训练(二十九) 原电池和常见化学电源1.(2021·河南平顶山质检)下图是盐桥中吸附有饱和KCl溶液的原电池示意图。下列说法错误的是( )A.该原电池的负极反应式为Cu-2e-===Cu2+B.电子流向:Cu棒→盐桥→Pt棒→电流表→Cu棒C.甲烧杯中的c(NO)逐渐减小D.盐桥中的K+移向甲烧杯B [Cu比Pt活泼,则Cu作原电池的负极,发生氧化反应,电极反应式为Cu-2e-===Cu2+,A项正确;电子只能在电极和导线中移动,不能进入电解质溶液,故电子流向为Cu棒→电流表→Pt棒,B项错误;Pt电极是正极,电极反应式为NO+4H++3e-===NO↑+2H2O,反应消耗NO,则甲烧杯中c(NO)逐渐减小,C项正确;盐桥中阳离子向正极移动,则K+移向甲烧杯,D项正确。]2.(2021·重庆南川中学检测)有关下列四个常用电化学装置的叙述中正确的是( )Ⅰ.碱性锌锰电池Ⅱ.铅蓄电池Ⅲ.铜锌原电池Ⅳ.银锌电池A.Ⅰ所示电池工作中,MnO2的作用是催化剂B.Ⅱ所示电池放电过程中,硫酸浓度不断增大C.Ⅲ所示电池工作过程中,盐桥中K+移向硫酸锌溶液D.Ⅳ所示电池放电过程中,Ag2O是氧化剂,电池工作过程中被还原为AgD [碱性锌锰电池中二氧化锰为氧化剂,A项错误;铅蓄电池放电时电池反应为Pb+PbO2+2H2SO4===2PbSO4+2H2O,H2SO4浓度减小,B项错误;原电池中阳离子向正极移动,故盐桥中K+移向硫酸铜溶液,C项错误;该原电池中,正极上氧化银得电子生成银,所以Ag2O作氧化剂,D项正确。]3.(2021·广东广州六区联考)某化学兴趣小组利用反应Zn+2FeCl3===ZnCl2+2FeCl2,5
设计了如图所示的装置,下列说法正确的是( )A.Zn为负极,发生还原反应B.石墨电极上发生的反应为Fe3++e-===Fe2+C.电子流动方向为石墨电极→电流表→锌电极D.盐桥中K+向ZnCl2溶液移动,Cl-向FeCl3溶液移动B [由电池总反应可知,Zn发生氧化反应生成ZnCl2,则Zn为负极,A项错误;石墨电极是正极,Fe3+发生还原反应生成Fe2+,电极反应式为Fe3++e—===Fe2+,B项正确;原电池中电子由负极流出经导线流向正极,则电子流动方向为锌电极→电流表→石墨电极,C项错误;电解质溶液中阳离子移向正极,阴离子移向负极,故盐桥中K+向FeCl3溶液移动,Cl-向ZnCl2溶液移动,D项错误。]4.(2021·山东青岛期初调研)我国某科研机构研究表明,利用K2Cr2O7可实现含苯酚废水的有效处理,其工作原理如下图所示。下列说法正确的是( )A.N为该电池的负极B.该电池可以在高温下使用C.一段时间后,中间室中NaCl溶液的浓度减小D.M的电极反应式为C6H5OH+28e-+11H2O===6CO2+28H+C [由图中信息可知,N电极上Cr2O被还原生成Cr(OH)3,则N电极是正极,A项错误;该电池内部有微生物参与,不能在高温下使用,B项错误;左室产生H+由阳离子交换膜进入中间室,右室产生OH-由阴离子交换膜进入中间室,H++OH-===H2O,中间室中NaCl溶液的浓度减小,C项正确;M极是负极,发生氧化反应生成CO2,电极反应式应为C6H5OH+11H2O-28e-===6CO2↑+28H+,D项错误。]5.(2020·天津卷)熔融钠硫电池性能优良,是具有应用前景的储能电池。下图中的电池反应为2Na+xSNa2Sx(x=5~3,难溶于熔融硫)。下列说法错误的是( )5
A.Na2S4的电子式为B.放电时正极反应为xS+2Na++2e-===Na2SxC.Na和Na2Sx分别为电池的负极和正极D.该电池是以NaβAl2O3为隔膜的二次电池C [A对,四硫化二钠属于离子化合物,其中硫达到8电子稳定结构,其电子式为;B对,根据总反应可知,S在正极发生反应,电极反应为xS+2Na++2e-===Na2Sx;C错,电池正极是含碳粉的熔融硫;D对,因为该电池可以充电,所以为二次电池,其中NaβAl2O3是隔膜,防止钠与硫直接反应。]6.(2021·天津滨海联考)某学习小组的同学查阅相关资料知氧化性:Cr2O>Fe3+,设计了盐桥式的原电池,如图所示。盐桥中装有琼脂与饱和K2SO4溶液。下列叙述中正确的是( )A.甲烧杯的溶液中发生还原反应B.乙烧杯中发生的电极反应为2Cr3++7H2O-6e-===Cr2O+14H+C.外电路的电流方向为从b到aD.电池工作时,盐桥中的SO移向乙烧杯C [甲烧杯中发生的反应为Fe2+-e-===Fe3+,为氧化反应,A项错误;乙烧杯中发生还原反应,得到电子,B项错误;a极为负极,b极为正极,外电路的电流由b→a,C项正确;SO向负极移动,即移向甲烧杯,D项错误。]7.(2021·广东深圳质检)JohnB.Goodenough是锂离子电池正极材料钴酸锂的发明人。某种钴酸锂电池的电解质为LiPF6,放电过程反应式为xLi+Li1—xCoO2===LiCoO2,其工作原理如图所示。下列说法正确的是( )5
A.放电时,电子由R极流出,经电解质流向Q极B.放电时,正极反应式为xLi++Li1—xCoO2+xe-===LiCoO2C.充电时,Q极与外加电源的负极相连D.充电时,R极电极反应为Li+-e-===LiB [放电时,Li/石墨是负极,则电子由R极流出经负载流向Q极,不能进入电解质,A项错误;放电时,LiCoO2是正极,发生还原反应,电极反应式为xLi++Li1—xCoO2+xe-===LiCoO2,B项正确;充电时,Q极是阳极,与外加电源的正极相连,C项错误;充电时,R极是阴极,Li+得电子发生还原反应,电极反应式为Li++e-===Li,D项错误。]8.(2021·河南检测)如图所示装置中,可观察到电流计指针偏转,M棒变粗,N棒变细,由此判断下表中所列M、N、P物质,其中可以成立的是( )选项MNPA锌铜稀硫酸B铜锌稀盐酸C锌铁硝酸铁溶液D银锌硝酸银溶液D [据“电流计指针偏转,M棒变粗,N棒变细”判断,M棒作正极,N棒作负极,且金属的活泼性:N>M,电解质溶液应为不活泼金属盐溶液,只有D项符合题意。]9.(2020·全国卷Ⅰ,27题节选)为验证不同化合价铁的氧化还原能力,利用下列电池装置进行实验。(1)电池装置中,盐桥连接两电极电解质溶液。盐桥中阴、阳离子不与溶液中的物质发生化学反应,并且电迁移率(u∞)应尽可能地相近。根据下表数据,盐桥中应选择________作为电解质。阳离子u∞×108/(m2·s-1·V-1)阴离子u∞×108/(m2·s-1·V-1)Li+4.07HCO4.61Na+5.19NO7.40Ca2+6.59Cl-7.915
K+7.62SO8.27(2)电流表显示电子由铁电极流向石墨电极。可知,盐桥中的阳离子进入________电极溶液中。(3)电池反应一段时间后,测得铁电极溶液中c(Fe2+)增加了0.02mol·L-1。石墨电极上未见Fe析出。可知,石墨电极溶液中c(Fe2+)=________________。(4)根据(2)、(3)实验结果,可知石墨电极的电极反应式为________________________,铁电极的电极反应式为________________________。因此,验证了Fe2+氧化性小于__________,还原性小于________。解析 (1)盐桥中阴、阳离子不与溶液中的物质发生化学反应,两烧杯溶液中含有Fe2+、Fe3+和SO,Ca2+与SO生成微溶于水的CaSO4,Fe2+、Fe3+均与HCO反应,酸性条件下NO与Fe2+发生反应,故盐桥中不能含有Ca2+、HCO和NO。盐桥中阴、阳离子的电迁移率(u∞)应尽可能相近,根据表中数据可知K+与Cl-的电迁移率较接近且与两端电解质溶液均不发生反应,故盐桥中应选择KCl为电解质。(2)电子由铁电极经外电路流向石墨电极,则石墨电极为正极,发生还原反应,为达到电荷平衡,盐桥中的K+进入石墨电极附近的溶液中。(3)铁电极上发生氧化反应Fe-2e-===Fe2+,石墨电极上未见Fe析出,说明仅发生还原反应2Fe3++2e-===2Fe2+,铁电极附近溶液中Fe2+的物质的量浓度增加0.02mol·L-1,则石墨电极溶液中Fe2+的物质的量浓度增加0.04mol·L-1,因此石墨电极溶液中最终得到Fe2+的物质的量浓度为0.05mol·L-1+0.04mol·L-1=0.09mol·L-1。(4)根据(2)、(3)的实验结果易知石墨电极的电极反应式为Fe3++e-===Fe2+,证明Fe2+的氧化性小于Fe3+;铁电极的电极反应式为Fe-2e-===Fe2+,证明Fe2+的还原性小于Fe。答案 (1)KCl (2)石墨 (3)0.09mol·L-1(4)Fe3++e-===Fe2+ Fe-2e-===Fe2+ Fe3+ Fe5