1第九章第九章 电化学基础电化学基础第第 课时课时2一、选择题(每小题7分，共49分)1.目前科学家已经开发出便携式固体氧化物燃料电池，它以烷烃气体为燃料，每填充一次燃料，可以连续几小时，甚至几十小时地输出50 W的电力。这种电池的一极通入的是空气，而另一极通入烷烃气体，电解质是一种固态氧化物，该固体氧化物在熔融状态下能传导O2。假设该烷烃使用的是甲烷，下列对该燃料电池的说法正确的是( )3A在熔融电解质中，O2由负极移向正极B通甲烷的电极为电池正极C负极的电极反应式为CH44O2 CO22H2O8eD电路中每流过1 mol电子，约有5.6 L甲烷被完全氧化C42.有一种锂电池，用金属锂和石墨作电极材料，电解质溶液是由四氯化铝锂溶解在亚硫酰氯(SOCl2)中形成，电池的总反应式为8Li3SOCl2 6LiClLi2SO32S，则下列叙述正确的是( )5A用该电池电解CuCl2溶液产生2.24 L Cl2(标准状况)时，有0.1 mol电子转移B金属锂作电池的负极，石墨作电池的正极，加入硫酸可提高电解质的导电性C电池工作(放电)过程中，SOCl2被还原为Li2SO3D电池工作过程中，负极消耗锂与正极区的硫的质量之比为78D63.一种新型的燃料电池，它以多孔镍板为电极插入KOH溶液中，然后分别向两极通入乙烷和氧气，其总反应为2C2H67O28KOH 4K2CO310H2O。有关此电池的推断正确的是( )A负极反应为14H2O7O228e_ 28OHB放电一段时间后，负极周围的pH升高C理论上消耗1 mol C2H6，电路上转移的电子为14 molD放电过程中，K向负极移动 C74.锂离子电池已经成为新一代实用化的蓄电池，该电池具有能量密度大、电压高的特性。锂离子电池放电时的电极反应式为负极反应：C6Lixe C6Li1xxLi(C6Li表示锂原子嵌入石墨形成的复合材料)正极反应：Li1xMO2xLixeLiMO2(LiMO2表示含锂的过渡金属氧化物)8下列有关说法正确的是( )A锂离子电池充电时电池反应为C6LiLi1xMO2 LiMO2C6Li1xB电池反应中，锂、锌、银、铅各失去4 mol电子，金属锂所消耗的质量最小C锂离子电池放电时电池内部Li向负极移动D锂离子电池充电时阴极反应为C6Li1xxLixe C6Li BD 95.不久前，某海军航空站安装了一台250 kW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。已知该电池的总反应为2H2O2 2H2O，负极反应为H2CO322e H2OCO2，则下列推断正确的是( )10A正极反应为4OH O22H2O4eB放电时CO32向负极移动C电池供应1 mol水蒸气，转移电子4 molD氢氧燃料电池的H2和O2都贮存在电池中 B116.市场上经常见到的标记为Liion的电池称为“锂离子电池”。它的负极材料是金属锂和碳的复合材料(碳作为金属锂的载体)，电解质为一种能传导Li的高分子材料。这种锂离子电池的电池反应式为：Li2Li0.35NiO2 2Li0.85NiO2放电放电充电充电12下列说法不正确的是( )A放电时，负极的电极反应式：Lie LiB充电时，Li0.85NiO2既发生氧化反应又发生还原反应C该电池不能用水溶液作为电解质D放电过程中Li向负极移动 D137.下图是一种正在投入生产的大型蓄电系统的原理图。电池中的左右两侧为电极，中间为离子选择性膜，在电池放电和充电时该膜只允许钠离子通过。电池充、放电的化 学 反 应 方 程 式 为 2Na2S2 NaBr3 Na2S43NaBr，下列关于此电池说法正确的是( ) D14A充电的过程中当0.1 mol Na通过离子交换膜时，导线通过0.2 mol电子B电池放电时,负极反应为3NaBr2e NaBr32NaC充电过程中钠离子从右到左通过离子交换膜D放电过程中钠离子从右到左通过离子交换膜15二、非选择题(有4小题，共51分)8.(10分)LiSOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4SOCl2。电池的总反应可表示为：4Li2SOCl2 4LiClSSO2。请回答下列问题：(1)电池的负极材料为_，发生的电极反应为_。LiLie Li164e 4ClSSO2(2)电池正极发生的电极反应为_。(3)SOCl2易挥发，实验室中常用NaOH溶液吸收SOCl2，有Na2SO3和NaCl生成。如果把少量水滴到SOCl2中，实验现象是_，反应的化学方程式为_。2SOCl2出现白雾，有刺激性气体生成出现白雾，有刺激性气体生成SOCl2H2O SO22HCl17(4)组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行，原因是_。 因因为为构构成成电电池池的的两两个个电电极极主主要要成成分分Li能能和和氧氧气气、水水反反应应，且且SOCl2也也与与水水反应反应18 分析反应的化合价变化，可得Li为还原剂，SOCl2为氧化剂。(1)负极材料为Li(还原剂)，Lie Li。(2)正极反应式可由总反应减去负极反应式得到：2SOCl24e 4ClSSO2。(3)题中给出有碱液吸收时的产物，则没有碱液吸收时的产物应为SO2和HCl，所以现象应该为出现白雾和有刺激性气体生成。(4)因为构成电池的两个电极主要成分Li能和氧气水反应，且SOCl2也与水反应。199.(18分)有7种物质：NH3、Mn2O3、ZnCl2、MnO2、NH4Cl、Zn和H2O，分别是锌锰电池中氧化还原反应的反应物和生成物。(1)完成并配平该氧化还原方程式：_ Zn_ MnO2 _ NH4Cl_ _ ZnCl2 _ Mn2O3 _ H2O _ NH3若有17.4 g氧化剂参与反应，则电子转移数目为_个。0.26.021023122111220 (2)普通锌锰干电池是利用上述反应原理设计的，其结构如图所示。回答下列问题： 21正极电极反应为_。普通锌锰电池的缺点是电量小、放电电流弱。为增大放电电流，改进的方法是_。Mn2O32NH3H2O锌片改为锌粉锌片改为锌粉2MnO22NH42e22 (3)某同学用废干电池内的黑色固体进行如图所示实验：23图中操作中过滤时玻璃棒的作用：_；操作加入中所得滤渣，试管中迅速产生能使带火星的木条复燃的气体，由此推测滤渣含有_(填写名称)，试管中发生反应的化学方程式：_；引流引流2H2O2 MnO2 2H2OO2二氧化锰二氧化锰24已知氯化锌与稀氨水反应先生成Zn(OH)2白色沉淀，Zn(OH)2可以溶于稀氨水生成可溶性的Zn(NH3)4(OH)2；操作的滤液主要成分为氯化锌，请完成下列确认：验证(操作)过程：_；实验现象：_。 取取少少量量滤滤液液逐逐滴滴滴滴入入稀稀氨水氨水 先先有有白白色色沉沉淀淀、滴滴入入过过量量稀稀氨水后白色沉淀溶解氨水后白色沉淀溶解25 10.(15分)新型锂离子电池在新能源的开发中占有重要地位，可用作节能环保电动汽车的动力电池。磷酸亚铁锂(LiFePO4)是新型锂离子电池的首选电极材料，它的制备方法如下：方法一：将碳酸锂、乙酸亚铁(CH3COO)2Fe、磷酸二氢铵按一定比例混合、充分研磨后，在800左右、惰性气体氛围中煅烧制得晶态磷酸亚铁锂，同时生成的乙酸及其他产物均以气体逸出。26方法二：将一定浓度的磷酸二氢铵、氯化锂混合溶液作为电解液，以铁棒为阳极，石墨为阴极，电解析出磷酸亚铁锂沉淀。沉淀经过滤、洗涤、干燥，在800左右、惰性气体氛围中煅烧制得晶态磷酸亚铁锂。在锂离子电池中，需要一种有机聚合物作为正负极之间锂离子迁移的介质，该有机聚合物的单体之一(用M表示)的结构简式如下：27请回答下列问题：(1)上述两种方法制备磷酸亚铁锂的过程都必须在惰 性 气 体 氛 围 中 进 行 。 其 原 因 是 _。(2)在方法一所发生的反应中，除生成磷酸亚铁锂、乙酸外，还有_(填化学式)生成。(3)在方法二中，阳极生成磷酸亚铁锂的电极反应式为_。为了防止亚铁化合物被氧化为了防止亚铁化合物被氧化FeH2PO4Li2e LiFePO42HCO2、H2O、NH328(4)写出M与足量氢氧化钠溶液反应的化学方程式： 29(5)已知该锂离子电池在充电过程中，阳极的磷酸亚铁锂生成磷酸铁，则该电池放电时正极的电极反应式为_。FePO4Lie LiFePO430本题结合生活中常见的环保型电池作为切入点，充分体现了高考题贴近生活和社会的特点。题目中锂离子电池从生产过程，还有中间有机聚合物传导锂离子，都很新颖，考查了利用质量守恒定律进行物质推断，以及电解原理的应用，电极反应式的书写，结合有机物的结构考查有机物的性质。 31由于二价铁易被氧化故在惰性气氛中进行，方法一中Li2CO3 (CH3COO)2Fe (NH4)H2PO4LiFePO4其余物质在800 均以气体放出，故只可能是CO2、H2O、NH3；方法二中阳极用铁产物是LiFePO4，所以反应式为FeLiH2PO42e_ LiFePO42H；32分子中含有酯基，在NaOH存在的条件下水解生成盐和醇，故充分反应的方程式为 Na2CO3CH3OH，电池放电的正极反应式为FePO4Lie LiFePO4，发生还原反应。3311.(8分)蓄电池是一种可以反复充电、放电的装置。有一种蓄电池在充电和放电时发生的反应是 NiO2Fe2H2O Fe(OH)2Ni(OH)2。(1)若此蓄电池放电时，该电池某一电极发生还原反应的物质是_(填序号)。ANiO2 BFeCFe(OH)2 DNi(OH)2 放电放电充电充电A34 (2)用用此此蓄蓄电电池池分分别别电电解解以以下下两两种种溶溶液液，假假如如电电路路中中转转移移了了0.02 mol e，且且电电解解池池的的电极均为惰性电极，试回答下列问题。电极均为惰性电极，试回答下列问题。 电电解解M(NO3)x溶溶液液时时某某一一电电极极增增加加了了a g M，则则金金属属M的的相相对对原原子子质质量量为为_(用含用含“a、x”的表达式表示的表达式表示)。 电电解解含含有有0.01 mol CuSO4和和0.01 mol NaCl的的混混合合溶溶液液100 mL，阳阳极极产产生生的的气气体体在在标标准准状状况况下下的的体体积积是是_；将将电电解解后后的的溶液加水稀释至溶液加水稀释至1 L，此时溶液的，此时溶液的pH_。50ax0.168 L235 (1)放电时，正极：NiO22H2O2e Ni(OH)22OH，NiO2极发生还原反应。(2)阴极：Mxxe M电路中转移电子0.02 mol，故金属M的相对原子质量：Ar(M)ax/0.0250ax。36 阴极：Cu22e Cu开始时，阳极：2Cl2e Cl2，当0.01 mol Cl全部被氧化时，转移电子0.01 mol，生成0.112 L(标准状况下，下同)Cl2。故Cl反应完全后，阳极反应式为4OH4e 2H2OO2，当失去0.01 mol电子时，有0.01 mol OH被消耗，产生O2 0.056 L。因此阳极产生气体的总体积为0.168 L。此时溶液中n(H)0.01 mol，当溶液稀释至1 L时，溶液的pH为2。