電池連接問題的分析1空間實驗室“天宮一號”的供電系統(tǒng)中有再生氫氧燃料電池(RFC)，RFC是一種將水電解技術(shù)與氫氧燃料電池技術(shù)相結(jié)合的可充電電池。下圖為RFC工作原理示意圖，有關(guān)說法正確的是A當(dāng)有0.1 mol電子轉(zhuǎn)移時，a極產(chǎn)生1.12 L O2(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)Bb極上發(fā)生的電極反應(yīng)是：4H2O+4e=2H2+4OHCc極上進(jìn)行還原反應(yīng)，B中的H+可以通過隔膜進(jìn)入Dd極上發(fā)生的電極反應(yīng)是：O2+4H+4e =2H2O【答案】C【解析】電解池中的電極反應(yīng)為：b電極為陽極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)：4OH4e=2H2O+O2；a電極為陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)：4H+4e=2H2；原電池中是酸性溶液，電極反應(yīng)為：d為負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)：2H24e=4H+；c電極為正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)：O2+4H+4e=2H2O；A陽極電極反應(yīng)計算，當(dāng)有0.1 mol電子轉(zhuǎn)移時，a電極產(chǎn)生標(biāo)況下1.12 L H2，故A錯誤；Bb電極上發(fā)生的電極反應(yīng)是4OH4e=2H2O+O2；故B錯誤；Cc電極上進(jìn)行還原反應(yīng)，B池中的H+可以通過隔膜進(jìn)入A池，故C正確；Dd電極上發(fā)生的電極反應(yīng)是：2H24e=4H+；故D錯誤；故選C。2如下圖所示，下列說法正確的是A甲池是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置，乙、丙池是化學(xué)能轉(zhuǎn)化電能的裝置B甲池通入CH3OH的電極反應(yīng)式為CH3OH6e+2H2O=CO32+8H+C反應(yīng)一段時間后，向乙池中加入一定量Cu(OH)2固體能使CuSO4溶液恢復(fù)到原濃度D甲池中消耗280 mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)O2，此時丙池中理論上最多產(chǎn)生14. 5 g固體【答案】D【解析】A.甲池是原電池，是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置；乙、丙池是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置，A錯誤；B. 甲池通入CH3OH的電極是原電池的負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，其電極反應(yīng)式為：CH3OH6e+8OH=CO32+6H2O，B錯誤；C.乙池中，石墨與原電池的正極相連，為電解池的陽極，發(fā)生失去電子的氧化反應(yīng)，其電極反應(yīng)式為：2H2O4e=4H+O2；Ag電極與原電池的負(fù)極相連，為電解池的陰極，發(fā)生得到電子的還原反應(yīng)，其電極反應(yīng)式為：Cu2+2e=Cu；整個反應(yīng)中消耗了不僅消耗了Cu2+，而且消耗了溶質(zhì)水，因此反應(yīng)一段時間后，只向乙池中加入一定量Cu(OH)2固體不能使CuSO4溶液恢復(fù)到原濃度，C錯誤；D. 甲池中消耗280 mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)O2，O2的物質(zhì)的量為，則轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為，丙池中陰極的電極反應(yīng)式為：2H2O+2e=H2+2OH，產(chǎn)生固體的化學(xué)方程式為：2OH+Mg2+=Mg(OH)2，故產(chǎn)生Mg(OH)2的物質(zhì)的量為，產(chǎn)生固體的質(zhì)量為，D正確。故答案D。3、某同學(xué)組裝了如圖所示的電化學(xué)裝置，電極為Al，其他均為Cu，則A電流方向：電極電極B電極發(fā)生還原反應(yīng)C電極逐漸溶解D電極的電極反應(yīng)：Cu2+2e=Cu【答案】A【解析】首先應(yīng)根據(jù)圖示判斷左邊兩池通過鹽橋構(gòu)成原電池，產(chǎn)生電流對右邊硫酸銅溶液進(jìn)行電解(相當(dāng)于精煉銅)。電極為負(fù)極，電極為正極，所以電流方向：電極電極(電流方向與電子流動方向相反)，A正確。電極上鋁失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，B錯。電極上有銅析出，C錯。電極的電極反應(yīng)：Cu2e=Cu2+，D錯。4、如下圖所示，某同學(xué)設(shè)計了一個燃料電池并探究氯堿工業(yè)原理和粗銅的精煉原理，其中乙裝置中X為陽離子交換膜。下列有關(guān)說法正確的是A反應(yīng)一段時間后，乙裝置中生成的氫氧化鈉在鐵極區(qū)B乙裝置中鐵電極為陰極，電極反應(yīng)式為Fe2e=Fe2+C通入氧氣的一極為正極，發(fā)生的電極反應(yīng)為O24e+2H2O=4OHD反應(yīng)一段時間后，丙裝置中硫酸銅溶液濃度保持不變【答案】A【解析】甲裝置為甲醚燃料電池，充入氧氣的一極發(fā)生還原反應(yīng)，為電極的正極，充入燃料的一極為電極的負(fù)極；乙裝置為電解飽和氯化鈉溶液的裝置，根據(jù)串聯(lián)電池中電子的轉(zhuǎn)移，可知Fe電極為陰極，C極為陽極；丙裝置為電解精煉銅的裝置，精銅為陰極，粗銅為陽極。5、下圖裝置()是一種可充電電池，裝置()為電解池。裝置()的離子交換膜只允許Na+通過，已知電池充、放電的化學(xué)方程式為2Na2S2+NaBr3Na2S4+3NaBr，當(dāng)閉合開關(guān)K時，X電極附近溶液變紅。下列說法正確的是A閉合開關(guān)K時，Na+從右到左通過離子交換膜B閉合開關(guān)K時，負(fù)極反應(yīng)式為3NaBr2e=NaBr3+2Na+C閉合開關(guān)K時，X電極反應(yīng)式為2Cl2e=Cl2D閉合開關(guān)K時，當(dāng)有0.1 mol Na+通過離子交換膜時，X電極上放出標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體1.12 L【答案】D【解析】選“當(dāng)閉合開關(guān)K時，X電極附近溶液變紅”說明X是陰極，Y為陽極，則電池的左側(cè)是負(fù)極，右側(cè)為正極，Na+從左到右通過離子交換膜，A錯誤；放電時，X電極反應(yīng)式為2Na2S22e=Na2S4+2Na+，B錯誤；X極是陰極，發(fā)生的電極反應(yīng)式為2H+2e=H2，C錯誤；“當(dāng)有0.1 mol Na+通過離子交換膜時”說明轉(zhuǎn)移了0.1 mol電子，則X電極生成0.05 mol H2，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為1.12 L，D正確。6、我國科研人員以Zn和尖晶石百錳酸鋰(ZnMn2O4)為電極材料，研制出一種水系鋅離子電池。該電池的總反應(yīng)方程式：xZn +Zn1xMn2O4ZnMn2O4(0<x<1)。下列說法正確的是AZnMn2O4是負(fù)極材料B充電時，Zn2+向ZnMn2O4電極遷移C充電時，陽極反應(yīng)：ZnMn2O4xZn2+2xe=Zn1xMn2O4D充放電過程中，只有Zn元素的化合價發(fā)生變化【答案】C【解析】A. 原電子放電是Zn失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，為負(fù)極材料，故A錯誤；B. 充電時其原理為電解原理，充電時原來的負(fù)極連接電源的負(fù)極變?yōu)閆n極，Zn2+向陰極即Zn電極遷移，故B錯誤；C. 充電時，陽極ZnMn2O4發(fā)生氧化生成Zn1x Mn2O4，其電極反應(yīng)為ZnMn2O4xZn2+2xe=Zn1xMn2O4，故C正確；D. 充放電過程中，只有Zn元素的化合價降低，Mn元素的化合價升高，故D錯誤；答案為C。7、高鐵電池是一種新型可充電電池，與普通高能電池相比，該電池能長時間保持穩(wěn)定的放電電壓。高鐵電池的總反應(yīng)為：3Zn+2K2FeO4+8H2O 3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH，下列敘述不正確的是A放電時負(fù)極反應(yīng)為：Zn2e+2OH=Zn(OH)2B充電時陽極反應(yīng)為：Fe(OH)33e+5OH=FeO42+4H2OC充電時，蓄電池的負(fù)極應(yīng)與外接電源正極相連D放電時負(fù)極附近溶液的堿性減弱【答案】C【解析】A根據(jù)電池的總反應(yīng)可知，高鐵電池放電時必定是鋅在負(fù)極失去電子，電極反應(yīng)式為Zn2e+2OH=Zn(OH)2，故A正確；B充電時陽極發(fā)生Fe(OH)3失電子的氧化反應(yīng)，即反應(yīng)為：Fe(OH)33e+5OH=FeO42+4H2O，故B正確；C充電時蓄電池的負(fù)極應(yīng)與外接電源負(fù)極相連，故C錯誤；D高鐵電池放電時必定是鋅在負(fù)極失去電子，電極反應(yīng)式為Zn2e+2OH=Zn(OH)2，所以負(fù)極附近溶液的堿性減弱，故D正確；故選C。8、某興趣小組的同學(xué)用下圖所示裝置研究有關(guān)電化學(xué)的問題。當(dāng)閉合該裝置的電鍵時，觀察到電流計的指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。請回答下列問題：(1)甲池為_(填“原電池”“電解池”或“電鍍池”)，通入CH3OH電極的電極反應(yīng)式為_。(2)乙池中A(石墨)電極的名稱為_(填“正極”“負(fù)極”“陰極”或“陽極”)，總反應(yīng)式為_。(3)當(dāng)乙池中B極質(zhì)量增加5.40 g時，甲池中理論上消耗O2的體積為_mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，丙池中_極析出_g銅。(4) 若丙池中電極不變，將其溶液換成NaCl溶液，電鍵閉合一段時間后，甲中溶液的pH將_(填“增大”“減小”或“不變”)；丙中溶液的pH將_(填“增大”“減小”或“不變”)，若將丙中溶液復(fù)原，需加入_?！敬鸢浮?1)原電池CH3OH6e+8OH=+6H2O(2)陽極4AgNO3+2H2O4Ag+O2+4HNO3(3)280 D 1.6(4)減小增大HCl【解析】(1)甲池為原電池，通入CH3OH的電極為負(fù)極，電極反應(yīng)式為CH3OH6e+8OH=+6H2O。(2)乙池中為用惰性電極電解AgNO3溶液，其中A作陽極，B作陰極，總反應(yīng)式為4AgNO3+2H2O4Ag+O2+4HNO3。(4)若丙池中電極不變，將其溶液換成NaCl溶液，根據(jù)丙中總反應(yīng)式為2NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2，溶液pH增大，而甲中總反應(yīng)式為2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O，溶液pH減小。9某化學(xué)興趣小組在實驗室利用質(zhì)子酸甲醇燃料電池作電源，電解硫酸銅溶液。請回答下列問題：(1)通入氧氣的電極為_(填“正極”或“負(fù)極”)，通入甲醇一極的電極反應(yīng)式為_。(2)b電極上的現(xiàn)象為_。(3)假設(shè)硫酸銅溶液的體積為600 mL(電解前后溶液的體積變化忽略不計)，若消耗336 mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)O2，則電解后硫酸銅溶液的pH為_。(4)若a、b均換成銅電極，則電解一段時間后硫酸銅溶液的濃度_(填“增大”“減小”或“不變”)?！敬鸢浮?1)正極 CH3OH6e+H2O=CO2+6H+ (2)石墨電極表面有紫紅色固體析出 1(3)不變【解析】(1)氧氣得到電子，通入氧氣的電極為正極，通入甲醇一極是負(fù)極，甲醇失去電子，由于存在質(zhì)子交換膜，所以電極反應(yīng)式為CH3OH6e+H2O=CO2+6H+。(2)b電極與電源的負(fù)極相連，作陰極，溶液中的銅離子放電析出銅，電極上的現(xiàn)象為石墨電極表面有紫紅色固體析出。(3)假設(shè)硫酸銅溶液的體積為600 mL(電解前后溶液的體積變化忽略不計)，336 mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)O2的物質(zhì)的量是0.015 mol，轉(zhuǎn)移0.06 mol電子，則有0.06 mol氫氧根放電，產(chǎn)生0.06 mol氫離子，濃度是0.1 mol/L，則電解后硫酸銅溶液的pH為1。 (4)若a、b均換成銅電極，相當(dāng)于電鍍，則電解一段時間后硫酸銅溶液的濃度不變。10、認(rèn)真觀察下列裝罝，回答下列問題：(1)裝置B中Cu上發(fā)生的電極反應(yīng)方程式為_；電池工作時，對鹽橋中的K+、Cl的移動方向的表述正確的是_。A鹽橋中的K+向左側(cè)燒杯移動、Cl向右側(cè)燒杯移動 B鹽橋中的K+向右側(cè)燒杯移動、Cl向左側(cè)燒杯移動C鹽橋中的K+、Cl都向左側(cè)燒杯移動D鹽橋中的K+、 Cl幾乎都不移動(2)裝置A中總反應(yīng)的離子方程式為_。(3)若裝置E的目的是在Cu材料上鍍銀，則X為_，極板N的材料為_；若裝置E的目的是電解精煉銅，則極板_(填“M”或“N”)的材料為粗銅板(含少量鋅、金和銀)，該電極發(fā)生的電極反應(yīng)式為_。(4)當(dāng)裝置A中Cu電極質(zhì)量改變6.4 g時，裝置D中產(chǎn)生的氣體體積為_L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)?！敬鸢浮?1)Cu2+2e=Cu A(1)Cu+2H+=Cu2+H2(3)AgNO3 Ag N Zn2e=Zn2+ Cu2e=Cu2+3.92【解析(1)B和C裝置形成原電池，鋅作負(fù)極，銅作正極，正極上銅離子得電子生成銅，電極反應(yīng)式為：Cu2+2e=Cu，鹽橋中的K+、Cl的移動方向為K+移向左側(cè)正極，Cl移向右側(cè)負(fù)極；(2)A連接電源，則A是電解池，左邊Pt作陰極，右邊Cu作陽極，陽極上Cu放電，陰極上氫離子放電，裝置A中總反應(yīng)的離子方程式為Cu+2H+Cu2+H2；(3)鍍時，鍍層作陽極，鍍件作陰極，電解質(zhì)溶液中陽離子和鍍層金屬相同，若裝置D的目的是在某鍍件上鍍銀，則X為硝酸銀溶液，N作陽極，應(yīng)該是銀，若裝置E電解精煉銅，則陽極N的材料為粗銅板發(fā)生氧化反應(yīng)，反應(yīng)式為Zn2e=Zn2+，Cu2e=Cu2+；(4)當(dāng)裝置A中Cu電極質(zhì)量改變6.4 g時，n(Cu)=0.1 mol，則轉(zhuǎn)移0.2 mol電子，裝置D中n(NaCl)=0.1 mol，陽極首先發(fā)生2Cl2e=Cl2、其次發(fā)生4OH4e=2H2O+O2，則陽極首先生成0.05 molCl2，其次生成0.025 mol O2，陰極只發(fā)生2H+2e=H2，生成0.1 molH2，則總共生成0.175 mol氣體，體積為0.175 mol22.4 L/mol=3.92 L。