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考点四十四 蓄电池1铅蓄电池是常见的二次电池，某学生用铅蓄电池进行下列实验，如下图所示。铅蓄电池的工作原理为：Pb + PbO2+2H2SO42PbSO4+ 2H2O。下列判断错误的是 A 铅蓄电池的结构中栅状极板应交替排列B 铅蓄电池放电时Pb电极的电极反应为：Pb-2e-=Pb2+C K闭合时，烧杯中SO42-向c电极迁移D K闭合后，若c、d电极的质量相差3.2g，则转移的电子可能为0.2mol【答案】B2下列有关化学电源的叙述错误的是( )A 铅蓄电池是充电电池B 干电池中碳棒为正极C 干电池根据电池内的电解质分为酸性电池和碱性电池D 铅蓄电池中的PbO2为负极【答案】D【解析】A. 蓄电池又叫二次电池，可以连续充、放电，所以铅蓄电池是充电电池，故A正确；B. 在干电池中，活泼的金属作负极，碳棒作正极，故B正确；C.根据电池内的电解质，可以将干电池分为酸性电池和碱性电池，酸性电池主要以硫酸为电解质，碱性电池主要以氢氧化钾为电解质，故C正确；D. 在铅蓄电池中，Pb作负极，PbO2作正极，故D错误；答案选D。3用铅蓄电池电解苦卤水 (含C1、Br、Na、Mg2)的装置如图所示 (a、b为石墨电极)。下列说法中正确的是 （ ） A 铅蓄电池放电时的正极反应是：PbO2+4H+ +2e- =Pb2+2H2OB 忽略能量消耗，当b极产生001mol气体时，铅蓄电池中消耗 001 molH2SO4C 铅蓄电池充电时，A极应与外接电源负极相连D 电解苦卤水时，a 电极首先放电的是Br而不是Cl，说明当其它条件相同时Br的还原性强于Cl【答案】D4以铅蓄电池为电源，石墨为电极电解CuSO4溶液，装置如下图。若一段时间后Y电极上有6.4 g红色物质析出，停止电解。下列说法正确的是 A a为铅蓄电池的负极B 电解过程中，铅蓄电池的负极增重30.3gC 电解结束时，左侧溶液质量增重8gD 铅蓄电池工作时正极电极反应式为：PbSO4+2ePb+SO42【答案】C【解析】Y电极上有6.4g红色物质析出，则m（Cu）=6.4g，n（Cu）=0.1mol，故Y电极上发5丙烷(C3H8)熔融盐燃料电池和锌蓄电池均为用途广泛的直流电源，放电时二者的总反应分别为C3H8+5O2=3CO2+4H2O，2Zn+O2=2ZnO。用丙烷(C3H8)燃料电池为锌蓄电池充电的装置如图所示，下列说法不正确的是 A 物质M为CO2B 燃料电池消耗1mo1 O2时，理论上有4 mol OH-透过b膜向P电极移动C a膜、b膜均适宜选择阴离子交换膜D 该装置中，锌蓄电池的负极反应式为Zn+2OH-2e-=ZnO+H2O【答案】D【解析】A. 燃料电池中由于电解质是熔融的碳酸钠，则氧气在正极得到电子结合CO2转化为碳酸根，则物质M为CO2，A正确；B. 燃料电池消耗1mo1 O2时注意4mol电子，电解池中阴离子向阳极移动，因此理论上有4 mol OH-透过b膜向P电极移动，B正确；C. 原电池中正极产生碳酸根，负极丙烷需要结合碳酸根，则a膜、b膜均适宜选择阴离子交换膜，C正确；D. 该装置中，锌蓄电池的负极此时变为阴极，反应式为ZnO+H2O+2e-=Zn+2OH-，D错误，答案选D。6蓄电池在放电时起原电池的作用，在充电时起电解池的作用。下面是爱迪生电池分别在充电和放电时发生的反应：Fe+NiO2+2H2OFe(OH)2+Ni(OH)2，下列有关爱迪生电池的推断不正确的是A 放电时，Fe是负极，NiO2是正极B 蓄电池的电极可以浸入某种酸性电解质溶液中C 充电时，阴极上的电极反应为：Fe(OH)2 + 2e= Fe + 2OHD 放电时，电解质溶液中的阴离子向负极方向移动【答案】B7镁原子电池放电时电压高而平稳，电池反应为xMg + Mo3S4 MgxMo3S4，下列说法错误的是A 放电时负极反应为Mg2e=Mg2B 充电时阳极反应为Mo3S4xMg22xe=MgxMo3S4C 放电时Mg2向正极区移动D 充电时电池的负极接充电电源的负极【答案】B【解析】A、放电时，负极上镁失电子发生氧化反应，电极反应式为：Mg-2e=Mg2，故A正确；B、充电时，阳极上MgxMo3S4失电子发生氧化反应，电极反应式为：MgxMo3S4-2xeMo3S4+xMg2，故B错误；C、放电时，电解质中阳离子镁离子向正极移动，故C正确；D、充电时电池的负极接充电电源的负极，故D正确；故选B。8如图装置()为一种可充电电池的示意图，其中的离子交换膜只允许K通过，该电池充放电的化学方程式为：2K2S2KI3 K2S43KI，装置()为电解池的示意图。当闭合开关K时，X附近溶液先变红。则下列说法正确的是( ) A 闭合K时，K从右到左通过离子交换膜B 闭合K时，A的电极反应式为：3I2e=IC 闭合K时，X的电极反应式为：2Cl2e=Cl2D 闭合K时，当有0.1 mol K通过离子交换膜，X电极上产生标准状况下气体1.12 L【答案】D9用铅蓄电池电解甲、乙电解池中的溶液。已知铅蓄电池的总反应为:Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)2PbSO4(s)+2H2O(l),电解一段时间后向c极和d极附近分别滴加酚酞试剂,c极附近溶液变红,下列说法正确的是( ) A d极为阴极B 放电时铅蓄电池负极的电极反应式为:PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq)+2e-PbSO4 (s)+2H2O (l)C 若利用甲池精炼铜,b极应为粗铜D 若四个电极材料均为石墨,当析出6.4 g Cu时,两池中共产生气体3.36 L(标准状况下)【答案】C10用吸附了H2的碳纳米管等材料制作的二次电池的原理如图所示。下列说法正确的是（ ） A 放电时，负极的电极反应为：H22e2HB 充电时，阳极的电极反应为：Ni(OH)2OHeNiO(OH)H2OC 充电时，将电池的碳电极与外电源的正极相连D 放电时，OH向镍电极作定向移动【答案】B【解析】A项，放电时为原电池原理，吸附H2的碳纳米管为负极，电解质溶液为KOH溶液，负极电极反应为：H2-2e-+2OH-=2H2O，A项错误；B项，充电时为电解原理，镍电极为阳极，阳极发生失电子的氧化反应，阳极的电极反应为：Ni（OH）2-e-+OH-=NiO（OH）+H2O，B项正确；C项，充电时碳电极为阴极，将碳电极与外电源的负极相连，C项错误；D项，放电时阴离子向负极移动，OH-向碳电极作定向移动，D项错误；答案选B。11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 。有关该电池的说法正确的是A 放电时负极反应：Cd2e+2OH= Cd(OH)2B 充电过程是化学能转化为电能的过程C 放电时正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【答案】A12下图是铅蓄电池的工作原理示意图，电池总反应式是PbPbO22H2SO4 2PbSO42H2O，下列说法正确的是（ ） A 放电时：PbO2做负极B 充电时：硫酸浓度增大C 充电时：B应与电源的正极相连D 放电时：正极反应是Pb2eSO42PbSO4【答案】B【解析】A放电时，Pb极即B极为电池负极，PbO2极即A极为正极，A错误；B充电时，发生的是铅蓄电池的逆反应，硫酸浓度增大，B正确；C充电时，铅蓄电池的正极的逆反应是氧化反应，应与电源的正极相连，所以B应与电源的负极相连，C错误；D、放电时，正极上二氧化铅得电子和硫酸根离子反应生成硫酸铅，电极反应式为：PbO2+2e-+SO42-=PbSO4，D错误；答案选B。13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A 放电时负极反应为：Zn2e2OHZn(OH)2B 放电时正极反应为：FeO424H2O + 3eFe(OH)35OHC 放电时每转移3mol电子，正极有1mol K2FeO4被还原D 放电时正极附近溶液的pH不变【答案】D14如图是一种利用锂电池“固定CO2”的电化学装置，在催化剂的作用下，该电化学装置放电时可将CO2转化为C和Li2CO3，充电时选用合适催化剂，仅使Li2CO3发生氧化反应释放出CO2和02。下列说法中正确的是 A 该电池充电时，阳极反应式为:C+2Li2CO3-4e-=3CO2+4LiB 该电池放电时,Li+向电极X方向移动C 该电池充电时，电极Y与外接直流电源的负极相连D 该电池放电时，每转移4mol电子，理论上生成1molC【答案】D【解析】A. 该电池充电时，阳极上C失电子生成二氧化碳，即C+2Li2CO3-4e-=3CO2+4Li+，故A错误；B. 放电时，X极上Li失电子，则X为负极，Y为正极，Li+向电极Y方向移动，故B错误；C. 该电池充电时，电源的负极与外加电源的负极相连，即电极X与外接直流电源的负极相连，故C错误； D. 正极上CO2得电子生成C和Li2CO3，C的化合价降低4价，则每转移4mol电子，理论上生成1molC，故D正确；本题选D。15电动汽车以锂电池提供动力，锂电池技术已经成为汽车研究的前沿科技某锂电池的电池反应为：xLi+Li3-xNinO6Li3NinO6，下列说法正确的是A 该电池的充、放电过程互为可逆反应B 放电时，电池的负极反应为Li-e-=Li+C 放电过程中，Li+向电池的负极移动D 该电池可以采用醋酸、乙醇等作为电解质溶液【答案】B16在新型储能体系，可充电锂二氧化碳电池被称为“可呼吸电池2.0”,该电池的总反应式为:Li+CO2+O2Li2CO3(未配平).其工作原理如下图所示(放电时产生的碳酸锂固体储存于碳纳米管中,TEGDME是一种有机溶剂)。下列说法中正确的是 A 放电时,CO2发生还原反应B 若有1.12L.CO2参与反应,则有0.2mol电子发生转移C 放电时，Li+从右向左移动D 充电时,阳极反应为2Li2CO3-4e-=2CO2+O2+4Li+【答案】D【解析】4 Li+2CO2+O22Li2CO3，A. 放电时,O2发生还原反应,故A错误；B.若有1.12L.CO2参与反应,不能确定是否是标准状况，故B错误；C. 右边是正极，放电时，Li+从左向右移动，故C错误；D. 充电时,阳极失电子，发生氧化反应，阳极反应为2Li2CO3-4e-=2CO2+O2+4Li+，故D正确；故选D。17铝-石墨双离子电池是一种高效电池。原理为：AlLi + Cx(PF6)Al+xC+Li+PF6-,电池结构如图所示。下列说法正确的是 A 放电时外电路中电子向铝锂电极移动B 放电时正极反应为Cx(PF6)+e-= xC+ PF6-C 充电时，铝石墨电极上发生还原反应D 以此电池为电源，电解NaCl饱和溶液，当生成11.2LH2时，电池负极质量减少7g【答案】B18我国研究锂硫电池获得突破，电池的总反应是16Li+S88Li2S，充放电曲线如图所示，下列说法不正确的是（ ） A 充电时，电能转化为化学能B 放电时，锂离子向正极移动C 放电时，1molLi2S6转化为Li2S4得到2mole-D 充电时，阳极总电极反应式是8S2-16e-=S8【答案】C 19铅蓄电池是最常用的化学电源，它在放电、充电时的电池反应为： 试回答：（1）铅蓄电池负极的电极材料是_。（2）工作时铅蓄电池正极的电极反应是_。（3）铅蓄电池工作过程中，电解质溶液的密度会_(填“减小”“增大”或“不变”，下同)，pH_。（4）该铅蓄电池在充电时阳极的电极反应是_。（5）如果用铅蓄电池做电源电解饱和食盐水制取Cl2，已知某铅蓄电池中硫酸溶液的体积为0.8L，电解前硫酸溶液浓度为4.5mol.L-1，当制得26.88LCl2时（指在标准状况下），求理论上电解后电池中硫酸溶液的浓度为（假设电解前后硫酸溶液的体积不变）_ mol.L-1。【答案】（1）Pb (或铅)（2）PbO24HSO422e= PbSO42H2O （3）减小、增大（4）PbSO42H2O2e= PbO24HSO42（5）1.5mol.L-1【解析】（1）铅蓄电池负极是失电子的一极，正极是得电子的一极，根据原电池总反应可判断其电极材料是Pb (或铅)。（2）电池正极的电极反应是PbO24HSO422e= PbSO42H2O 。（3）根据总电极反应，由于硫酸溶液浓度减小，故电解质溶液的密度会减小。pH_增大。（4）该铅蓄电池在充电时外界电源与原电池的正极相连，阳极的电极发生的反应氧化反应即失电子，电极反应为PbSO42H2O2e= PbO24HSO42 。20用氟硼酸（HBF4，属于强酸）代替硫酸作铅蓄电池的电解质溶液，可使铅蓄电池在低温下工作时的性能更优良，反应方程式为Pb+PbO2+4HBF42Pb（BF4）2+2H2O，其中Pb（BF4）2为可溶于水的强电解质，用该铅蓄电池分别电解AgNO3溶液和Na2SO3溶液，装置如下图，a、b、c、d电极材料均为石墨，通电时a电极质量增加。 回答下列问题：（1）d电极为该装置的_极，工作时，该池内d电极上无气体产生，写出该池内电解反应的离子方程式：_。（2）该铅蓄电池放电时X极附近pH_ （填“增大”、“减小”或“不变”），正极的电极反应式为_。（3）铅蓄电池充电时，Y电极与电源的_（填“正极”或“负极”）相连。（4）另取一常规铅蓄电池（浓硫酸作电解质溶液）与该铅蓄电池同时放电，当电路中均通过1 mol电子时，分别取下Y电极称重，两电极质量相差_g。【答案】（1）阳，SO32H2OSO42H2；（2）增大，PbO24H2e=Pb22H2O；（3）负极；（4）151.5。【解析】（1）a极质量增加，发生电极反应式为Age=Ag，a极为阴极，即Y为负极，X为正极，d为阳极，d电极上无气体放出，SO32中S具有还原性，其d极反应式为SO322eH2O=SO422H，c极为阴极，反应式为2H2e=H2,因此总电极反应式为：SO32H2OSO42H2；（2）X为正极，反应式为PbO24H2e=Pb22H2O，消耗H，pH增大；（3）充电时，电池的正极接电源的正极，电池的负极接电源的负极，Y接电源的负极；（4）常规蓄电池负极反应式为Pb2eSO42=PbSO4，新型蓄电池负极反应式为：Pb2e=Pb2，因此通过1mol电子，两极质量差（0.5960.5207）g=151.5g。21如图是以铅蓄电池为电源，模拟氯碱工业电解饱和食盐水的装置图(C、D均为石墨电极)。 已知：铅蓄电池在放电时发生下列电极反应：负极PbSO2e=PbSO4正极PbO24HSO2e=PbSO42H2O(1)请写出电解饱和食盐水的化学方程式_。(2)若在电解池中C极一侧滴酚酞试液，电解一段时间后未呈红色，说明铅蓄电池的A极为_极。(3)用铅蓄电池电解1 L饱和食盐水（食盐水足量）时，若收集到11.2 L(标准状况下)氯气，溶液pH=_。若铅蓄电池消耗H2SO4 2 mol，则可收集到H2的体积(标准状况下)为_L。【答案】 2NaCl2H2O2NaOHCl2H2 正 14 22.422蓄电池是一种可以反复充电、放电的装置。有一种蓄电池在充电和放电时发生的反应是：NiO2Fe +2H2O=Fe(OH)2+Ni(OH)2（1）金属镍在元素周期表中的位置是_。（2）此蓄电池放电时，该电池发生氧化反应的物质是_（城序号）。A NiO2 BFe C Fe(OH)2 DNi(OH)2（3）此蓄留电池充电时，阳极的电极反应式是_。（4）用该蓄电池电解含有0.2molNaCl的混合溶液100mL，假如电路中转移了0.1mo电子，且电解池的电极均为惰性电极。阳极产生的气体在标准状况下的体积是_；将电解后的溶液加水稀释至1L，此时溶液的pH=_。（5）该电池电极材料对环境有危害。在对电池进行回收处理过程中遇到以下问题：己知：常温下KspFe(OH)3=1.010-34，KspNi(OH)2=1.010-15。某溶液中含有0.1mol/L的Ni2+和0.1mol/LFe3+，当逐滴加入NaOH溶液（忽略溶液体积改变），先沉淀的离子是_。要想使Fe3+沉淀完全，Ni2+不沉淀，溶液的pH需控制的范围是_。【答案】（1）第四周期第VIII族；（2）B；（3）Ni(OH)2+2OH-=NiO2+2H2O（4）1.12L；13；（5）Fe3+；3pH723电化学应用广泛。请回答下列问题：（1）自发进行的氧化还原反应可以设计成原电池。若电池放电时的反应式为：2Cu2H2SO4O2= 2CuSO42H2O，该电池的负极材料为_；正极的电极反应式为_。（2）燃料电池和二次电池的应用非常广泛。如图为甲烷燃料电池的示意图，电池工作时，b极的电极名称为_；负极的电极反应式为_； 铅蓄电池为生活中常用的二次电池。放电时的反应为：PbO2 + Pb+ H2SO4 = PbSO4 + 2H2O，铅蓄电池负极的电极反应式为_；充电时，铅蓄电池的PbO2极应与外加直流电源的_极相连，PbO2极的电极反应式为_。（3）以铅蓄电池为电源精炼粗铜(含Fe、Pb、Ag、Au及其他不反应质)时，以硫酸铜溶液为电解质溶液，粗铜做_极；精炼一段时间后，当阴极增重128 g时，铅蓄电池参加反应的硫酸的物质的量为_。【答案】 铜或Cu O24H4e2H2O 正极 CH4 10 OH8eCO327 H2O Pb + SO42 - 2e= PbSO4 正极 PbO2 4HSO42 2e= PbSO4 2H2O 阳 4 molPb+ H2SO4 = PbSO4 + 2H2O，则铅蓄电池参加反应的硫酸的物质的量为4mol。所以答案：阳极，4mol。24铅酸蓄电池是常见的化学电源，其电极材料分别是Pb和PbO2，电解质溶液为一定浓度的硫酸。充放电的总反应是： Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O （1）该蓄电池放电工作时电解质溶液中SO42-移向_（填“正极”或“负极”，下同）充电时，该极接直流电源的_。（2）Cu2O是一种半导体材料，可通过右图的电解装置制取，电解总反应为：2Cu+H2OCu2O+H2阴极的电极反应式是_。 若用铅酸蓄电池作为电源进行电解，当蓄电池中有0.2mol H+被消耗时，Cu2O的理论产量为_g。 （3）为防止钢闸门在水中被腐蚀，可将其与铅酸蓄电池的_极相连（填Pb或PbO2）。（4）用铅蓄电池电解500mL饱和食盐水（足量）。电解一段时间后，共收集到气体1120mL（已折算成标准状况下），则所得溶液的pH_（不考虑气体的溶解及电解前后溶液体积的变化）【答案】 负极 负极 2H+2e-=H2 7.2 Pb 1325利用新方案和新工艺处理废旧铅酸蓄电池，可以达到节能减排、防治污染和资源循环利用的目的。一种处理铅酸蓄电池的流程如下： 已知：Ksp(PbSO4)=1.6108)和Ksp(PbCO3)=7.41014写出铅酸蓄电池放电时的总反应_；废旧电池的预处理时需要将电池放电完全，目的是_；写出铅膏脱硫时的离子方程式_。传统的铅蓄电池的处理工艺是将电池破碎后，洗涤，干燥，直接送入回转炉熔炼。而该工艺使用纯碱脱硫的显著优点是_。从Na2SO4溶液中结晶出Na2SO410H2O晶体的方法是蒸发浓缩、_、过滤洗涤，洗涤时用乙醇洗涤晶体，用乙醇而不用水洗涤的原因是_。【答案】 Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O 将电极材料全部转换为PbSO4 PbSO4(s)+CO32(aq)PbCO3 (s)+ SO42(aq) 可以减小污染，对环境友好 冷却结晶 防止硫酸钠晶体溶解，降低产品损耗
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