2021版化学名师讲练大一轮复习鲁科新高考地区专用版题组训练过关：第6章 考点2 6.2　原电池　化学电源 .doc

温馨提示： 此套题为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，答案解析附后。关闭Word文档返回原板块。题组训练过关 一次电池1.研究人员最近发现了一种“水”电池,这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电,在海水中电池总反应可表示为5MnO2+2Ag+2NaClNa2Mn5O10+2AgCl,下列“水” 电池在海水中放电时的有关说法正确的是()A.正极反应式:Ag+Cl-e-AgClB.每生成1 mol Na2Mn5O10转移2 mol电子C.Na+不断向“水”电池的负极移动D.AgCl是还原产物【解析】选B。A、根据总反应:5MnO2+2Ag+2NaClNa2Mn5O10+2AgCl,可知,Ag的化合价升高,被氧化,为原电池的负极,错误;B、反应方程式中5MnO2得电子生成Na2Mn5O10,化合价共降低了2价,所以每生成1 mol Na2Mn5O10转移2 mol电子,正确;C、在原电池中阴离子向负极移动,阳离子向正极移动,错误;D、Ag的化合价升高,被氧化,AgCl是氧化产物,错误。2.(2020漳州模拟)锂亚硫酰氯(Li/SOCl2)电池是实际应用电池系列中比能量最高的一种电池,剖视图如图所示,一种非水的LiAlCl4的SOCl2溶液为电解液。亚硫酰氯既是电解质,又是正极活性物质,其中碳电极区的电极反应式为2SOCl2+4e-4Cl-+S+SO2,该电池工作时,下列说法错误的是()A.锂电极区发生的电极反应:Li-e-Li+B.放电时发生的总反应:4Li+2SOCl24LiCl+SO2+SC.锂电极上的电势比碳电极上的低D.若采用水溶液代替SOCl2溶液,电池总反应和效率均不变【解析】选D。锂电池中锂为电池的负极,失电子生成锂离子,反应式:Li-e-Li+,A正确;放电时的总反应式为电池正负极得失电子总数相等时电极反应相加,4Li+2SOCl24LiCl+SO2+S,B正确;锂电极为电池的负极,负极的电势比正极低,C正确;若采用水溶液代替SOCl2溶液,锂电极则与水反应生成氢氧化锂,造成电极的损耗,D错误。【加固训练】Li-FeS2电池是目前电池中综合性能最好的一种电池,其结构如图所示。已知电池放电时的反应为4Li+FeS2Fe+2Li2S。下列说法正确的是()A.Li为电池的正极B.电池工作时,Li+向负极移动C.正极的电极反应式为FeS2+4e-Fe+2S2-D.将熔融的LiCF3SO3改为LiCl的水溶液,电池性能更好【解析】选C。A项,由Li0Li+12S发生氧化反应,可知Li为电池负极;B项,电池工作时,阳离子(Li+)移向正极;D项,由于2Li+2H2O2LiOH+H2,故不能用LiCl的水溶液作为电解质溶液。二次电池3.一种正投入生产的大型蓄电系统如图所示。放电前,被交换膜隔开的电解质为Na2S2和NaBr3,放电后分别变为Na2S4和NaBr。下列叙述正确的是()A.放电时,负极的电极反应式为2S22-2e-S42-B.充电时,阳极的电极反应式为3Br-2e-Br3-C.放电时,Na+经过离子交换膜,由b池移向a池D.充电时,M接电源负极,N接电源正极【解析】选C。放电时,负极反应为2Na2S2-2e-Na2S4+2Na+,A错误;充电时,阳极反应为3NaBr-2e-NaBr3+2Na+,B错误;在原电池中,阳离子移向正极,Na+经过离子交换膜,由b池移向a池,C正确;充电时,阳极反应为3NaBr-2e-NaBr3+2Na+,所以充电时,M接电源正极,N接电源负极,D错误。【加固训练】(双选)某新型锂空气二次电池放电情况如图所示,关于该电池的叙述正确的是()A. 电解液应选择可传递Li+的水溶液B. 充电时,应将锂电极与电源负极相连C. 放电时,空气电极上发生的电极反应为2Li+O2+2e-Li2O2D. 充电时,若电路中转移0.5 mol电子,空气电极的质量将减少3.5 g【解析】选BC。A、Li易与水反应,所以电解液不能选择可传递Li+的水溶液,故A错误; B、充电时,电池的负极连接电源的负极,所以应将锂电极与电源负极相连,故B正确; C、放电时,空气中的氧气作为正极反应物,正极上是氧气得电子的还原反应,反应式为2Li+O2+2e-Li2O2,故C正确; D、充电时,空气电极反应式为Li2O2-2e-2Li+O2,若电路中转移0.5 mol电子,空气电极的质量将减少(3.5+0.2532)g,故D错误。【归纳提升】1.二次电池的解题思路2.二次电池电极反应式的书写方法(1)先标出原电池总反应式电子转移的方向和数目,指出参与负极和正极反应的物质。(2)写出一个比较容易书写的电极反应式(书写时一定要注意电极产物是否与电解质溶液共存)(3)在电子守恒的基础上,总反应式减去写出的电极反应式即得另一电极反应式。(4)充电的电极反应与放电的电极反应过程相反。燃料电池4.某科研机构研发了一种以氢气为原料的新型化学电源,该电源的两个电极上分别会消耗和生成氢气,其原理如图所示,下列说法正确的是()A.电极a上发生的反应为4OH-4e-O2+2H2OB.电源工作时若不补充电解质两侧溶液都逐渐转化为NaClO4溶液C.电子从多孔电极b经导线流向多孔电极aD.该电源投入商用的主要难关是低成本氢气的大量获取【解析】选B。两个电极分别会消耗和生成氢气,根据电极a表面OH-转化为H2O可知电极a为负极,电极反应式为H2-2e-+2OH-2H2O,电极b的电极反应式为2H+2e-H2,A错误;电源工作时左侧不断消耗OH-,右侧不断消耗H+,Na+通过阳离子交换膜从左侧进入右侧,因此若不补充电解质两侧溶液都逐渐转化为NaClO4溶液,B正确;电子从多孔电极a经导线流向多孔电极b,C错误;理论上该电源两极消耗和生成的氢气的量相等,不需要消耗大量氢气,D错误。【加固训练】某种熔融碳酸盐燃料电池以Li2CO3、K2CO3为电解质、以CH4为燃料时,该电池工作原理如图。下列说法正确的是()A.a为CH4,b为CO2B.CO32-向正极移动C.此电池在常温下也能工作D.正极的电极反应式为O2+2CO2+4e-2CO32-【解析】选D。电极反应式如下:负极:CH4-8e-+4CO32-5CO2+2H2O正极:2O2+8e-+4CO24CO32-根据图示中电子的移向,可以判断a处通入甲烷,b处通入空气,CO32-应移向负极,由于电解质是熔融盐,因此此电池在常温下不能工作。5.二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高等优点,其能量密度高于甲醇直接燃料电池(5.93 kWhkg-1)。若电解质为酸性,二甲醚直接燃料电池的负极反应为_,一个二甲醚分子经过电化学氧化,可以产生_个电子的电量;该电池的理论输出电压为1.20 V,能量密度E=_(列式计算,能量密度=电池输出电能/燃料质量,1 kWh=3.6106 J)。【解析】电解质为酸性时,二甲醚(CH3OCH3)在燃料电池的负极上发生氧化反应,生成CO2和H+,CH3OCH3中碳元素的化合价为-2,CO2中碳元素的化合价为+4,所以1 mol CH3OCH3失去12 mol电子,负极反应为CH3OCH3+3H2O-12e-2CO2+12H+。第三空严格上说是物理和化学的综合问题。假设燃料二甲醚为1 kg,则我们只要知道电池的输出电能就能算出能量密度。1 kg二甲醚的物质的量为1 000 g46 gmol-1,1 kg二甲醚产生的电量为1 000 g46 gmol-112 mol电子的电量。法拉第常数代表每摩尔电子所携带的电荷,那么1 kg二甲醚所产生的电荷为1 000 g46 gmol-11296 500 Cmol-1。根据电能公式W=UQ算出电能,再求出能量密度即可,且由此式得出的结果单位为J,要换算为kWh。答案:CH3OCH3+3H2O-12e-2CO2+12H+121.20 V1 000 g46 gmol-11296 500 Cmol-11 kg(3.6106 JkW-1h-1)8.39 kWhkg-1【加固训练】(2020临川模拟)中国科学家用蘸墨汁书写后的纸张作为空气电极,设计并组装了轻型、柔性、能折叠的可充电锂空气电池如下左图,电池的工作原理如下右图。下列有关说法正确的是()A.放电时,纸张中的纤维素作为锂电池的负极B.充电时,若阳极放出1 mol O2,则有4 mol e-回到电源正极C.开关K闭合给锂电池充电,X为直流电源负极D.放电时,Li+由正极经过有机电解质溶液移向负极【解析】选C。A.纤维素不导电,石墨导电,故放电时,纸张表面墨汁书写后留下的石墨作电池正极,A错误。B.充电时为电解池,若阳极放出1 mol O2,则失去4 mol e-,阴极得4 mol e-,故B错误;C.充电时,直流电源阴极与电池负极(金属锂)相连,故X为直流电源负极,C正确。D.原电池放电时,电解质中的Li+移向正极,D错误。1.燃料电池的解题模板2.书写燃料电池电极反应式的三大步骤(1)先写出燃料电池总反应式一般都是可燃物在氧气中的燃烧反应方程式。但由于燃烧产物还可能与电解质溶液反应,燃烧产物与电解质溶液反应的方程式与其相加得总反应方程式。(2)再写出燃料电池正极的电极反应式由于燃料电池正极一般都是O2得到电子发生还原反应,基础反应式为O2+4e-2O2-。电解质为固体时,O2-可自由通过,正极的电极反应式为O2+4e-2O2-。电解质为熔融的碳酸盐时,正极的电极反应式为O2+2CO2+4e-2CO32-。当电解质为中性或碱性环境时,正极的电极反应式为O2+4e-+2H2O4OH-;当电解质为酸性环境时,正极的电极反应式为O2+4e-+4H+2H2O。(3)最后写出燃料电池负极的电极反应式燃料电池负极的电极反应式=燃料电池总反应式-燃料电池正极的电极反应式。在利用此法时一要注意消去反应中的O2,二要注意两极反应式和总反应式电子转移相同。关闭Word文档返回原板块