1、发展中的化学电源一、选择题(每小题4分，共48分，每小题只有一个正确选项)1下列有关电池的说法不正确的是(B)A手机上用的锂离子电池属于二次电池B铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极C甲醇燃料电池可把化学能转化为电能D锌锰干电池中，锌电极是负极解析：手机上用的电池是可充电电池，A对。铜锌原电池，Cu为正极，Zn为负极，外电路中电子由负极流向正极，B错。燃料电池将化学能转化为电能，C对。锌锰干电池，Zn为负极，D对。2如图所示是一种酸性燃料电池酒精检测仪，具有自动吹气流量侦测与控制的功能，非常适合进行现场酒精检测。下列说法不正确的是(A)A该电池的负极反应式为：CH3CH2OH3H2
2、O12e=2CO212HB该电池的正极反应式为：O24e4H=2H2OC电流由O2所在的铂电极经外电路流向另一电极D微处理器通过检测电流大小而计算出被测气体中酒精的含量解析：由图示可知，呼气时进去的是CH3CH2OH，出来的是CH3COOH，故A错误；氧气得电子生成H2O，故B正确；电流由正极(通O2)流向负极，故C正确；酒精含量高，转移的电子数多，电流大，故D正确。3锂海水电池常用在海上浮标等助航设备中，其示意图如图所示。电池反应为2Li2H2O=2LiOHH2。电池工作时，下列说法错误的是(B)A金属锂作负极B镍电极上发生氧化反应C可将化学能转化为电能D电子从锂电极经导线流向镍电极解析：根
3、据电池反应式可知，Li失去电子被氧化，所以金属锂作负极，故A正确；金属镍作正极，正极发生得电子的还原反应，故B错误；该装置是原电池，能将化学能转化为电能，故C正确；电子从负极锂经导线流向正极镍，故D正确。4如图为氢氧燃料电池示意图，按此图的提示，下列叙述不正确的是(B)Aa电极是负极Bb电极的电极反应为：4OH4e=2H2OO2C氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源D氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置解析：燃料电池是一种高效、环境友好的具有应用前景的绿色电源，不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在内部的新型发电装置。在燃料电池中，燃料(H2)从负极充入，发生氧
4、化反应，故A、C、D正确。在B中，O2在正极上发生还原反应，电极反应式为：O22H2O4e=4OH，故B错误。5“盐水动力”玩具车的电池以镁片、活性炭为电极，向极板上滴加食盐水后电池便可工作，电池反应为2MgO22H2O=2Mg(OH)2。下列关于该电池的说法错误的是(D)A活性炭作为正极 B食盐水作为电解质溶液C电池工作时镁片逐渐被消耗 D实现了电能向化学能的转化解析：根据电池反应式可知，Mg元素化合价由0价变为2价，所以Mg失电子作负极，活性炭作正极，A正确；电解质溶液是食盐水，B正确；Mg作负极，电极反应式为Mg2e2OH=Mg(OH)2，所以电池工作时镁片逐渐被消耗，C正确；该装置为原
5、电池，是将化学能转化为电能的装置，D错误。6全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料，电池反应为：16LixS8=8Li2Sx(2x8)。下列说法错误的是(D)A电池工作时，正极可发生反应：2Li2S62Li2e=3Li2S4B电池工作时，外电路中流过0.02 mol电子，负极材料减重0.14 gC石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性D电池充电时间越长，电池中Li2S2的量越多解析：原电池工作时，正极发生一系列得电子的还原反应，即：Li2S8Li2S6Li2S4Li2S2，其中可能有2Li2S62Li2e=3Li2S4，A项正确；该电池工作时，每
6、转移0.02 mol电子，负极有0.02 mol Li(质量为0.14 g)被氧化为Li，则负极质量减少0.14 g，B项正确；石墨烯能导电，用石墨烯作电极，可提高电极a的导电性，C项正确；充电过程中，Li2S2的量逐渐减少，当电池充满电时，相当于达到平衡状态，电池中Li2S2的量趋于不变，故不是电池充电时间越长，电池中Li2S2的量越多，D项错误。7锌空气电池(原理如图)适宜用作城市电动车的动力电源。该电池放电时Zn转化为ZnO。下列关于该电池工作时的说法正确的是(D)A氧气在石墨电极上发生氧化反应B该电池的负极反应为ZnH2O2e=ZnO2HC电子由锌电极经电解质溶液流向石墨电极D电池工作
7、时锌电极不断被消耗解析：锌空气电池中Zn电极作负极，石墨电极作正极，氧气在石墨电极上得到电子发生还原反应，A错误；该电池的电解质溶液为KOH溶液，则负极反应式为Zn2OH2e=ZnOH2O，B错误；电子由锌电极(负极)经导线流向石墨电极(正极)，C错误；电池工作时锌电极是负极，不断被消耗，D正确。8. 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)下列说法错误的是(C)A电池工作时，锌失去电子B电池正极的电极反应式为2MnO2(s)H2O(l)2e=Mn2O
8、3(s)2OH(aq)C电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极D外电路中每通过0.2 mol电子，锌的质量理论上减少6.5 g解析：根据总反应式中元素化合价的变化，可知电池工作时，锌失电子作电源的负极，在正极上MnO2发生得电子的还原反应，因此电池工作时，外电路上电子由电池的负极流向正极，因此A、B两项正确，C项错误。由关系式Zn2e可知，D选项正确。9有人设计出利用CH4和O2的反应，用铂电极在KOH溶液中构成原电池。电池的总反应类似于CH4在O2中燃烧，则下列说法正确的是(A)每消耗1 mol CH4可以向外电路提供8 mol e负极上CH4失去电子，电极反应式为CH410OH8e=CO
9、7H2O负极上是O2获得电子，电极反应为O22H2O4e=4OH电池放电后，溶液的pH不断升高A B C D解析：通入CH4的电极为负极，电极反应式为CH410OH8e=CO7H2O，每消耗1 mol CH4可以向外电路提供8 mol e，正确；通入O2的一极为原电池的正极，O2得到电子，发生还原反应：O22H2O4e=4OH，故错误；电池总反应式为CH42OH2O2=CO3H2O，反应生成水，且随着反应的进行，溶液中氢氧根离子不断减少，溶液pH不断减小，故错误。10高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为：3Zn2K2FeO48H
10、2O3Zn(OH)22Fe(OH)34KOH下列叙述不正确的是(C)A放电时负极反应为：Zn2e2OH=Zn(OH)2B放电时正极反应为：FeO4H2O3e=Fe(OH)35OHC放电时每转移3 mol电子，正极有1 mol K2FeO4被氧化D放电时正极附近溶液的碱性增强解析：高铁电池放电时为原电池，依据原电池工作原理，放电时负极反应式为Zn2e2OH=Zn(OH)2，用总式减去负极反应式即得正极反应式为：FeO4H2O3e=Fe(OH)35OH，放电时每转移3 mol电子，正极有1 mol K2FeO4被还原。11乙醇俗称酒精，具有无毒、易储存、原料来源广泛等优点。以乙醇为原料制作的燃料电
11、池，即乙醇燃料电池，相比于甲醇燃料电池在安全性方面具有很大优势。乙醇燃料电池的总反应为C2H5OH3O2=2CO23H2O。下列说法不正确的是(B)AC2H5OH在电池的负极上参加反应B1 mol乙醇被氧化转移6 mol电子C在外电路中电子由负极沿导线流向正极D电池正极得电子的物质是O2解析：1 mol乙醇被氧化时，氧气转移12 mol电子，由得失电子守恒知，乙醇也应转移12 mol电子。12MgAgCl电池是一种能被海水激活的一次性贮备电池，电池反应方程式为2AgClMg=Mg22Ag2Cl。有关该电池的说法正确的是(D)AMg为电池的正极B负极反应为AgCle=AgClC不能被KCl溶液激
12、活D可用于海上应急照明供电解析：根据氧化还原反应判断，Mg是还原剂作负极，失电子，A、B错误；电解质溶液可用KCl溶液代替，即可以被KCl溶液激活，C错误。二、非选择题(共52分)13(9分)某燃料电池，以熔融K2CO3(其中不含O2和HCO)为电解质，以丁烷为燃料，以空气为氧化剂，以具有催化作用和导电性能的稀土金属材料为电极，两极反应式分别为(极)26CO213O252e=26CO；(极)2C4H1026CO52e=34CO210H2O。(1)正极为(填“”或“”)极。(2)为了使该燃料电池长时间稳定放电，电池的电解质组成应保持稳定，必须在通入的空气中加入二氧化碳(填物质名称)，加入的物质从
13、极中分离、提取。解析：极反应式中得电子，发生还原反应，所以极为正极；极失去电子，发生氧化反应，所以极为负极。空气中二氧化碳占体积比为0.03%，O2占21%，由极反应式知，参与反应的二氧化碳的体积是氧气的2倍，所以应从负极分离二氧化碳通入空气中。14(16分)化学电池在通讯、交通及日常生活中有着广泛的应用。(1)目前常用的镍镉(NiCd)电池，其电池总反应可以表示为：Cd2NiO(OH)2H2O2Ni(OH)2Cd(OH)2已知Ni(OH)2和Cd(OH)2均难溶于水但能溶于酸，以下说法正确的是B(填字母序号)。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
14、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1 m2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Cd(OH)2和Ni(OH)2能溶于酸性溶液生成有毒的重金属离子等。(3)另一种常用的电池锂电池(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能)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，它的负极由金属锂制成，电池总反应可表示为LiMnO2=LiMnO2。试回答：锂电池比容量特别大的原因是锂的摩尔质量小。解析：(1)镍镉电池放电时，应用原电池原理，将化学能转化为电能，而充电时利用电解
15、原理，将电能转化为化学能，转化条件不同，不是可逆反应。(2)因为Ni(OH)2和Cd(OH)2溶于酸，产生大量的重金属离子，对土壤污染严重。(3)锂的摩尔质量为7 gmol1，较小，单位质量转移电子的物质的量多，放电量大。15(15分)(1)普通锌锰干电池的结构如图所示。回答下列问题。电池中电解质溶液为NH4Cl(或氯化铵)溶液。正极反应式为2MnO22NH2e=Mn2O3H2O2NH3。放电时，NH向正极(填“正极”或“负极”)移动。(2)废电池中的锌皮常用于实验室制氢气，废锌皮和纯锌粒分别与同浓度的稀硫酸反应，产生氢气速率较大的是废锌皮，原因是废锌皮在稀硫酸中可构成原电池，加快负极失电子速
16、率，产生氢气速率较大。若用过量的纯锌粒与一定量的稀硫酸反应，为了加快反应速率又不影响产生氢气的量，下列措施可行的是AC(填序号)。A微热 B加入适量氧化铜C加入少量硫酸铜溶液 D加水E加入少量氢氧化钡溶液解析：(1)该电池的工作原理：负极失去电子被氧化，正极上富集电子，阳离子向正极移动。(2)从影响化学反应速率的角度考虑，构成原电池能加快负极失电子。16(12分)航天飞机常采用新型燃料电池作为电能来源，燃料电池一般指采用H2、CH4、CO、C2H5OH等可燃物质与O2一起构成的电池装置。它可直接将化学能转化为电能，甲烷电池以KOH溶液为电解质，其总反应的化学方程式为CH42O22OH=CO3H2O。(1)负极上的电极反应为CH410OH8e=CO7H2O。(2)消耗标准状况下的5.6 L O2时，有1 mol电子发生转移。(3)开始放电时，正极附近溶液的pH增大(填“增大”“减小”或“不变”)。解析：由总反应式知CH4失电子被氧化生成CO，一定有OH参加反应，负极反应为CH410OH8e=CO7H2O，正极反应为O22H2O4e=4OH。根据正极反应式知1 mol O2消耗时，转移4 mol e，n(O2)0.25 mol，故有1 mol电子转移。放电时，正极产生OH，故溶液的pH增大。