1.(2023·廣東廣州檢測)化學電源在日常生活和高科技領域中都有廣泛應用。下列說法不正確的是( )
A.甲:Zn2+向Cu電極方向移動
B.乙:負極的電極反應式為Zn-2e-+2OH-Zn(OH)2
C.丙:鋅筒作負極,發(fā)生氧化反應
D.丁:電池放電時,電子由鉛經(jīng)硫酸溶液流向二氧化鉛
2.(2023·河南信陽聯(lián)考)氫氧燃料電池被譽為氫能源汽車的心臟。某氫氧燃料電池的內(nèi)部結構如圖,下列說法正確的是( )
A.左側(cè)為電池的正極
B.電解質(zhì)溶液中H+的移動方向為右側(cè)電極→左側(cè)電極
C.右側(cè)的電極反應式為O2+4e-+2H2O4OH-
D.理論上,電池每消耗1 ml氫氣,導線中通過2 ml電子
3.(2023·廣東廣州期末)依據(jù)氧化還原反應2Ag+(aq)+Cu(s)Cu2+(aq)+2Ag(s)設計的原電池如圖所示。下列說法正確的是( )
A.X電極上發(fā)生的電極反應為Cu-2e-Cu2+
B.電極X的材料是Cu,電解質(zhì)溶液Y是CuSO4溶液
C.銀電極為電池的負極,被氧化
D.鹽橋中K+移向CuSO4溶液
4.M、N、P、E四種金屬,已知:①M+N2+N+M2+;②M、P用導線連接放入硫酸氫鈉溶液中,M表面有大量氣泡逸出;③N、E用導線連接放入E的硫酸鹽溶液中,電極反應為E2++2e-E,N-2e-N2+。則這四種金屬的還原性由強到弱的順序是( )
A.P>M>N>EB.E>N>M>P
C.P>N>M>ED.E>P>M>N
5.鎳鎘電池是一種新型的封閉式小體積的可充電電池。其工作原理如圖所示,下列說法錯誤的是( )
A.放電時b極為正極
B.放電時a極的反應為Cd+2e-+2OH-Cd(OH)2
C.充電時電流的方向:外電源正極→b極→電解質(zhì)溶液→a極
D.用該電池提供的電能電解飽和食鹽水,電路中通過0.2 ml e-,陰極生成0.2 g H2
6.有下圖所示的四個裝置,回答相關問題:
(1)圖①中,Mg作 極。
(2)圖②中,Mg作 極,寫出負極反應式: ,正極反應式: ,總反應的離子方程式: 。
(3)圖③中,Fe作 極,寫出負極反應式: ,正極反應式: ,總反應的化學方程式: 。
(4)圖④裝置能否構成原電池? (填“能”或“否”),若能構成原電池,正極為 ,電極反應式為 (若不能構成原電池,后兩問不用回答)。
層次2綜合性
7.(2023·廣東廣州檢測)下列關于圖中所示原電池的說法正確的是( )
A.當a為石墨,b為Fe,c為食鹽水時,外電路中也有微弱電流
B.當a為石墨,b為Cu,c為FeCl3溶液時,外電路中沒有電流
C.當a為Cu,b為含有碳雜質(zhì)的Al,c為稀硫酸時,b極上不能觀察到氣體產(chǎn)生
D.當a為Mg,b為Al,c為NaOH溶液時,根據(jù)現(xiàn)象可推知Al的活潑性強于Mg的活潑性
8.(2024·四川雅安模擬)甲醇(CH3OH)燃料電池的工作原理如圖甲所示,下列說法錯誤的是( )
圖甲
圖乙
A.該電池工作時,b口通入的物質(zhì)為CH3OH,c口通入的物質(zhì)為O2
B.該電池負極的電極反應式為CH3OH+H2O-6e-CO2↑+6H+
C.精煉銅時,粗銅應與甲醇燃料電池的正極相連,陰極的電極反應式為Cu2++2e-Cu,電解質(zhì)溶液為CuSO4溶液
D.用該燃料電池作電源,在實驗室中模擬鋁制品表面“鈍化”處理的過程(如圖乙),陽極電極反應為Al-3e-+4HC[Al(OH)4]-+4CO2↑
9.(2023·廣東廣州期中)柔性鋅離子電池(ZIBs)是一種以鋅片作負極的“搖椅式”電池,其工作原理示意圖如圖所示。下列說法正確的是( )
A.放電時,Zn2+向負極移動
B.放電時,電子由ZnV2O5材料流經(jīng)Zn(ClO4)2溶液到鋅片
C.放電時,正極反應為Zn1-xV2O5+xZn2++2xe-ZnV2O5
D.放電時,外電路每通過0.1 ml電子,正極減重3.25 g
10.(2023·湖南臨澧一中質(zhì)檢)中科院福建物構所首次構建了一種可逆水性Zn-CO2電池,實現(xiàn)了CO2和HCOOH之間的高效可逆轉(zhuǎn)換,其反應原理如圖所示:
已知雙極膜可將水解離為H+和OH-,并實現(xiàn)其定向通過。下列說法錯誤的是( )
A.放電時,負極電極反應式為Zn+4OH--2e-[Zn(OH)4]2-
B.CO2轉(zhuǎn)化為HCOOH過程中,Zn電極的電勢低于多孔Pd電極
C.充電過程中,甲酸在多孔Pd電極表面轉(zhuǎn)化為CO2
D.當外電路通過2 ml電子時,雙極膜中離解水的物質(zhì)的量為1 ml
11.(2023·廣東深圳模擬)一種可充電鋅-空氣電池放電時的工作原理如下圖所示。已知:Ⅰ室溶液中,鋅主要以[Zn(H2O)6]2+的形式存在,并存在[Zn(H2O)6]2+[Zn(H2O)5(OH)]++H+。下列說法正確的是( )
A.放電時,Ⅰ室溶液pH增大
B.放電時,該裝置Ⅱ室可實現(xiàn)海水淡化
C.充電時,Zn電極反應為Zn+6H2O-2e-[Zn(H2O)6]2+
D.充電時,每生成1 ml O2,Ⅲ室溶液質(zhì)量理論上減少32 g
12.液流電池是電化學儲能領域的一個研究熱點,其優(yōu)點是儲能容量大、使用壽命長。下圖為一種中性Zn/Fe液流電池的結構及工作原理圖。下列有關說法錯誤的是( )
A.充電時電極A連電源負極
B.放電時正極電極反應為[Fe(CN)6]3-+e-[Fe(CN)6]4-
C.放電時負極區(qū)離子濃度增大,正極區(qū)離子濃度減小
D.充電時陰極電極反應:[ZnBr4]2-+2e-Zn+4Br-
13.Ⅰ.Li-SOCl2電池可用于心臟起搏器。該電池的電極材料分別為鋰和碳,電解液是LiAlCl4-SOCl2。電池的總反應可表示為4Li+2SOCl24LiCl+S+SO2↑。
(1)電池正極發(fā)生的電極反應為 。
(2)SOCl2易揮發(fā),實驗室中常用NaOH溶液吸收SOCl2,有Na2SO3和NaCl生成。如果把少量水滴到SOCl2中,實驗現(xiàn)象是 ,反應的化學方程式為 。
Ⅱ.熔融鹽燃料電池具有高的發(fā)電效率,因而受到重視。某燃料電池以熔融的K2CO3為電解質(zhì),以丁烷為燃料,以空氣為氧化劑,以具有催化作用和導電性能的稀土金屬材料為電極。
(3)該燃料電池負極電極反應式為 。
(4)該燃料電池正極電極反應式為 。
層次3創(chuàng)新性
14.全釩液流電池是一種活性物質(zhì)循環(huán)流動的液態(tài)電池,以溶解于一定濃度硫酸中的不同價態(tài)的釩離子為電極反應的活性物質(zhì),基本工作原理示意圖如下:
回答下列問題:
(1)硫酸是鉛酸蓄電池的電解質(zhì),在鉛酸蓄電池中負極的電極反應式是 。
(2)全釩液流電池放電時,左槽溶液顏色逐漸由黃變藍,則電極b的電極反應式是 。若有0.2 ml電子轉(zhuǎn)移,質(zhì)子交換膜左側(cè)電解液質(zhì)量 (填“增加”或“減少”),質(zhì)量為 。
(3)全釩液流電池充電時,電極a應連接電源的 極,電極反應式為 。
第31講 原電池和化學電源
1.D 解析 甲為銅鋅原電池,鋅為負極,銅為正極,陽離子Zn2+向Cu電極方向移動,A正確;乙為紐扣電池,負極為鋅失電子發(fā)生氧化反應,反應式為Zn-2e-+2OH-Zn(OH)2,B正確;丙為鋅錳干電池,鋅筒作負極,發(fā)生氧化反應被消耗,C正確;丁為鉛酸蓄電池,放電時為原電池,電子由負極鉛沿導線流向正極二氧化鉛,電子不會進入溶液,D不正確。
2.D 解析 左側(cè)為電池的負極,A錯誤;原電池中陽離子向正極移動,電解質(zhì)溶液中H+的移動方向為左側(cè)電極→右側(cè)電極,B錯誤;右側(cè)的電極反應式為O2+4e-+4H+2H2O,C錯誤;理論上,電池每消耗1ml氫氣,導線中通過2ml電子,D正確。
3.A 解析 依據(jù)氧化還原反應:2Ag+(aq)+Cu(s)Cu2+(aq)+2Ag(s),則X電極為Cu,作負極失電子生成銅離子,電極反應為Cu-2e-Cu2+,A正確;結合原理及裝置可知電極X應為Cu,作負極,Ag作正極,正極的電解質(zhì)溶液應為硝酸銀,B錯誤;銀電極作為正極,溶液中的銀離子在正極得到電子轉(zhuǎn)變成Ag,被還原,C錯誤;鹽橋中陽離子向正極移動即向電解質(zhì)溶液Y移動,D錯誤。
4.A 解析 由①知,金屬活動性:M>N;M、P用導線連接放入硫酸氫鈉溶液中,M表面有大量氣泡逸出,說明M作原電池的正極,故金屬活動性:P>M;N、E構成的原電池中,N作負極,故金屬活動性:N>E;綜合上述分析可知,金屬活動性:P>M>N>E,A正確。
5.B 解析 根據(jù)圖中電子流向可知,放電時a極為負極,b極為正極,故A正確;負極失電子,故B錯誤;用該電池提供的電能電解飽和食鹽水,陰極反應式為2H2O+2e-H2↑+2OH-,電路中通過0.2mle-,則陰極生成氫氣的物質(zhì)的量為0.1ml,質(zhì)量為0.2g,故D正確。
6.答案 (1)負
(2)正 2Al+8OH--6e-2[Al(OH)4]- 6H2O+6e-6OH-+3H2↑ 2Al+2OH-+6H2O2[Al(OH)4]-+3H2↑
(3)正 Cu-2e-Cu2+ 2N+4H++2e-2NO2↑+2H2O Cu+4HNO3(濃)Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
(4)能 Cu O2+4e-+2H2O4OH-
7.A 解析 該條件下相當于Fe在中性條件下的吸氧腐蝕,故外電路中也有微弱電流,A項正確;Cu能與FeCl3溶液發(fā)生氧化還原反應,故石墨、Cu、FeCl3溶液能形成原電池而產(chǎn)生電流,B項錯誤;因b為含有碳雜質(zhì)的Al,C、Al、稀硫酸可以構成原電池,溶液中的H+在b極上得到電子而產(chǎn)生H2,所以在b極上可觀察到有氣體產(chǎn)生,C項錯誤;Al可與NaOH溶液反應,Al作原電池的負極,但實際上Mg的活潑性強于Al的活潑性,D項錯誤。
8.D 解析 根據(jù)氫離子的流向可知燃料電池中左側(cè)電極為負極,右側(cè)電極為正極,甲醇燃料電池中,甲醇在負極放電,氧氣在正極放電,所以b口通入CH3OH,c口通入O2,A正確;負極電極反應為CH3OH+H2O-6e-CO2↑+6H+,B正確;精煉銅時,粗銅應在陽極被氧化,所以與甲醇燃料電池的正極相連,陰極上銅離子得電子被還原為銅單質(zhì),電極反應式為Cu2++2e-Cu,電解質(zhì)溶液應選用銅鹽溶液,如CuSO4溶液,C正確;鋁失電子生成鋁離子,鋁離子和碳酸氫根離子發(fā)生相互促進的水解反應生成氫氧化鋁沉淀和二氧化碳,所以溶液逐漸變渾濁,電極反應式為Al-3e-+3HCAl(OH)3↓+3CO2↑,D錯誤。
9.C 解析 放電時為原電池,鋅片作負極,Zn1-xV2O5電極為正極,陽離子移向正極,即Zn2+向正極移動,A錯誤;放電時,Zn為負極,ZnV2O5材料為正極,電子由負極鋅電極經(jīng)導線流向正極ZnV2O5材料,電子不能流經(jīng)電解質(zhì)溶液Zn(ClO4)2溶液,B錯誤;放電時為原電池,Zn1-xV2O5電極為正極,正極反應式為Zn1-xV2O5+xZn2++2xe-ZnV2O5,C正確;放電時,正極反應式為Zn1-xV2O5+xZn2++2xe-ZnV2O5,根據(jù)電子守恒可知,外電路每通過0.1ml電子,正極增重×65g·ml-1=3.25g,D錯誤。
10.D 解析 據(jù)圖可知,Zn發(fā)生失去電子的反應,電極反應式為Zn+4OH--2e-[Zn(OH)4]2-,A正確;多孔Pd電極為正極,負極電勢較低,B正確;充電過程中,HCOOH轉(zhuǎn)化為CO2,C正確;根據(jù)溶液呈電中性可知,外電路通過2ml電子時,雙極膜中離解水的物質(zhì)的量為2ml,D錯誤。
11.B 解析 原電池中通入O2的一極是正極,則Pt/C電極是正極,電極反應式為O2+4e-+2H2O4OH-,Zn電極為負極,已知:Ⅰ室溶液中,鋅主要以[Zn(H2O)6]2+的形式存在,電極反應式為Zn+6H2O-2e-[Zn(H2O)6]2+,[Zn(H2O)6]2+濃度增大,平衡[Zn(H2O)6]2+[Zn(H2O)5(OH)]++H+正向移動,H+濃度增大,Ⅰ室溶液pH減小,A錯誤;放電時,該裝置Ⅱ室中Na+通過陽離子交換膜進入Ⅲ室,Cl-通過陰離子交換膜進入Ⅰ室,可實現(xiàn)海水淡化,B正確;放電時,Zn電極反應為Zn+6H2O-2e-[Zn(H2O)6]2+,則充電時,Zn電極反應為[Zn(H2O)6]2++2e-Zn+6H2O,C錯誤;充電時,Ⅲ室為陽極,電極反應式為4OH--4e-O2↑+2H2O,每生成1mlO2轉(zhuǎn)移4ml電子,同時有4mlNa+通過陽離子交換膜進入Ⅱ室,Ⅲ室溶液質(zhì)量理論上減少32g+4ml×23g·ml-1=124g,D錯誤。
12.C 解析 由圖可知,放電時,電極A為負極,電極反應式為Zn+4Br--2e-[ZnBr4]2-,放電時負極區(qū)離子濃度減小,C錯誤;電極B為正極,電極反應式為[Fe(CN)6]3-+e-[Fe(CN)6]4-,故B正確;充電時,電極A連電源負極,作電解池的陰極,電極反應式為[ZnBr4]2-+2e-Zn+4Br-,A、D正確。
13.答案 (1)2SOCl2+4e-4Cl-+S+SO2↑
(2)出現(xiàn)白霧,有刺激性氣味的氣體生成 SOCl2+H2OSO2↑+2HCl↑
(3)C4H10+13C-26e-17CO2↑+5H2O
(4)O2+2CO2+4e-2C
解析 (1)原電池的負極發(fā)生氧化反應,電極反應式為4Li-4e-+4Cl-4LiCl,則正極的電極反應式用總反應式減去負極反應式得2SOCl2+4e-4Cl-+S+SO2↑。(2)用NaOH溶液吸收SOCl2,有Na2SO3和NaCl生成,說明反應過程中S元素的化合價仍是+4價,未發(fā)生氧化還原反應,所以SOCl2與水反應的產(chǎn)物是二氧化硫與氯化氫,氯化氫與水結合形成白霧,則實驗現(xiàn)象是出現(xiàn)白霧,有刺激性氣味的氣體生成;反應的化學方程式為SOCl2+H2OSO2↑+2HCl↑。
Ⅱ.(3)燃料電池的負極發(fā)生氧化反應,所以丁烷在負極發(fā)生氧化反應,失去電子,因為熔融K2CO3為電解質(zhì),所以生成二氧化碳和水,電極反應式為C4H10+13C-26e-17CO2↑+5H2O。(4)正極是氧氣發(fā)生還原反應,與二氧化碳結合生成碳酸根離子,電極反應式為O2+2CO2+4e-2C。
14.答案 (1)Pb-2e-+SPbSO4
(2)V2+-e-V3+ 增加 0.2 g
(3)正 VO2++H2O-e-V+2H+
解析 (1)在鉛酸蓄電池中Pb為負極,Pb失去電子和硫酸根離子結合生成硫酸鉛。(2)全釩液流電池放電時,左槽溶液顏色逐漸由黃變藍,說明V轉(zhuǎn)化為VO2+,釩化合價降低,說明a極是正極,b極為負極,因此電極b的電極反應式是V2+-e-V3+;電極a發(fā)生反應:V+e-+2H+VO2++H2O,若有0.2ml電子轉(zhuǎn)移,則有0.2ml氫離子轉(zhuǎn)移到左側(cè),因此質(zhì)子交換膜左側(cè)電解液質(zhì)量增加,增加的質(zhì)量為0.2ml×1g·ml-1=0.2g。(3)根據(jù)前面分析知a極為正極,b極為負極,因此全釩液流電池充電時,電極a應連接電源的正極,電極反應式為VO2++H2O-e-V+2H+。

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