第六章化学反应与能量-原电池化学电源1．下列有关电池的说法不正确的是(　　)A．手机上用的锂离子电池属于二次电池B．铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极C．甲醇燃料电池可把化学能转化为电能D．锌锰干电池中，锌电极是负极2．某一同学根据离子反应方程式2Fe3＋＋Fe3Fe2＋来设计原电池。下列设计方案中可行的是(　　)A．电极材料为铁和锌，电解质溶液为FeCl3溶液B．电极材料为铁和铜，电解质溶液为Fe(NO3)3溶液C．电极材料为铁和石墨，电解质溶液为FeCl2溶液D．电极材料为石墨，电解质溶液为FeCl3溶液3．分析如图K231所示的四个原电池装置，其中结论正确的是(　　)图K231A．①②中Mg作负极，③④中Fe作负极B．②中Mg作正极，电极反应式为6H2O＋6e－6OH－＋3H2↑C．③中Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－Fe2＋D．④中Cu作正极，电极反应式为2H＋＋2e－H2↑4．微生物燃料电池是一种利用微生物将化学能直接转化成电能的装置。已知某种甲醇微生物燃料电池中，电解质溶液为酸性，示意图如图K232所示。图K232①该电池外电路电子的流动方向为_______________________________________(填写“从A到B”或“从B到A”)。②工作结束后，B电极室溶液的pH与工作前相比将________(填写“增大”“减小”或“不变”，溶液体积变化忽略不计)。③A电极附近甲醇发生的电极反应式为_____________________________________________________________________________________________________________________________。5．[2022·兰州模拟](1)我国首创以铝空气海水电池作为能源的新型的海水标志灯，以海水为电解质溶液，靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流，只要把灯放入海水数分钟，就会发出耀眼的白光。则电源的负极材料是________，负极反应为_______________________________________________________________________；正极材料是________，正极反应为______________________。(2)熔盐电池具有高的发电效率，因而受到重视，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为负极燃气，空气与CO2的混合气为正极助燃气，制得在650℃下工作的燃料电池，完成有关电池反应式。阳极反应式为2CO＋2CO－4e－4CO2，阴极反应式为______________________________________________，电池总反应式为_______________________________________________。6．[2022·湖北孝感第二次统一考试]气体的自动化检测中常常应用原电池原理的传感器。图K233为电池的工作示意图，气体扩散进入传感器，在敏感电极上发生反应，传感器就会接收到电信号。下表列出了待测气体及敏感电极上部分反应产物。则下列说法中正确的是(　　)图K23-3待测气体部分电极反应产物NO2NOCl2HClCOCO2H2SH2SO4A．上述气体检测时，敏感电极均作电池正极B．检测Cl2气体时，敏感电极的电极反应为Cl2＋2e－===2Cl－C．检测H2S气体时，对电极充入空气，对电极上的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－D．检测H2S和CO体积分数相同的两份空气样本时，传感器上产生的电流大小相同7．[2022·四川成都二诊]某化学小组构想将汽车尾气(NO、NO2)转化为重要化工原料HNO3，其原理如图K234所示，其中A、B为多孔材料。下列说法正确的是(　　)图K234A．电解质溶液中电流方向由B到A，电子流向与之相反B．电极A表面反应之一：NO－3e－＋2H2ONO＋4H＋C．电极B附近c(NO)增大D．该电池工作时，每转移4mole－消耗22.4LO28．[2022·山东威海一模]图K235为两个原电池装置图，由此判断下列说法错误的是(　　)图K235A．当两电池转移相同电子时，生成和消耗Ni的物质的量相同B．两装置工作时，盐桥中的阴离子向负极移动，阳离子向正极移动C．由此可判断能够发生反应2Cr3＋＋3Ni3Ni2＋＋2Cr和Ni2＋＋SnSn2＋＋NiD．由此可判断Cr、Ni、Sn三种金属的还原性强弱顺序为Cr＞Ni＞Sn9．某实验小组同学对电化学原理进行了一系列探究活动。(1)如图K236为某实验小组依据氧化还原反应(用离子方程式表示)_____________________________________________________________________设计的原电池装置，反应前，电极质量相等，一段时间后，两电极质量相差12g，导线中通过________mol电子。图K236(2)其他条件不变，若将CuCl2溶液换为NH4Cl溶液，石墨电极反应式为_______________________________________________________________________，这是由于NH4Cl溶液显________(填“酸性”“碱性”或“中性”)，用离子方程式表示溶液显此性质的原因：_______________________，用吸管吸出铁片附近溶液少许置于试管中，向其中滴加少量新制饱和氯水，写出发生反应的离子方程式：______________________________________________，然后滴加几滴硫氰化钾溶液，溶液变红，继续滴加过量新制饱和氯水，颜色褪去，同学们对此做了多种假设，某同学的假设是：“溶液中的＋3价铁被氧化为更高的价态。”如果＋3价铁被氧化为FeO，试写出该反应的离子方程式：_______________________________________________。(3)如图K237，其他条件不变，若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n型(如图K237所示)。一段时间后，在甲装置铜丝附近滴加酚酞试液，现象是________________________________________________________________________________，电极反应为________________________________；图K237乙装置中石墨(1)为________极(填“正”“负”“阴”或“阳”)，乙装置中与铜丝相连石墨电极上发生的反应式为______________________________________________，产物常用________________检验，反应的离子方程式为________________。10．[2022·清远高三第一次模拟]氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。如图K238为电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定。请回答：图K238(1)氢氧燃料电池的能量转化的主要形式是__________________________________，在导线中电子流动方向为________(用a、b表示)。(2)负极反应式为_____________________________________________。(3)电极表面镀铂粉的原因是__________________________________________________________________________________________________________。(4)该电池工作时，H2和O2连续由外部供给，电池可连续不断提供电能。因此，大量安全储氢是关键技术之一。金属锂是一种重要的储氢材料，吸氢和放氢原理如下：Ⅰ.2Li＋H22LiHⅡ.LiH＋H2OLiOH＋H2↑①反应Ⅰ中的还原剂是________，反应Ⅱ中的氧化剂是________。②已知LiH固体密度为0.82g/cm3，用锂吸收224L(标准状况)H2，生成的LiH的体积与被吸收的H2的体积比为________。③由②生成的LiH与H2O作用，放出的H2用作电池燃料，若能量转化率为80%，则导线中通过电子的物质的量为________mol。参考答案1．B　[解析]锂离子电池可以充电再次使用，属于二次电池，A项正确；铜锌原电池中铜为正极，故电流从铜流向锌，而电子是沿外电路由锌流向铜，B项错；电池的实质即是将化学能转化成电能，C正确；Zn失去电子生成Zn2＋，故作为负极，D项正确。2．B　[解析]氧化还原反应中的还原剂作原电池的负极，氧化剂(Fe3＋)存在于电解质溶液中，故符合题意的选项为B。3．B　[解析]②中Mg不与NaOH溶液反应，而Al能和NaOH溶液反应失去电子，故Al是负极；③中Fe在浓硝酸中易钝化，Cu和浓HNO3反应失去电子作负极，A错，C错。②中电池总反应为2Al＋2NaOH＋2H2O2NaAlO2＋3H2↑，负极电极反应式为2Al＋8OH－－6e－2AlO＋4H2O，二者相减得到正极电极反应式为6H2O＋6e－6OH－＋3H2↑，B正确。④中Cu是正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－4OH－，D错。4．(1)从A到B(2)不变(3)CH3OH＋H2O－6e－6H＋＋CO2↑[解析](1)甲醇失去电子，作为电池的负极，所以该电池外电路电子的流动方向为从A到B。(2)B电极上O2得电子消耗H＋，同时溶液中的H＋移向B电极室，所以B电极室溶液的pH与工作前相比将不变。(3)CH3OH失电子，生成CO2和H＋，根据化合价变化和元素守恒配平方程式：CH3OH＋H2O－6e－===6H＋＋CO2↑。5．(1)铝　4Al－12e－4Al3＋　石墨等惰性电极　3O2＋6H2O＋12e－12OH－(2)O2＋2CO2＋4e－2CO　2CO＋O2===2CO2[解析](1)由铝空气海水电池靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流可知，铝为负极，电极反应式为4Al－12e－,Ｆ4Al3＋，正极为石墨等惰性电极，反应为3O2＋6H2O＋12e－12OH－。(2)本题中的电池是一种新型高能电池，电解质是熔融物，而不是电解质溶液，但有自由移动的离子CO存在。原电池的反应原理实质是氧化还原反应中的电子转移，燃料电池总反应实质是一个燃烧反应。故阳极(即负极)CO失去电子，而阴极(即正极)应为O2得到电子，再与阴极助燃气CO2结合生成电解质阴离子CO。6．B　[解析]分析待测气体及其产物，有的是还原反应，有的是氧化反应，则敏感电极可以是正极，也可以是负极，A错；检测氯气时生成氯化氢，是氯气得电子生成氯离子的过程，B正确；从表格可知H2S被氧化生成硫酸，则对电极上发生的电极反应式是O2＋4H＋＋4e－===2H2O，C错误；H2S～8e－～H2SO4，CO～2e－～CO2，两者物质的量相同时转移电子数目不等，即电流大小不等，D错。7．B　[解析]该反应的电池原理(以NO为例)：4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，则NO发生了氧化反应，故A为负极反应，B为正极，电子只能通过外电路从A到B，A项错误；负极反应(以NO为例)：NO－3e－＋2H2O===NO＋4H＋，B项正确；原电池中阴离子(NO)向负极附近移动，C项错误；电池工作时，每转移4mol电子，消耗氧气1mol，在标准状况下O2的体积为22.4L，D项错误。8．C　[解析]甲池中Ni2＋在正极得电子生成Ni，乙池中，Ni作负极，失电子生成Ni2＋，A项正确；在原电池中阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，B项正确；由题图可判断能够发生反应3Ni2＋＋2Cr===2Cr3＋＋3Ni和Sn2＋＋Ni===Ni2＋＋Sn，C项错误，D项正确。9．(1)Fe＋Cu2＋Fe2＋＋Cu　0.2(2)2H＋＋2e－H2↑　酸性　NH＋H2ONH3·H2O＋H＋　2Fe2＋＋Cl22Fe3＋＋2Cl－2Fe3＋＋3Cl2＋8H2O2FeO＋6Cl－＋16H＋(3)溶液变红　O2＋2H2O＋4e－4OH－　阴　2Cl－－2e－Cl2↑　湿润淀粉碘化钾试纸　Cl2＋2I－2Cl－＋I2[解析](1)设导线中通过的电子的物质的量为x，则负极减少28g·mol－1·x，正极增重32g·mol－1·x，28g·mol－1x＋32g·mol－1x＝12g，x＝0.2mol。(2)NH4Cl水解溶液显酸性，正极上H＋得电子，负极上Fe失电子生成Fe2＋。Cl2将Fe2＋氧化为Fe3＋，Cl2过量时，发生的反应为2Fe3＋＋3Cl2＋8H2O2FeO＋6Cl－＋16H＋。　　(3)将盐桥改为铜丝和石墨后甲装置成为原电池，乙装置成为电解池。甲中Fe为负极，Cu为正极，正极电极反应式为O2＋2H2O＋4e－4OH－，滴加酚酞后变红色。乙中石墨(1)为阴极，与铜丝相连的电极为阳极，电极反应式为2Cl－－2e－Cl2↑，Cl2可用湿润的淀粉碘化钾试纸检验。10．(1)由化学能转变为电能　由a到b(2)2H2＋4OH－－4e－4H2O(或H2＋2OH－－2e－2H2O)(3)增大电极单位面积吸附H2、O2分子数，加快电极反应速率(4)①Li　H2O　②1∶1148或8.71×10－4　③32[解析](2)负极H2被氧化，写反应式时要注意电解质溶液的组成。(4)②2Li＋H2　===　2LiH22.4L16g吸收224LH2时，生成的LiH的质量为160g，LiH体积与被吸收的H2体积比为∶224L＝1∶1148。③LiH＋H2OLiOH＋H2↑8g1mol160gn(H2)n(H2)＝20mol20molH2可失去40mol电子，若能量转化率为80%，则导线中通过的电子的物质的量为40mol×80%＝32mol。