配餐作業(yè)(十九)原電池化學(xué)電源1各式各樣電池的迅速發(fā)展是化學(xué)對人類的一項重大貢獻。下列有關(guān)電池的敘述正確的是()A手機上用的鋰離子電池屬于一次電池B鋅錳干電池中，鋅電極是負極C氫氧燃料電池工作時氫氣在負極上被還原D太陽能電池的主要材料是高純度的二氧化硅解析手機上的電池可以充電，屬于二次電池；鋅錳干電池中鋅失去電子生成Zn2，故作為負極；氫氧燃料電池工作時氫氣在負極被氧化；太陽能電池的主要材料為硅。故A、C、D三項錯誤，B項正確。答案B2如圖，在盛有稀硫酸的燒杯中放入用導(dǎo)線連接的電極X、Y，外電路中電子流向如圖所示，關(guān)于該裝置的下列說法正確的是()A外電路的電流方向為X外電路YB若兩電極分別為鐵和碳棒，則X為碳棒，Y為鐵CX極上發(fā)生的是還原反應(yīng)，Y極上發(fā)生的是氧化反應(yīng)D若兩電極都是金屬，則它們的活動性順序為X>Y解析外電路電子流向為X外電路Y，電流方向與其相反，A項錯誤；X極失電子，作負極，X極發(fā)生的是氧化反應(yīng)，Y極發(fā)生的是還原反應(yīng)，C項錯誤；若兩電極分別為鐵和碳棒，則Y為碳棒，X為鐵，B項錯誤。答案D3鎂及其化合物一般無毒(或低毒)、無污染，且鎂原電池放電時電壓高而平穩(wěn)，使鎂原電池越來越成為人們研制綠色原電池的關(guān)注焦點。其中一種鎂原電池的反應(yīng)為xMgMo3S4MgxMo3S4，下列說法正確的是()A電池放電時，正極反應(yīng)為Mo3S42xexMg2=MgxMo3S4B電池放電時，Mg2向負極遷移C電池充電時，陽極反應(yīng)為xMg22xe=xMgD電池充電時，陰極發(fā)生還原反應(yīng)生成Mo3S4解析電池放電時，正極發(fā)生還原反應(yīng)，由電池反應(yīng)可知，Mo3S4為正極，被還原，電極反應(yīng)為Mo3S42xexMg2=MgxMo3S4，A項正確；電池工作時，陽離子向正極移動，B項錯誤；充電時，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，C項錯誤；電池充電時，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，Mg為陰極，生成金屬鎂，D項錯誤。答案A4(2018雅安模擬)某種熔融碳酸鹽燃料電池以Li2CO3、K2CO3為電解質(zhì)、以CH4為燃料時，該電池工作原理如圖，下列說法正確的是()Aa為O2，b為CH4BCO向正極移動C此電池在常溫時也能工作D正極電極反應(yīng)式為2CO2O24e=2CO解析燃料電池中通入燃料的電極是負極，通入氧化劑的電極是正極，根據(jù)電子流向知，a電極是負極，b電極是正極，所以a是CH4，b為O2，A項錯誤；電池放電時，陰離子向負極移動，則CO向負極移動，B項錯誤；電解質(zhì)為熔融碳酸鹽，需要高溫條件，C項錯誤；正極上氧氣得電子和二氧化碳反應(yīng)生成碳酸根離子，電極反應(yīng)式為O22CO24e=2CO，D項正確。答案D【素養(yǎng)立意】燃料電池能提高能源的利用率，是當代社會研究的熱點。在燃料電池中，燃料還可以是CH3OH、CH4、CO、N2H4等。 5有一種一面鍍鋅、一面鍍二氧化錳的超薄紙質(zhì)電池，在使用印刷與壓層技術(shù)后，變成一張可任意裁剪大小的“電紙”，紙內(nèi)的離子“流過”水和氧化鋅組成的電解質(zhì)溶液，電池總反應(yīng)式為Zn2MnO2H2O=ZnO2MnOOH。下列說法不正確的是()A該電池的負極材料為鋅B該電池反應(yīng)中二氧化錳發(fā)生了還原反應(yīng)C電池的正極反應(yīng)式為MnO2H2Oe=MnOOHOHD當有0.1 mol鋅溶解時，流經(jīng)電解質(zhì)溶液的電子數(shù)為1.2041023解析鋅為活潑金屬，失去電子作負極，A項正確；二氧化錳得到了電子，發(fā)生還原反應(yīng)，B項正確；因電池的負極反應(yīng)式為Zn2OH2e=ZnOH2O，用總反應(yīng)式減去負極反應(yīng)式得出正極反應(yīng)式為MnO2H2Oe=MnOOHOH，C項正確；電子只能經(jīng)外電路流動，而不能在電解質(zhì)溶液中流動，電解質(zhì)溶液中應(yīng)為陰、陽離子的定向移動，D項錯誤。答案D6(2018沈陽二中高三月考)MgAgCl電池是一種用海水激活的一次電池，在軍事上用作電動魚雷的電池，電池的總反應(yīng)可表示為Mg2AgCl=MgCl22Ag。下列關(guān)于該電池的說法錯誤的是()A該電池工作時，正極反應(yīng)為2AgCl2e=2Cl2AgB該電池的負極材料可以用金屬鋁代替C有24 g Mg被氧化時，可還原得到108 g AgD裝有該電池的魚雷在水中進行時，海水作為電解質(zhì)溶液解析由電池反應(yīng)方程式看出，Mg是還原劑、AgCl是氧化劑，故金屬Mg作負極，正極反應(yīng)為2AgCl2e=2Cl2Ag，故A項正確；該電池的負極材料可以用金屬鋁代替，故B項正確；電極反應(yīng)式：Mg2e=Mg2，24 g Mg即1 mol被氧化時，轉(zhuǎn)移電子是2 mol，正極反應(yīng)為2AgCl2e=2Cl2Ag，可還原得到216 g Ag，故C項錯誤；因為該電池能被海水激活，海水可以作為電解質(zhì)溶液，故D項正確。答案C7(2018廈門質(zhì)檢)中科院董紹俊課題組將二氧化錳和生物質(zhì)置于一個由濾紙制成的折紙通道內(nèi)形成電池(如圖所示)，該電池可將可樂(pH2.5)中的葡萄糖作為燃料獲得能量。下列說法正確的是()Aa極為正極B隨著反應(yīng)不斷進行，負極區(qū)的pH不斷增大Cb極的電極反應(yīng)為MnO22H2O2e=Mn24OHD若消耗0.01 mol葡萄糖，電路中轉(zhuǎn)移0.02 mol電子解析由已知結(jié)合圖示，葡萄糖(C6H12O6)發(fā)生氧化反應(yīng)生成葡萄糖內(nèi)酯(C6H10O6)，所以a極為負極，故A項錯誤；電解質(zhì)溶液顯酸性，所以負極反應(yīng)為C6H12O62e=C6H10O62H，隨著反應(yīng)不斷進行，負極區(qū)的pH不斷減小，故B項錯誤；b極為正極，電極反應(yīng)為MnO24H2e=Mn22H2O，故C項錯誤；由負極反應(yīng)C6H12O62e=C6H10O62H可得，1 mol葡萄糖失去2 mol電子，所以若消耗0.01 mol葡萄糖，電路中轉(zhuǎn)移0.02 mol電子，故D項正確。答案D8(2018東莞質(zhì)檢)碳酸二甲酯(CH3O)2CO是一種具有發(fā)展前景的“綠色”化工產(chǎn)品，電化學(xué)合成碳酸二甲酯的工作原理如圖所示(加入兩極的物質(zhì)均是常溫常壓下的物質(zhì))。下列說法正確的是()AH由石墨2極通過質(zhì)子交換膜向石墨1極移動B石墨1極發(fā)生的電極反應(yīng)為2CH3OHCOe=(CH3O)2COHC石墨2極與直流電源正極相連D電解一段時間后，陰極和陽極消耗的氣體的物質(zhì)的量之比為12解析該裝置有外接電源，是電解池，由圖可知甲醇和一氧化碳失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成碳酸二甲酯，則電極石墨1為陽極，陽極反應(yīng)為2CH3OHCO2e=(CH3O)2CO2H，電極石墨2為陰極，陽極產(chǎn)生的氫離子通過質(zhì)子交換膜移向陰極，氧氣在陰極得電子與氫離子反應(yīng)生成水，電極反應(yīng)為O24e4H=2H2O。陽離子移向陰極，則氫離子由石墨1極通過質(zhì)子交換膜向石墨2極移動，故A項錯誤；陽極上是甲醇和一氧化碳反應(yīng)失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為2CH3OHCO2e=(CH3O)2CO2H，故B項錯誤；石墨2為陰極，陰極與電源的負極相連，故C項錯誤；常溫常壓下甲醇是液體，電解池工作時轉(zhuǎn)移電子守恒，根據(jù)關(guān)系式2CO4eO2可知陰極消耗的氧氣與陽極消耗的一氧化碳物質(zhì)的量之比為12，故D項正確。答案D9(2018陜西西安八校聯(lián)考)甲醇燃料電池被認為是21世紀電動汽車的最佳候選動力源，其工作原理如圖所示，下列有關(guān)敘述正確的是()A通氧氣的一極為負極BH從正極區(qū)通過交換膜移向負極區(qū)C通甲醇的一極的電極反應(yīng)式為：CH3OHH2O6e=CO26HD甲醇在正極發(fā)生反應(yīng)，電子經(jīng)過外電路流向負極解析燃料電池中通入燃料的一極為負極，通入氧氣或空氣的一極為正極，A項錯誤；原電池中陽離子向正極移動，B項錯誤；通甲醇的一極為負極，負極反應(yīng)式為CH3OH6eH2O=CO26H，C項正確；甲醇在負極發(fā)生反應(yīng)，電子經(jīng)過外電路流向正極，D項錯誤。答案C10(2018河南、河北兩省名校第二次省際聯(lián)考)世界某著名學(xué)術(shù)刊物近期介紹了一種新型中溫全瓷鐵空氣電池，其結(jié)構(gòu)如圖所示。下列有關(guān)該電池放電時的說法正確的是()Aa極發(fā)生氧化反應(yīng)B正極的電極反應(yīng)式為FeOx2xe=FexO2C若有22.4 L(標準狀況下)空氣參與反應(yīng)，則電路中有4 mol電子轉(zhuǎn)移D鐵表面發(fā)生的反應(yīng)為xH2O(g)Fe=FeOxxH2解析a極通入空氣，O2在該電極發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，A項錯誤；O2在正極發(fā)生反應(yīng)，電極反應(yīng)式為O24e=2O2，B項錯誤；由B項分析可知，電路中有4 mol電子轉(zhuǎn)移時正極上消耗1 mol O2，在標準狀況下的體積為22.4 L，則通入空氣的體積約為22.4 L5112 L，C項錯誤；由圖可知，鐵表面H2O(g)參與反應(yīng)生成H2，則發(fā)生的反應(yīng)為xH2O(g)Fe=FeOxxH2，D項正確。答案D11(1)氫氧燃料電池汽車作為上海世博園中的交通工具之一，下列有關(guān)說法不正確的是_(填選項字母)。A太陽光催化分解水制氫氣比電解水制氫氣更為科學(xué)B氫氧燃料電池作為汽車動力更能保護環(huán)境C以稀H2SO4、KOH為介質(zhì)的氫氧燃料電池的負極電極反應(yīng)式相同D以稀H2SO4、KOH為介質(zhì)的氫氧燃料電池的總反應(yīng)式相同(2)純電動車采用了高效耐用的一種新型可充電電池，該電池的總反應(yīng)式為：3Zn2K2FeO48H2O3Zn(OH)22Fe(OH)34KOH該電池放電時負極反應(yīng)式為_。放電時每轉(zhuǎn)移3 mol電子，正極有_ mol K2FeO4被還原。(3)錳酸鋰離子電池在混合動力車等大型蓄電池應(yīng)用領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位。電池反應(yīng)式為Li1xMnO4LixLiMnO4，下列有關(guān)說法不正確的是_(填選項字母)。A放電時電池的正極反應(yīng)式：Li1xMnO4xLixe=LiMnO4B放電過程中，石墨沒有得失電子C該電池也能在KOH溶液的環(huán)境中正常工作D充電時電池上標有“”的電極應(yīng)與外接電源的負極相連解析(1)A項，電解獲得H2消耗較多的能量，而在催化劑作用下利用太陽能來分解H2O獲得H2更為科學(xué)；B項，氫氧燃料電池中生成物為H2O，對環(huán)境無污染；C項，以稀H2SO4為介質(zhì)的電池負極反應(yīng)式為H22e=2H，以KOH為介質(zhì)的電池負極反應(yīng)式為H22OH2e=2H2O；D項，氫氧燃料電池的總反應(yīng)式均為2H2O2=2H2O。(2)放電時，在堿性條件下，負極反應(yīng)式為Zn2e2OH=Zn(OH)2。根據(jù)電池總反應(yīng)式可知，2 mol K2FeO4被還原時有6 mol電子轉(zhuǎn)移，所以放電時每轉(zhuǎn)移3 mol電子，有1 mol K2FeO4被還原。(3)A項，根據(jù)總反應(yīng)式可知Li失去電子，電池負極反應(yīng)式為xLixe=xLi，由總反應(yīng)式減去負極反應(yīng)式可得放電時電池的正極反應(yīng)式為Li1xMnO4xLixe=LiMnO4；B項，根據(jù)總反應(yīng)式可判斷石墨沒有得失電子；C項，Li能與KOH溶液中的H2O反應(yīng)，導(dǎo)致電池?zé)o法正常工作；D項，充電過程是放電的逆向過程，外接電源的負極提供的電子使原電池負極獲得電子發(fā)生還原反應(yīng)，所以標有“”的電極應(yīng)與外接電源的負極相連。答案(1)C(2)Zn2e2OH=Zn(OH)21(3)C12全釩液流電池是一種活性物質(zhì)呈循環(huán)流動液態(tài)的電池，目前釩電池技術(shù)已經(jīng)趨近成熟。如圖是釩電池基本工作原理示意圖。請回答下列問題：(1)硫酸在電池技術(shù)和實驗室中具有廣泛的應(yīng)用，在傳統(tǒng)的銅鋅原電池中，硫酸是_，實驗室中配制硫酸亞鐵時需要加入少量硫酸，硫酸的作用是_。(2)釩電池是以溶解于一定濃度硫酸溶液中的不同價態(tài)的釩離子(V2、V3、VO2、VO)為正極和負極電極反應(yīng)的活性物質(zhì)，電池總反應(yīng)為VO2V3H2OV2VO2H。放電時的正極反應(yīng)式為_，充電時的陰極反應(yīng)式為_。放電過程中，電解液的pH_(填“升高”“降低”或“不變”)。(3)釩電池基本工作原理示意圖中“正極電解液”可能是_(多選；填選項字母)。aVO、VO2混合液bV3、V2混合液cVO溶液 dVO2溶液eV3溶液 f. V2溶液(4)能夠通過釩電池基本工作原理示意圖中“隔膜”的離子是_。解析(1)傳統(tǒng)的銅鋅原電池中，鋅與酸反應(yīng)生成氫氣，故硫酸為電解質(zhì)溶液；硫酸亞鐵容易水解，且水解顯酸性，加入少量硫酸，可以抑制其水解變質(zhì)。(2)正極反應(yīng)是還原反應(yīng)，由電池總反應(yīng)可知放電時的正極反應(yīng)為VO2He=VO2H2O；充電時，陰極反應(yīng)為還原反應(yīng)，故為V3得電子生成V2的反應(yīng)。(3)充電時陽極反應(yīng)式為VO2H2Oe=VO2H，故充電完畢的正極電解液為VO溶液，而放電完畢的正極電解液為VO2溶液，故正極電解液可能是選項acd。(4)充電和放電過程中，正極電解液與負極電解液不能混合，起平衡電荷作用的是加入的酸，故H可以通過隔膜。答案(1)電解質(zhì)溶液抑制硫酸亞鐵的水解(2)VO2He=VO2H2OV3e=V2升高(3)acd(4)H