09-1一轮新课标三维化学(人教版)第九章 第一节 原电池化学电源 课时作业

第九章第一节原电池化学电源[课时作业]一、选择题(本题包括12小题，每小题4分，共48分)1．关于右图所示的原电池，下列说法正确的是()A．电子从锌电极通过电流表流向铜电极B．盐桥中的阴离子向硫酸铜溶液中迁移C．锌电极发生还原反应，铜电极发生氧化反应D．铜电极上发生的电极反应是2H＋＋2e－===H2↑解析：由图可见锌作负极，铜作正极，故电子从锌电极通过外电路流向铜电极；A正确．内电路电流方向是从锌通过溶液流向铜，而盐桥中的阴离子反向流向硫酸锌溶液中．根据锌作负极发生氧化反应，铜作正极发生还原反应，C错误．铜电极上发生的电极反应是Cu2＋＋2e－===Cu, D错误．答案：A2．(2010·无锡模拟)把A、B、C、D四块金属泡在稀H2SO4中，用导线两两相连可以组成各种原电池．若A、B相连时A作负极；C、D相连，D上有气泡逸出；A、C相连时，A极减轻；B、D相连，B为正极．则四种金属的活泼性顺序由大到小排列为() A．A＞B＞C＞D B．A＞C＞B＞DC．A＞C＞D＞B D．B＞D＞C＞A解析：金属组成原电池，相对活泼金属失去电子作负极，相对不活泼金属作正极．负极被氧化质量减轻，正极上发生还原反应，有物质析出，由题意得活泼性A＞C＞D ＞B.答案：C3．下列叙述中正确的是() A．构成原电池正极和负极的材料必须是两种金属B．由铜、锌作电极与硫酸铜溶液组成的原电池中铜是负极C ．马口铁(镀锡铁)破损时与电解质溶液接触锡先被腐蚀D ．铜锌原电池工作时，若有13 g 锌被溶解，电路中就有0.4 mol 电子通过解析：两种活泼性不同的金属与电解质溶液能够组成原电池，但不能因此说构成原电池电极的材料一定都是金属，例如锌和石墨电极也能跟电解质溶液构成原电池．在原电池中，活泼金属中的电子流向不活泼的电极，因此活泼金属是负极．镀锡铁表皮破损后与电解质溶液组成原电池，铁较锡活泼，铁先失电子被腐蚀．铜锌原电池工作时，锌作负极失电子，电极反应为Zn －2e －===Zn 2＋，1 mol Zn 失去2 mol 电子，0.2 mol 锌(质量为13 g)被溶解电路中有0.4 mol 电子通过．故选D.答案：D4．(2009·江苏高考)以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示．关于该电池的叙述正确的是( )A ．该电池能够在高温下工作B ．电池的负极反应为：C 6H 12O 6＋6H 2O －24e －===6CO 2↑＋24H ＋C ．放电过程中，H ＋从正极区向负极区迁移D ．在电池反应中，每消耗1 mol 氧气，理论上能生成标准状况下CO 2气体22.46 L 解析：微生物在高温下会因蛋白质变性而死亡，所以该电池不能在高温下工作；该燃料电池的原理为：C 6H 12O 6＋6O 2 === 6CO 2＋6H 2O ，根据总反应方程式可书写出电极反应方程式，负极为C 6H 12O 6＋6H 2O －24e － === 6CO 2↑＋24H ＋，正极为6O 2＋24e －＋24H ＋ === 12H 2O ；从电极反应方程式显而易见，H ＋应从负极移向正极；从总反应方程式可见，每生成1 mol CO 2消耗1 mol O 2.答案：B5．如图所示，将紧紧缠绕不同金属的铁钉放入培养皿中，再加入含有适量酚酞和NaCl 的琼脂热溶液，冷却后形成琼胶(离子在琼胶内可以移动)．下列叙述正确的是 ( )A ．a 中铁钉附近呈现红色B ．b 中铁钉上发生还原反应C ．a 中铜丝上发生氧化反应D ．b 中铝条附近有气泡产生解析：a 中铁钉作负极，铜丝作正极，正极反应为：O 2＋2H 2O ＋4e － === 4OH －，正极周围变红；b 中铝条作负极，失去电子发生氧化反应，铁钉作正极，发生还原反应．答案：B6．电子计算机所用钮扣电池的两极材料为锌和氧化银，电解质溶液为KOH 溶液，其电极反应是：Zn ＋2OH －－2e － === ZnO ＋H 2O ；Ag 2O ＋H 2O ＋2e － === 2Ag ＋2OH －.下列判断正确的是 ( )A ．锌为正极，Ag 2O 为负极B ．锌为负极，Ag 2O 为正极C ．原电池工作时，负极区溶液pH 不变D ．原电池工作时，负极区溶液pH 增大解析：原电池中失去电子的电极为负极，所以锌为负极，Ag 2O 为正极，B 正确．因为Zn ＋2OH －－2e －===ZnO ＋H 2O ，负极区域溶液c (OH －)不断减少，故pH 减小． 答案：B7.(2010·广东高三联考)电车所用电池一般为铅蓄电池，如图所示，这是一种典型的可充电电池，电池总反应式为Pb ＋PbO 2＋4H ＋ ＋2SO 2－4 放电充电2PbSO 4＋2H 2O ，则下列说法正确的是( ) A ．放电时：电流方向由B 到AB ．放电时：正极反应是Pb ＋SO 2－4－2e －===PbSO 4 C ．充电时：铅蓄电池的负极应与充电器电源的正极相连D ．充电时：阳极反应是PbSO 4＋2H 2O －2e －===PbO 2＋SO 2－4＋4H ＋解析：(1)放电时：负极：Pb ＋SO 2－4－2e －===PbSO 4 正极：PbO 2＋4H ＋＋SO 2－4＋2e －===PbSO 4＋2H 2O 电子流向：负极――→导线正极，电流方向由PbO 2→Pb. (2)充电时：阴极：PbSO 4＋2e －===Pb ＋SO 2－4 阳极：PbSO 4＋2H 2O －2e －===PbO 2＋4H ＋＋SO 2－4 电子流向：电源负极――→导线 阴极；电源正极――→导线阳极． 答案：D8．(2009·福建高考)控制适合的条件，将反应2Fe 3＋＋2I －2Fe 2＋＋I 2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Fe 3＋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FeCl 2固体，乙中的石墨电极为负极解析：由反应2Fe 3＋＋2I －2Fe 2＋＋I 2可知，反应开始时甲中Fe 3＋发生还原反应，乙中I －发生氧化反应；当电流计读数为零时，则反应达到了平衡状态，此时在甲中溶入FeCl 2固体，则平衡向逆反应方向移动，乙中I 2发生还原反应，则乙中石墨电极为正极，故选D.答案：D9．镍镉(Ni －Cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用．已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH 溶液，其充、放电按下式进行：Cd ＋2NiOOH ＋2H 2O 放电充电Cd(OH)2＋2Ni(OH)2有关该电池的说法正确的是( )A ．充电时阳极反应：Ni(OH)2－e －＋OH －===NiOOH ＋H 2OB ．充电过程是化学能转化为电能的过程C ．放电时负极附近溶液的碱性不变D ．放电时电解质溶液中的OH －向正极移动解析：由充电时方程式中的Cd 和Ni 的化合价变化可知，Ni(OH)2作阳极，电解质溶液为KOH ，所以电极反应式为Ni(OH)2－e －＋OH － === NiOOH ＋H 2O ，A 正确；Cd(OH)2作阴极，Cd(OH)2＋2e － === Cd ＋2OH －充电过程是将电能转化为化学能，B 不正确；放电时，Cd 作负极，Cd －2e －＋2OH － === Cd(OH)2，Cd 周围的c (OH －)下降，OH －向负极移动，C 、D 错误．答案：A10．一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇(Y 2O 3)的氧化锆(ZrO 2)晶体，在熔融状态下能传导O 2－.下列对该燃料电池说法正确的是 ( )A ．在熔融电解质中，O 2－由负极移向正极 B ．电池的总反应是：2C 4H 10＋13O 2 === 8CO 2＋10H 2OC ．通入空气的一极是正极，电极反应为：2O 2－－4e －=== O 2 D ．通入丁烷的一极是正极，电极反应为：C 4H 10＋26e －＋13O 2－=== 4CO 2＋5H 2O 解析：本题主要考查原电池的工作原理．由丁烷燃烧的化学反应方程式：2C 4H 10＋13O 2 === 8CO 2＋10H 2O ，可知原电池的负极发生氧化反应，对应物质的化合价升高：C 4H 10－26e －＋13O 2－ === 4CO 2＋5H 2O ；原电池正极发生还原反应化合价降低：O 2＋4e －===2O2－，显然在熔融电解质中O2－从正极移向负极．本题答案为B.答案：B11．中国在2009年推出了国产燃料电池概念汽车，该车装有“绿色心脏”——质子交换膜燃料电池．如图是某科技杂志登载的该电池原理示意图．下列叙述正确的是()A．工作时“X极”周围溶液的酸性增强B．氢气在电极上发生还原反应C．图中标出的“Y极”实际是原电池的负极D．工作过程中，质子(H＋)从“Y极”一边透过质子交换膜移动到“X极”一边与OH －反应生成水解析：根据题意，此题氢气燃料电池根据图中标注，“X极”反应是H2－2e－=== 2H ＋，故“X极”周围酸性增强，A正确；“X极”附近氢气失电子，发生氧化反应，B 错误；“X极”上氢气失电子，电子流出，此极为原电池负极，“Y极”实际是原电池的正极，C错误；质子交换膜只允许H＋通过，故其从“X极”一边通过交换膜转移到“Y极”一边与OH－反应生成水，D错误．答案：A12．(2010·绍兴模拟)原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关，下列说法中不．正确的是() A．由Al、Cu、稀H2SO4组成原电池，放电时SO2－4向Al电极移动B．由Mg、Al、NaOH溶液组成原电池，其负极反应式为：Al－3e－＋4OH－===AlO－2＋2H2OC．由Fe、Cu、FeCl3溶液组成原电池，其负极反应式为：Cu－2e－===Cu2＋D．由Al、Cu、浓硝酸组成原电池作电源，用石墨电极来电解硝酸银溶液，当析出1 mol Ag时，消耗铜电极32g解析：由Al、Cu、稀H2SO4组成原电池，Al为负极，原电池的电解质溶液里阴离子流向负极，A正确；B选项中，Al作电池的负极失电子被氧化，因电解质溶液为NaOH 溶液，故Al应转化为AlO－2，B说法正确；由Fe、Cu、FeCl3溶液组成原电池，其负极材料为Fe，故C说法错误；由电子守恒知，当析出1 mol Ag时转移电子1 mol，消耗Cu 0.5 mol，即32 g，故D说法正确．答案：C二、非选择题(本题包括4小题，共52分)13．(14分)依据氧化还原反应：2Ag＋(aq)＋Cu(s) === Cu2＋(aq)＋2Ag(s) 设计的原电池如图所示：请回答下列问题：(1)电极X的材料是______；电解质溶液Y是______；(2)银电极为电池的______极，发生的电极反应为_______________，X电极上发生的电极反应为______________________；(3)外电路中的电子是从______电极流向______电极．解析：根据所给氧化还原反应方程式，结合原电池反应原理以及所给原电池装置，Cu 应作负极，AgNO3溶液为电解质溶液，从而推知：(1)X的材料为铜，Y是AgNO3.(2)银为原电池的正极，发生的电极反应式为Ag＋＋e－=== Ag.X电极上发生的电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋.(3)外电路中的电子从X(Cu)电极流向银(正)电极．答案：(1)铜AgNO3溶液(2)正Ag＋＋e－=== Ag Cu－2e－=== Cu2＋(3)Cu Ag14．(10分)某同学用如图所示做水果电池的实验，测得数据如下表所示：请回答以下问题：(1)实验6中负极的电极反应式为____________________________________________．(2)实验1、5中电流方向相反的原因是______________________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________.(3)影响水果电池的电压的因素有________、________.(4)若在实验中发光二极管不亮，该同学用铜、锌作电极，用菠萝作介质，并将多个此电池串联起来，再按发光二极管，这样做________．(填“合理”或“不合理”)解析：(1)实验6中电极是Zn与Al，因Al更活泼，故负极反应为Al－3e－=== Al3＋.(2)因实验1中锌比铜活泼，锌作负极，实验5中铝比锌活泼，锌作正极，故两实验中电流方向相反．(3)由实验1和5可知，水果电池的电压与水果的品种及电极材料有关．(4)这样做可使电压增大，合理．答案：(1)Al－3e－=== Al3＋(2)实验1中锌比铜活泼，锌作负极；实验5中锌比铝活泼性差，锌作正极，所以两实验中电流方向相反(3)水果品种电极材料(4)合理15．(12分)(2010·宁波质检)科学家预言，燃料电池将是21世纪获得电能的重要途径．近几年开发的甲醇燃料电池是采用铂作电极催化剂，电池中的质子交换膜只允许质子和水分子通过．其工作原理的示意图如下：请回答下列问题：(1)Pt(a)电极是电池的________极，电极反应式为______________________________ ________________________________________________________________________；Pt(b)电极发生________反应(填“氧化”或“还原”)，电极反应式为________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________.(2)电池的总反应方程式为_________________________________________________．(3)如果该电池工作时电路中通过2 mol电子，则消耗的CH3OH有________ mol.解析：Pt(a)原料为CH 3OH 和水，产物为CO 2、H ＋，根据C 化合价由－2价升到＋4价，失去6个电子，Pt(a)为负极；Pt(b)原料为O 2、H ＋，产物为H 2O ，O 化合价由0价降低为－2价，发生还原反应，为正极．答案：(1)负 CH 3OH ＋H 2O －6e － === CO 2＋6H ＋ 还原 O 2＋4H ＋＋4e －=== 2H 2O (2)2CH 3OH ＋3O 2 === 2CO 2＋4H 2O (3)1316．(16分)(2009·天津高考)氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置，右图为电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定．请回答：(1)氢氧燃料电池的能量转化主要形式是______________，在导线中电子流动方向为________________(用a 、b 表示)．(2)负极反应式为__________________________________________________________．(3)电极表面镀铂粉的原因为________________________________________________．(4)该电池工作时，H 2和O 2连续由外部供给，电池可连续不断提供电能．因此，大量安全储氢是关键技术之一．金属锂是一种重要的储氢材料，吸氢和放氢原理如下： Ⅰ.2Li ＋H 2=====△2LiHⅡ.LiH ＋H 2O===LiOH ＋H 2↑①反应Ⅰ中的还原剂是________，反应Ⅱ中的氧化剂是________．②已知LiH 固体密度为0.82 g/cm 3，用锂吸收224 L(标准状况)H 2，生成的LiH 体积与被吸收的H 2体积比为________．③由②生成的LiH 与H 2O 作用，放出的H 2用作电池燃料，若能量转化率为80%，则导线中通过电子的物质的量为________mol.解析：(1)电池即是把化学能转变为电能的装置；在电池中电子是从负极经导线流向正极，而氢氧燃料电池中通入H 2的一极是负极，故电子由a 流向b.(2)H 2在负极失电子，因为电解质溶液是KOH 溶液，故负极反应式为2H 2＋4OH －－4e －===4H 2O.(3)电极表面镀铂粉可以增大电极单位面积吸附H 2、O 2的分子数，从而增大反应速率．(4)LiH 中Li 为＋1价，H 为－1价，故反应Ⅰ中还原剂是Li ，反应Ⅱ中氧化剂是H 2O.由反应Ⅰ可知吸收标准状况下224 L H 2时生成160 g LiH ，则生成的LiH 的体积是160 g 0.82 g/cm 3，则生成的LiH 体积与被吸收的H 2的体积比为：1600.82×224×103＝11148.由②生成的20 mol LiH 与H 2O 反应，由反应Ⅱ可知生成20 mol H 2，H 2～2e －，能量转化率为80%，则通过电子的物质的量为20 mol ×2×80%＝32 mol.答案：(1)化学能转变为电能 由a 到b(2)2H2＋4OH－－4e－===4H2O或H2＋2OH－－2e－===2H2O(3)增大电极单位面积吸附H2、O2的分子数，加快电极反应速率(4)①Li H2O②1∶1148③32。