新型化学电源的高考

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  取材于这些知识点的试题,由于题材广、信 息新、陌生度大,所以,大多数考生对这类试题感 到难,而难在何处又十分迷茫。实际上这些题目主 要考查的是学生迁移应用的能力。具体有以下几种 考查角度: 角度一 新型电池“放电”时正极、负极的判断 【知识基础】在Zn-Cu原电池中,较活泼的金属材 料作负极,较不活泼的金属材料或非金属材料作正 极。负极:Zn-2eH2 ↑ 。 Zn2+;正极:2H++2e- 【解题指导】 负极材料 新型电池中 正极材料 元素化合价升高的物质 发生氧化反应的物质 元素化合价降低的物质 发生还原反应的物质 【典例导析1】被称之为“软电池”的纸质电池,采 用一个薄层纸片作为传导体,在其一边镀锌,而在 其另一边镀二氧化锰。在纸内的离子“流过”水和 氧 化 锌 组 成 的 电 解 液 。 电 池 总 反 应 为 Zn+2MnO2+H2O ZnO+2MnO(OH)。下列说 法正确的是 A.该电池的正极为锌 B.该电池反应中二氧化锰起催化剂作用 ( ) C.当0.1 mol Zn完全溶解时,流经电解液的电子个 数为1.204×1023 D.电池正极反应式为2MnO2+2e-+2H2O 2MnO(OH)+2OH- 解析 由总反应式可知,二氧化锰为氧化剂而不是催 化剂,锌为还原剂,应为原电池的负极,A、B错; 电子只能经外电路流动,而不能在电解液中流动, 电解液内电流的形成是由于阴、阳离子的定向移 动,C错;电池负极反应式为Zn-2e-+H2O ZnO+2H+, 用总反应式减去负极反应式得正极反应式 为2MnO2+2e-+2H2O 答案 D 2MnO(OH)+2OH-。 角度二 新型电池“放电”时正极、负极上电极反应 式的书写 【知识基础】铅蓄电池[Pb-PbO2(H2SO4溶液)] 电极反应的书写: 负极:①Pb-2ePbSO4。 ? 把二者合起来,即负极反应式:Pb-2e-+SO 2 4 ? Pb2+;②Pb2++SO2 4 PbSO4。 正极:PbO2得电子变为Pb2+,①PbO2+2e-+4H+ ? 2+ Pb2++2H2O;Pb2+跟SO 2 4 结合生成PbSO4,②Pb +SO4 ? +2e-+4H++SO2 4 2? PbSO4。把二者合起来,即正极反应式:PbO2 PbSO4+2H2O。 总反应式=正极反应式+负极反应式,即: ? PbO2+Pb+4H++2SO 2 4 2PbSO4+2H2O。 【解题指导】 首先分析物质得失电子的情况,然后再考虑电极反 应生成的物质是否跟电解质溶液中的离子发生反应。 对于较为复杂的电极反应,可以利用总反应-较简单 一极电极反应式=较复杂一极电极反应式的方法解决。 【典例导析2】(2009·广东,14)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-3eAl(OH)3↓ 4OH- B.以NaOH溶液为电解液时,负极反应为Al+3OH- 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 电池工作时,正极上O2得到电子被还原,电极 反应为:O2+2H2O+4e- 4OH-,A正确;电解液为 NaOH溶液时,在负极上产生的是NaAlO2而不是 Al(OH)3,B错误;电池的总反应为:4Al+3O2+4NaOH 4NaAlO2+2H2O,消耗NaOH,pH减小;电池工作 时,电子通过外电路由负极流向正极。 答案 A 角度三 新型电池“充电”时阴极、阳极的判断 【知识基础】充电的实质就是把放电时发生的变化 再复原的过程。如铅蓄电池: 【解题指导】 首先应搞明白原电池放电时的正、负极,再根据 电池充电时,阳极接正极,阴极接负极的原理,进 行分析。 【典例导析3】(2009·浙江理综,12)市场上经常 见到的标记为Li-ion的电池称为“锂离子电池”。 它的负极材料是金属锂和碳的复合材料(碳作为金 属锂的载体),电解质为一种能传导Li+的高分子 材料。这种锂离子电池的电池反应式为: Li+2Li0.35NiO2 2Li0.85NiO2 ( ) Li+ 下列说法不正确的是 A.放电时,负极的电极反应式:Li-e反应 B.充电时,Li0.85NiO2既发生氧化反应又发生还原 C.该电池不能用水溶液作为电解质 D.放电过程中Li+向负极移动 解析 A项,Li从零价升至正价,失去电子,作为负 极,正确;B项,反应逆向进行时,反应物只有一 种,故化合价既有升,又有降,所以既发生氧化反 应又发生还原反应,正确;C项,由于Li可以与水反 应,故应为非水材料,正确;D项,原电池中阳离子 应迁移至正极失电子,故错。 答案 D 角度四 新型电池充、放电时,电解质溶液中离子移 动方向的判断 【知识基础】原电池中,阳离子移向正极,阴离子 移向负极,如Zn-Cu(稀H2SO4)电池中:H+移向 ? Cu极;SO 2 4 移向Zn极。电解池中,阳离子移向阴 极,阴离子移向阳极,符合带电微粒在电场中的运 动规律。 【解题指导】 首先应分清电池是放电还是充电;再判断出正、负 极或阴、阳极,进而即可确定离子的移动方向。 【典例导析4】(2008·广东,16改编)LiFePO4电池具有稳 定性高、安全、对环境友好等优点,可用于电动汽车。 电池反应为:FePO4+Li LiFePO4,电池的正极材 料是LiFePO4,负极材料是石墨,含Li+导电固体为 电解质。下列有关LiFePO4电池说法不正确的是( ) A.可加入硫酸以提高电解质的导电性 B.放电时电池内部Li+向正极移动 C.充电过程中,电池正极材料的质量减少 D.放电时电池正极反应为:FePO4+Li++eLiFePO4 解析 由于Li能和稀H2SO4、H2O反应,因此电解质不 能用硫酸;放电过程为原电池原理,在原电池中, 阴离子向着负极移动,阳离子向着正极移动;充电 过程是电解的过程,电解池的阳极失电子,即LiFePO4 -eLi++FePO4,因此阳极材料(LiFePO4)质量 会减少;将电解池阳极反应倒过来就是原电池的正 极反应。综合上述分析可知D正确。 答案 D 迁移应用 1. 固体氧化物燃料电池是由美国西屋(Westinghouse)公司 研制开发的。它以固体氧化锆—氧化钇为电解质,这种 固体电解质在高温下允许氧离子(O2-)在其间通过。该 电池的工作原理如图所示,其中多孔电极 a、b 均不参 与电极反应。下列判断正确的是 ( ) A.有 O2 放电的 a 极为电池的负极 B.有 H2 放电的 b 极为电池的正极 - - C.a 极对应的电极反应为:O2+2H2O+4e ===4OH D.该电池的总反应方程式为:2H2+O2===2H2O 点燃 解析 H2 在 O2 中燃烧的方程式为 2H2+O2=====2H2O, 所以氢氧燃料电池的总方程式为 2H2+O2===2H2O, D 对; 而 O2 为氧化剂,在正极反应,所以 a 极为正极,A 错; 因反应介质中没有水,所以正极反应式为 O2+4e-=== 2O2-,C 错;根据总反应写出负极反应式为 2H2+2O2- -4e-===2H2O;H2 为可燃物,为负极反应物,B 错。 答案 D 2.燃料电池的基本组成为电极、电解质、燃料和氧化剂。 此种电池的能量利用率可高达 80%(一般柴油发电机只 有 40%左右),产物污染也少。下列有关燃料电池的说 法错误的是 ( ) A.上述燃料电池的负极反应物是氢气、甲烷、乙醇等 物质 B.氢氧燃料电池常用于航天飞行器,原因之一是该电 池的产物为水,经过处理之后可供宇航员使用 C.乙醇燃料电池的电解质常用 KOH 溶液,该电池的 - 负极反应为 C2H5OH-12e ===2CO2↑+3H2O D.甲烷燃料电池的正极反应为 O2+2H2O+4e- ===4OH- 解析 氢气、甲烷、乙醇等在燃料电池中,发生的反应为 氧化反应, 故作为电池的负极。 电解质为强碱 KOH 溶液, - 因此不可能生成二氧化碳,应该生成 CO2 3 ,即负极反应 - 为:C2H5OH-12e-+16OH-===2CO2 3 +11H2O,故 C 错误。 答案 C 3.(2009·四川,29)新型锂离子电池在新能源的开 发中占有重要地位,可用作节能环保电动汽车的动 力电池。磷酸亚铁锂( LiFePO4 )是新型锂离子电 池的首选电极材料,它的制备方法如下: 方法一:将碳酸锂、乙酸亚铁[(CH3COO)2Fe]、 磷酸二氢铵按一定比例混合、充分研磨后,在 800℃左右、惰性气体氛围中煅烧制得晶态磷酸亚 铁锂,同时生成的乙酸及其他产物均以气体逸出。 方法二:将一定浓度的磷酸二氢铵、氯化锂混合溶 液作为电解液,以铁棒为阳极,石墨为阴极,电解 析出磷酸亚铁锂沉淀。沉淀经过滤、洗涤、干燥, 在 800℃左右、惰性气体氛围中煅烧制得晶态磷酸 亚铁锂。 在锂离子的电池中,需要一种有机聚合物作为正、 负极之间锂离子迁移的介质,该有机聚合物的单体 之一(用M表示)的结构简式如下: 请回答下列问题: (1)上述两种方法制备磷酸亚铁锂的过程都必须在 惰性气体氛围中进行。其原因是 。 (2)在方法一所发生的反应中,除生成磷酸亚铁锂、 乙酸外,还有 式)生成。 (3)在方法二中,阳极生成磷酸亚铁锂的电极反应 、 、 (填化学 式为 。 。 (4)写出M与足量氢氧化钠溶液反应的化学方程式: (5)已知该锂离子电池在充电过程中,阳极的磷酸 亚铁锂生成磷酸铁,则该电池放电时正极的电极反 应式为 。 解析 (1)LiFePO4中有Fe2+,Fe2+容易被氧化,所以 制备LiFePO4时要在无氧条件下操作。 (2)根据信息给定的方法一所发生的反应中的反应 物和部分生成物,再根据元素守恒,可写出该反应 的化学方程式: Li2CO3+2(CH3COO)2Fe+2NH4H2PO4 2LiFePO4 +4CH3COOH↑+2NH3↑+H2O↑+CO2↑。 (3)方法二中,阳极Fe放电生成Fe2+,Fe2+再与 H2PO 4 、Li+反应生成LiFePO4。 ? (5)该锂离子电池在充电过程中,阳极的LiFePO4 生成FePO4,则该电池放电时正极的反应是FePO4生成 LiFePO4,其电极反应式是FePO4+Li++eLiFePO4。 答案(1)为防止亚铁化合物被氧化 (2)CO2 (4) H2O NH3 LiFePO4+2H+ +-2e(3)Fe+H2PO ? +Li 4 (5)FePO4+Li++e- LiFePO4 实验突破 9.电化学原理在实验中的应用 电化学原理在生产、生活中的应用非常广泛, 在化学实验中的作用亦不可低估。如改变反应速率、 制备通常方法难以制备的物质等很多方面,现分别 列举如下: 应用一 加快氧化还原反应的速率 一个自发进行的氧化还原反应,设计成原电池 时 反 应 速率 增 大 。 如 实 验 室制 H2 时, 在 Zn 与 稀 H2SO4 反应时加入少量 CuSO4 溶液,就能使产生 H2 的反应速率加快。 应用二 比较金属活动性的强弱 两种金属分别做原电池的两极时,一般作负极 的金属比作正极的金属活泼。 应用三 制备通常方法难以制备的物质 电解是最强有力的氧化还原手段,可以制备F2等 氧化性很强的物质,也可以制备 Na 、Mg 、Al等还 原性很强的物质等。 应用四 利用有关量的关系进行某些测量或测定 可以利用电子与物质间的关系测元素的相对原 子质量、阿伏加德罗常数等。 【典例导析1】 下图Ⅰ、Ⅱ分别是甲、乙两组同学 将反应AsO 34? +2I-+2H+ ? AsO 3 3 +I2+H2O设计成的 原电池 装置,其中C1、C2均为碳棒。甲组向图Ⅰ烧杯中逐 滴加入适量浓盐酸;乙组向图ⅡB烧杯中逐滴加入 适量40% NaOH溶液。 下列叙述正确的是 A.甲组操作时,微安表指针发生偏转 B.甲组操作时,溶液颜色不变 C.乙组操作时,C2作正极 ( ) D.乙组操作时,C1上发生的电极反应式为I2+2e2I- ? - +2H+ 解析 甲组操作时发生的反应为AsO 3 +2I 4 ? AsO 3 +I2+H2O,有碘单质生成,因此溶液的颜色变 3 深,但装置构成的原电池中两极直接接触(一极是 3? ? -),呈短路状态,因此 AsO 3 /AsO ,另一极是 I /I 2 4 3 微安表中无电流通过,A、B错;乙组操作时,由 于向图ⅡB烧杯中逐滴加入烧碱,此时原电池发生的 ? +I +H O 反应为AsO 3 2 2 3 棒上发生氧化反应,作负极,C1棒上发生还原反 -+2H+,此时C ? AsO3 +2I 2 4 应,作正极,电极反应式为I2+2e答案 D 2I-。 【典例导析 2】 【实验设计】某研究性学习小组在研究 由 Fe2+制备 Fe(OH)2 的过程中,设计了如下实验方案: 方法一:按照图 1 进行实验,容器 A 中的反应开始时, 活塞 C 处于打开状态,一段时间后,关闭活塞 C,容器 A 中的反应仍在进行,最终在________(填“A”或 “B”)容器中观察到白色沉淀。 方法二:按图 2 进行实验,最终在两极中间的溶液中首 先观察到白色沉淀。请从所给的试剂和电极材料中选择 正确的序号填在横线上: ①蒸馏水;②NaCl 溶液;③NaOH 溶液;④四氯化碳; ⑤CuCl2 溶液;⑥乙醇;⑦铁棒;⑧植物油;⑨碳棒。 其中 a 为________,d 为________(填序号)。 【探究思考】 实验表明上述实验中出现白色的沉淀会逐渐 变为灰绿色或绿色,那么,如何解释出现灰绿色或绿色的 现象呢? (1)甲同学查阅资料后,得到 Fe(OH)2 如下信息: 资料名称 物理性质描述 化学性质描述 《化学辞 白色无定形粉 与空气接触易被氧化, 典》 ,顾翼 末或白色至淡绿 将细粉喷于空气中, 东编 色六方晶体 则立即燃烧出火花 《大学普通 此沉淀易被氧化成 化学(下册)》 白色沉淀 微绿色 Fe3(OH)8 傅鹰著 能强烈吸收 O2,迅速 变成棕色 Fe(OH)3,这 《普通化 白色 时氧化的中间产物为土 学教程》 + 绿色,其中含有 Fe2 、 + Fe3 阅读该资料后, 你对上述实验中出现灰绿色或绿色现象的 解释是_______________________; 资料中提及的微绿色 Fe3(OH)8, 用氧化物的形式表示可写 成_______________________。 (2)乙同学依据配色原理: 白色和棕色不可能调配成绿色或 灰绿色的常识, 认为绿色可能是形成 Fe(OH)2· nH2O 所致。 用热水浴的方式加热“方法一”中生成的绿色沉淀, 观察 到沉淀由绿变白的趋势。加热时,“方法一”中活塞 C 应处于________(填“打开”或“关闭”)状态,容器 A 中 的反应需处于__________(填“停止”或“发生”)状态。 写出该实验中支持乙同学观点的化学方程式: _________。 (3)欢迎你参加该研究小组的讨论, 请提出一种有助于对沉 淀由“白”变“绿”的现象进行合理解释的实验设计新 思路。 解析 此题以探究实验为载体综合考查了电化学和 化学实验知识,并且考查了考生分析问题、知识迁移的能 力,本题对考生来说有一定的难度。由所学知识可知, Fe(OH)2 极易被空气中的氧气氧化生成 Fe(OH)3,分析图 1 可知,用此实验装置可以延缓 Fe(OH)2 被氧化的时间, 从而观察到白色 Fe(OH)2 沉淀。反应开始后,锥形瓶 A 中的铁屑与稀硫酸反应,生成硫酸亚铁和氢气,此时活塞 C 应处于打开位置,生成的 H2 进入锥形瓶 B 中,赶跑装 置 B 中的空气,使装置 B 中充满 H2,再关闭活塞 C 后, 生成的 H2 使 A 中压强增大,把 A 中的溶液压入 B 中,此 时硫酸应有剩余,在 B 中硫酸和硫酸亚铁分别与 NaOH 反应。 方法二是利用电解的方法来制备 Fe(OH)2,结合题给试剂 和电极材料, 要在电解过程中产生 Fe2+, 应选取铁棒作阳 极,阴极可以选用铁棒也可以用碳棒,选取电解质溶液要 注意题给信息: “在两极中间的溶液中首先观察到白色沉 淀”,d 应选取 NaCl 溶液,若选 NaOH 溶液就会在阳极 区首先观察到白色沉淀,若选用蒸馏水则导电能力太弱。 结合物质的密度大小, 应选取植物油覆盖在电解质溶液上 来隔绝空气。分析甲同学所查资料可知,沉淀变成灰绿色 或绿色主要是因为部分 Fe(OH)2 被空气氧化成棕色的 Fe(OH)3。以氧化物的形式表示 Fe3(OH)8 的方法与表示硅 酸盐的方法相似,其形式为 FeO· Fe2O3· 4H2O。验证乙同 学的猜测时要防止 Fe(OH)2· nH2O 被空气氧化,因此活塞 C 应处于打开状态,容器 A 中的反应也要继续进行。 Fe(OH)2· nH2O 受热分解生成氢氧化亚铁和水。 答案 【实验设计】 ② 方法一:B 方法二:⑦ Fe(OH)3 (2)打开 【探究思考】 (1)由于 Fe(OH)2 部分被氧化, 混入少量的 FeO· Fe2O3· 4H2O 发生 + Fe(OH)2· nH2O===Fe(OH)2+nH2O + (3)向含 Fe2 和 Fe3 的混合液中加入 NaOH 溶液后,观察 生成的沉淀的颜色是否为灰绿色(或者可以将 Fe(OH)3 和 Fe(OH)2 混合后观察其颜色)。 迁移应用 1. 某校化学研究性学习小组欲设计实验验证 Fe 、 Cu 的金属活动性,他们提出了以下两种方案。请你帮 助他们完成有关实验项目: 方案Ⅰ: 有人提出将大小相等的铁片和铜片,分别 同时放入稀硫酸(或稀盐酸)中,观察产生气泡的 快慢,据此确定它们的活动性。该原理的离子方程 式为 。 方案Ⅱ:有人利用 Fe 、 Cu 作电极设计成原电池, 以确定它们的活动性。试在下面的方框内画出原电 池装置图,标出原电池的电极材料和电解质溶液, 并写出电极反应式。 正极反应式: 负极反应式: ; 。 方案Ⅲ.结合你所学的知识,帮助他们再设计一个验 证Fe、Cu活动性的简单实验方案(与方案Ⅰ、Ⅱ不 能雷同): 用离子方程式表示其反应原理: , 。 解析 比较或验证金属活动性方案有很多,可以利 用金属与酸反应的难易来判断或验证;也可以利用 原电池原理,负极是较活泼的金属;也可以利用金 属单质间的置换反应来完成。 答案 方案Ⅰ:Fe+2H+ 方案Ⅱ: Fe2++H2↑ 2H++2eFe-2e- H2↑ Fe2+ 方案Ⅲ: 把铁片插入 CuSO4 溶液中,一段时间后, 观察铁片表面是否生成红色物质 Fe+Cu2+ Cu+Fe2+ 2. (1 )将锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池,两 电极间连接一个电流计。 锌片上发生的电极反应: 银片上发生的电极反应: ; 。 (2)若该电池中两电极的总质量为60 g,工作一段 时间后,取出锌片和银片洗净干燥后称重,总质量 为47 g,试计算: ①产生氢气的体积(标准状况); ②若已知电子电荷为1.60×10-19 C,通过导线 C,试计算阿伏加德罗常数NA。 解析 (1)锌片与银片和稀硫酸构成原电池,锌片为 负极,发生氧化反应:Zn-2e发生还原反应:2H++2e- Zn2+;银片为正极, H2 。 (2)①锌片与银片减少的质量等于生成氢气所消耗 的锌的质量,设产生的氢气体积为x。 Zn+2H+ 65 g 60 g-47 g=13 g Zn2++H2↑ 22.4 L x x=13 g×22.4 L÷65 g=4.48 L ②反应消耗的锌为:13 g÷65 g/mol=0.20 mol 1 mol Zn变为Zn2+时,转移2 mol e-,则通过的电量可 表示为:0.20 mol×2×NA×1.60×10-19 C=3.85×104 C 解之得:NA=6.02×1023 mol-1。 答案 (1)Zn-2eZn2+ 2H++2eH2↑ (2)①4.48 L ②6.02×1023 mol-1 易错题重练 1.(2009·浙江理综,12)市场上经常见到的标 记为Li-ion的电池称为“锂离子电池”。它 的负极材料是金属锂和碳的复合材料(碳作为 金属锂的载体),电解质为一种能传导Li+的高 分子材料。这种锂离子电池的电池反应式为: Li+2Li0.35NiO2 放电 充电 2Li0.85NiO2 下列说法不正确的是 ( ) A.放电时,负极的电极反应式:Li-e还原反应 C.该电池不能用水溶液作为电解质 D.放电过程中Li+向负极移动 Li+ B.充电时,Li0.85NiO2既发生氧化反应又发生 解析 A项,Li从零价升至正价,失去电子,作为 负极,正确;B项,反应逆向进行时,反应物只有 一种,故化合价既有升,又有降,所以既发生氧 化反应又发生还原反应,正确;C项,由于Li可以 与水反应,故应为非水材料,正确;D项,原电池 中阳离子应迁移至正极失电子,故错。 答案 D 2.用酸性氢氧燃料电池电解苦卤水(含Cl-、Br-、 Na+、Mg2+)的装置如图所示(a、b为石墨电 极)。下列说法中,正确的是 ( ) A.电池工作时,正极反应式为:O2+2H2O+4e4OHB.电解时,a电极周围首先生成Cl2 C.电解时,电子流动路径是:负极→外电路→阴 极→溶液→阳极→正极 D.忽略能量损耗,当电池中消耗0.02 g H2时,b极 周围会产生0.02 g H2 解析 由于磷酸为电解质,电池的正极反应为: 2H2O,A错;a电极与原电池正极相 O2+4H++4e- 连,为电解池的阳极,由于Br-还原性强于Cl-,因 此 Br - 先放电, B 错;电解时,电子流动路径是: 负极 → 阴极,阳极 → 正极,电子不能从溶液中通 过, C 错;根据通过的电子守恒,当电池中消耗 0.02 g H2时,b极周围会产生0.02 g H2,D对。 答案 D 3.某同学按如图所示的装置进行实验,A、B为常 见 金 属 , 它 们 的 硫 酸 盐 可溶 于 水 。当 K 闭 合 ? 后,在交换膜处 SO 2 从右向左移动。下列分 4 析不正确的是 ( ) A.溶液中c(A2+)增大 B.B的电极反应:B-2e- B2+ C.y电极上有Cl2产生,发生氧化反应 D.反应初期x电极周围出现白色沉淀,随后沉淀 消失 解析 右向左移动,说明 A 为原电池的负极,该极的金 属A失去电子:A-2eA2+,c(A2+)增大;选项 B,若金属B是不活泼金属,溶液中的B2+获得电 子生成B。选项D,x电极为阴极,y电极为阳极, ? 从 选项A,当K闭合后,在交换膜处 SO 2 4 电解初期,AlCl3溶液中的H2O电离出的H+在x电 极获得电子生成H2,同时生成OH-,反应方程式 为:2H2O+2e答案 B H2↑+2OH-,产生的OH-与 Al3+结合生成Al(OH) 3沉淀。 4. 日常生活中常用的普通锌 - 锰干电池有 7 种物 质:NH3、Mn2O3、ZnCl2、MnO2、NH4Cl、Zn 和H2O,它们分别是锌-锰电池中氧化还原反应 的反应物和生成物,该干电池的结构如图所 示。下列说法正确的是 ( ) A.普通锌-锰干电池中电解质溶液为ZnCl2、 MnCl2 B.石墨电极发生的反应为:2MnO2+2NH ? +2e 4 Mn2O3+2NH3+H2O C.放电时,NH ? 向负极移动 4 D.用该电池电解饱和AlCl3溶液,析出2.7 g Al时, 溶解9.75 g Zn 解析 选项A,题目提供的7种物质中,只有NH4Cl Zn2+,所以 和ZnCl 2 是可溶性的 , 分析元素价态变化可知 Zn 失 去电子为原电池的负极:Zn-2e电池中电解质溶液为 NH 4 Cl ;选项 B ,石墨为正极 材料,7种物质中,MnO2在该极获得电子生成 Mn2O3:2MnO2+2NH ? +2e 4 Mn2O3+2NH3+H2O;选 ? 向正极移 项 C ,正极消耗 NH ? ,所以放电时 NH 4 4 动;选项D,根据离子的放电能力,电解饱和 AlCl3溶液时,首先是H+在阴极放电生成 H2,而不 是析出Al。 答案 B 5.LiFePO4电池具有稳定性高、安全、对环境友好 等优点,可用于电动汽车。电池反应为: FePO 4 +Li 放电 充电 LiFePO 4 。电池的正极材料是 LiFePO4,负极材料是石墨,含有导电固体为电 解质。下列有关LiFePO4电池的说法不正确的是 ( A.可加入硫酸以提高电解质的导电性 B.放电时电池内部Li+向正极移动 C.充电过程中,电池正极材料的质量减少 D.放电时电池正极反应为:FePO4+Li++eLiFePO4 ) 解析 由于 Li 能和稀 H 2 SO 4 、 H 2 O 反应,因此电解 质不能用硫酸;放电过程为原电池原理,在原电 池中,阴离子向着负极移动,阳离子向着正极移 动;充电过程是电解的过程,电解池的阳极失电 子,即LiFePO 4-e- Li++FePO4,因此阳极材料 (LiFePO4)质量会减少;将电解池阳极反应倒过 来就是原电池的正极反应。综合上述分析可知 B、C、D正确。 答案 A 答题规范 9电极方程式的书写规范 1.电极方程式的书写 (1)铅蓄电池放电时,电流流入的极为 正 极, 其电极方程式为:Pb-2e负极反应式为 H2-2e- Pb2+ 。 2H+ 。 (2)氢氧燃料电池若用KOH作电解质溶液,其 (3)氢氧燃料电池若用H2SO4作电解质溶液, 其正极反应式为 O2+4e-+2H2O 4OH- 。 (4)依据CH4+2O2 CO2+2H2O,利用KOH ↓ 溶液作电解质溶液制成燃料电池,则负极反应 CO2 +4H2O 。 式为 CH4-8e-+8OH- (5)为了贯彻“绿色环保”理念,某汽车尾气研 究小组根据汽油(用C4 H10 表示)燃料电池的工作 原理(一个电极通入空气,另一个电极通入汽油 蒸气,掺杂了 Y 2 O 3 和 ZrO 2 晶体作电解质,其在高 温下传导 O 2 )设计汽油燃料电池,从而减少废气 4OH- 。 的排放。其正极反应式为 O2+4e-+2H2O (6)Cu2O是一种半导体材料,基于绿 色化学理念设计的制取Cu2O的电解池示 意图如图,电极总反应:2Cu+H2O Cu2O+H2↑。 Cu2+ 。 其阳极反应式为 Cu-2e 规范答案 ? (1)负 Pb-2e-+SO 2 PbSO4 4 (2)H2-2e-+2OH2H2O (3)O2+4e-+4H+ 2H2O 2? (4)CH4-8e-+10OHCO 3 +7H2O (5)O2+4e2O2(6)2Cu-2e-+2OHCu2O+H2O 2.用惰性电极电解下列溶液,一段时间后,再加 入一定质量的另一种物质,溶液能与原来溶液 完全一样,则该物质是: (1)电解饱和NaCl溶液:浓盐酸 。 (2)电解CuSO4溶液: Cu(OH)2 。 规范答案 (1)HCl气体 (2)CuO或CuCO3 阅卷心语 在书写电极方程式时,不能忽略介质,有时介 质也能参与电极反应。同一个原电池反应在不 同的介质中其电极方程式不同,另外,书写时 要规范,电子符号不能只写e,要加“-”号。 返回