1课后限时集训21化学能转化为电能——电池(建议用时:35分钟)一、选择题(1~8题只有一个正确答案,9~12题有一个或两个正确答案)1.各式各样电池的迅速发展是化学对人类的一项重大贡献。下列有关电池的叙述正确的是()A.手机上用的锂离子电池属于一次电池B.锌锰干电池中,锌电极是负极C.氢氧燃料电池工作时氢气在负极上被还原D.太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅[答案]B2.(2019·滨州月考)下列有关说法中错误的是()A.某燃料电池用熔融碳酸盐作电解质,两极分别通入CO和O2,则通入CO的一极为负极,电极反应式为CO-2e-+CO2-3===2CO2B.Zn粒与稀硫酸反应制氢气时,为加快反应速率,可在反应过程中滴加几滴CuSO4溶液C.根据自发氧化还原反应Cu+2NO-3+4H+===Cu2++2NO2↑+2H2O设计原电池,可在常温下用铜和铁作电极,使用浓硝酸作电解质溶液D.原电池中电子从负极出发,经外电路流向正极,再从正极经电解液回到负极构成闭合回路[答案]D3.分析下图所示的四个原电池装置,其中结论正确的是()A.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↑B[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在浓硝酸中钝化,Cu和浓硝酸反应失去电子作负极,A、C错;②中电池总反应为2Al+2NaOH+6H2O===2Na[Al(OH)4]+3H2↑,负极反应式为2Al+8OH--6e-===2[Al(OH)4]-,2二者相减得到正极反应式为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.(2019·云南七校联考)铝—空气电池以高纯度铝(含铝99.99%)为负极,铂铁合金为正极,海水为电解质溶液,工作原理如图所示。下列说法正确的是()A.铝—空气电池要及时回收处理,以免造成重金属污染B.正极制成鱼鳃状的目的是增大铂铁合金与海水中溶解氧的接触面积C.每消耗1molAl,电解质溶液中会有3mol电子通过D.该电池工作时,铂铁合金比高纯铝更容易被腐蚀B[选项A,铝不属于重金属,错误;选项B,正极制成鱼鳃状的目的是增大铂铁合金与海水中溶解氧的接触面积,从而加快反应速率,正确;选项C,电子只能沿导线转移,电解质溶液中移动的是离子,错误;选项D,该电池工作时铂铁合金是正极被保护,不易被腐蚀,错误。]5.(2019·延边一模)某新型水系钠离子电池工作原理如图所示。TiO2光电极能使电池在太阳光照下充电,充电时Na2S4还原为Na2S。下列说法不.正确的是()A.充电时,太阳能转化为电能,电能又转化为化学能B.放电时,a极为负极C.M是阴离子交换膜D.充电时,阳极的电极反应式为3I--2e-===I-3C[根据题意及图示可知,TiO2光电极能使电池在太阳光照下充电。则充电时,太阳能转化为电能,电能又转化为化学能,充电时Na2S4还原为Na2S,放电和充电互为逆过程,所以a是负极,b是电池的正极,在充电时,阳极上发生失电子的氧化反应为3I--2e-===I-3,根据图示可以知道交换膜允许钠离子自由通过,所以应该是阳离子交换膜,C项错误。]6.(2019·巴蜀名校联考)美国斯坦福大学的崔屹等人,研发出一种新型的锰氢二次电池,原理示意图如图所示。该电池以硫酸锰溶液为电解液,碳纤维和Pt/C分别作为电极材料,电池总反应式为Mn2++2H2O充电放电MnO2+2H++H2↑。3下列说法错误的是()A.充电时,碳纤维电极为阳极B.充电时,碳纤维电极附近溶液pH增大C.放电时,正极反应式为MnO2+4H++2e-===Mn2++2H2OD.放电时,电子由Pt/C电极流向碳纤维电极B[根据锰氢电池的原理示意图及电池总反应式可知,放电时,Pt/C电极为负极,负极的电极反应式为H2-2e-===2H+,碳纤维电极为正极,正极的电极反应式为MnO2+4H++2e-===Mn2++2H2O,放电时,电子由Pt/C电极流向碳纤维电极。充电时,碳纤维电极为阳极,Pt/C电极为阴极,阳极的电极反应式为Mn2++2H2O-2e-===MnO2+4H+,碳纤维电极附近溶液pH减小,B项错误。]7.(2019·昆明模拟)糖生物电池是一种酶催化燃料电池(EFC),它使用便宜的酶代替贵金属催化剂,利用空气氧化糖类产生电流。下列有关判断不合理的是()A.该电池不宜在高温下工作B.若该电池为酸性介质,正极反应式为O2+4e-+4H+===2H2OC.放电过程中,电池内阳离子向正极迁移D.若该电池为碱性介质,以葡萄糖为原料并完全氧化,负极反应式为C6H12O6-24e-+6H2O===6CO2↑+24H+D[酶在高温下会失去生理活性,A项合理;若该电池为酸性介质,则H+会在正极与O2发生反应,正极反应式为O2+4e-+4H+===2H2O,B项合理;根据原电池反应原理可知,放电过程中阳离子移向正极,C项合理;若该电池为碱性介质,则负极反应式为C6H12O6+36OH--24e-===6CO2-3+24H2O,D项不合理。]8.(2019·合肥模拟)以纳米Fe2O3作为电极材料制备锂离子电池(另一极为金属锂和石墨的复合材料),电解质只传导锂离子,通过在室温条件下对锂离子电池进行循环充放电,成功实现了对磁性的可逆调控(如图)。下列说法正确的是()4A.电解质溶液可用Li2SO4溶液B.放电时,锂离子向正极移动生成金属锂C.放电时,Fe作为负极,电池能被磁铁吸引D.充电时,阳极的电极反应式为2Fe+3Li2O-6e-===Fe2O3+6Li+D[电极反应式放电(原电池)负极(金属锂和石墨的复合材料)6Li-6e-===6Li+正极(Fe2O3)Fe2O3+6Li++6e-===2Fe+3Li2O充电(电解池)阴极(金属锂和石墨的复合材料)6Li++6e-===6Li阳极(Fe2O3)2Fe+3Li2O-6e-===Fe2O3+6Li+由上述分析可知,放电时,负极是Li和石墨的复合材料,Li可与水反应,故不能用Li2SO4溶液作电解质溶液,A项错误;放电时,Li+向正极移动生成Li2O,B项错误;放电时,Li和石墨的复合材料为负极,电池不能被磁铁吸引,C项错误;由上述分析知D项正确。]9.某同学进行下列实验:操作现象取一块打磨过的生铁片,在其表面滴1滴含酚酞和K3[Fe(CN)6]的食盐水放置一段时间后,生铁片上出现如图所示“斑痕”。其边缘处为红色,中心区域为蓝色,在两色环交界处出现铁锈下列说法不合理的是()A.生铁片发生吸氧腐蚀B.中心区:Fe-2e-===Fe2+C.边缘处:O2+2H2O+4e-===4OH-D.交界处:4Fe2++O2+10H2O===4Fe(OH)3+8H+D[生铁片边缘处为红色,说明生成了氢氧根离子,O2+2H2O+4e-===4OH-,生铁片发生吸氧腐蚀,故A、C合理;根据实验现象,中心区域为蓝色,说明生成了亚铁离子,Fe-2e-===Fe2+,故B合理;在两色环交界处出现铁锈,是因为生成的氢氧化亚铁被氧气氧化生成了氢氧化铁,故D不合理。]510.(2019·昆明模拟)一种太阳能储能电池的工作原理如图所示,已知锂离子电池的总反应为Li1-xNiO2+xLiC6放电充电LiNiO2+xC6。下列说法错误的是()A.该锂离子电池为二次电池B.该锂离子电池充电时,n型半导体作为电源正极C.该锂离子电池放电时,Li+从b极移向a极D.该锂离子电池放电时,b极上发生还原反应,电极反应式为Li1-xNiO2+xe-+xLi+===LiNiO2BC[根据图示可知该储能电池左边为太阳能电池,右边为锂离子电池。结合锂离子电池总反应可知:放电时a极为负极,b极为正极;充电时a极为阴极,b极为阳极。题图所示锂离子电池能实现充电和放电,为二次电池,A项正确;充电时a极为阴极,则n型半导体为电源负极,B项错误;电池放电时,Li+从负极向正极移动,即Li+从a极向b极移动,C项错误;电池放电时,b极为正极,发生还原反应,其电极反应式为Li1-xNiO2+xe-+xLi+===LiNiO2,D项正确。]11.(2019·石家庄模拟)锂离子电池已经成为应用最广泛的可充电电池,某种锂离子电池的结构如图所示,它在放电时有关离子转化关系如图所示,下列说法正确的是()A.Li+透过膜除允许Li+通过外,还允许H2O分子通过B.充电时,电池内部发生的总反应式为Li++Fe2+=====通电Li+Fe3+C.充电时,钛电极与外接电源的正极相连D.放电时,进入贮罐的液体发生的离子反应为S2O2-8+Fe2+===2SO2-4+Fe3+BC[根据Ti电极上物质转化关系可判断放电时Ti电极为正极,充、放电时各电极发生的反应如下:6放电充电Li电极负极:Li-e-===Li+(氧化反应)阴极:Li++e-===Li(还原反应)Ti电极正极:Fe3++e-===Fe2+(还原反应)阳极:Fe2+-e-===Fe3+(氧化反应)Li为碱金属,能与水反应,因此Li电极要避免与水接触,H2O分子不能通过Li+透过膜,A项错误;由上述分析知,充电时电池总反应式为Li++Fe2+=====通电Li+Fe3+,B项正确;充电时,钛电极为电解池的阳极,与外接电源的正极相连,C项正确;放电时,进入贮罐的液体中的Fe2+与S2O2-8反应,Fe2+被氧化为Fe3+,S2O2-8被还原为SO2-4,配平离子方程式为2Fe2++S2O2-8===2Fe3++2SO2-4,D项错误。]12.(2019·武汉模拟)某化学小组拟设计微生物燃料电池将污水中的乙二胺[H2N(CH2)2NH2]氧化成环境友好的物质,工作原理如图所示(a、b均为石墨电极)。下列分析正确的是()A.a电极发生反应:H2NCH2CH2NH2+16e-+4H2O===2CO2↑+N2↑+16H+B.质子交换膜处H+由右向左移动C.该电池在微生物作用下将化学能转化为电能D.开始放电时b电极附近溶液pH不变C[该微生物燃料电池可将污水中的乙二胺[H2N(CH2)2NH2]氧化成环境友好的物质,则产物为CO2和N2,根据氧化还原反应原理可知,a电极发生氧化反应,为负极,b电极发生还原反应,为正极。H2N(CH2)2NH2在a电极上失电子发生氧化反应,负极的电极反应式为H2N(CH2)2NH2+4H2O-16e-===2CO2↑+N2↑+16H+,A项错误;原电池中阳离子向正极移动,a电极是负极,b电极是正极,所以H+由左向右移动,B项错误;该装置是原电池,可将化学能转化为电能,C项正确;b电极发生反应:O2+4e-+4H+===2H2O,所以b电极附近溶液的pH变大,D项错误。]二、非选择题13.(1)浓差电池中的电动势是由于电池中存在浓度差而产生的。某浓差电池的原理如图甲所示,该电池从浓缩海水中提取LiCl的同时又获得了电能。7图甲①X为________极,Y电极反应式为________________________________。②Y极生成1molCl2时,______molLi+移向______极(填“X”或“Y”)。(2)一种以肼(N2H4)为液体燃料的电池装置如图乙所示。该电池用空气中的氧气作氧化剂,KOH作电解质。负极反应式为__________________________________________________,正极反应式为__________________________________________________。图乙[解析](1)根据装置图甲可知生成H2的电极为正极,生成Cl2的电极为负极。(2)根据装置图乙可知N2H4→N2为氧化反应,在负极上反应。[答案](1)①正2Cl--2e-===Cl2↑②2X(2)N2H4-