4.2 原电池和化学电源 第2课时（分层作业）化学沪科版选择性必修1

4.2 原电池和化学电源 第2课时 化学电源 分层作业 1．氢能是一种既高效又干净的新能源，发展前景良好，用氢作能源的燃料电池汽车备受青睐。我国拥有完全自主知识产权的氢燃料电池轿车“超越三号”，已达到世界先进水平，并加快向产业化的目标迈进。氢能具有的优点包括(　　) ①原料来源广　②易燃烧、热值高　③储存方便　④制备工艺廉价易行 A．①② B．①③ C．③④ D．②④ 2．关于铅蓄电池的说法正确的是（     ） A．在放电时，正极发生的反应是Pb(s)+SO42-(aq)-2e-=PbSO4(s) B．在放电时，该电池的负极材料是铅板 C．在充电时，电池中硫酸的浓度不断变小 D．在充电时，阳极发生的反应是PbSO4(s)＋2e-=Pb(s)＋SO42- (aq) 3．化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法正确的是 A．酸性锌锰干电池的负极为石墨棒 B．铅蓄电池属于二次电池 C．铅蓄电池的正极为Pb D．铅蓄电池放电时，负极质量逐渐减小 4．如图所示的新型电池可以处理含CN-的碱性废水，同时还能淡化海水。下列说法正确的是 A．电流由a极经导线流向b极 B．电池工作一段时间后，右室溶液的pH减小 C．交换膜Ⅰ为阴离子交换膜，交换膜Ⅱ为阳离子交换膜 D．工作时温度越高效果越好 5．美国加州Miramal海军航空站安装了一台250kW的MCFC型燃料电池，该电池可同时供应电和水蒸气，其工作温度为600℃～700℃，所用燃料为H2，电解质为熔融的K2CO3。该电池的总反应为：2H2+O2=2H2O，负极反应为：H2+CO→H2O+CO2+2e-。则下列推断中，正确的是 A．正极反应为4OH-→2H2O+O2↑+4e- B．当电池生成1mol水时，转移4mol电子 C．放电时CO向负极移动 D．放电时电子向负极移动 6．以为离子导体的铝-磷酸铁锂电池，该电池放电时嵌入形成，工作原理如图所示，下列关于电池放电时的说法正确的是 A．放电时，铝电极的反应式为 B．正极的电极反应： C．放电时，Li+透过离子交换膜从左向右迁移 D．放电时，电流从电极通过负载到Al电极，再由Al电极通过离子交换膜回到电极 7．在氢能的使用中，燃料电池是最具发展潜力的方式，某种氢燃料电池的内部结构如下图所示。的移动方向为 (选填字母)。 A．a→b　　　　　B．b→a 8．某兴趣小组设计以甲烷、氧气酸性燃料电池为电源电解NaCl溶液，工作原理如装置乙、装置丙所示。 （1）m极为___________。 A．正极 B．负极 C．阳极 D．阴极 （2）写出m极的电极反应式为 。 9．下图是一个双液原电池装置图，试回答下列问题。 （1）写出ZnSO4溶液中发生的电极反应式 。 （2）下列说法正确的是___________。 A．盐桥中的负离子向ZnSO4溶液中移动 B．电子从铜片经灵敏电流计流向锌片 C．锌片作电池的正极 D．铜片质量不变 10．以甲烷为燃料的新型电池是目前研究的热点，下图是目前研究较多的一类固体氧化物燃料电池的工作原理示意图。 （1）B极为电池的 （填“正”或“负”）极，发生 （填“氧化”或“还原”）反应 （2）B电极上发生的电极反应为 。 （3）燃料电池已走进新能源车的发动机。燃料电池较内燃机具有 （任填1点）的优点，因此具有广阔的发展前景。 11．电化学及其产品与能源、材料、环境和健康等领域紧密联系，被广泛地应用于生产、生活的许多方面。 （1）如图为氢氧燃料电池的构造示意图。 ①氧气从 (填“a”或“b”)口通入；电池工作时，OH-向 (填“X”或“Y”)极移动。 ②某种氢氧燃料电池是用固体金属氧化物陶瓷作电解质可以传导O2-，则电池工作时负极电极反应式为 。 （2）银锌电池总反应为：Ag2O+Zn+H2O=Zn(OH)2+2Ag。 则负极电极反应式： 。则正极电极反应式： 。 （3）铅酸蓄电池有电压稳定、安全、价格低廉等优点而广泛应用于生产生活中，其电池反应为Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O。用铅酸蓄电池电化学降解法处理酸性硝酸盐污水。 ①铅酸蓄电池的负极材料 (填“Pb”或“PbO2”)极。 ②放电时负极电极反应式为 。充电时的阳极反应式： 。 1．某微生物燃料电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．b为正极，发生还原反应，b极有水生成 B．该电池在较高温度下工作时，会提高电池效率 C．离子交换膜Y为阳离子交换膜，可以通过 D．转化为NO： 2．研究人员利用AgCl、Sb材料制成新型高能量密度电池，反应原理是，其放电过程示意图如下。下列说法错误的是 A．N极材料是，是电池的负极 B．溶液中的有利于增加溶液的导电性 C．正极的电极反应式为 D．当电路中有1mol 通过，理论上M极质量增加108g 3．如下图为甲醇燃料电池的工作原理示意图，下列有关说法不正确的是 A．该燃料电池工作过程中电子从a极通过负载流向b极 B．该燃料电池工作时电路中通过1mol电子时，标况下消耗的的体积为5.6L C．Pt(a)电极的反应式为 D．该燃料电池工作时由b极室向a极室移动 4．纸电池由电极、电解液和隔离膜组成(如下图所示)，电极和电解液均“嵌”在纸中。某学生根据纸电池的结构示意图，利用氯化钠、蒸馏水和滤纸制备了电解液和隔离膜，用铜片与锌片制作了一个简易电池，用电流表测试指针发生偏转(总反应为)。下列说法不正确的是 A．该原电池电解液是NaCl溶液 B．纸电池减小电板间距离，可增大电流 C．电子从锌片经电解液流向铜片 D．Zn片为负极，正极电极反应为O2+4e-+2H2O=4OH- 5．高能LiFePO4电池，多应用于公共交通。电池中间是聚合物的隔膜，主要作用是在反应过程中只让Li＋通过。结构如图所示。 放电时的总反应为：(1-x)LiFePO4＋xFePO4+LixCn=LiFePO4＋nC。下列说法错误的是 A．放电时，正极电极反应式：xFePO4＋xLi＋＋xe-=xLiFePO4 B．放电时，电子由负极经导线、用电器、导线到正极 C．充电时，负极电极反应式：xLi＋＋xe-＋nC=LixCn D．充电时，Li＋向右移动，若转移1mole-，石墨电极将增重7x克 水体中硝酸盐含量过高会导致富营养化现象，二氧化碳的过量排放会引起海洋酸化，进而破坏珊瑚礁生态系统。微生物燃料电池能有效去除水中的硝酸盐，对于改善珊瑚的生存环境发挥着重要作用。下图是某微生物燃料电池工作原理示意图。 6．该装置工作时的能量转化形式主要为： 能转化为 能。 7．该装置每消耗1 mol，转移电子数为 。(用NA表示阿伏加德罗常数的值) 8．当n取不同值时，有机物(CH2O)n可以代表不同物质，任写出一种物质的结构简式。 。 9．解决海洋酸化的基本途径包括减排(减少向大气中排放CO2)和负排放(吸收大气中的CO2)。写出一条有助于解决海洋酸化问题的具体措施。 。 10．近几年科学家发明的一种新型可控电池——锂水电池，工作原理如图乙所示。 ①该装置不仅可以提供清洁的氢气，还可以提供 。 ②碳电极发生的电极反应是 。 ③标准状况下产生22.4L的氢气时，负极消耗锂的质量为 g。 11．分析下列化学电源的工作原理。 （1）培根型碱性氢氧燃料电池和质子交换膜氢氧燃料电池的结构示意图如下所示： ①装置a存在电解质溶液稀释问题，需加装水蒸气冷凝装置，应加装在 极（填“正”或“负”）。 ②装置a中负极的电极反应式为 。 ③装置b工作过程中，质子从 极透过质子交换膜移动到 极（填“X”或“Y”）。 （2）肼（）-双氧水燃料电池由于其较高的能量密度而广受关注，工作原理如图所示： ①电极电势较高的惰性电极是 （填“A”或“B”）。 ②正极电极反应式： 。 ③电池隔膜为阳离子交换膜，工作过程中，电解质溶液中的向 极区迁移（填“正”或“负”）。 12．I．水体酸化也是重要的环境污染问题，会造成水生动植物死亡。NaOH中和法是消除水体酸化的重要方法之一。25℃时，向某厂含氢氟酸的废水(假设除HF外不含其它溶质)中，加入NaOH固体(忽略体积变化)，得到、与溶液pH的变化关系，如图所示： （1）两曲线交点M的纵坐标数值= 。 （2）25℃时，若HF电离平衡常数为Ka，则Ka的负对数pKa= 。 Ⅱ．废液中的重金属离子浓度可以用浓差电池进行测得：工作时，电池的“浓差”会逐渐减小。下图是某浓差电池的示意图： （3）a电极为___________。 A．正极 B．负极 C．阳极 D．阴极 （4）c膜为 交换膜。 A．阴离子        B．阳离子        C．质子 （5）若此时图中电流表示数为0.01A，若将右槽中0.2mol/L的溶液换成含 mol/L的工业废水，则此时电流表示数将 0.01A。 A．大于        B．小于        C．等于 1．近期，科学家研发了“全氧电池”，其工作原理示意图如下。下列说法不正确的是 A．电极a是负极 B．电池工作一段时间后，K2SO4溶液的浓度会变小 C．该装置可将酸碱中和反应的化学能转化为电能 D．酸性条件下O2的氧化性强于碱性条件下O2的氧化性 2．回答下列问题。 （1）通过电化学循环法可将H2S转化为H2SO4和H2(如图所示)。其中氧化过程发生如下两步反应： H2S+H2SO4=SO2↑+S↓+2H2O、S+O2=SO2 ①电极a上发生电极反应式： 。 ②理论上1molH2S参加反应可产生H2的物质的量为 。 （2）FeS2是Li/FeS2电池(如图1)的正极活性物质，Li/FeS2电池的负极是金属Li，电解液是含锂盐的有机溶液。电池放电反应：FeS2+4Li=Fe+4Li++2S2-。该反应可认为分两步进行： 第1步：FeS2+2Li=2Li++，则第2步正极的电极反应式： 。 （3）如图2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，电池的反应式：2Na+xS=Na2Sx，正极的电极反应式： 。M(由Na2O和Al2O3制得)的两个作用： 。 （4）浓差电池中的电动势是由于电池中存在浓度差而产生的。某浓差电池的原理如图3所示，该电池从浓缩海水中提取LiCl的同时又获得了电能。 ①X为 极，Y极反应式： 。 ②Y极生成1molCl2时， molLi+移向 (填“X”或“Y”)极。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 1 / 9 学科网（北京）股份有限公司 $ 4.2 原电池和化学电源 第2课时 化学电源 分层作业 1．氢能是一种既高效又干净的新能源，发展前景良好，用氢作能源的燃料电池汽车备受青睐。我国拥有完全自主知识产权的氢燃料电池轿车“超越三号”，已达到世界先进水平，并加快向产业化的目标迈进。氢能具有的优点包括(　　) ①原料来源广　②易燃烧、热值高　③储存方便　④制备工艺廉价易行 A．①② B．①③ C．③④ D．②④ 【答案】A 【解析】氢能是易燃烧、热值高，原料来源广；但储存难、制备成本高，故①②正确 ①、地球表面71%被水所包围，从水中可以制取氢气，所以氢能来源广，故正确； ②、氢气的燃烧热值高，故正确； ③、氢气呈气态，所以不易储存，故错误； ④、目前工业上一般从天然气或水煤气制氢气，工艺较复杂，成本较高，故错误． 故选A。 2．关于铅蓄电池的说法正确的是（     ） A．在放电时，正极发生的反应是Pb(s)+SO42-(aq)-2e-=PbSO4(s) B．在放电时，该电池的负极材料是铅板 C．在充电时，电池中硫酸的浓度不断变小 D．在充电时，阳极发生的反应是PbSO4(s)＋2e-=Pb(s)＋SO42- (aq) 【答案】B 【分析】铅蓄电池的反应方程式是： 。 【解析】A．铅蓄电池，正极电极反应式为： ，故A错误； B．铅蓄电池两电极材料分别是Pb和PbO2，所以负极材料是铅板，故B正确； C．充电会生成硫酸，硫酸的浓度不断增大，故C错误； D．充电是电解池装置，阳极失去电子，故D错误； 答案选B。 【点睛】铅蓄电池的正反应是原电池，逆反应是电解池，注意结合氧化还原反应分析。 3．化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法正确的是 A．酸性锌锰干电池的负极为石墨棒 B．铅蓄电池属于二次电池 C．铅蓄电池的正极为Pb D．铅蓄电池放电时，负极质量逐渐减小 【答案】B 【解析】A．酸性锌锰干电池的负极为锌筒，正极为石墨棒，故A错误； B．铅蓄电池可充放电，属于二次电池，故B正确； C．铅蓄电池的负极为Pb，故C错误； D．铅蓄电池放电时，负极发生反应：，电极质量增大，故D错误； 故选：B。 4．如图所示的新型电池可以处理含CN-的碱性废水，同时还能淡化海水。下列说法正确的是 A．电流由a极经导线流向b极 B．电池工作一段时间后，右室溶液的pH减小 C．交换膜Ⅰ为阴离子交换膜，交换膜Ⅱ为阳离子交换膜 D．工作时温度越高效果越好 【答案】C 【分析】从图中可以看出，在a极，CN-转化为和N2，C元素由+2价升高到+4价，N元素由-3价升高到0价，则CN-失电子，a极为负极，b极为正极。电池工作时，a极发生反应为，正极发生反应10H++10e-=5H2↑。 【解析】A．由分析可知，a极为负极，b极为正极，则电子由a极经导线流向b极，电流由b极经导线流向a极，A错误；B．b极发生反应10H++10e-=5H2↑，溶液中H+被消耗，电池工作一段时间后，右室溶液的pH增大，B错误；C．电池工作时，a极消耗OH-，海水中的Cl-透过离子交换膜移向a极区，则交换膜Ⅰ为阴离子交换膜，b极消耗H+，海水中的Na+透过离子交换膜移向b极区，则交换膜Ⅱ为阳离子交换膜，C正确；D．温度过高会使生物膜蛋白质变质，破坏生物膜的活性，D错误；故选C。 5．美国加州Miramal海军航空站安装了一台250kW的MCFC型燃料电池，该电池可同时供应电和水蒸气，其工作温度为600℃～700℃，所用燃料为H2，电解质为熔融的K2CO3。该电池的总反应为：2H2+O2=2H2O，负极反应为：H2+CO→H2O+CO2+2e-。则下列推断中，正确的是 A．正极反应为4OH-→2H2O+O2↑+4e- B．当电池生成1mol水时，转移4mol电子 C．放电时CO向负极移动 D．放电时电子向负极移动 【答案】C 【解析】A．该原电池的电解质为熔融的K2CO3，没有水作为溶剂，故不含有OH-，正极反应为O2+4e-+2CO2=2CO，故A错误；B．由总反应式2H2+O2=2H2O可知，转移4mol电子可产生2mol水，因此供应1mol水蒸气只需要转移2mol电子，故B错误；C．电池放电时，阴离子向负极移动，则CO向负极移动，故C正确；D．放电时电子由负极沿导线向正极移动，故D错误；故选C。 6．以为离子导体的铝-磷酸铁锂电池，该电池放电时嵌入形成，工作原理如图所示，下列关于电池放电时的说法正确的是 A．放电时，铝电极的反应式为 B．正极的电极反应： C．放电时，Li+透过离子交换膜从左向右迁移 D．放电时，电流从电极通过负载到Al电极，再由Al电极通过离子交换膜回到电极 【答案】B 【分析】结合题意，电池放电时，铝电极失去电子形成铝离子，铝离子再结合生成，铝电极为负极，负极式为；左侧电极为正极，锂离子嵌入形成，根据电荷和原子守恒，正极式为。 【解析】A．由分析可知，放电时，铝作负极，铝电极的反应式为，A错误； B．由分析可知，左侧电极为正极，锂离子嵌入形成，正极式为，B正确； C．放电时，阳离子移向正极，左侧电极为正极，则Li+透过离子交换膜从右向左迁移，C错误； D．放电时，电流从电极(正极)通过负载到Al电极(负极)，电池内部是通过离子的定向移动形成闭合回路，不存在“由Al电极通过离子交换膜回到电极”这种电流传导方式，D错误； 故选B。 7．在氢能的使用中，燃料电池是最具发展潜力的方式，某种氢燃料电池的内部结构如下图所示。的移动方向为 (选填字母)。 A．a→b　　　　　B．b→a 【答案】A 【解析】在氢燃料电池中，通入氢气的一极为负极，即a为负极，通入氧气的一极为正极，即b为正极，在原电池中，阳离子会向正极移动。所以会从 a 电极（负极）向 b 电极（正极）移动，即的移动方向为a→b。 8．某兴趣小组设计以甲烷、氧气酸性燃料电池为电源电解NaCl溶液，工作原理如装置乙、装置丙所示。 （1）m极为___________。 A．正极 B．负极 C．阳极 D．阴极 （2）写出m极的电极反应式为 。 【答案】（1）A （2） 【分析】以甲烷、氧气酸性燃料电池为电源电解NaCl溶液，通入甲烷一侧n是负极，与其相连的X为阴极，通入氧气一侧m是正极，与其相连的Y为阳极； 【解析】（1）根据分析，m是正极，故选A； （2）m是正极，氧气得电子发生还原反应，酸性条件下生成水，电极反应式为。 9．下图是一个双液原电池装置图，试回答下列问题。 （1）写出ZnSO4溶液中发生的电极反应式 。 （2）下列说法正确的是___________。 A．盐桥中的负离子向ZnSO4溶液中移动 B．电子从铜片经灵敏电流计流向锌片 C．锌片作电池的正极 D．铜片质量不变 【答案】（1）Zn-2e-=Zn2+ （2）A 【解析】（1）锌为该电池的负极，发生的反应为：Zn-2e-=Zn2+ （2）A．硫酸锌溶液为负极区，负离子往负极区移动，A正确； B．电子从负极（锌）经导线流向正极（铜），B错误； C．锌片是电池的负极，C错误； D．铜离子在铜片上得电子生成铜单质析出，铜片质量会增加，D错误； 故选A。 10．以甲烷为燃料的新型电池是目前研究的热点，下图是目前研究较多的一类固体氧化物燃料电池的工作原理示意图。 （1）B极为电池的 （填“正”或“负”）极，发生 （填“氧化”或“还原”）反应 （2）B电极上发生的电极反应为 。 （3）燃料电池已走进新能源车的发动机。燃料电池较内燃机具有 （任填1点）的优点，因此具有广阔的发展前景。 【答案】（1）负 氧化 （2） （3）能量转化效率高．绿色友好 【解析】（1）由题中图示可知，B极加入甲醇，发生氧化反应，为电池的负极； （2）总反应式为2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O，正极反应式为O2+4e-=2O2-，两式相减，负极反应式为； （3）燃料电池较内燃机具有能量转化效率高，绿色友好的优点； 11．电化学及其产品与能源、材料、环境和健康等领域紧密联系，被广泛地应用于生产、生活的许多方面。 （1）如图为氢氧燃料电池的构造示意图。 ①氧气从 (填“a”或“b”)口通入；电池工作时，OH-向 (填“X”或“Y”)极移动。 ②某种氢氧燃料电池是用固体金属氧化物陶瓷作电解质可以传导O2-，则电池工作时负极电极反应式为 。 （2）银锌电池总反应为：Ag2O+Zn+H2O=Zn(OH)2+2Ag。 则负极电极反应式： 。则正极电极反应式： 。 （3）铅酸蓄电池有电压稳定、安全、价格低廉等优点而广泛应用于生产生活中，其电池反应为Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O。用铅酸蓄电池电化学降解法处理酸性硝酸盐污水。 ①铅酸蓄电池的负极材料 (填“Pb”或“PbO2”)极。 ②放电时负极电极反应式为 。充电时的阳极反应式： 。 【答案】（1）b X （2） （3）Pb 【解析】（1）①氢氧燃料电池中氢气一极发生氧化反应为负极、氧气一极发生还原反应为正极，由电子流向可知，氧气从b口通入；电池工作时，阴离子向负极移动，故OH-向X极移动。 ②某种氢氧燃料电池是用固体金属氧化物陶瓷作电解质可以传导O2-，则电池工作时负极电极反应为氢气失去电子生成水，反应为； （2）由总反应可知，锌发生氧化反应为负极、氧化银发生还原反应为正极，故负极电极反应式：，则正极电极反应式：； （3）①铅酸蓄电池中放电时铅金属发生氧化反应，故负极材料为Pb极。 ②放电时负极电极反应为铅失去电子生成硫酸铅，为；充电时的阳极硫酸铅失去电子发生氧化反应生成氧化铅，反应式：。 1．某微生物燃料电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．b为正极，发生还原反应，b极有水生成 B．该电池在较高温度下工作时，会提高电池效率 C．离子交换膜Y为阳离子交换膜，可以通过 D．转化为NO： 【答案】A 【分析】微生物燃料电池是原电池装置，通入氧气得一极是正极，b极为正极，酸性条件下，氧气在正极得到电子发生还原反应生成水，电极a为负极。 【解析】A．通入的b极为正极，得电子发生还原反应，发生反应，A项正确；B．温度过高，微生物失去活性，电池效率降低，B项错误；C．离子交换膜Y为质子膜，只通过氢离子，不能通过，C项错误；D．转化为时失去电子，电极反应式为，D项错误；故选A。 2．研究人员利用AgCl、Sb材料制成新型高能量密度电池，反应原理是，其放电过程示意图如下。下列说法错误的是 A．N极材料是，是电池的负极 B．溶液中的有利于增加溶液的导电性 C．正极的电极反应式为 D．当电路中有1mol 通过，理论上M极质量增加108g 【答案】D 【分析】根据原电池总反应可知：化合价升高，失电子，为负极材料，中化合价降低，为正极材料，根据图中电子流向可判断N极材料是。 【解析】A．由总反应可知，元素化合价从0价升高到+3价，发生氧化反应，为负极，电子从负极流出，根据图中电子流向可判断N极材料是，是电池的负极，A正确； B．在溶液中电离出和，可增加溶液中离子浓度，从而增强溶液导电性，B正确； C．正极发生还原反应，中得电子生成，电极反应式为，C正确； D．M极为正极，电极反应为，每转移1mol ，消耗1mol （143.5g），生成1mol （108g），电极质量变化为，质量减少35.5g，而非增加108g，D错误； 故答案选D。 3．如下图为甲醇燃料电池的工作原理示意图，下列有关说法不正确的是 A．该燃料电池工作过程中电子从a极通过负载流向b极 B．该燃料电池工作时电路中通过1mol电子时，标况下消耗的的体积为5.6L C．Pt(a)电极的反应式为 D．该燃料电池工作时由b极室向a极室移动 【答案】D 【分析】在甲醇燃料电池中，燃料甲醇失电子发生氧化反应生成二氧化碳，a是负极；氧气得电子发生还原反应生成水，b是正极。 【解析】A．a是负极、b是正极，工作过程中电子从a极通过负载流向b极，故A正确；B．根据，该燃料电池工作时电路中通过1mol电子时，消耗0.25mol氧气，则标况下消耗的体积为5.6L，故B正确；C．甲醇在负极失电子发生氧化反应生成二氧化碳，则电极的反应式为，故C正确；D．a是负极、b是正极，该燃料电池工作时由a极室向b极室移动，故D错误；答案选D。 4．纸电池由电极、电解液和隔离膜组成(如下图所示)，电极和电解液均“嵌”在纸中。某学生根据纸电池的结构示意图，利用氯化钠、蒸馏水和滤纸制备了电解液和隔离膜，用铜片与锌片制作了一个简易电池，用电流表测试指针发生偏转(总反应为)。下列说法不正确的是 A．该原电池电解液是NaCl溶液 B．纸电池减小电板间距离，可增大电流 C．电子从锌片经电解液流向铜片 D．Zn片为负极，正极电极反应为O2+4e-+2H2O=4OH- 【答案】C 【分析】根据总反应方程式可知：Zn为负极，发生氧化反应，电极反应式为：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2；Cu片作正极，发生还原反应，电极反应式为：O2+4e-+2H2O=4OH-。溶液中阳离子向正极定向移动，阴离子向负极定向移动。 【解析】A．该原电池使用氯化钠和蒸馏水制备电解液，因此电解液为NaCl溶液，A正确； B．减小电极间距离可缩短离子移动路径，从而降低了电池的内阻，根据闭合电路欧姆定律，电流增大，B正确； C．电子只能通过外电路即通过导线流动，在电解液中是离子定向移动，电子不能经电解液传递，C错误； D．Zn比Cu活泼，Zn作负极，Cu作正极，正极上O2得电子发生还原反应，电极反应式为：O2+4e-+2H2O=4OH-，D正确； 故合理选项是C。 5．高能LiFePO4电池，多应用于公共交通。电池中间是聚合物的隔膜，主要作用是在反应过程中只让Li＋通过。结构如图所示。 放电时的总反应为：(1-x)LiFePO4＋xFePO4+LixCn=LiFePO4＋nC。下列说法错误的是 A．放电时，正极电极反应式：xFePO4＋xLi＋＋xe-=xLiFePO4 B．放电时，电子由负极经导线、用电器、导线到正极 C．充电时，负极电极反应式：xLi＋＋xe-＋nC=LixCn D．充电时，Li＋向右移动，若转移1mole-，石墨电极将增重7x克 【答案】D 【分析】放电时的总反应为(1-x)LiFePO4＋xFePO4+LixCn=LiFePO4＋nC，负极发生氧化反应为，正极发生还原反应为，锂离子由负极向正极移动。充电时原负极发生还原反应为电解池阴极，原正极发生氧化反应为电解池阳极。 【解析】A．由分析可知放电时正极发生还原反应，电极方程式为，A正确；B．放电时，负极失电子发生氧化反应、正极得电子发生还原反应，因此电子由负极经导线、用电器、导线到正极，B正确；C．负极电极在充电时为电解池阴极发生还原反应，电极方程式为xLi＋＋xe-＋nC=LixCn，C正确；D．充电时，Li+向阴极移动，据分析右侧为阴极，因此Li+向右移动，阴极发生xLi＋＋xe-＋nC=LixCn，根据得失电子守恒可知1mole-~1molLi+，因此转移1mole-，石墨电极将增重7克，D错误；故选D。 水体中硝酸盐含量过高会导致富营养化现象，二氧化碳的过量排放会引起海洋酸化，进而破坏珊瑚礁生态系统。微生物燃料电池能有效去除水中的硝酸盐，对于改善珊瑚的生存环境发挥着重要作用。下图是某微生物燃料电池工作原理示意图。 6．该装置工作时的能量转化形式主要为： 能转化为 能。 7．该装置每消耗1 mol，转移电子数为 。(用NA表示阿伏加德罗常数的值) 8．当n取不同值时，有机物(CH2O)n可以代表不同物质，任写出一种物质的结构简式。 。 9．解决海洋酸化的基本途径包括减排(减少向大气中排放CO2)和负排放(吸收大气中的CO2)。写出一条有助于解决海洋酸化问题的具体措施。 。 【答案】6．化学 电 7．5 NA 8．CH3COOH 9．绿色出行或植树造林 【解析】6．该装置是燃料电池，工作时的能量转化形式主要为化学能能转化为电能。 7．根据图示，a电极得电子生成N2，N元素化合价由+5降低为0，则该装置每消耗1 mol，转移电子数为5 NA。 8．当n取不同值时，有机物(CH2O)n可以代表不同物质，n=1时，表示甲醛，结构简式为HCHO；n=2时，可以表示乙酸，结构简式为CH3COOH。 9．绿色出行能减少二氧化碳的排放，植树造林能吸收二氧化碳，减少空气中二氧化碳的含量，都能有助于解决海洋酸化问题。 10．近几年科学家发明的一种新型可控电池——锂水电池，工作原理如图乙所示。 ①该装置不仅可以提供清洁的氢气，还可以提供 。 ②碳电极发生的电极反应是 。 ③标准状况下产生22.4L的氢气时，负极消耗锂的质量为 g。 【答案】 电能 14g ①该原电池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，能提供电能； ②根据图示信息知道，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：； ③锂电极发生的电极反应是，标况下产生22.4L的氢气时，转移2mol电子，金属锂是负极，负极消耗锂的质量为2mol×7g/mol=14g。 11．分析下列化学电源的工作原理。 （1）培根型碱性氢氧燃料电池和质子交换膜氢氧燃料电池的结构示意图如下所示： ①装置a存在电解质溶液稀释问题，需加装水蒸气冷凝装置，应加装在 极（填“正”或“负”）。 ②装置a中负极的电极反应式为 。 ③装置b工作过程中，质子从 极透过质子交换膜移动到 极（填“X”或“Y”）。 （2）肼（）-双氧水燃料电池由于其较高的能量密度而广受关注，工作原理如图所示： ①电极电势较高的惰性电极是 （填“A”或“B”）。 ②正极电极反应式： 。 ③电池隔膜为阳离子交换膜，工作过程中，电解质溶液中的向 极区迁移（填“正”或“负”）。 【答案】（1）负 Y X （2）B H2O2+2e-=2OH- 正 【解析】（1）①装置a存在电解质溶液稀释问题，需加装水蒸气冷凝装置，因负极生成水，故应加装在负极； ②由图可知，右侧电极通入氧气，氧气得到电子，发生还原反应，则右侧电极为正极；电极反应为：；在左侧电极处通入氢气，左侧为负极，电极反应为：； ③装置b工作过程中，阳离子向正极移动，故质子从Y极透过质子交换膜移动到X极； （2）由图可知，B极氧元素价态降低得电子，故B极为正极，电极反应式为H2O2+2e-=2OH-，A极为负极，电极反应式为N2H4-4e-+4OH-=N2+4H2O； ①电极电势较高的惰性电极是B（正极）； ②原电池工作时，B极为负极，电极反应式为H2O2+2e-=2OH-； ③原电池工作时，阳离子向正极移动，故钠离子向正极区迁移。 12．I．水体酸化也是重要的环境污染问题，会造成水生动植物死亡。NaOH中和法是消除水体酸化的重要方法之一。25℃时，向某厂含氢氟酸的废水(假设除HF外不含其它溶质)中，加入NaOH固体(忽略体积变化)，得到、与溶液pH的变化关系，如图所示： （1）两曲线交点M的纵坐标数值= 。 （2）25℃时，若HF电离平衡常数为Ka，则Ka的负对数pKa= 。 Ⅱ．废液中的重金属离子浓度可以用浓差电池进行测得：工作时，电池的“浓差”会逐渐减小。下图是某浓差电池的示意图： （3）a电极为___________。 A．正极 B．负极 C．阳极 D．阴极 （4）c膜为 交换膜。 A．阴离子        B．阳离子        C．质子 （5）若此时图中电流表示数为0.01A，若将右槽中0.2mol/L的溶液换成含 mol/L的工业废水，则此时电流表示数将 0.01A。 A．大于        B．小于        C．等于 【答案】（1）1×10-3mol/L （2）3.5 （3）A （4）A （5）A 【分析】Ⅱ．Cu2+浓度越大、其氧化性越强，a侧硫酸铜溶液浓度较大，Cu电极a为正极，溶液中Cu2+得电子、发生还原反应，电极反应式为Cu2++2e-═Cu；Cu电极b为负极，Cu失去电子、发生氧化反应，电极反应式为Cu-2e-═Cu2+，原电池工作时，溶液中阳离子移向正极，阴离子移向负极，工作一段时间后，两室硫酸铜溶液浓度相等，由于左室Cu2+得电子生成Cu；硫酸根离子浓度相对较大，右室Cu电极失去电子生成Cu2+，Cu2+浓度相对较大，所以硫酸根离子通过离子交换膜由左室移向右室，即离子交换膜c为阴离子交换膜，据此分析解答。 【解析】（1）根据图示，两曲线交点M的纵坐标数值=1×10-3mol/L。 （2）M点坐标为（3.5，1×10-3mol/L），25℃时，HF电离平衡常数为Ka==，则Ka的负对数pKa=3.5。 （3）根据分析，a电极为正极，故选A。 （4）根据分析，c膜为阴离子交换膜，故选A。 （5）将右槽中0.2mol/L的溶液换成含 mol/L的工业废水，浓度差增大，电流强度增大，则此时电流表示数将大于0.01A，故选A。 1．近期，科学家研发了“全氧电池”，其工作原理示意图如下。下列说法不正确的是 A．电极a是负极 B．电池工作一段时间后，K2SO4溶液的浓度会变小 C．该装置可将酸碱中和反应的化学能转化为电能 D．酸性条件下O2的氧化性强于碱性条件下O2的氧化性 【答案】B 【分析】该电池a的电极反应为：4OH--4e-=O2↑+2H2O，a为负极，b的电极反应为：O2+4e−+4H+=2H2O，为原电池的正极。 【解析】A．据分析，a为负极，A正确；B．电池工作时，KOH溶液中的K+通过阳离子交换膜进入K2SO4溶液，H2SO4溶液中的通过阴离子交换膜进入K2SO4溶液，则电池工作一段时间后，K2SO4溶液的浓度会变大，B错误；C．该反应的总反应式为：H++OH−=H2O，可将酸和碱的化学能转化为电能，C正确；D．酸性条件下发生反应O2+4e−+4H+=2H2O，碱性条件下发生反应4OH--4e-=O2↑+2H2O，所以酸性条件下O2的氧化性强于碱性条件下O2的氧化性，D正确；故选B。 2．回答下列问题。 （1）通过电化学循环法可将H2S转化为H2SO4和H2(如图所示)。其中氧化过程发生如下两步反应： H2S+H2SO4=SO2↑+S↓+2H2O、S+O2=SO2 ①电极a上发生电极反应式： 。 ②理论上1molH2S参加反应可产生H2的物质的量为 。 （2）FeS2是Li/FeS2电池(如图1)的正极活性物质，Li/FeS2电池的负极是金属Li，电解液是含锂盐的有机溶液。电池放电反应：FeS2+4Li=Fe+4Li++2S2-。该反应可认为分两步进行： 第1步：FeS2+2Li=2Li++，则第2步正极的电极反应式： 。 （3）如图2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，电池的反应式：2Na+xS=Na2Sx，正极的电极反应式： 。M(由Na2O和Al2O3制得)的两个作用： 。 （4）浓差电池中的电动势是由于电池中存在浓度差而产生的。某浓差电池的原理如图3所示，该电池从浓缩海水中提取LiCl的同时又获得了电能。 ①X为 极，Y极反应式： 。 ②Y极生成1molCl2时， molLi+移向 (填“X”或“Y”)极。 【答案】（1）SO2-2e-+2H2O═4H++SO 2mol （2）+2e-=2S2-+Fe （3）xS+2e-=Sx2-(或2Na++xS+2e-=Na2Sx) 作为电解质的同时又将钠和硫隔开 （4）正 2Cl--2e-=Cl2↑ 2 X 【解析】（1）①a电极上是二氧化硫失电子发生氧化反应生成硫酸，电极反应为：SO2-2e-+2H2O═4H++SO， ②理论上1mol H2S参加反应，H2S+H2SO4═SO2↑+S↓+2H2O、S+O2═SO2，生成2molSO2，在电极上发生氧化反应，转移电子总数4e-，阴极上电极反应：I2+2H++2e-=2HI，2HI⇌H2↑+I2，电极上生成4molHI，所以理论上生成2mol氢气；（2）原电池反应为FeS2+4Li═Fe+4Li++2S2-．原电池原理可知，负极是Li失电子发生氧化反应，FeS2得到电子生成硫离子和铁，该反应可认为分两步进行：第1步，FeS2+2Li═2Li++，负极反应式为Li-e-=Li+，用总反应减去第1步反应得，2Li+=Fe+2Li++2S2-，用该反应减去负极反应式，消去Li+即可得正极反应式的第2步电极反应式为+2e-=2S2-+Fe； （3）原电池正极发生得电子的还原反应，在反应2Na+xS=Na2Sx中，硫单质得电子，故正极反应为：xS+2e-=Sx2-(或2Na++xS+2e-=Na2Sx)，M作为电解质的同时又将钠和硫隔开； （4）①X极上H+得到电子生成H2，为正极，Y极为负极，电极方程式为2Cl--2e-=Cl2↑； ②由电荷守恒可知，Y极生成1molCl2时，电路中转移2mol电子，有2mol锂离子移向X极(正极)。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 1 / 9 学科网（北京）股份有限公司 $