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限时集训(十九) 原电池 化学电源 (限时：60分钟 满分：100分) 一、选择题(本题包括10小题，每小题5分，共50分) 1．原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法中正确的是( ) A．(1)(2)中Mg作负极，(3)(4)中Fe作负极 B．(2)中Mg作正极，电极反应式为6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑ C．(3)中Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋ D．(4)中Cu作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑ 2．(2012·南京调研)X、Y、Z都是金属，把X投入Z的硝酸盐溶液中，X的表面有Z析出，X与Y组成原电池时，Y为电池的负极，X、Y、Z三种金属的活泼性顺序为( ) A．X>Y>Z B．X>Z>Y C．Y>X>Z D．Y>Z>X 3．将两个铂电极放置在KOH溶液中，然后分别向两极通入CH4和O2，即可产生电流，称为燃料电池，下列叙述正确的是( ) ①通入CH4的电极为正极；②正极的电极反应式是O2＋2H2O＋4e－===4OH－；③通入CH4的电极反应式是CH4＋2O2＋4e－===CO2＋2H2O；④负极的电极反应式是CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O；⑤放电时溶液中的阳离子向负极移动；⑥放电时溶液中的阴离子向负极移动。 A．①③⑤ B．②④⑥ C．④⑤⑥ D．①②③ 4．(2011·广东高考)某小组为研究电化学原理，设计如图装置。下列叙述不正确的是( ) A．a 和 b 不连接时，铁片上会有金属铜析出 B．a 和 b 用导线连接时，铜片上发生的反应为：Cu2＋＋2e－===Cu C．无论 a 和 b 是否连接，铁片均会溶解，溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色 D．a 和 b 分别连接直流电源正、负极，电压足够大时，Cu2＋向铜电极移动 5．(2012·北京西城期末)一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体，在熔融状态下能传导O2－。下列对该燃料电池的说法不正确的是( ) A．在熔融电解质中，O2－移向负极 B．电池的总反应是：2C4H10＋13O2===8CO2＋10H2O C．通入空气的一极是正极，电极反应为：O2＋4e－===2O2－ D．通入丁烷的一极是正极，电极反应为：C4H10＋26e－＋13O2－===4CO2↑＋5H2O 6.(2012·河源质检)如图所示，电流表G发生偏转，同时A极逐渐变粗，B极逐渐变细，C为电解质溶液。则A、B、C分别为( ) A．A是Zn，B是Cu，C是稀H2SO4 B．A是Cu，B是Zn，C是稀H2SO4 C．A是Fe，B是Ag，C是稀AgNO3溶液 D．A是Ag，B是Fe，C是稀AgNO3溶液 7．(2011·福建高考)研究人员研制出一种锂水电池，可作为鱼雷和潜艇的储备电源。该电池以金属锂和钢板为电极材料，以LiOH为电解质，使用时加入水即可放电。关于该电池的下列说法不正确的是( ) A．水既是氧化剂又是溶剂 B．放电时正极上有氢气生成 C．放电时OH－向正极移动 D．总反应为2Li ＋2H2O===2LiOH＋H2↑ 8．以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如下图所示。关于该电池的叙述正确的是( ) A．该电池能够在高温下工作 B．电池的负极反应为： C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2↑＋24H＋ C．放电过程中，H＋从正极区向负极区迁移 D．在电池反应中，每消耗1 mol氧气，理论上能生成标准状况下CO2气体 L 9．LiFePO4新型锂离子动力电池以其独特的优势成为深圳大运会绿色能源的新宠。已知该电池放电时的电极反应式，正极：FePO4＋Li＋＋e－===LiFePO4，负极：Li－e－===Li＋。下列说法中正确的是( ) A．充电时电池反应为FePO4＋Li===LiFePO4 B．充电时动力电池上标注“＋”的电极应与外接电源的正极相连 C．放电时电池内部Li＋向负极移动 D．放电时，在正极上是Li＋得到电子被还原 10．(2012·常州高三一模)据报道，以硼氢化合物NaBH4(B元素的化合价为＋3价)和H2O2作原料的燃料电池，负极材料采用Pt/C，正极材料采用MnO2，可用作空军通信卫星电源，其工作原理如图所示。下列说法错误的是( ) A．电池放电时Na＋从a极区移向b极区 B．电极b采用MnO2，MnO2既作电极材料又有催化作用 C．该电池的负极反应为BH＋8OH－－8e－===BO＋6H2O D．每消耗3 mol H2O2转移的电子为3 mol 二、非选择题(本题包括4小题，共50分) 11．(12分)Zn-MnO2干电池应用广泛，其电解质溶液是ZnCl2-NH4Cl混合溶液。 (1)该电池的负极材料是________。电池工作时，电子流向________(填“正极”或“负极”)。 (2)若ZnCl2NH4Cl混合溶液中含有杂质Cu2＋，会加速某电极的腐蚀，其主要原因是________________。欲除去Cu2＋，最好选用下列试剂中的________(填代号)。 a．NaOH B．Zn c．Fe d．NH3·H2O (3)MnO2的生产方法之一是以石墨为电极，电解酸化的MnSO4溶液。阴极的电极反应式是____________。若电解电路中通过2 mol电子，MnO2的理论产量为________g。 12．(10分)(1)(2011·江苏高考，节选)Ag2O2是银锌碱性电池的正极活性物质，其电解质溶液为 KOH 溶液，电池放电时正极的Ag2O2转化为Ag，负极的Zn转化为K2Zn(OH)4，写出该电池反应方程式：______________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)(2011·山东高考，节选)如图为钠高能电池的结构示意图，该电池的工作温度为320 ℃左右，电池反应为2Na＋xS===Na2Sx，正极的电极反应式为____________。M(由Na2O和Al2O3制得)的两个作用是___________________________。与铅蓄电池相比，当消耗相同质量的负极活性物质时，钠硫电池的理论放电量是铅蓄电池的________倍。 13．(14分)化学在能源开发与利用中起着十分关键的作用。氢气是一种新型的绿色能源，又是一种重要的化工原料。 Ⅰ.氢氧燃料电池能量转化率高，具有广阔的发展前景。现用氢氧燃料电池进行如图所示的实验(图中所用电极均为惰性电极)： (1)对于氢氧燃料电池，下列叙述不正确的是________。 A．a电极是负极，OH－移向负极 B．b电极的电极反应为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ C．电池总反应式为：2H2＋O22H2O D．电解质溶液的pH保持不变 E．氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置 (2)上图右边装置中盛有100 mL 0.1 mol·L－1 AgNO3溶液，当氢氧燃料电池中消耗氢气112 mL(标准状况下)时，此时AgNO3溶液的pH＝________(溶液体积变化忽略不计)。 Ⅱ.已知甲醇的燃烧热ΔH＝－726.5 kJ/mol，在直接以甲醇为燃料的电池中，电解质溶液为酸性，负极的反应式为______________________________________，正极的反应式为________________________________________________________________________。 理想状态下，该燃料电池消耗1 mol甲醇所能产生的最大电能为702.1 kJ，则该燃料电池的理论效率为__________(燃料电池的理论效率是指电池所产生的最大电能与燃料电池反应所能释放的全部能量之比)。 14．(14分)(1)肼(N2H4)又称联氨，是一种可燃性的液体，可用作火箭燃料。已知在101 kPa时，32.0 g N2H4在氧气中完全燃烧生成氮气，放出热量624 kJ(25 ℃时 )，N2H4完全燃烧时反应的热化学方程式是____________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)肼－空气燃料电池是一种碱性燃料电池，电解质溶液是20% ～30%的KOH溶液。肼－空气燃料电池放电时，正极的电极反应式是______________________，负极的电极反应式是________________________。 (3)如图是一个电化学过程示意图。 ①锌片上发生的电极反应是_______________________________________________。 ②假设使用肼－空气燃料电池作为本过程中的电源，铜片的质量变化是128 g，则肼－空气燃料电池理论上消耗标准状况下的空气________L(假设空气中氧气体积含量为20%) 。 (4)传统制备肼的方法是以NaClO氧化NH3制得肼的稀溶液。该反应的离子方程式是________________________________________________________________________。 答 案 限时集训(十九) 原电池 化学电源 1．B 2.C 3.B 4．选D a、b不连接，未形成原电池，Cu2＋与Fe在接触面上直接反应，A项正确；a、b用导线连接，铜片作正极，Cu2＋在该电极上得电子，B项正确；a、b连接与否，溶液中的Cu2＋均得电子发生还原反应生成Cu，Fe均失电子发生氧化反应生成Fe2＋，故溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色，C项正确；a与电源正极相连时，Cu片作阳极，Cu2＋向Fe电极移动，D项错误。 5．D 6.D 7.C 8．选B 该燃料电池的原理为C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O，根据总反应式可书写出电极反应式，负极为C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2↑＋24H＋，正极为6O2＋24e－＋24H＋===12H2O，从电极反应式易知H＋应从负极区移向正极区，从总反应式可见每生成1 mol CO2消耗1 mol O2。 9．B 10．选D b极区有OH－产生，阴离子浓度升高，Na＋从a极区移向b极区，MnO2可催化H2O2产生O2，故电极b采用MnO2，BH中H为－1价，可产生H2作为燃料，故该燃料电池为氢氧燃料电池，a为负极，负极反应为BH＋8OH－－8e－===BO＋6H2O，b为正极，正极反应为4H2O2＋8e－===8OH－，A、B、C均正确；H2O2中O为－1价，每消耗3 mol H2O2转移的电子为6 mol，D项不正确。 11．解析：(1)原电池的负极是发生氧化反应的一极：Zn－2e－===Zn2＋；电池工作时，电子从负极流向正极。 (2)Zn与Cu2＋发生氧化还原反应，生成的Cu附着在Zn的表面构成铜锌原电池，加快反应速率，从而加快Zn的腐蚀。 (3)电解池的阴极是发生还原反应的一极：2H＋＋2e－===H2↑；每生成1 mol MnO2需转移2 mol电子，故每通过2 mol电子，理论上生成1 mol MnO2，质量为87 g。 答案：(1)Zn(或锌) 正极 (2)锌与还原出的铜构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀 b (3)2H＋＋2e－===H2↑ 87 12．(1)Ag2O2＋2Zn＋4KOH＋2H2O===2K2Zn(OH)4＋2Ag (2)xS＋2e－===S(或2Na＋＋xS＋2e－===Na2Sx) 导电和隔离钠与硫 4.5 13．解析：Ⅰ.(1)C项反应条件不是点燃，C项错；随着燃料电池的不断反应，水越来越多，KOH溶液浓度逐渐减小，pH逐渐降低，故D错。 (2)右池为电解池，其电极反应为：阳极：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，阴极：4Ag＋＋4e－===4Ag，当氢氧燃料电池中消耗氢气112 mL(标准状况下)时，转移电子数为0.01 mol，右池中共消耗0.01 mol OH－，故生成0.01 mol H＋，c(H＋)＝＝0.1 mol·L－1，pH＝1。 Ⅱ.该燃料电池的理论效率＝×100%≈96.6%。 答案：Ⅰ.(1)CD (2)1 Ⅱ.CH3OH＋H2O－6e－===CO2↑＋6H＋ O2＋4H＋＋4e－===2H2O 96.6% 14．解析：(1)书写热化学方程式时，需要标出反应物和生成物的状态，反应的热效应。 (2)肼空气燃料电池中N2H4失电子作负极，O2得电子作正极。 (3)锌片连接电源负极，Cu2＋在阴极得电子。铜片连接电源正极，失电子，质量变化128 g，即转移电子为4 mol，燃料电池中需O2 1 mol，故需空气5 mol。 (4)ClO－具有强氧化性，反应中被还原为Cl－。 答案：(1)N2H4(l)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－624 kJ/mol (2)O2＋2H2O＋4e－===4OH－ N2H4＋4OH－－4e－===4H2O＋N2↑ (3)①Cu2＋＋2e－===Cu ②112 (4)ClO－＋2NH3 ===N2H4＋Cl－＋H2O | ||||||||||||||||||||||||||||||
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