第二讲 原电池 化学电源
[课后达标训练]
一、选择题
1．(2018·洛阳期末)下列有关电池的说法不正确的是( ) A．太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅
B．铜锌原电池工作时，电子沿外电路从锌电极流向铜电极 C．氢氧燃料电池工作时，氢气在负极被氧化 D．原电池中一定发生了氧化还原反应
解析：选A。太阳能电池的主要材料是高纯度的晶体硅，A项错误；铜锌原电池工作时，电子沿外电路由负极(锌)流向正极(铜)，B项正确；氢氧燃料电池工作时，氢气在负极失去电子被氧化，C项正确；由原电池的工作原理可知原电池中一定发生了氧化还原反应，D项正确。
2．(2016·高考上海卷)图1是铜锌原电池示意图。图2中，x轴表示实验时流入正极的电子的物质的量，y轴表示( )
A．铜棒的质量 C．c(H)
＋
B．c(Zn) D．c(SO4)
＋
2－
2＋
解析：选C。该装置构成原电池，Zn是负极，Cu是正极。A.在正极Cu上溶液中的H
－
获得电子变为氢气，Cu棒的质量不变，错误；B.由于Zn是负极，不断发生反应Zn－2e===Zn
＋
2＋
＋
＋
2
，所以溶液中 c(Zn)逐渐增大，错误；C.由于反应不断消耗H，所以溶液中c(H)逐渐
2－
减小，正确；D.SO4不参加反应，其浓度不变，错误。
3．如图所示进行实验，下列说法不正确的是( )
A．装置甲的锌片上和装置乙的铜片上均可观察到有气泡产生 B．甲、乙装置中的能量变化均为化学能转化为电能
C．装置乙中的锌、铜之间用导线连接电流计，可观察到电流计指针发生偏转 D．装置乙中负极的电极反应式：Zn－2e===Zn
解析：选B。装置甲为锌片与稀硫酸反应装置，可观察到锌片上有气泡；装置乙为铜锌
1
－
2＋
原电池，锌片、铜片和硫酸形成的原电池中，铜片为原电池正极，该极上氢离子得电子生成氢气，电极反应为2H＋2e===H2↑，故装置乙的铜片上也可观察到有气泡产生，锌片为原电池负极，锌失电子，负极上的电极反应式为Zn－2e===Zn，电子由负极经导线流向正极，整个电路形成回路，产生电流，化学能转变为电能，锌、铜之间用导线连接电流计，可观察到电流计指针发生偏转。故A、C、D正确。甲装置不是原电池，没有产生电流，能量变化不是化学能转化为电能，而乙装置是原电池，原电池中的能量变化为化学能转化为电能，故B不正确。
4.(2018·广州模拟)某小组为研究原电池原理，设计如图装置，下列叙述正确的是( )
A．若X为Fe，Y为Cu，铁为正极
B．若X为Fe，Y为Cu，电子由铜片流向铁片 C．若X为Fe，Y为C，碳棒上有红色固体析出 D．若X为Cu，Y为Zn，锌片发生还原反应
解析：选C。Fe比Cu活泼，Fe作负极，电子从Fe流向Cu，故A、B错误；若X为Fe，Y为C，电解质为硫酸铜，则正极C上析出Cu，故C正确；Zn比Cu活泼，Zn作负极，发生氧化反应，故D错误。
5.利用反应6NO2＋8NH3===7N2＋12H2O构成电池的装置如图所示。此方法既能实现有效清除氮氧化物的排放，减轻环境污染，又能充分利用化学能。下列说法正确的是( )
A．电流从左侧电极经过负载后流向右侧电极
B．为使电池持续放电，离子交换膜需选用阴离子交换膜 C．A极反应式为2NH3－6e===N2＋6H
D．当有4.48 L NO2被处理时，转移电子数为0.8NA
解析：选B。题中反应NO2中N元素化合价由＋4价变为0价，NH3中N元素化合价由－3价变为0价，所以通入NO2的电极是正极，通入NH3的电极是负极。放电时，电流从正极沿导线流向负极，所以电流从右侧电极经过负载后流向左侧电极，故A错误；原电池工作时，负极消耗OH，正极生成OH，阴离子向负极移动，为使电池持续放电，离子交换膜需选用阴离子交换膜，故B正确；电解质溶液呈碱性，则负极电极反应式为2NH3－6e＋6OH===N2＋6H2O，故C错误；气体摩尔体积受温度和压强影响，温度和压强未知导致气体摩尔体积未知，所以无法计算反应转移的电子数，故D错误。
6.如图是某同学设计的原电池装置，下列叙述中正确的是( )
A．电极Ⅰ上发生还原反应，作原电池的负极 B．电极Ⅱ上的电极反应式为Cu＋2e===Cu
2
2＋
－
－
－
－
－
－
＋
－
2＋
＋
－
C．该原电池的总反应为2Fe＋Cu===Cu＋2Fe D．盐桥中装有含氯化钾的琼脂，其作用是传递电子
解析：选C。该原电池的总反应为2Fe＋Cu===Cu＋2Fe。电极Ⅰ上发生还原反应，作原电池的正极，电极反应式为2Fe＋2e===2Fe，电极Ⅱ为原电池负极，发生氧化反应，电极反应式为Cu－2e===Cu。盐桥中装有含氯化钾的琼脂，其作用是传递离子。
7．(2018·孝义模拟)某充电宝锂离子电池的总反应为nLi＋Li1－nMn2O4
放电
充电
－
2＋
3＋
－
2＋
3＋
2＋
2＋
3＋2＋2＋
放电
LiMn2O4，某手机镍氢电池总反应为NiO(OH)＋MH充电M＋Ni(OH)2(M为储氢金属或合金)，有关上述两种电池的说法不正确的是( )
A．锂离子电池放电时Li向正极迁移
B．锂离子电池充电时，阴极的电极反应式：LiMn2O4－ne===Li1－nMn2O4＋nLi C．如图表示用锂离子电池给镍氢电池充电
D．镍氢电池放电时，正极的电极反应式：NiO(OH)＋H2O＋e===Ni(OH)2＋OH 解析：选B。A项，锂离子电池放电时阳离子移向正极，所以Li向正极移动，正确；B项，锂离子电池充电时，阴极的电极反应式：Li＋e===Li，错误；C项，根据所给电池反应可知题图所示为锂离子电池放电给镍氢电池充电，正确；D项，放电时，正极发生还原反应，电极反应式为NiO(OH)＋e＋H2O===Ni(OH)2＋OH，正确。
8．一种三室微生物燃料电池可用于污水净化、海水淡化，其工作原理如图所示，下列说法正确的是( )
－
－
＋
－
＋
－
－
－
＋
A．该电池能在高温下工作
B．该电池工作时，中间室中的Cl移向右室
C．正极上发生的电极反应：2NO3＋6H2O＋10e===N2↑＋12OH
D．若有机废水中有机物用C6H12O6表示，每消耗1 mol C6H12O6转移4 mol电子
解析：选C。活性菌不能在高温下工作，故A错误；右室硝酸根生成氮气发生还原反应，右室为正极，Cl移向左室，故B错误；右室为正极，正极上发生的电极反应：2NO3＋6H2O＋10e===N2↑＋12OH，故C正确；若有机废水中有机物用C6H12O6表示，每消耗1 mol C6H12O6
－
－
－
－
－
－
－
－
3
转移24 mol电子，故D错误。
9．(2018·兰州模拟)关于如图微生物燃料电池结构示意图的说法：①微生物促进了电子的转移；②微生物所在电极区放电时发生还原反应；③放电过程中，H从正极区移向负极区；④正极反应式为MnO2＋4H＋2e===Mn＋2H2O。正确的是( )
＋
－
2＋
＋
A．④ C．①④
B．①③ D．②③
解析：选C。①在微生物作用下Cm(H2O)n转化为CO2促进电子的转移，正确；②微生物在右侧，右侧电极为电池的负极，所以微生物所在电极区放电时发生氧化反应，错误；③放电过程中，H从负极区移向正极区，错误；④电池左侧为电池的正极区，MnO2在H条件下发生得电子反应，所以正极反应式为MnO2＋4H＋2e===Mn＋2H2O，正确。
二、非选择题
10．如图所示是原电池的装置图。请回答：
(1)若C为稀H2SO4溶液，电流表指针发生偏转，B电极材料为Fe且作负极，则A电极上发生的电极反应为________________；反应进行一段时间后溶液C的pH将________(填“升高”“降低”或“基本不变”)。
(2)若需将反应：Cu＋2Fe===Cu＋2Fe设计成如图所示的原电池装置，则A极(负极)材料为________________，B极(正极)材料为____________，溶液C为____________。
(3)若C为CuCl2溶液，A、B分别为Zn和Cu。Zn是________极，Cu极发生________反应，电极反应式为____________。反应过程溶液中c(Cu)________(填“变大”“变小”或“不变”)。
(4)CO与H2反应还可制备CH3OH，CH3OH可作为燃料使用，用CH3OH和O2组合形成的质子交换膜燃料电池的结构示意图如下：
2＋
3＋
2＋
2＋
＋
－
2＋
＋
＋
电池总反应为2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O，则c电极是________(填“正极”或“负极”)，c电极的反应式为_______________________________________________。
若线路中转移2 mol电子，则上述CH3OH燃料电池消耗的O2在标准状况下的体积为
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