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1.(RJ必修2·P45改编题)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.以稀硫酸、KOH为介质的氢氧燃料电池的负极电极反应式相同
D.以稀硫酸、KOH为介质的氢氧燃料电池的总反应式相同
【解析】选C。在催化剂作用下利用太阳能来分解H2O获得H2更为科学,A正确;氢氧燃料电池中生成物为H2O,对环境无污染,B正确;以稀硫酸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,C错误;氢氧燃料电池的总反应式均为2H2+O22H2O,D正确。
2.(RJ选修4·P73改编题)某原电池装置如图所示。下列有关叙述中,正确的是
( )
A.Fe作正极,发生氧化反应
B.负极反应:2H++2e-H2↑
C.工作一段时间后,两烧杯中溶液pH均不变
D.工作一段时间后,NaCl溶液中c(Cl-)增大
【解析】选D。负极是铁发生氧化反应,A错误;正极是石墨,H+在此电极发生还原反应,B错误;工作一段时间后,右池中H+在石墨棒上被还原为H2,溶液的pH增大,C错误;盐桥中的Cl-移向负极,NaCl溶液中c(Cl-)增大,D正确。
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3.一种可快速充放电的铝离子电池,该电池电解质为离子液体
{AlCl3/[EMIM]Cl},放电时有关离子转化如图所示。下列说法正确的是( )
A.放电时,负极发生:2AlC-e-Al2C+Cl-
B.放电时,电路中每流过3 mol电子,正极减少27 g
C.充电时,泡沫石墨极与外电源的负极相连
D.充电时,阴极发生:4Al2C+3e-Al+7AlC
【解析】选D。放电时,活泼的金属铝是负极失电子生成Al3+,然后与AlC结合生成Al2C,电极反应式为Al-3e-+7AlC4Al2C,A错误;负极Al失电子,每流过3 mol电子,负极减少27 g,B错误;
泡沫石墨极与外电源的正极相连,C错误;充电时,Al2C在阴极得电子4Al2C+3e-Al+7AlC,D正确。
4.反应2H2S(g)+O2(g)S2(s)+2H2O(l) ΔH=-632 kJ·mol-1。图为质子膜H2S燃料电池示意图。下列说法正确的是( )
A.该电池可实现把化学能全部转化为电能
B.电极b上发生的电极反应为O2+2H2O+4e-4OH-
C.电极a上发生的电极反应为2H2S-4e-S2+4H+
D.标准状况下,当有22.4 L H2S参与反应时,有2 mol H+经质子膜进入负极区
【解析】选C。原电池工作时有部分化学能转化为热能等,A错误;O2在酸性条件下,发生O2+4H++4e-2H2O,B错误;负极H2S失电子生成S2和H+,电极反应为2H2S-4e-S2+4H+,C正确;标准状况下,22.4 L H2S参与反应时,转移电子2 mol,则有2 mol H+经质子膜进入正极区,D错误。
【加固训练】
用于驱动潜艇的液氨-液氧燃料电池示意图如下图所示,有关说法正确的是
( )
A.电极2发生氧化反应
B.电池工作时,Na+向负极移动
C.电流由电极1经外电路流向电极2
D.电极1发生的电极反应为2NH3+6OH--6e-N2+6H2O
【解析】选D。电极2通入O2发生还原反应,A错误;阳离子向正极移动,B错误;电流由电极2经外电路流向电极1,C错误,电极1上NH3失电子,结合迁移过来的OH-生成N2和H2O,D正确。
5.综合下图判断,下列说法正确的是( )
A.装置Ⅰ和装置Ⅱ中负极反应均是Fe-2e-Fe2+
B.装置Ⅰ和装置Ⅱ中正极反应均是O2+2H2O+4e-4OH-
C.装置Ⅰ和装置Ⅱ中盐桥中的阳离子均向右侧烧杯移动
D.放电过程中,装置Ⅰ左侧烧杯和装置Ⅱ右侧烧杯中溶液的pH均增大
【解析】选D。装置Ⅰ中Zn比Fe活泼,Zn作负极,发生Zn-2e-Zn2+;
Fe作正极发生O2+2H2O+4e-4OH-,则正极溶液的pH增大。装置Ⅱ中,Fe作负极,发生Fe-2e-Fe2+;Cu作正极发生2H++2e-H2↑。正极由于不断消耗H+,所以溶液的pH逐渐增大。A、B错误,D正确。在原电池的电解质溶液中,阳离子移向正极,C错误。
6.根据下列叙述写出对应的电极反应式。
(1)LiFePO4是一种新型动力锂电池的电极材料。下图为某LiFePO4电池充、放电时正极局部放大示意图,则电池放电时正极反应式为__________________。
(2)以NO2、O2、熔融NaNO3组成的燃料电池装置如图,在使用过程中石墨Ⅰ电极反应生成一种氧化物Y,则该电极反应式为_______________________________。
(3)Al-Ag2O2电池可用作水下动力电源,其原理如下图所示。该电池的负极反应式为___________________________________________________________
_____
___________________________________________________________________。
(4)燃料电池是将燃料能源的化学能直接转化为电能的“能量转化器”。目前已经使用的二甲醚(CH3OCH3)燃料电池X极电极反应为O2+2H2O+4e-4OH-,则X是
________(填“正极”或“负极”),发生________(填“氧化”或“还原”)反应。该电池的电解质显______(填“酸性”“碱性”或“中性”),另一极的电极反应为____________________。
标准状况下,有44.8 L O2完全反应,则电路中转移________mol电子,消耗
________g二甲醚。
【解析】(1)原电池放电时,正极上FePO4得电子生成LiFePO4,电极反应式为Li++FePO4+e-LiFePO4。
(2)因为石墨Ⅱ电极上通入的O2得电子,故在石墨Ⅰ电极上NO2失电子,与迁移过来的N结合生成+5价氮的氧化物N2O5,电极反应式为NO2+N-e-N2O5。
(3)该电池中铝为负极,失去电子,结合溶液中的OH-
,最终生成Al。
(4)X极是O2得电子是正极,发生还原反应,根据X极的电极反应式确定电解质显碱性;另一极的电极反应为CH3OCH3-12e-+16OH-2C+11H2O。在标准状况下,有44.8 L(2 mol)O2完全反应,1 mol O2得4 mol电子,则电路上转移电子为8 mol,根据电子守恒,应该有mol二甲醚反应,其质量为mol×46 g·mol-1=g。
答案:(1)Li++FePO4+e-LiFePO4
(2)NO2+N-e-N2O5
(3)Al-3e-+4OH-Al+2H2O
(4)正极 还原 碱性
CH3OCH3-12e-+16OH-2C+11H2O 8