1第九章第九章 電化學(xué)基礎(chǔ)電化學(xué)基礎(chǔ)第第 課時(shí)課時(shí)2 一、選擇題(每小題7分，共49分) 1.目前科學(xué)家已經(jīng)開發(fā)出便攜式固體氧化物燃料電池，它以烷烴氣體為燃料，每填充一次燃料，可以連續(xù)幾小時(shí)，甚至幾十小時(shí)地輸出50 W的電力。這種電池的一極通入的是空氣，而另一極通入烷烴氣體，電解質(zhì)是一種固態(tài)氧化物，該固體氧化物在熔融狀態(tài)下能傳導(dǎo)O2。假設(shè)該烷烴使用的是甲烷，下列對(duì)該燃料電池的說法正確的是( )3 A在熔融電解質(zhì)中，O2由負(fù)極移向正極 B通甲烷的電極為電池正極 C負(fù)極的電極反應(yīng)式為CH44O2 CO22H2O8e D電路中每流過1 mol電子，約有5.6 L甲烷被完全氧化C4 2.有一種鋰電池，用金屬鋰和石墨作電極材料，電解質(zhì)溶液是由四氯化鋁鋰溶解在亞硫酰氯(SOCl2)中形成，電池的總反應(yīng)式為8Li3SOCl2 6LiClLi2SO32S，則下列敘述正確的是( )5 A用該電池電解CuCl2溶液產(chǎn)生2.24 L Cl2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)時(shí)，有0.1 mol電子轉(zhuǎn)移 B金屬鋰作電池的負(fù)極，石墨作電池的正極，加入硫酸可提高電解質(zhì)的導(dǎo)電性 C電池工作(放電)過程中，SOCl2被還原為Li2SO3 D電池工作過程中，負(fù)極消耗鋰與正極區(qū)的硫的質(zhì)量之比為7 8D6 3.一種新型的燃料電池，它以多孔鎳板為電極插入KOH溶液中，然后分別向兩極通入乙烷和氧氣，其總反應(yīng)為2C2H67O28KOH 4K2CO310H2O。有關(guān)此電池的推斷正確的是( ) A負(fù)極反應(yīng)為14H2O7O228e_ 28OH B放電一段時(shí)間后，負(fù)極周圍的pH升高 C理論上消耗1 mol C2H6，電路上轉(zhuǎn)移的電子為14 mol D放電過程中，K向負(fù)極移動(dòng) C7 4.鋰離子電池已經(jīng)成為新一代實(shí)用化的蓄電池，該電池具有能量密度大、電壓高的特性。鋰離子電池放電時(shí)的電極反應(yīng)式為 負(fù)極反應(yīng)：C6Lixe C6Li1xxLi(C6Li表示鋰原子嵌入石墨形成的復(fù)合材料) 正極反應(yīng)：Li1xMO2xLixeLiMO2(LiMO2表示含鋰的過渡金屬氧化物)8 下列有關(guān)說法正確的是( ) A鋰離子電池充電時(shí)電池反應(yīng)為C6LiLi1xMO2 LiMO2C6Li1x B電池反應(yīng)中，鋰、鋅、銀、鉛各失去4 mol電子，金屬鋰所消耗的質(zhì)量最小 C鋰離子電池放電時(shí)電池內(nèi)部Li向負(fù)極移動(dòng) D鋰離子電池充電時(shí)陰極反應(yīng)為C6Li1xxLixe C6Li BD 9 5.不久前，某海軍航空站安裝了一臺(tái)250 kW的MCFC型燃料電池。該電池可同時(shí)供應(yīng)電和水蒸氣，其工作溫度為600 700 ，所用燃料為H2，電解質(zhì)為熔融的K2CO3。已知該電池的總反應(yīng)為2H2O2 2H2O，負(fù)極反應(yīng)為H2CO322e H2OCO2，則下列推斷正確的是( )10 A正極反應(yīng)為4OH O22H2O4e B放電時(shí)CO32向負(fù)極移動(dòng) C電池供應(yīng)1 mol水蒸氣，轉(zhuǎn)移電子4 mol D氫氧燃料電池的H2和O2都貯存在電池中 B11 6.市場上經(jīng)常見到的標(biāo)記為Liion的電池稱為“鋰離子電池”。它的負(fù)極材料是金屬鋰和碳的復(fù)合材料(碳作為金屬鋰的載體)，電解質(zhì)為一種能傳導(dǎo)Li的高分子材料。這種鋰離子電池的電池反應(yīng)式為： Li2Li0.35NiO2 2Li0.85NiO2放電放電充電充電12 下列說法不正確的是( ) A放電時(shí)，負(fù)極的電極反應(yīng)式：Lie Li B充電時(shí)，Li0.85NiO2既發(fā)生氧化反應(yīng)又發(fā)生還原反應(yīng) C該電池不能用水溶液作為電解質(zhì) D放電過程中Li向負(fù)極移動(dòng) D13 7.下圖是一種正在投入生產(chǎn)的大型蓄電系統(tǒng)的原理圖。電池中的左右兩側(cè)為電極，中間為離子選擇性膜，在電池放電和充電時(shí)該膜只允許鈉離子通過。電池充、放電的化 學(xué) 反 應(yīng) 方 程 式 為 2 N a2S2 N a B r3 Na2S43NaBr，下列關(guān)于此電池說法正確的是( ) D14 A充電的過程中當(dāng)0.1 mol Na通過離子交換膜時(shí)，導(dǎo)線通過0.2 mol電子 B電池放電時(shí),負(fù)極反應(yīng)為3NaBr2e NaBr32Na C充電過程中鈉離子從右到左通過離子交換膜 D放電過程中鈉離子從右到左通過離子交換膜15 二、非選擇題(有4小題，共51分) 8.(10分)LiSOCl2電池可用于心臟起搏器。該電池的電極材料分別為鋰和碳，電解液是LiAlCl4SOCl2。電池的總反應(yīng)可表示為：4Li2SOCl2 4LiClSSO2。 請(qǐng)回答下列問題： (1)電池的負(fù)極材料為_，發(fā)生的電極反應(yīng)為_。LiLie Li164e 4ClSSO2 (2)電池正極發(fā)生的電極反應(yīng)為_。 (3)SOCl2易揮發(fā)，實(shí)驗(yàn)室中常用NaOH溶液吸收SOCl2，有Na2SO3和NaCl生成。如果把少量水滴到SOCl2中，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是_，反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。2SOCl2出現(xiàn)白霧，有刺激性氣體生成出現(xiàn)白霧，有刺激性氣體生成SOCl2H2O SO22HCl17 (4)組裝該電池必須在無水、無氧的條件下進(jìn)行，原因是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。 因?yàn)闃?gòu)成電池的兩個(gè)電極主因?yàn)闃?gòu)成電池的兩個(gè)電極主要成分要成分Li能和氧氣、水反應(yīng)，且能和氧氣、水反應(yīng)，且SOCl2也與水也與水反應(yīng)反應(yīng)18 分析反應(yīng)的化合價(jià)變化，可得Li為還原劑，SOCl2為氧化劑。(1)負(fù)極材料為Li(還原劑)，Lie Li。(2)正極反應(yīng)式可由總反應(yīng)減去負(fù)極反應(yīng)式得到：2SOCl24e 4ClSSO2。(3)題中給出有堿液吸收時(shí)的產(chǎn)物，則沒有堿液吸收時(shí)的產(chǎn)物應(yīng)為SO2和HCl，所以現(xiàn)象應(yīng)該為出現(xiàn)白霧和有刺激性氣體生成。(4)因?yàn)闃?gòu)成電池的兩個(gè)電極主要成分Li能和氧氣水反應(yīng)，且SOCl2也與水反應(yīng)。19 9.(18分)有7種物質(zhì)：NH3、Mn2O3、ZnCl2、MnO2、NH4Cl、Zn和H2O，分別是鋅錳電池中氧化還原反應(yīng)的反應(yīng)物和生成物。 (1)完成并配平該氧化還原方程式： _ Zn_ MnO2 _ NH4Cl_ _ ZnCl2 _ Mn2O3 _ H2O _ NH3 若有17.4 g氧化劑參與反應(yīng)，則電子轉(zhuǎn)移數(shù)目為_個(gè)。0.26.021023122111220 (2)普通鋅錳干電池是利用上述反應(yīng)原理設(shè)計(jì)的，其結(jié)構(gòu)如圖所示?；卮鹣铝袉栴}： 21 正極電極反應(yīng)為_。 普通鋅錳電池的缺點(diǎn)是電量小、放電電流弱。為增大放電電流，改進(jìn)的方法是_。Mn2O32NH3H2O鋅片改為鋅粉鋅片改為鋅粉2MnO22NH42e22 (3)某同學(xué)用廢干電池內(nèi)的黑色固體進(jìn)行如圖所示實(shí)驗(yàn)：23 圖中操作中過濾時(shí)玻璃棒的作用：_； 操作加入中所得濾渣，試管中迅速產(chǎn)生能使帶火星的木條復(fù)燃的氣體，由此推測濾渣含有_(填寫名稱)， 試 管 中 發(fā) 生 反 應(yīng) 的 化 學(xué) 方 程 式 ：_；引流引流2H2O2 MnO2 2H2OO2二氧化錳二氧化錳24 已知氯化鋅與稀氨水反應(yīng)先生成Zn(OH)2白色沉淀，Zn(OH)2可以溶于稀氨水生成可溶性的Zn(NH3)4(OH)2；操作的濾液主要成分為氯化鋅，請(qǐng)完成下列確認(rèn)： 驗(yàn)證(操作)過程：_； 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。 取少量濾液逐滴滴入取少量濾液逐滴滴入稀氨水稀氨水 先有白色沉淀、滴入過量稀先有白色沉淀、滴入過量稀氨水后白色沉淀溶解氨水后白色沉淀溶解25 10.(15分)新型鋰離子電池在新能源的開發(fā)中占有重要地位，可用作節(jié)能環(huán)保電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池。磷酸亞鐵鋰(LiFePO4)是新型鋰離子電池的首選電極材料，它的制備方法如下： 方法一：將碳酸鋰、乙酸亞鐵(CH3COO)2Fe、磷酸二氫銨按一定比例混合、充分研磨后，在800左右、惰性氣體氛圍中煅燒制得晶態(tài)磷酸亞鐵鋰，同時(shí)生成的乙酸及其他產(chǎn)物均以氣體逸出。26 方法二：將一定濃度的磷酸二氫銨、氯化鋰混合溶液作為電解液，以鐵棒為陽極，石墨為陰極，電解析出磷酸亞鐵鋰沉淀。沉淀經(jīng)過濾、洗滌、干燥，在800左右、惰性氣體氛圍中煅燒制得晶態(tài)磷酸亞鐵鋰。 在鋰離子電池中，需要一種有機(jī)聚合物作為正負(fù)極之間鋰離子遷移的介質(zhì)，該有機(jī)聚合物的單體之一(用M表示)的結(jié)構(gòu)簡式如下：27 請(qǐng)回答下列問題： (1)上述兩種方法制備磷酸亞鐵鋰的過程都必須在惰 性 氣 體 氛 圍 中 進(jìn) 行 。 其 原 因 是_。 (2)在方法一所發(fā)生的反應(yīng)中，除生成磷酸亞鐵鋰、乙酸外，還有_(填化學(xué)式)生成。 (3)在方法二中，陽極生成磷酸亞鐵鋰的電極反應(yīng)式為 _。為了防止亞鐵化合物被氧化為了防止亞鐵化合物被氧化FeH2PO4Li2e LiFePO42HCO2、H2O、NH328 (4)寫出M與足量氫氧化鈉溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式： 29 (5)已知該鋰離子電池在充電過程中，陽極的磷酸亞鐵鋰生成磷酸鐵，則該電池放電時(shí)正極的電極反應(yīng)式為 _。FePO4Lie LiFePO430 本題結(jié)合生活中常見的環(huán)保型電池作為切入點(diǎn)，充分體現(xiàn)了高考題貼近生活和社會(huì)的特點(diǎn)。 題目中鋰離子電池從生產(chǎn)過程，還有中間有機(jī)聚合物傳導(dǎo)鋰離子，都很新穎，考查了利用質(zhì)量守恒定律進(jìn)行物質(zhì)推斷，以及電解原理的應(yīng)用，電極反應(yīng)式的書寫，結(jié)合有機(jī)物的結(jié)構(gòu)考查有機(jī)物的性質(zhì)。 31 由于二價(jià)鐵易被氧化故在惰性氣氛中進(jìn)行，方法一中Li2CO3(CH3COO)2Fe(NH4)H2PO4LiFePO4其余物質(zhì)在800 均以氣體放出，故只可能是CO2、H2O、NH3；方法二中陽極用鐵產(chǎn)物是LiFePO4，所以反應(yīng)式為FeLiH2PO42e_ LiFePO42H；32 分子中含有酯基，在NaOH存在的條件下水解生成鹽和醇，故充分反應(yīng)的方程式為 Na2CO3CH3OH，電池放電的正極反應(yīng)式為FePO4Lie LiFePO4，發(fā)生還原反應(yīng)。33 11.(8分)蓄電池是一種可以反復(fù)充電、放電的裝置。有一種蓄電池在充電和放電時(shí)發(fā)生的反應(yīng)是 NiO2Fe2H2O Fe(OH)2Ni(OH)2。 (1)若此蓄電池放電時(shí)，該電池某一電極發(fā)生還原反應(yīng)的物質(zhì)是_(填序號(hào))。 ANiO2 BFe CFe(OH)2 DNi(OH)2 放電放電充電充電A34 (2)用此蓄電池分別電解以下兩種溶液，用此蓄電池分別電解以下兩種溶液，假如電路中轉(zhuǎn)移了假如電路中轉(zhuǎn)移了0.02 mol e，且電解池的，且電解池的電極均為惰性電極，試回答下列問題。電極均為惰性電極，試回答下列問題。 電解電解M(NO3)x溶液時(shí)某一電極增加了溶液時(shí)某一電極增加了a g M，則金屬，則金屬M(fèi)的相對(duì)原子質(zhì)量為的相對(duì)原子質(zhì)量為_(用含用含“a、x”的表達(dá)式表示的表達(dá)式表示)。 電解含有電解含有0.01 mol CuSO4和和0.01 mol NaCl的混合溶液的混合溶液100 mL，陽極產(chǎn)生的氣體在，陽極產(chǎn)生的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積是標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積是_；將電解后的；將電解后的溶液加水稀釋至溶液加水稀釋至1 L，此時(shí)溶液的，此時(shí)溶液的pH_。50ax0.168 L235 (1)放電時(shí)，正極：NiO22H2O2e Ni(OH)22OH，NiO2極發(fā)生還原反應(yīng)。 (2)陰極：Mxxe M 電路中轉(zhuǎn)移電子0.02 mol， 故金屬M(fèi)的相對(duì)原子質(zhì)量：Ar(M)ax/0.0250ax。36 陰極：Cu22e Cu 開始時(shí)，陽極：2Cl2e Cl2，當(dāng)0.01 mol Cl全部被氧化時(shí)，轉(zhuǎn)移電子0.01 mol，生成0.112 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下，下同)Cl2。 故Cl反應(yīng)完全后，陽極反應(yīng)式為4OH4e 2H2OO2，當(dāng)失去0.01 mol電子時(shí)，有0.01 mol OH被消耗，產(chǎn)生O2 0.056 L。因此陽極產(chǎn)生氣體的總體積為0.168 L。 此時(shí)溶液中n(H)0.01 mol，當(dāng)溶液稀釋至1 L時(shí)，溶液的pH為2。