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9-1 原電池 化學電源 板塊三 限時規(guī)范特訓 　　時間：45分鐘　　　滿分：100分 一、選擇題(每題8分，共72分) 1．下列電池工作時，O2在正極放電的是(　　) A.鋅錳電池 B.氫燃料電池 C.鉛蓄電池 D.鎳鎘電池 答案　B 解析　氫燃料電池中，負極上H2放電，正極上O2放電，A、C、D中均不存在O2放電，故選B。 2．按如圖所示進行實驗，下列說法不正確的是(　　) A．裝置甲的鋅片上和裝置乙的銅片上均可觀察到有氣泡產生 B．裝置甲、乙中的能量變化均為化學能轉化為電能 C．裝置乙中的鋅、銅之間用導線連接電流計，可觀察到電流計指針發(fā)生偏轉 D．裝置乙中負極的電極反應式：Zn－2e－===Zn2＋ 答案　B 解析　甲中發(fā)生的反應為Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑，鋅片表面產生氣泡；乙中銅、鋅接觸放入稀硫酸中形成原電池，Cu作正極，電極反應式為2H＋＋2e－===H2↑，銅片表面產生氣泡，A正確。乙中化學能轉化為電能，但甲中未形成原電池，無化學能與電能的轉化，B錯誤。乙中鋅、銅之間用導線連接電流計，形成原電池，Zn作負極，Cu作正極，導線中有電流產生，電流計指針發(fā)生偏轉，C正確。乙中Zn作負極，發(fā)生氧化反應，電極反應式為Zn－2e－===Zn2＋，D正確。 3．如圖所示是一個水溶液鋰離子電池體系。下列敘述錯誤的是(　　) A．a為電池的正極 B．電池充電反應為LiMn2O4===Li1－xMn2O4＋xLi C．放電時，a極鋰的化合價發(fā)生變化 D．放電時，溶液中Li＋從b向a遷移 答案　C 解析　由圖可知，b極(Li電極)為負極，a極為正極，放電時，Li＋從負極(b)向正極(a)遷移，A、D正確；該電池放電時，負極：xLi－xe－===xLi＋，正極：Li1－xMn2O4＋xLi＋＋xe－===LiMn2O4，a極Mn元素的化合價發(fā)生變化，C錯誤；由放電反應可得充電時的反應，B正確。 4．工業(yè)上常將鉻鍍在其他金屬表面，同鐵、鎳組成各種性質的不銹鋼，在如圖裝置中，觀察到圖1裝置銅電極上產生大量的無色氣泡，而圖2裝置中銅電極上無氣體產生，鉻電極上產生大量有色氣體，則下列敘述正確的是(　　) A．圖1為原電池裝置，Cu電極上產生的是O2 B．圖2裝置中Cu電極上發(fā)生的電極反應式為Cu－2e－===Cu2＋ C．由實驗現象可知：金屬活動性Cu>Cr D．兩個裝置中，電子均由Cr電極流向Cu電極 答案　B 解析　圖1為原電池裝置，銅為正極，氫離子得電子生成氫氣；圖2裝置中銅電極上無氣體產生，鉻電極上產生大量有色氣體，說明銅為負極，鉻電極為正極，負極發(fā)生Cu－2e－===Cu2＋；由圖1根據原電池原理知金屬鉻的活動性比銅強；圖1中，電子由Cr經導線流向Cu，圖2中電子由Cu極經導線流向Cr。 5．通過NO傳感器可監(jiān)測汽車排放的尾氣中NO含量，其工作原理如圖所示，下列說法正確的是(　　) A．O2－向正極移動 B．負極的電極反應式為NO－2e－＋O2－===NO2 C．O2的電極反應產物是H2O D．反應消耗的NO與O2的物質的量之比為1∶2 答案　B 解析　根據工作原理圖知，Pt電極上氧氣得電子發(fā)生還原反應，作正極，NiO電極上NO失電子發(fā)生氧化反應，則NiO為負極；正極上電極反應式為O2＋4e－===2O2－，負極上電極反應式為NO－2e－＋O2－===NO2。由圖可知O2－移向NiO電極，即向負極移動，故A錯誤；NiO電極上NO失電子和O2－反應生成二氧化氮，所以電極反應式為NO＋O2－－2e－===NO2，故B正確；正極上電極反應式為O2＋4e－===2O2－，故C錯誤；反應消耗的NO與O2的物質的量之比為2∶1，故D錯誤。 6．據報道，以硼氫化合物NaBH4(B元素的化合價為＋3價)和H2O2作原料的燃料電池，其負極材料采用Pt/C，正極材料采用MnO2，可用作空軍通信衛(wèi)星電源，其工作原理如圖所示。下列說法正確的是(　　) A．該電池的負極反應為BH＋8OH－－8e－===BO＋6H2O B．電池放電時Na＋從b極區(qū)移向a極區(qū) C．每消耗3 mol H2O2，轉移的電子為3 mol D．電極a采用MnO2作電極材料 答案　A 解析　電池總反應為BH＋4H2O2===BO＋6H2O，正極反應為H2O2＋2e－===2OH－，總反應減去正極反應即可得到負極反應，A正確；在電池中電極a為負極，電極b為正極，在電池放電過程中陽離子向正極移動，B錯誤；通過正極反應方程式可知，每消耗3 mol H2O2轉移電子6 mol，C錯誤；電極a作負極，電極b作正極，正極用MnO2作電極，D錯誤。 7．人工光合系統(tǒng)裝置(如圖)可實現以CO2和H2O合成CH4。下列說法不正確的是(　　) A．該裝置為原電池，且銅為正極 B．電池工作時，H＋向Cu電極移動 C．GaN電極表面的電極反應式為2H2O－4e－===O2＋4H＋ D．反應CO2＋2H2OCH4＋2O2中每消耗1 mol CO2轉移4 mol e－ 答案　D 解析　該裝置中，根據電子流向知，GaN是負極、Cu是正極，負極反應式為2H2O－4e－===4H＋＋O2，正極反應式為CO2＋8e－＋8H＋===CH4＋2H2O，電解質溶液中陽離子向正極移動，據此分析可知：銅為原電池正極，A正確；電池工作時，H＋向正極，即銅電極移動，B正確；負極表面發(fā)生氧化反應，電極反應式為2H2O－4e－===O2＋4H＋，C正確；反應CO2＋2H2OCH4＋2O2中每消耗1 mol CO2，生成2 mol O2，轉移8 mol e－，D錯誤。 8．NO2、O2和熔融KNO3可制作燃料電池，其原理如圖所示，該電池在放電過程中石墨Ⅰ電極上生成氧化物Y，Y可循環(huán)使用。下列說法正確的是(　　) A．放電時，NO向石墨Ⅱ電極遷移 B．石墨Ⅱ附近發(fā)生的反應為NO＋O2＋e－===NO C．電池總反應式為4NO2＋O2===2N2O5 D．當外電路通過4 mol e－，負極上共產生2 mol N2O5 答案　C 解析　以NO2、O2和熔融KNO3制作的燃料電池，在使用過程中，O2通入石墨Ⅱ電極，則石墨Ⅱ電極為原電池的正極，石墨Ⅰ電極為原電池的負極，NO2被氧化，N元素化合價升高，故生成的氧化物Y為N2O5。放電時，NO向負極移動，即向石墨Ⅰ電極遷移，A錯誤；由裝置圖可知，O2和N2O5(Y)在石墨Ⅱ電極上發(fā)生還原反應，電極反應式為O2＋2N2O5＋4e－===4NO，B錯誤；電池的負極反應式為4NO2＋4NO－4e－===4N2O5，故電池總反應式為4NO2＋O2===2N2O5，C正確；當外電路中通過4 mol e－時，負極上產生4 mol N2O5，D錯誤。 9．某原電池裝置如圖所示，電池總反應為2Ag＋Cl2===2AgCl。下列說法正確的是(　　) A．正極反應為AgCl＋e－===Ag＋Cl－ B．放電時，交換膜右側溶液中有大量白色沉淀生成 C．若用NaCl溶液代替鹽酸，則電池總反應隨之改變 D．當電路中轉移0.01 mol e－時，交換膜左側溶液中約減少0.02 mol離子 答案　D 解析　正極反應式為Cl2＋2e－===2Cl－，A錯誤；負極上電極反應Ag－e－＋Cl－===AgCl，所以交換膜左側負極上產生大量白色沉淀，B錯誤；用NaCl代替HCl，正、負極電極反應式都不變，故電池總反應也不變，C錯誤；當電路中轉移0.01 mol e－時，左側產生0.01 mol Ag＋，會消耗0.01 mol Cl－，同時H＋通過交換膜轉移到右側的為0.01 mol，故左側共減少0.02 mol，D正確。 二、非選擇題(共28分) 10．(12分)(1)事實證明，能設計成原電池的反應通常是放熱反應，下列化學反應在理論上可以設計成原電池的是________(填字母，下同)。 a．C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH>0 b．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH<0 c．NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)　ΔH<0 若以KOH溶液為電解質溶液，依據所選反應設計一個原電池，其正極的電極反應為__________________。 (2)CO與H2反應還可制備CH3OH，CH3OH可作為燃料使用，用CH3OH和O2組成的質子交換膜燃料電池的結構示意圖如下： 電池總反應為2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O，則c電極是________(填“正極”或“負極”)，c電極的反應方程式為______________________________________。若線路中轉移2 mol電子，則上述CH3OH燃料電池，消耗的O2在標況下的體積為________L。 答案　(1)b　O2＋4e－＋2H2O===4OH－ (2)負極　CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋　11.2 解析　(1)根據題中信息，設計成原電池的反應通常是放熱反應，排除a，根據已學知識，原電池反應必是自發(fā)進行的氧化還原反應，排除c。原電池正極發(fā)生還原反應，由于是堿性介質，則電極反應中不應出現H＋，故正極的電極反應為O2＋4e－＋2H2O===4OH－。 (2)根據圖中的電子流向知c是負極，是甲醇發(fā)生氧化反應：CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋，線路中轉移2 mol電子時消耗氧氣0.5 mol，標況下體積為11.2 L。 11．(16分)(1)以Al和NiOOH為電極，NaOH溶液為電解液，可以組成一種新型電池，放電時NiOOH轉化為Ni(OH)2。 ①該電池的負極反應式為_________________________ _______________________________________________， ②電池總反應的化學方程式為_________________________ _______________________________________________。 (2)高鐵電池是一種新型可充電電池，與普通高能電池相比，該電池能長時間保持穩(wěn)定的放電電壓。該電池的總反應為3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH。 ①放電時負極反應為__________________________ ______________________________________________， 正極反應為___________________________________________ _____________________________。 ②放電時電子由________極流向________極。 ③放電時1 mol K2FeO4發(fā)生反應，轉移電子數是______。 答案　(1)①Al＋4OH－－3e－===AlO＋2H2O ②Al＋3NiOOH＋NaOH＋H2O===NaAlO2＋3Ni(OH)2 (2)①Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2 2FeO＋6e－＋8H2O===2Fe(OH)3＋10OH－ ②負　正 ③1.8061024 解析　(1)①放電時Al失電子，生成的Al3＋與NaOH溶液反應生成AlO。②放電時，NiOOH轉化為Ni(OH)2，故電池的總反應式為Al＋3NiOOH＋NaOH＋H2O===NaAlO2＋3Ni(OH)2 (2)放電時鋅在負極發(fā)生氧化反應，因為電解質是堿，故負極反應是Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2，正極反應為2FeO＋6e－＋8H2O===2Fe(OH)3＋10OH－。電子由負極流出，通過外電路流向正極，每1 mol K2FeO4發(fā)生反應，轉移電子是3 mol，數目是1.8061024。