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×4＝x
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＋xSNa2Sx。
(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＋ S－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
S－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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