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第二单元原电池化学电源1.下列电池工作时,负极上有H2参与反应的是()A.氢氧燃料电池B.锌锰碱性电池C.铅蓄电池 D.银锌纽扣电池答案A氢氧燃料电池放电时,负极上氢气失电子发生氧化反应,故A正确;锌锰碱性电池放电时,负极上锌失电子发生氧化反应,故B错误;铅蓄电池放电时,负极上铅失电子发生氧化反应,故C错误;银锌纽扣电池放电时,负极上锌失电子发生氧化反应,故D错误。2.图1是铜锌原电池示意图。图2中,x轴表示实验时流入正极的电子的物质的量,y轴表示()A.铜棒的质量 B.c(Zn2+)C.c(H+) D.c(SO42-)答案C铜锌原电池正极(Cu)和负极(Zn)的电极反应式分别是2H+2e-H2、Zn-2e-Zn2+。由于铜棒上生成的氢气逸出,铜棒不参与反应,故铜棒的质量保持不变,A项错误;随着放电的进行,溶液中c(Zn2+)逐渐增大,c(H+)逐渐减小,故B项错误,C项正确;铜锌原电池的总反应为Zn+2H+Zn2+H2,放电过程中c(SO42-)保持不变,故D项错误。3.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+2MnO2+H2O Zn(OH)2+Mn2O3。下列说法正确的是()A.电池工作时,锌失去电子,发生还原反应B.电池工作时,电子由正极通过外电路流向负极C.电池正极的电极反应式为:2MnO2+H2O+2e- Mn2O3+2OH-D.当锌的质量理论上减小6.5 g时,溶液中通过0.2 mol电子答案C电池工作时,锌失去电子,发生氧化反应,A错误;电池工作时,电子由负极通过外电路流向正极,B错误;电池正极发生还原反应,电极反应式为:2MnO2+H2O+2e- Mn2O3+2OH-,C正确;溶液中无电子通过,D错误。4.全钒液流电池是一种新型的绿色环保储能电池。其电池总反应为V3+VO2+H2O VO2+2H+V2+。下列说法正确的是()A.放电时正极反应为:VO2+2H+e- VO2+H2OB.充电时阴极反应为:V2+-e- V3+C.放电过程中电子由负极经外电路移向正极,再由正极经电解质溶液移向负极D.充电过程中,H+由阴极区向阳极区迁移答案A放电时,负极氧化正极还原,负极反应为:V2+-e- V3+,正极反应为:VO2+2H+e- VO2+H2O,A正确;充电时,阴极反应为:V3+e- V2+,B错误;阳极反应:VO2+H2O-e- VO2+2H+,H+在阳极区生成,由阳极区向阴极区迁移,D错误;C项中电解质溶液导电是靠离子的定向移动,错误。5.锌铜原电池装置如图所示,其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过,下列有关叙述正确的是()A.铜电极上发生反应Cu-2e- Cu2+B.电池工作一段时间后,乙池的c(SO42-)减小C.电子从锌极经过导线移向铜极D.电池工作一段时间后,甲池的c(Zn2+)增大答案C由图像可知,锌铜原电池的反应式为:Zn+Cu2+ Zn2+Cu,Zn为负极,发生氧化反应,Cu为正极,铜电极上发生反应Cu2+2e- Cu,故A错误;阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过,故两池中c(SO42-)不变,B错误;电子从负极流向正极,即电子从锌极经过导线移向铜极,故C正确;甲池中Zn失电子生成Zn2+,Zn2+通过阳离子交换膜进入乙池,以保持溶液呈电中性,所以甲池的c(Zn2+)不变,D错误。6.微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用。有一种纽扣式银锌电池,其电极分别是Ag2O和Zn,电解质溶液为KOH溶液,电极反应为:Zn+2OH-2e- ZnO+H2O,Ag2O+H2O+2e- 2Ag+2OH-。根据上述反应式,判断下列叙述中正确的是()A.使用过程中,电池负极区溶液的pH增大B.使用过程中,电子由Ag2O极经外电路流向Zn极C.Zn是负极,Ag2O是正极D.Zn电极发生还原反应,Ag2O电极发生氧化反应答案C由电极反应可知Zn发生氧化反应,故作负极,Ag2O发生还原反应,故作正极。7.利用如图所示装置可以将温室气体CO2转化为燃料气体CO。下列说法中,正确的是()A.a极反应式为2H2O-4e- 4H+O2B.电极a表面发生还原反应C.该装置工作时,H+从b极区向a极区移动D.该装置中每生成1 mol CO,同时生成1 mol O2答案AB项,据电子的运动方向可知,a是负极,发生氧化反应,错误;C项,根据图示,a为负极,b为正极,该装置工作时,电解质溶液中阳离子向正极移动,H+从a极区向b极区移动,错误;D项,a是负极,b是正极,负极反应式为2H2O-4e-4H+O2,正极反应式为CO2+2e-+2H+CO+H2O,据得失电子守恒可知每生成1 mol CO,同时生成0.5 mol O2,错误。8.利用反应6NO2+8NH37N2+12H2O构成电池的方法既能有效减少氮氧化物的排放,减轻环境污染,又能充分利用化学能,装置如图所示。下列说法正确的是()A.电流从左侧电极经过负载后流向右侧电极B.为使电池持续放电,离子交换膜需选用阴离子交换膜C.电极A的电极反应式为2NH3-6e-N2+6H+D.当有4.48 L NO2被处理时,转移电子数为0.8NA答案B该反应中,二氧化氮中N的化合价由+4价变为0价、氨气中N的化合价由-3价变为0价,所以通入二氧化氮的电极是正极,通入氨气的电极是负极,放电时,电流从正极沿导线流向负极,所以电流从右侧电极经过负载后流向左侧电极,A项错误;原电池工作时,阴离子向负极移动,为使电池持续放电,离子交换膜需选用阴离子交换膜,防止二氧化氮与OH-反应生成硝酸盐和亚硝酸盐,导致原电池不能正常工作,B项正确;电解质溶液呈碱性,则负极反应式为2NH3-6e-+6OH-N2+6H2O,C项错误;气体摩尔体积受温度和压强影响,温度和压强未知则气体摩尔体积未知,所以无法计算转移电子数,D项错误。9.钠-CO2电池的工作原理如图所示,吸收的CO2转化为Na2CO3固体和碳,沉积在多壁碳纳米管(MWCNT)电极表面,下列说法不正确的是()A.多壁碳纳米管(MWCNT)作电池的正极B.可以用乙醇代替四甘醇二甲醚作有机溶剂C.负极反应:Na-e- Na+D.电池总反应:4Na+3CO2 2Na2CO3+C答案B钠为活泼金属,容易失电子,作电池的负极,多壁碳纳米管(MWCNT)作电池的正极,A正确;因钠与乙醇会发生反应,故不能用乙醇代替四甘醇二甲醚作有机溶剂,B错误;负极反应为Na-e- Na+,C正确;由题给信息知,原电池工作时,吸收的CO2转化为Na2CO3固体和碳,故可得电池总反应为4Na+3CO2 2Na2CO3+C,D正确。10.已知反应:2FeCl3+Cu 2FeCl2+CuCl2,下列分析合理的是()A.由于此反应属于放热反应,因此能设计成原电池B.上述反应设计成原电池时两极材料可以是铁和铜C.上述反应设计成原电池时Cu为正极D.上述反应设计成原电池时电解质溶液选用FeCl3溶液答案D原电池反应原理是氧化还原反应,而放热反应不一定是氧化还原反应,故不能作为设计为原电池的依据,故A错误;若两极材料为铁和铜,那么活泼金属铁为负极,不可能发生反应2FeCl3+Cu 2FeCl2+CuCl2,故B错误;反应2FeCl3+Cu 2FeCl2+CuCl2设计成原电池,Cu被氧化,应作负极,故C错误;电解质溶液为FeCl3溶液,正极材料可以使用Pt等。11.(2016浙江4月选考,17,2分)Mg-H2O2电池是一种化学电源,以Mg和石墨为电极,海水为电解质溶液,示意图如下。下列说法不正确的是()A.石墨电极是该电池的正极B.石墨电极上发生还原反应C.Mg电极的电极反应式:Mg-2e- Mg2+D.电池工作时,电子从Mg电极经导线流向石墨电极,再从石墨电极经电解质溶液流向Mg电极答案D在Mg-H2O2电池中,Mg为负极,石墨为正极。电池工作过程中,镁失去电子,所产生的电子经导线流向石墨电极,H2O2在石墨电极表面得到电子转变成OH-,负极生成的Mg2+移向正极,溶液中的阴离子移向负极,在电解质溶液中不存在电子的流动。综上分析,D项错误。12.甲醇燃料电池(简称DMFC)由于其结构简单、能量转化率高、对环境无污染,可作为常规能源的替代品而越来越受到人们的关注。DMFC的工作原理如下图所示,下列说法不正确的是()A.通入a的电极是电池的负极B.负极反应式为CH3OH-6e-+H2OCO2+6H+C.正极反应式为32O2+6e-+3H2O6OH-D.负极上甲醇失去电子,发生氧化反应答案C根据题图知,交换膜是质子交换膜,则电解质溶液呈酸性,根据H+移动方向知,通入a的电极为负极、通入b的电极为正极,负极上甲醇失去电子,发生氧化反应,负极反应式为CH3OH-6e-+H2OCO2+6H+,正极上氧气得电子,发生还原反应,电极反应式为O2+4e-+4H+2H2O,故C不正确。13.(2017浙江4月选考,17,2分)银锌电池是一种常见化学电源,其反应原理:Zn+Ag2O+H2O Zn(OH)2+2Ag,其工作示意图如下。下列说法不正确的是()A.Zn电极是负极B.Ag2O电极发生还原反应C.Zn电极的电极反应式:Zn-2e-+2OH- Zn(OH)2D.放电前后电解质溶液的pH保持不变答案D由电池总反应可知该电池的反应中Zn为还原剂、氧化银为氧化剂,故Zn为负极被氧化、氧化银为正极被还原,故A、B、C正确。放电时,根据电池反应式Zn+Ag2O+H2OZn(OH)2+2Ag知反应中消耗水,电解质溶液的pH增大。14.(2017课标,11,6分)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:16Li+xS8 8Li2Sx(2x8)。下列说法错误的是()A.电池工作时,正极可发生反应:2Li2S6+2Li+2e- 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的量越多答案D电池工作时,电极a为正极,得到电子,由题图可知,工作过程中可发生反应2Li2S6+2Li+2e- 3Li2S4;外电路中流过0.02 mol电子时,负极消耗0.02 mol Li,即减重0.14 g;石墨烯可导电,能提高电极a的导电性;放电时Li2S8不断转化为Li2S2,充电时Li2S2不断转化为Li2S8;故D不正确,A、B、C均正确。15.中美专家研制出可在一分钟内完成充电的超常性能铝离子电池,该电池以金属铝和石墨为电极,用AlCl4-、Al2Cl7-和有机阳离子组成电解质溶液,其放电工作原理如图所示。下列说法正确的是()A.放电时,电子由石墨电极经用电器流向Al电极B.充电时,铝电极上发生氧化反应C.充电时,AlCl4-向铝电极方向移动D.放电时,负极的电极反应为Al-3e-+7AlCl4-4Al2Cl7-答案DAl作负极,发生Al-3e-Al2Cl7-,利用AlCl4-平衡电荷,得电极反应式为Al-3e-+7AlCl4-4Al2Cl7-,石墨作正极,电子由负极流向正极,A项错误、D项正确;B项,充电时,Al为阴极,发生还原反应,错误;C项,放电时,AlCl4-向Al电极移动,则充电时AlCl4-向石墨电极移动,错误。16.铁碳微电解技术是利用原电池原理处理酸性污水的一种工艺,装置如图。若上端开口关闭,可得到具有强还原性的H(氢原子);若上端开口打开,并鼓入空气,可得到具有强氧化性的OH(羟基自由基)。下列说法错误的是()A.无论是否鼓入空气,负极的电极反应式均为Fe-2e-Fe2+B.不鼓入空气时,正极的电极反应式为H+e-HC.鼓入空气时,每生成1 molOH有2 mol电子发生转移D.处理含有草酸(H2C2O4)的污水时,上端开口应打开并鼓入空气答案C由铁碳微电解装置示意图可知,Fe在原电池负极发生氧化反应,电极反应式为Fe-2e-Fe2+,故A正确;由题意可知上端开口关闭,可得到强还原性的H,则不鼓入空气时,正极的电极反应式为H+e-H,故B正确;鼓入空气时,正极的电极反应式为O2+2H+2e-2OH,每生成1 molOH有1 mol电子发生转移,故C错误;处理含有草酸(H2C2O4)的污水时,草酸根离子具有较强的还原性,与氧化剂作用易被氧化为二氧化碳和水,则上端开口应打开并鼓入空气生成具有强氧化性的羟基自由基,以氧化草酸处理污水,故D正确。17.某种甲烷燃料电池采用铂作电极,电池中的质子交换膜只允许质子和水分子通过,其基本结构如图,电池总反应为CH4+2O2CO2+2H2O。下列有关说法正确的是()A.电子由a极流出经过负载流向b极B.电解质溶液中H+移向a极C.每转移1 mol e-,消耗1.6 g CH4D.b极上的电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-答案AA项,由电池总反应可知,通甲烷的一极为燃料电池的负极,通O2的一极为燃料电池的正极,则a为负极,b为正极,在原电池中电子从负极经外电路流向正极,即由a极经负载流向b极,正确。B项,在原电池中,阳离子移向正极,所以电解质中的氢离子移向b极,错误。C项,由燃料电池的总反应式可知,甲烷中C元素从-4价变为+4价,则1 mol甲烷参加反应转移的电子的物质的量为8 mol,所以转移1 mol电子,消耗0.125 mol的甲烷,质量为2 g,错误。D项,由装置图可知,该燃料电池的电解质溶液为稀硫酸,所以正极的电极反应式为O2+4e-+4H+2H2O,错误。
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