1、化学电源(30分钟50分)一、选择题(本题3小题，每小题5分，共15分)1.(2020浙江1月选考)2019年诺贝尔化学奖授予三位对锂电池研究作出杰出贡献的科学家。一种锂-空气电池如图所示。当电池工作时，O2与Li+在多孔碳材料电极处生成Li2O2-x(x=0或1)。下列说法正确的是()A.锂电极发生氧化反应B.多孔碳材料电极为负极C.电池工作时外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极D.正极的电极反应式为O2+4e-+2H2O4OH-【解析】选A。电池放电时，Li转化为Li+，锂电极发生氧化反应，A正确；放电时，多孔碳材料电极为正极，B错误；放电时，Li转化为Li+，电子经外电路从锂电极流向多孔
2、碳材料电极，C错误；因为该电池是非水介质，正极的电极反应式为O2+4e-2O2-，D错误。【加固训练】化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法不正确的是()【解析】选A。Zn较Cu活泼，作负极，Zn失电子变为Zn2+，电子经导线转移到铜电极，铜电极负电荷变多，吸引了溶液中的阳离子，因而Zn2+和H+迁移至铜电极，H+氧化性较强，得电子变为H2，因而c(H+)减小，A错误；Ag2O作正极，得到来自Zn失去的电子，被还原成Ag，结合KOH作电解液，故电极反应式为Ag2O+2e-+H2O2Ag+2OH-，B正确；Zn为较活泼电极，作负极，发生氧化反应，电极反应式为Zn-2e-Zn2+，
3、锌溶解，因而锌筒会变薄，C正确；铅蓄电池总反应式为PbO2 + Pb + 2H2SO42PbSO4 + 2H2O，可知放电一段时间后，H2SO4不断被消耗，因而电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降，D正确。2.(双选)(2019海南高考改编)微型银-锌电池可用作电子仪器的电源，其电极分别是Ag/Ag2O和Zn，电解质为KOH溶液，电池总反应为Ag2O+Zn+H2O2Ag+Zn(OH)2，下列说法正确的是()A.电池工作过程中，KOH溶液浓度降低B.电池工作过程中，电解液中OH-向正极迁移C.Zn作电池的负极，发生氧化反应D.电池工作时，电子从锌电极流向Ag/Ag2O电极【解析】选C、D。根据电池
4、工作原理可知，在电池工作过程中，KOH的物质的量不变，但反应消耗水，使c(KOH)增大，A错误；电池工作过程中，电解液中OH-向负极迁移，B错误；负极上锌失电子发生氧化反应，C正确；电池工作时，电子从负极流向正极，D正确。3.金属(M)-空气电池的工作原理如图所示。下列说法不正确的是()A.金属M作电池负极B.电解质是熔融的MOC.正极的电极反应：O2+2H2O+4e-4OH-D.电池反应：2M+O2+2H2O2M(OH)2【解析】选B。金属(M)-空气电池中M失电子作负极，A正确；根据传递M2+和OH-，可知电解质是熔融的M(OH)2，B错误；空气中的氧气得电子作正极，电极反应O2+2H2O
5、+4e-4OH-，C正确；电池总反应为2M+O2+2H2O2M(OH)2，D正确。【加固训练】LiSO2电池具有输出功率高且低温性能好的特点，其电解质为LiBr，溶剂是碳酸丙烯酯和乙腈，Li+可在其中移动。电池放电时的总反应式为2Li+2SO2Li2S2O4。下列有关该电池的说法正确的是()A.放电时Li+向正极移动B.该电池溶剂可用水替代C.该电池放电时，1 mol SO2参与反应，转移2 mol e-D.放电时，负极发生还原反应【解析】选A。在原电池内部的电解质溶液中，阳离子向正极移动，A正确；Li能与水反应，不能用水作溶剂，B错误；根据化合价变化分析可知，该电池放电时，1 mol SO2
6、参与反应转移1 mol e-，C错误；放电时，负极发生氧化反应，D错误。二、非选择题(本题包括1小题，共15分)4.(1)Zn-MnO2干电池应用广泛，其电解质溶液是ZnCl2-NH4Cl混合溶液。该电池的负极材料是_。电池工作时，电子流向_(填“正极”或“负极”)。若ZnCl2-NH4Cl混合溶液中含有杂质Cu2+，会加速其电极的腐蚀，其主要原因是_。欲除去Cu2+，最好选用下列试剂中的_(填代号)。A.NaOHB.ZnC.FeD.NH3H2O(2)目前已经使用的乙醇(CH3CH2OH)燃料电池X极电极反应为O2+2H2O+4e-4OH-，则X是_(填“正极”或“负极”)，发生_(填“氧化”
7、或“还原”)反应。该电池的电解质显_(填“酸性”“碱性”或“中性”)。若将电解质换成酸性介质，则正极反应为_，通入乙醇的一极是_(填“正”或“负”)极。标准状况下，有44.8 L O2完全反应，则电路中转移_mol电子。【解析】(1)Zn-MnO2干电池，Zn失电子由负极经外电路流向正极。锌与还原出来的Cu构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀。除杂的基本要求是不能引入新杂质，所以应选Zn将Cu2+置换为单质而除去。(2)X极是O2得电子，是正极，发生还原反应，根据X极的电极反应式确定电解质显碱性；在标准状况下，有44.8 L(2 mol)O2完全反应，1 mol O2得4 mol电子，则电路上转移电子
8、为8 mol。答案：(1)Zn(或锌)正极锌与还原出的铜形成铜锌原电池而加快锌的腐蚀B(2)正极还原碱性O2+4H+4e-2H2O负8一、选择题(本题2小题，每小题5分，共10分)5.下列金属单质一般不用电解的方法制取的是()A.钠B.铝C.钙D.铁【解析】选D。铁一般不用电解的方法制取。6.汽车的启动电源常用铅蓄电池。其结构如图所示，放电时的电池反应如下：PbO2+Pb+2H2SO42PbSO4+2H2O，根据此反应判断下列叙述中正确的是()A.PbO2是电池的负极B.放电时，溶液中的H+向正极区移动，正极区域的溶液的酸性增强C.放电时，电子由Pb电极通过导线流向PbO2D.正极的电极反应式
9、为Pb-2e-Pb2+【解析】选C。由PbO2PbSO4发生的是还原反应，PbO2应是电池的正极，A错误；放电时，溶液中的H+向正极区移动，发生反应PbO2+4H+S+2e-PbSO4+2H2O，溶液的酸性不会增强，B、D错误。【加固训练】据报道，锌电池可能将会取代目前广泛使用的铅蓄电池，因为锌电池容量更大，而且没有铅污染。其电池反应为2Zn+O22ZnO，原料为锌粒、电解液和空气。则下列叙述正确的是()A.锌为正极，空气进入负极反应B.负极反应为Zn-2e-Zn2+C.正极发生氧化反应D.电解液为强酸【解析】选B。Zn与O2反应的电子转移情况为，Zn作负极，负极发生氧化反应，Zn-2e-Zn
10、2+。O2是正极反应物，发生还原反应。若电解液是强酸，电池的化学反应不是2Zn+O22ZnO，而是Zn+2H+Zn2+H2。二、非选择题(本题包括1小题，共10分)7.(2020温州高一检测)化学电源又称电池，是一种能将化学能直接转变成电能的装置，它通过化学反应，消耗某种化学物质，输出电能。(1)氯铝电池是一种新型的燃料电池。通入Cl2(g)的电极是_(填“正”或“负”)极。投入Al(s)的电极发生_(填“氧化”或“还原”)反应，每消耗8.1 g Al(s)，电路中通过的电子数目为_NA(NA表示阿伏加德罗常数的值)。(2)氨气在纯氧中燃烧，生成一种单质和水，试写出该反应的化学方程式_，科学家
11、利用此原理，设计成氨气、氧气燃料电池，则通入氨气的电极是_(填“正极”或“负极”)，碱性条件下，该电池的正极的电极反应式为_，从理论上分析，该电池工作过程中_(填“需要”或“不需要”)补充碱。【解析】(1)根据2Al+3Cl22AlCl3，可知Cl2得电子在正极反应，Al失电子是负极，发生氧化反应。8.1 g Al(s)是0.3 mol，1 mol Al反应转移3 mol电子，0.3 mol Al反应电路中通过的电子数为0.9NA。(2)根据反应4NH3+3O22N2+6H2O分析，负极为NH3失电子，正极O2得电子，在碱性条件下，正极反应为O2+2H2O+4e-4OH-。由于在放电过程中，正极上O2不断放电生成OH-，从理论上分析，该电池工作过程中不需要补充碱。答案：(1)正氧化0.9(2)4NH3+3O22N2+6H2O负极O2+2H2O+4e-4OH-不需要