高中化學(xué)導(dǎo)學(xué)案-第三課時(shí)原電池、化學(xué)電源習(xí)題課

第四章原電池及化學(xué)電源習(xí)題課

1.固體氧化物燃料電池是以固體氧化錯(cuò)一氧化鋁為電解質(zhì)，這種固體電解質(zhì)在高溫下允許

氧離子行一）在其間通過。該電池的工作原理如下圖所示，其中多孔電極a、b均不參與

電極反應(yīng)。下列判斷正確的是（）

A.有參加反應(yīng)的a極為電池的負(fù)極

B.b極的電極反應(yīng)式為壓一2e,+0"=也0

C.a極對應(yīng)的電極反應(yīng)式為02+2上0+4鼠=40田

D.該電池的總反應(yīng)式為2也+。2至遢2H*

2.有人設(shè)計(jì)出利用CH,和a的反應(yīng)，用鉗電極在KOH溶液中構(gòu)成原電池。電池的總反應(yīng)類

似于CH,在02中燃燒，則下列說法正確的是（）

①每消耗1molCH,可以向外電路提供8mole-②負(fù)極上CH」失去電子，電極反應(yīng)式

為CHH100H--8屋=0）『+740③負(fù)極上是“獲得電子，電極反應(yīng)式為0z+2出0+4e

--40ir④電池放電后，溶液的pH不斷升高

A.①②B.①③C.①④D.③④

3.乙醇燃料電池中采用磺酸類質(zhì)子溶劑，在200℃左右時(shí)供電，電池

總反應(yīng)式為C2HQH+302=2C02+3HQ,電池示意圖，下列說法中正

確的是（）

A.電池工作時(shí)，質(zhì)子向電池的負(fù)極遷移

B.電池工作時(shí)，電流由b極沿導(dǎo)線流向a極

-

C.a極上發(fā)生的電極反應(yīng)是C2H50H+3H20+12e=2C02+12H*

D.b極上發(fā)生的電極反應(yīng)是21IQ+02+4e-=40II

4.原電池的電極名稱不僅與電極材料的性質(zhì)有關(guān)，也與電解質(zhì)溶液有關(guān)。下列說法中不正

確的是（）

A.由Al、Cu、稀硫酸組成原電池，其負(fù)極反應(yīng)式為A1—3e-=Al"

B.由Mg、Al、NaOH溶液組成原電池，其負(fù)極反應(yīng)式為A1—3屋+40日=人10「+2上0

C.由Fe、Cu、FeCk溶液組成原電池，其負(fù)極反應(yīng)式為Cu—2-=0?+

D.由Al、Cu、濃硝酸組成原電池，其負(fù)極反應(yīng)式為Cu—2e-=Ci?+

5.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(guān)敘

述正確的是（）

A.銅電極上發(fā)生氧化反應(yīng)

B.電池工作一段時(shí)間后，甲池的c（SC>42-）減小

C.電池工作一段時(shí)間后，乙池溶液的總質(zhì)量增加

D.陰陽離子離子分別通過交換膜向負(fù)極和正極移動(dòng),保持溶液中電荷平衡

6.一種熔融碳酸鹽燃料電池原理示意如圖。下列有關(guān)該電池的說法正確的是（）

電

A.反應(yīng)CH4+H2O==太=3叢+（20,每消耗lmo1CH4轉(zhuǎn)移12mo電子COHL\~

B.電極A上伍參與的電極反應(yīng)為：H2+2OH-2e-=2H2O

C.電池工作時(shí)，CCh?一向電極B移動(dòng)

2

D.電極B上發(fā)生的電極反應(yīng)為：O2+2CO2+4e=2CO3CIL+HQ

2.用鋅鎰干電池在放電時(shí)總反應(yīng)方程式可以表示為：Zn（s）+2MnO2

+2+

+2NH（=Zn+MnA（s）+2NH:if+H20,電池放電時(shí)正極（碳棒）上發(fā)生反應(yīng)

的物質(zhì)是（）

A.ZnB.碳C.MnO?和NHjD.Zn"和NH：；

3.目前人們正研究開發(fā)一種高能電池一一鈉硫電池，它以熔融的鈉、硫?yàn)閮蓸O,

以Na.導(dǎo)電的B"-AI2O3陶瓷作固體電解質(zhì)，反應(yīng)為2Na+xS獸里NaS,

以下說法正確的是（）充電

A.放電時(shí)，鈉作正極，硫作負(fù)極B.放電時(shí)，Na+向負(fù)極移動(dòng)

C.充電時(shí)，鈉極與外電源正極相連，硫極與外電源的負(fù)極相連

D.放電時(shí)，負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)是：2Na-2e-=2Na+

4.鑲(Ni)鎘(Cd)可充電的電池，放電時(shí)，電極材料是Cd和NiO(OH),電解質(zhì)是

-

KOH,電極反應(yīng)分別是：Cd+20H-2e-=Cd(OH)2；2Ni0(0H)+2H20+2e

=2Ni(0H)2+20H-O下列說法不正確的是()

A.電池放電時(shí)，負(fù)極周圍溶液的pH不斷減小

B.電池放電時(shí)總反應(yīng)是Cd+2Ni0(0H)+2H2O=Cd(OH)2+2Ni(OH)2

C.電池充電時(shí)，鎘(Cd)元素被氧化

D.電池充電時(shí)，電池的正極和電源的正極相連接

5.鋰離子電池的應(yīng)用很廣，其正極材料可再生利用。某鋰離子電池正極材料有

鉆酸鋰(LiCoOz),導(dǎo)電劑乙烘黑和鋁箔等。充電時(shí)，該鋰離子電池負(fù)極發(fā)生

的反應(yīng)為6C+ALi++xe-=LiG,充放電過程中，正極發(fā)生LiCoO?與Li—CoO?

之間的轉(zhuǎn)化。下列有關(guān)說法不正確的是()

A.放電時(shí)的負(fù)極反應(yīng)式為：LiA-^e=6CH-ALi+

B.鉆酸鋰(LiCoO?)中鉆元素的化合價(jià)為+3

C.放電時(shí)正極發(fā)生LiC(A轉(zhuǎn)化為Li-QA的反應(yīng)

D.放電時(shí)鋰離子向正極移動(dòng)

6.美國《時(shí)代周刊》將氫燃料電池評為21世紀(jì)對人類生活具有重大影響的技術(shù)

之一。培根電池是一種堿性的氫氧燃料電池，已經(jīng)應(yīng)用在“阿波羅六號(hào)”太

空船上。將多個(gè)培根電池組合為電池組，向外供電，電池組工作穩(wěn)定后，它

的電動(dòng)勢和內(nèi)阻基本保持不變。電池所產(chǎn)生的水可以作為飲用水，今欲得常

溫下水1L,則電池內(nèi)電子轉(zhuǎn)移的物質(zhì)的量約為()mol

A.8.9X103B.4.5X102C.1.1X102D.5.6X10

7.右圖是甲醇燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖，甲醇在催化劑作用下提供質(zhì)子Of)和電

子，電子經(jīng)外電路、質(zhì)子經(jīng)內(nèi)電路到達(dá)另一極與氧氣反應(yīng)，電池總反應(yīng)為

2CH30H+302==2C02+4H20O下列說法不正確的是()

做化劑負(fù)載卜佛化劑

A.左電極為電池的負(fù)極，a處通入的物質(zhì)是甲醇(電極)[°-m(電極)

--

B.正極反應(yīng)式為：02+2H20+4e==40H

-+

C.負(fù)極反應(yīng)式為：CH30H+H20-6e=C02+6H

D.該電池提供1mole,消耗氧氣0.25mol質(zhì)子交換膜

8.美國海軍海底戰(zhàn)事中心與麻省理工大學(xué)共同研制成功了用于潛航器的鎂一過

氧化氫燃料電池系統(tǒng)。其工作原理如圖所示。以下說法中錯(cuò)誤的是()

A.電池的負(fù)極反應(yīng)為Mg—2e=Mg2‘6

B.電池工作時(shí)，射向負(fù)極移動(dòng)

C.電池工作一段時(shí)間后，溶液的pH增大

業(yè)角子班:洛滋

+2+(曲水+屐性H2C2)

D.電池總反應(yīng)式是Mg+H202+2H=Mg+2H20

17.原電池是化學(xué)對人類的一項(xiàng)重大貢獻(xiàn)。

(1)某興趣小組為研究原電池原理，設(shè)計(jì)如圖裝置。

①a和b不連接時(shí)，燒杯中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式o

②a和b用導(dǎo)線連接，Cu極為原電池極(填“正”或“負(fù)”)，

電極反應(yīng)式是,Zn極發(fā)生_______(填“氧

化”或“還原”)反應(yīng)，溶液中的仁移向—(填“Cu”或“Zn”)極。

③無論a和b是否連接，Zn片均被腐蝕，若轉(zhuǎn)移了0.2mol電子，則

CIL人口耳卜戲J￡Q人口

IOH1|

H忘極[b必裁

NaOH溶液

理論上Zn片質(zhì)量減輕go

(2)如圖是甲烷燃料電池原理示意圖，回答下列問題：

①電池的負(fù)極是(填"a”或"b”)電極，該

極的電極反應(yīng)式為：O

②電池工作一段時(shí)間后電解質(zhì)溶液的pH(填“增大”“減小”或

“不變”)o

7.熔融鹽燃料電池具有很高的發(fā)電效率，因而受到重視。可用Li￡03和NazCCh的熔融鹽混

合物作電解質(zhì)，CO為負(fù)極燃?xì)?，空氣與CO2的混合氣為正極助燃?xì)?，制得?50℃下工

作的燃料電池。請完成有關(guān)的電池反應(yīng)式：

負(fù)極反應(yīng)式：2C0+2C03"—4e-=4C02；

正極反應(yīng)式：；

總電池反應(yīng)式：o

8.酸性鋅鎰干電池是一種一次電池，外殼為金屬鋅，中間是碳棒，其周圍是

碳粉，MnO2,ZnCL和NH4cl等組成的糊狀填充物，該電池在放電過程產(chǎn)生MnOOH,

回收處理該廢電池可得到多種化工原料，有關(guān)數(shù)據(jù)下表所示：

溶解度/(g/100g水)

020406080100

化合物

NH4C129.337.245.855.365.677.3

ZnCh343395452488541614

化合物Zn(OH)2Fe(OH)2Fe(OH)3

Ksp近似值1017101710-39

回答下列問題:

(1)該電池的正極反應(yīng)式為,電池反應(yīng)的離子方程式為2

(2)維持電流強(qiáng)度為0.5A,電池工作五分鐘，理論上消耗Zn_g?(已經(jīng)F=96500C/moD

(3)廢電池糊狀填充物加水處理后，過濾，濾液中主要有ZnCb和NHK1,二者可通

過一分離回收；濾渣的主要成分是MnC)2、和，欲從中得到較純的

MnO2,最簡便的方法是，其原理是。

(4)用廢電池的鋅皮制備ZnSOr7H2。的過程中，需去除少量雜質(zhì)鐵，其方法是：加

稀硫酸和H2O2溶解，鐵變?yōu)椋訅A調(diào)節(jié)至pH為一時(shí)，鐵剛好完全沉淀(離子

濃度小于IxlO^moi/L時(shí)，即可認(rèn)為該離子沉淀完全)；繼續(xù)加堿調(diào)節(jié)至pH為時(shí),

鋅開始沉淀(假定Z/+濃度為O.lmol/L)。若上述過程不加H2O2后果是—，原因

是.

6.氫氧燃料電池是符合綠色化學(xué)理念的新型發(fā)電裝置。下圖為電池示意圖，該電池電極表

面鍍了一層細(xì)小的伯粉，鉗吸附氣體的能力強(qiáng)，性質(zhì)穩(wěn)定。請回答：

(1)氫氧燃料電池的能量轉(zhuǎn)化主要形式是,在導(dǎo)線中電子

流動(dòng)方向?yàn)?用a、b表示)。

(2)負(fù)極反應(yīng)式為?

(3)電極表面鍍伯粉的原因?yàn)開___________________________________

___________________________________________________________________________________________________________________________________O

(4)該電池工作時(shí)，乩和色連續(xù)由外部供給，電池可連續(xù)不斷地提供電能。因

此，大量安全儲(chǔ)氫是關(guān)鍵技術(shù)之一。

金屬鋰是一種重要的儲(chǔ)氫材料，吸氫和放氫原理如下：

I.2Li+H2金=2LiH

II.LiH+H20=Li0H+H2t

①反應(yīng)I中的還原劑是,反應(yīng)II中的氧化劑是。

②已知LiH固體密度為0.82g?cm”，用鋰吸收224L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）上,生成的LiH體積與

被吸收的乩體積比為________o

③由②生成的LiH與比0作用，放出的比用作電池燃料，若能量轉(zhuǎn)化率為80%,則導(dǎo)線

中通過電子的物質(zhì)的量為mol?

7.I.某化學(xué)活動(dòng)小組利用如下甲裝置對原電池進(jìn)行研究，請回答下列問題：（其中鹽橋?yàn)?/p>

含有飽和KC1溶液的瓊脂）

（1）在甲圖裝置中，當(dāng)電流計(jì)中指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)時(shí)，鹽橋中的離子移動(dòng)方向?yàn)椋篕+移向

燒杯，（填"A”或"B”）。

（2）鋅電極為電池的極，發(fā)生的電極反應(yīng)式為；

銅電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為；

II.該小組同學(xué)提出設(shè)想：如果將實(shí)驗(yàn)中的鹽橋換為導(dǎo)線（銅制），電流計(jì)指針是否也發(fā)生

偏轉(zhuǎn)呢？帶著疑問，該小組利用圖乙裝置進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)電流計(jì)指針同樣發(fā)生偏轉(zhuǎn)。

回答下列問題：

（3）對于實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生電流的原因，該小組進(jìn)了深入探討，后經(jīng)老師提醒注意到使用的是銅

導(dǎo)線，燒杯A實(shí)際為原電池，B成了用電器。對于圖乙燒杯A實(shí)際是在原電池的問題上,

該小組成員發(fā)生了很大分歧：

①一部分同學(xué)認(rèn)為是由于ZnSO,溶液水解顯酸性，此時(shí)原電池實(shí)際是由Zn、Cu做電極，

H2sol溶液作為電解質(zhì)溶液而構(gòu)成的原電池。如果這個(gè)觀點(diǎn)正確，那么原電池的正極反應(yīng)

式為：?

②另一部分同學(xué)認(rèn)為是溶液酸性較弱，由于溶解在溶液中的氧氣的作用，使得Zn、Cu

之間形成原電池。如果這個(gè)觀點(diǎn)正確，那么原電池的正極反應(yīng)式為：

（4）若第⑶問中②觀點(diǎn)正確，則可以利用此原理設(shè)計(jì)電池為在偏遠(yuǎn)褥島工作的燈塔供電。

其具體裝置為以金屬鋁和石墨為電極，以海水為電解質(zhì)溶液，最終鋁變成氫氧化鋁。請

寫出該電池工作時(shí)總反應(yīng)的化學(xué)方程式_____________________________________。

8.某?；瘜W(xué)研究性學(xué)習(xí)小組欲設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證Fe、Cu金屬活動(dòng)性的相對強(qiáng)弱，他們提出了以

下兩種方案。請你幫助他們完成有關(guān)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：

方案I：有人提出將大小相等的鐵片和銅片分別同時(shí)放入稀硫酸（或稀鹽酸）中，觀察產(chǎn)

生氣泡的快慢，據(jù)此確定它們的活動(dòng)性。該原理的離子方程式為

方案H：有人利用Fe、Cu作電極設(shè)計(jì)成原電池，以確定它們活動(dòng)性的相對強(qiáng)弱。試在下

面的方框內(nèi)畫出原電池裝置圖，標(biāo)出原電池的電極材料和電解質(zhì)溶液，并寫出電極反應(yīng)

式。正極反應(yīng)式:

負(fù)極反應(yīng)式：一

方案III：結(jié)合你所學(xué)的知識(shí)，幫助他們再設(shè)計(jì)一個(gè)驗(yàn)證

Fe、Cu活動(dòng)性相對強(qiáng)弱的簡單實(shí)驗(yàn)方案（與方案I、II不能雷同）：

用離子方程式表示其反應(yīng)原理：

9.化學(xué)電池在通訊、交通及日常生活中有著廣泛的應(yīng)用。

(1)下列相關(guān)說法正確的是(填序號(hào))。

A.通過某種電池單位質(zhì)量或單位體積所能輸出能量的多少，可以判斷該電池

的優(yōu)劣

B.二次電池又稱充電電池或蓄電池，這類電池可無限次重復(fù)使用

C.除氫氣外，甲醇、汽油、氧氣等都可用作燃料電池的燃料

D.近年來，廢電池必須進(jìn)行集中處理的問題被提上日程，其首要原因是電池

外殼的金屬材料需要回收

(2)目前常用的鍥(Ni)鎘(Cd)電池，其電池總反