4.某实验小组设计如图实验装置探究电化学原理,装置Ⅰ中Zn电极产生ZnO,下列说法正确的是( )
A.Cu电极质量增加
B.装置Ⅱ将化学能转变为电能 C.装置Ⅰ中OH向多孔电极移动 D.多孔电极的电极反应式为O2+4e+2H2O
--
4OH
C+LiCoO2;锂硫电池的总反应为2Li+S
Li2S。有关
-
5.已知:锂离子电池的总反应为LixC+Li1-xCoO2上述两种电池说法正确的是( )
A.锂离子电池放电时,Li向负极迁移 B.锂硫电池充电时,锂电极发生还原反应 C.理论上两种电池的比能量相同 D.如图表示用锂离子电池给锂硫电池充电
6.如图所示,某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业的原理和粗铜精炼的原理,其中乙装置中X为阳离子交换膜。下列有关说法正确的是( )
+
A.反应一段时间后,乙装置中生成的氢氧化钠在铁极区 B.乙装置中铁电极为阴极,电极反应式为Fe-2e
-
Fe
-
2+
C.通入氧气的一极为负极,发生的电极反应为O2+4e+2H2OD.反应一段时间后,丙装置中硫酸铜溶液浓度保持不变
4OH
-
7.我国科研人员研制出一种室温“可呼吸”Na-CO2电池。放电时该电池“吸入”CO2,充电时“呼出”CO2。吸入CO2时,其工作原理如图所示。吸收的全部CO2中,有转化为Na2CO3固体沉积在多壁碳纳米管(MWCNT)电极表面,下列说法不正确的是 ( )
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A.每“呼出”22.4 L CO2,转移电子 mol B.“吸入”CO2时的正极反应:4Na+3CO2+4eC.“呼出”CO2时钠箔电极反应式是Na+eD.放电时电池总反应是4Na+3CO2二、非选择题(共15分) 8.[15分]请回答下列问题。
(1)高铁酸钾(K2FeO4)不仅是一种理想的水处理剂,而且高铁电池的研制也在进行中。如图1是高铁电池的模拟实验装置。
+
-+
-
2Na2CO3+C Na
2Na2CO3+C
图1图2
①该电池放电时正极的电极反应式为 ;
若维持电流强度为1 A,电池工作十分钟,理论消耗Zn的质量约为 g(已知F=96 500 C·mol,结果保留小数点后一位)。
②盐桥中盛有饱和KCl溶液,放电时此盐桥中氯离子向 (填“左”或“右”)移动;若用阳离子交换膜代替盐桥,则放电时钾离子向 (填“左”或“右”)移动。
③图2为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线,由此可得出高铁电池的优点有 。
(2)有人设想以N2和H2为反应物,以溶有A的稀盐酸为电解质溶液,可制造出既能提供电能,又能固氮的新型燃料电池,装置如图3所示,电池正极发生的反应式是 ,A是 (填名称)。
-1
图3
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(3)利用原电池工作原理测定汽车尾气中CO的浓度,其装置如图4所示。该电池中O可以在固体介质NASICON(固溶体)内自由移动,工作时O的移动方向为 (填“从电极a到电极b”或“从电极b到电极a”),负极发生的反应式为 。
2-
2-
图4
答案
1.B 该电池中Mg作负极,失去电子发生氧化反应,生成Mg,A项正确;正极反应为AgCl+e
-2+
Ag+Cl,B项错误;电池放电时,Cl由正极向负极移动,C项正确;在负极,Mg会发生副反应Mg(OH)2+H2↑,D项正确。
--
Mg+2H2O
2.C A项,采用多孔电极可以增大电极与电解质溶液的接触面积,且有利于氧气扩散至电极表面,正确;B项,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,则单位质量的电极材料失去电子的物质的量越多则释放的电能越多,假设三种金属质量都为1 g,这三种金属转移电子的物质的量分别为×2= mol、×3= mol、×2= mol,所以Al-空气电池的理论比能量最高,正确;C项,M-空气电池放电过程中,正极为氧气得到电子生成OH,因为是阴离子交换膜,所以阳离子不能进入正极区域,则正极反应式为O2+2H2O+4e
--
4OH,错误;D项,负极上Mg失电子生成Mg,为防止负极区沉积
-
-2+
Mg(OH)2,则阴极区溶液不能含有大量OH,所以宜选用中性电解质及阳离子交换膜,正确。 3.C 铜锌原电池正极(铜棒)和负极(锌棒)的电极反应式分别是:2H+2e
+
-
H2↑、Zn-2e
-
Zn。
2+
由于铜棒上生成的氢气逸出,铜棒不参与反应,故铜棒的质量保持不变,故A项错误。随着放电的进行,溶液中c(Zn)逐渐增大,c(H)逐渐减小,故B项错误,C项正确。铜锌原电池的总反应为:Zn+2HZn+H2↑,放电过程中,c(S)保持不变,故D项错误。
4.C 电池放电时,阳离子由负极移向正极,A项正确;由放电时的总反应看出,LixC6在负极发生失电子的氧化反应,B项正确;充电反应是放电反应的逆过程,充电时阳极发生失电子的氧化反应:LiCoO2-xe
-2+
2+
+
+
Li1-xCoO2+xLi,D项正确;充电时,阴极发生得电子的还原反应:C6+xe+xLi
+-+
LixC6,
当转移1 mol电子时,阴极(C6电极)析出1 mol Li,增重7 g,C项错误。
5.A 负极发生氧化反应,生成CO2气体,A项错误;微生物电池的化学反应速率较快,即微生物促进了反应中电子的转移,B项正确;原电池中阳离子向正极移动,阴离子向负极移动,C项正确;电池总反应是C6H12O6与O2反应生成CO2和H2O,D项正确。
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6.B 根据信息可知在银器处理过程中运用了原电池原理,铝质容器作负极,电极反应为2Al-6e2Al;银器作正极,电极反应为3Ag2S+6e应:2Al+3S+6H2O
3+
2-3+
-2-3+
2-
-
6Ag+3S;继而Al和S发生互相促进的水解反
3Ag2S+2Al+6H2O
2Al(OH)3↓+3H2S↑,故原电池的总反应为
6Ag+2Al(OH)3↓+3H2S↑,故C错误。黑色褪去的原因是Ag2S被还原为Ag,此过程中银器质量逐渐减小,故A、D错误,B正确。
7.(1)①或或(3分)
②有红色固体析出,负极被腐蚀(2分) ③甲(1分) 电池乙的负极可与CuSO4溶液直接发生反应,导致部分化学能转化为热能;电池甲的负极不与所接触的电解质溶液反应,化学能在转化为电能时损耗较小(2分) (2)锌片(1分)
【解析】 (1)①根据电子的流向知,左烧杯中电极为负极,右烧杯中电极为正极。③电池乙的负极可与CuSO4溶液直接发生反应,导致部分化学能转化为热能;电池甲的负极不与所接触的电解质溶液反应,化学能在转化为电能时损耗较小。(2)利用牺牲阳极的阴极保护法原理,减缓铁片的腐蚀时,选择比Fe活泼的Zn作阳极。
1.D 类似燃料电池,甲烷在a电极失去电子(a极为负极),被氧化有二氧化碳生成,二氧化碳与O结合生成碳酸根离子,负极电极反应式为CH4+5O-8e
2-2--2-
C+2H2O,故D正确;由负极电极反应式可知,当
2-
固体电解质中有5 mol O通过时,电子转移8 mol,则当有1 mol O通过时,电子转移1.6 mol,故C错误;电极b是正极,氧气在此电极上得到电子生成O,O由正极b流向负极a,电池内电路中电子由负极a流向正极b,故A、B错误。
2.C 由题意知,放电时电池反应式为2Na2S2+NaBr3
Na2S4+3NaBr,Na2S2在负极失电子,NaBr3在正极
2-2-
得电子;充电时,阴极发生的电极反应可以看成原电池负极反应的逆反应,阳极发生的电极反应可以看成原电池正极反应的逆反应。A项,放电时,负极Na2S2失电子,则负极的电极反应式为2-2e误;B项,充电时,阳极上NaBr失电子转化为NaBr3,则阳极的电极反应式为3Br-2e
+
---
,错
B,错误;C项,
由题图可知a为正极,b为负极,放电时,阳离子移向正极,即Na经过离子交换膜由b池移向a池,正确;D项,产生H2的体积没有注明气体的状态,无法进行计算,错误。
3.A 燃料电池中通入燃料的电极是负极、通入氧化剂的电极是正极,根据电子流向知,左边电极a是负极、右边电极b是正极,所以c是CH4,d为空气,负极发生氧化反应,选项A正确;原电池放电时,C
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向负极移动,选项B错误;正极上氧气得电子,与二氧化碳反应生成碳酸根离子,电极反应式为O2+2CO2+4e
-
2C,选项C错误;电解质为熔融碳酸盐,电池工作需要高温条件,选项D错误。
-
4.C 放电时,负极反应式为Pb-2ePb,故A错误;充电时,阳极反应式为Pb-2e+2H2O
+
-2+
2+2+-
PbO2+4H,
+
当阳极质量增加23.9 g时转移0.2 mol电子,故B错误;放电时,PbO2+4H+2e附近溶液的pH增大,故C正确;充电时,Pb电极的电极反应式为Pb+2e
2+
-
Pb+2H2O,PbO2电极
Pb,故D错误。
+
5.D 电池工作时,电极b处CO失电子被氧化生成CO2,H2失电子被氧化生成H,选项A正确;a极N2得到电子被还原生成NH3,a极为正极,原电池中阳离子向正极移动,则H从b极区移向a极区,选项B正确;a极为正极,N2得到电子被还原生成NH3,电极反应为N2+6H+6e和H2失去电子被氧化,分别生成CO2和H,电极反应为CO+H2O-2e误。
6.A 加热铁片Ⅰ所在的烧杯,该烧杯中Na和Cl的自由移动速率加快,两烧杯中产生电势差,电流计指针发生偏转,A项正确;铁片作负极失去电子发生氧化反应,生成Fe,Fe与KSCN溶液不反应,故不能用KSCN溶液判断电池的正、负极,B项错误;由题给现象知,左图装置未构成原电池,右图装置构成原电池,且铁片Ⅲ作负极,加快了铁片Ⅲ的腐蚀速率,故铁片Ⅰ、Ⅲ的腐蚀速率一定不相等,C项错误;“电流计指针未发生偏转”,说明铁片Ⅰ、铁片Ⅱ未构成原电池,但两铁片表面均会发生吸氧腐蚀,D项错误。 7.(1)Pb+PbO2+2H2SO4
2PbSO4+2H2O (2)将电极材料全部转化为PbSO4 (3)PbSO4+C
PbCO3+ S (4)
2+
2+
+
-+
-+
-+
2NH3,选项C正确;b极为负极,COCO2+2H, H2-2e
+
-
2H,选项D错
+
可以减小污染,对环境友好 (5)冷却结晶 防止硫酸钠晶体溶解,降低产品损耗
【解析】 (1)铅酸蓄电池放电时铅、二氧化铅、硫酸反应生成硫酸铅和水;(2)将电池放电完全的目的是把电极材料全部转化为PbSO4;(3)根据流程图,铅膏的成分是硫酸铅,硫酸铅与碳酸钠反应生成碳酸铅、硫酸钠;(4)硫酸铅熔炼可以生成污染性的二氧化硫气体;(5)采用蒸发浓缩、冷却结晶的方法从Na2SO4溶液中结晶出Na2SO4·10H2O;硫酸钠难溶于乙醇,用乙醇洗涤晶体可以减少硫酸钠晶体溶解。
1.D 根据题图所示,该电池放电的总反应方程式为4Al+3O2+4KOH4Al+3O2+4OH
-
4KAlO2+2H2O,离子方程式为
-
4Al+2H2O,其中负极为Al,电极反应式为Al-3e+4OH
--
-
Al+2H2O。正极为多孔电极,
电极反应式为O2+4e+2H2O为O2+2H2O+4e
--
4OH。标准状况下,22.4 L氧气的物质的量为1 mol,正极的电极反应式
-
4OH,电解质溶液中的阴离子从正极区移向负极区,即OH从右往左通过阴离子交换
膜,故A错误;充电时,电解池阳极发生的电极反应可以看成原电池正极反应的逆反应,电极反应式为
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