限時練習：完成時間：—月—日天氣：

40min2s八)3，

暑假作業(yè)09原電池原理及其應(yīng)用化學電源

培優(yōu)訓(xùn)練

1鞏固提升練

1.下列關(guān)于四種裝置的敘述不正確的是

A.電池I：銅表面產(chǎn)生氣泡

B.電池II：是充電電池，屬于二次電池

c.電池in：燃料電池有清潔、安全、高效的特點

D.電池IV：鋅筒作負極，被還原

【答案】D

【解析】A.電池I為鋅銅原電池，銅表面氫離子得到電子生成氫氣，產(chǎn)生氣泡，A項正確;

B.電池II為鉛蓄電池，是充電電池，屬于二次電池，B項正確；

C.電池HI為氫氧燃料電池，有清潔、安全、高效的特點，C項正確；

D.電池IV為鋅鎰干電池，鋅筒作負極，被氧化，D項錯誤；

故答案選D。

2.某種紙電池的結(jié)構(gòu)如圖所示，隔離膜中的電解液為NaCl溶液，反應(yīng)原理為：

2Mg+O2+2H2O=2Mg(OH)2。下列說法不正確的是

正極包尊材料

隔離膜

負極

包裝材料

A.電極材料不一定都使用金屬材料

B.紙電池具有輕薄柔軟、可折疊等優(yōu)點

C.Na+移向負極

D.O?在正極反應(yīng)

【答案】C

【分析】原電池電解液為氯化鈉溶液，總反應(yīng)為：2Mg+O2+2H2O=2Mg(OH)2,Mg失去電子作負極，發(fā)

生氧化反應(yīng)，另一個電極為正極，以此解題。

【解析】A.根據(jù)總反應(yīng)可知，負極為鎂為金屬材料，但是正極可以是能導(dǎo)電的電極材料不一定是金屬材料,

A正確；

B.紙電池像紙一樣輕薄柔軟、可折疊，B正確；

C.Na*移向正極，C不正確；

D.。2得電子在正極反應(yīng)，D正確；

故選Co

3.金屬-空氣電池可用作電動車動力來源，某金屬-空氣電池的工作原理如圖所示。該電池以金屬M為負極,

碳材料為正極，放電時下列說法正確的是

A.將電能轉(zhuǎn)化為化學能B.負極上發(fā)生還原反應(yīng)

C.空氣中的氧氣在正極上得電子D.外電路電子由碳材料電極流向金屬M電極

【答案】C

【分析】由示意圖中離子的移動方向可知，金屬M電極為原電池的負極，M失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成

M2+,碳材料電極為正極，氧氣在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氧根離子。

【解析】A.該結(jié)構(gòu)為原電池，將化學能轉(zhuǎn)化為電能，故A錯誤；

B.原電池中負極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，故B錯誤；

C.該電池中，空氣中的氧氣在正極上得電子生成OH,故C正確；

D.原電池工作時，外電路電子由負極流向正極，則放電時，外電路電子由M電極流向碳材料電極，故D

錯誤；

故選C。

4.氫氣、甲烷、乙醇等物質(zhì)均可作為燃料電池的原料。燃料電池的基本組成為電極、電解質(zhì)、燃料和氧化

劑。電池的能量利用率高，產(chǎn)物污染少。下列有關(guān)燃料電池的說法不正確的是

A.上述燃料電池所用的電極材料不參加電極反應(yīng)

B.氫氧燃料電池中，氫氣應(yīng)從電池的負極通入

C.甲烷燃料電池的電解質(zhì)常用KOH,電池工作時，負極周圍pH增大

D.堿性環(huán)境下，乙醇燃料電池的正極反應(yīng)為：。2+2凡0+4片=4011-

【答案】C

【解析】A.上述燃料電池所用的電極材料一般是石墨電極，電極材料不參加電極反應(yīng)，故A正確；

B.氫氧燃料電池中，燃料作還原劑，都是在負極發(fā)生反應(yīng)即氫氣應(yīng)從電池的負極通入，故B正確；

C.甲烷燃料電池的電解質(zhì)常用KOH,電池工作時，負極是甲烷失去電子和氫氧根反應(yīng)生成碳酸根和水，

因此負極周圍pH減小，故C錯誤；

D.堿性環(huán)境下，乙醇燃料電池的正極反應(yīng)是氧氣得到電子變?yōu)闅溲醺?，其電極反應(yīng)式為：

O2+2H2O+4e-=4OH-,故D正確。

綜上所述，答案為C。

5.雙功能催化劑W-CoP-NF可應(yīng)用于KOH-N2H,燃料電池，裝置如圖(注：OH.交換膜只允許O1T通

過)。下列說法錯誤的是

A.Y電極處發(fā)生氧化反應(yīng)

B.OIT透過交換膜向右移動

C.X極的電極反應(yīng)式為C)2-4e-+2Hq=4OH-

D.當消耗32gN2H4時，理論上電路中轉(zhuǎn)移4moi電子

【答案】C

【分析】KOH-NR4燃料電池中N2H4發(fā)生氧化反應(yīng)生成氮氣，則Y為負極，X為正極；

【解析】A.Y電極處N2H4-N2,氮元素化合價升高，發(fā)生氧化反應(yīng)，A正確；

B.Y電極為負極，原電池中陰離子向負極移動，0H-透過交換膜向右移動，B正確；

C.X電極為正極，電極反應(yīng)式為O?+4e-+2H2。=4。11-，C錯誤；

D.Y為負極，電極反應(yīng)式為：N2H4-4e-+4OH-=N2+4H2O,當消耗32g(lmol)N2H4時，理論上電路中

轉(zhuǎn)移Imolx2x2=4mol電子，D正確；

故選C。

6.化學電池的發(fā)明，改變了人們的生活方式。以下是幾種電池，回答下列問題。

（1）如下圖裝置。

①Zn片作（填“正極”或“負極”）。

②Cu片上發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式為。

③能證明化學能轉(zhuǎn)化為電能的實驗現(xiàn)象是

（2）如下圖裝置。

石墨棒（正極:

Mn（）2糊

NHQ糊

鋅筒（負極）

①在裝置圖中虛線框內(nèi)用箭頭標出電子運動的方向

②已知電池使用時，電池中的MnCh轉(zhuǎn)化為MnOOH,則MnCh發(fā)生____反應(yīng)（填“氧化”或“還原”）。

（3）如下圖裝置中是一種新型鋰-空氣電池，下列說法正確的是

用電器

a.該電池工作時，Li+向鋰電極移動

b.當電路中轉(zhuǎn)移Imol電子時，消耗02為5.6L（標準狀況下）

c.若電解質(zhì)為氫氧化鋰溶液，則石墨電極上發(fā)生的反應(yīng)為O2+2H2O+4e=4OH

+

【答案】（1）負極2H+2e-=H2T電流表指針偏轉(zhuǎn)

【解析】(1)由圖可知，金屬性強于銅的鋅為原電池的負極，鋅失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成鋅離子，電極

反應(yīng)式為Zn—2e-=Zn2+,銅做正極，氫離子在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣，電極反應(yīng)式為

+

2H+2e=H2T；

①由分析可知，金屬性強于銅的鋅為原電池的負極，鋅失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成鋅離子，故答案為：負

極；

②由分析可知，銅做正極，氫離子在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣，電極反應(yīng)式為2H++2日=凡個，

+

故答案為：2H+2e=H2T;

③實驗時，電流表指針偏轉(zhuǎn)說明該裝置是化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，故答案為：電流表指針偏轉(zhuǎn)；

(2)

①由圖可知，石墨棒是干電池的正極，鋅筒為負極，則電池工作時電子由負極流向正極，示意圖為

②由化合價變化可知，電池使用時，二氧化鎰在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成堿式氧化鍋，故答案為：

還原；

(3)由圖可知，鋰電極是燃料電池的負極，鋰失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成鋰離子，電極反應(yīng)式為Li—e—=Li+,

通入空氣的電極為正極，水分子作用下得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氧根離子；

a.由分析可知，鋰電極是燃料電池的負極，電池工作時，鋰離子向通入空氣的電極移動，故錯誤；

b.由得失電子數(shù)目守恒可知，電路中轉(zhuǎn)移Imol電子時，正極消耗標準狀況下氧氣的體積為

Imolxix22.4L/mol=5.6L,故正確；

4

c.由分析可知，通入空氣的電極為正極，水分子作用下得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氧根離子，電極反應(yīng)

式為O2+2Hq+4e=4OH\故正確；

故選be。

7.化學電池是人類生產(chǎn)生活的重要能量來源之一。

（1）下列反應(yīng)可通過原電池裝置實現(xiàn)化學能直接轉(zhuǎn)化為電能的是—（選填字母）。

a.鐵與稀硫酸反應(yīng)

b.Ba（OHL8Hq晶體與NH4cl晶體反應(yīng)

c.甲烷與氧氣反應(yīng)

（2）某研究小組利用氫氧燃料電池做動力驅(qū)動小車，圖1為簡易實驗裝置示意圖，從構(gòu)成原電池的基本要

素來看，氫氣的作用是（選填字母，下同）—，石墨電極b的作用是—，導(dǎo)線的作用是—，稀硫酸的作

用是—。

氫氣

石墨電極a

圖1

a.負極反應(yīng)物b.正極反應(yīng)物c.負極材料d.正極材料e.離子導(dǎo)體f.電子導(dǎo)體

（3）圖2為另一種簡易原電池裝置。

稀硫酸

圖2

①證實化學能轉(zhuǎn)化為電能的實驗現(xiàn)象是：電流表指針偏轉(zhuǎn)、

②鋅片上發(fā)生—（填“氧化”或“還原”）反應(yīng)。

③正極的電極反應(yīng)式是—o

④下列說法中，不F砸的是—。

a.將銅片換為石墨，仍可產(chǎn)生電流

b.將稀硫酸換為硫酸銅溶液，兩極電極反應(yīng)不變

c.將稀硫酸換為稀鹽酸，兩極電極反應(yīng)不變

d.電子經(jīng)導(dǎo)線從鋅片流向銅片后，再經(jīng)溶液從銅片流回鋅片

（4）利用反應(yīng)Fe+2Fe3+=3Fe?+設(shè)計一個簡易原電池，請在圖3上標明所使用的用品

e

圖3

【答案】(1)ac

(2)ad(f)fe

(3)銅電極上產(chǎn)生氣泡氧化2H++2U=H2fbd

e

二百三二二基W-FeC§溶液

【解析】(1)鐵與稀硫酸反應(yīng)、甲烷與氧氣反應(yīng)都是自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，都能設(shè)計為原電池實現(xiàn)化學能

直接轉(zhuǎn)化為電能，而八水氫氧化鋼與氯化錢的反應(yīng)是非氧化還原反應(yīng)，不能設(shè)計為原電池實現(xiàn)化學能直接

轉(zhuǎn)化為電能，故選ac；

(2)由圖可知，通入氫氣的電極a為燃料電池的負極，氫氣在負極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氫離子，通

入氧氣的電極b為正極，酸性條件下氧氣在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成水，原電池工作時，導(dǎo)線為電

子導(dǎo)體、稀硫酸為離子導(dǎo)體，故答案為：a；d(f)；f；e；

(3)由圖可知，該裝置為化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，比銅活潑的鋅為原電池的負極，鋅在負極失去電子發(fā)

生氧化反應(yīng)生成鋅離子，銅為正極，氫離子在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣，原電池工作時，電流

表指針偏轉(zhuǎn)、銅電極上產(chǎn)生氣泡；

①由分析可知，證實化學能轉(zhuǎn)化為電能的實驗現(xiàn)象是電流表指針偏轉(zhuǎn)、銅電極上產(chǎn)生氣泡，故答案為：電

流表指針偏轉(zhuǎn)、銅電極上產(chǎn)生氣泡；

②由分析可知，鋅為原電池的負極，鋅在負極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成鋅離子，故答案為：氧化；

③由分析可知，銅為正極，氫離子在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣，電極反應(yīng)式為2H++26-=凡個，

+

故答案為：2H+2e=H2T；

④a.將銅片換為石墨，鋅、石墨在稀硫酸中依然可以構(gòu)成原電池，仍可產(chǎn)生電流，故正確；

b.將稀硫酸換為硫酸銅溶液，鋅、銅在硫酸銅溶液中構(gòu)成原電池，銅為正極，銅離子在正極得到電子發(fā)生

還原反應(yīng)生成銅，正極電極反應(yīng)式為會發(fā)生改變，故錯誤；

c.將稀硫酸換為稀鹽酸，比銅活潑的鋅為原電池的負極，鋅在負極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成鋅離子，銅

為正極，氫離子在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣，兩極電極反應(yīng)不變，故正確；

d.電解質(zhì)溶液不能傳遞電子，所以電子經(jīng)導(dǎo)線從鋅片流向銅片后，不可能再經(jīng)溶液從銅片流回鋅片，故錯

誤；

故選ac；

(4)由反應(yīng)方程式和電子移動方向可知，左側(cè)電極為做負極的鐵電極，鐵失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成亞鐵

離子，右側(cè)電極為做正極的石墨電極，鐵離子在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成亞鐵離子，簡易原電池的

e

示意圖為故答案為:Fe

2能力培優(yōu)練

8.科學家設(shè)計了一種以石墨為電極、稀硫酸為電解質(zhì)溶液處理廢氣SCh的電池，其工作原理如圖所示，下

列說法正確的是

H2so4

」▲I

電

電

極

極

ab三so,

A.電子由電極a流向電極b

B.一段時間后，電解質(zhì)溶液的pH減小

C.理論上每消耗22.4LO2,可產(chǎn)生196gH2s04

D.電極b的電極反應(yīng)式：SO2-2e+4OH-=SOt+2H2O

【答案】B

【分析】以石墨為電極、稀硫酸為電解質(zhì)溶液處理廢氣S02的電池，S02發(fā)生氧化反應(yīng)，故電極b為負極,

a為正極。

【解析】A.電子由電源負極b流向正極a,故A錯誤；

B.電池總反應(yīng)為2so2+O2+2H2O2H2so4,故一段時間后，電解質(zhì)溶液的pH減小，故B正確；

C.無標準狀況，無法計算氧氣的物質(zhì)的量，故C錯誤；

D.溶液為酸性，故電極b的電極反應(yīng)式為SO2-2e-+2H2O=SO：+4H+,故D錯誤；

故選B。

9.W、X、Y、Z四種金屬按如圖裝置進行實驗。下列說法不正確的是

B.裝置乙中Y電極上的反應(yīng)式為Ci?++2e-=Cu

C.裝置丙中溶液的pH減小

D.四種金屬的活動性強弱順序為Z>W>X>Y

【答案】C

【解析】A.裝置甲中金屬W不斷溶解，則W失電子作原電池負極，原電池中陰離子移向負極，A正確；

B.Y上銅離子得電子生成Cu,則Y電極上的反應(yīng)式為Cu2++2e-=Cu,B正確；

C.W上氫離子得電子生成氫氣，溶液中氫離子濃度減小，溶液的pH增大，C錯誤；

D.甲中W為負極，X為正極，活動性：W>X；乙中X為負極，Y為正極，活動性：X>Y；丙中Z為負

極，W為正極，活動性：Z>W,所以四種金屬的活動性強弱順序為Z>W>X>Y,D正確；

故選：Co

10.我國科學家發(fā)明了一種Zn-PbO2電池：PbO2+SOj+Zn+2H2O=PbSO4+Zn(OH)j。電解質(zhì)為K2SO4、

H2sO4和KOH,由a和b兩種離子交換膜隔開，形成A、B、C三個電解質(zhì)溶液區(qū)域，結(jié)構(gòu)示意圖如下。下

列說法不正確的是

-------------?---------------

KOHK2s04H2SO4

A.Zn為電池的負極

B.a為陽離子交換膜，b為陰離子交換膜

C.電池工作一段時間后，A區(qū)域pH減小，C區(qū)域pH變大

-

D.PbOz電極反應(yīng)：PbO2+S0^+2e+2H2O=PbSO4+40H-

【答案】D

【分析】根據(jù)總方程式可知，鋅失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，鋅作負極，二氧化鉛得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)，

二氧化鉛作正極，以此解題。

【解析】A.由分析可知，鋅作負極，A正確；

B.結(jié)合總的反應(yīng)以及圖示可知，負極反應(yīng)為Zn-2e-+4OH-=Zn(OH)：,消耗氫氧根離子，則鉀離子，通過a

+

膜向右移動，正極二氧化鉛得到電子，電極反應(yīng)為：PbO2+2e+4H+SO^PbSO4+2H2O,消耗氫離子，硫

酸根離子通過b膜向左移動，故a為陽離子交換膜，b為陰離子交換膜，B正確；

C.由選項C分析可知，鋅電極消耗氫氧根離子，A區(qū)域pH減小，二氧化鉛電極消耗氫離子，C區(qū)域pH

變大，C正確；

+

D.由選項B分析可知，PbOz電極反應(yīng)：PbO2+2e+4H+SOt=PbSO4+2H2O,D錯誤；

故選D。

11.S02可形成酸雨，是大氣污染物。利用如圖裝置既可以吸收工廠排放的SO2又可以制得硫酸溶液。下列

說法正確的是

A.a極為負極，發(fā)生還原反應(yīng)

B.b極的電極反應(yīng)式為。2+4丁+45=2比。

C.電子的流動方向：a極—電解質(zhì)溶液Tb極

D.從左下口流出的硫酸溶液的質(zhì)量分數(shù)一定大于50%

【答案】B

【分析】根據(jù)圖示，a通入SOZ生成H2SO4,發(fā)生氧化反應(yīng)，為原電池的負極，b通入。2,為原電池的正極,

發(fā)生反應(yīng)：。2+4十+4"=2H2。。

【解析】A.a極為負極，發(fā)生氧化反應(yīng)，A錯誤；

+

B.b通入。2,為原電池的正極，發(fā)生反應(yīng)：02+4H+4e-=2H20,B正確;

C.電子不能在電解質(zhì)溶液中傳導(dǎo)，C錯誤；

D.氫離子由a極區(qū)向b極區(qū)移動，a極區(qū)發(fā)生反應(yīng)SC)2-2e-+2Hq=SO：+4H+,左上口有水進入，左下口流

出的硫酸溶液質(zhì)量分數(shù)可能小于50%,D錯誤；

故選Bo

12.汽車己經(jīng)成為人類不可缺少的交通工具，但汽車尾氣是大氣主要污染源。某科研機構(gòu)將汽車尾氣中的NO

和CO設(shè)計成如圖所示的燃料電池，實現(xiàn)了NO和CO的無害轉(zhuǎn)化。

固體氧化物電解質(zhì)

下列說法正確的是

A.石墨I為負極，發(fā)生氧化反應(yīng)

B.電池工作時，-向石墨I電極處移動

C.石墨n電極反應(yīng)式為co+2e-+o2-=cc)2

D.石墨I生成28gN2時，外電路中通過4moi電子

【答案】D

【分析】根據(jù)燃料電池的工作原理，裝置圖中co在石墨n上反應(yīng)生成co2,被氧化，作還原劑，因此石墨

II作負極，NO在石墨I上反應(yīng)生成Nz，被還原，作氧化劑，石墨I作正極，據(jù)此答題。

【解析】A.根據(jù)分析，石墨I為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，A錯誤；

B.電池工作時，電解質(zhì)中的陰離子移動負極，因此-向石墨H電極處移動，B錯誤；

2

C.石墨n作負極，電極反應(yīng)式為：CO-2e+O=CO2,c錯誤；

D.28gN2物質(zhì)的量為Imol,由NO生成linolN2時共得到4moi電子，因此外電路中通過4moi電子，D正

確；

故選D。

13.電池的種類繁多，應(yīng)用廣泛，根據(jù)電化學原理回答下列問題。

(1)下圖中，若溶液C為稀H2so4,電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，B電極材料為Zn且作負極，則A電極上發(fā)生

的電極反應(yīng)式為;反應(yīng)進行一段時間后溶液酸性將(填“增強”“減弱”或“基本不變”)。

(2)C2H50H可作為燃料使用，用C2H50H和組合形成的質(zhì)子交換膜燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖如圖，電池

總反應(yīng)為C2H5OH+3O2=2CO2+3H。，則d電極是(填“正極”或“負極”)，c電極的電極反應(yīng)式

為o若線路中轉(zhuǎn)移4moi電子，則上述c2H50H燃料電池消耗的在標準狀況下的體積為

（3）一種熔融碳酸鹽燃料電池的原理示意圖如下。請回答下列問題:

催化劑

①反應(yīng)CH4+H,03H.+C0,每消耗ImolCHd理論上轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目為

A

②電池工作時，向電極（填“A”或"B”）移動。

③電極B上發(fā)生的電極反應(yīng)為0

（4）科學家研發(fā)出一種新系統(tǒng)，通過“溶解”水中的二氧化碳，以觸發(fā)電化學反應(yīng)，有效減少碳的排放，其

①系統(tǒng)工作時，a極為極，b極區(qū)的電極反應(yīng)式為o

②系統(tǒng)工作時b極區(qū)有少量固體析出，可能的原因是O

【答案】（1）2H++2e-=H2T減弱

（2）正極C2H5OH-12e-+3H2O=2CC）2+12H+22.4

（3）6NAAO2+4e+2CO2=2CO^

（4）負2H2O+2e-+2CO2=2HCO；+H2鈉離子移向正極，遇見碳酸氫根，可能生成碳酸氫鈉的

飽和溶液，從而有碳酸氫鈉晶體析出

【解析】（1）若溶液C為稀H2SO4,電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，B電極材料為Zn且作負極，則A電極上是氫離

子得到電子變?yōu)闅錃?，發(fā)生的電極反應(yīng)式為2H++26-=凡1；氫離子不斷消耗，反應(yīng)進行一段時間后溶液

+

酸性將減弱；故答案為：2H+2e-=H2T;減弱。

（2）C2H50H可作為燃料使用，用C2H50H和組合形成的質(zhì)子交換膜燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖如圖，電池

總反應(yīng)為C2H5OH+3O2=2CO2+3H。，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移方向，c為負極，則d電極是正極，c電極是乙醇得

到電子，生成二氧化碳和氫離子，則c電極反應(yīng)式為C2H5OH-12e-+3H2。=2coz+12H+。根據(jù)正極反應(yīng)

式O2+4H++4e-=2凡0,若線路中轉(zhuǎn)移4moi電子，則上述C2H50H燃料電池消耗的O2的物質(zhì)的量為imol,

+

在標準狀況下的體積為lmolx22.4L-mori=22.4L；故答案為：正極；C2H5OH-12e+3H2O=2CO2+12H；

22.4o

催化劑

（3）@S^CH4+H2O^=3H2+CO,根據(jù)方程式分析，每消耗ImolCH.碳由-4價變?yōu)?2價）理論上轉(zhuǎn)

A

移6moi電子，其電子數(shù)目為6NA;故答案為：6NAO

②電池工作時，電極A是化合價升高，失去電子，是原電池的負極，根據(jù)“同性相吸”，則CO：向電極負極

即A移動；故答案為：A?

③電極B是氧氣得到電子和二氧化碳反應(yīng)生成碳酸根，其B電極上發(fā)生的電極反應(yīng)為

-