分層作業(yè)22化學(xué)電源A級(jí)必備知識(shí)基礎(chǔ)練題組1.一次電池和二次電池1.下列四個(gè)常用電化學(xué)裝置的敘述正確的是()圖Ⅰ水果電池圖Ⅱ干電池圖Ⅲ鉛酸蓄電池圖Ⅳ氫氧燃料電池A.圖Ⅰ所示電池中,電子從鋅片流出經(jīng)導(dǎo)線流向銅片,再通過(guò)番茄內(nèi)部流回鋅片B.圖Ⅱ所示干電池中鋅作負(fù)極,發(fā)生還原反應(yīng)C.圖Ⅲ所示電池為二次電池,放電時(shí)負(fù)極的電極反應(yīng)式為Pb+SO42--2e-D.圖Ⅳ所示電池中從m處通入O2,a電極為正極,電極反應(yīng)式為O2+4e-+4H+2H2O2.如圖是一種應(yīng)用廣泛的鋰電池,LiPF6是電解質(zhì),SO(CH3)2是溶劑,反應(yīng)原理是4Li+FeS2Fe+2Li2S。下列說(shuō)法不正確的是()A.該裝置將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能B.電子移動(dòng)方向是由a極流向b極C.不可以用水代替SO(CH3)2作溶劑D.b極反應(yīng)式是FeS2+4Li+-4e-Fe+2Li2S3.火星大氣中含有大量CO2,一種有CO2參加反應(yīng)的新型全固態(tài)電池有望為火星探測(cè)器供電。該電池以金屬鈉和碳納米管作為兩極(如圖所示),放電的總反應(yīng)為4Na+3CO22Na2CO3+C。下列說(shuō)法正確的是()A.金屬Na作負(fù)極,發(fā)生還原反應(yīng)B.該電池的介質(zhì)可以選擇Na2CO3溶液C.正極反應(yīng)式為3CO2+4e-2CO3D.工作時(shí)電流從Na電極經(jīng)導(dǎo)線流向碳納米管電極4.(2024·廣西河池八校聯(lián)考)高鐵電池是一種新型二次電池,該電池能長(zhǎng)時(shí)間保持穩(wěn)定的放電電壓。高鐵電池放電時(shí)總反應(yīng)為3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH。下列敘述不正確的是()A.放電時(shí),正極附近溶液的pH不變B.放電時(shí),負(fù)極反應(yīng)為Zn-2e-+2OH-Zn(OH)2C.放電時(shí),每轉(zhuǎn)移3mol電子,正極有1molK2FeO4被還原D.放電時(shí),正極反應(yīng)式為FeO42-+4H2O+3e-Fe(OH)題組2.燃料電池5.(2024·浙江臺(tái)州八校聯(lián)考)氫燃料電池汽車由于具備許多優(yōu)勢(shì)而備受關(guān)注。某氫燃料電池汽車的結(jié)構(gòu)如圖所示:下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.電極A、B采用多孔電極材料的優(yōu)點(diǎn)是能增大反應(yīng)物接觸面積B.“電池”能將燃料電池產(chǎn)生的多余電能暫時(shí)儲(chǔ)存起來(lái)C.電極B的電極反應(yīng)式為O2+4e-2O2-D.質(zhì)子通過(guò)電解質(zhì)溶液向電極B遷移6.燃料電池是燃料(如CO、H2、CH4、C2H6等)與氧氣(或空氣)反應(yīng)將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。若電解質(zhì)溶液是強(qiáng)堿溶液,下面關(guān)于乙烷(C2H6)燃料電池的說(shuō)法正確的是()A.該電池工作時(shí),正極附近溶液的堿性增強(qiáng)B.負(fù)極反應(yīng)式:C2H6+18OH-+14e-2CO32-C.通入5.6LO2完全反應(yīng)后,有1mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移D.燃料電池的優(yōu)點(diǎn)之一是點(diǎn)燃時(shí)化學(xué)能大部分轉(zhuǎn)化為電能而不是熱能和光能7.(2024·天津部分區(qū)聯(lián)考)含氯苯的廢水可通過(guò)加入適量乙酸鈉,設(shè)計(jì)成微生物電池將氯苯轉(zhuǎn)化為苯而除去,其原理如圖所示。下列敘述正確的是()A.氯苯被氧化生成苯B.N極為電池的負(fù)極C.M極的電極反應(yīng)式為C6H5Cl+e-C6H6+Cl-D.每生成1molCO2,由N極區(qū)進(jìn)入M極區(qū)的H+的物質(zhì)的量為3mol8.以甲烷燃料電池為例來(lái)分析在不同的環(huán)境下電極反應(yīng)式的書寫方法。(1)酸性條件下燃料電池總反應(yīng)式:。

正極反應(yīng)式:。

負(fù)極反應(yīng)式:。

(2)堿性條件下燃料電池總反應(yīng)式:。

正極反應(yīng)式:。

負(fù)極反應(yīng)式:。

(3)固體電解質(zhì)(高溫下能傳導(dǎo)O2-)燃料電池總反應(yīng)式:。

正極反應(yīng)式:。

負(fù)極反應(yīng)式:。

(4)熔融碳酸鹽(如熔融K2CO3)環(huán)境下燃料電池總反應(yīng)式:。

正極反應(yīng)式:。

負(fù)極反應(yīng)式:。

B級(jí)關(guān)鍵能力提升練9.目前最安全的鋰離子電池是LiFePO4電池,結(jié)構(gòu)如圖所示,電池中間是聚合物的隔膜,只允許Li+通過(guò)。放電時(shí)電池總反應(yīng)為(1-x)LiFePO4+xFePO4+LixCnLiFePO4+nC。放電時(shí),下列說(shuō)法不正確的是()A.正極反應(yīng)式為xFePO4+xLi++xe-xLiFePO4B.電子由負(fù)極經(jīng)電解質(zhì)流向正極C.負(fù)極反應(yīng)式為L(zhǎng)ixCn-xe-xLi++nCD.若轉(zhuǎn)移0.01mol電子,正極質(zhì)量增加0.07g10.我國(guó)科學(xué)家設(shè)計(jì)可同時(shí)實(shí)現(xiàn)H2制備和海水淡化的新型電池,裝置示意圖如下。下列說(shuō)法不正確的是()A.電極a是正極B.電極b的反應(yīng)式為N2H4+4OH--4e-N2↑+4H2OC.每生成1molN2,有2molNaCl發(fā)生遷移D.離子交換膜c、d分別是陽(yáng)離子交換膜和陰離子交換膜11.(2024·湖南“三湘教育聯(lián)盟”聯(lián)考)地下水是隱藏的資源,最近文獻(xiàn)報(bào)道的一種可用于修復(fù)被NO3A.乙池中石墨作正極,發(fā)生氧化反應(yīng)B.裝置工作時(shí),電子從甲池中石墨電極經(jīng)導(dǎo)線流向乙池中石墨電極C.甲池發(fā)生的電極反應(yīng)式為C6H12O6+6H2O-24e-6CO2↑+24H+D.當(dāng)處理含1molNO3-的廢水時(shí),有5molH12.(2024·湖北鄂州名校聯(lián)考)最近科學(xué)家研發(fā)了“全氫電池”,其工作原理如圖所示。下列說(shuō)法不正確的是()A.吸附層a是負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng),吸附層b是正極,發(fā)生還原反應(yīng)B.“全氫電池”的總反應(yīng)為H++OH-H2OC.NaClO4的作用是傳導(dǎo)離子并參與電極反應(yīng)D.Na+在裝置中從左側(cè)向右側(cè)移動(dòng)C級(jí)學(xué)科素養(yǎng)拔高練13.燃料電池是一種將燃料所具有的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的化學(xué)裝置。(1)以多孔鉑為電極,如圖甲裝置中A、B口分別通入CH3CH2OH和O2構(gòu)成乙醇燃料電池,則b電極是(填“正極”或“負(fù)極”),該電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為。

(2)科學(xué)家研究了轉(zhuǎn)化溫室氣體的方法,利用圖乙所示裝置可以將CO2轉(zhuǎn)化為氣體燃料CO,該電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為,

工作時(shí)的總反應(yīng)式為。

(3)綠色電源“二甲醚-氧氣燃料電池”的工作原理如圖丙所示。①氧氣應(yīng)從c處通入,發(fā)生的電極反應(yīng)式為

。

②二甲醚(CH3OCH3)應(yīng)從b處加入,電極X上發(fā)生的電極反應(yīng)式為。

③電池在放電過(guò)程中,電極X周圍溶液的pH(填“增大”“減小”或“不變”)。

(4)研究HCOOH燃料電池性能的裝置如圖丁所示,兩電極區(qū)間用允許陽(yáng)離子通過(guò)的半透膜隔開(kāi)。①負(fù)極區(qū)的電極反應(yīng)式為。

②右側(cè)儲(chǔ)液池中發(fā)生的反應(yīng)為。

③放電時(shí),1molHCOOH轉(zhuǎn)化為KHCO3時(shí),消耗O2的體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)為。

分層作業(yè)22化學(xué)電源1.C解析圖Ⅰ所示電池中鋅是負(fù)極,銅是正極,電子從鋅片流出經(jīng)導(dǎo)線流向銅片,電子不能通過(guò)溶液傳遞,A錯(cuò)誤;圖Ⅱ所示干電池中鋅作負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng),B錯(cuò)誤;圖Ⅲ所示電池為二次電池,放電時(shí)鉛是負(fù)極,電極反應(yīng)式為Pb+SO42--2e-PbSO4,C正確;圖Ⅳ所示電池中H+移向b電極,b電極是正極,a電極是負(fù)極,從n處通入O2,電極反應(yīng)式為O2+4H++4e-2H2.D解析該裝置是原電池,是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,A正確;根據(jù)反應(yīng)方程式,鋰發(fā)生氧化反應(yīng),a為負(fù)極、b為正極,外電路中電子移動(dòng)方向?yàn)橛韶?fù)極流向正極,即由a極流向b極,B正確;Li能與水反應(yīng),故不能用水代替SO(CH3)2作溶劑,C正確;b極上FeS2得電子發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為FeS2+4Li++4e-Fe+2Li2S,D錯(cuò)誤。3.C解析根據(jù)放電的總反應(yīng)可知,Na作負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)式為Na-e-Na+,A錯(cuò)誤;碳納米管作正極,CO2通入正極,發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為3CO2+4e-2CO32-+C,C正確;Na是活潑金屬,能與水劇烈反應(yīng),故該電池的介質(zhì)不能選擇Na2CO3溶液,B錯(cuò)誤;放電時(shí),Na作負(fù)極,碳納米管作正極,電流從正極流向負(fù)極,即從碳納米管沿外電路流向Na4.A解析根據(jù)電池的總反應(yīng)可知,Zn作負(fù)極,電極反應(yīng)為Zn-2e-+2OH-Zn(OH)2,B正確;FeO42-在正極上得到電子,正極反應(yīng)式為FeO42-+3e-+4H2OFe(OH)3+5OH-,生成OH-,故正極附近溶液的pH增大,A錯(cuò)誤、D正確;由正極反應(yīng)式可知,每轉(zhuǎn)移3mol電子,正極有1molK5.C解析多孔電極材料表面積大,吸附性強(qiáng),能增大反應(yīng)物接觸面積,A正確;汽車行駛過(guò)程中,燃料電池產(chǎn)生的電能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能,當(dāng)汽車處于怠速等過(guò)程中,“電池”能將燃料電池產(chǎn)生的多余電能暫時(shí)儲(chǔ)存起來(lái),B正確;電解質(zhì)溶液為酸性溶液,電極B的電極反應(yīng)式為4H++O2+4e-2H2O,C錯(cuò)誤;電極B通入氧氣,發(fā)生還原反應(yīng),則B為正極,質(zhì)子(H+)為陽(yáng)離子,向正極移動(dòng),D正確。6.A解析電池工作時(shí),通入氧氣的一極為正極,氧氣在正極上得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氧根離子,正極附近c(diǎn)(OH-)增大,溶液堿性增強(qiáng),A正確;通入乙烷的電極為負(fù)極,堿性條件下,乙烷在負(fù)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成碳酸根離子和水,電極反應(yīng)式為C2H6+18OH--14e-2CO32-+12H2O,B錯(cuò)誤;未指明是否處于標(biāo)準(zhǔn)狀況下,無(wú)法計(jì)算5.6LO2完全反應(yīng)后轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量,C錯(cuò)誤;乙烷燃料電池工作時(shí),7.B解析由圖可知,H+由N極移向M極,則M極是正極,氯苯被還原生成苯,A錯(cuò)誤;CH3COO-在N極上被氧化生成CO2,則N極是電池的負(fù)極,B正確;M極是正極,電極反應(yīng)式為C6H5Cl+H++2e-C6H6+Cl-,C錯(cuò)誤;N極反應(yīng)式為CH3COO-+2H2O-8e-2CO2↑+7H+,則生成1molCO2時(shí),生成3.5molH+,為維持N極區(qū)溶液呈電中性,有4molH+由N極區(qū)進(jìn)入M極區(qū),D錯(cuò)誤。8.答案(1)CH4+2O2CO2+2H2O2O2+8H++8e-4H2OCH4-8e-+2H2OCO2+8H+(2)CH4+2O2+2OH-CO32-+3H2O2O2+4H2O+8e-8OH-CH4+10OH--8e-CO3