基础巩固
1.下列说法错误的是( )
A.铜丝缠在石墨棒上插入稀硝酸,可加快NO生成速率
B.双液原电池中,可用浸有CCl4的滤纸作盐桥
C.K2FeO4可用作碱性Zn-K2FeO4电池的正极材料
D.生铁发生吸氧腐蚀时的腐蚀速率与O2的浓度有关
2.(2021北京石景山区模拟)锌锰碱性干电池是依据原电池原理制成的化学电源。电池中负极与电解质溶液接触直接反应会降低电池的能量转化效率,称为自放电现象。
下列关于原电池和干电池的说法不正确的是( )
A.两者正极材料不同
B.MnO2的放电产物可能是KMnO4
C.两者负极反应式均为Zn失电子
D.原电池中Zn与稀硫酸存在自放电现象
3.炒过菜的铁锅未及时洗净(残液中含NaCl),不久便会因被腐蚀而出现红褐锈斑。腐蚀原理如图所示,下列说法正确的是( )
A.腐蚀过程中,负极是Fe
B.Fe失去电子经电解质溶液转移给C
C.正极的电极反应式为4OH--4e-2H2O+O2↑ D.C是正极,O2在C表面上发生氧化反应
4.甲醇、氧气和强碱溶液作为电解质溶液的手机电池中的反应为2CH3OH+3O2+4OH-2C+6H2O。有关说法正确的是( )
A.放电时,CH3OH参与反应的电极为正极
B.放电时,负极电极反应:CH3OH+8OH--6e-C+6H2O
C.标准状况下,通入11.2 L O2完全反应有1 mol电子转移
D.充电时电解质溶液的pH逐渐减小
5.一种突破传统电池设计理念的镁—锑液态金属储能电池工作原理如图所示,该电池所用液体密度不同,在重力作用下分为三层,工作时中间层熔融盐的组成及浓度不变。该电池工作一
段时间后,可由太阳能电池充电。下列说法不正确的是( )
A.放电时,Mg(液)层的质量减小
B.放电时正极反应为Mg2++2e-Mg
C.该电池充电时,Mg-Sb(液)层发生还原反应
D.该电池充电时,Cl-向中层和下层分界面处移动
6.中国科学院深圳研究院成功研发出一种基于二硫化钼/碳纳米复合材料的钠型双离子电池,可充放电。其放电时工作原理如图所示。下列说法不正确的是( )
A.二硫化钼/碳纳米复合材料为该电池的负极材料
B.放电时正极的反应为Cn(PF6)x+xe-xP+Cn
C.充电时阴极的电极反应为MoS2-C+xNa++xe-NaxMoS2-C
D.充电时石墨端铝箔连接外接电源的负极
7.(2020江苏化学aoao3,20节选)HCOOH燃料电池。研究HCOOH燃料电池性能的装置如图所示,两电极区间用允许K+、H+通过的半透膜隔开。
(1)电池负极电极反应式为 ;放电过程中需补充的物质A为 (填化学式)。
(2)图中所示的HCOOH燃料电池放电的本质是通过HCOOH与O2的反应,将化学能转化为电能,其反应的离子方程式为 。
能力提升
8.世界某著名学术刊物近期介绍了一种新型中温全瓷铁-空气电池,其结构如图所示。
下列有关该电池放电时的说法正确的是( )
A.O2-由b极移向a极
B.正极的电极反应式为FeOx+2xe-Fe+x双电源自动切换装置O2-
C.铁表面发生的反应为xH2O(g)+FeFeOx+xH2
D.若有22.4 L(标准状况)空气参与反应,则电路中有4 mol 电子转移
9.某研究小组进行如下表所示的原电池实验:
实验 编号 | ① | ② |
实验 装置 | | |
实验 现象 | 连接好装置5分钟后,灵敏电流表指针向左偏转,两侧铜片表面均无明显现象 | 连接好装置,开始时左侧铁片表面持续产生气泡,5分钟后,灵敏电流表指针向右偏转,右侧铁片表面无明显现象 |
| | |
下列关于该实验的叙述正确的是( )
A.两装置的盐桥中,阳离子均向右侧移动
B.实验①中,左侧的铜被腐蚀
C.实验②中,连接装置5分钟后,左侧电极的电极反应为2H++2e-H2↑桥壳
D.实验①和实验②中,均有O2得电子的反应发生
10.(2021安徽皖南八校模拟)微生物燃料电池能将污水中的乙二胺(H2NCH2CH2NH2)氧化成环境友好的物质,示意图如图所示,a、b均为石墨电极。下列说法错误的是( )
A.a电极的电极反应为H2NCH2CH2NH2-16e-+4H2O2CO2↑+N2↑+16H+
B.电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动
C.a电极上的电势比b电极上的电势低
D.电池工作时b电极附近溶液的pH保持不变
11.某新型水系钠离子电池工作原理如右图所示。TiO2光电极能使电池在太阳光照下充电,充电时Na2S4转化为Na2S。下列说法正确的是( )
A.充电时,太阳能转化为化学能,化学能又转化为电能
B.放电时,a极为正极
C.充电时,阳极的电极反应式为-2e-3I-
D.M可以使用阳离子交换膜
12.如图为钠高能电池的结构示意图,该电池的工作温度为320 ℃左右,电池的总反应为2Na+xSNa2Sx,正极的电极反应为 。M(由Na2O和Al2O3制得)的两个作用是 。
13.(1)锂锰电池的体积小,性能优良,是常用的一次电池。该电池的反应原理如图所示,其中电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中,Li+通过电解质迁移进入MnO2晶格中,生成LiMnO2于克儒。
回答下列问题:
①外电路的电流方向是由 (填“a”或“b”,下同)极流向 极。
②电池的正极反应为 。
(2)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,示意图如右:
①该电池中外电路电子的流动方向为 (填“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“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为 。
拓展深化
14.(1)用零价铁(Fe)去除水体中的硝酸盐(N)已成为环境修复的研究热点之一。
①Fe还原水体中N的反应原理如图所示。
负极材料是 ,正极的电极反应式是 。
②将足量铁粉投入水体中,经24小时测定N的去除率和pH,结果如下:
初始pH | pH=2.5 | pH=4.5 |
N的去除率 | 接近100% | <50% |
24小时pH | 接近中性 | 接近中性 |
铁的最终 物质形态 | | |
| | |
pH=4.5时,N的去除率低,其原因是 。
(2)锂空气电池比锂离子电池具有更高的能量密度,因为其正极(以多孔碳为主)很轻,且氧气从环境中获取而不用保存在电池里。其工作原理如图,电池总反应为4Li+O2+2H2O4LiOH。
请回答下列问题:
①该电池的正极反应是 。
②在负极的有机电解液和正极的水性电解液之间,用只能通过锂离子的固体电解质隔开,使用该固体电解质的优点有 。
③正极使用水性电解液的优点是 。
答案：
一、基础巩固
1.B 铜丝和石墨棒在硝酸溶液中可构成原电池,从而加快反应速率,提高NO的生成速率,A项正确;CCl4属于非电解质,不能导电,因此不能用其制作盐桥,B项错误;K磁卡复制2FeO4中的Fe为+6价,具有很强的氧化性,因此可以为正极材料,与Zn(作为负极)构成电池,C项正确;O2浓度越大,发生吸氧腐蚀时腐蚀速率也就越大,这体现了浓度对反应速率的影响,D项正确。
2.B 题中左图为干电池,干电池的正极材料是碳棒,题中右图为原电池,正极材料是铜单质,两者正极材料不同,A正确;干电池中MnO2应作氧化剂,Mn的化合价降低,B错误;所给装置中Zn均为负极,Zn失去电子,C正确;根据自放电现象的定义,Zn与稀硫酸能够发生反应,即原电池中Zn与稀硫酸存在自放电现象,D正确。
3.组培容器A 铁锅中含有的Fe、C,和电解质溶液可构成原电池,活泼金属作负极,Fe易失电子,故腐蚀过程中,负极是Fe,A项正确;原电池中电子由负极Fe直接向正极C流动,在电解质溶液中依靠离子的移动导电,B项错误;该原电池中,C作正极,正极上氧气得电子发生还原反应,电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-,C项错误;C是正极,O2在C表面上发生还原反应,D项错误。
