高中化学原电池习题(21页).doc
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1、-高中化学原电池习题-第 22 页原电池2参考答案与试题解析一选择题(共13小题)1(1993全国)如图中x、y分别是直流电源的两极,通电后发现a极板质量增加,b极板处有无色无臭气体放出,符合这一情况的是() a极板b极板X电极电解质溶液A锌石墨负极CuSO4B石墨石墨负极NaOHC银铁正极AgNO3D铜石墨负极CuCl2AABBCCDD【解答】解:通电后发现a极板质量增加,所以金属阳离子在a极上得电子,a极是阴极,溶液中金属元素在金属活动性顺序表中处于氢元素后边;b极是阳极,b极板处有无色无臭气体放出,即溶液中氢氧根离子放电生成氧气,电极材料必须是不活泼的非金属,电解质溶液中的阴离子必须是氢
2、氧根离子或含氧酸根离子A、该选项符合条件,故A正确B、电解质溶液中金属阳离子在氢元素前边,故B错误C、铁是活泼金属,作阳极失电子,所以在B极上得不到氧气,故C错误D、电解质溶液中氯离子失电子,在B极上得到有刺激性气味的气体,与题意不符,故D错误故选A2(2000上海)在外界提供相同电量的条件下,Cu2+或Ag+分别按Cu2+2eCu,Ag+eAg在电极上放电,若析出铜的质量为1.92g,则析出银的质量为()【解答】解:由Cu2+2eCu,Ag+eAg知,当得电子数相等时,析出铜和银的关系式为:CuAg设析出银的质量为xCu2Ag64g (1082)g1.92g x所以x=故选B3(2011福建
3、)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关于该电池的下列说法不正确的是()A水既是氧化剂又是溶剂B放电时正极上有氢气生成C放电时OH向正极移动D总反应为:2Li+2H2O=2LiOH+H2【解答】解:A、金属锂和水之间反应生成氢氧化锂和氢气,该反应中,水是氧化剂,在电池中还可以担当溶剂,故A正确;B、放电时正极上是水中的氢离子得电子,所以会有氢气生成,故B正确;C、原电池中,阴离子移向原电池的负极,即放电时OH向负极移动,故C错误;D、锂水电池中,自发的氧化还原反应是金属锂和水之间反应生成氢氧化锂和氢气,即
4、总反应为:2Li+2H2O=2LiOH+H2,故D正确故选C4(2009广东)下列说法正确的是()A废旧电池应集中回收,并填埋处理B充电电池放电时,电能转变为化学能C放在冰箱中的食品保质期较长,这与温度对应速率的影响有关D所有燃烧反应都是放热反应,所以不需吸收能量就可以进行【解答】解:A、废旧电池应集中回收但不能填埋处理,因为电池里的重金属会污染土地,人吃了这些土地里的蔬菜后,就会引发疾病,故A错误;B、充电电池放电时,化学能转变为电能,故B错误;C、温度降低,化学反应速率减小,则放在冰箱中的食品保质期较长,故C正确;D、有的燃烧反应是需要吸收一定热量才可以反应的,比如碳的燃烧,故D错误故选C
5、5(2012上海)如图装置中发生反应的离子方程式为:Zn+2H+Zn2+H2,下列说法错误的是()Aa、b不可能是同种材料的电极B该装置可能是电解池,电解质溶液为稀盐酸C该装置可能是原电池,电解质溶液为稀盐酸D该装置可看作是铜锌原电池,电解质溶液是稀硫酸【解答】解:A如果该装置是电解池,如锌作阴、阳极,电解质溶液是酸,阳极上锌失电子,阴极上氢离子得电子,符合离子反应方程式,所以两个电极可以相同,故A错误;B该装置可能是电解池,电解质溶液是稀盐酸,锌作阳极,电解时,阳极上锌失电子,阴极上氢离子得电子,符合离子反应方程式,故B正确;C、该装置可能是原电池,电解质溶液为稀盐酸,锌作负极,正极上氢离子
6、得电子,发生的反应符合离子方程式,故C正确;D、该装置可看作是铜锌原电池,电解质溶液是稀硫酸,负极上锌失电子,正极氢离子得电子,符合离子方程式,故D正确故选A6(2012福建)将如图所示实验装置的K闭合,下列判断正确的是()ACu电极上发生还原反应B电子沿ZnabCu 路径流动C片刻后甲池中c(SO42)增大D片刻后可观察到滤纸b点变红色【解答】解:A,Zn作原电池的负极,Cu作原电池的正极,Cu电极是发生还原反应;故A正确;B、电子流向是负极到正极,但ab这一环节是在溶液中导电,是离子导电,电子并没沿此路径流动;故B错误;C、选项中硫酸根离子浓度基本保持不变;故C错误;D、选项中是滤纸a点是
7、阴极,氢离子放电,水电离平衡破坏附近氢氧根离子浓度增大,酚酞变红;b做阳极氢氧根离子失电子生成氧气,附近氢离子浓度增大,故D错误;故选A7(2013海南)如图所示的电解池I和II中,a、b、c和d均为Pt电极电解过程中,电极b和d上没有气体逸出,但质量均增大,且增重bd符合上述实验结果的盐溶液是()选项XYAMgSO4CuSO4BAgNO3Pb(NO3)2CFeSO4Al2 (SO4)3DCuSO4AgNO3AABBCCDD【解答】解:电极b、d均为阴极,在它们上面均没有气体逸出,但质量均增大,且增重bd,则所电解的盐溶液中金属元素应该在金属活动顺序表中(H)以后,转移相同电子时,b析出金属质
8、量小于d阳离子得电子能力如图所示:,前面的H+表示酸溶液中的H+,后面的H+表示盐溶液中的H+A在金属活动性顺序表中,Mg在H之前,所以电解镁盐溶液时阴极上不能得到金属单质,故A错误;B由阳离子得电子能力顺序表可以看出,盐溶液中Ag+和Pb2+的得电子能力均大于H+,因此电解硝酸银溶液时阴极b电极上生成Ag、电解硝酸铅溶液阴极d上生成Pb,两池中的电极上转移的电子是相等的,设转移2mol电子,b增重216g,d增重207g,所以质量增加bd,故B错误;C在金属活动性顺序表中,Fe、Al都在H之前,电解亚铁盐、铝溶液溶液时阴极上都不能得到金属单质,故C错误;D两池中的电极上转移的电子是相等的,设
9、转移2mol电子,b增重64g,d增重216g,所以质量增加bd,故D正确;故选D8(2014新课标)2013年3月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系,下列叙述错误的是()Aa为电池的正极B电池充电反应为LiMn2O4Li1xMn2O4+xLiC放电时,a极锂的化合价发生变化D放电时,溶液中Li+从b向a迁移【解答】解:A、锂离子电池中,b电极为Li,放电时,Li失电子为负极,LiMn2O4得电子为正极,所以a为电池的正极,故A正确;B、充电时,Li+在阴极得电子,LiMn2O4在阳极失电子,电池充电反应为LiMn2O4=Li1xMn2O4+xLi,故B正确;C、放电时,a为正极,
10、正极上LiMn2O4中Mn元素得电子,所以锂的化合价不变,故C错误;D、放电时,溶液中阳离子向正极移动,即溶液中Li+从b向a迁移,故D正确;故选C9(2015上海)研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示下列有关说法错误的是()Ad为石墨,铁片腐蚀加快Bd为石墨,石墨上电极反应为:O2+2H2O+4e=4OHCd为锌块,铁片不易被腐蚀Dd为锌块,铁片上电极反应为:2H+2eH2【解答】解:A、d为石墨,活泼金属铁片作负极,发生腐蚀,所以铁片腐蚀加快,故A正确;B、海水呈中性,所以发生吸氧腐蚀,所以石墨作正极,电极反应:O2+2H2O+4e4OH,故B正确;C、锌比铁片活泼,所以腐蚀锌,所以铁片不易
11、被腐蚀,故C正确;D、d为锌块,作为负极,因海水呈中性,所以发生吸氧腐蚀,所以铁片上电极反应为:O2+2H2O+4e4OH,故D错误;故选D10(2016新课标)锌空气燃料电池可用作电动车动力电源,电池的电解质溶液为KOH溶液,反应为2Zn+O2+4OH+2H2O2Zn(OH)42下列说法正确的是()A充电时,电解质溶液中K+向阳极移动B充电时,电解质溶液中c(OH)逐渐减小C放电时,负极反应为:Zn+4OH2eZn(OH)42D放电时,电路中通过2mol电子,消耗氧气22.4L(标准状况)【解答】解:A充电时阳离子向阴极移动,故A错误;B充电时,电池反应为Zn(OH)42+2eZn+4OH,
12、电解质溶液中c(OH)逐渐增大,故B错误;C放电时,负极反应式为Zn+4OH2eZn(OH)42,故C正确;D放电时,每消耗标况下22.4L氧气,转移电子4mol,故D错误故选C11(2016上海)图1是铜锌原电池示意图图2中,x轴表示实验时流入正极的电子的物质的量,y轴表示()A铜棒的质量Bc(Zn2+)Cc(H+)Dc(SO42)【解答】解:铜锌原电池中,Zn是负极,失去电子发生氧化反应,电极反应为Zn2e=Zn2+,Cu是正极,氢离子得电子发生还原反应,电极反应为 2H+2e=H2,ACu是正极,氢离子得电子发生还原反应,Cu棒的质量不变,故A错误;B由于Zn是负极,不断发生反应Zn2e
13、=Zn2+,所以溶液中c(Zn2+)增大,故B错误;C由于反应不断消耗H+,所以溶液的c(H+)逐渐降低,故C正确;DSO42不参加反应,其浓度不变,故D错误;故选:C12(2017新课标)全固态锂硫电池能量密度高、成本低,其工作原理如图所示,其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料,电池反应为:16Li+xS8=8Li2Sx(2x8)下列说法错误的是()A电池工作时,正极可发生反应:2Li2S6+2Li+2e=3Li2S4B电池工作时,外电路中流过0.02 mol电子,负极材料减重0.14 gC石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性D电池充电时间越长,电池中的Li2S2量越多【解答】解:A据分析可知
14、正极可发生反应:2Li2S6+2Li+2e=3Li2S4,故A正确;B负极反应为:Lie=Li+7g/mol=0.14g,故B正确;C硫作为不导电的物质,导电性非常差,而石墨烯的特性是室温下导电最好的材料,则石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性,故C正确;D充电时a为阳极,与放电时的电极反应相反,则充电时间越长,电池中的Li2S2量就会越少,故D错误;故选D13(2017浙江)银锌电池是一种常见化学电源,其原理反应:Zn+Ag2O+H2OZn(OH)2+2Ag,其工作示意图如图下列说法不正确的是()AZn电极是负极BAg2O电极上发生还原反应CZn电极的电极反应式:Zn2e+2OHZn(OH)
15、2D放电前后电解质溶液的pH保持不变【解答】解:A、活泼金属Zn为负极,故A正确;B、正极反应为Ag2O+H2O+2e=2Ag+2OH,发生还原反应,故B正确;C、负极反应为Zn+2OH2e=Zn(OH)2,故C正确;D、氢氧根离子物质的量虽然不变,但水的量减少,KOH的浓度增大,pH增大,故D错误;故选D二填空题(共6小题)14(2014春船营区校级期末)(1)如图所示,组成一种原电池试回答下列问题(灯泡功率合适):电解质溶液为稀H2SO4时上述装置中灯泡亮,此时Al电极上发生反应的电极反应式为:2H+2e=H2;电解质溶液为NaOH溶液时,灯泡亮(填“亮”或“不亮”,填“亮”做a题,填“不
16、亮”做b题)a若灯泡亮,则Mg电极上发生的电极反应式为:6H2O+6e=6OH+3H2;Al电极上发生反应的电极反应式为:2Al6e+8OH=2AlO2+4H2O;b若灯泡不亮,其理由为:此空不填(2)原电池原理的应用之一是可以设计原电池请利用反应“Cu+2Fe3+=2Fe2+Cu2+”设制一个原电池(正极材料用碳棒)则该电池的负极材料是Cu,若导线上转移电子1.5mol,则溶解铜的质量是48g另外的重要应用是实验室在用锌与稀硫酸反应制备氢气时,可向溶液中滴加少量硫酸铜溶液其作用是:形成了ZnCu原电池,加快了化学反应的速率(3)氢氧燃料电池(电解质为KOH溶液,惰性材料作电极)负极反应的电极
17、反应式为:H2+2OH2e=2H2O【解答】解:(1)该装置为原电池,Mg易失电子作负极、Al作正极,正极上氢离子得电子发生还原反应,电极反应式为2H+2e=H2,故答案为:2H+2e=H2;该装置中,铝能和氢氧化钠溶液发生氧化还原反应,该装置符合原电池构成条件,所以Mg、Al和NaOH溶液构成原电池,则灯泡亮;Al易失电子作负极,负极上电极反应式为2Al6e+8OH=2AlO2+4H2O,Mg作正极,正极上水得电子生成氢气,正极上的电极反应为6H2O+6e=6OH+3H2;故答案为:亮;6H2O+6e=6OH+3H2;2Al6e+8OH=2AlO2+4H2O;(2)根据电池反应式知,Cu元素
18、化合价由0价变为+2价、Fe元素化合价由+3价变为+2价,所以Cu作负极、石墨作正极,电解质为可溶性的铁盐,负极上Cu失电子发生氧化反应,电极反应式为Cu2e=Cu2+,正极上铁离子得电子发生还原反应,电极反应式为Fe3+e=Fe2+;根据Cu2e=Cu2+知,导线上转移电子1.5mol,则溶解m(Cu)=48g,Zn和铜离子发生置换反应生成Cu,Zn、Cu和硫酸构成原电池,Zn易失电子作负极、Cu作正极,从而加速Zn的腐蚀,故答案为:Cu;48g;形成了ZnCu原电池,加快了化学反应的速率;(3)碱性条件下,负极上氢气失电子生成水,负极的电极方程式为H2+2OH2e=2H2O,故答案为:H2
19、+2OH2e=2H2O15(2014秋邓州市校级月考)铅蓄电池是典型的可充型电池,电池总反应式为:Pb+PbO2+4H+2SO422PbSO4+2H2O请回答下列问题(不考虑氢、氧的氧化还原):(1)放电时:正极的电极反应式是PbO2+2e+4H+SO42=PbSO4+2H2O;电解液中H2SO4的浓度将变小;当外电路通过1mol电子时,理论上负极板的质量增加48g(2)在完全放电耗尽PbO2和Pb时,若按图连接,电解一段时间后,则在A电极上生成Pb,电极反应:PbSO4+2e=Pb+SO42,B电极上生成PbO2,电极反应PbSO4+2H2O2e=PbO2+4H+SO42,此时铅蓄电池的正负
20、极的极性将对换【解答】解:(1)电池总反应式为:Pb+PbO2+4H+2SO422PbSO4+2H2O,写出电极反应为:负极电解反应:Pb2e+SO42=PbSO4 ,正极电极反应:PbO2+2e+4H+2SO42=PbSO4+2H2O,放电时:正极的电极反应式是PbO2+2e+4H+2SO42=PbSO4+2H2O;电解液中H2SO4207g/mol=48g,故答案为:PbO2+2e+4H+2SO42=PbSO4+2H2O;小;48;(2)在完全放电耗尽PbO2和Pb时,电极上析出的是PbSO4,若按题右图连接B为阳极应是失去电子发生氧化反应,A为阴极是得到电子发生还原反应,实质是电解反应,
21、B电极上发生反应为:PbSO4+2H2O2e=PbO2+4H+2SO42,A电极发生反应为:PbSO4=Pb2e+SO42,所以A电极上生成Pb;此时铅蓄电池的正负极的极性将对换;故答案为:Pb;PbSO4+2e=Pb+SO42;PbO2;PbSO4+2H2O2e=PbO2+4H+SO42;对换16(2011潍坊一模)甲烷作为一种新能源在化学领域应用广泛,请回答下列问题:(1)高炉冶铁过程中,甲烷在催化反应室中产生水煤气(CO和H2)还原氧化铁,有关反应为:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)H=260kJmol1已知:2CO(g)+O2(g)2CO2(g)H=566kJmol
22、1则CH4与O2反应生成CO和H2的热化学方程式为:2CH4(g)+O2(g)2CO(g)+4H2(g)H=46kJmol1 (2)如图所示,装置为甲烷燃料电池(电解质溶液为KOH溶液),通过装置实现铁棒上镀铜a处应通入CH4 (填“CH4”或“O2”),a处电极上发生的电极反应式是CH4+10OH8e=CO32+7H2O;电镀结束后,装置中溶液的pH变小(填写“变大”“变小”或“不变”,下同),装置中Cu2+的物质的量浓度不变;电镀结束后,装置溶液中的阴离子除了OH以外还含有CO32(忽略水解);在此过程中若完全反应,装置中阴极质量变化12.8g,则装置中理论上消耗甲烷1.12L(标准状况下
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- 高中化学 原电池 习题 21
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