PAGE8-原電池化學電源(建議用時：40分鐘)1．課堂學習中，同學們利用鋁條、鋅片、銅片、導線、電流表、橙汁、燒杯等用品探究原電池的組成。下列結論錯誤的是()A．原電池是將化學能轉化成電能的裝置B．原電池由電極、電解質溶液和導線等組成C．圖中a極為鋁條、b極為鋅片時，導線中會產生電流D．圖中a極為鋅片、b極為銅片時，電子由銅片通過導線流向鋅片[答案]D2．最近，一家瑞典公司獨創了一種新型充電器“PowerTrekk”，僅僅須要一勺水，它便可以產生維持10小時手機運用的電量。其反應原理為：Na4Si＋5H2O=2NaOH＋Na2SiO3＋4H2↑，則下列說法正確的是()A．該電池可用晶體硅作電極材料B．Na4Si在電池的負極發生還原反應，生成Na2SiO3C．電池正極發生的反應為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－D．當電池轉移0.2mol電子時，可生成標準狀況下1.12LH2[答案]C3．環境監察局常用“定電位”NOx傳感器來監測化工廠的氮氧化物氣體是否達到排放標準，其工作原理如圖所示。下列說法不正確的是()A．對電極是負極B．工作電極上發生的電極反應為NO2＋2e－＋2H＋=NO＋H2OC．對電極的材料可能為鋅D．傳感器工作時H＋由工作電極移向對電極D[依據題意NO2→NO，可知對電極為負極，工作時H＋移向正極即工作電極，D項不正確。]4．某新型可充電電池構造如圖所示，工作時(需先引發鐵和氯酸鉀的反應，從而使LiCl—KCl共晶鹽熔化)某電極(記為X)的反應式之一為xLi＋＋xe－＋LiV3O8=Li1＋xV3O8。下列說法正確的是()A．放電時，正極上的電極反應式為Li－e－=Li＋B．放電時，總反應式為xLi＋LiV3O8=Li1＋xV3O8C．充電時，X電極與電源負極相連D．充電時，X電極的質量增加B[由題干所給電極反應式可知X電極發生得電子的還原反應，故X電極是正極，結合題圖知，X電極是LiV3O8，則Li—Si合金是負極，負極的電極反應式為Li－e－=Li＋，結合X電極的電極反應式可知放電時總反應式為xLi＋LiV3O8=Li1＋xV3O8，A項錯誤，B項正確；充電時，X電極應與電源正極相連，C項錯誤；充電時，X電極的電極反應與放電時X電極的電極反應互為逆反應，則充電時X電極的質量減輕，D項錯誤。]5．中國科學家探討出對環境污染小、便于鋁回收的海水電池，其工作原理示意圖如下：下列說法正確的是()A．電極Ⅰ為陰極，其反應為：O2＋4H＋＋4e－=2H2OB．聚丙烯半透膜允許陽離子從右往左通過C．假如電極Ⅱ為活性鎂鋁合金，則負極區會逸出大量氣體D．當負極質量削減5.4g時，正極消耗3.36L氣體C[電極Ⅰ為正極，其反應為：O2＋4H＋＋4e－=2H2O，故A錯誤；依據圖中信息聚丙烯半透膜右邊為酸性溶液，左邊為堿性海水，右邊氫離子不能通過聚丙烯半透膜，故B錯誤；假如電極Ⅱ為活性鎂鋁合金，鎂鋁形成許多細小的原電池，鎂失去電子，鋁上氫離子得到電子，因此在負極區會逸出大量氣體，故C正確；當不是標準狀況下，無法計算正極消耗氣體的體積，故D錯誤。]6．如圖為流淌電池，其電解質溶液可在電池外部流淌，調整電解質，可維持電池內部電解質溶液濃度穩定。下列關于該電池的說法錯誤的是()A．Cu為該電池的負極B．X為PbSO4，Y為H2SO4C．當消耗1molPbO2，需分別出320gCuSO4D．PbO2電極反應式為PbO2＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋2e－=PbSO4＋2H2OC[依據電子得失守恒有CuSO4～2e－～PbO2，則當消耗1molPbO2，需分別出1molCuSO4，即160g，C錯誤。]7．全釩液流儲能電池是利用不同價態離子對的氧化還原反應來實現化學能和電能相互轉化的裝置(如圖)。已知：①溶液呈酸性且陰離子為SOeq\o\al(2－,4)；②溶液中顏色：V3＋綠色，V2＋紫色，VOeq\o\al(＋,2)黃色，VO2＋藍色；③放電過程中，右槽溶液的顏色由紫色變成綠色。下列說法不正確的是()A．放電時B極為負極B．放電時若轉移的電子數為3.01×1023個，則左槽中H＋增加0.5molC．充電過程中左槽的電極反應式為：VO2＋＋H2O－e－=VOeq\o\al(＋,2)＋2H＋D．充電過程中H＋通過質子交換膜向右槽移動B[依據③放電過程中，右槽溶液的顏色由紫色變成綠色，結合V3＋綠色，V2＋紫色，說明放電時，右槽電極上V2＋失去電子，發生氧化反應，電極反應式為：V2＋－e－=V3＋，則B電極為負極，A電極為正極，A正確；依據選項A分析可知：A電極為正極，B電極為負極，正極上發生還原反應：VOeq\o\al(＋,2)＋2H＋＋e－=VO2＋＋H2O，可知：每反應轉移1mol電子，反應消耗2molH＋，放電時若轉移的電子數為3.01×1023個即轉移0.5mol電子，則左槽中H＋削減0.5mol，B錯誤；充電時，左槽為陽極，失去電子發生氧化反應，電極反應式為：VO2＋＋H2O－e－=VOeq\o\al(＋,2)＋2H＋，C正確；充電時，左槽為陽極，發生氧化反應：VO2＋＋H2O－e－=VOeq\o\al(＋,2)＋2H＋，H＋通過質子交換膜向右槽移動，D正確。]8．(2024·南京模擬)鋰/氟化碳電池穩定性很高。該電池的電解質溶液為LiClO4的乙二醇二甲醚溶液，總反應為xLi＋CFx=xLiF＋C，放電產物LiF沉積在正極，工作原理如圖所示。下列說法正確的是()A．正極的電極反應式為CFx＋xe－＋xLi＋=xLiF＋CB．離子交換膜為陰離子交換膜C．電解質溶液可用LiClO4的乙醇溶液代替D．b極電勢低于a極電勢A[依據總反應可知，Li為負極，石墨棒為正極，正極上CFx轉化為C，電極反應式為CFx＋xe－＋xLi＋=xLiF＋C，A項正確；依據正極的電極反應式可知，負極區的Li＋通過離子交換膜進入正極區，則離子交換膜為陽離子交換膜，B項錯誤；Li能與乙醇發生反應，因此電解質溶液不能用LiClO4的乙醇溶液代替，C項錯誤；b極為正極，a極為負極，故b極電勢高于a極電勢，D項錯誤。]9．(2024·廣東高三模擬)一種三電極電解水制氫的裝置如圖所示，三電極為催化電極a、催化電極b和Ni(OH)2電極。通過限制開關連接K1或K2，可交替得到H2和O2。下列說法錯誤的是()A．制O2時，電子由Ni(OH)2電極通過外電路流向催化電極bB．制H2時，陽極的電極反應式為Ni(OH)2＋OH－－e－=NiOOH＋H2OC．催化電極b上，OH－發生氧化反應生成O2D．該裝置可在無隔膜的條件下制備高純氫氣A[催化電極b中，水電離產生的OH－失電子生成O2，作陽極，電子由催化電極b通過外電路流向Ni(OH)2電極，A錯誤；制H2時，催化電極a為陰極，陽極Ni(OH)2在堿性溶液中失電子生成NiOOH，電極反應式為Ni(OH)2＋OH－－e－=NiOOH＋H2O，B正確；催化電極b上，水電離產生的OH－失電子，發生氧化反應生成O2，C正確；該裝置中，電解質只有水，所以可在無隔膜的條件下制備高純氫氣，D正確。]10．(2024·邯鄲模擬)鋰-銅空氣燃料電池容量高、成本低，具有廣袤的發展前景。該電池通過一種困難的銅腐蝕“現象”產生電能，其中放電過程為2Li＋Cu2O＋H2O=2Cu＋2Li＋＋2OH－。裝置如圖。(1)Li電極為極，電極反應式為。(2)Cu2O電極為，電極反應式為。(3)通空氣時，銅被腐蝕的離子方程式為。(4)整個反應過程，Cu的作用是。[答案](1)負Li－e－=Li＋(2)正Cu2O＋2e－＋H2O=2Cu＋2OH－(3)4Cu＋O2=2Cu2O(4)催化劑11．(2024·鹽城模擬)以Fe3O4/Pd為催化材料，利用電化學原理實現H2消退酸性廢水中的NOeq\o\al(－,2)，其反應過程如圖所示[已知Fe3O4中Fe元素化合價為＋2、＋3，分別表示為Fe(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)]。下列說法錯誤的是()A．處理NOeq\o\al(－,2)的電極反應為2NOeq\o\al(－,2)＋8H＋＋6e－=N2↑＋4H2OB．Fe(Ⅱ)與Fe(Ⅲ)的相互轉化起到了傳遞電子的作用C．用該法處理后，水體的pH上升D．消耗標準狀況下6.72LH2，理論上可處理含NOeq\o\al(－,2)4.6mg·L－1的廢水3m3D[依據圖中箭頭方向，NOeq\o\al(－,2)得到電子轉化為氮氣，電極反應為2NOeq\o\al(－,2)＋8H＋＋6e－=N2↑＋4H2O，故A正確；Fe(Ⅲ)得電子生成Fe(Ⅱ)，Fe(Ⅱ)失電子生成Fe(Ⅲ)，兩者之間為雙向箭頭，則Fe(Ⅱ)與Fe(Ⅲ)的相互轉化起到了傳遞電子的作用，故B正確；依據圖示，總反應方程式為2H＋＋2NOeq\o\al(－,2)＋3H2eq\o(=,\s\up7(催化劑))N2＋4H2O，氫離子濃度漸漸減小，所以用該法處理后水體的pH上升，故C正確；6.72LH2的物質的量為eq\f(6.72L,22.4L·mol－1)＝0.3mol，依據關系式2NOeq\o\al(－,2)～3H2，理論上可處理n(NOeq\o\al(－,2))＝eq\f(2,3)×0.3mol＝0.2mol，可處理廢水的體積V＝eq\f(0.2mol×46g·mol－1,4.6×10－3g·L－1)＝2×103L＝2m3，故D錯誤。]12．(2024·常熟抽測)常溫常壓下，微生物燃料電池可凈化廢水，同時還能獲得能源或有價值的化學產品，圖1為其工作原理示意圖，圖2為廢水中Cr2Oeq\o\al(2－,7)離子濃度與去除率的關系。下列說法正確的是()圖1圖2A．M為電池負極，CH3COOH被還原B．外電路轉移4mol電子時，M極產生22.4LCO2C．反應一段時間后，N極旁邊溶液pH下降D．Cr2Oeq\o\al(2－,7)離子濃度較大時，可能會造成還原菌失活D[A項，CH3COOH被氧化，錯誤；B項，常溫常壓下22.4LCO2不是1molCO2，錯誤；C項，N極旁邊，H＋消耗，pH上升，錯誤。]13．我國科學家提出了一種微生物—光電化學復合系統，可以采納“一步法”高效還原CO2而不產生任何副產物，其工作原理如圖所示。下列說法錯誤的是()A．a電極上的電勢比b電極上的低B．b電極上的電極反應式為CO2＋8H＋＋8e－=CH4＋2H2OC．可將裝置中的雙極膜換成質子交換膜D．微生物促進了反應中電子的轉移C[由圖可知，a為負極，b為正極，負極的電勢低，A項正確；b電極上的電極反應式為CO2＋8H＋＋8e－=CH4＋2H2O，B項正確；雙極膜產生了H＋和OH－，而質子交換膜不能使水電離，只能使H＋穿過膜，C項錯誤；微生物—光電化學復合系統中，微生物可促進反應中電子的轉移，D項正確。]14．(2024·揚州模擬)利用微生物處理有機廢水并脫鹽的裝置如圖所示，下列說法不正確的是()A．X、Y分別為陽離子交換膜、陰離子交換膜B．M極上發生的反應為O2＋2H2O＋4e－=4OH－C．微生物電極為負極D．處理后的廢水的pH比有機廢水的pH小A[HCOO－在微生物電極上發生氧化反應生成CO2，微生物電極為原電池的負極，原電池中陽離子向正極移動，陰離子向負極移動，要達到脫鹽的目的，Cl－向負極(微生物電極)移動，Na＋向正極(M極)移動，所以X為陰離子交換膜，Y為陽離子交換膜，A不正確，C正確；M極上發生的反應為O2＋2H2O＋4e－=4OH－，B正確；負極區反應后氫離子濃度增大，pH變小，D正確。]15．(2024·丹東模擬)以NO2、O2、熔融NaNO3組成的燃料電池裝置如下圖所示。已知Y為一種氧化物。(1)石墨Ⅰ的電極反應式為。(2)石墨Ⅱ為極，電極反應式為。[答案](1)4NO2－4e－＋4NOeq\o\al(－,3)=4N2O5(2)正O2＋4e－＋2N2O5=4NOeq\o\al(－,3)16．某乙烯熔融鹽燃料電池工作原理如圖所示，則正、負極的電極反應式分別為、；從理論上講，為使電解質中c(COeq\o\al(2－,3))保持不變，進入石墨Ⅱ電極上的CO2與石墨Ⅰ電極上生成的CO2的物質的量之比是；當消耗O216g時，則消耗乙烯g。[解析]負極發生失電子的氧化反應，乙烯在負極上轉化為CO2、H2O，負極的電極反應式為C2H4＋6COeq\o\al(2－,3)－12e－=8CO2＋2H2O。為使電解質中c(COeq\o\a