huì)產(chǎn)生電流D．圖中a極為鋅片、b極為銅片時(shí)，電子由銅片通過(guò)導(dǎo)線流向鋅片解析：選D。原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的裝置，A正確；原電池由電極、電解質(zhì)溶液和導(dǎo)線等組成，B正確；圖中a極為鋁條、b極為鋅片時(shí)，構(gòu)成原電池，導(dǎo)線中會(huì)產(chǎn)生電流，C正確；圖中a極為鋅片、b極為銅片時(shí)，鋅片作負(fù)極，電子由鋅片通過(guò)導(dǎo)線流向銅片，D錯(cuò)誤。3．研究人員最近發(fā)明了一種“水”電池，這種電池能利用淡水與海水之間含鹽量差別進(jìn)行發(fā)電，在海水中電池總反應(yīng)可表示為5MnO2＋2Ag＋2NaCl=Na2Mn5O10＋2AgCl。下列“水”電池在海水中放電時(shí)的有關(guān)說(shuō)法正確的是()A．正極反應(yīng)式：Ag＋Cl－－e－=AgClB．每生成1molNa2Mn5O10轉(zhuǎn)移2mol電子C．Na＋不斷向“水”電池的負(fù)極移動(dòng)D．AgCl是還原產(chǎn)物解析：選B。電池的正極得電子，A錯(cuò)誤；陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，C錯(cuò)誤；Ag化合價(jià)升高形成AgCl，AgCl是氧化產(chǎn)物，D錯(cuò)誤。4．“天宮二號(hào)”飛行器白天靠太陽(yáng)能帆板產(chǎn)生電流向鎳氫電池充電，夜間鎳氫電池向飛行器供電。鎳氫電池的結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。若電池總反應(yīng)為2Ni(OH)2eq\o(,\s\up7(充電),\s\do5(放電))2NiOOH＋H2。則下列說(shuō)法正確的是()A．放電時(shí)，NiOOH發(fā)生氧化反應(yīng)B．充電時(shí)，a電極的pH增大，K＋移向b電極C．充電時(shí)，a電極的電極反應(yīng)為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－D．放電時(shí)，負(fù)極反應(yīng)為NiOOH＋H2O＋e－=Ni(OH)2＋OH－解析：選C。放電時(shí)，NiOOH在正極上放電，發(fā)生還原反應(yīng)，A錯(cuò)誤；充電時(shí)，a電極作陰極，電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，pH增大，K＋移向a電極，B錯(cuò)誤、C正確；放電時(shí)，負(fù)極上H2放電，D錯(cuò)誤。5．(2017·張家界模擬)液流電池是一種新的蓄電池，是利用正負(fù)極電解液分開(kāi)，各自循環(huán)的一種高性能蓄電池，具有容量高、使用領(lǐng)域(環(huán)境)廣、循環(huán)使用壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)。如圖是一種鋅溴液流電池，電解液為溴化鋅的水溶液。下列說(shuō)法正確的是()A．充電時(shí)陽(yáng)極的電極反應(yīng)式：Zn－2e－=Zn2＋B．充電時(shí)電極a為外接電源的負(fù)極C．放電時(shí)Br－向右側(cè)電極移動(dòng)D．放電時(shí)左側(cè)電解質(zhì)儲(chǔ)罐中的離子總濃度增大解析：選D。如圖是一種鋅溴液流電池，電解液為溴化鋅的水溶液，所以該電池的負(fù)極為鋅，電極反應(yīng)式為Zn－2e－=Zn2＋，溴為原電池的正極，電極反應(yīng)式為Br2＋2e－=2Br－，充電時(shí)陽(yáng)極的電極反應(yīng)式與正極的電極反應(yīng)式相反，所以充電時(shí)陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為2Br－－2e－=Br2，故A錯(cuò)；在充電時(shí)，原電池的正極連接電源的正極，是電解池的陽(yáng)極，而原電池的負(fù)極連接電源的負(fù)極，所以充電時(shí)電極a為外接電源的正極，故B錯(cuò)；放電時(shí)為原電池，在原電池中間隔著一個(gè)陽(yáng)離子交換膜，所以Br－不能向右側(cè)電極移動(dòng)，故C錯(cuò)；放B．電極A上H2參與的電極反應(yīng)為H2＋2OH－－2e－=2H2OC．電池工作時(shí)，COeq\o\al(2－,3)向電極B移動(dòng)D．電極B上發(fā)生的電極反應(yīng)為O2＋2CO2＋4e－=2COeq\o\al(2－,3)解析：選D。A選項(xiàng)，甲烷中的C為－4價(jià)，一氧化碳中的C為＋2價(jià)，每個(gè)碳原子失去6個(gè)電子，因此每消耗1mol甲烷失去6mol電子，所以錯(cuò)誤；B選項(xiàng)，熔融鹽中沒(méi)有氫氧根離子，因此氫氧根離子不能參與電極反應(yīng)，電極反應(yīng)式應(yīng)為H2＋CO＋2COeq\o\al(2－,3)－4e－=3CO2＋H2O，所以錯(cuò)誤；C選項(xiàng)，碳酸根離子應(yīng)向負(fù)極移動(dòng)，即向電極A移動(dòng)，所以錯(cuò)誤；D選項(xiàng)，電非選擇題1．以甲烷燃料電池為例來(lái)分析不同環(huán)境下電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)。(1)酸性介質(zhì)(如H2SO4)負(fù)極：_____________________________________________________________；正極：______________________________________________________________；總反應(yīng)式：____________________________________________________________。(2)堿性介質(zhì)(如KOH)負(fù)極：__________________________________________________________________；正極：__________________________________________________________________；總反應(yīng)式：_______________________________________________________________。(3)固體電解質(zhì)(高溫下能傳導(dǎo)O2－)負(fù)極：________________________________________________________________；正極：________________________________________________________________；總反應(yīng)式：______________________________________________________________。(4)熔融碳酸鹽(如熔融K2CO3)環(huán)境下負(fù)極：__________________________________________________________________；正極：__________________________________________________________________；總反應(yīng)式：_______________________________________________________________。答案：(1)CH4－8e－＋2H2O=CO2＋8H＋2O2＋8e－＋8H＋=4H2OCH4＋2O2=CO2＋2H2O(2)CH4－8e－＋10OH－=COeq\o\al(2－,3)＋7H2O2O2＋8e－＋4H2O=8OH－CH4＋2O2＋2OH－=COeq\o\al(2－,3)＋3H2O(3)CH4－8e－＋4O2－=CO2＋2H2O2O2＋8e－=4O2－CH4＋2O2=CO2＋2H2O(4)CH4－8e－＋4COeq\o\al(2－,3)=5CO2＋2H2O2O2＋8e－＋4CO2=4COeq\o\al(2－,3)CH4＋2O2=CO2＋2H2O2．(14分)(1)以Al和NiOOH為電極，NaOH溶液為電解質(zhì)溶液組成一種新型電池，放電時(shí)NiOOH轉(zhuǎn)化為Ni(OH)2，該電池反應(yīng)的化學(xué)方程式是__________________________________________________________。(2)普通鋅錳電池放電時(shí)發(fā)生的主要反應(yīng)為Zn＋2NH4Cl＋2MnO2=Zn(NH3)2Cl2＋2MnOOH。該電池中，負(fù)極材料主要是________，與普通鋅錳電池相比，堿性鋅錳電池的優(yōu)點(diǎn)是__________________________________________________________。(3)將氫氧燃料電池中的氫氣換成氨氣也可以構(gòu)成燃料電池，其電池反應(yīng)原理為4NH3＋3O2=2N2＋6H2O。電解質(zhì)溶液應(yīng)該呈________(填“酸性”“堿性”或“中性”)，負(fù)極的電極反應(yīng)式：________________________________________________________________。解析：(1)根據(jù)得失電子守恒有Al＋3NiOOH＋NaOH→NaAlO2＋3Ni(OH)2，再由元素守恒得：Al＋3NiOOH＋NaOH＋H2O=NaAlO2＋3Ni(OH)2。(2)根據(jù)普通鋅錳電池放電時(shí)發(fā)生的主要反應(yīng)：Zn＋2NH4Cl＋2MnO2=Zn(NH3)2Cl2＋2MnOOH，失去電子的為負(fù)極，材料為鋅；金屬易和酸發(fā)生反應(yīng)，而在堿性條件下，金屬的性質(zhì)比較穩(wěn)定，電池的使用壽命大大增加。(3)NH3與酸反應(yīng)生成鹽，故該電池應(yīng)選用堿性電解質(zhì)溶液。答案：(1)Al＋3NiOOH＋NaOH＋H2O=NaAlO2＋3Ni(OH)2(2)鋅在堿性條件下，金屬的性質(zhì)比較穩(wěn)定，電池的使用壽命大大增加(3)堿性2NH3－6e－＋6OH－=N2＋6H2O3．(14分)已知在酸性條件下發(fā)生的反應(yīng)為AsOeq\o\al(3－,4)＋2I－＋2H＋=AsOeq\o\al(3－,3)＋I(xiàn)2＋H2O，在堿性條件下發(fā)生的反應(yīng)為AsOeq\o\al(3－,3)＋I(xiàn)2＋2OH－=AsOeq\o\al(3－,4)＋H2O＋2I－。設(shè)計(jì)如圖裝置(C1、C2均為石墨電極)，分別進(jìn)行下述操作：Ⅰ.向B燒杯中逐滴加入濃鹽酸；Ⅱ.向B燒杯中逐滴加入40%NaOH溶液。結(jié)果發(fā)現(xiàn)檢流計(jì)指針均發(fā)生偏轉(zhuǎn)，且偏轉(zhuǎn)方向相反。試回答下列問(wèn)題：(1)兩次操作中指針為什么都發(fā)生偏轉(zhuǎn)？__________________________________________________________。(2)兩次操作過(guò)程中指針偏轉(zhuǎn)方向?yàn)槭裁聪喾?？試用化學(xué)平衡移動(dòng)原理解釋：__________________________________________________________。(3)操作Ⅰ過(guò)程中C1棒上發(fā)生的反應(yīng)為_(kāi)_________________________________。(4)操作Ⅱ過(guò)程中C2棒上發(fā)生的反應(yīng)為_(kāi)_________________________________。(5)操作Ⅱ過(guò)程中，鹽橋中的K＋移向______燒杯溶液(填“A”或“B”)。解析：由于酸性條件下發(fā)生的反應(yīng)為AsOeq\o\al(3－,4)＋2I－＋2H＋=AsOeq\o\al(3－,3)＋I(xiàn)2＋H2O，堿性條件下發(fā)生的反應(yīng)為AsOeq\o\al(3－,3)＋I(xiàn)2＋2OH－=AsOeq\o\al(3－,4)＋H2O＋2I－，兩反應(yīng)都是氧化還原反應(yīng)，而且滿足構(gòu)成原電池的三大要素：①不同環(huán)境中的兩電極(連接)；②電解質(zhì)溶液(電極插入其中，并能自發(fā)發(fā)生氧化還原反應(yīng))；③形成閉合回路。當(dāng)加酸時(shí)，c(H＋)增大，C1：2I－－2e－=I2，為負(fù)極；C2：AsOeq\o\al(3－,4)＋2H＋＋2e－=AsOeq\o\al(3－,3)＋H2O，為正極。當(dāng)加堿時(shí)，c(OH－)增大，C1：I2＋2e－=2I－，為正極；C2：AsOeq\o\al(3－,3)＋2OH－－2e－=AsOeq\o\al(3－,4)＋H2O，為負(fù)極。答案：(1)兩次操作均能形成原電池，將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能(2)①加酸時(shí)，c(H＋)增大，AsOeq\o\al(3－,4)得電子，I－失電子，所以C1極是負(fù)極，C2極是正極；②加堿時(shí)，c(OH－)增大，AsOeq\o\al(3－,3)失電子，I2得電子，此時(shí)，C1極是正極，C2極是負(fù)極。故加入濃鹽酸和NaOH溶液時(shí)發(fā)生不同方向的反應(yīng)，電子流動(dòng)方向不同，即檢流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)方向不同(3)2I－－2e－=I2(4)AsOeq\o\al(3－,3)＋2OH－－2e－=AsOeq\o\al(3－,4)＋H2O(5)A4．(14分)(2017·濟(jì)寧模擬)(1)銀鋅堿性電池的電解質(zhì)溶液為KOH溶液，電池放電時(shí)正極的Ag2O2轉(zhuǎn)化為Ag，負(fù)極的Zn轉(zhuǎn)化為K2Zn(OH)4，寫(xiě)出該電池的反應(yīng)方程式：__________________________________________________________。(2)2Ag＋(aq)＋Cu(s)=Cu2＋(aq)＋2Ag(s)設(shè)計(jì)的原電池如圖所示。電極X的材料是________；電解質(zhì)溶液Y是________；外電路中的電子是從________(填電極名稱，下同)電極流向________電極。(3)將兩個(gè)鉑電極插入KOH溶液中，向兩極分別通入CH4和O2，構(gòu)成甲烷燃料電池。通入CH4的電極反應(yīng)式是CH4＋10OH－－8e－=COeq\o\al(2－,3)＋7H2O，通入O2的電極反應(yīng)式是__________________________________________________________。解析：(1)根據(jù)原電池反應(yīng)和氧化還原反應(yīng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，初步確定氧化劑是過(guò)氧化銀，還原產(chǎn)物是銀；還原劑是金屬鋅，氧化產(chǎn)物是四羥基合鋅酸鉀；同時(shí)注意所用的介質(zhì)是氫氧化鉀溶液。(2)原電池正極發(fā)生還原反應(yīng)，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，Ag＋作氧化劑，Ag＋＋e－=Ag的反應(yīng)為正極反應(yīng)式，Cu作負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)式為Cu－2e－=Cu2＋，Y溶液為AgNO3溶液，外電路中的電子由負(fù)極(Cu)流向正極(Ag)。(3)在原電池中，負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上發(fā)生還原反應(yīng)。答案：(1)Ag2O2＋2Zn＋4KOH＋2H2O=2K2Zn(OH)4＋2Ag(2)銅AgNO3溶液銅銀(3)2O2＋4H2O＋8e－=8OH－5．(15分)(1)熔融鹽電池具有高的發(fā)電效率，因而受到重視，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融鹽混合物作電解質(zhì)，CO為陽(yáng)極燃?xì)?，空氣與CO2的混合氣為陰極助燃?xì)?，制得?50℃下工作的燃料電池，完成有關(guān)電池反應(yīng)式。負(fù)極反應(yīng)式：2CO＋2COeq\o\al(2－,3)－4e－=4CO2，正極反應(yīng)式：_____________________________________________________________________，電池總反應(yīng)式：_________________________________________________________。(2)二甲醚(CH3OCH3)燃料電池具有啟動(dòng)快、效率高等優(yōu)點(diǎn)，其能量密度高于甲醇燃料電池能量密度(5.93kW·h·kg－1)。若電解質(zhì)為酸性，二甲醚燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式為_(kāi)_________________________________________________________，一個(gè)二甲醚分子經(jīng)過(guò)電化學(xué)氧化，可以產(chǎn)生________個(gè)電子的電量；該電池的理論輸出電壓為1.20V，能量密度E＝________________________________________(列式計(jì)算。能量密度＝電池輸出電能/燃料質(zhì)量，1kW·h＝3.6×106J，F(xiàn)＝96500C·mol－1)。(3)NOx是汽車尾氣中的主要污染物之一。通過(guò)NOx傳感器可監(jiān)測(cè)NOx的含量，其工作原理示意圖如下：①Pt電極上發(fā)生的是________反應(yīng)(填“氧化”或“還原”)。②寫(xiě)出NiO電極的電極反應(yīng)式：_____________________________________________。解析：(1)本題中的電池是一種新型高能電池，電解質(zhì)是熔融物，而不是電解質(zhì)溶液，但有自由移動(dòng)的COeq\o\al(2－,3)存在。原電池的反應(yīng)原理實(shí)質(zhì)是氧化還原反應(yīng)中的電子轉(zhuǎn)移，燃料電池總反應(yīng)實(shí)質(zhì)是一個(gè)燃燒反應(yīng)，故負(fù)極CO失去電子，而正極應(yīng)為O2得到電子，再與陰極助燃?xì)釩O2結(jié)合生成電解質(zhì)陰離子COeq\o\al(2－,3)。(2)原電池中二甲醚在負(fù)極失去電子，所以負(fù)極電極反應(yīng)式是CH3OCH3－12e－＋3H2O=2CO2＋12H＋；二甲醚中碳原子的化合價(jià)是－2價(jià)，反應(yīng)后變?yōu)椋?價(jià)，每個(gè)碳原子失去6個(gè)電子，所以一個(gè)二甲醚分子經(jīng)過(guò)電化學(xué)氧化，可以產(chǎn)生12個(gè)電子的電量；由于能量密度＝電池輸出電能/燃料質(zhì)量，若燃料質(zhì)量為1kg，則該電池的能量密度E＝eq\f(1.20V×\f(1000g,46g·mol－1)×12×96500C·mol－1,1kg)÷(3.6×106J·kW－1·h－1)≈8.39kW·h·kg－1。(3)①由工作原理示意圖可知，O2在Pt電極發(fā)生還原反應(yīng)生成O2－；②在O2－參加反應(yīng)下，NO在NiO電極發(fā)生氧化反應(yīng)生成NO2。答案：(1)O2＋2CO2＋4e－=2COeq\o\al(2－,3)2CO＋O2=2CO2(2)CH3OCH3－12e－＋3H2O=2CO2＋12H＋12eq\f(1.20V×\f(1000g,46g·mol－1)×12×96500C·mol－1,1kg)÷(3.6×106J·kW－1·h－1)≈8.39kW·h·kg－1(3)①還原②NO＋O2－－2e－=NO26．(1)酸性鋅錳干電池是一種一次性電池，外殼為金屬鋅，中間是碳棒，其周圍是由碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等組成的糊狀填充物。該電池放電過(guò)程產(chǎn)生MnOOH?；厥仗幚碓搹U電池可得到多種化工原料。該電池的正極反應(yīng)式為_(kāi)___________________，電池反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)___________________________________________________________________________________________。(2)肼-雙氧水燃料電池由于其較高的能量密度而廣受關(guān)注，其工作原理如圖所示。請(qǐng)寫(xiě)出電池正極的電極反應(yīng)式：________________________________________，電池工作過(guò)程中，A極區(qū)溶液的pH_____