PAGE1-專題11原電池、化學(xué)電源、燃料電池一、可充電電池1．“天宮二號(hào)”飛行器白天靠太陽(yáng)能帆板產(chǎn)生電流向鎳氫電池充電，夜間鎳氫電池向飛行器供電。鎳氫電池的結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。若電池總反應(yīng)為2Ni(OH)2eq\o(,\s\up17(充電),\s\do15(放電))2NiOOH＋H2。則下列說法正確的是()A．放電時(shí)，NiOOH發(fā)生氧化反應(yīng)B．充電時(shí)，a電極的pH增大，K＋移向b電極C．充電時(shí)，a電極的電極反應(yīng)為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－D．放電時(shí)，負(fù)極反應(yīng)為NiOOH＋H2O＋e－=Ni(OH)2＋OH－【答案】C2．全釩液流電池是一種新型的綠色環(huán)保儲(chǔ)能電池，該電池性能優(yōu)良，其電池總反應(yīng)為V3＋＋VO2＋＋H2Oeq\o(,\s\up17(充電),\s\do15(放電))VOeq\o\al(＋,2)＋2H＋＋V2＋。下列敘述正確的是()A．放電過程中電解質(zhì)溶液中陰離子移向正極B．放電時(shí)每轉(zhuǎn)移0.5mol電子，負(fù)極有0.5molV2＋被氧化C．充電時(shí)陽(yáng)極旁邊溶液的酸性減弱D．充電時(shí)陽(yáng)極反應(yīng)式為VOeq\o\al(＋,2)＋2H＋＋e－=VO2＋＋H2O【答案】B【解析】放電時(shí)發(fā)生的反應(yīng)為VOeq\o\al(＋,2)＋2H＋＋V2＋=V3＋＋VO2＋＋H2O，陰離子移向負(fù)極，A錯(cuò)誤；負(fù)極V2＋被氧化成V3＋，每轉(zhuǎn)移0.5mol電子，負(fù)極有0.5molV2＋被氧化，B正確；充電時(shí)的總反應(yīng)為V3＋＋VO2＋＋H2O=VOeq\o\al(＋,2)＋2H＋＋V2＋。陽(yáng)極反應(yīng)為VO2＋＋H2O－e－=VOeq\o\al(＋,2)＋2H＋陽(yáng)極旁邊溶液的酸性增加，C、D錯(cuò)誤。3．鋰—空氣電池能夠供應(yīng)相當(dāng)于一般鋰離子電池10倍的能量。如圖是鋰—空氣電池放電和充電時(shí)的工作示意圖。下列說法正確的是()A．a(chǎn)極為原電池的正極B．電池充電時(shí)，b極發(fā)生的反應(yīng)為O2＋2H2O＋4e－=4OH－C．放電時(shí)，a極鋰的化合價(jià)未發(fā)生改變D．充電時(shí)，溶液中Li＋由b極向a極遷移【答案】D4．某充電寶鋰離子電池的總反應(yīng)為xLi＋Li1－xMn2O4eq\o(,\s\up17(放電),\s\do15(充電))LiMn2O4，某手機(jī)鎳氫電池總反應(yīng)為NiOOH＋MHeq\o(,\s\up17(放電),\s\do15(充電))M＋Ni(OH)2(M為儲(chǔ)氫金屬或合金)，有關(guān)上述兩種電池的說法不正確的是()A．鋰離子電池放電時(shí)Li＋向正極遷移B．鎳氫電池放電時(shí)，正極的電極反應(yīng)式：NiOOH＋H2O＋e－=Ni(OH)2＋OH－C．上圖表示用鋰離子電池給鎳氫電池充電D．鋰離子電池充電時(shí)，陰極的電極反應(yīng)式：LiMn2O4－xe－=Li1－xMn2O4＋xLi＋【答案】D二、燃料電池5．甲醇燃料電池體積小巧，干凈環(huán)保、比能量高，已在便攜式通訊設(shè)備、汽車等領(lǐng)域應(yīng)用。某甲醇燃料電池的總反應(yīng)式為2CH4O＋3O2=2CO2＋4H2O，如圖是該燃料電池的示意圖。下列說法錯(cuò)誤的是()A．a(chǎn)是甲醇，b是氧氣B．燃料電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能C．質(zhì)子從M電極區(qū)穿過交換膜移向N電極區(qū)D．負(fù)極反應(yīng)：CH4O－6e－＋H2O=CO2↑＋6H＋【答案】A【解析】由質(zhì)子交換膜知，電解質(zhì)溶液呈酸性，N極上生成水，則a為氧氣，N為正極，M為負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)式為CH4O－6e－＋H2O=CO2↑＋6H＋，正極反應(yīng)式為O2＋4H＋＋4e－=2H2O，b是甲醇、c是二氧化碳，質(zhì)子從M電極區(qū)通過質(zhì)子交換膜到N電極區(qū)，通過以上分析知，B、C、D正確。6．液體燃料電池相比于氣體燃料電池具有體積小等優(yōu)點(diǎn)。一種以液態(tài)肼(N2H4)為燃料的電池裝置如圖所示，該電池用空氣中的氧氣作為氧化劑，KOH溶液作為電解質(zhì)溶液。下列關(guān)于該電池的敘述正確的是()A．b極發(fā)生氧化反應(yīng)B．a(chǎn)極的反應(yīng)式：N2H4＋4OH－－4e－=N2↑＋4H2OC．放電時(shí)，電流從a極經(jīng)過負(fù)載流向b極D．其中的離子交換膜需選用陽(yáng)離子交換膜【答案】B7．新型NaBH4/H2O2燃料電池(DBFC)的結(jié)構(gòu)如圖所示，(已知硼氫化鈉中氫為－1價(jià))，有關(guān)該電池的說法正確的是()A．電極B材料中含MnO2層，MnO2可增加導(dǎo)電性B．電池負(fù)極區(qū)的電極反應(yīng)：BHeq\o\al(－,4)＋8OH－－8e－=BOeq\o\al(－,2)＋6H2OC．放電過程中，Na＋從正極區(qū)向負(fù)極區(qū)遷移D．在電池反應(yīng)中，每消耗1L6mol·L－1H2O2溶液，理論上流過電路中的電子為6NA個(gè)【答案】B三、新型化學(xué)電源8．近幾年科學(xué)家獨(dú)創(chuàng)的一種新型可控電池——鋰水電池，工作原理如圖所示。下列有關(guān)說法不正確的是()A．碳極發(fā)生的反應(yīng)是2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－B．有機(jī)電解質(zhì)和水溶液不行以互換區(qū)域C．標(biāo)準(zhǔn)狀況下產(chǎn)生22.4L的氫氣時(shí)，正極消耗鋰的質(zhì)量為14gD．該裝置不僅可供應(yīng)電能，還可得到清潔的氫氣【答案】C【解析】依據(jù)圖示信息可知，碳電極上產(chǎn)生氫氣，應(yīng)當(dāng)是正極，該電極上發(fā)生得電子的還原反應(yīng)：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，A正確；由于金屬Li可以和水反應(yīng)生成氫氧化鋰和氫氣，但是和有機(jī)電解質(zhì)不反應(yīng)，所以有機(jī)電解質(zhì)和水溶液不行以互換區(qū)域，B正確；金屬Li和水發(fā)生反應(yīng)2Li＋2H2O=2LiOH＋H2↑，標(biāo)準(zhǔn)狀況下產(chǎn)生22.4L的氫氣時(shí)，金屬鋰是負(fù)極，負(fù)極消耗鋰的質(zhì)量為14g，C錯(cuò)誤；該裝置是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，裝置不僅可供應(yīng)電能，并且反應(yīng)產(chǎn)物是氫氣，能供應(yīng)能源，D正確。9．金屬(M)－空氣電池(如圖)具有原料易得、能量密度高等優(yōu)點(diǎn)，有望成為新能源汽車和移動(dòng)設(shè)備的電源。該類電池放電的總反應(yīng)方程式為：4M＋nO2＋2nH2O=4M(OH)n。已知：電池的“理論比能量”指單位質(zhì)量的電極材料理論上能釋放出的最大電能。下列說法不正確的是()A．采納多孔電極的目的是提高電極與電解質(zhì)溶液的接觸面積，并有利于氧氣擴(kuò)散至電極表面B．比較Mg、Al、Zn三種金屬－空氣電池，Al－空氣電池的理論比能量最高C．M－空氣電池放電過程的正極反應(yīng)式：4Mn＋＋nO2＋2nH2O＋4ne－=4M(OH)nD．在Mg－空氣電池中，為防止負(fù)極區(qū)沉積Mg(OH)2，宜采納中性電解質(zhì)及陽(yáng)離子交換膜【答案】C10．光電池是發(fā)展性能源。一種光化學(xué)電池的結(jié)構(gòu)如圖，當(dāng)光照在表面涂有氯化銀的銀片上時(shí)AgCl(s)eq\o(=,\s\up17(光))Ag(s)＋Cl(AgCl)，[Cl(AgCl)表示生成的氯原子吸附在氯化銀表面]，接著Cl(AgCl)＋e－=Cl－(aq)，若將光源移除，電池會(huì)馬上復(fù)原至初始狀態(tài)。下列說法不正確的是()A．光照時(shí)，電流由X流向YB．光照時(shí)，Pt電極發(fā)生的反應(yīng)為：2Cl－＋2e－=Cl2C．光照時(shí)，Cl－向Pt電極移動(dòng)D．光照時(shí)，電池總反應(yīng)為：AgCl(s)＋Cu＋(aq)eq\o(=,\s\up17(光))Ag(s)＋Cu2＋(aq)＋Cl－(aq)【答案】B11．將兩個(gè)鉑電極插入500mLCuSO4溶液中進(jìn)行電解，通電肯定時(shí)間后，某一電極增重0.064g(設(shè)電解時(shí)該電極無氫氣析出，且不考慮水解和溶液體積改變)，此時(shí)溶液中氫離子濃度約為()A．4×10－3mol·L－1 B．2×10－3mol·L－1C．1×10－3mol·L－1 D．1×10－7mol·L－1【答案】A【解析】陰極反應(yīng)：Cu2＋＋2e－=Cu，增重0.064g應(yīng)是Cu的質(zhì)量，設(shè)生成H＋的物質(zhì)的量為x，依據(jù)總反應(yīng)方程式：2Cu2＋＋2H2Oeq\o(=,\s\up17(電解))2Cu＋O2↑＋4H＋2×64g4mol0.064gxx＝0.002molc(H＋)＝eq\f(0.002mol,0.5L)＝4×10－3mol·L－1。12．兩個(gè)惰性電極插入500mLAgNO3溶液中，通電電解。當(dāng)電解液的pH從6.0變?yōu)?.0時(shí)(設(shè)電解過程中陰極沒有H2放出，且電解液在電解前后體積改變可以忽視不計(jì))，電極上析出銀的質(zhì)量最大為()A．27mg B．54mgC．106mg D．216mg【答案】B【解析】首先結(jié)合離子放電依次，弄清晰兩極的反應(yīng)：陽(yáng)極：4OH－－4e－=O2↑＋2H2O；陰極：4Ag＋＋4e－=4Ag，電解的總反應(yīng)式為4AgNO3＋2H2Oeq\o(=,\s\up17(電解))4Ag＋O2↑＋4HNO3。由電解的總反應(yīng)式可知，電解過程中生成的n(Ag)＝n(HNO3)＝n(H＋)＝(10－3mol·L－1－10－6mol·L－1)×0.5L≈5×10－4mol，m(Ag)＝5×10－4mol×108g·mol－1＝0.054g＝54mg。13．500mLNaNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NOeq\o\al(－,3))＝0.3mol·L－1，用石墨作電極電解此溶液，當(dāng)通電一段時(shí)間后，兩極均收集到氣體1.12L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)，假定電解后溶液體積仍為500mL，下列說法正確的是()A．原混合溶液中c(Na＋)＝0.2mol·L－1B．電解后溶液中c(H＋)＝0.2mol·L－1C．上述電解過程中共轉(zhuǎn)移0.4mol電子D．電解后得到的Cu的物質(zhì)的量為0.1mol【答案】B14．用惰性電極電解肯定濃度CuSO4溶液，通電一段時(shí)間后，向所得的溶液中加入0.1molCu(OH)2后恰好復(fù)原到電解前的濃度和pH。則下列說法正確的是()A．電解過程中陰極沒有氣體生成B．電解過程中轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為0.4molC．原CuSO4溶液的濃度為0.1mol·L－1D．電解過程中陽(yáng)極收集氣體體積為1.12L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)【答案】B【解析】加入0.1molCu(OH)2相當(dāng)于加入0.1molCuO和0.1molH2O，故CuSO4電解完后還電解了部分水，陰極析出了0.1molCu和0.1molH2，A錯(cuò)誤；析出0.1molCu轉(zhuǎn)移電子0.2mol，析出0.1molH2轉(zhuǎn)移電子0.2mol，故轉(zhuǎn)移的電子的總物質(zhì)的量為0.4mol，B正確；原CuSO4溶液的物質(zhì)的量為0.1mol，不知溶液體積，無法求濃度，C錯(cuò)誤；電解過程中陽(yáng)極始終產(chǎn)生O2，依據(jù)轉(zhuǎn)移的電子的總物質(zhì)的量為0.4mol，產(chǎn)生O2體積為2.24L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)，D錯(cuò)誤。15．如圖所示，通電5min后，電極5的質(zhì)量增加2.16g，請(qǐng)回答下列問題：(1)a為電源的______(填“正”或“負(fù)”)極，C池是________池。A池陽(yáng)極的電極反應(yīng)為________，C池陰極的電極反應(yīng)為________。(2)假如B池中共收集到224mL氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況)且溶液體積為200mL(設(shè)電解過程中溶液體積不變)，則通電前溶液中Cu2＋的物質(zhì)的量濃度為________。(3)假如A池溶液是200mL足量的食鹽水(電解過程溶液體積不變)，則通電后，溶液的pH為________?！敬鸢浮?1)負(fù)電解2Cl－－2e－=Cl2↑Ag＋＋e－=Ag(2)0.025mol·L－1(3)13(2)B池中電解總反應(yīng)為2CuSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up17(電解))2Cu＋O2↑＋2H2SO4，若轉(zhuǎn)移0.02mol電子時(shí)只收集到O2(只電解溶質(zhì))，則依據(jù)關(guān)系式2CuSO4～O2～4e－可得n(O2)＝0.005mol，體積為112mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)<224mL，說明溶質(zhì)CuSO4已耗完，然后電解水。設(shè)整個(gè)過程消耗CuS