2020届一轮复习鲁科版第6章第20讲化学能转化为电能——电池作业

2020届一轮复习鲁科版第6章第20讲化学能转化为电能——电池作业

A组 ‎1．在超市里经常会看到一种外壳为纸层包装的电池，印有如图所示的文字。下列有关说法错误的是(　　)‎ A．该电池是一次电池 B．该电池工作时，电子由负极通过外电路流入正极 C．该电池含有的金属元素中毒性最大的是Hg D．该电池工作时，外电路中每通过0.2 mol电子，锌的质量理论上减少3.25 g 答案　D 解析　电池工作时，锌失去电子，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，所以外电路中每通过0.2 mol电子，锌的质量理论上应减少6.5 g，所以D项错误。‎ ‎2．(2018·哈尔滨高三一模)观察如图装置，下列说法正确的是(　　)‎ A．a、b接检流计，该装置为原电池 B．a、b接直流电源，该装置为电解池 C．a、b接直流电源，铁可能不易被腐蚀 D．a、b接检流计或接直流电源，铁都可能是负极 答案　C 解析　A项，a、b接检流计，若液体c为非电解质溶液，不满足原电池的构成条件，不能形成原电池，错误；B项，若液体c为非电解质溶液，溶液不导电，所以不能电解，即不是电解池，错误；C项，若该装置是电解池，Fe与负极相连做阴极时被保护，即铁可能不易被腐蚀，正确；D项，接直流电源时，该装置可能为电解池，没有正负极，Fe 做阴极或阳极，错误。‎ ‎3．(2018·潍坊期中)气体的自动化检测中常常应用根据原电池原理设计的传感器。下图为电池的工作示意图，气体扩散进入传感器，在敏感电极上发生反应，传感器就会接收到电信号。下表列出了待测气体及敏感电极上部分反应产物。‎ 待测气体 部分电极反应产物 NO2‎ NO Cl2‎ HCl CO CO2‎ H2S H2SO4‎ 则下列说法中正确的是(　　)‎ A．上述气体检测时，敏感电极均作电池负极 B．检测Cl2气体时，敏感电极的电极反应式为Cl2＋2e－===2Cl－‎ C．检测H2S气体时，对电极充入空气，对电极上的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ D．检测Cl2和CO体积分数相同的两份空气样本时，传感器上电流大小、方向相同 答案　B 解析　A项，NO2、Cl2在正极得电子发生还原反应，H2S、CO在负极失电子发生氧化反应，错误；B项，Cl2得电子生成HCl，电极反应式为Cl2＋2e－===2Cl－，正确；C项，H2S失去电子生成硫酸，在酸性条件下，氧气得电子应该生成水，错误；D项，等体积的Cl2和CO发生原电池反应时，1 mol Cl2得2 mol电子，1 mol CO失去2 mol电子，传感器上电流方向相反，错误。‎ ‎4．某学习小组的同学查阅相关资料知氧化性：Cr2O＞Fe3＋，设计了盐桥式的原电池，如图所示。盐桥中装有琼脂与饱和K2SO4溶液。下列叙述中正确的是(　　)‎ A．甲烧杯的溶液中发生还原反应 B．乙烧杯中发生的电极反应为2Cr3＋＋7H2O－6e－===Cr2O＋14H＋‎ C．外电路的电流方向为从b到a D．电池工作时，盐桥中的SO移向乙烧杯 答案　C 解析　A项，甲烧杯中发生的反应为Fe2＋－e－===Fe3＋，为氧化反应，错误；B 项，乙烧杯中发生还原反应，得到电子，错误；C项，a极为负极，b极为正极，外电路的电流由b→a，正确；D项，SO向负极移动，即移向甲烧杯，错误。‎ ‎5．(2018·锦州一模)肼(N2H4)暴露在空气中容易爆炸，但是以其为燃料的燃料电池是一种理想的电池，具有容量大、能量转化率高、产物无污染等特点，其工作原理如图所示，下列叙述正确的是(　　)‎ A．电池工作时，正极附近的pH降低 B．当消耗1 mol O2时，有2 mol Na＋由甲槽向乙槽迁移 C．负极反应式为4OH－＋N2H4－4e－===N2↑＋4H2O D．若去掉阳离子交换膜，电池也能正常工作 答案　C 解析　电池工作时，O2在正极发生还原反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，由于生成OH－，溶液的pH增大，A错误；当消耗1 mol O2时，电路中转移4 mol电子，生成4 mol OH－，为保持溶液呈电中性，应有4 mol Na＋由甲槽向乙槽迁移，B错误；N2H4在负极上失电子发生氧化反应，则负极反应式为4OH－＋N2H4－4e－===N2↑＋4H2O，C正确；若去掉阳离子交换膜，正极产生的OH－直接向负极移动，不能产生稳定的电流，D错误。‎ ‎6．(2019·银川质检)如图为以Pt为电极的氢氧燃料电池的工作原理示意图，稀H2SO4为电解质溶液。下列有关说法不正确的是(　　)‎ A．a极为负极，电子由a极经外电路流向b极 B．a极的电极反应式：H2－2e－===2H＋‎ C．电池工作一段时间后，装置中c(H2SO4)增大 D．若将H2改为CH4，消耗等物质的量的CH4时，O2的用量增多 答案　C 解析　a极通入的H2发生氧化反应，为负极，电子由a极经外电路流向b极，以稀H2SO4为电解质溶液时，负极的H2被氧化为H＋，总反应为2H2＋O2===2H2O ‎，电池工作一段时间后，装置中c(H2SO4)减小，则C项错误；根据电池总反应：2H2＋O2===2H2O，CH4＋2O2===CO2＋2H2O，可知消耗等物质的量的H2和CH4，CH4消耗O2较多。‎ ‎7．可充电氟镁动力电池比锂电池具有更高的能量密度和安全性，其电池反应为Mg＋2MnF3===2MnF2＋MgF2。下列有关说法不正确的是(　　)‎ A．镁为负极材料 B．正极的电极反应式为MnF3＋e－===MnF2＋F－‎ C．电子从镁极流出，经电解质流向正极 D．每生成1 mol MnF2时转移1 mol电子 答案　C 解析　由电池反应知，镁做还原剂，发生氧化反应，镁极为负极，A项不符合题意；电池反应中，三氟化锰发生还原反应，B项不符合题意；电子由负极(镁极)流出经外电路流向正极，C项符合题意；锰元素由＋3价降至＋2价，D项不符合题意。‎ ‎8．(1)锂锰电池的体积小，性能优良，是常用的一次电池。该电池的反应原理如图所示，其中电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li＋通过电解质迁移进入MnO2晶格中，生成LiMnO2。回答下列问题：‎ ‎①外电路的电流方向是由________(填“a”或“b”，下同)极流向________极。‎ ‎②电池的正极反应式为____________________________________________________。‎ ‎(2)微生物燃料电池是一种利用微生物将化学能直接转化成电能的装置。已知某种甲醇微生物燃料电池中，电解质溶液为酸性，示意图如下：‎ ‎①该电池中外电路电子的流动方向为____________(填“从A到B”或“从B到A”)。‎ ‎②工作结束后，B电极室溶液的pH与工作前相比将______(填“增大”“减小”或“不变”，溶液体积变化忽略不计)。‎ ‎③A电极附近甲醇发生的电极反应为________________________________________。‎ 答案　(1)①b　a　②MnO2＋e－＋Li＋===LiMnO2‎ ‎(2)①从A到B　②不变　③CH3OH＋H2O－6e－===6H＋＋CO2↑‎ 解析　(1)①结合所给装置图以及原电池反应原理，可知Li做负极，MnO2做正极，所以电子流向是a→b，电流方向则是b→a。②根据题给信息“电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li＋通过电解质迁移进入MnO2晶格中，生成LiMnO2”，所以正极的电极反应式为MnO2＋e－＋Li＋===LiMnO2。‎ ‎(2)①甲醇失去电子，作为电池的负极，所以该电池外电路电子的流动方向为从A到B。②B电极上O2得电子消耗H＋，同时溶液中的H＋移向B电极室，所以B电极室溶液的pH与工作前相比未发生变化。③CH3OH失电子，生成CO2和H＋，根据化合价变化和元素守恒配平方程式即可得电极反应式：CH3OH＋H2O－6e－===6H＋＋CO2↑。‎ B组 ‎1．电池是人类生产和生活中的重要能量来源，各式各样的电池的发明是化学对人类的一项重大贡献，下列有关电池的叙述正确的是(　　)‎ A．锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细 B．氢氧燃料电池可将热能直接转变为电能 C．氢氧燃料电池工作时氧气在正极被还原 D．太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅 答案　C 解析　A项，在锌锰干电池中，正极是碳棒，该电极上二氧化锰发生得电子的还原反应，该电极质量不会减少，错误；B项，氢氧燃料电池属于原电池的一种，是将化学能转化为电能的装置，不能将热能直接转变为电能，错误；C项，氢氧燃料电池中，燃料做负极，发生失电子的氧化反应，氧气在正极被还原，正确；D项，太阳能电池的主要材料是半导体单质硅，不是二氧化硅，错误。‎ ‎2．有关下图所示原电池的叙述不正确的是(　　)‎ A．电子沿导线由Cu片流向Ag片 B．正极的电极反应是Ag＋＋e－===Ag C．Cu片上发生氧化反应，Ag片上发生还原反应 D．反应时盐桥中的阳离子移向Cu(NO3)2溶液 答案　D 解析　该装置是原电池装置，实质上发生的是Cu与硝酸银的反应，所以Cu失去电子，发生氧化反应，则Cu是负极，Ag是正极，电子从负极流向正极，A正确；正极是Ag＋发生还原反应，得到电子生成Ag，B正确；根据以上分析，Cu片上发生氧化反应，Ag 片上发生还原反应，C正确；原电池中，阳离子向正极移动，所以盐桥中的阳离子移向AgNO3溶液，D错误。‎ ‎3．(2018·郑州调研)《科学美国人》评出的2016年十大创新技术之一是碳呼吸电池，电池原理如图所示，则下列有关说法正确的是(　　)‎ A．该装置将电能转变为化学能 B．正极的电极反应为C2O－2e－===2CO2‎ C．每生成1 mol Al2(C2O4)3，有6 mol电子流过负载 D．随着反应进行，草酸盐浓度不断变小 答案　C 解析　A项，该装置属于燃料电池，将化学能转化为电能，错误；B项，原电池正极上发生得电子的还原反应，结合电池原理图可得正极反应式为：2CO2＋2e－===C2O，错误；C项，每生成1 mol Al2(C2O4)3，负极有2 mol Al失去电子，共失去6 mol电子，所以有6 mol电子流过负载，正确；D项，根据正负极反应情况可得电池总反应为2Al＋6CO2===Al2(C2O4)3，所以反应过程中不消耗草酸盐，错误。‎ ‎4．(2018·日照市校际联考)某新型水系钠离子电池工作原理如下图所示。TiO2光电极能使电池在太阳光照下充电，充电时Na2S4转化为Na2S。下列说法正确的是(　　)‎ A．充电时，太阳能转化为化学能，化学能又转化为电能 B．放电时，a极为负极 C．充电时，阳极的电极反应式为I－2e－===3I－‎ D．M可以使用阴离子交换膜 答案　B 解析　充电时，太阳能转化为电能，电能又转化为化学能贮存起来，A错误；放电时，a极为负极，Na2S失电子氧化为Na2S4，B正确；充电时，阳极失电子被氧化，阳极的电极反应式为3I－－2e－===I，C错误；M是阳离子交换膜，D错误。‎ ‎5．(2018·泉州市第五中学高三模拟)下图Ⅰ、Ⅱ分别是甲、乙两组同学将反应“AsO＋2I－＋2H＋??AsO＋I2＋H2O”设计成的原电池装置，其中C1、C2均为碳棒。甲组向图Ⅰ烧杯中逐滴加入适量浓盐酸；乙组向图ⅡB烧杯中逐滴加入适量40% NaOH溶液。‎ ‎　‎ 下列叙述中正确的是(　　)‎ A．甲组操作时，检流计(G)指针发生偏转 B．甲组操作时，溶液颜色变浅 C．乙组操作时，C2做正极 D．乙组操作时，C1上发生的电极反应为I2＋2e－===2I－‎ 答案　D 解析　装置Ⅰ中的反应，AsO＋2I－＋2H＋??AsO＋I2＋H2O，当加入适量浓盐酸时，平衡向右移动，有电子转移，但电子不会沿导线通过，所以甲组操作时，检流计(G)指针不会发生偏转，但由于I2浓度增大，所以溶液颜色变深；向装置ⅡB烧杯中加入NaOH溶液，C2上发生：AsO－2e－＋2OH－===AsO＋H2O，电子沿导线到C1，I2＋2e－===2I－，所以C2为负极，C1为正极。‎ ‎6．(2018·贵阳一模)一种新型可逆电池的工作原理如图所示。放电时总反应为：Al＋3Cn(AlCl4)＋4AlCl??4Al2Cl＋3Cn(Cn表示石墨)。‎ 下列说法中正确的是(　　)‎ A．放电时负极反应为2Al－6e－＋7Cl－===Al2Cl B．放电时AlCl移向正极 C．充电时阳极反应为AlCl－e－＋Cn===Cn(AlCl4)‎ D．电路中每转移3 mol电子，最多有1 mol Cn(AlCl4)被还原 答案　C 解析　熔融盐中Cl－是以AlCl形式存在，放电时负极反应式为Al－3e－＋7AlCl===4Al2Cl，A项错误；放电时，AlCl向负极移动，B项错误；充电时石墨电极与电源的正极相连，石墨电极为阳极发生氧化反应生成Cn(AlCl4)：AlCl＋Cn－e－===Cn(AlCl4)，C项正确；放电时，石墨电极为正极，发生反应Cn(AlCl4)＋e－===AlCl＋Cn，则电路中通过3 mol电子，最多有3 m ol Cn(AlCl4)被还原，D项错误。‎ ‎7．(2015·上海，14)研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示。下列有关说法错误的是(　　)‎ A．d为石墨，铁片腐蚀加快 B．d为石墨，石墨上电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ C．d为锌块，铁片不易被腐蚀 D．d为锌块，铁片上电极反应为2H＋＋2e－===H2↑‎ 答案　D 解析　A项，由于活动性：Fe>石墨，所以铁、石墨及海水构成原电池，Fe为负极，失去电子被氧化变为Fe2＋进入溶液，溶解在海水中的氧气在正极石墨上得到电子被还原，比没有形成原电池时的速率快，正确；B项，d为石墨，由于是中性电解质，所以发生的是吸氧腐蚀，石墨上氧气得到电子，发生还原反应，电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，正确；C项，若d为锌块，则由于金属活动性：Zn>Fe，Zn为原电池的负极，Fe为正极，首先被腐蚀的是Zn，铁得到保护，铁片不易被腐蚀，正确；D项，d为锌块，由于电解质为中性环境，发生的是吸氧腐蚀，在铁片上电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，错误。‎ ‎8．(1)微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。某微生物燃料电池的工作原理如下图所示：‎ ‎①HS－在硫氧化菌作用下转化为SO的反应式是_________________________________。‎ ‎②若维持该微生物电池中两种细菌的存在，则电池可以持续供电，原因是________________________________________________________________________。‎ ‎(2)PbSO4热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。基本结构如图所示，其中作为电解质的无水LiClKCl混合物受热熔融后，电池即可瞬间输出电能。该电池总反应为PbSO4＋2LiCl＋Ca===CaCl2＋Li2SO4＋Pb。‎ ‎①放电过程中，Li＋向________(填“负极”或“正极”)移动。‎ ‎②负极反应式为__________________________________________________________。‎ ‎③电路中每转移0.2 mol电子，理论上生成______g Pb。‎ ‎(3)氨氧燃料电池具有很大的发展潜力。氨氧燃料电池工作原理如下图所示。‎ ‎①a电极的电极反应式是____________________________________________________；‎ ‎②一段时间后，需向装置中补充KOH，请依据反应原理解释原因是________________________________________________________________________。‎ 答案　(1)①HS－＋4H2O－8e－===SO＋9H＋‎ ‎②HS－、SO浓度不会发生变化，只要有两种细菌存在，就会循环把有机物氧化成CO2放出电子 ‎(2)①正极　②Ca＋2Cl－－2e－===CaCl2　③20.7‎ ‎(3)①2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O ‎②发生4NH3＋3O2===2N2＋6H2O反应，有水生成，使得溶液逐渐变稀，所以要补充KOH 解析　(1)①酸性环境中反应物为HS－，产物为SO，利用质量守恒和电荷守恒进行配平，电极反应式：HS－＋4H2O－8e－===SO＋9H＋；②从质量守恒角度来说，HS－、SO浓度不会发生变化，只要有两种细菌存在，就会循环把有机物氧化成CO2放出电子。‎ ‎(2)③根据方程式，电路中每转移0.2 mol电子，生成0.1 mol Pb，即20.7 g。‎ ‎(3)①a电极是通入NH3的电极，失去电子，发生氧化反应，所以该电极做负极，电极反应式是2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O；②一段时间后，需向装置中补充KOH，原因是发生4NH3＋3O2===N2＋6H2O反应，有水生成，使得溶液逐渐变稀，为了维持碱的浓度不变，所以要补充KOH。‎