主题3 合理利用化学能源
课时训练8 电池探秘
1.铜片和锌片用导线连接后插入稀硫酸中,锌片是( ) A.阴极 B.正极 C.阳极 D.负极
解析:原电池的两极分别命名为正极、负极。铜片和锌片用导线连接后插入稀硫酸中形成了原电池,其中锌失去电子做原电池的负极。 答案:D
2.原电池的正极一定是( ) A.电子流出的极 B.电子流入的极 C.发生氧化反应的极 D.电极自身参与反应的极
解析:电池正极为电子流入的一极,发生还原反应,电极本身并不参与反应。 答案:B
3.关于如图所示装置的叙述,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
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极、负极,故A项错;而原电池是活泼金属被消耗,B项错;负极(Zn)的电子经外线路流向正极(Cu),电流方向应与电子流向相反,故C项错。 答案:D
4.科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池,利用细菌将有机物转化为氢气,氢气流入以磷酸为电解质的燃料电池发电。该电池的负极反应为( )
A.H2+2OH--2e-2H2O
B.O2+4H++4e-2H2O
C.H2-2e-2H+
D.O2+2H2O+4e-4OH-
解析:电池负极发生氧化反应,失电子,B、D两项错;根据电解质是磷酸可知A项错误。 答案:C
5.常用锌锰干电池在放电时的总反应可表示为:
Zn(s)+2MnO2(s)+2NZn2++Mn2O3(s)+2NH3+H2O
放电时,正极所发生反应的物质或粒子是( ) A.锌 B.MnO2 C.N
D.MnO2和N
解析:Zn为原电池的负极,碳棒为原电池的正极,负极失电子变成Zn2+,失去的电子被MnO2得到,MnO2和N
在正极生成Mn2O3和不带电的NH3,所以在正极上N
和MnO2为反应物。
答案:D
6.镍镉(Ni-Cd)可充电电池可以发生如下反应: Cd(OH)2+2Ni(OH)2
Cd+2NiO(OH)+2H2O
由此可知,该电池放电时的负极材料是( ) A.Cd B.NiO(OH) C.Cd(OH)2 D.Ni(OH)2
解析:此反应的逆过程为放电过程,负极为电子流出的一极,发生氧化反应,元素化合价升高,故放电时负极材料为Cd。 答案:A
7.氢镍电池是近年开发出来的可充电电池,它可以取代会产生污染的铜镍电池。氢镍电池的总反应式是: H2+NiO(OH)
Ni(OH)2
根据此反应式判断,下列叙述不正确的是( )
A.电池放电时,电池负极周围溶液中的OH-浓度不断减小 B.电池放电时,镍元素被氧化 C.电池充电时,氢元素被还原 D.电池放电时,H2是负极反应物
解析:充电电池在放电时是一个电源(原电池),发生原电池反应,在这个反应方程式中从左到右是放电,根据发生氧化反应的是负极,发生还原反应的是正极,所以D项正确,B项错误;而H2在电池的负极上发生的反应是
2H2O,溶液中OH-浓度减小,所以A项正确;
充电反应是从右到左,所以氢元素被还原,C项正确。 答案:B
8.(1)将Al片和Cu片用导线相连,插入稀硫酸中组成原电池,写出电极名称及电极反应: Al片( ) , Cu片( ) 。
(2)若将Al片和Cu片用导线相连,插入浓硝酸中能否组成原电池? (填“能”或“不能”,“若不能”,则不用回答下面的问题),若能组成原电池,写出电极名称及电极反应:
Al片( ) , Cu片( ) 。
解析:(1)Al片和Cu片用导线相连,插入稀硫酸中时,Al比Cu活泼,Al为负极,失电子被氧化为Al3+,Cu为正极,溶液中的H+得电子被还原为H2。
(2)Al片和Cu片用导线相连,插入浓硝酸中时,由于铝被钝化不能溶解,故Al为正极;Cu为负极,失电子被氧化为Cu2+。 答案:(1)负极 2Al-6e-2Al3+
正极 6H++6e-3H2↑
(2)能 正极
2N
+4H++2e-2NO2↑+2H2O
负极 Cu-2e-Cu2+
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21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为
。
(2)该燃料电池的电极反应: 正极:13O2+52e-26O2-
负极:2C4H10+26O2--52e-8CO2+10H2O
则固体电解质中的O2-向 (填“正”或“负”)极移动。
(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)。 解析:(1)2C4H10+13O28CO2+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
可得x=3,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。 答案:(1)2C4H10+13O28CO2+10H2O
(2)负
(3)+3 1.34
10.(1)将锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池,两电极间连接一个电流计。 锌片上发生的电极反应: ; 银片上发生的电极反应: 。
(2)若该电池中两电极的总质量为60 g,工作一段时间后,取出锌片和银片洗净干燥后称重,总质量为47 g,试计算:
①产生氢气的体积(标准状况);
②通过导线的电量。(已知NA=6.021023 mol-1,电子电量为1.6010-19 C)
解析:(1)锌片、银片与稀硫酸构成原电池
锌片为负极,发生氧化反应:Zn-2e-Zn2+
银片为正极,发生还原反应:2H++2e-H2↑
(2)①锌片与银片减少的质量等于生成氢气所消耗的锌的质量,设产生的氢气体积为x。 Zn+2H+Zn2++H2↑ 65 g 22.4 L 60 g-47 g=13 g x x=13 g22.4 L÷65 g=4.48 L
②反应消耗的锌为:13 g÷65 g·mol-1=0.20 mol
1 mol Zn变为Zn2+时,转移2 mol e-,则通过的电量为: 0.20 mol26.021023 mol-11.610-19C≈3.85104 C。 答案:(1)Zn-2e-Zn2+ 2H++2e-H2↑
(2)①4.48 L ②3.85104 C
南方新课堂度高二化学鲁科选修课时训练：电池探秘 含解析
