人教版2020高中化学 第1章第3节电池 第1课时 原电池的工作原理、化学电源作业2 鲁科版选修4

第1课时原电池的工作原理、化学电源知能演练轻松闯关[学生用书单独成册][基础温故]1．下列有关电池的说法不正确的是( )A．手机上用的锂离子电池属于二次电池B．铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极C．甲醇燃料电池可把化学能转化为电能D．锌锰干电池中，锌电极是负极解析：选B。

锂离子电池可以充电后再次使用，属于二次电池，A项正确；铜锌原电池中铜为正极，故电流由铜流向锌，而电子是由锌流向铜，B项错；电池的实质是把化学能转化成电能，C项正确；锌锰干电池中，Zn失去电子生成Zn2＋，故做为负极，D项正确。

2．铜锌原电池(如图)工作时，下列叙述正确的是( )A．正极反应为Zn－2e－===Zn2＋B．一段时间后铜片增重，盐桥中K＋移向CuSO4溶液C．电子从铜片经导线流向锌片D．电池工作时Zn2＋和Cu2＋的浓度保持不变解析：选B。

在铜锌原电池中，正极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，负极反应为Zn－2e－===Zn2＋，所以铜片增重，盐桥中K＋移向CuSO4溶液，电子由锌片经导线流向铜片，故A、C错误，B正确；由电极反应知，电池工作时，c(Zn2＋)增大，c(Cu2＋)减小，故D错误。

3．电池是人类生产和生活中的重要能量来源，各式各样电池的发明是化学对人类的一项重大贡献，下列有关电池的叙述正确的是( )A．锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细B．氢氧燃料电池可将热能直接转变为电能C．氢氧燃料电池工作时氢气在负极被氧化D．太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅解析：选C。

选项A中Zn­Mn干电池做负极的是Zn，石墨做电池的正极，只起导电的作用，被腐蚀的是Zn；选项B中氢氧燃料电池是把化学能直接转化为电能，而不是把热能直接转化为电能；选项D中太阳能电池的主要材料是高纯度的单晶硅，它的能量转化率高。

4．根据图示，下列判断中正确的是( )A．烧杯a中的溶液pH升高B．烧杯b中发生还原反应C．烧杯a中发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑D．烧杯b中发生的反应为2Cl－－2e－===Cl2↑解析：选A。

分析题图知，该电池的总反应为2Zn＋O2＋2H2O===2Zn(OH)2。

烧杯a中发生的反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，溶液pH升高；烧杯b中发生的反应为Zn－2e－===Zn2＋，发生氧化反应。

5．用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥(装有琼脂­KNO3的U形管)构成一个原电池。

以下有关该原电池的叙述正确的是( )①在外电路中，电流由铜电极流向银电极②正极反应为Ag＋＋e－===Ag ③实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同A．①②B．②③C．②④ D．③④解析：选C。

该原电池中Cu做负极、Ag做正极，负极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，正极反应式为Ag＋＋e－===Ag，所以②正确；在外电路中，电子由Cu电极流向Ag电极，而电流方向与电子流向相反，所以①错误；没有盐桥，原电池不能继续工作，所以③错误；无论是否为原电池，反应实质相同，均为氧化还原反应，所以④正确。

63＋2＋2＋( )A B C D正极Cu 石墨Fe Ag材料负极Fe Cu Cu Cu材料电解质CuSO4Fe2(SO4)3FeCl3AgNO3溶液解析：选Cu的金属，电解质溶液中应存在Fe3＋，则符合这些要求的只有B。

7．食品保鲜所用的“双吸剂”是由还原铁粉、生石灰、氯化钠、炭粉等按一定比例组成的混合物，可吸收氧气和水。

下列分析不正确的是( )A．“双吸剂”中的生石灰有吸水作用B．“双吸剂”吸收氧气时，发生了原电池反应C．吸收氧气的过程中，铁做原电池的负极D．炭粉上发生的反应为O2＋4e－＋4H＋===2H2O解析：选D。

由CaO＋H2O===Ca(OH)2知，A正确；还原铁粉、氯化钠、炭粉等构成原电池时，铁做负极，炭粉上的反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，因此B、C正确，D错误。

8．如图所示是一种航天器能量储存系统原理示意图。

下列说法正确的是( )A．该系统中只存在3种形式的能量转化B．装置Y中负极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－C．装置X能实现燃料电池的燃料和氧化剂再生D．装置X、Y形成的子系统能实现物质的零排放，并能实现化学能与电能间的完全转化解析：选C。

A项，该系统中存在太阳能与电能、电能与机械能、化学能与电能、电能与化学能等4种形式的能量转化关系，不正确；B项，装置Y是将化学能转化为电能的燃料电池装置，负极应该是H2发生氧化反应，不正确；C项，装置X为电解水，产生氢气和氧气，正确；D项，装置X、Y形成的子系统可以实现物质的零排放，但不可能实现化学能与电能间的完全转化，能量总是有损失的，不正确。

9．甲醇燃料电池的工作原理如图所示。

(1)该电池工作时，b口通入的物质为________，c口通入的物质为________。

(2)该电池正极的电极反应式为_________________________________________。

(3)工作一段时间后，当6.4 g甲醇完全反应生成CO2时，有________N A个电子转移。

(4)以上述电池做电源，用如图所示装置，在实验室中模拟铝制品表面“钝化”处理的过程中，发现溶液逐渐变浑浊，原因是(用相关的电极反应式和离子方程式表示) ________________________________________________________________________，________________________________________________________________________。

解析：(1)由H＋的移动方向知左电极为负极，b口通入甲醇，右电极为正极，c口通入O2。

(2)电池的正极反应为O2＋4e－＋4H＋===2H2O。

(3)电池总反应为2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O,2 mol CH3OH即64 g完全反应转移12 mol电子，则6.4 g甲醇完全反应生成CO2转移1.2N A个电子。

(4)Al接电源正极做阳极，电极反应式为Al－3e－===Al3＋，后Al3＋与HCO－3反应生成Al(OH)3沉淀和CO2气体。

答案：(1)CH3OH O2(2)O2＋4H＋＋4e－===2H2O(3)1.2 (4)Al－3e－===Al3＋Al3＋＋3HCO－3===Al(OH)3↓＋3CO2↑[能力提升]10．下列说法中正确的是( )A．Mg、Al用导线连接放入氢氧化钠溶液中，形成原电池，负极可能发生的反应为Mg ＋2OH－－2e－===Mg(OH)2B．Al放入盛有氢氧化钠溶液的铁制容器中，形成原电池，负极可能发生的反应为Al ＋3OH－－3e－===Al(OH)3C．钢铁放入氯化钠溶液中，正极反应式为2H2O＋O2＋4e－===4OH－D．碱性甲醇燃料电池的负极反应式为CH3OH＋H2O－6e－===CO2＋6H＋解析：选C。

A、B选项，Al与氢氧化钠溶液反应，所以Al为负极，发生的反应为Al ＋4OH－－3e－===[Al(OH)4]－，错误；C选项，氯化钠溶液是中性溶液，正极生成OH－，正确；D选项，应该生成CO2－3，错误。

11．一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体，在熔融状态下能传导O2－。

下列对该燃料电池说法正确的是( ) A．在熔融电解质中，O2－由负极移向正极B．通入丁烷的一极是正极，电极反应为C4H10＋26e－＋13O2－===4CO2＋5H2OC．通入空气的一极是负极，电极反应为O2＋4e－===2O2－D．电池的总反应是2C4H10＋13O2===8CO2＋10H2O解析：选D。

丁烷与氧气反应的化学方程式(未标明条件)：2C4H10＋13O2===8CO2＋10H2O，原电池的负极失电子发生氧化反应，对应物质的化合价升高：C4H10－26e－＋13O2－===4CO2＋5H2O；原电池正极得电子发生还原反应，化合价降低：O2＋4e－===2O2－，显然在熔融电解质中O2－从正极移向负极。

12．铅蓄电池的工作原理为Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。

研读下图，下列判断不正确的是( )A. K 闭合时，d电极反应式：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO2－4B．当电路中转移0.2 mol电子时，Ⅰ中消耗的H2SO4为0.2 molC．K闭合时，Ⅱ中SO2－4向c电极迁移D．K闭合一段时间后，Ⅱ可单独做为原电池，d电极为正极解析：选C。

K闭合时Ⅰ为原电池，Ⅱ为电解池，Ⅱ中发生充电反应，d电极为阳极发生氧化反应，其反应式为PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO2－4，选项A正确；在上述总反应中，得失电子总数为2e－，当电路中转移0.2 mol电子时，可以计算出Ⅰ中消耗的硫酸的量为0.2 mol，选项B正确；K闭合时d是阳极，阴离子向阳极移动，选项C错误；K闭合一段时间，也就是充电一段时间后Ⅱ可以单独做为原电池，由于c表面生成Pb，放电时做电源的负极，d表面生成PbO2，做电源的正极，选项D正确。

13．有一种原电池，它的一个电极材料是NiO2(在碱性环境中NiO2氧化性比O2还强，还原产物是＋2价的镍的化合物)，另一电极是铁，电解质溶液是21%的氢氧化钾溶液。

下列对该电池的叙述和有关反应式的书写正确的是( )A．此电池不须密封B．放电时铁是负极，负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋C．放电时，正极反应式为2H＋＋2e－===H2↑D．放电时的总反应为Fe＋NiO2＋2H2O===Fe(OH)2＋Ni(OH)2解析：选D。

因电池的电解质溶液是KOH溶液，电池应密封防止与空气接触，否则KOH 会与空气中的CO2发生反应生成K2CO3。

在碱性溶液中，负极Fe失电子后生成的Fe2＋会与OH－结合成Fe(OH)2，故负极反应式为Fe＋2OH －－2e－===Fe(OH)2。

在碱性溶液中，NiO2氧化性强于O2，正极发生还原反应的不是H＋，而是NiO2，正极反应式为NiO2＋2e－＋2H2O===Ni(OH)2＋2OH－。

对于总反应式是否正确，一般从是否是强氧化剂与强还原剂生成弱氧化剂与弱还原剂，与题给条件是否相符，与溶液的酸碱性要求是否一致等方面来判断。

14．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______。