1、第第 2 课时课时 化学电源化学电源 一、选择题(每小题只有一个选项符合题意) 1.随着人们生活质量的不断提高，废电池必须进行集中处理的问题被提到议事日 程，其首要原因是( ) A.利用电池外壳的金属材料 B.防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染 C.不使电池中渗漏的电解液腐蚀其他物品 D.回收其中石墨电极 答案 B 解析 汞、镉、铅等重金属离子会对土壤和水源造成污染。 2.科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池，利用细菌将有机物转化为氢气， 氢气进入以磷酸为电解质的燃料电池发电。电池正极反应为( ) A.O24H 4e=2H 2O B.H22e =2H C.O22H2O4e =
2、4OH D.H22e 2OH=2H 2O 答案 A 解析 该酸性燃料电池中，负极上氢气失电子生成氢离子，正极上氧气得电子和 氢离子反应生成水，负极反应式为 H22e =2H，正极反应式为 O 24H 4e =2H 2O。 3.(2019 年 4 月浙江选考)化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。 下列说法不正确的是( ) A.甲：Zn2 向 Cu 电极方向移动，Cu 电极附近溶液中 H浓度增加 B.乙：正极的电极反应式为 Ag2O2e H 2O=2Ag2OH C.丙：锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄 D.丁：使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降 答案 A 解析 锌铜原
3、电池(电解质溶液为 H2SO4溶液)中铜作正极，电极反应式为 2H 2e =H 2，故铜电极附近溶液中 H 浓度降低，A 项错误；Ag 2O 作正极，得电 子被还原成 Ag，结合 KOH 溶液作电解质溶液可知，正极的电极反应式为 Ag2O 2e H 2O=2Ag2OH ，B 项正确；Zn 为较活泼金属，作负极，发生氧化反 应被消耗，锌筒会变薄，C 项正确；由铅酸蓄电池的放电总反应式：PbO2Pb 2H2SO4=2PbSO42H2O 可知，放电一段时间后，H2SO4不断被消耗，电解质溶 液的酸性减弱，离子浓度减小，导电能力下降，D 项正确。 4.(2020 阳泉高二上期末)电子表所用纽扣电池的两
4、极材料为锌和氧化银，电解质 为 KOH，其电极反应如下：锌极 Zn2OH 2e=Zn(OH) 2，氧化银极 Ag2O H2O2e =2Ag2OH，下列说法正确的是( ) A.锌为正极，被氧化 B.氧化银为正极，被氧化 C.电子从负极流向氧化银极 D.锌为负极，被还原 答案 C 解析 根据化合价变化可知 Zn 被氧化，锌是负极，A、D 错误；根据化合价变化 可知，Ag2O 为正极，被还原，B 错误；电子由负极通过外电路流向正极，即从锌 极流向氧化银极，C 正确。 5.氢氧燃料电池的反应原理如图所示。下列有关氢氧燃料电池的说法不正确的是 ( ) A.该电池中电极 a 是负极 B.该电池工作时化学能
5、转化为电能 C.该电池的总反应为 2H2O2=2H2O D.外电路中电流由电极 a 通过导线流向电极 b 答案 D 解析 通入 H2的一极为负极， 所以电极 a 为负极， A 正确； 燃料电池属于原电池， 是将化学能转化为电能的装置，B 正确；该电池中，负极上电极反应式为 2H2 4e =4H，正极上电极反应式为 O 24H 4e=2H 2O，正、负极电极反应式 相加得电池总反应：2H2O2=2H2O，C 正确；通入氢气的电极为负极，通入氧 气的电极为正极，电流从电极 b 沿导线流向电极 a，D 错误。 6.氢镍电池是近年开发出的可充电电池，电池的总反应为1 2H2NiO(OH) 放电 充电
6、Ni(OH)2，下列叙述正确的是( ) A.电池充电时，镍元素被还原 B.电池放电时，镍元素被氧化 C.电池充电时，只有氢元素被氧化 D.电池放电时，氢气中氢元素被氧化 答案 D 解析 电池充电时，镍元素的化合价升高，被氧化，A 错误；电池放电时，正极 反应为 NiO(OH)H2Oe =OHNi(OH) 2，镍元素被还原，B 错误；电池充 电时，氢元素的化合价降低，被还原，C 错误；电池放电时，氢气中氢元素的化 合价升高，则氢气中氢元素被氧化，D 正确。 7.一种以甲醇为燃料、强碱溶液作电解质溶液的新型手机电池，充满电后可连续 使用一个月， 其电池反应为 2CH3OH3O24OH =2CO2
7、36H2O， 则下列有关 说法正确的是( ) A.放电时，CH3OH 参与该电池正极的电极反应 B.放电时，负极的电极反应为 CH3OH8OH 6e=CO2 36H2O C.通入 5.6 L O2(标准状况下)并完全反应后，转移了 0.5 mol 电子 D.放电一段时间后，通入氧气的电极附近溶液的 pH 降低 答案 B 解析 由电池反应可知，CH3OH 参与该电池负极的电极反应，A 项错误；正极的 电极反应为O22H2O4e =4OH， 标准状况下5.6 L O 2为0.25 mol， 故0.25 mol O2完全反应转移电子的物质的量为 1 mol，C 项错误；由正极的电极反应可以看 出，正
8、极附近溶液中 OH 的浓度增大，pH 升高，D 项错误。 8.(2020 南通高二上期中)某燃料电池可实现 NO 和 CO 的无害转化，其结构如图 所示。下列说法正确的是( ) A.石墨电极上发生氧化反应 B.电池工作时 Na 向石墨电极处移动 C.石墨电极上的反应式为 CO2e O2=CO 2 D.电路中每通过 6 mol 电子，生成 1 mol N2 答案 C 解析 石墨电极上 NO 发生反应生成 N2，氮元素化合价降低，属于还原反应， A 错误；电池工作时 Na 向正极移动，即向石墨电极处移动，B 错误；石墨 为负极，发生氧化反应，反应式为 CO2e O2=CO 2，C 正确；氮元素化合
9、 价由2 价降低为 0 价， 每生成 1 mol N2 得到 4 mol 电子， 则电路中每通过 6 mol 电子，生成 1.5 mol N2，D 错误。 9.液流式铅酸蓄电池以可溶性的甲基磺酸铅(CH3SO3)2 Pb代替硫酸作为电解质， 该电池充放电的总反应为 2Pb2 2H 2O 充电 放电 PbPbO24H ，下列说法不正 确的是( ) A.放电时，电极质量均减小 B.放电时，正极反应是 PbO24H 2e=Pb22H 2O C.充电时，溶液中 Pb2 向阳极移动 D.充电时，阳极周围溶液的 pH 减小 答案 C 解析 电池放电时，负极反应为 Pb2e =Pb2，正极反应为 PbO 2
10、4H 2e =Pb2 2H 2O，则放电时，电极质量均减小，A、B 正确；充电时阳离子向阴极 移动，C 错误；充电时，阳极反应为 Pb2 2H 2O2e =PbO 24H ，阳极周围 溶液的 pH 减小，D 正确。 10.(2020 桂林高二上期末)已知某锂电池的总反应为 4Li2SOCl2=4LiClS SO2，下列说法中正确的是( ) A.该电池组装时，必须在无水条件下进行 B.Li 电极作电池的负极，发生还原反应 C.工作时，电子从负极经电解质溶液流向正极 D.电池工作时每生成 22.4 L SO2，转移 4 mol 电子 答案 A 解析 由于 Li 易与水反应，SOCl2遇水分解，所以
11、该电池组装时，必须在无水条 件下进行，A 正确；Li 电极作电池的负极，发生氧化反应，B 错误；工作时，电 子不能经过电解质溶液，C 错误；气体所处状况不知，无法由体积求物质的量， D 错误。 11.硼化钒(VB2)空气电池是一种储电能力很高的电池，电池示意图如下。该电 池工作时反应为：4VB211O2=4B2O32V2O5，下列说法正确的是( ) A.电极 a 为电池负极，发生还原反应 B.每消耗 1 mol VB2转移 6 mol 电子 C.电池工作时，OH 向电极 a 移动 D.VB2极发生的电极反应为 2VB222OH 22e=V 2O52B2O311H2O 答案 D 解析 由图可知，
12、空气通入电极 a，显然电极 a 为正极，发生还原反应，A 错误； 4 mol VB2发生反应时消耗 11 mol O2，转移 44 mol 电子，故消耗 1 mol VB2转移 11 mol 电子， B 错误； 电池工作时， 阴离子(OH )向负极(左侧电极)移动， C 错误； VB2在负极上发生氧化反应， 电极反应式为 2VB222OH 22e=V 2O52B2O3 11H2O，D 正确。 12.(拔高题)中国科学院兰州化物所和中国科学技术大学在锂硫电池的研究上获得 重大进展，对推动锂硫电池在新能源汽车领域的应用作出了巨大贡献。一种锂硫 电池的总反应为 16LiS8 放电 充电 8Li2S，
13、图甲是该电池装置原理图，充放电过程 中物质的转化如图乙所示。该装置工作时，下列叙述正确的是( ) A.放电时，电池的正极反应为 S2Li 2e=Li 2S B.放电时，1 mol Li2S6转化为 Li2S4得到 2 mol 电子 C.充电时，M 电极的电势比 N 电极的高 D.充电时，Li 通过阳离子交换膜，到达 M 电极附近 答案 C 解析 由电池总反应及电池装置原理图可知， 该电池的负极反应为 Lie =Li， 由电池总反应式减去负极反应式即得正极反应式，则电池正极反应为 S816Li 16e =8Li 2S，A 项错误；由充放电过程中物质转化图可知，Li2S6转化为 Li2S4 是放电
14、过程，由质量守恒可知该反应是 2Li2S62Li=3Li2S4，反应中 2 mol Li2S6 得到 2 mol 电子，则 1 mol Li2S6转化为 Li2S4得到 1 mol 电子，B 项错误；放电时 N 为负极，M 为正极，则充电时，M 接电源正极，N 接电源负极，M 电极的电势 比 N 电极的高，C 项正确；根据放电时正、负极反应可知，充电时，阳极反应为 8Li2S16e =S 816Li ，阴极反应为 Lie=Li，则充电时，Li通过阳离子 交换膜，从 M 电极移向 N 电极，D 项错误。 二、非选择题(本题包括 3 小题) 13.(1)二氧化硫空气质子交换膜燃料电池可以利用大气所
15、含 SO2快速启动， 其装 置示意图如图： 质子的流动方向为_ (填“从 A 到 B”或“从 B 到 A”)。 负极的电极反应式为_ (2)NH3O2燃料电池的结构如图所示： a 极为电池的_(填“正”或“负”)极。 当生成 1 mol N2时，电路中流过电子的物质的量为_。 答案 (1)从 A 到 B SO22e 2H 2O=SO2 44H (2)负 6 mol 解析 (1)根据图示，A 为燃料电池的负极，B 为燃料电池的正极，在原电池电 解液中，正电荷由负极向正极移动，即从 A 到 B；负极发生氧化反应，二氧化 硫被氧化为硫酸根离子，电极反应式为 SO22e 2H 2O=SO2 44H 。
16、(2)a 极通入氨气， 是负极， b 极通入氧气， 是正极； 氨气中 N 的化合价由3 变成 0， 当生成 1 mol N2时，转移电子的物质的量为 6 mol。 14.(1)通常氢氧燃料电池有酸式和碱式两种，试回答下列问题： 在酸式介质中，负极反应的物质为_，正极反应的物质为_，酸 式电池的电极反应式： 负极_， 正极_。 电解质溶液 pH_(填 “变大”“变小”或“不变”)。 在碱式介质中，碱式电池的电极反应： 负极_，正极_。电解质溶液 pH_(填“变大”，“变小” 或“不变”)。 氢氧燃料电池汽车作为上海世博园中的交通工具之一，下列有关说法中不正确 的是_(填序号)。 A.太阳光催化分
17、解水制氢气比电解水制氢气更为科学 B.氢氧燃料电池作为汽车动力更能保护环境 C.分别以稀 H2SO4、KOH 溶液为介质的氢氧燃料电池的负极电极反应式相同 D.分别以稀 H2SO4、KOH 溶液为介质的氢氧燃料电池的总反应式相同 (2)锰酸锂离子电池在混合动力车等大型蓄电池应用领域占据主导地位。 电池反应式为 Li1xMnO4xLi 放电 充电 LiMnO4，下列有关说法中不正确的是 _(填序号)。 A.放电时，电池的正极反应式为 Li1xMnO4xLi xe=LiMnO 4 B.放电过程中，石墨没有得失电子 C.该电池也能在 KOH 溶液的环境中正常工作 D.充电时，电池上标有“”的电极应与
18、外接电源的负极相连 答案 (1)H2 O2 2H24e =4H O 24e 4H=2H 2O 变大 2H24e 4OH=4H 2O O24e 2H 2O=4OH 变小 C (2)C 15.(1)以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池的结构示意图如图 1 所示： A 为生物燃料电池的_(填“正”或“负”)极。 正极的电极反应式为_。 放电过程中，H 由_(填“正”或“负”，下同)极区向_极区迁 移。 在电池反应中，每消耗 1 mol O2，理论上生成标准状况下二氧化碳的体积是 _。 (2)一种一氧化碳分析仪的工作原理如图 2 所示，其中 O2 可以在固体介质 NASICON 中自由移动。传感器中通过的电
19、流越大，说明尾气中一氧化碳的含量 越高。 图 2 请回答下列问题： a 极的电极反应式为_。 这种一氧化碳分析仪工作时，O2 由电极_(填“a”或“b”，下同)向电极 _移动；电子由电极_通过传感器流向电极_。 答案 (1)正 O24H 4e=2H 2O 负 正 22.4 L (2)COO2 2e=CO 2 b a a b 解析 (1)由图 1 可知 A 为燃料电池的正极， 电极反应式为 O24H 4e=2H 2O； B 为燃料电池的负极，电极反应式为 C6H12O66H2O24e =6CO 224H 。放 电过程中，H 由负极区向正极区移动。葡萄糖燃料电池的总反应为 C 6H12O6 6O2=6CO26H2O，即 1 mol O21 mol CO2，每消耗 1 mol O2，理论上生成标 准状况下的 CO2气体 22.4 L。(2)由元素价态变化可知，a 电极为负极，电极反应 式为 COO2 2e=CO 2，b 电极为正极，电极反应式为 O24e =2O2，总 反应为 2COO2=2CO2。这种一氧化碳分析仪工作时电子由电极 a 通过传感器 流向电极 b，O2 由电极 b 向电极 a 移动。