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1、 1 专题专题 1111 原电池 化学电源 燃料电池原电池 化学电源 燃料电池 一 可充电电池 1 天宫二号 飞行器白天靠太阳能帆板产生电流向镍氢电池充电 夜间镍氢电池向飞行器 供电 镍氢电池的结构示意图如图所示 若电池总反应为 2Ni OH 22NiOOH H2 则下 充电 放电 列说法正确的是 A 放电时 NiOOH 发生氧化反应 B 充电时 a 电极的 pH 增大 K 移向 b 电极 C 充电时 a 电极的电极反应为 2H2O 2e H2 2OH D 放电时 负极反应为 NiOOH H2O e Ni OH 2 OH 答案 C 2 全钒液流电池是一种新型的绿色环保储能电池 该电池性能优良
2、其电池总反应为 V3 VO2 H2O VO 2H V2 下列叙述正确的是 充电 放电 2 A 放电过程中电解质溶液中阴离子移向正极 B 放电时每转移 0 5 mol 电子 负极有 0 5 mol V2 被氧化 C 充电时阳极附近溶液的酸性减弱 D 充电时阳极反应式为 VO 2H e VO2 H2O 2 答案 B 解析 放电时发生的反应为 VO 2H V2 V3 VO2 H2O 阴离子移向负极 A 错误 2 负极 V2 被氧化成 V3 每转移 0 5 mol 电子 负极有 0 5 mol V2 被氧化 B 正确 充电时的 总反应为 V3 VO2 H2O VO 2H V2 阳极反应为 VO2 H2
3、O e VO 2H 阳极附 2 2 近溶液的酸性增强 C D 错误 2 3 锂 空气电池能够提供相当于普通锂离子电池 10 倍的能量 如图是锂 空气电池放电和 充电时的工作示意图 下列说法正确的是 A a 极为原电池的正极 B 电池充电时 b 极发生的反应为 O2 2H2O 4e 4OH C 放电时 a 极锂的化合价未发生变化 D 充电时 溶液中 Li 由 b 极向 a 极迁移 答案 D 4 某充电宝锂离子电池的总反应为xLi Li1 xMn2O4LiMn2O4 某手机镍氢电池总反应 放电 充电 为 NiOOH MHM Ni OH 2 M 为储氢金属或合金 有关上述两种电池的说法不正确的 放电
4、 充电 是 A 锂离子电池放电时 Li 向正极迁移 B 镍氢电池放电时 正极的电极反应式 NiOOH H2O e Ni OH 2 OH 3 C 上图表示用锂离子电池给镍氢电池充电 D 锂离子电池充电时 阴极的电极反应式 LiMn2O4 xe Li1 xMn2O4 xLi 答案 D 二 燃料电池 5 甲醇燃料电池体积小巧 洁净环保 比能量高 已在便携式通讯设备 汽车等领域应用 某甲醇燃料电池的总反应式为 2CH4O 3O2 2CO2 4H2O 如图是该燃料电池的示意图 下列说 法错误的是 A a 是甲醇 b 是氧气 B 燃料电池将化学能转化为电能 C 质子从 M 电极区穿过交换膜移向 N 电极区
5、 D 负极反应 CH4O 6e H2O CO2 6H 答案 A 解析 由质子交换膜知 电解质溶液呈酸性 N 极上生成水 则 a 为氧气 N 为正极 M 为 负极 负极反应式为 CH4O 6e H2O CO2 6H 正极反应式为 O2 4H 4e 2H2O b 是甲醇 c 是二氧化碳 质子从 M 电极区通过质子交换膜到 N 电极区 通过以上分析知 B C D 正确 6 液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小等优点 一种以液态肼 N2H4 为燃料的电池 装置如图所示 该电池用空气中的氧气作为氧化剂 KOH 溶液作为电解质溶液 下列关于该电 池的叙述正确的是 4 A b 极发生氧化反应 B a 极
6、的反应式 N2H4 4OH 4e N2 4H2O C 放电时 电流从 a 极经过负载流向 b 极 D 其中的离子交换膜需选用阳离子交换膜 答案 B 7 新型 NaBH4 H2O2燃料电池 DBFC 的结构如图所示 已知硼氢化钠中氢为 1 价 有关该 电池的说法正确的是 A 电极 B 材料中含 MnO2层 MnO2可增强导电性 B 电池负极区的电极反应 BH 8OH 8e BO 6H2O 4 2 C 放电过程中 Na 从正极区向负极区迁移 D 在电池反应中 每消耗 1 L 6 mol L 1 H2O2溶液 理论上流过电路中的电子为 6NA个 答案 B 5 三 新型化学电源 8 近几年科学家发明的
7、一种新型可控电池 锂水电池 工作原理如图所示 下列有关说法 不正确的是 A 碳极发生的反应是 2H2O 2e H2 2OH B 有机电解质和水溶液不可以互换区域 C 标准状况下产生 22 4 L 的氢气时 正极消耗锂的质量为 14 g D 该装置不仅可提供电能 还可得到清洁的氢气 答案 C 解析 根据图示信息可知 碳电极上产生氢气 应该是正极 该电极上发生得电子的还原 反应 2H2O 2e H2 2OH A 正确 由于金属 Li 可以和水反应生成氢氧化锂和氢气 但是和有机电解质不反应 所以有机电解质和水溶液不可以互换区域 B 正确 金属 Li 和水 发生反应 2Li 2H2O 2LiOH H2
8、 标准状况下产生 22 4 L 的氢气时 金属锂是负极 负极 消耗锂的质量为 14 g C 错误 该装置是将化学能转化为电能的装置 装置不仅可提供电能 并且反应产物是氢气 能提供能源 D 正确 9 金属 M 空气电池 如图 具有原料易得 能量密度高等优点 有望成为新能源汽车和移 动设备的电源 该类电池放电的总反应方程式为 4M nO2 2nH2O 4M OH n 6 已知 电池的 理论比能量 指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能 下列说法 不正确的是 A 采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积 并有利于氧气扩散至电极表面 B 比较 Mg Al Zn 三种金属 空气电池 Al
9、 空气电池的理论比能量最高 C M 空气电池放电过程的正极反应式 4Mn nO2 2nH2O 4ne 4M OH n D 在 Mg 空气电池中 为防止负极区沉积 Mg OH 2 宜采用中性电解质及阳离子交换膜 答案 C 10 光电池是发展性能源 一种光化学电池的结构如图 当光照在表面涂有氯化银的银片上 时 AgCl s Ag s Cl AgCl 光 Cl AgCl 表示生成的氯原子吸附在氯化银表面 接着 Cl AgCl e Cl aq 若将光源 移除 电池会立即恢复至初始状态 下列说法不正确的是 A 光照时 电流由 X 流向 Y 7 B 光照时 Pt 电极发生的反应为 2Cl 2e Cl2 C
10、 光照时 Cl 向 Pt 电极移动 D 光照时 电池总反应为 AgCl s Cu aq Ag s Cu2 aq Cl aq 光 答案 B 11 将两个铂电极插入 500 mL CuSO4溶液中进行电解 通电一定时间后 某一电极增重 0 064 g 设电解时该电极无氢气析出 且不考虑水解和溶液体积变化 此时溶液中氢离子浓度约为 A 4 10 3 mol L 1 B 2 10 3 mol L 1 C 1 10 3 mol L 1 D 1 10 7 mol L 1 答案 A 解析 阴极反应 Cu2 2e Cu 增重 0 064 g 应是 Cu 的质量 设生成 H 的物质的量为 x 根据总反应方程式
11、2Cu2 2H2O2Cu O2 4H 电解 2 64 g 4 mol 0 064 g x x 0 002 mol c H 4 10 3 mol L 1 0 002 mol 0 5 L 12 两个惰性电极插入 500 mL AgNO3溶液中 通电电解 当电解液的 pH 从 6 0 变为 3 0 时 设 电解过程中阴极没有 H2放出 且电解液在电解前后体积变化可以忽略不计 电极上析出银的 质量最大为 A 27 mg B 54 mg C 106 mg D 216 mg 答案 B 解析 首先结合离子放电顺序 弄清楚两极的反应 阳极 4OH 4e O2 2H2O 阴极 4Ag 4e 4Ag 电解的总反应
12、式为 4AgNO3 2H2O4Ag O2 4HNO3 由电解的总反 电解 8 应式可知 电解过程中生成的n Ag n HNO3 n H 10 3 mol L 1 10 6 mol L 1 0 5 L 5 10 4 mol m Ag 5 10 4 mol 108 g mol 1 0 054 g 54 mg 13 500 mL NaNO3和 Cu NO3 2的混合溶液中c NO 0 3 mol L 1 用石墨作电极电解此溶 3 液 当通电一段时间后 两极均收集到气体 1 12 L 标准状况下 假定电解后溶液体积仍为 500 mL 下列说法正确的是 A 原混合溶液中c Na 0 2 mol L 1
13、B 电解后溶液中c H 0 2 mol L 1 C 上述电解过程中共转移 0 4 mol 电子 D 电解后得到的 Cu 的物质的量为 0 1 mol 答案 B 14 用惰性电极电解一定浓度 CuSO4溶液 通电一段时间后 向所得的溶液中加入 0 1 mol Cu OH 2后恰好恢复到电解前的浓度和 pH 则下列说法正确的是 A 电解过程中阴极没有气体生成 B 电解过程中转移的电子的物质的量为 0 4 mol C 原 CuSO4溶液的浓度为 0 1 mol L 1 D 电解过程中阳极收集气体体积为 1 12 L 标准状况下 答案 B 解析 加入 0 1 mol Cu OH 2相当于加入 0 1
14、mol CuO 和 0 1 mol H2O 故 CuSO4电解完后还电 解了部分水 阴极析出了 0 1 mol Cu 和 0 1 mol H2 A 错误 析出 0 1 mol Cu 转移电子 0 2 mol 析出 0 1 mol H2转移电子 0 2 mol 故转移的电子的总物质的量为 0 4 mol B 正确 原 CuSO4 溶液的物质的量为 0 1 mol 不知溶液体积 无法求浓度 C 错误 电解过程中阳极始终产生 O2 根据转移的电子的总物质的量为 0 4 mol 产生 O2体积为 2 24 L 标准状况下 D 错误 15 如图所示 通电 5 min 后 电极 5 的质量增加 2 16
15、g 请回答下列问题 9 1 a 为电源的 填 正 或 负 极 C 池是 池 A 池阳极的电极反应为 C 池阴极的电极反应为 2 如果 B 池中共收集到 224 mL 气体 标准状况 且溶液体积为 200 mL 设电解过程中溶液体积不变 则通电前溶液中 Cu2 的物质的量浓度为 3 如果 A 池溶液是 200 mL 足量的食盐水 电解过程溶液体积不 变 则通电后 溶液的 pH 为 答案 1 负 电解 2Cl 2e Cl2 Ag e Ag 2 0 025 mol L 1 3 13 2 B 池中电解总反应为 2CuSO4 2H2O2Cu O2 电解 2H2SO4 若转移 0 02 mol 电子时只收
16、集到 O2 只电解溶质 则根据关系式 2CuSO4 O2 4e 可 得n O2 0 005 mol 体积为 112 mL 标准状况 224 mL 说明溶质 CuSO4已耗完 然后电解 水 设整个过程消耗 CuSO4 x mol H2O y mol 则有 2x 2y 0 02 x y 0 01 解得x 1 2 3 2 y 0 005 mol 则c CuSO4 0 025 mol L 1 3 由于 A 池中电解液足量 A 池中只发生反应 2NaCl 2H2O2NaOH H2 Cl2 根据 电解 关系式 NaOH e 生成的n NaOH 0 02 mol 则c NaOH 0 1 mol L 1 即溶 0 02 mol 0 2 L 液的 pH 13
