课时17 原电池及其应用
1 (2015·苏州一模)用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥(盛有KNO3-琼脂的U形管)构成一个原电池，见下图。以下有关该原电池的叙述正确的是( )
①在外电路上，电流由铜电极流向银电极 ②正极反应：Ag++e-③盐桥中的N
-O3Ag
移向AgNO3溶液，K+移向Cu(NO3)2溶液
④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池的总反应相同 A. ①② B. ②③ C. ②④ D. ③④ 【答案】 C
【解析】 由于活泼性：Cu>Ag，故Cu电极为电源的负极，电流由银电极流向铜电极，①错误；正极是Ag，电极反应式为Ag++e-Ag，②正确；原电池中，阴离子移向负极，阳离子移向正
Cu(NO3)2+2Ag，④正确。
极，③错误；该原电池反应的原理是Cu+2AgNO3
2 (2015·安徽高考)常温下，将除去表面氧化膜的Al、Cu片插入浓硝酸中组成原电池(如图1)，测得原电池的电流强度(I)随时间(t)的变化如图2所示，反应过程中有红棕色气体产生。0~t1时，原电池的负极是Al片，此时，正极的电极反应式是 ，溶液中的H+向 极移动。t1时，原电池中电子流动方向发生改变，其原因是 。
图1 图2
【答案】 2H+N步反应
+
-O3
+e-
NO2↑+H2O 正 Al在浓硝酸中发生钝化，氧化膜阻止了Al的进一
【解析】 0~t1时，原电池的负极是Al片，溶液中产生的红棕色气体是二氧化氮，故正极反应
式为2H+N
+
-O3+e-
NO2↑+H2O，此时溶液中的氢离子移向正极；一段时间后，由于Al在浓硝
酸中发生钝化，导致原电池中Al作正极，Cu作负极，电子流动方向改变。
3 (2015·江苏高考)一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意图如下。下列有关该电池的说法正确的是( )
A. 反应CH4+H2O
3H2+CO，每消耗1 mol CH4转移12 mol电子
2H2O
B. 电极A上H2参与的电极反应为H2+2OH--2e-C. 电池工作时，C
2-O3
向电极B移动
-
D. 电极B上发生的电极反应为O2+2CO2+4e【答案】 D
【解析】 反应CH4+H2O
2C
2-O3
3H2+CO，C元素化合价由-4价升高到+2价，H元素化合价由+1
价降低到0价，每消耗1 mol CH4转移6 mol电子，故A错误；电解质为熔融碳酸盐，H2参与的反应为H2+C
2-O3
-2e
-
H2O+2CO2，故B错误；电池工作时，C
2-O32-O3
向负极移动，即向电极A移动，
-
故C错误；B为正极，氧气得电子结合CO2生成C正确。
，电极反应为O2+2CO2+4e2C
2-O3
，故D
4 (2016·南京、盐城一模)最近中美研究人员发明了一种可快速充放电的铝离子电池，该电池电解质为离子液体{AlCl3[EMIM]Cl}，放电时有关离子转化如下图所示。下列说法正确的是( )
A. 放电时，负极发生：2AlC
l-4-e
-
Al2C
l-7+Cl-
B. 放电时，电路中每流过3 mol电子，正极减少27 g
C. 充电时，泡沫石墨极与外电源的负极相连 D. 充电时，阴极发生：4Al2C【答案】 D
【解析】 放电时，活泼的金属铝是负极，铝发生氧化反应生成铝离子，铝离子与AlC生成Al2C
l-7+3e
-
Al+7AlC
l-4
l-4结合
l-7，所以电极反应式为Al-3e+7AlC
-
l-44Al2C
l-7，A错误；放电时，正极上AlC
l-4进
入溶液，负极上Al失电子，则电路中每流过3 mol电子，负极减少27 g，B错误；充电时正极与外接电源的正极相连，则泡沫石墨极与外电源的正极相连，C错误；充电时，Al2C电子发生还原反应，即阴极发生：4Al2C
5 (2014·安徽高考)某研究小组为探究弱酸性条件下铁发生电化学腐蚀类型的影响因素，将混合均匀的新制铁粉和碳粉置于锥形瓶底部，塞上瓶塞(如图1)。从胶头滴管中滴入几滴醋酸溶液，同时测量容器中的压强变化。
(1) 请完成以下实验设计表(表中不要留空格)：
编号 ① ② ③
(2) 实验①测得容器中压强随时间变化如图2。t2时，容器中压强明显小于起始压强，其原因是铁发生了 腐蚀，请在图3中用箭头标出发生该腐蚀时电子流动方向；此时，碳粉表面发生了 (填“氧化”或“还原”)反应，其电极反应式是 。
实验目的 为以下实验作参照 醋酸浓度的影响 碳粉/g 0.5 0.5 0.2 铁粉/g 2.0 2.0 醋酸/% 90.0 36.0 90.0 l-7在阴极得
l-7+3e
-
Al+7AlC
l-4，D正确。
图1 图2 图3
(3) 该小组对图2中0~t1时压强变大的原因提出了如下假设，请你完成假设二。 假设一：发生析氢腐蚀产生了气体； 假设二： 。
(4) 为验证假设一，某同学设计了检验收集的气体中是否含有H2的方案。请你再设计一个实验方案验证假设一，写出实验步骤和结论。
【答案】 (1) ②2.0 ③碳粉质量的影响
(2) 吸氧
还原 O2+2H2O+4e-4OH-
(3) 反应放热使锥形瓶内温度升高
(4) ①将锥形瓶中反应后的溶液过滤；②滤液中滴加几滴KSCN溶液，再滴入几滴新制氯水。若加KSCN溶液不变红，滴入氯水后溶液变红，则证明假设一成立；若加KSCN溶液不变红，滴入氯水后溶液也不变红，则证明假设一不成立。
【解析】 (1) 分析①③可知，其他条件没变，只有碳粉的质量发生了变化，所以实验③是为了探究碳粉质量的影响。(2) 钢铁发生析氢腐蚀，压强会增大，若发生吸氧腐蚀，压强会减小。t2时，容器中压强明显小于起始压强，因而发生吸氧腐蚀，此时碳上的反应为O2+2H2O+4e-4OH-；钢铁发生腐蚀时，铁是负极，碳是正极，电子由负极流向正极。(3) 因
为该容器是恒容容器，因而压强增大的原因有两个，一是气体的量增大，二是温度升高。(4) 检验方案一，除了可以检验H2以外，还可以检验Fe2+。
6 (2015·重庆高考改编)
(1) 我国古代青铜器工艺精湛，有很高的艺术价值和历史价值，但出土的青铜器大多受到环境腐蚀，故对其进行修复和防护具有重要意义。下图为青铜器在潮湿环境中发生的电化学腐蚀的原理示意图。
2 腐蚀过程中，负极是 (填“a”、“b”或“c”)。
环境中的Cl-扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈Cu2(OH)3Cl，其离子方程式为 。 ③若生成4.29 g Cu2(OH)3Cl，则理论上耗氧体积为 L(标准状况)。
(2) 铜板上铁铆钉长期暴露在潮湿的空气中，形成一层酸性水膜后铁铆钉会被腐蚀，示意图如下。下列说法不正确的是 (填字母)。
A. 因铁的金属性比铜强，所以铁铆钉被氧化而腐蚀 B. 若水膜中溶解了SO2，则铁铆钉腐蚀的速率变小 C. 铜极上的反应是2H++2e- H2↑、O2+4e-+4H+
2H2O
D. 在金属表面涂一层油脂，能防止铁铆钉被腐蚀 【答案】 (1) ①c ②2Cu2++3OH-+Cl-Cu2(OH)3Cl↓ ③0.448 (2) B
【解析】 (1) ①根据图知，氧气得电子生成氢氧根离子、Cu失电子生成铜离子，发生吸氧腐蚀，则Cu作负极，即c是负极。②负极上生成铜离子、正极上生成氢氧根离子，所以该反应为氯离子、铜离子和氢氧根离子反应生成Cu2(OH)3Cl沉淀，离子方程式为2Cu2++3OH-+Cl-Cu2(OH)3Cl↓。
4.29g0.02mol?2?2-14③n[Cu(OH)Cl]=214.5g?mol=0.02 mol，根据转移电子相等得n(O)==0.02
2
3
2
mol，V(O2)=0.02 mol×22.4 L·mol-1=0.448 L。(2) 铜板、铁铆钉与其表面的一层酸性水膜形成原电池，铁铆钉作负极被氧化而腐蚀，A正确；若溶解了SO2，则酸性增强，铁铆钉腐蚀的速率加快，B错误；铜作正极在酸性环境中发生反应2H++2e-O2+4e-+4H+D正确。
7. 铜锌原电池(如下图)工作时，下列叙述正确的是( )
H2↑，结合图示也可发生反应
2H2O，C正确；若在金属表面涂一层油脂，可隔绝外界空气，防止铁铆钉被腐蚀，
A. 铜作负极，电极反应为Cu-2e-B. 电池总反应为Zn+Cu2+
Cu2+
Zn2++Cu