高三化学一轮复习--电化学--原电池习题详解含解析实验班.doc

第一节原电池
一、填空题
1．人们应用原电池原理制作了多种电池，以满足不同的需要。在现代生活、生产和科学技术的发展中，电池发挥着越来越重要的作用，大至宇宙火箭、人造卫星、空间电视转播站、飞机、轮船，小至电脑、收音机、照相机、电话、助听器、电子手表、心脏起搏器等，都离不开各式各样的电池。以下每小题中的电池即为广泛使用于日常生活、生产和科学技术等方面的实用电池，请根据题中提供的信息，填写空格。
(1)电子表和电子计算器中所用的是钮扣式的微型银锌电池，其电极分别为和，电解液为溶液。工作时电池总反应为：。
①工作时电子从_________________极流向_________________极（两空均填“”或“”）。
②电极反应式为：正极____________________，负极________________。
③工作时电池正极区的_______________________________（填“增大”“减小”或“不变”）。
(2)蓄电池在放电时起原电池作用，在充电时起电解池的作用。爱迪生蓄电池分别在充电和放电时发生的反应为：。
①放电时，正极为_____________________。正极的电极反应式为__________________。
②充电时，阴极的电极反应式为_________________________________________________。
③该蓄电池中的电解质溶液应为_________________________（填“酸性”或“碱性”）溶液。
(3) 1991年我国首创以铝一空气一海水电池为能源的新型海水标志灯已经研制成功。
这种灯以海水为电解质溶液，靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流。只要把灯放人海水
中数分钟就会发出耀眼的闪光，其能量比干电池高20～50倍。试写出这种新型电池的电极反
应式：正极_____________________，负极__________________。
(4)熔融盐燃料电池具有较高的发电效率，因而受到重视。可用和的熔融盐混合物作电解质，为负极燃气，空气与的混合气体为正极助燃气，制得在650℃下工作的燃料电池。已知负极反应式为：。则正极反应式为_____________________，总电池反应式为___________________________________________。
(5)氢镍电池是新型的二次电池，它的突出优点是可循环使用和寿命长，在地球同步轨道条件下工作寿命超过10年。其正极为氧化镍，负极为氢电极。电解质溶液为密度在1.3 /左右的氢氧化钾水溶液。电池总反应为：。则放电时的电极反应式为：正极____________，负极_________________________。
(6)心脏起搏器是一种人造心脏激励器。它向心脏发送小的电脉冲，以使心脏有规则地跳动。大多数心脏起搏器是由锂电池或银锌电池驱动。有一种心脏起搏器中使用的新型电池使用寿命可超过10年，其反应可简化为：。工作时负极的电极反应式为______________，根据你所学的碱金属的有关知识判断：该新型锂电池中（填“能”或“不能”）用水溶液作电解液，其原因是_________。
以前一般以锌作负极的高能电池，使用寿命大约是2年。现在改用以锂()作负极的锂电池，使用寿命约是原来的5倍，安置于人体内，就不必经常更换。锂电池的使用用寿命比一般电池要长的原因是________________________________。
解析：本题主要考查原电池中正负极电极反应式的书写。清楚正负极应该发生的反应，电极反应式就不难书写。在原电池中，负极失去电子，发生氧化反应，正极得到电子，发生还原反应。电池工作时：电流由正极通过外电路流向负极，电子由负极通过外电路流向正极。
(1)①电子从流向，电流流向则相反；
②正极：负极：；
③增大。
(2) ①正极为，;
②;
③碱性。
(3)正极：，负极：。
(4)正极：，总反应：。
(5)正极：，负极：。
(6)负极：，不能，原因是在常温时能跟水剧烈反应。锂是最轻的金属，摩尔质量为7／，每7锂氧化成力，可以释放出1电子；而7锌的物质的量是0.108，氧化成，释放的电子为0.216，约是相同质量锂的。因此，锂电池的使用寿命很长，避免了经常替换，可减轻患者的痛苦。
2．电池可看作是一种能量转换器，人们当然关心，电池在输出电功时，化学能有多少可转换成电能。科学家利用如下反应：，并通过一系列实验来研究这一问题。
科学家使上述反应在量热计（一种能测定热量的装置）中进行，测出1锌氧化放出的热量为233，这一能量可看作为1 mol锌所包含的化学能。科学家又把电池和负荷电阻分别置于两个量热计中，接通电池回路。同时改变负荷电阻的数值，测定热量，其结果见下表：
l锌氧化时电池反应热量和输出电功
负荷电阻
输出电流
电池反应热量
输出电功
两者之和
0（短路）
无限大
233
0

增大
减小
减小
增大
233
无限大
邹于0
43
190

(1)上述电池反应的负极是______________，正极的电极反应式为_______________。
(2)观察上表，你会发现电池反应热量和输出电功的两者之和有一个有趣的结果，该结果是___________________________________________________________。
(3)输出电功的最大极限值为______________________，占总化学能的____________________ %，事实上（填“能”或“不能”）达到这一数值，其原因是___________________________________。
(4)化学电池使用时，输出电流小可以增大输出电功的原因是___________________________________。
(5)平时使用电池，不小心发生短路，此时产生的现象是_____________________，电池______________（填“输出”或“不输出”）电功。
解析：(1)负极为，正极的电极反应式为。
(2)三种情况两者之和均是233（且为1 所包含的化学能）。
(3)当负荷电阻无限大时，电流无限小而输出电功达到最大值190，仅占总化学能的81.5%。一个化学电池的输出电功为最大值时，正是化学能向电能转化的极限。这一数值在电化学中可以进行理论上的计算。实际使用时，由于用电器电阻不可能无限大而达不到这一数值。
(4)电功是电量和电压的乘积，电量取决于电极物质的反应量；而电流减小时，端电压增大．因此在电量固定的情况下，由于端电压的增大，输出电功增大。
(5)电池发热，很快耗尽其化学能，电池损坏，没有输出电功。
二、实验题
3．铅蓄电池具有电压高，放电容量大，经济上较便宜，广泛用于汽车、拖拉机、轮船作启动与照明电源。已知：铅蓄电池充电完毕后，电池中硫酸的密度为，放电完毕后，溶液的密度变为。又铅蓄电池充电时的反应：
。法拉第常数库／摩尔。
(1)写出铅蓄电池使用时的总反应的化学方程式及两电极上的半反应式。
(2)已知充、放电完毕后，溶液的密度是下列两个数据：1.10／，相当于含14.35%（质量分数）的硫酸；1.28 /，相当于含36.87%（质量分数）的硫酸。请指出、。分别对应于哪一个数据。
(3)用什么方法可以确定什么时候该充电，什么时候该停止充电？
(4)根据化学方程式计算生成及消耗的水和硫酸的质量。
(5)计算一个电容量为库的蓄电池中需加多少硫酸？
(6)对于一个电容量为库的蓄电池计算充电和放电后硫酸溶液体积的差值。
(7)用久了的铅蓄电池会对环境造成污染，为什么？
解析：(1)由题示可知：伏打电池的电极反应分为两个半反应，依据电池的充电、放电反直互为相反的过程，可得铅蓄电池的电池反应：， 正极反应：
，负极反应：。
(2)从化学方程式看出：铅蓄电池放电时生成了水，溶液的密度降低；反之，充电时生成了。因此，应该为1.28／，相当于含36. 87%（质量分数）的硫酸；应该为1.10／，相当于含14.35%（质量分数）的硫酸。
(3)该问是在前两问基础上考查学生发散性思维和创新能力。由铅蓄电池的电动势和溶液的密度变化可想到两种方法：A.测量电池电动势：放电时，电动势降至某额定限量即充电；
充电时电动势上升达某一额定限量即停止充电。B.设法用密度计测定电解质溶液密度。若
充电时密度计的读数为，则表明充电完成；若放电时密度计的读数为，则表明放电完成。
(4)根据电池反应，每消耗2，即196，生成2水，即36。
(5)解题关键是求出反应中硫酸和水消耗及生成的量。根据电池的总电量、法拉第常数，可求出充、放电反应时转移电子的物质的量，再根据题意列出方程式，解得开始时需加入硫酸的质量为634.6。
(6)在前一问的基础上，求出充、放电后溶液的体积，即得该蓄电池中硫酸溶液的体积差为105.8。
(7)本问属环保问题。由于铅蓄电池质量大，抗震性差，有酸雾产生，需补水，一旦漏液会造成设备的腐蚀等问题。因此，用久了的铅蓄电池会发生漏液，铅污染环境等。
4．如题图所示，将紧紧缠绕不同金属的铁钉放入培养皿再加入含有适量酚酞和，的琼脂热溶液，冷却后形成（离子在琼胶内可以移动），下列叙述正确的是（ ）。

A.中铁钉附近呈现红色
B.中铁钉上发生还原反应
C.中铜丝上发生氧化反应
D.中铝条附近有气泡产生
解析：本题考查金属的腐蚀。金属腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀，电化学腐蚀又分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀，一般情况下金属发生的是吸氧腐蚀。
根据金属活动性顺序表可知：铝>铁>铜，溶液显中性，所以发生铁的吸氧腐蚀，在中铁为负极，失去电子，铁钉附近不会有生成，所以铁钉附近不会呈现红色，选项A错误；
中铝的活泼性大，铁是正极，氧气在这里发生还原反应，铁电极被保护，选项B正确；
中铜是正极，发生还原反应，选项C错误；
中溶液为中性，发生吸氧腐蚀，不会有气泡生成，选项D错误。
本题答案为选项B。
5．-种新型燃料电池，一极通人空气，另一极通人丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇(。)的氧化锆()晶体，在熔融状态下能传导。下列对该燃料电池说法不正确的
是（ ）。
A.在熔融电解质中，移向负极
B.电池的总反应是：
C.通入空气的一极是正极，电极反应式为：
D.通人丁烷的一极是正极，电极反应式为：
解析：本题考查原电池知识。
原电池中阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，选项A正确。
这是一个燃料电池，总化学方程式为：，选项B正确。
原电池中正极发生还原反应，负极发生氧化反应，根据总化学方程式可知：通入空气的一极为原电池的正极，发生还原反应，而电解质是非水物质，则电解质中不存在，所以电极反应式为：，选项C正确。
由选项C的分析可知：通人丁烷气体的一极是负极，电极反应式为：，选项D错误。
本题答案为选项D。
6．某小组为研究电化学原理，设计如下图所示的装置。下列叙述不正确的是（ ）。

A.和不连接时，铁片上会有金属铜析出
B.和用导线连接时，铜片上发生的反应为
C.无论和是否连接，铁片均会溶解，溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色
D.和分别连接直流电源正、负极，电压足够大时，向铜电极移动
解析：和不连接时，铁片直接与硫酸铜溶液发生反应，铁从硫酸铜溶液中将铜置换出来，所以铁片上会有金属铜析出，选项A正确。
和用导线连接时，形成原电池，金属活泼性：铁>铜，所以铜为正极，发生的反应为：
，选项B正确。
和不连接时，铁片直接与硫酸铜溶液发生反应，和用导线连接时，形成了原电池，反应加快，无论和是否连接，铁片均会将铜从硫酸铜溶液中置换出来，铁会生成，
为浅绿色，所以溶液从蓝色逐渐变成浅绿色，选项C正确。
和分别连接直流电源正、负极，电解过程中，阳离子往负极移动，阴离子往正极移动，而（铜）接正极，应该向负极（铁电极）移动，选项D错误。
本题答案为选项D。
7．如图装置中，U形管内为红墨水，、试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液，各加人生铁块，放置一段时间。下列有关描述错误的是（ ）。

A. 生铁块中的碳是原电池的正极
B. 红墨水柱两边的液面变为左低右高
C. 两试管中相同的电极反应式是：
D.试管中发生了吸氧腐蚀，试管中发生了析氢腐蚀。
解析：生铁中含有铁和碳，它们和食盐水或氯化铵溶液构成原电池，铁为负极．碳为正极，在试管中盛有食盐水，食盐水显中性，所以发生吸氧腐蚀。B试管中盛有氯化铵溶液，显酸性，发生析氢腐蚀，选项A正确。
中发生吸氧腐蚀，中发生析氢腐蚀，所以中氧气减少，中生成氢气，最后导致U形管内红墨水左高右低，选项B错误。
两支试管中都是铁为负极，碳为正极，负极均为铁被氧化成+2价铁：但是正极发生不同的反应，选项C正确。
由选项A的分析可知选项D正确。
本题答案为选项B。
8．据报道，以硼氢化合物（B元素的化合价为+3价）和作原料的燃料电池，负极材料采用/，正极材料采用，可用作空军通信卫星电源，其工作原理如图所示。
下列说法错误的是（ ）。

A.电池放电时从极区移向极区有催化作用
B.电极采用，既作电极材料又有催化作用
C.该电池的负极反应式为：
D.每消耗3转移的电子为3
解析：本题考查原电池工作原理。
题8配图
原电池工作时，阳离子向正极移动，阴离子向负
极移动，则从极区移向极区，选项A正确。
电极处发生还原反应，为正极，电极采用，既作电极材料又具有催化作用，选项B正确。
为正极，为负极，发生氧化反应，电极反应式为：，选项C正确。
正极电极反应式：，由化学方程式可知：每消耗3 ，转移的电子为6，选项D错误。
9．炒过菜的铁锅未及时洗净(残液中含NaCI)，第二天便会因腐蚀出现红褐色锈斑。试回答：
(1)铁锅的锈蚀应属于______________，腐蚀的原因是________________。
(2)铁锅锈蚀的电极反应式为：负极____________，正极____________。正负电极反应产物会继续发生反应，反应的离子方程式或化学方程式为__________________。
解析：此时铁的腐蚀属于吸氧腐蚀。负极为铁，反应：，正极为碳，反应为，然后亚铁离子与氢氧根离子继续反应生成氢氧化亚铁，
，氢氧化亚铁继续与氧气和水反应生成氢氧化铁
。
本题答案为：(1)电化学腐蚀；铁锅材料为铁合金，其中铁和少量碳及残液构成原电池；
(2)；；，