答案:
C
6.(2011·汕头模拟)镁及其化合物一般无毒(或低毒)、无污染,且镁原电池放电时电压高而平稳,使镁原电池越来越成为人们研制绿色原电池的关注焦点。
其中一种镁原电池的反应为xMg+Mo3S4
MgxMo3S4;在镁原电池放电时,下列说法错误的是( )
A.Mg2+向正极迁移
B.正极反应为:
Mo3S4+2xe-===Mo3S
C.Mo3S4发生氧化反应
D.负极反应为:
xMg-2xe-===xMg2+
解析:
正极反应为Mo3S4+2xe-===Mo3S
,发生还原反应,负极反应为xMg-2xe-===xMg2+,负极产生的Mg2+移向正极参加反应,C选项错误。
答案:
C
7.(2012·大纲全国理综)①②③④四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池。
①②相连时,外电路电流从②流向①:
①③相连时,③为正极:
②④相连时,②上有气泡逸出:
③④相连时,③的质量减少,据此判断这四种金属活动性由大到小的顺序是( )
A.①③②④B.①③④②
C.③④②①D.③①②④
解析:
由原电池原理判断金属活动性,外电路电流从②流向①,②为正极,金属活动性①>②;①③相连,③为正极,金属活动性①>③;②④相连,②上有气泡(H2)逸出,②为正极,金属活动性④>②,③④相连,③质量减少,则金属活动性③>④,即金属活动性顺序为①>③>④>②,B正确。
答案:
B
8.(2012·山东莱芜期末)锂钒氧化物电池的能量密度远远超过其他材料电池,电池总反应式为V2O5+xLi===LixV2O5,下列说法不正确的是( )
A.向外供电时,锂离子向负极移动
B.负极上反应的物质是锂,正极上反应的物质是V2O5
C.正极的电极反应为:
V2O5+xe-+xLi+===LixV2O5
D.负极的电极反应为:
xLi-xe-===xLi+
解析:
该电池的负极为锂,反应式为xLi-xe-===xLi+,产生的Li+移向正极,A项错误,D项正确;Li被氧化,则V2O5必定被还原,即在正极反应,反应式为V2O5+xe-+xLi+===LixV2O5,B、C均正确。
答案:
A
9.(2012·北京理综)人工光合作用能够借助太阳能,用CO2和H2O制备化学原料。
下图是通过人工光合作用制备HCOOH的原理示意图,下列说法不正确的是( )
A.该过程是将太阳能转化为化学能的过程
B.催化剂a表面发生氧化反应,有O2产生
C.催化剂a附近酸性减弱,催化剂b附近酸性增强
D.催化剂b表面的反应是CO2+2H++2e-===HCOOH
解析:
首先标化合价,看价变化,
O2―→H
OOH,CO2中C的化合价降低,得电子,由图示装置中电子转移的方向可知催化剂a表面发生失电子的反应,催化b表面发生得电子的反应,所以在催化剂b表面发生的电极反应为CO2+2H++2e-===HCOOH;在a表面H2O失电子生成O2,电极反应为2H2O-4e-===4H++O2↑,由电极反应式可知a极附近酸性增强,b极附近酸性减弱,C错误。
答案:
C
10.(2012·合肥市高三第一次质检)一种新型燃料电池,一极通入空气,另一极通入丁烷气体;电解质是掺杂氧化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体,在熔融状态下能传导O2-。
下列对该燃料电池说法正确的是( )
A.在熔融电解质是,O2-由负极移向正极
B.通入空气的一极是正极,电极反应为O2+2H2O+4e-===4OH-
C.通入丁烷的一极是负极,电极反应为C4H10+26e-+13O2-===4CO2+5H2O
D.在电池反应中,每消耗1mol氧气,理论上能生成标准状况下CO2气体
L
解析:
本题以丁烷燃料电池为载体综合考查了原电池原理涉及的有关“电子流向、电极反应式、总反应式”等内容。
难度中等。
因正极上富集电子,根据电性关系,O2-不可能移向正极,A项错;通入O2的一极为正极,其正极反应式为O2+4e-===2O2-,B项错;通入丁烷的一极应为负极,电极反应为C4H10-26e-+13O2-===4CO2+5H2O,C项错误;根据2C4H10+13O2―→8CO2+10H2O可知消耗1mol氧气,理论上能生成标准状况下CO2气体的体积为
L,D项正确。
答案:
D
11.(2011·威海质检)高铁电池是一种新型可充电电池,与普通高能电池相比,该电池能长时间保持稳定的放电电压。
高铁电池的总反应为:
3Zn+2K2FeO4+8H2O
3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH。
下列叙述不正确的是( )
A.放电时锌作负极
B.充电时氢氧化铁被氧化
C.放电时溶液的碱性增强
D.充电时转移3mole-,有2molFeO
被还原
解析:
由电池反应知,Zn从0价变为+2价,失去电子,Zn作原电池的负极,A项正确;充电时,Fe(OH)3中的+3价的铁被氧化为K2FeO4中的+6价的铁,B项正确;放电时,生成OH-,对应的溶液碱性增强,C项正确;放电时,此反应转移6mole-,对应有2molFeO
被还原,D项错误。
答案:
D
12.(2011·福建)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:
C项是错误的,因为原电池放电时OH-是向负极移动的。
这种电池名称叫锂水电池,可推测其总反应为:
2Li+2H2O===2LiOH+H2↑。
再写出其电极反应如下:
(-)2Li-2e-===2Li+
(+)2H2O+2e-===2OH-+H2↑
结合选项分析A、B、D项都是正确的。
答案:
C
13.(2012·哈尔滨市第二中学高三年级期末考试)用两根铂丝作电极插入KOH溶液中,再分别向两极通入甲烷气体和氧气,可形成燃料电池,下列说法错误的是( )
A.通甲烷的一极为负极,通氧气的一极为正极
B.放电时通入氧气的一极附近溶液的pH升高
C.放电一段时间后,K+的物质的量不变
D.通甲烷的电极反应式是CH4+8OH--8e-===CO2+6H2O
解析:
本题考查电化学。
难度中等。
涉及的电池反应:
CH4+2O2===CO2+2H2O,CO2+2KOH===K2CO3+H2O,从化合价角度分析,碳从-4价升到+4价,失去电子,故通CH4的一极为负极,氧从0价降至-2价,得到电子,故通O2的一极为正极,A项正确;通入O2的一极发生得电子反应,即O2+4e-+2H2O===4OH-,生成OH-,故pH升高,B项正确,K+在整个反应过程中没有参与反应,故其物质的量不变,C项正确;在碱性溶液中不可能生成CO2,应生成CO
,D项错。
答案:
D
14.(2011·全国新课标)铁镍蓄电池又称爱迪生电池,放电时的总反应为:
Fe+Ni2O3+3H2O===Fe(OH)2+2Ni(OH)2。
下列有关该电池的说法不正确的是( )
A.电池的电解液为碱性溶液,正极为Ni2O3、负极为Fe
B.电池放电时,负极反应为Fe+2OH--2e-===Fe(OH)2
C.电池充电过程中,阴极附近溶液的pH降低
D.电池充电时,阳极反应为2Ni(OH)2+2OH--2e-===Ni2O3+3H2O
解析:
由放电时的反应可以得出铁作还原剂失去电子,Ni2O3作氧化剂得到电子,因此选项A、B均正确;充电可以看做是放电的逆过程,即阴极为原来的负极,因为电池放电时,负极反应为:
Fe+2OH--2e-===Fe(OH)2,所以电池充电过程中阴极反应为Fe(OH)2+2e-===Fe+2OH-,因此电池充电过程中,阴极附近溶液的pH会升高,选项C不正确;同理分析选项D正确。
答案:
C
15.有4种燃料电池:
A.固体氧化物燃料电池,B.碱性氢氧燃料电池,C.质子交换膜燃料电池,D.熔融盐燃料电池。
下面是工作原理示意图,其中正极反应的产物为水的是( )
解析:
燃料电池通入燃料的电极为负极,通入氧气或空气的电极为正极。
正极反应
负极反应
A
O2+4e-===2O2-
2H2-4e-+2O2-===2H2O
B
O2+4e-+2H2O===
4OH-
2H2-4e-+4OH-===
4H2O
C
O2+4e-+4H+===
2H2O
2H2-4e-===4H+
D
O2+4e-+2CO2===
2CO
2H2-4e-+2CO
===
2H2O+2CO2↑
或CO-2e-+CO
===
2CO2↑
答案:
C
二、非选择题
16.由A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验。
装置
现象
二价金属A不断溶解
C的质量增加
A上有气体产生
根据实验现象回答下列问题:
( )
(1)装置甲中负极的电极反应式是_________________________
__________________________________________________________。
(2)装置乙中正极的电极反应式是_________________________
__________________________________________________________。
(3)装置丙中溶液的pH________(填“变大”、“变小”或“不变”)。
(4)四种金属活泼性由强到弱的顺序是______________________
__________________________________________________________。
解析:
甲、乙、丙均为原电池装置。
依据原电池原理,甲中A不断溶解,则A为负极、B为正极,活泼性A>B;乙中C极增重,即析出Cu,则B为负极,活泼性B>C;丙中A上有气体即H2产生,则A为正极,活泼性D>A,随着H+的消耗,pH变大。
答案:
(1)A-2e-===A2+
(2)Cu2++2e-===Cu
(3)变大 (4)D>A>B>C
17.
(1)氢氧燃料电池汽车作为上海世博园中的交通工具之一,下列有关说法不正确的是________。
A.太阳光催化分解水制氢气比电解水制氢气更为科学
B.氢氧燃料电池作为汽车动力更能保护环境
C.以稀H2SO4、KOH为介质的氢氧燃料电池的负极电极反应式相同
D.以稀H2SO4、KOH为介质的氢氧燃料电池的总反应式相同
(2)纯电动车采用了高效耐用的一种新型可充电电池,该电池的总反应式为:
3Zn+2K2FeO4+8H2O
3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH。
①该电池放电时负极反应式为___________________________。
②放电时每转移3mol电子,正极有________molK2FeO4被还原。
(3)锰酸锂离子电池在混合动力车等大型蓄电池应用领域占据主导地位。
电池反应式为:
Li1-xMnO4+Lix
LiMnO4,下列有关说法不正确的是________。
A.放电时电池的正极反应式为:
Li1-xMnO4+xLi++xe-===LiMnO4
B.放电过程中,石墨没有得失电子
C.该电池也能在KOH溶液的环境中正常工作
D.充电时电池上标有“-”的电极应与外接电源的负极相连
解析:
(1)选项A,电解获得H2消耗较多的能量,而在催化剂作用下利用太阳能来分解H2O获得H2更为科学,选项B,氢氧燃料电池中生成物为H2O,对环境无污染,选项C,以稀H2SO4为介质的电池负极反应式为:
H2-2e-===2H+,以KOH为介质的电池负极反应式为H2+2OH--2e-===2H2O。
选项D,氢氧燃料电池的总反应式均为:
2H2+O2===2H2O。
(2)①放电时,在碱性条件下,负极反应式为:
Zn-2e-+2OH-===Zn(OH)2。
②根据电池总反应式可知,2molK2FeO4被还原时有6mol电子转移,所以放电时每转移3mol电子,有1molK2FeO4被还原。
(3)选项A,根据总反应式可知Li失去电子,电池负极反应式为:
xLi-xe-===xLi+,由总反应式减去负极反应式可得放电时的正极反应式为Li1-xMnO4+xLi+xe-===LiMnO4。
选项B,根据总反应式可判断石墨没有得失电子。
选项C,Li能与KOH溶液中的H2O反应,导致电池无法正常工作。
选项D,充电过程是放电的逆向过程,外界电源的负极提供的电子使原电池负极获得电子发生还原反应,所以标有“-”的电极应与外接电源的负极相连。
答案:
(1)C
(2)①Zn-2e-+2OH-===Zn(OH)2
②1 (3)C
18.某兴趣小组同学利用氧化还原反应:
2KMnO4+10FeSO4+8H2SO4===2MnSO4+5Fe2(SO4)3+K2SO4+8H2O设计如下原电池,其中甲、乙两烧杯中各物质的物质的量浓度均为1mol·L-1,盐桥中装有饱和K2SO4溶液。
回答下列问题:
(1)发生氧化反应的烧杯是________(填“甲”或“乙”)。
(2)外电路的电流方向为:
从________到________。
(填“a”或“b”)
(3)电池工作时,盐桥中的SO
移向________(填“甲”或“乙”)烧杯。
(4)甲烧杯中发生的电极反应为________。
解析:
根据氧化还原反应可知:
甲烧杯中石墨作正极,发生还原反应,电极反应为:
MnO
+8H++5e-===Mn2++4H2O;乙烧杯中石墨作负极,发生氧化反应,电极反应为Fe2+-e-===Fe3+,外电路电流方向从正极流向负极,即从a到b。
电池工作时,盐桥中的阴离子移向负极,阳离子移向正极,即SO
移向乙烧杯。
答案:
(1)乙
(2)a b (3)乙 (4)MnO
+8H++5e-===Mn2++4H2O
19.(2011·江苏化学)Ag2O2是银锌碱性电池的正极活性物质,可通过下列方法制备:
在KOH溶液中加入适量AgNO3溶液,生成Ag2O沉淀,保持反应温度为80℃,边搅拌边将一定量K2S2O8溶液缓慢加到上述混合物中,反应完全后,过滤、洗涤、真空干燥得固体样品。
反应方程式为
2AgNO3+4KOH+K2S2O8
Ag2O2↓+2KNO3+2K2SO4+2H2O
回答下列问题:
(1)上述制备过程中,检验洗涤是否完全的方法是________。
(2)银锌碱性电池的电解质溶液为KOH溶液,电池放电时正极的Ag2O2转化为Ag,负极的Zn转化为K2Zn(OH)4,写出该电池反应方程式:
________________________________________。
(3)准确称取上述制备的样品(设仅含Ag2O2和Ag2O)2.588g,在一定的条件下完全分解为Ag和O2,得到224.0mLO2(标准状况下)。
计算样品中Ag2O2的质量分数(计算结果精确到小数点后两位)。
解析:
(1)考查实验基本操作,检查沉淀是否洗净的方法是取最后一滴洗涤液,滴加几滴Ba(NO3)2溶液,若有白色沉淀则证明未洗净。
也可以滴加酚酞,检验OH-存在。
还可以做焰色反应等。
(2)该电池正负极主要反应物、产物已知,再结合原子守恒可写出总电池反应式:
Ag2O2+2Zn+4KOH+2H2O===2Ag+2K2Zn(OH)4
(3)n(O2)=
=0.01mol
n(Ag)=
=0.021mol
设Ag2O2、Ag2O的物质的量分别为x、y,则有
x=0.0095mol y=0.001mol
因此Ag2O2质量分数w(Ag2O2)=
≈0.91
答案:
(1)取少许最后一次洗涤滤液,滴入1~2滴Ba(NO3)2溶液,若不出现白色浑浊,表示已洗涤完全(或取少许最后一次洗涤滤液,滴入1~2滴酚酞溶液,若溶液不显红色,表示已洗涤完全)
(2)Ag2O2+2Zn+4KOH+2H2O===2K2Zn(OH)4+2Ag
(3)n(O2)=
=1.000×10-2mol
设样品中Ag2O2的物质的量为x,Ag2O的物质的量为y248g·mol-1×x+232g·mol-1×y=2.588g
x+
y=1.000×10-2mol
x=9.500×10-3mol
y=1.000×10-3mol
w(Ag2O2)=
=
=0.91