化学电源(40分钟70分)一、选择题(本题包括8小题，每小题6分，共48分)1(2021遵化高二检测)下列说法正确的是()A铅蓄电池放电时，正极与负极质量均增加B手机、电脑中使用的锂电池属于一次电池C二次电池充电时，正极与外接电源的负极相连D燃料电池工作时，燃料在电池中燃烧，热能转化为电能【解析】选A。铅蓄电池在放电过程中，负极电极反应式：PbSO2e=PbSO4，负极生成PbSO4质量增加，正极电极反应式为PbO24HSO2e=PbSO42H2O，正极生成PbSO4质量也增加，故A正确；锂电池可以反复充放电，属于二次电池，故B错误；二次电池充电时，正极与外接电源的正极相连，负极与外接电源的负极相连，故C错误；燃料电池工作时，燃料与氧化剂不接触，所以燃料在电池中不燃烧，是化学能直接转化为电能，故D错误。2(2021石家庄高二检测)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：电池工作时，在Zn电极产生无色气体B乙：锌作负极，发生氧化反应C丙：锌锰干电池是一次电池，放电之后不能充电D丁：铅蓄电池可实现电能与化学能之间的相互转化【解析】选A。甲图为铜锌原电池，锌为负极，铜为正极，H会在铜上得电子发生还原反应，即在Cu电极产生无色气体，故A错误；乙图为纽扣电池，正极为Ag2O得电子发生还原反应，锌作负极，发生失电子的氧化反应，故B正确；丙图为锌锰干电池，是一次电池，放电之后不能充电，故C正确；图为铅蓄电池，属于二次电池，化学能转化为电能的装置，即可实现电能与化学能之间的相互转化，故D正确。3铅蓄电池的两极分别为Pb、PbO2，电解质溶液为H2SO4，工作时的电池反应为PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O。下列结论正确的是()APb为正极被氧化B溶液的pH不断减小CSO只向PbO2处移动D电解质溶液的密度不断减小【解析】选D。由题给电极反应可以看出H2SO4不断被消耗，故pH不断增大，H2SO4浓度减小，溶液密度减小，所以B错，D对；由Pb元素化合价的变化，可以看出Pb是负极，所以A不正确；原电池工作时，整个电路中负电荷的流向是一致的，外电路中，电子由Pb极流向PbO2极；内电路中，负电荷(SO和OH)移向Pb极，所以C不正确。4(双选)科学家研发了“全氢电池”，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是()A.右边吸附层中发生了还原反应B负极的电极反应是H22e2OH=2H2OC电池的总反应是2H2O2=2H2OD电解质溶液中Na向左移动，ClO向右移动【解析】选C、D。由电子流向可知，右边吸附层为正极，发生了还原反应，故A正确；由电子流向可知，左边吸附层为负极，发生了氧化反应，电极反应是H22e2OH=2H2O，故B正确；负极电极反应是H22e2OH=2H2O，正极电极反应是2e2H=H2，电池的总反应无氧气参加，故C错误；原电池中阳离子移向正极，阴离子移向负极，所以电解质溶液中H由左通过氢离子交换膜向右运动，也有左侧溶液中Na向右运动，但不能通过氢离子交换膜，而右侧溶液中ClO向左运动，但也不能通过氢离子交换膜，故D错误。【补偿训练】(双选)2019年诺贝尔化学奖颁给了三位为锂离子电池发展作出重要贡献的科学家。磷酸铁锂锂离子电池充电时阳极反应式为xLiFePO4xexLixFePO4，放电工作示意图如图。下列叙述不正确的是()A.放电时，Li通过隔膜移向负极B放电时，电子由铝箔沿导线流向铜箔C放电时正极反应为xFePO4xLixexLiFePO4D磷酸铁锂锂离子电池充放电过程通过Li迁移实现，C、Fe、P元素化合价均不发生变化【解析】选A、D。放电时，“同性相吸”即Li通过隔膜移向正极，故A错误；放电时，电子由负极即铝箔沿导线流向正极即铜箔，故B正确；放电正极得电子，发生还原反应为xFePO4xLixe=xLiFeO4，故C正确；磷酸铁锂锂离子电池充放电过程通过Li迁移实现，Fe元素化合价发生变化，故D错误。5一种新型燃料电池，以镍板为电极插入KOH溶液中，分别向两极通入乙烷(C2H6)和氧气，其中某一电极反应式为C2H618OH14e=2CO12H2O。有关此电池的推断不正确的是()A通入氧气的电极为正极B参加反应的O2与C2H6的物质的量之比为72C放电一段时间后，KOH的物质的量浓度将下降D放电一段时间后，正极区附近溶液的pH减小【解析】选D。A项，通入乙烷的一极为负极，通入氧气的一极为正极，正确；B项，1 mol乙烷参与反应时转移14 mol电子，则参与反应的氧气的量为 mol，故正确；C项，根据电极反应式或总反应方程式可知，氢氧化钾被消耗，故正确；D项，放电时正极产生OH，则pH增大，D错。6(2021渭南高二检测)在环境和能源备受关注的今天，开发清洁、可再生新能源已成为世界各国政府的国家战略，科学家发现产电细菌后，微生物燃料电池(MFC)为可再生能源的开发和难降解废物的处理提供了一条新途径。微生物燃料电池(MFC)示意图如图所示(假设有机物为乙酸盐)。下列说法错误的是()A.A室菌为厌氧菌，B室菌为好氧菌BA室的电极反应式为CH3COO8e2H2O=2CO28HC微生物燃料电池(MFC)电流的流向为baD电池总反应式为CH3COO2O2H=2CO22H2O【解析】选B。根据装置图可知B室中氧气参与反应，应为好氧菌，故A正确；方程式中电荷和氢原子不守恒，正确的电极反应式为CH3COO8e2H2O=2CO27H，故B错误；MFC电池中氢离子向得电子的正极移动，即向b极移动，b为正极，电流方向是由正极流向负极，即ba，故C正确；电池的总反应是醋酸根离子在酸性条件下被氧化成CO2、H2O，即CH3COO2O2H=2CO22H2O，故D正确。7铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应为FeNi2O33H2O=Fe(OH)22Ni(OH)2。下列有关该电池的说法不正确的是()A电池的电解质溶液呈碱性，正极为Ni2O3、负极为FeB电池放电时，负极反应为Fe2OH2e=Fe(OH)2C电池充电过程中，阴极附近溶液的pH降低D电池充电时，阳极反应2Ni(OH)22OH2e=Ni2O33H2O【解析】选C。在铁镍蓄电池中，Fe作负极，Ni2O3作正极，由于生成Fe(OH)2，则电解质溶液呈碱性，A项正确；电池放电时，负极反应为Fe2OH2e=Fe(OH)2，B项正确；电池充电时，阴极反应为Fe(OH)22e=Fe2OH，阴极附近溶液的pH升高，C项错误；由充电时的总反应减去阴极反应，可得阳极反应，D项正确。8(2021钦州高二检测)我国科学家发明了一种“可固氮”的镁氮二次电池，其装置如图所示，下列说法不正确的是()A.固氮时，电池的总反应为3MgN2=Mg3N2B脱氮时，钌复合电极的电极反应式为Mg3N26e=3Mg2N2C固氮时，外电路中电子由钌复合电极流向镁电极D当无水LiClMgCl2混合物受热熔融后电池才能工作【解析】选C。固氮时，结合图中变化得到，电池的总反应为3MgN2=Mg3N2，故A正确；脱氮时，钌复合电极的电极反应是Mg3N2失电子发生氧化反应生成氮气，电极反应：Mg3N26e=3M2N2，故B正确；固氮时，外电路中电子由负极镁电极流向钌复合电极，故C错误；无水LiClMgCl2混合物常温下为固体，无自由移动离子，不能导电，受热熔融后产生自由移动离子导电，电池才能工作，故D正确。【补偿训练】由NO2、O2、熔融盐NaNO3组成的燃料电池如图所示，在使用过程中石墨电极反应生成一种氧化物Y，下列有关说法正确的是 ()A.石墨极为正极，石墨极为负极BY的化学式可能为NOC石墨极的电极反应式为NO2NOe=N2O5D石墨极上发生氧化反应【解析】选C。氧气在反应中被还原，石墨是正极，石墨是负极，A、D不正确；Y是NO2被氧化后的产物，N化合价升高，不可能为NO，B不正确。二、非选择题(本题包括2小题，共22分)9(10分)高铁电池是一种新型可充电电池，与普通电池相比，该电池能较长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为3Zn2K2FeO48H2O 3Zn(OH)22Fe(OH)34KOH。请回答下列问题：(1)高铁电池的负极材料是_。(2)放电时，正极发生_(填“氧化”或“还原”)反应；已知负极反应为Zn2e2OH=Zn(OH)2，则正极反应为_。(3)放电时，_(填“正”或“负”)极附近溶液的碱性增强。【解析】电池的负极上发生氧化反应，正极上发生还原反应。由高铁电池放电时总反应方程式可知，负极材料应为作还原剂的Zn。由电池的总反应方程式负极反应式正极反应式可知，正极反应式为FeO3e4H2O=Fe(OH)35OH，正极生成了OH，碱性增强。答案：(1)Zn (2)还原FeO3e4H2O=Fe(OH)35OH(3)正10(12分)氢氧燃料电池的工作原理如图所示。通常氢氧燃料电池有酸式(当电解质溶液为硫酸时)和碱式当电解质溶液为NaOH(aq)或KOH(aq)时两种。试回答下列问题：(1)酸式电池的电极反应：负极：_，正极：_；电池总反应：_；电解质溶液pH的变化_(填“变大”“变小”或“不变”)。(2)碱式电池的电极反应：负极：_，正极：_；电