- 原电池的设计
- 共53题
下列反应不可以用于设计成原电池的是（ ）
正确答案
解析
解：A、属于中和反应，不是氧化还原反应，没有电子转移，故不能设计成原电池，故A正确；
B、属于自发的氧化还原反应，为放热反应，能设计成原电池，故B正确；
C、属于自发的氧化还原反应，为放热反应，能设计成原电池，故C正确；
D、属于自发的氧化还原反应，为放热反应，能设计成原电池，故D正确．
故选A．
某研究小组根据Zn+Br2═ZnBr2，设计了一个蓄电池，有关该蓄电池叙述不正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A、该蓄电池放电时是原电池的工作原理，在原电池中，负极发生失电子的氧化反应，根据Zn+Br2═ZnBr2，负极是金属锌失电子，即Zn-2e═Zn2+，故A正确；
B、如果电解质溶液用强酸、强碱，金属锌可以和强酸、强碱发生化学反应，此时的电池反应是金属锌和酸或是碱的反应，不会实现反应Zn+Br2═ZnBr2，故B正确；
C、充电时是电解池的工作原理，蓄电池负极发生失电子的氧化反应，它的逆反应是还原反应，和放电时电解池的阴极上得电子的还原反应反应相同，电解池的阴极是和电源负极相连的，所以充电时，蓄电池负极应接在直流电源负极上，故C正确；
D、放电时是原电池的工作原理，电子从负极流向正极，所以电解质溶液中阳离子移向正极，故D错误．
故选D．
Ⅰ．利用Fe+CuSO4=FeSO4+Cu反应，设计一个原电池：
（1）在右框中画出装置图（标明电解质溶液、正、负极和电极材料）；
（2）下列说法中，正确的是______．（填字母）
A．电解质溶液中阳离子向负极移动 B．电子通过外导线由负极流向正极
C．当导线中有1mol电子通过时，理论上正极放出1g气体
D．若所选电极的质量相等，理论上两极质量差为60g，导线中有1mol电子通过
Ⅱ．三套装置如图所示，A、B、C烧杯中分别盛有相同物质的量浓度的稀硫酸．
（1）比较A、B、C中铁被腐蚀的速率，由快到慢的顺序为______；
（2）若C中电解质溶液是氯化钠溶液，则Fe电极的电极反应式为______；
Ⅲ．目前常用的镍（Ni）镉（Cd）电池，其电池总反应可以表示为：Cd+2NiO（OH）+2H2O
已知Ni（OH）2和Cd（OH）2均难溶于水但能溶于酸．
（1）以下说法中正确的是______．
①以上反应是可逆反应；
②以上反应不是可逆反应；
③充电时化学能转变为电能；
④放电时化学能转变为电能．
（2）废弃的镍镉电池已成为重要的环境污染物，资料表明一节废镍镉电池可以使一平方米面积的耕地失去作用价值．在酸性土壤中这种污染特别严重，这是因为______
（3）另一种常用的电池是锂电池，锂是一种碱金属元素，其相对原子质量为7，由于它的比容量（单位质量电极材料所能转换的电量）特别大而广泛应用于心脏起搏器，一般使用时间可长达十年，它的负极用金属锂制成，电池总反应可表示为Li+MnO2=LiMnO2．
锂电池中的电解质溶液需用非水溶剂配制，为什么这种电池不能使用电解质的水溶液______（请用化学方程式表示其原因）．
正确答案
解：Ⅰ．（1）在Fe+CuSO4=FeSO4+Cu反应中，Fe被氧化，应为原电池的负极，正极为活泼性较Fe弱的金属或非金属，电解质为CuSO4溶液，可设计原电池为，故答案为：
（2）A．电解质溶液中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，故A错误；
B．原电池工作时，电子从负极经外电路流向正极，故B正确；
C．正极反应为Cu2++2e-=Cu，无气体生成，故C错误；
D．当有1mol电子通过时，负极铁的质量减少为
Ⅱ．（1）B中铁为负极，发生电化学腐蚀，A为化学腐蚀，C铁为原电池的正极，不易被腐蚀，所以腐蚀速率由快到慢的顺序为B、A、C，故答案为：B、A、C；
（2）若C中电解质溶液是氯化钠溶液，发生吸氧腐蚀，正极反应为O2+2H2O+4e-=4OH-，
故答案为：O2+2H2O+4e-=4OH-；
Ⅲ．（1）目前常用的镍（Ni）镉（Cd）电池，充电时是将电能转化为化学能，放电时将化学能转化为电能，为不同条件下的反应，不是可逆反应，故答案为：②④；
（2）Ni（OH）2和Cd（OH）2均难溶于水但能溶于酸，在酸性土壤中生成生成Ni2+ 和Cd2+，导致污染特别严重，
故答案为：Ni（OH）2、Cd（OH）2可被酸溶解，生成Ni2+ 和Cd2+；
（3）金属锂较活泼，易与水反应，反应的方程式为2Li+2H2O═2LiOH+H2↑，故答案为：2Li+2H2O═2LiOH+H2↑．
解析
解：Ⅰ．（1）在Fe+CuSO4=FeSO4+Cu反应中，Fe被氧化，应为原电池的负极，正极为活泼性较Fe弱的金属或非金属，电解质为CuSO4溶液，可设计原电池为，故答案为：
（2）A．电解质溶液中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，故A错误；
B．原电池工作时，电子从负极经外电路流向正极，故B正确；
C．正极反应为Cu2++2e-=Cu，无气体生成，故C错误；
D．当有1mol电子通过时，负极铁的质量减少为
Ⅱ．（1）B中铁为负极，发生电化学腐蚀，A为化学腐蚀，C铁为原电池的正极，不易被腐蚀，所以腐蚀速率由快到慢的顺序为B、A、C，故答案为：B、A、C；
（2）若C中电解质溶液是氯化钠溶液，发生吸氧腐蚀，正极反应为O2+2H2O+4e-=4OH-，
故答案为：O2+2H2O+4e-=4OH-；
Ⅲ．（1）目前常用的镍（Ni）镉（Cd）电池，充电时是将电能转化为化学能，放电时将化学能转化为电能，为不同条件下的反应，不是可逆反应，故答案为：②④；
（2）Ni（OH）2和Cd（OH）2均难溶于水但能溶于酸，在酸性土壤中生成生成Ni2+ 和Cd2+，导致污染特别严重，
故答案为：Ni（OH）2、Cd（OH）2可被酸溶解，生成Ni2+ 和Cd2+；
（3）金属锂较活泼，易与水反应，反应的方程式为2Li+2H2O═2LiOH+H2↑，故答案为：2Li+2H2O═2LiOH+H2↑．
（2）依据氧化还原反应：Fe+Cu2+=Fe2++Cu设计的原电池如图2所示，其中Y为可溶性硫酸盐．请回答下列问题：
①电解质溶液Y是______；（填化学式）
②X电极发生的电极反应为______；
③装置中盐桥中除添加琼脂外，还要添加KCl的饱和溶液，电池工作时，对盐桥中的K+、Cl-的移动方向的表述正确的是______．
A．盐桥中的K+向左侧烧杯移动、Cl-向右侧烧杯移动
B．盐桥中的K+向右侧烧杯移动、Cl-向左侧烧杯移动
C．盐桥中的K+、Cl-都向左侧烧杯移动
D．盐桥中的K+、Cl-几乎都不移动
（3）把（2）中盐桥改为铁棒插入A、B池中，其它不变，电流计的指针______（填“会”、“不会”）发生偏转，A装置名称______填（“原电池”或“电解池”），A中溶液浓度______（填增大、不变、变小），铜棒的电极名称为______（填“正极”、“负极”、“阴极”或“阳极”）．
（4）把（2）中盐桥改为铜棒，其它不变，电流计的指针______（填“会”、“不会”）发生偏转，理由是______．
正确答案
高
低
CuSO4
Fe-2e-=Fe2+
B
会
电解池
不变
正极
不会
两池都没有可自发进行的氧化还原反应
解析
解：（1）当杠杆为绝缘体时，铁和铜离子发生置换反应，所以铁球上析出铜导致质量增大，铜球质量不变，所以A端上升，B端下沉，即A端比B端高；
当杠杆为导体时，该装置构成原电池，铁作负极，铜作正极，负极上铁失电子发生氧化反应，正极上析出铜，所以B端上升，A端下沉，即A端比B端低，
故答案为：高；低；
（2）①含有盐桥的原电池中，电极材料与电解质溶液中金属阳离子为同种元素，X为铁，则Y为硫酸铜溶液，
故答案为：CuSO4；
②X电极为铁，铁易失电子而作负极，电极反应式为：Fe-2e-=Fe2+，
故答案为：Fe-2e-=Fe2+；
③盐桥中氯离子向负极电解质溶液移动，钾离子向正极电解质溶液移动，所以钾离子向右侧烧杯移动、Cl-向左侧烧杯移动，故选B；
（3）把（2）中盐桥改为铁棒插入A、B池中，其它不变，B能构成原电池，A有外接电源，属于电解池，所以该装置中有电流产生，A中阳极材料和电解质溶液中金属阳离子为相同元素，所以为电镀池，阳极上铁失电子生成亚铁离子，阴极上亚铁离子得电子生成铁，所以溶液浓度不变，右边装置中，铁易失电子作负极，铜作正极，
故答案为：会；电解池；不变；正极；
（4）把（2）中盐桥改为铜棒，其它不变，该装置不能自发的进行氧化还原反应，所以不能构成原电池，
故答案为：不会；两池都没有可自发进行的氧化还原反应．
（2014春•会宁县校级期中）根据已具备的氧化还原反应知识和电学的相关知识，利用提供的实验用品，设计一套电池装置．
供选择的用品：铜片、铁片、碳棒、稀硫酸、蔗糖溶液、电流表、导线、250mL烧杯，请填写下列空白：
（1）实验用品：电极（正极______ 负极______）、电解质溶液（______）、导线、250ml烧杯、电流表．
（2）电极反应式：
负极______ 正极______
（3）总反应的离子方程式______
（4）若导线上转移电子1mol，则负极质量变化______ g．
正确答案
解：（1）铁和硫酸可以构成自发的氧化还原反应，金属铁是负极，铜是正极，电解质是稀硫酸，故答案为：铜片；铁片；稀硫酸；
（2）原电池负极发生发生氧化反应，铁失去电子生成亚铁离子，即Fe-2e-=Fe2+；正极发生还原反应，溶液中的氢离子得到电子失去氢气，即2H++2e-=H2↑，故答案为：Fe-2e-=Fe2+；2H++2e-=H2↑；
（3）总反应是正极和负极反应的和，即铁和硫酸构成的自发的氧化还原反应：Fe+2H+=Fe2++H2↑，故答案为：Fe+2H+=Fe2++H2↑；
（4）根据负极反应Fe-2e-=Fe2+；导线上转移电子1mol，则负极减少0.5mol铁，质量变化是28g，故答案为：28．
解析
解：（1）铁和硫酸可以构成自发的氧化还原反应，金属铁是负极，铜是正极，电解质是稀硫酸，故答案为：铜片；铁片；稀硫酸；
（2）原电池负极发生发生氧化反应，铁失去电子生成亚铁离子，即Fe-2e-=Fe2+；正极发生还原反应，溶液中的氢离子得到电子失去氢气，即2H++2e-=H2↑，故答案为：Fe-2e-=Fe2+；2H++2e-=H2↑；
（3）总反应是正极和负极反应的和，即铁和硫酸构成的自发的氧化还原反应：Fe+2H+=Fe2++H2↑，故答案为：Fe+2H+=Fe2++H2↑；
（4）根据负极反应Fe-2e-=Fe2+；导线上转移电子1mol，则负极减少0.5mol铁，质量变化是28g，故答案为：28．
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