高中一轮复习化学跟踪检测（十八）原电池与新型化学电源

跟踪检测（十八）原电池与新型化学电源1．某原电池总反应为Cu＋2Fe3＋=Cu2＋＋2Fe2＋，下列能实现该反应的原电池是()选项ABCD电极材料Cu、ZnCu、CFe、ZnCu、Ag电解液FeCl3Fe(NO3)2CuSO4Fe2(SO4)3解析：选D由题意知，Cu为负极材料，正极材料的金属活动性必须弱于Cu，其中B、D项符合该条件；由Fe3＋得电子生成Fe2＋知，电解质溶液中必须含有Fe3＋，同时符合上述两条件的只有D项。2．一定量的稀盐酸跟过量锌粉反应时，为了加快反应速率又不影响生成H2的总量，可采取的措施是()A．加入少量稀NaOH溶液B．加入少量CH3COONa固体C．加入少量NH4HSO4固体D．加入少量CuSO4溶液解析：选DA中加入NaOH溶液，消耗盐酸，氢气的生成量减少，错误；B中加入CH3COONa，CH3COO－会结合H＋，生成醋酸，减慢反应速率，错误；C中加入NH4HSO4固体，增加了H＋的量，生成的氢气增多，错误；D中加入少量CuSO4溶液，Zn置换出少量Cu附着在锌表面，形成原电池可以加快反应速率，并且没有影响氢气的生成量，正确。3.将镁片、铝片平行插入一定浓度的NaOH溶液中，用导线连接成闭合回路，该装置在工作时，下列叙述正确的是()A．镁比铝活泼，镁失去电子被氧化成Mg2＋B．铝是电池负极，开始工作时溶液中会立即有白色沉淀生成C．该装置的内、外电路中，均是电子的定向移动形成电流D．该装置开始工作时，铝片表面的氧化膜可以不必处理解析：选D铝、镁在NaOH溶液中构成原电池，镁不反应，铝与NaOH溶液反应，镁为正极，铝为负极，负极反应为Al－3e－＋4OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O，开始工作时溶液中没有白色沉淀生成，A、B错误；电子从铝极流出经导线流向镁极，溶液中阴离子移向负极，阳离子向正极移动，C错误；氧化铝溶于氢氧化钠溶液，D正确。4．某兴趣小组同学利用氧化还原反应：2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4=2MnSO4＋5Fe2(SO4)3＋K2SO4＋8H2O设计如下原电池，盐桥中装有饱和K2SO4溶液。下列说法正确的是()A．b电极上发生还原反应B．外电路电子的流向是从a到bC．电池工作时，盐桥中的SOeq\o\al(2－,4)移向甲烧杯D．a电极上发生的反应为MnOeq\o\al(－,4)＋8H＋＋5e－=Mn2＋＋4H2O解析：选D根据化学方程式和图示判断，b极是FeSO4发生氧化反应，为负极，A错误；b为负极，a为正极，电子从b流向a，B错误；盐桥中的SOeq\o\al(2－,4)移向乙烧杯，C错误；a极上发生还原反应，Mn元素的化合价降低，电极反应为MnOeq\o\al(－,4)＋8H＋＋5e－=Mn2＋＋4H2O，D正确。5．依据Cd(Hg)＋Hg2SO4=3Hg＋Cd2＋＋SOeq\o\al(2－,4)反应原理，设计出韦斯顿标准电池，其简易装置如图。下列有关该电池的说法正确的是()A．电池工作时Cd2＋向电极B移动B．电极A上发生反应Hg2SO4＋2e－=2Hg＋SOeq\o\al(2－,4)C．电极B上发生反应Cd(Hg)－4e－=Hg2＋＋Cd2＋D．反应中每生成amolHg转移3amol电子解析：选B根据电池总反应式可知，放电时Cd在负极失电子，故B为负极，电极反应式为Cd－2e－=Cd2＋，生成的Cd2＋移向A极，A、C错误；正极上Hg2SO4得电子生成Hg，电极反应式为Hg2SO4＋2e－=2Hg＋SOeq\o\al(2－,4)，当生成amolHg时，转移amol电子，B正确，D错误。6．某种聚合物锂离子电池放电时的反应为Li1－xCoO2＋LixC6=6C＋LiCoO2，其电池如图所示。下列说法不正确的是()A．放电时，LixC6发生氧化反应B．充电时，Li＋通过阳离子交换膜从左向右移动C．充电时，将电池的负极与外接电源的负极相连D．放电时，电池的正极反应为Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－=LiCoO2解析：选B反应时，Li1－xCoO2中Co元素化合价降低，发生还原反应，作正极，LixC6作负极，发生氧化反应，A正确；充电时，电池负极作电解池的阴极，阳离子向阴极移动，Li＋应从右向左移动，B错误；充电时，电池的负极与外接电源的负极相连，C正确；放电时，负极反应为LixC6－xe－=xLi＋＋6C，由电池总反应减去负极反应得正极反应为Li1－xCoO2＋xe－＋xLi＋=LiCoO2，D正确。7．H2S废气资源化利用途径之一是回收能量并得到单质硫。反应原理为2H2S(g)＋O2(g)=S2(s)＋2H2O(l)ΔH＝－623kJ·mol－1。如图为质子膜H2S燃料电池的示意图。下列说法正确的是()A．电极a为电池的正极B．电极b上发生的电极反应为O2＋2H2O＋4e－=4OH－C．电路中每流过4mol电子，电池内部释放623kJ热能D．每34gH2S参与反应，有2molH＋经质子膜进入正极区解析：选D由电池反应可知，H2S发生氧化反应生成S2，故电极a为负极，A错误；在电极b上O2得电子结合H＋生成水，电极反应式为O2＋4e－＋4H＋=2H2O，B错误；该装置将化学能转变为电能而不是热能，C错误；因为a极的电极反应式为2H2S－4e－=4H＋＋S2，故34gH2S参加反应时，有2molH＋进入正极区，D正确。8．锂空气电池充放电基本原理如图所示，下列说法不正确的是()A．充电时，锂离子向阴极移动B．充电时阴极电极反应式为Li＋＋e－=LiC．放电时正极电极反应式为O2＋4e－＋2H2O=4OH－D．负极区的有机电解液可以换成水性电解液解析：选D充电时为电解池，溶液中的阳离子向阴极移动，A正确；充电时阴极上Li＋得电子生成Li单质，B正确；放电时为原电池，正极上O2得电子生成OH－，C正确；由于金属锂能与水反应，故电解液不能为水性电解液，D错误。9．我国知名企业比亚迪公司开发了具有多项专利的锂钒氧化物二次电池，其成本较低，对环境无污染，能量密度远远高于其他电池，电池总反应为V2O5＋xLieq\o(,\s\up7(放电),\s\do5(充电))LixV2O5。下列说法中正确的是()A．电池在放电时，Li＋向负极移动B．锂在放电时作正极，充电时作阳极C．该电池充电时阳极的反应为LixV2O5－xe－=V2O5＋xLi＋D．V2O5只是锂发生反应的载体，不参与电池反应解析：选C电池在放电时，Li＋向正极移动，A错误；锂在放电时作负极，充电时作阴极，B错误；该电池充电时阳极发生氧化反应，电极反应式是LixV2O5－xe－=V2O5＋xLi＋，C正确；V2O5参与电池反应，D错误。10．硼氢化钠(NaBH4)和H2O2作原料的燃料电池，负极材料采用Pt/C，正极材料采用MnO2，其工作原理如图所示。下列说法正确的是()A．电极a为正极，b为负极B．放电时，Na＋从b极区移向a极区C．电极b上发生的电极反应为H2O2＋2e－=2OH－D．每生成1molBOeq\o\al(－,2)转移6mol电子解析：选C在BHeq\o\al(－,4)中H为－1价，有很强的还原性，在a电极上失电子生成BOeq\o\al(－,2)，电极反应式为BHeq\o\al(－,4)－8e－＋8OH－=BOeq\o\al(－,2)＋6H2O，a电极为负极，A、D错误；电池工作时，阳离子移向正极，即Na＋从a极区移向b极区，B错误；在b电极上，H2O2得电子生成OH－，电极反应式为H2O2＋2e－=2OH－，C正确。11．已知可逆反应：AsOeq\o\al(3－,4)＋2I－＋2H＋AsOeq\o\al(3－,3)＋I2＋H2O。Ⅰ.如图所示，若向B中逐滴加入浓盐酸，发现电流表指针偏转。Ⅱ.若改用向B中滴加40%的NaOH溶液，发现电流表指针与Ⅰ中偏转方向相反。试回答下列问题：(1)两次操作中电流表指针为什么会发生偏转？________________________________________________________________________。(2)两次操作过程中电流表指针偏转方向为什么相反？________________________________________________________________________。(3)操作Ⅰ中，C1棒上的反应为_____________________________________________。(4)操作Ⅱ中，C2棒上的反应为_________________________________。解析：Ⅰ.滴入浓盐酸，溶液中c(H＋)增大，题给可逆反应平衡正向移动，I－失去电子变为I2，C1棒上产生电子，并沿外电路流向C2棒，AsOeq\o\al(3－,4)得电子变为AsOeq\o\al(3－,3)。Ⅱ.滴加40%的NaOH(aq)将H＋中和，溶液中c(H＋)减小，题给可逆反应平衡逆向移动，电子在C2棒上产生，并沿外电路流向C1棒，I2得电子变为I－，AsOeq\o\al(3－,3)变为AsOeq\o\al(3－,4)。答案：(1)两次操作中均发生原电池反应，所以电流表指针均发生偏转(2)两次操作中，电极相反，电子流向相反，因而电流表指针偏转方向相反(3)2I－－2e－=I2(4)AsOeq\o\al(3－,3)＋2OH－－2e－=AsOeq\o\al(3－,4)＋H2O12．氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。如图为电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，吸附气体的能力强，性质稳定。请回答：(1)氢氧燃料电池的能量转化的主要形式是____________________，在导线中电子移动方向为____________(用a、b表示)。(2)负极反应式为________________________________________。(3)电极表面镀铂粉的原因为_______________________________________。(4)该电池工作时，H2和O2连续由外部供给，电池可连续不断提供电能。因此，大量安全储氢是关键技术之一，金属锂是一种重要的储氢材料，吸氢和放氢原理如下：Ⅰ.2Li＋H2eq\o(=,\s\up7(△))2LiHⅡ.LiH＋H2O=LiOH＋H2↑①反应Ⅰ中的还原剂是________，反应Ⅱ中的氧化剂是________。②已知LiH固体密度为0.82g·cm－3。用锂吸收224L(标准状况)H2，生成的LiH体积与被吸收的H2体积比为____________。③由②生成的LiH与H2O作用放出的H2用作电池燃料，若能量转化率为80%，则导线中通过电子的物质的量为__________mol。解析：(1)电池的能量转化形式为化学能转化成电能。总反应为2H2＋O2=2H2O，其中H2氢元素从零价升至＋1价，失去电子，即电子从a流向b。(2)负极为失去电子的一极，即H2失电子生成H＋，由于溶液是碱性的，故电极反应式左右应各加上OH－。(3)铂粉的接触面积大，可以加快反应速率。(4)Ⅰ中Li从零价升至＋1价，作还原剂。ⅡH2O中的H从＋1价降至H2中的零价，作氧化剂。由反应Ⅰ，当吸收10molH2时，则生成20molLiH，V＝m/ρ＝(20×7.9)/(0.82×103)L＝192.68×10－3L，则V(LiH)/V(H2)＝(192.68×10－3)L/224L＝1/1163≈8.60×10－4。20molLiH可生成20molH2，实际参加反应的H2为20×80%＝16mol,1molH2转化成1molH2O，转移2mol电子，所以16molH2可转移32mol电子。答案：(1)由化学能转变为电能由a到b(2)2H2＋4OH－－4e－=4H2O或H2＋2OH－－2e－=2H2O(3)增大电极单位面积吸附H2、O2的分子数，加快电极反应速率(4)①LiH2O②1∶1163或8.60×10－4③3213．(1)Fe和KClO4反应放出的热量，能为熔融盐电池提供550～660℃的温度，使低熔点盐熔化导电，从而激活电池，这类电池称为热电池。Li/FeS2热电池工作时，Li转变为硫化锂，FeS2转变为铁，该电池工作时，电池总反应为________________________________________________________________________。(2)CO与H2反应还可制备CH3OH，CH3OH可作为燃料使用，用CH3OH和O2组合形成的质子交换膜燃料电池的结构示意图如下：电池总反应为2CH3OH＋3O2=2CO2＋4H2O，则c电极是________(填“正极”或“负极”)，c电极的反应式为____________________