2020届一轮复习新课改省份专版三十）化学能与电能（2）新型化学电源（过题型）作业 8页

跟踪检测（三十） 化学能与电能（2）——新型化学电源 ‎（过题型）‎ ‎1．人造地球卫星用到的一种高能电池——银锌蓄电池，其电池的电极反应式为Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2，Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－。据此判断氧化银是(　　)‎ A．负极，被氧化　　　　　　 B．正极，被还原 C．负极，被还原 D．正极，被氧化 解析：选B　根据化合价可知，电极反应中银的化合价降低，被还原；原电池中较活泼的金属作负极，另一电极作正极，发生还原反应，所以氧化银为正极，得电子被还原。‎ ‎2．锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高而受到普遍重视，目前已成功研制多种锂电池。某种锂电池的总反应为Li＋MnO2===LiMnO2，下列说法正确的是(　　)‎ A．Li是正极，电极反应为Li－e－===Li＋‎ B．Li是负极，电极反应为Li－2e－===Li2＋‎ C．MnO2是负极，电极反应为MnO＋e－===MnO2‎ D．Li是负极，电极反应为Li－e－===Li＋‎ 解析：选D　原电池中较活泼的金属是负极，失去电子，发生氧化反应。电子经导线传递到正极，所以溶液中的阳离子向正极移动，正极得到电子，发生还原反应。所以根据方程式可知，Li是负极，失去电子，电极反应为Li－e－===Li＋，D正确，A、B都不正确；二氧化锰是正极，得到电子，C不正确。‎ ‎3．MCFC型燃料电池可同时供应电和水蒸气，其工作温度为600～700 ℃，所用燃料为H2，电解质为熔融的K2CO3。已知该电池的总反应为2H2＋O2===2H2O，下列有关该电池的说法正确的是(　　)‎ A．该电池的正极反应式为4OH－＋4e－===O2↑＋2H2O B．该电池的负极反应式为H2－2e－===2H＋‎ C．放电时OH－向负极移动 D．当生成1 mol H2O时，转移2 mol电子 解析：选D　该燃料电池的燃料为H2，电解质为熔融的K2CO3，总反应为2H2＋O2===2H2O，负极反应式为2H2＋2CO－4e－===2H2O＋2CO2，正极反应式为O2＋2CO2＋4e－===2CO，故A、B均错误；电解质中移动的阴离子为CO，不是OH－，故C错误；根据负极反应式知，生成1 mol H2O时转移2 mol电子，故D正确。‎ ‎4.普通水泥在固化过程中自由水分子减少并产生Ca(OH)2，溶液呈碱性。根据这一特点科学家发明了电动势(E)法测水泥初凝时间，此法的原理如图所示，反应的总方程式为2Cu＋Ag2O===Cu2O＋2Ag。下列有关说法正确的是(　　)‎ A．装置中电流方向由Cu经导线到Ag2O B．测量原理示意图中，Ag2O为负极 C．负极的电极反应式为2Cu＋2OH－－2e－===Cu2O＋H2O D．电池工作时，OH－向正极移动 解析：选C　由电池总反应可知，Cu发生氧化反应，则Cu极是负极，Ag2O/Ag极是正极，原电池中电流由正极经导线流向负极，故电流是由Ag2O/Ag极流向Cu极，A、B错误；负极上Cu失电子被氧化生成Cu2O，电极反应式为2Cu＋2OH－－2e－===Cu2O＋H2O，C正确；电池工作时，阴离子向负极移动，故OH－向Cu电极移动，D错误。‎ ‎5．研究人员最近发明了一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电，在海水中电池总反应可表示为5MnO2＋2Ag＋2NaCl===Na2Mn5O10＋2AgCl。下列“水”电池在海水中放电时的有关说法正确的是(　　)‎ A．正极反应式：Ag＋Cl－－e－===AgCl B．每生成1 mol Na2Mn5O10 转移2 mol电子 C．Na＋不断向“水”电池的负极移动 D．AgCl是还原产物 解析：选B　A项，电池的正极得电子，错误；C项，阳离子向正极移动，错误；D项，Ag化合价升高形成AgCl，AgCl是氧化产物，错误。‎ ‎6．甲醇燃料电池(简称DMFC)由于其结构简单、能量转化率高、对环境无污染，可作为常规能源的替代品而越来越受到关注。DMFC的工作原理如图所示，下列说法不正确的是(　　)‎ A．通入a气体的电极是电池的负极 B．负极电极反应为 CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋‎ C．正极电极反应为O2＋6e－＋3H2O===6OH－‎ D．负极上甲醇失去电子发生氧化反应 解析：选C　根据图知，交换膜是质子交换膜，电解质溶液呈酸性，根据H＋移动方向知，通入a的电极为负极、通入b的电极为正极，负极上甲醇失去电子发生氧化反应，负极反应式为CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O。酸性介质，CH3OH在负极上失去电子生成CO2气体，O2‎ 在正极上得到电子，在H＋作用下生成H2O。‎ ‎7．SO2是大气污染物，是造成酸雨的主要原因，用如图所示装置可以既吸收工厂排放的废气中的SO2，又可以生成一定量的硫酸，下列说法正确的是(　　)‎ A．a为正极，b为负极 B．生产过程中氢离子由右移向左 C．从左下口流出的硫酸的质量分数一定大于50%‎ D．负极反应式为SO2＋2H2O－2e－===SO＋4H＋‎ 解析：选D　A项，a电极上SO2发生氧化反应生成硫酸，则a为负极，b为正极，错误；B项，质子膜只允许H＋通过，向正极移动，即氢离子由左向右移动，错误；C项，负极区有硫酸生成，但同时在增加水的量，则硫酸的质量分数不一定大于50%，甚至还可能小于50%，错误；D项，负极上发生的是氧化反应，其电极反应式为SO2＋2H2O－2e－===SO＋4H＋，正确。‎ ‎8．“高分八号”高分辨率对地观测系统光学遥感卫星在我国太原成功发射，如图示为某卫星的能量转化示意图，其中燃料电池以 KOH 溶液为电解液，下列说法不正确的是(　　)‎ A．整个系统实现了物质零排放及能量间的完全转化 B．燃料电池的负极反应式为 H2＋2OH－－2e－===2H2O C．水电解系统中加入 Na2SO4 可增加溶液导电性 D．该系统的总反应式为 2H2＋O22H2O 解析：选A　能量间不能完全转化，故A错误；该燃料电池放电时的负极发生氧化反应，在碱性环境下，反应式为2OH－＋H2－2e－===2H2O，故B正确；Na2SO4在水中电离生成Na＋和SO，增加溶液导电性，故C正确；放电时氢气与氧气反应生成水，充电时，水分解生成氢气和氧气，故D正确。‎ ‎9．利用反应6NO2＋8NH3===7N2＋12H2O构成电池的方法，既能实现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，装置如图所示，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．为使电池持续放电，离子交换膜需选用阴离子交换膜 C．电极A极反应式为2NH3－6e－===N2＋6H＋‎ D．当有4.48 L NO2(标准状况)被处理时，转移电子的物质的量为0.8 mol 解析：选C　A项，电极反应式为负极：8NH3－24e－＋24OH－===4N2＋24H2O，正极：6NO2＋24e－＋12H2O===3N2＋24OH－，电流从正极流向负极，正确；B项，因为是碱性介质，所以应选用阴离子交换膜，正确；C项，应生成H2O，错误；D项，根据正极反应式转移电子的物质的量为 ×24＝0.8 mol，正确。‎ ‎10．铁镍可充电电池以KOH溶液为电解液，放电时的总反应为Fe＋Ni2O3＋3H2O===Fe(OH)2＋2Ni(OH)2，下列有关该电池的说法正确的是(　　)‎ A．放电时，K＋向Fe电极迁移 B．放电时，正极反应式为Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2‎ C．充电时，阴极附近溶液的pH增大 D．充电时，阴极反应式为2Ni(OH)2－2e－＋2OH－===Ni2O3＋3H2O 解析：选C　根据总反应可以判断出铁镍蓄电池放电时Fe作负极，K＋应移向正极，故A错误；放电时，负极Fe失电子发生氧化反应生成Fe2＋，碱性电解质中最终生成Fe(OH)2，负极反应为Fe＋2OH－－2e－===Fe(OH)2，故B错误；充电可以看作是放电的逆过程，即阴极为原来的负极，所以充电时阴极反应为Fe(OH)2＋2e－===Fe＋2OH－，阴极附近溶液的pH增大，故C正确、D错误。‎ ‎11．某手机电池采用了石墨烯电池，可充电5分钟，通话2小时。一种石墨烯锂硫电池(2Li＋S8===Li2S8)工作原理示意图如图。已知参与电极反应的单位质量的电极材料放出电能的大小称为该电池的比能量。下列有关该电池说法不正确的是(　　)‎ A．金属锂是碱金属中比能量最高的电极材料 B．A电极为该电源的负极，发生氧化反应 C．B电极的反应：2Li＋＋S8＋2e－===Li2S8‎ D．电子从A电极经过外电路流向B电极，再经过电解质流回A电极 解析：选D　石墨烯锂硫电池总反应式为2Li＋S8===Li2S8，Li失电子发生氧化反应，Li是负极材料。A项，金属锂的摩尔质量小，单位质量的Li放出电能明显比其他金属大，正确；B项，电池内部阳离子向正极移动，则A电极为该电源的负极，发生氧化反应，正确；C项，B为电源的正极，发生的电极的反应为2Li＋＋S8＋2e－===Li2S8，正确；D项，原电池的外电路中有电子转移，而电池的内部只有阴、阳离子的移动，没有电子的移动，错误。‎ ‎12.一种用于驱动潜艇的液氨－液氧燃料电池原理示意如图，下列有关该电池说法正确的是(　　)‎ A．该电池工作时，每消耗22.4 L NH3转移3 mol电子 B．电子由电极A经外电路流向电极B C．电池工作时，OH－向电极B移动 D．电极B上发生的电极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O 解析：选B　A选项，NH3的温度压强未知，不能计算转移的电子数，错误。液氨－液氧燃料电池中，液氨转化为氮气，化合价升高，发生氧化反应，电极A应为负极，电极B应为正极，电池工作时，OH－向电极A移动，C选项错误。介质环境为NaOH溶液，电极B上发生的电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D选项错误。‎ ‎13．新型NaCO2电池工作原理为4Na＋3CO2===2Na2CO3＋C，下列说法不正确的是(　　)‎ A．Na是还原剂作负极 B．CO2在反应中失去电子 C．CO2部分被还原 D．每生成1 mol Na2CO3转移2 mol电子 解析：选B　A项，Na的化合价的变化为0→＋1，Na是还原剂作负极，正确；B项，C的化合价的变化为＋4→0，CO2在反应中得到电子，错误；C项，C的化合价降低，CO2部分被还原，正确；D项，每生成1 mol Na2CO3转移2 mol电子，正确。‎ ‎14．熔融盐NaNO3组成的燃料电池如图所示，在使用过程中石墨Ⅰ电极反应生成一种氧化物Y，下列有关说法正确的是(　　)‎ A．石墨Ⅰ为正极，石墨Ⅱ为负极 B．Y的化学式可能为NO C．石墨Ⅰ的电极反应式为NO2＋NO－e－===N2O5‎ D．石墨Ⅱ上发生氧化反应 解析：选C　由图可知，石墨Ⅱ上氧气得到电子，则石墨Ⅱ为正极，石墨Ⅰ上NO2失去电子，石墨Ⅰ为负极，故A错误；石墨Ⅰ上NO2失去电子，N元素的化合价应从＋4价升高，Y不可能为NO，故B错误；石墨Ⅰ上NO2失去电子，负极反应为NO2＋NO－e－===N2O5，故C正确； 石墨Ⅱ为正极，发生还原反应，故D错误。‎ ‎15.(1)为摆脱对石油的过度依赖，科研人员将煤液化制备汽油，并设计了汽油燃料电池，电池工作原理如图所示。一个电极通入氧气，另一电极通入汽油蒸气，电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2晶体，它在高温下能传导O2－。‎ 以辛烷(C8H18)代表汽油，写出该电池工作时的负极反应式：________________________________________________________________________。‎ ‎(2)熔融盐燃料电池具有较高的发电效率，因而受到重视。某燃料电池以熔融的K2CO3(其中不含O2－和HCO)为电解质，以丁烷为燃料，以空气中的氧气为氧化剂，以具有催化作用和导电性能的稀土金属材料为电极。该燃料电池负极电极反应式为2C4H10＋26CO－52e－===34CO2＋10H2O。试回答下列问题：‎ ‎①该燃料电池的总反应式为___________________________________________；‎ ‎②正极电极反应式为___________________________________________________；‎ ‎③为了使该燃料电池长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定。为此，必须在通入的空气中加入一种物质，加入的物质是________，它来自________。‎ 解析：(1)电解质能在高温下能传导O2－，负极发生氧化反应，即1 mol C8H18失去50 mol电子生成8 mol CO2，18 mol H原子转化为9 mol H2O，根据质量守恒和电荷守恒写出负极反应式为C8H18－50e－＋25O2－===8CO2＋9H2O。(2)①该电池中，丁烷和氧气反应生成二氧化碳和水，该燃料电池的总反应式为2C4H10＋13O2===8CO2＋10H2O；②正极上氧气得电子发生还原反应和二氧化碳生成CO，电极反应式为O2＋2CO2＋4e－===2CO；③由该电极的正极反应式O2＋2CO2＋4e－===2CO可知加入的物质是CO2，由负极反应式2C4H10＋26CO－52e－===34CO2＋10H2O可知，CO2来源于负极上生成的CO2。‎ 答案：(1)C8H18＋25O2－－50e－===8CO2＋9H2O ‎(2)①2C4H10＋13O2===8CO2＋10H2O ‎②O2＋2CO2＋4e－===2CO ‎③CO2　负极反应产物 ‎16．燃料电池是一种将燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置。‎ ‎(1)以多孔铂为电极，如图甲装置中A、B口分别通入CH3CH2OH和O2构成乙醇燃料电池，则b电极是______(填“正极”或“负极”)，该电池的负极电极反应式为________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)科学家研究了转化温室气体的方法，利用图乙所示装置可以将CO2转化为气体燃料CO，该电池负极反应式为_______________________________________________________，工作时的总反应式为___________________________________________________。‎ ‎(3)绿色电源“二甲醚—氧气燃料电池”的工作原理如图丙所示。‎ ‎①氧气应从c处通入，则电极Y为________极，发生的电极反应式为________________________________________________________________________；‎ ‎②二甲醚(CH3OCH3)应从b处加入，电极X上发生的电极反应式为________________________________________________________________________；‎ ‎③电池在放电过程中，电极X周围溶液的pH________(填“增大”“减小”或“不变”)。‎ 解析：(1)b电极通入O2，发生还原反应，则b电极为正极。乙醇(CH3CH2OH)在负极上发生氧化反应，电解质溶液为KOH溶液，负极反应式为CH3CH2OH＋16OH－－12e－===2CO＋11H2O。‎ ‎(2)由题图乙可知，CO2在N极上发生还原反应生成CO，则N为正极，M为负极。H2O在负极上发生氧化反应生成O2，则电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑。H2O在M极上生成O2，CO2在N极上生成CO，则电池总反应式为2CO2===O2＋2CO。‎ ‎(3)①二甲醚—氧气燃料电池中，O2通入正极，发生还原反应生成H2O，电极反应式为4H＋＋O2＋4e－===2H2O。②二甲醚(CH3OCH3)在负极发生氧化反应生成CO2，电极反应式为CH3OCH3＋3H2O－12e－===2CO2＋12H＋。③放电过程中，电极X上CH3OCH3被氧化生成CO2和H＋，电极X周围溶液中c(H＋)增大，溶液的pH减小。‎ 答案：(1)正极 CH3CH2OH＋16OH－－12e－===2CO＋11H2O ‎(2)2H2O－4e－===4H＋＋O2↑　2CO2===O2＋2CO ‎(3)①正　4H＋＋O2＋4e－===2H2O ‎②CH3OCH3＋3H2O－12e－===2CO2＋12H＋　③减小