第四章第一節(jié)第2課時(shí)A級(jí)·基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練一、選擇題1．鉛蓄電池是最常用的二次電池，其反應(yīng)方程式為Pb＋PbO2＋2H2SO4eq\o(,\s\up7(放電),\s\do5(充電))2PbSO4＋2H2O，則充電時(shí)PbSO4(D)A．在陽(yáng)極生成B．在陰極生成C．在兩個(gè)電極上生成D．在兩個(gè)電極上除去解析：放電時(shí)，PbO2在電池正極上反應(yīng)式為PbO2＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋2e－=PbSO4＋2H2O，Pb在負(fù)極上反應(yīng)式為Pb＋SOeq\o\al(2－,4)－2e－=PbSO4；充電時(shí)，陽(yáng)極反應(yīng)為PbSO4＋2H2O－2e－=PbO2＋SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋，陰極反應(yīng)為PbSO4＋2e－=Pb＋SOeq\o\al(2－,4)，充電時(shí)，PbSO4在兩極上除去。2．化學(xué)電源在日常生活和高科技領(lǐng)域中都有廣泛應(yīng)用。下列說(shuō)法不正確的是(B)A．甲：Zn2＋向Cu電極方向移動(dòng)，Cu電極旁邊溶液的pH增大B．乙：負(fù)極的電極反應(yīng)式為Zn－2e－=Zn2＋C．丙：鋅筒作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，鋅筒會(huì)變薄D．丁：運(yùn)用一段時(shí)間后，電解質(zhì)溶液的酸性減弱，導(dǎo)電實(shí)力下降解析：甲為銅鋅原電池，鋅失去電子，鋅電極是負(fù)極，銅電極是正極，正極上氫離子放電形成氫氣，因此Zn2＋向Cu電極方向移動(dòng)，Cu電極旁邊溶液的pH增大，故A正確；鋅是負(fù)極，電解質(zhì)溶液顯堿性，負(fù)極的電極反應(yīng)式為Zn－2e－＋2OH－=Zn(OH)2，故B錯(cuò)誤；Zn為較活潑電極，作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Zn－2e－=Zn2＋，反應(yīng)中鋅溶解，因而鋅筒會(huì)變薄，故C正確；鉛蓄電池總反應(yīng)式為PbO2＋Pb＋H2SO42PbSO4＋2H2O，運(yùn)用一段時(shí)間后，H2SO4不斷被消耗，因而電解質(zhì)溶液的酸性減弱，導(dǎo)電實(shí)力下降，故D正確。3．探討發(fā)覺(jué)一種利用微生物將有機(jī)物中的化學(xué)能干脆轉(zhuǎn)化為電能的裝置，其在廢水處理和新能源開(kāi)發(fā)領(lǐng)域具有廣袤的應(yīng)用前景。如圖為酸性有機(jī)污水處理的試驗(yàn)裝置。下列說(shuō)法正確的是(C)A．工作過(guò)程中正極室的溶液pH降低B．工作過(guò)程中H＋由正極室向負(fù)極室遷移C．若底物為CH3CHO，則負(fù)極反應(yīng)式為CH3CHO－10e－＋3H2O=2CO2↑＋10H＋D．若底物為CH3CHO，且放出44gCO2，至少消耗28.0LO2解析：正極的電極反應(yīng)式為O2＋4e－＋4H＋=2H2O，溶液的pH上升，A錯(cuò)誤；H＋由負(fù)極室向正極室遷移，B錯(cuò)誤；沒(méi)有標(biāo)明O2所處溫度、壓強(qiáng)，不能計(jì)算O2的體積，D錯(cuò)誤。4．Mg－AgCl電池是一種以海水為電解質(zhì)溶液的水激活電池。下列敘述錯(cuò)誤的是(B)A．Mg為負(fù)極B．正極反應(yīng)式為Ag＋＋e－=AgC．電池放電時(shí)Cl－由正極向負(fù)極遷移D．負(fù)極會(huì)發(fā)生副反應(yīng)Mg＋2H2O=Mg(OH)2＋H2↑解析：活潑金屬鎂作負(fù)極，失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，A項(xiàng)正確；AgCl是難溶物，正極反應(yīng)式為AgCl＋e－=Ag＋Cl－，B項(xiàng)錯(cuò)誤；原電池放電時(shí)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)，則Cl－在正極產(chǎn)生，由正極移向負(fù)極，C項(xiàng)正確；鎂是活潑金屬能與水反應(yīng)，Mg＋2H2O=Mg(OH)2＋H2↑，D項(xiàng)正確。5．某鋰-空氣電池放電時(shí)的工作原理如圖所示。下列敘述正確的是(B)A．放電時(shí)電子由B極經(jīng)導(dǎo)線向A極移動(dòng)B．電池放電時(shí)B電極的反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－=4OH－C．電解液a、b之間可采納陰離子交換膜D．當(dāng)A電極消耗14g金屬鋰時(shí)，B電極有標(biāo)準(zhǔn)狀況下22.4L氧氣參加反應(yīng)解析：在原電池中，A是負(fù)極，B是正極，電子由A極經(jīng)導(dǎo)線向B極移動(dòng)，故A錯(cuò)誤；原電池放電時(shí)B電極發(fā)生還原反應(yīng)：O2＋2H2O＋4e－=4OH－，故B正確；依據(jù)圖示，LiOH由正極區(qū)流出，說(shuō)明電解液a、b之間可采納陽(yáng)離子交換膜，故C錯(cuò)誤；14g金屬鋰物質(zhì)的量為2mol，轉(zhuǎn)移電子為2mol，B電極反應(yīng)為O2＋2H2O＋4e－=4OH－，標(biāo)準(zhǔn)狀況下0.5×22.4＝11.2L氧氣參加反應(yīng)，故D錯(cuò)誤。6.科學(xué)家設(shè)計(jì)出質(zhì)子膜H2S燃料電池，實(shí)現(xiàn)了利用H2S廢氣資源回收能量并得到單質(zhì)硫。質(zhì)子膜H2S燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。下列說(shuō)法不正確的是(C)A．電極a為電池的負(fù)極B．電極b上發(fā)生的電極反應(yīng)為O2＋4H＋＋4e－=2H2OC．電路中每流過(guò)4mol電子，在正極消耗44.8LH2SD．每17gH2S參加反應(yīng)，有1molH＋經(jīng)質(zhì)子膜進(jìn)入正極區(qū)解析：電極a上H2S轉(zhuǎn)化為S2，發(fā)生氧化反應(yīng)，則電極a為電池的負(fù)極，A項(xiàng)正確；電極b上O2轉(zhuǎn)化為H2O，電極反應(yīng)式為O2＋4H＋＋4e－=2H2O，B項(xiàng)正確；負(fù)極反應(yīng)式為2H2S－4e－=S2＋4H＋，電路中每流過(guò)4mol電子，在負(fù)極消耗2molH2S，而不是正極，且題中未指明H2S所處的狀態(tài)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；依據(jù)2H2S－4e－=S2＋4H＋知，17g(0.5mol)H2S參加反應(yīng)，生成1molH＋經(jīng)質(zhì)子膜進(jìn)入正極區(qū)，D項(xiàng)正確。二、非選擇題7．有人設(shè)想以N2和H2為反應(yīng)物，以溶有A的稀鹽酸為電解質(zhì)溶液，可制造出既能供應(yīng)電能，又能固氨的新型燃料電池，裝置如圖所示。(1)電池正極發(fā)生的反應(yīng)式是N2＋6e－＋8H＋=2NHeq\o\al(＋,4)。(2)A是_氯化銨__(填名稱)。(3)NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料電池，其原理見(jiàn)圖，石墨Ⅰ為電池的_負(fù)__極；該電池在運(yùn)用過(guò)程中石墨Ⅰ電極上生成氧化物Y，其電極反應(yīng)式為NO2－e－＋NOeq\o\al(－,3)=N2O5。解析：(1)N2和H2為反應(yīng)物，溶有A的稀鹽酸作電解質(zhì)溶液，能固氨，發(fā)生的反應(yīng)是N2＋3H2＋2HCl=2NH4Cl，依據(jù)裝置圖反應(yīng)前稀A溶液，反應(yīng)后濃的A溶液，因此A為氯化銨，N元素化合價(jià)由0價(jià)→－3價(jià)，H2中H元素的化合價(jià)由0→＋1價(jià)，依據(jù)原電池工作原理，通氮?dú)庖粯O為正極，通氫氣一極為負(fù)極，因此正極反應(yīng)式為N2＋6e－＋8H＋=2NHeq\o\al(＋,4)。(2)依據(jù)問(wèn)題(1)的分析，A應(yīng)是氯化銨。(3)燃料電池中通燃料的一極為負(fù)極，通氧氣或空氣的一極為正極，依據(jù)裝置圖，石墨Ⅰ為負(fù)極，依據(jù)原電池工作原理，負(fù)極上失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，化合價(jià)上升，Y為氧化物，因此Y為N2O5，其電極反應(yīng)式為NO2－e－＋NOeq\o\al(－,3)=N2O5。8．“神舟九號(hào)”飛船的電源系統(tǒng)共有3種，分別是太陽(yáng)能電池帆板、鎘鎳蓄電池和應(yīng)急電池。(1)飛船在光照區(qū)運(yùn)行時(shí)，太陽(yáng)能電池帆板將_太陽(yáng)__能轉(zhuǎn)化為_(kāi)電__能，除供應(yīng)飛船運(yùn)用外，多余部分用鎘鎳蓄電池儲(chǔ)存起來(lái)。其工作原理為Cd＋2NiOOH＋2H2Oeq\o(,\s\up7(放電),\s\do5(充電))Cd(OH)2＋2Ni(OH)2。充電時(shí)，陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為Ni(OH)2－e－＋OH－=NiOOH＋H2O；當(dāng)飛船運(yùn)行到陰影區(qū)時(shí)，鎘鎳蓄電池起先為飛船供電，此時(shí)負(fù)極旁邊溶液的堿性_減小__(填“增大”“減小”或“不變”)。(2)緊急狀況下，應(yīng)急電池會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)，工作原理為Zn＋Ag2O＋H2Oeq\o(,\s\up7(放電),\s\do5(充電))2Ag＋Zn(OH)2，其負(fù)極的電極反應(yīng)式為Zn－2e－＋2OH－=Zn(OH)2。解析：(1)陽(yáng)極是失電子發(fā)生氧化反應(yīng)的一極，Ni(OH)2為陽(yáng)極；放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為Cd－2e－＋2OH－=Cd(OH)2，溶液的堿性減小。(2)負(fù)極上Zn發(fā)生氧化反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為Zn(OH)2。B級(jí)·實(shí)力提升練一、選擇題1．(2024·湖南選擇性考試)海水電池在海洋能源領(lǐng)域備受關(guān)注，一種鋰—海水電池構(gòu)造示意圖如下。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(B)A．海水起電解質(zhì)溶液作用B．N極僅發(fā)生的電極反應(yīng)：2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑C．玻璃陶瓷具有傳導(dǎo)離子和防水的功能D．該鋰—海水電池屬于一次電池解析：鋰海水電池的總反應(yīng)為2Li＋2H2O=2LiOH＋H2↑，M極上Li失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，則M電極為負(fù)極，電極反應(yīng)為2Li－2e－=2Li＋，N極為正極，電極反應(yīng)為2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑。海水中含有豐富的電解質(zhì)，如氯化鈉、氯化鎂等，可作為電解質(zhì)溶液，故A正確；N為正極，海水中溶解的O2也能放電，故B錯(cuò)誤；Li為活潑金屬，易與水反應(yīng)，玻璃陶瓷的作用是防止水和Li反應(yīng)，也能傳導(dǎo)離子，故C正確；該電池不行充電，屬于一次電池，故D正確。2．(2024·浙江1月，22)一種釕(Ru)基協(xié)作物光敏染料敏化太陽(yáng)能電池的原理及電池中發(fā)生的主要反應(yīng)如圖所示。下列說(shuō)法正確的是(C)A．電池工作時(shí)，光能轉(zhuǎn)化為電能，電極X為電池的正極B．鍍鉑導(dǎo)電玻璃的作用是傳遞I－C．電解質(zhì)溶液中發(fā)生反應(yīng)：2Ru3＋＋3I－=2Ru2＋＋I(xiàn)eq\o\al(－,3)D．電池的電解質(zhì)溶液中I－和Ieq\o\al(－,3)的濃度均不斷減小解析：由圖中電子的移動(dòng)方向可知，電極X為原電池的負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2Ru2＋－2e－=2Ru3＋，Y電極為原電池的正極，電解質(zhì)為I－和Ieq\o\al(－,3)的混合物，Ieq\o\al(－,3)在正極上得電子被還原，正極反應(yīng)式為Ieq\o\al(－,3)＋2e－=3I－。電極X為原電池的負(fù)極，A項(xiàng)錯(cuò)誤；鍍鉑導(dǎo)電玻璃的作用是作正極材料，B項(xiàng)錯(cuò)誤；Ru2＋和Ru3＋、Ieq\o\al(－,3)和I－相互轉(zhuǎn)化，所以電解質(zhì)溶液中發(fā)生反應(yīng)2Ru3＋＋3I－=2Ru2＋＋I(xiàn)eq\o\al(－,3)，C項(xiàng)正確；由電池中發(fā)生的反應(yīng)可知，Ieq\o\al(－,3)在正極上得電子被還原為I－，后I－又被氧化為Ieq\o\al(－,3)，Ieq\o\al(－,3)和I－相互轉(zhuǎn)化，反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是光敏有機(jī)物在激發(fā)態(tài)與基態(tài)的相互轉(zhuǎn)化，全部化學(xué)物質(zhì)都沒(méi)有被損耗，D項(xiàng)錯(cuò)誤。3．K－O2電池結(jié)構(gòu)如圖，a和b為兩個(gè)電極，其中之一為單質(zhì)鉀片。關(guān)于該電池，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(D)A．隔膜允許K＋通過(guò)，不允許O2通過(guò)B．放電時(shí)，電流由b電極沿導(dǎo)線流向a電極；充電時(shí)，b電極為陽(yáng)極C．產(chǎn)生1Ah電量時(shí)，生成KO2的質(zhì)量與消耗O2的質(zhì)量比值約為2.22D．用此電池為鉛酸蓄電池充電，消耗3.9g鉀時(shí)，鉛酸蓄電池消耗0.9g水解析：由圖可知，a電極為原電池的負(fù)極，單質(zhì)鉀片失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成鉀離子，電極反應(yīng)式為K－e－=K＋，b電極為正極，在鉀離子作用下，氧氣在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成超氧化鉀。金屬性強(qiáng)的金屬鉀易與氧氣反應(yīng)，為防止鉀與氧氣反應(yīng)，電池所選擇隔膜應(yīng)允許K＋通過(guò)，不允許O2通過(guò)，故A正確；由分析可知，放電時(shí)，a為負(fù)極，b為正極，電流由b電極沿導(dǎo)線流向a電極，充電時(shí)，b電極應(yīng)與直流電源的正極相連，做電解池的為陽(yáng)極，故B正確；由分析可知，生成1mol超氧化鉀時(shí)，消耗1mol氧氣，兩者的質(zhì)量比值為(1mol×71g·mol－1)(1mol×32g·mol－1)≈2.221，故C正確；鉛酸蓄電池充電時(shí)的總反應(yīng)方程式為2PbSO4＋2H2O=PbO2＋Pb＋2H2SO4，反應(yīng)消耗2mol水，轉(zhuǎn)移2mol電子，由得失電子數(shù)目守恒可知，消耗3.9g鉀時(shí)，鉛酸蓄電池消耗水的質(zhì)量為eq\f(3.9g,39g·mol－1)×18g·mol－1＝1.8g，故D錯(cuò)誤。4．最近，科學(xué)家研發(fā)了“全氫電池”，其工作原理如圖所示。下列說(shuō)法不正確的是(C)A．右邊吸附層中發(fā)生了還原反應(yīng)B．負(fù)極的電極反應(yīng)是H2－2e－＋2OH－=2H2OC．電池的總反應(yīng)是2H2＋O2=2H2OD．電解質(zhì)溶液中Na＋向右移動(dòng)，ClOeq\o\al(－,4)向左移動(dòng)解析：由電子的流淌方向可以得知左邊為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，右邊為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，故選項(xiàng)A、B正確；電池的總反應(yīng)沒(méi)有O2參加，總反應(yīng)方程式不存在氧氣，故C選項(xiàng)不正確；在原電池中，陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)，故D選項(xiàng)正確。5．某太陽(yáng)能電池的工作原理如圖所示。下列說(shuō)法正確的是(A)A．光照時(shí)，b極的電極反應(yīng)式為VO2＋－e－＋H2O=VOeq\o\al(＋,2)＋2H＋B．光照時(shí)，每轉(zhuǎn)移2mol電子，有2molH＋由a極區(qū)經(jīng)質(zhì)子交換膜向b極區(qū)遷移C．夜間，a極的電極反應(yīng)式為V3＋＋e－=V2＋D．硅太陽(yáng)能電池供電原理與該電池相同解析：光照時(shí)，b極上VO2＋失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為VO2＋－e－＋H2O=VOeq\o\al(＋,2)＋2H＋，A項(xiàng)正確；在原電池內(nèi)部，陽(yáng)離子向正極(a)移動(dòng)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；夜間電池放電，a極電極反應(yīng)式為V2＋－e－=V3＋，C項(xiàng)錯(cuò)誤；電池工作時(shí)，發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，而硅太陽(yáng)能電池干脆把光能轉(zhuǎn)化成電能，二者供電原理不同，D項(xiàng)錯(cuò)誤。二、非選擇題6．高鐵酸鹽在能源、環(huán)保等方面有著廣泛的用途。高鐵酸鉀(K2FeO4)是一種志向的水處理劑，高鐵電池的研制正在進(jìn)行中。如圖甲是高鐵電池的模擬試驗(yàn)裝置：AB(1)該電池放電時(shí)正極的電極反應(yīng)式為FeOeq\o\al(2－,4)＋4H2O＋3e－=Fe(OH)3↓＋5OH－；若維持電流強(qiáng)度為1A，電池工作非常鐘，理論消耗Zn_0.2__g。(已知F＝96500C/mol)(2)鹽橋中盛有飽和KCl溶液，此鹽橋中氯離子向_右__(填“左”或“右”)移動(dòng)；若用陽(yáng)離子交換膜代替鹽橋，則鉀離子向_左__(填“左”或“右”)移動(dòng)。(3)圖乙為高鐵電池和常用的高能堿性電池的放電過(guò)程曲線，由此可得出高鐵電池的優(yōu)點(diǎn)有_運(yùn)用時(shí)間長(zhǎng)、工作電壓穩(wěn)定__。解析：(1)依據(jù)高鐵電池裝置可確定Zn和C分別作負(fù)極和正極，放電時(shí)FeOeq\o\al(2－,4)在正極發(fā)生還原反應(yīng)，其電極反應(yīng)式為FeOeq\o\