2022高考化学高频考点专项练习专题十三原电池含解析

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2 - - - - 专题十三原电池考点 1 原电池1.2021 江西景德镇一中模拟SO 可形成酸雨,是大气污染物,用如图所示装置既可以吸收工厂排放的废气中的 SO ,2 2又可以生成一定量的硫酸溶液,下列说法正确的是( )A.a 极为正极,b 极为负极B.生产过程中氢离子由右向左移动C.从左下口流出的硫酸溶液的质量分数一定大于 50%D.负极反应式为 SO +2H O-2e-2 2SO +4H+42. 2020 湖北武汉部分学校质量监测某碱性电池的总反应为 3HO +2Al2列叙述错误的是OH-+2AlO +H O ,工作原理如图所示。下2 2( )A.电子迁移方向: Al用电器PtB.电池工作时,负极附近溶液 pH 减小C.正极反应式为 HO +3H+ + 2e-22H O2D.负极会发生副反应: 2Al + 2OH-+2H O 2AlO + 3H 2 2 23.2021 湖南长沙模拟通过膜电池可除去废水中的乙酸钠和对氯苯酚( 错误的是),其原理如图所示,下列说法( )A.该方法能够提供电能B.b 极上的电势比 a 极上的电势低C.a 极的电极反应为 +H+2e-Cl-+ + 2 2 3 D.电池工作时 H+通过质子交换膜由正极区向负极区移动4.利用铜和石墨作电极,在盐酸介质中,铜与氢叠氮酸(HN )构成原电池,总反应方程式为 2Cu+2Cl-+HN +3H+3 32CuCl(s)+N +NH 。下列判断正确的是2 4A.电子从石墨电极流向铜电极B.溶液中 Cl-向石墨电极移动C.每转移 1 mol 电子,负极减重 64 g( )D.正极反应式为 HN +2e-+3H+3N +NH2 4考点 2 常见的化学电源5.可利用电化学原理处理含铬废水和含甲醇废水,装置如图所示。下列说法错误的是 ( )A.a 极为该电池的负极B.微生物能加快甲醇的反应速率C.a 极的电极反应式为 CH OH-6e-+8OH-3CO +6H O3 2D.放电过程中,b 极附近溶液 pH 升高6.新情境2021 湖北部分重点中学联考改编我国科研人员研制出一种室温“可呼吸”Na-CO 电池。放电时该电池2“吸入”CO ,充电时“呼出”CO 。“吸入”CO 时,其工作原理如图所示。吸收的全部 CO 中,有 转化为 Na CO 固体沉 2 2 2 2 2 3积在多壁碳纳米管(MWCNTs)电极表面。下列说法正确的是 ( )A.“吸入”CO 时,钠箔为正极2B.“吸入”CO 时的正极反应:4Na+3CO +4e-2 22Na CO +C2 3C.“呼出”CO 时,Na+向多壁碳纳米管电极移动2D.标准状况下,每“呼出”22.4 L CO ,转移电子 0.75 mol27.2020 甘肃重点中学第一次联考一种新型锰氢二次电池原理如图所示。该电池以 MnSO 溶液为电解液,碳纤维与4Pt/C 分别为电极材料,电池的总反应为 Mn2+2H O2MnO +2H+H 。下列说法错误的是 2 2( )2 A.充电时,碳纤维电极作阳极B.放电时,电子由 Pt/C 电极经导线流向碳纤维电极 C.充电时,碳纤维电极附近溶液的 pH 增大D.放电时,正极反应式为 MnO +4H+2e-2Mn2+2H O28.新情境2021 安徽示范高中联考一种适合在沙漠或偏远地区使用的锂尿电池装置(NPGCo O 为纳米多孔金包裹3 4Co O )如图所示:3 4装置放电时,下列说法正确的是( )A.Li+向负极区迁移B.Li 板上的电势比 NPGCo O 上的低3 4C.有机电解质可用 LiCl 水溶液代替D.NPGCo O 上的电极反应式为 CO(NH ) +8OH-6e-3 4 2 2CO +N +6H O3 2 2一、选择题(每小题 6 分,共 60 分)1.2021 湖南常德二中开学考试如图所示为镍锌可充电电池放电时电极发生物质转化的示意图。下列关于该电池说法正确的是( )A.放电时溶液中的 K+移向负极B.充电时阴极附近溶液的 pH 会降低C.放电时正极反应为 H+NiOOH+e-Ni(OH)2D.负极质量每减少 6.5 g,溶液质量增加 6.3 g- - - - + - 2.2021 河南名校联考以铜作催化剂的一种铝硫电池的示意图如图所示,电池放电时的反应原理为3Cu S+2Al+14AlClx-43xCu+8Al Cl +3S2-。下列说法错误的是2 7( )A.充电时,Al Cl 被还原2 7B.放电时,K+通过阳离子交换膜向 Cu/Cu S 电极移动xC.充电时,阳极的电极反应式为 xCu-2xe-+S2-Cu SxD.放电时,负极的电极反应式为 Al+7AlCl -3e- 4Al Cl4 2 73.新情境2021 河北衡水调研中国科学院成功开发出一种新型铝-石墨双离子电池,大幅度提升了电池的能量密度。该电池结构如图所示,下列有关该电池的说法不正确的是 ( )A.放电时,电子沿导线流向石墨电极B.放电时,正极的电极反应式为 Al+Li+e-AlLiC.充电时,铝锂电极质量增加D.充电时,PF 向阳极移动64.2021 宁夏石嘴山模拟改编利用微生物燃料电池进行废水处理,可实现碳氮联合转化。某微生物燃料电池的工作原理如图所示,其中 M、N 为厌氧微生物电极。下列有关叙述错误的是 ( )A.负极反应式为 CH COO-8e-+2H O3 22CO +7H+2B.电池工作时,H+由 M 极区移向 N 极区C.相同条件下,M 极区生成的 CO 与 N 极区生成的 N 的体积之比为 322 2D.好氧微生物反应器中发生的反应的离子方程式为 NH +2O4 2NO +2H+H O 3 25.2021 浙江十校联考氟离子电池是一种前景广阔的新型电池,如图所示是氟离子电池的工作示意图,其中充电时F-从乙电极移向甲电极。已知 BiF 和 MgF 均难溶于水。下列关于该电池的说法正确的是3 2( )A.放电时,甲电极的电极反应式为 Bi-3e-+3F-BiF3B.放电时,乙电极的电势比甲电极的电势高C.充电时,导线上每通过 1 mol 电子时,甲电极质量增加 19 gD.充电时,外加电源的正极与乙电极相连6.新情境2021 安徽马鞍山联考2019 年诺贝尔化学奖颁给了三位为锂离子电池发展作出重要贡献的科学家。磷酸铁锂锂离子电池充电时阳极反应式为 LiFePO -xLi+-xe-4Li FePO 。放电工作示意图如图。下列叙述不正确的是 1-x 4( )A.放电时,Li+通过隔膜移向正极B.放电时,电子由铝箔沿导线流向铜箔 C.放电时正极反应为 Li FePO +xLi+xe-1-x 4LiFePO4D.磷酸铁锂锂离子电池充放电过程通过 Li+迁移实现,C、Fe、P 的化合价均不发生变化 7.新角度某同学做了如下实验:装置电流计指针未发生现象电流计指针发生偏转偏转下列说法正确的是A.加热铁片所在烧杯,电流计指针会发生偏转B.用 KSCN 溶液检验铁片、附近溶液,可判断电池的正、负极 C.铁片、的腐蚀速率相等D.“电流计指针未发生偏转”说明铁片、均未被腐蚀( )2 2 2 2 2 2 8.2021 陕西咸阳模拟如图所示为一种利用原电池原理设计的测定 O 含量的气体传感器示意图,RbAg I 是只能传导2 4 5Ag+的固体电解质。O 可以通过聚四氟乙烯膜与 AlI 反应生成 Al O 和 I ,通过电池电位计的变化可以测得 O 的含量。2 3 2 3 2 2下列说法正确的是( )A.正极反应为 3O +12e-+4Al3+22Al O2 3B.气体传感器的总反应为 3O +4AlI +12Ag2 32Al O +12AgI2 3C.外电路转移 0.01 mol 电子时,消耗 O 的体积为 0.56 L2D.气体传感器充电时,Ag+向多孔石墨电极移动9.新角度双极膜我国研究人员采用双极膜将酸性、碱性电解液隔离,实现了 MnO /Mn22+和 Zn/Zn(OH) 的两个溶解4/沉积反应,研制出了新型高比能液流电池,其放电过程原理如图所示。下列说法错误的是 ( )A.放电过程的总反应为 Zn+MnO + 4OH-+4H+2Zn(OH) +Mn2+2H O 4 2B.放电过程中,当 1 mol Zn 参与反应时,理论上有 4 mol K+发生迁移C.充电过程中,阴极的电极反应式为 Zn(OH) +2e4-Zn+4OH-D.充电过程中,右侧池中溶液 pH 逐渐减小10.新趋势|探究反应实质某学习小组的同学查阅相关资料知氧化性:Cr O Fe3+,设计了盐桥式的原电池,装置如2 7图所示,盐桥中装有琼脂与饱和 K SO 溶液。下列叙述正确的是 ( )2 4A.甲烧杯中发生还原反应B.乙烧杯中发生的电极反应为 2Cr3+7H O-6e-2C.外电路的电流方向是从 b 到 aD.电池工作时,盐桥中的 SO 移向乙烧杯4二、非选择题(共 25 分)Cr O +14H+2 711.2020 全国卷第 27 题变式2021 江西南昌摸底测试,10 分为验证反应 Fe3+Ag 装置进行实验。Fe2+Ag+,利用如图所示电池(1)由 Fe (SO ) 固体配制 500 mL 0.1 molL-1 Fe (SO ) 溶液,需要的玻璃仪器有胶头滴管、量筒、烧杯、2 4 3 2 4 3(填名称);在烧杯中溶解固体时,先加入一定体积的稀溶液,搅拌后再加入一定体积的水。(2)电流表显示电流由银电极流向石墨电极。可知,盐桥中的阳离子进入电极溶液中。(3)根据(2)实验结果,可知石墨电极的电极反应式为 ,银电极的 电极反应式为 。因此,Fe3+氧化性小于 。(4)电池装置中,盐桥连接两电极电解质溶液。如果盐桥中电解质为 KNO ,反应一段时间后,可以观察到电流表指针反3转,原因是。12.15 分为实现废旧普通干电池中锌与 MnO 的回收,某研究小组设计了如图 1 的工艺流程和如图 2 的实验探究装2置。图 2回答下列问题:(1)普通锌锰干电池放电时被还原的物质是 ,用离子方程式解释其被称为“酸性”电池的原因: 。(2)测得滤液中 c(ZnSO )略大于 c(MnSO ),则稀硫酸酸浸时发生主要反应的化学方程式为 ,4 4粉碎的重要作用是 。(3)燃料电池的优点是 ,图 2 中甲烷燃料电池负极的电极反应为 。(4)闭合开关 K 一段时间后,石墨电极附近溶液的 pH (填“增大”“不变”或“减小”),电解池中回收锌与 MnO2的总反应的离子方程式为 。(=100%)2 - - + 2 2 4 2 (5)若燃料电池中负极消耗 2.24 L(标准状况)CH ,且完全转化为电能,电解池中回收制得 19.5 g 单质 Zn,计算图 24装置的电流效率=生成目标产物消耗的电子数转移的电子总数答案专题十三 原电池1.D 由题图可知,此装置为原电池,且 a 极发生氧化反应为负极,b 极为正极,A 项错误。原电池中阳离子移向正极,故氢离子由左向右移动,B 项错误。从左上口进入的水的量不确定,所以无法判断从左下口流出的硫酸溶液的质量分数,C 项错误。负极反应式为 SO +2H O-2e-2 2SO +4H+,D 项正确。 42.C 由题图分析可知 Al 为负极,失电子,电子沿导线经过用电器到 Pt 电极,A 正确。电池工作时,负极反应为 Al -3e-+4OH-AlO +2H O,消耗了电解质溶液中的 OH-,因此负极附近溶液 pH 减小,B 正确。电解质溶液为碱性溶液,C 错误。 2 2Al 与 OH-接触会发生副反应: 2Al + 2OH-+2H O 2AlO + 3H ,D 正确。2 2 23.D 题图为原电池装置,能提供电能, A 项正确。b 极为负极,a 极为正极,所以 b 极的电势比 a 极的低,B 项正确。a极上对氯苯酚被还原为苯酚,C 项正确。电池工作时,负极(b 极)产生的 H+通过质子交换膜向正极(a 极)移动, D 项错 误。4.D 原电池工作时,电子从负极流出经导线流向正极,即电子从铜电极流向石墨电极,A 项错误;原电池中阴离子向负极移动,即 Cl-向铜电极移动,B 项错误;根据总反应式可知负极反应式为 Cu-e-+Cl-CuCl(s),即每转移 1 mol 电子,负极质量增加 35.5 g,C 项错误;结合总反应式和负极反应式可写出正极反应式HN +2e-+3H+3N +NH ,D 项正确。 2 45.C 处理含铬废水过程中 Cr O 转化为 Cr3+,则 b 极为该电池的正极,a 极为该电池的负极,A 项正确;在微生物作用2 7下,甲醇的反应速率加快,B 项正确;a 极发生氧化反应,其电极反应式为 CH OH-6e-+H O3 2CO +6H+,C 项错误;放电过 2程中,正极反应式为 Cr O +6e-+14H+ 2Cr3+7H O,消耗 H+,则 b 极附近溶液 pH 升高,D 项正确。2 7 26.B “吸入”CO 时是原电池装置,由题图分析可知,A 项错误,B 项正确;“呼出”CO 时是电解池装置,钠箔是阴极,2 2多壁碳纳米管是阳极,在电解池内部,阳离子向阴极移动,故 Na+移向钠箔,C 项错误;标准状况下每“呼出”22.4 L CO ,2即 1 mol CO 时,根据阳极的电极反应式 2Na CO +C-4e-2 2 34Na+3CO ,可知转移电子 mol,D 项错误。37.C 由题图知,充电时,碳纤维电极表面 Mn2+发生氧化反应生成 MnO ,则碳纤维电极作阳极,A 项正确;放电时,碳纤维2电极为正极,Pt/C 电极为负极,则电子由 Pt/C 电极经导线流向碳纤维电极,B 项正确;结合电池总反应知,充电时,碳纤维电极发生的反应为 Mn2+2H O-2e-2MnO +4H+,则碳纤维电极附近溶液的 pH 减小,C 项错误;放电时,碳纤维电极 2表面 MnO 发生还原反应生成 Mn2+,电极反应式为 MnO +4H+ 2e-2 2Mn2+2H O,D 项正确。 28.B 根据题图对原电池进行如下分析:电极电极反应负极(Li 板)正极(NPGCo O )3 4Li-e2H O+2e-2-Li+H +2OH-22 2 - - - - - - - - + + - 原电池中,阳离子移向正极,故 Li+向正极区迁移,A 项错误;Li 板为负极,NPGCo O 为正极,负极电势低于正极电势,B3 4项正确;Li 为活泼金属,能与水发生反应,故有机电解质不可用 LiCl 水溶液代替,C 项错误;NPGCo O 为正极,发生还3 4原反应,正极区电解液为 CO(NH ) 水溶液,显弱碱性,故正极反应式为 2H O+2e-2 2 2H +2OH-,D 项错误。 21.D 根据题图中电子的移动方向可知放电时,Zn 为负极,失去电子生成 Zn(OH) ,NiOOH 为正极,得到电子生成4Ni(OH) 。由题图知原电池中阳离子向正极移动,A 项错误;充电时阴极发生的电极反应是 Zn(OH) +2e 2 4-Zn+4OH-,阴极附近溶液的 pH 升高,B 项错误;放电时正极上 NiOOH 得到电子生成 Ni(OH) ,由题图知电解质溶液显碱性,故正极2反应为 NiOOH+e-+H O2Ni(OH) +OH-,C 项错误;负极质量每减少 6.5 g,即 0.1 mol Zn 参加反应,则转移 0.2 mol 电子, 2正极上 0.2 mol NiOOH 转化为 0.2 mol Ni(OH) ,质量增加 0.2 g,根据质量守恒知,溶液质量增加 6.5 g-0.2 g=6.3 g,D2项正确。2.C 由电池放电时的反应原理可知,放电时 Al 电极为负极,Cu/Cu S 电极为正极,结合题图对充、放电时发生的电极x反应进行如表所示分析:电极电极反应式放电负极(Al)Al+7AlCl -3e4-4Al Cl2 7(原电池)正极(Cu/Cu S) xCu S+2e-xxCu+S2-充电阴极(Al)4Al Cl +3e-2 7Al+7AlCl-4(电解池)阳极(Cu/Cu S) xxCu-2e-+S2-Cu Sx充电时,Al Cl 得电子转化成 Al,被还原,A 项正确。放电时,Al 电极为负极,Cu/Cu S 电极为正极,阳离子向正极移动, 2 7 x即 K+通过阳离子交换膜向 Cu/Cu S 电极移动,B 项正确。根据表中的分析可知,C 项错误、D 项正确。x3.B 由电池总反应知,放电时铝锂电极作负极、石墨电极作正极,原电池中电子由负极沿导线流向正极,即电子沿导线流向石墨电极,A 项正确;放电时,正极 C (PF )得电子被还原,电极反应式为 C (PF )+e-x 6 x 6xC+PF6,B 项错误;充电时,铝锂电极作阴极,发生得电子的还原反应,电极反应式为 Al+Li+e-AlLi,所以铝锂电极质量增加,C 项正确;充电时,阴离子向阳极移动,即 PF 向阳极移动,D 项正确。64.C 首先判断电极:根据题图可知,N 极 NO 得电子生成氮气,发生还原反应,则 N 极为正极,M 极为负极。负极 CH COO-3 3失电子生成二氧化碳,发生氧化反应,电极反应式为 CH COO-8e-+2H O3 22CO +7H+,选项 A 正确;原电池工作时,阳离 2子向正极区移动,即 H+由 M 极区移向 N 极区,选项 B 正确;生成 1 mol CO 转移 4 mol 电子,生成 1 mol N 转移 10 mol2 2电子,根据得失电子守恒,M 极区生成的 CO 与 N 极区生成的 N 的物质的量之比为 52,相同条件下的体积之比为 52 22,选项 C 错误;由题图可知,好氧微生物反应器中的进料为 NH 、O ,产物为 NO ,根据得失电子守恒、原子守恒和电荷4 2 3守恒配平该反应为 NH +2O4 2NO +2H+H O,选项 D 正确。 3 21-x 42 2 2 2 2 2 5.C 充电时 F-从乙电极移向甲电极,则甲电极是阳极,乙电极是阴极,放电时,甲电极是正极,乙电极是负极。放电时,甲电极发生还原反应,电极反应式为 BiF +3e-3Bi+3F-,A 错误。放电时,电流从电势高的正极流向电势低的负极,所以甲电极的电势比乙电极的电势高,B 错误。充电时,甲电极的电极反应式为 Bi+3F-3e- BiF ,电极增加的质量是氟3元素的质量,每转移 3 mol 电子,甲电极质量增加 57 g,所以当导线上通过 1 mol 电子时,甲电极质量增加 19 g,C 正 确。充电时,乙电极是阴极,与外加电源的负极相连,D 错误。6.D 原电池中阳离子移向正极,放电时,Li+通过隔膜移向正极,A 项正确;放电时 Li+右移,铝箔是负极、铜箔是正极, 电子由铝箔沿导线流向铜箔,B 项正确;根据充电时阳极反应式,可知放电时正极反应为 Li FePO +xLi+xe-LiFePO ,C 项正确;磷酸铁锂锂离子电池充放电过程通过 Li+ 4迁移实现,Li、Fe 的化合价发生变化, D 项错误。7.A Fe 在 NaCl 溶液中发生吸氧腐蚀,加热铁片所在烧杯使铁片失电子的速率加快,导致铁片失电子速率大于铁片失电子速率,会有电子通过电流计,电流计指针会发生偏转,A 正确;题中右图装置中“电流计指针发生偏转”说明形成了原电池,左边烧杯中氯化钠溶液浓度较大,腐蚀速率较快,铁片作负极,失电子生成亚铁离子,向其附近溶液中加 KSCN 溶液无现象,铁片作正极被保护,向其附近溶液中加 KSCN 溶液也无现象,因此不能判断电池的正、负极,B 错误;题中左图装置没有形成原电池,右图装置形成了原电池,形成原电池会加快反应速率,故铁片的腐蚀速率比铁片的腐蚀速率快,C 错误; 铁片、都发生了吸氧腐蚀,但二者的腐蚀速率相同,故“电流计指针未发生 偏转”,D 错误。8.B 由题意知,RbAg I 是只能传导 Ag+的固体电解质,所以 b 电极上 Ag 失电子生成 Ag+,Ag 电极作负极,多孔石墨电4 5极为正极。因 O 可以通过聚四氟乙烯膜与 AlI 反应生成 Al O 和 I ,则正极的放电物质应为 I ,其得电子转化为 I-,2 3 2 3 2 2结合 RbAg I 固体电解质中的 Ag+生成 AgI,根据原子守恒及电荷守恒配平得到的正极反应为I +2Ag+2e-4 5 22AgI,选项A 错误;负极反应为 Ag-e-Ag+,原电池总反应为 2Ag+I22AgI,结合正极区的转化反应 4AlI +3O3 22Al O +6I ,可2 3 2得该气体传感器的总反应为 3O +4AlI +12Ag 2Al O +12AgI,选项 B 正确;由得失电子守恒知当外电路转移 0.01 mol2 3 2 3电子时,消耗 0.002 5 mol O ,由于没有指明温度和压强,无法计算氧气的体积,选项 C 错误;气体传感器充电时,Ag+2向阴极移动,即向 Ag 电极移动,选项 D 错误。9.B 由题图中电子的流向可知,Zn 电极为负极,惰性电极为正极,负极发生的反应为 Zn-2e-+4OH-Zn(OH) ,正极4的电极反应式为 MnO +2e-+4H+2Mn2+2H O,则放电过程的总反应为 Zn+MnO + 4OH-+4H+ 2 2Zn(OH) +Mn2+2H O,A 项正确。 4 2当 1 mol Zn 参与反应时,电路中有 2 mol 电子通过,则理论上有 2 mol K+发生迁移,B 项错误。充电过程中阴极的电极反应式与放电过程中负极的电极反应式相反,结合 A 项分析可知,充电过程中,阴极的电极反应式为 Zn(OH) +2e-4Zn+4OH-,C 项正确。充电过程中,惰性电极为阳极,发生的反应为 Mn2+-2e-+2H O2小,D 项正确。10.C 甲烧杯中发生氧化反应,乙烧杯中发生还原反应,A 项错误;乙烧杯中 Cr O2 7MnO +4H+,有 H+生成,pH 逐渐减 2发生还原反应,电极反应式为Cr O +14H+6e- 2 72Cr3+7H O,B 项错误;外电路中电流从正极流向负极,即从 b 到 a,C 项正确;电池工作时,盐桥中的2SO 向负极移动,即移向甲烧杯,D 项错误。 4- + 2 + 2 2 2 .24L4 -119.5g-10 .6mo11.(1)玻璃棒、500 mL 容量瓶(2 分) 硫酸(1 分) (2)银(2 分) (3)Fe2+-e-Fe3+(1 分) Ag+e-Ag(1 分) Ag+(1分) (4)原电池反应使 c(Fe3+)增大,同时 NO-3进入石墨电极酸性溶液中,氧化亚铁离子,c(Fe3+)又增大,致使平衡正向移动(2 分)【解析】 (1)配制 500 mL 一定物质的量浓度的溶液需要的玻璃仪器有胶头滴管、量筒、烧杯、玻璃棒、500 mL容量瓶。Fe (SO ) 为强酸弱碱盐,在溶解固体时,应在烧杯中先加入一定体积的稀硫酸,以防止 Fe3+水解。(2)电流表 2 4 3显示电流由银电极流向石墨电极,则银电极为正极。由原电池的工作原理可知,阳离子向正极移动,即盐桥中的阳离子进入银电极溶液中。(3)石墨电极为负极,电极反应式为 Fe2+-e-Fe3+。银电极为正极,电极反应式为 Ag+e-Ag。电池的总反应为 Ag+Fe2+ Fe3+Ag,由此可知 Ag+的氧化性大于 Fe3+。(4)随着原电池反应 Ag+Fe2+ Fe3+Ag 的进行, 溶液中 c(Fe3+)增大,当盐桥中电解质为 KNO 时,NO 进入石墨电极酸性溶液中,氧化亚铁离子,c(Fe3+)又增大,致使3 3Fe3+AgAg+Fe2+平衡正向移动,故一段时间后,可观察到电流表指针反转。12.(1)MnO (1 分) NH +H O NH H O+H+(2 分) (2)Zn+MnO +2H SO ZnSO +MnSO +2H O(2 分) 增大锌粉与二氧化2 4 2 3 2 2 2 4 4 4 2锰粉末的接触面积(1 分) (3)能量转换效率高、环境友好(2 分) CH -8e-+10OH-4Zn2+Mn2+2H OZn+MnO +4H+(2 分) (5)75%(2 分)22CO+7H O(2 分) (4)减小(1 分) 3 2【解析】 (1) 普通锌锰干电池的构造:外壳为锌筒,中间是石墨棒,其周围是由 MnO 和 NH Cl 等组成的糊状填充物,2 4还原剂锌在负极失去电子被氧化,氧化剂 MnO 在正极得到电子被还原,电解质氯化铵水解(NH +H O2 4 2NH H O+H+)使 3 2电解液呈酸性。(2)“酸浸”时首先会想到活泼金属锌与稀硫酸反应,Zn+H SO2 4ZnSO +H ,结合“滤液”的溶质为 4 2ZnSO 和 MnSO 可推知,在酸性溶液中强还原剂锌把强氧化剂 MnO 还原为 Mn2+:Zn+MnO +2H SO 4 4 2 2 2 4ZnSO +MnSO +2H O;进4 4 2而由“滤液中 c(ZnSO )略大于 c(MnSO )”判断,粉碎的重要作用是增大锌粉与 MnO 粉末的接触面积,使上述两个反应4 4 2中的第二个反应成为主要反应。(3)燃料电池的优点是能量转换效率高、环境友好。碱性燃料电池中,甲烷的氧化产物为 CO :CH -8e-+10OH- 3 4CO +7H O。(4)铝电极与通甲烷的铂电极相连,作电解池的阴极,电解时溶液中的锌离子 3 2在铝电极上得到电子被还原为单质锌,Zn2+2e-Zn,石墨电极上 Mn2+失去电子被氧化为 MnO ,Mn2+-2e-+2H O2 2MnO +4H+,生成的氢离子使石墨电极附近溶液的 pH 减小。电解池中的总反应为 Zn2+Mn2+2H O 2 2Zn+MnO +4H+。(5)燃 2料电池中:n(CH )=22.4Lmol=0.1 mol,由负极反应知,消耗 0.1 mol 甲烷时转移 0.8 mol 电子。电解池中:n(Zn)=65gmol100%=75%。=0.3 mol,由阴极反应知,生成 0.3 mol Zn 时消耗 0.6 mol 电子,故图 2 装置的电流效率= 0.8mol
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