A．砷酸生成的電極為正極
B．紅棕色氣體在該原電池的負極區(qū)生成并逸出
C．該反應的氧化劑和還原劑物質(zhì)的量之比為12∶1
D．該原電池的正極反應式為
NOeq \\al(－,3)＋e－＋2H＋===NO2↑＋H2O
2．(2022·湖南等級考)海水電池在海洋能源領(lǐng)域備受關(guān)注，一種鋰—海水電池構(gòu)造示意圖如圖。下列說法錯誤的是( )
A．海水起電解質(zhì)溶液作用
B．N極僅發(fā)生的電極反應：
2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑
C．玻璃陶瓷具有傳導離子和防水的功能
D．該鋰—海水電池屬于一次電池
3．如圖所示是一種以液態(tài)肼(N2H4)為燃料，氧氣為氧化劑，某固體氧化物為電解質(zhì)的新型燃料電池。該固體氧化物電解質(zhì)的工作溫度在700～900 ℃時，O2－可在該固體氧化物電解質(zhì)中自由移動，反應產(chǎn)物均為無毒無害的物質(zhì)。下列說法正確的是( )
A．電池內(nèi)的O2－由電極乙移向電極甲
B．電池總反應為N2H4＋2O2===2NO＋2H2O
C．當電極甲上有1 ml N2H4消耗時，電極乙上有22.4 L O2參與反應
D．電池外電路的電子由電極乙移向電極甲
4．(2024年1月·九省聯(lián)考安徽卷)我國學者研制了一種鋅基電極，與涂覆氫氧化鎳的鎳基電極組成可充電電池，其示意圖如圖。放電時，Zn轉(zhuǎn)化為2ZnCO3·3Zn(OH)2。下列說法錯誤的是( )
A．放電時，正極反應為
Ni(OH)2＋2e－===Ni＋2OH－
B．放電時，若外電路有0.2 ml電子轉(zhuǎn)移，則有0.1 ml Zn2＋向正極遷移
C．充電時，a為外接電源負極
D．充電時，陰極反應為2ZnCO3·3Zn(OH)2＋10e－===5Zn＋2COeq \\al(2－,3)＋6OH－
5．將反應2Fe3＋＋2I－?? 2Fe2＋＋I2設(shè)計成如圖所示的原電池：
下列說法不正確的是( )
A．鹽橋中的K＋移向FeCl3溶液
B．反應開始時，乙中石墨電極上發(fā)生氧化反應
C．電流計讀數(shù)為零時，反應達到化學平衡狀態(tài)
D．電流計讀數(shù)為零后，在甲中溶入FeCl2固體，乙中石墨電極為負極
6．(2023·河北等級考)我國科學家發(fā)明了一種以和MnO2為電極材料的新型電池，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示，其中①區(qū)、②區(qū)、③區(qū)電解質(zhì)溶液的酸堿性不同。放電時，電極材料轉(zhuǎn)化為。下列說法錯誤的是( )
A．充電時，b電極上發(fā)生還原反應
B．充電時，外電源的正極連接b電極
C．放電時，①區(qū)溶液中的SOeq \\al(2－,4)向②區(qū)遷移
D．放電時，a電極的電極反應式為MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O
7．酸性鋅錳電池是一種一次性電池，外殼為金屬鋅，中間是碳棒，其周圍是由炭粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等組成的糊狀填充物。該電池放電過程中產(chǎn)生MnO(OH)。下列說法錯誤的是( )
A．該電池的負極反應式為Zn－2e－===Zn2＋
B．該電池的正極反應式為
MnO2＋2H2O＋2e－===2MnO(OH)＋2OH－
C．維持電流為0.5 A，電池工作5分鐘，理論上消耗0.05 g Zn(已知F＝96 500 C·ml－1)
D．酸性鋅錳電池與堿性鋅錳電池相比，缺點是電解質(zhì)溶液易發(fā)生泄漏
8．如圖為某二次電池充電時的工作原理示意圖，該過程可實現(xiàn)鹽溶液的淡化。下列說法正確的是( )
A．充電時，a為電源負極
B．充電時，Na＋向Bi電極移動，Cl－向NaTi2(PO4)3電極移動
C．放電時，正極的電極反應為
BiOCl＋2H＋＋3e－===Bi＋Cl－＋H2O
D．充電時，新增入電極中的物質(zhì)：
n(Na＋)∶n(Cl－)＝1∶3
9．水溶液鋅電池(圖1)的電極材料是研究熱點之一，一種在晶體MnO空位中嵌入Zn2＋的電極材料充、放電過程如圖2所示(除中心空位外，其他空位未畫出)。下列敘述正確的是( )
A．該材料在鋅電池中作為負極材料
B．①為MnO活化過程，其中Mn的價態(tài)一定發(fā)生變化
C．②代表電池充電過程
D．③中1 ml晶體轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為0.2 ml
10.(1)用零價鐵(Fe)去除水體中的硝酸鹽(NOeq \\al(－,3))已成為環(huán)境修復的研究熱點之一。
①Fe還原水體中NOeq \\al(－,3)的反應原理如圖所示：
負極材料是________，正極的電極反應式為________________________________
________________________________________________________________________。
②將足量鐵粉投入水體中，經(jīng)過24小時測得NOeq \\al(－,3)的去除率和溶液的pH結(jié)果如下：
pH＝4.5時，NOeq \\al(－,3)的去除率低，其原因是______________________________________
________________________________________________________________________。
(2)鋰空氣電池比鋰離子電池具有更高的能量密度，因為其正極(以多孔碳為主)很輕，且氧氣從環(huán)境中獲取而不用保存在電池里。其工作原理如圖，電池總反應為4Li＋O2＋2H2O===4LiOH。
①該電池的正極反應是_______________________________________________。
②在負極的有機電解液和正極的水性電解液之間，用只能通過鋰離子的固體電解質(zhì)隔開，使用該固體電解質(zhì)的優(yōu)點有______________________________________________
________________________________________________________________________。
③正極使用水性電解液的優(yōu)點是__________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
課時檢測(四十三)
1．D A項，As2S3→H3AsO4，As元素化合價升高發(fā)生氧化反應，故砷酸生成的電極為負極，錯誤；B項，HNO3→NO2發(fā)生還原反應，NO2是還原產(chǎn)物，在正極區(qū)生成，錯誤；C項，根據(jù)題意可得總反應為10HNO3＋As2S3===3S↓＋2H3AsO4＋10NO2↑＋2H2O，其中氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為10∶1，錯誤。
2．B 海水中含有豐富的電解質(zhì)，故A正確；Li是活潑金屬，失電子發(fā)生氧化反應，則M極為負極，N極為正極，電極反應為O2＋2H2O＋4e－===4OH－，故B錯誤；Li易與水反應，玻璃陶瓷的作用是防止水和Li反應，并能傳導離子，故C正確；該電池不可充電，屬于一次電池，故D正確。
3．A 通入燃料的電極甲為負極，電極乙為正極，所以電池內(nèi)的O2－由電極乙移向電極甲，A項正確；電池總反應為N2H4＋O2===N2＋2H2O，B項錯誤；當電極甲上消耗1 ml N2H4時，電極乙上有1 ml O2參與反應，但題目沒有指明該過程是否處于標準狀況，C項錯誤；在外電路中，電子由負極(電極甲)移向正極(電極乙)，D項錯誤。
4．B 放電時，鎳基電極為正極，電極反應式為Ni(OH)2＋2e－===Ni＋2OH－，A正確；放電時，鋅基電極為負極，Zn轉(zhuǎn)化為2ZnCO3·3Zn(OH)2，電極反應式為5Zn＋2COeq \\al(2－,3)＋6OH－－10e－===2ZnCO3·3Zn(OH)2，混合電解液中沒有Zn2＋，B錯誤；充電時，a接電源負極，鋅基電極為陰極，C正確；充電時，鋅基電極為陰極，電極反應式為2ZnCO3·3Zn(OH)2＋10e－===5Zn＋2COeq \\al(2－,3)＋6OH－，D正確。
5．D 由反應2Fe3＋＋2I－ ?? 2Fe2＋＋I2可知，甲中：Fe3＋→Fe2＋發(fā)生還原反應，故甲中石墨電極為正極，乙中：I－→I2發(fā)生氧化反應，乙中石墨電極為負極，鹽橋中陽離子向正極移動，K＋移向FeCl3溶液，A、B正確；當電流計讀數(shù)為零時，說明沒有電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，反應達到化學平衡狀態(tài)，C正確；電流計讀數(shù)為零后即反應達到化學平衡狀態(tài)后，在甲中溶入FeCl2固體，c(Fe2＋)增大，化學平衡逆向移動，F(xiàn)e2＋失去電子變?yōu)镕e3＋，甲中石墨電極為負極，故乙中石墨電極為正極，D錯誤。
6．B 放電時，電極材料轉(zhuǎn)化為，電極反應：－2ne－===＋2nK＋，是原電池的負極，陽離子增多需要通過陽離子交換膜進入②區(qū)，MnO2得到電子生成Mn2＋，是原電池的正極，電極反應：MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O，陽離子減少，多余的陰離子需要通過陰離子交換膜進入②區(qū)，故③區(qū)為堿性溶液，b電極以為電極材料，①區(qū)為酸性溶液，a電極以MnO2為電極材料。充電時，b電極上得到電子，發(fā)生還原反應，A正確；充電時，外電源的正極連接a電極，電極反應為Mn2＋＋2H2O－2e－===MnO2＋4H＋，B錯誤；放電時，①區(qū)溶液中多余的SOeq \\al(2－,4)向②區(qū)遷移，C正確；放電時，a電極的電極反應式為MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O，D正確。
7．B 外殼為金屬鋅，作負極，電解質(zhì)顯酸性，則負極反應式為Zn－2e－===Zn2＋，A項正確；中間是碳棒，作正極，其中二氧化錳得到電子轉(zhuǎn)化為MnO(OH)，則正極反應式為MnO2＋e－＋H＋===MnO(OH)，B項錯誤；維持電流為0.5 A，電池工作5分鐘，則通過的電荷量Q＝It＝0.5×5×60 C＝150 C，因此轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為eq \f(150 C,96 500 C·ml－1)≈0.001 55 ml,1 ml Zn在反應中失去2 ml電子，則理論上消耗Zn的質(zhì)量為eq \f(0.001 55 ml,2)×65 g·ml－1≈0.05 g，C項正確；酸性鋅錳電池與堿性鋅錳電池相比，缺點是電解質(zhì)溶液易發(fā)生泄漏、單位質(zhì)量所輸出的電能少且可儲存時間短、連續(xù)放電時間短等，D項正確。
8．C 充電時為電解池，Bi→BiOCl過程失電子，所以Bi電極為陽極，接電源正極，則a為電源正極，故A項錯誤；充電時，Bi電極為陽極，NaTi2(PO4)3電極為陰極，陰離子向陽極定向移動，陽離子向陰極定向移動，故B項錯誤；放電時為原電池，正極得電子發(fā)生還原反應，電極反應為BiOCl＋2H＋＋3e－===Bi＋Cl－＋H2O，故C項正確；充電時，陽極的電極反應為Bi＋Cl－＋H2O－3e－===BiOCl＋2H＋，陰極的電極反應為NaTi2(PO4)3＋2Na＋＋2e－===Na3Ti2(PO4)3，則充電時新增入電極中的物質(zhì)n(Na＋)∶n(Cl－)＝3∶1，故D項錯誤。
9．B 放電時，Zn失去電子生成Zn2＋，Zn電極為負極，故A錯誤；①過程中，MnO晶胞中體心的Mn2＋失去，產(chǎn)生空位，該過程為MnO活化過程，根據(jù)化合物化合價代數(shù)和為0可知，Mn元素化合價一定發(fā)生變化，故B正確；②過程中，電池的MnO電極上嵌入Zn2＋，說明體系中有額外的Zn2＋生成，因此②代表電池放電過程，故C錯誤；MnO晶胞中棱邊上所含Mn的個數(shù)為12×eq \f(1,4)＝3，同理Mn0.61□0.39O和ZnxMn0.61□0.39O晶胞中棱邊上所含Mn的個數(shù)也為3，ZnxMn0.61□0.39O晶胞中Zn2＋個數(shù)為2×eq \f(1,2)＝1，因此Mn與Zn2＋個數(shù)比為3∶1，由此可知ZnxMn0.61□0.39O晶胞中Zn2＋個數(shù)為0.61×eq \f(1,3)，③過程中1 ml晶體轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.61×eq \f(1,3)×2 ml≈0.41 ml，故D錯誤。
10．解析：(1)①根據(jù)圖示原理可知，F(xiàn)e失電子，正極上NOeq \\al(－,3)得電子被還原為NHeq \\al(＋,4)，故Fe為負極，正極的電極反應式為NOeq \\al(－,3)＋8e－＋10H＋===NHeq \\al(＋,4)＋3H2O。②pH越大，F(xiàn)e3＋越容易水解生成不導電的FeO(OH)，會阻礙反應進行，所以pH＝4.5時，NOeq \\al(－,3)的去除率低；pH越小，F(xiàn)e越容易生成疏松、能導電的Fe3O4，所以pH＝2.5時，NOeq \\al(－,3)的去除率高。(2)③該電池正極若使用非水性電解液，則生成的是固體氧化鋰(Li2O)，而使用水性電解液時，生成的是氫氧化鋰(LiOH)，氫氧化鋰溶于水，這樣就不會引起正極的碳孔堵塞。
答案：(1)①Fe NOeq \\al(－,3)＋8e－＋10H＋===NHeq \\al(＋,4)＋3H2O
②pH越大，F(xiàn)e3＋越易水解生成FeO(OH)，F(xiàn)eO(OH)不導電，會阻礙電子轉(zhuǎn)移
(2)①O2＋2H2O＋4e－===4OH－
②既可防止兩種電解液混合，又可防止水和氧氣等與負極的金屬鋰發(fā)生反應 ③可防止正極的碳孔堵塞
初始pH
pH＝2.5
pH＝4.5
NOeq \\al(－,3)的
去除率
接近100%

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