2021学年第二节 化学电源同步训练题

第二节　化学电源

基础过关练

题组一　一次电池的工作原理

1.人造卫星用到的一种高能电池——银锌电池,其电极反应式为Zn+2OH--2e- Zn(OH)2,Ag2O+H2O+2e- 2Ag+2OH-。根据反应式判断氧化银是(　　)

A.负极　被氧化 B.正极　被还原

C.负极　被还原　　　 D.正极　被氧化

2.在碱性锌锰干电池中,已知氢氧化钾为电解质,发生的电池总反应为Zn+2MnO2+2H2O 2MnO(OH)+Zn(OH)2。下列关于该电池的电极反应,正确的是(　　)

A.负极反应为Zn-2e- Zn2+

B.负极反应为Zn+2H2O-2e- Zn(OH)2+2H+

C.正极反应为2MnO2+2H++2e- 2MnO(OH)

D.正极反应为2MnO2+2H2O+2e- 2MnO(OH)+2OH-

3.普通锌锰干电池的示意图如图所示,它是用锌皮制成的锌筒作电极,中央插一根碳棒,碳棒顶端加一铜帽。在碳棒周围填满二氧化锰和炭黑的混合物,并用离子可以通过的长纤维纸作隔膜,隔膜外是用糊状的氯化锌、氯化铵等混合物作电解质溶液。该电池工作时的总反应为Zn+2N+2MnO2 [Zn(NH3)2]2++Mn2O3+H2O。下列关于锌锰干电池的说法中正确的是(　　)

锌锰干电池示意图

A.当该电池电压逐渐下降后,利用电解原理能重新充电

B.电池负极反应为2MnO2+2N+2e- Mn2O3+2NH3+H2O

C.原电池工作时,电子从负极通过外电路流向正极

D.外电路中每通过0.1 mol电子,锌的质量理论上减小6.5 g

4.Li-SOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳,电解质是LiAlCl4-SOCl2。电池的总反应可表示为4Li+2SOCl2 4LiCl+S+SO2↑。

请回答下列问题:

(1)电池的负极材料为　　　　,发生的电极反应式为　　　　　　　　　。 

(2)电池正极发生的电极反应式为　。 

题组二　二次电池的工作原理

5.铅蓄电池是化学电源,其电极材料分别是Pb和PbO2,电解质溶液为稀硫酸,工作(放电)时该电池的总反应为Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O。试根据上述情况判断:

(1)铅蓄电池的负极材料是　　　　。 

(2)工作时,正极反应为　。 

(3)工作时,电解质溶液的pH　　　　(填“增大”“减小”或“不变”)。 

(4)工作时,电解质溶液中阴离子移向　　　　极。 

(5)电流从　　　　极流向　　　　极。 

题组三　燃料电池

6.(2020浙江杭州西湖高级中学高二月考)将两个铂电极放置在KOH溶液中,然后分别向两极通入CO和O2,即可产生电流,称为燃料电池,下列叙述正确的是(　　)

①通入CO的电极为正极;

②正极的电极反应式是O2+2H2O+4e- 4OH-;

③负极的电极反应式是2CO+O2-4e- 2CO2;

④负极的电极反应式是CO+4OH--2e- C+2H2O;

⑤放电时溶液中的阳离子向负极移动;

⑥放电时溶液中的阴离子向负极移动。

A.①③⑤ B.②④⑥

C.④⑤⑥ D.①②③

7.(2019浙江宁波余慈五校高二上期中)氢氧燃料电池可以使用在航天飞机上,其反应原理示意图如下所示。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b是正极

B.外电路中电子由电极b通过导线流向电极a

C.该电池的正极反应为O2+4H++4e- 2H2O

D.该电池的总反应:2H2+O2 2H2O

8.镁—H2O2酸性燃料电池采用海水作为电解质(加入一定量的酸),下列结论不正确的是(　　)

A.电池总反应式为Mg+H2O2 Mg(OH)2

B.该电池的正极反应式为H2O2+2H++2e- 2H2O

C.工作时,正极周围海水的pH增大

D.电池工作时,负极的镁被氧化

9.一种新型燃料电池,它以多孔镍板为电极插入KOH溶液中,然后分别向两极上通入乙烷和氧气,其电极反应式为C2H6+18OH--14e- 2C+12H2O,7H2O+O2+14e- 14OH-。有关此电池的推断正确的是(　　)

A.通氧气的电极为负极

B.参加反应的氧气与C2H6的物质的量之比为7∶2

C.放电一段时间后,KOH的物质的量浓度不变

D.电解质溶液中C向正极移动

能力提升练

1.(2020福建福州闽侯八中高二上月考,疑难1、2,★★☆)镍镉可充电电池的电解质溶液为KOH溶液,它的充、放电反应为Cd+2NiOOH+2H2O Cd(OH)2+2Ni(OH)2。已知Ni(OH)2、Cd(OH)2和NiOOH都不溶于KOH溶液。则下列有关电极反应式或说法正确的是　(　　)

A.放电时负极:Cd-2e- Cd2+

B.放电时正极:2NiOOH+2e-+2H2O 2Ni(OH)2+2OH-

C.充电时阳极:2Ni(OH)2-2e-+4H+ 2Ni3++4H2O

D.充电时含Cd的电极应与电源的正极相连

2.(2019重庆一中高二上期中,疑难1,★★☆)锂-空气电池是一种新型的二次电池,其放电时的工作原理如图所示,下列说法正确的是(　　)

A.该电池放电时,正极的反应式为O2+4e-+4H+ 2H2O

B.该电池充电时,阴极发生了氧化反应:Li++e- Li

C.电池中的有机电解液可以用稀盐酸代替

D.充电时,空气极与直流电源正极相连

3.(2019福建平和一中、南靖一中等五校高二上第一次联考,疑难1,★★☆)如图是铅蓄电池的工作原理示意图,电池总反应是Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O,下列说法正确的是(　　)

A.放电时:PbO2作负极

B.充电时:硫酸浓度增大

C.充电时:B应与电源的正极相连

D.放电时:正极反应是Pb-2e-+S PbSO4

4.(★★☆)硼氢化钠(NaBH4)和H2O2作原料的燃料电池,负极材料采用Pt/C,正极材料采用MnO2,其工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　)

A.电极a为正极,电极b为负极

B.放电时,Na+从b极区移向a极区

C.电极b上发生的电极反应为H2O2+2e- 2OH-

D.每生成1 mol B转移6 mol电子

5.(2020江苏南通高二上月考,疑难1、2,★★☆)全钒氧化还原液流电池是一种新型绿色的二次电池,具有容量和功率可调、大电流无损深度放电、使用寿命长、易操作和维护等优点,其放电时的工作原理如图所示,下列叙述正确的是(　　)

A.放电过程中,电解液的pH降低

B.该电池放电时H+向A极室迁移,起到了导电作用

C.充电过程中,A极的电极反应式为V+2H++e- VO2++H2O

D.充电时,每转移1 mol电子,H+的变化量为1 mol

6.(2020广西玉林高二下期中,疑难2,★★☆)如图所示是一种以液态肼(N2H4)为燃料、氧气为氧化剂、某固体氧化物为电解质的新型燃料电池。在700~900 ℃时,O2-可在该固体氧化物电解质中自由移动,反应生成物均为无毒无害的物质。下列说法正确的是(　　)

A.电池内的O2-由电极甲移向电极乙

B.电池总反应为N2H4+2O2 2NO+2H2O

C.当甲电极上有1 mol N2H4消耗时,标准状况下乙电极上有22.4 L O2参与反应

D.电池外电路的电子由电极乙移向电极甲

答案全解全析

基础过关练

1.B　原电池的负极发生氧化反应(失电子),正极发生还原反应(得电子),由Ag2O→Ag可知,Ag2O作正极得电子发生还原反应。

2.D　在书写碱性电池的电极反应式时,方程式中不得出现H+。在碱性电池中,负极的Zn失去电子形成的Zn2+应该与OH-结合为Zn(OH)2。

3.C　普通锌锰干电池是一次电池,不能充电,A项错误;根据原电池工作原理,负极失电子,B项错误;由负极的电极反应可知,每通过0.1 mol电子,消耗锌的质量是65 g·mol-1×=3.25 g,D项错误。

4.答案　(1)Li　Li-e- Li+

(2)2SOCl2+4e- 4Cl-+S+SO2↑

解析　(1)分析电池的总反应可知Li为还原剂(作负极),发生的电极反应式为Li-e- Li+。

(2)SOCl2为氧化剂,得电子,从题给电池的总反应可推出正极反应的产物为Cl-、S、SO2。

5.答案　(1)Pb

(2)PbO2+S+4H++2e- PbSO4+2H2O

(3)增大　

(4)负　

(5)正　负

解析　铅蓄电池工作时,起原电池作用,根据原电池原理,负极发生氧化反应,元素化合价升高,所以Pb为负极;正极发生还原反应,元素化合价降低,从总反应式可知,PbO2是氧化剂,即正极反应为PbO2+S+4H++2e- PbSO4+2H2O;从正极反应或电池的总反应可知H2SO4参加了反应,H+转变成H2O,所以溶液pH增大;原电池工作时溶液中阴离子移向负极,阳离子移向正极;电流方向与电子移动方向相反,应从正极沿导线流向负极。

6.B　CO发生氧化反应,因此通入CO的电极为负极,①错误;氧气在正极发生还原反应,正极的电极反应式是O2+2H2O+4e- 4OH-,②正确;CO在负极发生氧化反应,在碱性环境下转化为C,电极反应式是CO-2e-+4OH- C+2H2O,③错误,④正确;放电时溶液中的阳离子向正极移动,⑤错误;放电时溶液中的阴离子向负极移动,⑥正确;结合以上分析可知,选项B符合题意。

7.B　燃料电池中,通入氧气的一极为正极,即b为正极,A正确;外电路中电子由负极通过导线流向正极,所以电子由电极a通过导线流向电极b,B错误;该电池的正极反应为O2+4H++4e- 2H2O,C正确;氢氧燃料电池的正、负极反应物分别为氧气和氢气,该电池的总反应为2H2+O2 2H2O,D正确。

8.A　电解质溶液呈酸性,不可能生成Mg(OH)2,电池总反应应为H2O2+2H++Mg Mg2++2H2O,A错误;工作时,正极上是H2O2得电子生成水,其电极反应式为H2O2+2H++2e- 2H2O,B正确;工作时,正极反应式为H2O2+2H++2e- 2H2O,不断消耗H+,正极周围海水的pH增大,C正确;镁—H2O2酸性燃料电池中,镁为活泼金属,应为原电池的负极,被氧化,D正确。

9.B　原电池中负极发生氧化反应,正极发生还原反应,通氧气的电极为正极,A错误;根据反应式可知参加反应的氧气与C2H6的物质的量之比为7∶2,B正确;由电极反应式可知,放电一段时间后,KOH的物质的量浓度减小,C错误;C向负极移动,D错误。

能力提升练

1.B　放电时负极上发生的电极反应为Cd-2e-+2OH- Cd(OH)2,A错误;放电时正极上发生的电极反应为2NiOOH+2e-+2H2O 2Ni(OH)2+2OH-,B正确;充电时阳极上发生的电极反应为2Ni(OH)2+2OH--2e- 2NiOOH+2H2O,C错误;充电时阴极上发生的电极反应为Cd(OH)2+2e- Cd+2OH-,所以含Cd的电极应与电源的负极相连,D错误。

2.D　正极上是氧气得电子生成氢氧根离子,则电极反应为O2+4e-+2H2O 4OH-,A错误;阴极上阳离子得电子,则该电池充电时,阴极锂离子得电子发生还原反应:Li++e- Li,B错误;金属锂能与盐酸反应生成氢气,所以电池中的有机电解液不可以用稀盐酸代替,C错误;放电时,空气极为原电池正极,充电时,空气极为电解池的阳极,因此充电时,空气极与直流电源正极相连,D正确。

3.B　放电时,Pb作负极,PbO2作正极,A错误;根据电池总反应可知,在充电时,硫酸浓度增大,B正确;在充电时,铅蓄电池的负极应与电源的负极相连,C错误;放电时,正极上二氧化铅得电子和硫酸根离子反应生成硫酸铅,电极反应为PbO2+4H++S+2e- PbSO4+2H2O,D错误。

4.C　B被氧化为B,应在原电池的负极发生反应,正极H2O2得电子被还原生成OH-,所以a是负极,b是正极,A错误;原电池工作时,阳离子向正极移动,则电池放电时Na+从a极区移向b极区,B错误;电极b上H2O2发生得电子的还原反应,即发生的电极反应为H2O2+2e- 2OH-,C正确;B被氧化为B,电极反应为B+8OH--8e- B+6H2O,因此每生成1 mol B转移8 mol电子,D错误。

5.B　分析题图可知,放电时,正极上的反应为V+2H++e- VO2++H2O,负极上的反应为V2+-e- V3+,则该电池的总反应为V+V2++2H+ VO2++V3++H2O,所以放电过程中,电解液的pH升高,故A错误;原电池中阳离子向正极移动,所以该电池放电时H+向A极室迁移,起到了导电作用,故B正确;充电过程中,A极为阳极,发生氧化反应,电极反应为VO2++H2O-e- V+2H+,故C错误;由总反应式V+V2++2H+ VO2++V3++H2O可知,充电时,每转移1 mol电子,H+的变化量为2 mol,故D错误。

6.C　阴离子向负极移动,即O2-由电极乙移向电极甲,故A错误;反应生成物均为无毒无害的物质,电池总反应为N2H4+O2 N2+2H2O,故B错误;由电池总反应N2H4+O2 N2+2H2O可知,当甲电极上有1 mol N2H4消耗时,乙电极上有1 mol O2被还原,1 mol O2在标准状况下的体积是22.4 L,故C正确;电池外电路的电子由电极甲移向电极乙,故D错误。