1、综合课时4新型化学电源(时间：45分钟)一、选择题(每小题仅有一个选项符合题意)1某燃料电池是以苯酚(C6H6O)为燃料，微生物为媒介的一种燃料电池，总反应方程式为C6H6O 7O26CO2 3H2O。下列有关说法正确的是()。A苯酚在正极，发生氧化反应BO2在负极，发生还原反应C反应结束后，电解液的酸度可能略有增加D正极的电极反应是C6H6O 11H2O 28e=6CO2 28H答案C2可用于电动汽车的铝空气燃料电池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液，铝合金为负极，空气电极为正极。下列说法正确的是()。A以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时，正极反应都为O22H2O4e=4OHB以
2、NaOH溶液为电解液时，负极反应为Al3OH3e=Al(OH)3C以NaOH溶液为电解液时，电池在工作过程中电解液的pH保持不变D电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极解析O2在以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时形成OH，A正确；以NaOH溶液为电解液时，铝形成AlO，B 错误；以NaOH溶液为电解液时，该电池的总反应为4Al3O24NaOH=4NaAlO22H2O，C 错误 ；原电池工作时外电路电子由负极流向正极，D 错误。答案A3硼化钒VB2空气电池是目前储电能力最高的电池，电池示意图如图所示，该电池工作时反应为4VB211O2=4B2O32V2O5。下列说法正确的是()。A电极a为
3、电池负极B图中选择性透过膜只能让阳离子选择性透过C电子由VB2极经KOH溶液流向电极aDVB2极发生的电极反应为2VB222OH22e=V2O52B2O3 11H2O解析根据原电池反应和氧化还原反应原理知，电极a为正极，A错误；题图中选择性透过膜只能让阴离子选择性透过，B错误；电子由VB2极经负载流向电极a，C错误；根据总反应和电子转移情况可知D正确。答案D4Harbermann等设计出利用Desulfovibrio desulfurcan菌种生成的硫化物作为介体的微生物燃料电池，电池内部有质子通过，该系统不经任何维护可连续运行5年。该电池的负极反应式为S24H2O8e=SO8H。有关该电池的
4、下列说法中正确的是()。A若有1.12 L氧气参与反应，则有0.2 mol电子发生转移B质子由正极移向负极C该电池的总反应为S22O2=SOD正极的电极反应式为2O28e4H2O=8OH解析A项没有注明标准状况，错误；质子应由负极移向正极，B错误；正极的电极反应式为2O28H8e=4H2O，D错误。答案C5如图表示一种使用惰性电极材料，以N2和H2为电极反应物、HClNH4Cl溶液为电解质溶液，既能提供能量，又能实现氮固定的新型燃料电池。下列说法正确的是()。A分离出的A物质是HClB通入氮气的一极电极反应式为N26e8H=2NHC电池在工作一段时间后溶液的 pH 不会变化D放电时，通入氢气的
5、一极电极附近溶液的 pH 增大解析根据图示可知，通入氢气的一极为负极，通入氮气的一极为正极，电池总反应是氢气与氮气反应生成氨气，生成的氨气会与氯化氢反应生成氯化铵，所以分离出的A物质应该是氯化铵，A选项错误；反应消耗氯化氢，生成氯化铵，所以溶液的 pH 增大，C选项错误；放电时，通入氢气的一极氢气转变为氢离子，电极附近溶液的 pH 减小，D选项错误。答案B6(2014大纲全国，9)右图是在航天用高压氢镍电池基础上发展起来的一种金属氢化物镍电池(MHNi电池)。下列有关说法不正确的是 ()。A放电时正极反应为：NiOOHH2OeNi(OH)2OHB电池的电解液可为KOH溶液C充电时负极反应为：M
6、HOHH2OMeDMH是一类储氢材料，其氢密度越大，电池的能量密度越高解析在金属氢化物镍电池(MHNi电池)中，MH(M为零价，H为零价)在负极发生反应：MHOH e=MH2O，NiOOH 在正极发生反应：NiOOHH2Oe=Ni(OH)2OH，电极材料MH和NiOH及其反应产物在碱性溶液中均能存在，故电解液可为KOH溶液，A、B正确；充电时，阴极反应式为MH2Oe=MHOH，C错误；MH中氢密度越大，单位体积电极材料放出电量越多，即电池能量密度越高，D正确。答案C7一种新型燃料电池，以镍板为电极插入 KOH 溶液中，分别向两极通入乙烷(C2H6)和氧气，其中某一电极反应式为C2H618OH
7、14e=2CO12H2O。有关此电池的推断不正确的是()。A通入氧气的一极为正极B参加反应的 O2 与C2H6的物质的量之比为 72C放电一段时间后，KOH的物质的量浓度将下降D放电一段时间后，正极区附近溶液的 pH 减小解析A项，通入乙烷的一极为负极，通入氧气的一极为正极，正确；B项，1 mol 乙烷参与反应时转移14 mol 电子，则参与反应的氧气的物质的量为mol ，故正确；C项，根据电极反应式或总反应方程式可知，氢氧化钾被消耗，故正确；D项，放电时正极产生OH，则 pH 增大，故错误。答案D8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Li
8、OH 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2Li2H2O=2LiOHH2解析该电池的负极是锂，氧化剂水在正极上得到电子生成氢气，又电解质是LiOH，故A、B、D项正确；阴离子OH向负极移动，C项错误。答案C二、不定项选择题(每小题有12个选项符合题意)9研究人员最近发明了一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间的含盐量差别进行发电，在海水中电池总反应可表示为：5MnO22Ag2NaCl=Na2Mn5O102AgCl。下列有关“水”电池在海水中放电时的说法正确的是()。A正极反应：A
9、gCle=AgClB每生成1 mol Na2Mn5O10转移2 mol电子CNa不断向“水”电池的负极移动DAgCl是氧化产物解析电池的正极得电子，A项错误；阳离子Na向正极移动，C项错误；反应后 Ag 的化合价升高，AgCl 是氧化产物，D项正确。答案BD10某种聚合物锂离子电池放电时的反应为Li1xCoO2LixC6=6CLiCoO2，其电池如图所示。下列说法不正确的是()。A放电时，LixC6发生氧化反应B充电时，Li通过交换膜从左向右移动，阴极反应式为6CxexLi=LixC6C充电时，将电池的负极与外接电源的负极相连D放电时，电池的正极反应为Li1xCoO2xLixe=LiCoO2解
10、析A项，放电时为原电池，由反应方程式中元素化合价的变化可知C元素化合价升高，发生失去电子的氧化反应；B项，充电时为电解池，阳离子移向阴极，左侧为电解池的阴极，发生反应为6CxexLi=LixC6，则Li由右向左移动；C项，放电时电池的负极发生氧化反应，则充电时负极应该发生还原反应，故与外接电源的负极相连；D项，放电时正极发生获得电子的还原反应。答案B11世博会中国馆、主题馆等建筑使用光伏并网发电，总功率达4 MW，是历届世博会之最。通过并网，上海市使用半导体照明(LED)。已知发出白光的LED是由氮化镓(GaN)芯片与钇铝石榴石(YAG，化学式：Y3Al5O12)芯片封装在一起做成的。下列有关
11、叙述正确的是()。A光伏电池实现了太阳能和电能的相互转化B图中N型半导体为正极，P型半导体为负极C电流从b流向aDLED中的Ga和Y都显3价解析A项，光伏电池将光能(太阳能)直接转变为电能，而电能未转化为太阳能；B项，电池内部，正电荷向正极移动，负电荷向负极移动，故N型半导体为负极，P型半导体为正极；C项，a为负极，b为正极，电流从b流向a；D项，GaN中N显3价，则Ga显3价，Y3Al5O12中Al、O分别显3、2价，则Y显3价。答案CD12如图为一种固体离子导体电池与湿润KI试纸AB连接，Ag可以在RbAg4I5晶体中迁移，空气中氧气透过聚四氟乙烯膜与AlI3反应生成I2，Ag与I2作用形
12、成电池。下列说法中正确的是()。A试纸A端发生还原反应BAg从银电极移向石墨，K移向A端C试纸B端出现棕色D石墨电极上电极反应式：I22e=2I解析由题意得知银被氧化，则银为原电池负极，石墨为正极；A为电解池阳极，B为阴极。A项错误，试纸A端应发生氧化反应；B项错误，K向B端移动；C项错误，因为I在试纸A端放电生成I2，出现棕色；D项正确，石墨电极(正极)是单质碘发生还原反应。答案D三、填空题13“神舟九号”飞船的电源系统共有3种，分别是太阳能电池帆板、镉镍蓄电池和应急电池。(1)飞船在光照区运行时，太阳能电池帆板将_能转化为_能，除供给飞船使用外，多余部分用镉镍蓄电池储存起来。其工作原理为C
13、d2NiOOH2H2OCd(OH)22Ni(OH)2充电时，阳极的电极反应式为_；当飞船运行到地影区时，镉镍蓄电池开始为飞船供电，此时负极附近溶液的碱性_(填“增大”、“减小”或“不变”)。(2)紧急状况下，应急电池会自动启动，工作原理为ZnAg2OH2O2AgZn(OH)2，其负极的电极反应式为_。(3)若用上述应急电池电解200 mL含有0.1 molL1 NaCl和0.1 molL1 CuSO4的混合溶液(电极均为惰性电极)，当消耗1.3 g锌时，阳极产生的气体为_(填化学式)，溶液的pH_(假设电解前后溶液的体积不变)。解析(3)阳极上阴离子放电：2Cl2e=Cl2，4OH4e=O22
14、H2O；1.3 g Zn转移电子：20.04 mol，阴极只有Cu2放电，故消耗n(OH)0.04 mol0.2 L0.1 molL10.02 mol，即产生n(H)0.02 mol，c(H)molL10.1 molL1，即pH为1。答案(1)太阳电Ni(OH)2eOH=NiOOHH2O减小(2)Zn2e2OH=Zn(OH)2(3)Cl2、O2(少答不可)114(2014海南卷，16)锂锰电池的体积小、性能优良，是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示，其中电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li 通过电解质迁移入MnO2晶格中，生成 LiMnO2。回答下列问题：(1)外电路的电流方向是由_
15、极流向_极。(填字母)(2)电池正极反应式为_。(3)是否可用水代替电池中的混合有机溶剂？_(填“是”或“否”)，原因是_。(4)MnO2 可与KOH和KClO3在高温下反应，生成K2MnO4，反应的化学方程式为_。K2MnO4在酸性溶液中歧化，生成KMnO4和MnO2的物质的量之比为_。解析由 Li 的迁移方向可知，b为正极，其电极反应为：LiMnO2e=LiMnO2，a为负极，其电极反应为：Li e=Li，电流由b流向a。由于锂能与水发生反应，故不能用水代替电池中的混合有机溶剂。答案(1)ba(2)Li MnO2e=LiMnO2(3)否锂能与水发生反应(4)3MnO26KOHKClO33K
16、2MnO4KCl3H2O2115()21世纪最富有挑战性的课题之一是使汽油氧化直接产生电流。新研制的某汽油燃料电池的工作原理为：一个电极通入空气，另一电极通入汽油蒸气，掺杂了Y2O3 的ZrO2晶体作电解质，它在高温下传导O2离子，填写下列空白。(1)汽油燃料电池的能量转化率比汽油在发动机里燃料产生动力的能量转化率_(填“高”或“低”)。(2)若用丁烷(C4H10)代表汽油，则该燃料电池总反应的化学方程式为_。(3)该汽油燃料电池的不足之处是汽油被氧化不完全，产生的_可能堵塞气体通道。()古代铁器(埋藏在地下)在严重缺氧的环境中，仍然锈蚀严重(电化学腐蚀)。原因是一种叫做硫酸盐还原菌的细菌，能提供正极反应的催化剂，可将土壤中的SO还原为S2，该反应放出的能量供给细菌生长、繁殖之需。(1)写出该电化学腐蚀的正极反应的电极反应式：_。(2)文物出土前，铁器表面的腐蚀产物可能有(写化学式)_。解析()(1)在无氧的条件下，正极SO发生还原反应生成S2：SO4H2O8e=S28OH；(2)负极铁发生氧化反应：Fe2e=Fe2，生成的Fe2再和S2和 OH 反应生成FeS和Fe(OH)2。答案()(1)高(2)2C4H1013O2=8CO210H2O(3)炭()(1)SO8e4H2O=S28OH(2)Fe(OH)2，FeS
