第2課時原電池、化學電源題號知識易中難原電池原理及裝置分析13,6原電池原理的基本應用24化學電源57,8綜合應用9一、選擇題(每小題只有一個選項符合題意)1.(2022·山東濟南檢測)鋅銅原電池裝置如圖所示,其中陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過,下列有關敘述正確的是(C)A.銅電極上發生氧化反應B.電池工作一段時間后,甲池的c(SO4C.電池工作一段時間后,乙池溶液的總質量增加D.陰、陽離子分別通過交換膜向負極和正極移動,保持溶液中電荷平衡解析:A.Cu作正極,電極上發生還原反應,錯誤;B.電池工作過程中,SO42-不參加電極反應,故甲池的c(SO42-)基本不變,錯誤;C.電池工作時,甲池反應為Zn-2e-Zn2+,乙池反應為Cu2++2e-Cu,甲池中Zn2.化學電源在日常生活和高科技領域中都有廣泛的應用。下列說法不正確的是(A)A.甲:Zn2+向Cu電極方向移動,Cu電極附近溶液中H+濃度增加B.乙:正極的電極反應式為Ag2O+2e-+H2O2Ag+2OH-C.丙:鋅筒作負極,發生氧化反應,鋅筒會變薄D.丁:使用一段時間后,電解質溶液的酸性減弱,導電能力下降解析:Zn較Cu活潑,作負極,Zn失電子變成Zn2+,電子經導線轉移到銅電極,銅電極負電荷變多,吸引了溶液中的陽離子,因而Zn2+和H+遷移至銅電極,H+氧化性較強,得電子變成H2,因而c(H+)減小,A項不正確;Ag2O作正極,得到來自Zn失去的電子,被還原成Ag,結合KOH溶液作電解液,故電極反應式為Ag2O+2e-+H2O2Ag+2OH-,B項正確;Zn為較活潑電極,作負極,發生氧化反應,電極反應式為Zn-2e-Zn2+,鋅溶解,因而鋅筒會變薄,C項正確;鉛蓄電池總反應式為PbO2(s)+Pb(s)+2H2SO4(aq)2PbSO4(s)+2H2O(l),可知放電一段時間后,H2SO4不斷被消耗,因而電解質溶液的酸性減弱,導電能力下降,D項正確。3.如圖是課外活動小組設計的用化學電源使LED燈發光的裝置。下列說法錯誤的是(C)A.銅片表面有氣泡生成B.裝置中存在“化學能→電能→光能”的轉換C.如果將稀硫酸換成檸檬汁,導線中不會有電子流動D.如果將鋅片換成鐵片,電路中的電流方向不變解析:檸檬汁顯酸性,也能作電解質溶液,所以將稀硫酸換成檸檬汁,仍然構成原電池,所以導線中有電子流動,C錯誤;金屬性Cu比Zn、Fe弱,Cu作正極,所以電路中的電流方向不變,D正確。4.如圖中四種電池裝置是依據原電池原理設計的,下列有關敘述錯誤的是(C)A.①中鋅電極發生氧化反應B.②中電子由a電極經導線流向b電極C.③中外電路中電流由A電極流向B電極D.④中LixC6作負極解析:在原電池中陰離子移向負極,所以③中A電極為負極,則外電路中電流應由B電極流向A電極。5.(2021·重慶育才中學入學考試)2020年6月,清華大學發現了一種新型的鉀離子電池正極材料,比過去使用的任何材料都更加穩定。電池示意圖如圖,總反應為FeC2O4F+KC6C6+KFeC2O4F。下列有關說法錯誤的是(D)A.放電時,負極反應為KC6-e-K++C6B.充電時,陽極反應為KFeC2O4F-e-FeC2O4F+K+C.充電時,當電路中通過的電子為0.02mol時,碳電極增加的質量為0.78gD.用該電池電解飽和食鹽水,陰極產生4.48L氣體時,通過隔膜的K+為0.2mol解析:由總反應知,放電時,負極KC6失去電子生成C6,負極反應為KC6-e-K++C6,A正確;由總反應知,充電時,C6得電子在陰極反應,則KFeC2O4F在陽極反應,陽極反應為KFeC2O4F-e-FeC2O4F+K+,B正確;充電時,碳電極為陰極,電極反應式為C6+e-+K+KC6,碳電極增加的質量即K+的質量,當電路中通過的電子為0.02mol時,K+的物質的量也為0.02mol,質量為0.02mol×39g/mol=0.78g,C正確;未提到標準狀況下,無法用n=V22.4二、選擇題(每小題有一個或兩個選項符合題意)6.一定條件下,實驗室利用如圖所示裝置,通過測電壓求算Ksp(AgCl)。工作一段時間后,兩電極質量均增大。下列說法正確的是(C)A.右池中的銀電極作負極B.正極反應為Ag-e-Ag+C.總反應為Ag++Cl-AgCl↓D.鹽橋中的NO3解析:若右池中的銀電極作負極,Ag失去電子被氧化為Ag+,Ag-e-Ag+,電極質量減輕,不符合題干中的信息“兩電極質量均增大”,A項錯誤;根據“兩電極質量均增大”判斷,若左池Ag失去電子被氧化為Ag+,Ag+再結合溶液中的Cl-生成AgCl,Ag-e-+Cl-AgCl,沉淀附著在電極上,即左池的銀失去電子作負極,此時右池電解質溶液中的Ag+在銀電極表面得到電子被還原為Ag,Ag++e-Ag,即右池的銀電極為正極,兩個電極反應式相加得到總反應Ag++Cl-AgCl↓,綜上所述,B項錯誤,C項正確;根據“陰、陽相吸”可判斷鹽橋中的NO3-向負極方向(即左池)移動,D項錯誤。7.(2021·廣東中山大學附屬中學月考)利用生物電化學系統處理廢水的原理如圖,雙極膜內的H2O解離成H+和OH-。下列對系統工作時的說法正確的是(AD)A.b電極為正極,發生還原反應B.雙極膜內的水解離成的H+向a電極移動C.有機廢水發生的反應之一為CH3COO-+7OH--8e-2CO2↑+5H2OD.該系統可處理廢水、回收銅等金屬,還可提供電能解析:a電極上廢水中有機物發生氧化反應生成二氧化碳,b電極上銅離子發生還原反應生成銅單質,則a電極為負極,發生氧化反應,b電極為正極,發生還原反應,故A正確;原電池工作時,陽離子移向正極,陰離子移向負極,雙極膜內的水解離出的H+應該移向正極(b電極),故B錯誤;負極a上廢水中有機物失去電子發生氧化反應生成CO2,溶液顯酸性,發生的反應為CH3COO-+2H2O-8e-2CO2↑+7H+,故C錯誤;該裝置是原電池,可對外提供電能,并且可以處理廢水中的有機物和重金屬離子(如Cu2+發生還原反應生成Cu),故D正確。8.有機物液流電池因其電化學性能可調控等優點而備受關注。南京大學研究團隊設計了一種水系分散的聚合物微?！澳酀{”電池(圖1)。該電池在充電過程中,聚對苯二酚被氧化,下列說法錯誤的是(AB)A.放電時,電子由a電極流向b電極B.充電時,a電極附近的pH增大C.電池中間的隔膜為特殊尺寸半透膜,目的是阻止正、負極物質的交叉污染D.放電時,b電極的電極反應方程式為-4ne-+4nH+解析:充電過程中,聚對苯二酚被氧化,則充電時,a電極為陽極,故放電時b電極為電池的負極,a電極為電池的正極,放電時,電子由b電極流向a電極,A錯誤;充電時,聚對苯二酚在a電極被氧化,釋放出氫離子,酸性增強,a電極附近的pH減小,B錯誤;結合題圖可知,a電極附近和b電極附近反應的物質不同,則電池中間的隔膜為特殊尺寸半透膜,目的是阻止正、負極物質的交叉污染,C正確;放電時,b電極為電池的負極,失電子,電極反應方程式為-4ne-+4nH+,D正確。三、非選擇題9.能源是現代文明的原動力,通過化學方法可以使能量按人們所期望的形式轉化,從而開辟新能源和提高能源的利用率。(1)通過氫氣的燃燒反應,可以把氫氣中蘊含的化學能轉化為熱能,如果將該氧化還原反應設計成原電池裝置,就可以把氫氣中蘊含的化學能轉化為電能,如圖就是能夠實現該轉化的裝置,被稱為氫氧燃料電池。該電池的正極是(填“a電極”或“b電極”),在負極發生的電極反應是。

(2)能源是當今社會發展的三大支柱之一。有專家指出:如果對燃燒產物如CO2、H2O、N2等能夠實現利用太陽能讓它們重新組合(如圖),可以節約燃料,緩解能源危機。在此構想的物質循環中太陽能最終轉化為(填字母)。

A.熱能 B.電能C.化學能 D.生物質能(3)鋰硒電池具有優異的循環穩定性。①正極材料Se可由SO2通入亞硒酸(H2SeO3)溶液反應制得,則該反應中氧化劑與還原劑的物質的量之比為。

②一種鋰硒電池放電時的工作原理如圖1所示,正極的電極反應式為。③Li2Sex與正極碳基體結合時的能量變化如圖2所示,圖中3種Li2Sex與碳基體的結合能力由大到小的順序是。解析:(1)氫氧燃料電池中氫氣在負極放電,氧氣在正極放電,則該電池的正極是b電極,在負極氫氣失去電子,發生的電極反應是H2-2e-2H+。(2)由圖可知,太陽能首先轉化為化學能,然后燃料燃燒,化學能轉化為熱能,故選A。(3)①正極材料Se可由SO2通入亞硒酸(H2SeO3)溶液反應制得,反應的化學方程式為H2SeO3+2SO2+H2OSe+2H2SO4,其中H2SeO3是氧化劑,SO2是還原劑,兩者物質的量之比為1∶2。②由圖可知,Se發生得到電子的還原反應生成Li2Sex,作正極,正極反應