课时作业17 原电池(word练习)-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年新教材高中化学选择性必修第一册(人教版2019）

课时作业（十七） （建议用时：40 min） （见学生用书P185） 1.下列装置中，电流表指针能发生偏转的是（　　） 答案　C　 解析　锌电极和乙烧杯中的电解质溶液不能发生氧化还原反应，不能构成原电池，A项错误；冰醋酸不导电，不能构成原电池，B项错误；装置符合构成原电池的条件，但两极直接接触，相当于短路，因此电路中无电流，D项错误。 2.为了探究化学反应中的能量变化，某同学设计了如图两个实验（图1、图2中除连接的铜棒不同外，其他均相同），下列说法中不正确的是（　　） A.两个实验均能表明锌和稀硫酸反应的ΔH＜0 B.图1中锌棒溶解的速率比图2的慢 C.图1和图2中温度计的示数相等，且均高于室温 D.图1中气泡产生于锌棒表面，图2中的气泡产生于铜棒表面 答案　C　 解析　图1装置溶液温度升高；图2装置铜片上有气泡，说明形成原电池，化学能转化为电能，两个实验均能表明锌和稀硫酸反应的ΔH＜0，A项正确；图2构成原电池，图1中锌棒溶解的速率比图2的慢，B项正确；图1中化学能主要转化为热能，图2中化学能主要转化为电能，温度计的示数不相等，C项错误；图1中氢离子在锌棒表面得电子生成氢气，气泡产生于锌棒表面；图2构成原电池，氢离子在铜片表面得电子生成氢气，气泡产生于铜棒表面，D项正确。 3.某同学用铜片、银片、溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥（装有琼脂 －KNO3的U形管）设计成一个原电池如图所示，下列判断中正确的是（　　） A.该原电池的工作原理是Cu＋2Ag＋2Ag＋Cu2＋ B.实验过程中取出盐桥，原电池能继续工作 C.实验过程中，左侧烧杯中N浓度不变 D.实验过程中电子流向为：Cu极→Cu（NO3）2溶液→AgNO3溶液→Ag极 答案　A　 解析　左边为负极，右边为正极，其原电池的工作原理是Cu＋2Ag＋2Ag＋Cu2＋，A项正确；实验过程中取出盐桥，不能形成闭合回路，因此原电池不能继续工作，B项错误；实验过程中，盐桥中N不断向左侧迁移，因此左侧烧杯中N浓度增大，C项错误；实验过程中电子流向为Cu极→经导线→Ag极，电子不能通过电解液，D项错误。 4.用选项中的电极、溶液和如图所示装置可组成原电池。下列现象或结论的叙述正确的是（　　） 选项 电极a 电极b A溶液 B溶液 现象或结论 A Cu Zn CuSO4 ZnSO4 一段时间后，a增加的质量与b减少的质量相等 B Cu Zn 稀H2SO4 ZnSO4 盐桥中阳离子向b极移动 C Fe C NaCl FeCl3 外电路电子转移方向：b→a D C C FeCl3 KI、淀 粉混 合液 若开始时只增大FeCl3溶液浓度，b极附近溶液变蓝的速度加快 答案　D　 解析　电极b的电极反应为Zn－2e－Zn2＋，电极a的电极反应为Cu2＋＋2e－Cu，所以一段时间后，a增加的质量小于b减少的质量，A项错误；由于b极上锌失电子为负极，盐桥中阴离子向b极移动，B项错误；Fe做负极，C做正极，外电路电子转移方向：a→b，C项错误；I－失去电子生成I2，淀粉溶液遇碘变蓝色，则b极附近溶液变蓝，若开始时增大FeCl3溶液浓度，反应速率加快，则b极附近溶液变蓝的速度加快，D项正确。 5.有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下： 实验 装置 装置一 装置二 装置三 装置四 部分 实验 现象 a极质量减小，b极质量增大 b极有气体产生，c极无变化 d极溶解，c极有气体产生 电流从a极流向d极 由此可判断这四种金属的活动性顺序是（　　） A. a＞b＞c＞d B. b＞c＞d＞a C. d＞a＞b＞c D. a＞b＞d＞c 答案　C　 解析　装置一：形成原电池，a极质量减小，b极质量增加，a极为负极，b极为正极，所以金属的活动性顺序a＞b；装置二：未形成原电池，b极有气体产生，c极无变化，所以金属的活动性顺序b＞c；装置三：形成原电池，d极溶解，所以d是负极，c极有气体产生，所以c是正极，所以金属的活动性顺序d＞c；装置四：形成原电池，电流从a极流向d极，a极为正极，d极为负极，所以金属的活动性顺序d＞a；所以这四种金属的活动性顺序为d＞a＞b＞c；故选C项。 6. H2S是一种剧毒气体，对H2S废气资源化利用途径之一是回收能量并得到单质硫，反应原理为2H2S（g）＋O2（g）S2（s）＋2H2O（l） ΔH＝－632 kJ·mol－1。如图为质子膜H2S燃料电池的示意图。下列说法正确的是（　　） A.电池工作时，电流从电极a经负载流向电极b B.电极a上发生的电极反应为2H2S－4e－S2＋4H＋ C.当反应生成64 g S2时，电池内部释放632 kJ热能 D.当电路中通过4 mol电子时，有4 mol H＋经质子膜进入负极区 答案　B　 解析　由反应2H2S（g）＋O2（g）S2（s）＋2H2O（l），得出负极H2S失电子发生氧化反应，则a为电池的负极，电流从正极流出，经外电路流向负极，A项错误；电极a为负极，发生氧化反应，电极反应为2H2S－4e－S2＋4H＋，B项正确；该装置将化学能转化为电能，所以电池内部几乎不放出能量，C项错误；当电路中通过4 mol电子时，则消耗1 mol氧气，根据O2＋4H＋＋4e－2H2O，所以有4 mol H＋经质子膜进入正极区，D项错误。 7.爱迪生电池是一种铁镍蓄电池，其总反应化学方程式为Fe＋NiO2＋2H2OFe（OH）2＋Ni（OH）2，下列推断中错误的是（　　） A.蓄电池的电极必须浸入某种碱性电解质溶液中 B.放电时，正极附近溶液的pH变小 C.充电时，Fe电极与直流电源的负极相连 D.充电时，阴极的电极反应式为Fe（OH）2＋2e－Fe＋2OH－ 答案　B　 解析　由总方程式可知此电池为碱性电池，Fe电极能够与酸发生反应，所以蓄电池的电极应浸在碱性电解质溶液中，A项正确；放电时装置为原电池，负极反应式Fe－2e－＋2OH－Fe（OH）2，正极反应式NiO2＋2e－＋2H2ONi（OH）2＋2OH－，由于正极不断产生OH－，使c（OH－）增大，溶液pH增大，B项错误；充电时Fe（OH）2得到电子被还原产生Fe单质，发生还原反应，则Fe电极应该与直流电源的负极相连，C项正确；充电时阴极与电源负极连接，发生还原反应，电极反应式为Fe（OH）2＋2e－Fe＋2OH－，D项正确。 8.如图为铜锌原电池的装置示意图，其中盐桥内装琼脂－饱和KCl溶液。请回答下列问题： （1）Zn电极为电池的　　　　（填“正极”或“负极”）。 （2）写出电极反应式：Zn电极为　　　　， Cu电极为　　　　。 （3）盐桥中向CuSO4溶液中迁移的离子是　　　　。 （4）若保持原电池的总反应不变，下列替换不可行的是　　　　（填字母）。 A.用石墨替换Cu电极 B.用NaCl溶液替换ZnSO4溶液 C.用稀H2SO4代替CuSO4溶液 （5）请选择适当的材料和试剂，将反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2设计成一个原电池，并画出简单的装置示意图，并标明使用的材料和试剂，请填写表格： 设计思路 装置示意图 负极 负极材料　　　　 负极反应物　　　　 正极 正极材料　　　　 正极反应物　　　　 电子导体 　　　　 离子导体 　　　　 解析　（1）该装置是原电池，Zn易失去电子作负极。（2）Zn作负极，负极反应式为Zn－2e－Zn2＋，Cu作正极，正极反应式为Cu2＋＋2e－Cu。（3）原电池工作时，阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，盐桥中向CuSO4中迁移的离子应是K＋。（4）若将Cu换成石墨，锌仍然为负极，石墨为正极，电极反应式为Zn＋Cu2＋Zn2＋＋Cu，电池反应不变，A项可行；用NaCl溶液替换ZnSO4溶液，NaCl是电解质溶液，还是Zn失去电子，电极反应式仍然为Zn＋Cu2＋Zn2＋＋Cu，电池反应不变，B项可行；若将CuSO4溶液换成稀H2SO4，电池反应变成Zn＋2H＋Zn2＋＋H2↑，电池反应发生变化，C项不可行。（5）在2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2中，反应式中碘元素由－1价升高至0价，失去电子，发生氧化反应，负极反应物为KI溶液，铁元素由＋3价降低为＋2价，得到电子，发生还原反应，可以选正极反应物为FeCl3溶液，正、负极用石墨作电极材料，连接导线，用盐桥形成闭合回路，组成原电池。 答案：（1）负极　（2）Zn－2e－Zn2＋ Cu2＋＋2e－Cu　（3）K＋　（4）C　（5）石墨　KI溶液　石墨　FeCl3溶液　导线　盐桥 9.科研、生产中常涉及钠、硫及其化合物。 （1）图A为钠硫高能电池的结构示意图。该电池的工作温度为320 ℃左右，电池反应为2Na＋xSNa2Sx，正极的电极反应式为　　　　。M（由Na2O和Al2O3制得）的两个作用是　　　　。 （2）熔融状态下，钠的单质和FeCl2能组成可充电电池（装置示意图如图B）反应原理为：2Na＋FeCl2Fe＋2NaCl。放电时，电池的正极反应式为　　　　；充电时，　　　　（写物质名称）电极接电源的负极，该电池的电解质为　　　　。 解析　（1）正极上S得电子被还原：xS＋2e－。M的两个作用：作固体电解质和隔膜（隔离钠与硫）。（2）原电池放电时，正极上发生还原反应，Fe2＋得到电子被还原为Fe，充电时，原电池的负极接电源负极，发生还原反应析出钠。 答案：（1）xS＋2e－　离子导电（或作电解质）和隔离钠与硫　（2）Fe2＋＋2e－Fe　钠　β －Al2O3 10.我国科学家最近开发出锌硒电池，工作原理如图所示。放电时，电池总反应为Se＋2CuSO4＋2ZnCu2Se＋2ZnSO4。下列说法错误的是（　　） A.放电时化学能转化成电能 B. b极的电极反应式为Zn－2e－Zn2＋ C.放电时，溶液中S向b极迁移 D.79 g Se完全反应时外电路中转移2 mol电子 答案　D　 解析　根据总反应可知Zn被氧化，所以b电极为负极，a电极为正极，Se被还原。放电时为原电池，将化学能转化为电能，A项正确；b电极上Zn被氧化为Zn2＋，电极反应为Zn－2e－Zn2＋，B项正确；原电池中阴离子向负极移动，即溶液中S向b极迁移，C项正确；79 g Se的物质的量为＝1 mol，根据总反应可知，当1 mol Se参与反应时有4 mol电子发生转移，D项错误。 11.科学家设计微生物原电池，用于处理废水（酸性）中的有机物及脱除硝态氮，该装置示意图如图。下列有关该微生物电池的说法正确的是（　　） A.电子由m极转移到n极 B. H＋可通过质子交换膜移向右侧极室 C. m电极反应为2N＋6H2O＋10e－N2＋12OH－ D.每生成1 mol CO2转移e－的物质的量为4 mol 答案　D　 解析　结合图中电极反应可知，电极m为正极，发生还原反应，电极n为负极，发生氧化反应。原电池中电子由负极经外电路流向正极，即由n极转移到m极，A项错误；阳离子向正极移动，即H＋可通过质子交换膜移向左侧极室，B项错误；m是正极，电极反应式为2N＋10e－＋12H＋N2↑＋6H2O，C项错误；电极n上C6H12O6转化为CO2，C元素化合价由0价变为＋4价，所以每生成1 mol CO2转移e－的物质的量为4 mol，D项正确。 12.全固体薄膜锂离子可充电电池的工作原理是：Li2Mn2O4＋V2O5Li2－xMn2O4＋LixV2O5，下图分别表示全固体薄膜锂离子电池的充放电工作原理。下列说法不正确的是（　　） A.锂离子电池具有质量小、体积小、储存和输出能量大等优点 B.图2为电池放电时的原理图，b处可连接灯泡 C.充电时Li＋从Li2Mn2O4材料中脱嵌，经由电解质嵌入到V2O5负极中 D.放电时的正极反应式：Li2－xMn2O4＋xLi＋＋xe－Li2Mn2O4 答案　B　 解析　由题干图示信息结合电池反应Li2Mn2O4＋V2O5Li2－xMn2O4＋LixV2O5，并根据锂离子的移动方向可知，图1是锂离子电池的放电过程，图2是锂离子电池的充电过程。 单位质量的锂放出的电子最多即锂的比能量高，决定了锂离子电池具有质量小、体积小、储存和输出能量大等优点，A项正确；图2为电池充电时的原理图，b处应该接直流电源，不可连接灯泡，B项错误；充电时即图2所示Li＋从Li2Mn2O4材料中脱嵌，经由电解质嵌入到V2O5负极中，C项正确；放电时的正极发生还原反应，其反应式：Li2－xMn2O4＋xLi＋＋xe－Li2Mn2O4，D项正确。 13.Ⅰ.微型纽扣电池在现代生活中应用广泛。有一种银锌电池，其电极分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，总反应是Zn＋Ag2OZnO＋2Ag。请回答下列问题。 （1）该电池属于　　　　电池（填“一次”或“二次”）。 （2）负极是　　　　，电极反应式是　　　　。 （3）使用时，正极区的pH　　　　（填“增大”“减小”或“不变”）。 Ⅱ.（4）事实证明，能设计成原电池的反应通常是放热反应，下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是　　　　（填字母）。 A. C（s）＋H2O（g）CO（g）＋H2（g）　ΔH＞0 B. NaOH（aq）＋HCl（aq）NaCl（aq）＋H2O（l）　ΔH＜0 C.2CO（g）＋O2（g）2CO2（l）　ΔH＜0 （5）以KOH溶液为电解质溶液，依据所选反应设计一个原电池，其负极的电极反应式为　　　　。 Ⅲ.乙醇（C2H5OH）燃料电池（DEFC）具有很多优点，引起了人们的研究兴趣。现有以下三种乙醇燃料电池。 （6）三种乙醇燃料电池中正极反应物均为　　　　（填化学式）。 （7）熔融盐乙醇燃料电池中若选择熔融碳酸钾为介质，则电池工作时，C向电极　　　　（填“a”或“b”）移动。 （8）酸性乙醇燃料电池中，若电池消耗标准状况下2.24 L O2，则电路中已通过的电子数目为　　　　。 解析　（1）银锌纽扣电池只能使用一次，属于一次电池。（2）原电池工作时，负极发生氧化反应，正极发生还原反应。银锌电池反应中，锌元素从0价升高为＋2价，被氧化，银元素从＋1价降低为0价，被还原，所以锌是负极，电极反应式为Zn－2e－＋2OH－ZnO＋H2O。（3）由总反应－负极反应可得正极反应式为Ag2O＋H2O＋2e－2Ag＋2OH－，故电池放电时，正极区溶液的pH增大。（4）ΔH＞0，反应吸热，不能设计成原电池，A项错误；该反应不是氧化还原反应，没有电子的转移，故不能设计成原电池，B项错误；该反应为氧化还原反应，且反应放热，故该反应可以设计为原电池，C项正确。（5）2CO＋O22CO2，设计成原电池，一氧化碳发生氧化反应，为电池的负极，且电解质为KOH溶液，故负极电极反应式为CO－2e－＋4OH－C＋2H2O。（6）氧气得电子发生还原反应，为正极，故正极反应物均为氧气。（7）在电池中，阴离子向负极移动，a为负极，故C向电极a移动。（8）电池消耗标准状况下2.24 L O2，即0.1 mol，1个氧气转移4个电子，故转移电子数为0.4NA。 答案：（1）一次　（2）Zn（或锌）　Zn－2e－＋2OH－ZnO＋H2O　（3）增大　（4）C　（5）CO－2e－＋4OH－C＋2H2O　（6）O2　（7）a　（8）0.4NA 阶段重点突破练（六） （建议用时：40 min） （见学生用书P188） 一、选择题 1.原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法中不正确的是（　　） A.由Al、Cu、稀硫酸组成原电池，其负极反应式为Al－3e－Al3＋ B.由Mg、Al、NaOH溶液组成原电池，其负极反应式为Al－3e－＋4OH－Al＋2H2O C.由Fe、Cu、FeCl3溶液组成原电池，其负极反应式为Cu－2e－Cu2＋ D.由Al、Cu、浓硝酸组成原电池，其负极反应式为Cu－2e－Cu2＋ 答案　C　 解析　由Al、Cu、稀硫酸组成原电池中，Al能与稀硫酸反应，所以Al被氧化做负极，电极反应为Al－3e－Al3＋，A项正确；由Mg、Al、NaOH溶液组成原电池中，Al能与NaOH溶液反应，所以Al被氧化做负极，生成偏铝酸根，电极反应为Al－3e－＋4OH－Al＋2H2O，B项正确；由Fe、Cu、FeCl3溶液组成原电池中，Fe比Cu的还原性强，所以Fe被氧化做负极，电极反应为Fe－2e－Fe2＋，C项错误；由Al、Cu、浓硝酸组成原电池中，Al发生钝化，所以Cu被氧化做负极，电极反应式为Cu－2e－Cu2＋，D项正确。 2. Mg－H2O2燃料电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。该电池以海水为电解质溶液，原理如图。该电池工作时，下列说法正确的是（　　） A. Mg电极是该电池的正极 B. H2O2在Pt电极上发生氧化反应 C. Pt电极附近溶液的pH增大 D.溶液中Cl－向正极移动 答案　C　 解析　组成原电池的负极被氧化，在Mg－H2O2电池中，镁为负极，而非正极，A项错误；H2O2在石墨电极上得电子发生还原反应，B项错误；工作时，正极反应式为H2O2＋2H＋＋2e－2H2O，不断消耗H＋离子，正极周围海水的pH增大，C项正确；原电池中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，形成闭合回路，所以溶液中的Cl－向负极移动，D项错误。 3.某原电池总反应为Cu＋2Ag＋Cu2＋＋2Ag，该原电池的组成物质中正确的是 选项 A B C D 正极 Cu Cu Ag Ag 负极 Ag Ag Cu Cu 电解质溶液 AgNO3 AgCl AgNO3 AgCl 答案　C　 解析　由原电池总反应方程式：Cu＋2Ag＋Cu2＋＋2Ag可知：该原电池的负极为Cu，负极的电极反应式为：Cu－2e－Cu2＋，在正极上溶液中的Ag＋得到电子被还原为Ag单质，电解质溶液可以是可溶、易电离的银盐AgNO3溶液等，正极的电极材料可以是活动性比Cu弱的金属Ag或石墨等惰性电极，故选C项。 4.清华大学开发出一种锂离子电池，在室温条件下可进行循环充放电，实现对磁性的可逆调控，如图电池一极为纳米Fe2O3，另一极为金属锂和石墨的复合材料，电解质只传导锂离子。下列说法错误的是（　　） A.该电池不能使用氯化锂水溶液作为电解质 B.充电时，Fe2O3连接电源的正极，发生氧化反应 C.该电池正极的电极反应式为Fe2O3＋6Li＋＋6e－3Li2O＋2Fe D.放电时，电池逐渐远离磁铁 答案　D　 解析　金属锂与水反应，该电池不能使用氯化锂水溶液作为电解质溶液，A项正确；金属锂和石墨的复合材料为放电时的负极，发生氧化反应，Fe2O3为正极，充电时接电源的正极，发生氧化反应，B项正确； Fe2O3为正极，发生反应为Fe2O3＋6Li＋＋6e－3Li2O＋2Fe，C项正确；放电时，正极发生反应Fe2O3＋6Li＋＋6e－3Li2O＋2Fe，生成铁单质，电池逐渐靠近磁铁，D项错误。 5.下图为携带式一氧化碳监测仪工作原理示意图，其中待测气体在敏感电极作用下转化为无毒气体逸出，电解质溶液为稀硫酸，氧气在对电极中发生反应。利用传感器测量这一电池的电流强弱，便可测出一氧化碳含量。 下列说法正确的是（　　） A.敏感电极为该电池的正极 B.对电极的电极反应式为：O2＋4e－＋2H2O4OH－ C.理论上检测到1 mmol的CO，转移2 mmol电子 D.若气体中含有CO，工作一段时间后电解质溶液的pH明显减小 答案　C　 解析　一氧化碳监测仪中氧气在对电极中发生反应，则对电极为正极，敏感电极为负极。由分析可知，敏感电极为该电池的负极，A项错误；氧气在对电极中发生反应，电解质溶液为稀硫酸，氧气得电子生成水，电极方程式为：O2＋4e－＋4H＋2H2O，B项错误；敏感电极为负极，一氧化碳在负极失去电子生成二氧化碳，电极方程式为：CO－2e－＋H2OCO2＋2H＋，理论上检测到1 mmol的CO，转移2 mmol电子，C项正确；由正负电极方程式可知，该电池总方程式为：2CO＋O22CO2，工作一段时间后电解质溶液氢离子浓度不变，pH不变，D项错误。 6.金属－空气电池的结构如图所示，常见的金属电极材料包括锌、铝等，下列说法中错误的是（　　） A.放电时，空气电极为正极 B.金属电极材料为Zn、溶液为碱性环境时，电极反应式为Zn－2e－＋2OH－Zn（OH）2 C.放电时，电子由金属电极经外电路移向空气电极 D.金属电极材料为Al时，电池的比能量低于Zn作金属电极 答案　D　 解析　放电时，氧气得电子发生还原反应，空气电极为正极，A项正确；金属电极材料为Zn、溶液为碱性环境时，锌失电子发生氧化反应，电极反应式为Zn－2e－＋2OH－Zn（OH）2，B项正确；放电时，金属电极为负极、空气电极为正极，电子由金属电极经外电路移向空气电极，C项正确；1 g Al失电子×3＝ mol，1 g Zn失电子×2＝ mol，金属电极材料为Al时，电池的比能量大于Zn作金属电极，D项错误。 7.近日，西北大学的研究人员开发出一种高效、环保的方法将氨转化为氢。新技术产生的氢可直接用于燃料电池（氨与分解催化剂相遇，将其分解为氮和氢，这些氢立即被转化为质子，然后质子经电力驱动穿过电池中的质子传导膜），示意图如图所示。下列有关叙述错误的是（　　） A.通NH3的一极为燃料电池的负极 B.该燃料电池正极的电极反应式为O2＋4H＋＋4e－2H2O C.该燃料电池中消耗3 mol O2时，理论上生成44.8 L（标准状况）N2 D.若有1.5 mol H＋透过质子传导膜移向负极，则理论上外电路中转移1.5 mol电子 答案　D　 解析　通入氨气的一端氨气失电子产生氮气，为负极，通入氧气的一端氧气得电子生成水，为正极，A项正确；质子经电力驱动穿过电池中的质子传导膜移向正极，正极的电极反应式为O2＋4H＋＋4e－2H2O，B项正确；消耗3 mol O2时转移12 mol电子，理论上生成2 mol N2，标准状况下的体积为44.8 L，C项正确；原电池工作时，阳离子移向正极、阴离子移向负极，D项错误。 8.某研究部门利用垃圾渗透液实现发电、环保二位一体，其装置示意图如下。下列说法错误的是（　　） A. Na＋由中间室向M极室移动，Cl－向N极室移动 B. a和b分别为阴离子交换膜和阳离子交换膜 C. M为负极，电极反应式是2N－6e－N2↑＋8H＋ D.电路中通过7.5 mol电子时，理论上处理掉4 mol N 答案　A　 解析　由图可知，在电极M为铵根离子中－3价氮原子失去电子变为氮气，故M极为负极，N为正极。在原电池中阳离子向正极移动，故钠离子向N极移动，氯离子移向M极，A项错误；由选项A分析可知钠离子应该向右移动，则氯离子向左移动，即a和b分别为阴离子交换膜和阳离子交换膜，B项正确；由分析可知M为负极，电极反应为：2N－6e－N2↑＋8H＋，C项正确；铵根发生失电子的氧化反应，硝酸根离子发生得电子的还原反应，总反应为：5N＋3N4N2＋9H2O＋2H＋，转移15 e－，由图可知在硝化酶的作用下一个铵根可以转化为一个硝酸根离子，在电路中通过7.5 mol电子时，理论上处理掉4 mol N，D项正确。 9.为提升电池循环效率和稳定性，科学家近期利用三维多孔海绵状Zn（3D－Zn）可以高效沉积ZnO的特点，设计了采用强碱性电解质的3D－Zn－NiOOH二次电池，结构如下图所示，电池反应为Zn（s）＋2NiOOH（s）＋H2O（l）ZnO（s）＋2Ni（OH）2（s），下列说法错误的是（　　） A.三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积，所沉积的ZnO分散度高 B.充电时阴极反应为Ni（OH）2（s）＋OH－（aq）－e－NiOOH（s）＋H2O（l） C.放电时负极反应为Zn（s）＋2OH－（aq）－2e－ZnO（s）＋H2O（l） D.放电过程中OH－通过隔膜从正极区移向负极区 答案　B　 解析　三维多孔海绵状锌具有较高的表面积，吸附能力强，可以高效沉积氧化锌，且所沉积的氧化锌分散度高，A项正确；充电时，碱性条件下Ni（OH）2在阳极失去电子发生氧化反应生成NiOOH和水，电极反应式为Ni（OH）2（s）＋OH－（aq）－e－NiOOH（s）＋H2O（l），B项错误；放电时，碱性条件下锌在负极失去电子发生氧化反应生成氧化锌，电极反应式为Zn（s）＋2OH－（aq）－2e－ZnO（s）＋H2O（l），C项正确；原电池工作时，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，则放电过程中阴离子OH－离子通过隔膜从正极区移向负极区，D项正确。 10.锂－硒电池因其较高的体积能量密度而具备广阔的应用前景。西北工业大学某科研团队设计的锂－硒电池模型如图所示。下列叙述正确的是（　　） A.左侧室也可以选用水系电解液 B.充电时，Li＋通过Li＋透过膜向左侧室移动 C.电池工作时，负极材料质量减少1.4 g，转移0.4 mol电子 D.充电过程中N极可能发生的反应有：2Li2Se6＋2Li＋－2e－3Li2Se4 答案　B　 解析　放电时，锂是还原剂，作负极：Li－e－Li＋，石墨烯作正极，Li2Se8得电子，发生Li2Se8＋14Li＋＋14e－8Li2Se等还原反应。Li是活泼金属，易与水反应，左侧室不可以选用水系电解液，A项错误；充电时，左侧为阴极，阳离子向阴极移动，Li＋穿过Li＋透过膜向左侧室迁移，B项正确；电池工作时，负极材料质量减少1.4 g，减少的是0.2 mol锂的质量，根据Li－e－Li＋，转移0.2 mol电子，C项错误；充电过程中N极是阳极，Li2Se4等失电子，发生氧化反应，可能发生的反应有3Li2Se4－2e－2Li2Se6＋2Li＋，D项错误。 11.锌电池具有成本低、安全性强、可循环使用等优点。一种新型锌电池的工作原理如图所示（凝胶中允许离子生成或迁移）。下列说法正确的是（　　） A.放电过程中，a电极的电极反应式为2H2O＋Mn2＋－2e－MnO2＋4H＋ B.放电过程中，转移 0.4 mol e－时，b电极消耗 0.8 mol OH－ C.充电过程中，b电极接外接电源的正极 D.充电过程中，b电极反应为：Zn2＋＋2e－Zn 答案　B　 解析　由图像可得该电池放电时，b电极为负极，电极反应式为：Zn－2e－＋4OH－[Zn（OH）4]2－，a电极为正极，电极反应式为：MnO2＋2e－＋4H＋Mn2＋＋2H2O，充电时则a电极做阳极，b电极做阴极。放电时a电极做正极，发生还原反应，而不是氧化反应，A项错误；放电时b电极的反应为Zn－2e－＋4OH－[Zn（OH）4]2－，则反应转移0.4 mol电子时，b电极参与反应得氢氧根得物质的量n（OH－）＝0.4 mol×2＝0.8 mol，B项正确；放电时b电极做负极，充电时b电极做阴极，外接电源得负极，C项错误；b电极环境为碱性溶液，锌离子无法稳定存在，D项错误。 12.某科研机构研发的NO－空气燃料电池的工作原理如图所示： 该电池工作时，下列说法错误的是（　　） A.采用多孔电极有利于增大接触面积和加快气体吸附速度 B.放电过程中负极的电极反应式为NO－3e－＋2H2OHNO3＋3H＋ C. H＋向右侧多孔石墨棒移动 D.若产生1 mol HNO3，则通入的O2的体积应大于16.8 L（标准状况） 答案　B　 解析　NO失去电子生成HNO3，则通入NO的电极为负极，电极反应为NO－3e－＋2H2ON＋4H＋，通入O2的电极为正极，电极反应为4H＋＋O2＋4e－2H2O，阳离子移向正极，则氢离子向通入氧气的一侧移动。反应物接触面积越大，反应速率越快，多孔电极有利于增大接触面积和加快气体吸附速度，加快反应速率，A项正确；放电过程中负极的电极反应式为NO－3e－＋2H2ON＋4H＋，B项错误；阳离子移向正极，则氢离子向通入氧气的一侧移动，C项正确；根据电极反应NO－3e－＋2H2ON＋4H＋、4H＋＋O2＋4e－2H2O，理论上生成1 mol HNO3，通入的O2的体积22.4 L/mol×mol＝16.8 L，由于O2不能完全反应，则通入的O2的体积应大于16.8 L（标准状况），D项正确。 二、非选择题 13.原电池原理在生产生活中有着广泛的应用。 （1）食品保鲜常用的“双吸剂”是由还原铁粉、生石灰、氯化钠、炭粉按一定比例组成的混合物，可同时吸收水和氧气。“双吸剂”中CaO的主要作用是　　　　；在吸收氧气的过程中形成了原电池，则炭粉上发生的电极反应式为　　　　。 （2）电化学气敏传感器可用于监测大气环境中的SO2含量，其工作原理如图所示，电极a、b均为惰性电极。电极b是　　　　极（填“正”或“负”），请写出负极的电极反应式　　　　，放电时H＋向　　　　极（填“a”或“b”）迁移。 （3）铅蓄电池是一种广泛使用的二次电池，其放电时的反应方程式为：Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O，则其正极的电极反应式为　　　　，当电路中通过2 mol电子时负极质量增加　　　　g。 解析　（1）氧化钙可以和水反应，故“双吸剂”中CaO的主要作用是吸水；炭粉作为原电池的正极，发生氧化反应，其发生的电极反应式为：O2＋2H2O＋4e－4OH－。（2）氧气得到电子，则通入氧气的一极为正极；二氧化硫失去电子被氧化，则通入二氧化硫的一极为负极，负极的电极反应式为：SO2＋2H2O－2e－S＋4H＋；阳离子向正极迁移，则氢离子向b移动。（3）由铅蓄电池放电时的反应方程式：Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O，可得其正极的电极反应式为：PbO2＋S＋4H＋＋2e－2H2O＋PbSO4，负极的电极反应式为：Pb＋S－2e－PbSO4，当电路中通过2 mol电子时生成1 mol PbSO4，增加的质量为的S质量，即m＝1 mol×96 g·mol－1＝96 g。 答案：（1）吸水　O2＋2H2O＋4e－4OH－ （2）正　SO2＋2H2O－2e－S＋4H＋　b　（3）PbO2＋S＋4H＋＋2e－2H2O＋PbSO4　96 14.空军通信卫星电源是以硼氢化合物NaBH4（B元素的化合价为＋3价）和H2O2为原料的燃料电池，电极材料均采用Pt，其工作原理如图所示。回答下列问题： （1）该燃料电池能量转化的主要形式是　　　　，外电路中电子的流动方向为　　　　（填标号）。 ①电极a→用电器→电极b； ②电极b→用电器→电极a； ③电极a→离子交换膜→电极b； ④电极b→离子交换膜→电极a。 （2）电极a上的电极反应式为　　　　。 （3）图中离子交换膜为　　　　（填“阴”或“阳”）离子交换膜，电池工作时，Na＋往　　　　（填“电极a”或“电极b”）方向迁移。 （4）每生成0.01 mol OH－，转移的电子数为　　　　NA，需要H2O2溶液（质量分数2％）的质量为　　　　g。 （5）若用LiAlH4代替NaBH4进行上述反应，则该电池的总反应为　　　　。 解析　由装置图可知，过氧化氢参与反应生成氢氧根，化合价降低，得电子，做正极，硼氢化钠中氢元素化合价升高，失电子，做负极。（1）燃料电池以原电池的原理设计，所以能量转化的主要形式是化学能转化为电能，外电路中电子从负极经过用电器到正极，所以电子流向为电极a→用电器→电极b。（2）电极a为负极，B失去电子，生成了B，电极反应式为B＋8OH－－8e－B＋6H2O。（3）图中钠离子可通过离子交换膜，所以离子交换膜为阳离子交换膜，电池工作时，阳离子向正极移动，所以Na＋往电极b方向迁移。（4）正极的电极反应为：H2O2＋2e－2OH－，所以产生0.01 mol OH－，转移的电子数为0.01 NA，需要H2O2的物质的量为0.005 mol，质量为g＝8.5 g。（5）若用LiAlH4代替NaBH4进行上述反应，LiAlH4失电子，做负极，生成了LiAlO2；H2O2得电子，做正极，该电池的总反应为LiAlH4＋4H2O2LiAlO2＋6H2O。 答案：（1）化学能转化为电能　① （2）B＋8OH－－8e－B＋6H2O （3）阳　电极b　（4）0.01　8.5 （5）LiAlH4＋4H2O2LiAlO2＋6H2O 学科网（北京）股份有限公司 $$