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原电池的工作原理化学电源课堂检测(含解析鲁科版选修4)

时间:2015-12-04 20:30:14作者:佚名试题来源:网络
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第3节 化学能转化为电能——电池
第1课时  原电池的工作原理 化学电源
一、选择题(本题包括7小题,每小题6分,共42分)
1. 下列各装置中,不能构成原电池的是(电解质都为稀硫酸)(    )
A.            B.
C.        D.
答案:D
解析:原电池的构成条件:(1)有活泼性不同的两种材料作为电极材料;(2)两电极和电解质溶液共同构成一个闭合电路;(3)必须有能够自发的氧化还原反应发生。D没有形成闭合回路,故选D。
2. 关于下图所示的装置叙述正确的是(   )
 
A.装置A 是电解池,装置B是原电池       
B.装置A 是原电池,装置B是电解池
C.电子由装置A中碳棒流向B 装置中碳棒    
D.工作一段时间后,A 装置中稀H2SO4溶液质量减轻,B装置中CuCl2溶液质量减轻
【答案】B
【解析】依据电极可推知A是原电池,则B为电解池,
A池中Fe为负极,Fe溶解,失去电子,电子由A池中Fe流向B 装置中碳棒,而溶液的质量增加。
3.关于如下图所示装置的叙述,正确的是(     )    
 
A.铜是阳极,铜片上有气泡产生
B.铜片质量逐渐减少                                    
C.电流从锌片经导线流向铜片
D.氢离子在铜片表面被还原
答案:D
解析:从图中可以看出这是原电池,原电池的电极名称应说是正、负极,故A错;而原电池是活泼金属被消耗,故B错;负极(Zn)的电子经导线流向正极(Cu),故电流方向与电子流向相反,故C错。
4.下列说法中,正确的是(    )
A.构成原电池两个电极的材料必须是两种金属
B.由铜,锌作电极与硫酸铜溶液组成的原电池中铜是正极
C.电子通过外导线由锌流向铜,通过硫酸溶液被氢离子得到放氢气
D.铜、锌原电池工作时,若有13g锌溶解,电路中有0.2mol电子通过
答案:B
解析:构成原电池电极的材料也可以是碳棒,A错; 原电池中金属性弱的做原电池的正极,B正确;电子由锌流向铜,H+在铜电极上得电子放出氢气,C错;铜、锌原电池工作时,若有13g锌溶解,电路中有0.4mol电子通过,D错。
5.关于铅蓄电池的说法正确的是(    )
A.在放电时,正极发生的反应是 
B.在放电时,该电池的负极材料是铅板
C.在充电时,电池中硫酸的浓度不断变小
D.在充电时,阳极发生的反应是
答案:B
解析:铅蓄电池的放电和充电反应为: ,放电过程是原电池原理,充电过程是电解池原理,选B。
6.氧化反应和还原反应分别在两个电极上自发进行时,便能构成原电池反应,下列氧化还原反应在一定条件下不能构成原电池反应的是(  )                        
A.2FeCl2+Cl2===2FeCl3
B.Zn+Ag2O+H2O===Zn(OH)2+2Ag
C.Na2S2O3+H2SO4===Na2SO4+S↓+SO2↑+H2O
D.2H2+O2===2H2O
答案:C
解析:A、B、D项所示反应均为氧化还原反应,且氧化剂和还原剂分别属于不同的物质,符合题意.C项虽是氧化还原反应,但氧化剂和还原剂均为Na2S2O3,不合题意。
7. 甲乙两位同学一起做水果电池的实验,测得数据如下:
  

甲同学提出的问题,乙同学解释不正确的是
 
 
【答案】C
【解析】水果电池的电压与电极的材料也有很大的关系,C错。
二、非选择题(本题包括4个大题,共58分)
8.Zn-MnO2干电池应用广泛,其电解质溶液是ZnCl2-NH4Cl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ZnCl2-NH4Cl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    。欲除去Cu2+,最好选用下列试剂中的    (填代号)。
a.NaOH        b.Zn    c.Fe       d.NH3•H2O
(3)MnO2的生产方法之一是以石墨为电极,电解酸化的MnSO4溶液。阴极的电极反应式是
    。若电解电路中通过2mol电子,MnO2的理论产量为    。
答案:(1)Zn(或锌) 正极 (2)锌与还原出来的Cu构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀   b 
(3)2H++2e-→H2 ,87g
解析:(1)负极上是失电子的一极 Zn失电子有负极经外电路流向正极。
(2)锌与还原出来的Cu构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀。除杂的基本要求是不能引入新杂质,所以应选Zn将Cu2+ 置换为单质而除去。
(3)阴极上得电子,发生还原反应, H+得电子生成氢气。因为MnSO4~MnO2~2 e-,通过2mol电子产生1molMnO2,质量为87g。
9.燃料电池是使气体燃料氧化直接产生电流的装置,燃料电池的研究是本世纪最具挑战性的课题之一。最近有人制造了一种燃料电池,一个电极通入空气,另一电极通入丁烷,电池的电解质是掺杂了Y2O3(三氧化二钇)的ZrO2(二氧化锆)晶体,它在高温下能传导O2-。试回答下列问题:
(1)该电池放电时的化学反应方程式为:
________________________________________________________________________。
(2)该燃料电池的电极反应式为:
正极:13O2+52e-―→26O2-
负极:2C4H10+26O2--52e-―→8CO2+10H2O
则固体电解质中的O2-向________极移动(填“正”或“负”)。
(3)某金属的相对原子质量为52.00,用上述电池电解该金属的一种含氧酸盐的酸性水溶液时,阳极每放出3 360 mL(标准状况)氧气,阴极析出金属10.4 g,在该含氧酸盐中金属的化合价为________,在该实验中,若不考虑能量的损失,电池中消耗丁烷的质量最少是____________g(结果精确至0.01 g)。
答案:(1)2C4H10+13O2===8CO2+10H2O (2)负 (3)+3 1.34
解析:(1)2C4H10+13O2===8CO2+10H2O;
(2)根据电极反应式可知氧离子由正极移向负极;
(3)设金属的化合价为x,则根据得失电子守恒关系可得3 360×10-3 L22.4 L•mol-1×4=10.4 g52.00 g•mol-1x
所以可得x=3,故此过程中转移的电子的物质的量为0.6 mol,所以消耗的丁烷的质量为1.34 g。
10.新型高能钠¬硫电池以熔融的钠、硫为电极,以导电的陶瓷为固体电解质。该电池放电时为原电池,充电时为电解池,反应原理为:2Na+xS Na2Sx。
(1)放电时Na发生________反应,S作________极。
(2)充电时Na所在电极与直流电源的________极相连。
(3)放电时负极反应为
________________________________________________________________________;
充电时阳极反应为
________________________________________________________________________。
(4)用此电池作电源电解饱和NaCl溶液,当阳极产生33.6 L(标准状况)气体时,消耗金属Na的质量为______。
答案: (1)氧化 正 (2)负 (3)Na-e-―→Na+ S2-x-2e-―→xS (4)69 g
解析:该题考查化学“两池”(原电池、电解池)的原理及应用,以新的科技成果即新型高能钠¬硫电池为背景,要求考生学会应用原电池的原理解释新问题、新现象。主要考查对知识的应用能力、计算能力、推理能力等。解答本题要仔细审题,寻找突破口——“电池放电时为原电池”,根据原电池的知识,失电子,发生氧化反应的电极是负极;得电子,发生还原反应的电极是正极。(1)Na作负极,S作正极。负极反应为Na-e-―→Na+;(2)“充电时为电解池”,根据电解的知识,阳极失电子,发生氧化反应;阴极得电子,发生还原反应。因此Na所在的电极是阴极,与直流电源的负极相连,S所在的电极是阳极,与直流电源的正极相连,阳极反应式为
S2-x-2e-―→xS。(4)电解饱和NaCl溶液阳极产生的气体是Cl2,由2Cl--2e-―→Cl2,又2Na-2e-―→2Na+,可列式求得Na的质量为69克。
11.依据氧化还原反应:2Fe3+(aq)+Fe(s) = 3Fe2+(aq),设计原电池并完成如图所示实验。
 
请回答下列问题:
(1)电极X的材料是             ;石墨电极为电池的            极。
(2)B装置中发生的电极反应方程式为                          ;(2分)表面皿中溶质Na2SO4的作用是                           。
(3)铜丝b与滤纸接触处的现象为______________________;此处电极反应方程式为_________________。
答案:(1)铁  正 (2)Fe3++e-=Fe2+   增强溶液的导电性  (3)滤纸变为红色     O2+2H2O+4e-=4OH-
解析:将2Fe3+(aq)+Fe(s) = 3Fe2+(aq)拆成两个半反应,氧化反应Fe-2e-=Fe2+,还原反应F2e3++2e-=2Fe2+,可知负极材料为铁,则X为铁,石墨电极为原电池的正极。铜丝a为阳极,b为阴极,活性电极作阳极,阴极水中的H+放电生成H2和OH-。
■反思总结—自我学习评价 
□错题序号xx
□错因分析及对策


 


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