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文档简介
题组训练过关
题组16一次电池
1.普通锌镒干电池的简图如图所示,它是用锌皮制成的锌筒作电极,
中央插一根碳棒,碳棒顶端加一铜帽。在石墨碳棒周围填满二氧化锦
和炭黑的混合物,并用离子可以通过的长纤维纸包裹作隔膜,隔膜外
是用氯化锌、氯化锭和淀粉等调成糊状作电解质溶液。该电池工作时
2+
的总反应为Zn+2NHJ+2MnO2—[Zn(NH3)2]+Mn203+H20o下列关于锌锦
干电池的说法中正确的是()
A.当该电池电压逐渐下降后,利用电解原理能重新充电复原
B.电池负极反应式为2MnO2+2NH4+2e—Mn203+2NH3+H20
C.原电池工作时,电子从负极通过外电路流向正极
D.外电路中每通过mol电子,锌的质量理论上减小g
【解析】选C。普通锌镒干电池是一次电池,不能充电复原,A项错
误;根据原电池工作原理,负极失电子,B项错误;由负极的电极反应
式可知,每通过mol电子,消耗锌的质量是65g,mol'g,D
项错误。
2.(双选)(2020•漳州模拟改编)锂亚硫酰氯(Li/SOCk)电池是实际应用
电池系列中比能量最高的一种电池,剖视图如图所示,一种非水的
LiAlCL的SOCb溶液为电解液。亚硫酰氯既是电解质,又是正极活性
物质,其中碳电极区的电极反应式为2soeb+4e-4C1+S+S02t,该电
池工作时,下列说法错误的是()
A.锂电极区发生的电极反应:Lie^—Li
B.放电时发生的总反应:4Li+2S0Cl2—4LiCl+S02t+S
C.锂电极上的电势比碳电极上的高
D.若采用水溶液代替S0CL溶液,电池总反应和效率均不变
【解析】选C、Do锂电池中锂为电池的负极,失电子生成锂离子,反
应式:Lie——Li,A正确;放电时的总反应式为电池正负极得失电子总
数相等时电极反应相加,4Li+2S0CL—4LiCl+S021+S,B正确;锂电
极为电池的负极,负极的电势比正极低,C错误;若采用水溶液代替
SOCb溶液,锂电极则与水反应生成氢氧化锂,造成电极的损耗,D错
、口
7天o
【加固训练】
LiFeS2电池是目前电池中综合性能最好的一种电池,其结构如图
所示。已知电池放电时的反应为4Li+FeS2——Fe+2Li2S。下列说法正确
的是()
为电池的正极
B.电池工作时,Li'向负极移动
C.正极的电极反应式为FeS2+4e—Fe+2S-
D.将熔融的LiCF3s改为LiCl的水溶液,电池性能更好
I]
【解析】选C。A项,由:LLi2s发生氧化反应,可知Li为电池负
极;B项,电池工作时,阳离子(Li.)移向正极;D项,由于
2Li+2H20—2LiOH+H2T,故不能用LiCl的水溶液作为电解质溶液。
题组2夕二次电池
3.如图是铅蓄电池充、放电时的工作示意图,已知放电时电池反应为
+2
Pb02+Pb+4H+2SO4—2PbS01+2H20o下列有关说法正确的是()
与N连接时,能量由电能转化为化学能
与N连接时,中向负极区迁移
与M连接时,所用电源的a极为负极
与M连接时,阳极附近的pH逐渐增大
【解析】选C。K与N相接时,是原电池,由化学能转化为电能,A错
误;由于形成原电池时正极消耗氢离子,所以氢离子向正极移动,B
错误;充电时,二氧化铅作为原电池的正极连接到电源的正极,所以b
是正极,a是负极,C正确;阳极生成二氧化铅和氢离子,pH减小,D
错误。
4.一种正投入生产的大型蓄电系统如图所示。放电前,被交换膜隔开
的电解质为Na2s2和NaBg,放电后分别变为Na2sl和NaBr。下列叙述正
确的是()
A.放电时,负极的电极反应式为2s22-2e——S24
B.充电时,阳极的电极反应式为3Br2e^=Br3
C.放电时,Na一经过离子交换膜,由b池移向a池
D.充电时,M接电源负极,N接电源正极
【解析】选C。放电时,负极反应为2Na2s22e——Na2s4+2Na,,A错误;充
+
电时,阳极反应为3NaBr2e^=NaBr3+2Na,B错误;在原电池中,阳离
子移向正极,Na,经过离子交换膜,由b池移向a池,C正确;充电时,
阳极反应为3NaBr2e—NaBr3+2Na,,所以充电时,M接电源正极,N接
电源负极,D错误。
【归纳提升】
1.二次电池的解题思路
2.二次电池电极反应式的书写方法
⑴先标出原电池总反应式电子转移的方向和数目,指出参与负极和正
极反应的物质。
⑵写出一个比较容易书写的电极反应式(书写时一定要注意电极产物
是否与电解质溶液共存)
⑶在电子守恒的基础上,总反应式减去写出的电极反应式即得另一电
极反应式。
(4)充电的电极反应与放电的电极反应过程相反。
题组33燃料电池
5.金属(M)空气电池的工作原理如图所示。下列说法不IE项的是
()
A.金属M作电池负极
B.电解质是熔融的M0
=
C.正极的电极反应式:02+2H20+4e=40H
D,电池总反应式:2M+02+2H20—2M(0H)2
【解析】选B。金属(M)空气电池中M失电子作负极,故A正确;根据
传递Nf和0H,可知电解质是熔融的M(0H)2,故B错误;空气中的氧气
得电子作正极,电极反应式为02+2H20+4e——40H,故C正确;电池总反
应式为2M+02+2H20=-2M(0H)2,故D正确。
6.(双选)某种熔融碳酸盐燃料电池以Li2c。3、K2c为电解质、以CH,为
燃料时,该电池工作原理如图。下列说法正确的是()
为CH”b为空气
023向正极移动
C.此电池在常温下也能工作
2
D.正极的电极反应式为02+2C02+4e=-2CO3'
【解析】选A、Do电极反应式如下:
2
负极:CH48e+4CO3--5C02+2H20
2
正极:202+8e+4C02—4C03-
根据图示中电子的移向,可以判断a处通入甲烷,b处通入空气,C0?3-
应移向负极,由于电解质是熔融盐,因此此电池在常温下不能工作。
7.二甲醛直接燃料电池具有启动快、效率高等优点,其能量密度高于
甲醇直接燃料电池kW-h«kg1)o若电解质为酸性,二甲醛直接燃料电
池的负极反应为,一个二甲醛分子经过电化学
氧化,可以产生____________个电子的电量;该电池的理论输出电压
为V,能量密度后(列式计算,能量密度=电池
输出电能/燃料质量,
1kW-h=3.6X106J)o
【解析】电解质为酸性时,二甲醛(CH30cH3)在燃料电池的负极上发生
氧化反应,生成CO?和H',CH30cH3中碳元素的化合价为2,CO2中碳元
素的化合价为+4,所以1molCH30cH3失去12mol电子,负极反应为
1*
CH30CH3+3H2012e—2C02+12Ho第三空严格上说是物理和化学的综合问
题。假设燃料二甲酶为1kg,则我们只要知道电池的输出电能就能算
1000g
出能量密度。1kg二甲醛的物质的量为二----二,1kg二甲醛产生的
46g.mol-
1000g
电量为工—7^X12mol电子的电量。法拉第常数代表每摩尔电子所
46g.mol-
1000g
携带的电荷,那么1kg二甲醛所产生的电荷为------X12X
46g.mol-
96500C-mol'o根据电能公式胎〃0算出电能,再求出能量密度即可,
且由此式得出的结果单位为J,要换算为kW・h。
答案:CH30CH3+3H2012e—2C02+12H-12
1000g1
1-20Vx46gm。]一1x12x96500Cmo1-4-(3.6X106J-kW'-h1)弋kW-h-kg1
1kg
【归纳提升】
1.燃料电池的解题模板
2.书写燃料电池电极反应式的三大步骤
⑴先写出燃料电池总反应式
一般都是可燃物在氧气中的燃烧反应方程式。但由于燃烧产物还可能
与电解质溶液反应,燃烧产物与电解质溶液反应的方程式与其相加得
总反应方程式。
⑵再写出燃料电池正极的电极反应式
由于燃料电池正极一般都是。2得到电子发生还原反应,基础反应式为
=2
02+4e—20O
①电解质为固体时,可自由通过,正极的电极反应式为0z+4e——
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