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主题16 原电池原理及应用1下列反应不可用于设计成原电池的是()ACaCO3+2HClCaCl2+CO2+H2O B2CH3OH+3O22CO2+4H2OCZn+2HClZnCl2+H2 D4Al+3O2+6H2O4Al(OH)3【答案】A【解析】【点睛】构成原电池的条件是：有两个活泼性不同的电极，将电极插入电解质溶液中，两电极间构成闭合回路，能自发的进行氧化还原反应。2关于原电池的叙述中正确的是()A原电池是把化学能转变为电能的装置B构成原电池正极和负极的必须是两种不同金属C原电池电解质溶液中阳离子向负极移动D理论上，所有的氧化还原反应都能设计成原电池【答案】A【解析】【分析】A.原电池是将化学能转化为电能的装置； B.构成原电池的正负极可能都是非金属或金属和非金属；C.原电池放电时,电解质溶液中阳离子向正极移动；D.自发进行的氧化还原反应可以设计成原电池；【详解】A.原电池是将化学能转化为电能的装置,电解池是将电能转化为化学能的装置,故A正确；B.构成原电池的正负极可能都是非金属或金属和非金属,如Zn、石墨和稀硫酸构成的原电池,以石墨为电极的氢氧燃料电池,故B错误；C.原电池放电时,负极上电子沿导线流向正极,根据异性相吸原理,电解质溶液中阳离子向正极移动,阴离子向负极移动,故C错误；D.理论上，自发进行的氧化还原反应都能设计成原电池，故D错误；综上所述，本题选A。3Mg-AgCl电池是一种能被海水激活的一次性贮备电池，电池的总反应方程式如下：2AgCl + Mg = Mg2+ 2Ag +2Cl。有关该电池的说法正确的是A该电池可用于海上应急照明供电B负极反应式为：AgCl + e = Ag + ClC该电池不能被KCl 溶液激活D电池工作时，每消耗1.2 g Mg，溶液中的Cl-增多0.2 mol【答案】A【解析】4某小组为研究电化学原理，设计如下图装置。下列叙述不正确的是（ ）Aa和b不连接时，铁片上会有金属铜析出Ba和b用导线连接时，溶液中的SO42-向铁电极移动，铜片上发生的反应为：Cu22e=CuC无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液从蓝色逐渐变成浅绿色Da和b分别连接直流电源正、负极时，溶液中的Cu2向铜电极移动【答案】D5某太阳能电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是A光照时，毎转移2mol电子，有2mol H+由a极区经质子交换膜向b极区迁移B光照时，b极的电极反应式为VO2+-e-+H2O=VO2+2H+C夜间，a极的电极反应式为V3+e-=V2+D该电池供电原理与硅太阳能电池相同【答案】B【解析】A光照时，b极VO2+H2O-e-=VO2+2H+，产生氢离子，而氢离子由b极室透过质子膜进入a极室，故A错误；B光照时，b极发生氧化反应，电极反应式为VO2+H2O-e-=VO2+2H+，故B正确；C夜间无光照时，相当于蓄电池放电，a极的电极反应式为：V2+-e-=V3+，发生氧化反应，是负极，故C错误；D硅太阳能电池是用半导体原理将光能转化为电能，是物理变化，而该电池是化学能转化为电能，两者原理不同，故D错误；故选B。6镍镉（NiCd）可充电电池在现代生活中有广泛的应用。已知镍镉电池的电解质溶液是KOH溶液，放电时的电池反应是： Cd+2NiO(OH)+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2，下列说法正确的是A放电时电解质溶液的密度减小 B放电时K+向Cd极区移动C充电时阳极Cd元素被氧化 D充电时阴极附近的pH增大【答案】D考点：考查镍镉（NiCd）可充电电池的有关判断7新型/燃料电池（DBFC）的结构如图所示，已知硼氢化钠中H为1价，有关该电池的说法正确的是 （ ）A电极B材料中含层，可增强导电性B电池负极区的电极反应：C放电过程中，Na+从正极区向负极区迁移D在电池反应中，每消耗1L 6mol/L 溶液，理论上流过电路中的电子为6个【答案】B【解析】【分析】新型/燃料电池，中氢元素化合价由-1价升为+1价，失去电子，在负极上发生氧化反应；过氧化氢中氧元素化合价由-1价降为-2价，得到电子，在正极上发生还原反应，据此解题。【点睛】本题考查的知识点为原电池。在原电池中，失去电子发生氧化反应的一极作为负极，得到电子发生还原反应的一极作为正极。电子由负极流出，经外导线流向正极。电解质溶液中，通常阳离子向正极移动、阴离子向负极移动。8已知新型中温全瓷铁-空气电池，其结构如图所示。下列说法正确的是 A铁表面发生的反应为xH2O（g）+FeFeOx+xH2Ba极发生氧化反应C正极的电极反应为FeOx+2xe-Fe+xO2-D若有22.4L（标准状况）空气参与反应，则电路中有4mol电子转移【答案】A【解析】【分析】由新型中温全瓷铁-空气电池的装置图可知，a极空气中氧气得电子发生还原反应为正极，铁与水反应生成氢气，氢气在b极失电子发生氧化反应为负极，据此分析解答。【点睛】本题考查新型化学电源，把握原电池的工作原理和电极反应的判断是解答本题的关键，易错选项是D，注意题中所给的体积是空气的体积而不是氧气的体积。9镁-次氯酸盐电池的工作原理如图所示，该电池反应为Mg+ClO+H2OMg(OH)2+Cl。下列有关说法正确的是 A电池工作时，正极a附近的pH增大B电池工作时，C溶液中的溶质是MgCl2C负极反应式：ClO+2e+H2OCl+2OHDb电极发生还原反应，每转移0.2mol电子，理论上生成0.1mol Cl【答案】A【解析】【分析】该电池中，镁易失电子作负极，据图可知，负极为b，电极反应式为Mg-2e+2OH= Mg(OH)2，次氯酸根离子得电子发生还原反应，正极a的电极反应式为：ClO+H2O+2e=Cl+2OH，据此分析解答。10CH3OH-O2在聚合物催化下的原电池的工作示意图如图所示，下列说法正确的是A电极A是负极，发生还原反应B电解质溶液中H+由电极B流向A极C电极B的电极反应为O2+2e+HHO2D外电路中通过3mol电子时，生成11.2LCO2【答案】C【解析】【详解】A该燃料电池中，通入燃料甲醇的A极为原电池的负极，通入氧气的B极为原电池的正极，甲醇在负极上失电子发生氧化反应，故A错误；B在原电池中，阳离子向正极区迁移，所以氢离子从A极流向B极，故B错误；C通入氧气的B极为正极，发生的电极反应为O2+2e+HHO2，故C正确；D根据C元素的化合价变化可知，每生成1 mol CO2转移6mol电子，所以外电路中通过3mol电子时生成0.5mol CO2，因未说明是否处于标准状况，所以二氧化碳的体积不一定为11.2L，故D错误，答案选C。【点睛】本题考查原电池原理，可根据元素化合价变化判断正负极，再结合反应物、生成物及得失电子书写电极反应式，解题时要特别注意书写电极反应式时要结合电解质特点，为易错点，试题难度不大。11利用反应2CuO22H2SO4=2CuSO42H2O可制备CuSO4，若将该反应设计为原电池。（1）负极材料是_(写名称)，电极反应为_。（2）正极电极反应式为_。（3）溶液中SO42向_极移动。【答案】（1）铜Cu2e=Cu2（2）O24e4H=2H2O（3）负12SO2、CO、CO2、NOx是对环境影响较大的几种气体，对它们的合理控制和治理是优化我们生存环境的有效途径。（1）利用电化学原理将CO、SO2转化为重要化工原料，装置如图所示。若A为CO，B为H2，C为CH3OH，则通入CO一极的电极反应式为_。A为SO2，B为O2，C为H2SO4，则负极反应式为_。若A为NO2，B为O2，C为HNO3，则负极的电极反应式为_。（2）碳酸盐燃料电池以一定比例的Li2CO3和Na2CO3低熔混合物为电解质，操作温度为650，在此温度下以镍为催化剂，以煤气（CO、H2的体积比为1:1）直接作燃料，其工作原理如图所示。则电池负极反应式为_.【答案】CO+4e+4H=CH3OH SO2+2H2O2e=SO42+4H NO2e+H2O=NO3+2H CO+H24e+2CO32=3CO2+H2O 【解析】【分析】（1）原电池中，通入氧化剂的电极是正极、通入还原剂的电极是负极，该电池中C元素化合价由+2价变为-2价、H元素化合价由0价变为+1价，所以CO是氧化剂；若A为SO2，B为O2，C为H2SO4，负极上二氧化硫失电子和水反应生成硫酸根离子和氢离子；若A为NO2，B为O2，C为HNO3，则NO2在负极上失电子发生氧化反应；（2）该燃料电池中，负极上一氧化碳、氢气失电子和碳酸根离子反应生成二氧化碳和水，由此书写电极反应式。.若A为NO2，B为O2，C为HNO3，负极上NO2失电子发生氧化反应生成硝酸，电极反应式为NO2e+H2O=NO3+2H，故答案为：NO2e+H2O=NO3+2H；（2）该燃料电池中，负极上一氧化碳、氢气失电子和碳酸根离子反应生成二氧化碳和水，电极反应式为：CO+H24e+2CO32=3CO2+H2O，故答案为：CO+H24e+2CO32=3CO2+H2O。132014年我国的冶金行业深受经济危机的冲击，尤其是Al、Fe的价格下滑幅度很大。请完成下面问题：（1）冶炼后的铝渣中含有大量的硅酸铝钙（Al2Ca2Si5O15），可作耐火纤维的原料。硅酸铝钙用氧化物形式表示为_。（2） 由下列物质冶炼相应金属时采用电解法的是 。a.Fe2O3 b.NaCl c.Cu2S d.Al2O3（3）高铁电池具有容量高、安全性能好和价格低廉等特点，如图是高铁电池的实验装置。已知：放电后两极得到相同价态铁的化合物。电池放电时正极发生的电极反应式是_。若该电池属于二次电池，则充电时阴极的电极反应式为_。已知盐桥中含有饱和KCl溶液，放电时，盐桥的作用是_。【答案】（1）2CaOAl2O35SiO2；（2）bd；（3）FeO42+3e+4H2OFe（OH）3+5OH；Fe（OH）3+3eFe+3OH；形成闭合回路，并保持两边溶液呈电中性。考点：考查复杂硅酸盐写成氧化物、金属冶炼、电极反应式的书写、盐桥的作用等知识。14依据原电池原理，回答下列问题：（1）图1是依据氧化还原反应：Cu（s）2Fe3（aq）Cu2（aq）2Fe2（aq）设计的原电池装置。电极X的材料是_（填化学名称）；电极Y的材料是_（填化学名称）。 Y电极发生的电极反应式为：_。 （2）图2是使用固体电解质的燃料电池，装置中，以稀土金属材料作惰性电极，在两极上分别通入CH4和空气，其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2固体，它在高温下能传导正极生成的O2离子(O24e2O2)。c电极为_极。（填“正”或“负”） d电极上的电极反应式为_。 如果消耗甲烷160g，假设化学能完全转化为电能，则转移电子的数目为_（用NA表示），需要消耗标准状况下氧气的体积为_L。【答案】铜 碳（石墨、金、铂、银） 2Fe32e2Fe2 正 CH44O28e=CO22H2O 80NA 448 【解析】【详解】（1）由Cu（s）2Fe3（aq）Cu2（aq）2Fe2（aq）可知：Cu失去电子，化合价升高，是电子流出的一极，为原电池的负极，故电极X的材料是铜，电极Y是原电池的正极，发生Fe3+得电子的还原反应，可选择惰性电极碳或比铜活波性弱的材料做电极，如碳（石墨、金、铂、银）做正极，原电池正极的电极反应式为：2Fe32e2Fe2；本题答案为：铜，碳（石墨、金、铂、银）；2Fe32e2Fe2（或Fe3eFe2）。
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