【配套K12】[学习]2018-2019学年高中化学 主题3 合理利用化学能源 课题1 电池探秘作业

课题1 电池探秘
[基础巩固]
1．在碱性锌锰干电池中，已知氢氧化钾为电解质，发生的电池总反应为Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2下列该电池的电极反应正确的是( )
A．负极反应为Zn－2e－===Zn2＋
B．负极反应为Zn＋2H2O－2e－===Zn(OH)2＋2H＋
C．正极反应为2MnO2＋2H＋＋2e－===2MnOOH
D．正极反应为2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－
解析：选D。

原电池中，负极发生氧化反应：Zn失电子；正极发生还原反应：MnO2得电子。

此题关键是要注意介质的作用，在KOH的碱性环境中不可能有大量H＋参与反应，C项错；也不可能有大量的H＋存在，B项错；与OH－反应的Zn2＋也不可能存在，A项错，正确的负极反应式为Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2。

2．下列四位同学的说法正确的是( )
解析：选A。

在原电池中，较活泼的金属做负极，失去电子发生氧化反应，电子从负极流出经导线流向正极；内电路中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，故只有A项正确。

3．下列关于化学电源的叙述错误的是( )
A．干电池根据电池内的电解质分为酸性电池和碱性电池
B．干电池中碳棒为正极
C．铅蓄电池是可充电电池
D．铅蓄电池中的PbO2为负极
解析：选D。

铅蓄电池工作时PbO2→PbSO4，铅元素化合价由＋4价降为＋2价，PbO2被还原，故PbO2为正极。

4．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．②③
C．②④ D．③④
解析：选C。

①Cu为负极，外电路中电子由Cu电极流向Ag电极；③取出盐桥，电池不能形成闭合回路，不能继续工作。

5．如图所示的原电池装置，X、Y为两电极，电解质溶液为稀硫酸，外电
路中的电子流向如图所示，对此装置的下列说法中正确的是( )
A．外电路的电流方向为X→外电路→Y
B．若两电极分别为Zn和碳棒，则X为碳棒，Y为Zn
C．若两电极都是金属，则它们的活动性为X>Y
D．X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应
解析：选C。

由题图可知，电子的流动方向是X→外电路→Y，则电流的方向为Y→外电路→X；X为原电池的负极，Y为正极，X的活动性比Y的强；X极应发生氧化反应，Y极应发生还原反应，所以A、B、D错误，C正确。

6．由锌片、铁片、铜片、银片和稀硫酸可以构成原电池的数目是( )
A．3种B．4种
C．5种D．6种
解析：选C。

根据构成原电池的条件知，以上原料可以构成：铁-锌-稀硫酸原电池、铜-锌-稀硫酸原电池、银-锌-稀硫酸原电池、铜-铁-稀硫酸原电池、银-铁-稀硫酸原电池；由于铜、银均不与稀H2SO4反应，所以无法构成银-铜-稀硫酸原电池，故选C项。

7．废电池处理不当不仅造成浪费，还会对环境造成严重污染，对人体健康也存在极大的危害。

有同学想变废为宝，他的以下想法你认为不正确的是( )
A．把锌皮取下洗净用于实验室制取氢气
B．碳棒取下洗净用做电极
C．把铜帽取下洗净回收利用
D．电池内部填有氯化铵等化学物质，将废电池中的黑色糊状物做化肥用
解析：选D。

废电池的集中处理主要是从能源利用、环境保护等角度考虑。

电池内部酸性物质和重金属化合物会造成对土壤的污染，而且有毒、有害物质进入水体后会形成水体污染。

8．控制合适的条件，将反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2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Fe3＋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，在甲中加入FeCl2固体，乙中石墨电极为负极
解析：选D。

反应开始时，乙中电极反应为2I－－2e－===I2，I－失去电子，发生氧化反应，故A项正确；反应开始时，甲中电极反应为2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋，Fe3＋被还原成Fe2＋，故B项正确；当电流计读数为零时，即说明没有电子发生转移，可证明反应达到化学平衡，故C项正确；当达到化学平衡后，加入FeCl2，导致平衡逆向移动，此时Fe2＋失去电子生成Fe3＋，I2得到电子生成I－，所以甲中石墨为负极，乙中石墨为正极，故D项错。

9．一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为CH3CH2OH－4e－＋H2O===CH3COOH＋4H＋。

下列有关说法正确的是( )
A．检测时，电解质溶液中的H＋向负极移动
B．若有0.4 mol电子转移，则在标准状况下消耗4.48 L氧气
C．电池反应的化学方程式为CH3CH2OH＋O2===CH3COOH＋H2O
D．正极上发生的反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－
解析：选C。

A.检测仪利用的是原电池原理，故H＋应向正极移动，A项错误。

B.正极反
应为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，可知转移0.4 mol电子，消耗0.1 mol O2，为2.24 L，B项错误。

C.将正负极两电极反应相加，得出总反应，C项正确。

D.由于是酸性环境，故不能存在OH－，D项错误。

10．下图中a为生铁，A、B两个烧杯中为海水，C烧杯中为1 mol·L－1的稀硫酸。

(1)C中Cu极的电极反应式为_________________________________________。

(2)B中Zn极的电极反应式为__________________________________________，
Fe极附近溶液的pH________(填“增大”、“减小”或“不变”)。

(3)比较A、B、C中铁被腐蚀的速率由快到慢的顺序是________。

解析：在原电池中活泼金属做负极，故C中Fe做负极被腐蚀，B中Fe做正极被保护。

答案：(1)2H＋＋2e－===H2↑(2)Zn－2e－===Zn2＋增大(3)C>A>B
11．Zn-MnO2干电池应用广泛，其电解质溶液是ZnCl2-NH4Cl混合溶液。

(1)该电池的负极材料是________。

电池工作时，电子流向________(填“正极”或“负极”)。

(2)若ZnCl2-NH4Cl混合溶液中含有杂质Cu2＋，会加速某电极的腐蚀，其主要原因是____________________________。

欲除去Cu2＋，最好选用下列试剂中的________(填代号)。

a．NaOH b．Zn c．Fe d．NH3·H2O
解析：(1)负极是失电子的一极，即Zn失电子，电子由负极经外电路流向正极。

(2)锌与还原出来的Cu构成铜­锌原电池而加快锌的腐蚀。

除杂的基本要求是不能引入新杂质，所以应选Zn将Cu2＋置换为单质而除去。

答案：(1)Zn(或锌) 正极
(2)锌与还原出来的Cu构成铜­锌原电池而加快锌的腐蚀 b
[能力提升]
12．某实验室备有如下实验用品：铁片、铜片、锌片、碳棒、FeCl3溶液、ZnCl2溶液、CuCl2溶液、NaCl溶液以及部分导线，试回答下列问题：
(1)若选用铜片、碳棒、FeCl3溶液及导线，________(填“能”或“不能”)构成原电池。

①若能，请表示出该电池：___________________________。

并画出其装置图：
判断该电池的正极材料是________，负极材料是________，正极反应式：____________________________，负极反应式：______________________________，电池反应方程式：____________________________________。

②若不能，请说明原因：______________________________________________。

(2)若选用铜片、铁片、NaCl溶液及导线并外加电流计，________(填“能”或“不能”)组成原电池装置，电流计指针____________________(填“发生偏转”或“不偏转”)。

(3)甲、乙两同学利用氧化还原反应Cu2＋＋Zn===Zn2＋＋Cu分别设计如下装置：
已知盐桥(含琼胶的KCl饱和溶液)中的离子能定向移动，试分析：
①甲、乙两同学设计的装置是否为原电池？______________________________。

②在原电池装置中标出正、负极以及外电路上的电子流向。

③写出正、负极所发生的电极反应式及反应类型。

正极：___________________________________；
负极：_____________________________________________。

④试分析原电池装置中离子的移动方向：__________________________________。

解析：本题考查原电池的构成条件和工作原理，在分析构成条件时，要特别注意三个因素：(1)活泼程度不同的金属做电极(也可以是金属和能导电的非金属)；(2)要有电解质溶液；
(3)要形成闭合回路。

第(1)(2)题中所涉及的装置均符合条件能组成原电池。

第(3)题中甲装置没形成闭合回路，不是原电池装置，而乙装置由于形成闭合回路，符合形成原电池的条件。

在书写电极反应式及分析电子转移、离子移动方向等问题时，应首先准确判断正、负极，再根据原电池工作原理做出结论。

答案：(1)能①(－)Cu|FeCl3(aq)|C(＋)
碳棒铜片2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋Cu－2e－===Cu2＋2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋
(2)能发生偏转
(3)①甲装置不是，乙装置是
②
③Cu2＋＋2e－===Cu，还原反应Zn－2e－===Zn2＋，氧化反应
④K＋移向CuCl2溶液，Cl－移向ZnCl2溶液
13．根据氧化还原反应：2Ag＋(aq)＋Cu(s)===Cu2＋(aq)＋2Ag(s)设计的原电池如图所示(盐桥中为琼脂­饱和KNO3，能使离子通过)。

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，写出两电极的电极反应式：银电极：____________；X 电极：______________。

(3)外电路中的电子是从________电极流向__________电极。

(4)盐桥中向CuSO4溶液中迁移的离子是________(填序号)。

A．K＋B．NO－3
C．Ag＋D．SO2－4
解析：(1)根据硫酸铜可知X为铜，根据银可知Y为硝酸银；(2)铜比银活泼，所以铜失电子做负极，银得电子做正极；(3)电子从负极经过外电路流向正极；(4)溶液中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。

答案：(1)铜AgNO3溶液
(2)正Ag＋＋e－===Ag
Cu－2e－===Cu2＋
(3)铜(或X) Ag (4)B。