1、化学电源一、选择题(每小题4分，每小题有1个正确选项，共44分)1一种液氨液氧燃料电池示意图如图所示，有关说法正确的是(A)A电池总反应为4NH33O2=2N26H2OB电池工作时，OH向正极移动C电极2发生的电极反应为O24H4e=2H2OD电流由电极1经外电路流向电极2解析：该电池反应中，NH3和O2反应生成了N2和H2O，A项正确；B项，原电池工作时，溶液中阴离子向负极移动，B项错误；电极1上，还原剂NH3被氧化，故电极1为负极，电极2上，氧化剂O2发生还原反应，故电极2为正极，由于电解质溶液呈碱性，故正极反应为O22H2O4e=4OH，C项错误；电流由电极2(正极)经外电路流向电极1(
2、负极)，D项错误。2. 固体氧化物燃料电池(SOFC)以固体氧化物作为电解质。其工作原理如图所示。下列关于固体燃料电池的有关说法正确的是(D)A电极b为电池负极，电极反应式为2O24e=4O2B固体氧化物的作用是让电子在电池内通过C若H2作为燃料气，则接触面上发生的反应为H22OH4e=2HH2OD若C2H4作为燃料气，则接触面上发生的反应为C2H46O212e=2CO22H2O解析：A项中电极b为正极；B项中固体氧化物的作用是通过阴阳离子，电子不能通过；C项中反应应为H2O22e=H2O。3. 二甲醚是一种绿色、可再生的新能源。如图是绿色电源“燃料电池”的工作原理示意图(a、b均为多孔性Pt
3、电极)。该电池工作时，下列说法不正确的是(B)Aa电极为该电池负极BO2在b电极上得电子，被氧化C电池工作时，a电极反应式：CH3OCH312e3H2O=2CO212HD电池工作时，燃料电池内部H从a电极移向b电极解析：A项，充入燃料二甲醚的a电极为负极，A项正确；B项，O2在b电极上得电子，被还原，B项错误；C项，电池工作时，负极(a电极)反应为CH3OCH312e3H2O=2CO212H，C项正确；D项，电池工作时，燃料电池内部H移向正极，即从a电极移向b电极，D项正确。4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)
4、2MnO2(s)2H2O(l)=Zn(OH)2(s)2MnOOH(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：2MnO2(s)2H2O(l)2e=2MnOOH(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，锌的质量理论上减小6.5 g解析：由所给的电池总反应可知，电池工作时，每有1 mol Zn参加反应，失去2 mol电子，则会有2 mol电子从负极Zn开始流经外电路而流向正极，并在正极发生反应，2MnO2(s)2H2O(l)2e=2MnOOH(s)2OH(aq)，外电路每通过0.2 mol电子，Zn的质量就减轻6
5、.5 g。5.我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的NaCO2二次电池。将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料，电池的总反应为3CO24Na2Na2CO3C。下列说法错误的是(D)A放电时，ClO向负极移动B充电时释放CO2，放电时吸收CO2C放电时，正极反应为3CO24e=2COCD充电时，正极反应为Nae=Na解析：根据电池的总反应知，放电时负极反应：4Na4e=4Na，正极反应：3CO24e=2COC，充电时，阴(负)极：4Na4e=4Na，阳(正)极：2COC4e=3CO2，放电时，ClO向负极移动。根据充电和放电时的电极反应式知，充电时释放CO2
6、，放电时吸收CO2。6镍镉(NiCd)可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行：Cd2NiOOH2H2OCd(OH)22Ni(OH)2有关该电池的说法正确的是(A)A充电时阳极反应：Ni(OH)2eOH=NiOOHH2OB充电过程是化学能转化为电能的过程C放电时负极附近溶液的碱性不变D放电时电解质溶液中的OH向正极移动解析：由总反应可知，放电时，负极Cd发生氧化反应：Cd2e2OH=Cd(OH)2，负极碱性变弱，C项错误；正极反应为2NiOOH2e2H2O=2Ni(OH)22OH，放电时，OH由正极向负极移动(内电路)，D项错误；充电时，电
7、能转化为化学能，B项错误；充电时阳极发生氧化反应，即为Ni(OH)2OHe=NiOOHH2O，A项正确。7热激活电池常用作火箭的工作电源，某种热激活电池以Ca和PbSO4为电极材料，以无水LiClKCl为电解质，电池总反应为PbSO42LiClCa=CaCl2Li2SO4Pb。当电解质受热熔融后，电池即可瞬间放电。下列有关说法不正确的是(C)APbSO4电极发生还原反应B负极的电极反应为Ca2e=Ca2C放电时K向负极移动 D每转移1 mol电子正极质量减少48 g解析：A项，Ca为原电池的负极，PbSO4为正极，正极发生还原反应，A项正确；B项，负极发生氧化反应，电极反应为Ca2e=Ca2，
8、B项正确；C项，放电时阳离子K移向正极，C项错误；D项，正极反应式为PbSO42e=PbSO，每转移1 mol电子，正极消耗0.5 mol PbSO4，产生0.5 mol Pb，故正极减少的质量为0.5 mol(303207) gmol148 g，D项正确。8下图是某种酶生物燃料电池的工作原理示意图。下列说法中不正确的是(C)A葡萄糖是还原剂B外电路中电子由A极移向B极C溶液中H由B极区移向A极区DB极电极反应式为：H2O22H2e=2H2O解析：根据图中信息可知，H2O2转化为H2O，氧元素化合价由1降为2价，得到电子发生还原反应，B极为燃料电池的正极，A极为燃料电池的负极。A.葡萄糖发生氧
9、化反应作为还原剂，选项A正确；B.外电路中电子由负极A极移向正极B极，选项B正确；C.电池中阳离子向正极移动，故溶液中H由A极区移向B极区，选项C不正确；D.B极为正极，H2O2得到电子发生还原反应，电极反应式为：H2O22H2e=2H2O，选项D正确。答案选C。9有四种燃料电池：A.固体氧化物燃料电池、B.碱性氢氧化物燃料电池、C.质子交换膜燃料电池、D.熔融盐燃料电池，下面是工作原理示意图，其中正极反应生成水的是(C)解析：A项，正极反应生成O2；B项，正极反应生成OH；C项，正极反应生成H2O；D项，正极反应生成CO。10.科学家用氮化镓材料与铜组装如图所示人工光合系统，利用该装置成功地
10、实现了以CO2和H2O合成CH4。下列说法不正确的是(C)A该过程是将太阳能转化为化学能的过程BGaN表面发生氧化反应：2H2O4e=O24HCCu表面的反应是：CO28e6H2O=CH48OHDH透过质子交换膜从左向右迁移解析：由电池装置图可知原电池的工作原理：失去电子电极为负极，得到电子的电极为正极，电子由负极流向正极，阳离子向正极移动，阴离子往负极移动。电极反应式：Cu作正极，二氧化碳得到电子生成甲烷，则Cu电极上的电极反应为：CO28e8H=CH42H2O，氮化镓作负极，H2O失去电子变成O2 ，则氮化镓电极反应式为：2H2O 4e=4HO2，整个过程太阳能转化为化学能，化学能转化为电
11、能。A.该过程是将太阳能转化为化学能，选项A正确；B.GaN作负极发生氧化反应：H2O失去电子变成O2 ，电极反应式为：2H2O4e=4HO2，选项B正确；C.铜电极得电子为正极，电极反应式为：CO28e8H=CH42H2O，选项C不正确；D.电池内部H透过质子交换膜从左向右迁移，选项D正确。答案选C。11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：3Zn2K2FeO48H2O3Zn(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充电时阳极反应为：Fe(OH)33e5OH
12、=FeO4H2OC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：依据放电的电池反应式，铁的化合价从6价降低到3价，即1 mol K2FeO4被还原得到3 mol电子。(1)易错选项分析：本题往往会因为搞不清可充电电池的反应方向，混淆电极反应，而错选A或B。放电时Zn为负极，发生氧化反应，充电时阳极发生氧化反应。(2)其他错误选项分析错误选项错因剖析D项原因在于搞不清可充电电池的反应方向，混淆充、放电时的电极周围的各种粒子变化，放电时的正极反应为：FeO3e4H2O=Fe(OH)35OH。二、非选择题(共56分)12(16分)铅蓄电池是典型的
13、可充电电池，电池总反应式为：PbPbO24H2SO2PbSO42H2O。请回答下列问题(不考虑氢、氧的氧化还原)：(1)放电时，正极的电极反应式是PbO22e4HSO=PbSO42H2O；电解液中H2SO4的浓度将变小；当外电路通过1 mol电子时，理论上负极板的质量增加48 g。(2)在完全放电耗尽PbO2和Pb时，若按图连接，电解一段时间后，则在A电极上生成Pb，电极反应：PbSO42e=PbSO，B电极上生成PbO2，电极反应：PbSO42H2O2e=PbO24HSO，此时铅蓄电池的正负极的极性将对换。解析：(1)放电时正极上发生还原反应，由总电池反应知，发生还原反应的物质为PbO2，产
14、物为PbSO4，同时消耗H2SO4，故正极反应为PbO22e4HSO=PbSO42H2O。(2)当完全耗尽PbO2和Pb时，按图连接时，A极为电解池的阴极，电解质溶液中PbSO4产生的Pb2，在此极上得电子，发生还原反应PbSO42e=PbSO；而B为电解池的阳极，电极反应可由总电池反应2PbSO42H2OPbPbO24H2SO减去阴极反应得到：PbSO42H2O2e=PbO24HSO。13(10分)(1)我国首创以铝、空气、海水电池作为能源的新型的海水标志灯，以海水为电解质溶液，靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流，只要把灯放入海水数分钟，就会发出耀眼的白光。则电源的负极材料是铝，负极反应为
15、4Al12e=4Al3；正极材料是石墨等惰性电极，正极反应为3O26H2O12e=12OH。(2)熔盐电池具有高的发电效率，因而受到重视， 可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为阳极燃气，空气与CO2的混合气为阴极助燃气，制得在650 下工作的燃料电池，完成有关电池反应式。阳极反应式：2CO2CO4e=4CO2，阴极反应式：O22CO24e=2CO，电池总反应式：2COO2=2CO2。(3)离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系，由有机阳离子、Al2Cl和AlCl组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。钢制品应接电源的负极，已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参
16、与电极反应，阴极电极反应式为4Al2Cl3e=Al7AlCl。若改用AlCl3水溶液作电解液，则阴极产物为H2。(4) “镁次氯酸盐”燃料电池的装置如图所示，该电池的正极反应式为ClO2eH2O=Cl2OH。解析：(1)该电池为原电池，负极材料为铝，铝失去电子，电极反应式为4Al12e=4Al3；正极材料为石墨等惰性电极，氧气在正极上得到电子发生还原反应，电极反应式为3O26H2O12e=12OH。(2)空气中的O2在阴极得到电子并与CO2反应生成CO，阴极反应式为：O22CO24e=2CO；将两个电极方程式相加得到电池总反应式：2COO2=2CO2。(3) 钢制品上电镀铝，所以钢制品作阴极，
17、连接电源的负极；Al2Cl在阴极上得到电子生成Al，从而铝镀在钢制品上，阴极电极反应式为4Al2Cl3e=Al7AlCl；若改用AlCl3水溶液作电解液，阴极上将是水溶液中的H得到电子生成H2，故阴极产物为H2。(4) “镁次氯酸盐”燃料电池，镁作负极，ClO在正极上得到电子生成Cl，同时溶液中产生OH，所以正极反应式为ClO2eH2O=Cl2OH。14(14分)ZnMnO2干电池应用广泛，其电解质溶液是ZnCl2NH4Cl混合溶液。(1)该电池的负极材料是Zn(或锌)。电池工作时，电子流向正极(填“正极”或“负极”)。(2)若ZnCl2NH4Cl混合溶液中含有杂质Cu2，会加速某电极的腐蚀，
18、其主要原因是锌与被还原出来的Cu构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀。欲除去Cu2，最好选用下列试剂中的b(填代号)。aNaOH bZncFe dNH3H2O(3)干电池都标有保质期，长时间放置会自行放电的原因是锌与其中的杂质构成原电池而加快锌的腐蚀。(提示 ：干电池的锌片不纯，常常混有碳等杂质)解析：(1)负极是失电子的一极，Zn失电子，电子由负极经外电路流向正极。(2)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。(3)锌与其中的杂质构成原电池而加快锌的腐蚀。15(16分)CO2是一种廉价的碳资源，其综合利用具有重要意义。回答下列问题：O2辅助的AlCO2电池工作原理如图所示。该电池电容量大，能有效利用CO2，电池反应产物Al2(C2O4)3是重要的化工原料。(1)电池的负极反应式：Al3e=Al3(或2Al6e=2Al3)。电池的正极反应式：6O26e=6O；6CO26O=3C2O6O2。反应过程中O2的作用是催化剂。(2)该电池的总反应式：2Al6CO2=Al2(C2O4)3。解析：AlCO2电池，Al为负极，反应式为Al3e= Al3(或2Al6e=2Al3)。根据电池的正极反应式可知O2的作用是作催化剂。将正负极两个电极反应式相加，可得电池的总反应式为 2Al6CO2=Al2(C2O4)3。