第二讲 原电池 化学电源

第二讲 原电池 化学电源(时间：45分钟 满分：100分)一、选择题题意)1．下列装置中，都伴随有能量变化，其中是由化学能转变为电能的是( )。

解析 A 项是将电能转化成化学能；B 项是将水的势能转化成电能；C 项是将太阳能转化成热能。

答案 D2.(2012·北京理综，12)人工光合作用能够借助太阳能，用CO 2和H 2O 制备化学原料。

如图是通过人工光合作用制备HCOOH 的原理示意图，下列说法不正确的是 ( )。

A ．该过程是将太阳能转化为化学能的过程 B ．催化剂a 表面发生氧化反应，有O 2产生 C ．催化剂a 附近酸性减弱，催化剂b 附近酸性增强 D ．催化剂b 表面的反应是CO 2＋2H ＋＋2e －===HCOOH 解析 电池总反应式为：2CO 2＋2H 2O =====光能催化剂2HCOOH ＋O 2。

负极：2H 2O －4e －===O 2↑＋4H ＋，正极：CO 2＋2H ＋＋2e －===HCOOH 。

A 项，能量转换过程是太阳能先转化为电能，再转化为化学能；C 项，催化剂a 附近生成H ＋，酸性增强，催化剂b 附近消耗H ＋，酸性减弱，故C 项错误。

答案 C3．(2013·惠州模拟)镁/H2O2酸性燃料电池采用海水作电解质(加入一定量的酸)，下列说法正确的是()。

A．电池总反应为Mg＋H2O2===Mg(OH)2B．正极发生的电极反应为H2O2＋2H＋＋2e－===2H2OC．工作时，正极周围海水的pH减小D．电池工作时，溶液中的H＋向负极移动解析根据镁与H2O2两种物质的性质，容易知道负极发生镁失电子的反应，正极发生H2O2得电子的反应，电解质呈酸性，故电池总反应为Mg＋H2O2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O；正极消耗H＋，pH增大；原电池中阳离子向正极移动，故溶液中的H＋向正极移动。

答案 B4．如图甲是Zn和Cu形成的原电池，某实验兴趣小组做完实验后，在读书卡上的记录如图乙所示，则卡片上的描述合理的是()。

A．①②③B．②④C．④⑤⑥D．③④⑤解析①中Cu为正极，Zn为负极，③中SO2－4向负极移动，⑤中电子的流向是：Zn→导线→Cu，⑥中正极反应式：2H＋＋2e－===H2↑，故①③⑤⑥错。

答案 B5．某航空站安装了一台燃料电池，该电池可同时提供电和水蒸气。

所用燃料为氢气，电解质为熔融的碳酸钾。

已知该电池的总反应为2H2＋O2===2H2O，正极反应为O2＋2CO2＋4e－===2CO2－3，则下列推断正确的是()。

A．负极反应为H2＋2OH－－2e－===2H2OB．该电池可在常温或高温时进行工作，对环境具有较强的适应性C．该电池供应2 mol水蒸气，同时转移2 mol电子D．放电时负极有CO2生成解析由总反应式减去正极反应式得到负极反应式：2H2＋2CO2－3－4e－===2H2O＋2CO2，则可判断负极有CO2生成，A项错误，D项正确。

该电池使用的电解质是熔融的碳酸钾，在常温下无法工作，B错误。

该电池供应2 mol 水蒸气时，转移的电子为4 mol，C错误。

答案 D6．(2013·石家庄调研)某新型电池，以NaBH4(B的化合价为＋3价)和H2O2作原料，该电池可用作深水勘探等无空气环境电源，其工作原理如图所示。

下列说法正确的是()。

A．电池工作时Na＋从b极区移向a极区B．每消耗3 mol H2O2，转移3 mol e－C ．b 极上的电极反应式为：H 2O 2＋2e －＋2H ＋===2H 2OD ．a 极上的电极反应式为：BH －4＋8OH －－8e －===BO －2＋6H 2O解析 该电池工作时，a 电极反应式为BH －4＋8OH －－8e －===BO －2＋6H 2O ；b电极反应式为4H 2O 2＋8e －===8OH －；随着不断放电，a 极负电荷减少，b 极负电荷增多，故Na ＋从a 极区移向b 极区；每消耗3 mol H 2O 2转移6 mol e －，故A 、B 、C 错误，D 正确。

答案 D7．(2013·天津六校联考)如图装置Ⅰ是一种可充电电池，装置Ⅱ为电解池。

装置Ⅰ的离子交换膜只允许Na ＋通过，已知电池充放电的化学方程式为：2Na 2S 2＋NaBr 3 放电充电Na 2S 4＋3NaBr ，当闭合开关K 时，X 电极附近溶液变红。

下列说法正确的是( )。

A ．闭合开关K 时，钠离子从右到左通过离子交换膜B ．闭合开关K 时，负极反应式为：3NaBr －2e －===NaBr 3＋2Na ＋C ．闭合开关K 时，X 电极反应式为：2Cl －－2e －===Cl 2↑D ．闭合开关K 时，当有0.1 mol Na ＋通过离子交换膜时，X 电极上放出标准 状况下气体1.12 L解析 “当闭合开关K 时，X 电极附近溶液变红”说明X 是阴极，Y 为阳极，则电池的左侧是负极。

在原电池中阳离子向正极移动，故A 错；NaBr 3―→3NaBr ，溴元素的化合价降低，是得到电子而不是失去，故B 错；X 极是阴极，发生的电极反应式为：2H ＋＋2e －===H 2↑，故C 错；“当有0.1 mol Na ＋通过离子交换膜时”说明转移了0.1 mol 电子，则X 电极生成0.05 mol H 2，在标准状况下体积为1.12 L ，故D 正确。

答案 D二、非选择题(本题共4个小题，共58分)8．(10分)某研究性学习小组欲探究原电池的形成条件，按如图所示装置进行实验并得到下表实验结果：分析上述实验，回答下列问题：(1)实验2中电流由________极流向________极(填“A”或“B”)。

(2)实验6中电子由B极流向A极，表明负极是________(填“镁”或“铝”)电极。

(3)实验5表明________。

A．铜在潮湿空气中不会被腐蚀B．铜的腐蚀是自发进行的(4)分析上表有关信息，下列说法不正确的是________。

A．相对活泼的金属一定作负极B．失去电子的电极是负极C．烧杯中的液体必须是电解质溶液D．原电池中，浸入同一电解质溶液中的两个电极，是活泼性不同的两种金属(或其中一种非金属)解析 (1)电流是由正极流向负极，实验2中，Cu 为正极，Zn 为负极；(2)电子由负极流向正极，实验6中电子由B 极流向A 极，表明负极是B(Al)；(3)实验5是铜的吸氧腐蚀，说明铜的腐蚀是自发进行的；(4)判断原电池负极时，不能简单地比较金属的活动性，要看反应的具体情况，如Al 在强碱性溶液中比Mg 更易失电子，Al 作负极，Mg 作正极；在原电池中负极失去电子，发生氧化反应；必须有电解质溶液，形成闭合回路；活泼性不同的两种金属，或一种金属和一种能导电的非金属都可以作电极。

答案 (1)B A (2)铝 (3)B (4)A9．(16分)如图是一个化学过程的示意图。

已知甲池的总反应式为2CH 3OH ＋3O 2＋4KOH===2K 2CO 3＋6H 2O请回答：(1)甲池是________池，通入O 2的电极作为________极，电极反应式为_______________________________________________________________。

(2)乙池是________池，A 电极名称为________极，电极反应式为_______________________________________________________________。

乙池中的总反应离子方程式为______________________________________________________________， 溶液的pH________(填“增大”、“减小”或“不变”)。

(3)当乙池中B(Ag)极的质量增加 5.40 g 时，甲池中理论上消耗O 2________mL(标准状况下)。

解析 (3)利用电子守恒找出关系式：4Ag ～O 2，V (O 2)＝14n (Ag)×22.4 L·mol －1＝14× 5.40 g 108 g·mol－1×22.4 L·mol －1＝0.28 L ，即280 mL 。

答案 (1)原电 正 O 2＋2H 2O ＋4e －===4OH －(2)电解 阳 4OH －－4e －===O 2↑＋2H 2O 4Ag ＋＋2H 2O=====电解4Ag ＋O 2↑＋4H ＋ 减小 (3)28010．(16分)(2012·长春高中毕业班调研)碘被称为“智力元素”，科学合理地补充碘可防止碘缺乏病。

碘酸钾(KIO 3)是国家规定的食盐加碘剂，它的晶体为白色，可溶于水。

碘酸钾在酸性介质中与过氧化氢或碘化物作用均生成单质碘。

以碘为原料，通过电解制备碘酸钾的实验装置如图所示。

1.惰性电极2.直流电源3.离子交换膜4.冷却水(1)碘是________(填颜色)固体物质，实验室常用________的方法来分离提纯含有少量杂质的固体碘。

(2)电解前，先将一定量的精制碘溶于过量氢氧化钾溶液，溶解时发生反应：3I 2＋6KOH===5KI ＋KIO 3＋3H 2O ，将该溶液加入阳极区。

另将氢氧化钾溶液加入阴极区，电解槽用水冷却。

电解时，阳极上发生反应的电极反应式为_____________________________________________________________； 每生成1 mol KIO 3，电路中通过的电子的物质的量为________。

(3)电解过程中，为确定电解是否完成，需检验电解液中是否有I －。

请设计一个检验电解液中是否有I －的实验方案，并按要求填写下表。

要求：所需药品只能从下列试剂中选择，实验仪器及相关用品自选。

试剂：淀粉溶液、淀粉-KI 试纸、过氧化氢溶液、稀硫酸。

(4)阳极电解液―→①蒸发浓缩―→②―→③过滤―→④洗涤―→⑤―→碘酸钾晶体步骤②的操作名称是________，步骤⑤的操作名称是________。

步骤④洗涤晶体的目的是______________________________________________________________________________________________________________。

解析(1)碘是紫黑色固体，实验室常利用碘易升华的特性来分离提纯含有少量杂质的固体碘。

(2)电解时，溶液中的阴离子(I－、IO－3、OH－)向阳极移动，因为I－的还原性最强，所以I－在阳极失电子被氧化为单质碘：2I－－2e－===I2。

生成的I2再与KOH溶液反应生成KIO3：3I2＋6KOH===5KI＋KIO3＋3H2O，如此循环，最终I－都转化为KIO3。