3 化學(xué)反應(yīng)與電能 例1．燃料電池是一種新型電池，它主要是利用燃料在燃燒過程中把化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能，氫氧燃料電池的電極反應(yīng)如下：X極：O2+2H2O+4e?=4OH?Y極：2H2+4OH?-4e?=4H2O下列判斷正確的是（）A．X是正極，發(fā)生還原反應(yīng)B．該電池可用稀硫酸作為電解質(zhì)溶液C．供電時Y極附近的酸性減弱D．使用時若生成1mol H2O則轉(zhuǎn)移1mol電子1．電池是人類生產(chǎn)和生活中的重要能量來源，各式各樣電池的發(fā)展是化學(xué)對人類的一項重大貢獻。下列有關(guān)電池的敘述不正確的是（）A．堿性鋅錳電池比普通鋅錳電池的能量高B．鋅錳干電池工作一段時間后碳棒質(zhì)量不變C．燃料電池可連續(xù)不斷的將熱能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?/span>D．鉛酸蓄電池雖然體積大有污染，但是電壓穩(wěn)定、安全可靠、價格低廉，是一種常用的二次電池2．下面是四個化學(xué)反應(yīng)，理論上不可以用于設(shè)計原電池的化學(xué)反應(yīng)是（）A．Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2OB．CH4+2O2CO2+2H2OC．4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3 D．Fe+CuSO4=FeSO4+Cu3．用Zn、Cu片和稀H2SO4組成的原電池裝置中，經(jīng)一段時間工作后，下列說法正確的是（）A．Zn片是正極，Cu片是負極B．電流方向是從Zn經(jīng)外電路流向CuC．電解液的pH保持不變D．Cu片上有氣泡產(chǎn)生4．如圖所示，C為電解質(zhì)溶液。電流計G發(fā)生偏轉(zhuǎn)，同時A極逐漸變細，B極逐漸變粗，則A、B、C應(yīng)是下列各組中的（）A．A是Zn、B是Cu、C為稀硫酸B．A是Fe、B是Ag、C為AgNO3溶液C．A是Cu、B是Zn、C為稀硫酸D．A是Ag、B是Fe、C為AgNO3溶液5．某同學(xué)設(shè)計的原電池裝置如圖，下列說法錯誤的是（）A．該電池的總反應(yīng)為Fe+2Fe3+=3Fe2+B．Fe極為電池的負極C．電子從C極經(jīng)導(dǎo)線流向Fe極D．Fe3+在C極表面被還原6．把a、b、c、d四種金屬浸入稀硫酸中，用導(dǎo)線兩兩相連可以組成各種原電池。若a，b相連，a為負極；c、d相連，d上有氣泡溢出；a，c相連，a質(zhì)量減少；b，d相連，b為正極。則四種金屬的活動性順序由大到小為（）A．a(chǎn)＞c＞b＞dB．a(chǎn)＞c＞d＞bC．b＞d＞c＞aD．a(chǎn)＞b＞c＞d7．某固體酸燃料電池以CsHSO4固體為電解質(zhì)傳遞H+，其基本結(jié)構(gòu)如圖，電池總反應(yīng)可表示為：2H2+O2=2H2O。下列有關(guān)說法正確的是（）A．電子通過外電路從a極流向b極B．b極上的電極反應(yīng)式為：O2+4e?+2H2O=4OH?C．每轉(zhuǎn)移0.1mol電子，消耗1.12L的H2D．H+由b極通過固體酸電解質(zhì)傳遞到a極8．將鎂條、鋁條平行插入盛有一定濃度NaOH溶液的燒杯中，用導(dǎo)線和電流表連接成原電池，裝置如圖所示。此電池工作時，下列敘述正確的是（）A．該電池的負極反應(yīng)為Mg-2e?=Mg2+B．鋁條表面雖有氧化膜，但可不必處理C．該電池的內(nèi)電路中，陽離子向負極遷移D．Al作原電池負極，開始工作時溶液中會立即有白色沉淀析出9．人們應(yīng)用原電池原理制作了多種電池，以滿足不同的需要。請根據(jù)題中提供的信息，填寫空格。(1)鉛酸蓄電池在放電時發(fā)生的電池反應(yīng)式為：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，負極電極反應(yīng)式為：_____________。工作后，鉛酸蓄電池里電解質(zhì)溶液的pH___(填“變大”“變小”或“不變”)(2)FeCl3溶液常用于腐蝕印刷電路銅板，發(fā)生2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2，若將此反應(yīng)設(shè)計成原電池，則負極所用電極材料為：_______。當線路中轉(zhuǎn)移0.2mol電子時，則被腐蝕銅的質(zhì)量為：_____g。(3)將鋁片和銅片用導(dǎo)線相連，一組插入濃硝酸中，一組插入燒堿溶液中，分別形成了原電池，在這兩個原電池中，負極分別為_______。A．鋁片、銅片      B．銅片、鋁片  C．鋁片、鋁片(4)燃料電池是一種高效、環(huán)境友好的供電裝置：①如圖是電解質(zhì)為稀硫酸溶液的氫氧燃料電池原理示意圖，回答下列問題：氫氧燃料電池的總反應(yīng)化學(xué)方程式是：_________________。②將兩鉑片插入KOH溶液中作為電極，在兩極區(qū)分別通入甲烷(或氫氣、一氧化碳等可燃性氣體)和氧氣構(gòu)成燃料電池，則通入甲烷氣體的一極是原電池的___極，該極的電極反應(yīng)式是_________________。10．原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。(1)a為銅片，b為鐵片，燒杯中是稀硫酸溶液。①當開關(guān)K斷開時產(chǎn)生的現(xiàn)象為___________。A．a(chǎn)不斷溶解B．b不斷溶解C．a(chǎn)上產(chǎn)生氣泡D．b上產(chǎn)生氣泡E．溶液逐漸變藍②閉合開關(guān)K，反應(yīng)一段時間后斷開開關(guān)K，經(jīng)過一段時間后，下列敘述不正確的是___________。A．溶液中H+濃度減小 B．正極附近SO濃度逐漸增大C．溶液中含有FeSO4D．溶液中SO濃度基本不變(2)FeCl3常用于腐蝕印刷電路銅板，若將此反應(yīng)設(shè)計成原電池，請寫出該原電池正極電極反應(yīng)為___________。(3)下圖為氫氧燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖，電解質(zhì)溶液為NaOH溶液，電極材料為疏松多孔的石墨棒。請回答下列問題：①a極通入的物質(zhì)為_________，電解質(zhì)溶液中的OH?移向_________極(選填“負”或“正”)。②寫出此氫氧燃料電池工作時，負極的電極反應(yīng)式：___________。③當消耗氫氣11.2L(標準狀況下)時，假設(shè)電池的能量轉(zhuǎn)化效率為80%，則導(dǎo)線中轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為___________mol。                
 例1．【答案】A【解析】原電池中，負極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，電子從負極經(jīng)外電路流向正極，X極：O2+2H2O+4e?=4OH?，則X極為正極；Y極：2H2+4OH?-4e?=4H2O，則Y極為負極，總反應(yīng)為2H2+O2=2H2O，故A正確；電極反應(yīng)表明，電解質(zhì)溶液為堿，故B錯誤；Y極：2H2+4OH?-4e?=4H2O，消耗氫氧根離子，溶液pH減小，酸性增強，故C錯誤；總反應(yīng)為2H2+O2=2H2O，生成2mol水電子轉(zhuǎn)移4mol，則生成1molH2O則轉(zhuǎn)移2mol電子，故D錯誤；故選A。1．【答案】C【解析】A．堿性鋅錳電池用鋅粉替代了原鋅錳電池的鋅殼，增大了反應(yīng)物的接觸面積，加快了反應(yīng)速率，故放電電流大，能量高，故A正確；B．在鋅錳干電池中，正極是碳棒，該極上二氧化錳發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，該電極質(zhì)量不變，故B正確；C．燃料電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，故C錯誤；D．鉛酸蓄電池雖然體積大有污染，但是電壓穩(wěn)定、安全可靠、價格低廉，是一種常用的二次電池，故D正確；故選C。2．【答案】A【解析】選項中B、C、D均為氧化還原反應(yīng)，且為放熱反應(yīng)，所以B、C、D的反應(yīng)可用于構(gòu)成原電池，故B、C、D不選，A選項中反應(yīng)不是氧化還原反應(yīng)，所以理論上不可用于設(shè)計原電池；綜上所述答案為A。3．【答案】D【解析】A．鋅比銅易失電子，鋅片是負極，銅片是正極，故A錯誤；B．電流方向是從正極(Cu)片經(jīng)導(dǎo)線流向(Zn)片，故B錯誤；C．因氫離子參加反應(yīng)生成氫氣，氫離子減少，則電解液的pH增大，故C錯誤；D．銅片上氫離子得電子生成氫氣，所以有氣泡生成，故D正確；故選D。4．【答案】B【解析】A．該原電池中，B極析出氫氣，電極不變粗，與題意不符，故A錯誤；B．該電池中，A為負極，電極反應(yīng)為：Fe-2e?=Fe2+，則A極逐漸變細，B為正極，電極反應(yīng)為：Ag++e?=Ag，則B極逐漸變粗，與題意相符，故B正確；C．該電池中，A為正極，有氣體產(chǎn)生，B為負極，B極變細，與題意不符，故C錯誤；D．該電池中B為負極，變細，與題意不符，故D錯誤；故選B。5．【答案】C【解析】由電池的組成可知，F(xiàn)e極為負極，C極為正極，電池工作時，F(xiàn)e失電子生成Fe2+，溶液中的Fe3+在C電極得電子生成Fe2+。A．該電池工作時，F(xiàn)e失電子生成Fe2+，F(xiàn)e3+得電子生成Fe2+，總反應(yīng)為Fe+2Fe3+=3Fe2+，A正確；B．由分析可知，F(xiàn)e極在電池工作時失電子，為電池的負極，B正確；C．電池工作時，電子由負極出發(fā)，沿導(dǎo)線流向正極，所以電子從Fe極經(jīng)導(dǎo)線流向C極，C錯誤；D．C電極為正極，F(xiàn)e3+在C極表面得電子生成Fe2+，從而被還原，D正確；故選C。6．【答案】B【解析】把a、b、c、d四種金屬浸入稀硫酸中，用導(dǎo)線兩兩相連可以組成各種原電池。若a，b相連，a為負極，說明金屬活動性：a＞b；若c、d相連，d上有氣泡溢出，說明金屬活動性；c＞d；若a，c相連，a質(zhì)量減少，說明a為負極，則金屬活動性：a＞c；若b，d相連，b為正極，則金屬活動性：d＞b，故四種金屬活動性由強到弱的順序為：a＞c＞d＞b，故合理選項是B。7．【答案】A【解析】由圖可知，a極為燃料電池的負極，氫氣在負極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氫離子，電極反應(yīng)式為H2-2e?=H+，b極為正極，酸性條件下，氧氣在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成水，電極反應(yīng)式為O2+4e?+4H+=2H2O。A．電池工作時，電子通過外電路從負極a極經(jīng)導(dǎo)線流向正極b極，故A正確；B．由分析可知，b極為正極，酸性條件下，氧氣在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成水，電極反應(yīng)式為O2+4e?+4H+=2H2O，故B錯誤；C．缺標準狀況，無法計算轉(zhuǎn)移0.1mol電子消耗氫氣的體積，故C錯誤；D．電池工作時，H+由負極a極通過固體酸電解質(zhì)傳遞到正極b極，故D錯誤；故選A。8．【答案】B【解析】A．在NaOH溶液中，鋁能與NaOH溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)，鎂不會參加反應(yīng)，所以在該反應(yīng)中鋁失電子作原電池的負極，電極反應(yīng)為Al-3e?+4OH?=AlO+2H2O，A錯誤；B．由于鋁片表面的氧化膜（Al2O3）也能與NaOH溶液反應(yīng)，故其不必處理，B正確；C．原電池中陽離子向正極遷移，陰離子向負極遷移，C錯誤；D．在NaOH溶液中，鋁能與NaOH溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)，在該反應(yīng)中，鋁失電子作原電池的負極，由于電池開始工作時，生成的鋁離子的量較少，NaOH過量，此時不會有Al(OH)3白色沉淀生成，D錯誤；答案為B。9．【答案】（1）Pb-2e?+SO=PbSO4    變大    （2）Cu    6.4    （3）B    （4）2H2+O2=2H2O    負    CH4-8e?+10OH?=CO+7H2O      【解析】(1)原電池中負極發(fā)生氧化反應(yīng)，根據(jù)總反應(yīng)可知放電時Pb被氧化為硫酸鉛，所以負極反應(yīng)式為Pb-2e?+SO=PbSO4；根據(jù)總反應(yīng)可知，電池工作時消耗硫酸，所以鉛酸蓄電池里電解質(zhì)溶液的pH變大；(2)原電池中負極發(fā)生氧化反應(yīng)，所以負極所用材料應(yīng)為Cu，根據(jù)電子守恒轉(zhuǎn)移0.2mol電子時反應(yīng)0.1molCu，質(zhì)量為0.1mol×64g/mol=6.4g；(3)鋁在濃硝酸中鈍化，所以插入濃硝酸時銅被氧化為負極；鋁可以與燒堿溶液反應(yīng)，銅不反應(yīng)，所以插入燒堿溶液中鋁被氧化為負極，故答案為B；(4)①氫氧燃料電池中，負極氫氣被氧化生成水，正極氧氣被氧化生成水，總反應(yīng)為2H2+O2=2H2O；②燃料電池中，通入燃料的一極為負極，即通入甲烷氣體的一極是原電池的負極，甲烷失電子被氧化，電解質(zhì)溶液顯堿性，生成碳酸根，電極反應(yīng)式為CH4-8e?+10OH?=CO+7H2O。10．【答案】（1）BD    B    （2）（3）H2    負        0.8    【解析】原電池中還原劑作負極，氧化劑作正極，電池內(nèi)部陰離子移向負極，陽離子移向正極。(1)①當開關(guān)K斷開時，b為鐵片，發(fā)生Fe+2H+=Fe2++H2↑，產(chǎn)生的現(xiàn)象為b不斷溶解，b上產(chǎn)生氣泡，故答案為：BD；②閉合開關(guān)K，a為銅片，作用原電池的正極，b為鐵片，作負極，發(fā)生Fe+2H+=Fe2++H2↑，反應(yīng)一段時間后斷開開關(guān)K，經(jīng)過一段時間后，A．H+還原成氫氣，溶液中H+濃度減小，故A正確；B．陰離子移向負極，負極附近SO濃度逐漸增大，故B錯誤；C．生成硫酸亞鐵，溶液中含有FeSO4，故C正確；D．忽略溶液的體積變化，溶液中SO濃度基本不變，故D正確；故答案為：B；(2)FeCl3常用于腐蝕印刷電路銅板，若將此反應(yīng)設(shè)計成原電池，鐵離子得電子生成亞鐵離子，原電池正極電極反應(yīng)為。故答案為：；(3)①圖中電子從a極出發(fā)，a極上還原劑失電子，a極通入的物質(zhì)為H2，電解質(zhì)溶液中的OH?移向負極(選填“負”或“正”)。故答案為：H2；負；②此氫氧燃料電池工作時，氫氣失電子后與氫氧根離子結(jié)合生成水，負極的電極反應(yīng)式：。③當消耗氫氣11.2L(標準狀況下)時，n(H2)=0.5mol，假設(shè)電池的能量轉(zhuǎn)化效率為80%，則導(dǎo)線中轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為0.5mol×2×80%=0.8mol。故答案為：0.8。  
 

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