1、课时规范练19化学能转化为电能电池基础巩固1.(2020江苏泰州二模)下列说法错误的是()A.铜丝缠在石墨棒上插入稀硝酸,可加快NO生成速率B.双液原电池中,可用浸有CCl4的滤纸作盐桥C.K2FeO4可用作碱性Zn-K2FeO4电池的正极材料D.生铁发生吸氧腐蚀时的腐蚀速率与O2的浓度有关2.电池是人类生产和生活中的重要能量来源,各式各样的电池的发明是化学对人类的一项重大贡献,下列有关电池的叙述正确的是()A.锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细B.氢氧燃料电池可将热能直接转变为电能C.氢氧燃料电池工作时氧气在正极被还原D.太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅3.(双选)有关如图所示原电池的叙
2、述不正确的是()A.电子沿导线由Ag片流向Cu片B.正极的电极反应是Ag+e-AgC.Cu片上发生氧化反应,Ag片上发生还原反应D.反应时盐桥中的阳离子移向Cu(NO3)2溶液4.甲醇、氧气和强碱溶液作为电解质溶液的手机电池中的反应为2CH3OH+3O2+4OH-2CO32-+6H2O。有关说法正确的是()A.放电时,CH3OH参与反应的电极为正极B.放电时,负极电极反应:CH3OH+8OH-6e-CO32-+6H2OC.标准状况下,通入11.2 L O2完全反应有1 mol电子转移D.充电时电解质溶液的pH逐渐减小5.(2021山东济南大学城实验高级中学阶段性调研)国内最新研究,实现CO2的
3、固定和储能的多功能电化学反应装置如图所示。该装置充放电过程并不完全可逆,即充电过程C不参与反应。放电过程反应方程式为4Li+3CO22Li2CO3+C,下列叙述正确的是()A.放电过程正极反应为4Li+3CO2+4e-2Li2CO3+CB.若放电过程转移电子物质的量为0.2 mol,理论上可以固定C的质量为1.2 gC.充电过程B电极为阴极,发生氧化反应D.可用LiClO4水溶液代替LiClO4-DMSO6.(2021山东日照一中第一次调研)我国科学家发明了一种“可固氮”的锂-氮二次电池,可传递Li+的醚类为电解质,电池的总反应为6Li+N22Li3N。下列说法正确的是()A.固氮时,锂电极发
4、生还原反应B.脱氮时,钌复合电极的电极反应:2Li3N-6e-6Li+N2C.固氮时,外电路中电子由钌复合电极流向锂电极D.脱氮时,Li+向钌复合电极迁移7.(2020江苏化学,20节选)HCOOH燃料电池。研究HCOOH燃料电池性能的装置如图所示,两电极区间用允许K+、H+通过的半透膜隔开。(1)电池负极电极反应式为;放电过程中需补充的物质A为(填化学式)。(2)图中所示的HCOOH燃料电池放电的本质是通过HCOOH与O2的反应,将化学能转化为电能,其反应的离子方程式为。能力提升8.(2021湖南长沙一中月考)世界某著名学术刊物介绍了一种新型中温全瓷铁-空气电池,其结构如图所示。下列有关该电
5、池放电时的说法正确的是()A.a极发生氧化反应B.铁表面发生的反应为xH2O(g)+FeFeOx+xH2C.若有22.4 L(标准状况)空气参与反应,则电路中有4 mol 电子转移D.正极的电极反应为FeOx+2xe-Fe+xO2-9.(2020山东淄博实验中学高考模拟)某研究小组进行如下表所示的原电池实验:实验编号实验装置实验现象连接好装置5分钟后,灵敏电流表指针向左偏转,两侧铜片表面均无明显现象连接好装置,开始时左侧铁片表面持续产生气泡,5分钟后,灵敏电流表指针向右偏转,右侧铁片表面无明显现象下列关于该实验的叙述正确的是()A.两装置的盐桥中,阳离子均向右侧移动B.实验中,左侧的铜被腐蚀C
6、.实验中,连接装置5分钟后,左侧电极的电极反应为2H+2e-H2D.实验和实验中,均有O2得电子的反应发生10.(2020安徽合肥第一中学冲刺高考)锌溴液流电池(如右图)用溴化锌溶液作为电解质溶液,并在电池中不断循环。下列有关说法正确的是()A.充电时n接电源的负极,Zn2+通过阳离子交换膜由左侧流向右侧B.放电时每转移1 mol 电子,负极区溶液质量减少65 gC.充电时阴极的电极反应为Br2+2e-2Br-D.若将阳离子交换膜换成阴离子交换膜,放电时正、负极也随之改变11.(双选)(2020山东日照校际联考)某新型水系钠离子电池工作原理如右图所示。TiO2光电极能使电池在太阳光照下充电,充
7、电时Na2S4转化为Na2S。下列说法正确的是()A.充电时,太阳能转化为化学能,化学能又转化为电能B.放电时,a极为负极C.充电时,阳极的电极反应为I3-2e-3I-D.M可以使用阳离子交换膜12.如图为钠高能电池的结构示意图,该电池的工作温度为320 左右,电池的总反应为2Na+xSNa2Sx,正极的电极反应为。M(由Na2O和Al2O3制得)的两个作用是。13.(1)锂锰电池的体积小,性能优良,是常用的一次电池。该电池的反应原理如图所示,其中电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中,Li+通过电解质迁移进入MnO2晶格中,生成LiMnO2。回答下列问题:外电路的电流方向是由(填“a”或“b”
8、,下同)极流向极。电池的正极反应为。(2)微生物燃料电池是一种利用微生物将化学能直接转化成电能的装置。已知某种甲醇微生物燃料电池中,电解质溶液为酸性,示意图如右:该电池中外电路电子的流动方向为(填“从A到B”或“从B到A”)。工作结束后,B电极室溶液的pH与工作前相比将(填“增大”“减小”或“不变”,溶液体积变化忽略不计)。A电极附近甲醇发生的电极反应为。拓展深化14.(1)用零价铁(Fe)去除水体中的硝酸盐(NO3-)已成为环境修复的研究热点之一。Fe还原水体中NO3-的反应原理如图所示。负极材料是,正极的电极反应式是。将足量铁粉投入水体中,经24小时测定NO3-的去除率和pH,结果如下:初
9、始pHpH=2.5pH=4.5NO3-的去除率接近100%50%24小时pH接近中性接近中性铁的最终物质形态pH=4.5时,NO3-的去除率低,其原因是。(2)锂空气电池比锂离子电池具有更高的能量密度,因为其正极(以多孔碳为主)很轻,且氧气从环境中获取而不用保存在电池里。其工作原理如图,电池总反应为4Li+O2+2H2O4LiOH。请回答下列问题:该电池的正极反应是。在负极的有机电解液和正极的水性电解液之间,用只能通过锂离子的固体电解质隔开,使用该固体电解质的优点有。正极使用水性电解液的优点是。课时规范练19化学能转化为电能电池1.B铜丝和石墨棒在硝酸溶液中可构成原电池,从而加快反应速率,提高
10、NO的生成速率,A项正确;CCl4属于非电解质,不能导电,因此不能用其制作盐桥,B项错误;K2FeO4中的Fe为+6价,具有很强的氧化性,因此可以为正极材料,与Zn(作为负极)构成电池,C项正确;O2浓度越大,发生吸氧腐蚀时腐蚀速率也就越大,这体现了浓度对反应速率的影响,D项正确。2.CA项,在锌锰干电池中,正极是碳棒,该电极上二氧化锰发生得电子的还原反应,该电极质量不会减少,错误;B项,氢氧燃料电池属于原电池的一种,是将化学能转化为电能的装置,不能将热能直接转变为电能,错误;C项,氢氧燃料电池中,燃料为负极反应物,发生失电子的氧化反应,氧气在正极被还原,正确;D项,太阳能电池的主要材料是半导
11、体单质硅,不是二氧化硅,错误。3.AD该装置是原电池装置,实质上发生的是Cu与硝酸银的反应,所以Cu失去电子,发生氧化反应,则Cu是负极,Ag是正极,电子从负极经外电路流向正极,A项错误;正极是Ag+发生还原反应,Ag+得到电子生成Ag,B项正确;根据以上分析,Cu片上发生氧化反应,Ag片上发生还原反应,C项正确;原电池中,阳离子向正极移动,所以盐桥中的阳离子移向AgNO3溶液,D项错误。4.BA项,放电时,CH3OH发生氧化反应,所以CH3OH参与反应的电极为负极,错误;B项,放电时,负极为甲醇的氧化反应,结合电解质溶液,电极反应为CH3OH+8OH-6e-CO32-+6H2O,正确;C项,
12、标准状况下,11.2LO2的物质的量为0.5mol,所以11.2LO2完全反应有0.5mol4=2mol电子转移,错误;D项,充电时,反应从右向左进行,OH-浓度增大,溶液pH逐渐升高,错误。5.A放电过程为原电池,根据放电过程反应方程式4Li+3CO22Li2CO3+C,正极上二氧化碳得到电子生成Li2CO3和C,电极反应为4Li+3CO2+4e-2Li2CO3+C,故A正确;根据A的分析,若放电过程转移电子的物质的量为0.2mol,理论上可以固定C0.05mol,质量为0.05mol12gmol-1=0.6g,故B错误;放电过程中B电极为正极,则充电过程中B电极为阳极,发生氧化反应,故C错
13、误;锂能与水反应,不能用LiClO4水溶液代替LiClO4-DMSO,故D错误。6.B由总反应6Li+N22Li3N可知,放电时锂失电子为负极,负极上电极反应为6Li-6e-6Li+,Li+移向正极,氮气在正极得电子发生还原反应,电极反应式为6Li+N2+6e-2Li3N,充电是放电的逆过程。固氮时,锂电极失电子发生氧化反应,故A错误;脱氮时,钌复合电极的电极反应为正极反应的逆反应:2Li3N-6e-6Li+N2,故B正确;固氮时,外电路中电子由锂电极流向钌复合电极,故C错误;脱氮时,Li+向锂电极迁移,故D错误。7.答案(1)HCOO-+2OH-2e-HCO3-+H2OH2SO4(2)2HC
14、OOH+2OH-+O22HCO3-+2H2O(或2HCOO-+O22HCO3-)解析(1)依据两极物质化合价变化可知,负极HCOOH发生氧化反应得到HCO3-:HCOO-2e-+2OH-HCO3-+H2O。正极反应式为Fe3+e-Fe2+,而Fe2+被O2氧化为Fe3+,发生如下反应:4Fe2+4H+O24Fe3+2H2O,再结合有K2SO4被分离出来,故需补充H2SO4。(2)总反应的离子方程式为2HCOO-+O22HCO3-,也可写为2HCOOH+O2+2OH-2HCO3-+2H2O。8.Ba极上,空气中氧气得电子发生还原反应,故A错误;由新型中温全瓷铁-空气电池的装置图可知,铁表面H2O
15、(g)参与反应生成H2,发生的反应为xH2O(g)+FeFeOx+xH2,故B正确;若有22.4L(标准状况)空气参与反应,则氧气的物质的量为22.4L22.4Lmol-115=0.2mol,电路中转移电子的物质的量为0.8mol,故C错误;O2在正极发生还原反应,电极反应为O2+4e-2O2-,故D错误。9.D实验装置,电子移动的方向从负极流向正极,即左侧铜为正极,右侧铜为负极,根据原电池工作原理,阳离子向正极移动,即向左侧移动;实验装置连接好5min后,灵敏电流表指针向右偏转,说明左侧铁为负极,右侧铁为正极,根据原电池的工作原理,阳离子向正极移动,即向右侧移动,A项错误。根据A选项分析,实
16、验中左侧铜没有被腐蚀,右侧铜被腐蚀,B项错误。实验中连接好装置5min后,灵敏电流表指针向右偏转,说明左侧铁为负极,右侧铁为正极,即左侧电极反应为Fe-2e-Fe2+,C项错误。实验左侧电极反应为O2+4H+4e-2H2O,实验5min后,右侧铁片电极反应为O2+2H2O+4e-4OH-,均是吸氧腐蚀,D项正确。10.A充电时n接电源的负极,Zn2+通过阳离子交换膜向阴极定向迁移,故由左侧流向右侧,A项正确;放电时,负极Zn溶解生成Zn2+,Zn2+通过阳离子交换膜向正极定向迁移,故负极区溶液质量不变,B项错误;充电时阴极的电极反应为Zn2+2e-Zn,C项错误;若将阳离子交换膜换成阴离子交换
17、膜,放电时正、负极不会改变,Zn仍是负极,D项错误。11.BD充电时,太阳能转化为电能,电能又转化为化学能贮存起来,A错误;放电时,a极为负极,Na2S失电子被氧化为Na2S4,B正确;充电时,阳极失电子被氧化,阳极的电极反应为3I-2e-I3-,C错误;根据装置图分析,M是阳离子交换膜,D正确。12.答案xS+2e-Sx2-(或2Na+xS+2e-Na2Sx)导电和隔离钠与硫13.答案(1)baMnO2+Li+e-LiMnO2(2)从A到B不变CH3OH+H2O-6e-6H+CO2解析(1)结合所给装置图以及原电池反应原理可知,Li为负极,MnO2为正极,所以电子流向是ab,电流方向则是ba
18、。根据题给信息“电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中,Li+通过电解质迁移进入MnO2晶格中,生成LiMnO2”,所以正极的电极反应为MnO2+Li+e-LiMnO2。(2)甲醇失去电子,A电极为电池的负极,所以该电池外电路电子的流动方向为从A到B。B电极上O2得电子并消耗H+,同时溶液中的H+移向B电极室,所以B电极室溶液的pH与工作前相比未发生变化。CH3OH失电子生成CO2和H+,根据化合价变化和元素守恒配平方程式即可得电极反应为CH3OH+H2O-6e-6H+CO2。14.答案(1)FeNO3-+8e-+10H+NH4+3H2OpH越大,Fe3+越易水解成FeO(OH),FeO(OH)
19、不导电,会阻碍电子转移(2)O2+2H2O+4e-4OH-既可防止两种电解液混合,又可防止水和氧气等与负极的金属锂发生反应可防止正极的碳孔堵塞解析(1)根据图示原理可知,Fe失电子,使NO3-还原为NH4+,故Fe为负极,结合电子守恒、电荷守恒和元素守恒写出正极的电极反应:NO3-+8e-+10H+NH4+3H2O。pH越大,Fe3+越容易水解生成不导电的FeO(OH),会阻碍反应进行,所以NO3-去除率低;pH越小,越容易生成疏松、能导电的Fe3O4,所以NO3-去除率高。(2)在负极的有机电解液和正极的水性电解液之间,用只能通过锂离子的固体电解质隔开,既可防止两种电解液发生混合,又可防止水和氧气与负极的金属锂发生反应。该电池正极若使用非水性电解液,则生成的是固体氧化锂(Li2O),而使用水性电解液时,生成的氢氧化锂(LiOH)溶于水,这样就不会引起正极的碳孔堵塞。
