2019届高考化学一轮复习 专题十四 原电池题组精练

专题十四 原电池

考点1 原电池

1.[2018陕西部分学校摸底检测]常温下,将除去表面氧化膜的Al片、Cu片插入浓HNO3中组成原电池(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。下列说法错误的是( )

A.t1时刻前,Al片上的电极反应为2Al-6e+3H2O

-

Al2O3+6H

+

B.t1时,因Al在浓硝酸中钝化,氧化膜阻碍了Al继续反应 C.t1时刻后,负极Cu失电子,电流方向发生改变 D.烧杯中发生反应的离子方程式为2NO2+2OH

-

2N+H2O

2.[2015天津理综,4,6分]锌铜原电池装置如图所示,其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过。下列有关叙述正确的是( )

A.铜电极上发生氧化反应

B.电池工作一段时间后,甲池的c(S)减小 C.电池工作一段时间后,乙池溶液的总质量增加

D.阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动,保持溶液中电荷平衡

3.[2014新课标全国卷,12,6分]2013年3月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系。下列叙述错误的是( )

1

A.a为电池的正极 B.电池充电反应为LiMn2O4

Li1-xMn2O4+xLi

C.放电时,a极锂的化合价发生变化 D.放电时,溶液中Li从b向a迁移 考点2 常见的化学电源

+

4.两种锌锰电池的构造如图所示。与普通锌锰电池相比,碱性锌锰电池的优点及其理由是 。

5.[2018湖北荆州第一次质检]硼化钒(VB2)-空气电池是目前储电能力最高的电池,电池装置如图所示,该电池工作时反应式为4VB2+11O2

4B2O3+2V2O5。下列说法不正确的是( )

A.电极a 为电池正极

B.图中选择透过性膜为阴离子透过性膜 C.电池工作过程中,电极a附近区域pH减小 D.VB2极发生的电极反应为2VB2+22OH-22e

--

V2O5+2B2O3+11H2O

6.[2017合肥三模]我国科研人员以Zn和尖晶石型锰酸锌(ZnMn2O4)为电极材料,研制出一种水系锌离子电池。该电池的总反应式:xZn +Zn1-xMn2O4A.充电时,Zn向ZnMn2O4电极迁移 B.充电时,阳极反应式:ZnMn2O4 -2xe

-2+

ZnMn2O4。下列说法正确的是( )

Zn1-xMn2O4+xZn

2

2+

C.放电时,每转移1 mol e,ZnMn2O4电极质量增加65 g D.充电或放电过程中,只有Zn元素的化合价发生变化

7.[2018成都毕业班摸底考试]铅蓄电池是汽车常用的蓄电池,其构造如图所示。下列说法不正确的是( )

-

A.电池放电时,负极质量减轻 B.电池放电时,c(H)减小

C.电池充电时总反应为2PbSO4+2H2O D.铅蓄电池的缺点是笨重、比能量低

8.NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料电池,其原理如图所示。该电池在使用过程中石墨 Ⅰ 电极上生成氧化物Y。下列说法正确的是( )

Pb+PbO2+2H2SO4

+

A.若将该电池中的熔融NaNO3换成NaOH溶液,则不可能产生电流 B.电子从石墨Ⅱ电极沿导线流向石墨Ⅰ电极 C.石墨电极的电极反应式为NO2+N-eD.NO2只有还原性没有氧化性

9.[2013新课标全国卷Ⅱ,11,6分]“ZEBRA”蓄电池的结构如图所示,电极材料多孔Ni/NiCl2和金属钠之间由钠离子导体制作的陶瓷管相隔。下列关于该电池的叙述错误的是( )

-

N2O5

A.电池反应中有NaCl生成

3

B.电池的总反应是金属钠还原三价铝离子 C.正极反应为:NiCl2+2e

-

Ni+2Cl

-

D.钠离子通过钠离子导体在两电极间移动 答案

1.D 由题图1、2知,t1时刻前,即Al钝化前,Al片作负极,发生反应2Al-6e+3H2O

+

-

Al2O3+

6H,A项正确;t1时,因Al在浓硝酸中钝化,氧化膜阻碍了Al继续反应,B项正确;t1时刻后,Cu片作负极,失电子,电流方向发生改变,C项正确;烧杯中发生反应的离子方程式为2NO2+2OH错误。

2.C 锌电极是原电池的负极,发生氧化反应,铜电极是原电池的正极,发生还原反应,A项错误。阳离子交换膜不允许阴离子通过,所以电池工作一段时间后,甲池的 c(S)不变,B项错误。乙池中发生的电极反应为Cu+2e

2+

--

N+N+H2O,D项

Cu,溶液中Cu逐渐减少,为维持溶液中的电荷平衡,Zn会不断移向乙池,使溶

2+2+

液质量增加,C项正确。阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过,D项错误。 3.C 锂离子电池中,单质锂作负极,负极反应式是Li-e

-

Li,因此题图中含金属锂的b是电池的负

+

极,则a为电池的正极,A项正确。LiMn2O4是锂离子电池的正极材料,充放电过程中,发生LiMn2O4与Li1-xMn2O4之间的转化。充电时阳极(电池的正极材料)的反应式为LiMn2O4 -xe-xLi

-+

Li1-xMn2O4;再将阴极(负极材料)的反应式乘以x与正极反应式相加就得到电池充电的总

反应,B项正确。放电时,a作电池的正极,Mn化合价发生变化,Li化合价不变,C项错误。放电时,b为电池的负极,a为电池的正极,Li从负极向正极迁移,D项正确。

4.消耗的负极改装在电池的内部,碱性电池不易发生电解质泄漏;碱性电池使用寿命较长,金属材料在碱性电解质中比在酸性电解质中的稳定性高(答一条即可)

【解析】 锌负极由外壳改装到电池内部,避免了因锌筒的腐蚀而发生电解质泄漏的问题;金属材料在碱性电解质中比在酸性电解质中的稳定性高,锌由与酸性电解质接触改为与碱性电解质接触,防止电池不工作时锌直接被酸性介质氧化,延长了电池的使用寿命。

5.C 电极a通入空气,则电极a为正极,故A说法正确;电极a的反应式为O2+2H2O+4e反应式为2VB2+22OH-22e

----+

4OH,负极

-

V2O5+2B2O3+11H2O,OH需要向负极移动,因此选择透过性膜为阴离子透过

-

性膜,故B、D说法正确;根据以上分析,电极a产生OH,使其附近区域pH增大,故C说法错误。 6.B 充电时,ZnMn2O4作阳极,Zn作阴极,Zn向阴极(Zn电极)移动,A项错误;充电时,阳极上ZnMn2O4发生氧化反应,转化为Zn1-xMn2O4,B项正确;放电时,ZnMn2O4电极上发生还原反应:Zn1-xMn2O4+xZn+2xe

2+

-2+

ZnMn2O4,故每转移1 mol e,ZnMn2O4电极质量增加32.5 g,C项错误;充电或

-

放电过程中,Zn、Mn元素的化合价均发生变化,D项错误。

4

7.A 放电时负极Pb失去电子转化为PbSO4,负极质量增加,A项错误;放电过程中消耗H2SO4,溶液中

c(H+)减小,B项正确;电池充电时总反应为2PbSO4+2H2O

是笨重、比能量低,废弃电池污染环境,D项正确。

Pb+PbO2+2H2SO4,C项正确;铅蓄电池的缺点

8.C NO2能与NaOH溶液发生氧化还原反应,反应过程中有电子转移,故可产生电流,A项错误;根据电池工作示意图可知,石墨Ⅱ电极上O2得电子发生还原反应,为电池正极,石墨Ⅰ电极为电池负极,电子从石墨Ⅰ电极沿导线流向石墨Ⅱ电极,B项错误;石墨Ⅰ电极上,NO2失去电子与N结合转化为N2O5,C项正确;NO2既有氧化性又有还原性,D项错误。 9.B 该电池的总反应为2Na+NiCl2

2+

2NaCl+Ni,因此有NaCl生成,A项正确;电池总反应为Na还原

-

Ni,B项错误;正极为NiCl2发生还原反应:NiCl2+2e负极移向正极,D项正确。

Ni+2Cl,C项正确;钠离子通过钠离子导体由

-

1.[2016全国卷Ⅱ,11,6分]Mg-AgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误的是( )

A.负极反应式为Mg-2eB.正极反应式为Ag+e

-+

-

Mg Ag

2+

-

C.电池放电时Cl由正极向负极迁移 D.负极会发生副反应Mg+2H2O

Mg(OH)2+H2↑

2.[2016浙江理综,11,6分]金属(M)-空气电池(如图)具有原料易得、能量密度高等优点,有望成为新能源汽车和移动设备的电源。该类电池放电的总反应方程式为:4M+nO2+2nH2O

4M(OH)n 已知:电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。下列说法不正确的是( )

A.采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积,并有利于氧气扩散至电极表面 B.比较Mg、Al、Zn三种金属-空气电池,Al-空气电池的理论比能量最高 C.M-空气电池放电过程的正极反应式:4M+nO2+2nH2O+4ne

n+

-

4M(OH)n

5

D.在Mg-空气电池中,为防止负极区沉积Mg(OH)2,宜采用中性电解质及阳离子交换膜

3.[2016上海,8,3分]图1是铜锌原电池示意图。图2中,x轴表示实验时流入正极的电子的物质的量,y轴表示( )

图1 图2

A.铜棒的质量

B.c(Zn) C.c(H) D.c(S)

2++

4.[2016四川理综,5,6分]某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池,放电时电池总反应为:Li1-xCoO2+LixC6

+

LiCoO2+C6(x<1)。下列关于该电池的说法不正确的是( )

A.放电时,Li在电解质中由负极向正极迁移 B.放电时,负极的电极反应式为LixC6-xe

--

xLi++C6

C.充电时,若转移1 mol e,石墨(C6)电极将增重7x g D.充电时,阳极的电极反应式为LiCoO2-xe

-

Li1-xCoO2+xLi

+

5.[2015新课标全国卷Ⅰ,11,6分]微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置,其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是( )

A.正极反应中有CO2生成 B.微生物促进了反应中电子的转移 C.质子通过交换膜从负极区移向正极区 D.电池总反应为C6H12O6+6O2

6CO2+6H2O

6.[2013新课标全国卷Ⅰ,10,6分]银质器皿日久表面会逐渐变黑,这是生成了Ag2S的缘故。根据电化学原理可进行如下处理:在铝质容器中加入食盐溶液,再将变黑的银器浸入该溶液中,一段时间后发现黑色会褪去。下列说法正确的是 ( ) A.处理过程中银器一直保持恒重 B.银器为正极,Ag2S被还原生成单质银 C.该过程中总反应为2Al+3Ag2S

6Ag+Al2S3

6

D.黑色褪去的原因是黑色Ag2S转化为白色AgCl

7.[2013广东理综,33(2)(3),9分] (1)能量之间可相互转化:电解食盐水制备Cl2是将电能转化为化学能,而原电池可将化学能转化为电能。设计两种类型的原电池,探究其能量转化效率。 限选材料:ZnSO4(aq),FeSO4(aq),CuSO4(aq);铜片,铁片,锌片和导线。

①完成原电池甲的装置示意图(如图所示),并作相应标注。要求:在同一烧杯中,电极与溶液含相同的金属元素。

②以铜片为电极之一,CuSO4(aq)为电解质溶液,只在一个烧杯中组装原电池乙,工作一段时间后,可观察到负极 。

③甲乙两种原电池中可更有效地将化学能转化为电能的是 ,其原因是 。

(2)根据牺牲阳极的阴极保护法原理,为减缓电解质溶液中铁片的腐蚀,在(1)的材料中应选 作阳极。

(满分48分

一、选择题(每小题6分,共36分)

1.[2018江西临川二中高三第5次考试,13]有一种瓦斯分析仪能够在煤矿巷道中的甲烷达到一定浓度时,通过传感器将其显示出来。该瓦斯分析仪工作原理类似燃料电池的工作原理,其装置如图所示,其中的固体电解质是Y2O3-Na2O,O可以在其中自由移动。下列有关叙述正确的是( )

2-

35 分钟)

A.瓦斯分析仪工作时,电池内电路中电子由电极b流向电极a B.电极b是正极,O由电极a流向电极b

C.当固体电解质中有1 mol O通过时,电子转移4 mol D.电极a的反应式为CH4+5O-8e

2--2-2-

C+2H2O

2.[2018郑州高三1月一模,12]如图所示是一种正投入生产的大型蓄电系统。放电前,被膜隔开的电解质为Na2S2和NaBr3,放电后分别变为Na2S4和NaBr。下列叙述正确的是( )

7

A.放电时,负极反应为3NaBr-2e

-

NaBr3+2Na Na2S4+2Na

+

+

B.充电时,阳极反应为2Na2S2-2e

+

-

C.放电时,Na经过离子交换膜,由b池移向a池

D.用该电池电解饱和食盐水,产生2.24 L H2时,b池生成17.40 g Na2S4

3.[2018湖南五市十校教研共同体联合考试,15]某种熔融碳酸盐燃料电池以Li2CO3和K2CO3为电解质,以CH4为燃料,该电池的工作原理如图所示,下列说法正确的是( )

A.电极a为负极,发生氧化反应 B.放电时,C向正极移动 C.正极电极反应式为O2+2H2O+4eD.此电池在常温下也能工作

4.[2018安徽A10联盟联考,13]用氟硼酸(HBF4,属于强酸)代替硫酸作铅蓄电池的电解质溶液,可使铅蓄电池在低温下工作时的性能更优良,反应方程式为Pb+PbO2+4HBF42H2O,Pb(BF4)2为可溶于水的强电解质,下列说法正确的是( ) A.放电时,负极反应为PbO2+4HBF4-2e

--

4OH

-

2Pb(BF4)2+

Pb(BF4)2+2B+2H2O

B.充电时,当阳极质量减少23.9 g时转移0.2 mol电子 C.放电时,PbO2电极附近溶液的pH增大 D.充电时,Pb电极的电极反应式为PbO2+4H+2e

+

-

Pb+2H2O

2+

5.[2018广西柳州毕业班摸底考试,5]某课外小组运用电化学原理合成氨,其装置结构如图所示。下列有关说法不正确的是( )

A.放电时,b极表面H2和CO均被氧化

8

B.该电池工作时,H由b极区迁移至a极区 C.a极的电极反应为N2+6H+6eD.b极区发生反应CO+H2O

+

-

+

2NH3

CO2+H2

6.[2017武汉5月调研,12]某同学做了如下实验:

装置 现象 下列说法中正确的是( )

A.加热铁片Ⅰ所在的烧杯,电流计指针会发生偏转

B.用KSCN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的腐蚀速率相等

D.“电流计指针未发生偏转”,说明铁片Ⅰ、铁片Ⅱ均未被腐蚀 二、非选择题(共12分)

7.[2018湖南湘东五校联考,18,12分]利用新方案和新工艺处理废旧铅酸蓄电池,可以达到节能减排、防治污染和资源循环利用的目的。一种处理铅酸蓄电池的流程如下:

电流计指针未发生偏转 电流计指针发生偏转

已知:Ksp(PbSO4)=1.6×10,Ksp(PbCO3)=7.4×10

(1)写出铅酸蓄电池放电时的总反应 。

(2)废旧电池的预处理时需要将电池放电完全,目的是 。 (3)写出铅膏脱硫时的离子方程式 。

(4)传统的铅蓄电池的处理工艺是将电池破碎后,洗涤,干燥,直接送入回转炉熔炼。而该工艺使用纯碱脱硫的显著优点是 。

(5)从Na2SO4溶液中结晶出Na2SO4·10H2O晶体的方法是蒸发浓缩、 、过滤洗涤,洗涤时用乙醇洗涤晶体,用乙醇而不用水洗涤的原因是 。

-8

-14

9

(满分57分

一、 选择题(每小题6分,共42分)

40 分钟)

1.铝-空气燃料电池具有原料易得、能量密度高等优点,装置如图所示,电池的电解质溶液为KOH溶液。下列说法正确的是( )

A.放电时,消耗氧气22.4 L(标准状况),有4 mol OH从左往右通过阴离子交换膜 B.充电时,电解池阳极区的电解质溶液中c(OH)逐渐增大 C.放电过程的负极反应式:Al+3OH-3eD.充电时,铝电极上发生还原反应

2.利用如图所示电池装置可以将温室气体CO2转化为燃料气体CO,其中含有的固体电解质能传导质子(H)。下列说法正确的是( )

+

----

Al(OH)3↓

A.该过程中有两种形式的能量转化 B.a电极表面的反应为4OH-4e

+

--

2H2O+O2↑

C.该装置工作时,H从b电极区向a电极区移动 D.该装置中每生成2 mol CO,同时生成1 mol O2

3.用固体氧化物作为电解质的氢氧燃料电池电解Na2SO4溶液,已知固体氧化物在高温下允许氧离子(O)在其间通过,其工作原理如图所示(c、d均为惰性电极)。下列有关说法正确的是( )

2-

A.电路中电子流向为a→d→c→b B.电极b为负极,电极反应式为O2+4eC.电解后烧杯中溶液pH增大

D.理论上b极消耗气体和c极生成气体的质量相等

-

2O

2-

10

4.某实验小组设计如图实验装置探究电化学原理,装置Ⅰ中Zn电极产生ZnO,下列说法正确的是( )

A.Cu电极质量增加

B.装置Ⅱ将化学能转变为电能 C.装置Ⅰ中OH向多孔电极移动 D.多孔电极的电极反应式为O2+4e+2H2O

--

4OH

C+LiCoO2;锂硫电池的总反应为2Li+S

Li2S。有关

-

5.已知:锂离子电池的总反应为LixC+Li1-xCoO2上述两种电池说法正确的是( )

A.锂离子电池放电时,Li向负极迁移 B.锂硫电池充电时,锂电极发生还原反应 C.理论上两种电池的比能量相同 D.如图表示用锂离子电池给锂硫电池充电

6.如图所示,某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业的原理和粗铜精炼的原理,其中乙装置中X为阳离子交换膜。下列有关说法正确的是( )

+

A.反应一段时间后,乙装置中生成的氢氧化钠在铁极区 B.乙装置中铁电极为阴极,电极反应式为Fe-2e

-

Fe

-

2+

C.通入氧气的一极为负极,发生的电极反应为O2+4e+2H2OD.反应一段时间后,丙装置中硫酸铜溶液浓度保持不变

4OH

-

7.我国科研人员研制出一种室温“可呼吸”Na-CO2电池。放电时该电池“吸入”CO2,充电时“呼出”CO2。吸入CO2时,其工作原理如图所示。吸收的全部CO2中,有转化为Na2CO3固体沉积在多壁碳纳米管(MWCNT)电极表面,下列说法不正确的是 ( )

11

A.每“呼出”22.4 L CO2,转移电子 mol B.“吸入”CO2时的正极反应:4Na+3CO2+4eC.“呼出”CO2时钠箔电极反应式是Na+eD.放电时电池总反应是4Na+3CO2二、非选择题(共15分) 8.[15分]请回答下列问题。

(1)高铁酸钾(K2FeO4)不仅是一种理想的水处理剂,而且高铁电池的研制也在进行中。如图1是高铁电池的模拟实验装置。

+

-+

-

2Na2CO3+C Na

2Na2CO3+C

图1图2

①该电池放电时正极的电极反应式为 ;

若维持电流强度为1 A,电池工作十分钟,理论消耗Zn的质量约为 g(已知F=96 500 C·mol,结果保留小数点后一位)。

②盐桥中盛有饱和KCl溶液,放电时此盐桥中氯离子向 (填“左”或“右”)移动;若用阳离子交换膜代替盐桥,则放电时钾离子向 (填“左”或“右”)移动。

③图2为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线,由此可得出高铁电池的优点有 。

(2)有人设想以N2和H2为反应物,以溶有A的稀盐酸为电解质溶液,可制造出既能提供电能,又能固氮的新型燃料电池,装置如图3所示,电池正极发生的反应式是 ,A是 (填名称)。

-1

图3

12

(3)利用原电池工作原理测定汽车尾气中CO的浓度,其装置如图4所示。该电池中O可以在固体介质NASICON(固溶体)内自由移动,工作时O的移动方向为 (填“从电极a到电极b”或“从电极b到电极a”),负极发生的反应式为 。

2-

2-

图4

答案

1.B 该电池中Mg作负极,失去电子发生氧化反应,生成Mg,A项正确;正极反应为AgCl+e

-2+

Ag+Cl,B项错误;电池放电时,Cl由正极向负极移动,C项正确;在负极,Mg会发生副反应Mg(OH)2+H2↑,D项正确。

--

Mg+2H2O

2.C A项,采用多孔电极可以增大电极与电解质溶液的接触面积,且有利于氧气扩散至电极表面,正确;B项,电池的理论比能量指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能,则单位质量的电极材料失去电子的物质的量越多则释放的电能越多,假设三种金属质量都为1 g,这三种金属转移电子的物质的量分别为×2= mol、×3= mol、×2= mol,所以Al-空气电池的理论比能量最高,正确;C项,M-空气电池放电过程中,正极为氧气得到电子生成OH,因为是阴离子交换膜,所以阳离子不能进入正极区域,则正极反应式为O2+2H2O+4e

--

4OH,错误;D项,负极上Mg失电子生成Mg,为防止负极区沉积

-

-2+

Mg(OH)2,则阴极区溶液不能含有大量OH,所以宜选用中性电解质及阳离子交换膜,正确。 3.C 铜锌原电池正极(铜棒)和负极(锌棒)的电极反应式分别是:2H+2e

+

-

H2↑、Zn-2e

-

Zn。

2+

由于铜棒上生成的氢气逸出,铜棒不参与反应,故铜棒的质量保持不变,故A项错误。随着放电的进行,溶液中c(Zn)逐渐增大,c(H)逐渐减小,故B项错误,C项正确。铜锌原电池的总反应为:Zn+2HZn+H2↑,放电过程中,c(S)保持不变,故D项错误。

4.C 电池放电时,阳离子由负极移向正极,A项正确;由放电时的总反应看出,LixC6在负极发生失电子的氧化反应,B项正确;充电反应是放电反应的逆过程,充电时阳极发生失电子的氧化反应:LiCoO2-xe

-2+

2+

+

+

Li1-xCoO2+xLi,D项正确;充电时,阴极发生得电子的还原反应:C6+xe+xLi

+-+

LixC6,

当转移1 mol电子时,阴极(C6电极)析出1 mol Li,增重7 g,C项错误。

5.A 负极发生氧化反应,生成CO2气体,A项错误;微生物电池的化学反应速率较快,即微生物促进了反应中电子的转移,B项正确;原电池中阳离子向正极移动,阴离子向负极移动,C项正确;电池总反应是C6H12O6与O2反应生成CO2和H2O,D项正确。

13

6.B 根据信息可知在银器处理过程中运用了原电池原理,铝质容器作负极,电极反应为2Al-6e2Al;银器作正极,电极反应为3Ag2S+6e应:2Al+3S+6H2O

3+

2-3+

-2-3+

2-

-

6Ag+3S;继而Al和S发生互相促进的水解反

3Ag2S+2Al+6H2O

2Al(OH)3↓+3H2S↑,故原电池的总反应为

6Ag+2Al(OH)3↓+3H2S↑,故C错误。黑色褪去的原因是Ag2S被还原为Ag,此过程中银器质量逐渐减小,故A、D错误,B正确。

7.(1)①或或(3分)

②有红色固体析出,负极被腐蚀(2分) ③甲(1分) 电池乙的负极可与CuSO4溶液直接发生反应,导致部分化学能转化为热能;电池甲的负极不与所接触的电解质溶液反应,化学能在转化为电能时损耗较小(2分) (2)锌片(1分)

【解析】 (1)①根据电子的流向知,左烧杯中电极为负极,右烧杯中电极为正极。③电池乙的负极可与CuSO4溶液直接发生反应,导致部分化学能转化为热能;电池甲的负极不与所接触的电解质溶液反应,化学能在转化为电能时损耗较小。(2)利用牺牲阳极的阴极保护法原理,减缓铁片的腐蚀时,选择比Fe活泼的Zn作阳极。

1.D 类似燃料电池,甲烷在a电极失去电子(a极为负极),被氧化有二氧化碳生成,二氧化碳与O结合生成碳酸根离子,负极电极反应式为CH4+5O-8e

2-2--2-

C+2H2O,故D正确;由负极电极反应式可知,当

2-

固体电解质中有5 mol O通过时,电子转移8 mol,则当有1 mol O通过时,电子转移1.6 mol,故C错误;电极b是正极,氧气在此电极上得到电子生成O,O由正极b流向负极a,电池内电路中电子由负极a流向正极b,故A、B错误。

2.C 由题意知,放电时电池反应式为2Na2S2+NaBr3

Na2S4+3NaBr,Na2S2在负极失电子,NaBr3在正极

2-2-

得电子;充电时,阴极发生的电极反应可以看成原电池负极反应的逆反应,阳极发生的电极反应可以看成原电池正极反应的逆反应。A项,放电时,负极Na2S2失电子,则负极的电极反应式为2-2e误;B项,充电时,阳极上NaBr失电子转化为NaBr3,则阳极的电极反应式为3Br-2e

+

---

,错

B,错误;C项,

由题图可知a为正极,b为负极,放电时,阳离子移向正极,即Na经过离子交换膜由b池移向a池,正确;D项,产生H2的体积没有注明气体的状态,无法进行计算,错误。

3.A 燃料电池中通入燃料的电极是负极、通入氧化剂的电极是正极,根据电子流向知,左边电极a是负极、右边电极b是正极,所以c是CH4,d为空气,负极发生氧化反应,选项A正确;原电池放电时,C

14

向负极移动,选项B错误;正极上氧气得电子,与二氧化碳反应生成碳酸根离子,电极反应式为O2+2CO2+4e

-

2C,选项C错误;电解质为熔融碳酸盐,电池工作需要高温条件,选项D错误。

-

4.C 放电时,负极反应式为Pb-2ePb,故A错误;充电时,阳极反应式为Pb-2e+2H2O

+

-2+

2+2+-

PbO2+4H,

+

当阳极质量增加23.9 g时转移0.2 mol电子,故B错误;放电时,PbO2+4H+2e附近溶液的pH增大,故C正确;充电时,Pb电极的电极反应式为Pb+2e

2+

-

Pb+2H2O,PbO2电极

Pb,故D错误。

+

5.D 电池工作时,电极b处CO失电子被氧化生成CO2,H2失电子被氧化生成H,选项A正确;a极N2得到电子被还原生成NH3,a极为正极,原电池中阳离子向正极移动,则H从b极区移向a极区,选项B正确;a极为正极,N2得到电子被还原生成NH3,电极反应为N2+6H+6e和H2失去电子被氧化,分别生成CO2和H,电极反应为CO+H2O-2e误。

6.A 加热铁片Ⅰ所在的烧杯,该烧杯中Na和Cl的自由移动速率加快,两烧杯中产生电势差,电流计指针发生偏转,A项正确;铁片作负极失去电子发生氧化反应,生成Fe,Fe与KSCN溶液不反应,故不能用KSCN溶液判断电池的正、负极,B项错误;由题给现象知,左图装置未构成原电池,右图装置构成原电池,且铁片Ⅲ作负极,加快了铁片Ⅲ的腐蚀速率,故铁片Ⅰ、Ⅲ的腐蚀速率一定不相等,C项错误;“电流计指针未发生偏转”,说明铁片Ⅰ、铁片Ⅱ未构成原电池,但两铁片表面均会发生吸氧腐蚀,D项错误。 7.(1)Pb+PbO2+2H2SO4

2PbSO4+2H2O (2)将电极材料全部转化为PbSO4 (3)PbSO4+C

PbCO3+ S (4)

2+

2+

+

-+

-+

-+

2NH3,选项C正确;b极为负极,COCO2+2H, H2-2e

+

-

2H,选项D错

+

可以减小污染,对环境友好 (5)冷却结晶 防止硫酸钠晶体溶解,降低产品损耗

【解析】 (1)铅酸蓄电池放电时铅、二氧化铅、硫酸反应生成硫酸铅和水;(2)将电池放电完全的目的是把电极材料全部转化为PbSO4;(3)根据流程图,铅膏的成分是硫酸铅,硫酸铅与碳酸钠反应生成碳酸铅、硫酸钠;(4)硫酸铅熔炼可以生成污染性的二氧化硫气体;(5)采用蒸发浓缩、冷却结晶的方法从Na2SO4溶液中结晶出Na2SO4·10H2O;硫酸钠难溶于乙醇,用乙醇洗涤晶体可以减少硫酸钠晶体溶解。

1.D 根据题图所示,该电池放电的总反应方程式为4Al+3O2+4KOH4Al+3O2+4OH

-

4KAlO2+2H2O,离子方程式为

-

4Al+2H2O,其中负极为Al,电极反应式为Al-3e+4OH

--

-

Al+2H2O。正极为多孔电极,

电极反应式为O2+4e+2H2O为O2+2H2O+4e

--

4OH。标准状况下,22.4 L氧气的物质的量为1 mol,正极的电极反应式

-

4OH,电解质溶液中的阴离子从正极区移向负极区,即OH从右往左通过阴离子交换

膜,故A错误;充电时,电解池阳极发生的电极反应可以看成原电池正极反应的逆反应,电极反应式为

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4OH-4e

--

O2↑+2H2O,阳极区电解质溶液中c(OH)逐渐减小,故B错误; 根据上述分析,放电过程的

--

-

负极反应式:Al-3e+4OH Al+2H2O,故C错误;充电时,铝电极作阴极,发生还原反应,故D正确。

2.D 该过程中的能量转化形式有太阳能转化为化学能、化学能转化为电能、化学能转化为热能,A项错误。根据题图可知,a电极表面H2O被氧化为O2,a电极表面的反应为2H2O-4e

+

-

4H+O2↑,B项错

+

误。该原电池中,a电极为负极,b电极为正极,H从a电极区向b电极区移动,C项错误。该装置中每生成2 mol CO,转移4 mol电子,根据a电极表面的反应可知,每转移4 mol电子,同时生成1 mol O2,D项正确。

3.D 在溶液中没有电子的流动,只有离子的流动,A项错误;通入O2的一极(电极b)为电池的正极,发生还原反应,B项错误;惰性电极电解Na2SO4溶液实质上是电解水,溶液的pH不变,C项错误;c极生成O2,根据得失电子守恒可知D项正确。

4.D 根据题图及装置Ⅰ中Zn电极产生ZnO,知装置Ⅰ中Zn电极上发生氧化反应:Zn-2e+2OH

--

ZnO+H2O,装置Ⅰ为原电池,装置Ⅰ中的Zn电极为负极,多孔电极为正极,装置Ⅱ为

-

电解池,Cu电极与装置Ⅰ中的多孔电极相连,则Cu电极为阳极,Cu电极上发生反应:Cu-2eCu,故

2+

Cu电极质量减小,A项错误;装置Ⅱ为电解池,将电能转变为化学能,B项错误;装置Ⅰ中OH向负极(Zn电极)移动,C项错误;多孔电极为正极,正极上O2得电子,发生还原反应,电极反应式为O2+4e+2H2O

-

-

4OH,D项正确。

+

-

5.B 锂离子电池放电时Li(阳离子)向正极迁移,A项错误;锂硫电池放电时负极反应为锂失去电子变为锂离子,发生氧化反应,则充电时,锂电极发生还原反应,B项正确;比能量是指参与电极反应的单位质量的电极材料放出电能的大小,二者的比能量不同,C项错误;题图中装置是锂硫电池给锂离子电池充电,D项错误。

6.A 甲装置为甲醚燃料电池,通入氧气的一极发生还原反应,为电池的正极,通入甲醚的一极为电池的负极;乙装置为电解饱和氯化钠溶液的装置,根据串联电路中,电子的流动方向,可知Fe电极为阴极,C极为阳极;丙装置为电解精炼铜的装置,粗铜为阳极,纯铜为阴极。乙装置中Fe极发生反应:2H2O+2e

-

H2↑+2OH,所以反应一段时间后,装置中生成的氢氧化钠在铁极区,A项正确,B项错误;

-

-

通入氧气的一极发生还原反应,为原电池的正极,发生的电极反应为O2+2H2O+4e4OH,C项错误;丙

-

装置中,粗铜极除了铜发生氧化反应外,活动性在铜前面的金属也要发生氧化反应,但是在纯铜极,除铜离子被还原外,没有其他离子能被还原,根据得失电子数相等,可知硫酸铜溶液浓度减小,D项错误。

7.A “可呼吸”Na-CO2电池,放电时“吸入”CO2,充电时“呼出”CO2,因此该电池为可充电电池。根据题图所示,放电时钠箔电极为负极,负极上Na转化为Na,多壁碳纳米管(MWCNT)电极为正极,正极上

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+

吸收的全部CO2中有转化为Na2CO3固体,则有转化为C。未指明气体是在标准状况下,A项错误;放电时“吸入”CO2,正极上发生还原反应:4Na+3CO2+4e极上发生还原反应:Na+e4Na+3CO2

+

-+

-

2Na2CO3+C,B项正确;充电时“呼出”CO2,钠箔电

-

Na,C项正确;放电时负极反应为Na-eNa,故电池总反应为

+

2Na2CO3+C,D项正确。

-

8.(1)①Fe+4H2O+3e(2)N2+8H+6e

+

-

Fe(OH)3↓+5OH 0.2 ②右 左 ③使用时间长、工作电压稳定

2--

-

2N 氯化铵 (3)从电极b到电极a CO+O-2e CO2

【解析】 (1)①放电时高铁酸钾为正极,正极发生还原反应,电极反应式为Fe+4H2O+3e

-

Fe(OH)3↓+5OH;若维持电流强度为1 A,电池工作十分钟,转移电子的物质的量为

-

(mol)。理论消耗Zn的质量为××65(g)≈0.2(g)。②电池工作时,阴离子移向负极,阳离子移向正极,所以盐桥中氯离子向右移动;若用阳离子交换膜代替盐桥,则钾离子向左移动。③题图2为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线,由此可得出高铁电池的优点有使用时间长、工作电压稳定。(2)该电池的本质反应是合成氨反应,电池中氢气失去电子,在负极发生氧化反应,氮气得电子在正极发生还原反应,则正极反应式为N2+8H+6e

+

-

2N;氨气与HCl反应生成氯化铵,则电解质溶液为氯化铵溶

2-

液。(3)工作时电极b作正极,电极a作负极,O由电极b移向电极a;该装置构成原电池,通入一氧化碳的电极a是负极,负极上一氧化碳失去电子发生氧化反应,电极反应式为CO+O-2e

2--

C

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