第3课时 新型化学电源
1．“自煮火锅”发热包的成分为碳酸钠、硅藻土、铁粉、铝粉、活性炭、焦炭粉、NaCl、生石灰，向发热包中加入冷水，可用来蒸煮食物。下列说法错误的是( )
A．活性炭作正极，正极上发生还原反应
B．负极反应为Al－3e－＋4OH－===AlO＋2H2O
C．Na＋由活性炭区向铝粉表面区迁移
D．硅藻土结构疏松，使各物质分散并混合均匀，充分接触
2.流动电池是一种新型电池。其主要特点是可以通过电解质溶液的循环流动，在电池外部调节电解质溶液，以保持电池内部电极周围溶液浓度的稳定。北京化工大学新开发的一种流动电池如图所示，电池总反应为Cu＋PbO2＋2H2SO4===CuSO4＋PbSO4＋2H2O。下列说法不正确的是( )
A．a为负极，b为正极
B．该电池工作时PbO2电极附近溶液的pH增大
C．a极的电极反应为Cu－2e－===Cu2＋
D．调节电解质溶液的方法是补充CuSO4溶液
3．(2022·四川德阳高二月考)如图所示的锂二氧化锰电池是以高氯酸锂或三氟甲基磺酸锂为电解质，其正极反应是一种典型的嵌入式反应，电池总反应式为Li＋MnO2===LiMnO2。下列说法错误的是( )
A．锂片作负极，发生氧化反应
B．放电时，正极反应式为MnO2＋Li＋＋e－===LiMnO2
C．高氯酸锂或三氟甲基磺酸锂应溶解在非水有机溶剂中
D．放电时，电子移动方向为电极盖1→用电器→电极盖2→内电路→电极盖1
4.(2022·北京西城高二检测)ORP传感器(如图)测定物质的氧化性的原理：将Pt电极插入待测溶液中，Pt电极、Ag/AgCl电极与待测溶液组成原电池，测得的电压越高，溶液的氧化性越强。向NaIO3溶液、FeCl3溶液中分别滴加2滴H2SO4，测得前者的电压增大，后者的几乎不变。下列说法不正确的是( )
A．盐桥中的Cl－移向Ag/AgCl电极
B．Ag/AgCl电极反应式是Ag－e－＋Cl－===AgCl
C．酸性越强，IO的氧化性越强
D．向FeCl3溶液中滴加浓NaOH溶液至碱性，测得电压几乎不变
5．(2022·山西朔州高二检测)利用某新型微生物电池可消除水中碳水化合物的污染，其工作原理如图所示，下列有关说法正确的是( )
A．X电极为负极
B．Y电极上的电极反应式：Cmn－4me－===mCO2↑＋(n－2m)H2O＋4mH＋
C．H＋由左向右移动
D．有1 mol CO2生成时，消耗1 mol的MnO2
6．(2022·江苏南通高二期末)犹他大学Minter教授研制出合成氨的新工艺，原理如图所示。下列说法不正确的是( )
A．在A极周围，氢化酶将H2还原成H＋
B．在B极周围，固氮酶催化下发生的总反应为6H＋＋N2＋6e－===2NH3
C．MV＋/MV2＋的主要作用是在电极与酶之间高效传递电子
D．该装置将化学能转化成电能
7．某浓差电池的原理示意图如图所示，可用该电池从浓缩海水中提取LiCl溶液。下列有关该电池的说法不正确的是( )
A．该装置可在提取LiCl溶液的同时获得电能
B．电子由Y极通过外电路移向X极
C．正极发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑
D．Y极每生成22.4 L Cl2，有2 mol Li＋从b区移至a区
8．一款新型钠-空气电池装置如图所示。该电池利用“多孔”石墨电极形成空气通道，放电时生成的NaOx填充在“空位”中，当“空位”填满后，放电终止。下列说法正确的是( )
A．a极为正极
B．b极发生电极反应：xO2＋2e－＋2Na＋===2NaOx
C．选用“多孔”石墨电极是为了增加“空位”，提高电池能量存储
D．理论上a极每减重46 g，则b极消耗氧气约22.4 L
9．(2022·河北唐山高二期末)一种新型Zn-PbO2电池结构示意图如图所示，电池由三个不同区域(A、B、C)组成，所用电解质溶液分别为KOH溶液、K2SO4溶液和稀H2SO4，不同区域由离子交换膜(a、b)隔开。关于该电池下列说法不正确的是( )
A．Zn为负极，发生的电极反应为Zn－2e－＋4OH－===Zn(OH)
B．a、b隔膜分别为阳离子交换膜和阴离子交换膜
C．电池中消耗6.5 g Zn，理论上PbO2电极应增重6.4 g
D．Zn-PbO2电池与传统铅酸蓄电池相比，输出电压更低
10．我国科学家开发出了一种锌-一氧化氮电池系统，该电池具有同时合成氨和对外供电的功能，其工作原理如图所示，下列说法错误的是( )
A．电极电势：Zn/ZnO电极
C．电池工作一段时间后，正极区溶液的pH减小
D．电子流向：Zn/ZnO电极→负载→MoS2电极
11．(2021·福建，9改编)催化剂TAPP-Mn(Ⅱ)的应用，使Li-CO2电池的研究取得了新的进展。Li-CO2电池结构和该催化剂作用下正极反应可能的历程如图所示。
下列说法错误的是( )
A．Li-CO2电池可使用有机电解液
B．放电时，Li电极作负极，失电子发生氧化反应
C．放电时，正极反应为3CO2＋4Li＋＋4e－===2Li2CO3＋C
D．*LiCO2、*CO、*LiC2O3和C都是正极反应的中间产物
12．(1)二氧化硫-空气质子交换膜燃料电池可以利用大气中所含SO2快速启动，其装置示意图如图：
①质子的流动方向为________________________(填“从A到B”或“从B到A”)。
②负极的电极反应式为____________________________________________________。
(2)NH3-O2燃料电池的结构如图所示：
①a极为电池的__________(填“正”或“负”)极。
②当生成1 mol N2时，电路中流过电子的物质的量为_______________。
13．(1)据文献报道，科学家利用氮化镓材料与铜组成如图所示的人工光合系统装置，成功地以CO2和H2O为原料合成了CH4。
①写出铜电极表面的电极反应式：__________________________________________。
②为提高该人工光合系统的工作效率，可向装置中加入少量_____________(填“盐酸”或“硫酸”)。
(2)某负载二次镍氢电池放电时的工作原理如图所示，其中隔膜为________(填“阴”或“阳”)离子交换膜，负极的电极反应式为__________________________________________。
(3)利用反应NO2＋NH3―→N2＋H2O(未配平)消除烟气中NO2的简易装置如图所示，A、B两池溶液均为200 mL 0.01 mol·L－1 NaOH溶液，过程中溶液的体积和温度变化忽略不计。
电极a的电极反应式为____________________________________________________。
14．(1)某科研小组设计双阴极微生物燃料电池进行同步硝化和反硝化脱氮研究，如图1所示，“厌氧阳极”的电极反应式为______________________________，若“好氧阴极”1 mol NH完全硝化生成NO，此时向该电极输送电子的物质的量为4 mol，则“好氧阴极”区消耗的O2在标准状况的体积约为__________L。
(2)高铁酸钾(K2FeO4)不仅是一种理想的水处理剂，而且高铁电池的研制也在进行中。如图2所示是高铁电池的模拟实验装置。
①该电池放电时正极的电极反应式为________________________________________。
②盐桥中盛有饱和KCl溶液，此盐桥中氯离子向______(填“左”或“右”)移动；若用阳离子交换膜代替盐桥，则钾离子向________(填“左”或“右”)移动。
③图3为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线，由此可得出高铁电池的优点有____________________。
第3课时 新型化学电源
1．C 2.D
3．D [由电池总反应Li＋MnO2===LiMnO2可知，Li失电子，作负极，发生氧化反应，A正确；负极反应式为Li－e－===Li＋，MnO2得电子，电极反应式为MnO2＋Li＋＋e－===LiMnO2，B正确；负极Li是活泼金属，能与水反应，故高氯酸锂或三氟甲基磺酸锂应溶解在非水有机溶剂中，C正确；放电时电子从负极经用电器流向正极，不在电解质中移动，故电子移动方向为电极盖1→用电器→电极盖2，D错误。]
4．D [Ag、Pt与待测溶液组成原电池，Ag的金属活动性比Pt强，作负极，Pt作正极。在该电池中，Ag作负极，盐桥中的Cl－移向Ag/AgCl电极，A正确；Ag/AgCl电极作负极，Ag失电子生成的Ag＋与溶液中的Cl－反应生成AgCl，电极反应式是Ag－e－＋Cl－===AgCl，B正确；向NaIO3溶液中滴加2滴H2SO4，电压增大，则表明酸性越强，IO的氧化性越强，C正确；向FeCl3溶液中滴加浓NaOH溶液至碱性，生成NaCl和Fe(OH)3沉淀，溶液的氧化性减弱，测得的电压减小，D错误。]
5．B 6.A
7．D [X电极为正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，Y电极为负极，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑。该装置为原电池，可获得电能，产物有LiCl，故A正确；X极为正极，Y极为负极，电子由Y极通过外电路移向X极，故B正确；Y极每生成标准状况下22.4 L Cl2，转移2 mol电子，有2 mol Li＋从b区移至a区，没有说明是标准状况，故D错误。]
8．B [在a电极上Na失去电子变为Na＋，发生氧化反应，所以a电极为负极，A错误；在b电极上O2得到电子，与Na＋结合形成NaOx，所以b电极为正极，电极反应式为xO2＋2e－＋2Na＋===2NaOx，B正确；选用“多孔”石墨电极是为了增加“空位”，增大电势差，而与电池能量存储大小无关，C错误；理论上a极每减重46 g，反应消耗2 mol Na，反应过程中转移2 mol电子，但b电极上未指明通入的O2所处的外界条件，因此不能确定消耗的O2的体积大小，D错误。]
9．D 10.C
11．D [Li是活泼金属，能与水发生反应，因此不能采用水溶液作为电解质，应使用有机电解液，故A正确；由装置图可知，该原电池的负极上Li失电子生成Li＋，发生氧化反应，Li电极作负极，故B正确；由装置图可知，该原电池的正极上二氧化碳得电子生成C单质，电极反应式为3CO2＋4Li＋＋4e－===2Li2CO3＋C，故C正确；由正极的反应历程图示可知，C为最终的产物，不是中间产物，故D错误。]
12．(1)①从A到B ②SO2－2e－＋2H2O===SO＋4H＋
(2)①负 ②6 mol
13．(1)①CO2＋8e－＋8H＋===CH4＋2H2O ②硫酸
(2)阴 LaNi5H6＋6OH－－6e－===LaNi5＋6H2O
(3)2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O
解析 (1)原电池中电子从负极流向正极，根据图像中电子流向可知，铜电极为正极，正极上二氧化碳得电子生成甲烷，则铜电极表面的电极反应式为CO2＋8e－＋8H＋===CH4＋2H2O；负极水失电子产生氧气，电极反应式为4H2O－8e－===2O2＋8H＋。②电池中有质子交换膜，说明电解质溶液显酸性，必须加入酸，在光的作用下，盐酸中的Cl－易失电子产生Cl2，且盐酸易挥发，故应选硫酸。(2)由图像可知，NiO(OH)为电池的正极，电极反应为NiO(OH)＋e－===NiO＋OH－，LaNi5H6为电池的负极，电极反应为LaNi5H6＋6OH－－6e－===LaNi5＋6H2O。根据上述分析，OH－需从正极区到负极区，因此隔膜为阴离子交换膜。(3)根据化学方程式，NO2发生还原反应，为正极反应物，NH3发生氧化反应，为负极反应物，故电极a是负极，电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O。
14．(1)C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2＋24H＋ 67.2
(2)①FeO＋4H2O＋3e－===Fe(OH)3＋5OH－ ②右 左 ③使用时间长、工作电压稳定
