2018-2019学年高中一轮复习化学鲁科版跟踪检测（二十三）化学能转化为电能电池

跟踪检测（二十三）化学能转化为电能——电池1．(2018·娄底模拟)有A、B、C、D、E五块金属片，进行如下实验：①A、B用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，A极为负极；②C、D用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，电流由D→导线→C；③A、C相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，C极产生大量气泡；④B、D相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，D极发生氧化反应；⑤用惰性电极电解含B离子和E离子的溶液，E先析出。据此，判断五种金属的活动性顺序是()A．A>B>C>D>E B．A>C>D>B>EC．C>A>B>D>E D．B>D>C>A>E解析：选B金属与稀H2SO4溶液组成原电池，活泼金属失去电子发生氧化反应，作负极，较不活泼的金属作正极。H＋在正极电极表面得到电子生成H2，电子运动方向由负极→正极，电流方向则由正极→负极。在题述原电池中，A→B原电池，A为负极；C→D原电池，C为负极；A→C原电池，A为负极；B→D原电池，D为负极；E先析出，E不活泼。综上可知，金属活动性A>C>D>B>E。2．(2018·厦门模拟)将反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2设计成如图所示的原电池。下列说法不正确的是()A．盐桥中的K＋移向FeCl3溶液B．反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应C．电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态D．电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中石墨电极为负极解析：选DA项，甲池中石墨电极为正极，乙池中石墨电极为负极，盐桥中阳离子向正极移动，所以向FeCl3溶液迁移，正确；B项，反应开始时，乙中I－失去电子，发生氧化反应，正确；C项，当电流计为零时，说明没有电子发生转移，反应达到平衡，正确；D项，当加入Fe2＋，导致平衡逆向移动，则Fe2＋失去电子生成Fe3＋，作为负极，而乙中石墨成为正极，错误。3．用如图所示装置研究电化学原理，下列分析中错误的是()选项连接电极材料分析abAK1K2石墨铁模拟铁的吸氧腐蚀BK1K2锌铁模拟钢铁防护中牺牲阳极的阴极保护法CK1K3石墨铁模拟电解饱和食盐水DK1K3铁石墨模拟钢铁防护中外加电流的阴极保护法解析：选D若K1、K2连接，a为石墨，b为铁，该装置形成原电池，由于饱和食盐水呈中性，此时铁发生吸氧腐蚀，A正确；若K1、K2连接，a为锌，b为铁，该装置形成原电池，Zn的活泼性强于Fe，则Zn作负极，发生氧化反应而被腐蚀，Fe作正极受到保护，属于牺牲阳极的阴极保护法，B正确；若K1、K3连接，a为石墨，b为铁，该装置形成电解池，a极与电源的正极相连，b极与电源的负极相连，则a极为阳极，b极为阴极，电解的总反应为2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))2OH－＋Cl2↑＋H2↑，C正确；若K1、K3连接，a为铁，b为石墨，该装置形成电解池，则Fe作阳极，发生氧化反应而被腐蚀，而外加电流的阴极保护法中，被保护的金属应与电源的负极相连，D错误。4.近年，科学家们发明了一种能够给电子设备提供动力的生物燃料电池。该电池包括两个涂覆着酶的电极，它们处于充满空气和少量氢气的玻璃槽中。由于气体可以混合从而省去了昂贵的燃料隔离膜，其工作原理如图所示。下列说法正确的是()A．左边为该电池的负极B．该电池可在高温环境下使用C．该电池负极反应为H2－2e－=2H＋D．该电池正极反应为O2＋4e－=2O2－解析：选C由电池示意图可知，H2→H＋，是H2被氧化的过程，通入H2的一极为原电池的负极，发生反应：H2－2e－=2H＋；O2→H2O，是O2被还原的过程，通入O2的一极为原电池的正极，发生反应：O2＋4e－＋4H＋=2H2O，故A、D错误，C正确；该电池包括两个涂覆着酶的电极，高温下会使酶变性，不能在高温下使用，B错误。5.(2018·兰州一中月考)硼化钒(VB2)－空气电池是目前储电能力最强的电池，电池结构示意图如图，该电池工作时总反应为4VB2＋11O2=4B2O3＋2V2O5，下列说法正确的是()A．电极a为电池负极，发生还原反应B．每消耗1molVB2转移6mol电子C．电池工作时，OH－向电极a移动D．VB2极发生的电极反应式为2VB2＋22OH－－22e－=V2O5＋2B2O3＋11H2O解析：选D由题图可知，空气通入电极a，显然电极a为正极，发生还原反应，A错误；4molVB2发生反应时消耗11molO2，同时转移44mol电子，故消耗1molVB2时转移11mol电子，B错误；电池工作时，阴离子(OH－)向负极(VB2极)移动，C错误；正极反应式为O2＋2H2O＋4e－=4OH－，用总反应式减去正极反应式的11倍即得负极反应式，故VB2在负极上发生氧化反应，电极反应式为2VB2＋22OH－－22e－=V2O5＋2B2O3＋11H2O，D正确。6．(2018·福建四地六校联考)新装修的房屋会释放出有毒的甲醛气体。银­Ferrozine法检测甲醛(HCHO)的原理如下(在原电池中完成氧化银与甲醛的反应)：下列说法正确的是()A．其他条件相同，甲醛浓度越小，所得有色配合物溶液的吸光度越大B．电池正极的电极反应式为Ag2O＋2H＋＋2e－=2Ag＋H2OC．30gHCHO被氧化时，理论上电路中通过2mol电子D．理论上，消耗HCHO和消耗Fe3＋的物质的量之比为4∶1解析：选BHCHO中C为0价。该检测过程涉及的化学反应为2Ag2O＋HCHO=4Ag＋CO2＋H2O，Ag＋Fe3＋=Ag＋＋Fe2＋，Fe2＋与Ferrozine形成有色配合物。吸光度与有色物质的浓度成正比，根据反应式可推出吸光度与甲醛的浓度成正比，A项错误；负极的电极反应式为HCHO－4e－＋H2O=CO2＋4H＋，正极的电极反应式为2Ag2O＋4e－＋4H＋=4Ag＋2H2O，B项正确；n(HCHO)＝eq\f(30g,30g·mol－1)＝1mol，负极消耗1molHCHO，理论上电路中通过4mol电子，C项错误；HCHO→4Ag→4Fe2＋，1molHCHO完全反应，理论上能生成4molAg，消耗4molFe3＋，D项错误。7．镁及其化合物一般无毒(或低毒)、无污染，且镁原电池放电时电压高而平稳，使镁原电池越来越成为人们研制绿色原电池的关注焦点。其中一种镁原电池的反应为xMg＋Mo3S4eq\o(,\s\up7(放电),\s\do5(充电))MgxMo3S4，下列说法正确的是()A．电池放电时，正极反应为Mo3S4＋2xe－＋xMg2＋=MgxMo3S4B．电池放电时，Mg2＋向负极迁移C．电池充电时，阳极反应为xMg2＋＋2xe－=xMgD．电池充电时，阴极发生还原反应生成Mo3S4解析：选AA项，电池放电时，正极发生还原反应，由电池反应可知，Mo3S4为正极，被还原，电极反应为Mo3S4＋2xe－＋xMg2＋=MgxMo3S4，正确；B项，电池工作时，阳离子向正极移动，错误；C项，充电时，阳极发生氧化反应，错误；D项，电池充电时，阴极发生还原反应，Mg为阴极，生成金属镁，错误。8．(2018·江淮十校联考)利用反应6NO2＋8NH3=7N2＋12H2O设计的电池装置如图所示，该装置既能有效消除氮氧化物的排放，减轻环境污染，又能充分利用化学能，下列说法不正确的是()A．电流从右侧电极经过负载后流向左侧电极B．电极A上发生氧化反应，电极B为正极C．电极A的电极反应式为2NH3－6e－=N2＋6H＋D．当有2.24L(标准状况)NO2被处理时，转移电子0.4mol解析：选C由已知反应可知，反应中NO2为氧化剂，NH3为还原剂，则电极A为负极，发生氧化反应，电极B为正极，发生还原反应，电流由正极经导线流向负极，A、B项正确；电解质溶液呈碱性，则电极A的电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－=N2＋6H2O，C项错误；当有标准状况下2.24L(0.1mol)NO2被处理时，转移电子为0.1mol×(4－0)＝0.4mol，D项正确。9.我国科研人员研制出一种室温“可呼吸”Na­CO2电池。放电时该电池“吸入”CO2，充电时“呼出”CO2。吸入CO2时，其工作原理如图所示。吸收的全部CO2中，有eq\f(2,3)转化为Na2CO3固体沉积在多壁碳纳米管(MWCNT)电极表面。下列说法正确的是()A．“吸入”CO2时，钠箔为正极B．“呼出”CO2时，Na＋向多壁碳纳米管电极移动C．“吸入”CO2时的正极反应：4Na＋＋3CO2＋4e－=2Na2CO3＋CD．标准状况下，每“呼出”22.4LCO2，转移电子0.75mol解析：选C“吸入”CO2时，是原电池，根据图示，钠变成了Na＋，被氧化，钠箔为负极，故A项错误；“呼出”CO2时，是电解池，阳离子向阴极移动，Na＋向钠箔电极移动，故B项错误；放电时该电池“吸入”CO2，吸收的CO2有eq\f(2,3)转化为Na2CO3固体，有eq\f(1,3)转化为C，正极反应：4Na＋＋3CO2＋4e－=2Na2CO3＋C，故C项正确；标准状况下，22.4LCO2的物质的量为1mol，根据2Na2CO3＋C－4e－=4Na＋＋3CO2↑，可知每“呼出”1molCO2，转移电子eq\f(4,3)mol，故D项错误。10．可用于电动汽车的铝－空气燃料电池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解质溶液，铝合金为负极，空气电极为正极。下列说法正确的是()A．以NaCl溶液或NaOH溶液为电解质溶液时，正极反应都为O2＋2H2O＋4e－=4OH－B．以NaOH溶液为电解质溶液时，负极反应为Al＋3OH－－3e－=Al(OH)3↓C．以NaOH溶液为电解质溶液时，电池在工作过程中电解质溶液的pH保持不变D．电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极解析：选A正极O2得电子，溶液显碱性或中性时，正极反应都为O2＋2H2O＋4e－=4OH－，A项正确；铝作负极，在碱性溶液(NaOH)中的负极反应为Al＋4OH－－3e－=[Al(OH)4]－，B项错误；在碱性电解质溶液中总的电池反应式为4Al＋3O2＋4OH－＋6H2O=4[Al(OH)4]－，溶液pH降低，C项错误；电池工作时，电子从负极流向正极，D项错误。11．(2018·太原模拟)氨硼烷(NH3·BH3)电池可在常温下工作，装置如图所示。该电池工作时的总反应为NH3·BH3＋3H2O2=NH4BO2＋4H2O。下列说法正确的是()A．负极附近溶液的pH增大B．正极的反应式为H2O2＋2H＋＋2e－=2H2OC．电池工作时，BOeq\o\al(－,2)通过质子交换膜向正极移动D．消耗3.1g氨硼烷，理论上转移0.2mol电子解析：选B根据装置图可知，电池负极反应为NH3·BH3－6e－＋2H2O=NH4BO2＋6H＋，正极反应为3H2O2＋6e－＋6H＋=6H2O。根据负极反应，负极附近溶液的pH减小，故A错误，B正确；电池工作时，BOeq\o\al(－,2)不能通过质子交换膜，故C错误；消耗3.1g氨硼烷，理论上转移0.6mol电子，故D错误。12．(2018·陕西一检)钠硫电池以熔融金属钠、熔融硫和多硫化钠(Na2Sx)分别作为两个电极的反应物，固体Al2O3陶瓷(可传导Na＋)为电解质，其原理如图所示：下列说法正确的是()A．放电时，电极A为正极B．充电时，Na＋从电极A向电极B迁移C．充电时，电极B反应式为Seq\o\al(2－,x)－2e－=xSD．该电池工作的适宜温度应控制在25℃左右解析：选C放电时，熔融Na发生氧化反应，电极A为负极，A项错误；充电时，电极A为阴极，电极B为阳极，电解池中阳离子从阳极向阴极迁移，B项错误；充电时，阳极上Seq\o\al(2－,x)失电子，发生氧化反应，电极反应式为Seq\o\al(2－,x)－2e－=xS，C项正确；该电池以熔融金属钠、熔融硫和多硫化钠分别作为两个电极的反应物，因此该电池工作时应保证Na、S均为熔融状态，而25℃左右时Na、S均为固态，D项错误。13．一种锂钒氧化物热电池装置如图所示。其电池总反应为xLi＋LiV3O8=Li1＋xV3O8。工作时，需先引发铁和氯酸钾反应使共晶盐融化。下列说法正确的是()A．Li­Si合金为该热电池的正极B．电池放电时，Cl－移向LiV3O8电极C．LiCl­KCl共晶盐可用LiCl和KCl的混合水溶液代替D．放电时，正极反应式为LiV3O8＋xLi＋＋xe－=Li1＋xV3O8解析：选D由电池总反应可知，Li被氧化生成Li＋，故Li­Si合金是该热电池的负极，LiV3O8是正极，A错误；电池放电时，阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，故Cl－移向Li­Si合金电极，B错误；Li是活泼金属，可与水反应生成LiOH和H2，故不能用LiCl和KCl的混合水溶液代替LiCl­KCl共晶盐，C错误；放电时，正极上LiV3O8得电子被还原，则电极反应式为LiV3O8＋xLi＋＋xe－=Li1＋xV3O8，D正确。14．直接乙醇燃料电池(DEFC)具有很多优点，引起了人们的研究兴趣。现有以下三种乙醇燃料电池。(1)三种乙醇燃料电池中正极反应物均为________________________________。(2)碱性乙醇燃料电池中，电极a上发生的电极反应式为________________________________________________________________________，使用空气代替氧气，电池工作过程中碱性会不断降低，其原因是__________________。(3)酸性乙醇燃料电池中，电极b上发生的电极反应式为________________________________________________________________________，通过质子交换膜的离子是________。(4)熔融盐乙醇燃料电池中若选择熔融碳酸钾为介质，电池工作时，COeq\o\al(2－,3)向电极________(填“a”或“b”)移动，电极b上发生的电极反应式为____________________________。解析：(1)燃料电池中通入燃料的一极为负极，通入氧气或空气的一极为正极，三种乙醇燃料电池中正极反应物均为氧气。(2)碱性乙醇燃料电池中，电极a为负极，电极反应式为C2H5OH＋16OH－－12e－=2COeq\o\al(2－,3)＋11H2O，使用空气代替氧气，空气中的CO2会与KOH溶液反应，降低溶液的碱性，同时反应中也会消耗KOH，所以电池工作过程中碱性会不断降低。(3)酸性乙醇燃料电池中，电极b为正极，电极反应式为O2＋4H＋＋4e－=2H2O；质子交换膜能够使质子(H＋)通过。(4)根据图示可知，a为负极，原电池中阴离子由正极向负极移动，所以COeq\o\al(2－,3)向电极a移动；电极b为正极，由图示可知，CO2也参与了正极的反应，电极反应式为O2＋2CO2＋4e－=2COeq\o\al(2－,3)。答案：(1)氧气(2)C2H5OH＋16OH－－12e－=2COeq\o\al(2－,3)＋11H2O空气中的CO2会与KOH溶液反应，降低溶液的碱性，同时反应中也会消耗KOH(3)O2＋4H＋＋4e－=2H2OH＋(4)aO2＋2CO2＋4e－=2COeq\o\al(2－,3)15．氮元素的氢化物和氧化物在工业生产和国防建设中都有广泛应用，回答下列问题：(1)肼可作为火箭发动机的燃料，与氧化剂N2O4反应生成N2和水蒸气。已知：①N2(g)＋2O2(g)=N2O4(l)ΔH1＝－19.5kJ·mol－1②N2H4(l)＋O2(g)=N2(g)＋2H2O(g)ΔH2＝－534.2kJ·mol－1写出肼和N2O4反应的热化学方程式：__________________________________________________________________________________________________________________。(2)肼－空气燃料电池是一种碱性电池，该电池放电时，负极的电极反应式为________________________________________________________________________。(3)科研人员开发出一种由甲醇和氧气构成，以强碱作电解质溶液的新型电池，充一次电可供连续使用一个月，则通入甲醇的是________(填“正”或“负”)极，写出该电池的负极反应式：_________________________________________________________。(4)Zn­MnO2干电池应用广泛，电解质溶液是ZnCl2­NH4Cl混合溶液。①该电池的负极材料是________(填名称)。电池工作时，电子流向________(填“正极”或“负极”)。②若ZnCl2­NH4Cl混合溶液中含有杂质Cu2＋，则会加速某电极的腐蚀，其主要原因是______________________________