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综合课时4新型化学电源(时间：45分钟)一、选择题(每小题仅有一个选项符合题意)1．某燃料电池是以苯酚(C6H6O)为燃料，微生物为媒介的一种燃料电池，总反应方程式为C6H6O＋7O2=====微生物6CO2＋3H2O。下列有关说法正确的是()。A．苯酚在正极，发生氧化反应B．O2在负极，发生还原反应C．反应结束后，电解液的酸度可能略有增加D．正极的电极反应是C6H6O＋11H2O－28e－===6CO2＋28H＋答案C2．可用于电动汽车的铝空气燃料电池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液，铝合金为负极，空气电极为正极。下列说法正确的是()。A．以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时，正极反应都为O2＋2H2O＋4e－===4OH－B．以NaOH溶液为电解液时，负极反应为Al＋3OH－－3e－===Al(OH)3↓C．以NaOH溶液为电解液时，电池在工作过程中电解液的pH保持不变D．电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极解析O2在以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时形成OH－，A正确；以NaOH溶液为电解液时，铝形成AlO－2，B错误；以NaOH溶液为电解液时，该电池的总反应为4Al＋3O2＋4NaOH===4NaAlO2＋2H2O，C错误；原电池工作时外电路电子由负极流向正极，D错误。答案A3．硼化钒VB2空气电池是目前储电能力最高的电池，电池示意图如图所示，该电池工作时反应为4VB2＋11O2===4B2O3＋2V2O5。下列说法正确的是()。A．电极a为电池负极B．图中选择性透过膜只能让阳离子选择性透过C．电子由VB2极经KOH溶液流向电极aD．VB2极发生的电极反应为2VB2＋22OH－－22e－===V2O5＋2B2O3＋11H2O解析根据原电池反应和氧化还原反应原理知，电极a为正极，A错误；题图中选择性透过膜只能让阴离子选择性透过，B错误；电子由VB2极经负载流向电极a，C错误；根据总反应和电子转移情况可知D正确。答案D4．Harbermann等设计出利用Desulfovibriodesulfurcan菌种生成的硫化物作为介体的微生物燃料电池，电池内部有质子通过，该系统不经任何维护可连续运行5年。该电池的负极反应式为S2－＋4H2O－8e－===SO2－4＋8H＋。有关该电池的下列说法中正确的是()。A．若有1.12L氧气参与反应，则有0.2mol电子发生转移B．质子由正极移向负极C．该电池的总反应为S2－＋2O2===SO2－4D．正极的电极反应式为2O2＋8e－＋4H2O===8OH－解析A项没有注明标准状况，错误；质子应由负极移向正极，B错误；正极的电极反应式为2O2＋8H＋＋8e－===4H2O，D错误。答案C5．如图表示一种使用惰性电极材料，以N2和H2为电极反应物、HClNH4Cl溶液为电解质溶液，既能提供能量，又能实现氮固定的新型燃料电池。下列说法正确的是()。A．分离出的A物质是HClB．通入氮气的一极电极反应式为N2＋6e－＋8H＋===2NH＋4C．电池在工作一段时间后溶液的pH不会变化D．放电时，通入氢气的一极电极附近溶液的pH增大解析根据图示可知，通入氢气的一极为负极，通入氮气的一极为正极，电池总反应是氢气与氮气反应生成氨气，生成的氨气会与氯化氢反应生成氯化铵，所以分离出的A物质应该是氯化铵，A选项错误；反应消耗氯化氢，生成氯化铵，所以溶液的pH增大，C选项错误；放电时，通入氢气的一极氢气转变为氢离子，电极附近溶液的pH减小，D选项错误。答案B6．(2014·大纲全国，9)右图是在航天用高压氢镍电池基础上发展起来的一种金属氢化物镍电池(MHNi电池)。下列有关说法不正确的是()。A．放电时正极反应为：NiOOH＋H2O＋e－→Ni(OH)2＋OH－B．电池的电解液可为KOH溶液C．充电时负极反应为：MH＋OH－→H2O＋M＋e－D．MH是一类储氢材料，其氢密度越大，电池的能量密度越高解析在金属氢化物镍电池(MHNi电池)中，MH(M为零价，H为零价)在负极发生反应：MH＋OH－－e－===M＋H2O，NiOOH在正极发生反应：NiOOH＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－，电极材料MH和NiOH及其反应产物在碱性溶液中均能存在，故电解液可为KOH溶液，A、B正确；充电时，阴极反应式为M＋H2O＋e－===MH＋OH－，C错误；MH中氢密度越大，单位体积电极材料放出电量越多，即电池能量密度越高，D正确。答案C7．一种新型燃料电池，以镍板为电极插入KOH溶液中，分别向两极通入乙烷(C2H6)和氧气，其中某一电极反应式为C2H6＋18OH－－14e－===2CO2－3＋12H2O。有关此电池的推断不正确的是()。A．通入氧气的一极为正极B．参加反应的O2与C2H6的物质的量之比为7∶2C．放电一段时间后，KOH的物质的量浓度将下降D．放电一段时间后，正极区附近溶液的pH减小解析A项，通入乙烷的一极为负极，通入氧气的一极为正极，正确；B项，1mol乙烷参与反应时转移14mol电子，则参与反应的氧气的物质的量为14mol4＝72mol，故正确；C项，根据电极反应式或总反应方程式可知，氢氧化钾被消耗，故正确；D项，放电时正极产生OH－，则pH增大，故错误。答案D8．研究人员研制出一种锂水电池，可作为鱼雷和潜艇的储备电源。该电池以金属锂和钢板为电极材料，以LiOH为电解质，使用时加入水即可放电。关于该电池的下列说法不正确的是()。A．水既是氧化剂又是溶剂B．放电时正极上有氢气生成C．放电时OH－向正极移动D．总反应为2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑解析该电池的负极是锂，氧化剂水在正极上得到电子生成氢气，又电解质是LiOH，故A、B、D项正确；阴离子OH－向负极移动，C项错误。答案C二、不定项选择题(每小题有1～2个选项符合题意)9．研究人员最近发明了一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间的含盐量差别进行发电，在海水中电池总反应可表示为：5MnO2＋2Ag＋2NaCl===Na2Mn5O10＋2AgCl。下列有关“水”电池在海水中放电时的说法正确的是()。A．正极反应：Ag＋Cl－－e－===AgClB．每生成1molNa2Mn5O10转移2mol电子C．Na＋不断向“水”电池的负极移动D．AgCl是氧化产物解析电池的正极得电子，A项错误；阳离子Na＋向正极移动，C项错误；反应后Ag的化合价升高，AgCl是氧化产物，D项正确。答案BD10．某种聚合物锂离子电池放电时的反应为Li1－xCoO2＋LixC6===6C＋LiCoO2，其电池如图所示。下列说法不正确的是()。A．放电时，LixC6发生氧化反应B．充电时，Li＋通过交换膜从左向右移动，阴极反应式为6C＋xe－＋xLi＋===LixC6C．充电时，将电池的负极与外接电源的负极相连D．放电时，电池的正极反应为Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2解析A项，放电时为原电池，由反应方程式中元素化合价的变化可知C元素化合价升高，发生失去电子的氧化反应；B项，充电时为电解池，阳离子移向阴极，左侧为电解池的阴极，发生反应为6C＋xe－＋xLi＋===LixC6，则Li＋由右向左移动；C项，放电时电池的负极发生氧化反应，则充电时负极应该发生还原反应，故与外接电源的负极相连；D项，放电时正极发生获得电子的还原反应。答案B11．世博会中国馆、主题馆等建筑使用光伏并网发电，总功率达4MW，是历届世博会之最。通过并网，上海市使用半导体照明(LED)。已知发出白光的LED是由氮化镓(GaN)芯片与钇铝石榴石(YAG，化学式：Y3Al5O12)芯片封装在一起做成的。下列有关叙述正确的是()。A．光伏电池实现了太阳能和电能的相互转化B．图中N型半导体为正极，P型半导体为负极C．电流从b流向aD．LED中的Ga和Y都显＋3价解析A项，光伏电池将光能(太阳能)直接转变为电能，而电能未转化为太阳能；B项，电池内部，正电荷向正极移动，负电荷向负极移动，故N型半导体为负极，P型半导体为正极；C项，a为负极，b为正极，电流从b流向a；D项，GaN中N显－3价，则Ga显＋3价，Y3Al5O12中Al、O分别显＋3、－2价，则Y显＋3价。答案CD12．如图为一种固体离子导体电池与湿润KI试纸AB连接，Ag＋可以在RbAg4I5晶体中迁移，空气中氧气透过聚四氟乙烯膜与AlI3反应生成I2，Ag与I2作用形成电池。下列说法中正确的是()。A．试纸A端发生还原反应B．Ag＋从银电极移向石墨，K＋移向A端C．试纸B端出现棕色D．石墨电极上电极反应式：I2＋2e－===2I－解析由题意得知银被氧化，则银为原电池负极，石墨为正极；A为电解池阳极，B为阴极。A项错误，试纸A端应发生氧化反应；B项错误，K＋向B端移动；C项错误，因为I－在试纸A端放电生成I2，出现棕色；D项正确，石墨电极(正极)是单质碘发生还原反应。答案D三、填空题13．“神舟九号”飞船的电源系统共有3种，分别是太阳能电池帆板、镉镍蓄电池和应急电池。(1)飞船在光照区运行时，太阳能电池帆板将________能转化为________能，除供给飞船使用外，多余部分用镉镍蓄电池储存起来。其工作原理为Cd＋2NiOOH＋2H2OCd(OH)2＋2Ni(OH)2充电时，阳极的电极反应式为______________________；当飞船运行到地影区时，镉镍蓄电池开始为飞船供电，此时负极附近溶液的碱性________(填“增大”、“减小”或“不变”)。(2)紧急状况下，应急电池会自动启动，工作原理为Zn＋Ag2O＋H2O2Ag＋Zn(OH)2，其负极的电极反应式为________________________。(3)若用上述应急电池电解200mL含有0.1mol·L－1NaCl和0.1mol·L－1CuSO4的混合溶液(电极均为惰性电极)，当消耗1.3g锌时，阳极产生的气体为________(填化学式)，溶液的pH＝________(假设电解前后溶液的体积不变)。解析(3)阳极上阴离子放电：2Cl－－2e－===Cl2↑，4OH－－4e－===O2↑＋2H2O；1.3gZn转移电子：1.3g65g·mol－1×2＝0.04mol，阴极只有Cu2＋放电，故消耗n(OH－)＝0.04mol－0.2L×0.1mol·L－1＝0.02mol，即产生n(H＋)＝0.02mol，c(H＋)＝0.020.2mol·L－1＝0.1mol·L－1，即pH为1。答案(1)太阳电Ni(OH)2－e－＋OH－===NiOOH＋H2O减小(2)Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2(3)Cl2、O2(少答不可)114．(2014·海南卷，16)锂锰电池的体积小、性能优良，是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示，其中电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li＋通过电解质迁移入MnO2晶格中，生成LiMnO2。回答下列问题：(1)外电路的电流方向是由________极流向________极。(填字母)(2)电池正极反应式为_______________。(3)是否可用水代替电池中的混合有机溶剂？________(填“是”或“否”)，原因是______________________。(4)MnO2可与KOH和KClO3在高温下反应，生成K2MnO4，反应的化学方程式为_____________。K2MnO4在酸性溶液中歧化，生成KMnO4和MnO2的物质的量之比为______________。解析由Li＋的迁移方向可知，b为正极，其电极反应为：Li＋＋MnO2＋e－===LiMnO2，a为负极，其电极反应为：Li－e－===Li＋，电流由b流向a。由于锂能与水发生反应，故不能用水代替电池中的混合有机溶剂。答案(1)ba(2)Li＋＋MnO2＋e－===LiMnO2(3)否锂能与水发生反应(4)3MnO2＋6KOH＋KClO3=====高温3K2MnO4＋KCl＋3H2O2∶115．(Ⅰ)21世纪最富有挑