原电池的原理及其应用

1．某原电池装置如图所示。下列有关叙述中正确的是( )

(盐桥中装有含琼胶的KCl饱和溶液)

A．Fe作正极，发生氧化反应 B．负极反应：2H＋2e===H2↑

C．工作一段时间后，两烧杯中溶液pH均不变 D．工作一段时间后，NaCl溶液中c(Cl)增大

2．实验发现，298 K时，在FeCl3酸性溶液中加少量锌粒后，Fe3立即被还原成Fe2。某夏令营兴趣小组根据该实验事实设计了如图所示原电池装置。下列有关说法正确的是( )

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A．该原电池的正极反应是Zn－2e===Zn2 B．左烧杯中溶液的红色逐渐褪去 C．该电池铂电极上有气泡出现

D．该电池总反应为3Zn＋2Fe3===2Fe＋3Zn2

3．(2016·海口中学高三全真二模)下面是利用盐桥电池从某些含碘盐中提取碘的两个装置， 下列说法中正确的是( )

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A．两个装置中石墨Ⅰ和石墨Ⅱ作负极

B．碘元素在装置①中被氧化，在装置②中被还原

C．①中MnO2的电极反应式为MnO2＋2H2O＋2e===Mn2＋4OH D．反应①、②中生成等量的I2时导线上通过的电子数之比为1∶6

4．如图所示，杠杆AB两端分别挂有大小相同、质量相等的空心铜球和空心铁球，调节杠杆并使其在水中保持平衡，然后小心地向水槽中分别滴入CuSO4浓溶液和FeSO4浓溶液。一段时间后，下列有关杠杆的偏向判断正确的是(实验过程中，不考虑两球的浮力变化)( )

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A．杠杆为导体或绝缘体时，均为A端高B端低 B．杠杆为导体或绝缘体时，均为A端低B端高 C．当杠杆为导体时，A端低B端高 D．当杠杆为导体时，A端高B端低

5．(2016·北京朝阳高三一模)某同学做如下实验：

装置 图1 现象 下列说法正确的是( )

A．“电流表指针未发生偏转”，说明铁片Ⅰ、铁片Ⅱ均未被腐蚀 B．用K3[Fe(CN)3]溶液检验铁片Ⅲ、Ⅳ附近溶液，可判断电池的正、负极 C．铁片Ⅰ、Ⅲ所处的电解质溶液浓度相同，二者的腐蚀速率相等 D．铁片Ⅳ的电极反应式为Fe－3e===Fe3

6．利用人工光合作用合成甲酸的原理为2CO2＋2H2O――→2HCOOH＋O2，装置如下图所示。光触媒下列说法不正确的是( )

太阳能

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图2 电流表指针发生偏转 电流表指针未发生偏转

A．该装置将太阳能转化为化学能和电能 B．电极1周围pH增大

C．电极2上发生的反应为CO2＋2H＋2e===HCOOH D．H由电极1室经过质子膜流向电极2室

7．(2017·江西樟树中学等六校高三一联)一个完整的氧化还原反应方程式可以拆开，写成两个“半反应式”，一个是“氧化反应式”，一个是“还原反应式”。如2Fe3＋Cu===2Fe2

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＋Cu2，可拆写为氧化反应式：Cu－2e===Cu2，还原反应式：2Fe3＋2e===2Fe2。据此，回答下列问题：

(1)将反应3Cu＋8H＋2NO3===3Cu2＋2NO↑＋4H2O拆写为两个“半反应式”，还原反应式：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)此原理可用于电化学。锌­锰碱性电池广泛应用于日常生活，电池的总反应式为Zn(s)＋2MnO2(s)＋2H2O(l)===Zn(OH)2(s)＋2MnOOH(s)。该电池的正极反应式为

________________________________________________________________________。 8．某学生利用下面实验装置探究盐桥式原电池的工作原理(盐桥中装有含琼胶的KCl饱和溶液)。

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按照实验步骤依次回答下列问题：

(1)导线中电子流向为________________(用a、b表示)。

(2)写出装置中锌电极上的电极反应式：________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)若装置中铜电极的质量增加0. g，则导线中转移的电子数目为____________________(不能用“NA”表示)。

(4)装置的盐桥中除添加琼胶外，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________(填字母)。 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

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答案精析

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1．D [此原电池的负极是铁，发生氧化反应，正极是石墨，H在此发生还原反应，右池中氢离子在石墨棒上被还原为H2不断逸出，使溶液酸性减弱，所以溶液的pH有变化。] 2．B [该电池的总反应为Zn＋2Fe===2Fe＋Zn，所以左烧杯Pt为正极，电极反应为Fe

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＋e===Fe，右烧杯Zn为负极，电极反应为Zn－2e===Zn。由于左烧杯中的Fe被还

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原为Fe，所以左烧杯中溶液的红色逐渐褪去。] 3．B

4．C [当杠杆为导体时，构成原电池，Fe球作负极，Cu球作正极，电极反应式分别为负极：Fe－2e===Fe，正极：Cu＋2e===Cu，铜球质量增加，铁球质量减少，杠杆A端低B端高。]

5．B [对比两个盐桥的双液装置，图1中因两溶液中氯化钠的浓度相等，因此发生的是普通的化学腐蚀，且腐蚀速率相等。图2中因两溶液中氯化钠的浓度不相等，因此发生的是电化学腐蚀，且浓度大的一极是负极，发生的反应是Fe－2e===Fe，可以用K3[Fe(CN)3]检验Fe2的存在，若产生蓝色沉淀，就证明含有Fe2，B正确。]

6．B [在太阳能作用下CO2和H2O转化为HCOOH和O2，并且有电子流动，太阳能转化为化学能和电能，A正确；电极1流出电子，反应式是2H2O－4e===4H＋O2↑，周围pH减小，B错误；根据总反应方程式推出电极2上发生的反应为CO2＋2H＋2e===HCOOH，C正确；电极1反应产生H，电极2反应消耗H，故H由电极1室经过质子膜进入电极2室，D正确。]

7．(1)8H＋2NO3＋6e===2NO↑＋4H2O (2)2MnO2＋2H2O＋2e===2MnOOH＋2OH

解析 (1)反应3Cu＋8H ＋2NO3===3Cu2＋2NO↑＋4H2O，其中Cu元素的化合价升高，被氧化，N元素的化合价降低，被还原，还原反应式为8H＋2NO3＋6e===2NO↑＋4H2O；(2)电池的总反应式为Zn(s)＋2MnO2(s)＋2H2O(l)===Zn(OH)2(s)＋2MnOOH(s)，其中锰元素的化合价降低，发生还原反应，该电池的正极反应式为2MnO2＋2H2O＋2e===2MnOOH＋2OH。

8．(1)由a到b(或a→b) (2)Zn－2e===Zn2 (3)1.204×1022 (4)B

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