1、五 化 学 电 源(40 分钟 70 分)一、选择题(本题包括 6 小题，每小题 7 分，共 42 分)1(2021商丘高二检测)下列关于电池的说法正确的是()A太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅B电池工作时，电子从负极经外电路流向正极，再经过电解质流回负极C铅酸蓄电池放电时的正极反应为 PbO22e4H=Pb22H2OD氢氧燃料电池，通入氢气的电极为电池的负极【解析】选 D。太阳能电池的主要材料是高纯度硅，光导纤维的主要材料是二氧化硅，故 A 错误；电池工作时，电子从负极经外电路流向正极，溶液中离子发生移动，电子不经过溶液，故 B 错误；铅酸蓄电池放电时的正极反应为 PbO22eSO24
2、4H=PbSO42H2O，故 C 错误；氢氧燃料电池中，负极上氢气失电子而发生氧化反应，则氢气被氧化，故 D 正确。【加固训练】(2021大连高二检测)近年来电池研发领域涌现出的纸电池像纸一样轻薄柔软，在制作方法和应用范围上与传统电池相比均有很大的突破，如图为纸电池的结构示意图。据此，现在用氯化钠、蒸馏水和滤纸制备了电解液和隔离膜，用铜片分别与锌片和另一种银白色金属片，先后制作了两个简易电池。在用电流表测试这两个电池时，发现电流表的指针都发生了偏转，但偏转方向相反。则另一种银白色金属片可能是下列的哪种金属()AAg BFe CAl DMg【解析】选 A。用电流表测试这两个电池时，发现电流表的指
3、针都发生了偏转，但偏转方向相反，说明 Cu 在两组电池中的作用不同：Cu 和 Zn、NaCl 溶液构成原电池时，Cu 作正极，Zn 作负极；铜与另一种银白色的金属构成原电池时，Cu作负极，另一种银白色的金属作正极。而 Mg、Al、Zn、Fe 四种金属的活泼性均比 Cu 强，它们分别与 Cu 形成原电池时，Cu 电极均为负极，电流表的指针偏转方向相同，与题意不符；铜与银、NaCl 溶液构成原电池时，铜的活泼性大于 Ag，Cu 作负极，银作正极，电子流动方向为 Cu导线Ag，Cu 和 Zn、NaCl 溶液构成原电池中电子流动方向为 Zn导线Cu，二者电流方向相反，符合题意，故 A正确。2获得“86
4、3”计划和中科院“百人计划”支持的环境友好型铝碘电池已研制成功，电解质为 AlI3 溶液，已知电池的总方程式为 2Al3I2=2AlI3。下列说法不正确的是()A该电池负极的电极反应式为 Al3e=Al3B电池工作时，溶液中铝离子向正极移动C消耗相同质量金属时，用锂作负极时，产生电子的物质的量比铝多D该电池可能是一种可充电的二次电池【解析】选 D。A 项，铝作原电池的负极，电极反应式为 Al3e=Al3，正确；B 项，电池中阳离子向正极移动，正确；C 项，7 克锂失去 1 摩尔电子，27 克铝失去 3 摩尔电子，所以等质量的金属，锂产生的电子比铝多，正确；D 项，在溶液中，该反应不能逆向进行，
5、该电池不是可逆电池(二次电池)，是一次电池，错误。3(2021眉山高二检测)燃料电池是一种高效、环境友好的发电装置。氢氧燃料电池已用于航天飞机。如图为氢氧燃料电池构造示意图。下列说法中正确的是()A.a 极为电池的正极，电极反应式为 O24e2H2O=4OHBb 极为电池的负极，电极反应式为 H22e=2HC电解质溶液中 K向 a 极移动D当生成 1 mol H2O 时，电路中流过电子的物质的量为 2 mol【解析】选 D。a 极为负极，电极反应为 2OHH22e=2H2O，故 A 错误；b极为电池的正极，电极反应式：O22H2O4e=4OH，故 B 错误；电解质溶液中 K向正极 b 移动，故
6、 C 错误；总反应方程式为 2H2O2=2H2O，生成 2 mol水转移 4 mol 电子，则当生成 1 mol H2O 时，电路中流过电子的物质的量为 2 mol，故 D 正确。4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()A甲：SO24向 Cu 电极方向移动B乙：正极的电极反应式为 Ag2O2eH2O=2Ag2OHC丙：锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄D丁：电池放电过程中，硫酸浓度不断减少【解析】选 A。甲中 Zn 为负极，原电池工作时 SO24向 Zn 电极方向移动，故 A错误；乙为纽扣电池，正极为 Ag2O 得电子发生还原反应，反应式为 Ag2O2eH2O=
7、2Ag2OH，故 B 正确；丙为普通锌锰干电池，锌筒作负极，发生氧化反应被溶解，导致锌筒变薄，故 C 正确；丁为铅蓄电池，放电时的总反应为 PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O，使用一段时间后，硫酸溶液的浓度降低，故D 正确；故答案为 A。5液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小等优点。一种以液态肼(N2H4)为燃料的电池装置如图所示，该电池用空气中的氧气作为氧化剂，KOH 溶液作为电解质溶液。关于该电池的叙述正确的是()A.b 极发生氧化反应Ba 极为该电池的正极C放电时，电流从 a 极经过负载流向 b 极Da 极的反应式：N2H44OH4e=N24H2O【解析】选 D。该燃料电
8、池中，负极上燃料失电子发生氧化反应，电极反应式为N2H44OH4e=N24H2O，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为 O22H2O4e=4OH，电池总反应为 N2H4O2=N22H2O，结合离子的移动方向、电流的方向分析解答。该燃料电池中，通入氧化剂空气的 b 电极为正极，正极上氧气得电子发生还原反应，故 A 错误；a 极通入的是燃料，为该电池的负极，故 B 错误；放电时，电流从正极 b 经过负载流向 a 极，故 C 错误；通入燃料的电极为负极，负极上燃料失电子发生氧化反应，电极反应式为 N2H44OH4e=N24H2O，故 D 正确。6(2021宿州高二检测)LiFePO4 电池具有
9、稳定性高、安全、对环境友好等优点，可用于电动汽车。电池反应为 FePO4LiLiFePO4，下列有关 LiFePO4 电池的说法不正确的是()A该电池充电时，阳极的电极反应式为 LiFePO4e=FePO4LiB该电池放电时，电池内部的 Li向正极移动C该电池可用 H2SO4 溶液作电解质溶液D在该电池的放电过程中，电池正极的质量逐渐增加【解析】选 C。放电时电池正极反应为 FePO4Lie=LiFePO4，所以该电池充电时，阳极的电极反应式为 LiFePO4e=FePO4Li，故 A 正确；原电池中阳离子向正极移动，则该电池放电时，电池内部的 Li向正极移动，故 B 正确；锂与 H2SO4
10、溶液电离产生的氢离子发生氧化还原反应，所以正极是氢离子得电子，生成氢气，故 C 错误；正极反应式为 FePO4Lie=LiFePO4，所以电池正极的质量逐渐增加，故 D 正确。二、非选择题(本题包括 2 小题，共 28 分)7(12 分)(1)利用原电池检测 CO 的原理如图所示，完成下列问题：负极反应式为_，正极反应式为_。电池总反应为_。(2)废气中 NH3 的发电原理如图所示，完成下列问题：负极反应式为_，正极反应式为_。电池总反应为_。【解析】(1)CO 为还原剂，在负极发生氧化反应，负极反应式为 CO2eO2=CO2；O2 为氧化剂，在正极发生还原反应，正极反应式为 O24e=2O2
11、，电池总反应为 2COO2=2CO2。(2)NH3 为还原剂，在负极发生氧化反应，负极反应式为 2NH36e3O2=N23H2O，O2 为氧化剂，在正极发生还原反应，正极反应式为 O24e=2O2，电池总反应为 4NH33O2=2N26H2O。答案：(1)CO2eO2=CO2O24e=2O2 2COO2=2CO2(2)2NH36e3O2=N23H2OO24e=2O2 4NH33O2=2N26H2O【加固训练】氢氧燃料固体电池(传导 H固体电解质)如图所示，回答下列问题：(1)负极反应物为_，负极反应式为_。(2)正极反应式为_，电池总反应为_。【解析】根据题意，该装置为氢氧燃料电池，燃料电池中
12、通入燃料的一极为负极，通入氧气(或空气)的一极为正极，结合图示，通入氢气的 Pt 电极为负极，通入氧气的 Pt 电极为正极，据此分析解答。(1)结合分析，H2 是负极反应物，负极反应式为 H22e=2H；(2)结合分析，O2 是正极反应物，负极产生的 H移向正极，正极反应式为 O24e4H=2H2O，正极和负极电极反应式加和，电池总反应为 2H2O2=2H2O。答案：(1)H2 H22e=2H(2)O24e4H=2H2O 2H2O2=2H2O8(16 分)目前常用的镍(Ni)镉(Cd)电池，其电池总反应可以表示为 Cd2NiO(OH)2H2O2Ni(OH)2Cd(OH)2。(1)已知 Ni(O
13、H)2 和 Cd(OH)2 均难溶于水但能溶于酸，以下说法中正确的是_。以上反应是可逆反应以上反应不是可逆反应充电时化学能转变为电能放电时化学能转变为电能A B C D(2)废弃的镍镉电池已成为重要的环境污染物，有资料表明一节废镍镉电池可以使一平方米面积的耕地失去使用价值。在酸性土壤中这种污染尤为严重，这是因为_。(3)另一种常用的电池是锂电池(锂是一种碱金属元素，其相对原子质量为 7)，由于它的比容量(单位质量电极材料所能转换的电量)特别大而广泛应用于心脏起搏器，一般使用时间可长达十年。它的负极用金属锂制成，电池总反应可表示 LiMnO2=LiMnO2。锂电池比容量特别大的原因是_。【解析】
14、(1)镍镉充电电池中发生的反应是在不同条件下发生的，放电时的反应是自发进行的，而充电时的反应是非自发进行的，只在充电电解时发生，所以这个反应不是可逆反应。充电时电能转化为化学能(相当于电解池)，放电时化学能转化为电能(相当于原电池)。(2)镍镉充电电池对土壤的污染主要在于镍和镉的离子都是重金属离子，具有毒性。在酸性土壤里原来不溶性的 Ni(OH)2 和 Cd(OH)2 被酸溶解，使 Ni2和 Cd2在土壤中扩散。(3)由题意，产生等量的电量时锂电池消耗锂的质量比其他电池消耗的负极金属材料的质量小，这就是锂电池比容量特别大的原因。答案：(1)B(2)Ni(OH)2 和 Cd(OH)2 能溶于酸性
15、溶液(3)锂的摩尔质量小(20 分钟 30 分)一、选择题(本题包括 2 小题，每小题 5 分，共 10 分)9某微生物电池在运行时可同时实现净化含葡萄糖的污水、净化含 Cr2O27废水(常温时 pH 约为 6)和淡化食盐水，其装置示意图如图所示，图中 D 和 E 为阳离子交换膜或阴离子交换膜，Z 为待淡化食盐水。已知 Cr2O27转化为 Cr(OH)3，下列说法不正确的是()A.D 为阴离子交换膜BX 为含葡萄糖的污水，Y 为含 Cr2O27废水CA 室的电极反应式为 C6H12O624e6H2O=6CO224HD理论上处理 1 mol 的 Cr2O27的同时可脱除 3 mol 的 NaCl
16、【解析】选 D。原电池中，还原剂在负极失去电子发生氧化反应，电子从负极流出，电子沿着导线流向正极，正极上氧化剂得到电子发生还原反应，内电路中阴离子移向负极、阳离子移向正极，电化学反应时，电极上电子数守恒，据此分析回答；A 室为负极区，阴离子向负极移动，D 为阴离子交换膜，允许阴离子通过，A 正确；A 室为负极区，X 为含葡萄糖的污水，葡萄糖在负极被氧化生成二氧化碳，C 室为正极区，Y 为含 Cr2O27废水，正极反应式为 Cr2O276e8H=2Cr(OH)3H2O，B 正确；A 室为负极区，葡萄糖在负极被氧化生成二氧化碳，电极反应式为 C6H12O624e6H2O=6CO224H，C 正确；
17、理论上处理 1 mol 的 Cr2O27的同时转移电子 6 mol，即 Na、Cl分别定向移动 6 mol，即可脱除 6 mol 的 NaCl，D 错误。10(2021宣城高二检测)微生物燃料电池(MFC)为可再生能源的开发和难降解废弃物的处理提供了一条新途径。某微生物燃料电池示意图如图所示(假设废弃物为乙酸盐)。下列说法错误的是()A.甲室菌为好氧菌，乙室菌为厌氧菌B甲室的电极反应式为 CH3COO2H2O8e=2CO27HC该微生物燃料电池(MFC)电流的流向：由 b 经导线到 aD电池总反应式为 CH3COO2O2H=2CO22H2O【解析】选 A。根据图示，甲室在无氧条件下发生反应，菌
18、为厌氧菌，乙室有氧气参与电极反应，菌为好氧菌，故 A 错误；根据图示，甲室中电极为负极，乙酸盐 失 去 电 子 生 成 二 氧 化 碳 和 氢 离 子，电 极 反 应 式 为 CH3COO 8e 2H2O=2CO27H，故 B 正确；原电池中电子由负极流向正极，即由 a 经导线到 b，电流方向与电子流向相反，该微生物燃料电池(MFC)电流的流向：由 b 经导线到 a，故 C 正确；根据图示，该燃料电池负极反应为 CH3COO8e2H2O=2CO27H，正极反应为 O24H4e=2H2O，电池总反应式为CH3COO2O2H=2CO22H2O，故 D 正确。二、非选择题(本题包括 1 小题，共 2
19、0 分)11通常氢氧燃料电池有酸式和碱式两种，试回答下列问题：(1)在 酸 式 介 质 中，负 极 反 应 的 物 质 为 _，正 极 反 应 的 物 质 为_，酸式电池的电极反应：负极：_，正极：_。电解质溶液 pH 的变化_(填“变大”“变小”或“不变”)。(2)在碱性介质中，碱式电池的电极反应：负极：_，正极：_。电解质溶液 pH 的变化_(填“变大”“变小”或“不变”)。(3)氢氧燃料电池汽车作为上海世博园中的交通工具之一，下列有关说法不正确的是_。A太阳光催化分解水制氢气比电解水制氢气更为科学B氢氧燃料电池作为汽车动力更能保护环境C以稀 H2SO4、KOH 为介质的氢氧燃料电池的负极
20、电极反应式相同D以稀 H2SO4、KOH 为介质的氢氧燃料电池的总反应式相同(4)纯电动车采用了高效耐用的一种新型可充电电池，该电池的总反应式为 3Zn2K2FeO48H2O3Zn(OH)22Fe(OH)34KOH。该电池放电时负极反应式为_。放电时每转移 3 mol 电子，正极有_ mol K2FeO4 被还原。【解析】(1)在酸性氢氧燃料电池中，石墨作电极，负极是氢气失电子生成氢离子，电极反应为 2H24e=4H；正极是氧气得电子，结合氢离子生成水，电极反应为 O24e4H=2H2O，由于正负极消耗与生成的氢离子等量，所以氢离子的总量不变，而总电极反应式为 2H2O2=2H2O，水的总量增
21、加，氢离子浓度减小，pH 变大。(2)在碱性介质中，氢气在负极失去电子，结合氢氧根离子生成水，电极反应式为 2H24e4OH=4H2O；氧气在正极得电子生成氢氧根离子，电极反应式为 O24e2H2O=4OH，由于正负极消耗与生成的氢氧根离子等量，所以氢氧根离子的总量不变，而总电极反应式为 2H2O2=2H2O，水的总量增加，氢氧根浓度减小，pH 变小。(3)电解获得 H2 消耗较多的能量，而在催化剂作用下利用太阳能来分解 H2O 获得 H2 更为科学，A 正确；氢氧燃料电池产物 H2O无污染，能有效保护环境，B 正确；以稀 H2SO4、KOH 为介质的氢氧燃料电池的负极电极反应式分别为 H22
22、e=2H，H22e2OH=2H2O，不相同，C错误；以稀 H2SO4、KOH 为介质的氢氧燃料电池的总反应式均为 2H2O2=2H2O，D 正确，答案选 C。(4)放电时，负极上锌失电子发生氧化反应，电极反应式为 Zn2e2OH=Zn(OH)2；放电时，正极上 1 mol K2FeO4 得 3 mol 电子发生还原反应生成 1 mol Fe(OH)3，所以每转移 3 mol 电子，正极有 1 mol K2FeO4被还原。答案：(1)H2 O2 2H24e=4HO24e4H=2H2O 变大(2)2H24e4OH=4H2OO24e2H2O=4OH 变小(3)C(4)Zn2e2OH=Zn(OH)2 1
