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中学化学竞赛试题资源库——商品电池


中学化学竞赛试题资源库——商品电池 中学化学竞赛试题资源库——商品电池 ——
A组
1.一种正在投入生产的大型蓄电系统,总反应为:Na2S4 +3NaBr NaBr3.其负极的反应物是 B NaBr3 C Na2S4 D NaBr A Na2S2 2.目前人们正研究开发一种高能电池——钠硫电池,它是以熔融的钠,硫为两极, Na2Sx,以下说法正 以 Na 导电的β-Al2O3 陶瓷作固体电解质,反应为:2Na+xS 确的是 A 放电时,钠作负极,硫作正极 B 放电时,钠极发生还原反应 C 充电时,钠极与外电源的止极相连,硫极与外电源的负极相连 - D 充电时,阳极发生的反应是:Sx2 —2e=xS 3.电子表和电子计算机的电源通常用微型银一锌电池,其电极分别为 Ag2O 和 Zn, 电解质为 KOH 溶液.电极总反应式为:Ag2O+H2O+Zn=Zn(OH)2+2Ag.下列叙述正确 的是 A Zn 是正极,Ag2O 是负极 B Zn 是负极,Ag2O 是正极 C 工作时负极区溶液的 pH 值减小 D 工作时电子由 Ag2O 极经外电路流向 Zn 极 4.蓄电池是一种可以反复充电,放电的装置,有一种蓄电池在充电和放电时发生的 反应是:NiO2+Fe+2H2O Fe(OH)2+Ni(OH)2,其中 NiO2 充当的是
+

2Na2S2 +

A 电解池阳极 B 电解池阴极 C 电池正极 D 电池负极 5.碱性蓄电池(爱迪生蓄电池)是由 Fe 电极和镀有 Ni2O3 的 Ni 片电极所组成,电池 的总反应式为 Fe+Ni2O3+3H2O=Fe(OH)2+2Ni(OH)2,充电时阳极里的电极反应式为 - - — - A Fe+2OH -2e =Fe(OH)2 B Ni2O3+3H2O+2e →2Ni(OH)2+2OH — - - - C Fe(OH)2+2e →Fe+2OH D 2Ni(OH)2+2OH -2e →Ni2O3+3H2O 6.国外最新研制的溴—锌蓄电池的基本结构是用碳棒作两极,电解质是溴化锌溶液. - + + - - - - 现有四个电极反应:①Zn-2e =Zn2 ②Zn2 +2e =Zn ③Br2+2e =2Br ④2Br -2e =Br2.那么充电时的阳极反应和放电时的负极反应分别是 A ④① B ②③ C ③① D ②④ 7.可以将反应 Zn+Br2=ZnBr2 设计成蓄电池,下列 4 个电极反应 - — — - - + + - ①Br2+2e =2Br ②2Br -2e =Br2 ③Zn-2e =Zn2 ④Zn2 +2e =Zn 其中表示充电时的阳极反应和放电时的负极反应的分别是 A ②和③ B ②和① C ③和① D ④和① 8.已知可充电电池在充电时作电解池,放电时作原电池.镍 氢可充电电池上有两极(如右图所示) ,一极旁标有"+" ,另一 极旁标有"一" .下列关于标有"一"的一极的说法中正确的是
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A 充电时作阳极,放电时作正极 B 充电时作阳极,放电时作负极 C 充电时作阴极,放电时作负极 D 充电时作阴极,放电时作正极 + - 9.锌溴电池的总反应式为 Zn+Br2=Zn2 +2Br ,下列说法不正确的是 A 电池充电时,溴元素在阳极被氧化 B 电池放电时,溴元素在正极被还原 C 电池充电时,锌被氧化 D 电池放电时,锌是负极 10.已知蓄电池在充电时作电解池,放电时作原电池.铅蓄电池上有两个接线柱,一 个接线柱旁标有"+" ,另一个接线柱旁标有"—" .关于标有"+"的接线柱,下列说法 中正确的是 A 充电时作阳极,放电时作正极 B 充电时作阳极,放电时作负极 C 充电时作阴极,放电时作负极 D 充电时作阴极,放电时作正极 11.市售"家用消毒液发生器"是以精盐和自来水为原料,通电时发生器内的电极板 上产生大量气泡(同时使产生的气体充分与电解液接触)所制得的混合液具有强烈的杀菌 能力,且不对人体造成伤害,该发生器制消毒液所涉及的化学反应有 ①2NaCl+2H2O 2NaOH+H2 ↑+Cl2 ↑ ②Cl2 +2NaOH=NaCl+NaClO+H2O ③H2+Cl2=2HCl ④Cl2+H2O=HCl+HClO ⑤2HClO=2HCl+O2↑ A ①②④ B ①②⑤ C ②③④ D ③④⑤ 12. 某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器, 用石墨作电极 电解饱和氯化钠溶液,通电时,为使 Cl2 被完全吸收,制得有较强杀 菌能力的消毒液, 设计了如图的装置, 则对电源电极名称和消毒液的 主要成分判断正确的是 A a 为正极,b 为负极;NaClO 和 NaCl B a 为负极,b 为正极;NaClO 和 NaCl C a 为阳极,b 为阴极;HClO 和 NaCl D a 为阴极,b 为阳极;HClO 和 NaCl 13.高铁电池是一种新型可充电电池,与普通高能电池相比,该电池长时间保持稳定 的放电电压.高铁电池的总反应为:3Zn+2K2FeO4 +8H2O 3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+

4KOH,下列叙述不正确的是 A 放电时负极反应为:Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2 B 充电时阳极反应为:Fe(OH)3-3e-+5OH-=FeO42-+4H2O C 放电时每转移 3mol 电子,正极有 1mol K2FeO4 被氧化 D 放电时正极附近溶液的碱性增强 14.据《光明日报》报道,2003 年 1 月一辆名叫"超越一号"的电动汽车,在同济大 学的校园中平稳行驶,该车装着"绿色心脏——"固体氧化物燃料电池.该电池是以 H2 为阳极燃气,空气为阴极助燃气,电解质是传导阴离子的固体氧化物.该电池工作时正极 反应式为 A O2+2H2O+4e-=4OH- B O2+4e-=2O2- C 2H2+2O2--4e-=2H2O D H2-2e-=2H+ 15.一种新型熔融盐燃料电池具有高发电效率而备受重视.现有 Li2CO3 和 Na2CO3 的 熔融盐混合物作电解质,一极通 CO 气体,另一极通 O2 和 CO2 的混合气体,制作 650℃时
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工作的燃料电池,其电池总反应是 2CO+O2=2CO2.则下列说法中正确的是 - - A 通 CO 的一极是电池的正极 B 负极电极反应是:O2+2CO2+4e =2CO32 - C 正极发生氧化反应 D 熔融盐中 CO32 的物质的量在工作时保持不变 16.以 Li2CO3 和 Na2CO3 熔融物为电解质,一极通入 CO,另一极通入 CO2 和 O2, 组成燃料电池.则下列说法中,正确的是 - - A 正极反应为:O2+2CO2+4e →2CO3 2 - - - B 负极反应为:CO+4OH -2e →CO3 2 +2H2O - C 正极反应为:O2+4e→2O2 - - D 负极反应为:CO+CO3 2 -2e →2CO2 17.MCFC 型燃料电池可同时供应电和水蒸气,其工作温度为 600℃~700℃,所用燃 料为 H2,电解质为熔融的 K2CO3,已知该电池的总反应为 2H2+O2=2H2O,则下列有关 该电池的说法正确的是 - - A 该电池的正极的反应式为:4OH +4e =O2+2H2O - - B 该电池负极的反应为:H2+CO32 -2e =H2O+CO2 - C 放电时 CO32 向正极移动 D 该燃料电池能量转化率很高 18.右图为氢氧燃料电池原理示意图,按照此图的提 示,下列叙述不正确的是 A a 电极是负极 - - B b 电极的电极反应为:4OH -4e =2H2O+O2↑ C 氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源 D 氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置 19.氢氧燃料电池的突出优点是把化学能直接转变为电能,而不经过热能中间形式, 现使用于宇宙飞船和潜水艇中,其电极反应为: - - - - 负极:2H2+4OH -4e =4H2O 正极:O2+4e +2H2O=4OH 这样,电极反应产生的水经冷凝后,可作为宇航员的饮用水,今欲得 1L 这样的饮用 水,则电池的电子转移数量最小的是 A 0.0089mol B 0.0446mol C 111.1mol D 155.56mol 20.将铂电极放置在 KOH 溶液中,然后分别向两极通入 CH4 和 O2 即可产生电流,称 为燃料电池.下列叙述正确的是 A 通甲烷的电极为正极 - B 正极的电极反应式为:O2+2H2O+4e=4OH C 通甲烷的电极反应式是:CH4+2O2+4e=CO2+2H2O - - D 负极的电极反应式是:CH4+10OH -8e=CO32 +7H2O 21.用二根铂丝作电极插入 KOH 溶液中,分别向两极通入甲烷和氧气,可作为 一种燃料电池的模拟装置.试判断下列说法正确的是 A 通氧气的铂极为负极 B 此电池反应为 CH4+2O 2=CO2+2H2O C 此电池放电时,KOH 浓度不变 D 此电池放电时,KOH 浓度会发生变化
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22. 右图是 2004 年批量生产的笔记本电脑所用甲醇 燃料电池的结构示意图.甲醇在催化剂作用下提供质子 + (H )和电子,电子经外电路,质子经内电路到达另一 极与氧气反应,电池总反应为 2CH3OH+3O2=2CO2+ 4H2O.下列说法正确的是 A 左电极为电池的负极,a 处通入的物质是甲醇 B 右电极为电池的负极,b 处通入的物质是空气 - + C 负极反应式为:CH3OH+H2O-6e =CO2↑+6H - - D 正极反应式为:O2+2H2O+4e =4OH 23.TiO2 在光照射下可使水分解:2H2O 2H2↑+

O2↑,该过程类似植物的光合作用.右图是光照射下 TiO2 分解水的装置示意图.下列叙述正确的是 A 该装置可以将光能转化为电能,同时也能转化为化 学能 + - B 铂电极上发生的反应为:2H +2e =H2↑ C 该装置工作时,电流由 TiO2 电极经 R 流向铂电极 D 该装置工作时,TiO2 电极附近溶液的 pH 变大 24 . 固 体 氧 化 物 燃 料 电 池 是 由 美 国 西 屋 (West-inghouse) 公司研制开发的. 它以固体氧化 锆一氧化钇为电解质,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 理如右图所示,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 25.设计出燃料电池使汽油(设其成分为 C5H12)氧 化直接产生电流是 21 世纪最富有挑战性的课题之一.最 近有人设计了一种固体燃料电池,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 2 ) (O 在其间通过.该电池的工作原理如右图所示,其中多孔 电极 a,b 均不参与电极反应.下列判断不正确的是 A 有 O2 放电的 a 极为电池的负极 - - B b 极对应的电极反应式为:C5H12+16O2 -32e =5CO2+6H2O C 该电池的总反应方程式为:C5H12+8O2=5CO2+6H2O D 汽油燃料电池最大的技术障碍是氧化反应不完全, 产生炭粒堵塞电极的气体通道, 从而使输电效能减弱 26.燃料电池是燃料(如 H2,CO,CH4 等)跟氧气或空气起反应,将化学能转变为
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电能的装置,电解质溶液是强碱溶液,下面关于甲烷燃料电池的说法正确的是 - - A 负极反应为:O2+2H2O+4e =4OH - - - B 负极反应为:CH4+10OH -8e =CO32 +7H2O C 随着放电的进行,溶液的 pH 不变 D 放电时溶液中的阴离子向负极移动 27.锂离子电池的正极材料是锂过渡金属氧化物(例如 LiCoO2)混以一定量的导电添 加物(例如 C)构成的混合导体,负极材料是可插入锂的碳负极.两极的电极反应式: + - 负极:LixC6→C6+xLi +e + - 正极:Li0.5CoO2+0.5Li +0.5e →LiCoO2. xLi++e- LixC6,其中表示 充,放电时电池中的变化简单表示为:LiCoO2 充电过程的是 B a-阳极变化,d-阴极变化 A a-阳极变化,c-阴极变化 C b-阳极变化,c-阴极变化 D b-阳极变化,d-阴极变化 28.如图为一种纽扣微型电池,其电极分别为 Ag2O 和 ZnO,电解质溶液是 KOH,俗称银锌电池,该电池的总反应 式为:Zn+Ag2O=ZnO+2Ag,根据以上提供的资料,判断下 列说法正确的是 A 锌为负极,Ag2O 为正极 B 放电时正极附近溶液的 pH 升高 C 放电时负极附近溶液的 pH 升高 D 溶液中阴离子向正极方向移动,阳离子向负极方向移动 29.锂钒氧化物电池的能量密度远远超过其它材料电池,其成本低,便于大量推广, 且对环境无污染.电池总反应式为:V2O5+xLi=LixV2O5.下列说法不正确的是 A 正极材料为锂,负极材料为 V2O5 B 向外供电时,锂离子在凝胶中向正极移动 - C 正极的电极反应式为:V2O5+xe =LixV2O5 - + D 负极的电极反应式为:xLi-xe =xLi 30.某新型二次锂离子电池结构如右图,电池内部是固 外电路 + 体电解质,充电,放电时允许 Li 在其间通过(图中电池内 电极 + 部"→"表示放电时 Li 的迁移方向) .充电,放电时总反应 (LiCoO2) ↓ 可表示为: 固体电解质 ↓↓ LiCoO2+6C Li1-xCoO2+LixC6
+

电极(C)

-Li 下列说法正确的是 A 外电路上的"→" ,表示放电时的电流方向 - + B 充电时阴极电极反应:LixC6-xe =6C+xLi - + C 放电时负极电极反应:LiCoO2-xe =Li1-xCoO2+xLi - + D 外电路有 0.1mole 通过,发生迁移的 Li 的质量为 0.7g 31.2005 年 2 月 14 日新华社报道,我国镍氢电池居世界先进水平,我军潜艇将装备 国产大功率镍氢动力电池.常见镍氢电池的某极是储氢合金 LaNi5(LaNi5H6 中各元素化合
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价均为零) ,电池反应通常表示为:LaNi5H6+6NiO(OH)

LaNi5+6Ni(OH)2.下列

说法正确的是 A 放电时储氢合金作正极 B 充电时储氢合金作阴极 - C 充电时阳极周围 c(OH )增大 - - D 放电时负极反应:LaNi5H6+6OH -6e =LaNi5+6H2O 32.铝-空气电池具有体积小,能量大,污染少等优点,是电动自行车和电动汽车比 较理想的电源.电池以食盐水为电解液,总反应为:4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3↓下列说 法中正确的是 A 电池工作时,铝做正极 - - B 电池负极的电极反应式为:3O2+6H2O+12e =12OH C 电池工作时,电子由正极通过外电路流向负极 — D 外电路中每通过 1mol e ,铝的质量理论上减小 9g 离子选 电解质 33. 右图是一种正在投入生产的大型蓄电系统. 电解质 择性膜 左右两侧为电解质储罐,中央为电池,电解质通过 电 电 泵不断在储罐和电池间循环;电池中的左右两侧为 电解质 电解质 电解质 极 电解质 极 储罐 储罐 电极,中间为离子选择性膜,在电池放电和充电时 该膜可允许钠离子通过;放电前,被膜隔开的电解 泵 电解质 泵 电解质 质为 Na2S2(右罐)和 NaBr3(左罐) ,放电后,分 电源 负载 别变为 Na2S4 和 NaBr.下列说法正确的是 - - A 电池充电时,阳极电极反应式为:3Br-2e =Br3 - - - B 电池放电时,负极电极反应式为:2S22 +2e =S42 C 电池放电时,电池的总反应方程式为:Na2S4+3NaBr=2Na2S2+NaBr3 + D 在充电过程中 Na 通过膜的流向为从左到右 34.硫—钠原电池具有输出功率较高,循环寿命长等优点. Na2Sx. 其工作原理可表示为:2Na+xS 但工作温度过高是这种高性能电池的缺陷,科学家研究发现, 采用多硫化合物(如右图)作为电极反应材料,可有效地降低电池 的工作温度,且原材料价廉,低毒,具有生物降解性.下列关于此 种多硫化合物的叙述正确的是 A 这是一种新型无机非金属材料 B 此化合物可能发生加成反应 C 原电池的负极反应将是单体 转化为 的过程

D 当电路中转移 0.02mol 电子时,将消耗原电池的正极反应材料 1.48g 35.锂电池具有比普通电池能量高,体积小,种类多的特点,电解质可以是 LiBF4, LiClO4,LiBr,LiI 等中的一种.关于锂电池的下列说法不正确的是 A 单位质量所产生的电量大 B 解质溶液是将对应的电解质溶于水所得的溶液
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C 负极的反应为:Li 一 e =Li D 可广泛应用于电脑,手表,心脏起博器上以及作火箭,导弹的动力源 36.一种新型燃料电池,一极通入空气,另一极通入丁烷气体;电解质是掺杂氧化钇 — (Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体,在熔融状态下能传导 O2 .下列对该燃料电池说法正确 的是 — A 在熔融电解质中,O2 由负极移向正极 B 电池的总反应是:2C4H10+13O2→8CO2+10H2O — — C 通入空气的一极是正极,电极反应为:O2+4e =2O2 — — D 通入丁烷的一极是正极,电极反应为:C4H10+26e +13O2 =4CO2 +5H2O 37.据报道,最近摩托罗拉公司研制了一种由甲醇和氧气以及强碱作电解质溶液的新 型手机电池,电量可达现用镍氢电池或锂电池的 10 倍.有关此电池的叙述错误的是 - - A 正极电极反应式:O2+2H2O+4e =4OH - - B 负极电极反应式:CH3OH+4OH -4e =CO2+4H2O C 电池在使用过程中,电解质溶液的 pH 降低 - D 当外电路通过 1.2mol e 时,理论上消耗甲醇 6.4g 38.燃料电池能使燃料(氢气,煤气,天然气,烃等)和氧气(或空气)发生化学反 应,使化学能转变为电能.燃料电池体积小,质量轻,功率大,是正在研究的新型电池之 一.例如用乙烷为燃料,氧气为氧化剂,电极用多孔镍板,电解质溶液为 30% KOH 溶液, 组成一种燃料电池.有关上述燃料电池的叙述正确的是 A 通入乙烷的电极为负极 B 通入氧气的电极为负极 + C 溶液里 K 移向正极 D 溶液的 pH 值不断变大 表示上述燃料电池中反应的电极反应方程式或离子反应方程式正确的是 - - - A 通 C2H6 的电极的电极反应式:18OH +C2H6-14e =2CO32 +12H2O - - B 通 O2 的电极的电极反应式:O2+2H2O+4e =2OH - C 电池的总反应式:C2H6-14e +3.5O2=2CO2+3H2O - - D 电池的总反应式:2C2H6+7O2+8OH =4CO32 +10H2O 39.写出下列实用电池的电极反应和总反应: (1)铜锌电池 负极材料 正极材料 电解质 负极反应 正析反应 总反应 备注 (2)干电池 负极材料 正极材料 电解质
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-

+

锌 铜 稀硫酸

Zn C NH4Cl,ZnCl2,MnO2 糊状混和物作电解质溶液
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负极反应 正极反应 总反应 正极产生的 NH3 被 ZnCl2 吸收,反应式是: 4NH3+ZnCl2=[Zn(NH3)4]Cl2 正极产生的 H2 被 MnO2 吸收,反应式是: H2+2MnO2=Mn2O3+H2O Zn Ag2O KOH 溶液

备注

(3)银锌电池 负极材料 正极材料 电解质 负极反应 正极反应 总反应 备注 (4)铅蓄电池 负极材料 正极材料 电解质 负极反应 正极反应 总反应 备注 (5)爱迪生电池 负极材料 正极材料 电解质 负极反应 正极反应 总反应 备注 (6)镉镍电池 负极材料 正极材料 电解质 负极反应 正极反应 总反应
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又称高能电池,常用于计算器中(钮扣电池) Pb PbO2 H2SO4 溶液(30%)

Fe NiO2 KOH 溶液

Cd NiO2 KOH 溶液

备注 (7)燃料电池 负极材料 正极材料 电解质 负极反应 正极反应 总反应 备注 (8)铝—空气电池 负极材料 正极材料 电解质 负极反应 正极反应 总反应 备注 (9)心脏起搏电池 负极材料 正极材料 电解质 负极反应 正极反应 总反应 备注 (10)热敷袋 负极材料 正极材料 电解质 负极反应 正极反应 总反应 备注 市场上出售的医用热敷袋,其主要成分是 铁屑,碳粉,食盐和少量水,用塑料袋密 封包装,启用时打开袋口,轻轻搓揉即可放
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可燃性气体(以氢气为例) O2 KOH 溶液

该电池由于高能,轻便,无污染等 优点而被广泛应用于航天等特殊场合 Al 空气 海水

Zn Pt 人体体液

以铂锌为电极材料,埋入人体内作为心 脏病人的心脏起搏起能源,它依靠人体 体液内含有一定浓度溶解氧进行工作 Fe C 食盐水

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出大量的热,敷于病者患处可起到治疗作用 40.某畜电池正负极标志难以辩别,现根据下列两种条件,如何来判断正负极? (1)氯化铜溶液,两根带有铜导线的碳棒 (2)氯化铜溶液,两根铜导线 41.常用干电池是用锌板围成的圆筒作正极,内充糊状的 ZnCl2 和 NH4Cl.工作时某 一阳离子在正极放电产生两种气体,一种气体分子可被 MnO2 氧化,另一种气体分子有孤 ,反应类 对电子.试写出干电池工作时的电极反应,注明反应类型:负极 型 ;正极 ,反应类型 . 42.某学校设计了一节实验活动课,让学生从废旧 干电池中回收碳棒,MnO2,NH4Cl,ZnCl2 等物质.整 个实验过程如下,请回答有关问题: (1)干电池的基本构造和工作原理. 上图为干电池的基本构造图.干电池工作时负极上 的电极反应式是 . 正极上的电极反应式是 (已知 + 2+ .MnO2 作去极剂(吸收 NH4 的得电子能力大于 Zn ) 正极放出的 H2,防止产生极化现象) ,该反应方程式为:H2+2MnO2=Mn2O3+H2O.而淀 粉糊的作用是提高阴,阳离子在两个电极的迁移速率. + + 正极产生的 NH3 又和 ZnCl2 溶液作用:Zn2 +4NH3=[Zn(NH3)4]2 (2)锌皮和碳棒的回收. 用钳子和剪刀剪开回收的干电池的锌铜,将锌皮和碳棒取出,并用毛刷刷干净,将电 池内的黑色粉末移入小烧杯中. (3)氯化铵,氯化锌的提取,检验和分离. ①如何从黑色粉末中提取 NH4Cl 和 ZnCl2 等晶体的混合物?写出简要的实验步骤: ②设计简单的实验证明所得晶体中含有 NH4 实验步骤: 实验现象: 有关的离子方程式: . ③用什么方法可将 NH4Cl 和 ZnCl2 的晶体混合物分离开? . (4)最后剩余的黑色残渣的主要成分是 MnO2,还有炭黑和有机物等.可用灼烧的方 法除去杂质,该实验中需要用到的主要仪器有 . 43.已知铅蓄电池总的化学方程式为:Pb+PbO2+2H2SO4
- +

2PbSO4+2H2O

镍镉碱性充电电池在放电时,其正极反应为:2NiO(OH)+2e +2H2O=2Ni(OH)2 + - - - 2OH ;负极反应为:Cd+2OH -2e =Cd(OH)2.铅蓄电池使用(放电)一段时间后,其 内阻明显增大,电压却几乎不变,此时只有充电才能继续使用;而镍镉碱性充电电池使用 (放电)到后期,当电压明显下降时,其内阻却几乎不变,此时充电后也能继续使用.回 答下列问题: (1)铅蓄电池在放电时的负极反应为 ,其在充电时阳极反应为 ;
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(2)镍镉碱性充电电池在充电时的总反应的化学方程式 ; (3)上述 2 种电池使用一段时间后一个内阻明显增大,而另一个内阻却几乎不变的 . 主要原因可能是 (4)如果铅蓄电池放电时回路中有 2mol 电子转移时,消耗 H2SO4 mol. 44.锌锰干电池是普遍使用的化学电源,电解质溶液采用 MnO2,NH4Cl,ZnCl2 等糊 状物,以锌筒为负极材料,石墨为正极材料.一节干电池的电动势和内阻分别为 E=1.5V, r=1.5Ω,对外供电时的效率为η=75%,干电池的工作原理是: + + Zn+2MnO2+2NH4 =Zn2 +Mn2O3+2NH3+H2O (1)干电池用久了,因为正极反应中,前后经历了以下两个反应,有水生成: + - 2NH4 +2e =2NH3+H2 2MnO2+H2=Mn2O3+H2O 干电池将难于持续稳定工作, 理由是 . 如果正极反应没有 MnO2 的参与, (2)在通电 10min 的电间内,参加反应的 MnO2 的质量为多少?外电阻消耗的电能 是多少?

B组
45.下列电池中,可以作为心脏起搏器的能源的是 A Li 电池 B 干电池 C Ni 钮扣电池 D Ag 电池 46.锌锰干电池在放电时,电池总反应方程式可以表示为: + + Zn+2MnO2+2NH4 =Zn2 +Mn2O3+2NH3+H2O 在此电池放电时,正极(碳棒)上发生反应的物质是 + + + A Zn B 碳棒 C MnO2 和 NH4 D Zn2 和 NH4 47. "暖宝宝"的主要原料有:铁粉,活性炭,水,食盐等.其中活性炭是原电池的 电极之一,食盐的作用是溶于水形成电解质溶液.下列有关"暖宝宝"的说法中错误的是 A 活性炭作用是作原电池的正极,加速铁粉的氧化 B "暖宝宝"放出的热量是铁氧化时产生的 C "暖宝宝"使用前要密封保存,使之与空气隔绝 D 活性炭最终将转化为二氧化碳 48.普通干电池中装有二氧化锰和其它物质,二氧化锰的作用是 A 和正极作用把碳变成 CO2 B 把正极附近生成的 H2 氧化成水 + C 电池中发生化学反应的催化剂 D 和负极作用,将锌变成锌离子 Zn2 + 49.某可充电的锂离子电池以 LiMn2O4 为正极,嵌入锂的碳材料为负极,含 Li 导电 固体为电解质.放电时的电池反应为:Li+LiMn2O4=Li2Mn2O4.下列说法正确的是 A 放电时,LiMn2O4 发生氧化反应 + - B 放电时,正极反应为:Li +LiMn2O4+e =Li2Mn2O4 C 充电时,LiMn2O4 发生氧化反应 + - D 充电时,阳极反应为:Li +e =Li 50.锂离子电池已经成为新一代实用化的蓄电池,该电池具有能量密度大,电压高的 特性.锂离子电池放电时的电极反应式为 - + 负极反应:C6Li-xe =C6Li1-x+xLi (C6Li 表示锂原子嵌入石墨形成的复合材料) + — 正极反应:Li1-xMO2+xLi +xe =LiMO2(LiMO2 表示含锂的过渡金属氧化物)
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下列有关说法正确的是 A 锂离子电池充电时电池反应为 C6Li+Li1-xMO2=LiMO2+C6Li1-x B 电池反应中,锂,锌,银,铅各失去 1mol 电子,金属锂所消耗的质量小 + C 锂离子电池放电时电池内部 Li 向负极移动 + — D 锂离子电池充电时阴极反应为 C6Li1-x+xLi +xe =C6Li 51.我国首创的海洋电池以铝板为负极,铂网为正极,海水为电解质溶液,空气中的 氧气与铝反应产生电流.电池总反应为:4A1+3O2+6H2O=4A1(OH)3,下列说法不正确 的是 - - A 正极反应式为:O2+2H2O+4e =4OH B 电池工作时,电流由铝电极沿导线流向铂电极 C 以网状的铂为正极,可增大与氧气的接触面积 D 该电池通常只需更换铝板就可继续使用 52.有一种锂电池, 用金属锂和石墨作电极材料,电解质溶液是由四氯铝锂 (LiAlCl4) 溶液在亚硫酰氯 (SOCl2) 中而形成的, 电池总反应方程式为: 8Li+3SOCl2=6LiCl+Li2SO3 +2S,下列叙述中正确的是 A 电解质溶液中混入水,对电池反应无影响 B 金属锂作电池的正极,石墨作电池的负极 C 电池工作过程中,亚硫酰氯(SOCl2)被还原为 Li2SO3 D 电池工作过程中,金属锂提供的电子与正极区析出硫的物质的量之比为 4∶1 53.Li-I2 电池广泛用于笔记本电脑,摄像机等,下列有关锂电池工作原理的说法中 不正确的是 A 锂在反应中被还原 B 该电池总反应式为:2Li+I2=2LiI - - C 锂电池是一种高能电池 D 正极的电极反应式为:I2+2e =2I 54.用锂制造的电池性能优越,如心脏起搏器中使用的新型 Li-I2 电池,其使用寿命 已超过 10 年,Li-I2 电池在使用时要不断地充电,放电,其中发生的某一化学反应可简化 为:2Li+I2=2LiI,下列说法正确的是 - - A 负极反应是 2I -2e =I2 B 该电池以 LiI 水溶液为电解质溶液 C 以惰性非水有机溶剂为电解质 D 这是电池放电的化学反应 55.锂电池是新型高能电池,它以质轻,容量大而受到普遍重视,目前已经制成多种 若该电池提供 0.5C 电 功能的锂电池, 某种锂电池的总反应可表示为 Li+MnO2→LiMnO2, 量,则消耗正极材料的质量约为(其他损耗忽略不计) - A 3.5g B 7g C 4.52×10 4g D 43.5g 56.据报道,美国正在研究的锌电池可能取代目前广泛使用的铅酸蓄电池,它具有容 量大等优点,其电池反应为 2Zn+O2=2ZnO2,其原料为锌粒,电解液和空气,则下列叙 述正确的是 A 电解液肯定是强酸 B 正极发生氧化反应 - 2+ C 负极反应为 Zn-2e =2Zn D 锌为正极,空气进入负极反应 57.锌-锰干电池的电极分别是石墨棒和锌筒,以糊状 NH4Cl 和 ZnCl2 作电解质,干 + + 电池工作时,所发生的反应可用化学方程式 Zn+2MnO2+2NH4 =Zn2 +Mn2O3+2NH3 +H2O 表示.根据以上叙述判断,下列说法中错误的是
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A 干电池中锌为负极,石墨为正极 + - B 正极发生的反应为:2MnO2+2NH4 +2e =Mn2O3+2NH3+H2O C 干电池工作时,正极发生氧化反应,负极发生还原反应 D 废旧干电池随意抛弃会造成环境污染 58.碱性电池具有容量大,放电电流大的特点,因而得到广泛应用.锌—锰碱性电池 以氢氧化钾溶液为电解液,电池总反应式为:Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)=Zn(OH)2(s)+ Mn2O3(s) 下列说法错误的是 A 电池工作时,锌失去电子 - - B 电池正极的电极反应式为:2MnO2(s)+H2O(1)+2e =Mn2O3(s)+2OH (aq) C 电池工作时,电子由正极通过外电路流向负极 D 外电路中每通过 0.2mol 电子,锌的质量理论上减小 6.5g 59.右图是某空间站能量转化系统的局部示 背日面时 向日面时 意图,其中燃料电池采用 KOH 为电解液,下列 光电转 水电解 氢氧 燃料电 有关说法中不正确的是 换器 系统 储罐 池系统 A 该能量转化系统中的水也是可以循环的 B 燃料电池系统产生的能量实际上来自于水 - - C 水电解系统中的阳极反应:4OH ―4e =2H2O+O2↑ - - D 燃料电池放电时的负极反应:H2-2e +2OH =2H2O 60.汽车的启动电源常用铅蓄电池,放电时的电池反应如下:PbO2+Pb+2H2SO4= 2PbSO4↓+2H2O,根据此反应判断下列叙述中正确的是 - - B 负极的电极反应式为:Pb+SO42 -2e =PbSO4↓ A PbO2 是电池的负极 C PbO2 得电子,被氧化 D 电池放电时,溶液酸性增强 61.已知蓄电池在放电时起原电池的作用,充电时起电解他的作用.铅蓄电池在放电 和充电时发生的化学反应可用下式表示: Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O

据此判断下列叙述中正确的是 + - A 放电时铅蓄电池负极的电极反应为:PbO2+4H +SO42 十 2e=PbSO4+2H2O + - B 充电时铅蓄电池阴极的电极反应为;PbSO4+2e=Pb2 +SO42 C 用铅蓄电池来电解 CuSO4 溶液,要生成 1.6g Cu,电池内部要消耗 0.05mol H2SO4 D 铅蓄电池充电时,若要使 3.03kgPbSO4 转变为 Pb 和 PbO2,需通过 20mol 电子 62.实验室用铅蓄电池作电源电解饱和食盐水制取氯气.已知铅蓄电池放电时发生如 下反应: + - - 负极:Pb2 +SO42 =PbSO4+2e + - - 正极:PbO2+4H +SO42 +2e =PbSO4+2H2O 今若制取 0.050mol Cl2,这时电池内消耗的 H2SO4 的物质的量至少是 A 0.025 mol B 0.050 mol C 0.10mol D 0.20mol 63.美国科研人员正在研制一种新型镍铜长效电池,它是采用半衰期长达 100 年的放 射性同位素镍 63( 28 Ni)和铜两种金属作为长寿命电池的材料,利用镍 63 发生β裂变时 释放电子给铜片,把镍 63 和铜片做电池两极外接负载为负载提供电能.下面有关该电池
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63

的说法正确的是 A 镍 63 的裂变方程是 28 Ni→ 0 e+ 27 Cu 1 B 镍 63 的裂变方程是 28 Ni→ 0 e+ 29 Cu 1 C 外接负载时镍 63 的电势比铜片高 D 该电池内电流方向是从镍到铜片 64.碱性电池具有容量大,放电电流大的特点,因而得到广泛应用.锌-锰碱性电池 以氢氧化钾溶液为电解液,电池总反应式为:Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)=Zn(OH)2(s)+ Mn2O3(s),下列说法不正确的是 A 外电路中每通过 0.2mol 电子,锌的质量理论上减小 6.5g B 电池工作时,电子由正极通过外电路流向负极 - - C 电池正极的电极反应式为:2MnO2(s)+H2O(l)+2e =Mn2O3(s)+2OH (aq) D 电池工作时,锌失去电子 65.设计出燃料电池使汽油(设其成分为 C5H12)氧化直接 产生电流是 21 世纪最富有挑战性的课题之一.最近有人设计了 一种固体燃料电池,以掺杂了氧化钇的固体氧化锆为电解质. 该电池的工作原理如右图所示,其中多孔电极 a,b 均不参与电 极反应.下列判断错误的是 - - A 该电池的正极反应式为:O2+2H2O+4e =4OH B 氧化钇和氧化锆的化学式分别为 ZrO2 和 Y2O3,掺杂氧 化钇的氧化锆晶体中存在晶体缺陷,其导电性比纯氧化锆晶体强得多 C 该燃料电池外部的电流方向为正极→负极;内部阳离子向正极运动,阴离子向负 极运动 D 燃料电池具有较高的能量利用率; 但汽 油燃料电池最大的技术障碍是氧化反应不完全, LiCOO2 LixC6 产生炭粒堵塞电极的气体通道, 从而使输电效能 充电 减弱 66. 锂离子电池主要利用碳的还原和氧化进 行工作, 比传统的镉镍电池, 氢镍电池性能更优 越(如右图) .则下列叙述正确的是 A 充电过程中,B 极被氧化 放电 B 该电池充放电的总反应式为: LiCoO2+C6 Li1-xCoO2+LixC6
充电 阳极:LiCoO2-xe →xLi +Li1-xCoO2
+ - - +

63 63

63

64

阴极:xLi +C6+xe →LixC6 C 放电时 A 极是负极,Li 发生还原反应 + - X- 放电 正极:xLi +Li1-xCoO2+xe →LiCoO2 D 放电时 B 极是负极, 6 发生氧化反应 C - + 负极:LixC6-xe →xLi +C6 67. 固体电解质是具有与强电解质水溶液的 导电性相当的一类无机固体.这类固体通过其中的离于迁移进行电荷传递,因此又称为固 体离于导体.目前固体电解质在制造全固态电池及其它传感器,探测器等方面的应用日益 + - - 广泛.如 RbAg4I5 晶体,其中迁移的物种全是 Ag ,室温导电率达 0.27Ω 1cm 1.利用 RbAg4I5 晶体, 可以制成电化学气敏传感器, 右图是一种测定 O2 含量的气体传感器示意图.
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被分析的 O2 可以透过聚四氟乙烯薄膜,由 电池电动势变化可以得知 O2 的含量.在气 体传感器工作过程中,下列变化肯定没有发 生的是 + - A 4A1I3+3O2=2Al2O3+6I2 B I2+2Ag +2e =2AgI - + + - C Ag-e =Ag D I2+2Rb +2e =2RbI 68.近年来研究表明高铁酸盐在能源,环境保护等方面有着广泛 的用途. 我国学者提出在浓 NaOH 溶液中用电化学方法来制备高铁酸 2- 盐[FeO4 ],电解装置如右图. 阳极发生的电极反应为 ,阴极发生的电极反应为 ,总电 ;电解一段时间后,收集到的某种气体为 3.36L 解反应方程式为 (已换成标准状态) ,那么获得的高铁酸钠的物质的量为 ,阳极 (升高,降低或不变) . 区周围溶液的 pH 69.近年来开发出来的可充电电池——镍氢电池可取代会产生镉污染的镍镉电池.镍 氢 电 池 的 总 反 应 式 为 : 1/2H2 + NiO(OH) Ni(OH)2 . 电 池 放 电 时 , 其 负 极 反 应

为 ,其正极反应为 ,在电池充电时,其阳极周围溶液的 pH ,其阴极周围溶液的 pH 值不断 (填"减小"或"增大". ) 值不断 70.二硫化钛(TiS2)是一种金属性导体,具有层状结构,而且容易使金属锂夹入, 所以 TiS2 在蓄电池中可作理想的电极材料. 若把 TiS2 作为一个电极, 把金属锂作为另一个 电极,用锂盐溶液作为电解质溶液组成原电池,则该蓄电池放电时: 负极反应为 ; ; 正极反应为 总反应方程式为 . 71.铅蓄电池是典型的可充型电池,它的正负极格板是惰性材料,电池总反应式为: Pb+PbO2+4H++2SO42- 2PbSO4+2H2O

请回答下列问题(不考虑氢,氧的氧化还原) : (1)放电时:正极的电极反应式是 ;电解液中 H2SO4 的浓度将变 ;当外电路通过 1mol 电子时,理论上 负极板的质量增加 g. (2)在完全放电耗尽 PbO2 和 Pb 时,若按右图连接,电解一 段时间后,则在 A 电极上生成 ,B 电极上生成 ,此 时铅蓄电池的正负极的极性将 . 72. 移动电话是利用微波数字通信实现语言通信的通信工具. 近年来,中国移动电话用户的增长速度令世人瞩目.移动电话的电池主要有镍镉电池和锂 电池. (1)镍镉电池的总化学反应可以表示为:Cd+2NiO(OH)+2H2O Cd(OH)2.电池放电时,其正极反应为
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2Ni(OH)2 +

,在电池充电时,其阴极周围溶液的
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(填"减小"或"增大"); (2)锂电池的负极材料是可插入锂的碳材料,本身就是离子,电子混合导体,正极 材料是过渡金属氧化物(例如 LiCoO2)混以一定量的导电添加物构成的混合导体,电解质 溶液为可传导锂离子的有机溶剂.锂电池负极的电极反应式是 ,该电池 具有很大能量密度的原因是 ;该电池的电解液使用有机溶剂的原因 是 ;将 LiCoO2 改写为氧化物的形式为 . 73.据报道,最近摩托罗拉(MOTOROLA)公司研发了一种由甲醇和氧气以及强碱 作电解质溶液的新型手机电池,电量可达现用镍氢或锂电池的十倍,可连续使用一个月 才充一次电.据此请回答以下问题: (1)甲醇是 极,电极反应是 (2)电池反应的离子方程式是 (3)这种电池若用在宇宙飞船上还可为宇航员提供生活用水.设在这种电池的总反 应中每消耗 1mol 甲醇将生成 a mol 水和放出 Q kJ 的热量, 在实际使用中这种电池每发 1 度电时生成 m g 水.则电池的能量利用率为 . (用含 a,Q, m 的代数式表示) . (4)这种电池输出的电压为 bV,要使标有 bV,12W 的小灯泡发光 1 小时,实际应 消耗甲醇 g(用含有关的字母的代数式表示) . 74.取 Pt 和 Zn 为电极材料埋入人体内作为心脏起搏器的能源,它跟人体的体液中含 有一定浓度的溶解 O2,H+和 Zn2+进行作用. (1)其正极的反应式为 ;负极的反应式为 . A. (2)该电池在 0.8V,40uw 条件下进行工作,则工作电流为 (3)将 5g 锌埋入人体内,则可维持多少年才需要第二次手术进行更换(取二位有效 数字)? 75(1) 锂电池是用金属锂作负极活性物质的电池的总称. 现已有 Li-I2, Li-Ag2CrO4, Li-(CFx)n,Li-MnO2, Li-SO2, Li-SOCl2 等六个品种商品化. 已经应用于心脏起博器, 电子手表,计算器,录音机,无线电通讯设备,导弹点火系统,大炮发射设备,潜艇,鱼 雷,飞机及一些特殊的军事用途.锂电池具有下列特点:电池电压高,开路电压达到 3V 或者 4V;实际闭能量大于其他所有电池;放电电压平稳;但有安全性问题.Li-MnO2, Li-SO2,Li-SOCl2 三种锂电池负极都是锂金属,电极反应一样;正极反应中生成等摩尔 的还原产物需要转移的电子数之比为:1∶2∶4.已知 Li-MnO2 的正极是 MnO2,炭粉与 合成树脂黏合剂的混合物; Li-SO2 电池正极活性物质 SO2 以液体形式加在电解液中, 2 SO 与其还原物比值 2∶1;Li-SOCl2 电解液是 LiAlCl4 的 SOCl2 溶液,在正极的炭粉与粘结 剂上反应.只有一半 SOCl2 发生还原反应,另外一半虽然发生作用,生成刺激性气味气体. 正极电极反应: ①Li-MnO2 ②Li-SO2 ③Li-SOCl2 (2)锂离子电池是指正负极都是锂离子的嵌入化合物的二次电池.相比其它电池而 言,它工作电压高,体积小,质量轻,比能量高,无记忆效应.基本无污染,自放电小, 循环寿命长,是比较理想的化学电源.锂离子电池因电池中不存在锂金属,避开了安全性
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pH 值不断

问题,现在已经用于笔记本电脑,摄象机,移动电话和其他便携式电器中.

锂离子二次电池的工作原理示意图 ①负极是层状石墨,许多原子或原子基团可以嵌入它的层间形成 石墨嵌入化合物.下图表示锂的石墨嵌入化合物.请描述充放电过程 中锂离子的在负极的运动情况. 锂离子在石墨层中主要有两种模式:LiC6 和 LiC2.请在石墨层结 构中画出这两种模式锂离子嵌入示意图.

②正极材料是 Li,Co,O 的层状化合物,晶胞结构示意图如下:请写出该物质的最简 式 ; ③设在电极反应过程中,转移 x 个电子,负极为 LixC6,正极有 x 个锂离子脱嵌,请写 出放电过程中正负极的电极反应式. 76.20 世纪 70 年代研制出的锂电池是一种高能电池,能量密度已达到 430Wh/kg, 理论值可达到 2500Wh/kg.根据所学知识,试说明锂电池的以下特点: (1)金属理在电池中应作为 极;该电池具有很大能量密度的原因是 ; (2)该电池的电解液特点是 ;原因是 ; (3)Li-I2 电池常作为心脏起搏器电源,原因是 ,其 原电池总反应式 . 77.科学家预言,燃料电池将成为 20 世纪获得电力的重要途径.因为燃料电池有很 多的优点.它的能量转化率比火力发电高一倍多,环境污染少,节能.按燃料电池化学成 分的不同,有氢,一氧化碳,联氨,醇和烃等类型;按电解液的性质不同,可分为碱性, 酸性,熔盐和固体电解质,高聚物电解质,离子交换膜等类型. 以渗透于多孔基质惰性导电物材料为电极, 35%~50%KOH 为电解液, 用 天然气和空 气为原料,构成的电池为碱性燃料电池.请写出:
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阳极反应: ;阴极反应: ; . 电池总反应式: 用两种或多种碳酸盐的低熔点混合物为电解质,例如 Li2CO3 52%,Na2CO3 48%,采 用吸渗锦粉作阴极,多孔性氧化镁作阳极,以含一氧化碳为主要成分的阳极燃料气,混有 CO2 的空气为阴极燃气,在 650℃电池中发生电极反应,这种电池在国外已经问世.请写 出有关的反应式. ;阴极反应: ; 阳极反应: 电池总反应式: . 78.化学作为一门中心科学,在人类能源开发与利用中起着十分关键的作用.化学电 源是一种直接把化学能转变为电能的装置,其研究为各国科学家所关注.利用燃料和氧化 剂的氧化还原反应也可以组成一个电池,而且与传统的电池不同,其工作物质可以源源小 断由外部输入, 因此可以长时间的不间断工作. 将氢气 2) 甲烷 (H , (CH4) 乙醇 2H5OH) , (C 等物质在氧气(O2)燃烧时的化学能直接转化为电能的装置叫燃料电池. 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.人们已将它用于航天飞行器上. 下图为氢一氧燃料电池反应的完整过程: (1)请将左图方框中的反应填补完整; H 吸附 , O2 吸附 ; (2)该电池反应为: (3)人们将它用于航天飞行器上原因有 二:一是 ,因此 减轻重量就等于降低向太空发射的费用, 与另 一种绿色能源 配合, 可以使飞行器在空间停留的时间较长;二是 ,更可减少携带重量. 79. 右图是一种正在投入生产的大型蓄电系统. 左右两侧为电解质储罐, 中央为电池, 电解质通过泵不断在储罐和电池间循环; 电池中的左右两侧为电极, 中间为离子选择性膜, 在电池放电和充电时该膜可允许钠离子通过; 放电前, 被膜隔开的电解质为 Na2S2 和 NaBr3, 放电后,分别变为 Na2S4 和 NaBr.

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(1)左,右储罐中的电解质分别为: ;右: . 左: (2)写出电池充电时,阳极和阴极的电极反应. 阳极: ;阴极: . (3)写出电池充,放电的反应方程式. (4)指出在充电过程中钠离子通过膜的流向. 80.用作人体心脏起搏器的电池规格与通常的电池有很大的不同.例如要求是一次电 池,输出功率只需几个毫瓦,但必须连续工作若干年,其间不需要维护保养,并且要有绝 + + 对的可靠性,工作温度要与人体正常体温(37.4℃)相适应.化学家设想由 Zn2 /Zn 和 H /O2,Pt 两电极体系构成一"生物电池" ,人体体液含有一定浓度的溶解氧.若该"生物电 + + 池"在低功率下工作,人体就易于适应 Zn2 的增加和 H 的迁出.请回答下列问题: (1)写出该电池的电极反应和电池反应: - (2)如果上述电池在 0.80V 和 4.0×10 5W 的功率下工作,该"生物电池"的锌电极 的质量为 5.0g,试问该电池理论上可以连续工作多长时间才需要更换?(已知锌的相对原 子质量为 65.39) 81.被誉为改变未来世界的十大科技之一的燃料电池是一种新型的无污染,无噪音, 高效率的汽车动力和发电设备,正以势不可 挡之势挤入汽车工业和电力工业.它是一种 不经过燃烧,将燃料的化学能直接转换成电 能的装置.它主要由燃料,氧化剂,电极, 电解质组成.在结构上与传统电池一样具有 正负电极,正负电极被电解质分隔.它以还 原剂(用氢作燃料,也可以添加一个氢气变 换器,直接使用甲醇,天然气,甚至石油, 柴油,煤等作燃料)为负极反应物,以氧化 剂(如氧气,空气等)为正极反应物.为了 使燃料便于进行电极反应,要求电极材料兼 有催化剂的特性. 可用多孔碳, 多孔镍, 铂, 钯等贵金属以及聚四氟乙烯等电极材料.电 解质则有碱性,酸性,熔融盐和固体电解质 及高聚物质子交换膜等数种.右图是一种氢 —氧燃料电池的工作原理图.电解质为有机 高分子聚合物,它不是传导氧离子而是传导质子 H+,是通透质子的交换膜燃料电池. 燃料电池将燃料的化学能直接转换成电能,氢气和氧气源源不断地送入,反应连续不 断地进行, 于是在电池内产生了持续的电流. 反应的生成物是水, 不会造成对环境的污染. 燃料电池之所以能成为载人航天器的首选电池,另一个很重要的原因是相中了它生成的 "废物"—水.这正好解决了宇航员在太空的饮水问题.当年美国"阿波罗 11 号"宇航 飞船在长达八天的登月旅行中.三位宇航员的生活用水,来自于燃料电池提供的水. (1)写出氢—氧燃料电池正负极发生的电极反应式.并注明是氧化反应还是还原反 应.写出电池的总反应方程式.
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(2)若用燃料电池发电,输出电流的电流强度为 533A,则每小时能合成多少水? (3)电池燃料氢可利用甲醇,天然气,石油,柴油等燃料,通过一个氢气变换器而 得到.写出利用天然气转化为氢的化学方程式. (4)请根据文中质子交换膜燃料电池工作原理图,说明负载的电流方向为 (5)用某种燃料电池的电炉供电,设电炉的额定功率 P0=400W,电池在不接负载时 的路端电压与电炉的额定电压相同,当电炉接到该电源上时,电炉实际消耗的功率 P1= 324W,若两个这样的炉并联接到该电源上,求两个电炉实际消耗的总功率 P2 为多少? 82.铅蓄电池的负极是 Pb,正极是 PbO2,电解质溶液是硫酸.它的充电,放电反应 的化学方程式为: Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O

能否根据电解质溶液密度的改变,判断该蓄电池作用的情况?(还能继续使用或需充 电吗?蓄电池用的 H2SO4 溶液中 H2SO4 的质量分数为 32%~34%,此浓度时 H2SO4 的导 电能力最强,且不"会"溶解 PbSO4) 83.一些氧化还原反应可设计成原电池.电池反应由 2 个半反应组成,2 个半反应分 + 别在 2 个电极上进行.例如:伏打电池的电池反应为:Zn+2H+→Zn2 +H2.2 个电极反 + 应为:负极 Zn-2e→Zn2 ;正极 2H++2e→2H2. 铅蓄电池具有电压高,放电容量大,经济上较便宜,广泛用于汽车,拖拉机,轮船做 启动与照明电源.已知:铅蓄电池充电完毕后,电池中硫酸的密度为ρ1,放电完毕后,溶 液的密度变为ρ2. 又铅蓄电池充电时的反应: 2PbSO4+2H2O → Pb+PbO2+2H2SO4.
充电

法拉第常数 F=96500C/mol. (1)写出铅蓄电池使用时所产生的总反应式及 2 个电极上的半反应. (2) 已知充, 放电完毕后, 溶液的密度是下列 2 个数据; 1.10g/cm3, 相当于含 14.35% 3 (质量)的硫酸;1.28g/cm ,相当于含 36.87%(质量)的硫酸.请指出ρ1,ρ2 分别对应 于哪一个数据. (3)用什么方法可以确定什么时候该充电,什么时候该停止充电? (4)计算一个电容量为 4.32×106C 的蓄电池中需加多少硫酸? (5)对于一个电容量为 4.32×106C 的蓄电池,计算充电和放电后硫酸溶液体积的差 值. (6)用久了的铅蓄电池会对环境造成污染,为什么? C组 84.设计出燃料电池使汽油氧化直接产生电流是对世纪最富有挑战性的课题之一. 最近有人制造了一种燃料电池,一个电极通入空气,另一电极通入汽油蒸气,电池的 - 电解质是掺杂了 Y2O3 的 ZrO2 晶体,它在高温下能传导 O2 离子.回答如下问题: (1)以丁烷代表汽油,这个电池放电时发生的化学反应的化学方程式是: (2)这个电池的正极发生的反应是: 负极发生的反应是: - 固体电解质里的 O2 的移动方向是:
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向外电路释放电子的电极是: (3)人们追求燃料电池氧化汽油而不在内燃机里燃烧汽油产生动力的主要原因是: (4) 你认为在 ZrO2 晶体里掺杂 Y2O3 用 Y3 代替晶体里部分的 Zr4 对提高固体电解质 的导电能力会起什么作用?其可能的原因是什么? 答: 堵塞电极的气体通 (5)汽油燃料电池最大的障碍是氧化反应不完全产生 道,有人估计,完全避免这种副反应至少还需 10 年时间,正是新一代化学家的历史使命. 85.锂电池由于其安全可靠的性能,体积小,质量轻,高效能及可逆等卓越品质被广 泛应用于移动电话,笔记本电脑,数码相机等便携式电子器材中.下图为锂电池工作原理 图,阴极材料由 LiMO2(M=Co,Ni,V,Mn)构成,阳极材料由石墨构成,阴,阳两极 之间用半透膜隔开,充电时锂离子由阴极向阳极迁移,放电时则相反,电池可表示为: (-)Cn/LiClO4/LiMO2(+)
+ +

(1)写出锂电池充放电时的可逆电极反应. (2)根据上图所示的 LiMO2 的尖晶石结构,写出氧的堆积方式,并指出 Li 和 M 占 据何种空隙,画出以氧为顶点的一个晶胞. (3)锂离子在阳极与石墨形成固体混合物,试推测并画出锂离子嵌入石墨的可能结 构. (4)早期的阳极材料用的是锂金属,试指出锂金属作阳极材料的不足,并说明还可 以用什么物质替代石墨作阳极材料?

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参考答案( ) 参考答案(89)
1 A 2 A,D 3 B,C 4 C 5 D 6 A 7 A 8 C 9 C 10 A 11 A 12 B 13 C 14 B 15 D 16 A,D 17 B,D 18 B 19 C 20 B,D 21 B,D 22 A,C 23 AB 24 D 25 A 26 B,D 27 A 28 A,B 29 A 30 C,D 31 B,D 32 D 33 AD
34 B,D

35 36 37 38 39

B BC B AC AD + + + + (1)Zn-2e=Zn2 2H +2e=H2↑ Zn+2H =Zn2 +H2↑ + + + 2+ (2)Zn-2e=Zn 2NH4 +2e=2NH3+H2↑ 2NH4 +Zn=Zn2 +2NH3↑+H2↑ - - (3)Zn-2e+2OH =Zn(OH)2 Ag2O+2e+H2O=2Ag+2OH Zn+Ag2O+H2O=2Ag+Zn(OH)2 - + - (4)Pb-2e+SO42 =PbSO4 PbO2+2e+4H +SO42 =PbSO4+2H2O PbO2+Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O - - (5)Fe-2e+2OH =Fe(OH)2 NiO2+2e+2H2O=Ni(OH)2+2OH NiO2+ Fe +2H2O=Ni(OH)2+ Fe(OH)2 - - (6)Cd-2e+2OH =Cd(OH)2 NiO2+2e+2H2O=Ni(OH)2+2OH
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40

41 42

43

NiO2+Cd+2H2O=Ni(OH)2+Cd(OH)2 - - (7)2H2-4e+4OH =4H2O O2+4e+2H2O=4OH 2H2+O2=2H2O - - (8)4Al-12e+12OH =4Al(OH)3 3O2+12e+6H2O=12OH 4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3 - - (9)2Zn-4 e+4OH =2Zn(OH)2 O2+4e+2H2O=4OH 2Zn+O2+2H2O=2Zn(OH)2 + - (10)4Fe-12e=4Fe3 3O2+12e=6O2 4Fe+3O2=2Fe2O3 (1)将两根带有铜导线的碳棒插入氯化铜溶液,接通蓄电池,与有气泡生成的碳棒相 连的电极是正极,则另一极是负极 (2)将铜导线插入氯化铜溶液中,接通蓄电池,有一根铜导线会变细,它所连接的电 极是正极,另一极是负极 + + - Zn-2e=Zn2 氧化反应 2NH4 +2e =2NH3↑+H2↑ 还原反应 + + - (1)Zn-2e-=Zn2 2NH4 +2e =2NH3↑+H2↑ (3) ①向小烧杯中加入一定量的蒸馏水, 充分搅拌, 然后过滤, 将滤液移入蒸发皿中, 加热蒸发结晶. ②实验步骤:取少量晶体溶于蒸馏水配成溶液.取少许溶液,加入少量 NaOH 溶液后 加热, 将湿润的红石蕊试纸放在试管口 实验现象: 试纸变蓝 有关离子方程式: 4 NH + - +OH NH3↑+H2O ③加热法 ④坩埚,酒精灯(玻璃棒,三脚架)等 - - - + - (1)Pb+SO42 -2e =PbSO4;PbSO4+2H2O-2e =PbO2+4H +SO42

44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62

(2)Ni(OH)2+Cd(OH)2 → 2NiO(OH)+Cd+2H2O (3)铅蓄电池在放电时除消耗电极材料外,同时还消耗电解质溶液中的溶质(硫酸) , 使电解质溶液中自由移动离子浓度减小,导电能力降低(内阻增大) .而镍镉电池在使 用过程中,只消耗水,电解质溶液中的自由移动离子的浓度没减小(略增大) ,所以其 导电能力几乎不变(即内阻几乎不变) . (4)2 (1)正极反应的中间产物附着在石墨上,增加了电池的内阻. - (2)0.813g 1.01×10 3kJ A C D B B B,D B D A C,D C C C C B B B,C C
充电

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63 64 65 66 67 68

69 70 71 72

73

C B A,C B,D D - - - (1)Fe+8OH -6e =FeO42 +4H2O - - (2)H2O+e =1/2H2+OH - - (3)Fe+2H2O+2OH =3H2+FeO42 (4)0.05mol (5)降低 - - - - - H2-2e +2OH =2H2O 2Ni(OH)+2e +2HO =2Ni(OH)3+2OH 减小 增大 - + + - xLi +TiS2+xe =LixTiS2 xLi+TiS2=LixTiS2 Li-e =Li - + - (1)PbO2+2e +4H +SO42 =PbSO4+2H2O 小 48 (2)Pb PbO2 - - (1)NiO(OH)+e +H2O=Ni(OH)2+OH 增大 - + Li 是第 3 号元素,具有最小的标准电极电位,是地球上最轻的金 (2)Li-e =Li 属 Li 与水剧烈作用 Li2OCo2O3 - - - (1)负 CH3OH-6e +8OH =CO32 +6H2O - - (2)2CH3OH+3O2+4OH =2CO32 +6H2O (3)

6.48a × 10 6 % Qm

(4) 8m 或 0.021m g 375a a 74 (1)负极反应式为:2Zn-4e=2Zn2+;正极反应式为:O2+4H++4e=2H2O - (2)工作电流:5.0×10 5A (3) Zn 反应完毕之前要进行第二次手术更换 Zn, 在 反应完毕所需要的时间为 t=2.96 ×108s=9.386 年.考虑实际情况,答案应取 9.3 年. 75 (1)电极反应式: + - ①MnO2+Li +e →MnOOLi(s) + - ②2SO2+2Li +2e →Li2S2O4(s) - - ③2SOCl2(l)+4e →4Cl +2SO2+S(s) (2)①放电时,锂离子脱嵌,从石墨的层间脱出,进入电解质溶液;充电时正好相反, 锂离子嵌入,从电解质溶液进入石墨的层间.

②LiCoO2 ③负极:LixC6 → C6+xLi +xe
放电
+ + - -

正极:Li1-xCoO2+x Li +xe → LiCoO2 76 (1)负极 Li 是第 3 号元素,具有最小的标准电极电位,是地球上最轻的金属 (2)惰性非水有机溶剂 ②Li 与水剧烈作用 (3)寿命长,Li 有强烈化学活性,与电液接触后,表面生成钝化薄膜,增加系统的化
放电

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学稳定性.轻小,微电流持续放电时间长. Li+1/2I2=LiI - - - - - 77 阳极反应:CH4+10OH -8e =CO32 +7H2O;阴极反应:O2+2H2O+4e =4OH ; - 2- 电池总反应式:CH4+2O2+2OH =CO3 +3H2O. - - - - 阳极反应:CO+CO32 -2e =2CO2;阴极反应:O2+2CO2+4e =2CO32 ; 电池总反应式:2CO+O2=2CO2. + + 1/2O2+2e+2H →H2O 78 (1)2H 吸附-2e→2H (2)H2+1/2O2=H2O (3)燃料电池有很高的质量比能量(能质比)光电池燃料电池的产物为水,经过处理 之后正好可供宇航员使用 79 (1)左:NaBr3/NaBr 右:Na2S2/Na2S4 - + + - (2)阳极:3NaBr-2e =NaBr3+2Na 阴极:Na2S4+2Na +2e =2Na2S2 (3)2Na2S2+NaBr3
+

放电 充电

Na2S4+3NaBr

(4)Na 的流向为从左到右. - + + - 80 (1)电极反应:负极:Zn-2e =Zn2 ;正极 1/2O2+2H +2e =H2O 总反应 Zn+ + 2+ 1/2O2+2H =2Zn +H2O - - (2)电流=功率/电压=4.0×10 5/0.80=5.0×10 5A 5.0g Zn 溶解放出电量为 - (5.0/65.39)×96500C 输出 5.0×10 5A 电流时可维持 时间=电量/电流=(5.0/65.39)× -5 8 96500C/(5.0×10 )=3.0×10 秒=9.5 年(9.3 年~9.6 年均可) + + 81 (1)负极是氧化反应,H2-2e=2H ,正极是还原反应,4H +O2+4e=H2O;总反应 相当于 H2 在 O2 在的燃烧,2H2+O2=2H2O (2)179g (3)CH4+H2O → 3H2+CO (4)从右到左 (5)536W 82 可以.放电过程消耗 H2SO4,降低后者的浓度;充电过程生成 H2SO4,使电解质溶液浓 度增大.
一定条件

83 (1)铅蓄电池的电池反应:Pb+PbO2+2H2SO4 放电→ 2PbSO4+2H2O;正极反应: - PbO2+2H2SO4+2e→PbSO4+2H2O+SO42 ; 负极反应: Pb+H2SO4-2e→PbSO4+2H+ 3 (2)ρ1 应该为 1.28g/cm ,相当于含 36.87%(质量)的硫酸;ρ2 应该为 1.10g/cm3, 相当于含 14.35%(质量)的硫酸. (3)由铅蓄电池的电动势和溶液的密度变化可想到 2 种方法: (a)测量电池电动势: 放电时,电动势降至某额定限量即充电;充电时电动势上升达某一额定限量即停止充 电. (b)设法用比重计测定电解液比重.若充电时比重计的读数为ρ1 时,则表明充电 完成;若放电时比重计的读数为ρ2,则表明放电完成. (4)6341g (5)1058cm3 (6)用久了的铅蓄电池会发生漏液,有酸雾产生,腐蚀设备,铅污染环境等. 84 (1)2C4H10+13O2=8 CO2+10H2O (2)O2+4e=2O2– C4H10+13O2– –26e=4 CO2+5H2O 向负极移动 负极 (3)燃料电池具有较高的能量利用率. (4)为维持电荷平衡,晶体中的 O2–将减少 (5)碳 85 (1)Cathode: LiMO2=Li1-xMO2+xLi++xe Anode: nC+xLi++xe=LixCn
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正反应为充电,逆反应为放电反应. (2)O:立方面心密堆积;Li 和 M 占据八面体空隙; 以氧为顶点的一个晶胞表示如下:

(3)

(4)锂活泼,易与电解质反应,形成锂的枝状晶体,导致电池被侵蚀或爆炸. 还可用低熔点的金属如 Si,Bi,Pb,Sn,Cd 等与锂掺杂形成金属合金,或用电解质如 液体电解质 LiPF6,LiBF6,LiAsF6 及 LiOSO2CF3)用有机溶剂不能含水),以及固体电 解质等.

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