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課時訓練8　電池探秘 基礎夯實 1.銅片和鋅片用導線連接后插入稀硫酸中,鋅片是(　　) A.陰極 B.正極 C.陽極 D.負極 解析原電池的兩極分別命名為正極、負極。銅片和鋅片用導線連接后插入稀硫酸中形成了原電池,其中鋅失去電子做原電池的負極。 答案D 2.原電池的正極一定是(　　) A.電子流出的極 B.電子流入的極 C.發(fā)生氧化反應的極 D.電極自身參與反應的極 解析電池正極為電子流入的一極,發(fā)生還原反應,電極本身并不參與反應。 答案B 3.關于如圖所示裝置的敘述,正確的是 (　　) A.銅是陽極,銅片上有氣泡產生 B.銅片質量逐漸減少 C.電流從鋅片經導線流向銅片 D.氫離子在銅片表面被還原 解析從圖中可以看出這是原電池,原電池的電極名稱應說是正極、負極,故A項錯;而原電池是活潑金屬被消耗,B項錯;負極(Zn)的電子經外線路流向正極(Cu),電流方向應與電子流向相反,故C項錯。 答案D 4.科學家近年來研制出一種新型細菌燃料電池,利用細菌將有機物轉化為氫氣,氫氣流入到以磷酸為電解質的燃料電池發(fā)電。該電池的負極反應為(　　) A.H2+2OH--2e-2H2O B.O2+4H++4e-2H2O C.H2-2e-2H+ D.O2+2H2O+4e-4OH- 解析電池負極發(fā)生氧化反應,失電子,B、D兩項錯;根據電解質是磷酸可知A項錯誤。 答案C 5.常用鋅錳干電池在放電時的總反應可表示為:Zn(s)+2MnO2(s)+2NH4+Zn2++Mn2O3(s)+2NH3+H2O 放電時,正極所發(fā)生反應的物質或粒子是(　　) A.鋅 B.MnO2 C.NH4+ D.MnO2和NH4+ 解析Zn為原電池的負極,碳棒為原電池的正極,負極失電子變成Zn2+,失去的電子被MnO2得到,MnO2和NH4+在正極生成Mn2O3和不帶電的NH3,所以在正極上NH4+和MnO2為反應物。 答案D 6.鎳鎘(Ni-Cd)可充電電池可以發(fā)生如下反應: Cd(OH)2+2Ni(OH)2Cd+2NiO(OH)+2H2O 由此可知,該電池放電時的負極材料是(　　) A.Cd B.NiO(OH) C.Cd(OH)2 D.Ni(OH)2 解析此反應的逆過程為放電過程,負極為電子流出的一極,發(fā)生氧化反應,元素化合價升高,故放電時負極材料為Cd。 答案A 7.(2017課標全國Ⅲ)全固態(tài)鋰硫電池能量密度高、成本低,其工作原理如圖所示,其中電極a常用摻有石墨烯的S8材料,電池反應為:16Li+xS88Li2Sx(2≤x≤8)。下列說法錯誤的是(　　) A.電池工作時,正極可發(fā)生反應:2Li2S6+2Li++2e-3Li2S4 B.電池工作時,外電路中流過0.02 mol電子,負極材料減重0.14 g C.石墨烯的作用主要是提高電極a的導電性 D.電池充電時間越長,電池中Li2S2的量越多 解析A項,在該電池中電極a為正極,發(fā)生的反應依次為: S8+2Li++2e-Li2S8 3Li2S8+2Li++2e-4Li2S6 2Li2S6+2Li++2e-3Li2S4 Li2S4+2Li++2e-2Li2S2,故A正確;B項,原電池工作時,轉移0.02 mol電子時,被氧化的Li的物質的量為0.02 mol,質量減少0.14 g,正確;C項,石墨烯能導電,利用石墨烯作電極,可提高電極a的導電性,正確;D項,電池充電時由于Li+得到電子生成Li,則電池充電時間越長,電池中Li2S2的量越少,錯誤。 答案D 能力提升 8.(1)將Al片和Cu片用導線相連,插入稀硫酸中組成原電池,寫出電極名稱及電極反應: Al片(　)　, Cu片(　)　。 (2)若將Al片和Cu片用導線相連,插入濃硝酸中能否組成原電池?　　　(填“能”或“不能”,“若不能”,則不用回答下面的問題),若能組成原電池,寫出電極名稱及電極反應: Al片(　)　, Cu片(　)　。 解析(1)Al片和Cu片用導線相連,插入稀硫酸中時,Al比Cu活潑,Al為負極,失電子被氧化為Al3+,Cu為正極,溶液中的H+得電子被還原為H2。 (2)Al片和Cu片用導線相連,插入濃硝酸中時,由于鋁被鈍化不能溶解,故Al為正極;Cu為負極,失電子被氧化為Cu2+。 答案(1)負極　2Al-6e-2Al3+ 正極　6H++6e-3H2↑ (2)能　正極 2NO3-+4H++2e-2NO2↑+2H2O 負極　Cu-2e-Cu2+ 9.燃料電池是使氣體燃料氧化直接產生電流的裝置,燃料電池的研究是21世紀最具挑戰(zhàn)性的課題之一。最近有人制造了一種燃料電池,一個電極通入空氣,另一電極通入丁烷,電池的電解質是摻雜了Y2O3(三氧化二釔)的ZrO2(二氧化鋯)晶體,它在高溫下能傳導O2-。試回答下列問題。 (1)該電池放電時的化學反應方程為　。 (2)該燃料電池的電極反應: 正極:13O2+52e-26O2- 負極:2C4H10+26O2--52e-8CO2+10H2O 則固體電解質中的O2-向　　　(填“正”或“負”)極移動。 (3)某金屬的相對原子質量為52.00,用上述電池電解該金屬的一種含氧酸鹽的酸性水溶液時,陽極每放出3 360 mL(標準狀況)氧氣,陰極析出金屬10.4 g,在該含氧酸鹽中金屬的化合價為　　　,在該實驗中,若不考慮能量的損失,電池中消耗丁烷的質量最少是　　　g(結果精確至0.01 g)。 解析(1)2C4H10+13O28CO2+10H2O; (2)根據電極反應式可知氧離子由正極移向負極; (3)設金屬的化合價為x,則根據得失電子守恒關系可得3 36010-3L22.4 Lmol-14=10.4 g52.00 gmol-1x 可得x=3,此過程中轉移的電子的物質的量為0.6 mol,所以消耗的丁烷的質量為1.34 g。 答案(1)2C4H10+13O28CO2+10H2O (2)負　(3)+3　1.34 10.(1)將鋅片和銀片浸入稀硫酸中組成原電池,兩電極間連接一個電流計。 鋅片上發(fā)生的電極反應:　; 銀片上發(fā)生的電極反應:　。 (2)若該電池中兩電極的總質量為60 g,工作一段時間后,取出鋅片和銀片洗凈干燥后稱重,總質量為47 g,試計算: ①產生氫氣的體積(標準狀況); ②通過導線的電量。(已知NA=6.021023 mol-1,電子電量為1.6010-19 C) 解析(1)鋅片、銀片與稀硫酸構成原電池 鋅片為負極,發(fā)生氧化反應:Zn-2e-Zn2+ 銀片為正極,發(fā)生還原反應:2H++2e-H2↑ (2)①鋅片與銀片減少的質量等于生成氫氣所消耗的鋅的質量,設產生的氫氣體積為x。 Zn+2H+Zn2++H2↑ 65 g 22.4 L 60 g-47 g=13 g x x=13 g22.4 L65 g=4.48 L ②反應消耗的鋅為:13 g65 gmol-1=0.20 mol 1 mol Zn變?yōu)閆n2+時,轉移2 mol e-,則通過的電量為:0.20 mol26.021023 mol-11.610-19C≈3.85104 C。 答案(1)Zn-2e-Zn2+　2H++2e-H2↑(2)①4.48 L　②3.85104 C