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專題26 原電池的基本原理 （滿分42分 時間20分鐘） 姓名：_______________ 班級：_______________ 得分：_______________ 1．最近，科學家研發(fā)了“全氫電池”，其工作原理如圖所示。下列說法不正確的是 A． 右邊吸附層中發(fā)生了還原反應 B． 負極的電極反應是H2－2e－＋2OH－ ==== 2H2O C． 電池的總反應是2H2＋O2 ==== 2H2O D． 電解質(zhì)溶液中Na＋向右移動，ClO向左移動 【答案】C 【解析】 【詳解】 2．鎂—銻液態(tài)金屬儲能電池工作原理如下圖所示，該電池所用液體密度不同，在重力作用下分為三層，工作時中間層熔融鹽的組成及濃度不變。下列說法不正確的是 A． 放電時，Mg(液)層的質(zhì)量減小 B． 放電時．正極反應為：Mg2++2e-Mg C． 該電池充電時，Mg—Sb(液)層的質(zhì)量增大 D． 該電池充電時，C1-向下層方向移動 【答案】C 【解析】 A.放電時，Mg(液)層發(fā)生反應Mg -2e-=Mg2+，Mg(液)層的質(zhì)量減小，A項正確；放電時Mg—Sb(液)層是正極，正極反應為：Mg2++2e-=Mg，B項正確；該電池充電時，Mg—Sb(液)層是陽極，發(fā)生氧化反應，C項錯誤；該電池充電時，上層是陰極、下層是陽極，C1-向陽極移動，D項正確。答案選C。 3．H2S轉化是環(huán)保和資源利用的研究課題。將燒堿吸收H2S后的溶液加人如圖裝置，可以回收單質(zhì)硫，甲為二甲醚(CH3OCH3)一空氣燃料電池。 下列推斷正確的是 A． Y極充入二甲醚 B． 電子由XW溶液ZY C． Z極反應式為S2+-2e-=S D． 電解后，乙裝置右池中c(NaOH)減小 【答案】C 【解析】 點睛：運用電化學原理解答。電子流動方向的判別，原電池由負極經(jīng)外電路回到正極，在內(nèi)電路是通過陰陽離子定向移動來完成的。 4．研究電化學腐蝕及防護的裝置如下圖所示。下列有關說法正確的是 A． d為石墨，鐵片不易被腐蝕 B． d為石墨，石墨上電極反應為：O2+2H2O+4e→4OH- C． d為鋅塊，鐵片腐蝕加快 D． d為鋅塊，鐵片上電極反應為：2H++2e →H2↑ 【答案】B 【解析】 5．鋰(Li)—空氣電池的工作原理如圖所示下列說法不正確的是 A． 金屬鋰作負極，發(fā)生氧化反應 B． Li+通過有機電解質(zhì)向水溶液處移動 C． 正極的電極反應：O2+4e—==2O2— D． 電池總反應：4Li+O2+2H2O==4LiOH 【答案】C 【解析】 【詳解】 A項，在鋰空氣電池中，金屬鋰失去電子，發(fā)生氧化反應，為負極，故A項正確； B項，Li在負極失去電子變成了Li+，會通過有機電解質(zhì)向水溶液處（正極）移動，故B項正確； C項，正極氧氣得到了電子后與氫結合形成氫氧根，電極方程式為O2+4e-+2H2O=4OH-，故C項錯誤； D項，負極的反應式為Li-e-= Li+，正極反應式為O2+4e-+2H2O=4OH-，電池的總反應則為4Li+O2+2H2O==4LiOH，故D項正確。 綜上所述，本題的正確答案為C。 6．電化學氣敏傳感器可用于監(jiān)測環(huán)境中NH3的含量，其工作原理如圖所示，NH3被氧化為常見無毒物質(zhì)。下列說法錯誤的是（ ） A． 溶液中OH－向電極a移動 B． 反應消耗的NH3與O2的物質(zhì)的量之比為4︰5 C． O2在電極b上發(fā)生還原反應 D． 負極的電極反應式為：2NH3－6e－+ 6OH－===N2↑+ 6H2O 【答案】B 【解析】 【分析】 NH3被氧化為常見無毒物質(zhì)，應生成氮氣，Pt電極通入氨氣生成氮氣，為原電池負極，則b為正極，氧氣得電子被還原，結合電極方程式分析解答。 【詳解】 【點睛】 本題考查了原電池原理，根據(jù)O、N元素化合價變化判斷出正負極是解題的關鍵。本題的易錯點為D，注意書寫電極反應式時要結合電解質(zhì)特點。 7．下列反應中，在原理上可以設計成原電池的是（ ） A． Ba(OH)28H2O與NH4Cl的反應 B． 氧化鋁與硫酸的反應 C． 甲烷與氧氣的反應 D． 石灰石的分解反應 【答案】C 【解析】 【詳解】 原電池為將化學能轉化為電能的裝置，所涉及反應為自發(fā)進行的氧化反應，題中只有C為氧化還原反應，可設計成原電池反應，其中通入甲烷的電極為負極，通入氧氣的電極為正極，而A、B、D都不是氧化還原反應，不能設計成原電池，故選C。 8．某同學利用氧化還原反應：2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4=2MnSO4＋5Fe2(SO4)3＋K2SO4＋8H2O設計如圖所示原電池，鹽橋中裝有飽和K2SO4溶液。下列說法正確的是 A． b電極上發(fā)生還原反應 B． 外電路電子的流向是從a到b C． 電池工作時，鹽橋中的SO42-移向甲燒杯 D． a電極上發(fā)生的反應為MnO4-＋8H＋＋5e－=Mn2＋＋4H2O 【答案】D 【解析】 【分析】 從方程式分析，亞鐵離子變成鐵離子，所以亞鐵離子在負極反應，所以b為負極，a為正極。 【詳解】 【點睛】 原電池中負極失去電子發(fā)生氧化反應，正極得到電子，發(fā)生還原反應，溶液中的陰離子向負極移動，外電路中電子從負極流出，流向正極。 9．可用于電動汽車的鋁—空氣燃料電池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液為電解質(zhì)溶液，鋁合金為負極，空氣電極為正極。下列說法正確的是 A． 電池工作時，電子通過外電路從正極流向負極 B． 以NaOH溶液為電解質(zhì)時，負極反應為Al＋3OH－－3e－==Al(OH)3↓ C． 以NaOH溶液為電解質(zhì)時，電池在工作過程中電解質(zhì)溶液的pH保持不變 D． 以NaCl溶液或NaOH溶液為電解質(zhì)時，正極反應都為O2＋2H2O＋4e－== 4OH－ 【答案】D 【解析】 【分析】 鋁為活潑金屬，既能與酸反應，又能與堿反應，鋁空氣燃料電池中負極反應為Al+4OH--3e-═AlO2-+2H2O，正極反應為O2+2H2O+4e-=4OH-，總反應為4Al+4OH-+3O2═4AlO2-+2H2O。 【詳解】 【點睛】 本題考查化學電源，解答時注意正負極的判斷、依據(jù)溶液酸堿性書寫電極反應式是解答的關鍵。 10．2017年5月18日，我國海域天然氣水合物試采成功，下列分析儀工作原理類似燃料電池的工作原理，其裝置如下圖所示，其中的固體電解質(zhì)是 Y2O3－Na2O，O2－可以在其中自由移動。下列有關敘述正確的是 （ ） A． 該分析儀可用于分析空氣中的天然氣的含量 B． 該分析儀工作時，電極a為正極 C． 電極a的反應式為：CH4+10OH－－8e－=CO32－+7H2O D． 當固體電解質(zhì)中有1 mol O2－通過時，電子轉移4mol 【答案】A 【解析】 【分析】 該分析儀工作原理類似燃料電池的工作原理，O2-可以在其中自由移動，電子在外電路轉移，通甲烷氣體的為負極，通空氣一端為正極，電池總反應為CH4+2O2=CO2+2H2O ，正極反應為：O2+4e-=2O2-,負極反應為：CH4+4O2－－8e－=CO2+2H2O ，結合原電池的原理和電極反應回答問題。 【詳解】 11．某興趣小組設計如圖所示的原電池裝置，下列有關說法正確的是 () A． 鋅板是原電池的負極，發(fā)生還原反應 B． 電子流向：鋅板燈泡銀板濕布鋅板 C． 銀板上的電極反應： D． 電池總反應： 【答案】D 【解析】 【詳解】 【點睛】 本題考查原電池的設計，正確判斷原電池的正負極及電極反應方程式是解決本題的關鍵。 12．下圖是采用新能源儲能器件將CO2轉化為固體產(chǎn)物，實現(xiàn)CO2的固定和儲能靈活應用的裝置。儲能器件使用Li-CO2電池，組成為：釕電極/CO2飽和的LiClO4-DMSO電解液/鋰片。下列說法不正確的是 A． Li-CO2電池的電解液由LiClO4和DMSO溶于水得到 B． CO2的固定中，每轉移8 mol e-，生成6 mol氣體 C． 過程Ⅱ中化學能轉化為電能 D． 過程Ⅰ的釕電極的電極反應式為2Li2CO3+C-4e-═4Li++3CO2↑ 【答案】A 【解析】 【詳解】 13．一種釕(Ru)基配合物光敏染料敏化太陽能電池的原理及電池中發(fā)生的主要反應如圖所示。下列說法正確的是 A． 鍍鉑導電玻璃的作用是傳遞I- B． 電池工作時，光能轉變?yōu)殡娔?，X為電池的正極 C． 電池的電解質(zhì)溶液中I-和I3-的濃度均不斷減小 D． 電解質(zhì)溶液中發(fā)生反應2Ru3++3I-═2Ru2++I3- 【答案】D 【解析】 【詳解】 14．一種新型的電池，總反應為: 3Zn+2FeO42－+8H2O=2Fe(OH)3↓+3Zn(OH)2↓+4OH—，其工作原理如圖所示。下列說法不正確的是 A． Zn極是負極，發(fā)生氧化反應 B． 隨著反應的進行，溶液的pH增大 C． 電子由Zn極流出到石墨電極，再經(jīng)過溶液回到Zn極，形成回路 D． 石墨電極上發(fā)生的反應為：FeO42—+3e—+4H2O=Fe(OH)3↓+5OH— 【答案】C 【解析】 【詳解】 A、根據(jù)電池總反應，Zn的化合價升高，根據(jù)原電池的工作原理，即鋅作負極，發(fā)生氧化反應，故A說法正確；B、根據(jù)電池總反應方程式，生成OH－，溶液的pH增大，故B說法正確；C、根據(jù)原電池的工作原理，電子從Zn電極流出經(jīng)外電路流向石墨，電解質(zhì)溶液應是陰陽離子定向移動，沒有電子通過，故C說法錯誤；D、負極電極反應式為Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2↓，正極反應式為FeO42－＋4H2O＋3e－=Fe(OH)3↓＋5OH－，故D說法正確。