資源簡介

課時分層作業(六)　新型化學電源
一、選擇題(每小題只有一個選項符合題目要求)
1．一種高性能的堿性硼化釩(VB2)－空氣電池如圖所示，其中在VB2電極發生反應：VB2＋16OH－－11e－===＋4H2O。該電池工作時，下列說法錯誤的是(　　)
A．負載通過0.04 mol電子時，有0.224 L(標準狀況)O2參與反應
B．正極區溶液的pH降低、負極區溶液的pH升高
C．電池總反應為4VB2＋11O2＋20OH－＋6H2O===
D．電流由復合碳電極經負載、VB2電極、KOH溶液回到復合碳電極
2．我國科學家發明了一種“可固氮”的鎂－氮二次電池，其裝置如圖所示，下列說法不正確的是(　　)
A．固氮時，電池的總反應為3Mg＋N2===Mg3N2
B．脫氮時，釕復合電極的電極反應為Mg3N2－6e－===3Mg2+＋N2↑
C．固氮時，外電路中電子由釕復合電極流向鎂電極
D．當無水LiCl－MgCl2混合物受熱熔融后電池才能工作
3．已知過氧化氫在強堿性溶液中主要以存在。我國研究的Al－H2O2燃料電池可用于深海資源的勘查、軍事偵察等國防科技領域，裝置示意圖如圖。下列說法錯誤的是(　　)
A．電池工作時，溶液中OH－通過陰離子交換膜向Al極遷移
B．Ni極的電極反應是＋2e－＋H2O===3OH－
C．電池工作結束后，電解質溶液的pH降低
D．Al電極質量減少13.5 g，電路中通過9.03×1023個電子
4．某燃料電池主要構成要素如圖所示，下列說法正確的是(　　)
A．該電池可用于乙醛的制備
B．b電極為正極
C．電池工作時，a電極附近pH降低
D．a電極的反應為O2－4e－ ＋4H＋===2H2O
5．二氧化硫-空氣質子交換膜燃料電池實現了制硫酸、發電、環保三位一體的結合，原理如圖所示。下列說法正確的是(　　)
A．該電池放電時質子從Pt2電極經過內電路流到Pt1電極
B．Pt1電極附近發生的反應為SO2＋2H2O－2e－===H2SO4＋2H＋
C．Pt2電極附近發生的反應為O2＋4e－＋2H2O===4OH－
D．相同條件下，放電過程中消耗的SO2和O2的體積比為2∶1
6．濃差電池是電化學電池的一種。一般所說的原電池在電池工作時都有某種化學變化發生，因而被稱為化學電池；濃差電池雖然也經歷了氧化還原過程，但電池的總反應中并沒有反映出這種變化，它是通過一種物質從高濃度狀態向低濃度狀態的轉移而獲得電勢。如圖是利用硫酸銅溶液構成的濃差電池的示意圖，下列說法錯誤的是(　　)
A．電池需采用陰離子交換膜
B．左室發生電極反應：Cu2+＋2e－===Cu
C．左室流出的硫酸銅溶液物質的量濃度低于2 mol·L-1
D．工作一段時間后右室電極質量增加
二、選擇題(每小題有一個或兩個選項符合題目要求)
7．某微生物燃料電池在廢水處理和新能源開發領域具有廣闊的應用前景，其工作原理如圖所示。下列說法正確的是(　　)
A．電極電勢a＜b，電極b上發生氧化反應
B．HS－在硫氧化菌作用下發生反應 HS－＋ 4H2O－8e－ ===＋9H＋
C．若該電池外電路有0.4 mol電子轉移，則有 0.45 mol H＋遷移到b極
D．該燃料電池在高溫下進行效率更高
8．全釩液流儲能電池是一種新型的綠色環保儲能系統。它將電能以化學能的方式存儲在不同價態釩離子的硫酸電解液中，通過外接泵把電解液壓入電池堆體內，在機械動力作用下，使其在不同的儲液罐和半電池的閉合回路中循環流動，并采用質子交換膜作為電池組的隔膜。已知該電池放電時，左罐顏色由黃色變為藍色。
離子種類 VO2+ V3+ V2+
顏色 黃色 藍色 綠色 紫色
下列說法正確的是(　　)
A．該電池工作原理為＋V2+＋H2OVO2+＋V3+＋2OH－
B．a和b接用電器時，左罐電勢高于右罐
C．電池儲能時，電池負極溶液顏色變為紫色
D．a和b接電源時，理論上當電路中通過3 mol e－時，必有3 mol H＋由右側向左側遷移
9．以銅作催化劑的一種鋁硫電池如圖所示，電池放電時的反應原理為3CuxS＋2Al＋===3xCu＋＋3S2-。下列說法正確的是(　　)
A．充電時，被氧化
B．放電時，K＋通過陽離子交換膜向Cu/CuxS電極移動
C．充電時，陽極區的電極反應式為xCu－2xe－＋S2-===CuxS
D．放電時，負極區的電極反應式為Al＋－3e－===
三、非選擇題
10．鎂－H2O2酸性電池采用海水作電解質溶液(加入一定量酸)。
(1)該電池負極反應為________________________________________________。
(2)電池工作時，正極周圍海水的pH________(填“增大”或“減小”)。
(3)溶液中的H＋向________(填“負極”或“正極”)移動。
(4)電池總反應為_____________________________________________________。
11．燃料電池是利用燃料與氧氣反應從而將化學能轉化為電能的裝置。
(1)以葡萄糖為燃料的微生物燃料電池結構示意圖如圖所示。
①A為微生物燃料電池的________(填“正”或“負”)極。
②正極的電極反應為__________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
③放電過程中，H＋由________極區向________(填“正”或“負”)極區遷移。
④在電池反應中，每消耗1 mol氧氣，理論上生成標準狀況下二氧化碳的體積是________。
(2)一氧化碳無色、無味、有毒，世界各國每年有不少人因一氧化碳中毒而失去生命。一種一氧化碳分析儀的工作原理如圖所示，該裝置中電解質為氧化釔－氧化鈉，其中O2-可以在固體介質NASICON中自由移動。傳感器中通過的電流越大，尾氣中一氧化碳的含量越高。
請回答：
①a極電極反應為____________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
②工作時，O2-由電極________(填“a”或“b”，下同)向電極________移動。
③電子由電極________通過傳感器流向電極________。課時分層作業(六)
1 2 3 4 5 6 7 8 9
B C C A D D B BC BD
10．(1)Mg－2e－===Mg2+　(2)增大　(3)正極　(4)Mg＋H2O2＋2H＋===Mg2+＋2H2O
11．(1)①正　②O2＋4H＋＋4e－===2H2O　③負　正　④22.4 L　(2)①CO＋O2-－2e－===CO2　②b　a　③a　b
1．B
2．C　[固氮時該裝置為原電池裝置，鎂為活潑金屬，作負極，被氧化成Mg2+，釕復合電極為正極，氮氣在電極上發生還原反應生成N3-，與熔融電解質中鎂離子生成Mg3N2，所以總反應為3Mg＋N2===Mg3N2，A正確；脫氮時，－3價的氮要被氧化，釕復合電極應發生氧化反應，Mg3N2失電子發生氧化反應生成氮氣，電極反應為Mg3N2－6e－===3Mg2+＋N2↑，B正確；固氮時，鎂電極為負極，外電路中電子由負極鎂電極流向釕復合電極，C錯誤；無水LiCl－MgCl2混合物常溫下為固體，無自由移動的離子，不能導電，受熱熔融后產生自由移動的離子能導電，電池才能工作，D正確。]
3．C
4．A　[該燃料電池中，乙烯和水發生氧化反應，所以通入乙烯和水的電極是負極，氧氣得電子發生還原反應，所以通入氧氣的電極是正極，由圖可知負極上乙烯和水生成乙醛和氫離子，氫離子移向正極，正極上氧氣和氫離子反應生成水，X為水。該電池將乙烯和水轉化為乙醛，可用于乙醛的制備，A正確；a電極為正極，b電極為負極，B不正確；電池工作時，氫離子移向正極，a電極的反應為O2＋4e－ ＋4H＋===2H2O，a電極附近pH升高，C、D不正確。]
5．D　[放電時為原電池，質子向正極移動，Pt1電極為負極，則該電池放電時質子從Pt1電極移向Pt2電極，A錯誤；Pt1電極為負極，發生氧化反應，SO2被氧化為硫酸，電極反應為SO2＋2H2O－2e－===＋4H＋，硫酸應當拆為離子形式，B錯誤；酸性條件下，氧氣得電子生成水，C錯誤；相同條件下，放電過程中，負極發生氧化反應：2SO2＋4H2O－4e－===＋8H＋，正極發生還原反應：O2＋4e－＋4H＋===2H2O，則放電過程中消耗的SO2和O2的體積比為2∶1，D正確。]
6．D　
7．B　[由圖可知，電極b為正極，電極反應為O2＋4e－＋4H＋===2H2O，電極a為負極，電極反應為HS－＋4H2O－8e－===＋9H＋。電極a為負極，電極b為正極，發生還原反應，電極電勢a＜b，A錯誤；電極a為負極，電極反應為HS－＋4H2O－8e－===＋9H＋，B正確；該電池外電路有0.4 mol電子轉移，由電荷守恒可知，有0.4 mol H＋遷移到電極b，C錯誤；微生物在高溫下會失活，降低電池效率，D錯誤。]
8．BC　[該電池負載工作時，左罐顏色由黃色變為藍色，即左罐溶液主要含有，放電時得電子生成VO2+，正極上的反應為＋2H＋＋e－===VO2+＋H2O，負極反應為V2+－e－===V3+，所以電池總反應為＋V2+＋2H＋VO2+＋V3+＋H2O，充電時電解池總反應、陰、陽極反應與原電池的總反應、負、正極恰好相反。由題干信息中電池中電解液呈酸性可知，原電池放電不可能生成OH－，由分析可知，該電池工作原理為＋V2+＋2H＋VO2+＋V3+＋H2O，A錯誤；a和b接用電器時，該裝置為原電池，左罐所連電極為正極，則左罐電勢高于右罐，B正確；電池儲能時即充電過程，原電池中負極變為陰極，電極反應為V3+＋e－===V2+，則電池負極溶液顏色變為紫色，C正確；a和b接電源時即為電解池，a為電源正極，左側為陽極區，右側為陰極區，根據反應方程式＋V2+＋2H＋VO2+＋V3+＋H2O可知，理論上當電路中通過3 mol e－時，必有3 mol H＋由左側向右側遷移，D錯誤。]
9．BD　[放電時，負極(Al)：Al＋－3e－===，正極(Cu/CuxS)：CuxS＋2e－===xCu＋S2-；充電時，陰極(Al)：＋3e－===Al＋，陽極(Cu/CuxS)：xCu－2e－＋S2-===CuxS，C項錯誤，D項正確；充電時得電子轉化成Al，被還原，A項錯誤；放電時，陽離子向正極移動，B項正確。]
10．(1)鎂 H2O2酸性電池中，鎂為活潑金屬，應為原電池的負極，負極發生氧化反應，電極反應為Mg－2e－===Mg2+。(2)原電池工作時，正極發生還原反應，正極的電極反應為H2O2＋2H＋＋2e－===2H2O，由于不斷消耗H＋，使溶液中c(H＋)逐漸減小，根據pH＝－lgc(H＋)可知，正極周圍海水的pH逐漸增大。(3)H＋是陽離子，在原電池中，溶液中的陽離子向正極移動。(4)由于在同一閉合回路中電子轉移數目相等，將正極、負極電極反應相加，就可得到該原電池的總反應：Mg＋H2O2＋2H＋===Mg2+＋2H2O。(共70張PPT)
第3課時　新型化學電源(能力課)
第1章　化學反應與能量轉化
第2節　化學能轉化為電能——電池
1．知道常考新型化學電源的類型及考查方式。
2．會分析新型化學電源的工作原理，能正確書寫新型化學電源的電極反應式。
探究任務
舊知回顧
1．高鐵電池的總反應為3Zn＋2K2FeO4＋8H2O 3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH。
(1)寫出該電池放電時的負極反應：Zn－2e－＋2OH－===
Zn(OH)2。
(2)根據該電池的總反應分析電池工作時，正極附近溶液的pH變大。
(3)給該電池充電時應該怎樣連接電極：正極接外接電源正極，負極接外接電源負極。
舊知回顧
1．濃差電池：由于兩極間電解質濃度不同或電極上反應物的濃度不同而產生電動勢的一類電池。
2．工作原理：兩側半電池中的特定物質存在濃度差，離子由“高濃度”移向“低濃度”形成電流。陰離子→ 負極區、陽離子→正極區。
探究要點　挑戰創新
濃差電池
3．電池中的離子交換膜
1．構成原電池的條件有很多，其中一種就是利用電解質的濃度差構成“濃差電池”。當電解質中某離子的濃度越大時其氧化性或還原性越強。如圖將兩個銀電極插入不同濃度的AgNO3溶液中(c2>c1)，實驗開始觀察到靈敏電流計的指針偏轉，下列說法正確的是(　　)
A．B極電極反應為Ag－e－===Ag＋
B．Ag＋穿過交換膜由A極區移向B極區
C．電流計指針偏轉幅度始終不變
D．A極發生氧化反應，A極區AgNO3溶液濃度不斷增大
√
D　[當電解質中某離子的濃度越大時其氧化性或還原性越強，AgNO3溶液中(c2>c1)，則B極為正極，電極反應為Ag＋＋e－===Ag，A錯誤；圖示為陰離子交換膜，只允許陰離子通過，B錯誤；隨著反應進行，濃度差有變化，則電流計指針偏轉幅度也有變化，C錯誤；B極為正極，A極為負極，失電子發生氧化反應，電極反應式為Ag－e－===Ag＋，生成銀離子，A極區AgNO3溶液濃度不斷增大，D正確。]
2．(雙選)利用熱再生氨電池可實現CuSO4電鍍廢液的濃縮再生。電池裝置如圖所示，甲、乙兩室均預加相同的CuSO4電鍍廢液，向甲室加入足量氨水后電池開始工作。下列說法正確的是(　　)
A．甲室Cu電極為正極
B．隔膜為陽離子膜
C．電池總反應為Cu2+＋4NH3===[Cu(NH3)4]2+
D．NH3擴散到乙室將對電池電動勢產生影響
√
√
1．鋰電池
鋰電池是一類由金屬鋰或鋰合金為負極材料、使用非水電解質溶液的電池。鋰電池的負極材料是金屬鋰或鋰合金，電極反應均為Li－
e－===Li＋。
鋰電池與鋰離子電池
2．鋰離子二次電池
(1)構成：鋰離子電池負極是Li(常嵌入到C中，如LixC6)，正極常采用LiCoO2、LiNiO2或LiMn2O4。
(2)實例：電池總反應：LixC6＋Li3－xNiCoMnO6 C6＋Li3NiCoMnO6。
①放電
負極：LixC6－xe－===xLi＋＋C6；
正極：Li3－xNiCoMnO6＋xe－＋xLi＋===Li3NiCoMnO6。　
②充電
陰極：xLi＋＋C6＋xe－===LixC6；
陽極：Li3NiCoMnO6－xe－===Li3－xNiCoMnO6＋xLi＋。
1．一種鋰離子電池放電時的反應原理可表示為LixC6＋Li1－xCoO2 ===6C＋LiCoO2(x<1)，工作原理如圖所示，下列說法不正確的是(　　)
√
A．放電時，A極電極反應為LixC6－xe－===
6C＋xLi＋
B．放電時，若轉移0.3 mol電子，石墨電極將減重2.1 g
C．放電時，鋰離子移向正極
D．該電池放電過程中Co元素化合價不變
D　[放電時，LixC6作負極，A極電極反應為LixC6－xe－===6C＋
xLi＋，A正確；放電時，根據A極電極反應為LixC6－xe－===6C＋xLi＋，可知轉移x mol電子時，石墨電極減少x mol鋰離子，若轉移0.3 mol電子，石墨電極將減重0.3 mol×7 g·mol-1＝2.1 g，B正確；放電時，負極失電子、正極得電子，陽離子向正極移動、陰離子向負極移動，C正確；放電時，Li1－xCoO2作正極，Co元素化合價降低，D錯誤。]
2．鈉離子電池的工作原理與鋰離子電池相似，工作示意圖如圖所示，該電池總反應方程式為NaxTMO2＋Na1－xC NaTMO2＋C，下列說法不正確的是(　　)
A．放電時，電子從硬碳電極流入鋁箔電極，將過渡金屬還原到低價
B．放電時，Na＋從負極材料中脫出，經過電解質嵌回正極材料
C．充電時，鋁箔電極與外接電源的正極相連
D．充電時，陽極反應為Na1－xC－(1－x)e－===(1－x)Na＋＋C
√
D　[由圖可知，充電時Na＋得電子成為Na嵌入硬碳中，故銅箔為陰極，電極反應為C＋(1－x)Na＋＋(1－x)e－===Na1－xC，鋁箔為陽極，電極反應為NaTMO2－(1－x)e－===NaxTMO2＋(1－x)Na＋，放電時，銅箔為負極，電極反應為Na1－xC－(1－x)e－===C＋(1－x)Na＋，鋁箔為正極，電極反應為NaxTMO2＋(1－x)Na＋＋(1－x)e－===NaTMO2。放電時銅箔為負極，鋁箔為正極，電子由負極流向正極，則電子從硬碳電極流入鋁箔電極，正極電極反應為NaxTMO2＋(1－x)Na＋＋(1－x)e－===NaTMO2，將過渡金屬還原到低價，A正確；放電時，銅箔為負極，電極反應為
Na1－xC－(1－x)e－===C＋(1－x)Na＋，鋁箔為正極，Na＋從負極材料中脫出，經過電解質嵌回正極材料，B正確；充電時，鋁箔為陽極，鋁箔電極與外接電源的正極相連，C正確；充電時，鋁箔為陽極，電極反應為NaTMO2－(1－x)e－===NaxTMO2＋(1－x)Na＋，D錯誤。]
1．微生物燃料電池：是一種利用微生物將有機物中的化學能直接轉化成電能的裝置。
2．工作原理：在負極室厭氧環境下，有機物在微生物作用下分解并釋放出電子和質子，電子依靠合適的電子傳遞介體在生物組分和負極之間進行有效傳遞，并通過外電路傳遞到正極形成電流，而質子通過質子交換膜傳遞到正極，氧化劑(一般為氧氣)在正極得到電子被還原與質子結合成水。
微生物電池
1．新型微生物電池可應用于酸性有機廢水(含C6H6O)的處理，其放電時的工作原理如圖所示，其中交換膜為質子交換膜。下列說法正確的是(　　)
A．該電池能夠在高溫下工作
B．工作時，氫離子從N極移向M極
C．N極的電極反應為O2＋4e－＋4H＋===2H2O
D．N極消耗22.4 L O2，M極產生CO2為1 mol
√
C　[新型微生物電池，微生物為蛋白質，蛋白質在高溫下變性，A錯誤；N極為正極，M極為負極，陽離子向正極移動，則氫離子從M極移向N極，B錯誤；N極上，O2轉化為H2O，電極反應為O2＋
4e－＋4H＋===2H2O，C正確；沒有說明氣體所處狀況，D錯誤。]
2．(雙選)沉積物微生物燃料電池可處理含硫廢水，其工作原理如圖所示。下列說法正確的是(　　)
A．碳棒b為該微生物電池的負極
B．碳棒a上有反應：FeSx－2xe－
===Fe2+＋xS(x≥2)
C．電流方向：碳棒b→電阻→碳棒a
D．氧氣的含量、光照強度會影響電池的功率
√
√
CD　[A項，O2在碳棒b上得電子生成水，說明碳棒b為該微生物電池的正極，故A錯誤；B項，電極反應FeSx－2xe－===Fe2+＋xS
(x≥2)不滿足電荷守恒，故B錯誤；C項，碳棒a上的反應物失電子，故碳棒a是負極，碳棒b上的反應物得電子，故碳棒b是正極，電流方向是從正極經外電路流向負極即碳棒b→電阻→碳棒a，故C正確；D項，由圖可知，CO2在光照和光合菌的作用下反應生成氧氣，氧氣在正極得電子生成水，光照強度越強，光合作用越強，所以氧氣的含量、光照強度會影響電池的功率，故D正確。]
4
1．物質循環轉化型電池：是一種通過物質循環轉化過程中，元素化合價不斷變化，實現化學能轉化為電能的電池。
2．工作原理：元素化合價升高失電子，在負極發生氧化反應；元素化合價降低，在正極得電子發生還原反應。
物質循環轉化型電池
1．我國科學家研究出一種新型電池，可利用太陽光持續完成過氧化氫制備和硫化氫吸收，其工作原理示意圖如圖所示(HQ和Q代表兩種有機物)。下列說法正確的是(　　)
A．該裝置涉及電能直接轉化為化學能
B．工作時，溶液中H2SO4的物質的量逐漸減小
C．工作時，理論上生成H2O2和S單質的物質的量相等
D．若導線中流過2 mol e－，催化電極上有4 mol I－參與轉化
√
2．我國某研究團隊運用酸堿隔離電解液和雙溶解/沉積型電極反應構造一類新型水系電池，裝置示意圖如圖所示。下列說法正確的是(　　)
A．電解質溶液1和2最好分別為NaOH溶液和濃鹽酸
B．放電時，正極反應式為MnO2 － 2e－ ＋2H2O===Mn2+ ＋4OH－
C．放電時，雙極隔膜中陰、陽離子分別向左、右移動
D．充電時，陰極附近溶液pH減小
√
1．鋅/溴液流電池是一種先進的水溶液電解質電池，廣泛應用于再生能源儲能和智能電網的備用電源等。三單體串聯鋅/溴液流電池工作原理如圖所示：
5
知能反饋　隨堂評估
2
4
3
題號
1
下列說法錯誤的是(　　)
A．放電時，N極為正極
B．放電時，左側貯液器中ZnBr2的濃度不斷減小
C．充電時，M極的電極反應式Zn2+＋2e－===Zn
D．隔膜允許陽離子通過，也允許陰離子通過
5
2
4
3
題號
1
√
2．如圖所示是一種以液態肼(N2H4)為燃料，氧氣為氧化劑，某固體氧化物為電解質的新型燃料電池。該固體氧化物電解質的工作溫度在700～900 ℃時，O2-可在該固體氧化物電解質中自由移動，反應產物均為無毒無害的物質。下列說法正確的是(　　)
A．電池內的O2-由電極乙移向電極甲
B．電池總反應為N2H4＋2O2===2NO＋2H2O
C．當電極甲上有1 mol N2H4消耗時，電極乙
上有22.4 L O2參與反應
D．電池外電路的電子由電極乙移向電極甲
5
2
3
題號
1
4
√
A　[該裝置中電極甲為負極，電極乙為正極，所以O2-由電極乙移向電極甲，A項正確；電池的總反應為N2H4＋O2===N2＋2H2O，B項錯誤；當電極甲上消耗1 mol N2H4時，電極乙上就有1 mol O2參與反應，但題目沒有指明該過程是否處于標準狀況，C項錯誤；在外電路中，電子由負極(電極甲)移向正極(電極乙)，D項錯誤。]
5
2
3
題號
1
4
3．(雙選)鋰錳電池是一種常用的鋰離子電池，它體積小、性能優良，該電池反應原理如圖所示，其中電解質LiClO4溶于混合有機溶劑中，Li＋通過電解質遷移到MnO2晶格中，生成LiMnO2，設NA為阿伏加德羅常數的值，則下列說法正確的是(　　)
A．外電路的電流方向是由a極流向b極
B．電池正極反應為MnO2＋e－＋Li＋===LiMnO2
C．可用水代替電池中的混合有機溶劑
D．電路中每通過1 mol電子，就有NA個Li＋移向b極
5
2
3
題號
4
1
√
√
BD　[形成原電池反應時，Li為負極被氧化，MnO2為正極被還原，外電路的電流方向是由b極流向a極，A項錯誤；MnO2為正極被還原，電極反應為MnO2＋e－＋Li＋===LiMnO2，B項正確；Li為負極是活潑金屬，可與水發生反應，所以不能用水代替電池中的混合有機溶劑，C項錯誤；Li為負極被氧化，電極反應為Li－e－===Li＋，則電路中每通過1 mol電子，就有NA個Li＋移向b極，D項正確。]
5
2
3
題號
4
1
4．鋰離子電池具有體積小、重量輕、可高倍率充放電、綠色環保等眾多優點。某磷酸鐵鋰電池工作原理如圖所示(LiC6為嵌鋰石墨)。下列說法正確的是(　　)
A．磷酸鐵鋰(LiFePO4)中鐵為＋3價
B．放電時：Li＋＋C6－e－===LiC6
C．該電池使用非水電解質溶液
D．充電時磷酸鐵鋰電極發生還原反應
5
2
4
3
題號
1
√
C　[磷酸鐵鋰(LiFePO4)中磷酸根為－3價，鋰為＋1價，根據化合物的化合價代數和為0，鐵的化合價為＋2，A錯誤；放電時，負極上發生反應為LiC6－e－===Li＋＋C6，充電時，陰極上鋰離子得電子，則陰極反應為Li＋＋C6＋e－===LiC6，B錯誤；鋰能與水反應，使用非水電解質溶液，C正確；充電時，總的電極反應為LiM1－xFexPO4＋C6===M1－xFexPO4＋LiC6，Fe的化合價升高，而鋰的化合價降低，所以LiFePO4既發生氧化反應又發生還原反應，D錯誤。]
5
2
4
3
題號
1
5．微生物燃料電池(MFC)耦合人工濕地(CW)系統可用于生產、生活廢水處理并提供電能，系統內產電微生物由根沉積物和廢水提供，其原理如圖所示：
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題號
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5
下列有關敘述正確的是(　　)
A．MFC-CW系統中電子由A極流向B極
B．若A極處溶解O2不足，則電路中無電流通過
C．若電路中轉移0.2 mol e－，則A極消耗O2 1.12 L
D．B極反應為CH3COO－－8e－＋2H2O===2CO2↑＋7H＋
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題號
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√
D　[由H＋移向A電極可知，A電極為正極，B電極為負極。
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題號
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電極 電極名稱 電極反應式
A電極 正極 O2＋4e－＋4H＋===2H2O
B電極 負極 CH3COO－－8e－＋2H2O===2CO2↑＋7H＋
在原電池中，電子由負極(B電極)經導線流向正極(A電極)，A錯誤；若A極處(即好氧上部)O2不充足，可發生H＋得電子的反應，生成H2，也可構成原電池，有微弱電流通過，B錯誤；沒有說明是標準狀況，無法計算，C錯誤；B電極的電極反應為CH3COO－－8e－＋2H2O===2CO2↑＋7H＋，D正確。]
課時分層作業(六)　新型化學電源
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2．我國科學家發明了一種“可固氮”的鎂－氮二次電池，其裝置如圖所示，下列說法不正確的是(　　)
A．固氮時，電池的總反應為
3Mg＋N2===Mg3N2
B．脫氮時，釕復合電極的電極反應為
Mg3N2－6e－===3Mg2+＋N2↑
C．固氮時，外電路中電子由釕復合電極流向鎂電極
D．當無水LiCl－MgCl2混合物受熱熔融后電池才能工作
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C　[固氮時該裝置為原電池裝置，鎂為活潑金屬，作負極，被氧化成Mg2+，釕復合電極為正極，氮氣在電極上發生還原反應生成N3-，與熔融電解質中鎂離子生成Mg3N2，所以總反應為3Mg＋N2===Mg3N2，A正確；脫氮時，－3價的氮要被氧化，釕復合電極應發生氧化反應，Mg3N2失電子發生氧化反應生成氮氣，電極反應為Mg3N2－6e－===3Mg2+＋N2↑，B正確；固氮時，鎂電極為負極，外電路中電子由負極鎂電極流向釕復合電極，C錯誤；無水LiCl－MgCl2混合物常溫下為固體，無自由移動的離子，不能導電，受熱熔融后產生自由移動的離子能導電，電池才能工作，D正確。]
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4．某燃料電池主要構成要素如圖所示，下列說法正確的是(　　)
A．該電池可用于乙醛的制備
B．b電極為正極
C．電池工作時，a電極附近pH降低
D．a電極的反應為O2－4e－ ＋4H＋
===2H2O
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A　[該燃料電池中，乙烯和水發生氧化反應，所以通入乙烯和水的電極是負極，氧氣得電子發生還原反應，所以通入氧氣的電極是正極，由圖可知負極上乙烯和水生成乙醛和氫離子，氫離子移向正極，正極上氧氣和氫離子反應生成水，X為水。該電池將乙烯和水轉化為乙醛，可用于乙醛的制備，A正確；a電極為正極，b電極為負極，B不正確；電池工作時，氫離子移向正極，a電極的反應為O2＋4e－ ＋4H＋===2H2O，a電極附近pH升高，C、D不正確。]
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5．二氧化硫－空氣質子交換膜燃料電池實現了制硫酸、發電、環保三位一體的結合，原理如圖所示。下列說法正確的是(　　)
A．該電池放電時質子從Pt2電極經過
內電路流到Pt1電極
B．Pt1電極附近發生的反應為SO2＋
2H2O－2e－===H2SO4＋2H＋
C．Pt2電極附近發生的反應為O2＋4e－＋2H2O===4OH－
D．相同條件下，放電過程中消耗的SO2和O2的體積比為2∶1
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6．濃差電池是電化學電池的一種。一般所說的原電池在電池工作時都有某種化學變化發生，因而被稱為化學電池；濃差電池雖然也經歷了氧化還原過程，但電池的總反應中并沒有反映出這種變化，它是通過一種物質從高濃度狀態向低濃度狀態的轉移而獲得電勢。如圖是利用硫酸銅溶液構成的濃差電池的示意圖，下列說法錯誤的是(　　)
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A．電池需采用陰離子交換膜
B．左室發生電極反應：Cu2+＋2e－===Cu
C．左室流出的硫酸銅溶液物質的量濃度低于2 mol·L-1
D．工作一段時間后右室電極質量增加
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D　[左室Cu2+得電子生成Cu，硫酸根離子濃度相對較大，右室Cu電極失去電子生成Cu2+，Cu2+濃度相對較大，所以硫酸根離子通過離子交換膜由左室移向右室，即離子交換膜為陰離子交換膜，A項正確；該濃差電池中，左室CuSO4溶液濃度高，發生電極反應Cu2+＋2e－===Cu，因而左室為正極區，右室為負極區，B項正確；左室溶液中Cu2+得電子生成Cu，所以左室流出的硫酸銅溶液物質的量濃度低于2 mol·L-1，C項正確；該濃差電池中，右室為負極區，電極反應為Cu－2e－===Cu2+，所以原電池工作一段時間后右室電極質量減輕，D項錯誤。]
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二、選擇題(每小題有一個或兩個選項符合題目要求)
7．某微生物燃料電池在廢水處理和新能源開發領域具有廣闊的應用前景，其工作原理如圖所示。下列說法正確的是(　　)
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8．全釩液流儲能電池是一種新型的綠色環保儲能系統。它將電能以化學能的方式存儲在不同價態釩離子的硫酸電解液中，通過外接泵把電解液壓入電池堆體內，在機械動力作用下，使其在不同的儲液罐和半電池的閉合回路中循環流動，并采用質子交換膜作為電池組的隔膜。已知該電池放電時，左罐顏色由黃色變為藍色。
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離子種類 VO2+ V3+ V2+
顏色 黃色 藍色 綠色 紫色
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三、非選擇題
10．鎂－H2O2酸性電池采用海水作電解質溶液(加入一定量酸)。
(1)該電池負極反應為______________________________________。
(2)電池工作時，正極周圍海水的pH_________(填“增大”或“減小”)。
(3)溶液中的H＋向________(填“負極”或“正極”)移動。
(4)電池總反應為__________________________________________。
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Mg－2e－===Mg2+
增大
正極
Mg＋H2O2＋2H＋===Mg2+＋2H2O
[解析]　(1)鎂-H2O2酸性電池中，鎂為活潑金屬，應為原電池的負極，負極發生氧化反應，電極反應為Mg－2e－===Mg2+。(2)原電池工作時，正極發生還原反應，正極的電極反應為H2O2＋2H＋＋2e－===2H2O，由于不斷消耗H＋，使溶液中c(H＋)逐漸減小，根據pH＝－lgc(H＋)可知，正極周圍海水的pH逐漸增大。(3)H＋是陽離子，在原電池中，溶液中的陽離子向正極移動。(4)由于在同一閉合回路中電子轉移數目相等，將正極、負極電極反應相加，就可得到該原電池的總反應：Mg＋H2O2＋2H＋===Mg2+＋2H2O。
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11．燃料電池是利用燃料與氧氣反應從而將化學能轉化為電能的裝置。
(1)以葡萄糖為燃料的微生物燃料電池結構示意圖如圖所示。
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①A為微生物燃料電池的_____(填“正”或“負”)極。
②正極的電極反應為______________________________________。
③放電過程中，H＋由____極區向_____(填“正”或“負”)極區遷移。
④在電池反應中，每消耗1 mol氧氣，理論上生成標準狀況下二氧化碳的體積是________。
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正
O2＋4H＋＋4e－===2H2O
負
正
22.4 L
(2)一氧化碳無色、無味、有毒，世界各國每年有不少人因一氧化碳中毒而失去生命。一種一氧化碳分析儀的工作原理如圖所示，該裝置中電解質為氧化釔－氧化鈉，其中O2-可以在固體介質NASICON中自由移動。傳感器中通過的電流越大，尾氣中一氧化碳的含量越高。
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請回答：
①a極電極反應為__________________________________________。
②工作時，O2-由電極_____(填“a”或“b”，下同)向電極______移動。
③電子由電極_____通過傳感器流向電極_____。
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CO＋O2-－2e－===CO2
b
a
a
b
[解析]　(1)由圖可知A為燃料電池的正極，電極反應為O2＋4H＋＋4e－===2H2O；B為燃料電池的負極，電極反應為C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2↑＋24H＋。放電過程中，H＋由負極區向正極區移動。葡萄糖燃料電池的總反應為C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O，即1 mol O2～1 mol CO2，每消耗1 mol O2，理論上生成標準狀況下22.4 L CO2氣體。(2)由元素價態變化可知，a電極為負極，電極反應為CO＋O2-－2e－===CO2，b電極為正極，電極反應為O2＋4e－===2O2-，總反應為2CO＋O2===2CO2。工作時電子由電極a通過傳感器流向電極b，O2-由電極b向電極a移動。
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