1、1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Zn2OH 2e =Zn(OH)2， Ag2OH 2O2e =2Ag2OH 。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 LiMnO 2=LiMnO2，下列说法正确的是( )A
2、Li 是正极，电极反应为 Lie =LiBLi 是负极，电极反应为 Li2e =Li2CMnO 2是负极，电极反应为 MnO e =MnO2 2DLi 是负极，电极反应为 Lie =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 Lie =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。3MCFC 型燃料电池可同时供应电和水蒸气，其工作温度为 600700 ，所用燃料为H2，电解质为熔融的 K2CO3。已知该电池
3、的总反应为 2H2O 2=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 =O22H 2OB该电池的负极反应式为 H22e =2HC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2H2O 2=2H2O，负极反应式为 2H22CO 4e =2H2O2CO 2，正极反应式为23O22CO 24e =2CO ，故 A、B 均错误；电解质中移动的阴离子为 CO ，不是 OH ，23 23故 C 错误；根据负极反应式知，生成 1 mol H2O 时转移 2 mo
4、l 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 2CuAg 2O=Cu2O2Ag。下列有关说法正确的是( )A装置中电流方向由 Cu 经导线到 Ag2OB测量原理示意图中，Ag 2O 为负极2C负极的电极反应式为 2Cu2OH 2e =Cu2OH 2OD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，Ag 2O/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
5、 极，A、B 错误；负极上 Cu 失电子被氧化生成 Cu2O，电极反应式为 2Cu2OH 2e =Cu2OH 2O，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 5MnO22Ag2NaCl= =Na2Mn5O102AgCl。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：AgCl e =AgClB每生成 1 mol Na2Mn5O10 转移 2 mol 电子CNa 不断向“水”电池的负极移动DAgCl 是还原产物解析：选 B A 项
6、，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CH3OH6e H 2O=CO26H C正极电极反应为 O26e 3H 2O=6OH32D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
7、极上甲醇失去电子发生氧化反应，负极反应式为 CH3OH6e H 2O=CO26H ，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为 O24e 4H =2H2O。酸性介质，CH 3OH 在负极上失去电子生成 CO2气体，O 2在正极上得到电子，在 H 作用下生成 H2O。37SO 2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( )Aa 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 SO22H 2O2e =SO 4H 24解析：选 D A 项，a 电极上
8、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 SO22H 2O2e =SO4H ，正确。248 “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 H 22OH 2e =2H2
9、OC水电解系统中加入 Na 2SO4 可增加溶液导电性D该系统的总反应式为 2H 2O 2 2H2O 放 电 充 电解析：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 H 22e =2H2O，故 B 正确；Na 2SO4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24解生成氢气和氧气，故 D 正确。9利用反应 6NO28NH 3=7N212H 2O 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( )4A电
10、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 2NH36e =N26H 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：8NH 324e 24OH =4N224H 2O，正极：6NO224e 12H 2O=3N224OH ，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 240.8 mol，正确。0.2 mol610铁镍可充电电池以 KOH 溶液为电解液
11、，放电时的总反应为FeNi 2O33H 2O=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 Fe2e 2OH =Fe(OH)2C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)22e 2OH =Ni2O33H 2O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 Fe2OH 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
12、原来的负极，所以充电时阴极反应为 Fe(OH)22e =Fe2OH ，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(2LiS 8=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5BA 电极为该电源的负极，发生氧化反应CB 电极的反应：2Li S 82e =Li2S8D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
13、S 8=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 S 82e =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 BC电池工
14、作时，OH 向电极 B 移动D电极 B 上发生的电极反应为 O24H 4e =2H2O解析：选 B A 选项，NH 3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 O22H 2O4e =4OH ，D 选项错误。13新型 NaCO2电池工作原理为 4Na3CO 2=2Na2CO3C，下列说法不正确的是( )ANa 是还原剂作负极BCO 2在反应中失去电子CCO 2部分被还原D每生成 1 mol
15、Na2CO3转移 2 mol 电子解析：选 B A 项，Na 的化合价的变化为 01，Na 是还原剂作负极，正确；B 项，C 的化合价的变化为40，CO 2在反应中得到电子，错误；C 项，C 的化合价降低，CO 2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，在使用过程中石墨电极反应生成一种氧化物 Y，下列有关说法正确的是( )6A石墨为正极，石墨为负极BY 的化学式可能为 NOC石墨的电极反应式为 NO2NO e =N2O5 3D石墨上发生氧化反应解析：选 C 由图可知，石墨上氧气得到电子，则石墨为正极，
16、石墨上 NO2失去电子，石墨为负极，故 A 错误；石墨上 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；石墨上 NO2失去电子，负极反应为 NO2NO e =N2O5，故 3C 正确； 石墨为正极，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(C 8H18)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
17、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 3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2C4H1026CO 52e =34CO210H 2O。试回答下列问题：23该燃料电池的总反应式为_；正极电极反应式为_；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 m
18、ol H2O，根据质量守恒和电荷守恒写出负极反应式为 C8H1850e 25O 2 =8CO29H 2O。(2)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 2C4H1013O 2=8CO210H 2O；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 O22CO 24e =2CO ；由该电23 23极的正极反应式 O22CO 24e =2CO 可知加入的物质是 CO2，由负极反应式232C4H1026CO 52e =34CO210H 2O 可知，CO 2来源于负极上生成的 CO2。23答案：(1)C 8H1825O 2 50e =8CO29H 2O(2)2
19、C 4H1013O 2=8CO210H 2OO 22CO 24e =2CO23CO 2 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。7(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。氧气应从 c 处通入，则电极 Y 为_极，发生的电极反应式为_；二甲醚(C
20、H 3OCH3)应从 b 处加入，电极 X 上发生的电极反应式为_；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(CH 3CH2OH)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CH3CH2OH16OH 12e =2CO 11H 2O。23(2)由题图乙可知，CO 2在 N 极上发生还原反应生成 CO，则 N 为正极，M 为负极。H 2O在负极上发生氧化反应生成 O2，则电极反应式为 2H2O4e =4H O 2。H 2O 在 M 极上生成 O2，CO 2在 N 极上生
21、成 CO，则电池总反应式为 2CO2=O22CO。(3)二甲醚氧气燃料电池中，O 2通入正极，发生还原反应生成 H2O，电极反应式为4H O 24e =2H2O。二甲醚(CH 3OCH3)在负极发生氧化反应生成 CO2，电极反应式为CH3OCH33H 2O12e =2CO212H 。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8CH3CH2OH16OH 12e =2CO 11H 2O23(2)2H2O4e =4H O 2 2CO 2=O22CO(3)正 4H O 24e =2H2OCH 3OCH33H 2O12e =2CO212H 减小
