最新鲁科版选修四课时训练【5】原电池的工作原理化学电源含答案

最新化学精品教学资料课时训练5原电池的工作原理化学电源一、单项选择题1.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:选项A中ZnMn干电池作负极的是Zn,石墨作电池的正极,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,它的能量转化高。答案:C2.将下图所示实验装置的K闭合,下列判断正确的是()。A.Cu电极上发生还原反应B.电子沿ZnabCu路径流动C.片刻后甲池中c(SO42-)增大D.片刻后可观察到滤纸b点变红色解析:将装置中K闭合,该装置构成原电池,其中Zn电极上发生氧化反应,为负极,Cu电极上发生还原反应,为正极,故A正确;电子沿Zna,在a上溶液中的H+得到电子,在b上溶液中的OH-失去电子,电子不能直接由ab,故B错误;该装置工作过程中,甲乙两烧杯中的SO42-的浓度都不改变,只是盐桥中的Cl-和K+分别向甲、乙两烧杯中移动,故C错误;b接电源正极为阳极,在此极溶液中的OH-失去电子,c(OH-)减小,c(H+)增大,b处滤纸不能变红色,故D错误。答案:A3.把A、B、C、D四块金属泡在稀硫酸中,用导线两两相连可以组成各种原电池。A、B相连时,A为负极;C、D相连时,D上有气泡逸出;A、C相连时,A极减轻;B、D相连时,B为正极。则四种金属的活动性顺序由大到小排列为()。A.A>B>C>DB.A>C>B>DC.A>C>D>BD.B>D>C>A解析:金属组成原电池,相对活泼的金属失去电子作负极,相对不活泼的金属作正极。负极被氧化,质量减轻,正极发生还原反应,有物质析出,由题意得活动性A>B、C>D、A>C、D>B,故正确答案为C。答案:C4.研究人员研制出一种锂水电池,可作为鱼雷和潜艇的储备电源。该电池以金属锂和钢板为电极材料,以LiOH为电解质,使用时加入水即可放电。关于该电池的下列说法不正确的是()。A.水既是氧化剂又是溶剂B.放电时正极上有氢气生成C.放电时OH-向正极移动D.总反应为2Li+2H2O2LiOH+H2解析:考生可能迅速选出C项是错误的,因为原电池放电时OH-是向负极移动的。这个考点在备考时训练多次。这种电池名称叫锂水电池。可推测其总反应为2Li+2H2O2LiOH+H2,再写出其电极反应如下:负极为2Li-2e-2Li+;正极为2H2O+2e-2OH-+H2结合选项分析A、B、D都是正确的。答案:C5.生产铅蓄电池时,在两极板上的铅、锑合金棚架上均匀涂上膏状的PbSO4,干燥后再安装,充电后即可使用,发生的反应是2PbSO4+2H2OPbO2+Pb+2H2SO4下列对铅蓄电池的说法错误的是()。A.需要定期补充硫酸B.工作时铅是负极,PbO2是正极C.工作时负极上发生的反应是Pb+SO42-2e-PbSO4D.工作时电解质的密度减小解析:铅蓄电池放电时相当于原电池,Pb是负极,PbO2是正极;负极发生的反应是Pb失去电子生成Pb2+,Pb2+与溶液中的SO42-生成PbSO4沉淀;放电时消耗的硫酸与充电时生成的硫酸相等,在制备电池时,PbSO4的量是一定的,制成膏状,干燥后再安装,说明H2SO4不用补充;放电时,H2SO4被消耗,溶液中的H2SO4的物质的量浓度减小,所以溶液的密度也随之减小。答案:A二、双项选择题6.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中发生氧化反应C.烧杯a中发生的反应为2H+2e-H2D.烧杯b中发生的反应为2Cl-2e-Cl2解析:题中给出的物质表明,该电池的总反应是2Zn+O2+2H2O2Zn(OH)2,a烧杯中电极反应为O2+2H2O+4e-4OH-,b中Zn-2e-Zn2+。答案:AB7.据报道,我国拥有完全自主产权的氢氧燃料电池车已在北京奥运会期间投入使用。某种氢氧燃料电池的电解液为KOH溶液,下列有关该电池的叙述不正确的是()。A.正极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-B.工作一段时间后,电解液中KOH的物质的量不变C.该燃料电池的总反应方程式为2H2+O22H2OD.用该电池电解CuCl2溶液,产生2.24 L Cl2(标准状况)时,有0.1 mol电子转移解析:本题考查燃料电池的工作原理。氧气在正极发生还原反应,A正确;该燃料电池中氢气与氧气反应生成水,KOH没有消耗,也没有生成,故KOH的物质的量不变,但其溶液浓度变小,B正确;H2和O2反应生成水是该电池发生的反应,但电池反应式的条件不是点燃,故C项错误;CuCl2Cu+Cl2,2Cl-2e-Cl2,n(Cl2)=2.24L22.4L·mol-1=0.1 mol,n(e-)=0.2 mol,D错误。答案:CD三、非选择题8.依据氧化还原反应:2Ag+CuCu2+2Ag设计的原电池如图所示。请完成下列问题:(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:本电池的化学反应原理为:2AgNO3+CuCu(NO3)2+2Ag。对于原电池负极上发生氧化反应,失电子;正极上发生还原反应,得电子。电子由负极流向正极。答案:(1)CuAgNO3溶液(2)正Ag+e-AgCu-2e-Cu2+(3)X或CuAg9.某探究活动小组想利用原电池反应检测金属的活动性顺序,有甲、乙两位同学均使用镁片与铝片作电极,但甲同学将电极放入6 mol·L-1的稀硫酸中,乙同学将电极放入6 mol·L-1的NaOH溶液中,如图所示。(1)写出甲池中发生的有关电极反应的反应式:负极, 正极。 (2)写出乙池中发生的有关电极反应的反应式:负极, 正极。 总反应离子方程式为。 (3)如果甲与乙两位同学均认为“构成原电池的电极材料若是金属,则构成负极材料的金属应比构成正极材料的金属活泼”,则甲会判断出活动性更强,而乙会判断出活动性更强(填写元素符号)。 (4)由此实验,可得到如下哪些结论?。 A.利用原电池反应判断金属活动性顺序应注意选择合适的介质B.镁的金属性不一定比铝的金属性强C.该实验说明金属活动性顺序过时,已没有实用价值D.该实验说明化学研究对象复杂、反应条件多变,应具体问题具体分析解析:(1)甲池中电池总反应方程式为Mg+H2SO4MgSO4+H2,Mg作负极,电极反应式为Mg-2e-Mg2+;Al作正极,电极反应式为2H+2e-H2。(2)乙池中电池总反应方程式为2Al+2NaOH+6H2O2NaAl(OH)4+3H2,负极上为Al被氧化生成Al3+后与OH-反应生成Al(OH)4-,电极反应式为2Al+8OH-6e-2Al(OH)4-;正极产物为H2,电极反应式为6H2O+6e-6OH-+3H2。(3)甲池中Mg为负极,Al为正极;乙池中Al为负极,Mg为正极,若根据负极材料金属比正极活泼,则甲判断Mg活动性强,乙判断Al活动性强。(4)选AD。Mg的金属活动性一定比Al强,金属活动性顺序是正确的,应用广泛。答案:(1)Mg2e-Mg2+2H+2e-H2(2)2Al+8OH-6e-2Al(OH)4-6H2O+6e-6OH-+3H22Al+2OH-+6H2O2Al(OH)4-+3H2(3)MgAl(4)AD10.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:甲醇燃料电池工作原理示意图请回答下列问题:(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。 (4)使用该燃料电池的另一个好处是。 解析:Pt(a)原料为CH3OH和水,产物为CO2、H+,根据C化合价由-2升到+4,失去电子,Pt(a)为负极;Pt(b)原料为O2、H+,产物为H2O,O化合价由0降低为-2,发生还原反应,为正极。答案:(1)负CH3OH+H2O-6e-CO2+6H+还原O2+4H+4e-2H2O(2)2CH3OH+3O22CO2+4H2O(3)13(4)对环境无污染