1、新型电源的解题策略(选择题)1.普通锌锰干电池的简图如图所示,它是用锌皮制成的锌筒作电极,中央插一根碳棒,碳棒顶端加一铜帽。在石墨碳棒周围填满二氧化锰和炭黑的混合物,并用离子可以通过的长纤维纸包裹作隔膜,隔膜外是用氯化锌、氯化铵和淀粉等调成糊状作电解质溶液。该电池工作时的总反应为Zn+2N+2MnO2Zn(NH3)22+ +Mn2O3+H2O。下列关于锌锰干电池的说法中正确的是()A.当该电池电压逐渐下降后,利用电解原理能重新充电复原B.电池负极反应式为2MnO2+2N+2e-Mn2O3+2NH3+H2OC.原电池工作时,电子从负极通过外电路流向正极D.外电路中每通过0.1 mol电子,锌的质
2、量理论上减小6.5 g【解析】选C。普通锌锰干电池是一次电池,不能充电复原,A项错误;根据原电池工作原理,负极失电子,B项错误;由负极的电极反应式可知,每通过0.1 mol电子,消耗锌的质量是65 gmol-1=3.25 g,D项错误。2.(2020漳州模拟)锂亚硫酰氯(Li/SOCl2)电池是实际应用电池系列中比能量最高的一种电池,剖视图如图所示,一种非水的LiAlCl4的SOCl2溶液为电解液。亚硫酰氯既是电解质,又是正极活性物质,其中碳电极区的电极反应式为2SOCl2+4e-4Cl-+S+SO2。该电池工作时,下列说法错误的是()A.锂电极区发生的电极反应:Li-e-Li+B.放电时发生
3、的总反应:4Li+2SOCl24LiCl+SO2+SC.锂电极上的电势比碳电极上的低D.若采用水溶液代替SOCl2溶液,电池总反应和效率均不变【解析】选D。锂电池中锂为电池的负极,失电子生成锂离子,电极反应式为Li-e-Li+,A正确;放电时的总反应式为电池正负极得失电子总数相等时电极反应相加,4Li+2SOCl24LiCl+SO2+S,B正确;锂电极为电池的负极,负极的电势比正极低,C正确;若采用水溶液代替SOCl2溶液,锂电极则与水反应生成氢氧化锂,造成电极的损耗,D错误。3.Li-FeS2电池是目前电池中综合性能最好的一种电池,其结构如图所示。已知电池放电时的反应为4Li+FeS2Fe+
4、2Li2S。下列说法正确的是()A.Li为电池的正极B.电池工作时,Li+向负极移动C.正极的电极反应式为FeS2+4e-Fe+2S2-D.将熔融的LiCF3SO3改为LiCl的水溶液,电池性能更好【解析】选C。A项,由S发生氧化反应,可知Li为电池负极;B项,电池工作时,阳离子(Li+)移向正极;D项,由于2Li+2H2O2LiOH+H2,故不能用LiCl的水溶液作为电解质溶液。4.(2020成都模拟)碱性电池具有容量大、放电电流大的特点,因而得到广泛应用。锌锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液,电池总反应式为Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s)。下列
5、说法错误的是()A.电池工作时,电子由正极通过外电路流向负极B.电池正极的电极反应式为2MnO2(s)+H2O(l)+2e-Mn2O3(s)+2OH-(aq)C.电池工作时,锌失去电子D.外电路中每通过0.2 mol电子,锌的质量理论上减小6.5 g【解析】选A。电池工作时,电子由负极通过外电路流向正极,A错。正极得电子,发生还原反应,所以正极的电极反应式为2MnO2(s)+H2O(l)+2e-Mn2O3(s) +2OH-(aq),B对。原电池工作原理是,负极失电子,发生氧化反应,根据电池总反应知,锌失电子,C对。由Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s
6、)可知,65 g Zn反应转移电子为2 mol,则6.5 g Zn反应转移0.2 mol电子,D对。5.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+LixC6LiCoO2+C6(x1)。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+C6C.充电时,若转移1 mol e-,石墨(C6)电极将增重7x gD.充电时,阳极的电极反应式为LiCoO2-xe-Li1-xCoO2+xLi+【解析】选C。原电池中阳离子由负极向正极迁移,A正确;放电时,负极发生氧化反应,电极反应式为Lix
7、C6-xe-xLi+C6,B正确;充电时,若转移1 mol电子,石墨电极质量将增重7 g,C错误;充电时阳极发生氧化反应,电极反应式为LiCoO2-xe-Li1-xCoO2+xLi+,D正确。6.(2020张家口模拟)一种检测空气中甲醛(HCHO)含量的电化学传感器的工作原理如图所示。下列说法正确的是()A.传感器工作时,工作电极电势高B.工作时,H+通过交换膜向工作电极附近移动C.当导线中通过1.210-6 mol电子时,进入传感器的甲醛为310-3mgD.工作时,对电极区电解质溶液的pH增大【解析】选D。HCHO在工作电极失电子被氧化,作原电池的负极,工作电极电势低, A项错误;根据原电池
8、工作原理易知,工作时,溶液中的阳离子(氢离子)向电源的正极移动,即对电极方向, B项错误;负极反应为HCHO+H2O-4e-CO2+4H+,当电路中转移1.210-6 mol电子时,消耗HCHO的物质的量为1.210-6 mol= 3.010-7 mol,则HCHO质量为3.010-7 mol30 gmol-1=910-3 mg, C项错误;工作时,对电极的电极反应为4H+O2+4e-2H2O,反应后生成水,虽然有相同数量的氢离子从负极迁移过来,但是,由于溶液的体积增大,正极区溶液的酸性减弱,其pH增大(若忽略溶液的体积变化,则pH基本不变),D项正确。7.我国科研人员借助太阳能,将光解水制H
9、2与脱硫结合起来,既能大幅度提高光解水制H2的效率,又能脱除SO2,工作原理如图所示。下列说法不正确的是()A.该装置可将太阳能转化为化学能B.催化剂a表面发生还原反应,产生H2C.催化剂b附近的溶液pH增大D.吸收1 mol SO2,理论上能产生1 mol H2【解析】选C。在光解水的过程中,存在将太阳能转化为化学能的过程,A项正确;根据示意图,a电极为得到电子的一极,发生还原反应。电解水时2H2O2H2+O2,得到电子的一极产生氢气,B项正确;b电极为电子流出的一极,发生氧化反应,2H2O-4e-O2+4H+,产生H+,pH减小,C项错误;在b极附近,氧气、二氧化硫以及水生成硫酸,1 mo
10、l SO2生成1 mol H2SO4,转移2 mol电子,根据得失电子守恒:2H2O+2e-H2+2OH-,将产生1 mol氢气,D项正确。8.(2020钦州模拟)新型锂空气电池能量密度高、成本低,可作为未来电动汽车的动力源,其工作原理如图所示。下列有关该电池的说法正确的是()A.充电时,金属锂为阳极B.放电时,正负两极周围都有LiOHC.放电时,每消耗22.4 L O2,转移4 mol电子D.放电和充电时,Li+迁移方向相反【解析】选D。由图可知,放电时是原电池原理,原电池放电反应为自发的氧化还原反应,即4Li+O2+2H2O4LiOH,锂为负极,失去电子发生氧化反应Li-e-Li+,正极上
11、发生得电子的还原反应O2+4e-+2H2O4OH-;充电时的原理是电解池原理,金属锂电极为阴极,发生还原反应Li+e- Li,阳极反应为4OH-4e-O2+2H2O。根据以上分析,充电时,金属锂为阴极,故A错误;金属锂电极周围为有机电解液,非水溶液,放电时,该极周围不会有LiOH,故B错误;没有标明是在标准状况下,无法计算22.4 L O2的物质的量,故C错误;放电时阳离子由负极向正极移动,充电时阳离子由阳极向阴极移动,所以Li+迁移方向相反,故D正确。9.微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。某微生物燃料电池的工作原理如图所示,下列说法正确的是()A.电子从b流出,经外
12、电路流向aB.HS-在硫氧化菌作用下转化为S的反应是HS-+4H2O-8e-S+9H+C.如果将反应物直接燃烧,能量的利用率不会变化D.若该电池电路中有0.4 mol电子发生转移,则有0.5 mol H+通过质子交换膜【解析】选B。b电极通入氧气,是正极,a电极是负极,电子从a流出,经外电路流向b,A错误;a电极是负极,发生失电子的氧化反应,即HS-在硫氧化菌作用下转化为S,电极反应式为HS-+4H2O-8e-S+9H+,B正确;如果将反应物直接燃烧,会有部分化学能转化为光能或热能,因此能量的利用率会变化,C错误;若该电池电路中有0.4 mol电子发生转移,根据电荷守恒可知有0.4 mol H
13、+通过质子交换膜与0.1 mol氧气结合转化为水,D错误。10.传统接触法制取硫酸能耗大,污染严重。将燃料电池引入硫酸生产工艺可有效解决能耗和环境污染问题,同时提供电能。以燃料电池为电源电解硫酸铜溶液的工作原理示意图如下所示。下列说法不正确的是()A.b极为正极,电极反应式为O2+4H+4e-2H2OB.H+由a极通过质子交换膜向b极移动C.该燃料电池的总反应式为2SO2+O2+2H2O2H2SO4D.若a极消耗2.24 L(标准状况)SO2,理论上c极有6.4 g铜析出【解析】选D。A.b为正极,看到质子交换膜确定酸性环境,电极反应式为O2+4H+4e-2H2O,故不选A;B.原电池内部阳离
14、子向正极移动,阴离子向负极移动,故不选B;C.由上面分析可知该燃料电池的总反应为2SO2+O2+2H2O2H2SO4,故不选C;D.d极与电源负极相连,为阴极得电子,有铜析出,所以应该是若a电极消耗标准状况下2.24 L SO2,理论上在d极上有6.4 g铜析出,故选D。11.Li-Cu-空气燃料电池的原理示意图如图所示,电池通入空气腐蚀铜电极而产生正极反应物Cu2O。下列说法正确的是()A.电池工作时,正极上有金属锂析出B.电池工作时,负极区溶液中c(OH-)增大C.电池放电过程中的总反应为2Cu+2Li+2OH-2Li+Cu2O+H2OD.停止通入空气一段时间,电池将停止放电【解析】选D。
15、电池工作时,正极发生反应为Cu2O+H2O+2e-2OH-+2Cu,没有金属锂析出,A错误;负极为锂失电子生成Li+,负极区无水溶液,B错误;电池放电过程中的总反应为2Li+Cu2O+H2O2Cu+2Li+2OH-,C错误;停止通入空气一段时间,铜电极不能再氧化生成Cu2O,当正极的Cu2O全部转化为Cu后,电池将停止放电,D正确。12.LED系列产品是一类新型节能产品。图甲是NaBH4/H2O2燃料电池的装置示意图,图乙是LED发光二极管的装置示意图。下列叙述错误的是()A.电池应选用阳离子交换膜,Na+向A极区移动B.电池A极区的电极反应式为H2O2+2e-2OH-C.每有1 mol Na
16、BH4参加反应,转移电子数为4NAD.要使LED发光二极管正常发光,图乙中的导线a应与图甲中的B极相连【解析】选C。电池放电过程中,负极发生氧化反应生成B,电极反应式为B+8OH-8e-B+6H2O,A电极为正极,正极电极反应式为H2O2+2e-2OH-,为维持电荷平衡,应选用阳离子交换膜,原电池中阳离子移向正极,Na+从负极区向正极区移动,故A正确;根据图片知,双氧水得电子发生还原反应,则A电极为正极,正极电极反应式为H2O2+2e-2OH-,故B正确;负极发生氧化反应生成B,电极反应式为B+8OH-8e-B+6H2O,有1 mol NaBH4参加反应转移电子数为8NA,故C错误;要使LED
17、发光二极管正常发光,图乙中的导线a阴极应与图甲中的B极负极相连,故D正确。13.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为:4M+nO2+2nH2O4M(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.比较Mg、Al、Zn三种金属-空气电池,Mg-空气电池的理论比能量最高B.为防止负极区沉积M(OH)2,宜采用中性电解质及阳离子交换膜C.电池放电过程的正极反应式:O2+2H2O+4e-4OH-D.多孔电极可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
18、表面【解析】选A。A.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,则得到的电能越多。假设质量都是1 g时,这三种金属转移电子物质的量分别为() 2= mol、()3= mol、()2= mol,所以Al-空气电池的理论比能量最高,故A错误;B.负极上Mg失电子生成Mg2+,为防止负极区沉积Mg(OH)2,则阴极区溶液不能含有大量OH-,所以宜采用中性电解质及阳离子交换膜,故B正确; C.正极上氧气得电子和水反应生成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-,故C正确;D.
19、反应物接触面积越大,反应速率越快,所以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,从而提高反应速率,故D正确。14.中国是一个严重缺水的国家,污水治理越来越引起人们重视,可以通过膜电池除去废水中的乙酸钠和对氯苯酚,其原理如图所示,下列说法不正确的是()A.电流方向从A极沿导线经小灯泡流向B极B.B极为电池的阳极,电极反应式为CH3COO-8e-+4H2O2HC+9H+C.当外电路中有0.2 mol e-转移时,通过质子交换膜的H+的个数为0.2NAD.A极的电极反应式为+H+2e-Cl-+【解析】选B。原电池中阳离子移向正极,根据原电池中氢离子的移动方向可知A为正极,正极有氢离子参与反应,电极反应式为+2e-+H+Cl-,B为负极,电极反应式为CH3COO-8e-+4H2O2HC+9H+,电流从正极经导线流向负极,以此解答该题。A、原电池工作时,电流从正极经导线流向负极,即电流方向从A极沿导线经小灯泡流向B极,故A正确;B、B极为电池的负极,失去电子,电极反应式为CH3COO-8e-+4H2O2HC+9H+,故B错误;C、根据电子守恒可知,当外电路中有0.2 mol e-转移时,根据电荷守恒知通过质子交换膜的H+的个数为0.2NA,故C正确;D、A为正极,得到电子,正极有氢离子参与反应,电极反应式为+2e-+H+Cl-+,故D正确。