跟踪检测（三十四）化学能与电能（1）——原电池、化学电源（过基础）1.某兴趣小组设计的简易原电池装置如图所示。该电池工作时，下列说法正确的是( )A．锌片作正极B．铜片上有气泡产生C．将电能转化为化学能D．电子由铜片经导线流向锌片解析：选B 根据原电池的工作原理，活泼金属作负极，锌比铜活泼，锌片作负极，A错误；铜片作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，铜片上有气泡冒出，B正确；该装置为原电池装置，是将化学能转化成电能的装置，C错误；根据原电池的工作原理，电子从负极经导线流向正极，即电子从锌片经导线流向铜片，D错误。2．(上海高考)图1是铜锌原电池示意图。图2中，x轴表示实验时流入正极的电子的物质的量，y轴表示( )A．铜棒的质量 B．c(Zn2＋)C．c(H＋)D．c(SO)解析：选C 该装置构成原电池，Zn是负极，Cu是正极。A项，在正极Cu上溶液中的H＋获得电子变为氢气，Cu棒的质量不变，错误；B项，由于Zn是负极，不断发生反应Zn－2e－===Zn2＋，所以溶液中c(Zn2＋)增大，错误；C项，由于反应不断消耗H＋，所以溶液的c(H＋)逐渐降低，正确；D项，SO不参加反应，其浓度不变，错误。3．原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法中正确的是( )
A．①②中Mg作负极，③④中Fe作负极B．②中Mg作正极，电极反应式为6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑C．③中Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋D．④中Cu作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑解析：选B ①中Mg作负极；②中Al作负极；③中铜作负极；④是铁的吸氧腐蚀，Cu作正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。4．如图所示为锌铜原电池。下列叙述中，正确的是( )A．盐桥的作用是传导离子B．外电路电子由铜片流向锌片C．锌片上的电极反应式为Zn2＋＋2e－===ZnD．外电路中有0.2mol电子通过时，铜片表面质量增加约3.2g解析：选A “双液”原电池中，盐桥连接左、右两个烧杯中的溶液，传导离子，起到导电作用，A正确；锌的活泼性强于铜，则锌片作负极，铜片作正极；在外电路中，电子由负极流向正极，则电子由锌片流向铜片，B错误；锌片是负极，发生失去电子的氧化反应，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，C错误；铜片是正极，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，外电路中通过0.2mol电子时，铜片上析出0.1molCu，其质量为0.1mol×64g·mol－1＝6.4g，D错误。5．(全国卷Ⅱ)MgAgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误的是( )A．负极反应式为Mg－2e－===Mg2＋B．正极反应式为Ag＋＋e－===AgC．电池放电时Cl－由正极向负极迁移D．负极会发生副反应Mg＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑解析：选B MgAgCl电池的电极反应：负极Mg－2e－===Mg2＋，正极2AgCl＋2e－===2Ag＋2Cl－，A项正确，B项错误；在原电池的电解质溶液中，阳离子移向正极，阴离子移向负极，C项正确；Mg是活泼金属，能和H2O发生反应生成Mg(OH)2和H2，D项正确。6．电子计算机所用纽扣电池的两极材料为锌和氧化银，电解质溶液为KOH溶液，其电极反应式：Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O；Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－
。下列判断正确的是( )A．锌为正极，Ag2O为负极B．锌为负极，Ag2O为正极C．原电池工作时，将电能转化成化学能D．原电池工作时，负极区溶液的pH增大解析：选B 根据化合价变化可知Zn被氧化，应为原电池的负极，则正极为Ag2O，故A错误，B正确；原电池是将化学能转化为电能的装置，故C错误；原电池工作时，负极发生反应Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O，溶液的pH减小，故D错误。7．等质量的两份锌粉a、b，分别加入过量的稀H2SO4中，同时向a中放入少量的CuSO4溶液，如图表示产生H2的体积(V)与时间(t)的关系，其中正确的是( )解析：选D a中Zn与CuSO4溶液反应置换出Cu，Zn的量减少，产生H2的量减少，但ZnCu稀H2SO4形成原电池，加快反应速率，D项图示符合要求。8.近年，科学家们发明了一种能够给电子设备提供动力的生物燃料电池。该电池包括两个涂覆着酶的电极，它们处于充满空气和少量氢气的玻璃槽中。由于气体可以混合从而省去了昂贵的燃料隔离膜，其工作原理如图所示。下列说法正确的是( )A．左边为该电池的负极B．该电池可在高温环境下使用C．该电池负极反应为H2－2e－===2H＋D．该电池正极反应为O2＋4e－===2O2－解析：选C 由电池示意图可知，H2→H＋，是H2被氧化的过程，通入H2的一极为原电池的负极，发生反应：H2－2e－===2H＋；O2→H2O，是O2被还原的过程，通入O2的一极为原电池的正极，发生反应：O2＋4e－＋4H＋===2H2O，故A、D错误，C正确；该电池包括两个涂覆着酶的电极，高温下会使酶变性，不能在高温下使用，B错误。9．某校化学兴趣小组进行探究性活动：将氧化还原反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2，设计成带盐桥的原电池。提供的试剂：FeCl3溶液，KI溶液；其他用品任选。请回答下列问题：(1)请补充下面原电池的装置图，在括号内填上正负极的材料、电解质溶液。
(2)发生氧化反应的电极反应式为_______________________________________。(3)反应达到平衡时，外电路导线中__________(填“有”或“无”)电流通过。(4)平衡后向FeCl3溶液中加入少量FeCl2固体，当固体全部溶解后，则此时该溶液中电极变为__________(填“正”或“负”)极。解析：(1)依据原电池原理分析，氧化还原反应中Fe3＋在正极上得电子发生还原反应，I－在负极上发生氧化反应，负极所在的电解质溶液为KI溶液，正极所在的电解质溶液为FeCl3溶液。电极材料可选取惰性电极，如石墨或其他不活泼的金属。(2)发生氧化反应的电极是负极，I－失电子。(3)反应达到平衡时，从左到右和从右到左移动的电子数目相等，故无电流产生。(4)平衡后向FeCl3溶液中加入少量FeCl2固体，反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2的平衡逆向移动，此时Fe2＋失电子，电极变成负极。答案：(1)如图(2)2I－－2e－===I2(3)无 (4)负10．(1)锌锰(ZnMnO2)干电池应用广泛，其电解质溶液是ZnCl2NH4Cl混合溶液。①该电池的负极材料是________。电池工作时，电子流向________(填“正极”或“负极”)。②若ZnCl2NH4Cl混合溶液中含有杂质Cu2＋，会加速某电极的腐蚀，其主要原因是________________________________________________________________________。(2)铅蓄电池是常用的化学电源，其电极材料分别是Pb和PbO2，电解液为硫酸。该电池总反应式为Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。①该蓄电池放电时，电解质溶液中阴离子移向________(填“正极”或“负极”)；正极附近溶液的酸性__________(填“增强”“减弱”或“不变”)，负极的电极反应式为
______________________。(已知：硫酸铅为不溶于水的白色沉淀，生成时附着在电极上)②实验室用铅蓄电池作电源电解饱和食盐水制取氯气，今若制得0.050molCl2，这时电池内消耗的H2SO4的物质的量至少是________mol。(3)氢氧燃料电池具有启动快、效率高等优点，其能量密度高于铅蓄电池。若电解液为KOH溶液，则氢氧燃料电池的负极反应式为_________________________________。该电池工作时，外电路每流过2mole－，消耗标准状况下氧气________L。解析：(1)①负极上失电子发生氧化反应，则Zn失电子为负极，电子由负极流向正极。②电化学腐蚀较化学腐蚀更快，锌与还原出来的Cu构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀。(2)①在铅蓄电池中，根据原电池反应式中元素化合价变化知，在Pb电极上Pb元素化合价由0价变为＋2价，发生氧化反应：Pb－2e－＋SO===PbSO4，所以Pb作负极，PbO2作正极，电解质溶液中阴离子移向负极。工作时，该铅蓄电池正极上PbO2得电子发生还原反应，电极反应为PbO2＋SO＋2e－＋4H＋===PbSO4＋2H2O，正极附近溶液的酸性减弱。②设生成0.05molCl2需转移的电子为xmol。2Cl－－2e－===Cl2↑2mol 1molxmol 0.050mol解得x＝0.1，设转移0.1mole－时，消耗硫酸的物质的量为ymol，放电时，铅蓄电池的电池反应式为PbO2＋Pb＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O 转移电子2mol 2molymol0.1moly＝0.1，所以消耗硫酸的物质的量为0.1mol。(3)燃料与氧气反应的总化学方程式为2H2＋O2===2H2O，电解质溶液呈碱性，负极上氢气失电子生成水，则负极的电极反应式为H2＋2OH－－2e－===2H2O或2H2＋4OH－－4e－===4H2O；该电池中正极上是氧气发生得电子的还原反应，其电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，则外电路每流过2mole－，消耗氧气为0.5mol，所以消耗标准状况下氧气的体积为0.5mol×22.4L·mol－1＝11.2L。答案：(1)①Zn 正极 ②Zn与Cu2＋反应生成Cu，Zn与Cu构成原电池，加快反应速率
(2)①负极 减弱 Pb－2e－＋SO===PbSO4 ②0.1(3)H2－2e－＋2OH－===2H2O 11.2
