训练(三十) 新型化学电源及分析1.(2021·重庆南川中学检测)化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法不正确的是( )A.甲:正极的电极反应式为Ag2O+2e-+H2O===2Ag+2OH-B.乙:锌筒作负极,发生氧化反应,锌筒会变薄C.丙:使用一段时间后,电解质溶液的酸性减弱,导电能力下降D.丁:Zn2+向Cu电极方向移动,Cu电极附近溶液中H+浓度增加D [纽扣式银锌电池中,电解质溶液是KOH溶液,Ag2O是正极,发生还原反应,电极反应式为Ag2O+2e-+H2O===2Ag+2OH-,A项正确;锌锰干电池中,锌筒作负极,锌发生氧化反应生成Zn2+进入电解质溶液,锌筒会变薄,B项正确;酸性氢氧燃料电池的总反应式为2H2+O2===2H2O,反应生成H2O,电解质溶液的酸性减弱,导电能力下降,C项正确;原电池中阳离子向正极移动,则Zn2+向Cu电极移动;Cu电极的电极反应式为2H++2e-===H2↑,反应消耗H+,则Cu电极附近溶液中H+浓度减小,D项错误。]2.(2021·黑龙江哈尔滨检测)微型银-锌电池可用作电子仪器的电源,其电极分别是Ag/Ag2O和Zn,电解质为KOH溶液,电池总反应为Ag2O+Zn+H2O===2Ag+Zn(OH)2,下列说法正确的是( )A.电池工作过程中,KOH溶液浓度降低B.电池工作过程中,电解液中OH-向正极迁移C.负极发生反应:Zn+2OH--2e-===Zn(OH)2D.正极发生反应:Ag2O+2H++2e-===2Ag+H2OC [由电池总反应可知,反应中消耗H2O,KOH溶液浓度升高,A项错误;原电池中阴离子向负极移动,故电池工作过程中,电解液中OH-向负极迁移,B项错误;Zn是负极,发生氧化反应生成Zn(OH)2,电极反应式为Zn+2OH--2e-===Zn(OH)2,C项正确;电解质为KOH溶液,正极上Ag2O发生还原反应,电极反应式为Ag2O+H2O+2e-===2Ag+2OH-,D项错误。]3.(2021·山东检测)一种镁氧电池如图所示,电极材料为金属镁和吸附氧气的活性炭,电解液为KOH浓溶液。下列说法错误的是( )7
A.电池总反应式为2Mg+O2+2H2O===2Mg(OH)2B.正极反应式为Mg-2e-===Mg2+C.活性炭可以加快O2在正极上的反应速率D.电子的移动方向由a经外电路到bB [由图可知,Mg是负极,发生氧化反应生成Mg2+,空气中O2在活性炭(正极)发生还原反应生成OH-,电池总反应式为2Mg+O2+2H2O===2Mg(OH)2,A项正确;空气中O2在正极发生还原反应,则正极反应式为O2+2H2O+4e-===4OH-,负极反应式为Mg-2e-===Mg2+,B项错误;O2在正极上发生反应,活性炭的比表面积大,可加快O2在正极的反应速率,C项正确;原电池中电子由负极流向正极,则电子的移动方向由a经外电路到b,D项正确。]4.(2021·天津河东区一模)室温下,利用下图,可回收酸性废水中低浓度的铜,下列说法错误的是( )A.电极2为正极,只发生反应:Cu2++2e-===CuB.Y为阴离子交换膜,2室流出的溶液是Na2SO4溶液C.每8molNaOH参加反应,有8mol电子转移D.此装置在回收铜的同时还有电流产生A [由图可知,Cu2+、H+在电极2被还原,则电极2为正极,电极反应式有2H++2e-===H2↑,Cu2++2e-===Cu,A项错误;电极1上BH转化为B(OH),电极反应式为BH+8OH--8e-===B(OH)+4H2O,1室中Na+透过X膜向2室迁移,3室中SO透过Y膜向2室迁移,故Y为阴离子交换膜,X为阳离子交换膜,2室中流出Na2SO4溶液,B项正确;由负极反应式可知,消耗8molNaOH时,转移8mol电子,C项正确;该装置形成原电池,在回收铜的同时,有电流产生,D项正确。]7
5.(2021·湖南常德一模)2019年化学诺贝尔奖授予拓展锂离子电池应用的三位科学家。如图是某锂空气充电电池的工作原理示意图,下列叙述正确的是( )A.电解质溶液可选用可溶性锂盐的水溶液B.电池放电时间越长,Li2O2含量越少C.电池工作时,正极可发生Li++O2-e-===LiO2D.充电时,b端应接电源的负极D [锂是非常活泼金属,可与水反应生成LiOH和H2,故电解质溶液不能选用可溶性锂盐的水溶液,A项错误;电池放电过程生成Li2O2,放电时间越长,Li2O2含量越多,B项错误;电池工作时,正极发生还原反应,电极反应是Li++O2+e-===LiO2,C项错误;充电时,负极接外加电源的负极,故b端接电源的负极,D项正确。]6.(2020·江苏南京、盐城一模)2019年11月《Science》杂志报道了王浩天教授团队发明的制取H2O2的绿色方法,原理如图所示(已知:H2O2H++HO,Ka=2.4×10-12)。下列说法错误的是( )A.a极的电势低于b极B.Y膜为选择性阴离子交换膜C.每转移0.4mole-,就有0.1molH2O2生成D.b极的电极反应为O2+2e-+H2O===HO+OH-C [电极a通入H2,电极b通入O2,二者反应生成H2O2,则a极是负极,b极是正极,故a极的电势低于b极,A项正确;该装置用于制取H2O2,电极b必然生成HO,7
电极反应式为O2+H2O+2e-===HO+OH-,HO透过Y膜,H+透过X膜,并结合生成H2O2,故X膜为阳离子交换膜,Y膜为阴离子交换膜,B、D项均正确;由b极反应可知,转移2mol电子时,生成1molHO,最终生成1molH2O2,故转移0.4mole-,有0.2molH2O2生成,C项错误。]7.(2021·广西柳州一中检测)一种可充电锂空气电池如图所示。当电池放电时,O2与Li+在多孔碳材料电极处生成Li2O2-x(x=0或1)。下列说法正确的是( )A.放电时,多孔碳材料电极为负极B.放电时,外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极C.充电时,电解质溶液中Li+向多孔碳材料区迁移D.充电时,电池总反应为Li2O2-x===2Li+O2D [由题意知,放电时负极反应为Li-e-===Li+,正极反应为(2-x)O2+4Li++4e-===2Li2O2-x(x=0或1),电池总反应为O2+2Li===Li2O2-x。充电时电池总反应为Li2O2-x===2Li+O2,D项正确;该电池放电时,金属锂为负极,多孔碳材料为正极,A项错误;该电池放电时,外电路电子由锂电极流向多孔碳材料电极,B项错误;该电池放电时,电解质溶液中Li+向多孔碳材料区迁移,充电时电解质溶液中的Li+向锂电极迁移,C项错误。]8.(2021·检测)我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的NaCO2二次电池。将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液,钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料,电池的总反应为3CO2+4Na⇌2Na2CO3+C。下列说法错误的是( )A.放电时,ClO向负极移动B.充电时释放CO2,放电时吸收CO2C.放电时,正极反应为3CO2+4e-===2CO+C7
D.充电时,正极反应为Na++e-===NaD [根据电池的总反应知,放电时负极反应为4Na-4e-===4Na+,正极反应为3CO2+4e-===2CO+C。根据充、放电时电极反应的“互逆性”推知,充电时,阴极反应为4Na++4e-===4Na,阳极反应为2CO+C-4e-===3CO2↑,C项正确,D项错误;放电时,ClO向负极移动,A项正确;根据充电和放电时的电极反应式知,充电时释放CO2,放电时吸收CO2,B项正确。]9.(2021·广东广州六校联考)用一种吸附氢气的碳纳米管材料制备的二次电池如图所示,该电池的电解质为6mol/LKOH溶液,下列说法中正确的是( )A.充电时,OH-从镍电极移向碳电极B.放电时,电池负极的电极反应为H2-2e-===2H+C.放电时,电池正极的电极反应为NiO(OH)+H2O+e-===Ni(OH)2+OH-D.该电池充电时,将碳电极与电源的正极相连C [由放电时电子流动方向可知,镍电极是正极,碳电极是负极,则充电时,阴离子向阳极移动,OH-从碳电极移向镍电极,A项错误;放电时,电池的负极反应为H2+2OH--2e-===2H2O,B项错误;放电时,NiO(OH)在正极得电子被还原,则正极反应式为NiO(OH)+H2O+e-===Ni(OH)2+OH-,C项正确;碳电极是负极,该电池充电时,将碳电极与电源的负极相连,D项错误。]10.(2021·河南信阳一中检测)全固态锂硫电池能量密度高、成本低,其工作原理如图所示,其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料,电池反应为16Li+xS8===8Li2Sx(2≤x≤8)。下列说法错误的是( )A.电池工作时,正极可发生反应:2Li2S6+2Li++2e-===3Li2S4B.电池工作时,外电路中流过0.02mol电子,负极材料减重0.14g7
C.石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性D.电池充电时间越长,电池中Li2S2的量越多D [根据放电时,Li+的移动方向判断,电极a是正极,电极b是负极;由图可知,正极依次发生还原反应:Li2S8→Li2S6→Li2S4→Li2S2,故正极可发生反应:2Li2S6+2Li++2e-===3Li2S4,A项正确;负极反应式为Li-e-===Li+,外电路中流过0.02mol电子,负极消耗0.02molLi,则负极材料减重为0.02mol×7g/mol=0.14g,B项正确;S8分子不易导电,电极a常用掺有石墨烯的S8材料,据此推测石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性,C项正确;电池充电时为电解池,电池总反应为8Li2Sx===16Li+xS8(2≤x≤8),故电池充电时间越长,电池中Li2S2的量越少,D项错误。]11.(2021·山西大同学情调研)锌空气电池(如图)具有原料易得、能量密度高等优点,可作为新能源汽车的电源,总反应式为2Zn+O2+2H2O===2Zn(OH)2。有关该电池的说法正确的是( )A.电池可以用稀硫酸作电解质溶液B.电池工作时,电子由a电极沿导线流向b电极C.空气扩散电极上的电极反应:O2+2H2O+4e-===4OH-D.电池工作时,电路中通过2mol电子,标准状况下消耗氧气22.4LC [氢氧化锌能溶于稀硫酸,因此该电池不可以用稀硫酸做电解质溶液,A项错误;锌是负极,电池工作时,电子由b电极沿导线流向a电极,B项错误;空气扩散电极是正极,氧气得到电子,电极上的电极反应:O2+2H2O+4e-===4OH-,C项正确;电池工作时,电路中通过2mol电子,根据电子得失守恒可知消耗0.5mol氧气,则标准状况下消耗氧气11.2L,D项错误。]12.(2021·吉林白城期初调研)中科院深圳研究院成功开发出一种新型铝石墨双离子电池,可大幅度提升电动汽车的使用性能,其工作原理如图所示。充电过程中,石墨电极发生阴离子插层反应,而铝电极发生铝锂合金化反应,下列叙述正确的是( )7
A.放电时,电解质中的Li+向左端电极移动B.充电时,与外加电源负极相连一端电极反应为AlLi-e-===Li++AlC.放电时,正极反应式为Cn(PF6)+e-===PF+CnD.充电时,若转移0.2mol电子,则铝电极上增重5.4gC [据图中电子移动方向可知,放电时左侧电极是负极,右侧电极是正极,放电时,Li+向正极移动,A项错误;充电时,与外加电源负极相连的一端电极是阴极,得电子,发生还原反应,B项错误;由于题意“充电过程中,石墨电极发生阴离子插层反应”,根据充、放电过程的可逆性,放电时,正极应为阴离子(PF)从石墨电极中脱离而出,C项正确;充电时,铝电极发生还原反应,电极反应式为Li++Al+e-===AlLi,则转移0.2mol电子时,铝电极增重的质量为1.4g,D项错误。]13.(2021·湖北检测)Cu既是常见的催化剂,又是常见的电极材料。(1)图1表示的是利用CO2的“直接电子传递机理”。在催化剂铜的表面进行转化。当直接传递的电子物质的量为2mol时,则参加反应的CO2的物质的量为________。(2)图2表示以KOH溶液作电解质溶液进行电解的示意图,CO2在Cu电极上可以转化为CH4,该电极反应的方程式为______________________________________。解析 (1)由图可知,CO2被还原生成C2H4,C由+4价降低到-2价,反应消耗1molCO2时转移6mol电子,则转移2mol电子时,参加反应的CO2的物质的量为mol。(2)Cu电极是阴极,CO2在Cu电极上被还原转化为CH4,电极反应式为CO2+6H2O+8e-===CH4+8OH-答案 (1)mol (2)CO2+6H2O+8e-===CH4+8OH-7