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第九章 第一节
1．铜锌原电池(如下图)工作时，下列叙述不正确的是( )
A．撤掉盐桥不能形成闭合回路，所以不能形成原电池
B．电池反应为Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu
C．在外电路中，电子从负极流向正极
D．每生成1 mol Cu，通过盐桥的电子为2 mol
解析：选D Zn失去的电子通过导线流入Cu电极，转移给溶液中的Cu2＋，所以电子并不通过盐桥，由于左烧杯中Zn失电子形成Zn2＋，使溶液中的Zn2＋浓度增大，右烧杯中Cu2＋得电子，溶液中的Cu2＋浓度减小，所以盐桥中的负电荷向左移动，正电荷K＋向右移动，以维持两烧杯的电中性。
2．如图，在盛有稀H2SO4的烧杯中放入用导线连接的电极X、Y，外电路中电子流向如图所示，关于该装置的下列说法正确的是( )
A．外电路的电流方向为：X→外电路→Y
B．若两电极分别为铁和碳棒，则X为碳棒，Y为铁
C．X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应
D．若两电极都是金属，则它们的活动性强弱为X＞Y
解析：选D 外电路电子流向为X→外电路→Y，电流方向与其相反，X极失电子，作负极，Y极发生的是还原反应，X极发生的是氧化反应。若两电极分别为铁和碳棒，则Y为碳棒，X为铁。
3．(2014·池州模拟)如图所示是氢氧燃料电池的基本结构，将电极a、b分别与负载连接后，电池就能正常工作。下列有关该燃料电池工作时的叙述中，不正确的是( )
A．a电极一定是负极
B．若X是H＋，则H＋将从a电极通过离子交换膜移向b电极
C．若X是O2－，则生成的水将从d口流出
D．溶液中的电流方向是从b流向a
解析：选D 燃料电池中，燃料为负极，故A正确；在原电池中阳离子向正极流动、阴离子向负极流动，B、C正确；电流经过外电路由正极流向负极，而不是溶液中，D错误。
4．原电池正、负电极的极性不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列由不同材料组成的原电池，电极反应正确的是( )
A．由Fe、Cu与稀硫酸组成的原电池，其负极反应式为Fe－3e－===Fe3＋
B．由Al、Mg与氢氧化钠溶液组成的原电池，其负极反应式为Mg－2e－＋2OH－===Mg(OH)2
C．由Pb、Cu与氯化铁溶液组成的原电池，其正极反应式为Cu－2e－===Cu2＋
D．由Al、Cu与浓硝酸组成的原电池，其负极反应式为Cu－2e－===Cu2＋
解析：选D 由Fe、Cu与稀硫酸组成的原电池，Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，A错；由Al、Mg与氢氧化钠溶液组成的原电池，电池总反应为2Al＋2H2O＋2NaOH===2NaAlO2＋3H2↑，Al作负极，电极反应式为Al－3e－＋4OH－===AlO＋2H2O，B错；由Pb、Cu与氯化铁溶液组成的原电池，正极为Pb，电极反应式为Fe3＋＋e－===Fe2＋，C错；由Al、Cu与浓硝酸组成的原电池，Al遇浓硝酸钝化，Cu作负极，电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，D对。
5．下面是几种常见的化学电源示意图，有关说法不正确的是( )
A．上述电池分别属于一次电池、二次电池和燃料电池
B．干电池在长时间使用后，锌筒被破坏
C．铅蓄电池工作过程中，每通过2 mol 电子，负极质量减轻207 g
D．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源
解析：选C 在干电池中，Zn作负极，被氧化，B正确。氢氧燃料电池不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内，且工作的最终产物是水，故氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源，D正确。C项忽略了硫酸铅在该极上析出，该极质量应该增加而非减小，C不正确。
6．(2014·福州一中月考)控制适合的条件，将反应Fe3＋＋AgFe2＋＋Ag＋设计成如图所示的原电池(盐桥装有琼脂－硝酸钾溶液；灵敏电流计的0刻度居中，左右均有刻度)。已知，接通后，观察到电流计指针向右偏转。下列判断正确的是( )
A．在外电路中，电子从石墨电极流向银电极
B．盐桥中的K＋移向乙烧杯
C．一段时间后，电流计指针反向偏转，越过0刻度，向左边偏转
D．电流计指针居中后，往甲烧杯中加入一定量的铁粉，电流计指针将向左偏转
解析：选D 由题给电池反应可知，银作负极，石墨作正极，在外电路中，电子从银电极流向石墨电极，A错误；盐桥中的K＋移向甲烧杯，B错误；一段时间后，电流计指针将居中，C错误。
7．(2013·新课标全国高考Ⅱ)“ZEBRA”蓄电池的结构如图所示，电极材料多孔Ni/NiCl2和金属钠之间由钠离子导体制作的陶瓷管相隔。下列关于该电池的叙述错误的是( )
A．电池反应中有NaCl生成
B．电池的总反应是金属钠还原三价铝离子
C．正极反应为：NiCl2＋2e－===Ni＋2Cl－
D．钠离子通过钠离子导体在两电极间移动
解析：选B 该电池总反应为2Na＋NiCl2===2NaCl＋Ni，因此有NaCl生成，A项正确；电池总反应为Na还原Ni2＋，B项错误；正极为NiCl2发生还原反应：NiCl2＋2e－===Ni＋2Cl－，C项正确；钠离子通过钠离子导体由负极移向正极，D项正确。
8．(2014·黄山检测)我国知名企业比亚迪公司开发了具有多项专利的锂钒氧化物二次电池，其成本较低，对环境无污染，能量密度远远高于其他材料的电池。电池总反应为V2O4＋xLiLixV2O4，下列说法正确的是( )
A．该电池充电时，锂极与外电源的负极相连
B．该电池放电时，Li＋向负极移动
C．该电池充电时阴极的反应为LixV2O4－xe－===V2O4＋xLi＋
D．若放电时转移0.2 mol电子，则消耗锂1.4x g
解析：选A A选项正确，放电时，锂极是负极，锂被氧化，充电时，锂极连接外电源的负极作阴极，使化合态锂还原为锂单质；B选项错误，放电时，负极是锂被氧化，Li＋向正极移动；C选项错误，充电时阴极发生的是还原反应；D选项错误，放电时转移0.2 mol电子，将消耗0.2 mol Li，即1.4 g。
9．(2013·新课标全国高考Ⅰ)银质器皿日久表面会逐渐变黑，这是生成了Ag2S的缘故。根据电化学原理可进行如下处理：在铝质容器中加入食盐溶液，再将变黑的银器浸入该溶液中，一段时间后发现黑色会褪去。下列说法正确的是( )
A．处理过程中银器一直保持恒重
B．银器为正极，Ag2S被还原生成单质银
C．该过程中总反应为2Al＋3Ag2S===6Ag＋Al2S3
D．黑色褪去的原因是黑色Ag2S转化为白色AgCl
解析：选B 由“电化学原理”可知正极反应式为Ag2S＋2e－===2Ag＋S2－，负极反应式为Al－3e－===Al3＋；电解质溶液中发生反应Al3＋＋3H2OAl(OH)3＋3H＋，S2－与H＋结合生成H2S，使Al3＋＋3H2OAl(OH)3＋3H＋的平衡右移，最终生成Al(OH)3沉淀，只有B选项正确。
10．(2014·浙江六校联考)某汽车尾气分析仪以燃料电池为工作原理测定CO的浓度，其装置如图所示，该电池中电解质为氧化钇－氧化钠，其中O2－可以在固体介质NASICON中自由移动。下列说法不正确的是( )
A．工作时电极b作正极，O2－由电极b流向电极a
B．负极的电极反应式为：CO＋O2－－2e－===CO2
C．当传感器中通过2×10－3mol电子时，说明通过的尾气中含有2.24 mL CO
D．传感器中通过的电流越大，尾气中CO的含量越高
解析：选C 该电池为燃料电池，燃料为负极，空气为正极，A项，b为正极，阴离子向负极移动，正确；B项，负极发生氧化反应，正确；C项，通过2×10－3 mol电子时，反应CO为0.001 mol，在标准状况下，体积为2.24 mL，错误；D项，CO含量高，转移电子多，电流大，正确。
11.将镁条、铝条平行插入盛有一定浓度的NaOH溶液的烧杯中，用导线和电流表连接成原电池，装置如图所示。此电池工作时，下列叙述正确的是( )
A．Mg比Al活泼，Mg失去电子被氧化成Mg2＋
B．铝条表面虽有氧化膜，但可不必处理
C．该电池的内外电路中，电流均是由电子定向移动形成的
D．Al是电池负极，开始工作时溶液中会立即有白色沉淀析出
解析：选B 本题是新情境下原电池的相关试题，解题的关键仍然是要明确原电池工作时所对应的自发氧化还原反应，在碱性条件下，金属镁不能发生反应，而单质Al则能与NaOH反应生成NaAlO2和H2，则Al为还原剂，作原电池负极。A项，电解质溶液为NaOH溶液，Al失电子，为负极，错；B项，铝条表面的氧化膜为Al2O3，Al2O3能与NaOH反应，故不必处理，对。C项，在内电路中电流是阴、阳离子定向移动形成的，错。D项，电池工作时铝元素的反应为Al→AlO，所以无沉淀产生，错。
12．如图装置是一种可充电电池示意图，装置的离子交换膜只允许Na＋通过。已知充、放电的化学方程式为Na2S4＋3NaBr2Na2S2＋NaBr3。
下列说法错误的是( )
A．放电时，Na＋从左到右通过离子交换膜
B．放电时，负极反应式为2Na2S2－2e－===Na2S4＋2Na＋
C．充电时，A极应与直流电源的正极相连接
D．放电时，当有0.1 mol Na＋通过离子交换膜时，B极上有0.15 mol NaBr产生
解析：选C 根据电子流向可知，电极A为电池的负极，电极B为电池的正极，放电时，Na2S2中S失去电子变为S，负极反应式为2Na2S2－2e－===Na2S4＋2Na＋，NaBr3可看成NaBr·Br2，放电时，Br2得到电子变为Br－，正极反应式为NaBr3＋2e－＋2Na＋===3NaBr，故Na＋应从左到右通过离子交换膜，A、B项正确；充电时，原电池的负极(A极)应该与直流电源的负极相连接，C项错误；根据电极反应式可知，2Na＋～3NaBr，当有0.1 mol Na＋通过离子交换膜时，产生0.15 mol NaBr，D项正确。
13．(1)第三代混合动力车，可以用电动机、内燃机或二者结合推动车轮。汽车上坡或加速时，电动机提供推动力，降低汽油的消耗；在刹车或下坡时，电池处于充电状态。混合动力车目前一般使用镍氢电池，该电池中镍的化合物为正极，储氢金属(以M表示)为负极，碱液(主要为KOH溶液)为电解质溶液。镍氢电池充放电原理如图1所示，其总反应式为H2＋2NiOOH2Ni(OH)2。
图1
根据所给信息判断，混合动力车上坡或加速时，乙电极周围溶液的pH________(填“增大”、“减小”或“不变”)，该电极的电极反应式为______________________________________。
(2)图2是一种新型燃料电池，以CO为燃料，一定比例的Li2CO3和Na2CO3的熔融混合物为电解质，图3是粗铜精炼的装置图，现用燃料电池为电源进行粗铜的精炼实验。
回答下列问题：
①A极为电源________(填“正”或“负”)极，写出A极的电极反应式：________。
②要用燃料电池为电源进行粗铜的精炼实验，则B极应该与________极(填“C”或“D”)相连。
③当消耗标准状况下2.24 L CO时，C电极的质量变化为________。
解析：(1)上坡或加速时，电动机工作，为原电池，乙电极中NiOOH→Ni(OH)2，Ni的化合价降低，乙电极为正极，电极反应式为NiOOH＋e－＋H＋===Ni(OH)2，周围溶液的pH增大。(2)①在燃料电池中可燃性气体作负极，根据所给新型燃料电池的构成原理装置图，结合原电池的工作原理，可直接写出A极的电极反应式：CO－2e－＋CO===2CO2。②根据电解精炼原理，粗铜应与电源的正极相连，精铜应与电源的负极相连，因B极是正极，所以B极应与D极相连。③2.24 L CO失去0.2 mol e－，根据电子守恒，C极上增加Cu的质量为6.4 g。
答案：(1)增大 NiOOH＋e－＋H＋===Ni(OH)2 (2)①负 CO－2e－＋CO===2CO2 ②D ③增加6.4 g
14．(1)Ag2O2是银锌碱性电池的正极活性物质，其电解质溶液为KOH溶液，电池放电时正极的Ag2O2转化为Ag，负极的Zn转化为K2Zn(OH)4，写出该电池反应方程式：
____________________________________________________________________________。
(2)如图为钠高能电池的结构示意图，该电池的工作温度为320℃左右，电池反应为2Na＋xS===Na2Sx，正极的电极反应式为__________________________________________________。
M(由Na2O和Al2O3制得)的两个作用是__________________________________________。
与铅蓄电池相比，当消耗相同质量的负极活性物质时，钠硫电池的理论放电量是铅蓄电池的__________________________________________________________________________倍。
(3)以甲醇为燃料的电池中，电解质溶液为酸性，负极的反应式为
________________________________________________________________________________，
正极的反应式为______________________________________________________________。
理想状态下，该燃料电池消耗1 mol甲醇所能产生的最大电能为702.1 kJ，则该燃料电池的理论效率为________(燃料电池的理论效率是指电池所产生的最大电能与燃料电池反应所能释放的全部能量之比，甲醇的燃烧热为ΔH＝－726.5 kJ·mol－1)。
解析：(1)根据电池正、负极反应的物质和电解质溶液，分析反应物和生成物，根据电子守恒进行配平。
(2)正极的电极反应式为xS＋2e－===S，M的作用一是导电，二是因钠与硫易反应，故它起到隔离作用；钠高能电池中负极为钠，有23 g钠消耗释放1 mol e－，则207 g钠消耗时转移207/23 mol e－，铅蓄电池的电池反应为Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，铅蓄电池中铅是负极，207 g铅消耗时转移2 mol e－，故钠硫电池的理论放电量是铅蓄电池的207÷23÷2＝4.5倍。
(3)该燃料电池的理论效率＝702.1 kJ÷726.5 kJ×100%≈96.6%。
答案：(1)Ag2O2＋2Zn＋4KOH＋2H2O===2K2Zn(OH)4＋2Ag
(2)xS＋2e－===S(或2Na＋＋xS＋2e－===Na2Sx)
导电和隔离钠与硫 4.5
(3)CH3OH＋H2O－6e－===CO2＋6H＋
3/2O2＋6H＋＋6e－===3H2O 96.6%
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