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PAGEPAGE1課練19原電池化學電源小題狂練?1.[2024·北京海淀區模擬]如圖所示為鋅銅原電池。下列敘述中,正確的是()A.鹽橋的作用是傳導離子B.外電路電子由銅片流向鋅片C.鋅片上的電極反應式為Zn2++2e-=ZnD.外電路中有0.2mol電子通過時,銅片表面質量增加約3.2g答案:A解析:“雙液”原電池中,鹽橋連接左、右兩個燒杯中的溶液,傳導離子,起到導電作用,A正確。鋅的活潑性強于銅,則鋅片是負極,銅片是正極;在外電路中,電子由負極流向正極,則電子由鋅片流向銅片,B錯誤。鋅片是負極,發生失去電子的氧化反應,電極反應式為Zn-2e-=Zn2+,C錯誤。銅片是正極,電極反應式為Cu2++2e-=Cu,電路中通過0.2mol電子時,銅片上析出0.1molCu,其質量為0.1mol×64g·mol-1=6.4g,D錯誤。2.Mg-AgCl電池是一種以海水為電解質溶液的水激活電池。下列敘述錯誤的是()A.負極反應式為Mg-2e-=Mg2+B.正極反應式為Ag++e-=AgC.電池放電時Cl-由正極向負極遷移D.負極會發生副反應Mg+2H2O=Mg(OH)2+H2↑答案:B解析:該電池中Mg作負極,失去電子發生氧化反應,生成Mg2+,A項正確;正極反應為AgCl+e-=Ag+Cl-,B項錯誤;電池放電時,Cl-從正極向負極移動,C項正確;在負極,Mg會發生副反應Mg+2H2O=Mg(OH)2+H2↑,D項正確。3.[2024·成都摸底測試]鉛蓄電池是汽車常用的蓄電池,其構造如圖所示。下列說法不正確的是()A.電池放電時,負極質量減輕B.電池放電時,c(H+)減小C.電池充電時總反應為:2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4D.鉛蓄電池的缺點是笨重、比能量低答案:A解析:放電時負極Pb失去電子轉化為PbSO4,負極質量增加,A項錯誤;放電過程中消耗硫酸,溶液中c(H+)減小,B項正確;電池充電時總反應為2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4,C項正確;鉛蓄電池的缺點是笨重、比能量低,廢棄電池污染環境,D項正確。4.[2024·遼寧大連模擬]鋅、鐵、鎂、鋁、鋰等金屬都可以用在金屬燃料電池中。某金屬燃料電池的基本結構如圖所示,其中Y電極為石墨。下列說法正確的是()A.該電池工作時,電子沿M→電解質溶液→Y電極流淌B.若M為鋁,則該電池工作時溶液的pH將不斷增大C.若M為鎂,則該電池反應的化學方程式為2Mg+O2=2MgOD.五種金屬作電極材料時,比能量(單位質量的電極材料放出電能的大小)由高到低的依次依次是鋰、鋁、鎂、鐵、鋅答案:D解析:該裝置是原電池,一般活潑金屬作原電池的負極,Y電極為石墨,則Y是正極,M是負極,電子沿M→負載→Y電極流淌,不能進入電解質溶液,A錯誤;若M為鋁,該電池總反應式為4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3,溶液的pH不變,B錯誤;若M為鎂,該電池總反應式為2Mg+O2+2H2O=2Mg(OH)2,C錯誤;依據電池的比能量的定義,1g金屬Li能產生的電子數目為eq\f(1g,7g·mol-1)×NAmol-1=eq\f(NA,7),同理可分析其他四種金屬材料,求得五種金屬的比能量大小關系為Li>Al>Mg>Fe>Zn,D正確。5.[2024·清華中學高三考試]一種微生物燃料電池如圖所示,下列關于該電池的說法正確的是()A.a電極為正極B.H+由右室通過質子交換膜進入左室C.a電極的電極反應式為C6H5OH-28e-+11H2O=6CO2↑+28H+D.當b電極上產生1molN2時,溶液中將有10mole-通過答案:C解析:依據a電極上C6H5OH轉化為CO2,知a電極上發生氧化反應,則a電極為負極,A項錯誤;H+由左室通過質子交換膜進入右室,B項錯誤;a電極上C6H5OH被氧化為CO2,電極反應式為C6H5OH-28e-+11H2O=6CO2↑+28H+,C項正確;電子不能通過電解質溶液,D項錯誤。6.[2024·貴州貴陽模擬]一種以液態肼(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溶液作為電解質溶液。下列關于該電池的敘述正確的是()A.b電極是負極B.a電極的電極反應式:N2H4+4OH-+4e-=N2↑+4H2OC.放電時,電子從a電極經過負載流向b電極D.電池工作時,K+從正極移向負極答案:C解析:由圖可知,N2H4在a電極上發生氧化反應生成N2,則a電極是負極,b電極是正極,A錯誤;N2H4在a電極上發生失去電子的氧化反應生成N2,則電極反應式為N2H4+4OH--4e-=N2↑+4H2O,B錯誤;放電時,電子由負極經導線流向正極,即電子從a電極經過負載流向b電極,C正確;電池工作時電解質溶液中的陽離子向正極移動,則K+從負極移向正極,D錯誤。7.[2024·湖南五校聯考]高鐵電池具有比能量高、無污染的特點,用如圖裝置模擬其工作原理(放電時兩電極均有穩定的金屬氫氧化物生成),下列有關說法中正確的是()A.放電時,電子由正極通過外電路流向負極B.放電時,負極上的電極反應式為:Zn-2e-+2H2O=Zn(OH)2+2H+C.充電時,陰極區溶液的pH減小D.充電時,陽極上的電極反應式為:Fe(OH)3-3e-+5OH-=FeOeq\o\al(2-,4)+4H2O答案:D解析:放電時,電子由負極通過外電路流向正極,A項錯誤;放電時,負極反應為:Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2,B項錯誤;充電時,陰極反應為:Zn(OH)2+2e-=Zn+2OH-,陰極區溶液中c(OH-)增大,pH增大,C項錯誤;充電時,陽極上Fe(OH)3轉化為FeOeq\o\al(2-,4),發生氧化反應:Fe(OH)3-3e-+5OH-=FeOeq\o\al(2-,4)+4H2O,D項正確。8.[2024·福建泉州質檢]鋰-空氣電池是一種新型的二次電池,其放電時的工作原理如圖所示。下列說法正確的是()A.電解質溶液中,Li+由多孔電極遷移向鋰電極B.該電池放電時,負極發生了還原反應C.充電時,電池正極的反應式為Li2O2-2e-=2Li++O2↑D.電池中的電解質溶液可以是有機溶劑或稀鹽酸等答案:C解析:由圖可知,金屬鋰作負極,多孔電極作正極,陽離子向正極移動,則Li+由鋰電極遷移向多孔電極,A錯誤;放電時,負極發生氧化反應,正極發生還原反應,B錯誤;充電時,電池的正極與電源的正極相連,作電解池的陽極,電極反應式為Li2O2-2e-=2Li++O2↑,C正確;由于鋰是活潑金屬,可與稀鹽酸反應生成LiCl和H2,故電解質溶液不能用稀鹽酸,D錯誤。9.美國NASA曾開發一種鐵-空氣二次電池。該電池放電時,其原理如圖所示,電池反應為2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2。有關該電池放電時的說法正確的是()A.電極a質量不變B.電極b為電池負極C.電子由電極a經負載流向電極bD.由電能轉變為化學能答案:C解析:從已知的反應原理看,Fe在反應過程中失去電子,則在原電池的負極發生反應,O2在反應過程中得到電子,則在原電池的正極發生反應。電極aFe失去電子生成Fe2+,并進一步變成Fe(OH)2,所以電極a的質量增大,A錯誤;電極bO2得到電子,作原電池的正極,B錯誤;電子從負極流出,經過外電路流向正極,C正確;原電池是一種將化學能轉變成電能的裝置,D錯誤。10.[2024·安徽宿州質檢]太陽能光電池具有牢靠穩定、壽命長、安裝維護簡便等優點,現已得到廣泛應用。氮化鎵(GaN)光電池的結構如圖所示。下列說法中正確的是()A.該裝置系統中只存在光能與電能之間的轉化B.Cu電極上的電極反應式為CO2+8H+-8e-=CH4+2H2OC.工作時,產生的O2、CH4體積比為1:1(同溫同壓)D.離子交換膜為質子交換膜,H+從左池移向右池答案:D解析:由圖可知,該裝置系統中存在太陽能與化學能、化學能與電能及化學能與熱能等的轉化,A錯誤;CO2在Cu電極上發生還原反應生成CH4,則電極反應式為CO2+8H++8e-=CH4+2H2O,B錯誤;H2O在GaN電極上發生氧化反應生成O2,電極反應式為2H2O-4e-=4H++O2↑,依據得失電子守恒可知,產生O2和CH4的物質的量之比為2:1,在同溫同壓下的體積比為2:1,C錯誤;由上述分析知左池產生H+,右池消耗H+,則離子交換膜為質子交換膜,H+向正極移動,即H+從左池移向右池,D正確。11.[2024·安陽模擬]鎂燃料電池作為一種高能化學電源,具有比能量高、運用平安便利、成本低、燃料易于貯運、污染小等特點,擁有良好的應用前景。如圖是鎂燃料電池的一種原理圖,該裝置為圓筒狀,其中心為鎂柱,圓筒為可透氣的導電材料。下列有關該鎂燃料電池的敘述正確的是()A.該電池的總反應為2Mg+O2=2MgOB.反應生成O2-,該離子由正極移向負極C.Cl-在負極失去電子生成Cl2D.正極反應式為O2+2H2O+4e-=4OH-答案:D解析:負極電極反應式為Mg-2e-=Mg2+,電解質為氯化鈉溶液,正極反應式為O2+2H2O+4e-=4OH-,因此電池總反應為2Mg+O2+2H2O=2Mg(OH)2,故A錯誤;依據上述分析,沒有O2-產生,故B錯誤;在負極鎂失去電子,故C錯誤;依據A的分析,故D正確。12.用單質鐵去除酸性水體中NOeq\o\al(-,3)的原理如圖所示,下列說法錯誤的是()A.能量轉化形式主要為化學能轉化為電能B.電極材料分別為Fe和Fe3O4C.負極反應為NOeq\o\al(-,3)+8e-+10H+=NHeq\o\al(+,4)+3H2OD.該原理的總反應可表示為NOeq\o\al(-,3)+3Fe+2H++H2O=NHeq\o\al(+,4)+Fe3O4答案:C解析:此為原電池,其能量轉化形式主要為化學能轉化為電能,故A正確;由圖示可知負極為Fe,正極材料為Fe3O4,故B正確;負極發生失電子的氧化反應,故C錯誤;該原電池的總反應可表示為NOeq\o\al(-,3)+3Fe+2H++H2O=NHeq\o\al(+,4)+Fe3O4,故D正確。13.[2024·河南漯河中學模擬]一般水泥在固化過程中自由水分子削減并產生Ca(OH)2,溶液呈堿性。依據這一特點科學家獨創了電動勢(E)法測水泥初凝時間,此法的原理如圖所示,反應的總方程式為2Cu+Ag2O=Cu2O+2Ag。下列有關說法正確的是()A.裝置中電流方向由Cu經導線到Ag2OB.測量原理示意圖中,Ag2O為負極C.負極的電極反應式為2Cu+2OH--2e-=Cu2O+H2OD.電池工作時,OH-向正極移動答案:C解析:由電池總反應可知,Cu發生氧化反應,則Cu極是負極,Ag2O/Ag極是正極,原電池中電流由正極經導線流向負極,故電流是由Ag2O/Ag極流向Cu極,A錯誤;由A項分析可知,Ag2O/Ag極為正極,B錯誤;負極上Cu失電子被氧化生成Cu2O,電極反應式為2Cu+2OH--2e-=Cu2O+H2O,C正確;電池工作時,陰離子向負極移動,故OH-向Cu電極移動,D錯誤。14.一種釕(Ru)基協作物光敏染料敏化太陽能電池的原理及電池中發生的主要反應如圖所示。下列說法正確的是()A.鍍鉑導電玻璃的作用是傳遞I-B.電池工作時,光能轉變為電能,X為電池的正極C.電解質溶液中發生反應:2Ru3++3I-=2Ru2++Ieq\o\al(-,3)D.電池的電解質溶液中I-和Ieq\o\al(-,3)的濃度均不斷減小答案:C解析:由圖中電子的移動方向可知,電極X為原電池的負極,發生氧化反應,電極反應為2Ru2+-2e-=2Ru3+,電極Y為原電池的正極,電解質為Ieq\o\al(-,3)和I-的混合物,Ieq\o\al(-,3)在正極上得電子被還原,正極反應為Ieq\o\al(-,3)+2e-=3I-。電池工作時,Y電極為原電池的正極,發生還原反應,則鍍鉑導電玻璃的作用是作正極材料,A錯誤;由圖中電子的移動方向可知,電極X為原電池的負極,B錯誤;電池工作時,負極反應為2Ru2+-2e-=2Ru3+,正極反應為Ieq\o\al(-,3)+2e-=3I-,又Ru2+和Ru3+,Ieq\o\al(-,3)和I-相互轉化,所以電解質溶液中發生2Ru3++3I-=2Ru2++Ieq\o\al(-,3),C正確;由電池中發生的反應可知,Ieq\o\al(-,3)在正極上得電子被還原為I-,后又被氧化為Ieq\o\al(-,3),Ieq\o\al(-,3)和I-相互轉化,反應的實質是光敏有機物在激發態與基態的相互轉化,全部化學物質都沒有被損耗,故D錯誤。15.用FeS2納米材料制成的高容量鋰電池,電極分別是二硫化亞鐵和金屬鋰,電解液中含鋰鹽和有機溶劑。下列說法錯誤的是()A.金屬鋰作電池的負極B.電池正極反應為FeS2+4Li++4e-=Fe+2Li2SC.放電時,Li+向負極遷移D.電池總反應為FeS2+4Li=Fe+2Li2S答案:C解析:金屬鋰是活潑金屬,作電池的負極,A正確;電池正極是二硫化亞鐵得到電子,發生還原反應,電極反應為FeS2+4Li++4e-=Fe+2Li2S,B正確;放電時,Li+向正極遷移,C錯誤;依據以上分析可知電池總反應為FeS2+4Li=Fe+2Li2S,D正確。16.[2024·陜西榆林模擬]熱激活電池可用作火箭、導彈的工作電源。一種熱激活電池的基本結構如圖所示,其中作為電解質的無水LiCl-KCl混合物受熱熔融后,電池即可瞬間輸出電能。該電池總反應為PbSO4+2LiCl+Ca=CaCl2+Li2SO4+Pb。下列有關說法正確的是()A.鈣電極為正極B.放電過程中,Li+向負極移動C.每轉移0.2mol電子,理論上生成20.7gPbD.電池工作一段時間后,正極質量增加答案:C解析:由電池總反應可知,Ca發生失電子的氧化反應生成CaCl2,則鈣電極是負極,A錯誤;放電過程中,陽離子向正極移動,則Li+向硫酸鉛電極移動,B錯誤;正極上PbSO4得電子被還原生成Pb,則轉移0.2mol電子時生成0.1molPb,其質量為20.7g,C正確;PbSO4是正極,電池工作時,PbSO4被還原生成Pb,正極質量減小,D錯誤。17.[2024·山東棗莊模擬]可充電氟鎂動力電池比鋰電池具有更高的能量密度和平安性,在充電和放電時,其電池反應為Mg+2MnF3eq\o(,\s\up7(放電),\s\do5(充電))2MnF2+MgF2。下列說法不正確的是()A.放電時,鎂為負極材料B.放電時,電子從鎂極流出,經電解質溶液流向正極C.充電時,陽極的電極反應式為MnF2+F--e-=MnF3D.充電時,外加直流電源的負極應與原電池的Mg極相連答案:B解析:放電時,Mg被氧化生成MgF2,則鎂為負極材料,A正確;放電時,電子從負極流出經導線流向正極,電子不進入電解質溶液,B錯誤;充電時,MnF2在陽極上發生氧化反應生成MnF3,電極反應式為MnF2+F--e-=MnF3,C正確;充電時,外加直流電源的負極要與原電池的負極相連,即與鎂極相連,D正確。18.[2024·四川遂寧診斷]我國科研團隊在“可充室溫鈉-二氧化碳電池”的探討中取得突破進展,該電池放電時工作狀況如圖所示。下列說法錯誤的是()A.金屬鈉為電池的負極B.放電時,電解液中Na+向碳電極移動C.充電時,碳電極發生的反應為4Na++3CO2+4e-=2Na2CO3+CD.放電時,每轉移2mol電子,消耗標準狀況下的CO233.6L答案:C解析:由圖可知,電池放電時鈉被氧化生成Na+,則鈉為負極,碳電極為正極,A正確;放電時,該裝置為原電池,陽離子向正極移動,則電解液中Na+向碳電極移動,B正確;充電時,該裝置為電解池,碳電極上發生氧化反應,電極反應式為2Na2CO3+C-4e-=4Na++3CO2↑,C錯誤;放電時,正極反應式為4Na++3CO2+4e-=2Na2CO3+C,則轉移2mol電子時,消耗1.5molCO2,在標準狀況下的體積為1.5mol×22.4L·mol-1=33.6L,D正確。
課時測評?1.設計如圖所示的裝置探討電化學原理,下列敘述錯誤的是()A.a和b不連接時,只鋅片上有氣泡逸出,鋅片漸漸溶解B.a和b用導線連接時,H+從銅片上獲得鋅失去的電子C.無論a和b是否用導線連接,裝置中所涉及的化學反應都相同D.無論a和b是否用導線連接,裝置中都存在化學能轉變為電能的過程答案:D解析:a和b不連接,未構成原電池,鋅片與稀硫酸反應,Zn+2H+=Zn2++H2↑,鋅片上產生氫氣,鋅片漸漸溶解,A正確;a和b用導線連接,構成原電池,鋅作負極,銅作正極,依據原電池工作原理,H+在銅片上得到鋅失去的電子,轉化成氫氣,B正確;是否連接,都發生反應Zn+2H+=Zn2++H2↑,C正確;a和b連接,構成原電池,是化學能轉化成電能的過程,a和b不連接,不構成原電池,沒有電流產生,D錯誤。2.[2024·黑龍江雙鴨山模擬]反應Cu(s)+2Ag+(aq)=Cu2+(aq)+2Ag(s)設計成如圖所示原電池,下列敘述正確的是()A.鹽橋(飽和KNO3-瓊脂)中的K+移向Cu(NO3)2溶液B.Ag作負極,Cu作正極C.工作一段時間后,溶液中c(Cu2+)增大D.取出鹽橋后,電流計的指針依舊發生偏轉答案:C解析:由電池總反應可知,Cu失電子被氧化生成Cu2+,則Cu為負極,Ag為正極,鹽橋中陽離子向正極移動,則K+移向AgNO3溶液,A、B錯誤;負極反應式為Cu-2e-=Cu2+,則原電池工作一段時間后,溶液中c(Cu2+)增大,C正確;取出鹽橋后,該裝置不能形成閉合回路,故電流計指針不發生偏轉,D錯誤。3.我國最近在太陽能光電催化-化學耦合分解硫化氫探討中獲得新進展,相關裝置如圖所示。下列說法正確的是()A.該制氫工藝中光能最終轉化為化學能B.該裝置工作時,H+由b極區流向a極區C.a極上發生的電極反應為Fe3++e-=Fe2+D.a極區需不斷補充含Fe3+和Fe2+的溶液答案:A解析:該制氫工藝中光能轉化為電能,又與分解H2S結合,最終轉化為化學能,故A正確;該裝置工作時,H+在b極區放電生成氫氣,H+由a極區流向b極區,故B錯誤;a極上發生氧化反應,失電子,所以a極上發生的電極反應為Fe2+-e-=Fe3+,故C錯誤;該過程涉及兩個反應,一個是Fe2+放電生成Fe3+,一個是Fe3+與H2S反應得到Fe2+,Fe3+和Fe2+得到循環,所以a極區無需不斷補充含Fe3+和Fe2+的溶液,故D錯誤。4.下面是幾種常見的化學電源示意圖,有關說法不正確的是()干電池示意圖鉛蓄電池示意圖氫氧燃料電池示意圖A.上述電池分別屬于一次電池、二次電池和燃料電池B.干電池在長時間運用后,鋅筒被破壞C.氫氧燃料電池是一種具有應用前景的綠色電源D.鉛蓄電池工作過程中,每通過2mol電子,負極質量減輕207g答案:D解析:干電池是一次電池,鉛蓄電池是可充電電池,屬于二次電池,氫氧燃料電池屬于燃料電池,故A正確;在干電池中,Zn作負極,被氧化,故B正確;氫氧燃料電池不須要將還原劑和氧化劑全部貯存在電池內,且工作的最終產物是水,故氫氧燃料電池是一種具有應用前景的綠色電源,故C正確;鉛蓄電池工作過程中,硫酸鉛在負極上析出,該極質量應當增加而非減小,故D錯誤。5.019·山西省試驗中學模擬]電化學氣敏傳感器可用于監測環境中NH3的含量,其工作原理如圖所示,其中NH3被氧化為常見無毒物質。下列說法錯誤的是()A.溶液中OH-向電極a移動B.電極b上發生還原反應C.負極的電極反應式為2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2OD.理論上反應消耗的NH3與O2的物質的量之比為3:4答案:D解析:NH3在電極a上發生氧化反應,則a為負極,b為正極,溶液中OH-向電極a(負極)移動,A正確;O2在b極上發生還原反應,電極反應式為O2+2H2O+4e-=4OH-,B正確;NH3在負極上被氧化生成N2,電極反應式為2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O,C正確;反應中NH3被氧化生成N2,而O2被還原生成OH-,依據得失電子守恒可知,理論上反應消耗的NH3與O2的物質的量之比n(NH3):n(O2)=4:3,D錯誤。6.全固態鋰硫電池能量密度高、成本低,其工作原理如圖所示,其中電極a常用摻有石墨烯的S8材料,電池反應為:16Li+xS8=8Li2Sx(2≤x≤8)。下列說法錯誤的是()A.電池工作時,正極可發生反應:2Li2S6+2Li++2e-=3Li2S4B.電池工作時,外電路中流過0.02mol電子,負極材料減重0.14gC.石墨烯的作用主要是提高電極a的導電性D.電池充電時間越長,電池中Li2S2的量越多答案:D解析:原電池工作時,正極發生一系列得電子的還原反應,即:Li2S8→Li2S6→Li2S4→Li2S2,其中可能有2Li2S6+2Li++2e-=3Li2S4,A項正確;該電池工作時,每轉移0.02mol電子,負極有0.02molLi(質量為0.14g)被氧化為Li+,則負極質量削減0.14g,B項正確;石墨烯能導電,用石墨烯作電極,可提高電極a的導電性,C項正確;充電過程中,Li2S2的量漸漸削減,當電池充溢電時,相當于達到平衡狀態,電池中Li2S2的量趨于不變,故不是電池充電時間越長,電池中Li2S2的量越多,D項錯誤。7.[2024·安徽黃山模擬]一種熔融碳酸鹽燃料電池原理示意圖如圖所示。下列有關該電池的說法正確的是()A.反應CH4+H2O(g)eq\o(=,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))3H2+CO,每消耗1molCH4轉移8mol電子B.電極A上發生的電極反應為H2+COeq\o\al(2-,3)-2e-=CO2+H2OC.電池工作時,COeq\o\al(2-,3)向電極A移動D.用電器上每通過4mol電子,電極B上參與反應的O2為22.4L答案:C解析:在CH4和H2O的反應中,C元素的化合價由-4價上升到+2價,H元素的化合價由+1價降低到0價,則每消耗1molCH4轉移6mol電子,A錯誤;由圖可知,電極A上CO+H2發生氧化反應生成CO2+H2O,則電極A為負極,電極反應式為H2+CO+2COeq\o\al(2-,3)-4e-=3CO2+H2O,B錯誤;電池工作時,陰離子向負極移動,則COeq\o\al(2-,3)向電極A移動,C正確;電極B的反應式為O2+2CO2+4e-=2COeq\o\al(2-,3),則用電器上每通過4mol電子時,電極B上參與反應的O2為1mol,在標準狀況下的體積為22.4L,題目未指明是否處于標準狀況下,D錯誤。8.如圖所示,在不同的電解質溶液中可以組成不同的電池。(1)①當電解質溶液為稀硫酸時,Fe電極是________(填“正”或“負”)極,其電極反應式為________________________________________________________________________。②當電解質溶液為NaOH溶液時,Al電極是________(填“正”或“負”)極,其電極反應式為________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)若把鋁改為鋅,電解質溶液為濃硝酸,則Fe電極是________(填“正”或“負”)極,其電極反應式為________________________________________________________________________。答案:(1)①正2H++2e-=H2↑②負Al-3e-+4OH-=AlOeq\o\al(-,2)+2H2O(2)正NOeq\o\al(-,3)+2H++e-=NO2↑+H2O解析:(1)①電解質溶液是稀硫酸時,Al電極是負極,Fe電極是正極,正極反應式為2H++2e-=H2↑。②當電解質溶液是NaOH溶液時,鋁與NaOH溶液反應,而Fe不反應,故鋁作原電池的負極,電極反應式為Al-3e-+4OH-=AlOeq\o\al(-,2)+2H2O。(2)把鋁改為鋅,用濃硝酸作電解質溶液,鐵遇濃硝酸發生鈍化,則Fe電極是正極,Zn電極是負極,Fe電極上的電極反應式為NOeq\o\al(-,3)+2H++e-=NO2↑+H2O。9.[2024·福建質檢]某試驗小組同學對電化學原理進行了一系列探究活動。圖1(1)如圖1為某試驗小組依據氧化還原反應:(用離子方程式表示)____________________設計的原電池裝置,反應前,電極質量相等,一段時間后,兩電極質量相差12g,導線中通過________mol電子。(2)其他條件不變,若將CuCl2溶液換為NH4Cl溶液,石墨電極反應式為________________,這是由于NH4Cl溶液顯________(填“酸性”“堿性”或“中性”),用離子方程式表示溶液顯此性質的緣由________________,用吸管吸出鐵片旁邊溶液少許置于試管中,向其中滴加少量新制飽和氯水,寫動身生反應的離子方程式________________,然后滴加幾滴硫氰化鉀溶液,溶液變紅,接著滴加過量新制飽和氯水,顏色褪去,同學們對此作了多種假設,某同學的假設是:“溶液中的+3價鐵被氧化為更高的價態?!奔偃纾?價鐵被氧化為FeOeq\o\al(2-,4),試寫出該反應的離子方程式________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
圖2(3)如圖2其他條件不變,若將鹽橋換成彎銅導線與石墨相連成n型,如圖所示。一段時間后,在甲裝置銅絲旁邊滴加酚酞試液,現象是______________,電極反應為______________;乙裝置中石墨(1)為________(填“正”、“負”、“陰”或“陽”)極,乙裝置中與銅絲相連石墨電極上發生的反應式為____________,產物常用________________檢驗,反應的離子方程式為________________________________。答案:(1)Fe+Cu2+=Fe2++Cu0.2(2)2H++2e-=H2↑酸性NHeq\o\al(+,4)+H2ONH3·H2O+H+2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-2Fe3++3Cl2+8H2O=2FeOeq\o\al(2-,4)+6Cl-+16H+(3)溶液變紅O2+2H2O+4e-=4OH-陰2Cl--2e-=Cl2↑潮濕的淀粉碘化鉀試紙Cl2+2I-=2Cl-+I2解析:(1)設導線中通過的電子的物質的量為x,則負極削減28g·mol-1·x,正極增重32g·mol-1·x,28g·mol-1x+32g·mol-1x=12g,x=0.2mol。(2)NH4Cl水解,使溶液顯酸性,正極上H+得電子,負極上Fe失電子生成Fe2+。Cl2將Fe2+氧化為Fe3+,Cl2過量時,發生的反應為:2Fe3++3Cl2+8H2O=2FeOeq\o\al(2-,4)+6Cl-+16H+。(3)將鹽橋改為銅絲和石墨后甲裝置成為原電池,乙裝置成為電解池。甲中Fe為負極,Cu為正極,正極電極反應式為O2+2H2O+4e-=4OH-,滴加酚酞溶液后變紅色。乙中石墨(1)為陰極,與銅絲相連的電極為陽極,該電極反應式為2Cl--2e-=Cl2↑,Cl2可用潮濕的淀粉碘化鉀試紙檢驗。10.燃料電池是一種將燃料所具有的化學能干脆轉換成電能的化學裝置。(1)以多孔鉑為電極,如圖甲裝置中A、B口分別通入CH3CH2OH和O2構成乙醇燃料電池,則b電極是________(填“正極”或“負極”),該電池的負極的電極反應式為________________________________________________________________________。(2)科學家探討了轉化溫室氣體的方法,利用圖乙所示裝置可以將CO2轉化為氣體燃料CO,該電池負極反應式為________________________________________________________________________,工作時的總反應式為________________________________________________________________________。(3)綠色電源“二甲醚-氧氣燃料電池”的工作原理如圖丙所示。①氧氣應從c處通入,則電極Y為________極,發生的電極反應式為______________________________
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